(57)【要約】  ウェハ上またはデバイス上の微細構成を破壊することなく測定できるようにするために、本発明は、少なくとも１つの蛍光発光局所構造体（２２）が共焦点顕微鏡（１）を用いて励起光で走査され、対物レンズ（１５）の焦点面（１９）中の焦点（１７）から放射され励起光で励起された蛍光が検出され、前記焦点（１７）の位置および検出された蛍光信号から測定データが得られる、ウェハ（２）上またはデバイス上の３次元局所構造体（２２）を測定する方法を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの蛍光発光局所構造体（２２）が共焦点顕微鏡（１）を用いて励起光で走査され、対物レンズ（１５）の焦点面（１９）中の焦点（１７）から放射され励起光で励起された蛍光が検出され、前記焦点（１７）の位置および検出された蛍光信号から測定データが得られる、ウェハ（２）上またはデバイス上の３次元局所構造体（２２）を測定する方法。
【請求項２】
反射または散乱された励起光が検出される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測定データが３次元に分布した測定点から得られる請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記顕微鏡（１）の前記焦点面（１９）に沿って前記局所構造体が層方向式に走査される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
層を走査する目的で、前記局所構造体（２２）に対して相対的に、前記共焦点顕微鏡（１）の前記対物レンズ（１５）の光軸（１６）に沿って前記焦点面（１９）を移動させる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記焦点面（１９）の移動が、前記ウェハ（２）またはデバイスを移動させることにより行われる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記局所構造体（２２）が、前記顕微鏡（１）の走査ユニット（１３）によって層方向式に走査される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記走査が、可動走査ミラーによって行われる請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記走査が、ニポー円板または音響光学偏向器によって行われる請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
レーザ光が励起光として使用される請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記蛍光の輝度値および割り当てられた前記焦点の位値の値から前記局所構造体（２２）の３次元再現が算定される請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記３次元構造体を算定するために、反射された励起光の輝度値および割り当てられた前記焦点（１７）の位置の値を含む測定データをさらに利用する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記蛍光発光構造体（２２）の層厚みが、前記測定データから求められる請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
紫外線が励起光として使用される請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
４８０ｎｍ、４５８ｎｍまたは５１４ｎｍの波長を有する光が励起光として使用される請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
フォトレジスト、ＢＣＢ、光構築可能なエポキシ樹脂のうち少なくとも１つの物質を有する３次元局所構造体（２２）が測定される請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
エッチングされたバイア（３１）、ダイス路（３３）または微小機械構造体が測定される請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの局所構造体（２２）が共焦点顕微鏡（１）を用いて光で走査され、対物レンズ（１５）の焦点面（１９）中の焦点（１７）から戻る光が検出され、前記焦点（１７）の位置および検出された前記戻り光から測定データが得られ、その表面が光軸と平行な方向（４１）に沿って移動するかあるいは光が前記顕微鏡の光軸と平行に入射するとき遮光される前記構造体の領域（３５、３７）が検出される、特に請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のウェハ（２）上またはデバイス上の３次元局所構造体（２２、３１、３３）を測定するための方法。
【請求項１９】
測定データが、前記構造体（２２、３１、３５）の表面で再帰反射された光から得られる請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
測定データが、前記焦点（１９）で生成された蛍光から作成される請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
光が前記対物レンズ（１５）の前記光軸（１６）と平行に入射するとき、前記ウェハ（２）または前記デバイスの前記構造体（３１）の領域（３９）によって遮光される前記構造体の領域（３７）が測定される請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
エッチングされた構造体（３１、３３）のバック・エッチングを囲み、光が前記対物レンズ（１５）の前記光軸（１６）と平行に入射するとき遮光される領域（３７）が測定される請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に顕微鏡法の分野に関し、詳細には共焦点顕微鏡法によるデバイス上の局所構造体の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造分野では、製造工程を制御するためにデバイスの表面を２次元または３次元で測定する測定器が必要である。測定器は、例えば光ワニス層または絶縁体層など塗布されたワニス層の微細構成を測定し検査することができることもとりわけ望ましい。
【０００３】
この目的にとりわけ適するのは、電子顕微鏡または白色光干渉計である。電子顕微鏡は非常に良好な像をもたらすが、ウェハまたはデバイスを破壊しなければならないという不都合がある。
【０００４】
白色光干渉計でも高精度の測定が可能である。しかし、この装置は好ましくない開口数を有するので、急峻な角度の表面から光学部品中に降下して戻る光がなく、したがってこれらの表面を検出することができない。また、ワニス層の厚みを測定することもできない。
【０００５】
供試体上のフォトレジスト・パターンの測定を可能にするために、ダイクロイック・ミラーおよび対物レンズを通して供試体に紫外光を照射し、画像記録装置を使用して、励起された蛍光（供試体上のフォトレジストによって放射され、対物レンズ通過後にダイクロイック・ミラーによって反射される）を記録することが特開平１０−０１９５３２から理解される。このようにして、フォトレジスト・パターンの蛍光像が得られる。しかし、この構成では、フォトレジストの水平方向の分布が検出されるだけである。
【０００６】
さらに、特開昭６０−２５７１３６から、類似の構成が理解される。蛍光信号に加えて、蛍光膜の下に位置する表面からの信号が検出される。反射フィルムの層の厚みは、蛍光と反射光の輝度比の測定から求めることができる。しかし、従来型顕微鏡の被写界深度に限界があるため、そのような装置が適するのは比較的平坦な微細構成の測定のみである。
【０００７】
米国特許第６，１３３，５７６号から、広帯域反射屈折紫外顕微鏡が理解される。そのうえ、試験される表面が３次元で検出され、かつ様々な波長の光を用いた走査が同時に実行されるウェハ表面の検査方法が説明されている。顕微鏡は、様々な波長の光の焦点面が異なる深さに位置し、個々の場合で異なる波長の光を用いて異なる深さの層が記録されるように設計されている。次いで、異なる波長に関連付けられているそれぞれの像を組み合わせることができて、供試体の３次元像を形成する。
【０００８】
しかし、この方法は、蛍光記録の実施に適さないという不都合がある。蛍光信号は、励起光より波長が長いことが知られている。米国特許第６，１３３，５７６号に記述された方法によって使用される広帯域照明などの場合には、蛍光信号の波長領域が励起光のそれとオーバーラップするようになるか、または、励起光の様々な波長向けに同じ波長の蛍光が生成される。どちらの事例でも、検出された光は、もはや蛍光または反射光に対応付けることができず、個別の層中の励起光の散乱にも対応付けることができない。その結果、奥行き情報が失われ、したがって蛍光発光構造体の３次元再現が不完全である。
【特許文献１】特開平１０−０１９５３２
【特許文献２】特開昭６０−２５７１３６
【特許文献３】米国特許第６，１３３，５７６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は、ウェハ上またはデバイス上の蛍光発光構造体の正確な３次元測定を可能にするという目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１で請求される方法によって極めて驚異的に簡単な方法で既に達成されている。本発明の有利な改良点および展開は、従属請求項で明示される。
【００１１】
したがって、本発明は、少なくとも１つの蛍光発光局所構造体が共焦点顕微鏡を用いて励起光で走査され、対物レンズ焦点面中の焦点から放射され励起光で励起された蛍光が検出され、焦点位置および検出された蛍光信号から測定データが得られる、ウェハ上またはデバイス上の３次元局所構造体を測定する方法を提供する。本発明による方法は、一般に、微細構成を備えたウェハおよびデバイスを検査するのに適しており、すなわち、例えば微小機械デバイス、電子デバイス、光電子デバイスおよび／または光学デバイスを備えたウェハまたはデバイスの検査に適する。
【００１２】
したがって、本発明は、微細構成を測定するために共焦点顕微鏡法の潜在能力を利用する。米国特許第６，１３３，５７６号に記述された方法とは異なり、共焦点顕微鏡法の場合には、ウェハまたはデバイスの微細構成の測定に使用されるのは、広帯域光ではなく、単色光または少なくとも実質的な単色光である。本発明は、共焦点顕微鏡法と連携して、検出された蛍光の、励起光、放射位置、特に励起光の焦点への一意の割り当てを可能にし、したがって、検査対象のウェハまたはデバイスの中もしくは上にある蛍光発光局所構造体の非常に正確な測定を可能にする。したがって、本発明による方法は、これらの構造体の表面に加えて体積も測定することができる。電子顕微鏡解析と異なり、共焦点顕微鏡法は、特に供試体の非破壊測定も可能にする。さらに、白色光干渉装置に対して、共焦点顕微鏡は、より有利な開口数を有する。
【００１３】
この方法は、例えば、ワニス層、フォトレジストの光構築後のワニス残存物、エッチングされたバイアまたはダイス路など、蛍光発光材料中に挿入されたかまたは蛍光発光材料で充填された多くのタイプの３次元局所構造体を検査するのに適する。さらに有利な適用例は、例えば微小電子機械（ＭＥＭＳ）構造体、微小光電子機械（ＭＯＥＭＳ）構造体などウェハ上の微小機械デバイスの測定である。
【００１４】
しかし、この方法は、反射および／または散乱した励起光を検出するのにも有利である。それによって、とりわけ、蛍光発光しないかまたは弱い蛍光しか発光しないウェハまたはデバイスの構造体のデータを得ることも可能である。蛍光発光構造体または透明構造体からの散乱した励起光を検出すると、例えば、それらの内部の性質、例えば存在し得る混濁度の事例に関する判定が可能になる。
【００１５】
所望の情報の用途によって、線または曲線に沿って測定するか、または検査する構造体を通る断面上の計測点を記録することは十分可能である。しかし、本発明の有利な一実施形態によれば、特に３次元に分布した測定点から測定データを得ることも可能である。これらの測定点は、１つまたは複数の構造体が測定され、ウェハまたはデバイスの部分領域または全表面が、全体的にしかも３次元構造体として検出されるように分布してよい。
【００１６】
本発明の好ましい一実施形態は、特に、蛍光の輝度値および割り当てられた焦点位値の値から、局所構造体を３次元再現する算定を提供する。これは、次いで、検査および解析のために、例えば表示画面に表示することができる。
【００１７】
さらに、本実施形態の有利な一展開は、３次元構造体を算定するために、反射された励起光の輝度値および割り当てられた焦点位置の値を含む測定データの特別な利用法を提供する。一例として、反射チャンネルおよび蛍光チャンネルのような組合せによって、例えばシリコンまたは銅などの基板材料から検査されるウェハ上またはデバイス上の蛍光発光ワニスを容易に識別することが可能である。
【００１８】
本発明によって得られた測定値は、例えば、検査される局所構造体の層厚みを求めるために使用することもできる。構造体の３次元再現または構造体を通る２次元断面を算定するとき、平均の層厚みに加えて、層厚みの、平均値からの偏差を確立することも可能である。例えば、諸変形、層厚みの最小値および最大値は、ウェハ又はデバイスの局所構造体の品質および予想される欠陥についての情報を提供することができる。
【００１９】
測定される局所構造体を、顕微鏡の焦点面に沿って層方向式に走査することは特に有利である。この目的のために、単一層からの諸測定点を、または、特に、１つの層の上に別の層がある複数の層からの諸測定点をも、所望の情報次第で測定することができる。この場合の任意選択として、層を走査する目的で、局所構造体に対して相対的に、共焦点顕微鏡の対物レンズの光軸に沿って焦点面を移動させることがある。この焦点面の変位は、ウェハまたはデバイスの移動により簡単に実行することができる。さらに、構造体の層方向式走査用に顕微鏡の走査ユニットを設けることが適宜である。そのような走査ユニットは、例えば、走査ミラー、ニプコー円板および／または音響光学偏向器を備えることができ、これらは１つまたは複数の光線あるいはこれらの焦点を層に沿って移動させる。
【００２０】
すべてのタイプの共焦点顕微鏡が本発明による方法に適する。励起光としてレーザ光を使用すると、高度な空間分解能を伴った高速走査が可能になるので、本発明にはレーザ走査顕微鏡（ＬＳＭ）が特に有利であることが分かっている。
【００２１】
多くの物質に、紫外線光によって特に効果的に蛍光発光を励起せることができる。したがって、励起光として紫外線光を使用することが望ましい。特に、この場合、４８０ｎｍ、４５８ｎｍまたは５１４ｎｍの波長の光が適切であり、レーザ光源を用いてそのような光を生成することができる。
【００２２】
一般に、有機材料、詳細には重合体が、蛍光励起に特に適している。したがって、有機物質を用いて特に有利に構造体を測定することができる。したがって、本発明の一実施形態によれば、フォトレジスト、シクロテンなどのＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）およびＳＵ８または他の光構築可能なエポキシ樹脂の物質のうち少なくとも１つを有する３次元局所構造体の測定が提供される。電子工学および光電子工学の分野では、これらの表面は慣習的なものであり、多くの方法で使用される有機材料を構成する。
【００２３】
一例として、本発明による方法は、ウェハ中またはデバイス中のエッチングされたバイアまたはダイス路を測定し検査するために有利に使用することができる。この場合、例えば、基板材料自体が蛍光を発することができ、かつ／または、バイアまたはダイス路を蛍光発光材料で充填することができる。
【００２４】
ウェハ上またはデバイス上の局所構造体の検査における特別な問題として、覆われた領域を有するために一方向の視界からそれらを全体として検出することができない構造体の測定がある。そのような構造体を測定するには、必ず、以前の慣習的な方法を用いて破壊するかまたは触れる必要がある。したがって、本発明の更なる一態様によれば、そのような構造体の測定がそれを用いると可能になる方法も提供される。
【００２５】
したがって、本発明によれば、少なくとも１つの局所構造体が共焦点顕微鏡を用いて光で走査され、対物レンズ焦点面中の焦点からの戻り光が検出され、焦点位置および検出された戻り光から測定データが得られ、その表面が光軸と平行な方向に沿って移動する構造体の領域が検出されるかまたは光の入射が顕微鏡の光軸と平行なときに遮光される領域さえ検出される、ウェハ上またはデバイス上の３次元局所構造体を測定する方法も提供される。
この方法は、共焦点蛍光顕微鏡法によって局所構造体を測定するための本発明による上述の実施形態の方法と組み合わせることもできる。
【００２６】
驚くべきことに、共焦点顕微鏡の開口数が大きいと、非常に急峻な表面または遮光された領域さえ有するような構造体の画像化および測定が可能であることが判明した。この場合、大きな入射角の照明光光線は、対物レンズの光軸に沿って入射するかまたは光軸と平行に入射する光が陰影の影響のためにもはや到達できないような領域をも、やはり昭光することができる。例えば、光が対物レンズの光軸と平行に入射する場合、ウェハまたはデバイスの構造体の別の領域によって遮光されるかまたは覆われている構造体の領域をこのようにして測定することが可能である。
【００２７】
本発明による方法を用いて測定の目的で得られた測定データは、構造体の表面で再帰反射された光、および／または乱反射的に後方散乱させられた光、および／または焦点で生成された蛍光から作成することができる。
【００２８】
ウェハ表面に対して大きな傾斜角を有する非常に急峻な表面に励起光がすれすれ入射または水平な角度で行き当たる場合、これらの表面が適切な粗さを有するとき、本発明は、これらの表面を検出するために特によく利用可能である。そのとき検出された信号は、主として乱反射的に後方散乱させられた光に帰することになる。
【００２９】
本発明によって測定することができる遮光された領域には、例えば、エッチングされた構造体で繰り返し生じるものなどバック・エッチングの事例を含むことができる。
【００３０】
本発明は、例示の実施形態を用いて図面を参照しながら以下により詳細に説明される。同一要素および類似要素には同じ参照符号が与えられ、様々な例示の実施形態の特徴を互いに組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、ウェハ上またはデバイス上の３次元局所構造体を測定するための本発明の方法を実施するのに適するように、参照符号１によって全体として表示された共焦点ＬＳＭの概略図である。そのような共焦点顕微鏡１は、一般に、照明源としてレーザ５を備える。例えばＵＶレーザなどの紫外光源は、この場合、有機材料中に蛍光を励起させるのに特に適する。
【００３２】
レーザ光で励起された蛍光の検出のために、光電子増倍管７が設けられている。レーザ５からの光は、ダイクロイック・ミラー８を介して顕微鏡１の光軸に結合される。蛍光に加えて、反射または散乱された励起光も検出するために、ダイクロイック・ミラー８は、供試体から来る光に対して透過性であるビーム・スプリッタ８’で置換することができる。
【００３３】
共焦点顕微鏡１は、励起光を用いて蛍光発光局所構造体２２を走査し、かつ、対物レンズの焦点面１９中の焦点１７から放射され励起光によって励起された蛍光を検出するために使用される。次いで、焦点１９の位置および検出された蛍光信号から測定データが得られ、記録される。顕微鏡の光線の経路中に、レーザ光あるいは検査される供試体から反射または放射される光用に、共焦点構造をもたらすように共焦に配置された２つのダイヤフラム９および１１が設けられている。
【００３４】
図１に例として示される例示の実施形態の場合、ウェハ２の表面２１上に測定される蛍光発光局所構造体２２が配置されている。構造体２２および任意選択でウェハ表面２１は、共焦点顕微鏡１でｘｙ方向の焦点面１９に沿って層方向式で走査される。層の走査は、この場合走査ユニット１３によって励起光を走査させることにより行われる。層の走査は、例えば、走査ユニット１３のデバイスとして、可動走査ミラー、回転型ニポー円板または音響光学偏向器によって行うことができる。
【００３５】
ｚ方向に重なっている複数の層は、３次元に分布した測定点から測定データが得られるように記録することができ、結果として構造体２２およびウェハ表面の３次元再現を算定することが可能である。
【００３６】
層を順次に記録するかまたは走査するために、焦点面１９は、顕微鏡１の対物レンズ１５の光軸１６に沿って、局所構造体２２に対して移動され、ｚ方向に沿ってウェハ２を移動させることにより焦点面１９の変位が実行される。
【００３７】
最終的に、コンピュータ２５は、蛍光の輝度値および割り当てられた既知の焦点位置の値を使用して局所構造体２２の３次元再現を算定する。この目的のために、光電子増倍管７によって検出された輝度値がコンピュータおよび走査ユニットに伝達され、したがって焦点面１９中の焦点１７の位置を制御することができるように、コンピュータは、電線路２７、２９を介して走査ユニット１３および光電子増倍管７に接続されている。
【００３８】
さらに、反射された励起光の輝度値および割り当てられた焦点１９の位置の値を含む測定データを使用して３次元構造体を算定することもやはり可能である。この目的のために、例えば、蛍光および反射された励起光を検出しながら層を順次に走査することが可能である。同様に、図１から逸脱する構成では、蛍光および反射された励起光も、追加のビーム・スプリッタおよび検出器によって同時に検出することができる。
【００３９】
共焦点顕微鏡を使用して撮影されたウェハ上のレジスト構造体の写真を、図２Ａおよび図２Ｂに示す。これらの写真は、それぞれ対物レンズの焦点面に沿った２次元の層からの測定値を示す。ここで、図２Ａは、レジスト構造体の反射信号の顕微鏡写真を示し、図２Ｂは、同じレジスト構造体の蛍光信号の顕微鏡写真を示す。シリコンまたは銅など蛍光発光レジストの基板材料は、そのような写真の組合せか、または一般に反射チャンネルと蛍光チャンネルの組合せにより容易に識別することができる。例えば、残っているレジスト残渣は、このようにして構造体において可視化することができる。したがって、例えば、図２Ａおよび図２Ｂに示されたレジスト構造体の場合、光構築した後で、レジスト残渣がこのようにレジストを免れて円形部内にまだ残っている。
【００４０】
図３は、ウェハ上の局所構造体の３次元再現を示す。この構造体は、ウェハの構造化表面に塗布されたワニス層３０の一部である。ウェハの構造は、ウェハの構造化表面が傾斜して垂れ下がる側面のあるくぼみを有するようになっている。例えば、エッチングされたバイアあるいはエッチングまたは研削されたダイス路の場合には、そのような構造体が存在する。図３に示されるワニス層３０の断面は、くぼみのトップ・エッジの上を通る領域を示す。くぼみのエッジはＫで示され、傾斜して垂れ下がる側面はＦで示されている。
【００４１】
ワニス層３０の３次元再現のための測定値は、ワニス層３０を走査し、対物レンズの焦点から放射され励起光によって励起された蛍光を検出することによって得られた。測定データを求めるための測定点は、この場合３次元に分布しており、測定値は、焦点面に沿って次々と重なっている層を層方向式走査することによって記録されている。
【００４２】
紫外線光の作用の下で蛍光発光するのは基本的にレジストだけなので、ウェハ材料は、ワニス層とはっきり識別することができる。したがって、図３が示すように、ワニス層３０の正確な再現を算定することが可能である。基板またはウェハの材料は、再現では明らかでない。
【００４３】
この例示の実施形態の測定されたワニス層３０は、ウェハ上のＢＣＢ絶縁体層である。同様に、３次元再現での好結果も、例えばフォトレジストまたは光構築可能なエポキシ樹脂、例えばＳＵ８、など半導体の製造で使用される他の有機材料を用いて同様に実現することができる。
【００４４】
ＢＣＢは、紫外線領域における３３５ｎｍの波長で最大の吸収を示す。しかし、他の多くの有機材料については、４８０ｎｍ、４５８ｎｍまたは５１４ｎｍの波長を有する励起光も適切である。ＢＣＢからの蛍光の放射の最大輝度は、３９０ｎｍの波長のところにある。
【００４５】
この例のような構造化したウェハ表面の場合には、スピン塗布方式によるとある状況下で構造体上にワニスの付かない領域ができるので、スピン塗布方式によってワニス層を塗布することができない事例が多くある。したがって、そのような構造化した表面上に、密閉ワニス層を噴霧することにより頻繁に塗布する。しかし、ワニスを噴霧したときでさえ、エッジでは薄いワニス層が生じることがある。この作用は、図３に示す例示の実施形態のくぼみのエッジＫでも見られる。ワニス層３０が、この個所で著しいくびれを示す。この点で、とりわけ本発明による方法は、ウェハからこのワニス層に与えられた導電層を絶縁するのにワニス層厚みがまだ十分であるかどうか検査するのを支援する。
【００４６】
本発明による方法の利用のさらなる可能性が、ウェハまたはデバイスの構成要素としての微小機械デバイスの３次元再現にある。これらは、例えばウェハ材料から作成するかまたはその上に取り付けることができる。微小機械デバイスを作成するための１つの可能性が、適切なプラスチックから作られたプラスチック層の光構築にある。光構築可能なエポキシ樹脂、特にＳＵ８は、この目的に適切な例である。そのようなＭＥＭＳまたはＭＯＥＭＳのデバイスは、本発明による方法を使用して蛍光信号を記録することにより、効果的に測定し再現することができる。
【００４７】
図４にウェハ表面２１の領域の３次元再現を示す。この場合、ウェハは、図４で選択された座標系のｘｙ面にある。図５に、図４に示された再現をｙｚ面で線Ａ−Ａに沿って切開した視像を示す。さらに、図６は、この断面に沿って測定された高さ値を含むグラフを示す。
【００４８】
図４および図５に示されるウェハ表面２１の領域は、くぼみ３１およびトレンチ３３を有し、トレンチ３３は半分だけ図示されている。くぼみ３１はエッチングされたバイア・ホールであり、トレンチ３３は、個々のダイがそれに沿って分離されることができるダイス路である。構造体３１、３３は、どちらも、ウェハのサイド２１からスタートして、それぞれエッチング・ストップ層までエッチングされた。エッチング・ストップ層は、両構造体３１および３３の中に、それぞれバイア３１およびトレンチ３３の平底領域３４として見られる。
【００４９】
どちらの構造体も、例えばエッチングによって作成することができる。構造体３１および３３は、ウェハがあるｘｙ面に関して非常に急峻な表面を有し、領域３５は、まさにｘｙ面に垂直であり、すなわちｚ方向にある顕微鏡の光軸と平行である。
【００５０】
図４から図６に示される、ウェハ表面の微細構成の測定値は、図１に例として示されるように、本発明によって、共焦点顕微鏡を使用して、局所構造体３１、３３を有するウェハ表面２１の提示された領域を光で走査し、対物レンズの焦点面中の焦点からの戻り光を検出し、焦点の位置および検出された戻り光から測定データ得ることにより得られたものである。この場合、表面が光軸と平行に動く領域３５を含む構造体３１、３３の全体構造３１、３３が検出された。
【００５１】
本発明による方法は、急峻な表面が高度の粗さを示して焦点から対物レンズ中へ多くの光が再帰反射され検出され得るようなとき、特に有効に機能する。しかし、焦点からの蛍光を検出することにより局所構造体を測定することも可能である。例えば、この目的のためにウェハ表面の構造体を蛍光発光材料で覆うことができる。次いで、蛍光発光材料の再現から、同様に局所構造体を再現することができる。したがって、図３に示されるワニス層の下側の再現は、ウェハ表面の像の構成要素となる。
【００５２】
エッチングされたバイア３１を有するウェハを通る断面に沿って記録された測定値を含む更なる一例を図７に示す。図４から図６を用いて示された例示の実施形態に類似の方法で、バイアが平底領域３４を有するように、バイアもここでエッチング・ストップ層までエッチングされた。バイア３１は、さらにバック・エッチングを有する。これは、ウェハ表面２１の突き出た領域３９をもたらす。測定の目的で、ウェハが、その表面２１が共焦点顕微鏡の対物レンズの光軸に垂直になるように通常の方法で配置されると、対物レンズの光軸と平行な方向４１に沿って入射する光に関して、領域３９がバイア３１の表面の領域３７を遮光する。したがって、これらの領域３７は顕微鏡の方向から見たとき覆われている。しかし、図７によって見られるように、覆われた、または遮光された領域３７を含む構造体３１の全表面が、本発明によって、顕微鏡の大きな開口数のために検出される。したがって、本発明による方法によって、そのような３次元局所構造体を破壊することなく、完全に測定、再現および視覚化することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による方法を実施するための共焦点顕微鏡の概略図である。
【図２Ａ】ウェハ上のレジスト構造体の反射信号の顕微鏡写真を示す図である。
【図２Ｂ】レジスト構造体の蛍光信号の顕微鏡写真を示す図である。
【図３】さらなるレジスト構造体の３次元再現を示す図である。
【図４】ウェハ表面領域の３次元再現を示す図である。
【図５】図４に示される３次元再現を線Ａ−Ａに沿ったｙｚ平面の断面に沿って切開した断面図である。
【図６】図４の線Ａ−Ａに沿った断面に沿って測定された高さ値を示す図である。
【図７】エッチングされたバイアを備えるウェハを通る断面に沿った測定値を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  共焦点顕微鏡
２  ウェハ
５  レーザ
７  光電子増倍管
８  ダイクロイック・ミラー
８’  ビーム・スプリッタ
９、１１  同焦点に配置されたダイヤフラム
１３  走査ユニット
１５  対物レンズ
１６  １５の光軸
１７  焦点
１９  焦点面
２１  ２の表面
２２  局所構造体
２５  コンピュータ
２７、２９  電線路
３０  ワニス層
３１  くぼみ
３３  トレンチ
３４  ３１、３３の平底領域
３５  垂直表面領域
３７  遮光された領域
３９  遮光された領域
４１  １６と平行な方向
Ｋ  エッジ
Ｆ  側面
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年2月6日(2007.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共焦点顕微鏡（１）を用いてワニス層（３０）が励起光で走査され、対物レンズ（１５）の焦点面（１９）中の焦点（１７）から放射され前記励起光で励起された蛍光が検出され、前記焦点（１７）の位置および検出された蛍光信号から３次元に分布した測定点の測定データが得られ、前記ワニス層（３０）の３次元再現がそこから算定され、前記ワニス層（３０）の厚みが前記測定データから求められる、ウェハ（２）上またはデバイス上の３次元局所構造体（２２）を測定する方法。
【請求項２】
反射または散乱された励起光が検出される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記顕微鏡（１）の前記焦点面（１９）に沿って前記局所構造体が層方向式に走査される請求項１乃至２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
層を走査する目的で、前記局所構造体（２２）に対して相対的に、前記共焦点顕微鏡（１）の前記対物レンズ（１５）の光軸（１６）に沿って前記焦点面（１９）を移動させる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記焦点面（１９）の移動が、前記ウェハ（２）またはデバイスを移動させることにより行われる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記局所構造体（２２）が、前記顕微鏡（１）の走査ユニット（１３）によって層方向式に走査される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記走査が、可動走査ミラーによって行われる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記走査が、ニプコー円板または音響光学偏向器によって行われる請求項６に記載の方法。
【請求項９】
レーザ光が励起光として使用される請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記蛍光の輝度値および割り当てられた前記焦点の位値の値から前記局所構造体（２２）の３次元再現が算定される請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記３次元構造体を算定するために、反射された励起光の輝度値および割り当てられた前記焦点（１７）の位置の値を含む測定データをさらに利用する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
紫外線が励起光として使用される請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
４８０ｎｍ、４５８ｎｍまたは５１４ｎｍの波長を有する光が励起光として使用される請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
フォトレジスト、ＢＣＢ、光構築可能なエポキシ樹脂のうち少なくとも１つの物質を有する３次元局所構造体（２２）が測定される請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
エッチングされたバイア（３１）、ダイス路（３３）または微小機械構造体が測定される請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの局所構造体（２２）が共焦点顕微鏡（１）を用いて光で走査され、対物レンズ（１５）の焦点面（１９）中の焦点（１７）から戻る光が検出され、前記焦点（１７）の位置および検出された前記戻り光から測定データが得られ、その表面が光軸と平行な方向（４１）に沿って移動するかあるいは光が前記顕微鏡の光軸と平行に入射するとき遮光される前記構造体の領域（３５、３７）が検出される、特に請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のウェハ（２）上またはデバイス上の３次元局所構造体（２２、３１、３３）を測定するための方法。
【請求項１７】
測定データが、前記構造体（２２、３１、３５）の表面で再帰反射された光から得られる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
測定データが、前記焦点（１９）で生成された蛍光から作成される請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
光が前記対物レンズ（１５）の前記光軸（１６）と平行に入射するとき、前記ウェハ（２）または前記デバイスの前記構造体（３１）の領域（３９）によって遮光される前記構造体の領域（３７）が測定される請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
エッチングされた構造体（３１、３３）のバック・エッチングを囲み、光が前記対物レンズ（１５）の前記光軸（１６）と平行に入射するとき遮光される領域（３７）が測定される請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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