(57)【要約】製造工程中に検査物の位置を修正するための位置取りシステムおよびその方法に関する。本システムは、所定の角度を以て、検査物の上部表面上に光ビームを投射するための光発生手段、検査物が受けた光を検知するためのビデオ収集手段を含む。検査物に投射された光は走査され、所定の参照地点からの逸脱方向及び逸脱量を同定し、その後、検査物の表面上に投射された光のデジタル画像と所定の参照画像との位置的関係に基づいて検査物の位置を調節する。
2004528580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査物位置調節用の位置付けシステムであって：
前記検査物の上部表面上への光ビーム投射用光源；及び
前記検査物により受ける光ビームの検知用、及び前記検査物の表面上に受けた前記光ビームの画像と所定の参照画像との位置関係に基づいた逸脱方向及び逸脱量の修正用の前記光源に接続された検出器；
で構成されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記逸脱方向及び前記逸脱量に基づいた前記検査物を解除可能な保持用及び前記検査物の前記位置の垂直的調節用保持手段でさらに構成してなる請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記保持手段は、前記検査物の前記上部表面上の前記検知された光ビームの前記画像が、前記の所定の参照画像と適合するように、前記検査物を垂直的に移動し調節されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記検出器は、前記検査物に関連付けされた通常軸に対して配置されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記光源は、液晶ディスプレイで構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記検出器は光ダイオードカメラで構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
検査物の垂直位置を調節する方法であって：
前記検査物に関連した通常軸に相対した所定の角度を以て、前記検査物の上部表面上に光ビームを投射するステップ；
前記検査物の上部表面上に投射された光ビームを検知し、かつ該検知した光ビームの中央地点を同定するステップ；
前記検知した光ビームの前記中央地点と所定の参照地点との横方向距離を同定するステップ；及び
三角法を使って、前記の同定した横方向距離を対応する縦方向距離へ変換するステップ；
で構成されることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記の変換した縦方向距離に基づいて、前記検査物を位置取りするステップでさらに構成してなる請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記の検知された光ビームの前記中央地点を同定するステップは：
前記第一画像の境界を監視するステップ；
前記境界の代表する位置に関する信号を発生するステップ；及び
前記境界に関する中央地点の同定用に、前記信号を評価するステップ；
でさらに構成してなる請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
検査物位置を調節するために使用する位置決定システムであって：
所定の角度を以て前記検査物の上部表面への光ビーム投射用の光発生手段；
前記検査物により受けた光検知用及び前記検知光の電気信号への変換用ビデオ収集手段；及び
前記検査物表面上への前記投射光に関するデジタル画像と所定の参照画像との位置的な関係に基づいて、逸脱方向及び逸脱量の算出用コンピューター手段；
で構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記検査物の実質的に水平方向へ放出可能な保持用及び前記検査物のＸ−Ｙ平面上の所定位置への移動用手段でさらに構成してなる請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記検査物から受けた前記の検知光が前記所定の参照画像に適合するように、前記検査物を垂直的に配するように前記保持手段が適合されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コンピューター手段は、前記検査物の前記表面内にて、前記投射された光の横方向のシフト及び横方向の距離を同定することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記光発生手段は、液晶ディスプレイで構成されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ビデオ収集手段は、光ダイオードカメラで構成されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
検査物の垂直位置を調節する用の方法であって：
第一画像を生成するように、前記検査物の上部表面上に第一光ビームを投射するステップ；
第二画像を生成するように、前記検査物の上部表面上に第二光ビームを投射するステップ；
前記検査物から受けた、前記第一画像と前記第二画像との距離を供するように、前記第一光ビーム及び前記第二光ビームを使用するステップ；及び
前記第一画像及び前記第二画像が一致するように、前記検査物の垂直位置を調節するステップ；
で構成されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、サンプル位置付けシステムに関し、特に、投射するレーザービームを横方向に動かすこと基礎として、検査物の垂直的な位置付けを自動で行うために、検査物上にレーザービームを走査するための方法及びシステムに関する。
（発明に関する記載）
一般に、表面分析技術、特に、光音響膜測定は、機器に対して検査物の正確な設置を必要とする。このことを達成するために、測定における正確性は、通常の軸に沿ったサンプル表面の正確な位置決めを必要とする。特定の検査物に関する表面分析を行うために光学的に調節された多重化レーザービームを使った種々のタイプのレーザーパターン発生システムが提案されている。このようなパターンを検知する一つの方法は、ＭＩＣＲＯ−ＥＰＳＩＬＯＮ（登録商標）製のｏｐｔｏＮＣＤＴなる公知の市販製品を使用することである（ＭＩＣＲＯ−ＥＰＳＩＬＯＮ社は、ＭＩＣＲＯ−ＥＰＳＩＬＯＮ  Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．  ＫＧの子会社である。Ｄ−９４４９３、Ｏｒｔｅｎｂｕｒｇ、ドイツ）。
【０００２】
基本的には、サンプルの信号位置を検知する一般的な表面分析には、二つの手法が存在する。一つの手法は、信号最適化を基礎としており、もう一つの手法は、補助的な光学集束理論に基づいている。前者の手法の場合、サンプル位置は、ある領域に対して連続的に走査され、最適な参照地点と比較される。制御中、サンプル位置は、最適な参照地点からのサンプルの逸脱に対して修正される。ここで、最適な参照地点とは、特定の工程、例えばウエハリング工程（ｗａｆｆｅｒｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）において最適な成果を得るための所望のサンプル位置を示している。現在、最適な位置へと戻すための装置の時間的な反応性は長く、実行するには非実用的である。比較すると、後者の手法は、サンプル表面におけるいくつかのビデオ画像を使用し、最大コントラスト地点に基づいたサンプル位置を調節する。しかしながら、この技術には、サンプルにおいて、鋭利な先端を有する形状を利用することが必要であり、ブランケット金属膜などの平坦な表面を有するサンプルには応用できない。後者の手法は、通常、前者の最適化手法よりも高速であるが、サンプルを走査する際、最大コントラストを検索するには、時間がかかり、位置決めの遅れを引き起こしてしまう。加えて、その他の光学的集束技術では、光学的な設定専用の特別な画像形成を必要とし、加えて、コストがかかり、装置デザインが困難である。
【０００３】
要約すると、常套的な手法では、サンプル位置を最適な信号位置へと完全に一致するのが遅い。さらに、非常に高度な配向と、高価な測定機器が必要である。したがって、信号最適化に関し、活性的なフィードバック制御を供する一方、表面位置を高速で決定することを可能にする効果的で経済的な機構が必要とされる。
（本発明の要点）
本発明は、特定の製造工程において、検査物を自動で垂直的な位置決めを行うために、検査物上にレーザービームを走査可能にする方法及びシステムに関する。
【０００４】
したがって、本発明は、所定の角度を持って、検査物の上部表面上に光ビームを投射するための光発生手段と、検査物の表面上に投射された光に関するデジタル画像と所定の参照画像との位置的な関係を基礎とした逸脱方向及び逸脱量を修正するための、検査物からの受光を検知するためのビデオ収集手段とを含む位置決めシステムを供する。検査物の垂直的な位置取りを調節する本方法は、次なるステップにより実行される。つまり：検査物に関連付けられた通常軸に相対して、所定の角度を持って、検査物の上部表面上に光ビームを投射し；検査物の上部表面上に投射された光ビームを検知し；検知した光ビームの中央地点を同定し；検知した光ビームの中央地点と所定の参照地点との横方向の距離を同定し；三角法を使って、同定した横方向の距離を対応する垂直方向への距離へと変換し；かつ、得た垂直方向への距離に基づいて、検査物を垂直的な位置へと調節する；ステップで構成される。
（図面の簡単な説明）
本発明における上述及びその他の特徴及び利点は、添付した図面と組み合わせて、以下の詳細な記述により、より明らかになるだろう：
図１は、本発明の具体例を示している；
図２は、本発明の具体例に関する別方向からの図を示している；
図３は、本発明における、光ビームが投射されたサンプル表面を図示した上部からの図を示している；
図４は、本発明における、サンプル表面上に投射された光ビームの横方向の位置ずれを同定するステップのフローチャートを示している；
図５は、本発明における図４に示した実行したステップの一つを図示的に示している；
図６は、本発明における、光ビームを投射されたサンプル表面の図である；
図７は、本発明の具体例を実行するフローチャートを示している。
（好適実施例に関する詳細な記載）
以下の記載は、限定することよりもむしろ説明することを目的としており、特定の細部は、本発明を理解するために、特定の構造物、インターフェース、技術などを述べている。しかしながら、当業者に明らかなのは、本発明は、特定の細部から離れて、その他の具体例にて実行してもよいということである。さらに、明示することを目的としているので、公知の装置、回路及び方法に関して詳細な記載は行っていない。これは、本発明において、不必要な細部に関する記載を不明確にするためではない。
【０００５】
本発明によると、サンプル基板１８上への光照射の横方向のシフトを検知することにより、製造工程、例えば、ウエハー薄膜工程などの間、サンプル基板１８の垂直的な位置を即座に調節するために、位置感受的検出器１０を設けている。種々の製造段階において、サンプル基板１８を、最適な信号参照地点に保持することは、強く望ましいことである。例えば、エッチングするためのマスクにおけるウエハーは、典型的に当業者公知の、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向へ可動なプラットフォーム（示していない）上に導入される。サンプル基板１８のエッチング深の変化に依存して、最終的な基板の特定は影響を受ける。したがって、製造工程中、サンプル基板の垂直的な配置を、所定の位置へと保持することが必要である。
【０００６】
図１を参照すると、本発明における平坦なサンプル基板１８又は検査物の垂直的な位置ずれを調節することが可能な位置感受的検出器１０は、光源１２、ビデオ収集手段１４、及びコンピューター１６を有している。その制御において、図２に示すように、光源１２は、光を放出し、所定の角度を以てサンプル基板の表面上に投射されている。好ましくは、サンプル基板１８上に投射された光２０の焦点画像は、対照的である。実施例において、サンプル基板１８は、実質的に垂直的な配向に調節され、光源１２所定の角度を以て、サンプル基板１８にわたって配置されている。サンプル基板１８は、動作手段（示していない）を使って、Ｘ−Ｙ平面において、Ｘ−方向、及びＹ−方向に沿って、選択された最適な信号地点へと動くことができる。所定のサイズのサンプル基板１８が、異なる寸法を有する別の基板へと取り替えられた場合であっても、所定の寸法を有する光パターンを、常に正確に、サンプル基板１８の表面上に形成することが可能である。図３に示したように、サンプル基板１８が、製造工程中にＺ−方向へとシフトされた場合、ビデオ収集手段１４は、走査し、サンプル基板１８により受ける光のデジタル画像を形成する。その後、信号加工アルゴリズムは、デジタル画像をサンプル位置測定結果へと変換する。
【０００７】
光の焦点画像は、図示する目的のため、小型の円形によって示されているが、理解すべきことは、本発明は、その他の照射形状もサポート可能である。また、光源１２は、レーザーダイオード（ＬＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）などの表面画像を生成することが可能なその他公知の照射源であってもよい。同様に、ビデオ収集手段１４は、常套的なビデオカメラ、電荷結合装置（ＣＣＤ）、電荷注入装置（ＣＩＤ）、光ダイオードアレイ、又はその他の補助的なサブシステム、例えば、画像増幅器であってもよい。
【０００８】
制御において、サンプル基板１８の配置が、所定の最適信号地点からシフトされ、あるいは、逸脱された場合、本発明におけるシステムは、サンプル基板１８に投射された光の走査を即座に行い、サンプル１８の容量内部にて、光照射による横方向のシフト画像に基づいて、サンプル１８を、最適な信号地点へと機械的に移動することを可能とする。これを達成するために、通常角由来の表面を映し出すビデオ収集手段１４は、レーザービームを使って形成された楕円スポットを記録するだろう。図３に示したように、ビデオ収集手段１４によって検知された照射２０のパターンが変化した場合、例えば、サンプル基板１８の垂直方向の動きにより照射地点のグリッドがシフトされた場合（点線で示した）、検出器１０は、参照地点２０ａからの横方向にシフトした位置の量を同定し、三角法を使って、対応する修正する垂直的な配置を算出する。したがって、検出器１０は、サンプル基板１８の垂直的な位置を参照地点２０へと調節することができる。
【０００９】
図４は、サンプル１８を垂直的に配置するための、走査用の新規な方法を示している。これは、サンプル１８の垂直的な配置を、最適な信号位置へと一致するためである。一般に、この工程は、コンピューター１６にて動作するソフトウェアによって実行され、このコンピューターは、特化されたデジタル信号加工エンジンであってもよい。図４におけるフローチャートに示したように、本発明における制御は、多重化画像取得ステップを含む。ステップ１００において、コンピューター１６は、光ビームを発生し、かつサンプル基板１８上へと、所定の角度θを以て光ビームを投射するため、光源１２を作動させるための適切なコントロール信号を発生する。ステップ１２０において、サンプル基板１８上の反射線は、ビデオ収集手段１４を介して走査され、検知された照射地点をデジタル化する。この照射パターンは、照射された地点のグリッド、反射線のセット、又は特定の画像化必須要件に依存したその他のパターンであってもよい。したがって、ビデオ収集手段１４からデーターを取得し、コンピューター１４に保存し、続いて、照射パターンへと曝露する。
【００１０】
ステップ１４０において、コンピューター１６は、デジタル走査線を抽出し、それぞれの抽出サンプルは、図５に示したように、例えばガウス型のように、適当なモデル方程式にて処理される。連続的でそれぞれの抽出サンプルは、２次元プロットにおいて、図５に示したように、ガウス型分布を形成する。これらガウス型由来のピークのそれぞれを介した抽出サンプルにおける照射特性を使ってラインフィッティングを行う。その後、ステップ１６０では、構成画像のそれぞれにおける最大ピークを同定するために、較正画像を使用し、中央位置２２ａ、ピーク増幅、及び中間値幅などの、該当パラメーターの同定を可能とする。このモデルに基づいて、ビデオ収集装置１４によって検知される統合照射光を算出することが可能となる。したがって、照射地点２２の中心位置を同定することができる。
【００１１】
本発明における選択された実施例は、コンピューターシステム１６内にて実行するコンピューターソフトウェアである。コンピュータープログラム（又はコンピューター制御理論）は、主メモリーに保存されている。このようなコンピュータープログラムは、実行する際、前述のパラグラフにて述べた本発明の機能を実行することをコンピューターに許容する。したがって、かかるコンピュータープログラムは、コンピューターシステムのコントローラーを代表する。しかしながら、コンピューターシステム１６の能力は、ビデオ収集手段１４にて実行される。加えて、前述したように、走査線デジタル化ステップ１２０、数値フィッティングステップ１４０、及び最大位置同定ステップ１６０は、公知の装置にて、即座に達成可能である。代替的に、楕円パターン２２の中心位置２２ａを同定するため、当業者公知のパターン認識装置を使用してもよい。
【００１２】
さらに、本発明は、サンプルの垂直的な配置を達成するために、サンプル基板１８の表面状態に強く依存するわけではないことを記すべきである。走査線又は走査パターン認識は、異なる反射特性を有するサンプル材料においてさえ集束することを可能にすべきである。したがって、照射スポット２０は、表面特性に依存することなくブランケットフューチャーレス膜（ｂｌａｎｋｅｔ  ｆｅａｔｕｒｅｌｅｓｓ  ｆｉｌｍ）上でさえ画像形成可能である。例えば、異なる表面特性を有する二つの異なる近接した領域上へと照射スポット２０が投射された場合、楕円スポット２０は、非単一照射として出現するだろう。しかしながら、このような場合においてさえ、常套的な走査線又は走査パターン認識ソフトウェアは、図６に示したように、楕円スポットを見つけ出し、その境界線を描くことが可能である。
【００１３】
サンプル基板１８に関する光照射における横方向のシフトを同定する詳細な記述を、図７と組み合わせて説明する。図７は、サンプル基板１８表面上に焦点付けされた光の横方向におけるシフトに基づいて、サンプル基板１８の垂直方向の動きを決定するための、簡便であるが効果的な方法を示している。ステップ２００において、ビデオ収集装置によって検知した集束された光ビーム２２の中央位置が、所定の最適信号地点２０ａから逸脱しているかどうかを決定する。これらが一致している場合、この工程は再度繰り返される；もし一致していない場合は、図４にて述べた制御を、ステップ２２０にて実行する。横方向のシフトを同定したのち、ビームの投射角を、サンプル基板１８の表面へと当てる方法によって、サンプル基板１８を、所定の最適信号位置２０ａへと戻すために必要な垂直距離は、公知の三角法に従って、ステップ２４０において算出される。例えば、４５度の投射角を以てビームを照射した場合、垂直方向の移動は、ちょうどサンプル基板表面上の横方向のスポット位置と同等である。最後に、ステップ２６０において、サンプル基板１８表面上の光ビームの横方向の位置に基づいてサンプル基板１８の垂直方向の逸脱を調節する。サンプル表面内に受けた光ビーム２２ａが、所定の最適な信号位置２０ａの画像と一致するように、サンプル基板１８の垂直位置を調節する。
【００１４】
したがって、本発明の手法は、急速に、かつ即座にサンプル位置を読み出すことを可能にする。横方向の位置付けに関する方向及び振幅は、修正動作の量及び方向を決定する。この手法のその他の利点は、連続的にサンプル表面を走査し、参照地点に対して比較することにより、信号最適化を伴った関連した光学的な「集束」を可能とする。この手法の追加的な利点は、表面状態に強く依存しないことである。
【００１５】
要約すると、本発明は、表面探査装置において、サンプル位置を調節することが可能であり、特に、光音響薄膜測定に関連している。したがって、本発明は、追加的な検知器及びレーザー源を追加することなく、光学的な測定学において、サンプル位置を測定する、経済的な統合方法を供している。本発明はまた、すでに測定機器の一部であるハードウェアを使用して必要な位置決定情報を得る方法を供している。したがって、当業者に明らかなのは、本システムの確かな利点が達成されていることである。しかしながら、構築された前述したものは、本発明の具体例のみを示しただけである。当業者は、本発明の基本的な趣旨及び狙いの範囲から逸脱することなく、本発明における実施例と同様の機能を供する代替的な変法を簡単に連想することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の具体例を示している。
【図２】本発明の具体例に関する別方向からの図を示している。
【図３】本発明における、光ビームが投射されたサンプル表面を図示した上部からの図を示している。
【図４】本発明における、サンプル表面上に投射された光ビームの横方向の位置ずれを同定するステップのフローチャートを示している。
【図５】本発明における図４に示した実行したステップの一つを図示的に示している。
【図６】本発明における、光ビームを投射されたサンプル表面の図である。
【図７】本発明の具体例を実行するフローチャートを示している。
【図１】
2004528580.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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