DE102004020849B4

DE102004020849B4 - Optical measuring arrangement, in particular for measuring layer thicknesses

Info

Publication number: DE102004020849B4
Application number: DE200410020849
Authority: DE
Inventors: Thomas Iffland
Original assignee: Vistec Semiconductor Systems Jena GmbH
Current assignee: KLA Tencor MIE GmbH
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2024-04-29
Also published as: DE102004020849A1

Abstract

Optische Messanordnung (50) insbesondere zum Messen von Schichtdicken, mit einer Beleuchtungseinrichtung (10) zur Abgabe eines Lichtstrahls (16), mit einem Strahlteiler (18) zum Aufteilen des Lichtstrahls (16) in einen Objektlichtstrahl (22) und einen Referenzlichtstrahl (20) und einer Auswerteeinrichtung (24), in die ein von einem Objekt (44) reflektierter Reflexionslichtstrahl (23) und der Referenzlichtstrahl (20) eingekoppelt werden und die einen CCD-Detektor (38) mit einer Messzone (34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Messung die Messzone (34) auf einen Teilbereich (42) der Messzone (34) einschränkbar ist.optical Measuring arrangement (50) in particular for measuring layer thicknesses, with an illumination device (10) for emitting a light beam (16), with a beam splitter (18) for splitting the light beam (16) into an object light beam (22) and a reference light beam (20) and an evaluation device (24) into which one of an object (44) Reflected reflection light beam (23) and the reference light beam (20) are coupled and a CCD detector (38) with a Measuring zone (34), characterized in that for carrying out the Measuring the measuring zone (34) on a partial area (42) of the measuring zone (34) restrictable is.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Messanordnung, insbesondere zum Messen von Schichtdicken, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Messen von Schichtdicken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The The invention relates to an optical measuring arrangement, in particular for Measuring layer thicknesses, according to the preamble of claim 1 and a Method for measuring layer thicknesses according to the preamble of Claim 10.

In der Halbleiterfertigung werden Wafer während des Fertigungsprozesses in einer Vielzahl von Prozessschritten sequentiell bearbeitet, wobei auf einem Wafer eine Vielzahl von gleichen wiederkehrenden Strukturelementen hergestellt wird. Mit zunehmender Integrationsdichte steigen die Anforderungen an die Qualität der auf den Wafern ausgebildeten Strukturen. Um die Qualität der ausgebildeten Strukturen überprüfen und eventuelle Defekte finden zu können, ist es erforderlich, auch die Anforderungen an eine hierzu verwendete optische Messanordnung zu steigern, sodass z. B. die bei der Produktion eines Wafer mit der Vielzahl von Prozessschritten und der Vielzahl der aufzutragenden Schichten an Photolack oder Ähnlichem eine zuverlässiges und frühzeitiges Messen möglich wird.In Semiconductor manufacturing becomes wafers during the manufacturing process processed sequentially in a plurality of process steps, wherein on a wafer a lot of the same recurring structural elements will be produced. As the density of integration increases, so does the Quality requirements the structures formed on the wafers. To the quality of the trained Check structures and to be able to find any defects It is also necessary to meet the requirements for a used for this purpose to increase optical measuring arrangement, so z. As in the production a wafer with the plurality of process steps and the plurality the layers to be applied to photoresist or the like a reliable and early measurement possible becomes.

Die kontinuierliche Fertigung von Wafern bedingt zudem, dass diese in kurzen Abständen und möglichst bereits während der Produktion, d. h. online ver messen werden können. Dabei muss darauf geachtet werden, dass das eingesetzte optische Messsystem auch in die jeweiligen räumlichen Gegebenheiten integriert werden kann. Vorteilhaft ist es also, eine Messanordnung zu verwenden, die lediglich geringen Bauraum benötigt und zudem flexibel an veränderte räumliche Gegebenheiten anpassbar ist.The Continuous production of wafers also requires that these be in short distances and as possible already during production, d. H. can be measured online. It must be paid attention be that the optical measuring system used in the respective spatial Conditions can be integrated. It is therefore advantageous, one To use measuring arrangement, which requires only small space and also flexible to changed spatial Circumstances is customizable.

Für diese Zwecke werden daher bereits optische Messanordnungen eingesetzt, die nach dem Prinzip der Spektralphotometrie arbeiten. Diese sind besonders zur Messung von Schichtdicken, insbesondere zur Messung von dünnen Schichten und optischen Parametern, wie dem Berechungsindex oder dem Extinktionsfaktor geeignet.For this Purposes, therefore, optical measuring arrangements are already being used, which work on the principle of spectrophotometry. These are special for measuring layer thicknesses, in particular for measuring thin layers and optical parameters, such as the calculation index or the extinction factor suitable.

Eine derartige optische Messanordnung ist beispielsweise aus der US 5,486,701 bekannt und basiert auf dem Prinzip der Spektralanalyse des von einem Messort reflektierten Lichts. Dabei wird die Dicke der Schicht dadurch ermittelt, dass jedem durch Interferenz bedingtem Reflexionsspektrum eine Dicke zugeordnet wird. Die in diesem Dokument offenbarte optische Messanordnung ist jedoch auf das Vermessen extrem dünner Schichten spezialisiert. Hierzu wird eine separate Auswertung des UV-Bereichs und des sichtbaren Spektralbereichs vorgenommen. Aus diesen Auswertungen lassen sich dann Informationen über den Messort an der Probe erhalten. Mit Hilfe einer Vielzahl von optischen Baugruppen, die in den Strahlengang eingegliedert sind, ergibt sich ein Aufbau, der kompliziert und empfindlich gegen äußere Einflüsse ist. Weiterhin sind die konstruktiven Möglichkeiten im Hinblick auf einen kompakten Aufbau durch das optische Ablenksystem beschränkt, welches einen von der Beleuchtungseinrichtung kommenden Messlichtstrahl zur Probe und dann weiter zur Auswerteeinrichtung lenkt.Such an optical measuring arrangement is for example from US 5,486,701 is known and based on the principle of spectral analysis of the light reflected from a measurement location. In this case, the thickness of the layer is determined by assigning a thickness to each interference spectrum caused by interference. However, the optical measuring device disclosed in this document specializes in measuring extremely thin layers. For this purpose, a separate evaluation of the UV range and the visible spectral range is made. Information about the location of the sample can then be obtained from these evaluations. With the help of a variety of optical components, which are incorporated into the beam path, results in a structure that is complicated and sensitive to external influences. Furthermore, the design possibilities are limited in terms of a compact structure by the optical deflection system, which directs a coming of the illumination device measuring light beam to the sample and then on to the evaluation.

Die Patentschrift DD 270 133 A1 offenbart eine Anordnung zur Untersuchung hochauflösender Teilspektren eines Echelle-Spektrums. Die einzelnen Sensorelemente der CCD-Sensor-Zeilen können bezüglich ihrer Flächen an die Sptektralelemente des Echelle-Spektrums angepasst werden.The patent DD 270 133 A1 discloses an arrangement for examining high resolution subspectra of an Echelle spectrum. The individual sensor elements of the CCD sensor lines can be adapted with respect to their surfaces to the Sptektralelemente the Echelle spectrum.

Im Zusammenhang mit der Messung sehr dünner Schichten im Bereich von weniger als einem Zehntel der Messlicht-Wellenlänge ist weiterhin zu berück sichtigen ist, dass die auszuwertenden Helligkeitsunterschiede sehr klein werden, aus denen sich die Informationen über die Schichtdicke ermitteln lassen. Damit muss darauf geachtet werden, dass Licht, das von der Probe reflektiert wird, möglichst ohne Störung und Verlust an eine Auswerteeinrichtung über tragen wird. In der DE 100 21 379 A1 wird daher vorgeschlagen, eine optische Messanordnung einzusetzen, bei der eine Vielzahl von Lichtleiterfasern vorgesehen sind. Die Lichtleiterfasern sind so angeordnet, dass ein Objektlichtstrahl und ein Referenzlichtstrahl über die Lichtleiterfasern jeweils separat in eine Auswerteeinrichtung eingekoppelt werden kann. Mit der dort beschriebenen Messvorrichtung ist es möglich, auch bei sehr dünnen Strukturen Interferenzspektren mit ausreichenden Intensitätsunterschieden zwischen den Minima und den Maxima zu erhalten und auszuwerten. Um im sichtbaren Spektralbereich (VIS) zwischen 400 und 800 nm dicke Schickten von mehr als 200000 nm vermessen zu können müssen allerdings auch eng beieinanderliegende Extrema im Reflexionsspektrum unterschieden und aufgelöst werden.In connection with the measurement of very thin layers in the range of less than one tenth of the measuring light wavelength is also to take into account that the evaluated brightness differences are very small, from which the information about the layer thickness can be determined. Care must be taken to ensure that light which is reflected by the sample is transmitted to an evaluation device as far as possible without interference and loss. In the DE 100 21 379 A1 Therefore, it is proposed to use an optical measuring arrangement in which a plurality of optical fibers are provided. The optical fiber fibers are arranged so that an object light beam and a reference light beam can be coupled separately via the optical fiber fibers into an evaluation device. With the measuring device described there, it is possible to obtain and evaluate interference spectra with sufficient intensity differences between the minima and the maxima even with very thin structures. However, in order to be able to measure transmittances of more than 200,000 nm between 400 and 800 nm in the visible spectral range (VIS), it is necessary to distinguish and resolve closely spaced extremes in the reflection spectrum.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine optische Messanordnung und ein Verfahren zum optischen Messen vorzuschlagen, das die bekannte Einrichtung so weiterbildet, dass eine weitere Erhöhung der Auflösung erreicht werden kann.task It is therefore an optical measuring arrangement of the present invention and to propose a method of optical measurement which is the known one Facility so that further increases the resolution can be achieved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine optische Messanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Die verfahrenstechnische Lösung besteht in einem optischen Messverfahren mit dem Merkmalen gemäß Anspruch 10.According to the invention this Task by an optical measuring arrangement with the features according to claim 1 solved. The procedural solution consists in an optical measuring method having the features of claim 10th

Wird die optische Messanordnung so ausgeführt, dass zur Durchführung der Messung eine Messzone eines CCD-Detektors auf einen Teilbereich der Messzone einschränkbar ist lässt sich ein wesentlich exakteres Messergebnis erzielen. Diese Einschränkung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass zur Auswertung, und hier insbesondere zur Mittelung der Ergebnisse, lediglich ein Teilbereich des CCD-Detektors verwendet wird, der insbesondere durch wenige Zeilen gebildet wird.If the optical measuring arrangement is designed in such a way that a measuring zone of a CCD detector can be limited to a partial area of the measuring zone in order to carry out the measurement, a substantially more accurate measurement result can be achieved. This restriction can be made in particular by the fact that for the evaluation, and here in particular for Mit Only a portion of the CCD detector is used, which is formed in particular by a few lines.

Weiterhin ist es auch möglich, die Einschränkung des CCD-Detektors dadurch zu erreichen, dass die Beleuchtung des CCD-Detektors nur mit ausgewählten Lichtleiterfasern erfolgt. Vorteilhafterweise stehen diese Lichtleiterfasern im Hinblick auf den Reflexionslichtstrahl, der von dem beleuchteten Objekt reflektiert wird, in einer definierten Beziehung zueinander. Dabei ist es möglich, gerade solche Lichtleiterfasern auszuwählen, die in einer Lage-Beziehung zueinander stehen. Außerdem werden bevorzugt solche Fasern ausgewählt, die Reflexionslicht gleichen Einfallswinkels transportieren und ausgangsseitig am Lichtleiter benachbart zueinander liegen. Bei ausreichender Beleuchtungsintensität lassen sich die beiden Auswahlmöglichkeiten zur weiteren Steigerung der Auswertegenauigkeit auch miteinander kombinieren, sodass die Einschränkung des CCD-Bereichs sowohl durch eine Beschränkung auf die Beleuchtung mit Hilfe ausgewählter Fasern sowie die Auswahl eines definierten Bereichs des CCD-Detektors erfolgt.Farther it is also possible the restriction of the CCD detector to achieve that the illumination of the CCD detector only with selected Optical fibers takes place. Advantageously, these optical fibers with respect to the reflected light beam coming from the illuminated one Object is reflected, in a defined relationship to each other. It is possible just to select such optical fibers in a positional relationship to stand by each other. Furthermore it is preferred to select those fibers which are reflected light of the same angle of incidence transport and output on the light guide adjacent to each other lie. With sufficient illumination intensity, the two choices are possible to further increase the evaluation accuracy with each other combine, so the restriction of the CCD area by both limiting it to the lighting Help selected Fibers and the selection of a defined area of the CCD detector takes place.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen.Further Advantages and advantageous embodiments The invention are the subject of the following figures and their Descriptions.

Es zeigen im Einzelnen:It show in detail:

1. schematisch ein optische Messvorrichtung im Überblick 1 , schematically an optical measuring device at a glance

2 einen CCD-Detektor mit Mess- und Referenzzone 2 a CCD detector with measuring and reference zone

3 schematisch einen eingangs- und ausgangsseitiges Lichtleiterende 3 schematically an input and output side optical fiber end

1 zeigt schematisch und vereinfacht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optischen Messanordnung 50 zur Messung von Schichtdicken nach dem Prinzip der Spektralphotometrie, wie sie etwa in einer Fertigungslinie zur Herstellung von Wafern angeordnet werden kann, um die Oberfläche von Wafern zu untersuchen oder zu kontrollieren. Die Anordnung ist besonders zum Vermessen von dünnen, teilweise transparenten Schichten geeignet. Sie kann aber auch für dickere Schichten verwendet werden. Ebenso ist es möglich, optische Parameter von Ein- und Mehrfachschichtsystemen zu bestimmen. 1 shows schematically and simplified an embodiment of an optical measuring arrangement according to the invention 50 for measuring layer thicknesses according to the principle of spectrophotometry, such as can be arranged in a production line for producing wafers, in order to investigate or control the surface of wafers. The arrangement is particularly suitable for measuring thin, partially transparent layers. It can also be used for thicker layers. It is also possible to determine optical parameters of single-layer and multi-layer systems.

Die Messanordnung 50 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 10, in der das für die Messung erforderliche Licht mit einer Lichtquelle 12 erzeugt wird. Hierzu kann in der Beleuchtungseinrichtung 10 eine Halogenlampe vorgesehen werden. Um eine hohe Lichtausbeute zu gewährleisten kann bevorzugt Xenon als Halogen eingesetzt werden. Zusätzlich kann in der Beleuchtungseinrichtung 10 eine Deuteriumlampe (nicht gezeigt) angeordnet werden, die als UV-VIS-Lichtquelle dient. Durch die Verwendung einer Deuteriumlampe zusammen mit einer Halogenlampe kann ein Lichtstrahl 16 zur Verfügung gestellt werden, der Wellenlängen in einem Wellenlängenbereich zwischen 190 nm und 800 nm aufweist.The measuring arrangement 50 includes a lighting device 10 in which the light required for the measurement with a light source 12 is produced. For this purpose, in the lighting device 10 a halogen lamp can be provided. In order to ensure a high light output, xenon can preferably be used as the halogen. In addition, in the lighting device 10 a deuterium lamp (not shown) serving as a UV-VIS light source. By using a deuterium lamp together with a halogen lamp, a light beam can 16 which has wavelengths in a wavelength range between 190 nm and 800 nm.

Der aus der Beleuchtungseinrichtung 10 austretende Lichtstrahl 16 durchläuft eine Aperturblende 14, eine Feldblende 13 und trifft anschließend auf einen Strahlteiler 18, der als halbdurchlässiger Spiegel ausgeführt ist. Damit wird der Lichtstrahl 16 in zwei Strahlen aufgeteilt, nämlich einen Referenzlichtstrahl 20 und einen Objektlichtstrahl 22. Der Referenzlichtstrahl 20 wird unmittelbar einer Auswerteeinrichtung 24 zugeleitet. Der Objektlichtstrahl 22 wird zunächst auf einen Messort M an der Oberfläche des Objekts 44, z. B. des Wafers, gelenkt. Ein von dort reflektierter Reflexionslichtstrahl 23 erreicht nach dem Durchtritt durch einen Pinhole-Spiegel 21 und eine Sammellinse 25 den Eingang einer Objekt-Lichtleitereinrichtung 26. Dabei ist der Pinhole-Spiegel 21 teildurchlässig ausgebildet, sodass es möglich ist, einen Teil des Reflexionslichtstahls 23 (gestrichelt) zu weiteren Untersuchungs- oder Beobachtungszwecken abzuzweigen, wenn dies gewünscht wird. Sofern die gesamte Intensität des Reflexionslichtstrahls 23 zur Auswertung herangezogen werden soll, kann auf den Pinhole-Spiegel 21 aber auch verzichtet werden.The from the lighting device 10 emerging light beam 16 goes through an aperture stop 14 , a field stop 13 and then hits a beam splitter 18 which is designed as a semitransparent mirror. This turns the light beam 16 divided into two beams, namely a reference light beam 20 and an object light beam 22 , The reference light beam 20 becomes immediately an evaluation device 24 fed. The object light beam 22 is first on a measuring point M on the surface of the object 44 , z. B. of the wafer, steered. A reflection light beam reflected from there 23 reached after passing through a pinhole mirror 21 and a condenser lens 25 the input of an object optical fiber device 26 , Here is the pinhole mirror 21 formed partially permeable, so that it is possible, a part of the reflection light steel 23 (dashed) for further investigation or observation purposes, if desired. Provided the total intensity of the reflection light beam 23 can be used for evaluation, can on the pinhole mirror 21 but also be waived.

Mit Hilfe der Sammellinse 25 wird der verbleibende Anteil des reflektierten Reflexionslichtstrahls 23 auf den Eingang der Objekt-Lichtleitereinrichtung 26 abgebildet, wobei der Eingang der Objekt-Lichtleitereinrichtung 26 vollständig ausgeleuchtet wird. Die Objekt-Lichtleitereinrichtung 26 umfasst ein Bündel einzelner Lichtleiterfasern 28 (3a), die gebündelt zu der Auswerteeinrichtung 24 verlaufen und dort mit ihren ausgangsseitigen Enden 30 (2a) in die Auswerteeinrichtung 24 zur spektrographischen Untersuchung eingekoppelt werden.With the help of the condenser lens 25 becomes the remaining portion of the reflected reflected light beam 23 to the input of the object optical fiber device 26 shown, wherein the input of the object light guide device 26 is completely lit. The object light guide device 26 comprises a bundle of individual optical fibers 28 ( 3a ), which are bundled to the evaluation device 24 run and there with their output ends 30 ( 2a ) in the evaluation device 24 be coupled for spectrographic investigation.

Der Referenzlichtstrahl 20 wird mit Hilfe einer Referenz-Lichtleitereinrichtung 32 ebenfalls an den Eingang der Auswerteeinrichtung 24 übertragen. Dabei weist die Referenz-Lichtleitereinrichtung 32 ebenfalls eine Mehrzahl von einzelnen Fasern auf, wie sie bereits im Zusammenhang mit der Objekt-Lichtleitereinrichtung 26 beschrieben wurden. Bevorzugt weisen die Objekt- und Referenz-Lichtleitereinrichtung die gleiche Anzahl N von Lichtleiterfasern 28 auf.The reference light beam 20 is using a reference light guide device 32 also to the entrance of the evaluation device 24 transfer. In this case, the reference light guide device 32 also a plurality of individual fibers, as already associated with the object optical fiber device 26 have been described. The object and reference optical waveguide devices preferably have the same number N of optical fiber fibers 28 on.

Im Hinblick auf die Verwendung eines CCD-Detektors 38 in der Auswerteeinrichtung 24 sind die ausgangsseitigen Enden der einzelnen Lichtleiterfasern 28, wie in 2a gezeigt, linienförmig aufgespreizt. Wie in 2b schematisch dargestellt wird dadurch auf dem CCD-Detektor 38 eine Messzone 34 und eine Referenzzone 35 definiert, die durch einen Abstand 37 voneinander getrennt sind.With regard to the use of a CCD detector 38 in the evaluation device 24 are the output ends of the individual Optical fibers 28 , as in 2a shown, spread in a line. As in 2 B This is shown schematically on the CCD detector 38 a measuring zone 34 and a reference zone 35 defined by a distance 37 are separated from each other.

Das an dem Lichtleiteraustritt 30 erhaltene Referenz- und Objektlicht wird in die Auswerteeinrichtung 24 eingekoppelt und über einen Spektrografen 36 an den CCD-Detektor 38 der Auswerteeinrichtung 24 übertragen: Der Spektrograf 36 ist bevorzugt als Gitterspektrograf ausgeführt. Er besteht im Wesentlichen aus einem Hohlgitter, welches das weiße Licht spektral aufspaltet und auf den CCD-Detektor 38 abbildet. Um nun ein enges Extremum scharf auf dem CCD-Detektor 38 abbilden zu können muss der Spalt fokussiert werden. Für die Fokussierung wird das Signal des CCD-Detektors 38 ausgewertet, insbesondere der Teil des CCD-Detektors 38, mit dem das Spektrum der dicken Schicht im so genannten Thick Film Mode gemessen wird.That at the light guide exit 30 obtained reference and object light is in the evaluation 24 coupled and via a spectrograph 36 to the CCD detector 38 the evaluation device 24 transferred: The spectrograph 36 is preferably designed as a grid spectrograph. It essentially consists of a hollow lattice which spectrally splits the white light and the CCD detector 38 maps. To get a tight extremum sharp on the CCD detector 38 To be able to depict the gap must be focused. For focusing, the signal of the CCD detector 38 evaluated, in particular the part of the CCD detector 38 , with which the spectrum of the thick layer in the so-called thick film mode is measured.

Wie in 2 schematisch dargestellt ist, fällt somit der Faseraustritt des Objektlicht- und des Referenzlichtstrahls auf die jeweilige Messzone des CCD-Detektors 38. Aufgrund von Abbildungsfehlern wird eine monochromatische Linie 40 zum oberen und unteren Rand des CCD-Detektors 38 hin breiter. Aus der Mittelung über alle Zeilen des Messkanals 34 ergibt sich somit eine uner wünschte Verbreiterung des Messsignals und damit eine unscharf dargestellte Linie. Da dicke Schichten nur im Bereich zwischen 600 nm und 800 nm gemessen werden und die verwendeten Halogenlampe in diesem Bereich eine ausreichend hohe Intensität abstrahlt, wird erfindungsgemäß nun lediglich ein Teilbereich 42 der Messzone zur Messung ausgewählt. Dies kann dadurch erfolgen, dass nur über den eingeschränkten Zeilenbereich 42 gemittelt wird, in dem die Linie 40 am schärfsten, d. h. also am wenigsten verbreitert abgebildet ist.As in 2 is shown schematically, thus the fiber exit of the Objektlicht- and the reference light beam falls on the respective measuring zone of the CCD detector 38 , Due to aberrations becomes a monochromatic line 40 to the top and bottom of the CCD detector 38 wider. From the averaging over all lines of the measurement channel 34 thus results in an unwanted wished broadening of the measurement signal and thus a blurred line. Since thick layers are measured only in the range between 600 nm and 800 nm and the halogen lamp used radiates a sufficiently high intensity in this area, according to the invention now only a partial area 42 the measuring zone selected for measurement. This can be done by only using the restricted line area 42 is averaged, in which the line 40 most sharply, that is pictured least broadened.

Zur Messung des Reflektionsspektrums wird somit nicht wie üblich ein Standardbereich von etwa 100 Zeilen auf dem CCD-Detektor 38 ausgelesen und gemittelt sondern das Auslesen und Mitteln auf einen eingeschränkten Bereich in der Mitte des CCD-Detektors 38 beschränkt. Durch diese Einschränkung kann bei Bedarf, insbesondere bei der Messung dickerer Schickten eine höhere Auflösung erreicht und so eine wesentliche Verbesserung der Messspektren erzielt werden. Typischerweise liegt die Breite der Messzone 34 und der Referenzzone 35 im Bereich weniger Millimeter, wie etwa ein bis zwei Millimeter. Zur erfindungsgemäßen Verbesserung der Messspektren werden die Bereiten der Zonen bevorzugt auf weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel gewählt.For the measurement of the reflection spectrum is thus not as usual a standard range of about 100 lines on the CCD detector 38 read out and averaged but the reading and averaging on a limited area in the middle of the CCD detector 38 limited. As a result of this restriction, a higher resolution can be achieved if required, in particular in the case of the measurement of thicker mailpieces, and thus a substantial improvement in the measurement spectra can be achieved. Typically, the width of the measuring zone is 34 and the reference zone 35 in the range of a few millimeters, such as one to two millimeters. For improving the measurement spectra according to the invention, the preparation of the zones is preferably chosen to be less than half, in particular less than one third.

Die Auswahl auf einen Teilbereich der Messzone 34 kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch dadurch erfolgen, dass zur Messung selektiv lediglich bestimmte, definierte Fasern 28 herangezogen werden. Denn in der optischen Messanordnung wird typischerweise mit einem fokussierten Messstrahl gearbeitet. Damit treten der Apertur entsprechende Einfallswinkel auf. Schematisch ist der Fasereintritt an der Objekt-Lichtleitereinrichtung 26 in 3a dargestellt. Die Objekt-Lichtleitereinrichtung 26 weist eine Mehrzahl von Lichtleiterfasern 28 auf, wobei die Form des Fasereintritts üblicherweise mit der Form der Austrittspupille des Spiegelobjektivs 27 (1) ist. Die Fasern 28 sind willkürlich angeordnet und werden, wie in 3b gezeigt, im Lichtleiter zur Form des Faseraustritts 30 umgeordnet. Für jeden Einfallswinkel entsteht nun ein anderes Reflektionsspektrum. Werden vom Spektrografen 36 alle Spektren abgebildet und erfolgt die Mittelung anschließend über alle Fasern, so führt dies ebenfalls zu einer Unschärfe, d. h. einer Verbreiterung der Linien des Spektrums.The selection of a partial area of the measuring zone 34 can also take place in a further embodiment of the invention, that for the measurement selectively only certain defined fibers 28 be used. Because in the optical measuring arrangement is typically worked with a focused measuring beam. Thus, the aperture corresponding angle of incidence occur. Schematically, the fiber entry at the object optical fiber device 26 in 3a shown. The object light guide device 26 has a plurality of optical fibers 28 on, wherein the shape of the fiber entrance usually with the shape of the exit pupil of the mirror objective 27 ( 1 ). The fibers 28 are arbitrarily arranged and, as in 3b shown in the light guide to the shape of the fiber exit 30 rearranged. For each angle of incidence now creates a different reflection spectrum. Are from the spectrograph 36 If all the spectra are mapped and the averaging then takes place over all fibers, this also leads to a blurring, ie a widening of the lines of the spectrum.

Um dies zu vermeiden, werden in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung solche Fasern 28 des Lichtleiters zur Auswertung ausgewählt, die Licht aus den gleichen Einfallswinkeln in den Spektrografen leiten. Insbesondere wird gleichzeitig bei dieser Auswahl darauf geachtet, dass die Fasern zu einem zusammenhängenden Teilbereich 42 in der Messzone führen. In dem in 3 dargestellten Beispiel können die Fasern 2 und 3 ausgewählt werden, um dieses Ziel zu erreichen.In order to avoid this, in a further embodiment of the invention, such fibers 28 of the light guide selected for evaluation, which direct light from the same angles of incidence in the spectrograph. In particular, at the same time care is taken in this selection that the fibers form a coherent subarea 42 in the measuring zone. In the in 3 As shown, the fibers 2 and 3 be selected to achieve this goal.

1010: Beleuchtungseinrichtunglighting device
1212: Lichtquellelight source
1313: Feldblendefield stop
1414: Aperturblendeaperture
1616: Lichtstrahlbeam of light
1818: Strahlteilerbeamsplitter
2020: ReferenzlichtstrahlReference light beam
2121: Pinhole-SpiegelPinhole mirror
2222: ObjektlichtstrahlObject light beam
2323: ReflexionslichtstrahlReflection light beam
2424: Auswerteeinrichtungevaluation
2525: Sammellinseconverging lens
2626: Objekt-LichtleitereinrichtungObject light guide
2828: LichtleiterfasernOptical fibers
3030: ausgangsseitige Endenoutput side end up
3232: Referenz-LichtleitereinrichtungReference light guide
3434: Messzonemeasurement zone
3535: Referenzzonereference zone
3636: Spektrografspectrograph
3737: Abstanddistance
3838: CCD-DetektorCCD detector
4040: monochromatische Liniemonochromatic line
4242: Teilbereich der Messzonesubregion the measuring zone
4444: Objektobject
5050: optische Messanordnungoptical measuring arrangement
MM: Auftreffpunkt des Objektstrahlsof impact of the object beam

Claims

Optical measuring arrangement ( 50 ) in particular for measuring layer thicknesses, with a lighting device ( 10 ) for emitting a light beam ( 16 ), with a beam splitter ( 18 ) for splitting the light beam ( 16 ) into an object light beam ( 22 ) and a reference light beam ( 20 ) and an evaluation device ( 24 ) into which one of an object ( 44 ) reflected reflection light beam ( 23 ) and the reference light beam ( 20 ) and a CCD detector ( 38 ) with a measuring zone ( 34 ), characterized in that for carrying out the measurement, the measuring zone ( 34 ) to a subarea ( 42 ) of the measuring zone ( 34 ) can be limited.

Optical measuring arrangement ( 50 ) according to claim 1, characterized in that the restriction is limited by a limitation of the evaluation to the subregion ( 42 ) is selectable.

Optical measuring arrangement ( 50 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the subregion ( 42 ) has a width of less than half the measuring zone ( 34 ) having.

Optical measuring arrangement ( 50 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the subregion ( 42 ) has a width of less than half, in particular less than one third of the width of the measuring zone ( 34 ) having.

Optical measuring arrangement ( 50 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the subregion ( 42 ) has a width of less than 2 mm, in particular less than 1.5 mm.

Optical measuring arrangement ( 50 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the restriction by selecting certain optical fibers ( 28 ) for illuminating the measuring zone ( 34 ) he follows.

Optical measuring arrangement ( 50 ) according to claim 6, characterized in that the selected optical fibers ( 28 ) with regard to the reflection light beam ( 23 ) are in a defined relationship to each other.

Optical measuring arrangement ( 50 ) according to claim 7, characterized in that the selected optical fibers ( 28 ) Reflection light from substantially the same angle of incidence to the evaluation device ( 24 ) to lead.

Optical measuring arrangement ( 50 ) according to claim 8, characterized in that the selected optical fibers ( 28 ) at the output end ( 30 ) of the object light guide device ( 26 ) are adjacent to each other.

Method for optical measurement, in particular of layer thicknesses on a wafer, wherein a lighting device ( 10 ) a light beam ( 16 ) and this with a beam splitter ( 18 ) into an object light beam ( 22 ) and a reference light beam ( 20 ), the object light beam ( 22 ) on an object ( 44 ) and the object ( 44 ) reflected reflection light beam ( 23 ) as well as the reference light beam ( 20 ) in an evaluation device ( 24 ), which is a CCD detector ( 38 ) with a measuring zone ( 34 ), characterized in that for carrying out the measurement, the measuring zone ( 34 ) to a subarea ( 42 ) is restricted.

Optical measurement method according to claim 10, characterized in that the restriction to the subregion ( 42 ) is effected by allowing certain optical fibers ( 28 ) for illuminating the measuring zone ( 34 ) to be selected.

Optical measurement method according to claim 10 or 11, characterized in that the selected optical fibers ( 28 ) with regard to the reflection light beam ( 23 ) are in a defined relationship to each other, in particular reflection light from substantially the same angle of incidence in the evaluation device ( 24 ).

Optical measurement method according to claim 12, characterized in that such optical fibers ( 28 ) are selected at the output end ( 30 ) of the object light guide means are adjacent to each other.