DE102004058128A1

DE102004058128A1 - System zur Inspektion eines scheibenförmigen Objekts

Info

Publication number: DE102004058128A1
Application number: DE102004058128A
Authority: DE
Inventors: Thomas Iffland; Joachim Dr. Wienecke
Original assignee: Leica Microsystems Jena GmbH; Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: KLA Tencor MIE GmbH
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: US20060119366A1; DE102004058128B4

Abstract

Es ist ein System (100, 200, 300) zur Inspektion eines scheibenförmigen Objekts offenbart. Das System (100, 200, 300) umfasst eine Ladeeinheit für scheibenförmige Objekte (4) und eine Einrichtung (1) zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Inspektion der Vorder- und Rückseite eines Halbleitersubstrats.

In der Halbleiterfertigung werden Wafer während des Fertigungsprozesses in einer Vielzahl von Prozessschritten sequentiell bearbeitet. Mit zunehmender Integrationsdichte steigen die Anforderungen an die Qualität der auf den Wafern ausgebildeten Strukturen. Es steigt somit auch das Erfordernis Defekte nicht nur auf der Vorderseite eines Wafers zu untersuchen sondern auch Defekte auf der Rückseite eines Wafers zu finden. Dabei ist die Vordereite eines Wafers diejenige Seite, auf der die verschiedenen Strukturen aufgebracht werden.

Die deutsche Patentschrift DE 100 53 232 C2 offenbart ein Substrat – Zuführungsmodul zum Zuführen von Substraten in eine Arbeitsstation. Das Substrat – Zuführmodul ist von Seitenwänden umgeben und besitzt Verbindungselemente, die mit entsprechenden Verbindungselementen an der Arbeitsstation zusammenwirken.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 101 03 253 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zum Transportieren und Inspizieren von Halbleitersubstraten. Die Anordnung zum Transportieren und Inspizieren von Halbleitersubstraten besitzt in einem Gehäuse mindestens drei Arbeitsstationen. Ein Arbeitsstation ist eine Übergabeposition von einer Transfereinheit für die Halbleitersubstrate, eine andere Arbeitsstation ist eine Makroinspektion und eine weitere Arbeitsstation ist eine Mikroinspektion.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 101 21 115 A1 offenbart eine Haltevorrichtung für einen Wafer. Die Haltevorrichtung besitzt zwei Greifer, die den Waferrand im geschlossenen Zustand teilweise umschließen. Die Vorder- und Rückseite des Wafers ist dabei nicht abgedeckt. Die Haltevorrichtung ist Schenkbar, so dass eine visuelle Inspektion der Rückseite des Wafers durch den Benutzer möglich ist.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 07 373 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung von Halbleiterwafern unter Berücksichtigung des Die-/Saw-Designs. Es kann ein Bild des gesamten Wafers aus einer Vielzahl von Einzelbildern zusammengesetzt werden. Dabei wird die Größe des Bildfeldes der Kamera derart ausgewählt, dass das aktuelle Die-/Saw-Design berücksichtigt wird.

Das U.S. Patent 6,559,938 B1 offenbart eine Einrichtung zur simultanen Inspektion der Vorderseite und der Rückseite eines Wafers auf Defekte. Der Wafer liegt auf einer Tisch auf, der einer offenen Kanal aufweist, der in seiner Länge dem Durchmesser des Wafers entspricht. In dem Kanal bewegt sich ein Detektor, der somit von einem Teil des Wafer ein Bild aufnimmt. Um die gesamte Fläche des Wafers aufnehmen zu können ist der Wafer auf dem Tisch drehbar. Die Reibung zuwischen dem Tisch und dem Wafer ist durch entsprechende Luftlager vermindert. Eine gleichzeitige Aufnahme oder Inspektion der gesamten Fläche der Vorder- und der Rückseite des Wafers ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.

Das U.S. Patent 6,747,464 B1 offenbart einen Waferhalter, mit dem die Rückseite des Wafers beobachtet werden kann und an der Frontseite des Wafers Messungen angestellt werden können. Der Waferhalter findet bei Maschinen zur automatischen Untersuchung eines Wafers Anwendung. Der Waferhalter ist dabei derart gestaltet, dass die Frontseite und die Rückseite des Wafers nahezu vollständig von beiden Seiten zugänglich sind. Eine gleichzeitige Abbildung der Frontseite und der Rückseite des Wafers ist mit dem Waferhalter nicht möglich.

Die U.S. Patentanmeldung 2004/0087146 offenbart ein ringförmigen Waferhalter. Der Waferhalter besitzt einen Haltering für den Wafer und ist nach oben offen, so dass der Wafer von einer Seite vollständig inspiziert werden kann. Mit der anderen Seite ruht der Wafer auf einem Tragrahmen, der ein Inspektionsfenster ausgebildet hat, durch das ein Bruchteil der Seite des Wafer inspiziert werden kann, die auf dem Tragrahmen liegt. Eine gleichzeitige und vollständige Inspektion der Frontseite und der Rückseite des Wafers ist mir diesem Waferhalter nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein System zu schaffen, mit dem eine effektive Aufnahme der Vorder- und Rückseite eines scheibenförmigen Objekts möglich ist, wobei auch der Footprint des Systems reduziert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Es ist von besonderen Vorteil, wenn das System zur Inspektion eines scheibenförmigen Objekts eine Ladeeinheit für scheibenförmige Objekte und eine Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts umfasst.

Ferner kann das System zusätzlich zu der Ladeeinheit und der Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts eine Einrichtung zur Mikroinspektion des scheibenförmigen Objekts besitzen.

Hinzu kommt, dass bei dem System in der Ladeeinheit ein Transportroboter vorgesehen ist, der die scheibenförmigen Objekte von und zu mindestens einem Foup, von und zu der Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts und von und zu der Einrichtung zur Mikroinspektion des scheibenförmigen Objekts transportiert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Systems ist, dass die Einrichtung zur Mikroinspektion des scheibenförmigen Objekts eine Übergabeposition der scheibenförmigen Objekte vom Transportroboter auf einen Dreipaddel – Handler umfasst, und dass der Dreipaddel – Handler die scheibenförmigen Objekte ferner zu einem Prealigner und einem Mikroinspektionselement transportiert.

In der Ladeeinheit ist ein Transportroboter vorgesehen, der die scheibenförmigen Objekte von und zu den Foups, von und zu der Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts transportiert. Die Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts umfasst ein optisches Alignment.

Im System ist eine Vorrichtung zur Inspektion der Vorder- und Rückseite eines scheibenförmigen Objekts vorgesehen, die eine Detektionseinheit umfasst. Die Detektionseinheit besitzt dabei ein erstes Detektorelement gegenüber der Vorderseite des scheibenförmigen Objekts und ein zweites Detektorelement gegenüber der Rückseite des scheibenförmigen Objekts. Es ist ein Mittel vorgesehen, das eine Relativbewegung zwischen der Detektionseinheit und dem scheibenförmigen Objekt erzeugt, so dass eine Abbildung der Vorder- und der Rückseite des scheibenförmigen Objekts erfolgt.

Das scheibenförmige Objekt ein Wafer auf einem Halbleitersubstrat, oder auf einem Glassubstrat, oder eine Maske für die Lithographie, oder ein Flat – Panel – Display ist.

Ein Edge-Grip-System ist vorgesehen, das das scheibenförmige Objekt haltert. Das erste und das zweite Detektorelement ist eine Detektorzeile, mit integrierter Optik und einer integrierten Beleuchtung.

Das Mittel zum Erzeugen der Relativbewegung zwischen der Detektionseinheit und dem scheibenförmigen Objekt ist eine Verfahreinrichtung ist, wobei das erste und das zweite Detektorelement auf der Verfahreinrichtung befestigt sind, die das erste und das zweite Detektorelement, bei ortfesten scheibenförmigen Objekt, über und unter dem scheibenförmigen Objekt entlang bewegt.

Das erste und das zweite Detektorelement ist eine Detektorzeile mit integrierter Optik, wobei eine externe Beleuchtung für das flächige Objekt vorgesehen ist. Die Beleuchtung ist ortsfest ist und trifft als Streiflicht auf den Wafer.

Das erste und das zweite Detektorelement besitzen mindestens die Breite des flächigen Objekts.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführung des Systems, das aus einer Mikroinspektion und einer Makroinspektion besteht;
2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführung des Systems, das aus einer Makroinspektion mit einem Prealigner besteht;
3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführung des Systems, das aus einer Makroinspektion mit einem optischen Alignment besteht;
4 eine schematische Draufsicht eines Elements des Systems zur gleichzeitigen Inspektion der Vorder- und der Rückseite eines scheibenförmigen Objekts;
5 eine schematische Seitensicht des Elements des Systems zur gleichzeitigen Inspektion der Vorder- und der Rückseite eines scheibenförmigen Objekts;
6 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Detektorelements für die Detektoreinheit;
7 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Detektorelements für die Detektoreinheit;
8 eine Seitenansicht der Detektorzeile; und
9 eine Seitensicht einer weiteren Ausführungsform des Aufbaus eine Elements des Systems zur gleichzeitigen Inspektion der Vorder- und der Rückseite eines scheibenförmigen Objekts, wobei die Beleuchtung extern angeordnet ist.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführung des Systems 100, das aus einer Mikroinspektion 101 und einer Makroinspektion 102 besteht. Die Makroinspektion 102 ist als Modul aufgebaut, und kann somit schnell und einfach mit dem System verbunden werden. Die Vorder- und der Rückseite 2, 3 eines scheibenförmigen Objekts 4 (siehe 4) werden in der Makroinspektion 102 aufgenommen. Ferner ist das System mit mindestens eine Foup 103 versehen, über die die scheibenförmigen Objekte 4 dem System zugeführt und abtransportiert werden. Das System ist mit einem Handler 104 versehen, der die scheibenförmigen Objekte 4 aus den Foups 103 entnimmt und in den Foups 103 ablegt, oder an die Makroinspektion 102 übergibt oder an einen Drei-Paddel-Handler 105 weitergibt. Das in 1 dargestellte System besitzt eines erste Übergabeposition, eine zweite Übergabeposition und einer dritte Übergabeposition. An der ersten Übergabeposition übernimmt der Drei-Paddel-Handler 105 die scheibenförmigen Objekte 4 vom Handler 104. An der zweiten ein Prealigner 106 die scheibenförmigen Objekte 4 vom Drei-Paddel-Handler 105. An der vierten Übergabeposition übernimmt die Mikroinspektion 101 die scheibenförmigen Objekte 4 vom Drei-Paddel-Handler 105.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführung des Systems 200, das aus einer Makroinspektion 102 mit einem Prealigner 106 besteht. Wie bereits in 1 gezeigt, umfasst das System einen Prealigner 106, an dem ein mechanisches Alignment durchgeführt wird. Die Makroinspektion 102 hat eine Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts. Durch den Prealigner 106 kann das scheibenförmigen Objekt ausgerichtet werden, so dass die Bildaufnahme durch die Einrichtung rechtwinklig zu Strukturkanten auf dem scheibenförmigen Objekt erfolgt. Die scheibenförmigen Objekte können in unterschiedlicher Orientierung in der mindestens einen Foup 103 abgelegt sein, die mit dem System 200 verbindbar ist.
3 zeigt eine schematische Ansicht einer dritten Ausführung des Systems 300, das aus einer Makroinspektion 102 mit einem optischen Alignment besteht. Das optische Alignment erfolgt durch eine graphische Auswertung des aufgenommenen Bildes. Das Bild der Vorder- und der Rückseite des scheibenförmigen Objekt wird mit der Einrichtung wie in 4 beschrieben ist aufgenommen. Durch diese Vorgehensweise kann einer höherer Durchsatz erzielt und die Kosten für das gesamte System gesenkt werden.
4 zeigt eine schematische Draufsicht des Aufbaus einer Einrichtung 1 zur gleichzeitigen Inspektion der Vorder- und der Rückseite 2, 3 (siehe 5) eines scheibenförmigen Objekts 4. In 5 ist die Seitenansicht des Aufbaus der Einrichtung 1 zur gleichzeitigen Inspektion der Vorder- und der Rückseite 2, 3 des scheibenförmigen Objekts 4 dargestellt. Es ist selbstverständlich, dass gleiche Bezugsziffern in den unterschiedlichen Figuren, gleiche Merkmale der Erfindung betreffen. Die Einrichtung 1 umfasst eine Detektionseinheit 5. Die Detektionseinheit 5 umfasst ein gegenüber der Vorderseite 2 und ein gegenüber der Rückseite 3 des scheibenförmigen Objekts 4. Ferner ist ein Mittel 8 vorgesehen, das eine Relativbewegung zwischen der Detektionseinheit 5 und dem scheibenförmigen Objekt 4 erzeugt. Somit erzeugt die Detektioneinheit 5 (erstes Detektorelement 6 und zweites Detektorelement 7) eine Abbildung der Vorder- und der Rückseite 2, 3 des scheibenförmigen Objekts 4. Die Richtung der Relativbewegung ist in 4 mit einem Doppelpfeil 10 angedeutet. Das scheibenförmige Objekt 4, kann ein ein Wafer auf einem Halbleitersubstrat oder ein Wafer auf einem Glassubstrat, oder eine Maske für die Lithographie oder ein Flat – Panel – Dispaly ist. Ein ist vorgesehen, das das scheibenförmigen Objekt 4 haltert. Durch das Edge-Grip-System 11 ist die Vorder- und die Rückseite des scheibenförmigen Objekts 4 für die optische Inspektion zugänglich. Das erste Detektorelement 6 und das zweite Detektorelement 7 besitzen mindestens die Breite des scheibenförmigen Objekts 4. Das Mittel 8 zum Erzeugen der Relativbewegung zwischen der Detektionseinheit 5 und dem scheibenförmigen Objekt 4 ist eine Verfahreinrichtung, die z.B. als Schlitten ausgebildet sein kann. Das erste Detektorelement 6 und das zweite Detektorelement 7 sind auf der Verfahreinrichtung befestigt. Durch die Verfahreinrichtung wird das erste Detektorelement 6 und das zweite Detektorelement, bei ortfesten scheibenförmigen Objekt, simultan über bzw. unter dem scheibenförmigen Objekt 4 entlang bewegt.
6 ist eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Detektorelements 6, 7 für die Detektoreinheit 5. Das Detektorelement 6, 7 hat im Wesentlichen eine lineare die Form. Bei der hier dargestellten Ausführungsform umfasst das Detektorelement 6, 7 mindestens eine Zeilenanordnung 15 von einzelnen Detektoren 20. Ebenso ist das Detektorelement 6, 7 mit einer Beleuchtung 18 versehen, die parallel zu der Zeilenanordnung 15 angeordnet ist. Die Beleuchtung 18 kann aus einer Reihenanordnung von mehreren Dioden 19 bestehen. Ebenso ist als Beleuchtung 18 ein geeignet dimensionierter Flächenstrahler denkbar.
7 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Detektorelements 6, 7 für die Detektoreinheit 5. Das Detektorelement 6, 7 hat im Wesentlichen eine lineare die Form. Links und recht von einer Zeilenanordnung 15 von einzelnen Detektoren 20 ist jeweils eine Beleuchtung 18 vorgesehen. Die Beleuchtung 18 kann aus einer Reihenanordnung von mehreren Dioden 19 bestehen. Ebenso ist als Beleuchtung 18 ein geeignet dimensionierter Flächenstrahler denkbar.
8 zeigt eine Seitenansicht des Detektorelements 6, 7. Dabei umfasst das erste und das zweite Detektorelement 6, 7, eine Zeilenanordnung 15 von Detektoren 20, die zumindest eine integrierte Optik 22 zur Abbildung der Vorder- und der Rückseite 2, 3 eines scheibenförmigen Objekts 4. Ferner kann, wie bereit in den 3 und 3 beschrieben, das erste und das zweite Detektorelement 6, 7 mit einer integrierten Beleuchtung 18 versehen sein.
9 zeigt eine Seitensicht einer weiteren Ausführungsform des Aufbaus der Einrichtung 1 zur gleichzeitigen Inspektion der Vorder- und der Rückseite 2, 3 eines scheibenförmigen Objekts 4, wobei die Beleuchtung 18 extern angeordnet ist. Die Beleuchtung 18 ist ortsfest angeordnet und sendet einen flächigen Lichtstrahl 25 aus, der streifend auf die Vorder- und die Rückseite 2, 3 des scheibenförmigen Objekts 4 fällt.

Claims

System (100, 200, 300) zur Inspektion eines scheibenförmigen Objekts, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Ladeeinheit für scheibenförmige Objekte und eine Einrichtung (1) zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts (4) umfasst.
System (100, 200, 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Ladeeinheit und der Einrichtung (1) zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts eine Einrichtung zur Mikroinspektion (101) des scheibenförmigen Objekts vorgesehen ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeeinheit ein Transportroboter vorgesehen ist, der die scheibenförmigen Objekte von und zu mindestens einem Foup (103), von und zu der Einrichtung (1) zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts und von und zu der Einrichtung zur Mikroinspektion (101) des scheibenförmigen Objekts transportiert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) zur Mikroinspektion des scheibenförmigen Objekts eine Übergabeposition der scheibenförmigen Objekte vom Transportroboter auf einen Dreipaddel – Handler umfasst, und dass der Dreipaddel – Handler die scheibenförmigen Objekte ferner zu einem Prealigner und einem Mikroinspektionselement transportiert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeeinheit ein Transportroboter vorgesehen ist, der die scheibenförmigen Objekte von und zu den Foups, von und zu der Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts und ein Prealigner vorgesehen ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeeinheit ein Transportroboter vorgesehen ist, der die scheibenförmigen Objekte von und zu den Foups, von und zu der Einrichtung (1) zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts transportiert und die Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts ein optisches Alignment umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts eine Detektionseinheit besitzt, die ein erstes Detektorelement gegenüber der Vorderseite und ein zweites Detektorelement gegenüber der Rückseite des scheibenförmigen Objekts aufweist, und dass eine Relativbewegung zwischen der Detektionseinheit und dem scheibenförmigen Objekt vorliegt, so dass eine Abbildung der Vorder- und der Rückseite des scheibenförmigen Objekts erfolgt.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Objekt ein Wafer auf einem Halbleitersubstrat ist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Objekt ein Wafer auf einem Glassubstrat ist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Objekt eine Maske für die Lithographie ist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Objekt ein Flat – Panel – Dispaly ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Edge-Grip-System vorgesehen ist, das das scheibenförmigen Objekt haltert.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Detektorelement eine Detektorzeile, mit integrierter Optik und einer integrierten Beleuchtung ist.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Detektorelement auf einer Verfahreinrichtung befestigt ist, die das erste und das zweite Detektorelement, bei ortfesten Wafer, über und unter den Wafer entlang bewegt.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Detektorelement eine Detektorzeile mit integrierter Optik umfasst und dass eine externe Beleuchtung ist für das flächige Objekt vorgesehen ist.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Detektorelement auf einer Verfahreinrichtung befestigt ist, die das erste und das zweite Detektorelement, bei ortfesten Wafer, über und unter den Wafer entlang bewegt.
System nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung ortsfest ist und als Streiflicht auf den Wafer trifft.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Detektorelement mindestens die Breite des flächigen Objekts aufweist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen der Vorder- und Rückseite des scheibenförmigen Objekts als Modul aufgebaut ist, das in das System integrierbar ist.
System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul für die Makroinspektion ausgestaltet ist.