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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Defekten in
Bildern, wobei mehrere Einzelbilder, die Teilbilder der Oberfläche eines scheibenförmigen Objekts
sind, aufgenommen werden.
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In
der Halbleiterfertigung werden Wafer während des Fertigungsprozesses
in einer Vielzahl von Prozessschritten sequentiell bearbeitet, wobei
auf einem Wafer eine Vielzahl gleicher, wiederkehrender Strukturelemente,
die sogenannten Dies, hergestellt werden. Mit zunehmender Integrationsdichte
steigen die Anforderungen an die Qualität der auf dem Wafer ausgebildeten
Strukturen. Um die Qualität
der ausgebildeten Strukturen überprüfen und
ggf. vorhandene Defekte auffinden zu können, ist die Erfordernis an die
Qualität,
die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der den Wafer handhabenden
Bauteile und Prozessschritte entsprechend hoch. Dies bedeutet, dass bei
der Produktion eines Wafers mit einer Vielzahl von Prozessschritten
und der Vielzahl der aufzutragenden Schichten an Fotolack oder ähnlichem
eine zuverlässige
und frühzeitige
Erkennung von Defekten in den einzelnen Strukturen bzw. Strukturelementen
besonders wichtig ist.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
103 07 358 33 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Scannen eines Halbleiterwafers. Mit einer Kamera werden on-the-fly-Aufnahmen
von Bereichen auf dem Wafer durchgeführt. Bei einem Scanzeilenwechsel
wird ein stetig gekrümmter
Verfahrweg durch zumindest teilweiser Überlagerung der Relativbewegungen
zwischen Wafer und Kamera in Richtung der Scanzeilen und senkrecht
dazu erzeugt. Dadurch wird Zeit eingespart und der Waferdurchsatz erhöht.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
103 07 373 A1 offenbart, dass je nach Stepper und Die-Größe (Design)
die Größe der SAW
stark variiert. Im Allgemeinen kann nicht davon ausgegangen werden, dass
ein SAW mit einem Kamerabild aufgenommen werden kann. Ein SAW wird
somit in gleichgroße
Teile (Segmente) zerlegt. Jedem logischen SAW-Segment wird ein SAW-Index zugeordnet.
Die Bilder der einzelnen SAW Segmente werden in einem Speicher abgelegt
und können
von dort entsprechend dem Index aufgerufen werden.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
100 11 200 A1 offenbart ein Verfahren zur Bewertung von Strukturfehlern
auf einer Waferoberfläche.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bewertung von Strukturfehlern
auf einer Waferoberfläche,
umfassend folgende Schritte: Erfassen der Oberflächeninformationen von einer
Vielzahl von Einzelbildfeldern eines in Serie produzierten Wafers,
Speicherung der Informationen in einem Referenzinformationssatz
und Bereitstellung als Referenzinformation für die Inspektion weiterer Wafer
derselben Serie; Inspektion der Einzelbildfelder auf der Oberfläche eines
aktuell zu untersuchenden Wafers zeitlich nacheinander, dabei Abrufen
einer dem jeweils aktuell inspizierten Einzelbildfeld entsprechenden
Referenzinformationen aus dem Referenzinformationssatz, Vergleichen
der Oberfläche
jedes aktuell inspizierten Einzelbildfeldes mit der entsprechenden
Referenzinformation, bei Feststellung einer oder mehrerer Abweichungen
nachfolgende Klassifikation in kritische und unkritische Fehler
im Hinblick auf die Funktionsfähigkeit
der Chips und zugleich Aktualisierung bzw. Ergänzung des Referenzinformationssatzes.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
100 27 135 A1 offenbart ein Verfahren zur Prüfung von Randabschnitten
zweidimensionaler Strukturen. Das Verfahren vergleicht periodische
Strukturen, wie etwa Waferabschnitte, durch Gewinnung von Signalen
von Abbildungen von zwei Bahnen der Waferabschnitte. Die Signale
für jeden
Waferabschnitt werden dann mit mindestens den Signalen von den zwei nächsten Nachbarabschnitten
verglichen. Vorzugsweise sind diese zwei Nachbarabschnitte an jeder Seite des
Abschnitts angeordnet, und zwar in der gleichen Reihe wie dieser
Abschnitt. Bei Randabschnitten ist jedoch mindestens ein Nachbarabschnitt
in einer anderen Reihe angeordnet, vorzugsweise in einer benachbarten
Reihe. Da mit der Kamera Abbildungen von einer gleichen Anzahl von Bahnen
aufgenommen werden, und zwar in der ersten Reihe der Abschnitte,
bevor Abbildungen von einer ähnlichen
Anzahl von Bahnen in der zweiten Reihe von Abschnitten aufgenommen
werden, ist die Kamera (und folglich das resultierende Bild) richtig
orientiert, um Signale von den Bahnen der zweiten Reihe von Abschnitten
zu gewinnen. Dies ermöglicht den
korrekten Vergleich der Signale, die von der ersten Bahn der ersten
Reihe von Abschnitten gewonnen werden, mit Signalen, die von der
ersten Bahn der zweiten Reihe von Abschnitten gewonnen werden. Folglich
sind die Abbildungen korrekt ausgerichtet, so dass der Vergleich
der Signale genau ist, die von einem Randabschnitt der ersten Reihe
gewonnen werden, mit Signalen, die von einem Randabschnitt der zweiten
Reihe gewonnen werden. Das Verfahren ermöglicht folglich die Detektion
von Fehlern in Randabschnitten.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
101 01 203 A1 offenbart ein Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren
von Kratzern, welche bei der Bearbeitung von Halbleiterwafern auftreten.
Das Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren eines Kratzers auf einem
Halbleiterwafer gemäß der Erfindung
definiert zuerst ein Koordinatensystem auf dem Wafer. Das Verfahren
erzeugt eine Liste von Fehlerzellen gemäß den Koordinaten, welche den
ausgefallenen Zellen auf dem Wafer entsprechen. Die Anzahl von Fehlerzellen
wird insgesamt bestimmt. Durch Berechnen der Standardabweichung
der Fehlerzellen unter einer Anzahl von verschiedenen Winkeln auf
der Grundlage der Liste von Fehlerzellen und der Gesamtzahl von
Fehlerzellen wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der Wafer einen
möglichen
Kratzer aufweist. Graphisches Auftragen der Standardabweichungen
gegen die Anzahl von Fehlerzellen und Vergleichen dieses Punktes
mit anderen bekannten Punkten bestimmt die Anwesenheit eines Kratzers.
Die Schritte des Erfassens und Klassifizierens von Kratzern, die
auf Wafern auftreten, kann durch einen Computer durchgeführt werden.
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Die
veröffentlichte
U.S. Patentanmeldung US 2004/0047501 A1 offenbart eine visuelle
Inspektionsvorrichtung und ein Verfahren hierzu. Die Chips auf dem
Wafer sind zeilenweise angeordnet und in Gruppen eingeteilt. Die
Bilder der Chips einer Gruppe werden miteinander verglichen. Falls
eine Gruppe drei Chips enthält,
werden somit der erste Chip mit dem dritten Chip, der erste Chip
mit dem zweiten Chip und der zweite Chip mit dem dritten Chip verglichen.
Parallel hierzu werden weiterhin Bilder eingezogen. Die Analyse
der Bilder ist auf die Analyse der Bilder einer Scanzeile beschränkt. Hinzu
kommt, dass die Erkennung von Defekten im Randbereich eines Wafers
nicht möglich
ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen,
mit dem es möglich
ist, auftretende Defekte möglichst
frühzeitig
und sicher, unabhängig
von deren Lage auf dem scheibenförmigen
Objekt, zu erkennen.
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Die
Auswahl der Bilder für
den Vergleich ist bei Geräten,
die nach dem Prinzip des Standes der Technik arbeiten, in der Regel
bestimmt durch die Reihenfolge der Aufnahme der Bilder, die verglichen werden
sollen. In der Regel werden die Bilder in einem meanderförmigen Scanprozess
gewonnen, sei es mit Zeilenkamera mit kontinuierlicher Beleuchtung,
Flächenkameras
oder mit Blitzbeleuchtung. Damit ist die einfachste Form der Auswahl
der zu vergleichenden Bilder jeweils die Wahl des nächsten oder übernächsten Nachbarn
in Scanrichtung. Hier entstehen jedoch einige Probleme bei der Auswertung
der aufgenommenen Bilder. Wenn randgeschnittene Bereiche untersucht
werden sollen, ist jeweils das randgeschnittene Bild kein vollwertiger
Vergleichspartner für
die Bilder vom Waferinneren. Bei randgeschnittenen Bildern ist nur
ein Teil der Bildfläche
mit strukturierten Elementen bedeckt. Ferner kann es sein, dass
bei einigen Wafer-Designs einzelne Kontakt- oder Testflächen vorgesehen
sind, die einen anderen Bildinhalt aufweisen als der restliche Wafer.
Diese Flächen
müssen
aus dem Vergleichsprozess ausgeschlossen werden. Bilder mit Anteilen von
solchen Ausschlussbereichen sind ebenfalls kein vollwertiger Vergleichspartner
für Bilder
mit normalem Inhalt von Bildfeldern aus dem Waferinneren. Ebenso
ist es besonders nachteilig, wenn man bei dem Vergleich der einzelnen
Bilder auf eine einzelne Scanzeile beschränkt ist. Es gibt Situationen,
in denen eine ganze Scanzeile nur randgeschnittene Bereiche enthält, oder
durch Ausschlussbereiche die Anzahl der vergleichbaren Bilder unterhalb
von drei fällt.
Ferner kann bei der Waferherstellung bei einigen Prozessschritten
das Phänomen
auftreten, dass die aufgenommenen Waferbilder gegen das Prinzip der
gleich aussehenden Regionen teilweise verstoßen. Hier kann im Waferinneren
beispielsweise ein anderer Farbton überlagert sein als in der Nähe des Randes.
Es ist wünschenswert,
Vergleichspartner zu finden, die möglichst ähnliche Grundfarbtöne haben. Diese
findet man in der Regel in der Nähe
des Ausgangsbildes, jedoch nicht notwendigerweise auf der gleichen
Scanzeile. Häufig
ist das Kriterium des gleichen Abstands vom Wafermittelpunkt besser
für die Auswahl
geeignet.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren zur Inspektion eines Wafers mit den Merkmalen
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Das
Verfahren zur Bestimmung von Defekten in mehreren Bildern mit im
Wesentlichen gleichen Bildinhalt hat den Vorteil, dass zunächst mehrere
Einzelbilder von einer Oberfläche
eines scheibenförmigen
Objekts aufgenommen werden. Diese aufgenommenen Einzelbilder werden
in einen Zwischenspeicher abgelegt. Parallel dazu kann ein Durchführen einer
Vergleichsoperation erfolgen, falls drei vollwertige Vergleichsbilder
mit im Wesentlichen gleichen Bildinhalt im Zwischenspeicher vorhanden
sind, wobei der Zugriff auf die gespeicherten Einzelbilder wahlfrei
erfolgt und wobei die Aufnahme der Einzel bilder parallel zu der
Vergleichsoperation abläuft.
Gemäß der Vergleichsoperation
wird eine erste Differenz aus einem ersten und einem zweiten aufgenommenen
Einzelbild, eine zweite Differenz aus dem zweiten und dritten aufgenommenen
Einzelbild und eine dritte Differenz aus dem dritten und dem ersten aufgenommenen
Einzelbild gebildet. Schließlich
werden die Differenzen miteinander verglichen und der Unterschied
zwischen den einzelnen Differenzen festgestellt. So wird mittels
eines Vergleichs zwischen der dritten Differenz und der ersten Differenz, mittels
eines Vergleichs zwischen der ersten Differenz und der zweiten Differenz
und mittels eines Vergleichs zwischen der zweiten Differenz und
der dritten Differenz das Vorhandensein eines Defekts in den aufgenommenen
Einzelbilder ermittelt.
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Der
wahlfreie Zugriff auf die aufgenommenen Einzelbilder ermöglicht auch
eine Analyse von randgeschnittenen Bildern und Ausschlussbereichen auf
dem scheibenförmigen
Objekt. Für
die Analyse der Einzelbilder von randgeschnittenen Bildern und Ausschlussbereichen
wird auf Partnerbilder zurückgegriffen,
die in anderen Dreiergruppen bereits analysiert worden sind oder
noch analysiert werden sollen.
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Die
Vergleichsoperation zwischen den drei aufgenommenen Einzelbildern
ist nicht auf die aufgenommenen Einzelbilder einer einzigen Scanzeile
beschränkt.
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Für ein Alignment
der drei aufgenommenen Einzelbilder wird zunächst die vorliegende Verschiebung
der drei aufgenommenen Einzelbilder gegeneinander subpixelgenau
vermessen. Aus diesen Daten wird für jedes der aufgenommenen Einzelbilder eine
optimale durchzuführende
Verschiebung berechnet, die dazu führt, dass die drei aufgenommenen
und zu vergleichenden Einzelbilder mit ihren Bildinhalten anschließend subpixelgenau
die gleiche Lage innerhalb ihres Bildes einnehmen.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren
Beschreibungsteile.
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Es
zeigen im Einzelnen:
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1:
Eine schematische Ansicht des Verfahrens zur Ermittlung von Defekten
in unterschiedlichen Bildinhalten gemäß dem Stand der Technik;
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2:
eine Anordnung von Kameratisch mit Wafer und Scaneinrichtung zur
Aufnahme von einzelnen Bildern von der Oberfläche eines Wafers;
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3 eine
schematische Darstellung des Scanwegs über die Oberfläche des
scheibenförmigen
Objekts (Wafer), um mehrere Einzelbilder von der Oberfläche des
scheibenförmigen
Objekts aufzunehmen;
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4 ein
logisch segmentiertes SAW mit entsprechenden Index-Zahlen;
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5 ein
Bildfeld einer Kamera mit Index-Buchstaben von abbildbaren logischen SAW-Segmenten;
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6 ein
Beispiel für
einen kombinierten Index;
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7 einen
schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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8 einen
schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem teilweise
Lackdefekte in den aufgenommenen Bildern auftreten;
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9 zeigt
schematisch das Ergebnis der Vergleichsoperation aus dem in 8 durchgeführten Bildvergleich;
und
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10 eine
schematische Darstellung zur Verbesserung des Erkennens von Defekten
in den miteinander verglichenen Bildern.
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1 zeigt
ein Verfahren zum Auffinden von Defekten gemäß dem Stand der Technik. Das
erste Bild 20, das zweite Bild 21, das dritte
Bild 22, sind an verschiedenen Orten des scheibenförmigen Objekts (Wafer)
aufgenommen, an denen die gleiche Bildinformation zu erwarten wäre. Im ersten
Bild 20 ist ein erster Defekt 23 in Form eines
Kratzers vorhanden. Im zweiten Bild 21 ist ein zweiter
Defekt 24 in Form eines dreieckförmigen Kratzers ausgebildet.
Das dritte Bild 22 ist frei von Defekten. Eine erste Differenz 30 wird
aus dem ersten Bild 20 und dem zweiten Bild 21 gebildet.
Ferner wird eine zweite Differenz 31 aus dem zweiten Bild 21 und
dem dritten Bild 22 gebildet. In den Differenzbildern 30 und 31 ist
die sich wiederholende Struktur in den Einzelbildern 20, 21 und 22 nicht
mehr sichtbar. In den Differenzbildern 30 und 31 sind
lediglich die Abweichungen der Bilder voneinander sichtbar. So ist
im ersten Differenzbild 30 der erste Defekt 23 zusammen
mit dem zweiten Defekt 24 sichtbar. Im dem zweiten Differenzbild 31 ist
lediglich der zweite Defekt 24 sichtbar, da im dritten
Bild 22 kein Defekt vorhanden war. Schließlich werden
jeweils zwei aufeinanderfolgende Differenzbilder, hier das Differenzbild 30 und
das Differenzbild 31, miteinander verglichen, um Gemeinsamkeiten
in beiden Differenzbildern zu finden. Aus diesem Vergleich lässt sich
dann eine Zuordnung der Defekte zu den richtigen aufgenommenen Einzelbildern 20 bis 22 herleiten.
Nur bei dem zweiten Defektbild 41, das aus dem Vergleich
des ersten Differenzbildes 30 und des zweiten Differenzbildes 31 ermittelt
wurde, konnte eine signifikante Differenz gefunden werden, was ein Defekt
ist und letztendlich dem zweiten Bild 21 zuzuordnen ist.
Bei dem ersten Vergleichsbild 40 und dem dritten Vergleichsbild 42 konnte
aufgrund des Vergleichs keine eindeutige Aussage über das
Vorhandensein eines Defekts abgegeben werden.
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Die 2 zeigt
in schematischer Weise ein zu scannendes scheibenförmiges Objekt 1 (Wafer), das
sich auf einem Scanningtisch 2 befindet. Von dem scheibenförmigen Objekt 1 wird
eine Vielzahl von Bildern mittels einer Kamera 3 aufgenommen. Um
eine Relativbewegung zwischen dem Scanningtisch und der Kamera zu
erzeugen, wird ein x-y-Scanningtisch verwendet, der in den Koordinatenrichtungen
x und y verfahren werden kann. Die Kamera ist hierbei gegenüber dem
Scanningtisch 2 fest installiert.
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Um
in einer kurzen Zeit die große
Anzahl von Bildaufnahmen mit der Kamera 3 durchführen zu können, wird
der Scanningtisch 2 ohne Anzuhalten unter der Kamera 3 mit
einer kontanten Geschwindigkeit verfahren. Die gewünschten
Bilder werden also on-the-fly von ausgewählten Bereichen oder von der kompletten
Oberfläche
des scheibenförmigen
Objekts 1 aufgenommen. Eine Steuereinheit 4 bestimmt die
Bewegung und die Geschwindigkeit des Scanningtisches und steuert
auch die Kamera. Diese koordinierte Steuerung von Scanningtisch
und Kamera ermöglicht
die Aufnahmen von den gewünschten
Bereichen des scheibenförmigen
Objekts 1.
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Durch
die on-the-fly-Aufnahmen sind in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
des Scanningtisches 2 entsprechend kurze Belichtungszeiten
für die
einzelnen Bilder notwendig, damit verschmierte Bildaufnahmen vermieden
werden. Kurze Belichtungszeiten bedeuten, dass das scheibenförmige Objekt 1 mit
einer sehr hohen Lichtintensität
beleuchtet werden muss. Eine hohe Beleuchtungsdichte kann dadurch
erreicht werden, dass eine Beleuchtungseinrichtung 3a das
von ihr erzeugte Licht nur auf eine solche Fläche des scheibenförmigen Objekts 1 bündelt, die
für die
Bildaufnahme mit der Kamera notwendig ist. Die aufgenommenen Bilder
werden durch einen schnell ablaufenden Algorithmus direkt nach der
Aufnahme oder entsprechend dem Vorhandensein von einer bestimmten
Anzahl vergleichbarer aufgenommener Bilder ausgewertet. Somit ist es
notwendig, dass verschiedene Bilder zwischengespeichert werden,
so dass die Auswertung auch während
der Bildaufnahme durchgeführt
werden kann.
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In 3 ist
eine Möglichkeit
eines Scanweges 6 für
einen Scanablauf dargestellt, bei dem das scheibenförmige Objekt 1 vollständig gescannt
wird. Es werden Bildaufnahmen von der gesamten Oberflächen des
scheibenförmigen
Objekts 1 für
eine 100%-Kontrolle vorgenommen. Das scheibenförmige Objekt 1 wird
zeilenweise derart gescannt, dass die Rechteckseiten 7a, 7b von
benachbarten Aufnahmeflächen,
die jeweils dem Bildfeld 7 der Kamera 3 entsprechen,
zumindest aneinandergrenzen. Die Scanzeilen besitzen eine einheitliche
Länge und überdecken
das scheibenförmige
Objekt 1 in seinem Durchmesser. Somit beginnen und enden
die Scanzeilen an jeweils einer bestimmten x-Koordinate außerhalb des
Wafers.
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4 zeigt
ein logisch segmentiertes SAW 11, das in Segmente 12 aufgeteilt
ist. Der SAW 11 wiederum enthält
mehrere Dies 13. Die einzelnen Segmente 12 sind
mit einem fortlaufenden Index 14 gekennzeichnet. Im vorliegenden
Fall läuft
dieser Index bis zur Zahl 6.
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Die 5 zeigt
einen Bildausschnitt 15, der vier Bildfeldsegmente aufweist,
die mit den Buchstaben a-d gekennzeichnet sind. Bei diesen Buchstaben handelt
es sich ebenfalls um einen entsprechenden Index.
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Die 6 zeigt
nun einen Ausschnitt von einem Wafer mit einem Waferrand 17 und
mit einem Randbereich 18, der bei der Analyse auch verwendet werden
soll. Weiterhin enthält
der Wafer eine Versetzung 19 oder ein hier entsprechend
strukturiertes Kontrollelement.
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Bei
der Kombination beider Indices erhält das erste Segment den Index 1a.
Das erste Kamerabild umfasst die Bildfeldsegmente 1a, 2b, 4c, 5d.
Das zweite Kamerabild umfasst die Bildfeldsegmente 3a, 1b, 6c, 4d usw.
Somit können
die Inhalte des ersten und vierten Bildes miteinander verglichen
werden, da sie sowohl im SAW-Index als auch Bildindex übereinstimmen.
Selbstverständlich
können
sowohl die einzelnen Bildfeldsegmente des ersten Bildes mit den entsprechenden
Bildfeldsegmenten des vierten Bildes verglichen werden als auch
Gruppen von Bildfeldsegmenten des ersten mit denen des zweiten Bildes
bei identischer Zuordnung verglichen werden.
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Beim
Vergleich der Bildfeldsegmente ist jedoch zu beachten, dass immer
Bilder mit gleichem Inhalt verglichen werden. Dabei bedeutet „gleicher
Inhalt", dass in
den einzelnen Bildern gleiche Strukturelemente vorhanden sind. Eine
Verschiebung der SAW untereinander, wie es zur besseren Ausnutzung der
Wafer-Oberfläche
Anwendung findet, ist mit diesem Ansatz ebenso zu behandeln. Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
ebenfalls Randbereiche von Wafern untersucht werden. Für eine Vergleichsoperation
wird so lange gewartet, bis von dem System drei Bilder mit gleichem
Bildinhalt aufgenommen worden sind. Dies bedeutet, dass im vorliegenden
Fall etwa drei Bilder mit gleichem Bildinhalt aus den Randbereichen
aufgenommen werden und diese so lange im Zwischenspeicher vorgehalten
werden, bis eine Vergleichsoperation durchgeführt werden kann.
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7 zeigt
einen schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt ein wahlfreier Zugriff auf die aufgenommenen Einzelbilder.
Das beschriebene Verfahren implementiert eine Art „Bilder-Cache", also einen Zwischenspeicherbereich, der
eine variable Anzahl von aufgenommenen Einzelbildern zwischenspeichert
und zum wahlfreien Zugriff für
die Vergleichsoperation bereithalten kann. Dabei wird mit dem Vergleich
von drei aufgenommenen Einzelbildern 20, 21 und 22 begonnen,
sobald drei vollwertige Vergleichspartnerbilder aufgenommen sind.
Der Begriff „vollwertige
Vergleichspartnerbilder" bedeutet,
dass sich die zu vergleichenden Einzelbilder in ihrem Bildinhalt
aufgrund der strukturierten Elemente auf der Oberfläche des
scheibenförmigen
Objekts 1 gleichen. Die weitere Aufnahme von Einzelbildern
und ihre Ablage im Zwischenspeicher läuft zeitparallel zu der durchzuführenden
Vergleichsoperation.
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Der
Vergleich der aufgenommenen Einzelbilder 20, 21 und 22 wird
in einer Dreiergruppentechnik durchgeführt. Durch die Dreiergruppentechnik
werden auch die nachstehend beschriebenen Alignment-Probleme minimiert.
Durch den wahlfreien Zugriff auf die aufgenommenen Einzelbilder
ist es möglich,
auch randgeschnittene Bilder zu analysieren und auf Ausschlussbereiche
auf dem scheibenförmigen
Objekt 1 Rücksicht
zu nehmen. Für
die Analyse solcher Bilder kann nämlich auf Partnerbilder zurückgegriffen
werden, die in an deren Dreiergruppen bereits analysiert worden sind
oder noch analysiert werden sollen. Ferner sind die Vergleiche nicht
auf eine einzige Scanzeile beschränkt. Hinzu kommt, dass nach
dem Vergleich nach falschen Mehrheitsentscheidungen gesucht und
bei Vorliegen einer solchen die betroffenen Bilder in neue Dreiergruppen zusammengefasst
und erneut analysiert werden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird eine erste Differenz 30 von einem ersten Bild 20 und
einem zweiten Bild 21 gebildet, ferner wird eine zweite Differenz 31 von
einem zweiten Bild 21 und einem dritten Bild 22 gebildet,
und letztendlich wird eine dritte Differenz 32 von einem
dritten Bild 22 und dem ersten Bild 20 gebildet.
Da sich die für
die Vergleichsoperation verwendeten Einzelbilder 20, 21 und 22 in ihrem
Bildinhalt gleichen, sind in den Differenzbildern 30, 31 und 32 lediglich
die Unterschiede zu erkennen. Um eine eindeutige Zuordnung der Defekte
zu den Ausgangsbildern zu erhalten, muss zwischen den Differenzbildern 30, 31 und 32 eine
Vergleichsoperation durchgeführt
werden. Bei dieser Vergleichsoperation wird der Bildinhalt des dritten
Differenzbildes 32 mit dem Bildinhalt des ersten Differenzbildes 30 verglichen.
Als Ergebnis erhält
man ein erstes Vergleichsbild 41, das tatsächlich den
im ersten Einzelbild 20 enthaltenen Defekt 23 wiederspiegelt.
In einer zweiten Vergleichsoperation wird das erste Differenzbild 30 mit
dem zweiten Differenzbild 31 verglichen, so dass man als
Ergebnis ein zweites Vergleichsbild 40 erhält, das
den im zweiten aufgenommenen Einzelbild 21 enthaltenen
Defekt umfasst. In einer dritten Vergleichsoperation wird das zweite
Differenzbild 31 mit dem dritten Differenzbild 32 verglichen,
so dass man im Ergebnis ein drittes Vergleichsbild 42 erhält, das
keinen Defekt umfasst. Hier ist ebenfalls im dritten aufgenommenen
Einzelbild 22 kein Defekt enthalten. Somit liefert das
erste Vergleichsbild 41, das zweite Vergleichsbild 40 und
das dritte Vergleichsbild 42 eine definierte Aussage über das
Vorhandensein von Defekten in den aufgenommenen Einzelbildern 20–22.
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Bevor
die drei aufgenommenen Einzelbilder 20, 21 und 22 miteinander
verglichen werden, müssen
sie subpixelgenau zueinander verschoben werden. Zunächst wird
die vorliegende Verschiebung der drei aufgenommenen Einzelbilder 20, 21 und 22 gegeneinander
subpixelgenau vermessen. Aus diesen Daten wird für jedes der aufgenommenen Einzelbilder 20, 21,
und 22 eine opti male durchzuführende Verschiebung
berechnet, die dazu führt,
dass die drei Inhalte der aufgenommenen Einzelbilder 20, 21 und 22 anschließend subpixelgenau
die gleiche Lage innerhalb ihres Bildes einnehmen. Die Optimierung
erfolgt in x- und y-Richtung getrennt und besteht darin, dass der
betragsmäßig größte auftretende
Subpixel-Anteil einer Verschiebung minimiert wird. Das unerwünschte Verfälschen der
Bilder durch Subpixel-Verschiebung wird so eingegrenzt. Es kann
erreicht werden, dass der Subpixel-Anteil unter keinen Umständen bei
irgendeiner der Verschiebungen in irgendeiner Richtung größer als
ein Drittel Pixel ist.
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Diese
Methode ist aber noch nicht optimal, denn die drei aufgenommenen
Einzelbilder 20, 21 und 22 werden dabei
unterschiedlich stark verschoben und damit unterschiedlich stark
weichgezeichnet. Aus diesem Grund erfolgt, um den Effekt der Weichzeichnung
jeweils auf ein gemeinsames Standardmaß auszuweiten, eine zusätzliche,
genau bemessene, explizite Weichzeichnung, die für jedes der Bilder sowie auch
in x- und y-Richtung verschieden stark ist. Das Standardmaß für den Weichzeichnungseffekt
entspricht in x- und y-Richtung
jeweils dem Effekt der beim hier beschriebenen Verfahren maximal
möglichen
Subpixel-Verschiebung, die ein Drittel Pixel beträgt. Damit
wird auch das Problem behoben, dass verschiedene Bildpaare nach
dem gegenseitigen Alignment unterschiedlich weichgezeichnet sind.
Die Weichzeichnung entspricht nach dem kompletten Alignment in allen
Bildern aller Dreiergruppen aus den drei aufgenommenen Einzelbildern 20, 21 und 22 dem
gleichen Standardmaß.
Da die Subpixel-Verschiebung eine Faltung mit 2 × 1- bzw. 2 × 2-Kern ist (eine Richtung
bzw. beide Richtungen gleichzeitig) und die explizite Weichzeichnung
eine Faltung mit 3 × 1-
bzw. 3 × 3-Kern,
bietet sich zum Zweck der Performance-Steigerung an, beide miteinander
zu verrechnen und unter guter Annäherung durch eine einzelne
3 × 1-
bzw. 3 × 3-Faltung
gleichzeitig durchzuführen.
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Nach
dem Alignment aus Verschiebung und Weichzeichnung sind alle drei
Differenzbildungen ohne weitere Verschiebung sofort durchführbar. Wie aus
der Darstellung der 7 zu erkennen ist, ist der Bildvergleich
und die Zuord nung der Defekte zu den aufgenommenen Einzelbildern 20, 21 und 22 innerhalb
einer Dreiergruppe bereits vollständig lösbar.
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8 zeigt
das erfindungsgemäße Verfahren,
bei dem es trotz der Verwendung von Dreiergruppen von aufgenommenen
Einzelbildern 20, 21 und 22 zu Fehlern
bei der Defektzuordnung kommen kann. Falls in zweien der drei Vergleichspartnerbilder ein
Defekt an gleicher Stelle vorhanden ist, wird dieser Defekt als
normal angesehen und die defektfreie Stelle im dritten Vergleichspartnerbild
als Defekt klassifiziert. Es kommt somit zu einer falschen Mehrheitsentscheidung.
Diese Situation ist zwar selten, kommt aber besonders bei großflächigen Lackfehlern
durchaus vor. Ein Beispiel hierfür
ist in 8 skizziert. Im ersten aufgenommenen Einzelbild 20 ist
neben dem Kratzer 23 zusätzlich ein großflächiger erster
Lackfehler 26 vorgesehen. Im zweiten aufgenommenen Einzelbild 21 ist
neben dem dreieckförmigen
Defekt 24 ebenfalls ein zweiter großflächiger Lackfehler 27 vorgesehen,
der gegenüber
dem ersten großflächigen Lackfehler 26 eine
andere Position und eine andere Lage aufweist.
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Der Überlappungsbereich
des ersten Lackfehlers 26 im ersten Einzelbild 20 und
des zweiten Lackfehlers 27 im zweiten Einzelbild 21 wird
im ersten Vergleichsbild 41 genau wie im zweiten Vergleichsbild 40 als Übereinstimmung
detektiert, was somit die Detektion als Defekt ausschließt.
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Demgegenüber werden
die Formunterschiede zwischen dem Lackfehler 26 und dem
Lackfehler 27 in den Vergleichsbildern 40 und 41 richtigerweise als
Defekte angezeigt.
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Im
Vergleichsbild 42 erscheint jedoch der Überlappungsbereich des ersten
Lackfehlers 26 im ersten Einzelbild 20 und des
zweiten Lackfehlers 27 im zweiten Einzelbild 21 als
Fleck 45, der eine Defektregion anzeigt. Hier haben die
Lackfehler 26 und 27 im ersten aufgenommenen Einzelbild 20 und
im zweiten aufgenommenen Einzelbild 21 das eigentlich defektfreie
Einzelbild 22 quasi überstimmt,
es ist zu einer falschen Mehrheitsentscheidung gekommen.
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9 zeigt
die in 8 dargestellte Problemsituation vergrößert. Nach
der Durchführung
der Defekterkennung und Defektzuordnung wird untersucht, ob eine
falsche Mehrheitsentscheidung vorliegt. Wenn das der Fall ist, werden
die betroffenen Vergleichspartner mit neuen, anderen Partnern ein weiteres
Mal verglichen und so die Unsicherheit in der Zuordnung der gefundenen
Defekte möglicherweise
aufgehoben.
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Es
ist jedoch damit zu rechnen, dass kein anderer geeigneter Vergleichspartner
gefunden werden kann, oder dass bei anderen Vergleichspartnern die gleiche
Problemsituation festgestellt wird. Deshalb ist es notwendig, die
Anzahl der weiteren Versuche zur Partnersuche zu beschränken und
ggf. auch das unzulängliche
Ergebnis einer unsicheren Defektzuordnung zu akzeptieren. In 9 ist
der dem ersten aufgenommenen Einzelbild 20 zugeordnete
großflächige Defekt 50 dargestellt.
Ebenso ist in 9 der dem zweiten aufgenommenen
Einzelbild 21 zugeordnete großflächige Defekt 51 dargestellt.
Ebenso ist in 9 der dem dritten aufgenommenen
Einzelbild zugeordnete großflächige Defekt 52 dargestellt.
Wie bereits in 8 beschrieben, beruht die Zuordnung des
dritten großflächigen Defekts 52 auf
einer falschen Mehrheitsentscheidung. Hier müssten die großflächigen Defekte 52 des
dritten Vergleichsbildes 42 eigentlich sowohl dem ersten
aufgenommenen Einzelbild 20 als auch dem zweiten aufgenommenen
Einzelbild 22 zugeordnet werden.
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Es
ist augenfällig,
dass die problematischen Defektregionen sich dadurch auszeichnen,
dass sie übereinandergelegt
eine durchgehende Gesamtfläche
bilden. Das gilt natürlich
nur dann, wenn die wirklichen Defektregionen sich in der Form unterscheiden.
Völlig
gleichförmige
Defekte an genau entsprechender Stelle in zwei Bildern von verschiedenen
Orten des Wafers sind jedoch ein vernachlässigbar seltenes Ergebnis,
das hier nicht weiter untersucht wird.
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In 10 ist
eine Lösung
vorgeschlagen, mit der man der fehlerhaften Zuordnung bei großflächigen Defekten
in den aufgenommenen Einzelbildern gerecht wird. So werden in einem
ersten Überlagerungsbild 60 der
großflächigen Defekte
der aufgenommenen Einzelbilder 50 und 51 die Grenzlinien 66 dunkel
dargestellt. Ebenso sind in einem zweiten Überlagerungsbild 61 der
Defektbil der 51 und 52 die Grenzlinien 65 der
Lackfehler im zweiten aufgenommenen Einzelbild 21 und im
dritten aufgenommenen Einzelbild 22 als dunkle Linien dargestellt.
Die Grenzflächen
sind im dritten Überlagerungsbild 62 der
Defektbilder 52 und 50 ebenso als dunkle Grenzlinien 65 gekennzeichnet.
Die Grenzlinien im zweiten Differenzbild 61 und im dritten
Differenzbild 62 sind gut zu erkennen und heben sich vom
ursprünglichen
Rauschen ab. Im ersten Differenzbild 61 besteht die gemeinsame
Grenzlinie zwischen den großflächigen Lackschichten
der aufgenommenen Einzelbilder im Wesentlichen nur aus einem gemeinsamen
Punkt 66. Der gemeinsame Punkt 66 kann noch nicht
mit zuverlässiger
Genauigkeit vom Bildrauschen unterschieden werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren sucht
man dementsprechend in den zugeordneten Defektregionen einer Dreiergruppe
der aufgenommenen Einzelbilder 20, 21 und 22 nach
gemeinsamen Grenzlinien einer gewissen Mindestlänge. Wenn solche Linien gefunden
werden, wird das Erkennungsergebnis für diese Dreiergruppe als unsicher eingestuft.
Es wird dann versucht, für
die Mitglieder dieser Dreiergruppe neue Vergleichspartner zu finden.
Nur wenn sich das am Ende des Wafers als nicht möglich erweist, werden die unsicheren
Detektionsergebnisse letztendlich akzeptiert.