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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung unvollständiger Randentlackung
eines scheibenförmigen
Objekts.
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In
der Halbleiterfertigung werden Wafer (scheibenförmige Objekte) während des
Fertigungsprozesses in einer Vielzahl von Prozessschritten sequentiell
bearbeitet, wobei auf einem Wafer eine Vielzahl gleicher wiederkehrender
Strukturelemente, die so genannten Dies, hergestellt werden.
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Zur
Herstellung der Dies werden auf dem Wafer nacheinander mehrere Lackschichten
aufgebracht. Während
der Bearbeitung der Wafer werden diese aufgebrachten Lackschichten
in einem Randbereich entfernt. Eine Kontrolle der ausreichenden und
vollständigen
Entfernung dieser Lackschichten ist für die weiteren Prozessschritte
von erheblicher Bedeutung. Verbleibende Lackreste auf den Rand des
scheibenförmigen
Objekts können
zu einer Qualitätseinbuße beim
Aufbringen nachfolgender Schichten und bei der Strukturierung der
Dies führen.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 103 24 474.3 A1 offenbart eine Vorrichtung
zur Wafer-Inspektion. Es ist eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung mit
einer Beleuchtungsachse und eine Abbildungseinrichtung mit einer
Abbildungsachse vorgesehen. Die Beleuchtungseinrichtung und die
Abbildungseinrichtung sind beide gegeneinander geneigt und auf einen
zu inspizierenden Bereich auf der Oberfläche eines scheibenförmigen Objekts
gerichtet. Die Qualität
des Randbereichs wird durch polarisiertes Licht bestimmt, und das
Bild des Randbereichs wird mit einer Zeilenkamera aufgezeichnet.
Eine Detektion einer vollständigen
Randentlackung ist jedoch mit der hier dargestellten Vorrichtung
nicht möglich.
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Die
veröffentlichte
US-Patentanmeldung US 2004/0223141 A1 offenbart eine Bestimmung
der Randentlackung durch Reflexion. Es ist ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Verbesserung des Bildkontrasts zwischen einem mit
Photoresist bedeckten Bereich und bloßem Silizium offenbart. Das
Verfahren und die Vorrichtung sind für die Inspektion des Edge Bead
Removals einsetzbar. Der Wafer wird dabei separat mit senkrecht
polarisiertem Licht und parallel polarisiertem Licht in der Nähe des Brooster-Winkels
von Silizium oder dem Photoresist beleuchtet. Es wird ein Differenzbild
zwischen dem reflektierten, senkrecht polarisierten Licht und dem
reflektierten, parallel polarisierten Licht erzeugt. Das hier beschriebene
Verfahren bzw. die hier beschriebene Vorrichtung sind zwar geeignet,
die Vollständigkeit
des Edge Bead Removals zu überprüfen, jedoch basiert
das Verfahren bzw. die Vorrichtung auf einer anderen technischen
Idee als die gegenwärtige
Erfindung.
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Die
veröffentlichte
US-Patentanmeldung US 2005/0013476 A1 offenbart ein Verfahren zum
Messen des Edge Bead Removals, welches ebenfalls die Bestimmung
eines Randes am Umfang des Wafers umfasst. Die Position des Wafer-Notch
am Rand des Wafers wird bestimmt. Ebenso wird die Position des Zentrums
des Wafers bestimmt. Ebenso wird die Entfernung vom Rand des Wafers
zu einer Randentlackungskante am Umfang des Wafers bestimmt. Die Randentlackungskante
wird aus einem Hellfeld und einem Dunkelfeld bestimmt.
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Die
US-Patentanmeldung US 2005/003667 A1 offenbart eine Vorrichtung
zur Inspektion des Randes bzw. der Kante eines Wafers. Die Inspektionsvorrichtung
für Halbleiterprodukte
umfasst eine Kamera zur Aufnahme von Bildern des Randbereichs von
der Oberseite des Wafers, eine Kamera zur Aufnahme des Randbereichs
senkrecht zur Oberfläche des Wafers
und eine Kontrolleinrichtung zum Empfangen der Bilder von dem Randbereich
von der Oberseite des Wafers und von der Stirnseite des Waferrandes.
Die Kontrolleinrichtung dient zur Analyse der Bilder vom Randbereich
der Oberseite des Wafers und der Stirnseite des Waferrandes, um
daraus Defekte bestimmen zu können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen,
mit dem schnell und zuverlässig
eine unvollständige
Randentlackung bei einer Vielzahl von Wafern eines Loses bestimmt werden
kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren zur Erkennung unvollständiger Randentlackung
eines scheibenförmigen
Objekts mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Mit
der Erfindung wird also ein Verfahren zur Erkennung unvollständiger Randentlackung
eines scheibenförmigen
Objekts vorgeschlagen. Das Verfahren ist durch mehrere Schritte
gekennzeichnet. Zunächst
erfolgt das Aufnehmen eines Bildes eines Randbereichs eines scheibenförmigen Referenzobjekts,
bei dem eine Randentlackung vollständig durchgeführt worden
ist. Anschließend
wird der aufgenommene Randbereich des scheibenförmigen Objekts auf einem Display
dargestellt. Der Benutzer markiert mindestens einen Bereich, wobei
dieser mindestens eine Bereich strukturierbare Elemente der Oberfläche des
scheibenförmigen
Referenzobjekts umfasst. Anschließend erfolgt das Aufnehmen jeweils
eines Randbereichs von jeweils einem weiteren scheibenförmigen Objekt.
Dabei handelt es sich in der Regel um scheibenförmige Objekte des gleichen
Loses. Schließlich
werden diejenigen Bereiche des aufgenommenen Randbereichs der weiteren scheibenförmigen Objekte
mit der Markierung versehen, die denjenigen Bereichen des Referenzobjekts entsprechen.
Die Untersuchung hinsichtlich der Vollständigkeit der Randentlackung
beschränkt
sich auf die markierten Bereiche. Ebenso wird im Referenzobjekt
eine Randentlackungslinie festgelegt, ab der in Richtung zum Rand
des scheibenförmigen
Objekts hin eine vollständige
Entlackung des Randes zu erfolgen hat. Werden nun bei der Untersuchung
innerhalb der markierten Bereiche der zu untersuchenden scheibenförmigen Objekte
zum Rand des scheibenförmigen
Objekts hin strukturierte Elemente gefunden, so wird eine entsprechende
Fehlermeldung ausgegeben, dass das gerade untersuchte scheibenförmige Objekt
eine unvollständige
Randentlackung aufweist.
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Es
reicht also aus, dass sich die Inspektion lediglich auf die markierten
Bereiche beschränkt
und dass in den inspizierten Bereichen nach dem Vorhandensein einer
Entlackungskante gesucht wird.
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Wenn
bei der Untersuchung keinerlei Abweichung zwischen jeder Markierung
des zu untersuchenden scheibenförmigen
Objekts und des Referenzobjekts festgestellt wird, wird eine entsprechende
Meldung ausgegeben, dass die Entlackung vollständig ist.
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Der
Randbereich des scheibenförmigen
Objekts wird mit einer Zeilenkamera aufgenommen, die über derjenigen
Oberfläche
des scheibenförmigen Objekts
angeordnet ist, die den aufzunehmenden Randbereich beinhaltet. Der
aufzunehmende Randbereich wird mit einer Lichtquelle in Dunkelfeldanordnung
beleuchtet. Dies bedeutet, dass die auf einem scheibenförmigen Objekt
vorhandenen strukturierten Elemente in dem aufgenommenen Bild des
scheibenförmigen
Objekts dunkel dargestellt werden.
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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 Darstellung einer Vorrichtung zur Inspektion eines
scheibenförmigen Substrats;
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2:
eine schematische, perspektivische Ansicht einer Anordnung zum Aufnehmen
eines Bildes von einem Randbereich eines scheibenförmigen Objekts
(Wafer);
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3:
eine Draufsicht auf die Anordnung (2) zum Aufnehmen
eines Bildes von einem Randbereich eines scheibenförmigen Objekts
(Wafer);
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4:
eine schematische Darstellung eines aufgenommenen Bildes vom Randbereich
eines Referenzobjekts;
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5:
eine schematische Darstellung des aufgenommenen Bildes vom Randbereich
eines scheibenförmigen
Objekts, wobei das scheibenförmige
Objekt aus demselben Los stammt wie das Referenzobjekt; und
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6:
ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
wiedergibt.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Inspektion eines
scheibenförmigen
Objekts bzw. Substrats. Die Vorrichtung 1 zur Inspektion
eines scheibenförmigen
Substrats besteht aus mehreren Modulen, die zur Inspektion des scheibenförmigen Substrats
nutzbar sind. In einem ersten Modul 2 kann eine Makroinspektion
durchgeführt werden.
In einem zweiten Modul 4 kann dann anschließend, falls
erforderlich, eine Mikroinspektion interessierender Bereiche auf
dem scheibenförmigen Objekt
durchgeführt
werden. Am zweiten Modul ist in dieser Ausführungsform ein Display 5 und
eine Eingabeeinheit 7 vorgesehen, über die der Benutzer entsprechende
Vorgaben und Parameter eingeben kann, die für die Untersuchung des scheibenförmigen Objekts
von Erfordernis sind. In der hier dargestellten Ausführungsform
ist das erste Modul 2 und das zweite Modul 4 über ein
drittes Modul 8 verbunden. Am dritten Modul 8 können Behälter 3 mit den scheibenförmigen Objekten
angesetzt werden, so dass diese von den Behältern in die Vorrichtung 1 übernommen
werden können.
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2 zeigt
eine perspektivische, schematische Ansicht der Anordnung zur Aufnahme
eines Bildes von einem Randbereich 10 eines scheibenförmigen Objekts 12.
Das scheibenförmige
Objekt wird in Richtung des in 2 dargestellten
Pfeiles 11 gedreht. Die Drehung des scheibenförmigen Objekts 12 erfolgt
durch eine Dreheinrichtung, die hier nicht dargestellt ist. Gegenüber dem
Randbereich 10 des scheibenförmigen Objekts 12 ist
eine Kamera 14 vorgesehen, die zur Aufnahme eines Bildes
des Randbereichs 10 des scheibenförmigen Objekts dient. Der Randbereich 10 des
scheibenförmigen
Objekts 12 wird dadurch aufgenommen, dass sich das scheibenförmige Objekt 12 unter
der Kamera 14 hindurchdreht. Der Kamera 14 bzw.
dem scheibenförmigen Objekt 12 ist
eine Lichtquelle 13 derart zugeordnet, dass der Randbereich 10 des
scheibenförmigen
Objekts 12 im Dunkelfeld beleuchtet wird. Ferner ist eine weitere
Lichtquelle 15 vorgesehen, die die Rückseite des scheibenförmigen Objekts 12 beleuchtet.
Dadurch wird erreicht, dass ein besserer Kontrast zu Erkennung des
Randes des scheibenförmigen
Objekts gegeben ist.
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3 zeigt
die in 2 dargestellte Anordnung in der Draufsicht. Wie
bereits erwähnt,
wird das scheibenförmige
Objekt 12 in Pfeilrichtung 11 gedreht. Dem scheibenförmigen Objekt 12 ist
eine Kamera 14 zugeordnet, die als Zeilenkamera ausgebildet
ist. Gegenüber
der Zeilenkamera 14 befindet sich die Beleuchtung 15,
mit der die Rückseite
des scheibenförmigen
Objekts 12 beleuchtet wird, um somit besser den Rand des
scheibenförmigen
Objekts 12 abzubilden. Durch die Drehung des scheibenförmigen Objekts 12 unter
der Zeilenkamera 14 wird ein gesamtes Bild des Randes 10 des
scheibenförmigen Objekts
aufgenommen.
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4 zeigt
die aufgenommene Abbildung eines Randbereichs 10 eines
scheibenförmigen
Objekts. Der in 4 dargestellte aufgenommene Randbereich 10 des
scheibenförmigen
Objekts dient als Referenz. Das in 4 dargestellte
Abbild des Randbereichs 10 dient zum Einlernen des Systems, das
dann zur Erkennung von noch vorhandenen Lackresten am Waferrand
herangezogen werden kann. Das eingelernte Referenzobjekt dient somit zum
Vergleich mit anderen scheibenförmigen
Objekten eines Loses. Das Abbild 20 des Randbereichs 10 wird
für den
Benutzer auf dem Display 5 als eine rechteckförmige Abwicklung
des kreisförmigen
Randes 10 des scheibenförmigen
Objekts 12 dargestellt. Am linken und rechten Ende des
Abbildes 20 ist jeweils der Notch/Flat 22 des
Wafers zu erkennen. Durch die Zeilenkamera 14 wird ebenfalls
der Rand 26 des scheibenförmigen Objekts mit aufgenommen. Vom
Rand 26 des scheibenförmigen
Objekts beabstandet erstrecken sich dann die strukturierten Bereiche 28 des
scheibenförmigen
Objekts. Es ist jedem Fachmann klar, dass die strukturierten Bereiche
die sogenannten Dies des scheibenförmigen Objekts enthalten. Die
strukturierten Bereiche 28 und der unstrukturierte Bereich
des scheibenförmigen
Objekts sind durch eine Randentlackungskante 24 getrennt. Der
Benutzer legt im Referenzbild mehrere Markierungen 23, 25 und 27 fest,
wobei die Markierungen 23, 25 und 27 mindestens
strukturierbare Elemente der Oberfläche des scheibenförmigen Referenzobjekts
umfassen. Die Markierungen 23, 25 und 27 sind rechteckförmig ausgebildet
und erstrecken sich vom strukturierten Bereich 28 bis zum
Rand 26 des scheibenförmigen
Objekts 12. Dies Position der Markierungen 23, 25 und 27 wird
anhand der Wahrscheinlichkeit, dass sich strukturierte Elemente
an der Oberfläche
des scheibenförmigen
Objekts über
die Randentlackungskante 24 hinaus zum Rand 26 des scheibenförmigen Objekts 12 hin
erstrecken können. Die
Randentlackungskante 24 (auch als EBR-Linie bezeichnet)
legt diejenige Grenze fest, oberhalb der nach der Durchführung einer
vollständigen
Randentlackung keine Lackreste mehr in dem Bereich von der Randentlackungskante 24 zum
Wafer hin vorhanden sein dürfen.
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5 zeigt
die schematische 20 des Randbereichs 10 eines
scheibenförmigen
Objekts des Loses, das den gleichen Prozessschritten bzw. Typ wie
dem des Referenzobjekts aus 4 entspricht.
Die im Referenzobjekt festgelegten Markierungen 23, 25 und 27 bleiben
in ihrer Position für
alle scheibenförmigen
Objekte eines Loses konstant. Das System führt dann lediglich eine Überprüfung des
Vorhandenseins von strukturierten Elementen bzw. Lackresten von
der Randentlackungskante 24 zum Rand 26 des scheibenförmigen Objekts
hin durch. Die Beschränkung
der Untersuchung auf die markierten Bereiche 23, 25 und 27 hat
den entscheidenden Vorteil, dass die Untersuchung des aufgenommenen
Randes eines scheibenförmigen
Objekts wesentlich schneller ablaufen kann, da sich die Untersuchung
lediglich auf die im Referenzobjekt festgelegten Markierungen 23, 25 und 27 beschränkt. Bei
dem in 5 dargestellten Beispiel erstreckt sich im Bereich
der Markierung 25 eine Strukturierung bzw. erstrecken sich
Lackreste bis zum Rand 26 des scheibenförmigen Objekts hin. Dies hat
zur Folge, dass im Bereich der Markierung 25 keine Randentlackungskante 24 gefunden
werden kann. Somit kann hieraus geschlossen werden, dass die Randentlackung
zumindest in einem Bereich des Wafers nicht vollständig durchgeführt worden
ist. Entsprechend wird natürlich
auf dem Display 5 oder auf einer ähnlichen Anzeige dem Benutzer
ein Signal ausgegeben, das der Prozess der Randentlackung unvollständig abläuft bzw.
durchgeführt
worden ist. Ferner hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass,
falls in einem markierten Bereich 23, 25 oder 27 keine Randentlackungskante
gefunden worden ist, eine Untersuchung auf nachfolgende Markierungen
abgebrochen werden kann. Dies hat ebenfalls eine erhebliche Zeitersparnis
bei der Untersuchung zur Folge.
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In 6 ist
schematisch das Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Die scheibenförmigen
Objekte 12 werden nacheinander dem System zugeführt und
deren Randbereich 10 entsprechend aufgenommen. Das scheibenförmige Objekt 12 ist
in der Regel ein Wafer, so dass bei der Vorrichtung der Waferrand
gescannt oder aufgenommen wird. In einem ersten Schritt 30 wird
somit der Waferrand gescannt. In dem aufgenommenen Bild wird anschließend in
einem weiteren Schritt 31 die Entlackungskante gesucht.
In einem Entscheidungsfeld 32 wird abgefragt, ob die Entlackungskante
gefunden worden ist oder nicht. Ist das Ergebnis der Abfrage „nein", erfolgt eine Ausgabe 35, die
anzeigt, dass die Entlackungskante fehlt und somit die Entlackung
unvollständig
ist. Ist das Ergebnis der Abfrage „ja", so wird untersucht, ob in den Markierungen
Abweichungen vom Referenzobjekt festzustellen sind. Das Referenzobjekt (4)
stellt somit einen Soll-Wert dar und jegliche Abweichungen von diesem
Soll-Wert sind als Fehler zu kennzeichnen. In einem weiteren Entscheidungsfeld
wird abgefragt, ob Abweichungen in mindestens einer der im Referenzobjekt
festgelegten Markierungen 23, 25 und 27 gefunden
worden sind. Kann diese Abfrage im Entscheidungsfeld 34 mit „ja" beantwortet werden, so
wird eine weitere Meldung 36 ausgegeben, die anzeigt, dass
die gefundene Entlackungskante nicht die Lackkante sein kann, da
es Lackstrukturen gibt die über
diese Kante hinausgehen und somit die Entlackungskante in mindestens
einem Bereich des scheibenförmigen
Objekts unvollständig
ist. Falls jedoch keine Abweichung zum Referenzobjekt festgestellt wird,
erfolgt eine Ausgabe 37, die anzeigt, dass die Entlackungskante
gefunden wurde und die Entlackung zum Rand 26 des scheibenförmigen Objekts hin
vollständig
ist.