-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Lackkante auf
einem Wafer nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
-
In
der Halbleiterfertigung werden Wafer während des Fertigungsprozesses
in einer Vielzahl von Prozessschritten sequentiell bearbeitet, wobei
auf einem Wafer eine Vielzahl gleicher wiederkehrenden Strukturelemente,
die so genannten Dies, hergestellt werden. Mit zunehmender Integrationsdichte
steigen die Anforderungen an die Qualität der auf den Wafern ausgebildeten
Strukturen. Um die Qualität
dieser Strukturen überprüfen und
eventuelle Defekte finden zu können,
ist das Erfordernis an die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit
der den Wafer handhabenden Bauteile und Prozessschritte entsprechend
hoch.
-
Während des
Herstellungsprozesses werden auch Lackschichten für die Lithography üblicherweise
im so genannten Spinning-Prozess aufgebracht, wobei der Lack nahe
oder im Zentrum des Wafers aufgebracht wird und durch Rotation des
Wafers auf dessen Oberfläche
verteilt wird. Durch dieses Verfahren entstehen am Rande des Wafers
Lackansammlungen, so genannte Edge Beads, die um ein vielfaches
Dicker sind, als die übrige
Lackschicht. Um den Herstellungsprozess in seinem weiteren Ablauf
und die Funktion der herzustellenden Integrierten Schaltkreise (ICs)
nicht negativ zu beeinflussen, müssen
diese Edge Beads entfernt werden. Dies setzt allerdings deren sichere
Erkennung der voraus. Daher wird die Entfernung der Edge Beads mehr
und mehr als Standard-Prozess während
der Herstellung von Wafern integriert.
-
Ein
Verfahren zum Entfernen und zum verbesserten Erkennen der Edge Beads
ist beispielsweise aus der US 2004/0223141 A1 bekannt. In diesem Dokument
wird vorgeschlagen, den Kontrast zwischen der Siliziumschicht des
Wafers und einer aufgetragenen Lackschicht dadurch zu verbessern, dass
eine spezielle Beleuchtung eingesetzt wird. Hierzu soll der Wafer
jeweils separat mit s- und p-polarisiertem Licht nahe des Brewsterwinkels
von Silizium oder der Lackschicht beleuchtet werden. Anschließend wird
der Unterschied zwischen den Bildern der reflektierten s-polarisierten
Strahlung und dem Bild der reflektierten p-polarisierten Strahlung zur
Kontrastverbesserung ausgewertet.
-
Da
auf dem Wafer üblicherweise
bereits Strukturen aus vorherigen Prozessschritten vorhanden sind,
werden mit der Anwendung der bekannten Verfahren mehrere Kanten
im erhaltenen Graustufenbild erkannt. Diese lassen sich jedoch nicht
ohne weiteres eindeutig ihrem Ursprung zuordnen. Insbesondere ist
es nicht eindeutig möglich,
eine bestimmte Kante als Lackkante zu identifizieren.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Erkennen
einer Lackkante auf einem Wafer vorzuschlagen, mit dem die Erkennbarkeit
auf dem Wafer verbessert werden kann.
-
Nach
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren
zum Erkennen einer Lackkante auf einem Wafer mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
-
Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
wird demgemäß der Rand
des Wafers mit einem geeigneten Verfahren, insbesondere in Dunkelfeldabbildung auf
einen geeigneten Detektor, etwa eine Zeilenkamera, abgebildet. Die
am Waferrand vorhandenen Kanten werden detektiert und dann ein Entscheidungsprozess
durchgeführt,
der es ermöglicht,
eine Lackkante zu identifizieren. Hierzu wird die Tatsache ausgenutzt,
dass Lacke im visuellen Spektralbereich durchsichtig sind, so dass
die unter ihnen liegenden Strukturen erkennbar sind. Nun werden
um die erkannten Kanten Bereiche definiert und die darin vorliegenden
Strukturen diesseits und jenseits der Kante miteinander verglichen.
Aus der Korrelation der Strukturen kann darauf geschlossen werden,
ob eine Lackkante vorliegt; denn beim Vorliegen einer Lackkante
läuft die
unter dem Lack befindliche Struktur von der einen Seite der Kante
zur anderen Seite der Kante weiter.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Intensitätsprofile in den Kantenbereichen
diesseits und jenseits der Kante erfasst, gegebenenfalls normiert
und zueinander in Korrelation gesetzt. Die Art der Normierung kann
dabei auch von der Art des eingesetzten Detektors abhängen und
insbesondere eine spektrale Normierung umfassen. Um zu vermeiden,
dass zwei übereinander
liegende Lackschichten oder eine Lacksicht auf einer transparenten
Schicht die Erkennung negativ beeinflussen, kann die Normierung
durch eine Grenze eingeschränkt
werden wobei bevorzugt festgelegt wird, dass beim Überschreiten
dieser Grenze keine Lackkante vorliegt.
-
Weiterhin
kann das Verfahren dadurch verbessert werden, dass selektiv bestimmte
Kanten von dem Vergleich ausgenommen werden. Dies kann insbesondere
dann erfolgen, wenn festgestellt wird, dass die Kanten auf eine
Strukturierung der Lackschicht zurückgehen.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es nun möglich,
die erkannten Kanten eindeutig daraufhin zu klassifizieren, ob es
sich um eine Lackkante handelt oder nicht.
-
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren
Beschreibungen, bei deren Darstellung zugunsten der Übersichtlichkeit
auf eine maßstabsgetreue
Wiedergabe verzichtet wurde.
-
Es
zeigen im Einzelnen:
-
1a, b schematisch einen Messaufbau zum
Erkennen der Kante eines Wafers;
-
2 schematisch
den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf;
-
3 schematisch
die Bestimmung der normierten Intensitäten in den verschiedenen Kantenbereichen;
-
4 schematisch
in Dunkelfeldabbildung der Bereichs um den Waferrand eines Wafers;
-
5 schematisch
die Festlegung der Kanten und Kantenbereiche;
-
6a-d die Ermittlung von Kanten innerhalb
von mehreren Kantenbereichen, wobei die Kanten im jeweiligen Kantenbereich
eine parallel zum Waferrand verlaufende Kante schneiden;
-
7 schematisch
eine Störkante;
-
8 die
Korrelation, die zur Identifikation der Lackkante führt.
-
In 1a und 1b ist
schematisch der Messaufbau zum Erkennen der Kante eines Wafers in
Aufsicht und Seitenansicht dargestellt. Ein Wafer 10 mit einem
Waferrand 12 ist auf einem Drehtisch 14 aufgebracht.
Der Waferrand 12 rotiert unter einer Inspektionseinrichtung 16 hindurch.
Dabei wird der Waferrand 12 auf einen bildgebenden Detektor
abgebildet. Als Abbildungsverfahren kommen dabei grundsätzlich die
aus der Mikroskopie bekannten Verfahren, wie etwa die Hellfeld-,
Dunkelfeld-, oder spezielle Kontrastverfahren in Frage. Bevorzugt
wird allerdings ein Verfahren eingesetzt, das die zu detektierenden
Kanten auf dem Wafer besonders betont. Dies kann etwa durch den
Einsatz der Dunkelfeldabbildung erreicht werden. Als Inspektionseinrichtung 16 kann
beispielsweise eine Zeilenkamera verwendet werden. Auf dem Wafer 10 ist
eine Lackschicht 11 vorgesehen, die nicht bis zum Rand
des Wafers 12 reicht und entsprechend eine Lackkante 17 aufweist. Die
Lackschicht 11 rotiert zusammen mit der Lackkante 17 unter
dem Detektor 16 hindurch.
-
Der
erfindungsgemäße Verfahrensablauf zum
Erkennen der Kante ist schematisch in 2 als Ablaufdiagramm
dargestellt. Zunächst
wird mit Hilfe der Inspektionseinrichtung 16 im Schritt 18 der
Randbereich 19 wie bereits beschrieben, aufgenommen. Anschließend erfolgt
im Schritt 20 eine Detektion der Kanten, die in dem aufgenommenen
Randbereich 19 vorliegen. Für jede erkannte Kante wird
in Schritt 22 ein Kantenbereich festgelegt, in dem an schließend im
Schritt 24 ein Vergleich der Strukturen erfolgt. Die Festlegung
der Kantenbereiche, die diesseits und jenseits jeder Kante liegen,
ist in 3 näher
beschrieben. Im Schritt 24 werden die Strukturen diesseits
und jenseits der Kante miteinander verglichen. Dabei wird geprüft, ob eine
definierte Korrelation der Strukturen zueinander vorliegt. Ist dies
der Fall, so wird im Schritt 26 festgestellt, dass es sich
um eine Lackkante handelt. Sofern keine Korrelation der vorgegebenen
Größenordnung
im Schritt 24 ermittelt werden kann, wird im Schritt 28 geprüft, ob der
Vergleich bereits für
alle Kanten durchgeführt
worden ist. Sofern dies nicht der Fall ist, wird ein Kantenzähler um
Eins hochgesetzt und der Strukturvergleich im Schritt 24 für diese
nächste
Kante durchgeführt. Nachdem
nun der Strukturvergleich für
alle gefundenen Kanten durchgeführt
ist wird im Schritt 30 geprüft, ob mehrere Lackkanten ermittelt
wurden. Ist dies nicht der Fall, so ist das Ende 34 des
Verfahrensablaufs erreicht. Wurden mehrere Lackkanten ermittelt,
so wird im Schritt 32 diejenige Lackkante als die tatsächliche
Lackkante ermittelt, deren Abstand zum Waferrand 12 des
Wafers 10 am kleinsten ist.
-
3 zeigt
schematisch die Bestimmung der normierten Intensitäten in den
verschiedenen Kantenbereichen. Der Waferrand 12 rotiert
unter der Inspektionseinrichtung 16 hindurch. Dabei wird
der Waferrand 12 auf den bildgebenden Detektor abgebildet.
Der Detektor registriert im Kantenbereich 48 und im Kantenbereich 50 jede
Kante durch einen Intensitätspeak,
der mehr oder minder eine gaußsche Form
hat. Jeder Intensitätspeak
wird durch eine normierte Intensität wiedergegeben, die in der
Form eines Striches dargestellt wird. Bei der Untersuchung der Striche
in Kantenbereich 48 läuft
man auf dem Strich in Richtung des Waferrandes 12 und wenn
sich der Strich über
die Lage der zu suchenden Kante hinaus erstreckt, so wird dieser
Strich bei der normierten „Eins" mit einem Symbol
(hier ein Kreis) gekennzeichnet. Bei der Untersuchung der Striche
in Kantenbereich 50 läuft
man ebenfalls auf dem Strich in Richtung des Waferrandes 12 bzw.
in Richtung der zu suchenden Kante. Erstreckt sich der Strich bis
zur Lage der zu suchenden kante, so wird dieser Strich bei der normierten „Eins" mit einem Symbol
(hier ein Kreuz) gekennzeichnet.
-
Obiger
Verfahrensablauf wurde so beschrieben, dass vor dem Schritt 24 eine
Festlegung der zu untersuchenden Kantenbereiche für alle Kanten
erfolgt. Selbstverständlich
ist es auch möglich,
diesen Schritt für
jede Kante erst dann durchzuführen,
wenn der Strukturvergleich für
die vorhergehende Kante durchgeführt
ist.
-
Nach
der Durchführung
des Schrittes 18 liegt also in elektronischer Form ein
Kantenbild des aufgenommenen Randbereiches des Wafers vor. In 4 ist
ein schematisches Beispiel für
ein derartiges erhaltenes Waferbild in Dunkelfeldabbildung wiedergegeben.
Die Linie 12 bezeichnet dabei den Waferrand. Zu erkennen
sind auch die auf dem Wafer gefundenen Strukturen 36, die
auf dem Wafer in dem detektierten Randbereich vorhanden sind. Wie
in 2 im Schritt 20 beschrieben, erfolgt
ausgehend von diesem Bild nun die Kantendetektion, wobei an sich
bekannte Verfahren eingesetzt werden können.
-
Das
Ergebnis ist schematisch und beispielhaft in 5 wiedergegeben.
Es konnten mit der Kantendetektion 20 die Kanten 38, 40, 42 und 44 ermittelt
werden. Nach der der Ermittlung der Kanten ist nun zu entscheiden,
welche dieser Kanten 38, 40, 42, 44 der
Lackkante 17 entspricht. Erfindungsgemäß wird hierzu die Eigenschaft
ausgenutzt, dass die auf dem Wafer 10 aufgebrachten Lackschichten 11 im
visuellen Spektralbereich durchsichtig sind. Damit lassen sich also
die unter der Lackschicht 11 liegenden Strukturen 36 erkennen.
Zum Festlegen ob nun eine Lackkante vorliegt oder nicht, wird nun
ein Vergleich der Strukturen 36 in einen um jede Kante
zu definierenden Kantenbereich 46 durchgeführt. Der
Kantenbereich 46 gliedert sich jeweils in einen ersten,
diesseitigen Kantenbereich 48 und einen zweiten, jenseitigen
Kantenbereich 50, wobei die jeweilige Kante 38, 40, 42, 44 die
Grenze bildet. Aus dem Vergleich der im diesseitigen und jenseitigen
Kantenbereich vorliegenden Strukturen 36 wird ein Ähnlichkeitsmaß, also eine
Korrelation ermittelt. Anhand dieser Korrelation kann nun entschieden
werden, ob es sich bei der aufgefundenen Kante um eine Lackkante 17 handelt. Denn
im Falle einer Lackkante 17 laufen die unter der Lackkante 17 aufgefundenen
Strukturen 36 von der einen Seite der Kante zur anderen
Seite der Kante weiter. Die bedeutet also dass alle, oder annähernd alle
Striche beide Symbole an der „Eins" der normierten Intensität aufweisen
müssen.
-
Zur
Ermittlung der tatsächlichen
Existenz einer Lackkante wird aus den aufgenommenen Bildern jeweils
in einem diesseitigen Kantenbereich 48 und einem jenseitigen
Kantenbereich 50 ein Intensitätsprofil ausgeschnitten. Die
beiden ausgeschnittenen Intensitätsprofile
werden mittels einer Ähnlichkeitsfunktion
miteinander verglichen, so dass eine Korrelation erhalten wird,
die ein Maß für die Ähnlichkeit der
diesseitigen und jenseitigen Strukturen darstellt. Da die Lackschicht 11 etwas
Intensität
absorbiert ist es möglich,
dass das Profil auf der Lackseite etwas dunkler ist. Daher kann
es erforderlich sein, die Profile zu normieren wobei als Normierungsmaß beispielsweise
die maximale Intensität
oder die mittlere Intensität
der Kantenbereiche herangezogen werden kann.
-
Das
Ergebnis für
die Kante 44 ist in 6a, für die Kante 42 in 6b, für
die Kante 40 in 6c und für die Kante 38 in 6d dargestellt. Das Maß der Korrelation ergibt sich
aus der Anzahl der Striche, die jeweils beide Symbole auf der „Eins" haben. Je mehr Striche
zwei Symbole auf der „Eins" haben, desto besser
konvergiert die Korrelation gegen den Wert 1, umso ähnlicher
sind also die Strukturen 36 in den einzelnen Kantenbereichen.
Aus 6a-d ist zu entnehmen, dass für die Kanten 42 und 44 eine schlechte
Korrelation besteht, so dass es sich bei diesen Kanten nicht um
eine Lackkante 17 handelt. Eine gute Übereinstimmung ergibt sich
für die
in 5c und d dargestellten Korrelationswerte,
so dass für
die Kanten 38 und 40 jeweils auf eine Lackkante
geschlossen werden kann. Die Entscheidung ob eine Lackkante 17 vorliegt
oder nicht, wird also anhand des Korrelationsgrades der Strukturen
auf den beiden Seiten der jeweiligen Kante 38, 40, 42, 44 getroffen. Übersteigt
diese Korrelation einen bestimmten, festzulegenden Grenzwert, handelt
es sich mit sehr großer
Wahrscheinlichkeit um eine Lackkante 17. Theoretisch könnte zwar
auch die Lackkante exakt oberhalb einer Strukturkante einer tiefer
liegenden Schicht verlaufen, jedoch ist dies so unwahrscheinlich,
dass dieser Fall grundsätzlich
vernachlässigt
werden kann.
-
Grundsätzlich besteht
noch die Möglichkeit, dass
es sich bei der erkannten Kante nicht um eine Lackschicht 17 sondern
um eine Oxydschicht handelt, da diese ebenfalls transparent ist.
Da für
jeden Wafer der Schichtaufbau allerdings bekannt ist, kann das Vorkommen
von Oxyd bereits aus diesem Grunde zum Teil ausgeschlossen werden.
Sollte es dennoch möglich
sein, dass eine Oxydschicht vorhanden sein kann, so kann mit diesem
Verfahren die Datenmenge deutlich reduziert werden. In diesem Falle
ist dann letztlich nur eine Entscheidung zu treffen, ob die ermittelte
Schicht eine Lackschicht oder eine Oxydschicht ist. Dies kann beispielsweise
durch eine zusätzliche
Nachinspektion der als Lackkante 17 ermittelten Kante durchgeführt werden.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Auffinden einer Lackkante kann weiterhin dadurch verbessert
werden, dass gewisse Strukturelemente 36 auf Störstellen
für das
weitere Verfahren ausgeschlossen werden. In 7 sind hierzu
zwei Strukturelemente 52, 53 exemplarisch gezeigt,
die von der Suche nach der Lackkante 40 ausgenommen werden.
Tatsächlich
stört das
Strukturelement 53 die Bestimmung der Korrelation mehr,
und verfälscht
somit das Ergebnis mehr als das Strukturelement 52. Bleiben
die Strukturelemente 52, 53 bei der Ermittlung der
Lackkante 17 d.h. also bei der Ermittlung des Korrelationskoeffizienten
unberücksichtigt,
so ergibt sich, wie in 8 für die Kante 40 dargestellt,
eine ausgezeichnete Übereinstimmung.
Grundsätzlich
ist es auch möglich,
dass die Lackschicht 11 selbst eine Struktur aufweist,
die die Analyse der Kanten erschweren oder verfälschen kann. Durch zusätzliche Analyseverfahren
kann jedoch auch das Vorhandensein von Lackstrukturen bei der Ermittlung
der Lackkante 17 ausgeschlossen werden. Hierzu können die
Kanten, die in den Vergleichsgebieten, d.h. also in dem diesseitigen
Kantenbereich 48 oder im jenseitigen Kantenbereich 50 liegen
von der Analyse ausgeschlossen werden, so dass sie das Korrelationsergebnis
nicht mehr beeinflussen.
-
Weiterhin
ist zu berücksichtigen,
dass das Ergebnis auch dann verfälscht
werden kann, wenn unstrukturierte Schichten übereinander liegen. Üblicherweise
können
diese Schichten jedoch über
ihren Intensitätsverlauf
und über
ihre spektralen Informationen identifiziert werden. Um diese übereinander
liegenden Schichten bei der Analyse nicht zu berücksichtigen kann beispielsweise der
Bereich der Normierung durch Einführung einer Grenze eingeschränkt werden.
Wird diese Grenze überschritten, so
kann davon ausgegangen werden, dass es sich nicht um eine Lackkante 17 handelt,
sondern um zwei unstrukturierte übereinander
liegende Ebenen.
-
Da
auch vollständig
unter dem Lack liegende Kanten als Lackkante mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
detektiert werden, müssen
diese von einer Identifikation als Lackkante 17 ausgeschlossen
werden. Dies erfolgt, wie in 2 im Schritt 32 bereits beschrieben,
dadurch, dass nur diejenige Kante als Lackkante identifiziert wird,
deren Abstand zum Waferrand 12 am geringsten ist.