DE102005038332A1

DE102005038332A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Beleuchtung der Oberfläche eines Wafers in einer Waferinspektionsanlage

Info

Publication number: DE102005038332A1
Application number: DE102005038332A
Authority: DE
Inventors: Detlef Hogenkamp
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH; Vistec Semiconductor Systems GmbH
Current assignee: KLA Tencor MIE GmbH
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2007-02-15
Also published as: US20070037303A1; TW200707618A; JP2007047175A

Abstract

Vorrichtung zur Beleuchtung der Oberfläche eines Wafers in einer Waferinspektionsanlage, umfassend eine erste Blitzlichtquelle zur Aussendung eines ersten Lichtstrahls und eine zweite Blitzlichtquelle zur Aussendung eines zweiten Lichtstrahls, eine Ablenkoptik und eine Steuereinrichtung, wobei die Blitzlichtquellen zur Abstrahlung in Richtung auf die Ablenkoptik angeordnet sind, die Steuereinrichtung die Blitzlichtquellen im Wechsel zündet und die Ablenkoptik die beiden Lichtstrahlen zu einem gleichen Strahlungsweg vor dem Wafer ablenkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung der Oberfläche eines Wafers in einer Waferinspektionsanlage. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beleuchten der Oberfläche eines Wafers in einer Waferinspektionsanlage.

Vorrichtungen bzw. Verfahren der genannten Art sind bekannt. Bei diesen Vorrichtungen wird ein Wafer beleuchtet und vom beleuchteten Wafer ein Bild aufgenommen, aus welchem Information über eventuelle Defekte auf der Waferoberfläche gewonnen werden. Die Beleuchtung basiert üblicherweise auf einer Blitzlampe, deren Blitzlicht über einen Lichtwellenleiter der Beleuchtungsoptik vor dem Wafer zugeführt wird. Blitzfrequenz, Aufnahmefrequenz und Bewegungsintervalle des Wafers zur Aufnahme jeweils eines neues SAWs (Scanning Area Window) sind aufeinander abgestimmt. Die Geschwindigkeit der Inspektion wird somit von der genannten Frequenz bestimmt. Die Maximalfrequenz ist dabei von der Maximalfrequenz des Blitzgerätes abhängig, das bei ausreichender Blitzleistung nur eine bestimmte Anzahl von Blitzen pro Zeiteinheit erzeugen kann. Somit ist die Inspektionsgeschwindigkeit bei der Waferinspektion von der Frequenz des Blitzgerätes abhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, dass die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Waferinspektion erhöht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung ebenso wie durch das in Anspruch 11 bestimmte Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Beleuchtung der Oberfläche eines Wafers in einer Inspektionsanlage, umfassend eine erste Blitzlichtquelle zur Aussendung eines ersten Lichtstrahls und eine zweite Blitzlichtquelle zur Aussendung eines zweiten Lichtstrahls, eine Ablenkoptik und eine Steuereinrichtung dadurch gelöst, dass die Blitzlichtquellen zur Abstrahlung in Richtung auf die Ablenkoptik angeordnet sind, die Steuereinrichtung die Blitzlichtquellen im Wechsel zündet und die Ablenkoptik die beiden Lichtstrahlen zu einem gleichen Strahlungsweg vor dem Wafer ablenkt.

Die Verwendung von zwei gleichartigen Blitzlichtquellen zur gleichartigen Beleuchtung der Oberfläche eines Wafers erlaubt die Verdoppelung der Blitzfrequenz bei gleicher Blitzleistung. Insgesamt zeigt sich auch, dass die Verwendung von zwei gleichartigen Blitzlichtquellen einer bestimmten Blitzleistung preiswerter ist als die Beschaffung einer Blitzlichtquelle, die in der Lage wäre, bei gleicher Leistung die doppelte Blitzfrequenz zur Verfügung zu stellen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Frequenz der Zündungen höher ist als die halbe maximale Blitzfrequenz der Blitzlampen.

Dies macht Sinn, da bei niedrigerer Blitzfrequenz eine Blitzlichtquelle ausreichen würde.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Ablenkoptik einen Drehspiegel umfasst.

Günstigerweise ist vorgesehen, dass der Drehspiegel so angeordnet ist, dass er, je nach Drehwinkel den ersten oder den zweiten Lichtstrahl jeweils in den gleichen Strahlungsweg reflektiert. Dies hat den Vorteil, dass ab dem gleichen Strahlungsweg und auch auf der Oberfläche des Wafers kaum mehr unterschieden werden kann, von welcher Blitzlampe der jeweilige Blitz gerade kommt. Damit ist eine gleichmäßige Messung, unabhängig von der Blitzlichtquelle, die gerade den Blitz aussendet, gegeben. Für den Drehspiegel kann vorgesehen sein, dass der Drehspiegel zwischen zwei Endstellungen hin und her dreht oder über zwei Zwischenstellungen hinweg rotiert.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung die Blitzlichtquellen in Abhängigkeit von der Drehstellung des Drehspiegels so zündet, dass der Lichtstrahl der gezündeten Lichtquelle jeweils in den gleichen Strahlungsweg reflektiert. Damit ist eine Synchronisation von Blitz und Drehspiegel gegeben.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Drehgeschwindigkeit des Drehspiegels so hoch bemessen ist, dass die Frequenz der Zündungen höher ist als die halbe maximale Blitzfrequenz der Blitzlampen. Die Drehgeschwindigkeit des Drehspiegels ist, wie oben erwähnt, mit der Blitzfrequenz synchronisiert. Üblicherweise löst die geeignete Drehwinkelstellung des Drehspiegels über die Steuereinrichtung den jeweiligen Lichtblitz aus. Je höher die Drehgeschwindigkeit des Drehspiegels ist, desto höher ist damit die Frequenz der Zündungen. Eine geeignet hohe Drehgeschwindigkeit des Drehspiegels ermöglicht so eine Frequenz der Zündungen höher als die halbe Blitzfrequenz der Blitzlampen. Damit liegt die Gesamtblitzfrequenz bei gleicher Blitzleistung höher als die maximale Blitzfrequenz einer einzigen Blitzlichtquelle bei gleicher Blitzleistung.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der gleiche Strahlungsweg einen Lichtleiter umfasst. Der Lichtleiter erlaubt es, die Blitzlichtquellen samt Ablenkoptik an räumlich geeigneter Stelle in der Waferinspektionsanlage anzuordnen und das Licht auf einfache Weise zur Oberfläche des Wafers zu führen. Dabei ist üblicherweise vorgesehen, dass der Lichtleiter vor einer Optik unmittelbar vor der Oberfläche des Wafers endet.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lichtleiter von den beiden Lichtstrahlen unter dem gleichen Winkel getroffen ist. Als gleiche Winkel kann noch ein Bereich unter +/– 10°, insbesondere unter +/– 5°, insbesondere unter +/– 2°, insbesondere unter 1° angesehen werden. Insbesondere kann ein gespiegelter Winkel als gleicher Winkel angesehen werden. Dadurch ist sichergestellt, dass die beiden Lichtstrahlen den Lichtleiter unter gleichen Bedingungen in die Optik vor der Waferoberfläche verlassen.

Entsprechend einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Blitzlichtquellen und Ablenkoptik einen gemeinsamen Träger aufweisen, insbesondere ein gemeinsames Gehäuse aufweisen. Durch diese Anordnung ist eine besonders kompakte und präzise Bauweise der Vorrichtung gegeben. Insbesondere wird die Justierung der einzelnen Komponenten erleichtert.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Blitzlichtquellen und die Ablenkoptik als ein Modul ausgebildet sind. Das Modul ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen gemeinsamen Träger und/oder ein gemeinsames Gehäuse aufweist, das in der Waferinspektionsanlage lösbar befestigt ist. Eine solche Ausführung erlaubt ein leichtes Wechseln und Warten der Vorrichtung innerhalb der Waferinspektionsanlage.

Erfindungsgemäß ist des Weiteren die ursprünglich genannte Aufgabe bei einem Verfahren zur Beleuchtung der Oberfläche eines Wafers in einer Waferinspektionsanlage mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:

– Drehen eines Drehspiegels, so dass der Strahlungsweg einer ersten Blitzlampe auf einen gemeinsamen Strahlungsweg abgelenkt ist,
– Zünden der ersten Blitzlampe,
– Beleuchten der Oberfläche des Wafers mit dem Lichtstrahl der ersten Blitzlampe zur Inspektion des Wafers,
– Drehen des Drehspiegels, so dass der Strahlungsweg einer zweiten Blitzlampe auf einen gemeinsamen Strahlungsweg abgelenkt ist,
– Zünden der zweiten Blitzlampe,
– Beleuchten der Oberfläche des Wafers mit dem Lichtstrahl der zweiten Blitzlampe zur Inspektion des Wafers.

Durch das abwechselnde Zünden der beiden Blitzlampen und das entsprechende Drehen des Drehspiegels, so dass der Lichtblitz der jeweiligen Blitzlampe auf einen gemeinsamen Strahlungsweg abgelenkt ist, ermöglicht die Verwendung zweier Blitzlampen und damit die Erhöhung der Blitzfrequenz bei gleicher Blitzleistung.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der jeweilige Lichtstrahl vor dem Auftreffen auf der Oberfläche des Wafers durch einen Lichtleiter geführt wird. Der Lichtleiter ist, wie oben ausgeführt, der gemeinsame Strahlungsweg oder ein Teil desselben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen zu Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren beizeichnen dabei gleiche Elemente. Es zeigen
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem festen Spiegelsystem,
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem halbdurchlässigen Spiegel,
3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Drehspiegel und
4 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach 3 mit dem Strahlungsweg der anderen Blitzlichtquelle.
Die 1 zeigt in schematischer Ansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung einer Beleuchtungsoptik 20 mit einer ersten Blitzlichtquelle 21, einer zweiten Blitzlichtquelle 22 und einer Ablenkoptik 30 innerhalb einer Waferinspektionsanlage 10. Die erste Blitzlichtquelle 21, wie auch die zweite Blitzlichtquelle 22, umfasst eine Blitzlichtlampe 23, einen Reflektor 24 und eine Strahloptik 25. Der von der ersten Blitzlichtquelle 21 ausgehende Lichtstrahl 26 ist durch Umlenkspiegel 31 der Ablenkoptik 30 so umgelenkt, dass er das Ende eines Lichtleiters 40 in etwa senkrecht trifft. Die Umlenkspiegel 31 der Ablenkoptik 30 sind derart symmetrisch ausgebildet, dass sie einen Lichtstrahl der zweiten Blitzlampe 22 ebenso nahezu senkrecht auf das Ende des Lichtleiters 40 abbilden. In der vorliegenden Figur ist ein Betriebszustand dargestellt, in dem die erste Blitzlampe gezündet ist. Die zweite Blitzlampe 22 ruht. Bei Zündung der zweiten Blitzlichtquelle 22 ergibt sich spiegelsymmetrischer Strahlverlauf auf das Ende des Lichtleiters 40 hin.
Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung ähnlich 1, wobei die beiden Blitzlichtquellen im 90°-Winkel zueinander angeordnet sind. Im Unterschied zu 1 besteht die Ablenkoptik 30 aus einem halbdurchlässigen Spiegel 32. Der halbdurchlässige Spiegel ist als rechtwinkliges, gleichschenkliges Dreiecksprisma ausgebildet, dessen Hypotenuse den halbdurchlässigen Spiegel trägt. Der halbdurchlässige Spiegel 32 reflektiert einen Lichtstrahl der ersten Blitzlichtquelle 21 im 90°-Winkel senkrecht auf das Ende des Lichtleiters 40. Bei Zündung der zweiten Blitzlichtquelle 22 tritt der Lichtstrahl in die der zweiten Blitzlichtquelle parallel zugewandten Kathede des Prismas in das Prisma ein, durchtritt den in 45° angeordneten halbdurchlässigen Spiegel weitgehend ungehindert und trifft ebenfalls senkrecht auf das Ende des Lichtleiters 40.
Die 3 zeigt in schematischer Darstellung die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Eine erste Blitzlichtquelle 21 und eine zweite Blitzlichtquelle 22 sind einander gegenüberstehend um eine Ablenkoptik 30 herum angeordnet. Die Ablenkoptik 30 umfasst einen Drehspiegel 33, der zur Drehung in die Drehrichtung 35 um eine Drehachse 34 vorgesehen ist. Die erste Blitzlichtquelle 21, die zweite Blitzlichtquelle 22 und der Drehspiegel 33 sind an einem gemeinsamen Träger 11 befestigt. Die Strahlgänge der Blitzlichtquellen sind gegenparallel ausgerichtet und bestrahlen den Drehspiegel. Der Drehspiegel ist als beidseitiger Doppelspiegel ausgelegt, so dass er bei einer Stellung von 45°, wie eingezeichnet, und von 225° den Lichtstrahl der ersten Blitzlichtquelle 21 senkrecht auf das Ende des Lichtleiters 40 leitet und bei einer Stellung von 135° und 315° den Strahlgang der zweiten Blitzlichtquelle 22 senkrecht auf das Ende Lichtleiters 40 leitet. Der Nullpunkt der Winkelangabe sei die Waagrechte links vom Drehpunkt. Die Winkelrichtung die gezeigte Drehrichtung im Uhrzeigersinn. Die erste Blitzlichtquelle 21 und die zweite Blitzlichtquelle 22 sowie die Ablenkoptik 30 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 12 angeordnet, das wiederum innerhalb der Waferinspektionsanlage 11 angeordnet ist. In 3 ist ein Zeitpunkt wiedergegeben, zu dem sich der Drehspiegel in einer 45°-Stellung befindet und die erste Blitzlichtquelle 21 gezündet ist. Im gezeigten Betriebszustand bildet der Drehspiegel den von links kommenden Lichtstrahl senkrecht auf das Ende des Lichtleiters 40 ab.
Die 4 zeigt die Anordnung der 3, wobei statt der ersten die zweite Blitzlichtquelle gezündet ist. Der Drehspiegel befindet sich in einer 135°-Stellung und bildet den von links kommenden Blitzlichtstrahl senkrecht auf das Ende des Lichtleiters 40 ab. Der vom Drehspiegel in der Figur nach unten geworfene Teil des Blitzlichtsstrahles ist im Fall der 3 und 4 gleich. Die Strahlungswege der ersten Blitzlichtlampe und der zweiten Blitzlichtlampe haben nach der Ablenkoptik, d. h. hier nach dem Drehspiegel, den gleichen Strahlungsweg.
Durch eine hier nicht gezeigte Steuereinrichtung wird die erste Blitzlichtquelle 21 dann gezündet, wenn der Drehspiegel in einer Stellung von 45° oder 225° steht, während die zweite Blitzlichtquelle 22 dann gezündet wird, wenn der Drehspiegel in einer Stellung von 135° oder 315° steht. Dadurch werden bei einer Volldrehung des Drehspiegels die beiden Blitzlichtlampen im Wechsel jeweils zweimal gezündet. Auf das Ende des Lichtleiters 40 fällt somit innerhalb einer Vollumdrehung des Drehspiegels viermal ein identischer Strahlungsblitz. Dadurch gelingt es, die Blitzfrequenz für eine Waferinspektionsanlage bei gleicher Blitzlichtintensität zu erhöhen.
Statt einer Drehung ist auch eine Umschaltung des Drehspiegels in zwei Stellungen denkbar. Bei Einnahme der geeigneten Stellung löst der Spiegel die Blitzgeräte über einen Synchronisationsimpuls aus. Der Spiegel kann einseitig oder zweiseitig beschichtet sein.

10: Waferinspektionsanlage
11: Träger
12: Gehäuse
20: Beleuchtungseinrichtung
21: erste Blitzlichtquelle
22: zweite Blitzlichtquelle
23: Blitzlampe
24: Reflektor
25: Optik
26: Lichtstrahl
30: Ablenkoptik
31: Umlenkspiegel
32: halbdurchlässiger Spiegel
33: Drehspiegel
34: Drehachse
35: Drehrichtung
40: Lichtleiter

Claims

Vorrichtung zur Beleuchtung der Oberfläche eines Wafers in einer Waferinspektionsanlage, umfassend eine erste Blitzlichtquelle zur Aussendung eines ersten Lichtstrahls und eine zweite Blitzlichtquelle zur Aussendung eines zweiten Lichtstrahls, eine Ablenkoptik und eine Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Blitzlichtquellen zur Abstrahlung in Richtung auf die Ablenkoptik angeordnet sind, die Steuereinrichtung die Blitzlichtquellen im Wechsel zündet und die Ablenkoptik die beiden Lichtstrahlen zu einem gleichen Strahlungsweg vor dem Wafer ablenkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Zündungen höher ist als die halbe maximale Blitzfrequenz der Blitzlampen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkoptik einen Drehspiegel umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehspiegel so angeordnet ist, dass er je nach Drehwinkel den ersten oder den zweiten Lichtstrahl jeweils in den gleichen Strahlungsweg reflektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung die Blitzlichtquellen in Abhängigkeit von der Drehstellung des Drehspiegels so zündet, dass der Lichtstrahl der gezündeten Blitzlichtquelle jeweils in den gleichen Strahlungsweg reflektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit des Drehspiegels so hoch bemessen ist, dass die Frequenz der Zündungen höher ist als die halbe maximale Blitzfrequenz der Blitzlampen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gleiche Strahlungsweg einen Lichtleiter umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter von den beiden Lichtstrahlen unter dem gleichen Winkel getroffen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blitzlichtquellen und die Ablenkoptik einen gemeinsamen Träger aufweisen, insbesondere ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blitzlichtquellen und die Ablenkoptik als ein Modul ausgebildet sind.
Verfahren zur Beleuchtung der Oberfläche eines Wafers in einer Waferinspektionsanlage, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: – Drehen eines Drehspiegels, so dass der Strahlungsweg einer ersten Blitzlampe auf einen gemeinsamen Strahlungsweg abgelenkt ist, – Zünden der ersten Blitzlampe, – Beleuchten der Oberfläche des Wafers mit dem Lichtstrahl der ersten Blitzlampe zur Inspektion des Wafers, – Drehen des Drehspiegels, so dass der Strahlungsweg einer zweiten Blitzlampe auf einen gemeinsamen Strahlungsweg abgelenkt ist – Zünden der zweiten Blitzlampe, – Beleuchten der Oberfläche des Wafers mit dem Lichtstrahl der zweiten Blitzlampe zur Inspektion des Wafers.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Lichtstrahl vor dem Auftreffen auf der Oberfläche des Wafers durch einen Lichtleiter geführt wird.