DE102007000980A1 - Camera i.e. color camera, characteristic curve determining method for inspection machine, involves adjusting exposure time of camera to value, and allocating sparkles or associated exposure time to camera signal measured in camera - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Kennlinie einer Kamera einer Inspektionsmaschine insbesondere zum Inspizieren einer Oberfläche eines Wafers gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The present invention relates to a method for determining the characteristic a camera of an inspection machine, in particular for inspection a surface of a wafer according to the The preamble of claim 1.
In der Halbleiterfertigung werden Wafer während des Fertigungsprozesses in einer Vielzahl von Prozessschritten sequenziell bearbeitet. Mit zunehmender Integrationsdichte steigen die Anforderungen an die Qualität von auf dem Wafer auszubildenden Strukturen. Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, wenn man die Qualität auch einzelner Prozessschritte, beispielsweise von Lithographieschritten, während des Herstellungsprozesses und noch vor einem nachgeordneten Prozessschritt zuverlässig beurteilen kann. Wird bereits nach Ausführung eines Prozessschrittes und noch vor der Beendigung eines Fertigungsprozesses erkannt, dass ein Wafer oder auf dem Wafer ausgebildete Strukturen fehlerhaft sind, so kann der Wafer unmittelbar ausgesondert werden, ohne dass noch nachgeordnete Prozessschritte ausgeführt werden müssen. Der für fehlerhaft befundene Wafer kann gesondert nachbehandelt werden, bis eine zufrieden stellende Qualität erzielt ist. In dieser Weise kann die Effizienz und Ausbeute in der Halbleiterfertigung erhöht werden.In Semiconductor manufacturing becomes wafers during the manufacturing process processed sequentially in a variety of process steps. With As the density of integration increases, so do the demands on the Quality of structures to be formed on the wafer. To For that purpose, it is an advantage to look at the quality also individual process steps, for example lithography steps, during the manufacturing process and even before a downstream one Process step can reliably assess. Is already after execution of a process step and before the Completion of a manufacturing process that detects a wafer or on the wafer formed structures are faulty, so the wafer can be immediately sorted out without any further process steps must be executed. The one found faulty Wafer can be treated separately until a satisfactory Quality is achieved. In this way, the efficiency can be and yield in semiconductor manufacturing can be increased.
Zur Inspektion derartiger Oberflächen eignen sich insbesondere optische Vorrichtungen. Es sind optische Vorrichtungen bekannt, die durch Bilderkennung viele unterschiedliche Strukturen auf der Oberfläche eines Wafers erkennen können. Hierbei wird der Wafer beleuchtet und mit einer Kamera (Matrix- oder Zeilenkamera) abgetastet. Solche Wafer-Inspektionsvorrichtungen können in unterschiedlichen Beleuchtungsarten arbeiten. Beispielsweise ist eine Hell- Feld-Beleuchtung möglich, in welcher die Oberfläche des Wafers beleuchtet und das von der Oberfläche reflektierte Licht von einer Kamera erfasst wird. Eine Dunkelfeld-Beleuchtung wird dadurch ermöglicht, dass die Oberfläche des Wafers beleuchtet und das von Defekten, Partikeln und dergleichen auf der Oberfläche gestreute Licht von einer Kamera erfasst wird. Kamerasignalsschwankungen der zur Beleuchtung verwendeten Beleuchtungsquelle können sich dabei störend auf die Genauigkeit der Bildauswertung auswirken.to Inspection of such surfaces are particularly suitable optical devices. There are known optical devices which by image recognition many different structures on the Can recognize the surface of a wafer. in this connection the wafer is illuminated and with a camera (matrix or line scan camera) sampled. Such wafer inspection devices can work in different types of lighting. For example a bright field illumination is possible in which the Surface of the wafer illuminated and that of the surface reflected light is captured by a camera. A dark field illumination is made possible by the fact that the surface of the Wafers illuminated and that of defects, particles and the like on the surface scattered light captured by a camera becomes. Camera signal fluctuations of the used for lighting Lighting source can be distracting affect the accuracy of the image evaluation.
Ebenso störend sind allerdings Einflüsse, die sich aus Unterschieden der in der Inspektionsmaschine verwendeten Kamera ergeben. Daher wurde bereits vorgeschlagen, die Eigenschaften der jeweils verwendeten Kamera dadurch zu berücksichtigen, dass die Kennlinie der Kamera mit einer konstanten Lichtquelle durch Variation der Belichtungszeit oder mit einem Lichtmessgerät ermittelt wird. Die Kennlinie kann dann bei der Auswertung des Ergebnisses der mit ihr aufgenommenen Oberfläche berücksichtigt werden.As well disturbing, however, are influences that are made Differences of the camera used in the inspection machine result. Therefore, it has already been proposed the properties of each camera used to take into account that the characteristic of the camera with a constant light source through Variation of the exposure time or with a light meter is determined. The characteristic can then be used in the evaluation of the result of the taken into account with her recorded surface become.
Häufig
wird allerdings ein Typ von Wafer-Inspektionsmaschinen eingesetzt,
bei dem die Oberfläche des Wafers stroboskopisch, d. h.
mit aufeinander folgenden Blitzen beleuchtet wird. Dabei wird ein
Bereich auf der Oberfläche des Wafers von einem Lichtblitz
beleuchtet, ein Bild von dem beleuchteten Bereich erfasst und dann
werden der Wafer und der Beleuchtungs-Lichtstrahl für einen
nächsten Bilderfassungsvorgang relativ zueinander verschoben.
Für diese Art der Beleuchtung wurde in der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bestimmen der Kennlinie einer Kamera einer Inspektionsmaschine mit Blitzlichtbeleuchtung vorzuschlagen.task It is therefore the object of the present invention to provide a method for determining the characteristic of a camera of an inspection machine with flash lighting propose.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.According to the invention this object by a method having the features according to claim 1 solved.
Gemäß der Erfindung wird also ein Verfahren zum Bestimmen der Kennlinie einer Kamera einer Inspektionsmaschine insbesondere zum Inspizieren einer Oberfläche eines Wafers vorgeschlagen, wobei eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der Oberfläche des Wafers vorgesehen ist. Die Kamera ist in der Inspektionsmaschine so angeordnet, dass sie zum Erfassen des von der Oberfläche des Wafers reflektierten Lichts verwendet werden kann. Die Beleuchtungseinrichtung wird stroboskopisch, d. h. so betrieben, dass sie aufeinander folgende Blitzlichter aussendet. Dabei wird eine hohe Blitzfrequenz gewählt, die bevorzugt zwischen 10 und 50 Hz, insbesondere bei 20 Hz liegt. Die Belichtungszeit der Kamera und die Blitzfrequenz der Beleuchtungseinrichtung werden so aufeinander abgestimmt, dass mit der eingestellten Blitzfrequenz je Belichtungszeit eine erste Anzahl von Blitzen aufgenommen werden kann. Dann kann dieser ersten Anzahl von Blitzen ein in der Kamera gemessenes Kamerasignal zugeordnet werden. Durch eine Änderung der Belichtungszeit kann dann eine zweite Anzahl von Blitzen aufgenommen werden und dieser zweiten Anzahl von Blitzen ein zweites, in der Kamera gemessenes Kamerasignal zugeordnet werden.According to the The invention thus becomes a method for determining the characteristic of a Camera of an inspection machine, in particular for inspecting a Surface of a wafer proposed, wherein a lighting device is provided for illuminating the surface of the wafer. The camera is placed in the inspection machine so that it for detecting the reflected from the surface of the wafer Light can be used. The illumination device becomes stroboscopic, d. H. operated so that it sends out consecutive flashlights. In this case, a high flash frequency is selected, the preferred between 10 and 50 Hz, in particular at 20 Hz. The exposure time the camera and the flash frequency of the lighting device so matched to each other, that with the set flash frequency each exposure time a first number of flashes can be recorded. Then this first number of flashes can be measured in the camera Camera signal to be assigned. By changing the Exposure time can then be recorded a second number of flashes and this second number of flashes a second, in the Be assigned to the camera measured camera signal.
Dieser Vorgang kann mit weiteren Belichtungszeiten fortgesetzt werden, so dass durch eine Variation der Belichtungszeit der Kamera Blitze für eine Mehrzahl von Belichtungszeiten aufgenommen werden können und der jeweiligen Anzahl von Blitzen der zugehörige gemessene Wert des Kamerasignals der Kamera zugeordnet werden kann. Damit ergibt sich die zu messende Kennlinie der Kamera aus einer Reihe unterschiedlicher Anzahl von Blitzen, /N1 bis NE) denen die jeweils gemessenen Kamerasignale (S1 bis SN) zugeordnet werden.This process can be continued with further exposure times, so that by a variation of the exposure time of the camera received flashes for a plurality of exposure times can be assigned to the respective number of flashes of the associated measured value of the camera signal of the camera. This results in the characteristic curve of the camera to be measured from a number of different number of flashes, / N1 to NE) to which the respectively measured camera signals (S1 to SN) are assigned.
Typischerweise ist die Endanzahl wesentlich größer als die erste Anzahl von Blitzen. Sofern die erste Anzahl kleiner als 10, insbesondere 1 ist, kann die Endanzahl insbesondere zwischen 10 und 50 liegen. Beispielsweise kann also die Belichtungszeit der Kamera nach dem Einstellen der Blitzfrequenz auf 20 Hz so eingestellt werden, dass sie als erste Anzahl genau einen Blitz aufnimmt, dem dann ein erster, in der Kamera gemessener Wert des Kamerasig nals zugeordnet wird. Durch eine anschließende Variation der Belichtungszeit können nun 2, 3, 4, ... Blitze je Belichtungszeit mit der Kamera aufgenommen werden, denen jeweils wiederum der jeweils der in der Kamera gemessene Signalwert zugeordnet wird.typically, the final number is much larger than the first Number of flashes. If the first number is less than 10, in particular 1, the final number can be in particular between 10 and 50. For example, the exposure time of the camera after the Setting the flash frequency to 20 Hz can be set so that she picks up the first number exactly one flash, which then a first, in the camera measured value of Kamerig nals is assigned. By a subsequent variation of the exposure time can now 2, 3, 4, ... flashes each exposure time with the Camera are recorded, which in turn each of the in assigned to the camera signal value.
Als Endanzahl kann beispielsweise 50 festgelegt werden, so dass über dieses Verfahren in diesem Fall eine Kennlinie der Kamera aufgenommen wird, mit der den diskreten Anzahlen von Blitzen 1, 2, 3, ... 50 jeweils Kamerasignale zugeordnet werden. Da die Helligkeitswerte der Blitze konstant sind, kann damit das individuelle Verhalten der Kamera bei zukünftigen Messungen berücksichtigt werden.When For example, the final number can be set to 50, so over this method is recorded in this case a characteristic of the camera with the discrete numbers of flashes 1, 2, 3, ... 50 respectively Camera signals are assigned. Because the brightness values of the flashes can be constant, so that the individual behavior of the camera be taken into account in future measurements.
Während der Aufnahme der Kennlinie darf das Blitzgerät nicht ausgeschaltet werden und muss während der gesamten Aufnahme der Kennlinie mit 20 Hz blitzen. Deshalb wird erst nach allen Messungen das Blitzgerät ausgeschaltet und der Schwarzwert (der Dunkelstrom) für alle Belichtungszeiten ermittelt.While The flash unit must not be switched off when recording the characteristic curve be and must be throughout the recording of the characteristic flash at 20 Hz. Therefore, only after all measurements, the flash unit switched off and the black level (the dark current) for all exposure times determined.
Die Ermittlung der Kennlinie wird dadurch erreicht, dass die Messwerte (Kamerasignal) über die Anzahl der Blitze aufgetragen werden. Dabei ist auf der X-Achse die Blitzanzahl und auf der Y-Achse das Kamerasignal (Strom bzw. Spannung) aufgetragen. Durch die Messwerte wird eine Gerade gefittet. Die Fitverfahren sind herkömmliche mathematische Verfahren. Die Korrekturkennlinie ergibt sich punktweise indem die gemessenen Kamerasignale (Y-Werte) die X-Werte der Korrekturkennlinie sind, darüber wird die Differenz zwischen der gefitteten Geraden und dem gemessenen Kamerasignal (Y-Wert) aufgetragen.The Determination of the characteristic curve is achieved by the measured values (Camera signal) are plotted over the number of flashes. The number of flashes on the X-axis and the camera signal on the Y-axis (Current or voltage) applied. The measured values become a Just fit. The fit procedures are conventional mathematical Method. The correction characteristic results pointwise by the measured camera signals (Y values) the X values of the correction characteristic curve are, above that, the difference between the fit Straight line and the measured camera signal (Y-value).
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Messung der Kamerasignale für jede Anzahl von Blitzen mehrfach durchgeführt werden. Hierzu kann die Messung für die erste Anzahl von Blitzen hintereinander mehrfach durchgeführt werden und aus den gewonnenen Werten des Kamerasignals für die erste Anzahl ein Mittelwert gebildet werden, der dann der ersten Anzahl von Blitzen zugeordnet wird. Ebenso wird für die zweite Anzahl und die weitere Anzahl von Blitzen bis zur Endanzahl verfahren. Damit sind die Mittelwerte für jede Anzahl von Blitzen gebildet. Auch kann der Mittelwert dadurch gebildet werden, dass mehrere Messungen von der ersten Anzahl bis zur Endanzahl durchgeführt werden und die Mittelwerte der Kamerasignalswerte der Kamera erst nach Abschluss aller Messreihen für jede Anzahl ermittelt werden.In a further advantageous embodiment of the invention can measure the camera signals for any number of Flashing be performed several times. For this purpose, the measurement for the first number of flashes consecutively several times be performed and from the obtained values of the camera signal for the first number an average is formed, the then the first number of flashes is assigned. Likewise will for the second number and the further number of flashes proceed to the final number. Thus the mean values for every number of flashes formed. Also, the mean can be be formed that several measurements from the first number to to the final number and the averages of the Camera signal values of the camera only after completion of all measurement series be determined for each number.
In einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich der Wert des Kamerasignals für jede der Belichtungszeiten bei abgeschalteter Beleuchtungsquelle gemessen. Somit erhält man für jede Belichtungszeit einen Korrekturwert, den so genannten Dunkelstrom, der Kamera. Damit kann der ermittelte Kamerasignalwert für jede Belichtungszeit korrigiert und die Kennlinie genauer ausgemessen werden.In Another embodiment is additionally the value of the camera signal for each of the exposure times measured with the illumination source switched off. Thus receives for each exposure time, a correction value, so called dark current, the camera. This allows the determined camera signal value Corrected for each exposure time and the characteristic more accurate be measured.
Die Beleuchtungseinrichtung und die Kamera werden bevorzugt so positioniert, dass ein erstes definiertes Testobjekt von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtet und das von dem ersten definierten Testobjekt reflektierte Licht von der Kamera erfasst wird. Auf diese Weise wird die Kennlinie mit einer ersten Anzahl von Stützpunkten aufgenommen. Dieser Vorgang kann mit einem zweiten Testobjekt wiederholt werden, wobei die Kennlinie auch mit einer zweiten Anzahl von Stützpunkten aufgenommen werden kann, die von der ersten Anzahl von Stützpunkten unterschiedlich ist.The Lighting device and the camera are preferably positioned that a first defined test object of the illumination device illuminated and reflected from the first defined test object Light is captured by the camera. In this way the characteristic becomes taken with a first number of bases. This process can be repeated with a second test object, the characteristic also included with a second number of bases can be from the first number of vertices is different.
Um überwachen zu können, dass die Beleuchtungseinrichtung mit einer konstanten Helligkeit arbeitet, können vor und nach dem Erfassen der Kennlinie die Kamerasignale der Beleuchtungseinrichtung bei einer großen Anzahl an Blitzen (<= Endanzahl) gemessen und verglichen werden.To monitor to be able to ensure that the lighting device with a constant Brightness works before and after the detection of the characteristic curve the camera signals the lighting device at a large Number of flashes (<= Final number) are measured and compared.
Wird eine Farbkamera mit mehreren Farbkanälen eingesetzt, so kann mit diesem Verfahren auf einfache Weise für jeden der Farbkanäle, insbesondere der Kanäle R, G, B, die Kennlinie durch die Ermittlung des Kamerasignals für jede Anzahl von Blitzen für jeden dieser Kanäle ermittelt werden.Becomes a color camera with multiple color channels used, so can use this method in a simple way for everyone the color channels, in particular the channels R, G, B, the characteristic curve by determining the camera signal for every number of flashes for each of these channels be determined.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungsteile. Es zeigen im Einzelnen:Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the subject the following figures and their parts description. Show it in detail:
Die
Inspektionsmaschine umfasst ferner eine Kamera
Der
von der Beleuchtungseinrichtung
Aus
dieser Vorgehensweise ergibt sich die Kennlinie
Die
Genauigkeit der Kennlinie lässt sich noch weiter dadurch
verbessern, dass die einzelnen Kamerasignale (S1 ... SN), die für
jede Anzahl von Blitzen (N1 ... NE) aufgenommen wurden, gemittelt
werden. Hierzu kann beispielsweise die Messung des Kamerasignals
für jede Anzahl mehrfach, beispiels weise 100-fach, vorgenommen
werden, wodurch aus den einzelnen ermittelten Kamerasignalen ein
gemittelter Wert des Kamerasignals berechnet wird. Die Belichtungszeit
der Kamera
Wird
als Kamera eine Farbkamera verwendet, so kann, wie in
Um
das Verfahren und damit das Ergebnis der ermittelten Kennlinie weiter
zu verbessern, kann auch vor oder nach dem Bestimmen der Kennlinie
Die
in
- 1010
- Kameracamera
- 1212
- Beleuchtungseinrichtunglighting device
- 1414
- Waferwafer
- 1616
- Oberflächesurface
- 1818
- Aufnahmeeinrichtungrecording device
- 2020
- BeleuchtungslichtstrahlIlluminating light beam
- 2121
- halbdurchlässiger Spiegelsemipermeable mirror
- 2222
- Kennliniecurve
- 2424
- Kennlinie Rcurve R
- 2626
- Kennlinie Gcurve G
- 2828
- Kennlinie Bcurve B
- 3030
- KameradunkelstromCamera dark current
- 3232
- PunktPoint
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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