DE102007042271B3

DE102007042271B3 - Verfahren zur Bestimmung der Lage der Entlackungskante eines scheibenförmigen Objekts

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Publication number: DE102007042271B3
Application number: DE102007042271A
Authority: DE
Inventors: Detlef Dipl.-Ing. Michelsson; Guido Dietzler
Original assignee: Vistec Semiconductor Systems GmbH
Current assignee: KLA Tencor MIE GmbH
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: US20090130784A1; US7973931B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der Lage einer Entlackungskante (21) eines scheibenförmigen Objekts (1) mit einem Randbereich (10) und einer Ausrichtungsmarke (2) auf dem Randbereich (10) offenbart, bei dem zeilenweise der Randbereich (10) mit der Entlackungskante (21) aufgenommen, mit einer Kamera (30) ein zeilenweiser Intensitätsverlauf I des aufgenommenen Randbereichs (10) mit der Entlackungskante (21) bestimmt wird und der Randbereich (10) und die Ausrichtungsmarke (2) detektiert werden, wobei die lokalen Intensitätsmaxima I'<SUB>max</SUB> des Intensitätsverlaufs I als Punkte (22) in einem Diagramm (24) aufgetragen, Segmentmengen (26) im Diagramm (24) gebildet, die Segmentmengen (26) in Ellipsen (23) eingepasst werden, und für jede Ellipse (23) ein Qualitätskriterium q<SUB>ges</SUB> bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lage der Entlackungskante eines scheibenförmigen Objekts. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Lage der Entlackungskante eines scheibenförmigen Objekts mit einem Randbereich und einer Ausrichtungsmarke auf dem Randbereich, bei dem zeilenweise der Randbereich mit der Entlackungskante aufgenommen, mit einer Kamera ein zeilenweiser Intensitätsverlauf des aufgenommenen Randbereichs mit der Entlackungskante bestimmt wird und der Randbereich und die Ausrichtungsmarke detektiert werden, wobei die lokalen Intensitätsmaxima des Intensitätsverlaufs als Punkte in einem Diagramm aufgetragen, Segmentmengen im Diagramm gebildet, die Segmentmengen in Ellipsen eingepasst werden, und für jede Ellipse ein Qualitätskriterium bestimmt wird.
Verfahren, Anordnungen und Vorrichtungen zur Bestimmung der Lage der Entlackungskante eines Objekts, beispielsweise eines Wafers, sind aus der Praxis bekannt. Dabei werden Stellung und Lage, mit anderen Worten „Positionen", von Strukturen auf dem Objekt bestimmt.
In der Halbleiterfertigung werden scheibenförmige Objekte (Wafer) während des Fertigungsprozesses mit Fotolack beschichtet. Der Fotolack durchläuft zunächst einen Belichtungs- und danach einen Entwicklungsprozess. In diesen Prozessen wird er für nachfolgende Prozessschritte strukturiert. Im Randbereich des Wafers lagert sich fertigungsbedingt etwas mehr Fotolack ab als in der Mitte des Wafers. Dadurch entsteht eine Randwulst, im Englischen als „edge bead" bezeichnet. Fotolack am Rand des Wafers und die Randwulst können zu Verunreinigungen von Fertigungsmaschinen sowie zur Entstehung von Defekten auf dem Wafer in den nachfolgenden Prozessschritten führen.
Um diese Auswirkungen zu vermeiden, wird eine Randentlackung (edge bead removal = EBR) durchgeführt. Fehler bei der Breite der Randentlackung kommen von ungenauem Ausrichten der entsprechenden Entlackungsvorrichtungen relativ zum Wafer. Weitere Fehlerquellen können in der ungenauen Ausrichtung der Beleuchtungseinrichtungen relativ zum Wafer bei der Belichtung des Fotolacks liegen. Dabei führt eine zu große Randentlackung zur Verringerung des nutzbaren Waferbereichs und damit zum Verlust von produzierten Chips. Eine zu geringe Randentlackung kann im Randbereich des Wafers zu einer Verunreinigung der nachfolgend aufgebrachten Resistschichten oder anderer Strukturen führen. Da in beiden Fällen die Produktivität des Fertigungsprozesses gemindert ist, wird, neben vielen anderen Defekten, auch die Randentlackung während des Fertigungsprozesses fortlaufend kontrolliert. Dabei wird sowohl die Breite der Randentlackung kontrolliert als auch überprüft, ob eine Randentlackung überhaupt stattgefunden hat.
Wafer besitzen üblicherweise für ihre Orientierung eine Markierung am Substratrand, eine sogenannte Ausrichtungsmarke. Die Ausrichtungsmarke kann beispielsweise eine Aussparung (Notch) oder eine Abflachung (Flat) am Waferrand sein. Mit solch einer Ausrichtungsmarke kann der Wafer eindeutig orientiert werden.
Um die Lage der Entlackungskante (EBR Linie) des Wafers zu bestimmen, ist die Bestimmung der Lage des Waferrands notwendig. Dabei ist aber üblicherweise weder die Lage des Wafers auf dem Drehtisch noch die Position der Kamerazeile im Bezug auf den Mittelpunkt des Drehtisches. Damit ist auch die Entlackungskante nicht im Bezug auf den Mittelpunkt des Drehtisches, was die Bestimmung der Lage der Entlackungskante des Wafers erschwert. Durch den mangelnden Bezug der Entlackungskante zum Mittelpunkt des Drehtisches treten daher häufig Ungenauigkeiten und Fehler bei der Bestimmung der Lage der Entlackungskante auf.
Es sind Einrichtungen bekannt, die durch Bilderkennung verschiedenste Strukturen auf der Oberfläche eines Wafers erkennen. Hierbei wird der Wafer im Hellfeld beleuchtet und mit einer Kamera (Matrix- oder Zeilenkamera) abgescannt.
Eine solche Inspektionsmaschine der Firma KLA-Tencor Corporation wird in dem Artikel „Lithography Defects: Reducing and Managing Yield Killers through Photo Cell Monitoring" by Ingrid Peterson, Gay Thompson, Tony DiBiase and Scott Ashkenaz, Spring 2000, Yield Management Solutions, beschrieben. Die dort beschriebene Wafer-Inspektionseinrichtung arbeitet mit einer Auflicht-Beleuchtungseinrichtung, welche mit einer Hellfeldbeleuchtung Mikrodefekte mit geringem Kontrast untersucht.
Die veröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 102 32 781 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Wafer-Inspektion, mit welcher der durch die Randentlackung erzeugte Rand bestimmbar gemacht wird, so dass er von anderen, auf dem Wafer bestimmbaren Rändern unterscheidbar ist.
Ein Verfahren zum Entfernen und zum verbesserten Erkennen der Edge Beads ist beispielsweise aus dem US Patent US 7,142,300 B2 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. Die Verwendung von polarisiertem Licht erfordert jedoch zusätzliche optische Bauteile.
Das US Patent US 7,197,178 B2 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 und die Position des Zentrums des Wafers werden bestimmt. Ebenso wird die Entfernung vom Rand des Wafers zu einer Randentlackungskante am Umfang des Wafers bestimmt. Die Randentlackungskante wird dann aus einem Hellfeld und einem Dunkelfeld bestimmt, jedoch basiert das Verfahren auf einer anderen technischen Idee als die gegenwärtige Erfindung.
Die veröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2005 014 594 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung unvollständiger Randentlackung eines Wafers, wobei zunächst ein Randbereich eines Referenzobjekts aufgenommen wird. In dem Randbereich des Referenzobjekts werden dann Markierungen festgelegt. Schließlich erfolgt die Aufnahme von Abbildungen von Randbereichen mehrerer Objekte eines Loses. Die Untersuchung der Objekte wird ausschließlich auf die beim Referenzobjekt festgelegten Positionen der Markierungen beschränkt. Die Verwendung von Referenzobjekten und mehrerer Lose ist jedoch aufwendig.
Die veröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2005 018 743 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem der Rand des Wafers mit einem geeigneten Verfahren, insbesondere in Dunkelfeldabbildung auf einen geeigneten Detektor, etwa eine Zeilenkamera, abgebildet wird. Die am Waferrand vorhandenen Kanten werden detektiert und dann ein Entscheidungsprozess durchgeführt, der es ermöglicht, eine Entackungskante zu identifizieren.
Das deutsche Patent DE 10 2005 028 427 B3 offenbart ein Verfahren zur optischen Aufnahme eines Wafers mit einer Fotolackschicht, wobei ein Aufnahmebereich der Oberfläche des Wafers mit Licht beleuchtet wird und ein Fluoreszenzbild vom Aufnahmebereich aus dem aufgrund der Beleuchtung durch das Anregungslicht abgestrahlten Fluoreszenzlicht aufgenommen wird. Das Auswerteverfahren bei Verwendung von Fluoreszenzlicht ist jedoch aufwendig.
Das deutsche Patent DE 10 2004 029 012 A1 offenbart ein Verfahren zur Untersuchung der Randentlackung eines Wafers, wobei ein optisches Bild des zu inspizierenden Bereichs aufgenommen wird, wobei zunächst ein erstes optisches Bild vor dem Aufbringen einer Schicht auf die Waferscheibe und dann ein zweites optisches Bild nach dem zumindest teilweisen Entfernen dieser Schicht aufgenommen wird, und dass der abgebildete Bereich der Waferoberfläche durch Vergleich des ersten und des zweiten Bildes inspiziert wird.
Wie oben bereits erwähnt, wird bei den Anordnungen, Vorrichtungen und Verfahren aus dem Stand der Technik auf dem Gebiet der Wafer-Inspektion die Lage der Entlackungskante eines Wafers relativ aufwendig (Vergleich von Referenzbildern) oder näherungsweise bestimmt. Mit Zunahme der Genauigkeitsanforderungen wird es auch zunehmend zweifelhaft, dass die Lage der Entlackungskante exakt genug bestimmt werden kann, und so sind generellere Lösungsansätze gesucht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit welchem die Größe und Lage des durch die Randentlackung erzeugten Randbereichs, also die Größe und Lage der Entlackungskante, automatisch, genauer und zuverlässiger im Vergleich zu bekannten Verfahren bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung der Lage der Entlackungskante eines scheibenförmigen Objekts gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Weitere Vorteile ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen und der Beschreibung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Lage der Entlackungskante umfasst das scheibenförmige Objekt mindestens einen Randbereich und eine Ausrichtungsmarke. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mehrere Schritte, die nachfolgend beschrieben werden.
Zunächst wird der Randbereich des scheibenförmigen Objekts zeilenweise mit einer Kamera zur Wafer-Inspektion aus dem Stand der Technik aufgenommen. Dabei umfasst die Kamera eine Detektorzeile, die nacheinander eine Serie von Bildzeilen erzeugt. Zur Aufnahme der Vielzahl von Bildzeilen wird der Wafer an der Detektorzeile vorbeigedreht. Es wird angenommen, dass der Randbereich eine Entlackungskante enthält. Mit der Kamera wird ein zeilenweiser Intensitätsverlauf I des aufgenommenen Randbereichs mit der Entlackungskante bestimmt. Aus dem aufgenommenen Intensitätsverlauf werden der Verlauf des Randbereichs und die Lage der Ausrichtungsmarke nach einem bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik bestimmt.
In einer Ausführungsform wird diejenige Oberfläche des Randbereichs des scheibenförmigen Objekts, die von der Kamera abgewandt ist, von einer Lichtquelle in Hellfeldanordnung beleuchtet. Der der Kamera zugewandte aufzunehmende Randbereich wird mit einer anderen Lichtquelle in Dunkelfeldanordnung beleuchtet. Dann wird die Randlinie nach einem bekannten Näherungsverfahren aus dem Stand der Technik bestimmt, die sich aus der Vielzahl der zeilenweise aufgenommenen Intensitätsverläufe ergibt. Die Randlinie resultiert aus dem markanten Übergang innerhalb der registrierten Intensitätsverläufe zwischen der Dunkelfeldanordnung und der Hellfeldanordnung. Damit liefert die Objektunterseiten-Beleuchtung eine exakte Darstellung der Randlinie des Objekts im Bild. Der Intensitätsverlauf enthält einen Ausbruch, der die Lage der Ausrichtungsmarke innerhalb der Randlinie beschreibt.
Nach Bestimmung der Randlinie, die den äußeren Randbereich des Objekts begrenzt, wird im nächsten Schritt wiederum nach einem bekannten Näherungsverfahren aus dem Stand der Technik die Lage der Ausrichtungsmarke in der Vielzahl der zeilenweise aufgenommenen Intensitätsverläufe bestimmt. In einer Ausführungsform wird die Lage der Ausrichtungsmarke durch die Nullstellen eines Polynoms zweiter Ordnung bestimmt, wobei sich die Parameter dieses Polynoms aus den Abweichungswerten von der zuvor bestimmten Randlinie ergeben.
Die ohne Berücksichtigung der für die Ausrichtungsmarke gefundenen Punkte der Randlinie werden nun in kartesische Koordinaten transformiert und dann in einem weiteren bekannten Näherungsverfahren aus dem Stand der Technik in eine Ellipse eingepasst, die die Randlinie beschreibt. Die Ellipse ist im Idealfall, falls keine Verschiebung und/oder Verdrehung des scheibenförmigen Objekts vorliegt und das Objekt ein kreisförmiger Wafer ist, ein Kreis. In einer Ausführungsform wird die Ellipse für die Randline nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate bestimmt, wobei ein Verfahren von R. Halír und J. Flusser verwendet werden kann, das an späterer Stelle noch beschrieben wird. Aus den Daten der Ellipse für die Randline des scheibenförmigen Objekts wird dann die Verschiebung und/oder Verdrehung des scheibenförmigen Objekts auf dem Prealigner gemäß einem Verfahren des Stands der Technik bestimmt. Die Bestimmung der Lage der Randlinie des scheibenförmigen Objekts ist damit abgeschlossen.
Als Nächstes wird in mehreren Schritten die Lage der Entlackungskante auf dem scheibenförmigen Objekt bestimmt bzw. entschieden, ob das Objekt überhaupt eine Entlackungskante enthält.
Mit einer Lichtquelle für eine Dunkelfeldanordnung entsteht an jedem Lackrand auf dem Objekt ein heller Punkt innerhalb einer einzelnen mit der Kamera aufgenommenen Bildzeile, der im Intensitätsverlauf I zur Bildzeile ein lokales Maximum I'_max bildet. Der nächste Schritt besteht nun darin, die Lage solch eines Punktes innerhalb des Intensitätsverlaufs I für die Bildzeile hochgenau zu bestimmen. Dabei ist zu beachten, dass der Intensitätsverlauf I üblicherweise mehr als ein lokales Maximum aufweist. Das ist darauf zurückzuführen, dass auch andere Strukturen auf dem scheibenförmigen Objekt ein ähnliches Bild mit hellen Punkten erzeugen, jedoch sind deren Intensitätsmaxima niedriger. Weitere Details zu solch einem Intensitätsverlauf I werden in den nachfolgenden Figuren beschrieben.
Nun werden gemäß der vorliegenden Erfindung die lokalen Intensitätsmaxima I'_max der Intensitätsverläufe I für den Randbereich des Objekts als Punkte in einem zweidimensionalen Diagramm aufgetragen. Das Diagramm berücksichtigt also alle für den Randbereich des Objekts mit der Detektorzeile der Kamera aufgenommenen Bildzeilen, wobei auch eine geringere Anzahl von Bildzeilen berücksichtigt werden kann (Datenreduzierung). Das Diagramm hat eine x-Achse, auf der die relative Position eines einzelnen Punktes auf dem Objekt innerhalb der zugehörigen Bildzeile aufgetragen wird. Das Diagramm hat eine y-Achse, auf der die Zeilennummer der jeweiligen mit der Kamera aufgenommenen Bildzeile zum jeweiligen Punkt aufgetragen wird. Im Diagramm werden diejenigen (x; y) Punkte eingetragen, zu denen in den vorherigen Schritten lokale Intensitätsmaxima I'_max gefunden wurden. Zum Punkt (x; y) im Diagramm wird die Höhe der Intensität eingetragen.
Im Folgenden können für bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diverse Schwellenwerte und Einschränkungen festgelegt werden, die das Bestimmen der Lage der Entlackungskante auf dem Objekt vereinfachen.
Zunächst wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Schwellenwert I'_min festgelegt, ab dem ein lokales Intensitätsmaximum I'_max für das Diagramm verwendet wird (vergleiche Beschreibung zu 6). Dabei werden in einer weiteren Ausführungsform die einzelnen Positionen (x; y) auf dem Objekt zu den jeweiligen Intensitätsmaxima I'_max durch ein Polynom bestimmt, auf dem die Intensitätsmaxima I'_max liegen.
In einigen Prozessschritten der Lackentfernung wird nahezu aller Lack wieder entfernt und es bleibt nur ein sehr kleiner Lackrest auf dem scheibenförmigen Objekt übrig. Dieser Lackrest bildet keine durchgängigen Linien an der Stelle des EBR aus. Außerdem bilden sich auch an allen übrigen, nicht zur Entlackungskante gehörenden Lackrändern helle Punkte. Für die Bestimmung der Entlackungskante sind jedoch nur die Enden – Richtung Randlinie des scheibenförmigen Objekts – dieser Lackreste heranzuziehen. Da ein Hauptgrund für EBR, die Verunreinigung mit Lackspritzern, nur dann auftritt, wenn der Abstand zwischen Entlackungskante und Randlinie des scheibenförmigen Objekts zu klein wird, kann man diesen minimalen Abstand bestimmen. Für die Bestimmung der Entlackungskante und damit für das Erstellen des Diagramms sollte pro Bildzeile also stets mindestens das erste lokale Intensitätsmaximum I'_max1 aus Richtung der in den vorherigen Schritten bestimmten Randlinie des scheibenförmigen Objekts verwendet werden. Das Ergebnis der Auswertung ist eine Serie von Intensitätsmaxima I'_max1 für jede Bildzeile, die wie oben beschrieben, im Diagramm eingetragen werden.
Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Segmente in dem oben beschriebenen Diagramm gebildet, indem jeweils ein Segment aus einer Menge von Punkten (x; y) besteht, die eine ähnliche Intensität I aufweisen und dicht um einen vorgegebenen x-Wert liegen. Genauer heißt das, dass die Intensitäten I zu den Punkten eines einzelnen Segments innerhalb eines vorgegebenen I-Intervalls liegen und dass außerdem die x-Koordinaten der Punkte dieses einen Segments innerhalb eines vorgegebenen x-Intervalls liegen. Es sollen also für ein Segment alle x-Werte zu den Segmentpunkten (x; y) innerhalb eines festzulegenden Intervalls [x_konst1 – ε₁; x_konst1 + ε₁] um einen festen Wert x_konst1 der x-Achse des Diagramms liegen, denn alle Punkte der zu bestimmenden Entlackungskante liegen üblicherweise auch in solch einem kleinen x-Intervall. Auf diese Weise liegen alle Punkte (x; y) eines einzelnen Segments dicht um einen segmentabhängigen x-Wert.
Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden diejenigen Segmente zu einer Segmentmenge zusammengefasst, bei denen die x-Werte der Segmentmengenpunkte (x; y) innerhalb eines Intervalls [x_konst2 – ε₂; x_konst2 + ε₂] um einen festen Wert x_konst2 der x-Achse des Diagramms liegen. Auf diese Weise liegen alle Punkte (x; y) einer einzelnen Segmentmenge wiederum jeweils dicht um einen segmentmengenabhängigen x-Wert – wie bei den Punkten (x; y) eines Segments. Die Intensitäten I der Punkte (x; y) einer Segmentmenge müssen im Gegensatz zu den Punkten (x; y) eines Segments aber nicht mehr innerhalb eines I-Intervalls liegen. Das ist für die Bestimmung der Entlackungskante auch nicht notwendig, da die Punkte (x; y) der Entlackungskante unterschiedliche Intensitäten I aufweisen können.
Entlang der y-Achse kann es zu Unterbrechungen kommen, das heißt, dass einige Segmente bzw. Segmentmengen nicht ununterbrochen über die gesamte y-Achse laufen, da nicht in jeder Bildzeile y ähnliche lokale Intensitätsmaxima I'_max bzw. gar keine lokalen Intensitätsmaxima I'_max gefunden werden. Im Falle mehrerer dicht, das heißt innerhalb eines festzulegenden Intervalls um einen festen Wert y_konst, beieinander liegender Segmente auf einer Bildzeile y_konst wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur das Segment mit dem höchsten lokalen Intensitätsmaximum I'_max für die Bestimmung der zugehörigen Segmentmenge verwendet, da höhere Intensitäten mit höherer Wahrscheinlichkeit auf die Entlackungskante hindeuten als geringere Intensitäten.
Die nach der oben beschriebenen Segmentmengenbildung verbleibenden Segmente werden als einelementige Segmentmengen definiert, so dass nun alle Segmente zu einer Segmentmenge gehören.
Kurze Segmentmengen können durch Störstrukturen auf dem scheibenförmigen Objekt entstehen und werden bei der weiteren Betrachtung nicht berücksichtigt, da sich die im Folgenden noch zu bestimmende Entlackungskante nahezu – bis auf den Bereich für die Ausrichtungsmarke – über die gesamte y-Achse erstreckt. Es werden daher in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur die Segmentmengen für die Bestimmung der Lage der Entlackungskante berücksichtigt, bei denen jeweils die Anzahl der Bildzeilen y, über die die einzelne Segmentmenge geht, oberhalb eines festzulegenden Schwellenwerts y_min für die Anzahl der Bildzeilen y liegt.
Ähnlich wie bei der Bestimmung der Randlinie des scheibenförmigen Objekts durch Ellipsenbildung wird im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls eine Ellipse für die Entlackungskante gesucht. Dafür werden zunächst jedoch mehrere Ellipsen gebildet, indem in jede der verbliebenen Segmentmengen jeweils eine Ellipse eingepasst wird. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Ellipsen für die Entlackungskante mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate bestimmt. Dazu wird in einer weiteren Ausführungsform ein Verfahren von R. Halír und J. Flusser verwendet, das im Folgenden kurz beschrieben wird. Es wird ein implizites zweidimensionales Polynom 2. Ordnung verwendet: F(x, y) = ax2 + bxy + cy2 + dx + ey + f = 0 (G1)
Mit folgender Einschränkung beschreibt dieses Polynom eine Ellipse: b2 – 4ac < 0 (G2)(x; y) sind Punkte auf der Ellipse. Das Verfahren nach R. Halír und J. Flusser bestimmt die Parameter a, b, c, d, e, f, damit der folgende Term minimiert wird:
Hilfsparameter c₁, c₂, c₃ werden berechnet:
Es werden jedoch die Radien r_min und r_max (Hauptachsen) und der Brennpunkt mit den Lagekoordinaten d_x und d_y der Ellipse benötigt, die sich wie folgt berechnen lassen:
Die Entscheidung, welche der Ellipsen die Entlackungskante beschreibt, wird im folgenden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ein Qualitätskriterium q_ges getroffen, welches auch zur Entscheidung dient, ob überhaupt eine Entlackungskante vorhanden ist. Das Qualitätskriterium q_ges wird für jede Ellipse der Entlackungskante bestimmt. In einer Ausführungsform wird für eine einzelne Ellipse das Qualitätskriterium q_ges als Produkt aus der Belegung q_C der jeweiligen Ellipse durch Segmentmengen und der mittleren Intensität q_I aller Punkte (x; y) entlang der jeweiligen Ellipse bestimmt: qges = qC·qI (G11)
Je länger also die zur Ellipse gehörende Segmentmenge entlang der y-Achse liegt, je mehr Punkte (x; y) die Segmentmenge umfasst und je heller eine Ellipse der Entlackungskante ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass diese Ellipse die Entlackungskante beschreibt. Der Abstand der Entlackungskante zur Randlinie ist dann ein Maß für die Randentlackung.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird für das Qualitätskriterium q_ges ein Schwellenwert q_gesmin festgelegt, oberhalb dessen eine Ellipse überhaupt bei der Bestimmung der Entlackungskante berücksichtigt wird. Liegen die q_ges-Werte für alle Ellipsen unterhalb des Schwellenwertes q_gesmin, so kann man davon ausgehen, dass keine Entlackungskante auf dem Objekt vorhanden ist. Die gemessenen Werte der Randentlackung können dann mit den Produktionssollvorgaben der Halbleiterhersteller verglichen werden. Bei Abweichungen können die Fertigungsprozesse entsprechend angepasst werden, um eine optimale Ausbeute im Fertigungsprozess sicherzustellen.
Im Folgenden werden die beiden Faktoren q_C, q_I des Qualitätskriteriums q_ges gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform genauer definiert. Für den Belegungsfaktor q_C gilt:
Dabei ist N_s die Anzahl der Punkte aus Segmentmengen der jeweils betrachteten Ellipse. N_ges ist die Anzahl der Bildzeilen insgesamt. Somit ist stets N_s ≤ N_ges. Bedingt durch die Ausrichtungsmarke ist eine Belegung einer Ellipse von 100% jedoch nicht zu erreichen, q_C ist daher üblicherweise echt kleiner als 1.0. Um den Effekt der Ausrichtungsmarke auszuschalten – für die Betrachtung der Belegung durch Segmentmengen ist ja nur der Randbereich des scheibenförmigen Objekts ohne die Ausrichtungsmarke relevant – werden deshalb in einer bevorzugten Ausführungsform Schwellenwerte festgelegt, durch die generell nicht belegte Bereiche des Randbereichs wie der der Ausrichtungsmarke ignoriert werden. Dafür wird ein unterer Schwellenwert C_min festgelegt, unter dem der Belegungsfaktor q_C mit dem Wert 0.0 belegt wird. Entsprechend wird ein oberer Schwellenwert C_max festgelegt, ab dem der Belegungsfaktor q_C mit dem Wert 1.0 belegt wird. Zusätzlich wird eine Normierung für den Belegungsfaktor q_C auf das Intervall [0.0; 1.0] durchgeführt. Zusammen ergibt sich damit dann aus Gleichung G12 für den Belegungsfaktor q_C:
In einer Ausführungsform wird beispielsweise C_min = 10% und C_max = 80% festgelegt.
Für den Intensitätsfaktor q_I ergibt sich:
Dabei sind die p_i die Intensitätswerte der Punkte (x; y) der jeweils betrachteten Ellipse. Entsprechend der oben beschriebenen Begründung für die Schwellenwerte des Belegungsfaktors q_C ist auch für den Intensitätsfaktor q_I keine maximale Intensität erreichbar. Da im Bereich der Ausrichtungsmarke kein Licht auf den Detektor (Detektorzeile) der Kamera fällt und somit über den gesamten Umfang des Objekts die integrierte Intensität kleiner ist als die integrierte Intensität eines Objekts ohne Ausrichtungsmarke über demselben Bereich. Es wird deshalb in einer bevorzugten Ausführungsform ein unterer Schwellenwert I_min festgelegt, unter dem der Intensitätsfaktor q_I mit dem Wert 0.0 belegt wird. Zusätzlich wird ein oberer Schwellenwert I_max festgelegt, ab dem der Intensitätsfaktor q_I mit dem Wert 1.0 belegt wird. Durch die Schwellenwerte I_min, I_max werden nur die relevanten Intensitätswerte I berücksichtigt. Zusätzlich wird eine Normierung für den Intensitätsfaktor q_I auf das Intervall [0.0; 1.0] durchgeführt. Zusammen ergibt sich damit dann aus Gleichung G14:
In einer Ausführungsform wird beispielsweise I_min = 20 und I_max = 80 festgelegt.
Die Ellipse im Bereich der Entlackungskante mit dem höchsten Qualitätskriterium q_ges beschreibt mit der größten Wahrscheinlichkeit die Entlackungskante und die Lösung ist gefunden. Damit sind alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
Da das Verfahren vor allem bei der Wafer-Inspektion angewendet wird, handelt es sich bei dem scheibenförmigen Objekt in diesem Fall um einen Wafer, der auf einer Oberfläche eine Vielzahl an Strukturen ausgebildet hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen genauer erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1: eine schematische Aufsicht auf einen Messaufbau zum Erkennen der Entlackungskante eines Objekts;
2: eine schematische Perspektivansicht des Messaufbaus zum Erkennen der Entlackungskante eines Objekts;
3: eine schematische Ansicht eines Ausschnitts eines Randbereichs, wobei sich auf dem Objekt in DIEs angeordnete Strukturen befinden;
4: eine schematische Ansicht zur Bestimmung der Position einer Kamera zur Waferinspektion auf dem gesamten Waferbereich;
5: eine schematische Seitenansicht einer Anordnung eines Objekts, einer Kamera zur Waferinspektion und der von zwei Lichtquellen ausgehenden Beleuchtung zur Bestimmung der Lage des Randbereichs des Objekts;
6: ein Diagramm zum Intensitätsverlauf mit einer Kamera zur Waferinspektion aufgenommenen typischen Bildzeile;
7: ein Diagramm zum Intensitätsverlauf bei geringer Belackung des Objekts;
8: ein Diagramm, das die Bildung einer Vielzahl von Segmenten und Segmentmengen auf dem Objekt darstellt; und
9: eine schematische Aufsicht eines Wafers mit je einer Ellipse für die genäherte Darstellung der Randlinie und der Entlackungskante.
1 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Messaufbau zum Erkennen der Entlackungskante 21 eines Objekts 1. Das Objekt 1 ist in der Darstellung ein Wafer mit einem Randbereich 10, an dessen äußerstem Ende sich eine Randlinie 11 befindet. Der Randbereich 10 rotiert unter einer Inspektionseinrichtung, beispielsweise einer Kamera 30, hindurch. Dabei wird der Randbereich 10 auf einen bildgebenden Detektor der Kamera 30 abgebildet, wobei ein zeilenweises Abbilden, Detektorzeile 31 für Detektorzeile 31, des Wafers durchgeführt wird. Als Abbildungsverfahren kommen dabei grundsätzlich die aus der Mikroskopie bekannten Verfahren, wie etwa die Hellfeld-, Dunkelfeld-, oder spezielle Kontrastverfahren in Frage (siehe 5). Bevorzugt wird allerdings ein Verfahren eingesetzt, das die zu detektierende Entlackungskante 21 auf dem Objekt 1 besonders betont. Dies kann etwa durch den Einsatz der Dunkelfeldabbildung erreicht werden. Auf dem Objekt 1 ist eine Lackschicht 20 vorgesehen, die nicht bis zur Randlinie 11 des Objekts 1 reicht und entsprechend eine Entlackungskante 21 aufweist. Die Lackschicht 20 rotiert zusammen mit der Entlackungskante 21 unter der Kamera 30 mit dem Detektor der Kamera 30 hindurch. Eine Ausrichtungsmarke 2 ist auf dem Randbereich 10 des Objekts 1 angeordnet, die über die Entlackungskante 21 bis in den Bereich des Objekts 1, auf dem die Lackschicht 20 aufgebracht ist, hineinreichen kann.
2 zeigt eine schematische Perspektivansicht des Messaufbaus zum Erkennen der Entlackungskante 21 eines Objekts 1 gemäß 1. Das Objekt 1, hier der Wafer, ist auf einem drehbaren Messtisch 4 aufgebracht. Die Lackschicht 20 ist nicht auf der gesamten Breite des Objekts 1 aufgebracht, da auf dem Randbereich 10 eine Randentlackung durchgeführt wurde. Die Länge des Randbereichs 10 ist in der Zeichnung oben durch zwei gestrichelte Linien und die geschweifte Klammer angedeutet. Der Randbereich 10 umfasst mindestens die Randlinie 11, die Entlackungskante 21 und den Teilbereich des Randbereichs 10, der entlackt ist und von der Randlinie 11 und der Entlackungskante 21 begrenzt wird. Die Kamera 30 bewegt sich über den Randbereich 10 des Objekts 1 und nimmt zeilenweise Bilder von ihm auf, aus denen Intensitätsverläufe über den Randbereich 10 ermittelt werden.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausschnitts eines Randbereichs 10 des Objekts 1, das wiederum in der dargestellten Ausführungsform ein Wafer ist. Auf dem Objekt 1 befinden sich Strukturen, die in DIEs 3 angeordnet sind. Im oberen linken Teilbereich des Randbereichs 10 ist die Randentlackung nicht vollständig durchgeführt, denn einige Teile der DIEs 3 ragen in den Randbereich 10 hinein. Die Intensitätsverläufe für diesen Teilbereich des Randbereichs 10 weisen bei der Dunkelfeldbeleuchtung lokale Intensitätsmaxima auf, die von den Strukturen der DIEs 3 auf dem Randbereich 10 herrühren. Die DIEs 3 können somit „Störstrukturen" bei der Bestimmung der Lage der Entlackungskante 21 bilden.
4 zeigt eine schematische Ansicht zur Bestimmung der Position einer Kamera 30 zur Inspektion eines scheibenförmigen Objekts 1, das hier wiederum ein Wafer ist, auf dem gesamten Bereich des Objekts 1. Um die Lage der Randentlackung auf dem Objekt 1 zu bestimmen, ist die Bestimmung der Lage des Randbereichs 10 des Objekts 1 notwendig, wobei der Randbereich 10 die Randlinie 11 und die Entlackungskante 21 umfasst. Die Kamera 30 ist eine Zeilenkamera, die in einer besonderen Ausführungsform ein CCD-Chip ist. Die Kamera 30 nimmt die Intensitäten des sich unter dem Messfenster (nicht dargestellt) der Kamera 33 befindenden Teilbereichs des Objekts 1 auf. Dabei ist weder die Lage des Objekts 1 auf dem Messtisch 4 noch die Position der Kamera 30 im Bezug auf den Mittelpunkt des Messtisches 4. 4 zeigt, wie die Position der Kamera 30 bestimmt werden kann.
Zwischen der Kamera 30 und dem Randbereich 10 herrscht eine Relativbewegung vor. Im dargestellten Beispiel nimmt die Kamera 30 dabei eine erste Position ein, bei der a der relative Abstand der Randlinie 11 innerhalb der zugehörigen Bildzeile 31_n bei einem Drehwinkel α (Drehwinkel α nicht dargestellt) ist (dargestellt durch die Kamera 30 mit durchgezogener Linienführung). Es ist von Vorteil, wenn sich der Wafer unter der Kamera 30 dreht, um ein nächstes Bild aufzunehmen. Der Wafer bewegt sich dann (dargestellt durch den gepunkteten Richtungspfeil), so dass die Kamera 30 gemäß der Relativbewegung weiter über den Randbereich 10 bis zu einer zweiten Position gelangt. Bei der zweiten Position der Kamera 30 ist b der relative Abstand der Randlinie 11 innerhalb der zugehörigen Bildzeile 31_n bei einem Drehwinkel α + 180° (dargestellt durch die Kamera 30 mit gepunkteter Linienführung).
Die Kameraposition ist durch das Prealigner-Zentrum 35 definiert, das bei allen Positionen der Kamera 30 über dem Randbereich 10 mit einer zu bestimmenden Länge c von der Kamera 30 beabstandet ist. Die relativen Abstände a und b sowie der Durchmesser d des Objekts 1 sind bekannt. Damit kann über die folgende Gleichung der Abstand c der Kamera 30 zum Prealigner-Zentrum 35 bestimmt werden:
5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anordnung eines Objekts 1, einer Kamera 30 zur Waferinspektion und der von zwei Lichtquellen 40, 42 ausgehenden Beleuchtung zur Bestimmung der Lage des Randbereichs 10 des Objekts 1. Die untere Oberfläche des Randbereichs 10 ist von der Kamera 30 abgewandt und wird von der Lichtquelle 40 in Hellfeldanordnung nach dem Stand der Technik über den Strahlengang 41 beleuchtet. Der der Kamera 30 zugewandte und mit der Kamera 30 aufzunehmende Randbereich 10 wird seitlich von oben mit der Auflicht-Lichtquelle 42 in Dunkelfeldanordnung über den Strahlengang 43 nach dem Stand der Technik beleuchtet. Die Auflicht-Lichtquelle 42 ist vertikal gesehen unterhalb der Kamera 30 und über dem Objekt 1 angeordnet. Eine Dunkelfeld-Darstellung des Lackrandes von randentlackten Fotolackschichten kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Auflicht-Lichtquelle 42 von dem Mittenbereich des Objekts 1 in Richtung zum Randbereich 10 gerichtet ist, und dabei nicht direkt in den Detektor der Kamera 30 gelangt.
6 zeigt ein Diagramm zum Intensitätsverlauf einer typischen und beispielhaften Bildzeile 31_n , die die mit der Kamera 30 erstellte Aufnahme einer Linie auf der Oberfläche des Randbereichs 10 des Objekts 1 repräsentiert (eindimensional). Auf der x-Achse ist die relative Position eines einzelnen Punktes innerhalb der Bildzeile 31_n aufgetragen. Auf der I-Achse ist die Intensität I der Punkte der Bildzeile 31_n aufgetragen.
Die nahezu senkrechte Linie bei x_RL ≈ 280 zeigt den markanten Übergang von der Dunkelfeldbeleuchtung in die Hellfeldbeleuchtung an. Der hier dargestellte Intensitätsverlauf zur ausgewählten Bildzeile 31_n umfasst daher eine Koordinate x_RL, die zu einem (x; y)-Punkt 12 auf dem Randbereich 10 gehört, der gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Bestimmung der Lage der Randlinie 11 berücksichtigt wird. Alle Punkte (x; y) auf der Bildzeile 31 mit x > x_RL + ε befinden sich nicht auf dem Objekt 1. Alle Punkte (x; y) auf der Bildzeile 31_n mit x < x_RL – ε befinden sich auf dem Objekt 1.
Während des Prozesses der Randentlackung wird nahezu aller Lack wieder entfernt. Es bleibt nur ein sehr kleiner Rest. Dieser Rest bildet keine durchgängigen Linien an der Stelle des EBR aus. Außerdem bilden sich auch an allen übrigen Lackrändern helle Punkte, so dass der Intensitätsverlauf einer Bildzeile 31_n üblicherweise mehrere lokale Intensitätsmaxima I'_max enthält. Für die Bestimmung der Lage der Entlackungskante 21 sind jedoch nur die Enden dieser Lackreste auf dem Objekt 1 heranzuziehen. Außerdem gilt, dass die für Lackreste an der Entlackungskante 21 gemessenen Intensitäten erfahrungsgemäß erst ab einem gewissen Intensitätsbereich vorkommen, so dass ein Schwellenwert I'_min festgelegt werden kann, ab dem lokale Intensitätsmaxima I'_max im erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt werden. Links von der für die Randlinie 11 gefundenen x-Position sind vier lokale Intensitätsmaxima I'_max aufgetragen, wobei das erste und niedrigste lokale Intensitätsmaximum I'_max unterhalb des Schwellenwerts I'_min liegt und damit nicht für die weitere Betrachtung berücksicht wird, und die restlichen drei und höheren lokalen Intensitätsmaxima I'_max oberhalb des Schwellenwerts I'_min liegen und damit für die weitere Betrachtung berücksichtigt werden. In den nachfolgenden Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bestimmt, welches der drei restlichen lokalen Intensitätsmaxima I'_max zur Entlackungskante 21 gehört bzw. ob sie überhaupt zur Entlackungskante 21 gehören.
Im Bereich um x ≈ 10 befinden sich Strukturen auf dem Objekt 1, die ebenfalls lokale Intensitätsmaxima I'_max auslösen, sich jedoch schon zu weit entfernt von dem möglichen Bereich des Objekts 1 befinden, der für die Bestimmung der Lage der Entlackungskante 21 relevant ist.
7 zeigt ein Diagramm zum Intensitätsverlauf für eine Bildzeile 31_n bei geringer Belackung des Objekts 1, wobei dasselbe Koordinatensystem wie bei 6 verwendet wird. Die x-Position für die Randlinie 11 ist im Bereich um x ≈ 1300 zu suchen, die x-Position für die Entlackungskante 21 ist im Bereich um x ≈ 1150 zu suchen.
8 zeigt ein Diagramm 24, das die Bildung einer Vielzahl von Segmenten 25 und Segmentmengen 26 auf dem Objekt 1 darstellt.
In den 6, 7 wird jeweils der Intensitätsverlauf I für eine einzelne Bildzeile 31_n dargestellt. Dabei werden für jede aufgenommene Bildzeile 31_n die lokalen Intensitätsmaxima I'_max bestimmt, die für den nächsten Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren betrachtet werden sollen. Für jede Bildzeile 31_n kann immer genau ein x-Bereich für die Randlinie 11 und ein anderer x-Bereich für die Entlackungskante 21 bestimmt werden. Das Ergebnis der obigen Auswertung ist eine Serie von lokalen Intensitätsmaxima I'_max für jede Bildzeile 31_n . Zur Bestimmung der Entlackungskante 21 muss aber der gesamte Randbereich 10, also die Vielzahl der betrachteteten Bildzeilen 31_n , betrachtet werden. Die bislang gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gefundenen und berücksichtigten lokalen Intensitätsmaxima I'_max werden daher über alle Bildzeilen 31_n im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zu mindestens einem Segment 25 verkettet. Dafür werden in einem Diagramm 24 alle betrachteteten Bildzeilen 31_n berücksichtigt. Auf der x-Achse des Diagramms 24 wird wie bei den 6, 7 die relative Position eines einzelnen Punktes 22 innerhalb der zugehörigen Bildzeile 31_n aufgetragen. Abweichend von den 6, 7 sind auf der y-Achse die Zeilennummern der jeweiligen mit der Detektorzeile 31 der Kamera 30 aufgenommenen Bildzeilen 31_n aufgetragen. Im Diagramm 24 werden dann die verbliebenen lokalen Intensitätsmaxima I'_max als Punkte 22 eingetragen. Neben jedem Punkt 22 ist der Index i (Segmentindex) für das zugehörige Segment 25 eingetragen, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet wurde.
Aus dem in 8 dargestellten Beispiel kann man entnehmen, dass sich im Bereich um x = 60 nahezu durchgehend entlang der y-Achse die Punkte 22 zu den vier Segmenten 25 mit den Indizes i = 2, 5, 6, 10 befinden, wobei die einzelnen Segmente 25 mit den Indizes i = 2, 5, 6, 10 für sich alleine betrachtet nicht über die gesamte y-Achse laufen. Im Bereich um x = 70 wird ein Segment 25 mit dem Index i = 209 gebildet, im Bereich um x = 80 ein Segment 25 mit Index i = 251 und im Bereich um x = 100 jeweils ein Segment 25 mit Index i = 224 bzw. i = 246. Die vier Segmente 25 zu i = 209, 251, 224, 246 laufen einzeln betrachtet ebenfalls nicht ununterbrochen über die gesamte y-Achse.
Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden diejenigen Segmente 25 zu einer Segmentmenge 26 zusammengefasst, die innerhalb eines Intervalls um einen festen Wert x_konst der x-Achse des Diagramms 24 liegen. Im dargestellten Beispiel werden die vier Segmente 25 mit Index i = 2, 5, 6, 10 um x = 60 zu einer Segmentmenge 26 zusammengefasst, die Segmente 25 mit Index i = 224, 246 um x = 100 zu einer weiteren Segmentmenge 26. Das Segment 25 mit Index i = 209 um x = 70 und das Segment 25 mit Index i = 251 um x = 80 bilden jeweils eine einelementige Segmentmenge 26.
Legt man wie vorher beschrieben einen Schwellenwert y_min = 20 fest für die Anzahl der Bildzeilen 31_n , über die jede Segmentmenge 26 gehen soll, um bei der Bestimmung der Lage der Entlackungskante 21 berücksichtigt zu werden, dann fallen die beiden Segmentmengen 26 mit den Segmentindizés i = 209 und i = 251 weg, da sie über weniger als 20 Bildzeilen 31_n gehen. Die beiden Segmentmengen 26 mit den Segmentindizés i = 2, 5, 6, 10 und i = 224, 246 bleiben übrig.
Nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun, wie bereits beschrieben, in jede der beiden verbleibenden Segmentmengen 26 eine Ellipse 23 eingepasst und jeweils das Qualitätskriterium q_ges berechnet. Im Beispiel gemäß 8 besitzt die Ellipse 23 zur Segmentmenge 26 mit den Segmentindizés i = 2, 5, 6, 10 eine höhere Belegung mit Punkten 22 und damit einen höheren Belegungsfaktor q_C im Vergleich zur Segmentmenge 26 mit den Segmentindizés i = 224, 246. Eine Aussage zu den beiden Intensitätsfaktoren q_I der beiden Ellipsen 23 kann anhand des Diagramms 24 nicht getroffen werden, da dem Diagramm 24 keine Daten zu den Intensitäten entnommen werden können. Eine Bestimmung der Entlackungskante 21 ist daher in diesem Beispiel nicht offensichtlich aus dem Diagramm 24 möglich, sondern nur mittels Berechnung des Qualitätskriterium q_ges für jede der beiden Ellipsen 23 unter Berücksichtigung der dabei noch zu berechnenden Intensitätsfaktoren q_I.
9 zeigt eine schematische Aufsicht eines Objekts 1, hier wieder ein Wafer. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde für die Randlinie 11 (durchgezogene Linie) eine Ellipse 13 (gepunktete Linie) und für die Entlackungskante 21 (durchgezogene Linie) eine Ellipse 23 (gepunktete Linie) bestimmt, die hier in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt sind, so dass in 9 die Ellipsenformen zu erkennen sind – im Gegensatz zur Darstellungsweise in 8, wo die Ellipsen 13, 23 als Punktmengen bzw. Segmentmengen 26 entlang einer fiktiven Geraden dargestellt sind. Die in 9 gewählte Darstellung ist übertrieben wiedergegeben, um Abweichungen von der realen Randlinie 11 zur Ellipse 13 bzw. Abweichungen der realen Entlackungskante 21 zur Ellipse 23 besser zu verdeutlichen.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voran stehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken. Insbesondere muss die Kamera nicht notwendigerweise eine Zeilenkamera sein, stattdessen kann auch eine andere Kamera gemäß dem Stand der Technik verwendet werden, mittels der systematisch ein Intensitätsverlauf für den Randbereich des Objekts 1 aufgenommen werden kann und dann die weiteren Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden (Bildung von Segmenten 25, Segmentmengen 26, Bestimmen des Qualitätskriteriums q_ges)

1: Objekt
2: Ausrichtungsmarke
3: Die
4: Messtisch
10: Randbereich
11: Randlinie
12: Punkt des Randbereichs 10 zur Bestimmung der Randlinie 11
13: Ellipse für Bestimmung des Randbereichs 10
20: Lackschicht
21: Entlackungskante
22: Punkt des Randbereichs 10 zur Bestimmung der Entlackungskante 21
23: Ellipse für Bestimmung der Entlackungskante 21
24: Diagramm
25: Segment
26: Segmentmenge
30: Kamera
31: Detektorzeile
31_n: Bildzeilen
35: Prealigner-Zentrum
40: Lichtquelle für Hellfeldanordnung
41: Strahlengang für Hellfeldanordnung
42: Auflicht-Lichtquelle für Dunkelfeldanordnung
43: Strahlengang für Dunkelfeldanordnung

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Lage einer Entlackungskante (21) eines scheibenförmigen Objekts (1) mit einem Randbereich (10) und einer Ausrichtungsmarke (2) auf dem Randbereich (10), das die folgenden Schritte umfasst • zeilenweises Aufnehmen des Randbereichs (10), von dem angenommen wird, dass er mindestens die Entlackungskante (21) enthält, wobei mit einer Detektorzeile (31) einer Kamera (30) ein zeilenweiser Intensitätsverlauf I des aufgenommenen Randbereichs (10) mit der Entlackungskante (21) bestimmt wird; • Detektieren des Randbereichs (10); und • Detektieren der Ausrichtungsmarke (2); gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: • Auftragen der lokalen Intensitätsmaxima I'_max des Intensitätsverlaufs I als Punkte (22) in einem Diagramm (24) mit einer x-Achse, auf der die relative Position eines mit der Detektorzeile (31) der Kamera (30) aufgenommenen einzelnen Punktes (22) innerhalb der zugehörigen Bildzeile (31_n ) aufgetragen wird, und einer y-Achse, auf der die Zeilennummer der Bildzeile (31_n ) zum jeweiligen Punkt (22) aufgetragen wird; • Bilden von mindestens einem Segment (25) im Diagramm (24), wobei jeweils ein Segment (25) aus einer Menge von Punkten (22) besteht, deren Intensitäten I innerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegen, wobei die x-Koordinaten der Punkte (22) dieses einen Segments (25) innerhalb eines vorgegebenen anderen Intervalls liegen; • Zusammenfassen derjenigen Segmente (25) zu einer Segmentmenge (26), wobei die x-Koordinaten der Punkte (22) der Segmente (25) zu der einen Segmentmenge (26) innerhalb eines Intervalls liegen, und wobei die nach der Segmentmengenbildung verbleibenden Segmente (25) einelementige Segmentmengen (26) bilden; • Einpassen einer jeweiligen Ellipse (23) für jede Segmentmenge (26); und • Bestimmen eines Qualitätskriteriums q_ges für jede Ellipse (23), mittels dessen entschieden wird, ob die jeweils betrachtete Ellipse (23) zur Entlackungskante (21) gehört.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Oberfläche des Randbereichs (10) des scheibenförmigen Objekts (1), die von der Kamera (30) abgewandt ist, von einer Lichtquelle (40) in Hellfeldanordnung beleuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass der der Kamera (30) zugewandte und mit der Kamera (30) aufzunehmende Randbereich (10) mit einer Lichtquelle (42) in Dunkelfeldanordnung beleuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Randlinie (11) aus der Vielzahl der zeilenweise aufgenommenen Intensitätsverläufe bestimmt wird, wobei die Randlinie (11) aus dem Übergang zwischen der Dunkelfeldanordnung und der Hellfeldanordnung resultiert, der sich aus den mit der Kamera (30) registrierten Intensitätsverläufen ergibt.
Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Ausrichtungsmarke (2) in der Vielzahl der zeilenweise aufgenommenen Intensitätsverläufe durch die Nullstellen eines Polynoms zweiter Ordnung bestimmt wird, wobei sich die Parameter dieses Polynoms aus den Abweichungswerten von der Randlinie (11) ergeben.
Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die ohne Berücksichtigung der für die Ausrichtungsmarke (2) gefundenen Punkte (12) noch verbleibenden Punkte (12) der Randlinie (11) in kartesische Koordinaten transformiert und in eine Ellipse (13) für die Randline (11) eingepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Ellipse (13) für die Randlinie (11) nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass aus den Daten der Ellipse (13) für die Randlinie (11) des scheibenförmigen Objekts (1) die Verschiebung und/oder Verdrehung des scheibenförmigen Objekts (1) auf dem Prealigner bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwellenwert I'_min festgelegt wird, ab dem ein lokales Intensitätsmaximum I'_max für das Diagramm (24) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass pro von der Detektorzeile (31) der Kamera (30) aufgenommenen Bildzeile (31_n ) mindestens das erste lokale Intensitätsmaximum I'_max1 aus Richtung der Randline (11) für das Erstellen des Diagramms (24) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass im Falle mehrerer innerhalb eines Intervalls um einen festen Wert y_konst der y-Achse des Diagramms (24) beieinander liegender Segmente (25) auf einer von der Detektorzeile (31) der Kamera (30) aufgenommenen Bildzeile (31_n ) nur das Segment (25) mit dem höchsten lokalen Intensitätsmaximum I'_max für die Bestimmung der zugehörigen Segmentmenge (26) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass nur die Segmentmengen (26) für die Bestimmung der Lage der Entlackungskante (21) berücksichtigt werden, bei denen jeweils die Anzahl der Bildzeilen (31_n ), über die die einzelne Segmentmenge (26) geht, oberhalb eines Schwellenwerts y_min für die Anzahl der Bildzeilen (31_n ) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Ellipsen (23) für die Entlackungskante (21) mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass für jede Ellipse (23) für die Entlackungskante (21) das Qualitätskriterium q_ges als Produkt aus der Belegung q_C der jeweiligen Ellipse (23) durch Segmentmengen (26) und der mittleren Intensität q_I aller Punkte (22) entlang der jeweiligen Ellipse (23) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass nur die Ellipsen (23) für die Bestimmung der Lage der Entlackungskante (21) berücksichtigt werden, bei denen das Qualitätskriterium q_ges oberhalb eines Schwellenwerts q_gesmin liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der Belegungsfaktoren q_C ein unterer Schwellenwert C_min festgelegt wird, unter dem ein einzelner Belegungsfaktor q_C mit einem minimalen Wert belegt wird, und dass ein oberer Schwellenwert C_max festgelegt wird, ab dem ein einzelner Belegungsfaktor q_C mit einem maximalen Wert belegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der Intensitätsfaktoren q_I ein unterer Schwellenwert I_min festgelegt wird, unter dem ein einzelner Intensitätsfaktor q_I mit einem minimalen Wert belegt wird, und dass ein oberer Schwellenwert I_max festgelegt wird, ab dem ein einzelner Intensitätsfaktor q_I mit einem maximalen Wert belegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das scheibenförmige Objekt (1) ein Wafer ist, der auf einer Oberfläche eine Vielzahl an Strukturen ausgebildet hat.