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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Inspektion, Detektion
und Visualisierung von Defekten. Im Besonderen betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur optischen Inspektion, Detektion und Visualisierung
von Defekten, wobei mindestens eine Kamera Bilder mindestens eines
Teilbereichs des Wafers bezüglich
eines Bezugspunkts des Wafers aufnimmt.
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Bei
den für
die Waferinspektion verwendeten Wafern wird der Waferrand durch
verschiedene Prozessschritte mittels EBR (Edge Bead Removal) entlackt.
Somit wird eine Randentlackungskante hergestellt. Dabei entsteht
eine Abstufung der Waferoberfläche,
die sich im aufgenommenen Waferbild als Ellipse bzw. im Optimalfall
als konzentrischer Kreis darstellt.
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Defekte
oder Anomalien sind auf dem Wafer oft schwer zu finden. Insbesondere
stellen bezüglich des
Randbereichs des Wafers die EBRs des Randbereichs zwar in der Regel
für den
Anwender keinen Defekt dar, es sollen aber trotzdem Anomalien in
diesem Randbereich gefunden werden. Für die Detektion solcher Defekte
oder Anomalien auf dem Randbereich ist es jedoch ein Problem, zwischen
EBR und Defekt sicher zu unterscheiden. Entsprechend ist es auch
oft schwer, auf dem Rest der Oberfläche des Wafers Defekte von
gewünschten
Strukturen auf dem Wafer sicher zu unterscheiden.
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Die
Patentanmeldung
DE
10 2005 014 594 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung
der unvollständigen
Randentlackung eines scheibenförmigen Objekts,
beispielsweise eines Wafers. Hierzu wird zunächst ein Randbereich eines
scheibenförmigen Referenzobjekts
aufgenommen. in dem Randbereich des Referenzobjekts werden dann
Markierungen festgelegt. Schließlich
erfolgt die Aufnahme von Abbildungen von Randbereichen mehrerer
scheibenförmiger
Objekte eines Loses. Die Untersuchung der scheibenförmigen Objekte
wird ausschließlich
auf die beim Referenzobjekt festgelegten Positionen der Markierungen
beschränkt.
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Die
Patentanmeldung
DE
10 2006 042 956 A1 offenbart ein Verfahren zur Visualisierung
von Messwerten aus aufgenommenen Bildern von scheibenförmigen Objekten.
Dabei erfolgt zunächst
das Aufnehmen eines aufgenommenen Bildes von mindestens einem scheibenförmigen Objekt
und es wird eine Vielzahl von Messwerten erzeugt. Jedem Messwert
wird ein Farbwert zugeordnet. Schließlich wird ein Ergebnisbild
erzeugt, wobei einer Fläche,
die zu einem Messwert auf dem scheibenförmigen Substrat geführt hat,
ein Farbwert zugeordnet wird, der aus einer vorbestimmten Palette
ausgewählt
wird.
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Das
U.S. Patent 5,859,698 A offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion von Makrodefekten,
wobei zur Bildaufnahme Streulicht verwendet wird. Die Makrodefekte
können
sich auf einem Wafer, einem teilweise prozessierten Wafer oder auf
einem Flüssigkristall-Displayelement
befinden. Diese Defekte werden mittels Streulicht detektiert. Ein
Referenzbild und ein Probenbild werden durch eine automatisierte
Bildverarbeitungstechnik aus den Streulichtdaten erzeugt. Dann wird
durch Vergleich des Referenzbildes mit dem Probenbild ein Differenzbild
erzeugt. Das Differenzbild wird ausgewertet, indem mindestens eine
automatisierte Bildverarbeitungstechnik verwendet wird, beispielsweise ein
Schwellenwertverfahren, eine morphologische Transformation und eine
Blob-Analyse, um Makrodefekte zu identifizieren. Es wird dabei jedoch
keine Polarkoordinatentransformation durchgeführt, sondern nur eine Transformation
innerhalb des x-y Koordinatensystems.
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Das
japanische Patent
JP
04123454 AA offenbart ein Verfahren zur Analyse von Störpartikeln bzw.
Defekten auf einem Wafer. Dabei wird eine Schnittstelle zum Konvertieren
der Datei und zur Koordinatentransformation der Störpartikel-Koordinatendaten
bereitgestellt, um eine schnelle Detektion von Störpartikeln
auf dem Wafer zu ermöglichen. Dazu
wird ein Wafer in einen Staubdetektor gebracht, um die Störpartikel
zu ermitteln. Die x-y Koordinaten der ermittelten Partikel auf dem
Wafer werden dann auf einem Speichermedium gespeichert. Anschließend wird
der Wafer aus dem Detektor entnommen und auf einen automatischen
Tisch eines Inspektionsgeräts
gelegt. Zeitgleich wird das Speichermedium aus dem Detektor entnommen
und in einen Computer eingelegt, der mit dem Inspektionsgerät verbunden
ist, um eine Koordinatentransformation durch Konvertieren der Datei,
die die Koordinatendaten enthält,
durchzuführen.
Sobald ein Störpartikel
identifiziert wird, wird ein Kontrollelement betätigt, um den automatischen
x-y Tisch derart zu bewegen, dass das Partikel in das Sichtfeld
verbracht und ein Bild auf dem Display erzeugt werden kann. Auch
hier wird keine Polarkoordinatentransformation durchgeführt, sondern
nur eine Transformation innerhalb des x-y Koordinatensystems.
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Das
deutsche Patent
DE
103 07 358 B3 offenbart ein Verfahren zum Scannen eines
Wafers, wobei eine Kamera entlang eines mäanderförmigen Weges über die
Oberfläche
des Wafers geführt
wird. Der Scanzeilenwechsel ist optimiert, damit eine Zeitersparnis
beim Scannen des Wafers erreicht wird. Da die Scanbewegung im kartesischen
x-y-Koordinatensystem
ausgerichtet ist, werden die Messwerte der aufgenommenen Bilder
auch in kartesischen Koordinaten dargestellt.
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Bei
den aufgeführten
Vorrichtungen und Verfahren aus dem Stand der Technik werden die
aufgenommenen Bilder vom Wafer bzw. Waferteilbereichen zwar teilweise
transformiert, jedoch sind die Transformationen nicht speziell dahingehend
optimiert, azimutale und radiale Bildinhalte getrennt zu verarbeiten.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher, ein Verfahren zur optischen Inspektion,
Detektion und Visualisierung von Defekten bei der Waferinspektion
zu schaffen, das einfach und sicher Defekte auf dem Wafer bestimmt
und visuell darstellt. Im Besonderen soll die Erfindung die Defektdetektion
in Bildbereichen mit hohen rotationssymmetrischen Signalanteilen
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs
1 umfasst. Weitere Vorteile ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen und
der Beschreibung.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zur optischen Inspektion, Detektion und Visualisierung von Defekten
bei der Inspektion eines Wafers nimmt mindestens eine Kamera Bilder
von mindestens einem Teilbereich des Wafers auf. Der Teilbereich
kann auch den gesamten Wafer umfassen. Es wird ein Bezugspunkt für den Wafer
bestimmt, der als Bezugspunkt für
die auszuführende
Transformation dient. Dabei sollen die kartesischen Koordinaten
der zu dem mindestens einen Teilbereich des Wafers gehörenden Bilddaten
in Polarkoordinaten transformiert werden. In einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Teilbereich des Wafers, dessen kartesische Bildkoordinaten
in Polarkoordinaten transformiert werden sollen, vom Benutzer vorgegeben,
beispielsweise, indem der Benutzer ein Intervall für den Winkel
und ein Intervall für
den Radius vorgibt, in denen der Teilbereich des Wafers liegt. In einer speziellen
Ausführungsform
wird als Intervall für
den Winkel ein Bereich zwischen 0° und
360° sowie
als Intervall für
den Radius ein Bereich zwischen r–ε und r vorgegeben, wobei r der
Radius des Wafers bzw. der maximale Radius des Wafers ist, falls
der Wafer nicht völlig
kreisförmig
ist, und ε ein
Abstand größer Null
zum Waferrand ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst also der
zu transformierende Teilbereich des Wafers den gesamten Randbereich
des Wafers. Wählt
man den Winkel kleiner als 360 Grad, so stellt der zu transformierende
Teilbereich des Wafers nur einen Teil des Randbereichs dar.
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In
einer Ausführungsform
können
mehrere Kameras verwendet werden, deren Einzelstreifenbilder von
einem Programm in ein Gesamtbild zusammengefügt werden. Ein ähnlicher
Aufbau ist aus der Waferbackside-Inspektion bekannt. Hier werden
beispielsweise mehrere Kameras für
die Bildaufnahmen verwendet. Anschließend wird der Teilbereich aus dem
Gesamtbild extrahiert. In einer anderen möglichen Ausführungsform
wird nur eine Kamera verwendet, die die Einzelstreifen nacheinander
aufnimmt. Ein Programm setzt die Einzelstreifen zu einem Gesamtbild
zusammen. Ebenso kann das Gesamtbild oder ein Teilbild des Wafers
durch einen Mäanderscan
aufgenommen werden.
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Der
Teilbereich des Wafers kann auch ein Kreissektor, ein Kreisring
oder ein Teil eines Kreisrings sein, die durch Polarkoordinatentransformation ebenfalls
in ein Rechteck überführt werden.
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Ist
der Teilbereich des Wafers ein Kreissegment, so ergibt sich durch
die Polarkoordinatentransformation ein dreieckiger Streifen oder
ein Rechteck.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
werden bei der weiteren Bildverarbeitung die azimutalen und/oder
radialen Bildinhalte nach der Polarkoordinatenformation durch anisotrope
Filterung extrahiert bzw. unterdrückt. Dafür sind diverse Methoden aus dem
Stand der Technik denkbar: lineare Filter, Fouriertransformation,
Wavelettransformation, rekursive Filterung des Polarkoordinatenteilbildes,
beispielsweise durch einen infinite Impules Response Filter. Die
Methode der anisotropen Modalwert-Subtraktion ist ein Bestandteil
der Erfindung. Die Erfindung soll jedoch nicht auf diese Methoden
beschränkt
sein, sondern gilt für
alle Methoden, die der Extrahierung bzw. Unterdrückung von azimutalen und/oder
radialen Bildinhalten durch anisotrope Filterung dienen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden aus den azimutalen und/oder radialen Inhalten der mit der
mindestens einen Kamera aufgenommenen Bilder mittels eines Schwellwertverfahrens
aus dem Stand der Technik Defektbilder erzeugt, die zur weiteren
Analyse der Defekte dienen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen genauer erläutert. Die
Figuren zeigen im Einzelnen:
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1:
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Aufnahme eines
Bildes;
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2:
ein Bild eines Teilbereichs eines Wafers mit zwei schematisch dargestellten
Defekten;
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3:
eine schematische Draufsicht eines Wafers;
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4:
ein Diagramm eines transformierten Bildes des Teilbereichs des Wafers;
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5:
das transformierte Bild des Teilbereichs des Wafers nach 2;
und
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6:
ein Flussdiagramm zu einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt
in schematischer Weise eine Vorrichtung 1 zur Verarbeitung
der von einer Kamera 5 aufgenommenen Bilddaten der Oberfläche eines Wafers 2 gemäß dem Stand
der Technik. Der Wafer 2 befindet sich auf einem Scanningtisch 6.
Von dem Wafer 2 wird eine Vielzahl von Bildern mittels
der Kamera 5 aufgenommen. Um eine Relativbewegung zwischen
Scanningtisch 6 und Kamera 5 zu erzeugen, wird
in diesem Ausführungsbeispiel
ein x-y-Scanningtisch verwendet, der in x-Koordinatenrichtung und/oder
y-Koordinatenrichtung verfahren werden kann, wobei die x- und y-Koordinatenachsen ein
kartesisches Koordinatensystem bilden. Die Kamera 5 ist
hierbei gegenüber
dem Scanningtisch 6 fest installiert. Selbstverständlich kann
auch umgekehrt der Scanningtisch 6 fest installiert sein
und die Kamera 5 für
die Bildaufnahmen über
den Wafer 2 bewegt werden. Auch eine Kombination der Bewegung
der Kamera 5 in eine Richtung und des Scanningtisches 6 in
der dazu senkrechten Richtung ist möglich.
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Der
Wafer 2 wird mit einer Beleuchtungseinrichtung 4 beleuchtet,
die zumindest Bereiche auf dem Wafer 2 beleuchtet, die
im Wesentlichen dem Bildfeld der Kamera 5 entsprechen.
Durch die konzentrierte Beleuchtung, die zudem auch mit einer Blitzlampe
gepulst sein kann, sind Bildaufnahmen on-the-fly möglich, bei
denen also der Scanningtisch 6 oder die Kamera 5 ohne
für die
Bildaufnahme anzuhalten verfahren werden. Dadurch ist ein großer Waferdurchsatz
möglich.
Natürlich
kann auch für jede
Bildaufnahme die Relativbewegung zwischen Scanningtisch 6 und
Kamera 5 angehalten werden und der Wafer 2 auch
in seiner gesamten Oberfläche beleuchtet
werden.
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Scanningtisch 6,
Kamera 5 und Beleuchtungseinrichtung 4 werden
von einer Steuereinheit 7 gesteuert. Die Bildaufnahmen
können
in einem Rechner 8 abgespeichert und gegebenenfalls auch dort
verarbeitet werden.
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2 zeigt
das Bild eines Teilbereichs 11 eines Wafers 2 mit
zwei schematisch dargestellten Defekten 9, aufgenommen
mit einer Kamera 5. Das Bild des Teilbereichs 11 wird
in Polarkoordinaten transformiert und ergibt dann das Bild 17 gemäß 5.
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3 zeigt
eine schematische Draufsicht eines Wafers 2. Der Randbereich 10 des
Wafers 2 wird durch die äußere Kante 18 des
Wafers 2 und die gestrichelte innere Kreislinie 19 begrenzt.
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Das
kartesische Koodinatensystem ist durch den Bezugspunkt 12 und
die X-Achse und die Y-Achse gegeben. In der hier dargestellten Ausführungsform
der Erfindung nach 3 ist der Bezugspunkt 12 der
Mittelpunkt des Wafers 2 (COW; center of wafer) und zugleich
der Ursprung des kartesischen Koordinatensystems, was jedoch nicht
als Einschränkung
der Erfindung verstanden werden darf, da der Bezugspunkt 12 auch
beliebig außerhalb
des Mittelpunkts des Wafers 2 liegen kann.
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Der
Teilbereich 11, der in der Ausführungsform nach 3 in
Polarkoordinaten überführt wird, ist
hier ein Teil des Randbereichs 10. Obwohl sich die nachfolgende
Beschreibung der Erfindung ausschließlich auf den Randbereich 10 bzw.
auf einen Teil des Randbereichs 10 bezieht, soll das nicht
als Beschränkung
der Erfindung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich,
dass die gegenwärtige
Erfindung auf jeden beliebigen Teilbereich 11 oder der
gesamten Oberfläche
des Wafers 2 angewandt werden kann.
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Der
für die
Polarkoordinatentransformation betrachtete Teilbereich 11 wird
in der der 3 zugrundeliegenden Ausführungsform
durch einen Startpunkt 13, einen Endpunkt 14 für das betrachtete Winkelintervall 15 des
Teilbereichs 11 sowie durch ein Radiusintervall 16 beschrieben.
Bei der in 3 vorliegenden Ausführungsform
liegen der Startpunkt 13 und der Endpunkt 14 beide
auf der äußeren Begrenzungslinie
des Wafers 2, was jedoch nicht als Einschränkung der
Erfindung verstanden werden darf, da der Startpunkt 13 und
der Endpunkt 14 beliebig auf dem Wafer 2 liegen
können,
um den zu transformierenden Teilbereich 11 zu beschreiben.
Bildet der Teilbereich 11 eine unregelmäßige Form, so sind entsprechend
mehr Punkte und/oder Linien zur Definition des Teilbereichs 11 festzulegen.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
nach 3 beträgt
der Winkel im Startpunkt 13 0 Grad. Beim Endpunkt 14 beträgt der Winkel
mehr als 0 Grad und kann bis zu 360 Grad erreichen.
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4 zeigt
ein Diagramm des in Polarkoordinaten transformierten Bildes 17 (siehe
auch 5) des Teilbereichs 11 des Wafers 2 aus 3.
Das Polarkoordinatensystem wird durch die r-Achse für den Radius
und die φ-Achse
für den
Winkel gebildet. Der Bezugspunkt 12 wird in den transformierten
Bezugspunkt 12' transformiert.
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Die
Höhe des
Bildes 17 stellt das Winkelintervall 15 dar, die
Breite des Bildes 17 das Radiusintervall 16. Der
in 3 zugrundeliegende kreisteilförmige Teilbereich 11 wird
durch Polarkoordinatentransformation in ein rechteckiges Bild 17 nach 4 transformiert.
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5 zeigt
das transformierte Bild 17 des Teilbereichs 11 des
Wafers 2 nach 2. Die Koordinaten zu den beiden
Defekten 9 liegen hier als Polarkoordinaten vor. Falls
Datenpunkte beim Teilbereich 11 nach 2 fehlen,
so dass sich aus dem aufgenommenen Teilbereich 11 durch
Polarkoordinatentransformation kein vollständiges Rechteck ergibt, können diese
Datenpunkte für
den Teilbereich 11 durch das Programm, das die Polarkoordinatentransformation
durchführt,
entsprechend ergänzt
werden.
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Der
Vorteil der Erfindung wird besonders deutlich, wenn, wie das bei
der 3 der Fall ist, Teilbereiche 11 über das
gesamte Winkelintervall 15 ein konstantes Radiusintervall 16 aufweisen,
das heißt, dass
für jeden
Winkel aus dem Winkelintervall 15 sich der Teilbereich 11 stets über dasselbe
Radiusintervall 16 erstreckt. In diesen Fällen ergibt
sich durch Polarkoordinatentransformation, wie oben bereits beschrieben,
ein Bild 17 in Form eines Rechtecks. Auf solch ein rechteckiges
Bild 17 lassen sich einfache Filterungen, durch die sich
dann Defektbilder ergeben, nach den oben beschriebenen Methoden
anwenden. Bei diesen durch Filterung entstandenen Defektbildern
können
Defekte 9 einfacher und sicherer erkannt werden im Vergleich
zum Bild des Teilbereichs 11 des kreisförmigen Wafers 2. Die
Erfindung eignet sich daher besonders für Kameras 5, die als Zeilenkameras
ausgestaltet sind. Wie oben ebenfalls beschrieben, bestimmt die
Länge der
Kamerazeile das Radiusintervall 16 des Teilbereichs 11.
Da die Länge
der Kamerazeile stets unverändert
ist und sich üblicherweise
Zeilenkameras kreisförmig relativ
zum Wafer 2 bewegen, ist auch das Radiusintervall 16 des Teilbereichs 11 konstant über das
gesamte Winkelintervall 15 und das transformierte Bild 17 ist
ein Rechteck.
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Andersförmige Teilbereiche 11 werden
in andere Formen eines Bildes 17 transformiert, wie hinlänglich aus
der Theorie zu Transformationsfunktionen bekannt.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm zu einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im
ersten Schritt S1 werden das kartesisches Koordinatensystem und
ein Bezugspunkt 12 festgelegt. Die aufzunehmenden Bilder
werden auf ein kartesisches Koordinatensystem und den Bezugspunkt 12 bezogen.
Im zweiten Schritt S2 wird ein auf Defekte 9 zu inspizierender
Teilbereich 11 des Wafers 2 festgelegt wie oben
beschrieben, vorzugsweise mit einem konstanten Radiusintervall 16 über das
gesamte Winkelintervall 15, wie es beispielsweise bei der
Inspektion des Randbereichs 10 des Wafers 2 als
Teilbereich 11 mit einer Zeilenkamera der Fall ist. Im
dritten Schritt S3 wird nacheinander eine Vielzahl von Teilbildern
des Teilbereichs 11 des Wafers 2 mit der mindestens
einen Kamera 5 aufgenommen. Es kann natürlich auch sein, dass mit einem
einzigen Bild der gesamte Teilbereich 11 aufgenommen wird,
abhängig
von der Art der Kamera 5 und der Definition des Teilbereichs 11.
Ist die Kamera 5 beispielsweise eine Zeilenkamera und der
Teilbereich 11 der Randbereich 10, so werden zeilenweise
die zeilenförmigen Teilbilder
vom Randbereich 10 aufgenommen.
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Im
vierten Schritt S4 wird aus den aufgenommenen Teilbildern ein Gesamtbild
des Teilbereichs 11 des Wafers 2 erzeugt. Beim
Beispiel mit der Zeilenkamera und dem Randbereich 10 als
Teilbereich 11 ergeben die einzelnen Zeilenbilder zusammen
ein Gesamtbild des aufgenommenen Randbereichs 10 des Wafers 2.
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Im
fünften
Schritt S5 wird das Gesamtbild des Teilbereichs 11 in Polarkoordinaten
transformiert und ergibt ein Gesamtbild 17 in Polarkoordinaten-Darstellung,
vorzugsweise in Form eines Rechtecks wie oben beschrieben.
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Im
sechsten Schritt S6 der Ausführungsform können aus
den azimutalen und/oder radialen Bildinhalten diverse weitere Defektbilder
zur besseren und sichereren Analyse eventueller Defekte 9 erzeugt werden.
Dabei können
die Defektbilder durch anisotrope Filterung nach einer der oben
beschriebenen Methoden erzeugt werden. Bei der anisotropen Modalwertsubtraktion
wird vom Wert jedes Pixels der Modalwert der Pixelwerte aus einer
frei definierbaren rechteckigen Umgebung subtrahiert.
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Ist
der jeweils aktuelle Teilbereich 11 abgearbeitet, kann
gemäß der Abfrage
im siebten Schritt S7 ein nächster
Teilbereich 11 des Wafers 2 gemäß den oben
beschriebenen Schritten untersucht werden, solange bis alle Teilbereiche 11 des
Wafers 2 abgearbeitet sind.
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Abschließend sei
ganz besonders darauf hingewiesen, dass die Erfindung unter Bezugnahme auf
bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde. Es ist jedoch für jeden Fachmann selbstverständlich,
dass Abwandlungen und Änderungen
gemacht werden können,
ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Substrat/Wafer
- 3
- Struktur
auf Wafer
- 4
- Beleuchtungseinrichtung
- 5
- Kamera
- 6
- Scanningtisch
- 7
- Steuereinheit
- 8
- Rechner
- 9
- Defekt
- 10
- Randbereich
- 11
- Teilbereich
- 12
- Bezugspunkt
- 13
- Startpunkt
in kartesischen Koordinaten
- 14
- Endpunkt
in kartesischen Koordinaten
- 13'
- Startpunkt
in Polarkoordinaten
- 14'
- Endpunkt
in Polarkoordinaten
- 15
- Winkelintervall
- 16
- Radiusintervall
- 17
- Transformiertes
Bild
- 18
- Kante
- 19
- innere
Kreislinie