DE102008041135A1

DE102008041135A1 - Inspektionsvorrichtung- und Verfahren für die optische Untersuchung von Objektoberflächen, insbesondere einer Wafernotch

Info

Publication number: DE102008041135A1
Application number: DE102008041135A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dr. Drews; Manfred Dr. Guckes; Mladen Nikolov
Original assignee: Nanophotonics GmbH
Current assignee: Rudolph Technologies Germany GmbH
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-08-09
Also published as: DE102008041135B4; WO2010015696A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung und ein Inspektionsverfahren für die optische Untersuchung von Objektoberflächen im Bereich eines Strukturmerkmals einer Kante des Objekts, insbesondere für die optische Untersuchung der Notch eines Wafers. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein digitales Bild von einer Objektkante wenigstens im Bereich eines Strukturmerkmals mittels einer Digitalkamera unter Dunkelfeldbeleuchtung aufgenommen und aus Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes wenigstens ein typischer Reflex des Strukturmerkmals unter Dunkelfeldbeleuchtung identifiziert. Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird das digitale Bild so aufgenommen, dass eine Hauptfläche in der Kantenumgebung unter Hellfeldbeleuchtung und die Objektkante im Dunkelfeld liegt. Während des Aufnehmens ist eine Hintergrundbeleuchtung auf der der Digitalkamera abgewandten Seite des Objekts zugeschaltet, deren Licht in Richtung der Digitalkamera abstrahlt und teilweise von dem Objekt abgeschattet wird. Aus Bildpunktinformationen des Hellfeldbildes wird anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Hauptfläche und der Objektkante und/oder zwischen der Objektkante und der Hintergrundls identifiziert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung und ein Inspektionsverfahren für die optische Untersuchung von Objektoberflächen im Bereich eines Strukturmerkmals einer Kante des Objekts, insbesondere für die optische Untersuchung der Notch eines Wafers.
Das optische Inspektionsverfahren von Halbleiterwafern auf Defekte (Ausbrüche, Kratzer, Abdrücke, Partikel, etc.) ist ein wichtiger Teil des Herstellungsprozesses von Computer-Chips. Die Inspektion umfasst in der Regel sowohl die ebene Objekt- bzw. Waferober- und -unterseite als auch dessen Kante. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Inspektion der Kante.
Die hierin verwendeten Begriffe zur Bezeichnung des inspizierten Objekts sind wie zu verstehen:

– „Objektoberfläche” wird als Oberbegriff verstanden, der die gesamte Oberfläche des Objektes bezeichnet und insbesondere die folgenden Abschnitte einschließt.
– Mit „Hauptfläche” werden die ebenen, gegenüberliegenden Ober- bzw. Unterseiten des in der Regel scheibenförmigen Objektes (Wafers) bezeichnet.
– „Kante” oder „Objektkante” ist der einerseits an die Hauptfläche angrenzende und andererseits das Objekt außenumfänglich begrenzende Flächenabschnitt, der also die Hauptflächen verbindet und in der Regel sowohl einen oberen bzw. unteren schrägen Anteil („Bevel”) als auch einen stirnseitigen umfänglichen Anteil („Apex”) einschließt.
– Die „Kantenumgebung” beschreibt einen Flächenausschnitt, der sowohl die Kante als auch einen Ausschnitt der Hauptfläche im Übergangsbereich zur Kante einschließt.
– Als „Rand” oder „Objektrand” wird die unter dem jeweiligen Blickwinkel erkennbare Übergangslinie zwischen der Objektkante und der Umgebung bezeichnet.
– Als „Bevelline” wird die unter dem jeweiligen Blickwinkel erkennbare Übergangslinie zwischen der Objektober- bzw. -unterseite und dem Bevel der Objektkante bezeichnet.

Inspektionsvorrichtungen für Waferkanten verwenden häufig eine Anordnung bestehend aus einer Digitalkamera, die der Objektoberfläche zugewandt ist und insbesondere auf die Objektkante fokussierbar ist. Ferner kommen in solchen Inspektionsvorrichtungen eine oder mehrere Beleuchtungseinrichtungen zum Einsatz. Es sind solche bekannt, die eine Beleuchtungseinrichtung aufweisen, die relativ zur Digitalkamera und zur Objektoberfläche so angeordnet ist, dass ein Bild der Objektoberfläche unter Dunkelfeldbeleuchtung erzeugt werden kann, oder solche, bei denen die Anordnung der Beleuchtungseinrichtung relativ zur Digitalkamera und zur Objektoberfläche Hellfeldbeleuchtung erlaubt. Bei der Dunkelbildbeleuchtung wird das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht von der intakten Objektoberfläche so reflektiert, dass es nicht in die Optik der Digitalkamera einfällt, so dass das Bild der Objektoberfläche überwiegend dunkel bleibt. Befindet sich in dem Oberflächenbereich ein Defekt in Form einer Vertiefung (Kratzer, Ausbruch) oder in Form einer Erhöhung (Staubkorn, Verunreinigung), dann wird in der Regel von Teilflächen des Defekts der eine oder andere Reflex in die Optik der Digitalkamera einfallen. Es entsteht auf diese Weise ein helles Abbild von Defektfragmenten. Bei der Hellfeldbeleuchtung sind die Belichtungsverhältnisse näherungsweise invertiert.
Eines oder mehrere solcher Abbilder können mittels einer geeigneten Bildverarbeitungseinrichtung zu dem Abbild des gesamten Defekts zusammengesetzt werden. Das unter diesen Beleuchtungsverhältnissen aufgenommene digitale Bild der Objektoberfläche wird anschließend üblicherweise einer manuellen oder automatischen Auswertung zugeführt, wobei die Ergebnisse der Auswertung dazu verwendet werden, nach den Vorgaben des Chip-Herstellers über die Verwertbarkeit des Wafers zu entscheiden und eine Sortierung nach Qualitätskriterien durchzuführen.
Aus der DE 103 13 202 B3 ist beispielsweise eine solche Vorrichtung bekannt, bei der die Objektkante des Wafers bestehend aus dem oberen Bevel (Fase), der Apex und dem unteren Bevel vollständig im Bereich des Dunkelfeldes einer LED-Lichtquelle liegen, während das von der Waferoberseite oder obere Hauptfläche reflektierte Licht direkt in die Kamera einfällt, die Waferoberseite also im Hellfeldbereich liegt. Unter Verwendung eines unterhalb des Wafers angeordneten und parallel zu diesem ausgerichteten Planspiegels wird in demselben Bild auch die Unterseite oder untere Hauptfläche des Wafers aufgenommen, welche, soweit einsehbar, ebenfalls im Dunkelfeldbereich liegen. Der obere Bevel wird also unter streifendem Lichteinfall aus der Lichtquelle beleuchtet und die Apex sowie der untere Bevel liegen völlig im Schatten der Lichtquelle. Das Licht, welches den Wafer passiert, wird von der Spiegeloberfläche direkt in die Kamera reflektiert, so dass es als Hellfeld-Hintergrund im Anschluss an die Unterseite abgebildet wird. Im Ergebnis wird die Waferkante als schmaler Streifen im Dunkelfeldbereich abgebildet, auf dessen einer Seite sich der direkte Reflex von der Waferoberseite und auf dessen anderer Seite sich der direkte Reflex von dem Planspiegel anschließen. Dabei sind die Beleuchtungsverhältnisse auf der Oberseite und der Unterseite der Waferkante aus den vorgenannten Gründen sehr unterschiedlich.
Nachteilig hierbei ist, dass der interessierende Kantenbereich teilweise direkt und teilweise reflektiert über den Spiegel abgebildet wird. Da die Waferkante insgesamt aber im Dunkelfeld liegt, kann diese nicht genau in der Abbildung lokalisiert wenden. Zudem überstrahlt die sich hieran anschließende Hellfeldabbildung der Waferoberseite einerseits und des Spiegels andererseits den Übergangsbereich zur Kante, so dass hier mit Auflösungsverlusten zu rechnen ist. Gar nicht ersichtlich ist, wie die Kantenumgebung im Bereich der Wafernotch (oder eines beliebigen anderen Strukturmerkmals des Objekts inspiziert werden soll.
Ferner sind Vorrichtungen Stand der Technik, die eine Hintergrundlichtquelle auf der einem optischen Sensor abgewandten Seite des Wafers verwenden. So ist beispielsweise aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 59125627 A eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Bündel paralleler Lichtstrahlen senkrecht auf die Waferoberfläche im Kantenbereich gestrahlt wird und der nicht abgeschattete Anteil dieses Lichtbündels mittels eines auf der gegenüberliegenden Seite des Wafers angeordneten flächigen Fotosensors erfasst wird, während der Wafer gedreht wird. Vom Prinzip her dieselbe Anordnung ist aus der Offenlegungsschrift US 5,438,209 A bekannt, welche aber anstelle des Fotosensors eine Kamerazeile verwendet. Bei beiden Vorrichtungen handelt es sich um Vorrichtungen zur Bestimmung der Position einer Notch ohne Fehlerinspektion der Waferoberfläche. Die Beleuchtung ist eine reine Hintergrundbeleuchtung, so dass beispielsweise eine Dunkelfeldaufnahme hiermit gar nicht möglich ist. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung der Notch wird jeweils allein durch die Parallelität der Lichtstrahlen sichergestellt, die einen scharfen Schattenwurf gewährleistet.
Eine andere Vorrichtung zur Bestimmung der Notch-Position bei einem Wafer ist aus der Offenlegungsschrift JP 2000031245 A bekannt. Diese weist eine Kamera auf, deren optische Achse senkrecht zur Oberseite des Wafers und auf dessen Mitte ausgerichtet ist und die ein zweidimensionales Gesamtbild der Waferoberfläche aufnimmt, ohne dass der Wafer dabei gedreht wird. Die Beleuchtungseinrichtung ist zu diesem Zweck von der optischen Achse der Kamera weggeschwenkt, so dass keine direkte Reflektion des Lichtes von der Waferoberfläche in die Kamera fällt. Die unmittelbare Umgebung des Wafers wird dadurch aufgehellt, dass das Licht der Beleuchtungseinrichtung dem Material der Waferauflage (diffus) gestreut wird. Auf diese Weise entsteht ein Kontrast zwischen der Waferauflage und dem Wafer, so dass die Waferkante als dunkler Rand vor der helleren Auflage abgebildet wird. Diese Vorrichtung erlaubt das Identifizieren der Waferkante und insbesondere einer Notch. Sie ist allerdings nicht dazu vorgesehen und geeignet, Defekte auf der Waferoberfläche oder gar auf der Waferkante mit hinreichender Genauigkeit zu identifizieren und zu lokalisieren. Es handelt sich auch hierbei allein um eine Vorrichtung zur Bestimmung der Notch-Position. Auch sorgt die asymmetrische Anordnung der Beleuchtungseinrichtung bezogen auf die Mittelachse des Wafers für einen Schattenwurf, der eine Lokalisierung der Waferkante mit hoher Genauigkeit erschwert, da nicht das in Richtung der Digitalkamera abgestrahlte Licht teilweise von der Objektkante abgeschattet wird, sondern bereits das Licht auf dem Weg zur Waferauflage. Schließlich ist der Kontrast abhängig von dem Material und der Beschaffenheit der Waferoberfläche einerseits und der Auflage andererseits und kann nicht beeinflusst werden.
Bei der Notch-Inspektion kann darüber hinaus zusammengefasst erstrebenswert sein, die genaue Position der Notch zur Festlegung eines Bezugssystems zu bestimmen und/oder die Form, das grundsätzliche Vorhandensein oder ein überzähliges Vorhandensein der Notch zu überprüfen und/oder den Bereich der Notch auf Defekte abzusuchen.
Die Erfinder haben es sich vor diesem Hintergrund zur Aufgabe gemacht, eine verbesserte Inspektionsvorrichtung bzw. ein verbessertes Inspektionsverfahren bereitzustellen, dass eine genauere und umfangreichere Information über die Beschaffenheit der Notch oder ähnlicher Strukturmerkmale der Objektkante liefert.
Die Aufgabe wird durch Inspektionsvorrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 3 und Inspektionsverfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 12 und 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Inspektionsverfahren sieht erfindungsgemäß vor, dass ein digitales Bild von einer Objektkante wenigstens im Bereich eines Strukturmerkmals mittels einer Digitalkamera unter Dunkelfeldbeleuchtung aufgenommen wird und aus Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes wenigstens ein typischer Reflex des Strukturmerkmals unter Dunkelfeldbeleuchtung identifiziert wird.
Bevorzugt wird dies dadurch erreicht, dass eine Sollinformation zu wenigstens einem typischen Reflex mit den Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes verglichen wird und aus dem Vergleich auf das Vorliegen eines Strukturmerkmals und/oder das Vorliegen eines Defektes geschlossen wird.
Nach einem anderen Aspekt des erfindungsgemäßen Inspektionsverfahrens wird ein digitales Bild von einer Kantenumgebung des Objekts wenigstens im Bereich eines Strukturmerkmals mittels einer Digitalkamera aufgenommen, wobei eine Hauptfläche in der Kantenumgebung unter Hellfeldbeleuchtung aufgenommen wird (Hellfeldbild) und die Objektkante im Dunkelfeld liegt und wobei während des Aufnehmens eine Hintergrundbeleuchtung auf der der Digitalkamera abgewandten Seite des Objekts zugeschaltet ist, deren Licht in Richtung der Digitalkamera abstrahlt, wobei das in Richtung der Digitalkamera abgestrahlte Licht teilweise von dem Objekt abgeschattet wird, und aus Bildpunktinformationen des Hellfeldbildes anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Hauptfläche und der Objektkante und/oder anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung wenigstens eine typische Form des Strukturmerkmals identifiziert.
Bevorzugt wird dies dadurch erreicht, dass eine Sollinformation zu wenigstens einer typischen Form mit den Bildpunktinformationen des Hellfeldbildes verglichen wird und aus dem Vergleich auf das Vorliegen eines Strukturmerkmals und/oder das Vorliegen eines Defektes geschlossen wird.
Auf diese Weise kann eine Notch, die in der Regel die Form einer spitzen Einkerbung aufweist oder auch ein beliebiges anderes Strukturmerkmal, beispielsweise in Form eines geraden Kantenabschnittes (an einem ansonsten kreisrunden Wafer), erkannt werden. Alle regelmäßigen Strukturmerkmale lassen sich so leicht identifizieren und insbesondere von einem unregelmäßigen Ausbruch unterscheiden.
Dementsprechend ist bei der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung wenigstens eine der Objektoberfläche zugewandten und auf die Objektkante fokussierbaren Digitalkamera, eine erste Beleuchtungseinrichtung, die relativ zur Digitalkamera und zur Objektkante so angeordnet ist, dass ein Bild der Objektkante unter Dunkelfeldbeleuchtung erzeugt werden kann, und eine Bildverarbeitungseinrichtung mit einem Strukturerkennungsmittel vorgesehen, das eingerichtet ist, aus Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes wenigstens einen typischen Reflex des Strukturmerkmals unter Dunkelfeldbeleuchtung zu identifizieren.
Bevorzugt ist ferner eine Speichereinrichtung vorgesehen, auf der eine Sollinformation zu wenigstens einem typischen Reflex des Strukturmerkmals hinterlegt ist, wobei das Strukturerkennungsmittel eingerichtet ist, durch Vergleich der Sollinformation zu dem wenigstens einen typischen Reflex mit den Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes das Vorliegen eines Strukturmerkmals und/oder das Vorliegen eines Defektes zu identifizieren.
Nach diesem Aspekt der Erfindung wird ein Bild der Objektkante im Bereich des Strukturmerkmals unter Dunkelfeld-Beleuchtung aufgenommen, wobei dieselbe erste Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise auch zur Aufnahme eines Dunkelfeldbildes der übrigen Objektkante im Zuge der Kanteninspektion eingesetzt wird. Unter diesen Umständen werden im Bild sehr helle Bereiche auftreten, die durch direkte Reflexion des Lichts der Dunkelfeldbeleuchtung an dem Strukturmerkmal in die Kamera hervorgerufen werden. Insbesondere bei in allen Raumrichtungen stark gekrümmten Oberflächengeometrien im Bereich des Strukturmerkmals lassen sich derartige Reflexe nicht oder nur schwer vermeiden. In der herkömmlichen Dunkelfeld-Inspektion werden derartige Reflexe als schädlich empfunden, da sie in der automatischen Verarbeitung leicht als Defekte erkannt werden. Nach der vorliegenden Erfindung werden gerade diese Reflexe für die automatische Defektinspektion genutzt. Die genaue Form und Lage der Reflexe hängt von der Ausführung der Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung, der Kameraanordnung und der Beschaffenheit der Strukturmerkmaloberfläche ab. Werden die ersten beiden konstant gehalten, so gibt jede Veränderung von Form und/oder Lage der Reflexe Aufschluss über eine Veränderung der Strukturmerkmaloberfläche und -lage.
Diese Veränderung wird von dem Strukturerkennungsmittel erkannt, indem vor der Messung ein „Modell” des Erscheinungsbildes der Strukturmerkmalreflexe erstellt wird, welches bei defektfreiem Strukturmerk mal erwartet wird. Die aus dem Modell gewonnene Sollinformation beispielsweise in Form eines Musterbildes oder einzelner Musterparameter werden in dem Speicher hinterlegt. Die Sollinformation kann auf die ein oder andere Weise Information über die Form, Größe, Relativlage der typischen Reflexe und deren Umgebung beinhalten. Nach der Aufnahme eines Dunkelfeld-Bildes des Strukturmerkmals werden die im Bild tatsächlich aufgetretenen Reflexe und/oder Lichtstreuungen mit dem erwarteten Erscheinungsbild verglichen, wobei zumindest Form und Lage der einzelnen Reflexe berücksichtigt werden. Die Defekterkennung erfolgt dann durch Vergleich der Abweichungen mit einem vorgegebenen Wert, der vorzugsweise ebenfalls in der Speichereinrichtung hinterlegt ist.
Die Analyse der aufgenommenen Reflexe und/oder Lichtstreuungen (Ereignisse) geschieht vorzugsweise, indem zunächst zusammenhängende Bildpunkte, deren Inhalte (Intensitäts-, Grau- oder Farbwerte) innerhalb eines vorher festgelegten Wertebereiches (Intensitäts-, Grau- oder Farbwertintervalls) liegen, demselben Ereignis zugeordnet werden. Die so ermittelten Ereignisse können anschließend mittels eines Algorithmus auf Zugehörigkeit zu einem erwarteten Reflex oder zu einem Defektfragmente oder Defekt überprüft werden. Gegebenenfalls schließt sich hieran noch die Klassifikation des Defektes nach einer bestimmten Defektklassifikation an.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung weist die Inspektionsvorrichtung wenigstens eine der Objektoberfläche zugewandte und auf die Objektkante fokussierbaren Digitalkamera, eine zweite Beleuchtungseinrichtung, die relativ zur Digitalkamera und zu der Objektoberfläche so angeordnet ist, dass ein Bild einer Hauptfläche in der Kantenumgebung unter Hellfeldbeleuchtung erzeugt werden kann (Hellfeldbild), während die Objektkante im Dunkelfeld liegt, eine auf der der Digitalkamera abgewandten Seite des Objekts so angeordnete Hintergrund beleuchtungseinrichtung, dass von ihr Licht in Richtung der Digitalkamera abgestrahlt wird, wobei das in Richtung der Digitalkamera abgestrahlte Licht teilweise von dem Objekt abgeschattet wird, und eine Bildverarbeitungseinrichtung mit einem Strukturerkennungsmittel auf, das eingerichtet ist, aus Bildpunktinformationen des Hellfeldbildes anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Hauptfläche und der Objektkante und/oder anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung wenigstens eine typische Form des Strukturmerkmals zu identifizieren.
Bevorzugt ist bei diesem Aspekt der Erfindung ferner eine Speichereinrichtung vorgesehen, auf der eine Sollinformation zu wenigstens einer typischen Form des Strukturmerkmalen hinterlegt ist, wobei das Strukturerkennungsmittel eingerichtet ist, durch Vergleich der Sollinformation zu der wenigstens einen typischen Form mit den Bildpunktinformationen des Hellfeldbildes das Vorliegen eines Strukturmerkmals und/oder das Vorliegen eines Defektes zu identifizieren.
Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Strukturmerkmal sich als stetige Kurve des Objektrandes und/oder stetige Bevelline abbilden wird. Aus der scharfen Abbildung der Objektkante im Bereich des Strukturmerkmals, das wie die übrige Kante des Objekt (zumindest überwiegend) im Dunkelfeld der zweiten Beleuchtungseinrichtung liegt, lässt sich gegenüber dem hellen Hintergrund der Rand und gegenüber der hellen Abbildung der Hauptfläche die Bevelline des Strukturmerkmals leicht ermitteln und mit der Sollform vergleichen.
Die Sollinformation kann auf unterschiedliche Weise hinterlegt sein. Einerseits können ganze Referenzkurven hinterlegt werden. Eine Defekterkennung erfolgt dann beispielsweise dadurch, dass eine Abweichung der aufgenommenen Kurve von der Referenzkurve ermittelt und, wenn diese einen vorgegebenen Wert übersteigt, der vorzugsweise ebenfalls in der Speichereinrichtung hinterlegt ist, auf einen Defekt geschlossen wird. Auf diese Weise können alle Defekte, welche die Kantengeometrie bzw. die Form des Strukturmerkmals beeinflussen detektiert werden. Beispiele für derartige Defekte sind Polierfehler aber auch Ausbrüche von Wafermaterial am Rand oder nahe der Bevelline.
Eine einfachere Defekterkennung kann dadurch realisiert werden, dass im gemessenen Verlauf von Bevelline und/oder Schattenkante nach sprunghaften Änderungen des Verlaufs gesucht wird, die sich z. B. anhand starker Änderungen der Steigung detektieren lassen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, das weniger Vorgaben über den zu erwartenden Verlauf des Randes und der Bevelline im Bereich der Notch benötigt werden, so dass unabhängig von hinterlegten Referenzkurven eine größere Vielfalt von Strukturmerkmalformen inspiziert werden kann. Dafür ist jedoch der Umfang detektierbarer Defekttypen reduziert.
Während die zuletzt beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen Defekte des Strukturmerkmals identifizieren, welche den Verlauf der Bevelline und/oder Schattenkante beeinflussen, erlauben die zuerst beschriebenen eine Analyse von Defekten, die sich im Bereich zwischen den beiden Übergangslinien als „im” Kantenbereich befinden. Beide Aspekte der Erfindung sind zur Verbesserung des Inspektionsergebnisses deshalb in allen vorgenannten Ausführungsformen vorteilhafter Weise kombinierbar.
Die Information über den Verlauf der Kontur des Wafers bietet in jedem Fall aber neben der bloßen Notcherkennung die zusätzliche Möglichkeit zur Erkennung von Defekten. Dabei ermöglicht die separate Hintergrundbeleuchtung eine Kontrasteinstellung, die von dem Kontrastschwerpunkt bzw. von dem Intensitäts-, Grau- oder Farbwerteschwerpunkt eines im Dunkelfeld liegenden Defektes abweicht. Ausbrüche sind auf diese Weise leicht von einem Oberflächendefekt anderer Art unterscheidbar.
Im Gegensatz zu den vorgenannten bekannten Verfahren betrifft die Erfindung eine Inspektionsvorrichtung zur präzisen Lokalisierung des Strukturmerkmals und gleichzeitig zur Detektion von Oberflächendefekten im Bereich des Strukturmerkmals.
Da der Fokus der Digitalkamera bei der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung auf der Objektkante liegt, wird insbesondere der Rand des Objekts scharf abgebildet, was eine genaue Lokalisierung des Objektes ermöglicht. Ferner hat dies den Vorteil, dass die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung, welche weiter entfernt liegt, unscharf abgebildet wird und deshalb keine Artefakte des Hintergrundes den Bildeindruck stören, insbesondere kann als Hintergrundbeleuchtungseinrichtung eine einfache Lampe dienen, welche aufgrund der Unschärfe als ausgedehnter Lichtfleck auf dem Sensor der Digitalkamera abgebildet wird. Selbstverständlich kann als Hintergrundbeleuchtungseinrichtung auch eine direkt oder indirekt und/oder diffus abstrahlende flächige Lichtquelle gewählt werden.
Die separate Hintergrundbeleuchtungseinrichtung hat ferner den Vorteil, dass sie unabhängig von der ersten Beleuchtungseinrichtung hinsichtlich ihres Spektrums, der Helligkeit und der Abstrahlrichtung justiert werden kann. Hierdurch kann auf einfache Weise eine optimale Bildkontrasteinstellung vorgenommen werden, so dass das erfindungsgemäße Verfahren sogar unabhängig vom Reflexionsvermögen der Waferoberfläche beispielsweise aufgrund von unterschiedlichen Beschichtungen und/oder Strukturen gleich bleibend gute Ergebnissen erzielt.
Die Digitalkamera ist vorzugsweise eine Zeilenkamera, die so angeordnet ist, dass die mit der Zeilenkamera aufgenommene einzelne Bildzeile in einer Ebenen liegt, welche senkrecht zu der Ebene des Objekts bzw. Objektrandes angeordnet ist. Die optische Achse der Kamera kann gemäß einer ersten Ausführungsform so orientiert sein, dass sie zusammen mit der Bildzeile eine optische Ebene definiert, die mit einer Radialebene des Wafers zusammenfällt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass weniger Bildverzerrungen auftreten.
In einer anderen Ausführungsform ist die optische Achse der Kamera so orientiert, dass die zusammen mit der Bildzeile definierte optische Ebene der Zeilenkamera aus der Radialebene herausgeschwenkt ist. Zwar werden so stärkere Bildverzerrungen in Kauf zu nehmen sein. Jedoch hat diese Anordnung den Vorteil, dass dieselbe Kameraanordnung in einfacher Weise auch für eine Hellfeldaufnahme der Waferkante eingesetzt werden kann, indem eine zusätzliche Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung in spiegelbildlicher Anordnung zur Kameraanordnung bezogen auf die Radialebene durch den Fokuspunkt auf der Waferoberfläche eingesetzt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung bevorzugt um den gleichen Betrag und in dieselbe Richtung aus der Radialebene herausgeschwenkt, so dass sie auf der optischen Achse der Kamera liegt.
Weist die Inspektionsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen motorisch angetriebenen Drehtisch zur drehbaren Halterung des Objektes auf, wobei die Digitalkamera eingerichtet ist, synchron zur Drehung des Drehtisches ein digitales Bild der Objektkante aufzunehmen, können mit einer solchen Zeilenkamera sequentiell mehrere Bildzeilen der Objektkante aufgenommen werden, während sich das Objekt zusammen mit dem Drehstisch dreht. Hiezu kann die Auslösung der Kamera beispielsweise mittels eines Synchronisationsimpulses durch den Antriebsmotor (z. B. Schrittmotor) folgen. Die sequentiell aufgenommenen Bildzeilen der Objektkante in unterschiedlicher Win kelstellung des Objekts werden anschließend zu einem (Panorama-)Bild der Objektkante zusammengefügt.
Bevorzugt weist die Bildverarbeitungseinrichtung ein Randerkennungsmittel auf, welches eingerichtet ist, anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung einen Rand des Objektes zu identifizieren.
Geht man davon aus, dass auch die übrige Objektkante sich als stetige Randkurve abbilden wird, lässt sich die im Dunkelfeld der ersten Beleuchtungseinrichtung liegende Objektkante in gleicher Weise einerseits gegenüber dem hellen Hintergrund und andererseits gegenüber der hellen Hauptfläche ermitteln und auf Defekte untersucht werden.
Ferner kann durch das Randerkennungsmittel ein unrunder Lauf des Wafers (Horizontalschwingung in der Waferebene) in Folge einer Zentrierungenauigkeit oder ein Flattern des Wafers (Vertikalschwingung senkrecht zur Waferebene) in Folge einer Unebenheit oder einer resonanten Anregung identifiziert werden. Bislang war man bemüht die genannten Fehlerquellen durch aktive und teils mechanisch sehr aufwändige Zentrier- und Dämpfungsmaßnahmen zu minimieren. Im Vergleich zu etwaigen Defekten liefern Horizontal- oder Vertikalschwingungen aber einen periodischen, niederfrequenten Verlauf der Waferkante in dem Bild und lassen sich daher einfach identifizieren. Die genaue Randerkennung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt deshalb auf aufwändige aktive Zentrier- und Dämpfungsmaßnahmen zu verzichten und etwaige Fehler im Rahmen der Bildbearbeitung mittels geeigneter Korrekturmittel oder Routinen zu korrigieren.
Die Erfinder haben darüber hinaus erkannt, dass je nach Beleuchtungssituation unterschiedliche Abschnitte der Defekte ausgeleuchtet werden, sich also verschiedene Fragmente unter verschiedenen Licht einfallsrichtungen zeigen. Um ein vollständigeres Bild des gesamten Defektes zu erhalten, ist deshalb vorteilhafter Weise eine zweite Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, die relativ zur Digitalkamera und zur Objektoberfläche so angeordnet ist, dass ein Bild der Objektoberfläche unter Hellfeldbeleuchtung erzeugt werden kann. Eine beispielhafte Anordnung wurde oben schon erläutert. Es können so zwei Bilder der Objektoberfläche nacheinander aufgenommen und die ermittelten Defektfragmente getrennt voneinander identifiziert werden. Die Identifizierung von Defektfragmente in dem Hellfeldbild verläuft in entsprechender Weise wie im Dunkelfeldbild. Danach werden die zwei (oder mehr) Bilder der Objektoberfläche in einem virtuellen Oberflächenbild zusammengefasst, so dass durch die Summe der Informationen aus dem Hellfeldbild und dem Dunkelfeldbild sich ein umfassenderes Bild des gesamten Defektes erzeugen lässt.
Vorzugsweise ist die Bildverarbeitungseinrichtung ferner eingerichtet, anhand des identifizierten Randes und des identifizierten Strukturmerkmals ein Koordinatensystem festzulegen.
Anhand des identifizierten Strukturmerkmals kann beispielsweise eindeutig ein Bezugspunkt für den azimutalen Winkel (also den Drehwinkel des Wafers) bestimmt wenden. So kann beispielsweise die Mitte einer Notch als Koordinatennullpunkt des Azimutalwinkels genommen werden, was eine genaue Winkelpositionsangabe jedes identifizierten Oberflächendefektes (oder Defektfragmentes) erlaubt.
Ferner kann mit einer solchen Bildverarbeitungseinrichtung aus dem identifizierten Rand bei bekannter Ausformung des Kantenprofils auf den Verlauf der wahren körperlichen Objektkante geschlossen werden. Die Mitte der Apex, welche die radial äußerste Kante des Objekts bildet, wird im einfachsten Fall ermittelt, indem bei bekannter Form des Kantenprofils und des Beobachtungswinkels, unter dem die Kamera auf die Objektkante blickt, ein konstanter Abstand der Apexmitte zu dem identifizierten Rand angenommen wird. Dieser Abstand kann als system- und/oder profilspezifische Einstellung in einem Speicher der Bildverarbeitungseinrichtung hinterlegt und bei Berechnung der Lage der wahren Objektkante von der Position des identifizierten Randes subtrahiert werden. Als Koordinatennullpunkt der radialen Komponente des Koordinatensystems wird dann bevorzugt die wahre Objektkante also der Mitte der Apex gewählt.
Ist das Koordinatensystem in zwei Dimensionen festgelegt, kann bei dem erfindungsgemäßen Inspektionsverfahren die Lage des oder der aufgefundenen Oberflächendefekte oder Defektfragmente in Bezug auf dieses Koordinatensystem bestimmt werden. Die Lagebestimmung kann beispielsweise sowohl die Ausdehnung des Defektes oder Defektfragmentes also auch dessen Schwerpunkt und Orientierung umfassen. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Identifizierung der Objektkante und des Strukturmerkmals die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Angaben über jeden Defekt erhöht.
Bevorzugt weist die Bildverarbeitungseinrichtung ein Randerkennungsmittel auf, welches eingerichtet ist, anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Hauptfläche und der Objektkante eine Bevelline zu identifizieren.
Die Waferkante erhält üblicherweise eine polierte Oberfläche. Ist der Polierprozess der Kante ordnungsgemäß erfolgt, müssen die Bevelline und die Waferkante stets parallel verlaufen.
Abweichungen davon können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht detektiert wenden, wenn die Bildverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, die Lage der Bevelline in Bezug auf das Koordinatensystem und/oder den identifizierten Waferrand zu bestimmen.
Somit bietet die Erfindung in Kombination mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung die zusätzliche Möglichkeit der Detektion von Polierfehlern im gesamten Umfang des Wafers.
Die Verfahrensschritte der Bildverarbeitung, insbesondere des Identifizierens der Strukturmerkmale, des Vergleichens der Bildinformation mit den typischen Reflexen oder Formen und des Zuordnens des Ereignisses zu Defekten, können einzeln oder gemeinsam sowohl als Software als auch als Hardware oder in Kombination aus Software und Hardware implementiert sein.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung;
2 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß 1;
3 ein Ablaufschema nach dem ersten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 ein Ablaufschema nach dem zweiten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 im Ausschnitt den Verlauf von Schattenkante 40 und Bevelline 50 an einer regulären Notch ohne Defekte;
6 im Ausschnitt den Verlauf von Schattenkante 40 und Bevelline 50 an einer Notch mit Defekt 45 an der Apex und Defekt 55 an der Bevelkante;
7 im Ausschnitt den Verlauf von Schattenkante 40 und Bevelline 50 an einer regulären Notch ohne Defekte bei Dunkelfeld-Beleuchtung, die zu direkten Reflexen 60 im Erscheinungsbild führen und
8 im Ausschnitt den Verlauf von Schattenkante 40 und Bevelline 50 an einer Notch mit Defekten im Bevelbereich, die zu verändertem Reflex 65 und zusätzlichem Streulicht 67 führen.
Die 1 und 2 zeigen in vereinfachter Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung zur Inspektion einer oberen Kantenumgebung eines Halbleiterwafers 10. Der Wafer 10 liegt auf einem Drehtisch 12 auf, welcher motorisch, vorzugsweise mittels Schrittmotor, angetrieben ist und den Wafer 10 während der Messung in Rotation versetzt. Eine Motorsteuerung (nicht dargestellt) kann vorgesehen sein, die einen Steuerimpuls ausgibt, der einerseits dazu genutzt wird, die Drehbewegung zu steuern und andererseits die Aufnahme der Objektkante mit der Drehbewegung zu synchronisieren.
Die Inspektionsvorrichtung weist ferner eine Digitalkamera 14 auf, welche mittels einer Optik 16 auf die Kante 18 des Wafers 10 ausgerichtet und fokussiert ist. Die Digitalkamera 14 ist speziell zur Kanteninspektion des Wafer 10 eingerichtet, indem sie unter einem schrägen Winkel, vorzugsweise unter 45° zur Objektebene bzw. Oberseite 22 des Wafers 10 auf die Kante 18 ausgerichtet ist. Die Digitalkamera 14 erfasst hierdurch eine Kantenumgebung, die einen Teil der Oberseite oder Hauptfläche 22 des Wafers 10, dessen oberen, leicht schrägen Kantenbe reich oder Bevel 24, und wenigstens einen Teil des stirnseitigen Kantenbereichs oder Apex 26 umfasst.
Die Digitalkamera ist vorzugsweise eine Zeilenkamera, deren Bildzeile in der als gestrichelte Linie 20 dargestellten Radialebene liegt. Dieser Fall ist in 1 dargestellt. Die Zeilenkamera kann jedoch auch um einen Winkel aus der Radialebene 20 herausgeschwenkt werden, was in Verbindung mit einer um denselben Winkelbetrag in die andere Richtung aus der Radialebene heraus geschwenkten Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung (hier nicht dargestellt) für die Erzeugung eines Hellfeldbildes der Waferkante genutzt werden kann, wie bereits oben beschrieben.
Es ist ferner eine erste Beleuchtungseinrichtung 28 vorgesehen, welche in diesem Beispiel in Form von beidseits der Digitalkamera jeweils einer fokussierten Lichtkanone hoher Intensität ausgestaltet ist. Die Anzahl der Lichtquellen und deren Anordnung ist nicht erfindungserheblich, solange keine direkten Reflexe der Lichtquelle an der Waferkante in die Kameraoptik 16 einfallen. Deshalb kann auch eine einzelne Lichtquelle genügen oder es können mehrere vorgesehen sein bis hin zu einer quasi flächigen, bogenförmigen Lichtquelle, in deren Zentrum oder Fokus die Objektkante liegt. Während eine solche flächige Lichtquelle aufgrund ihres großen Winkelspektrums den Kantenbereich nahezu unabhängig von dessen Geometrie gleichmäßig beleuchtet, hat die einzelne Lichtquelle den Vorteil in einfacher Weise fokussierbar zu sein und somit einen Lichtfleck hoher Intensität auf der Objektoberfläche zu erzeugen.
Mit der gezeigten Anordnung der Digitalkamera 14 und der Beleuchtungseinrichtung 28 lässt sich ein Dunkelfeldbild der Waferkante 18 erzeugen, da die optische Achse der Kamera 14 senkrecht auf der Waferkante steht und die Beleuchtungseinrichtung 28 aus der radialen Ebene 20 herausgeschwenkt sind. Deshalb fallen die an einer intakten Objektkante 18 unter dem Ausfallswinkel α bezüglich der radialen Ebene 20 reflektierten Lichtstrahlen nicht in die Linse der Kamera ein. Aufgrund der symmetrischen Anordnung beider Lichtquellen fallen die Einfalls- und Ausfallswinkel der optischen Achsen beider Lichtquellen wechselseitig zusammen. Die Objektkante 18 liegt somit im Normalfall im Dunkelfeld.
Auf der der Digitalkamera 14 abgewandten Seite des Wafers 10 befindet sich eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 32, hier als nahezu punktförmig, nicht kollimiert abstrahlende Lichtquelle. Diese ist bezüglich des Randes des Wafers 10 und der Digitalkamera 14 so angeordnet, dass das von ihr ausgehende Licht zumindest in Teilen in Richtung der Digitalkamera abgestrahlt wird. Zugleich wird das in Richtung der Digitalkamera abgestrahlte Licht aber von dem Wafer 10 etwa zur Hälfte des Bildfensters abgeschattet (der Waferrand muss nicht wie in diesem Fall mittig in dem Bild verlaufen). Da die Digitalkamera auf die Objektkante 18 fokussiert ist, wird die entfernter liegende Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 32 als unscharfer flächiger Lichtfleck auf dem Sensor der Kamera abgebildet. Gegenüber einem solchen flächig hellen Hintergrund wird die Objektoberfläche und insbesondere die im Dunkelfeld liegende Waferkante als dunkle Fläche mit scharfem Rand abgebildet.
In der 2 ist zusätzlich auch eine mögliche Anordnung einer zweiten Beleuchtungseinrichtung 30 dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung 30 ist so angeordnet, dass deren Licht von der oberen Hauptfläche 22 des Wafers 10 direkt in die Kameraoptik 16 reflektiert wird. Es wird hierdurch ein Hellfeldbild der Hauptfläche 22 erzeugt, soweit der Blickwinkel der Kamera diese erfasst. Hierdurch ist der Kontrastunterschied zwischen der Hauptfläche 22 im Hellfeldbild und der schrägen Kante 24, die bereits im Dunkelfeld beider Beleuchtungseinrichtungen 28, 30 liegt, besonders groß, so dass die Bevelline, also der linienförmige Übergang von dem Bevel 24 zur Hauptfläche 22, besonders leicht erkannt werden kann. Grundsätzlich kann die hier beschriebene zweite Beleuchtungseinrichtung und Bevellineerkennung auch mit einer anderen Randerkennung kombiniert werden. In Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen, genauen Randerkennung kann die Breite des Bevel und somit die Poliergenauigkeit der Objektkante über den gesamten Umfang des Wafers aber mit besonders hoher Präzision detektiert werden.
Auch ist die Erfindung mit einer Hellfeldaufnahme des gesamten Kantenbereichs kombinierbar. In diesem Fall wird eine weiter ausgedehnte zweite Beleuchtungseinrichtung benötigt, welche das gesamte Profil der abgebildete Waferkante flächig beleuchtet. Die unterschiedlichen Beleuchtungseinrichtungen sind dann für die verschiedenen Beleuchtungszwecke wechselseitig und/oder kombiniert zu betreiben, um eine möglichst effiziente und kontrastreiche Bildgewinnung zu ermöglichen.
3 zeigt das Ablaufschema nach dem ersten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei nach dem Aufnehmen des Digitalbildes mit Dunkelfeldbeleuchtung der Waferkante (erster Schritt) zunächst die Lage der Notch in dem Bild anhand des globalen Verlaufs des Waferrandes grob bestimmt wird (zweiter Schritt). Sodann wird im dritten Schritt aus dem realen Erscheinungsbild, genauer aus den Bildpunktinhalten, Istinformation (Position, Größe, Form, etc.) zu den direkten Reflexen und/oder Lichtstreuungen (anhand von Grau- oder Farbwerten und Zuordnungsvorschriften der oben genannten Art) im Bereich der Notch extrahiert. Diese wird dann im vierten Schritt mit der hinterlegten Sollinformation, also dem erwarteten Erscheinungsbild verglichen. Die Abweichungen (in einzelnen oder mehreren Parametern) werden im fünften Schritt daraufhin mit ebenfalls hinterlegten Schwellenwerten verglichen. Bei Abweichungen, die diese Schwellenwerte überschreiten, wird der Reflex oder das Streulicht im sechsten Schritt als Defekt erkannt, der dann im siebten Schritt beispielsweise visualisiert, gespeichert oder anderweitig zur Ausgabe gebracht werden kann oder der einer nachgeschalteten Klassifizierung unterzogen werden kann.
4 zeigt das Ablaufschema nach dem zweiten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei nach dem Aufnehmen des Digitalbildes mit Hellfeldbeleuchtung der Hauptfläche (erster Schritt) auch hier zunächst die Lage der Notch in dem Bild anhand des globalen Verlaufs des Waferrandes grob bestimmt wird (zweiter Schritt). Im dritten Schritt wird der Verlauf des Waferrandes und/oder der Bevelline aus dem Bild, genauer aus den Bildpunktinhalten analysiert (Istinformation). Diese wird dann im vierten Schritt mit der hinterlegten Sollinformation über die Form des Waferrandes und/oder der Bevelline verglichen. Die Abweichungen (in einzelnen oder mehreren Parametern) werden im fünften Schritt mit ebenfalls hinterlegten Schwellenwerten verglichen. Eine Abweichungen, die diese Schwellenwerte überschreiten, wird im sechsten Schritt als Defekt erkannt, der dann im siebten Schritt beispielsweise wiederum visualisiert, gespeichert oder anderweitig zur Ausgabe gebracht werden kann oder der einer nachgeschalteten Klassifizierung unterzogen werden kann.
Der Ausschnitt gemäß 5 zeigt an einer regulären Notch ohne Defekte den Verlauf von Waferrand 40, im aufgenommenen Bild mit Hintergrundbeleuchtung als Kontrastsprung zwischen dem Hintergrund 38 und dem Bevel 24 bzw. der Waferkante, und die Bevelline 50, im aufgenommenen Bild unter Hellfeldbeleuchtung der Hauptfläche als Kontrastsprung zwischen dem Bevel 24 und der Hauptfläche 22.
Der Ausschnitt gemäß 6 zeigt den Verlauf von Waferrand 40 und Bevelline 50 an einer Notch mit Defekt 45 an der Apex und Defekt 55 an der Bevelkante.
Der Ausschnitt gemäß 7 zeigt den Verlauf von Waferrand 40 und Bevelline 50 an einer regulären Notch ohne Defekte bei Dunkelfeld-Beleuchtung. Diese führt zu direkten, regulären Reflexen 60 im Erscheinungsbild aufgrund der Krümmung des Waferrandes im Bereich der Notch in allen Raumrichtungen. Der Waferrand 40 und die Bevelline 50 sind in dem Bild nur bei gleichzeitiger Hintergrundbeleuchtung und unter Hellfeldbeleuchtung der Hauptfläche 22 auszumachen.
Der Ausschnitt gemäß 8 zeigt den Verlauf von Waferrand 40 und Bevelline 50 an einer Notch mit Defekten im Bevelbereich, die zu verändertem Reflex 65 und zusätzlichem Streulicht 67 führen.

10: Wafer
12: Drehtisch
14: Digitalkamera
16: Optik
18: Waferkante
20: Radialebene
22: Hauptfläche, Oberseite des Wafers
24: oberer Kantenbereich, Bevel
26: stirnseitiger Kantenbereich, Apex
28: erste Beleuchtungseinrichtung
30: zweite Beleuchtungseinrichtung
32: Hintergrundbeleuchtungseinrichtung
38: Hintergrund jenseits des Waferrandes
40: Waferrand
45: Defekt an der Apex
50: Bevelline
55: Defekt am Übergang Bevel/Hauptfläche
60: Direkter Reflexe
65: Veränderter Reflex
67: Zusätzlicher Reflex

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10313202 B3 [0006]
- JP 59125627 A [0008]
- US 5438209 A [0008]
- JP 2000031245 A [0009]

Claims

Inspektionsvorrichtung für die optische Untersuchung von Objektoberflächen im Bereich eines Strukturmerkmals einer Kante des Objekts, insbesondere für die optische Untersuchung der Notch eines Wafers, mit – wenigstens einer der Objektoberfläche zugewandten und auf die Objektkante fokussierbaren Digitalkamera, – einer ersten Beleuchtungseinrichtung, die relativ zur Digitalkamera und zur Objektkante so angeordnet ist, dass ein Bild der Objektkante unter Dunkelfeldbeleuchtung erzeugt werden kann und – einer Bildverarbeitungseinrichtung mit einem Strukturerkennungsmittel, das eingerichtet ist, aus Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes wenigstens einen typischen Reflex des Strukturmerkmals unter Dunkelfeldbeleuchtung zu identifizieren.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – eine Speichereinrichtung, auf der eine Sollinformation zu wenigstens einem typischen Reflex des Strukturmerkmals hinterlegt ist, wobei das Strukturerkennungsmittel eingerichtet ist, durch Vergleich der Sollinformation zu dem wenigstens einen typischen Reflex mit den Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes das Vorliegen eines Strukturmerkmals und/oder das Vorliegen eines Defektes und/oder von Streulicht zu identifizieren.
Inspektionsvorrichtung für die optische Untersuchung von Objektoberflächen im Bereich eines Strukturmerkmals einer Kante des Objekts, insbesondere für die optische Untersuchung der Notch eines Wafers, mit – wenigstens einer der Objektoberfläche zugewandten und auf die Objektkante fokussierbaren Digitalkamera, – einer zweiten Beleuchtungseinrichtung, die relativ zur Digitalkamera und zu der Objektoberfläche so angeordnet ist, dass ein Bild einer Hauptfläche in der Kantenumgebung unter Hellfeldbeleuchtung erzeugt werden kann (Hellfeldbild), während die Objektkante im Dunkelfeld Liegt, – einer auf der der Digitalkamera abgewandten Seite des Objekts so angeordneten Hintergrundbeleuchtungseinrichtung, dass von ihr Licht in Richtung der Digitalkamera abgestrahlt wird, wobei das in Richtung der Digitalkamera abgestrahlte Licht teilweise von dem Objekt abgeschattet wird, und – einer Bildverarbeitungseinrichtung mit einem Strukturerkennungsmittel, das eingerichtet ist, aus Bildpunktinformationen des Hellfeldbildes anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Hauptfläche und der Objektkante und/oder anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung wenigstens eine typische Form des Strukturmerkmals zu identifizieren.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch – eine Speichereinrichtung, auf der eine Sollinformation zu wenigstens einer typischen Form des Strukturmerkmals hinterlegt ist, wobei das Strukturerkennungsmittel eingerichtet ist, durch Vergleich der Sollinformation zu der wenigstens einen typischen Form mit den Bildpunktinformationen des Hellfeldbildes das Vorliegen eines Strukturmerkmals und/oder das Vorliegen eines Defektes und/oder von Streulicht zu identifizieren.
Inspektionsvorrichtung mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 oder 2 und den Merkmalen eines der Ansprüche 3 oder 4.
Inspektionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen motorisch angetriebenen Drehtisch zur drehbaren Halterung des Objekts, wobei die Digitalkamera eingerichtet ist, synchron zur Drehung des Drehtisches ein digitales Bild der umlaufenden Objektkante aufzunehmen.
Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrchtung ein Randerkennungsmittel aufweist, welches eingerichtet ist, anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung einen Rand des Objektes zu identifizieren.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, anhand des identifizierten Randes und des identifizierten Strukturmerkmals ein Koordinatensystem festzulegen.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, die Lage der identifizierten Oberflächendefekte in Bezug auf das Koordinatensystem zu bestimmen.
Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung ein Randerkennungsmittel aufweist, welches eingerichtet ist, anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Hauptfläche und der Objektkante eine Bevelline zu identifizieren.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, die Lage der Bevelline in Bezug auf das Koordinatensystem und/oder den identifizierten Objektrand zu bestimmen.
Inspektionsverfahren für die optische Untersuchung von Objektoberflächen im Bereich eines Strukturmerkmals einer Kante des Objekts, insbesondere für die optische Untersuchung der Notch eines Wafers, bei dem ein digitales Bild von einer Objektkante wenigstens im Bereich eines Strukturmerkmals mittels einer Digitalkamera unter Dunkelfeldbeleuchtung aufgenommen wird und aus Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes wenigstens ein typischer Reflex des Strukturmerkmals unter Dunkelfeldbeleuchtung identifiziert wird.
Inspektionsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollinformation zu wenigstens einem typischen Reflex mit den Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes verglichen wird und aus dem Vergleich auf das Vorliegen eines Strukturmerkmals und/oder das Vorliegen eines Defektes und/oder von Streulicht geschlossen wird.
Inspektionsverfahren für die optische Untersuchung von Objektoberflächen im Bereich eines Strukturmerkmals einer Kante des Objekts, insbesondere für die optische Untersuchung der Notch eines Wafers, bei dem ein digitales Bild von einer Kantenumgebung des Objekts wenigstens im Bereich eines Strukturmerkmals mittels einer Digitalkamera aufgenommen wird, wobei eine Hauptfläche in der Kantenumgebung unter Hellfeldbeleuchtung abgebildet wird (Hellfeldbild) und die Objektkante im Dunkelfeld liegt und wobei während des Aufnehmens eine Hintergrundbeleuchtung auf der der Digitalkamera abgewandten Seite des Objekts zugeschaltet ist, deren Licht in Richtung der Digitalkamera abstrahlt, wobei das in Richtung der Digitalkamera abgestrahlte Licht teilweise von dem Objekt abgeschattet wird, und bei dem aus Bildpunktinformationen des Hellfeldbildes anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Hauptfläche und der Objektkante und/oder anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung wenigstens eine typische Form des Strukturmerkmals identifiziert wird.
Inspektionsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollinformation zu wenigstens einer typischen Form mit den Bildpunktinformationen des Hellfeldbildes verglichen wird und aus dem Vergleich auf das Vorliegen eines Strukturmerkmals und/oder das Vorliegen eines Defektes und/oder von Streulicht geschlossen wird.
Inspektionsverfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 12 oder 13 und den Merkmalen eines der Ansprüche 14 oder 15.
Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung ein Rand des Objektes identifiziert wird.
Inspektionsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des identifizierten Randes und des identifizierten Strukturmerkmals ein Koordinatensystem festgelegt wird.
Inspektionsverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der identifizierten Oberflächendefekte in Bezug auf das Koordinatensystem bestimmt wird.
Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass anhand eines Kontrastunterschiedes zwischen der Hauptfläche und der Objektkante eine Bevelline identifiziert wird.
Inspektionsverfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Bevelline in Bezug auf das Koordinatensystem und/oder den identifizierten Objektrand bestimmt wird.