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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren
von Fehlern bei der Waferherstellung.
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HINTERGRUND
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Makro-Prüfwerkzeuge
werden in Bereichen der Halbleiterherstellung verwendet, um frühzeitig Mängel oder
eine Störung
im Herstellungsverfahren zu bemerken. Viele Makro-Prüfsysteme
sind scannergestützt.
Bekannte Systemtechniken sind jedoch teuer und haben eine mangelnde
Flexibilität.
Darüber hinaus
erfordern unterschiedliche Arten von Fehlern unterschiedliche Prüfwerkzeuge,
da die Natur der Fehler verschieden ist.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Detektieren von Fehlern auf einem Wafer bereitzustellen, die
alle Arten von Fehlern detektieren können.
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Dementsprechend
wird eine Vorrichtung zum Prüfen
eines Halbleiterwafers bereitgestellt. Die Vorrichtung weist eine
Lichtquelle und mehrere Lichtsensoren auf, die in Beziehung zueinander
und zu einer Fläche
angeordnet sind, in der ein Wafer anzuordnen ist, sodass eine Fläche des
Wafers so geprüft werden
kann, dass die Lichtsensoren gleichzeitig Bilder der Fläche eines
ersten Wafers aus unterschiedlichen Winkeln erfassen können. Es
gibt eine Datenverarbeitungsstufe, die die Bilder empfangen kann, um
individuell jedes Bild mit einem Bild zu vergleichen, das zuvor
mit dem gleichen Lichtsensor von einem zweiten Wafer aufgenommen
wurde, und um automatisch anhand des Bildervergleichs einen Fehler
zu detektieren. Die Datenverarbeitungsstufe kann dann vorteilhafterweise
einen Fehler, der weiches Licht benötigt, und einen Fehler, der
hartes Licht benötigt,
detektieren. Der Lichtsensor kann eine Kamera sein. Die Bilder können dann
als Abbildungen der Waferfläche
betrachtet werden.
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Bei
einer Ausführungsform
kann die Vorrichtung eine Haube mit einer Innenfläche aufweisen.
Die Haube kann dann in einer Beziehung zur Lichtquelle, zu den mehreren
Bildsensoren und zur Ebene angeordnet sein, sodass die Bildsensoren
Licht von der Lichtquelle empfangen können, das von der Innenfläche der
Haube und anschließend
von einer Fläche des
Halbleiterwafers reflektiert wird. Dies ist eine sehr effiziente
Methode zum Detektieren vieler verschiedener. Fehler, die gewöhnlich eine
Beleuchtung mit hartem Licht und mit weichem Licht erfordern. Darüber hinaus
stellt dieser Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zum Prüfen eines
Halbleiterwafers bereit, die beweglich ist und zusammen mit jeder
Art von Ausstattung zur Halbleiterherstellung implementiert werden
kann.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung gibt es eine Vorrichtung zum Prüfen eines
Halbleiterwafers. Die Vorrichtung weist einen Lichtsensor auf, eine Haube
mit einer Innenfläche,
die zu einer Ebene gerichtet ist, in der ein Halbleiterwafer zum
Prüfen
anzuordnen ist, und eine Lichtquelle zum Beleuchten der Innenfläche der
Haube und des Halbleiterwafers. Der Lichtsensor ist in einer Beziehung
zur Haube, zur Lichtquelle und zum Halbleiterwafer angeordnet, sodass
er Licht von der Lichtquelle empfängt, das zunächst von
der Innenfläche
der Haube und anschließend
von einer Fläche
des Halbleiterwafers reflektiert wird. Der Lichtsensor empfängt auch
Licht, das direkt von der Waferfläche reflektiert wird (d. h.
ohne Reflexion von der Innenfläche
der Haube). Die Haube hat eine Innenfläche, die so ausgebildet ist,
dass sie auf diffuse Weise reflektiert. Der Lichtsensor empfängt ein überlagertes
Bild des reflektierten Lichts von der Waferfläche mit und ohne Einwirkung
der Innenfläche
der Haube. Die Verwendung der Haube auf die oben genannte Weise
stellt sicher, dass alle relevanten Fehler mit einem Lichtsensor
oder mit mehreren Lichtsensoren detektiert werden können.
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Die
Innenfläche
kann vorteilhaft so ausgeführt
sein, dass sie einen Effekt hat, der der Reflexion einer grauen
Fläche
auf eine Lichtquelle für
weißes Licht
entspricht. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass der Hauptunterschied
zwischen einer grauen Fläche und
einer spiegelnden Fläche
ein Unterschied zwischen diffuser und spiegelnder Reflexion ist.
Die spiegelnde Reflexion der Innenfläche der Haube kann dann vorteilhafterweise
vermieden werden. Das direkt reflektierte Licht von der Waferfläche und
das indirekte Licht von der Innenfläche der Haube überlagern
sich vorteilhafterweise am Lichtsensor.
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Die
Fehler, die detektiert werden können, sind
Fehler, die hartes Licht und weiches Licht benötigen. Diese Fehler sind zum
Beispiel: Spin-on-Glas-Fehler und Kratzer, die hartes Licht von einer
Seite benötigen
(flacher Einfallswinkel des Lichts), und Farbänderungsfehler (Fokus, Aufschleuderprobleme),
die weiches Licht von allen Seiten erfordern. Weitere Fehler, die
detektiert werden können,
sind Verschlussblendenprobleme, Unterbelichtung, Partikel auf dem
Chuck, kleine Fokusfehler, Partikelfehler, fleckenartige Defekte,
Schleuderfehler und/oder große
Lichtflecken.
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Die
Innenfläche
der Haube kann vorteilhafterweise so ausgeführt sein, dass sie Licht gleichmäßig über das
gesamte Spektrum der Lichtquelle absorbiert. Die Haube kann dann
eine diffus reflektierende Fläche
haben, die nahezu gleichmäßig über das
Spektrum absorbiert. Sie kann etwas weniger reflektieren als eine
weiße
Fläche
für weißes Licht
und so für
eine Lichtquelle für
weißes
Licht mattgrau erscheinen. Je nach Stärke der Lichtquelle und Eigenschaften
des Lichtsensors kann die Fläche
so ausgeführt
sein, dass sie mehr oder weniger Licht absorbiert, und kann somit
den Effekt einer Fläche
haben, die bei einer Lichtquelle für weißes Licht in hellerem oder
dunklerem Grau erscheint.
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Eine
Lichtquelle mit einer Energieverteilung, die nicht effektiv gleichmäßig über das
Spektrum ist, erscheint farbig. Doch auch mit farbigem Licht kann die
Zusammenwirkung der Lichtquelle und der Haube ähnlich sein wie der Effekt
einer Lichtquelle für weißes Licht
und einer grauen Innenfläche
der Haube. Die Erfindung ist somit nicht auf eine graue Innenfläche der
Haube und eine Lichtquelle für
weißes Licht
beschränkt,
sondern auf die Wirkung der Haube und der Lichtquelle für das Bild,
das mit dem Lichtsensor empfangen wird. Ein Lichtstrahl mit einer
besonderen Energieverteilung kann farbig erscheinen, doch dies kann
kompensiert werden, sodass die Reflexion effektiv die einer Lichtquelle
für weißes Licht und
einer grauen Fläche
ist.
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Die
Form der Haube kann konvex sein. Die Haube kann sich über den
Umfang der Fläche
des zu prüfenden
Wafers hinaus erstrecken. Die Innenfläche der Haube ist derart, dass
das Licht von einer Lichtquelle, die so ausgeführt ist, dass sie die Fläche des Wafers
beleuchtet, von der Innenfläche
der Haube weder vollständig
absorbiert noch vollständig
reflektiert wird. Für
weißes
Licht sollte die Innenfläche
der Haube weder schwarz noch weiß sein. Es gibt viele Arten,
die Innenfläche
hinsichtlich der Flächenfarbe und
Flächenstruktur
auszubilden. Sie kann jedoch bei einer Ausführungsform vorteilhafterweise
so ausgelegt sein, dass sie eine bestimmte Menge des Lichts innerhalb
der Haube diffus reflektiert, um eine diffuse (und/oder gleichmäßige) Beleuchtung
des Wafers von allen Seiten zu erreichen. Außerdem sollte eine bestimmte
Menge Licht von der Waferfläche direkt
zum Lichtsensor reflektiert werden. Der Lichtsensor empfängt somit
eine Überlagerung
von zwei Effekten, wobei der eine eine diffuse Beleuchtung der Waferfläche und
der andere eine direkte Lichtreflexion von der Lichtquelle durch
die Waferfläche
ist. Dies ermöglicht
die Detektion von Fehlern, die hartes Licht erfordern, und von Fehlern,
die weiches Licht erfordern. Farbänderungsfehler (Fokus- oder
Schleuderprobleme) erfordern zum Beispiel weiches Licht von allen
Seiten, und Topografie-bezogene Fehler (Kratzer, Partikel usw.)
erfordern hartes Licht von einer Seite.
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Die
Innenfläche
der Haube kann so ausgelegt sein, dass sie mehr als 10% und weniger
als 90% des Lichts der Lichtquelle reflektiert. Für eine Lichtquelle,
die im Wesentlichen weißes
Licht emittiert, kann die Innenfläche grau sein mit einem Verhältnis von
schwarz und weiß,
das zwischen 30% weiß und 70%
schwarz und 30% schwarz und 70% weiß beträgt. Die Innenfläche kann
vorteilhafterweise eine graue Farbe mit 50% schwarz und 50% weiß haben. Mit
anderen Worten kann die Innenfläche
Licht von der Lichtquelle und/oder von der Fläche des Wafers auf diffuse
Weise reflektieren. Mit anderen Worten kann die Innenfläche so ausgebildet
sein, dass sie weniger als eine weiße Fläche und mehr als eine schwarze
Fläche
reflektiert. Darüber
hinaus kann die Innenfläche
so ausgebildet sein, dass sie zwischen 70% und 80% des Lichts von
der Lichtquelle reflektiert. Ausführungen mit Werten, die geringfügig davon abweichen,
können
dennoch die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung erreichen.
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Bei
einem Aspekt der Erfindung emittiert die Lichtquelle weißes Licht,
und die Innenfläche
der Haube ist so ausgelegt, dass sie teilweise Licht absorbiert,
sodass weißes
Licht diffus von dieser reflektiert wird.
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Bei
einer Ausführungsform
kann die Lichtquelle kreisförmig
sein. Es kann sich um eine kreisförmige Neonlampe handeln. Dies
kann für
eine geeignete gleichmäßige Beleuchtung
des Wafers von allen Seiten entlang seinem Umfang sorgen. Die Lichtquelle
kann einen solchen Durchmesser haben, dass sie den Außenumfang
des Halbleiterwafers im Wesentlichen einschließt. Ein Querschnitt der Innenfläche der
Haube kann kreisförmig
sein oder eine parabolische Form haben. Dies stellt eine effiziente
Reflexion sicher. Der Lichtsensor kann so an der Haube angeordnet
sein, dass er einen maximalen Abstand von der Fläche des zu prüfenden Halbleiterwafers hat.
Bei einer Ausführungsform
kann der Lichtsensor in der oberen Mitte der Haube angeordnet sein.
Die Lichtquelle kann vorteilhafterweise zwischen dem Lichtsensor
und der Prüffläche angeordnet
sein, in der der Wafer für
die Prüfung
anzuordnen ist. Die Lichtquelle kann zwischen dem unteren Rand der Haube
und dem Wafer angeordnet sein. Der untere Rand der Haube, der zum
Wafer hin gerichtet ist, kann auch eine Kreisform haben, die den
Wafer und die Lichtquelle im Wesentlichen einschließt.
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Die
Lichtsensoren können
an eine Haube gekoppelt und so ausgeführt sein, dass sie Licht von dem
Inneren der Haube empfangen. Ein Lichtsensor kann in der oberen
Mitte der Haube angeordnet sein. Die Haube und die Lichtquelle können wie
oben ausgeführt
ausgebildet sein. Insbesondere können
die Innenfläche
der Haube und die Lichtquelle so zusammenwirken, dass sie einen
Effekt haben, der, bezogen auf ein Bild, das mit dem Lichtsensor
aufgenommen wird, dem Effekt einer Lichtquelle für weißes Licht und einer mattgrauen
Innenfläche ähnlich ist. Bei
einer Ausführungsform
kann die Lichtquelle eine Lichtquelle für weißes Licht und die Innenfläche eine graue
Fläche
sein.
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Die
Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlers
auf einem Halbleiterwafer bereit. Eine Fläche eines ersten Wafers wird
beleuchtet. Es werden mehrere Bilder der Fläche des ersten Wafers aus unterschiedlichen
Winkeln (zum Beispiel gleichzeitig, d. h. ohne Bewegen des Wafers)
aufgenommen. Eine Fläche
eines zweiten Wafers wird dann beleuchtet, und mehrere Bilder der
Fläche
des zweiten Wafers können
aus unterschiedlichen Winkeln aufgenommen werden. Die Bilder des
ersten Wafers können
mit Bildern des zweiten Wafers verglichen werden, die aus entsprechenden
Winkeln aufgenommen sind.
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Eine
Fläche
des Wafers kann mit einer Lichtquelle beleuchtet werden. Das Licht
kann dann diffus an einer Innenfläche einer Haube und auch von
der Fläche
des Wafers reflektiert werden. Es kann dann mit einem Lichtsensor
ein Bild des reflektierten Lichts aufgenommen werden.
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Bei
einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlers
auf einem Halbleiterwafer vorgesehen. Der Halbleiterwafer wird so
mit Licht von einer Lichtquelle beleuchtet, dass das Licht der Lichtquelle
diffus an einer Innenfläche
der Haube reflektiert wird. Das Licht, das von der Haube reflektiert
wird, wird von der Fläche
des Wafers zu einem Lichtsensor hin reflektiert. Der Lichtsensor
empfängt auch
Licht von dem Wafer, das direktes Licht von der Lichtquelle ist.
Der Lichtsensor kann dann ein Bild einer Überlagerung von direktem Licht
und indirektem Licht aufnehmen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt kann eine Fläche
eines ersten Wafers beleuchtet werden, und es ist möglich, mehrere
Bilder der Fläche
des ersten Wafers aus unterschiedlichen Winkeln gleichzeitig aufzunehmen.
Eine Fläche
eines zweiten Wafers kann beleuchtet werden, und mehrere Bilder
der Fläche
des zweiten Wafers können
aus unterschiedlichen Winkeln aufgenommen werden. Schließlich können Bilder
des ersten Wafers mit Bildern des zweiten Wafers verglichen werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
kann eine Vorrichtung gemäß den oben
aufgeführten
Aspekten mit einer Haube, einer Lichtquelle und einem Lichtsensor
ausgestattet sein. Die Auswertung kann dann durchgeführt werden,
indem Bilder, die mit dem Lichtsensor von vorhergehenden Wafern
aufgenommen wurden, mit Bildern verglichen werden, die von nachfolgenden Wafern
aufgenommen wurden. Diese Auswertung kann durchgeführt werden,
indem nur Bilder von aufeinanderfolgenden Wafern verwendet werden.
Die Verwendung einer Vorlage oder eines Bezugsbildes kann dann vermieden
werden. Dies vereinfacht das Verfahren zum Detektieren von Fehlern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsformen
der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen.
Darin zeigen:
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1 eine
vereinfachte grafische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit
einer Verarbeitungseinheit;
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2 ein
Ablaufdiagramm von Aspekten der Erfindung;
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3 ein
Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems;
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4 eine
vereinfachte grafische Darstellung einer Querschnittansicht einer
Vorrichtung, die gemäß Aspekten
der Erfindung ausgebildet ist;
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5 eine
vereinfachte grafische Darstellung einer Draufsicht einer Ausführungsform
im Querschnitt, die gemäß Aspekten
der Erfindung ausgeführt
ist; und
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6 eine
vereinfachte grafische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, die
gemäß Aspekten
der Erfindung ausgebildet ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine grafische Darstellung, die die Datenverarbeitung in einem Prüfsystem 100 für die Bilder
veranschaulicht, die mit Lichtsensoren 2A, 2B und 2C aufgenommen
werden. Die Lichtsensoren 2A, 2B und 2C (und 2D in 3)
können
CCD-Kameras mit mäßiger Auflösung sein.
Bei einigen Ausführungsformen
können
die CCD-Kameras 3, 5, 8, 10, 12, 20 oder
mehr Megapixel haben. Alle Lichtsensoren können gleichzeitig für den gleichen
Wafer ein Bild aufnehmen. Die Bilder werden zur Verarbeitungseinheit 10 geleitet,
die zum Beispiel ein Personalcomputer, eine Arbeitsstation usw.
sein kann. Die Bilder von den Lichtsensoren 2A, 2B, 2C (2D usw.) können dann
individuell analysiert werden, um Fehler zu detektieren.
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Ein
Fehler kann dann automatisch detektiert werden, indem das gegenwärtige überlagerte
Bild mit dem Bild verglichen wird. Es kann für jedes Pixel des gegenwärtigen überlagerten
Bildes und des Referenzbildes ein Differenzbild berechnet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
ist das Referenzbild das Bild eines vorhergehenden Wafers, das zuvor überwacht
wurde. Dieser Wafer kann dann vorteilhafterweise kein idealer Wafer
ohne Fehler sein. Dies vereinfacht den Auswertungsvorgang, da keine ideale
Vorlage oder Referenz erforderlich ist.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Waferprüfverfahrens. Das Qualitätskontrollverfahren
startet in Schritt S0. Eine oder mehrere Gruppen von Wafern können beispielsweise
einer Qualitätskontrolle
mit dem Prüfgerät 100 unterzogen
werden. In Schritt S1 wird ein erstes Bild von einem ersten Wafer
aufgenommen. Die erste Kamera (= Lichtsensor) ist fest und hat einen
festen Winkel und eine feste Position bezüglich jedes Wafers im Prüfsystem.
Das erste Bild wird dann gespeichert (Schritt S2). Es wird ein zweites
Bild von einem zweiten Wafer aufgenommen, indem die gleiche erste
Kamera in der gleichen Position zum zweiten Wafer wie zuvor bei
dem ersten Wafer verwendet wird (Schritt S3). Dieses Bild wird auch
gespeichert (Schritt S4). Beide Bilder werden in Schritt S5 abgerufen
und in Schritt S6 miteinander verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs
wird in Schritt S7 ausgewertet. Die Schritte S8 bis S14 sind den
Schritten S1 bis S7 ähnlich, werden
jedoch mit einer anderen Kamera durchgeführt, d. h. die zweite Kamera
hat eine andere Position in Bezug auf die Waferfläche. Die
Schritte S8 bis S14 können
gleichzeitig durchgeführt
werden, d. h. parallel zu den Schritten S1 bis S7. Zumindest die Position
des Wafers kann zwischen den Schritten S1 bis S7 und den Schritten
S8 bis S14 nicht verändert werden.
Darüber
hinaus kann eine dritte Kamera verwendet werden, um zwei weitere
Bilder von nacheinander geprüften
Wafern ähnlich
wie in den Schritten S1 bis S7 und S8 bis S14 aufzunehmen. Dies
kann als Schritte S15 bis S22 implementiert sein. Weitere Kameras
können
auf dieselbe Weise wie die erste, die zweite und/oder die dritte
Kamera verwendet. Bei vorteilhaften Implementierungen werden aufeinanderfolgende
Bilder verwendet, die mit der gleichen Kamera aus der gleichen Position
bezüglich
der beiden Wafer, die nacheinander geprüft werden, aufgenommen werden.
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Bei
einer Ausführungsform
kann die Prozedur nach dem ersten Zyklus (der mit den Schritten S7,
S14 endet) wie mit den Pfeilen AX und AY angegeben fortgeführt werden.
Das Verfahren kann dann nach Schritt S4 fortgesetzt werden. Der
erste Wafer kann dann dazu dienen, das erste Bild bereitzustellen,
und ein dritter Wafer kann in die Prüfeinrichtung eingesetzt werden,
um entsprechende Bilder des dritten Wafers aufzunehmen. Dieser Vorgang
kann fortgesetzt werden, bis alle Wafer einer Gruppe geprüft wurden.
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Das
Vergleichen der beiden Bilder kann durch Bestimmung der Unterschiede
zwischen den beiden Bildern durchgeführt werden. Die Wafer sind vorteilhafterweise
Wafer aus dem gleichen Produktionszyklus oder aus dem gleichen Fertigungslos.
Dies steht mit der Erkenntnis in Zusammenhang, dass Fehler auf Wafern
auch aus dem gleichen Los oder dem gleichen Produktionszyklus nicht
genau die gleichen Fehler haben. Es ist somit möglich, Fehler anhand eines
Unterschieds zwischen zwei Bildern von aufeinanderfolgenden Wafern
zu festzustellen, die das Prüfsystem
durchlaufen.
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Bei
einer Ausführungsform
kann das Prüfsystem
vorteilhafterweise so ausgeführt
sein, dass es automatisch Fehler detektiert, die hartes Licht benötigen, und
Fehler, die weiches Licht benötigen. Fehler,
die detektiert werden können,
sind zum Beispiel:
- – mindestens ein Fehler, der
hartes Licht von einer Seite benötigt,
d. h. Fehler, die einen flachen Einfallswinkel des Lichts erfordern,
wie etwa: mit der Topografie zusammenhängende Fehler, Spin-on-Glas-Fehler,
Kratzer, Partikel
- – mindestens
ein Fehler, der weiches Licht von allen Seiten erfordert, wie etwa:
fleckenartige Fehler, Unterbelichtung, Verschlussblendenprobleme,
Partikel auf dem Chuck, Defokussierung und/oder große Lichtflecke,
Schleuderprobleme.
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Die
Liste ist nicht erschöpfend.
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3 zeigt
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Qualitätskontrollsystems 1000 mit
einem Prüfsystem 100.
Das Prüfsystem 100 kann
gemäß Aspekten
der Erfindung implementiert sein. Das Prüfsystem kann auf einem Fertigungswerkzeug und/oder
einer Sortiermaschine angebracht sein. Es ist so ausgeführt, dass
es eine Bildaufnahme und eine Bildanalyse eines Bildes durchführt, das
von Waferflächen
aufgenommen wurde, wie oben und nachfolgend beschrieben ist. Das
Prüfsystem
ist so ausgeführt,
dass es Daten von einem Automatisierungssystem empfängt, um
eine Kommunikation mit dem Fertigungswerkzeug und/oder der Sortiermaschine
und mit dem Werkskontrollsystem zu ermöglichen. Die Kommunikation
ist erforderlich, um jedes aufgenommene Bild des Prüfsystems
mit einer Waferidentifikationsnummer (ID) und mit anderen Produktionsinformationen
anzusprechen (z. B. Logpoint der Prüfung, Werkzeugname usw.). Es
kann die Auswertungsergebnisse (die beispielsweise wie mit Bezug auf 3 beschrieben
empfangen werden) zu einer Datenbank leiten. Die Datenbasis kann
dann für
eine Beurteilung hinsichtlich der Qualitätskontrolle (QC) durch eine
Bedienperson verwendet werden. Darüber hinaus kann es für eine weitere
Datenanalyse für das
Engineering und zur Produktverbesserung verwendet werden. Die Ergebnisse
der Waferprüfung können dazu
verwendet werden, die hergestellten Wafer zu verbessern, das Herstellungsverfahren
anzupassen und fehlerhafte Wafer zu beseitigen.
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4 zeigt
eine Seitenansicht im Querschnitt einer Prüfvorrichtung zum Detektieren
von Fehlern, die gemäß mehreren
Aspekten der Erfindung ausgebildet ist. Diese Vorrichtung kann im
Prüfsystem 100 verwendet
werden. Es gibt eine Ebene 4, zum Beispiel einen Chuck,
in die ein zu prüfender Halbleiterwafer 8 eingesetzt
werden kann. Der Wafer hat einen Durchmesser WD. Eine Haube 3,
ein Lichtsensor 2 (zum Beispiel eine CCD-Kamera) und eine Lichtquelle 1 sind
so angeordnet, dass Licht von der Lichtquelle 1 an der
Innenfläche 5 der
Haube 3 reflektiert wird, bevor es von der Fläche des
Halbleiterwafers 8 reflektiert wird, um von dem Lichtsensor 2 empfangen
zu werden. Darüber
hinaus kann Licht von der Lichtquelle 1 direkt von der
Fläche
des Halbleiterwafers 8 reflektiert und dann im Lichtsensor 2 empfangen
werden. Dies ist mit zwei veranschaulichenden Beispielen von Lichtstrahlen
veranschaulicht, nämlich
Lichtstrahl 6 und Lichtstrahl 7. Der Lichtstrahl 6 wird
von der Lichtquelle 1 emittiert und dann mehrere Male von
der Innenfläche 5 der
Haube 3 reflektiert. Die Innenfläche der Haube 3 ist
eine diffus reflektierende Fläche.
Schließlich
wird der Lichtstrahl 6 von der Fläche des Halbleiterwafers 8 reflektiert
und erreicht den Lichtsensor 2. Ein weiterer Lichtstrahl 7 wird
von der Lichtquelle 1 emittiert und direkt von der Fläche des
Halbleiterwafers 8 zur Kamera 2 reflektiert. Der
Lichtsensor 2 kann ein Bild erzeugen, das eine Überlagerung
von direkt reflektiertem Licht (wie Lichtstrahl 7) und
indirektem Licht (wie Lichtstrahl 6) von der Lichtquelle 1 ist.
Die Lichtstrahlen sind lediglich veranschaulichende Beispiele des Überlagerungseffekts
der Haube unter Verwendung von diffus reflektiertem Licht. Die spiegelnde
Reflexion kann vorteilhafterweise vermieden werden.
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Aus
der Perspektive des Lichtsensors 2 wirken die Innenfläche 5 der
Haube 3 und die Lichtquelle 1 zusammen, als wäre die Innenfläche mattgrau und
als würde
die Lichtquelle weißes
Licht emittieren. Eine Lichtquelle 1 für weißes Licht und eine mattgraue
Fläche 5 können bei
einer bevorzugten Ausführungsform
verwendet werden.
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Die
grundlegende Zusammenwirkung der Lichtquelle und der Innenfläche der
Haube 3 kann auch auf viele verschiedene Weisen beschrieben werden.
Die Innenfläche 5 der
Haube 3 ist möglicherweise
nicht so ausgelegt, dass sie beispielsweise wie ein Spiegel auf
spiegelnde Weise reflektiert. Die Innenfläche 5 kann so ausgelegt
sein, dass sie Licht gleichmäßig über das
Spektrum der Lichtquelle 1 absorbiert. Dies ist der Effekt
einer grauen Fläche 5 für eine Lichtquelle 1 für weißes Licht.
Wenn die Lichtquelle 2 jedoch farbiges Licht emittiert,
kann dies kompensiert werden, indem eine farbige Innenfläche 5 oder
Farbfilter vor der Lichtquelle 2 verwendet werden, um die
kombinierte Wirkung einer grauen Fläche 5 für eine Lichtquelle 1 für weißes Licht
zu erhalten.
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Eine
bestimmte Lichtmenge von der Lichtquelle 1 sollte diffus
reflektiert werden. Sie kann jedoch möglicherweise nicht zu 100%
für diese
spezielle Lichtart (z. B. weißes
Licht) reflektiv sein. Darüber
hinaus sollte eine bestimmte Lichtmenge der Lichtquelle 1 von
der Innenfläche 5 der
Haube 3 absorbiert werden. Somit kann für eine Lichtquelle 1, die
weißes
Licht emittiert, die Innenfläche 5 der
Haube 3 eine ebene und glatte Struktur und eine graue Farbe
haben. Mit anderen Worten kann die Innenfläche 5 der Haube 3 Licht
emittieren, das eine Kombination von Frequenzen im sichtbaren Lichtfrequenzbereich
hat, die eine graue Farbe erzeugen.
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Der
Lichtsensor 2 kann vorteilhafterweise so angeordnet sein,
dass er das Licht von der Lichtquelle 1 daran hindert,
direkt in den Lichtsensor 2 einzutreten, ohne von der Innenfläche 5 der
Haube oder von der Fläche
des Wafers 8 oder von beiden reflektiert zu werden.
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Ein
Querschnitt der Innenfläche 5 der
Haube 3 kann halbkreisförmig
sein. Bei einer weiteren Ausführungsform
kann er auch eine parabolische Form haben.
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Aufgrund
der diffusen Reflexion der Innenfläche der Haube sind viele andere
Formen der Haube denkbar, die alle die gleichen vorteilhaften Effekte
gemäß Aspekten
der Erfindung haben können.
Sogar Ränder
oder Ecken in der Innenfläche
können
bis zu einem gewissen Grad toleriert werden. Der Lichtsensor 2 kann
in der oberen Mitte der Haube mit einem geringen Abstand von der
Innenfläche 5 angeordnet sein.
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Der
Abstand ΔX
zwischen dem Lichtsensor 2 und der Innenfläche 5 der
Haube kann vorteilhafterweise zwischen 0 und etwa 20 cm betragen.
Für eine Kamera,
wie etwa eine CCD-Kamera, die als Lichtsensor verwendet wird, kann
das Objektiv in diesem Aspekt der Erfindung einbezogen sein. Die
Abmessungen für ΔX können sich
entweder auf die Vorderfläche
des Objektivs oder auf die Position des tatsächlichen Lichtsensors beziehen
(integrierter Chip, kapazitive Anordnung in der Kamera).
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Der
Abstand X1 zwischen dem Lichtsensor 2 und der Fläche des
Wafers 8 kann vorteilhafterweise das Ein- bis Dreifache
des Waferdurchmessers WD betragen. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden: WD ≤ X1 ≤ 3·WD. Doch
auch für
größere Waferdurchmesser
kann X1 kleiner ausgewählt
werden und im folgenden Bereich liegen: 100 mm ≤ X1 ≤ 300 mm.
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Der
Abstand X2 zwischen der Lichtquelle 1 und der Fläche des
Wafers 8 kann das Ein- bis Zweifache des betrachteten Waferdurchmessers
betragen. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden: WD ≤ X1 ≤ 2·WD. Es
sind jedoch kleinere Werte für
X1 auch denkbar, wie etwa Werte zwischen 20 mm und 100 m, auch für größere Wafer
mit einem Durchmesser WD von mehr als 100 mm.
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Der
Abstand X3 zwischen dem unteren Rand der Haube 3 und der
Fläche
des Wafers 8 kann vorteilhafterweise zwischen 0 und 5 cm
betragen. Größere Werte
für X3
sind auch zulässig,
wenn die Lichtverteilung und die Reflexion weiterhin die erfinderischen
Effekte erreichen. Bei weiteren Ausführungsformen kann sich der
untere Rand auch über
die Waferfläche
hinaus erstrecken. X3 würde
dann einen negativen Wert haben.
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5 zeigt
eine Draufsicht im Querschnitt einer Vorrichtung, die gemäß Aspekten
der vorliegenden Erfindung aufgeführt ist. Die Lichtquelle 1 ist kreisförmig und
umgibt die Ebene, zum Beispiel einen Chuck, in der der Halbleiterwafer 8 für die Prüfung anzuordnen
ist. Die Haube 3 ist lediglich durch ihren unteren Rand,
der zum Wafer gerichtet ist, dargestellt. Die Haube ist auch kreisförmig. Der
Lichtsensor 2 kann in der Mitte der Haube 3 angeordnet sein.
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Der
Radius r des unteren Rands der Haube kann vorteilhafterweise das
Ein- bis Dreifache
des betrachteten Waferdurchmessers betragen (WD ≤ r ≤ 3·WD).
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Bei
einer Ausführungsform
kann der Abstand D1 zwischen dem Umfang des Wafers 8 und
der Lichtquelle 1 zwischen 0 und dem Zweifachen des Waferdurchmessers
WD betragen (WD ≤ D1 ≤ 2·WD). Bei
einem Aspekt der Erfindung kann der Abstand D2 zwischen der Lichtquelle
und dem unteren Rand der Haube 3 zwischen 0 und dem Zweifachen des
betrachteten Waferdurchmessers betragen (WD ≤ D2 ≤ 2·WD). Darüber hinaus kann bei einer Ausführungsform
der Abstand D3 zwischen dem unteren Rand der Haube 3 und
dem Wafer zwischen 0 und dem Vierfachen des betrachteten Waferdurchmessers
betragen (WD ≤ D2 ≤ 4·WD).
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6 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der mehrere Lichtsensoren 2A, 2B, 2C und 2D sowie
eine Haube verwendet werden. Alle Lichtsensoren können wie
oben erläutert
ausgeführt
sein. Jeder Lichtsensor 2A bis 2D kann eine CCD-Kamera sein.
Es können
drei Lichtsensoren 2B, 2C, 2D mit einem
relativ flachen Winkel 0° ≤ β ≤ 90° zur Waferfläche angeordnet
sein. Bei vorteilhaften Ausführungsformen
kann beispielsweise ein Winkel β =
10°, 20°, 30° oder 45° verwendet
werden. Der Winkel β kann auch
im folgenden Intervall liegen 0° ≤ β ≤ 45°.
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Die
mehreren Lichtsensoren 2B, 2C 2D können einen
Winkel γ von
120° zueinander
haben. Sie können
im gleichen Winkel um einen Kreis angeordnet sein. Ein Lichtsensor 2A kann
in der oberen Mitte der Haube 3 angeordnet sein, wie in
den 1 und 2 mit dem Lichtsensor 2 gezeigt
ist. Der Winkel α zwischen
der Mittelachse des Lichtsensors 2A und der Waferfläche kann
dann 90° betragen.
Abweichungen von 90° können jedoch
zulässig
sein, solange die erfinderische Zusammenwirkung zwischen der Haube,
der Lichtquelle, der Waferfläche
und dem Lichtsensor noch erreicht werden.
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Die
Erfindung wurde zwar im Vorangehenden anhand einer besonderen Ausführungsform
beschrieben, sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und
der Fachmann wird zweifellos weitere Alternativen finden, die im
Umfang der Erfindung, wie sie beansprucht ist, liegen.