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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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Aus der
DE 44 13 832 C2 ist eine Vorrichtung zur Kontrolle von Halbleiterwafern bekannt. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung auf zur Aufnahme der zu kontrollierenden Halbleiterscheibe, eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der Halbleiterscheibe und eine halbkugelförmige Abdeckeinrichtung mit einer Oberfläche. Die Abdeckeinrchtung bildet einen Innenraum. Eine weitere Abdeckeinrichtung ist in der Umgebung der Beleuchtungseinrichtung angeordnet. Das Objektiv einer Kamera blickt in den Innenraum. Die Kamera ist mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, die die Kamera steuert und die dem Empfang der Zwischenspeicherung der Verarbeitung und der Ausgabe von Daten dient, die die Kamera übermittelt. Nachteilig an dieser Anordnung ist jedoch, dass die Beleuchtungseinrichtung durch eine zusätzliche Abdeckeinrichtung in verschiedene Richtungen abgeschirmt werden muss, damit bestimmte Fehler detektiert werden können.
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Aus der
DE 10 2006 017 833 B4 ist eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren zum optischen Erkennen eines Defekts auf der Oberfläche eines Wafers bekannt. Hier ist eine Abbildungseinheit vorgesehen, die ein Bild des Wafers erfasst. Eine Pixelvergleichseinheit, die Pixel zwischen Bildern vergleicht, welche von mehreren der Wafer erfasst werden, ist ebenfalls vorgesehen. Eine Defekterkennungseinheit, die das eine oder andere der Pixel, die den mehreren Wafer zugehören, ist eingerichtet, um einen Defekt zu erkennen, wenn das Pixel, das einem der Wafer zugehört, im Pixelwert von dem Pixel abweicht, das dem anderen der Wafer zugehört. Zwar werden hier Bilder unterschiedlicher Wafer verglichen, allerdings ist die Optik zur Aufnahme der Bilder ... erfolgt mit herkömmlichen Hellfeldprüfungsvorrichtungen oder Dunkelfeldprüfungsvorrichtungen. Dadurch wird die Gewinnung der Abbildungen der Waferoberflächen aufwendig und muss je nach zu erkennendem Defekt unterschiedlich ausgestaltet oder angeordnet sein.
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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. Dann 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 Wafer 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 Wafer 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 Wafer 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 Wafer 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. 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.
