-
Die
Erfindung betrifft ein Testsystem zur Detektierung von Form- und/oder
Lagefehlern von Wafern während
eines Umsetzvorgangs.
-
In
der Halbleiterindustrie ist es üblich,
während
des Produktionsprozesses des Endprodukts die hierfür benötigten Wafer
meist Siliziumwafer auf Schäden
zu kontrollieren. Im Zuge zunehmender Automatisierung hat sich hierzu
eine optische Erfassung der Außenkanten,
also eine Detektion von Formfehlern bezüglich der Außenkontur
der dünnen Scheiben,
der Wafer durchgesetzt. Bislang wurden hierzu eine Lichtquelle und
die zur Erfassung des Umrisses erforderliche Kamera auf derselben
Seite des zu untersuchenden Wafers angeordnet. Mit Hilfe von Reflexionseinrichtungen
oder direkt über
die Reflexion des von der Lichtquelle erzeugten Lichtpulses wurden
die Umrisse des Wafers durch die Kamera erfasst. Schadhafte Wafer
können
so erkannt und aus dem laufenden Prozess ausgegliedert werden.
-
Bei
den bestehenden Systemen ist es nachteilig, dass auf der Seite der
Kamera, um dieser die Sicht nicht zu nehmen, um die Kamera herum
Lichtquellenelemente verteilt angeordnet sein müssen. Es ergibt sich somit
ein lateraler Abstand zwischen der optischen Erfassungseinrichtung
und der Lichtquelle. Auf dem Lichtweg zum Wafer oder einer Spiegeleinrichtung
und zurück
dürfen
daher keine abschattenden Elemente angeordnet sein, wodurch es unter Umständen zu
einer erheblichen Vergrößerung der Anlage
kommen kann. Insbesondere sind beispielsweise Förderelemente, zwischen denen
die Wafer umgesetzt werden sollen, mit einem erheblichen Abstand
zueinander anzubringen, um den optischen Pfad zur Detektion offen
zu lassen.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Testsystem zur Detektion
von Form- und/oder Lagefehlern von Wafern zu schaffen, welches einen
geringen Platzbedarf beansprucht und dessen Integration in Produktionsanlagen
somit leichter möglich
ist. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Testsystems nach Anspruch
1 gelöst.
-
Das
erfindungsgemäße Testsystem
zur Detektion von Form- und/oder
Lagefehlern von Wafern während
eines Umsetzvorgangs umfasst eine optische Erfassungseinrichtung,
zur Detektion der Lage (Verdrehung um eine senkrecht zur Waferebene
verlaufende Achse) und/oder Beschädigungen von Wafern. Ferner
umfasst das Testsystem eine Haltevorrichtung, an der der zu untersuchende
Wafer gehalten und insbesondere auch in einen Erfassungsbereich
der Erfassungsvorrichtung gebracht wird. Auf der von der Erfassungsvorrichtung,
z. B. einer Kamera, abgewandten Seite der Haltevorrichtung und damit
des Wafers ist die zur Erzeugung eines Schattenbilds verwendete
Lichtquelle angeordnet.
-
Diese
Anordnung hat den Vorteil, dass die Lichtquelle, die zur Erzeugung
des Schattenbilds für die
Erfassungsvorrichtung verantwortlich ist, von der Kamera aus gesehen
hinter dem Wafer angeordnet ist. Damit muss die Größe der Lichtquelle
nur geringfügig
größer als
die des zu überprüfenden Wafers sein.
Insbesondere können
die Förderbänder der
Anlage bis nahe an den Erfassungsbereich der Erfassungsvorrichtung
heran angeordnet werden. Eine Vergrößerung des freien Bereichs
darüber
hinaus, wie im Stand der Technik aufgrund des schrägen Lichteinfalls
erforderlich, ist damit überflüssig. Die gesamte
Anlage baut somit kompakter. Dies führt nicht nur zu einem geringeren
Raumbedarf, sondern auch zu einer Reduzierung der Taktzeiten, da
die Verfahrwege beim Umsetzen eines Wafers von beispielsweise einer
Fördervorrichtung
zu einer anderen Fördervorrichtung
reduziert werden. Ferner wird auch die Prozesssicherheit verbessert,
da aufgrund der geringeren Abstände
auch die Verfahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungen beim Umsetzen
reduziert werden können.
-
Die
Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Testsystems.
-
Insbesondere
ist es vorteilhaft, dass die Lichtquelle eine primäre Lichterzeugungseinrichtung z.
B. in Form von einer Mehrzahl an primären Lichtquellenelementen und
eine zwischen dieser Lichterzeugungseinrichtung und der Haltevorrichtung
angeordnete Streuscheibe aufweist. Auf diese Weise lässt sich
mit einfachen Mitteln eine diffuse Lichtquelle erzeugen, wodurch
Abbildungsfehler durch punktuelle primäre Lichtquellenelemente vermieden
werden. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, dass die Lichtquelle
eine lichtemittierende ebene Fläche
aufweist, die durch die Streuscheibe gebildet wird, wobei diese lichtemittierende
ebene Fläche
größer als
der zu testende Wafer ist. Die Ebene der lichtemittierenden Fläche und
die Ebene in der der Wafer durch die Haltevorrichtung gehalten wird,
sind dabei insbesondere parallel. Eine solche Anordnung, bei der
das diffuse Licht durch eine parallel zur Waferebene ausgerichtete
lichtemittierende Fläche
abgegeben wird hat den Vorteil, dass bei Erzeugung des Schattenbilds
auf dem Detektor der Erfassungsvorrichtung keine Fehler durch Reflexionen
an Unebenheiten oder ähnlichem
stattfinden können.
-
Vorzugsweise
ist die lichtemittierende Fläche rechteckig,
wobei das Verhältnis
der Seitenlängen dem
Verhältnis
der Seitenlängen
eines Detektors der Erfassungsvorrichtung entspricht. Bei einer
solchen aufeinander abgestimmten Größe und Geometrie der lichtemittierenden
ebenen Fläche
und des Detektors der Erfassungsvorrichtung wird eine gleichmäßige Ausleuchtung
des Detektors erreicht. Eine fehlerhafte Auswertung aufgrund von
Hell-/Dunkel-Bereichen auf dem Detektor wird somit vermieden.
-
Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Lichtquelle und die Haltevorrichtung
an einer gemeinsamen Bewegungsvorrichtung angeordnet sind und durch
diese während
des Umsetzvorgangs gemeinsam bewegt werden. Die gemeinsame Bewegung der
Lichtquelle und der Haltevorrichtung und somit letztlich des Wafers
hat den Vorteil, dass ein Stillstand in einer präzisen anzusteuernden Position über der
Erfassungsvorrichtung nicht erforderlich ist. Es existiert keine
Relativbewegung zwischen dem Wafer und der Lichtquelle. Da somit
eine kontinuierliche Bewegung beim Umsetzen aus einer Position A
in eine Position B des Wafers möglich
ist, wird die Taktzeit weiter reduziert.
-
Um
Bewegungsschwingungen zu minimieren ist die Lichtquelle vorzugsweise
unmittelbar an dem Aufnahmepunkt der Bewegungsvorrichtung angeordnet.
Die aus der zusätzlichen
Masse der Lichtquelle resultierenden Kräfte bei Beschleunigung können somit
gering gehalten werden, womit die Auslegung der Bewegungsvorrichtung
vereinfacht wird.
-
Ein
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Testsystems
ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
vereinfachte Darstellung einer Anlage mit dem erfindungsgemäßen Testsystem
in einer Seitenansicht;
-
2 einen
Schnitt durch einen durch eine Bewegungsvorrichtung geführten Positionierkopf
sowie dessen Lage über
der Erfassungsvorrichtung während
der Detektion; und
-
3 eine
Draufsicht auf den Positionierkopf von der der Bewegungsvorrichtung
zugewandten Seite.
-
Bevor
auf die Anordnung und Ausbildung des Positionierkopfes mit der Lichtquelle
im Einzelnen eingegangen wird, soll zunächst die gesamte Anlage, in
die das Testsystem integriert ist, zum besseren Verständnis erläutert werden.
-
1 zeigt
eine schematische Darstellung als Seitenansicht von einer Anlage,
die eine Umsetzvorrichtung 1 aufweist. Die Umsetzvorrichtung 1 weist
einen ersten Bereich 2 und einen zweiten Bereich 3 auf.
Ohne Beschränkung
sei hier zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Systems davon ausgegangen,
dass Wafer von dem ersten Bereich 2 in den zweiten Bereich 3 umzusetzen
sind. Umsetzung bedeutet aber allgemein das Aufnehmen eines Wafers
an einem ersten Ort, das Positionieren im oder Durchlaufen des Erfassungsbereichs
sowie das anschließende
Absetzen an einem zweiten Ort. Der erste und zweite Ort können auch
identisch sein. Der erste Bereich 2 weist hierzu eine erste
Fördereinrichtung 4 auf,
die beispielsweise als Schnurtrieb, Förderband oder dergleichen realisiert
sein kann. In gleicher Weise weist der zweite Bereich 3 eine
zweite Fördereinrichtung 5 auf.
Die Förderung
der einzelnen Wafer auf den Fördereinrichtungen
erfolgt in Pfeilrichtung, wobei die Wafer auf nicht gezeigte Weise
z. B. in Kassetten 6 der ersten Fördereinrichtung 4 zugeführt werden.
Die Förderrichtung
ist selbstverständlich
nur beispielhaft und die Wafer könnten auch
in entgegengesetzter Richtung umgesetzt werden.
-
Zwischen
dem ersten Bereich 2 und dem zweiten Bereich 3 ist
ein Abstand vorgesehen, dessen Länge
in Transportrichtung mindestens der Breite des Erfassungsbereichs
B in der Ebene des Transports entspricht. In der Zeichnung ist eine
weitere Fördereinrichtung 7 erkennbar,
die in diesem Abschnitt angeordnet ist, allerdings in die Zeichenebene hineinversetzt
zu dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich. Es entsteht damit
zwischen dem ersten Bereich 2 und dem zweiten Bereich 3 ein
freier Bereich, der zur Erfassung von Form- und/oder Lagefehlern
dient.
-
Die
Form- und/oder Lagefehler der Wafer werden mit Hilfe einer Erfassungsvorrichtung
detektiert, wobei die Erfassungsvorrichtung im Nachfolgenden als
Kamera 8 bezeichnet wird. Eine solche Kamera 8 weist
eine optische Einrichtung und einen Detektor 28 auf. Zur
Erfassung wird ein Wafer 9, der im ersten Bereich 2 aufgenommen
wird, über
die Kamera 8 gehalten oder langsam durch den Erfassungsbereich
B bewegt. Die Kamera 8 detektiert die Umrisse des Wafers 9 und
kann so eine Verdrehung des Wafers 9 um die in der 1 schematisch
dargestellte Kameraachse 29 (Lagefehler) oder aber Kantenbeschädigungen
(Formfehler) am Umfang des Wafers 9 erkennen. Ein Positionierkopf 10,
mit dem der Wafer 9 von dem ersten Bereich 2 zu
dem zweiten Bereich 3 umgesetzt wird, ist an einer Bewegungsvorrichtung 11 angeordnet.
Die Bewegungsvorrichtung 11 ist im dargestellten Fall ein
sogenannter Parallelroboter, der den Positionierkopf 10 in
drei Dimensionen bewegen kann.
-
Zum
Aufnehmen eines Wafers 9 wird die Bewegungsvorrichtung 11 über die
erste Fördereinrichtung 4 geführt. Erreicht
ein Wafer das zum zweiten Bereich 3 orientierte Ende des
ersten Bereichs 2, so wird durch die Bewegungsvorrichtung 4 der
Positionierkopf 10 abgesenkt und mittels Unterdruck ein Wafer
durch die Positioniervorrichtung 10 an dessen Haltevorrichtung
aufgenommen. Während
des Bewegens in Richtung zu dem zweiten Bereich 3 hin, wo
der Wafer 9 auf der zweiten Fördereinrichtung 5 abgelegt
wird, wird der Erfassungsbereich B der Kamera 8 durchlaufen.
Der Rand des Erfassungsbereichs B ist in der 1 schematisch
durch die gestrichelten Linien dargestellt.
-
Der
Positionierkopf 10 umfasst neben der eigentlichen und nachfolgend
noch erläuterten
Haltevorrichtung 14 eine Lichtquelle 12. Die Lichtquelle 12 und
die Haltevorrichtung 14 sind so angeordnet, dass die Lichtquelle 12 auf
der von der Kamera 8 abgewandten Seite des an der Haltevorrichtung 14 gehaltenen
Wafers 9angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem ersten
Bereich 2 und dem zweiten Bereich 3 ist vorzugsweise
wenigstens so groß wie
die Erstreckung der Lichtquelle 12 in der Transportebene.
-
Die 2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
in einer Schnittdarstellung des Positionierkopfs 10. Die Lichtquelle 12 umfasst
ein Gehäuse 22,
in dem primäre
Lichtquellenelemente 23 als Lichterzeugungseinrichtung
angeordnet sind. Zur Verdeutlichung sind nur eine geringe Anzahl
der Lichtquellenelemente 23 in der 2 gezeigt.
Zu der zu der Haltevorrichtung 14 hin orientierten Seite
wird das Gehäuse 22 durch eine
Streuscheibe 24, die eine lichtemittierende Fläche 15 bildet,
verschlossen. Mit Hilfe der lichtemittierenden Fläche 15,
die vorzugsweise eben ist, wird das durch die primären Lichtquellenelemente 23 erzeugte
Licht so gestreut, dass der Wafer 9 von seiner in der 2 nach
oben, also im Betrieb von der Kamera 8 weg, gerichteten
Seite durch diffuses Licht beleuchtet wird. Die Verwendung diffusen
Lichts erleichtert die Detektion des Waferumrisses.
-
Die
Lichtquelle 12 ist ebenso wie die Haltevorrichtung 14 an
einem Trägerelement 13 des
Positionierkopfs 10 fixiert. Das Trägerelement 13 dient gleichzeitig
als Anschlusseinrichtung, um Unterdruckleitungen mit der Haltevorrichtung 14 zu
verbinden. Mittels dieser Unterdruckleitungen wird in der Haltevorrichtung 14 ein
Unterdruck erzeugt, durch den die Wafer 9 an der Haltevorrichtung 14 gehalten werden
können.
Die Haltevorrichtung 14 weist hierzu eine Mehrzahl von Öffnungen
auf, die an der der Kamera 8 zugewandten Seite vorgesehen
sind. Die Öffnungen
sind mit dem Unterdrucksystem verbunden. Durch An- und Abschalten
des Vakuums können
Wafer 9 aufgenommen oder abgelegt werden.
-
Die
Lichtquelle 12 ist im Wesentlichen flach quaderförmig ausgebildet,
sodass sich ein rechteckiger Umriss des Lichtfelds ergibt. In der
Mitte ist eine Öffnung
in der quaderförmigen
Lichtquelle 12 vorgesehen, durch die der Träger 13 hindurch
dringt. Auf diese Weise ist die Lichtquelle 12 gemeinsam
mit der Haltevorrichtung 14 an der Bewegungsvorrichtung 11 angeordnet.
Dabei sind die Lichtquelle 12 und die Haltevorrichtung 14 beabstandet
zueinander angeordnet. Die Ebene der lichtemittierenden Fläche 15 und
die Ebene, in der der Wafer 9 an der Haltevorrichtung 14 gehalten
wird, sind vorzugsweise parallel. Die Größe der lichtemittierenden Fläche 15 ist vorzugsweise
auf den Detektor 28 der Kamera 8 abgestimmt. Die
Lichtquelle 12 ist daher rechteckig ausgeführt, wenn
der Detektor 28 der Kamera 8 ebenfalls rechteckig
ist, wobei die Seitenverhältnisse
der Lichtquelle 12 (insbesondere der lichtemittierenden Fläche 15)
und des Detektors 28 der Kamera 8 identisch sind.
Die Lichtquelle 12 kann auch einen hiervon abweichenden
Aufbau zeigen, bei dem die primären
Lichtquellenelemente 23 beispielsweise entlang des äußeren Umfangs
der Lichtquelle 12 angeordnet sind.
-
Die 3 zeigt
eine Draufsicht auf den Positionierkopf 10. Es ist zu erkennen,
dass auf der der Bewegungsvorrichtung 11 zugewandten Seite
ein Verstärkungselement 17 vorgesehen
ist, welches sich entlang der Diagonalen der Lichtquelle 12 erstreckt.
Dabei ist das Verstärkungselement 17 vorzugsweise
fest mit einem Rahmen der Lichtquelle 12 verbunden. In
der Draufsicht ist außerdem
die Anordnung der primären
Lichtquellenelemente 23 noch einmal schematisch dargestellt.
In der 3 wird davon ausgegangen, dass insbesondere in
dem Bereich, welcher etwa einer Projektion der Kanten des Wafers
auf die Lichtquelle 12 entspricht, solche primären Lichtquellenelemente 23 angeordnet
sind. Als primäre
Lichtquellenelemente 23 eignen sich insbesondere Dioden
und hier vorzugsweise im roten Spektralbereich.
-
Die
Darstellung der Erfindung beschreibt selbstverständlich nur den grundsätzlichen
Aufbau. Insbesondere kann der Aufbau der Bewegungsvorrichtung 11oder
der Lichtquelle 12 wie bereits erläutert auch mechanisch hiervon
abweichend ausgeführt
sein. Als wesentlich zu erachten ist, dass die Lichtquelle 12 flächig ausgeführt ist
und auf der von der Kamera 8 abgewandten Seite des zu haltenden Wafers 9 angeordnet
ist. Insbesondere die Durchdringung der Lichtquelle 12 durch
das Trägerelement 13 ist
vorteilhaft, weil so eine gleichmäßige Beleuchtung der Wafer
von der der Kamera 8 abgewandten Seite erfolgen kann. Der
freie Bereich zwischen dem ersten Bereich 2 und dem zweiten
Bereich 3 kann damit wie schon erläutert gegenüber Systemen, deren Lichtquelle
auf der der Kamera 8 zugewandten Seite des Wafers angeordnet
sind und die mit Reflektion arbeiten, erheblich verkleinert werden.
Da sich ferner Lichtquelle und Wafer während des Umsetzvorgangs aus
dem Bereich 2 in den Bereich 3 und damit beim Durchlaufen
des Erfassungsbereichs B der Erfassungsvorrichtung nicht relativ
zueinander bewegen, sind Abbildungsfehler minimiert. Dies verbessert
die Genauigkeit von Form- und/oder
Lagefehlern erheblich.
