DE10211922B4

DE10211922B4 - Waferuntersuchungssystem zur Untersuchung von Halbleiterwafern

Info

Publication number: DE10211922B4
Application number: DE10211922A
Authority: DE
Inventors: Jai-Young Suwon Woo; Kyung-Dae Suwon Kim; Jin-Sung Suwon Kim; Young-Goo Youngin Lee
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2022-03-19
Also published as: DE10211922A1; US20020131166A1; KR20020074014A; KR100416791B1; JP2002313863A; US6898007B2

Abstract

Waferuntersuchungssystem, mit
einem Mikroskop (100) zur Untersuchung eines Halbleiterwafers (W), das
eine optische Einheit (110) mit mindestens einer Objektlinse (111) und einem Okular (113) zum Observieren des Halbleiterwafers enthält;
einer Anzeigeeinheit (120) zum Vergrößern und Anzeigen einer Abbildung des Halbleiterwafers, der durch die optische Einheit (110) observiert wird;
einer Probestückbühne (130), die den Halbleiterwafer zur Untersuchung durch das Mikroskop (100) hält;
einer Bühnenbewegungseinheit (210) zum Bewegen des Halbleiterwafers in einer x-Achsenrichtung, einer y-Achsenrichtung und/oder eine z-Achsenrichtung;
einer Bühnendreheinheit (180) zum Drehen des Halbleiterwafers in einer horizontalen Richtung; und
einer Steuervorrichtung (170) zum Steuern des Betriebs des Mikroskops (100),
dadurch gekennzeichnet, daß
das Waferuntersuchungssystem ferner eine Bühnenneigungseinheit (240) zum Neigen des auf der Probestückbühne (130) gehaltenen Halbleiterwafers (W) in einem Neigunswinkelbereich von 0° bis 180° enthält.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 19. März 2001 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 2001-14093, deren Inhalt hier in durch Bezugnahme mit enthalten ist.
HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waferuntersuchungssystem zum Untersuchen eines Halbleiterwafers.
Beschreibung des Standes der Technik
Da eine Halbleitervorrichtung hoch-integriert ist, fallen die auf dem Halbleiterwafer ausgebildeten Schichten verschiedenartig aus und verbleibende Schichten auf einem Rand-Abschnitt und ein Abschnitt mit einer vorbestimmten Dicke (im folgenden als Fasen-Abschnitt bezeichnet) des Halbleiterwafers sind schwieriger zu entfernen. Diese verbleibenden Schichten auf dem Rand-Abschnitt und dem Fasen-Abschnitt des Halbleiterwafers erstrecken sich während eines Trockenätzverfahrens und eines Naßätzverfahrens in den Chip-Abschnitt des Halbleiterwafers aus und stellen Partikel dar, die zahlreiche Defekte auf dem Halbleiterwafer verursachen.
1 zeigt eine Draufsicht, die einen typischen Halbleiterwafer darstellt, und 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II der 1. Der Halbleiterwafer wird zahlreichen Verfahren unterzogen, wie beispielsweise einem Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf seiner Oberfläche, einem Verfahren zum Mustern bzw. Maskieren der abgeschiedenen Schicht, und ein Verfahren zum Ionenimplantieren von Störstellen. Jedoch werden diese Verfahren nicht nur auf einer Oberfläche des Wafers W durchgeführt. Mit anderen Worten, eine Schicht kann an einem Rand-Abschnitt E, einem Fasen-Abschnitt B und sogar auf einem Bodenabschnitt L des Halbleiterwafers abgeschieden werden. Die Restschicht auf dem Rand-Abschnitt E, dem Fasen-Abschnitt B und dem Bodenabschnitt L wird als eine Quelle von Partikeln, die einen Chip-Abschnitt C des Halbleiterwafers W beeinflussen und zahlreiche Defekte, wie beispielsweise eine Kontamination bzw. Verschmutzung des Halbleiterwafers, verursachen, wodurch die Herstellungsausbeute verringert wird.
Um das Problem zu lösen, ist ein Verfahren zum Zuschneiden des Fasen-Abschnitts B unter Verwendung einer Oxid-Naßätztechnik hinzugefügt worden, um den Defekt des Halbleiterwafers zu unterdrücken. Jedoch weist dies ein Problem dahingehend auf, daß ein Verfahren kompliziert ist und es kann einen grundlegenden Wert der Defekte, die aus dem Rand-Abschnitt und dem Fasen-Abschnitt des Halbleiterwafers resultieren, nicht lösen.
3 zeigt ein Verfahren zum Untersuchen eines Halbleiterwafers unter Verwendung eines herkömmlichen Mikroskops. Um Defekte auf dem Halbleiterwafer zu untersuchen wird als erstes der Halbleiterwafer W, der die Defekte aufweist, die aus einem Rand-Abschnitt E und seinem Fasen-Abschnitt B resultieren, in einem Analyseraum befördert.
Der defekte bzw. fehlerhafte Halbleiterwafer W wird auf eine Probestückbühne 1 gelegt und anschließend werden fehlerhafte Abschnitte und ein Rand-Abschnitt E unter Verwendung eines Mikroskops 5 untersucht. Die Probestückbühne 1 ist so aufgebaut, daß lediglich eine horizontale Verschiebung und eine vertikale Verschiebung, d.h., x- Achsen-Richtung (links und rechts), y-Achse (vorne und hinten) und z-Achsen-Bewegungen (hoch und runter) durchgeführt werden können. Jedoch besitzt die Probestückbühne 1 keine horizontale oder vertikale Drehfunktion.
Um daher den Fasen-Abschnitt B des Halbleiterwafers W zu untersuchen, wird ein Stück des Halbleiterwafers W, der untersucht werden soll, unter Verwendung eines Diamantmessers 2 manuell geschnitten. Der Schnitteil des Halbleiterwafers W wird auf einer Waferhaltevorrichtung 3 mit einem vorbestimmten Neigungswinkel unter Verwendung eines Kohlenstoffbandes befestigt. Mit anderen Worten, um den Fasen-Abschnitt B des Halbleiterwafers W zu untersuchen, werden zahlreiche Waferhaltevorrichtungen 3 mit unterschiedlichen Neigungswinkeln benötigt.
4 zeigt eine Fotografie, die einen Rand-Abschnitt des Halbleiterwafer darstellt, und 5 zeigt eine Fotografie, die den Fasen-Abschnitt des Halbleiterwafers darstellt. Wie in 4 und 5 gezeigt, sind in dem Rand-Abschnitt und dem Fasen-Abschnitt des Halbleiterwafers W Defekte zu finden. Derartige Defekte erstrecken sich in den Chip-Abschnitt C des Halbleiterwafers W fort und bilden Verunreinigungselemente, die den Chip-Abschnitt C des Halbleiterwafers W kontaminieren.
Das oben beschriebene herkömmliche Mikroskop weist folgende Nachteile auf. Erstens, da die Probestückbühne lediglich eine horizontale und eine vertikale Verschiebung durchführt, ist es unmöglich gleichzeitig den Rand-Abschnitt und den Fasen-Abschnitt des Halbleiterwafers zu untersuchen, wodurch die Waferuntersuchungszeit erhöht wird. Zweitens, während der Behandlung eines Waferprobestücks, wie beispielsweise einem Transportieren und Schneiden eines defekten Halbleiterwafers, kann eine andere Kontamination des Waferprobestücks auftreten, wodurch die Untersuchungsdaten Fehler enthalten können. Drittens, da ein regelmäßiges Überprüfen während eines Herstellungsverfahrens des Halbleiters nicht durchgeführt wird, ist es schwierig, im vorhinein Defekte zu finden und zu verhindern. Viertens, um verschiedene Neigungen des Fasen-Abschnitts des Halbleiterwafers zu untersuchen, sind viele Waferhaltevorrichtungen mit jeweils unterschiedlichen Neigungswinkeln erforderlich. Zu guter letzt ist es schwierig, den Halbleiterwafer mit Defekten in dem Rand-Abschnitt und dem Fasen-Abschnitt genau zu untersuchen und klar zu analysieren oder Defektfaktoren zu bestimmen, und ebenso ist die Untersuchungszeit lang, so daß eine geeignete Abhilfe nicht durchgeführt werden kann.

Die US-Patent 4,938,654 offenbart ein Waferuntersuchungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen ein Waferuntersuchungssystem zum Untersuchen eines Halbleiterwafers vor, das eine genaue Untersuchung, ein klares Analysieren oder Bestimmen von Defektfaktoren durchführen kann, wodurch die Herstellungsausbeute erhöht wird.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein Waferuntersuchungssystem zur Unter suchung eines Halbleiterwafers mit einer kurzen Untersuchungszeit vorzusehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Um die obige Aufgabe zu lösen, sehen die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Waferuntersuchungssystem zum Untersuchen eines Halbleiterwafers vor, das aufweist: ein Mikroskop mit einer optischer Einheit einschließlich Objektlinsen und Okularen zum Beobachten bzw. Observieren des Halbleiterwafers; eine Anzeigeeinheit zum Vergrößern und Anzeigen einer Abbildung des Halbleiterwafers, der durch die optische Einheit beobachtet wird; eine Probestückbühne, die den Halbleiterwafer hält; eine Bühnenbewegungseinheit zum Bewegen des Halbleiterwafers in einer x-Achsen-Richtung, einer y-Achsen-Richtung und/oder einer z-Achsen-Richtung; eine Bühnendreheinheit zum Drehen des Halbleiterwafers in einer horizontalen Richtung; eine Bühnenneigungseinheit zum Neigen des Halbleiterwafers; und eine Steuervorrichtung für einen Steuerbetrieb des Mikroskops.

Die Bühnenneigungseinheit enthält eine Drehwelle zum drehbaren Lagern der Pobestückbühne und einen Motor zum Erzeugen von Leistung zum vertikalen Drehen der Drehwelle. Vorteilhafterweise ist der Motor der Bühnenneigungseinheit ein Schrittmotor. Die Probestückbühne enthält zumindest einen Wafererfassungsensor zum Erfassen, ob der Halbleiterwafer auf der Probestückbühne liegt oder nicht. Die Probestückbühne enthält zumindest zwei Waferstopper in einem Radiusabstand eines rundes Abschnitts des Halbleiterwafers von einem zentralen Schwenkpunkt bzw. der Drehachse des Halbleiterwafers. Die Probestückbühne enthält einen Flachzonenerfassungssensor zum Erfassen einer flachen Zone des Halbleiterwafers. Die Bühnendreheinheit enthält eine Vakuumleitung, eine Vakuumeinspannvorrichtung, die einen Vakuumabsorber zum Halten des Halbleiterwafers unter Einsatz von Unterdruck enthält, und einen Motor zum Erzeugen einer Leistung zum Drehen der Vakuumeinspannvorrichtung. Vorteilhafterweise ist der Motor der Bühnendreheinheit ein Gleichstrommotor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegende Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung Bezug genommen, in welcher ähnliche Bezugszeichen ähnliche Teile bezeichnen und in welcher:
1 eine Draufsicht zeigt, die einen typischen Halbleiterwafer darstellt;
2 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II in 1 zeigt;
3 ein Verfahren zum Testen eines Halbleiterwafers unter Verwendung eines herkömmlichen Mikroskops;
4 eine Fotografie zeigt, die einen Rand-Abschnitt des Halbleiterwafers darstellt; und
5 eine Fotografie, die einen Fasen-Abschnitt des Halbleiterwafers darstellt;
6 eine schematische Ansicht zeigt, die ein Waferuntersuchungssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 eine Vorderansicht zeigt, die ein Mikroskop gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 eine Seitenansicht zeigt, die das Mikroskop gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 eine Draufsicht zeigt, die eine Probestückbühne gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 einen Querschnittsansicht zeigt, die eine Dreheinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 den Betrieb einer Neigungseinheit gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine vergrößerte Ansicht zeigt, die einen Abschnitt A in 9 darstellt;
13 eine Draufsicht zeigt, die eine Steuervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, detailliert Bezug genommen.
6 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Wafertest- bzw. Prüfsystem darstellt, das ein Mikroskop zum Prüfen eines Halbleiterwafers benutzt. 7 zeigt eine Vorderansicht, die das Mikroskop der 6 darstellt, und 8 zeit eine Seitenansicht, die das Mikroskop der 6 darstellt.
Das Mikroskop 100 enthält eine optische Einheit 110, eine Anzeigeneinheit 120, eine Probestückbühne 130, eine Steuervorrichtung 170, eine Dreheinheit 180 und eine Bühnenbewegungseinheit 200.
Die optische Einheit 110 enthält eine Objektlinse 111 und ein Okular 113, und es wird zum Beobachten eines Waferprobestücks, das auf der Probestückbühne 130 liegt, durch die Objektlinse 110 und das Okular 113 benutzt. Die Anzeigeeinheit 120 vergrößert das Bild des durch die optische Einheit 110 beobachteten Probestückwafers und zeigt es an. Die Dreheinheit 180 dreht den Probestückwafer auf der Probestückbühne 130 in einer horizontalen Richtung. Die Bühnenbewegungseinheit 200 enthält eine Achsenrichtungsbewegungseinheit 210 und eine Neigungseinheit 240. Die Achsenrichtungsbewegungseinheit 210 bewegt die Probestückbühne 130 in einer x-Achsenrichtung, einer y-Achsenrichtung oder einer z-Achsenrichtung. Die Neigungseinheit 240 neigt die Probestückbühne 130 zu einem gewünschten Neigungswinkel. Das heißt, die Neigungseinheit 240 dreht die Probestückbühne 130 in einer vertikalen Richtung. Die Steuervorrichtung 170 steuert alle Komponenten des Mikroskops 100.
Wie in 7 und 8 gezeigt, enthält die Achsenrichtungsbewegungseinheit 210 x-, y- und z-Achsenmotoren 211, 221 und 231, x-, y- und z-Achsenkugelschraubenwellen 212a, 222a und 232a, x-, y- und z-Achsenbewegungsschraubenmuttern 212b, 222b und 232b, x-, y- und z-Achsenbewegungsblöcke 214, 224, 234 und x-, y- und z-Achsenlinearbewegungsführungen 215, 225 und 235.
Die x-, y- und z-Achsenmotoren 211, 221 und 231 erzeugen Leistung. Die x-, y- und z-Achsenkugelschraubenwellen 212a, 222a und 232a werden durch die von den x-, y- und z-Achsenmotoren 211, 221 bzw. 231 erzeugten Leistung gedreht. Die x-, y- und z-Bewegungsschraubenmuttern 212b, 222b und 232b führen eine lineare Bewegung durch und die x-, y- und z-Achsenbewegungsblöcke 214, 224 und 234 sind mit den x-, y- und z-Achsenbewegungsschraubenmuttern 212b, 222b bzw. 232b durch entsprechende Kopplungsklammern gekuppelt und führen eine lineare Bewegung durch. Bei den 7 und 8 bezeichnen Bezugszeichen 213 und 223 Kopplungsklammern, die mit den x- und y- Bewegungsschraubenmuttern 212b und 222b korrespondieren, und eine Kopplungsklammer, die mit der z-Bewegungsschraube 232b korrespondiert, wird nicht gezeigt. Die x-, y- und z-Achsenlinearbewegungsführungen 215, 225 und 235 führen die lineare Bewegung der x-, y- und z-Achsenbewegungsblöcke 214, 224 bzw. 234. Die Achsenrichtungsbewegungseinheit 214, die wie voranstehend beschrieben aufgebaut ist, bewegt die Probestückbühne 130 in einer horizontalen Richtung oder einer vertikalen Richtung.
Die Probestückbühne 130 ist mit dem z-Achsenbewegungsblock 234 gekoppelt. Der z-Achsenbewegungsblock 234 weist die Form des Buchstabens "L" auf und plaziert die Probestückbühne 130 unter der Objektlinse 111.
Eine Bezugsnummer 217 bezeichnet eine Kopplungsklammer, die mit dem z-Achsenmotor 231 gekoppelt ist. Die Kopplungsklammer 217 ist ebenso mit dem y-Achsenbewegungsblock 224 gekoppelt und führt somit eine lineare Bewegung durch, um die Probestückbühne 130 in einer x-Achsensrichtung oder einer y-Achsenrichtung zu bewegen, wenn der x-Achsenbewegungsblock 214 oder der y-Achsenbewegungsblock 224 eine lineare Bewegung durchführt. Die Kopplungsklammer 270 ist strukturell von dem z-Achsenbewegungsblock 234 getrennt und bewegt sich somit nicht, wenn der z-Achsenbewegungsblock 234 eine lineare Bewegung durchführt.
Der Betrieb der Achsenrichtungsbewegungseinheit 210 wird nachstehend detaillierter beschrieben.
Wenn der x-Achsenmotor 211 zum Drehen der x-Achsenkugelschraubenwelle 212a angetrieben wird, um die Probestückbühne 130 in einer x-Achsenrichtung zu bewegen. führt die x-Achsenbewegungsschraubenmutter 212b, die an einem äußeren Umfang der x-Achsenkugelschraubenwelle 212a gekoppelt ist, eine lineare Bewegung durch. Der x-Achsenbewegungsblock 214, der mit der x-Achsenbewegungsschraubenmutter 212b gekoppelt ist, bewegt sich entlang der x-Achsenlinearbewegungsführung 215 vorwärts oder rückwärts. Die y-Achsenrichtungsbewegungseinheit, d. h., der y-Achsenmotor 221 und der y-Achsenbewegungsblock 224, die über dem x-Achsenbewegungsblock 214 angeordnet sind, führen eine Vorwärtsbewegung oder eine Rückwärtsbewegung zusammen mit einer Vorwärtsbewegung oder einer Rückwärtsbewegung des x-Achsenbewegungsblocks 214 durch. Die z-Achsenbewegungseinheit, d. h., der z-Achsenmotor 231 und der z-Achsenbewegungsblock 234, die mit dem y-Achsenbewegungsblock 224 durch die Kopplungsklammer 217 gekoppelt sind, führen eine Vorwärtsbewegung oder eine Rückwärtsbewegung zusammen mit dem y-Achsenbewegungsblock 224 durch. Folglich bewegt sich die Probestückbühne 130, die mit dem z-Achsenbewegungsblock 234 gekoppelt ist, in einer x-Achsenrichtung. In der Zeichnung ist ein Kopplungszustand des y-Achsenbewegungsblocks 234 nicht gezeigt.
Um die Probestückbühne 130 in einer y-Achsenrichtung zu bewegen, bewegt sich währenddessen die Kupplungsklammer 217, die mit dem y-Bewegungsblock 224 gekoppelt ist, vorwärts oder rückwärts in einer y-Achsenrichtung nach dem gleichen Prinzip, wie vorangehend beschrieben. Daher bewegt sich der z-Achsenmotor 231 und der z-Achsenblock 234, die mit der Kupplungsklammer 217 gekoppelt sind, in einer y-Achsenrichtung. Folglich bewegt sich die Probestückbühne 130, die mit dem z-Achsenbewegungsblock 234 gekoppelt ist, in einer y-Achsenrichtung. Da der y-Achsenbewegungsblock 224 so aufgebaut ist, um in einen Zustand zu gleiten, bei dem er auf dem z-Achsenbewegungsblock 234 liegt, beeinflußt zu diesem Zeitpunkt der y-Achsenbewegungsblock 224 eine x-Achsenrichtungsbewegung nicht im geringsten.
Wenn der z-Achsenmotor 231 zum Drehen der z-Achsenkugelschraubenwelle 232a angetrieben wird, um die Probestückbühne 130 in einer z-Achsenrichtung zu be wegen, bewegt sich ebenso die z-Achsenbewegungsschraubenmutter 232b nach oben oder unten. Der z-Achsenbewegungsblock 234, der mit der z-Achsenbewegungsschraubenmutter 232b gekoppelt ist, bewegt sich nach oben oder unten. Folglich bewegt sich die Probestückbühne 130, die mit dem z-Achsenbewegungsblock 234 gekoppelt ist, in einer z-Achsenrichtung. An diesem Punkt ist ein Sensor (nicht dargestellt) an der z-Achsenlinearbewegungsführung 235 angeordnet, um einen z-Achsenrichtungsbewegungsabstand zu steuern, um zu verhindern, daß der Halbleiterwafer die Objektlinse 111 während einer z-Achsenrichtungsbewegung berührt. Der z-Achsenbewegungsblock 234 beeinflußt eine x-Achsenbewegungsrichtung oder eine y-Achsenbewegungsrichtung nicht im geringsten.
Die Dreheinheit 180 enthält eine Vakuumeinspannvorrichtung 185, wie in 9 und 10 gezeigt. Die Vakuumeinspannvorrichtung 185 enthält eine Vakuumleitung 185a und einen Vakuumabsorber 185b, und hält den Halbleiterwafer W unter Einsatz von Unterdruck. Die Vakuumeinspannvorrichtung 185 ist an einer Basis der Probestückbühne 130 angeordnet und ist mit einem Motor 183 durch ein Kopplungsteil 181 gekoppelt. Die Vakuumeinspannvorrichtung 185 dreht den Halbleiterwafer W durch die von dem Motor 183 erzeugte Leistung horizontal. Vorzugsweise wird als der Motor 183 ein Gleichstrommotor verwendet.
Die Neigungseinheit 240 enthält eine Drehwelle 241 und einen Motor 233, wie in 7 und 11 gezeigt. Die Drehwelle 241 lagert die Probestückbühne 130 drehbar. Der Motor 243 erzeugt eine Leistung zum vertikalen Drehen der Drehwelle 241. Vorzugsweise wird als der Motor 241 ein Schrittmotor verwendet. Die Neigungseinheit 240 kann die Probestückbühne 130 vertikal von 0 Grad bis 180 Grad drehen, wodurch ein vertikaler Drehwinkel (d. h. ein Neigungswinkel) durch den Benutzer manuell oder automatisch bestimmt wird.
Durch Benutzen der Neigungseinheit 240 werden keine Waferhaltevorrichtungen benötigt und somit wird ein Waferuntersuchungsverfahren vereinfacht, wodurch eine Waferuntersuchungszeit verringert wird. Ebenso wird es möglich, einen Fasen-Ab schnitt des Halbleiterwafers, ebenso wie einen Rand-Abschnitt des Halbleiterwafers W zu untersuchen.
Wie es in den 8, 9 und 12 gezeigt ist, enthält die Probestückbühne 130 mindestens einen Wafererfassungssensor 131 und mindestens zwei Waferstopper 133. Der Wafererfassungssensor 131 tastet ab, ob der Halbleiterwafer W auf der Probestückbühne 130 plaziert ist oder nicht. Die beiden Waferstopper 133 sind in einem Radiusabstand des runden Abschnitts R des Halbleiterwafers W von dem zentralen Schwenkpunkt der Vakuumeinspannvorrichtung 185 angeordnet. Wenn der Halbleiterwafer W auf der Probestückbühne 130 derart angeordnet ist, daß die zwei Waferstopper 133 kontaktiert werden, wird daher der Mittelpunkt des Halbleiterwafers genau auf den zentralen Schwenkpunkt der Vakuumeinspannvorrichtung 185 gelegt. Die Waferstopper 133 sind so aufgebaut, daß sie durch Betrieb der entsprechenden Luftzylinder 135 nach vorne oder rückwärts bewegt werden. Wenn der Halbleiterwafer genau mit der Vakuumeinspannvorrichtung 185 ausgerichtet ist, bewegen sich die Waferstopperstifte 133 durch Betrieb der Luftzylinder 135 rückwärts, um nicht zu verhindern, daß der Fasen-Abschnitt des Halbleiterwafers untersucht werden kann. Das heißt, der Ausrichtungsstift 133 wird durch den Betrieb der Luftzylinder 135 aus einem Kontaktieren des Fasen-Abschnitts des Halbleiterwafers W gelöst.
Da der Halbleiterwafer W mit der Probestückbühne 130 durch die Waferstopper 133 richtig ausgerichtet ist, ist es möglich, die Probestückbühne 130 ohne eine Beschädigung des Mikroskops zu drehen oder zu neigen. Wenn z. B. ein Mittelpunkt des Halbleiterwafers nicht richtig mit dem zentralen Schwenkpunkt der Vakuumeinspannvorrichtung 185 ausgerichtet ist, ist ein Arbeitsabstand zwischen der Objektlinse 111 und dem Halbleiterwafer W, welche von der Verstärkungsleitung der Objektlinse 111 abhängt, nicht sichergestellt, worauf die Objektlinse 111 während eines horizontalen Drehvorgangs oder eines Neigungsvorgangs beschädigt werden kann. Außerdem ist es schwierig, die Objektlinse auf dem Halbleiterwafer W zu fokussieren, wodurch die Fokussierungszeit sich erhöht.
Währenddessen kann der Wafererfassungssensor 131 eine Funktion zum Erfassen, ob der Halbleiterwafer W richtig mit der Vakuumeinspannvorrichtung 185 ausgerichtet ist oder nicht, aufweisen. Ansonsten kann ein Sensor, der einen Ausrichtungszustand des Halbleiterwafers W erfaßt, zusätzlich angeordnet sein.
Wie in 9 gezeigt, ist ein Flachzonenerfassungssensor 137 an einer vorbestimmten Stelle der Probestückbühne 130 zum Erfassen einer flachen Zone FZ des Halbleiterwafers W angeordnet. Vorzugsweise wird ein Photo-sensor, der einen lichtemittierenden Abschnitt und einen lichtabsorbierenden Abschnitt enthält, als Flachzonenerfassungssensor 137 verwendet.
Der Photo-sensor 137 erfaßt die flache Zone des Halbleiterwafers wie folgt: wenn ein runder Abschnitt R des Halbleiterwafers W zwischen dem lichtemittierenden Abschnitt und dem lichtabsorbierenden Abschnitt des Photo-sensors 137 positioniert ist, kann das von dem lichtemittierenden Abschnitt emittierte Licht nicht den lichtabsorbierenden Abschnitt erreichen. Wenn jedoch die flache Zone FZ des Halbleiterwafers W richtig zwischen dem lichtemittierenden Abschnitt und dem lichtabsorbierenden Abschnitt des Photo-sensors 137 positioniert ist, ist es möglich die flache Zone FZ des Halbleiterwafers zu erfassen, da das von dem lichtemittierenden Abschnitt emittierte Licht bei dem lichtabsorbierenden Abschnitt ankommt.
Der runde Abschnitt R des Halbleiterwafers W wird während der Halbleiterwafer W sich dreht untersucht. Danach wird die flache Zone FZ des Halbleiters untersucht. In diesem Fall ist die Objektlinse 111 nicht auf die flache Zone FZ des Halbleiterwafers W Fokussiert, da die flache Zone und der gerundete Abschnitt des Halbleiterwafers einen unterschiedlichen Radius besitzen. Daher muß die Radiusdifferenz zwischen dem runden Abschnitt R und der flachen Zone FZ kompensiert werden.
Wenn die flache Zone FZ des Halbleiterwafers W durch den Flachzonenerfassungssensor 137 erfaßt wird, gibt der Flachzonenerfassungssender 137 ein Signal zu einem Mikroprozessor oder einer programmierbaren Logiksteuereinrichtung (PLC) aus, um die z-Achsenbewegungseinheit (d. h., den z-Achsenmotor und den z-Achsenbewegungsblock) um soviel zu bewegen, wie es einem ursprünglichen Einstellungswert entspricht, d. h. einer Radiusdifferenz zwischen dem runden Abschnitt R und der Flachzone FZ. Folglich wird die Probestückbühne 130 durch die z-Achsenbewegungseinheit nach oben bewegt und die Objektlinse 111 wird auf die Probestückbühne 130 fokussiert. Um auch die bleibenden Abschnitte der flachen Zone FZ, die noch nicht untersucht worden sind, zu untersuchen, bewegt sich die Probestückbühne 130 in einer y-Achsenrichtung.
13 zeigt die Steuervorrichtung 170. Die Steuervorrichtung 170 enthält einen Bewegungsmodusauswahlabschnitt 171, einen Neigungswinkelauswahlabschnitt 173, einen Leistungsauswahlabschnitt 175, einen Bereichslampenein/aus-Auswahlabschnitt 177 und einen Linsendrehabschnitt 179.
Der Bewegungsmodusauswahlabschnitt 171 wird zum Auswählen einer X-Achsenrichtungbewegung, einer Y-Achsenrichtungbewegung, einer Z-Achsenrichtungsbewegung oder einer horizontalen Drehung des Halbleiters W verwendet. Ein Joystick "J" wird zum Auswählen eines Bewegungsmodus, wie beispielsweise einer X-Achsenrichtungsbewegung, einer Y-Achsenrichtungsbewegung, einer Z-Achsenrichtungsbewegung und einer horizontalen Drehung des Halbleiterwafers W verwendet.
Ein Bewegungsmoduswechselschalter 171a wird zum Wechseln des Bewegungsmodus von einer x-Achsenbewegungsrichtung zu einer horizontalen Drehung oder von einer y-Achsenrichtungsbewegung zu einer z-Achsenrichtungsbewegung verwendet. Ein Bewegungsgeschwindigkeitsveränderungsknopf 171b wird zum Steuern einer Bewegungsgeschwindigkeit des Halbleiterwafers W verwendet.
Der Neigungswinkelauswahlabschnitt 173 wird zum Auswählen eines Neigungswinkelzustands der Probestückbühne 130 verwendet. Der Neigungswinkelauswahlabschnitt 173 enthält eine Vielzahl von Neigungswinkelauswahlknöpfen 173a, von denen jeder einem unterschiedlichen vorbestimmten Neigungswinkel entspricht, und einen Neigungswinkelbenutzereingabeknopf 173c. Ein Benutzer kann einen gewünschten Neigungswinkel durch Auswählen eines vorbestimmten Neigungswinkels mit den Neigungswinkelauswahlknöpfen 173a oder durch Eingeben eines bestimmten gewünschten Neigungswinkels mit dem Neigungswinkelbenutzereingabeknopf 173c auswählen. Der Neigungswinkelauswahlabschnitt 173 enthält ferner einen Geschwindigkeitssteuerknopf 173e zum Steuern einer Neigungsvorgangsgeschwindigkeit. Der Neigungswinkelauswahlknopf 173a der 13 enthält sechs (6) Neigungswinkelknöpfe mit Neigungswinkel 0°, 35°, 45°, 90°, 125° und 180° und daher kann der gesamte Abschnitt des Halbleiterwafers einschließlich eines Rand-Abschnitts, eines Fasen-Abschnitts und eines runden Abschnitts untersucht werden. Wenn die Probestückbühne 130 beispielsweise einen Neigungswinkel von 0° aufweist, kann die Oberfläche und der Rand-Abschnitt des Halbleiterwafers W untersucht werden. Wenn die Probestückbühne 139 um einen Neigungswinkel von 180° geneigt ist, kann der Bodenabschnitt des Halbleiterwafers W untersucht werden.
Der Leistungsauswahlabschnitt 175 wird zum Ein- und Ausschalten des Mikroskops 100 verwendet. Der Linsendrehabschnitt 179 wird zum Drehen der Objektlinse in einer vorbestimmten Richtung verwendet.
Das vorhergehend beschriebene Mikroskop weist einen oder mehrere der folgenden Vorteile auf: Erstens, da die Probestückbühne Dreh- und Neigungsvorgänge durchführen kann, ebenso wie eine horizontale Verschiebung und eine vertikale Verschiebung, ist es möglich, gleichzeitig den Rand-Abschnitt und den Fasen-Abschnitt des Halbleiterwafers zu untersuchen, wodurch die Waferuntersuchungszeit verringert ist. Ebenso werden keine Waferhaltevorrichtungen benötigt, die jeweils einen unterschiedlichen Neigungswinkel aufweisen. Ebenso treten keine Kontaminationen aufgrund der Behandlung des Waferprobestücks, wie beispielsweise dem Befördern und Schneiden des defekten Halbleiterwafers auf, wodurch die Untersuchungsdaten eine Zuverlässigkeit aufweisen können. Da über dies eine regelmäßige Überwachung während eines Herstellungsverfahrens des Halbleiterwafers durchgeführt wird, ist es möglich, Defekte im Vorhinein zu finden und zu verhindern. Schlußendlich ist es möglich, den Halbleiterwafer, der Defekte in dem Rand-Abschnitt und den Fasen-Abschnitt aufweist, genau zu untersuchen und klar zu analysieren oder Defektfaktoren zu bestimmen, und ebenso ist die Untersuchungszeit kurz, wodurch eine geeignete Abhilfe durchgeführt werden kann, was zu einer hohen Herstellungsausbeute führt.
Obwohl die Erfindung genau gezeigt und mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß die vorhergehenden und anderen Veränderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne von dem Grundgedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Waferuntersuchungssystem, mit einem Mikroskop (100) zur Untersuchung eines Halbleiterwafers (W), das eine optische Einheit (110) mit mindestens einer Objektlinse (111) und einem Okular (113) zum Observieren des Halbleiterwafers enthält; einer Anzeigeeinheit (120) zum Vergrößern und Anzeigen einer Abbildung des Halbleiterwafers, der durch die optische Einheit (110) observiert wird; einer Probestückbühne (130), die den Halbleiterwafer zur Untersuchung durch das Mikroskop (100) hält; einer Bühnenbewegungseinheit (210) zum Bewegen des Halbleiterwafers in einer x-Achsenrichtung, einer y-Achsenrichtung und/oder eine z-Achsenrichtung; einer Bühnendreheinheit (180) zum Drehen des Halbleiterwafers in einer horizontalen Richtung; und einer Steuervorrichtung (170) zum Steuern des Betriebs des Mikroskops (100), dadurch gekennzeichnet, daß das Waferuntersuchungssystem ferner eine Bühnenneigungseinheit (240) zum Neigen des auf der Probestückbühne (130) gehaltenen Halbleiterwafers (W) in einem Neigunswinkelbereich von 0° bis 180° enthält.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 1, wobei die Bühnenneigungseinheit (240) enthält: eine Drehwelle (241) zum drehbaren Lagern der Probestückbühne (130) und einen Motor (243) zum Erzeugen einer Leistung, um die Drehwelle (241) vertikal zu drehen.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 2, wobei der Motor der Bühnenneigungseinheit (240) ein Schrittmotor ist.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 1, wobei die Probestückbühne (130) mindestens einen Wafererfassungssensor (131) zum Erfassen, ob der Halbleiterwafer auf der Probestückbühne (130) liegt, enthält.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 1, wobei die Probestückbühne (130) mindestens zwei Waferstopper (133) in einem Radiusabstand eines runden Abschnitts des Halbleiterwafers von der Drehachse des Halbleiterwafers aus enthält.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 1, wobei die Probestückbühne (130) einen Flachzonenerfassungssensor (137) zum Erfassen einer flachen Zone (FZ) des Halbleiterwafers enthält.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 1, wobei die Bühnendreheinheit (180) eine Vakuumleitung (185a), eine Vakuumeinspannvorrichtung (185) einschließlich eines Vakuumabsorbers (185b) zum Halten des Halbleiterwafers durch Einsatz von Unterdruck und einen Motor (183) zum Erzeugen einer Leistung zum Drehen der Vakuumeinspannvorrichtung (185) enthält.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 7, wobei der Motor (183) der Bühnendreheinheit (180) ein Gleichstrommotor ist.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 1, wobei die Probestückbühne (130) mindestens einen Waferstopper (133) zum Ausrichten des Halbleiterwafers auf der Probestückbühne (130) enthält.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (170) eine Einrichtung zum Auswählen eines gewünschten Neigungswinkel des Halbleiterwafers enthält.
Waferuntersuchungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (170) eine Einrichtung zum Steuern einer Geschwindigkeit enthält, mit welcher der Neigungswinkel des Halbleiterwafers geändert wird.