DE10351848A1

DE10351848A1 - System zur Detektion von Makrodefekten

Info

Publication number: DE10351848A1
Application number: DE10351848A
Authority: DE
Inventors: Albert Kreh; Rene Schenck; Henning Backhauss
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH; Vistec Semiconductor Systems GmbH
Current assignee: KLA Tencor MIE GmbH
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2005-06-09
Also published as: JP2005140778A; US7265823B2; TW200520126A; US20050101036A1

Abstract

Es ist ein System zur Detektion von Makrodefekten offenbart, wobei das System von einem Gehäuse (50) umgeben und in einen ersten Abschnitt (6), einen zweiten Abschnitt (8) und einen dritten Abschnitt (10) unterteilt ist. Im zweiten Abschnitt (8) ist ein in X-Richtung und in Y-Richtung verfahrbarer Tisch (2) vorgesehen, auf dem ein Wafer (25) abgelegt ist. Im ersten Abschnitt (6) befindet sich eine Ansaugeinrichtung (36), die die angesaugte Luft über eine Luftführung (37) in den zweiten Abschnitt (8) leitet, wobei die Luftführung (37) mehrere Luftleitbleche (38) umfasst, so dass ein Luftstrom (60) parallel über den Wafer (25) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Detektion von Makrodefekten.
In der Halbleiterfertigung werden Wafer während des Fertigungsprozesses in einer Vielzahl von Prozessschritten sequentiell bearbeitet. Mit zunehmender Integrationsdichte steigen die Anforderungen an die Qualität der auf den Wafern ausgebildeten Strukturen. Um die Qualität der ausgebildeten Strukturen überprüfen und eventuelle Defekte finden zu können, ist das Erfordernis an die Qualität, die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der den Wafer handhabenden Bauteile und Prozessschritte entsprechend. Dies bedeutet, dass bei der Produktion eines Wafer mit der Vielzahl von Prozessschritten und der Vielzahl der aufzutragenden Schichten an Photolack oder Ähnlichem eine zuverlässige und frühzeitige Erkennung von Defekten in den einzelnen Strukturen besonders wichtig ist. Auf einem strukturierten Halbleitersubstrat bzw. einem Wafer sind eine Vielzahl von gleichen wiederkehrenden Strukturelementen vorgesehen.

Die DE 43 10 149 C2 offenbart eine Einrichtung zur Handhabung von scheibenförmigen Objekten in einer Handlungsebene eines lokalen Reinraumes. Ferner sind Magazinaufnahmen vorgesehen, die bezüglich der Handlungsebene in der Höhe verstellbar sind. In der Handlungsebene befinden sich Arbeitsstationen für Bearbeitungs- oder Inspektionszwecke. Dabei ist die Handlungsebene oberhalb eines Zwischenbodens angeordnet, der den Reinraum in zwei übereinanderliegende Teilräume unterteilt, in denen eine Luftstromkomponente eines Luftstroms aus dem Teilraum oberhalb des Zwischenbodens in den Antriebsteile enthaltenden Teilraum unterhalb des Zwischenbodens gerichtet ist. Der Luftstrom dient dazu, dass kein durch die Antriebselemente entstehender Abrieb zu den Arbeitsstationen in der Handlungsebene gelangt. Die Luftaufbereitungsanlage besteht aus einem Gehäuse und dessen Luftauslass ist durch eine kreissektorförmige Ausschnitte mit Luftleitblechen auf. Es wird nichts über die besondere Ausrichtung, Führung und/oder Leitung des Luftstroms innerhalb des Gehäuses erwähnt.

Die deutsche Patenschrift DE 195 38 040 C2 offenbart eine Einrichtung zur Erzeugung eines gereinigten, turbulenten Luftstromes zur Versorgung lokaler Reinräume. Der lokale Reinraum ist von einem Gehäuse umgeben. Das Gehäuse besitzt an einer Seitenwand einen Einlass für die Luft auf. Hinter dem Einlass ist ein Radiallüfter vorgesehen, durch den die Luft in den Innenraum der Einrichtung gedrängt wird. An der Wand, die gegenüber der Wand mit dem Einlass angeordnet ist, ist ein Luftauslaß vorgesehen. Die Strömungsverteilung der Luft im Inneren des lokalen Reinraums ist nicht erwähnt oder berücksichtigt.

Das europäische Patent EP 0 335 752 offenbart ein System zur Halbleiterherstellung unter Reinraumbedingungen. Das System besteht aus einem mit Wänden umgebenen Gebäude, wobei in einem Teil des Gebäudes die Reinraumbedingungen vorherrschen. Über Filter wird die Luft dem Reinraum zugeführt. Löcher im Boden des Reinraums leiten die reine Luft z.B. zu einem anderen Teil der Einrichtung. Über eine Leitung oder Führung des Luftstroms ist hier nichts offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein System zu schaffen, bei dem im System Bedingungen vorherrschen, die die Detektion der Makrodefekte nicht negativ beeinflussen.

Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Es ist von besonderen Vorteil, wenn das System von einem Gehäuse umgeben und in einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt unterteilt ist. Im zweiten Abschnitt ist ein in X-Richtung und in Y-Richtung verfahrbarer Tisch vorgesehenen, auf dem ein Wafer abgelegt ist. Im ersten Abschnitt ist eine Ansaugeinrichtung vorgesehen, die die angesaugte Luft über eine Luftführung in den zweiten Abschnitt leitet, wobei die Luftführung mehrere Luftleitbleche umfasst, so dass ein Luftstrom parallel über den Wafer geführt ist.

Der erste Abschnitt ist vom zweiten Abschnitt durch eine Montageplatte getrennt. Ebenso ist der zweite Abschnitt vom dritten Abschnitt durch eine Trennplatte getrennt. Der erste Abschnitt ist in einen ersten und einen zweiten Bereich unterteilt, wobei der zweite Bereich die Ansaugeinrichtung für die Luft des Systems enthält.

Im ersten Bereich des ersten Abschnitts sind im Wesentlichen mehrere Beleuchtungseinrichtungen und mindestens eine Detektionseinrichtung angeordnet, und wobei der erste Bereich ferner eine Ansteuerelektronik für die Beleuchtungseinrichtungen und Detektionseinrichtung umfasst.

Die Montageplatte hat mehrere Durchlässe ausgebildet, durch die ein erster Teil des Luftstroms aus dem zweiten Abschnitt in den ersten Bereich des ersten Abschnitts gelangt. Ebenso hat die Trennplatte mindestens einen Durchlass ausgebildet, durch den ein zweiter Teil des Luftstroms aus dem zweiten Abschnitt in den dritten Abschnitt gelangt. Im zweiten Abschnitt existiert ein Luftdruck um ca. 1 Pascal höher ist als in dem benachbarten ersten Abschnitt und dem benachbarten dritten Abschnitt. Das Gehäuse des Systems umfasst einen Boden, wobei der zweite Teil des Luftstroms das Gehäuse bzw. den dritten Abschnitt durch den Boden verlässt.

Der erste Teil des Luftstroms kühlt die Ansteuerelektronik im ersten Bereich des ersten Abschnitts und der zweite Teil des Luftstroms kühlt die Steuereinheiten im dritten Abschnitt des Systems.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus des gesamten System zur Inspektion von Wafern und Detektion von Makrodefekten;
2 eine Seitenansicht des Tisches parallel zu der X-Richtung;
3 eine Seitenansicht des Tisches parallel zu der Y-Richtung;
4 eine Detailansicht des Systems in Bereich um den in X- und Y-Richtung beweglichen Tisch; und
5 eine schematische Darstellung des Luftstroms und dessen Führung innerhalb des Systems.
1 zeigt eine Darstellung der Anordnung des Tisches 2 im gesamten System 100 zur Inspektion von Wafern. Das System 100 ist von einem Gehäuse 4 umschlossen und ist in einen ersten Abschnitt 6, einen zweiten Abschnitt 8 und einen dritten Abschnitt 10 unterteilt. Das Gehäuse 4 ist an allen Außenflächen mit Wänden (nicht dargestellt) verschlossen, so dass im Innern des Gehäuses 4 bestimmte klimatische bzw. Reinraumbedingungen vorliegen. Im ersten Abschnitt 6 des Gehäuses 4 sind im Wesentlichen mehrere Beleuchtungseinrichtungen 12 und mindestens eine Detektionseinrichtung 14 untergebracht. Die Detektionseinrichtung 14 ist in der Regel eine CCD-Kamera. Der erste Abschnitt 6 ist vom zweiten Abschnitt 8 durch eine Montageplatte 16 getrennt. Das Licht der Beleuchtungseinrichtungen 12 wird über optische Mittel 18 durch die Montageplatte 16 hindurch auf die Oberfläche des zu inspizierenden Wafers geleitet. Im zweiten Abschnitt 8 ist der Tisch 2 vorgesehen, der in X-Richtung X und in Y-Richtung verfahrbar ist. Der Tisch 2 ist auf einer Trennplatte 22 montiert, die den zweiten und den dritten Abschnitt 8 und 10 voneinander trennt. Der dritte Abschnitt 10 umfasst mehrere Steuereinheiten 20 oder Rechner, die für die Steuerung, Kontrolle und Regelung des Systems 100 und der einzelnen Komponenten des Systems 100 verantwortlich sind. Hinzu kommt, dass hiermit ebenfalls Daten aufgenommen und ausgewertet werden.
2 zeigt eine Seitenansicht des Tisches 2. Auf einer Aufnahme 24 ist ein Wafer 25 aufgelegt und die Aufnahme 24 ist ferner um eine Drehachse 26 drehbar. Der Tisch 2 besteht aus einem ersten Tischelement 2a und einem zweiten Tischelement 2b. Das erste Tischelement 2a wirkt mit mehreren Luftdüsen 27 und einer mindestens ersten Schiene 28 zusammen. Durch die Luftdüsen 27 wird Gas unter einem Druck höher als der vorherrschende Normaldruck ausgeblasen. Somit wird zwischen den Luftdüsen 27 und der ersten Schiene 28 Luftkissen erzeugt, das das erste Tischelement 2a entlang der ersten Schiene 28 annähernd reibungsfrei gleiten lässt. Die Bewegung des ersten Tischelements 2a wird durch die Anschläge 29 beidseitig beschränkt. 3 zeigt die Seitenansicht des Tisches 2 parallel zur Richtung Y in 1. Das zweite Tischelement 2b ist entlang der zweiten Schiene 30 verfahrbar. Die zweite Schiene 30 wirkt mit den mehreren Luftdüsen 31 zusammen, die am zweiten Tischelement 2b vorgesehen sind. Die Luftdüsen 31 erzeugen über das mit Druck austretende Gas ein Luftkissen, auf dem das zweite Tischelement 2b entlang der zweiten Schiene 30 gleitet. Die Bewegung des zweiten Tischelements 2b ist beidseitig durch die Anschläge 32 begrenzt. Der Tisch 2 umfasst ferner eine Steuereinheit 33, mittels der die elektrischen Elemente bzw. die Luftzufuhr zu dem Luftdüsen 27 und 31 des ersten und des zweiten Tischelements 2a und 2b gesteuert und geregelt werden. Wie z.B. in 3 dargestellt ist, ist ein flexibles Band 34 zum zweiten Tischelement 2b geführt. Im oder am flexiblen Band 34 sind die entsprechenden elektrischen bzw. Luftleitungen von der Steuereinheit 33 zum zweiten Tischelement 2b bzw. zu dessen Luftdüsen 31 vorgesehen.
4 zeigt eine Detailansicht des Systems 100 im Bereich um den in X- und Y-Richtung beweglichen Tisch 2. Der erste Abschnitt 6 ist in einen ersten und einen zweiten Bereich 6a und 6b unterteilt. Im ersten Bereich 6a ist Ansteuerelektronik 35 für die Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen. Neben der Ansteuerelektronik 35 ist im ersten Bereich 6a ebenso die Beleuchtungseinrichtungen 12 und Detektionseinrichtung 14 (bzw. Kamera) vorgesehen. Der zweite Bereich 6b umfasst eine Ansaugeinrichtung 36 für die Umgebungsluft des Systems 100. Die Ansaugeinrichtung 36 endet im zweiten Abschnitt 8. Die Luft wird aus der Ansaugeinrichtung 36 in den zweiten Abschnitt 8 über eine Luftführung 37 in den zweiten Abschnitt geleitet. Die Luftführung umfasst mehrere Luftleitbleche 38, die die Luft in geeigneter Weise in den zweiten Abschnitt 8 leiten. Der Tisch 2 ist der Aufnahme 24 für den Wafer 25 im zweiten Abschnitt 8. Die Montageplatte 16 trennt den ersten Abschnitt 6 vom zweiten Abschnitt 8. In der Montageplatte 16 sind Durchlässe 40 ausgebildet, durch die das Licht von den Beleuchtungseinrichtungen 12 und das Licht aus dem zweiten Abschnitt 8 in den zur der Detektionseinrichtung 14 gelangt. Die Durchlässe 40 können dabei durch ein transparentes Fenster 40a verschlossen sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Durchlass vor der Detektionseinrichtung 14 ohne eintransparentes Fenster ausgestaltet ist. Wäre dieser Durchlass 40 mit einem Fenster versehen, so können sich hierauf Partikel ablagern, die die Abbildung durch die Detektionseinrichtung 14 negativ beeinflusst. Der Tisch 2 wird von der Trennplatte 22 getragen, die den zweiten vom dritten Abschnitt trennt. In der Trennplatte 22 ist derart ausgestaltet, dass mindestens ein Durchlass 42 zwischen dem zweiten Abschnitt 8 und dem dritten Abschnitt gebildet ist.
5 zeigt eine schematische Darstellung des Luftstroms 60 und dessen Führung innerhalb des erfindungsgemäßen Systems 100. Das gesamte System ist von einem Gehäuse 50 umgeben. Das Gehäuse 50 ist aus mehreren Wänden gebildet, die das System 100 nach Außen hin abschließen. Wie bereits in der Beschreibung zu 4 erwähnt wird der Luftstrom 60 von der Ansaugeinrichtung 36 über Luftleitbleche 38 in dem zweiten Abschnitt 8 des System 100 geleitet. Die Luft wird von einer Ansaugeinrichtung 36 in einen vertikalen Luftkanal 52 gedrückt. Im vertikalen Luftkanal 52 werden Luftleitbleche 38 derart eingesetzt, dass der Luftstrom 60 im zweiten Abschnitt 8 horizontal umgelenkt wird und parallel über den Wafer 25 geführt ist. Der Wafer 25 ist im zweiten Abschnitt 8 auf der Aufnahme 24 des Tisches 2 aufgelegt. Um den Footprint des gesamten Systems 100 zu reduzieren, wird der zweite Abschnitt 8 mit der höchsten Reinraumklasse (z.B. DIN ISO Klasse 3) auf einen möglichst kleinen Raum beschränkt. Dieser möglichst kleine Raum herrscht im zweiten Abschnitt 8 vor. In dem zweiten Abschnitt 8 ist der Luftdruck um ca. 1 Pascal höher als in den benachbarten Bereichen (dem ersten und dem dritten Abschnitt 6 und 10). Hiermit wird eine Kontamination des zweiten Abschnitts, 8 in dem sich der Wafer 25 befindet, von außen her verhindert. Elektronik, Lichtquellen, Optik, bewegliche Mechanik und sonstiges ist möglichst außerhalb des zweiten Abschnitts 8 angeordnet. In dem ersten und dem dritten Abschnitt 6 und 10 existiert eine schlechtere Reinraumklasse (z.B. DIN ISO Klasse 6). Der zweite Abschnitt 8 wird nach oben, zum ersten Abschnitt 6 hin, von der Montageplatte 16 begrenzt. Auf dieser Montageplatte 16 sind Beleuchtungs- und Abbildungsoptiken montiert. In dieser Montageplatte 16 ermöglichen Durchlässe 40 oder 42 mit eingelassenen und/oder angesetzten optischen Elementen (z.B. Glasscheiben, Spiegel, ...) die Beleuchtung und Abbildung des Bildfeldes auf der Oberfläche des Wafers 25, ohne dass der Luftstrom negativ beeinflusst wird. Im ersten Abschnitt 6 oberhalb der Montageplatte 16, getrennt vom zweiten Abschnitt 8, sind Elektronik, Optik, Lichtquellen und Justageelemente untergebracht. Der in X-Richtung und Y-Richtung verfahrbare Tisch 2 ist im zweiten Abschnitt 8 unter dem Wafer 25 so angeordnet und konstruiert, dass bei der Bewegung des Tisches 2 möglichst keine Partikel entstehen. Der Tisch 2 ruht auf einer Trennplatte 22, die nach unten den zweiten Abschnitt 8, bis auf einige Durchlässe 42 abschließt. Im dritten Abschnitt 10 unter der Trennplatte 22 befindet sich Steuereinheiten 33, (Elektronik, Computer, ...). Durch die vorgesehenen Durchlässe 42 wird der Luftstrom hauptsächlich in den dritten Abschnitt 10 des Systems 100 weitergeleitet. Ein erster Teil des Luftstroms 60a strömt auch in den ersten Abschnitt 6 über der Montageplatte 16. Mit diesem Aufbau wird der Luftstrom 60 im zweiten Bereich 8 optimiert und die Kontamination des Wafers 25 minimiert. Der erster Teil des Luftstroms 60a und der zweite Teil des Luftstroms 60b kühlt gleichzeitig Elektronik im ersten und dritten Abschnitt 6 und 10, sowie die Beleuchtungseinrichtungen 12 im ersten Abschnitt 6. Die Beleuchtungseinrichtungen 12 sind als Blitzlampen 12a mit einer Leuchtfläche 12c ausgeführt. Das Licht wird von der Blitzlampe 12a zu der Leuchtfläche 12c über eine Lichtleitfaser 12b geführt. Die Blitzlampen 12a senden Licht einer vom Benutzer auswählbaren spektralen Zusammensetzung und Pulsdauer aus. Der erste Abschnitt 6 umfasst weitere Elektronik 64, die zur Ansteuerung der Blitzlampen 12a dient und die zur Auswertung der mit der Detektionseinrichtung 14 erfassten Signale umfasst. Das Gehäuse 50 steht auf Füssen 64, so dass der Boden 62 von der Aufstellfläche beabstandet ist.

2: Tisch
2a: erstes Tischelement
2b: zweites Tischelement
4: Gehäuse
6: erster Abschnitt
8: zweiter Abschnitt
10: dritter Abschnitt
12: Beleuchtungseinrichtungen
14: Detektionseinrichtung
16: Montageplatte
18: optische Mittel
20: Steuereinheiten
22: Trennplatte
24: Aufnahme
25: Wafer
26: Drehachse
27: Luftdüsen
28: ersten Schiene
29: Anschläge
30: zweite Schiene
31: Luftdüsen
32: Anschläge
33: Steuereinheit
34: flexibles Band
35: Ansteuerelektronik
36: Ansaugeinrichtung
37: Luftführung
38: Luftleitbleche
40: Durchlässe
42: Durchlass
50: Gehäuse
52: vertikaler Luftkanal
60: Luftstrom
60a: erster Teil des Luftstroms
60b: zweiter Teil des Luftstroms
62: Boden
64: Füße

Claims

System zur Detektion von Makrodefekten wobei das System von einem Gehäuse (50) umgeben und in einen ersten Abschnitt (6), einen zweiten Abschnitt (8) und einen dritten Abschnitt (10) unterteilt ist, einem im zweiten Abschnitt (8) vorgesehenen in X-Richtung und in Y-Richtung verfahrbaren Tisch (2), auf dem ein Wafer (25) abgelegt ist, eine im ersten Abschnitt (6) vorgesehene Ansaugeinrichtung (36), die die angesaugte Luft über eine Luftführung (37) in den zweiten Abschnitt (8) leitet, wobei die Luftführung (37) mehrere Luftleitbleche (38) umfasst, so dass ein Luftstrom (60) parallel über den Wafer (25) geführt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (6) vom zweiten Abschnitt (8) durch eine Montageplatte (16) getrennt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) vom dritten Abschnitt (10) durch eine Trennplatte (22) getrennt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (6) in einen ersten und einen zweiten Bereich (6a, 6b) unterteilt ist, wobei der zweite Bereich (6b) die Ansaugeinrichtung (36) für die Luft des Systems (100) enthält.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Bereich (6a) des ersten Abschnitts (6) im Wesentlichen mehrere Beleuchtungseinrichtungen (12) und mindestens eine Detektionseinrichtung (14) angeordnet sind, und wobei der erste Bereich (6a) ferner eine Ansteuerelektronik (35) für die Beleuchtungseinrichtungen (12) und Detektionseinrichtung (14) umfasst.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennplatte (22) den in X-Richtung und in Y-Richtung verfahrbaren Tisch (2) trägt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Abschnitt (10) mehrere Steuereinheiten (20) oder Rechner enthält, die zur Steuerung, Kontrolle und Regelung des Systems (100) dienen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (16) mehrere Durchlässe (40) ausgebildet hat, durch die ein erster Teil des Luftstroms (60a) aus dem zweiten Abschnitt (8) in den ersten Abschnitt (6) gelangt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennplatte (22) mindestens einen Durchlass (42) ausgebildet hat, durch den ein zweiter Teil des Luftstroms (60b) aus dem zweiten Abschnitt (8) in den dritten Abschnitt (10) gelangt.
System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Abschnitt (8) der Luftdruck um ca. 1 Pascal höher ist als in dem benachbarten ersten Abschnitt (6) und dem benachbarten dritten Abschnitt (10).
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Abschnitt (8) eine höher Reinraumklasse vorherrscht als in ersten Abschnitt (6) oder dem dritten Abschnitt (10).
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinraumklasse im zweiten Abschnitt (8) der DIN ISO Klasse drei entspricht, und dass die Reinraumklasse im ersten Abschnitt (6) und dem dritten Abschnitt (10) der DIN ISO Klasse sechs entspricht.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50) des Systems (100) einen Boden (62) umfasst, und dass der zweite Teil des Luftstroms (60b) das Gehäuse (50) bzw. den dritten Abschnitt (10) durch den Boden (62) verlässt
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (40) Montageplatte (16) vor den Leuchtflächen (12c) durch ein transparentes Fenster (40a) verschlossen sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil des Luftstroms (60a) die Ansteuerelektronik (35) im ersten Bereich (6a) des ersten Abschnitts (6), und dass der zweite Teil des Luftstroms (60b) die Steuereinheiten (20) im dritten Abschnitt (10) kühlt.