DE112008002816B4

DE112008002816B4 - Prüfverfahren anhand von erfassten Bildern und Prüfvorrichtung

Info

Publication number: DE112008002816B4
Application number: DE112008002816.8T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Hayashi; Hiroshi Wakaba; Yoko Ono; Koichi Miayzono; Masao Kawamura; Hideki Mori
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2028-10-23
Also published as: US20100245810A1; DE112008002816T5; JPWO2009054404A1; WO2009054404A1; US8497985B2; JP5610462B2; KR20100053687A; KR101237583B1

Abstract

Prüfverfahren zum optischen Prüfen der Oberfläche eines Prüfobjekts, umfassend die Schritte: – Versetzen des Prüfobjekts (10) in Rotation, – Bestrahlen einer Oberfläche des Prüfobjekts (10) mit weißem Licht einer Beleuchtungseinheit (110), – Abtasten der Oberfläche des Prüfobjekts (10) mit einer Bilderfassungseinheit (100), – Verändern der Polarisationseigenschaft des Lichts in einem ersten Schritt, wobei die Polarisation des Lichts, das von der Oberfläche des Prüfobjekts (10) abgestrahlt wird und dann auf die Bilderfassungseinheit (100) einfällt, geändert wird, – Erfassen von Bildern in einem zweiten Schritt, wobei die aufgenommenen Bilder auf den im ersten Schritt erzeugten unterschiedlichen Polarisationseigenschaften des Lichts beruhen, – Verwenden der im zweiten Schritt aufgenommenen Bilder zum Prüfen der Oberfläche des Prüfobjekts (10), wobei ein Zusammenhang zwischen der Anzahl der erfassten Bilder und der unterschiedlichen Polarisationseigenschaften des Lichts hergestellt wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren und eine Prüfeinrichtung, wobei ein Bild der Oberfläche eines Halbleiterwafers oder eines anderen zu prüfenden Objekts erfasst wird und das erfasste Bild als Grundlage zum Prüfen des Objekts dient.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In der Vergangenheit wurde eine Prüfvorrichtung zum Erfassen von Defekten an einer Umfangsendfläche eines Halbleiterwafers (äußere Prüfvorrichtung) vorgeschlagen (beispielsweise in der Patentliteratur 1). Diese Prüfeinrichtung tastet die Umfangsendfläche des zu prüfenden Halbleiterwafers mit einem Liniensensor ab und untersucht das erhaltene Bild abhängig vom Helligkeitssignal (Graustufe), das man für jedes Pixel zu einem Zeitpunkt erhält, damit Information erzeugt wird, die Schäden, Kratzer, Fremdkörper usw. auf der Umfangsendfläche darstellt. Bei einer derartigen Prüfeinrichtung ist es möglich, einen Unebenheitsstatus der Umfangsendfläche eines Halbleiterwafers zu beurteilen bzw. welche Art von Defekten auf der Umfangsendfläche vorliegen.
Die Prozeduren zum Fertigen eines Halbleiterwafers umfassen einen Schritt, in dem eine Oxidschicht, eine Nitridschicht, eine polykristalline Siliciumschicht, eine Aluminiumschicht oder andere Schichten erzeugt werden, einen Photolithographieschritt, in dem ein lichtempfindliches Material (Resist) usw. aufgetragen, belichtet und entwickelt wird, einen Ätzschritt, damit die im Photolithographieschritt auf dem Halbleiterwafer ausgebildete Resistschicht teilweise entfernt wird, usw. Falls es möglich ist, die Zustände der verschiedenen Schichtarten zu verstehen, die durch derartige Schritte auf der Oberfläche eines Halbleiterwafers ausgebildet werden, so kann man beurteilen, ob die Bedingungen im Schichtausbildungsschritt, im Photolithographieschritt und im Ätzschritt geeignet sind. Aus diesem Grund wünscht man die Zustände der Schichten auf der Oberfläche des Halbleiterwafers zu erfassen sowie Kratzer und andere Schäden.

Patentliteratur 1: Japanische Patentschrift (A) Nr. 2000-114329

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Technische Problemstellung
Mit einem erfassten Bild, das man durch ein Helligkeitssignal von einem Liniensensor wie in der genannten herkömmlichen Prüfeinrichtung erhält, kann man auch bei unterschiedlichen Zuständen von Kratzern oder anderen Schäden (Reliefteile) und unterschiedlichen Schichtarten Teile, die mit dem gleichen Ausmaß an Helligkeit erscheinen oder Teile, die mit dem gleichen Ausmaß an Tönung auftreten, nicht unterscheiden. Beispielsweise haben eine Überzugsschicht aus Kupfer (Cu) und eine SiO₂-Schicht mit einer gewissen Dicke beide eine rötliche Tönung und sind in einem erfassten Bild schwierig zu unterscheiden. In einem solchen Fall ist es schwierig, Prüfergebnisse mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Die Erfindung erfolgte hinsichtlich dieser Situation und stellt ein Prüfverfahren und eine Prüfeinrichtung bereit, die es ermöglichen, den Zustand einer Schicht oder eines schadhaften Teils usw. an der Oberfläche eines geprüften Objekts anhand eines erfassten Bilds genauer zu inspizieren.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Das Prüfverfahren der Erfindung stellt ein Prüfverfahren bereit, bei dem zunächst ein Prüfobjekt in Rotation versetzt wird. Dann wird eine Oberfläche des geprüften Objekts mit weißem Licht aus einer Beleuchtungseinheit bestrahlt und die Oberfläche des geprüften Objekts mit einer Bilderfassungseinheit abgetastet, damit man ein erfasstes Bild erhält. Das erfasste Bild dient als Grundlage zum Prüfen des Zustands der Oberfläche des geprüften Objekts. Das Verfahren besitzt einen ersten Schritt, in dem das Verändern der Polarisationseigenschaft des Lichts erfolgt, wobei die Polarisation des Lichts, das von der Oberfläche des Prüfobjekts abgestrahlt wird und dann auf die Bilderfassungseinheit einfällt, gerändert wird; und einen zweiten Schritt, in dem das Erfassen von Bildern erfolgt, wobei die aufgenommenen Bilder auf den im ersten Schritt erzeugten unterschiedlichen Polarisationseigenschaften des Lichts beruhen. Die im zweiten Schritt aufgenommenen Bilder verwendet man zum Prüfen der Oberfläche des Prüfobjekts, wobei ein Zusammenhang zwischen der Anzahl der erfassten Bilder und der unterschiedlichen Polarisationseigenschaften des Lichts hergestellt wird.
Mit einer derartigen Konfiguration erhält man eine Anzahl erfasster Bilder, die auf Licht mit unterschiedlicher Polarisation beruhen. Somit kann man auch dann, wenn Teile mit unterschiedlichen optischen Drehungsgraden an der Oberfläche des geprüften Objekts die gleichen Reflexionseigenschaften gegen weißes Licht aufweisen (Farbe usw.), mit dem Verfahren der Ausprägung in den erfassten Bildern Unterscheidungen treffen. Die zu prüfende Oberfläche des Prüfobjekts kann beispielsweise die Umfangsendfläche sein.
Eine oder mehrere Polarisationsvorrichtungen mit vorbestimmten Polarisationseigenschaften (Polarisationsrichtungen) können in den Lichtweg eingefügt oder nicht eingefügt werden, oder man kann die Polarisationsvorrichtungen drehen usw., um die Polarisationseigenschaften des Lichts zu verändern, das die Bilderfassungseinheit trifft.
Zudem kann man das Prüfverfahren der Erfindung so konfigurieren, dass im ersten Schritt die Polarisationseigenschaft von weißem Licht aus der Beleuchtungseinheit, die die Oberfläche des geprüften Objekts beleuchtet, durch eine Polarisationsvorrichtung verändert wird.
Mit einer derartigen Anordnung kann man auch ohne die Polarisationseigenschaft des Lichts, das von der Oberfläche des geprüften Objekts reflektiert wird und die Bilderfassungseinheit trifft, direkt zu verändern, die Polarisationseigenschaft von weißem Licht ändern, das von der Beleuchtungseinheit ausgesendet wird. Dadurch wird die Polarisationseigenschaft des Lichts, das auf die Bilderfassungseinheit fällt, verändert.
Zudem kann man das Prüfverfahren der Erfindung so konfigurieren, dass im ersten Schritt die Polarisationseigenschaft von reflektiertem Licht durch eine Polarisationsvorrichtung verändert wird, nachdem das von der Beleuchtungseinheit ausgesendete weiße Licht von der Oberfläche des geprüften Objekts reflektiert wird.
Mit einer derartigen Anordnung kann man, auch ohne die Polarisationseigenschaft des weißen Lichts zu verändern, das von der Beleuchtungseinheit ausgesendet wird und die Oberfläche des geprüften Objekts trifft, die Polarisationseigenschaft von Licht verändern, das vom geprüften Objekt reflektiert wird. Dadurch wird die Polarisationseigenschaft des Lichts, das auf die Bilderfassungseinheit trifft, verändert.
Zudem kann man das Prüfverfahren der Erfindung so konfigurieren, dass man ein Polarisationsglied entweder in den Lichtweg setzt, auf dem das von der Beleuchtungseinheit ausgesendete weiße Licht die Oberfläche des geprüften Objekts erreicht oder in den Lichtweg, auf dem reflektiertes Licht von der Oberfläche des geprüften Objekts die Bilderfassungseinheit erreicht, und im ersten Schritt die Polarisationsrichtung des Polarisationsglieds verändern.
Mit einer derartigen Anordnung kann man durch das Verändern der Polarisationsrichtung des Polarisationsglieds zumindest entweder die Polarisationseigenschaft des weißen Lichts, das von der Beleuchtungseinheit ausgesendet wird und die Oberfläche des geprüften Objekts erreicht oder die Polarisationseigenschaft des an der Oberfläche des geprüften Objekts reflektierten Lichts verändern. Dadurch kann man die Polarisationseigenschaft des Lichts, das auf die Bilderfassungseinheit fällt, verändern.
Zudem kann man das Prüfverfahren der Erfindung so konfigurieren, dass das Polarisationsglied eine erste Polarisationsvorrichtung aufweist, die in einem Lichtweg bereitgestellt wird, auf dem weißes Licht von der Beleuchtungseinheit die Oberfläche des geprüften Objekts erreicht, und eine zweite Polarisationsvorrichtung, die in einem Lichtweg bereitgestellt wird, auf dem von der Oberfläche des geprüften Objekts reflektiertes Licht die Bilderfassungseinheit erreicht, und im ersten Schritt die Polarisationsrichtung zumindest entweder der ersten Polarisationsvorrichtung oder der zweiten Polarisationsvorrichtung verändern.
Mit einer derartigen Anordnung kann man durch das Verändern der Polarisationsrichtung zumindest entweder der ersten Polarisationsvorrichtung oder der zweiten Polarisationsvorrichtung die Polarisationseigenschaft des Lichts verändern, das auf dem Lichtweg von der Beleuchtungseinheit zur Oberfläche des geprüften Objekts läuft, und zudem des Lichts, das von dieser Oberfläche zur Bilderfassungseinheit läuft. Dadurch kann man die Polarisationseigenschaft des Lichts, das in die Bilderfassungseinheit eintritt, verändern.
Zudem besitzt die Prüfeinrichtung der Erfindung eine Dreheinrichtung, die das Prüfobjekt in Rotation versetzt; eine Beleuchtungseinheit, die dem Prüfobjekt an der äußeren Umfangsendfläche gegenüberliegt und die diese Fläche mit weißem Licht bestrahlt; eine Bilderfassungseinheit, die dem Prüfobjekt an der äußeren Umfangsendfläche gegenüberliegt und die das von der Oberfläche des Prüfobjekts reflektierte Licht aufnimmt; eine erste Polarisationsvorrichtung, die im Lichtweg zwischen der Beleuchtungseinheit und der Oberfläche des Prüfobjekts angeordnet ist und mit der die Polarisationseigenschaften des ausgesendeten weißen Lichts verändert werden kann, und/oder eine zweite Polarisationsvorrichtung, die im Lichtweg zwischen der Oberfläche des Prüfobjekts und der Bilderfassungseinheit angeordnet ist und mit der die Polarisationseigenschaften des von der Oberfläche reflektierten Lichts verändert werden kann; und eine Bildverarbeitungseinheit, die die von der Bilderfassungseinheit aufgenommenen Bilder empfängt und den Zusammenhang zwischen der Anzahl der erfassten Bilder und ihren zugehörigen Polarisationseigenschaften als Grundlage zum Beurteilen der Oberfläche des Prüfobjekts verwendet.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Mit dem Prüfverfahren der Erfindung und der Prüfeinrichtung der Erfindung kann man auch dann, wenn Teile mit unterschiedlichen optischen Drehungsgraden an der Oberfläche des geprüften Objekts die gleichen Reflexionseigenschaften gegen weißes Licht aufweisen (Tönung usw.), mit dem Verfahren der Ausprägung in den zahlreichen erfassten Bildern Unterscheidungen treffen. Damit kann man diese erfassten Bilder als Grundlage für exaktere Prüfungen des Schichtzustands, von schadhaften Teilen usw. auf der Oberfläche des geprüften Objekts verwenden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 ein erstes Beispiel einer Kantenprüfvorrichtung für einen Halbleiterwafer (Prüfeinrichtung), die die Prüfung gemäß dem Prüfverfahren der Erfindung vornimmt;
2A ein Beispiel eines erfassten Bilds für den Fall dass die Polarisationsrichtungen der ersten Polarisationsvorrichtung und der zweiten Polarisationsvorrichtung parallel sind;
2B ein Beispiel eines erfassten Bilds für den Fall dass die Polarisationsrichtungen der ersten Polarisationsvorrichtung und der zweiten Polarisationsvorrichtung orthogonal sind;
3 ein zweites Beispiel einer Kantenprüfvorrichtung für einen Halbleiterwafer (Prüfeinrichtung), die die Prüfung gemäß dem Prüfverfahren der Erfindung vornimmt;
4 ein drittes Beispiel einer Kantenprüfvorrichtung für einen Halbleiterwafer (Prüfeinrichtung), die die Prüfung gemäß dem Prüfverfahren der Erfindung vornimmt; und
5 ein Beispiel der Anordnung eines CCD-Liniensensors und einer Polarisationsvorrichtung.
Bezugszeichenliste

10: Halbleiterwafer (geprüftes Objekt)
100: Kameraeinheit
101: Linse
102: CCD-Liniensensor
110: Beleuchtungseinheit
111: Kollektivlinse
120: halbdurchlässiger Spiegel
200: erste Polarisationsvorrichtung
210: zweite Polarisationsvorrichtung
300: Bildverarbeitungseinheit

BESCHREIBUNG DER BESTEN ART, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung mit Hilfe der Zeichnungen erläutert.
Das Prüfverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise als Kantenprüfvorrichtung eines Halbleiterwafers ausgeführt. Ein erstes Beispiel dieser Kantenprüfvorrichtung für einen Halbleiterwafer ist gemäß 1 aufgebaut.
In 1 sind eine Kameraeinheit 100 (Bilderfassungseinheit) und eine Beleuchtungseinheit 110 (Beleuchtungseinheit) so bereitgestellt, dass sie dem zu prüfenden Objekt, das aus einem Halbleiterwafer 10 besteht (im Weiteren einfach als ”Wafer” bezeichnet), an der äußeren Umfangsendfläche gegenüberliegen. Die Kameraeinheit 100 ist unter einem vorbestimmten Winkel bezüglich der diametralen Richtung des Wafers 10 angeordnet (siehe die strichpunktierte Linie), damit sie in der Nähe der Bilderfassungsstelle Ed der äußeren Umfangsendfläche liegt. Zudem ist die Beleuchtungseinheit 110 unter einem vorbestimmten Winkel bezüglich der diametralen Richtung des Wafers 10 (siehe die strichpunktierte Linie) an der gegenüberliegenden Seite angeordnet, damit sie in der Nähe der Bilderfassungsstelle Ed der äußeren Umfangsendfläche liegt.
Der Wafer 10 wird von einem Ausrichtmechanismus auf dem Tisch eines Drehmechanismus (nicht dargestellt) koaxial eingestellt und dreht sich zusammen mit der Drehung des Tischs. Die Beleuchtungseinheit 110 sendet weißes Licht aus einer inneren Weißlichtquelle aus. Das weiße Licht L_o wird durch eine Kollektivlinse 111 auf eine Bilderfassungsstelle Ed eines Wafers 10 gestrahlt. An der Bilderfassungsstelle Ed des Wafers 10 wird das weiße Licht L_o reflektiert. Das reflektierte Licht L_R trifft auf die Kameraeinheit 100. Die Kameraeinheit 100 besitzt eine Bilderzeugungsvorrichtung, die aus einem CCD-Liniensensor besteht. Der CCD-Liniensensor ist so angebracht, dass er sich in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Wafers 10 erstreckt (senkrecht zur Papierfläche in 1). Er ist so entworfen, dass das reflektierte Licht L_R von der Linse 101 in den CCD-Liniensensor eingestrahlt wird. Im Lichtweg von der Beleuchtungseinheit 110 zur Bilderfassungsstelle Ed der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10 ist eine erste Polarisationsvorrichtung 200 vorhanden. Im Lichtweg von der Bilderfassungsstelle Ed an der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10 zur Kameraeinheit 100 ist eine zweite Polarisationsvorrichtung 210 vorhanden.
Die Bildsignale, die die Kameraeinheit 100 nacheinander ausgibt, wenn der Wafer 10 gedreht wird, werden in die Bildverarbeitungseinheit 300 eingegeben. Mit der Bildverarbeitungseinheit 300 wird ein erfasstes Bild erzeugt, dass sich entsprechend der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10 erstreckt. Zudem erfolgt eine vorbestimmte Prüfverarbeitung anhand dieses erfassten Bilds.
Die Polarisationsrichtung der ersten Polarisationsvorrichtung 200 und die Polarisationsrichtung der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 sind beispielsweise parallel eingestellt (vertikale Richtung oder horizontale Richtung). In diesem Zustand wird weißes Licht L_o von der Beleuchtungseinheit 110 ausgesendet und die Bilderfassungsstelle Ed des Wafers 10 wird in der Kameraeinheit 100 erfasst. In diesem Zustand wird das weiße Licht L_o von der Beleuchtungseinheit 110 in der ersten Polarisationsvorrichtung 200 polarisiert und beleuchtet die Bilderfassungsstelle Ed an der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10. Zudem wird das vom weißen Licht L_o an der Bilderfassungsstelle Ed reflektierte Licht L_R in der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 polarisiert. Das polarisierte reflektierte Licht L_R tritt in die Kameraeinheit 100 ein. Der Polarisationszustand des in die Kameraeinheit 100 eintretenden Lichts beruht auf der Polarisationswirkung der ersten Polarisationsvorrichtung 200 und der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 mit parallelen Polarisationsrichtungen. Die Bildverarbeitungseinheit 300 nimmt ein erfasstes Bild auf, das auf dem Licht beruht, das diesen Polarisationsvorgängen unterzogen wurde. Man erhält beispielsweise ein erfasstes Bild I₁ nach 2A. Das erfasste Bild I₁ ist der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10 zugeordnet. Innerhalb dieses erfassten Bilds I₁ findet sich beispielsweise ein Bildabschnitt I_D, der zu Schichtlagen und anderen Abscheidungen gehört.
Nun werden die Polarisationsrichtung der ersten Polarisationsvorrichtung 200 und die Polarisationsrichtung der zweiten Polarisationsvorrichtung orthogonal eingestellt. In diesem Zustand wird ein vergleichbares Bild aufgenommen. In diesem Fall tritt wie oben erläutert polarisiertes reflektiertes Licht L_R in die Kameraeinheit 100 ein. Der Polarisationszustand des einfallenden Lichts unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Zustand und beruht auf der Polarisationswirkung der ersten Polarisationsvorrichtung 200 und der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 mit orthogonalen Polarisationsrichtungen. Die Bildverarbeitungseinheit 300 nimmt ein erfasstes Bild auf, das auf dem Licht beruht, das diesen Polarisationsvorgängen unterzogen wurde. Man erhält beispielsweise das erfasste Bild I₂ nach 2B. In diesem erfassten Bild I₂ unterscheiden sich im Bildabschnitt I_D des erfassten Bilds I₁ zwei Bildabschnitte I_D1, I_D2.
Die Menge des reflektierten Lichts L_R von der Bilderfassungsstelle Ed, die in die Kameraeinheit 100 eintritt, wird von den optischen Drehungsgraden an der Oberfläche des Wafers 10 oder Schichtlagen oder anderen Abscheidungen in der Bilderfassungsstelle Ed beeinflusst. Den Unterschieden zwischen den beiden erfassten Bildern I₁ und I₂ (2A und 2B) kann man entnehmen, dass die Abscheidungen auf der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10, die zum Bildabschnitt I_D des erfassten Bilds I₁ gehören, mindestens zwei Teile mit unterschiedlichen Eigenschaften enthalten, die den Bildabschnitten I_D1 und I_D2 des erfassten Bilds I₂ zugeordnet sind. Für den Abschnitt, der dem einen Bildabschnitt I_D1 in den Abscheidungen zugeordnet ist, kann man die Eigenschaft feststellen, dass er einen optischen Drehungsgrad aufweist, der sich in seiner Ausprägung im erfassten Bild ändert, wenn der Zusammenhang der Polarisationsrichtungen der ersten Polarisationsvorrichtung 200 und der zweiten Polarisationsvorrichtung verändert wird (orthogonaler Zusammenhang bzw. paralleler Zusammenhang). Für den Abschnitt, der dem anderen Bildabschnitt I_D2 in den Abscheidungen zugeordnet ist, kann man die Eigenschaft feststellen, dass er einen optischen Drehungsgrad aufweist, der sich in seiner Ausprägung im erfassten Bild I auch dann nicht ändert, wenn der Zusammenhang der Polarisationsrichtungen der ersten Polarisationsvorrichtung 200 und der zweiten Polarisationsvorrichtung verändert wird (orthogonaler Zusammenhang bzw. paralleler Zusammenhang).
Aufgrund dieser Tatsache ist die Bildverarbeitungseinheit 300 dafür ausgelegt, erfasste Bilder mit unterschiedlichen Polarisationseigenschaften aufzunehmen (siehe 2A und 2B) wie oben erklärt, und den Zusammenhang (die Kombination) der Verfahren der Ausprägung in mehreren erfassten Bildern und Polarisationseigenschaften (Zuständen) zum Beurteilen (Prüfen) des Status der Oberfläche des Wafers 10 zu verwenden, der zu den erfassten Bildern gehört, beispielsweise Abscheidungen. Dadurch wird es möglich, die erfassten Bilder dazu zu verwenden, den Status der Schicht oder schadhafter Teile usw. auf der Oberfläche des Wafers 10 genauer zu prüfen. Man beachte, dass die Bildverarbeitungseinheit 300 die erfassten Bilder auch auf einer Anzeigeeinheit sichtbar machen kann (nicht dargestellt), damit man den Zusammenhang zwischen den erfassten Bildern und ihren Polarisationseigenschaften verstehen kann und die Bedienperson den Zustand der Oberfläche des Wafers 10 beurteilen kann. Zudem kann die Bildverarbeitungseinheit 300 den Zusammenhang zwischen den erfassten Bildern und ihren Polarisationseigenschaften dazu verwenden, den Zustand der Oberfläche des Wafers 10 automatisch zu erkennen, beispielsweise Position, Art usw. der Abscheidungen usw., und die Ergebnisse ausgeben.
3 zeigt ein zweites Beispiel der Kantenprüfvorrichtung für einen Halbleiterwafer. Man beachte, dass in 3 die Bildverarbeitungseinheit 300 weggelassen ist. In diesem zweiten Beispiel fallen die optische Achse des weißen Lichts L_o, das auf die Bilderfassungsstelle Ed fällt, und die optische Achse des an der Bilderfassungsstelle Ed reflektierten Lichts L_R zusammen, d. h. man erhält eine koaxiale Anordnung.
In 3 ist die Kameraeinheit 100 so angeordnet, dass ihre optische Achse mit der diametralen Richtung des Wafers 10 zusammenfällt. Die erste Polarisationsvorrichtung 200 und die zweite Polarisationsvorrichtung 210 sind in den Lichtweg von der Bilderfassungsstelle Ed der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10 zur Kameraeinheit 100 gesetzt. Zwischen der ersten Polarisationsvorrichtung 200 und der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 befindet sich ein halbdurchlässiger Spiegel 120. Das weiße Licht L_o, das die Weißlichtquelle der Beleuchtungseinheit 110 über die Kollektivlinse 111 aussendet, wird an dem halbdurchlässigen Spiegel 120 reflektiert und zudem in der ersten Polarisationsvorrichtung 200 polarisiert. In diesem Zustand trifft sie auf die Bilderfassungsstelle Ed der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10. Das an der Bilderfassungsstelle Ed der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10 reflektiere Licht L_R wird in der ersten Polarisationsvorrichtung 200 polarisiert, durchläuft den halbdurchlässigen Spiegel 120, wird nochmals in der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 polarisiert, und erreicht die Kameraeinheit 100.
Wie im obigen Beispiel ist es in dieser Kantenprüfvorrichtung (zweites Beispiel) möglich, die zahlreichen erfassten Bilder, die man von der Kameraeinheit 100 bei wechselnden Zuständen der Polarisationsrichtung der ersten Polarisationsvorrichtung 200 und der Polarisationsrichtung der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 erhält, zum Prüfen des Status der Oberfläche der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10 zu verwenden.
4 zeigt ein drittes Beispiel der Kantenprüfvorrichtung für einen Halbleiterwafer. Man beachte, dass in 4 die Bildverarbeitungseinheit 300 weggelassen ist. Das dritte Beispiel ist so aufgebaut, dass die erste Polarisationsvorrichtung 200 aus dem zweiten Beispiel in 3 entfernt wurde. Im dritten Beispiel wird das von der Beleuchtungseinheit 110 ausgesendete weiße Licht L_o nicht polarisiert, bevor es die Bilderfassungsstelle Ed auf der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10 erreicht. Das an der Bilderfassungsstelle Ed reflektierte Licht L_R wird in der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 polarisiert und erreicht die Kameraeinheit 100 in diesem Status. In diesem Fall kann man die Polarisationsrichtung der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 (beispielsweise vertikale Richtung und horizontale Richtung) verändern und die Kameraeinheit 100 dazu verwenden, die Oberfläche des Wafers 10 abzutasten, damit man eine Anzahl erfasster Bilder erhält. Man kann die zahlreichen erfassten Bilder zum Prüfen des Status der Oberfläche der äußeren Umfangsendfläche des Wafers 10 verwenden.
In jedem Beispiel wurden die Polarisationsrichtungen der ersten Polarisationsvorrichtung 200 und der zweiten Polarisationsvorrichtung 210 verändert, damit man eine Anzahl erfasster Bilder erhält. Man kann jedoch auch erfasste Bilder verwenden, die man in einem Status erhält, in dem entweder die erste Polarisationsvorrichtung 200 oder die zweite Polarisationsvorrichtung, die in den Lichtweg eingefügt sind, entfernt werden, um die Prüfung vorzunehmen. Zudem ist das Verfahren zum Ändern der Polarisationsrichtungen der Polarisationsvorrichtungen 200 und 210 nicht auf Änderungen von 90 Grad in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung eingeschränkt, sondern man kann beliebige Winkel verwenden (20 Grad, 30 Grad, 45 Grad usw.).
Es ist möglich, eine verwendete Substanz anhand der Bedingungen des Herstellungsvorgangs des Wafers 10 bis zu einem gewissen Ausmaß zu erkennen. Kennt man ein zu unterscheidendes Material, so kann man vorab die bestmöglichen Bedingungen für den Polarisationszustand durch den optischen Drehungsgrad des Materials ermitteln. Durch das Gewinnen zahlreicher erfasster Bilder bei diesen Bedingungen und bei davon abweichenden Bedingungen kann man die Prüfvorgänge wirksamer ausfuhren.
Beispielsweise ist es in einer Kameraeinheit 100, in der ein CCD-Liniensensor (eindimensionaler Liniensensor) als Bilderfassungselement verwendet wird, siehe 5, möglich, erfasste Bilder in dem Status aufzunehmen, in dem sich die Pixelanordnungsrichtung des CCD-Liniensensors 102 und die Polarisationsrichtung der Polarisationsvorrichtung 210 senkrecht kreuzen, und in dem Status, in dem die Polarisationsvorrichtung 210 entfernt ist, und die erfassten Bilder als Grundlage für die Prüfung zu verwenden.
Man beachte, dass das zu prüfende Objekt nicht auf den angegebenen Halbleiterwafer beschränkt ist. Es kann sich auch um eine DVD oder ein anderes scheibenförmiges Speichermedium handeln oder um einen Gegenstand, der nicht die Form einer Scheibe hat.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie oben erläutert haben das Prüfverfahren und die Prüfeinrichtung der Erfindung die vorteilhafte Auswirkung, dass man erfasste Bilder als Grundlage für die genauere Prüfung der Zustände einer Schicht, schadhafter Abschnitte usw. auf der Oberfläche eines geprüften Objekts verwenden kann, und dass man sie als Prüfverfahren und Prüfeinrichtung zum Abtasten der Oberfläche eines Halbleiterwafers oder eines anderen geprüften Objekts verwenden kann und das erfasste Bild untersuchen kann, um das geprüfte Objekt zu inspizieren.

Claims

Prüfverfahren zum optischen Prüfen der Oberfläche eines Prüfobjekts, umfassend die Schritte: – Versetzen des Prüfobjekts (10) in Rotation, – Bestrahlen einer Oberfläche des Prüfobjekts (10) mit weißem Licht einer Beleuchtungseinheit (110), – Abtasten der Oberfläche des Prüfobjekts (10) mit einer Bilderfassungseinheit (100), – Verändern der Polarisationseigenschaft des Lichts in einem ersten Schritt, wobei die Polarisation des Lichts, das von der Oberfläche des Prüfobjekts (10) abgestrahlt wird und dann auf die Bilderfassungseinheit (100) einfällt, geändert wird, – Erfassen von Bildern in einem zweiten Schritt, wobei die aufgenommenen Bilder auf den im ersten Schritt erzeugten unterschiedlichen Polarisationseigenschaften des Lichts beruhen, – Verwenden der im zweiten Schritt aufgenommenen Bilder zum Prüfen der Oberfläche des Prüfobjekts (10), wobei ein Zusammenhang zwischen der Anzahl der erfassten Bilder und der unterschiedlichen Polarisationseigenschaften des Lichts hergestellt wird.
Prüfverfahren nach Anspruch 1, wobei die Polarisationseigenschaft des weißen Lichts von der Beleuchtungseinheit (110) durch eine Polarisationsvorrichtung (200) verändert wird und dieses Licht auf die Bildererfassungsstelle der Oberfläche des Prüfobjekts (10) trifft.
Prüfverfahren nach Anspruch 1, wobei die Polarisationseigenschaft des weißen Lichts, das von der Oberfläche des Prüfobjekts (10) reflektiert wird, durch eine zweite Polarisationsvorrichtung (210) verändert wird.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Polarisationsrichtung der ersten Polarisationsvorrichtung (200) oder der zweiten Polarisationsvorrichtung (210) verändert wird.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zu prüfende Oberfläche des Prüfobjekts (10) die Umfangsendfläche (Ed) ist.
Prüfeinrichtung zum optischen Prüfen der Oberfläche eines Prüfobjekts, umfassend: – eine Dreheinrichtung, die das Prüfobjekt (10) in Rotation versetzt; – eine Beleuchtungseinheit (110), die dem Prüfobjekt (10) an der äußeren Umfangsendfläche (Ed) gegenüberliegt und die diese Fläche mit weißem Licht bestrahlt; – eine Bilderfassungseinheit (100), die dem Prüfobjekt (10) an der äußeren Umfangsendfläche (Ed) gegenüberliegt und die das von der Oberfläche des Prüfobjekts (10) reflektierte Licht aufnimmt; – eine erste Polarisationsvorrichtung (200), die im Lichtweg zwischen der Beleuchtungseinheit (110) und der Oberfläche des Prüfobjekts (10) angeordnet ist und mit der die Polarisationseigenschaften des ausgesendeten weißen Lichts verändert werden kann, und/oder – eine zweite Polarisationsvorrichtung (210), die im Lichtweg zwischen der Oberfläche des Prüfobjekts (10) und der Bilderfassungseinheit (100) angeordnet ist und mit der die Polarisationseigenschaften des von der Oberfläche reflektierten Lichts verändert werden kann; und – eine Bildverarbeitungseinheit (300), die die von der Bilderfassungseinheit (100) aufgenommenen Bilder empfängt und den Zusammenhang zwischen der Anzahl der erfassten Bilder und ihren zugehörigen Polarisationseigenschaften als Grundlage zum Beurteilen der Oberfläche des Prüfobjekts verwendet.