DE3143695A1 - Method and device for detecting particles on a body - Google Patents
Method and device for detecting particles on a bodyInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen Method and device for determining
von Teilchen auf einen Körper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen von teilchenförmigen Verunreinigungen an der Oberfläche eines Körpers, insbesondere an der Oberfläche eines Halbleiterplättchens, bei dm auf die Oberfläche des Körpers ein paralleler Licht.strahl gerichtet und das an den Verunreinigungen gestreute Licht beobachtet wird. from particles to a body The invention relates to a method for the detection of particulate contamination on the surface of a body, especially on the surface of a semiconductor wafer, at dm on the surface of the body directed a parallel beam of light and that to the Light scattered by impurities is observed.
Es sind mehrere Methoden zur Feststellung und Ermittlung der Anzahl und Größe von Teilchen auf einem Halbleiterplättchen bekannt, damit solche Plättchen abgewiesen werden können, auf deren Oberfläche sich ein oder mehr Teilchen unerwünschter Größe, beispielsweise von 1 bis 20 /um, oder übermäßig viele solcher Teilchen befinden.There are several methods of finding and determining the number and size of particles on a semiconductor die are known to make such dies can be rejected, on the surface of which one or more particles are undesirable Size, for example from 1 to 20 / µm, or an excessive number of such particles.
Die vorherrschende Methode besteht in der direkten Betrachtung des Körpers durch einen menschlichen Beobachter mittels eines Hellfeld-/Dunkelfeld-Mikroskops. Der menschliche Beobachter ist in der Lage, die Anzahl der Teilchen zu zählen und auch deren Größe festzustellen, beispielsweise zwischen 1 und 20,um, und dann diejenigen Plättchen auszusondern, die eine übermäßige Anzahl oder Teilchen einer gewesen Größe aufweisen. Diese Methode ist zweifellos sehr ungenau und zugleich sehr kostspielig, und zwar sowohl wegen der Lohnkosten für den menschlichen Beobachter als auch wegen der Anzahl der Zurückweisungen nach der Inspektion und nach der Herstellung von Chips, wenn festgestellt wird, daß die irrtümlich als gut befundenen Plättchen wegen des Vorliegens von teilchenförmigen Verunreinigungen elektrische Fehler aufweisen, wie beispielsweise -Kurzschlüsse.The predominant method is to look directly at the Body by a human observer using a brightfield / darkfield microscope. The human observer is able to count the number of particles and also determine their size, for example between 1 and 20 um, and then those Weed out platelets that have been in excessive numbers or particles of one size exhibit. This method is undoubtedly very imprecise and at the same time very expensive, both because of the labor costs for the human observer and because of it the number of rejections after inspection and after production of Chips if it is found that the chips erroneously found to be good are due to the presence of particulate contaminants have electrical faults, such as short circuits.
Es ist allgemein benannt, daß teilchenförmige Verunreinigungen auf einer Halbleiter-Oberfläche teitungs unterbrechungen, Kurzschlüsse und andere Fehler in einer integrierten Schaltlmg hervorrufen können, die auf dem Plättchen angeordnet oder daraus hergestellt wird. Integrierte Schaltungen weisen Schaltungselemente auf, deren Abmessungen bei fortgeschrittener Technik nur 2,5 /um und weniger betragen. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und wegen der Vielzahl von Verfahrensschritten, welche die Herstellung integrierter Schaltungen nach der Untersuchung der Oberfläche des Rohplättchens erfordern, müssen verunreinigte Plättchen aus dem Produktionavorgang entfernt werden, bevor die zahlreichen Herstellungs schritte begonnen werden. In manchen Fällen müssen Plätt chen, die eine übermäßige Anzahl von Teilchen von etwa 1 /um Größe aufweisen, entfernt werden, obwohl beim gegenwärtigen Stand der Technik die Teilchen in manchen Fällen noch etwas größer sein können und das Plättchen trotzdem für die Herstellung einer gedruckten Schaltung brauchbar ist.It is commonly named as particulate contaminants line interruptions, short circuits and other faults on a semiconductor surface can cause in an integrated Schaltlmg, which is arranged on the plate or is made from it. Integrated circuits have circuit elements on whose Dimensions with advanced technology only 2.5 / um and be less. For reasons of economy and because of the large number of process steps which the production of integrated circuits according to the Require examination of the surface of the raw wafer, contaminated wafer can be removed from the production process before the numerous manufacturing steps to be started. In some cases, plates that have an excessive number must be used of particles about 1 / µm in size can be removed, although at the present time State of the art the particles can be somewhat larger in some cases and the plate can still be used for the production of a printed circuit is.
Ein anderes Verfahren besteht in der Verwendung eines Helium/Neon-Lasers zum Abtasten der Oberfläche des Plättchens und. der Verwendung eines Photomultiplier zur Feststellung reflektierter Strahlen. Die Teilchen auf der Plättchenoberfläche reflektieren däs Licht des Laserstrahles auf den Photomultiplier, so daß die Anzahl der von dem Photomultiplier empfangenen Impulse der Teilchenzahl entspricht, während die Intensität der Impulse eine Anzeige für die Größe der Teilchen ist.Another method is to use a helium / neon laser for scanning the surface of the wafer and. using a photomultiplier to detect reflected rays. The particles on the platelet surface reflect the light of the laser beam onto the photomultiplier, so that the number of the pulses received by the photomultiplier corresponds to the number of particles, while the intensity of the pulses is an indication of the size of the particles.
Dieses Verfahren wurde jedoch noch nicht vollständig untersucht und entwickelt und hat den Nachteil, daß es einen kostspieligen Satz optischer Geräte erfordert, um einen geeigneten Laserstrahl zu bilden und diesen Strahl über die Oberfläche des Plättchens hinwegzuführen. Dabei sind mechanische Masken zum Richten des Strahles erforderlich. Weiterhin ist die Abtastung langsam und erfordert 2 bis 4 Sekunden für ein 7,5 cm-Plättchen, unabhängig davon, ob die Abtastung mittels eines Satzes optischer Geräte oder auf andere Weise erfolgt.However, this procedure has not yet been fully investigated and and has the disadvantage of being an expensive set of optical devices requires to form a suitable laser beam and pass this beam over the Lead away surface of the platelet. There are mechanical masks for straightening of the beam required. Furthermore, the scan is slow and requires 2 to 4 seconds for a 7.5 cm plate, regardless of whether the sampling by means of a set of optical devices or otherwise.
Der Detektor des Photomultipliers kann auch nur jeweils einen Fleck erfassen, so wie der Laserstrahl über die Plättchen-Oberfläche hinweggeführt wird. Daher ist der Verwendung von Laserstrahlen ein Problem eigen, das darin besteht, daß in einem bestimmten Zeitpunkt immer nur eine Stelle erfaßt wird, zumal der Laserstrahl iiber die Plättchen-Oberfläche nicht mit hoher Geschwindigkeit hinweggeführt wird. Daher kann der Photomultiplier auch nicht feststellen, welche der Teilchen sich bewegen und welche stationär sind, da daß zum Beleuchten der Teilchen benutzte Licht von dem sehr dünnen Laserstrahl gebildet wird und sich bewegende Teilchen, die von dem Laserstrahl bei der Abtastung einer Zeile getroffen werden, bei der nächsten Zeilenabtastung verpaßt werden.The detector of the photomultiplier can also only detect one spot at a time detect how the laser beam is guided over the wafer surface. Therefore, there is a problem inherent in the use of laser beams in that that at a certain point in time only one point is detected, especially the laser beam is not passed over the platelet surface at high speed. Therefore, the photomultiplier cannot determine which of the particles are located move and which are stationary, since the light used to illuminate the particles is formed by the very thin laser beam and moving particles made by be hit by the laser beam when scanning one line, the next Line scan will be missed.
Daher bietet diese Methode keine Möglichkeit, sich bewegende Teilchen genau wiederzugeben, so daß solche beweglichen Teile von dem Photomultiplier als stationäre Teilchen interpretiert werden können. Es besteht keine Möglichkeit, daß der Laserstrahl quer und senkrecht über das Plättchen mit der gleichen Geschwindigkeit hinweggeführt werden kann, wie der Elektronenstrahl die Speicherplatte einer Fernsehkamera abtastet. Ein weiterer und bedeutenderer Nachteil der Verwendung eines Lasersystems besteht in den kostspieligen Sicherheitseinrichtungen, die benutzt werden müssen, um die gesetzlichen Bestimmungen für den Gebrauch von Lasern zu erfüllen.Hence, this method does not offer any possibility of moving particles reproduce accurately, so that such moving parts of the photomultiplier as stationary particles can be interpreted. There is no way that the laser beam across and perpendicular across the platelet at the same speed can be carried away like the electron beam the storage disk of a television camera scans. Another and more significant disadvantage of using a laser system consists in the expensive safety devices that must be used, to meet the legal requirements for the use of lasers.
Es besteht demnach insbesondere in der Halbleiter-Industrie, aber auch auf anderen Gebieten, ein dringender Bedarf für eine einfache und billige Methode zum Feststellen sowie Bestimmen der Anzahl und Größe von Teilchen an der Oberfläche oder in einem Material, wie beispielsweise einem Halbleiter-Plättchen, das auch von einem Ungeübten angewendet werden kann.It therefore exists particularly in the semiconductor industry, however in other areas too, there is an urgent need for a simple and inexpensive method for determining and determining the number and size of particles on the surface or in a material such as a semiconductor die, that too can be used by an inexperienced.
Dieser Bedarf wird nach der Erfindung dadurch gedeckt, daß der Körper in einen im wesentlichen reflexionsfreien Raum gebracht und darin so ausgerichtet wird, daß der parallele Lichtstrahl an der Oberfläche des Körpers im wesentlichen ohne Streuung oder Reflexion zu der den Lichtstrahl erzeugenden Lichtquelle zurückgeworfen wird und daß auf die Oberfläche des Körpers eine Fernsehkamera gerichtet wird und die von der Fernsehkamera in Abhängigkeit von dem an den Verunreinigungen gestreuten Licht erzeugten Signale zur Bestimmung von Größe, Zahl und/oder Position der Verunreinigungen verarbeitet wird.This need is met according to the invention in that the body brought into an essentially reflection-free space and aligned in this way that the parallel light beam on the surface of the body is essentially thrown back to the light source generating the light beam without scattering or reflection and that a television camera is pointed at the surface of the body and those from the television camera depending on the amount scattered on the contaminants Light generated signals to determine the size, number and / or position of the contaminants is processed.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, unter Verwendung einer breitbandigen Lichtquelle Teilchen mit einer Größe von 0,3/um festzustellen. Teilchen, deren Größe mehr als 20 /um beträgt, werden im allgemeinen durch die üblichen Reinigunesmethoden zuvor entfernt.The inventive method allows using a broadband light source to determine particles with a size of 0.3 / µm. Particle, the size of which is more than 20 μm are generally cleaned by the usual cleaning methods previously removed.
Demgemäß wird durch die Erfindung ein Verfahren angegeben, durch das die oben behandelten Mängel und Nachteile der bisher bekannten Verfahren vermieden werden.Accordingly, the invention provides a method by which the above-discussed shortcomings and disadvantages of the previously known methods are avoided will.
Es ist relativ einfach und billig durchführbar und erlaubt den Einsatz leicht erhältlicher Einrichtungen.It is relatively simple and cheap to implement and allows use easily available facilities.
Dabei ist von besonderem Vorteil, daß ein Detektionssystem Anwendung findet, das nicht von der Beurteilung durch das menschliche Auge abhängt, und bei dem auch nicht ein Laser als Lichtquelle benutzt werden muß.It is particularly advantageous that a detection system is used finds that does not depend on the judgment by the human eye, and at which also does not have to use a laser as a light source.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die darin besteht, daß in einem im wesentlichen lichtdichten Gehäuse, dessen Wände an der Innenseite reflexionsfrei sind, eine Lichtquelle und ein optisches System angeordnet sind, daß das optische System das von der Lichtquelle in einem breiten Spektralbereich gelieferte Licht parallelisiert und auf den zu untersuchenden Körper richtet, der in dem Gehäuse beweglich gehalten und so eingestellt ist, daß der auf die Oberfläche des Körpers auftreffende parallele Lichtstrahl im wesentlichen auf die Lichtquelle zurückgeworfen wird, wobei das optische System eine Reflexion oder Streuung des zurückgeworfenen Lichtes in einer den auf den Körper gerichteten Lichtstrahl störenden Weise verhindert, und daß in dem Gehäuse eine lichtempfindliche Kamera derart angeordnet und auf die Oberfläche des Körpers gerichtet ist, daß sie das an teilchenförmigen Verunreinigungen, die sich an der Oberfläche des Körpers befinden, gestreute Licht empfängt, jedoch von dem an der Oberfläche des Körpers reflektierte Licht im wesentlichen nicht getroffen wird.The invention also relates to a device for implementation of the method according to the invention, which consists in that in one essentially light-tight housing, the walls of which are reflection-free on the inside, a light source and an optical system are arranged that the optical system that of the light source Light delivered in a broad spectral range is parallelized and directed towards the examining body is directed, which is held movably in the housing and so adjusted is that the parallel light beam impinging on the surface of the body is im is reflected essentially back on the light source, the optical system a reflection or scattering of the reflected light in a den on the body Directed light beam interfering way prevented, and that in the housing a photosensitive camera so arranged and directed to the surface of the body is that they get rid of particulate contaminants that stick to the surface of the body receives scattered light, but from that on the surface light reflected from the body is essentially not hit.
Bei einer bevorzug-' un Ausführungsform der Erfindung wird zur Feststelitag sowie Bestimmung der Anzahl und Größe von teilchenlörmigen Verunreinigungen an der Oberfläche oder in einem Körper, insbesondere einem Halbleiter-Plättchen, ein intensiver Lichtstrahl, der ein breites Spektrum der Wellenlängen besitzt, mittels geeigneter Linsen, einer Lochblende und eines Spiegels parallelisiert und dann auf die Oberfläche des zu untersuchenden Plättchens gerichtet. Das parallelisierte Licht wird dann von der Oberfläche des Plättchens im wesentlichen auf dem gleichen Weg in Richtung auf die Licht quelle zurückgeworfen. Dagegen wird das Licht an vorhandenen Teilchen gestreut, und es hat die Rütlkurve des gestreuten Lichtes eine der Teilchengröße proportionale Größe in den Vorwärts-, Rückwärts- und "Y"-Richtungen.In a preferred 'un embodiment of the invention, the festival day and determining the number and size of particulate contaminants on the surface or in a body, especially a semiconductor wafer, an intense beam of light, which has a wide range of wavelengths, using suitable lenses, one Pinhole and a mirror parallelized and then towards the surface of the investigating platelet directed. The parallelized light is then from the Surface of the platelet essentially follows the same path in the direction of the Light source reflected. In contrast, the light is scattered by existing particles, and the Rütl curve of the scattered light has a particle size proportional Size in the forward, backward, and "Y" directions.
Eine äußerst lichtempfindliche Fernsehkamera ist auf die Oberfläche des Körpers gerichtet und durch ein geeignetes Objektiv auf einen ausgewählten Abschnitt der Oberfläche oder die gesamte Oberflache fokussiert, um die Hüllkurven des gestreuten Lichtes zu erfassen. Wenn zuvor durch Feststellen der Abhangigkeit der Intensität des Streulichtes von der Teilchengröße eine Eichung stattgefunden hat, kann mittels der-Kamera und eines angeschlossenen Prozessors durch einfache Beobachtung das Vorhandensein, die Anzahl und die Größe der Teilchen bestimmt werden. Das Gehäuse einer solchen Vorrichtung sollte im wesentlichen kein Licht reflektieren, also beispielsweise mit einem schwarzen Material bedeckt sein. Auch die anderen in dem Gehäuse vorhandenen Einrichtungen sollten im wesentlichen reflexionsfrei sein.An extremely light sensitive television camera is on the surface of the body and directed through a suitable lens onto a selected section the surface or the entire surface focused to the envelopes of the scattered To capture light. If beforehand by determining the dependence of the intensity of the scattered light from the particle size calibration has taken place, can be done by means of the camera and a connected processor by simply observing the presence, the number and size of the particles can be determined. The housing of such a Device should essentially not reflect light, for example be covered with a black material. Also the others present in the case Facilities should be essentially anechoic.
Zwischen dem Kollimatorspiegel und der Plättchen-Oberfläche kann eine verstellbare Blende angeordnet sein, um genau den Flächenabschnitt zu bestimmen, der von dem Lichtstrahl an der Plättchen-Oberfläche getroffen wird.Between the collimator mirror and the plate surface can be a adjustable diaphragm be arranged to precisely determine the surface section, which is struck by the light beam on the platelet surface.
Stattdessen kann eine Maske auf der Linse verwendet werden, die dazu dient, den von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl zu einer kleinen Quelle zu fokussieren. Eine solche Maske würde es ermöglichen, Licht nur auf ausgewählte Abschnitte der Plättchen-Oberfläche zu richten.Instead, a mask can be used on the lens to do this serves to direct the light beam emanating from the light source to a small source focus. Such a mask would allow light to be shone only on selected sections to align the platelet surface.
Es wurde festgestellt, daß unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Teilchen mit einer Größe von 0,5 um wiederholt festgestellt, identifiziert und gemessen werden können. Es wurde auch gefunden, daß noch Teilchen von etwa 0,3 /um festgestellt wurden, obwohl die Meßgenauigkeit nicht mehr sehr genau war. Es kann möglich sein, auch noch Teilchen mit einer Größe von etwa 0,1 um festzustellen, jedoch wäre deren Messung nicht gesichert. Demnach erlaubt es die Erfindung in vorteilhafter Weise einem ungeübten Beobachter, teilchenförmige Verunreinigungen an der Oberfläche eines Körpers, beispielsweise eines Falbleiter-Plättchens, festzustellen und sogar deren Anzahl und Größe zu bestimmen.It has been found that using the method of the invention Particles 0.5 µm in size were repeatedly detected, identified and measured can be. It was also found that particles of about 0.3 µm were still found although the measurement accuracy was no longer very accurate. It could be possible, also particles with a size of about 0.1 µm could be detected, but theirs would be Measurement not secured. Accordingly, the invention advantageously allows it to an untrained observer, particulate contaminants on the surface of a Body, for example a conductor plate, to determine and even their Determine number and size.
Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung einer kollimierten Lichtquelle mit breitem Spektrum zur Beleuchtung der Oberfläche eines Körpers aus einem Halbleiter- oder sonstigen Material in solcher Weise, daß das Licht von der Clberfläche zur Lichtquelle zurückgeworfen wird, ohne den Austritt äußeren Lichtes zu bewirken, und daß ein lichtempfi:idliches Vidicon und ein Prozessor verwendet werden, um die Anzahl und Größe der Hüllkurven von Licht festzustellen, zu identifizieren, zu zählen und zu messen, das von den Teilchen in Abhängigkeit von dem darauf einfallenden, kollimierten Licht gestreut wird.A feature of the invention is the use of a collimated Broad spectrum light source for illuminating the surface of a body a semiconductor or other material in such a way that the light from the The surface is reflected back to the light source without the escape of external light and that uses a light-sensitive vidicon and processor to identify the number and size of the envelopes of light, to count and measure the amount of particles depending on the incident, collimated light is scattered.
Ein anderes Merkmal besteht in der Verwendung kollimierten Lichtes zur Beleuchtung der Halbleiter-Oberfläche, wobei das Licht von teilchenförmigen Verunreinigungen auf der Oberfläche gestreut und das Streulicht von einer lichtempfindlichen Fernsehkamera festgestellt wird.Another feature is the use of collimated light to illuminate the semiconductor surface, the light being particulate Impurities scattered on the surface and the scattered light from a photosensitive TV camera is detected.
Ein weiteres Merkmal besteht in der Verwendung einer einstellbaren Irisblende, die zwischen dem Kollimatorspiegel und der Halbleiter-Oberfläche angeordnet ist, um die Größe des Flächenabschnittes zu bestimmen, der von dem kollimierten Licht an der Halbleiter-Oberfläche getroffen wird, und um Reflexionen an den Kanten des Plättchens zu vermeiden.Another feature is the use of an adjustable one Iris diaphragm, which is arranged between the collimator mirror and the semiconductor surface is to determine the size of the surface portion that is collimated by the Light hits the semiconductor surface and causes reflections at the edges to avoid the platelet.
Ein anderes Merkmal besteht in der Verwendung eines Spiegels und einer trisblencie zum Richten eines parallelen Richtstrahles auf einen bestimmten Abschnitt der Oberfläche des Plättchens und zum Eliminieren einer Lichtdiffusion und -reflexion an den Rändern des Plättchens.Another feature is the use of a mirror and one trisblencie for directing a parallel directional beam onto a specific section the surface of the plate and to eliminate light diffusion and reflection on the edges of the platelet.
Ein weiteres Merkmal besteht in der Verwendung einer Maske auf einer der Lichtquelle benachbarten Linse in solcher Weise, daß die Maske auf dem Plättchen abgebildet wird, und in einer Bewegung des Plättchens, so daß vorbestimmte Abschnitte des Plättchens von dem parallelen Lichtstrahl beleuchtet und von der Vidicon-Kamera zu verschiedenen Zeiten beobachtet werden, um die Anzahl und Größe der Teilchen in dem beleuchteten Bereich festzustellen, zu zählen, zu identifizieren und zu messen, bis im wesentlichen das gesamte Plättchen untersucht worden ist.Another feature is the use of a mask on top of one the lens adjacent to the light source in such a way that the mask on the plate is imaged, and in one movement of the plate, so that predetermined sections of the wafer illuminated by the parallel light beam and by the Vidicon camera observed at different times to determine the number and size of the particles detect, count, identify and measure in the illuminated area, until essentially all of the platelet has been examined.
Ein anderes Merkmal ist die Verwendung eines Gehäuses, das im wesentlichen reflexionsfrei und gegen das Eindringen von äußerem Licht geschiitzt ist.Another feature is the use of a housing that is essentially reflection-free and protected against the penetration of external light.
Ein anderes Merkmal ist die Verwendung einer Lichtquelle mit einem breiten Spektrum, so daß die Teilchen unterschiedlicher Größe Licht unterschiedlicher Wellenlängen optimal streuen.Another feature is the use of a light source with a wide spectrum, so that the particles of different sizes light different Scatter wavelengths optimally.
Ein weiteres Merkmal besteht in der Verwendung eines Objektivs mit veränderbarer Brennweite an der Kamera, damit ein kleiner Abschnitt des Plättchens mit stärkerer Vergrößerung betrachtet werden kann, um auf diese Weise die Feststellung von Teilchen geringerer Größe zu ermöglichen, beispielsweise mit einer Größe von etwa 0,5 /um und weniger.Another feature is the use of a lens with changeable focal length on the camera, so a small section of the plate at higher magnification can be viewed in this way the finding to enable particles of smaller size, for example with a size of about 0.5 µm and less.
Ein anderes Merkmal besteht in einer Einstellung des Winkels, unter dem die Kamera auf die Oberfläche des Plättchens gerichtet ist, und dessen optimaler Wert etwa 1? beträgt.Another feature is an adjustment of the angle under which the camera is aimed at the surface of the platelet, and its more optimal Worth about 1? amounts to.
Noch ein weiteres Merkmal besteht in der im wesentlichen augenblicklichen Darstellung der gesamten Plättchen-Oberfläche auf einem Bildschirm zusammen mit der Position, der Anzahl und der Größe der darauf vorhandenen, teilchenförmigen Verunreinigungen.Yet another feature is essentially instantaneous Display of the entire platelet surface on one screen together with the position, number and size of the particulate ones present on it Impurities.
Ein weiteres Merkmal besteht in der schnellen Abtastung der gesamten Plättchen-Oberfläche, beispielsweise in etwa 33 ms bei einem Plättchen von 7,5 cm Durchmesser, und die damit verbundene Feststellung der Verunreinigungen.Another feature is the fast scanning of the whole Platelet surface, for example in about 33 ms for a 7.5 cm platelet Diameter, and the associated determination of the contamination.
Ein weiteres Merkmal besteht in der Feststellung beweglicher Teilchen und der Unterscheidung solcher beweglicher Teilchen von stationären Teilchen.Another feature is the detection of moving particles and the distinction of such moving particles from stationary particles.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen Fig. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung des Lichtweges in der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Lichtstreuung von kollimiertem Licht an Teilchen und des Rückwerfens des kollimierten Lichtes von der Plättchen-Oberfläche, Fig. 4 ein Schema der aufeinanderfolgenden Abtastung von ausgewählten Abschnitten der Plättchen-Oberfläche, Fig. 5 ein Diagramm, welches das digitalen Äquivalent der Abtastung der Oberfläche als Funktion der Zeit bei Vorliegen eines sich bewegenden Teilchens veranschaulicht und Fig. 6 eine Maske, die auf der den Lichtstrahl fokussierenden Linse angeordnet sein kann und dazu dient, die Größe des beleuchteten Bereiche3 auf der Plättchen-Oberfläche zu definieren.The invention is illustrated below with reference to the in the drawing Embodiment described and explained in more detail. Those of the description and Features to be taken from the drawing can be used in other embodiments of the The invention can be used individually or in groups in any combination Find. 1 shows the schematic representation of a device according to FIG Invention, Fig. 2 is a schematic representation of the light path in the device according to Fig. 1, Fig. 3 a schematic representation of the light scattering from collimated Light on particles and the reflection of the collimated light from the platelet surface, Fig. 4 is a diagram of the successive scanning of selected sections the platelet surface, Fig. 5 is a diagram showing the digital Equivalent to scanning the surface as a function of time in the presence of one moving particle and Fig. 6 shows a mask placed on the Light beam focusing lens can be arranged and is used to adjust the size of the illuminated area3 on the wafer surface.
Fig. 1 zeigt als Beispiel eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung zum Feststellen, Messen, Identifizieren und Zählen der Anzahl und der Größe von teilchenförmigen Verunreinigungen auf der Oberfläche eines Halbleiter-Plättchens. In einem Gehäuse 5, dessen Wände im Inneren vorzugsweise aus einem schwarzen Material bestehen, um unerwünschte Lichtreflexionen und -streuungen zu vermeiden, sind eine hochempfindliche V-Eameva 11 mit einem Objektiv 15 , eine Irisblende 7, ein Kollimatorspiegel 6 und ein Saugkopf 8 zum Halten eines zu untersuchenden Plättchens angeordnet. Die Irisblende 7, die mit einer schwarzen oder anderen, lichtschluckenden Farbe oder einem lichtschluckenden Material beschichtet sein kann, kann so eingestellt werden, daß sie das Licht auf einen gewünschten Abschnitt der Oberfläche des Plättchens richtet. Beispielsweise kann die Irisblende 7 das auf die Kanten des Plättchens gerichtete Licht unterdrücken und dadurch verhindern, daß Licht von solchen Kanten gestreut oder reflektiert wird. Eine andere Möglichkeit zur Bokussierung des parallelen Lichtes auf einen bestimmten Abschnitt der Plättchen-Oberfläche besteht in der Verwendung einer Maske, beispielsweise aus einem schwarzen, unbrennbaren Material, die auf der Linse 2 angeordnet werden kann, die sich vor der Lichtquelle 1 befindet. Eine solche Maske 60 ist in Fig. 6 dargestellt0 Diese Maske weist eine Anzahl unterschiedlicher Löcher 61 oder sonstiger Öffnungen auf. Die Maske kann auch mit einer Einrichtung 62 zur Bewegung der Maske verbunden sein. Demnach kann, wenn ein spezieller Abschnitt der Plättchen-Oberfläche untersucht werden soll, eine Maske 60 oder eine Irisblende 7 dazu benutzt werden, um den parallelen Lichtstrahl 14 auf diesen Abschnitt der Plättchen-Oberfläche zu beschränken. Die Kamera 11 kann mittels des Objektives 15 auf diesen Flächenabschnitt fokussiert werden, damit dieser Abschnitt mit einer stärkeren Vergrößerung erfaßt wird. Auf diese Weise-kann die Auflösung kleinerer Teilchen verbessert werden.1 shows a possible embodiment of a device as an example for detecting, measuring, identifying and counting the number and size of particulate contaminants on the surface of a semiconductor die. In a housing 5, the walls of which inside are preferably made of a black material exist to avoid unwanted light reflections and scattering are one highly sensitive V-Eameva 11 with an objective 15, an iris diaphragm 7, a collimator mirror 6 and a suction head 8 for holding a wafer to be examined. the Iris diaphragm 7 with a black or other, light-absorbing color or can be coated with a light-absorbing material, can be set so that that they shine the light on a desired portion of the surface of the platelet directs. For example, the iris diaphragm 7 can be applied to the edges of the plate suppress directional light and thereby prevent light from such edges is scattered or reflected. Another possibility for focusing of parallel light on a certain section of the platelet surface in the use of a mask, for example made of a black, incombustible one Material that can be placed on the lens 2 that is in front of the light source 1 is located. Such a mask 60 is shown in FIG Number of different holes 61 or other openings. The mask can also be connected to a device 62 for moving the mask. Accordingly, if a particular section of the platelet surface is to be examined, one Mask 60 or an iris diaphragm 7 can be used to detect the parallel light beam 14 to this section of the platelet surface. The camera 11 can be focused by means of the objective 15 on this surface section so that this Section is captured with a higher magnification. In this way, the Resolution of smaller particles can be improved.
Der Saugkopf 8 ist mittels eines Schlauches an eine Vakuumpumpe 10 angeschlossen. Die Vakuumpumpe 10 vermindert den Druck an der Oberfläche des Saugkopfes, so daß das Plättchen durch Unterdruck gehalten wird, ohne daß die zu untersuchende Oberfläche berührt werden muß.The suction head 8 is connected to a vacuum pump 10 by means of a hose connected. The vacuum pump 10 reduces the pressure on the surface of the suction head, so that the platelet is held by negative pressure without the to be examined Surface must be touched.
Um das iättchen an den Saugkopf zu bringen, kann ein mit Unterdruck arbeitendes Aufnahme ge rät dazu benutzt werden, um das Plättchen an seiner Rückseite aufzunehmen und zum Saugkopf 8 zu bringen, der dann das Plättchen an dessen Rückseite übernimmt. Auf diese Weise wird vermieden, daß die Oberfläche des Plättchens mit der Hand berührt und ggf. stärker verunreinigt wird. Der Lichtstrahl 14 wird von einer Lichtquelle 1 erzeugt, bei der es sich um eine Xenon-Bogenlampe von 150W handeln kann, die mittels der Linse 2 auf eine Lochblende 3 fokussiert wird. Das aus der Lochblende 3 austretende Licht wird von dem Spiegel 6 parallelisiert und durch die einstellbare Irisblende 7 auf den gewünschten Abschnitt der Oberfläche des Plättchens 9 gerichtet.In order to bring the foil to the suction head, a vacuum can be used working recording device to be used to the plate on its back take up and bring to the suction head 8, which then the plate on its back takes over. In this way it is avoided that the surface of the plate with touched by hand and possibly more contaminated. Of the Beam of light 14 is generated by a light source 1 which is a xenon arc lamp of 150W, which focuses on a pinhole 3 by means of the lens 2 will. The light emerging from the aperture 3 is parallelized by the mirror 6 and through the adjustable iris diaphragm 7 to the desired section of the surface of the plate 9 directed.
Wie Fig. 1 zeigt, befindet sich zwischen der Kamera 11 und dem den Kollimatorspiegel 6 enthaltenden Lichtweg eine Wand 13, die ebenfalls mit einem reflexionsfreien Material, insbesondere einem schwarzen Material, beschichtet ist und dazu dient, die Kamera 11 gegen das Licht 14 abzuschirmen, das auf das Objekt oder Plättchen 9 gerichtet ist. Die Kamera 11 ist lichtempfindlich und kann demnach jedes gestreute oder äußere Licht im Gehäuse erfassen. Dieses äußere Licht kann die empfindliche Operation der Kamera beim Erfassen des Lichtes stören, das von den Teilchen an der Oberfläche des Plättchens gestreut wird. Die Genauigkeit der Lichtaufnahme durch die Kamera wird durch das Vorliegen von jeglichem äußeren Licht nachteilig beeinflußt. Daher soll die Innenseite des Gehäuses und die Wand 13 im wesentlichen reflexionsfrei und streufrei sein. Auch ist das Gehäuse im wesentlichen abgeschlossen, um jedes Eindringen von Licht von außen zu verhindern. Weiterhin ist eine weitere Wand 17 oder ein Schirm zwischen der Lichtquelle 1 und dem Objekt 9 aus gleichen Gründen vorgesehen. Diese Wand isoliert auch die von der Lichtquelle 1 ausgehende Wärme und verhindert, daß der Lichtweg 14 und das Objekt 9 durch die Wärme gestört werden. Endlich bildet die Wand 17 einen Schirm, der es ermöglicht, Luft an der Lichtquelle 1 vorbeizuleiten.As Fig. 1 shows, is located between the camera 11 and the Collimator mirror 6 containing light path a wall 13, which is also with a reflection-free material, in particular a black material, is coated and serves to shield the camera 11 from the light 14 that hits the object or plate 9 is directed. The camera 11 is light-sensitive and can therefore detect any scattered or external light in the housing. This outer light can to interfere with the delicate operation of the camera while capturing the light coming from the particles are scattered on the surface of the platelet. The accuracy of the Light reception by the camera is due to the presence of any external light adversely affected. Therefore, the inside of the housing and the wall 13 in the be essentially free of reflection and scatter. Also the housing is essentially locked to prevent any outside light from entering. Farther is another wall 17 or a screen between the light source 1 and the object 9 provided for the same reasons. This wall also isolates that from the light source 1 outgoing heat and prevents the light path 14 and the object 9 through the Heat will be disturbed. Finally educates the wall 17 a screen, which enables air to bypass the light source 1.
Die dargestellte Vorrichtung kann auch mit einer Einrichtung 21 zur Erzeugung eines laminaren Luftstromes versehen sein, von der ein laminarer Strom sauberer Luft ausgeht, der das Plättchen 9 umspült und dann um die Wand 17 herum zur Lichtquelle 1 gelangt. Auf diese Weise wird der das Plättchen 9 umgebende Bereich im wesentlichen von anderen Teilchen freigehalten, und es kann die von der Lichtquelle 1 entwickelte Wärme über die Öffnungen 19 abgeführt werden, die in die Wände des Gehäuses 5 eingeschnitten sind. Wenn die Lichtquelle außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, muß ein Ventilator 18 zur Kühlung der Lichtquelle benutzt werden.The device shown can also be equipped with a device 21 for Generating a laminar air flow, one of which is a laminar flow clean air goes out, which washes around the plate 9 and then around the wall 17 reaches light source 1. In this way, the area surrounding the plate 9 becomes essentially kept free of other particles, and it can be affected by the light source 1 developed heat can be dissipated via the openings 19, which are in the walls of the Housing 5 are incised. When the light source is placed outside the housing is, a fan 18 must be used to cool the light source.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, erzeugt die Lichtquelle 1 einen Lichtstrahl, der von der Linse 2 zur Erzeugung einer kleinen oder punktförmigen Lichtquelle an einer Stelle fokussiert wird, wo sich eine Lochblende 3 befindet, die alles Licht ausschaltet, abgesehen von dem Licht der kleinen Quelle. Die Lochblende 3 sollte aus schwarzem Material bestehen, um äußeres Licht zu absorbieren. Der Lichtstrahl 14 ist auf den Kollimatorspiegel 6 gerichtet, der dann das Licht 14 kollimiert und als im wesentlichen paralleles Strahlenbündel auf die Oberfläche des Plätt chens 9 richtet. Eine einstellbare Irisblende 7 (a,Fig, 1) ist zwischen dem Spiegel 6 und dem Plättchen 9 angeordnet und dient dazu, den Lichtstrahl auf einen vorbestimmten Abschnitt der Plättchen-Oberfläche zu beschränken. Der Lichtstrahl 14 ist kollimiert, um zu gewährleistens daß alle Lichtstrahlen gleichgerichtet oder parallel verlaufen und unerwünschte Reflexionen und Streuungen dadurch auf ein Minimum reduziert werden. Nachdem der Lichtstrahl 14 die Plättchen-Oberfläche getroffen hat, wird er im wesentlichen auf dem gleichen Weg zurückgeworfen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Kamera 11 keinem oder höchstens sehr wenig äußerem Licht ausgesetzt ist, und im wesentlichen nur das Licht erfaßt wird, das an Teilchen gestreut wird.As can be seen from Fig. 2, the light source 1 generates a light beam, that of the lens 2 to generate a small or point light source a point is focused where there is a pinhole 3, which all light turns off, except for the light from the little source. The pinhole 3 should made of black material to absorb external light. The ray of light 14 is directed at the collimator mirror 6, which then collimates the light 14 and as a substantially parallel bundle of rays onto the surface of the platelet 9 aligns. An adjustable iris diaphragm 7 (a, FIG. 1) is between the mirror 6 and the plate 9 arranged and serves to the light beam on a predetermined Restrict section of the platelet surface. The light beam 14 is collimated, to guarantee that all rays of light are rectified or run parallel and undesired reflections and scattering to a minimum be reduced. After the light beam 14 hit the wafer surface it is thrown back essentially the same way. In this way it is ensured that the camera 11 does not emit any or at most very little external light is exposed, and essentially only the light is detected which is scattered on particles will.
Teilchenförmige Verunreinigungen an der Oberfläche des Plättchens 9 streuen das Licht 14 an jedem einzelnen Teilchen. Die Hüllkurven des gestreuten Lichtes werden dann von der Kamera 11 festgestellt und in elektrische Signale umgesetzt, die dann einem Prozessor 12 zugeführt werden, der eine Darstellung der Teilchen veranlaßt.Particulate impurities on the surface of the platelet 9 scatter the light 14 on each individual particle. The envelopes of the scattered Light are then detected by the camera 11 and converted into electrical signals, which are then fed to a processor 12, which is a representation of the particles caused.
Bei der bevorzugten Ausfühuungsform der Erfindung enthält die TV-Kamera eine Aufnahmeröhre mit einer Silizium-Multidioden-Platte (SIT-Röhre), die für Licht höchst empfindlich ist und noch Lichtquellen festzustellen vermag, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind.In the preferred embodiment of the invention, the television includes a camera a pickup tube with a silicon multi-diode plate (SIT tube) that carries light is highly sensitive and is still able to determine light sources for the human Are not visible to the eye.
Eine Kamera, die mit Erfolg eingesetzt wurde, ist die von der Firma Hamamatsu T.V. Co., Led., hergestellte Kamera vom Typ C 1000-12. Ein anderer Kameratyp, der benutzt werden kann, ist eine zweistufige Infrarotkanal-Plattenkamera.* Die Kamera kann stationär angeordnet sein, während das Objektiv 15 dazu benutzt wird, die Kamera auf verschiedene Abschnitte der Oberfläche des Plättchens 9 zu fokussieren, während das Licht 14 auf ausgewählte Abschnitte dieser Oberfläche einfällt.One camera that has been used with success is that of the company Hamamatsu T.V. Co., Led., Manufactured C 1000-12 cameras. Another type of camera, that can be used is a two-stage infrared channel plate camera. * The The camera can be arranged stationary while the lens 15 is used to to focus the camera on different sections of the surface of the wafer 9, while the light 14 is incident on selected portions of that surface.
*) two stage infrarei channel plate type camera In Fig. 3 ist gesondert ein Plättchen 9 dargestellt9 auf dessen Oberfläche 30 sich Teilchen 31 befinden. Es handelt sich um auf die Oberfläche des Plättchens gekommene Verunreinigungen, die beispielsweise nach einem üblichen Reinigungsprozess zurückgeblieben sind und den späteren Aufbau einer integrierten Schaltung stören können. Wenn ein paralleler Lichtstrahl 14auf die Oberfläche gerichtet wird, trifft er auf die Teilchen, so wie beispielsweise der Strahl 14a das Teilchen 31 trifft9 und wird dann zu dem Kollimatorspiegel 6 (Fig. 2) zurückgeworfen. Die Teilchen bewirken eine Streuung des Lichtes, wie es die Hüllkurve 36 zeigt, die in der mit Y bezeichneten Vorwärtsrichtung (in Fig. 3 nach rechts gerichtet) länger ist als in der rückwärtigen Richtung X. Das gestreute Licht, das von der Kamera 11 in der Richtung Z erfaßt wird, umfaßt Teile des vorwärts und rückwärts gestreuten Lichtes, von denen das vorwärts gestreute Licht an der Oberfläche des Plättchens reflektiert wird. Die Intensität des gestreuten Lichtes hängt von der Größe der Teilchen ab. Demgemäß stellt die Kamera 11 gestreutes Licht fest und ist in der Lage, an hand der Intensität des gestreuten Lichtes die Größe der Teilchen zu bestimmen. Dagegen wird das parallele Licht nicht spiegelnd in die Kamera reflektiert.*) two stage infrared channel plate type camera In Fig. 3 shows separately a plate 9 9 on the surface 30 of which Particles 31 are located. It is that which has come onto the surface of the plate Impurities that have remained, for example, after a normal cleaning process and can interfere with the later construction of an integrated circuit. When a parallel light beam 14 is directed onto the surface, it hits the particles, just as, for example, the beam 14a hits the particle 319 and then becomes the Collimator mirror 6 (Fig. 2) thrown back. The particles cause scattering of light, as shown by envelope 36, in the forward direction indicated by Y (directed to the right in Fig. 3) is longer than in the rearward direction X. The scattered light detected by the camera 11 in the Z direction includes Parts of the forward and backward scattered light, of which the forward scattered Light is reflected on the surface of the platelet. The intensity of the scattered Light depends on the size of the particles. Accordingly, the camera 11 provides scattered Light and is able to use the intensity of the scattered light to determine the Determine the size of the particles. In contrast, the parallel light is not reflective reflected in the camera.
Wie oben beschrieben, kann die Irisblende 7 so eingestellt werden, daß der parallele Lichtstrahl auf einen bestimmten Bereich der Oberfläche des Plättchens 9 fällt, um beispielsweise zu verhindern, daß Licht auf die Ränder oder Kanten des Plättchens trifft, Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Maske 60, die aus einem undurchsichtigen und insbesondere schwarzem Material besteht, auf oder nahe der Linse 2 der Lichtquelle 1 angeordnet sein. Diese Maske (5. Fig. 6) kann ein oder mehr Öffnungen 61 aufweisen und durch eine motorische Einrichtung 62 oder auch von Hand verstellbar sein. Auf diese Weise kann der Lichtstrahl leicht auf bestimmte Abschnitte der Plättchen-Oberfläche gerichtet werden.As described above, the iris diaphragm 7 can be adjusted so that that the parallel light beam hits a certain area of the surface of the plate 9 falls, for example to prevent light from reaching the edges or edges of the In another embodiment, a mask 60 made from one opaque and especially black material, on or near the Lens 2 of the light source 1 can be arranged. This mask (5. Fig. 6) can be one or have more openings 61 and by a motorized device 62 or from Be adjustable by hand. In this way the light beam can easily be directed towards certain Sections of the platelet surface are straightened.
Die Kamera 11 ist mit einem Objektiv 15 versehen, das eine Fokussierung auf der Plättchen-Oberfläche erlaubt.The camera 11 is provided with an objective 15 that focuses allowed on the platelet surface.
Durch Andern der Vergrößerung kann das Blickfeld des Objektivs 15 auf die gesamte Plättchen-Oberfläche oder auf einen Ausschnitt davon eingestellt werden. Wenn das Blickfeld auf einen kleinen Abschnitt der Plättchen-Oberfläche beschränkt ist, können kleinere Teilchen leichter festgestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, Teilchen von 0,5 /um Größe festzustellen, wenn die gesamte Oberfläche eines Plättchens von 7,5 cm Durchmesser betrachtet wird, während Teilchen mit einer Größe von weniger als 0,5 /um festgestellt werden können, wenn nur ein Ausschnitt der Oberfläche betrachtet wird. Theoretisch ist es möglich, durch Anwendung der Erfindung Teilchen festzustellen, deren Größe nur 0,1 /um beträgt.By changing the magnification, the field of view of the objective 15 set on the entire platelet surface or on a section of it will. When the field of view is on a small section of the platelet surface is limited, smaller particles can be more easily detected. That's the way it is for example possible to detect particles of 0.5 / µm size if the whole Surface of a platelet 7.5 cm in diameter is considered while particles with a size less than 0.5 / µm can be detected if only one Section of the surface is viewed. Theoretically it is possible through application the invention detect particles whose size is only 0.1 / µm.
Tatsächlich wurden mit einer Ausführungsform der Erfindung Teilchen festgestellt, deren Größe mit 0,3 /um angenommen wird.Indeed, one embodiment of the invention made particles found, the size of which is assumed to be 0.3 / µm.
Vorteilhaft macht die Erfindung von einem Lichtstrahl Gebrauch, dessen Licht sich iiber ein breites Band der Wellenlängen erstreckt. Beispielsweise wird eine Xenon-Bogenlampe von 150 W verwendet, die Licht im Bereich der Wellenlängen von 350 bis 850 nm ausstrahlt Die kurzen Wellenlängen werden von den kleineren Teilchen am stärksten gestreut. Dagegen ist die Streuung der größeren Wellenlängen durch die größeren Teilchen stärker. Es sind auch andere Wellenlängen-Bereiche brauchbar. Es gilt in etwa die Regel, daß die untere Grenze der Teilchengröße gleich der halben Wellenlänge des Lichtes ist, das zum Beleuchten der Teilchen verwendet wird.The invention advantageously makes use of a light beam, its Light spans a wide range of wavelengths. For example, will uses a xenon arc lamp of 150 W that provides light in the area the Emits wavelengths from 350 to 850 nm The short wavelengths are used by the smaller particles most strongly scattered. In contrast, the spread is the larger Wavelengths stronger due to the larger particles. There are also other wavelength ranges useful. The rule that applies roughly is that the lower limit of the particle size is the same is half the wavelength of the light used to illuminate the particles will.
Die Intensität des gestreuten Lichtes liefert eine Aussage über die Größe der Teilchen. Daher wird vor dem Beginn von Messungen vorteilhaft eine Eichung vorgenommen. Hierzu wird das Licht, das von einem bestimmten Teilchen gestreut wird, beziiglich Intensität und Größe gemessen und mit der tatsächlichen körperlichen Größe des Teilchens verglichen, die unter Verwendung eines Mikroskops festgestellt wird. Dann kann die Lichtintensität dieser Größe mit der Eichung verglichen werden0 Hintergrundlicht kann in den verschiedenen Fällen durch Voreinstellen einer Hintergrund-Intensität im Prozessor vermieden werden.The intensity of the scattered light provides information about the Size of the particles. It is therefore advantageous to carry out a calibration before starting measurements performed. For this purpose, the light that is scattered by a certain particle is measured in terms of intensity and size and with the actual physical Size of the particle compared that determined using a microscope will. Then the light intensity of this quantity can be compared with the calibration0 Background light can be set in different cases by pre-setting a background intensity avoided in the processor.
Je nach der Ausdehnung der zu untersuchenden Oberfläche oder den gewünschten Details kann die gesamte Oberfläche in mehrere Abschnitte unterteilt werden, die nacheinander untersucht werden. Fig. 4 zeigt ein Schema zur aufeinanderfolgenden Untersuchung unterschiedlicher Flächenabschnitte, bis die gesamte Oberfläche erfaßt ist0 Beispielsweise wird zunächst der Abschnitt 1 dem Licht strahl ausgesetzt und mittels der Kamera 11 beobachtet0 Dann wird das Plättchen 9 mittels des Saugkopfes 8 verschoben, damit der Flächenabschnitt 2 dem Lichtstrahl ausgesetzt ist und von der Kamera 11 erfaßt wird. In gleicher Weise werden die Flächenabschnitte 3 und folgende nacheinander dem Lichtstrahl ausgesetzt und mittels der Kamera erfaßt, bis die gesamte Oberfläche untersucht worden ist Anstelle des Plättchens 9 kann auch die Irisblende 7 bewegt werden, um den Lichtstrahl auf die einzelnen, ausgewählten Flächenabschnitte zu richten. Endlich kann auch die Maske 60 benutzt werden, wenn sie geeignete Öffnungen aufweist, um das Licht auf ausgewählte Flächenabschnitte zu richten.Depending on the extent of the surface to be examined or the desired Details, the entire surface can be divided into several sections, the be examined one after the other. Fig. 4 shows a scheme for successive Examination of different surface sections until the entire surface is covered ist0 For example, section 1 is first exposed to the light beam and observed by means of the camera 11 Then the plate 9 by means of of the suction head 8 displaced so that the surface section 2 is exposed to the light beam and is detected by the camera 11. The surface sections are made in the same way 3 and following one after the other exposed to the light beam and captured by the camera, until the entire surface has been examined instead of the plate 9 can also the iris diaphragm 7 can be moved in order to direct the light beam onto the individual, selected ones To straighten surface sections. Finally, the mask 60 can also be used when it has suitable openings to direct the light onto selected surface sections to judge.
In dem Beispiel nach Fig. 4 kann für die Flächenabschnitte 1, 2, 3 und 4 eine sektorförmige Maske benutzt werden, um das Licht auf die entsprechenden Flächenabschnitte zu richten, während für die Flächenabschnitte 5 bis 12 eine bogenförmige Maske benutzt werden kann. Wenn die jeweiligen Flächenabschnitte beleuchtet werden, sollen die Flächenabschnitte, welche die untersuchten Flächenabschnitte umgeben, scharf begrenzt und ausgeblendet sein, so daß an diesen Flächen keine störenden Reflexionen und Streuungen auftreten. Eine Maske 60, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, kann für diesen Zweck verwendet werden.In the example according to FIG. 4, for the surface sections 1, 2, 3 and 4 a sector-shaped mask can be used to direct the light onto the corresponding To align surface sections, while for the surface sections 5 to 12 an arcuate Mask can be used. When the respective surface sections are illuminated, should the surface sections that surround the investigated surface sections, be sharply delimited and masked out, so that there are no disturbing surfaces on these surfaces Reflections and scattering occur. A mask 60 as shown in FIG. 6 can be used for this purpose.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Spiegel 6, der dazu benutzt wird, den Lichtstrahl 14 zu parallelisieren, kann jede geeignete Form haben, insbesondere konkav sein, um den Lichtstrahl von der Quelle 1 als kollimierten Lichtstrahl auf die Oberfläche des Plättchens 9 zu werfen.The mirror 6 shown in Figs. 1 and 2, which is used to to parallelize the light beam 14 can have any suitable shape, in particular be concave to the light beam from the source 1 as a collimated light beam to throw the surface of the platelet 9.
Der Spiegel wie auch die Linsen 2 und 15 müssen im wesentlichen sauber sein, so daß die Kamera 11 kein Streulicht empfängt, das durch die Verunreinigung der Spiegel und Linsen hervorgerufen ist.The mirror as well as the lenses 2 and 15 must be essentially clean so that the camera 11 does not have stray light receives that through the contamination of the mirrors and lenses is caused.
Das Plättchen 9 liegt an der Haltefläche des Saugkopfes 8 an, an dem mittels der Vakuumpumpe 10 ein Unterdruck erzeugt wird. Der Saugkopf kann durch einen Motor oder eine andere Einrichtung 16 verstellbar sein, um unter schiedliche Abschnitte der Oberfläche der Beleuchtung durch den Lichtstrahl 14 aussetzen zu können.The plate 9 rests on the holding surface of the suction head 8 on which a negative pressure is generated by means of the vacuum pump 10. The suction head can through a motor or other device 16 to be adjustable to under different Expose portions of the surface to illumination from the light beam 14 can.
Das Gehäuse ist an seiner Innenseite vorzugsweise schwarz und umschließt die gesamte Anordnung, so daß kein äußeres Licht, kein reflektiertes oder gestreutes Licht störend in Erscheinung tritt und die Meßergebnisse verfälscht.The inside of the housing is preferably black and encloses it the entire arrangement so that no external light, no reflected or scattered light Light appears disruptive and falsifies the measurement results.
Außerdem verhindert das Gehäuse, daß Verunreinigungen aus der Umgebung auf das Plättchen, die Einrichtung und die optischen Glieder gelangen. Die gesamte Einrichtung innerhalb des Gehäuses 5 ist ebenfalls vorzugsweise schwarz bemalt oder beschichtet, um eine optimale Arbeitsweise zu gewährleisten, abgesehen von den Linsen 2, 15 und dem Spiegel 6.In addition, the housing prevents contamination from the environment get onto the wafer, device and optical links. The whole Device within the housing 5 is also preferably painted black or coated to ensure optimal operation, apart from the lenses 2, 15 and the mirror 6.
Die Lochblende 3 dient dazu1 eine kleine Lichtquelle in dem Kollimatorsystem genau zu definieren. Außerdem werden von der Lochblende 3 äußeres Licht und Reflexionen von dem Strahlungsweg ferngehalten. Eine gute Kollimation des Lichtstrahles ist anzustreben, damit die Oberfläche des Plättchens von im wesentlichen parallelen Strahlen getroffen wird, die auf die Lichtquelle zurückgeworfen werden, ohne daß eine Ablenkung in Richtung auf die Kamera 11 stattfindet. Wenn an der Plättchen Oberfläche eine nennenswerte Reflexion und Brechung von Licht stattfindet, die durch Oberflächen-Verunreinigungen bedingt ist, verursacht das reflektierte Licht einen schneeartigen Zustand auf dem Bildschirm. Es kann jede gute Kollimator-Anordnung benutzt werden. Die bevorzugte Anordnung mit einer Lochblende, einer geeigneten Linse vor der Lichtquelle und einem Kollimatorspiegel hat sich als besonders befriedigend und brauchbar bewiesen.The pinhole 3 serves as a small light source in the collimator system to be precisely defined. In addition, external light and reflections are generated by the perforated diaphragm 3 kept away from the radiation path. A good collimation of the light beam is strive to keep the surface of the platelet from substantially parallel Rays is hit that are reflected back to the light source without a deflection in the direction of the camera 11 takes place. When on the platelet surface A significant reflection and refraction of light takes place due to surface contaminants is conditioned, the reflected light causes a snow-like condition on the Screen. Any good collimator arrangement can be used. The preferred one Arrangement with a pinhole, a suitable lens in front of the light source and a Collimator mirror has proven particularly satisfactory and useful.
Bei einer typischen Ausführungsform kann die Linse 2 von einem Objektiv mit 50 mm Brennweite und einem Öffnungsverhältnis f/1,2 gebildet werden, das vor der Lichtquelle 1 angeordnet und so eingestellt ist, daß es das Licht in der Lochblende fokussiert. Die Lochblende 3 ist in der Bildebene der Lichtquelle angeordnet. Der Spiegel 6 kann ein Hohlspiegel mit einer Brennweite von 750 mm sein, der zur Parallelisierung der Lichtstrahlen verwendet wird. Der Durchmesser des Spiegels 6 kann etwa 15 cm betragen und demnach geeignet sein, Plättchen bis zu dieser Größe zu beleuchten. Bei einer typischen Anordnung wird eine Fläche von etwa 12,5 cm Durchmesser des Spiegels ausgeleuchtet.In a typical embodiment, the lens 2 can be from an objective with 50 mm focal length and an aperture ratio f / 1.2 can be formed that before the light source 1 is arranged and set so that it is the light in the pinhole focused. The aperture 3 is arranged in the image plane of the light source. Of the Mirror 6 can be a concave mirror with a focal length of 750 mm for parallelization the light rays is used. The diameter of the mirror 6 can be about 15 cm and therefore be suitable for illuminating platelets up to this size. In a typical arrangement, an area about 12.5 cm in diameter of the Illuminated mirror.
Im Betrieb wird die Einrichtung zuerst optimal eingestellt. Es wird die Lichtquelle 1 eingeschaltet und die Linse 2 so eingestellt, daß sich das Bild des Lichtbogens in der Lochblende 3 befindet. Dann wird der Spiegel 6 so eingestellt, daß er das Licht parallelisiert und das Plättchen 9 optimal ausleuchtet. Das Plättchen wird so angeordnet, daß es im wesentlichen das gesamte parallele Licht zur Quelle zurückwirft. Es wird im wesentlichen kein von der Lichtquelle ausgehendes Licht in Richtung auf die Kamera 11 reflektiert. Die Irisblende 7 wird so eingestellt, daß der Lichtstrahl auf die gewünschte Stelle des Plättchens fällt und alles Licht ausgeschaltet wird, das über den zu beleuchtenden und zu untersuchenden Flächenabschnitt hinausgeht0 Das Objektiv 15 kann ein Öffnungsverhältuis f/4 und mehr haben und ist so eingestellt, daß die Kamera 11 auf den gewünschten Abschnitt der Oberfläche des Plättehens 9 scharf eingestellt ist.During operation, the device is first optimally set. It will the light source 1 switched on and the lens 2 adjusted so that the image of the arc is located in the aperture 3. Then the mirror 6 is adjusted so that that it parallelizes the light and optimally illuminates the plate 9. The platelet is arranged so that there is essentially all of the parallel light to the source throws back. It will be in essentially no emanating from the light source Light is reflected in the direction of the camera 11. The iris diaphragm 7 is set so that that the ray of light falls on the desired spot on the plate and all of the light is switched off, that over the area to be illuminated and examined The lens 15 can have and is an aperture ratio of f / 4 and more adjusted so that the camera 11 is on the desired portion of the surface of the Plate 9 is in focus.
Es kann zunächst eine Eichung oder Kalibrierung bezüglich der Teilchengröße stattfinden, indem die tatsächliche Größe eines Teilchens unter Verwendung eines Mikroskops festgestellt und dann zu der Intensität des an der Oberfläche des Plättchens gestreuten Lichtes in Beziehung gesetzt wird, das von dem gleichen Teilchen ausgeht. Unter Verwendung einer solchen Eichung kann die Größe der Teilchen auf der Plättchen-Oberfläche ge nau bestimmt werden. Weiterhin'ist es dann möglich, Teilchen von der Zählung durch die Kamera auszuschließen, die eine bestimmte Größe haben, und es kann auch Hintergrund-Rauschen unter Anwendung bekannter Darstellungs Methoden kompensiert werden.A calibration or calibration with regard to the particle size can first be carried out take place by determining the actual size of a particle using a Microscope and then determined the intensity of the surface of the platelet scattered light is related that emanates from the same particle. Using such a calibration, the size of the particles on the platelet surface can be measured can be precisely determined. Furthermore, it is then possible to count particles by the camera to exclude that have a certain size, and it can too Background noise compensated using known display methods will.
Nach Aufbau, Justierung und Eichung der Vorrichtung kann ein Plättchen untersucht werden, indem es auf den Saugkopf 8 gesetzt und dann die Lichtquelle 1 eingeschaltet wird. Die Oberfläche des Plättchens 9 wird dann vom parallelen Licht beleuchtet, und das Licht von jedem auf der Oberfläche vorhandenen Teilchen gestreut. Das Streulicht wird dann von der Kamera 11 beobachtet und in Realzeit auf einem Bildschirm dargestellt.After the device has been set up, adjusted and calibrated, a plate can be examined by placing it on the suction head 8 and then the light source 1 is switched on. The surface of the plate 9 is then exposed to the parallel light illuminated, and the light is scattered by every particle present on the surface. That Scattered light is then observed by the camera 11 and in real time presented on a screen.
Der Prozessor 12 enthält eine Schaltungsanordnung und ist ggf. derart programmiert, daß er-ein Zählen der Teilchen gestattet, die an verschiedenen Stellen des Bildschirmes erscheinen, die den verschiedenen Bereichen der untersuchten Plättchen-Oberfläche entsprechen, sowie eine Trennung der Teilchen nach Größe, eine Identifizierung der Teilchen, eine Messung der Teilchen usw.. Die Kamera ist so eingestellt, daß sie Hintergrund-Licht feststellt.The processor 12 contains a circuit arrangement and may be such programmed that he-allows a counting of the particles in different places of the screen showing the different areas of the examined platelet surface correspond, as well as a separation of the particles according to size, an identification of the Particles, a measurement of the particles, etc. The camera is set to take Background light notes.
Das Licht, welches die Gegenwart einer teilchenförmigen Verunreinigung anzeigt, ist gestreutes Licht, das von der Beleuchtung der Teilchen mit dem parallelen Lichtstrahl herrührt. Das erfindungsgemäße System eliminiert im wesentlichen jegliches reflektiertes Licht, äußeres Licht und gestreutes Licht, das nicht von den Teilchen stammt. Geeignete Schwellenwerte können in dem Prozessor eingestellt werden, um jegliches äußere und unvermeidbare Licht an der Oberfläche des Plättchens zu kompensieren.The light that indicates the presence of a particulate impurity indicates is scattered light that is produced by illuminating the particles with the parallel Beam of light originates. The system of the present invention essentially eliminates all reflected light, external light, and scattered light not from the particles originates. Appropriate threshold values can be set in the processor to to compensate for any external and unavoidable light on the surface of the wafer.
Das erfindungsgemäße System erlaubt in-vorteilhafter Weise die Feststellung, Identifizierung, Zählung und Messung der Anzahl und der Größe von Teilchen auf der Oberfläche eines Plättchens. Außerdem erlaubt die Erfindung mit Vorteil die Feststellung und Identifizierung von beweglichen Teilchen, so daß sie von stationären Teilchen unterschieden werden können. Fig. 5 zeigt die Oberfläche 51 eines Plättchens, auf dem sich ein bewegliches Teilchen befindet, das bei der Abtastung durch die Kamera als Kurve 52 erscheint. Wenn die Kamera die einzelnen horizontalen Zeilen abtastet, wird das Teilchen bei aufeinanderfolgenden Zeilenabtastungen in unterschiedlichen Stellungen angetroffen. Wenn beispielsweise die Ausgangssignale der Kamera in digitale Signale umgesetzt werden, wie sie unterhalb der Fläche 51 in Fig. 5 angegeben sind, zeigt das 'f1"-Muster die sich ändernde Lage des beweglichen Teilchens. Durch Anwendung geeigneter Schaltungsanordnungen und Programme können diese Signale von dem Bildschirm und anderen Aufzeichnungs-Einrichtungen entfernt werden. Demgemäß kann der Benutzer die Bewegung des Teilchens auf dem Bildschirm beobachten, oder er kann das Teilchen von dem Bildschirm entfernen, indem er eine Schaltungsanordnung betätigt, die bei der Ermittlung eines Bewegungsmusters das entsprechende Licht vom Bildschirm entfernt. Dieses Merkmal ist sehr wichtig, da selbst dann, wenn die Untersuchung der Plättchen auf Verunreinigungen in einem staubfreien Raum stattfindet, was gewöhnlich der Fall ist, und ein laminarer Luftstrom verwendet wird, es unvermeidlich ist,, daß einige bewegliche Verunreinigungs-Teilchen in dem Bereich vorhanden sind, in dem die Untersuchung des Plättchens stattfindet.The system according to the invention advantageously allows the determination Identifying, counting and measuring the number and size of particles on the Surface of a platelet. In addition, the invention advantageously allows the determination and identification of moving particles so that they are different from stationary particles can be distinguished. Fig. 5 shows the surface 51 of a platelet which is a moving particle that is scanned by the Camera appears as curve 52. When the camera shows the individual horizontal lines is scanned, the particle is in successive line scans in different Positions encountered. For example, if the output signals from the camera are in digital Signals are converted, as they are indicated below the area 51 in Fig. 5, the 'f1' pattern shows the changing position of the moving particle. By application suitable circuit arrangements and programs can read these signals from the screen and other recording facilities. Accordingly, the user can observe the movement of the particle on the screen, or he can observe the particle from the screen by operating circuitry shown at the detection of a movement pattern removes the corresponding light from the screen. This characteristic is very important as even when examining the platelet on contamination takes place in a dust-free room, which is usually the case is, and a laminar airflow is used, it is inevitable, that some Movable contaminant particles are present in the area in which the investigation is carried out of the platelet takes place.
Die Erfindung ist nicht auf die Untersuchung von Halbleiter-Plättchen beschränkt. Sie kann in all denjenigen Fällen angewandt werden, bei denen Teilchen, Kratzer und andere Fehler unterschiedlicher Materialien festzustellen, zu zählen, zu lokalisieren und zu messen sind, die auf einer vorzugsweise aber nicht notwendigerweise reflektierenden Oberfläche vorhanden sind, wie beispielsweise bei optischen Spiegeln, gleichförmigen Metall-Niederschlägen usw..The invention is not directed to the inspection of semiconductor wafers limited. It can be used in all those cases in which particles, Detect scratches and other defects on different materials, count them, to be located and measured, preferably but not necessarily on one reflective surface, such as optical mirrors, uniform metal deposits etc.
Die vorstehende Beschreibung veranschaulicht die Prinzipien der Erfindung. Für den Durchschnittsfachmann sind zahlreiche Abänderungen und Ausgestaltungen dieser Prinzipien erkennbar. Alle solche Modifikationen und Ausgestaltungen werden als vom Sinn und Umfang der Erfindung erfaßt betrachtet.The foregoing description illustrates the principles of the invention. There are numerous modifications and configurations of these to one of ordinary skill in the art Principles recognizable. All such modifications and additions are deemed to be considered to be covered by the spirit and scope of the invention.
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Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813143695 DE3143695A1 (en) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | Method and device for detecting particles on a body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813143695 DE3143695A1 (en) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | Method and device for detecting particles on a body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3143695A1 true DE3143695A1 (en) | 1983-05-11 |
Family
ID=6145544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19813143695 Withdrawn DE3143695A1 (en) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | Method and device for detecting particles on a body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3143695A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2524162A1 (en) * | 1982-03-23 | 1983-09-30 | Canon Kk | APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NEGATIVES AND DEVICE FOR MASKING MASKS |
-
1981
- 1981-11-04 DE DE19813143695 patent/DE3143695A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2524162A1 (en) * | 1982-03-23 | 1983-09-30 | Canon Kk | APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NEGATIVES AND DEVICE FOR MASKING MASKS |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |