EP1523670A2 - Vorrichtung zur wafer-inspektion - Google Patents

Vorrichtung zur wafer-inspektion

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Publication number
EP1523670A2
EP1523670A2 EP03764995A EP03764995A EP1523670A2 EP 1523670 A2 EP1523670 A2 EP 1523670A2 EP 03764995 A EP03764995 A EP 03764995A EP 03764995 A EP03764995 A EP 03764995A EP 1523670 A2 EP1523670 A2 EP 1523670A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wafer
imaging
illumination
axis
edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03764995A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henning Backhauss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leica Microsystems CMS GmbH
Original Assignee
Leica Microsystems Wetzlar GmbH
Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leica Microsystems Wetzlar GmbH, Leica Microsystems CMS GmbH filed Critical Leica Microsystems Wetzlar GmbH
Publication of EP1523670A2 publication Critical patent/EP1523670A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8822—Dark field detection
    • G01N2021/8825—Separate detection of dark field and bright field
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G01N21/9503—Wafer edge inspection

Definitions

  • the invention relates to a device for wafer inspection with an incident light illuminating device with an illuminating axis and an imaging device with an imaging axis, both of which are directed towards an area of the surface of a wafer to be inspected.
  • the wafers are coated with photoresist during the manufacturing process.
  • the photoresist first goes through an exposure process and then through a development process. In these processes, it is structured for subsequent process steps. Due to the manufacturing process, a little more photoresist is deposited in the edge area of the wafer than in the middle of the wafer. This creates an edge bead, referred to as "edge bead" in English. Photoresist on the edge of the wafer and the edge bead can lead to contamination of production machines and to the development of defects on the wafer in the subsequent process steps.
  • edge bead removal is carried out.
  • Errors in the width of the edge stripping result from inaccurate alignment of the corresponding stripping devices relative to the wafer. Further sources of error are the inaccurate alignment of the illumination devices relative to the wafer when exposing the photoresist. Too much edge stripping leads to a reduction in the usable wafer area and thus to the loss of produced chips. Insufficient edge stripping can lead to contamination of the subsequently applied resist layers or other structures in the edge region of the wafer. Since the productivity of the manufacturing process is reduced in both cases, along with many other defects, the edge coating is removed during the Manufacturing process continuously monitored. The width of the edge stripping is checked and it is checked whether edge stripping has taken place at all.
  • Devices which recognize a wide variety of structures on the surface of a wafer by means of image recognition.
  • the wafer is illuminated in the bright field and scanned with a camera (matrix or line scan camera).
  • edge stripping In the known devices for wafer inspection, image processing cannot make a simple distinction between edge stripping (EBR) and other edges present in the image. These other edges come from previous process steps. In bright field lighting, all edges are different in color or gray value. Since the different edges partly cross or overlap, the color or the gray value of the edges also change. It is therefore very difficult or impossible with image processing to filter out the edge stripping in this way. A visual inspection by an observer does not lead to better results either, since the human eye is also unable to assign the different edges and the observed color tones or gray values to the different process steps.
  • EBR edge stripping
  • This object is achieved by a device for wafer inspection with an incident light illuminating device with an illuminating axis and an imaging device with an imaging axis, both of which are inclined towards one another and directed towards an area of the surface of a wafer to be inspected.
  • An imaging plane is defined in that it is spanned by the illumination axis and the imaging axis in the bright field illumination setting of the device.
  • the device is characterized in that the illumination axis is rotated out of the imaging plane by a dark field angle ⁇ > 0 so that there is dark field illumination in the area to be inspected.
  • the quality of the dark field illumination increases for larger dark field angles ⁇ .
  • the choice of the dark field angle ⁇ depends in particular on the scattering behavior of the surface structure and the surface materials of the wafer or already structured or coated wafers.
  • the edge of the EWC can be reliably made visible in the edge region of the wafer, since it appears in the image as a much brighter line than the edges of previous process steps.
  • an acceptable dark-field illumination is also generated in those cases in which the illumination axis runs somewhat outside the point of impact. It is crucial that light from the illuminated area of the wafer surface still enters the imaging beam path. The respective setting depends on the properties of the surface examined (scattering behavior, material, structures, etc.)
  • the imaging plane can in principle be inclined with respect to the wafer surface. In terms of design, however, it turns out to be easier if the imaging plane is perpendicular to the wafer surface, since this makes the adjustment of the device easier.
  • the imaging axis can coincide with a wafer normal through the point of impact, that is to say that the imaging axis is collinear with the wafer normal.
  • the imaging axis of the imaging device for example a camera, is directed perpendicularly from above onto the wafer. This can also be achieved by arranging the imaging device itself laterally and the imaging beam path with the
  • Imaging axis is laterally coupled into the device via an optical coupling element (e.g. mirror, prisms, etc.).
  • the imaging axis is then deflected by the coupling element in such a way that it runs collinearly with the wafer normal.
  • the imaging axis inclined by an imaging angle ⁇ > 0 with respect to the wafer normal through the point of incidence are also possible.
  • the best imaging properties are obtained when the imaging angle ⁇ is equal to the illumination angle ⁇ , the illumination angle ⁇ being defined in this embodiment of the device by the inclination of the illumination axis with respect to the wafer normal through the point of incidence.
  • the dark field angle ⁇ by which the illumination axis is rotated out of the imaging plane, preferably assumes values between 5 ° and 45 °, ie if applies 5 ° ⁇ ⁇ 45 °.
  • the lighting device can be equipped with both a polychromatic and a monochromatic light source.
  • the light source can be a mercury vapor pressure lamp or a cold light source with a coupled fiber bundle for transmitting the light.
  • the use of an LED or a laser with beam expansion is also conceivable.
  • Both a divergent and a convergent illumination beam path can be used.
  • a telecentric illumination beam path is preferred, slight deviations from the strictly telecentric beam guidance being permissible without loss of the illumination quality.
  • the imaging device usually consists of a lens and a camera or a camera line arranged after it, onto which the area to be inspected is imaged. Depending on the imaging scale specified by the lens, areas of different sizes can therefore be inspected with the camera image.
  • an imaging device for the inspection of wafer defects in the area of the wafer edge, an imaging device is preferably used which comprises an objective lens and a line scan camera.
  • An optimal dark-field representation of the lacquer edge of edge-stripped photoresist layers is achieved if the dark-field illumination is carried out by inclining the incident light illumination device from the central region of the wafer in the direction of the wafer edge.
  • Alignment marks on the wafer or striking edge structures can be used as a reference point for localizing observed defects.
  • the wafer edge itself is preferably used.
  • a wafer underside illumination device is additionally arranged, which is positioned below the wafer in the region of the wafer edge. This wafer underside illumination device radiates from below beyond the wafer edge and illuminates the imaging device. In this way, a clear light / dark transition emerges in the camera image or in the camera line, which exactly reproduces the wafer edge.
  • the wafer In order to be able to carry out an inspection of the entire wafer edge, the wafer is placed on a holding device which can be rotated about its center. For automated inspection of the wafer edge, this pick-up device is coupled to a motor drive, which performs an exact rotation of the pick-up device. For automatic inspection of the edge area of the wafer, the device is assigned a data readout device which sequentially reads the image data of the line scan camera during the rotational movement of the wafer on the recording device. A computer, which is connected to the device, controls the motor drive and the data reading device. Alternatively, an encoder is provided that triggers the camera and / or the data readout device (e.g. frame grabber)
  • Various parameters or defects can then be determined with the computer from the image data recorded sequentially during the rotation of the wafer. For example, the position of the so-called wafer flat or the position of the so-called wafer notch on the wafer edge can be determined.
  • the wafer is rotated at least once by 360 °.
  • the image data recorded sequentially during this rotation are evaluated, the brightest line in the image (or the brightest pixel in the image with a line camera) characterizing the position of the EBR edge.
  • the edges of previous process steps appear only as low-intensity lines or pixels of the line scan camera. From the position of the EBR edge relative to the wafer edge, which is If the lighting device is made visible, the extent of the edge stripping or its deviations from the target values relative to the wafer edge can be determined.
  • FIG. 2 shows a side view of a device for wafer inspection over the entire wafer area
  • FIG. 5 A side view, rotated by 90 ° with respect to FIG. 4, of a device for wafer inspection of the wafer edge or the edge stripping;
  • an imaging axis was selected in the examples shown below that is perpendicular to the wafer surface. This proves to be not only simpler in the drawing, but also constructive, since the device is easier to adjust.
  • FIG. 1 shows a device 1 for wafer inspection with a wafer 2 to be inspected.
  • the wafer 2 is placed on a receiving device 3 (covered in this illustration) which holds the wafer 2 in place by means of vacuum suction.
  • the required vacuum is taken up by the Device 3 supplied by means of a vacuum line 4, which is connected to a vacuum system, not shown, for generating the vacuum.
  • An incident light illuminating device 5 is directed onto an area of the wafer 2 to be inspected and receives its light from a light source 7 via an optical fiber bundle 6.
  • the incident light illuminating device 5 is arranged inclined with respect to the surface of the wafer 2.
  • An imaging device 9 is arranged on a displaceable support element 8.
  • the imaging device 9 has an imaging axis 10. At the point of impact 11 of this imaging axis 10 on the wafer 2, a wafer normal 12 is defined, that is, a construction line that is perpendicular to the wafer 2 at the point of impact 11. In the illustration, the wafer normal 12 and the point of impact 11 coincide.
  • the imaging axis 10 is inclined with respect to the wafer normal 12, i.e. the imaging device 9 is arranged inclined to the surface of the wafer 2.
  • the imaging axis 10 and the wafer normal 12 span a plane 13, which is represented by a broken line in the top view.
  • This plane 13 corresponds to the imaging plane that is spanned by the imaging axis 10 and the illumination axis 14 in the bright field setting of the device.
  • the incident light illuminating device 5 has an illuminating axis 14, which according to the invention is inclined relative to the plane 13 by the illuminating angle ⁇ .
  • the illumination axis 14 strikes the wafer 2 at the point of impact 11, that is to say at the same point at which the imaging axis 10 also strikes the wafer 2. Therefore, in the present case the illumination angle ⁇ is defined as the inclination of the illumination axis 14 with respect to the wafer normal 12.
  • the adjustment of the illumination angle ⁇ is carried out by means of the ⁇ adjustment device 24 to which the incident light illumination device is attached.
  • the ⁇ adjustment device 24 is attached to a ⁇ adjustment device 24, which in turn is attached to the Support rail 15 is arranged. It proves to be advantageous if the imaging angle ⁇ is equal to the illumination angle ⁇ . However, somewhat different illumination angles ⁇ and imaging angles ⁇ are still achieved in a good image.
  • the illumination angle ⁇ is not directly visible in FIG. 1, but is only indicated by the fact that part of the inclined housing can be seen by the incident light illumination device 5. However, it is clearly visible that the illumination axis 14 is rotated out of the plane 13 by a dark field angle ⁇ by rotation about the wafer normal 12.
  • dark field illumination is generated in the area to be inspected on the surface of the wafer 2.
  • the dark field angle ⁇ is adjusted by means of the ⁇ adjusting device 24, which allows the incident light illumination device 5 to be pivoted about the wafer normal 12.
  • Tests have shown that basically setting the dark field angle ⁇ in the range 0 ° ⁇ ⁇ 50 ° achieves dark field illumination.
  • Imaging device 9 can be moved over the wafer surface by moving the support element 8. Since the imaging device 9 and the illumination device 5 are rigidly connected to one another via a common, adjustable mounting rail 15, the entire device 1 is moved over the surface of the wafer 2 to the desired area to be inspected by moving the mounting element 8. In order to make it easier to locate any areas of the wafer surface of the wafer 2 that are to be inspected, the wafer 2 is additionally rotatably mounted on the holding device 3 (not shown). The rotary movement is symbolically indicated by a curved double arrow. Usually lies the Wafer 2 firmly on the receiving device 3 by vacuum suction, and the receiving device 3 itself is rotatable.
  • the incident light illuminating device 5 and the imaging device 9 can thus be displaced together and any areas on the wafer 2 to be inspected can therefore be examined.
  • the respectively recorded image data of the imaging device 9, which consists, for example, of a lens and a camera, are transmitted to a data readout device 17 via a data line 16.
  • FIG. 2 shows a side view of a device 1 for wafer inspection.
  • a holding device 3 On the lower part of a stand 20 there is a holding device 3 on which a wafer 2 is placed.
  • the receiving device 3 is supplied with vacuum by means of a vacuum line 4, so that the wafer 2 can be sucked in.
  • the receiving device 3 is rotatable about its vertical axis, which is indicated by a double arrow. In this way, the wafer 2 can also be rotated.
  • An imaging device 9 consisting of an objective 18 and a camera 19 is directed onto an area of the surface of the wafer 2 to be inspected.
  • the imaging device 9 has an imaging axis 10 which is inclined with respect to the surface of the wafer 2 and which
  • Wafer surface hits point 11.
  • a construction line that is perpendicular to the surface of the wafer 2 at this point of impact 11 is defined as the wafer normal 12.
  • the inclination of the imaging axis 10 with respect to this wafer normal 12 defines the imaging angle ⁇ .
  • An incident light illuminating device 5 is also directed onto the area of the wafer surface to be inspected.
  • the incident light illuminating device 5 has an illuminating axis 14 which is inclined by an illuminating angle ⁇ with respect to the wafer normal 12.
  • ⁇ an illuminating angle
  • the imaging axis 10 and the wafer normal 12 span a plane 13 which corresponds in the illustration to the plane of the drawing. This level 13 corresponds to the mapping level that in Bright field setting of the device can be spanned by the imaging axis 10 and the illumination axis 14.
  • the illumination angle ⁇ drawn in FIG. 2 does not correspond to the actual illumination angle to scale. Rather, the illumination angle ⁇ shown in the plane of the drawing is shortened by projecting the actual spatial position of the illumination axis 14.
  • the incident light illuminating device 5 is attached to the device by means of the ⁇ adjusting device 25 and the imaging device 9 is attached to it by means of an adjusting rail 21
  • Support rail 15 is arranged, which is rigidly connected to the support member 8.
  • the spatial position of the imaging device 9 can be varied and determined by means of the adjusting rail 21, so that different imaging angles ⁇ can be set.
  • the user of the device can therefore adapt the dark field illumination to his particular problem, e.g. B. adapt to the size, height or optical properties (such as contrast, reflectivity, etc.) of the structures to be investigated. This makes it particularly easier to examine low-contrast structures than with previously known bright-field lighting devices.
  • the mounting rail 15 with the imaging device 9 attached to it is rigidly connected to a displaceable mounting element 8 which is attached to the vertical part of the stand 20.
  • the incident light illumination device 5 is arranged on a ⁇ adjustment device (not shown here), which is also rigidly connected to the support element 8.
  • the support element 8 is horizontally displaceable, so that the unit consisting of incident light illuminating device 5 and imaging device 9 can be displaced together. In this way, the impact point 11 and thus the dark field area can be positioned on any areas of the surface of the wafer 2 to be inspected by moving the support element 8.
  • the wafer 2 can be rotated about a vertical axis by means of the rotatable receiving device 3.
  • the image data generated by the camera during the inspection are transmitted to a data readout device 17 via a data line 16. There they stand for further processing and evaluation, e.g. B. using a computer.
  • FIG. 3 shows a top view of a device 1 for wafer inspection, in which the area to be inspected lies in the area of the wafer edge.
  • the wafer 2 is placed on a receiving device 3 (hidden in this illustration), which holds the wafer 2 in place by means of vacuum suction.
  • the required vacuum is fed to the receiving device 3 by means of a vacuum line 4.
  • An incident light illuminating device 5 is directed onto the area of the wafer edge 23 of the wafer 2 to be inspected, which device receives its light via a light guide bundle 6 from a light source 7.
  • the incident light illuminating device 5 is arranged inclined with respect to the surface of the wafer 2.
  • An imaging device 9 is arranged on a displaceable support element 8 by means of a support rail 15.
  • the imaging device 9 has an imaging axis 10.
  • the wafer normal 12 is defined, that is, a construction line that is perpendicular to the wafer 2 at the point of impact 11.
  • the wafer standards fall in the illustration shown here
  • An optimal dark field representation of the lacquer edge of edge-stripped photoresist layers is achieved in that the incident light illuminating device 5 is directed from the central region of the wafer 2 in the direction of the wafer edge 23.
  • the imaging axis 10 is around the normal to the wafer 12 Imaging angle ⁇ inclined, ie the imaging device 9 is arranged inclined with respect to the surface of the wafer 2.
  • the imaging axis 10 and the wafer normal 12 span a plane 13, which is represented by a broken line in the top view.
  • This plane 13 corresponds to the imaging plane that is spanned by the imaging axis 10 and the illumination axis 14 in the bright field setting of the device.
  • the incident light illuminating device 5 has an illuminating axis 14 which, according to the invention, is inclined by the illuminating angle ⁇ relative to the wafer normal 12 and rotated out of the plane 13 by the dark field angle ⁇ .
  • the illumination axis 14 strikes the wafer 2 at the point of impact 11, that is to say at the same point at which the imaging axis 10 also strikes the wafer 2. Therefore, in the present case the illumination angle ⁇ is defined as the inclination of the illumination axis 14 with respect to the wafer normal 12. In the example shown, the illumination angle ⁇ is equal to the imaging angle ⁇ .
  • the illumination angle ⁇ is not directly visible in FIG. 3, but is only indicated by the fact that a part of the inclined housing can be seen by the incident light illumination device 5. However, it is clearly visible that the illumination axis 14 is rotated out of the plane 13 by a dark field angle ⁇ .
  • dark field illumination is generated in the area to be inspected on the surface of the wafer 2.
  • the dark field angle ⁇ is set by means of the ⁇ adjusting device 25, which allows the incident light illuminating device 5 to be pivoted about the wafer normal 12.
  • Edge stripping of photoresist layers can be checked.
  • the position of the outer edge of the photoresist layer remaining after the edge removal has been determined.
  • the position of the edge of this lacquer layer is given relative to a reference point.
  • the position of this edge in the camera image can be specified in relation to the first pixel of the image or to the first pixel of the respective image line.
  • the embodiment shown in FIG. 3 has an additional underside illumination device 22, which is arranged below the wafer 2 in its edge region.
  • the background illumination of the underside of the wafer 2 generated in this way produces a striking light / dark transition in the camera image along the wafer edge 23 shown.
  • the wafer underside illumination device 22 thus provides an exact representation of the wafer edge 23 in the image.
  • the edge of the edge-stripped photoresist is then determined by determining the brightest line in the image, in each case based on the image of the wafer edge 23.
  • the distance from the edge of the lacquer to the wafer edge 23 is then a measure of the edge stripping.
  • it can be checked whether the edge stripping has taken place or whether it has been completed.
  • the measured values of the edge stripping can then be made using the semiconductor manufacturers' target production specifications be compared. In the event of deviations, the manufacturing processes can be adapted accordingly to ensure an optimal yield in the manufacturing process.
  • FIG. 4 shows a side view of a device for wafer inspection, as has already been shown in FIG. 3.
  • a holding device 3 On the lower part of a stand 20 there is a holding device 3 on which a wafer 2 is placed.
  • the receiving device 3 is supplied with vacuum by means of a vacuum line 4, so that the wafer 2 can be sucked in.
  • the receiving device 3 is rotatable about its vertical axis, which is indicated by a double arrow. In this way, the wafer 2 is also rotated.
  • An imaging device 9 consisting of an objective 18 and a camera 19 is directed onto an edge region of the surface of the wafer 2 to be inspected.
  • the imaging device 9 has an imaging axis 10 which is inclined with respect to the surface of the wafer 2 and which
  • Wafer surface hits point 11.
  • a construction line that is perpendicular to the surface of the wafer 2 at this point of impact 11 is defined as the wafer normal 12.
  • the inclination of the imaging axis 10 with respect to this wafer normal 12 defines the imaging angle ⁇ .
  • a reflected light illuminating device 5 is also directed onto the edge region of the wafer surface to be inspected.
  • the incident light illuminating device 5 has an illuminating axis 14 which is inclined by an illuminating angle ⁇ with respect to the wafer normal 12.
  • the illumination angle ⁇ is equal to the imaging angle ⁇ .
  • the imaging axis 10 and the wafer normal 12 span a plane 13 which corresponds in the illustration to the plane of the drawing.
  • This plane 13 corresponds to the imaging plane that is spanned by the imaging axis 10 and the illumination axis 14 in the bright field setting of the device. Since the lighting axis 14 of the incident light illuminating device 5 is rotated out of this plane 13 by a dark field angle ⁇ , as shown in FIG. 1, the illuminating angle ⁇ drawn in FIG. 4 does not correspond to the actual illuminating angle ⁇ to scale. Rather, the illumination angle ⁇ shown in the plane of the drawing is shortened by projecting the actual spatial position of the illumination axis 14.
  • dark field illumination is generated on the surface of the wafer 2 by a suitable choice of the dark field angle ⁇ > 0 in the edge region to be inspected.
  • This allows the user of the device to adjust the dark field lighting to his particular problem, e.g. B. adapt to the size, height or optical properties (such as contrast, reflectivity, etc.) of the structures to be examined. This makes it particularly easier to examine low-contrast structures than with previously known bright-field lighting devices.
  • the incident light illuminating device 5 is arranged by means of a ⁇ adjusting device (not shown here) and the imaging device 9 is arranged on the mounting rail 15 by means of an adjusting rail 21, which is rigidly connected to the mounting element 8.
  • a ⁇ adjusting device not shown here
  • the imaging device 9 is arranged on the mounting rail 15 by means of an adjusting rail 21, which is rigidly connected to the mounting element 8.
  • Imaging device 9 can be varied and determined by means of the adjusting rail 21, so that different imaging angles ⁇ can be set.
  • the support rail 15 is arranged on a displaceable support element 8 which is fastened to the vertical part of the stand 20.
  • the support element 8 is horizontally displaceable, so that the unit consisting of incident light illuminating device 5 and imaging device 9 can be displaced together.
  • the wafer 2 can additionally be rotated about a vertical axis by means of the rotatable receiving device 3.
  • the image data generated by the camera during the inspection are transmitted to a data readout device 17 via a data line 16. There they are available for further processing and evaluation, for example by means of a computer (not shown).
  • the underside illumination device 22 is arranged below the wafer 2 and at the same time on the imaging axis 10.
  • the wafer underside illumination device 22 is thus positioned under the wafer 2 in such a way that it is imaged directly on the camera 19.
  • a line camera is used as the camera 19 and an LED line with a Fresnel lens in front is used as the wafer underside illumination device 22.
  • a wide variety of lenses 18 can be used in combination with the camera 19, both telecentric and non-telecentric lenses.
  • An example of a telecentric lens is the Sill S5LPJ2005 lens, from Sill Optics, Wendelstein, Germany.
  • the example of a device for wafer inspection described here has a polychromatic cold light source with fiber optics and a telecentric beam path as incident light illumination device 5.
  • An easy to Adjusting structure results from the fact that the illumination angle ⁇ is chosen equal to the imaging angle ⁇ . In principle, however, this is not necessary for the design of good dark field illumination of the area to be inspected on the wafer 2, since good dark field illumination is also achieved for other angular relationships.
  • a complete inspection of the entire wafer edge 23 or of the paint edge located in its vicinity is carried out by positioning the line camera 19 in relation to the surface of the wafer 2 in such a way that an edge region which runs radially on the wafer 2 is imaged on the camera line becomes.
  • the imaging particle is preferably ⁇ > 0 °, as shown in the illustration.
  • the wafer 2 is rotated about its vertical axis of rotation by rotating the receiving device 3.
  • the data readout device 17 for example a computer with a frame grabber, reads the line camera of the wafer 2 several times, e.g. at equal intervals.
  • the image data are then evaluated using special software and the position of the photoresist edge in relation to the wafer edge 23 is determined from each.
  • the position of the wafer flat or wafer notch can also be determined using the same method.
  • FIG. 5 shows the device for wafer inspection shown in FIG. 4 in a side view, which is rotated through 90 °.
  • the same device elements are designated by the same reference numerals.
  • An imaging device 9 and a lighting device 5 arranged inclined according to the invention are on an area to be inspected
  • Wafers 2 directed in the region of its wafer edge 23.
  • the positioning of the underside illumination device 22 below the wafer edge 23 is clearly visible.
  • the underside illumination device 22 is oriented such that it illuminates the wafer 2 from below and radiates beyond its wafer edge 23.
  • the light radiating beyond the wafer edge 23 is detected by the imaging device 9, so that the edge of the wafer edge 23 appears in the generated image as a striking light / dark transition.
  • the evaluation then takes place as already described in FIG. 4.
  • FIG. 6 shows a spatial arrangement of a device for wafer inspection, as has already been described in FIGS. 3, 4 and 5. Same
  • the imaging device 9 and the incident light illuminating device 5 inclined according to the invention are directed at an area of the wafer 2 to be inspected in the area of its wafer edge 23.
  • a wafer underside illumination device 22 illuminates the wafer 2 from below.
  • the image data recorded by the imaging device 9 are transmitted to a data readout device 17 via a data line 16. In the present example, this is designed as a computer.
  • the device for wafer inspection according to the invention can be installed as a separate inspection unit in the manufacturing process.
  • an automated handling device for the semi-automatic or fully automatic placement and removal of wafers 2 to be examined is provided in the device.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Wafer-Inspektion beschrieben, die eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung mit einer Beleuchtungsachse und eine Abbildungseinrichtung mit einer Abbildungsachse umfasst, welche beide gegeneinander geneigt und auf einen zu inspizierenden Bereich der Oberfläche eines Wafers gerichtet sind. Eine Abbildungsebene ist dadurch definiert, dass sie in Hellfeldbeleuchtungs-Einstellung der Vorrichtung von der Beleuchtungsachse und der Abbildungsachse aufgespannt wird. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass die Beleuchtungsachse aus der Abbildungsebene um einen Dunkelfeldwinkel Ϝ > 0 herausgedreht so angeordnet ist, dass in dem zu inspizierenden Bereich eine Dunkelfeldbeleuchtung besteht.

Description

Vorrichtung zur Wafer-Inspektion
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wafer-Inspektion mit einer Auflicht- Beleuchtungseinrichtung mit einer Beleuchtungsachse und einer Abbildungseinrichtung mit einer Abbildungsachse, welche beide auf einen zu inspizierenden Bereich der Oberfläche eines Wafers gerichtet sind.
In der Halbleiterfertigung werden die Wafer während des Fertigungsprozesses mit Fotolack beschichtet. Der Fotolack durchläuft zunächst einen Belichtungsund danach einen Entwicklungsprozess. In diesen Prozessen wird er für nachfolgende Prozessschritte strukturiert. Im Randbereich des Wafers lagert sich fertigungsbedingt etwas mehr Fotolack ab als in der Mitte des Wafers. Dadurch entsteht eine Randwulst, im Englischen als „edge bead" bezeichnet. Fotolack am Rand des Wafers und die Randwulst (edge bead) können zu Verunreinigungen von Fertigungsmaschinen sowie zur Entstehung von Defekten auf dem Wafer in den nachfolgenden Prozessschritten führen.
Um diese Auswirkungen zu vermeiden, wird eine Randentlackung (edge bead removal = EBR) durchgeführt. Fehler bei der Breite der Randentlackung kommen von ungenauem Ausrichten der entsprechenden Entlackungsvorrichtungen relativ zum Wafer. Weitere Fehlerquellen liegen der ungenauen Ausrichtung der Beieuchtungseinrichtungen relativ zum Wafer bei der Belichtung des Fotolacks. Dabei führt eine zu große Randentlackung zur Verringerung des nutzbaren Waferbereichs und damit zum Verlust von produzierten Chips. Eine zu geringe Randentlackung kann im Randbereich des Wafers zu einer Verunreinigung der nachfolgend aufgebrachten Resistschichten oder anderer Strukturen führen. Da in beiden Fällen die Produktivität des Fertigungsprozesses gemindert ist, wird, neben vielen anderen Defekten, auch die Randentlackung während des Fertigungsprozesses fortlaufend kontrolliert. Dabei wird die Breite der Randentlackung kontrolliert als auch überprüft, ob eine Randentlackung überhaupt stattgefunden hat.
Es sind Einrichtungen bekannt, die durch Bilderkennung verschiedenste Strukturen auf der Oberfläche eines Wafers erkennen. Hierbei wird der Wafer im Hellfeld beleuchtet und mit einer Kamera (Matrix- oder Zeilenkamera) abgescannt.
Eine solche Inspektionsmaschine der Firma KLA-Tencor Corporation wird in dem Artikel „Lithography Defects: Reducing and Managing Yield Killers through Photo Cell Monitoring" by Ingrid Peterson, Gay Thompson, Tony DiBiase and Scott Ashkenaz, Spring 2000, Yield Management Solutions, beschrieben. Die dort beschriebene Wafer-Inspektionseinrichtung arbeitet mit einer Auflicht-Beleuchtungseinrichtung, welche mit einer Hellfeldbeleuchtung Mikrodefekte mit geringem Kontrast untersucht.
Bei den bekannten Vorrichtungen zur Wafer-Inspektion kann die Bildverarbeitung keine einfache Unterscheidung zwischen der Randentlackung (EBR) und anderen im Bild vorhandenen Rändern machen. Diese anderen Ränder stammen von vorherigen Prozessschritten. Alle Ränder sind in einer Hellfeldbeleuchtung farblich bzw. im Grauwert unterschiedlich. Da die unterschiedlichen Ränder sich zum Teil auch kreuzen oder überschneiden, ändern sich auch der Farbton bzw. der Grauwert der Ränder. Es ist daher mit einer Bildverarbeitung sehr schwierig bis unmöglich, die Randentlackung auf diese Weise herauszufiltern. Auch eine visuelle Betrachtung durch einen Betrachter führt zu keinen besseren Ergebnissen, da auch das menschliche Auge die Zuordnung der verschiedenen Ränder und der beobachteten Farbtöne bzw. Grauwerte zu den verschiedenen Prozessschritten nicht leisten kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit welcher der durch die Randentlackung erzeugte Rand zuverlässig sichtbar gemacht wird, so dass er von anderen, auf dem Wafer sichtbaren Rändern unterscheidbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Wafer-Inspektion mit einer Auflicht-Beleuchtungseinrichtung mit einer Beleuchtungsachse und einer Abbildungseinrichtung mit einer Abbildungsachse, welche beide gegeneinander geneigt und auf einen zu inspizierenden Bereich der Oberfläche eines Wafers gerichtet sind. Eine Abbildungsebene ist dadurch definiert, dass sie in Hellfeldbeleuchtungs-Einstellung der Vorrichtung von der Beleuchtungsachse und der Abbildungsachse aufgespannt wird. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass die Beleuchtungsachse aus der Abbildungsebene um einen Dunkelfeldwinkel γ > 0 herausgedreht so angeordnet ist, dass in dem zu inspizierenden Bereich eine Dunkelfeldbeleuchtung besteht.
Dabei erreicht man beim Überschreiten der 0°-Einstellung einen Übergang von der Hellfeldbeleuchtung zur Dunkelfeldbeleuchtung. Die Qualität der Dunkelfeldbeleuchtung nimmt für größere Dunkelfeldwinkel γ zu. Die Wahl des Dunkelfeldwinkels γ hängt dabei insbesondere von dem Streuverhalten der Oberflächenstruktur und den Oberflächenmaterialien des Wafers bzw. bereits strukturierten oder belackten Wafers ab.
Mit dieser Vorrichtung lassen sich auf dem gesamten Wafer insbesondere solche, vorwiegend kleine Strukturen besonders gut inspizieren, die sich durch geringe Höhenunterschiede gegenüber dem Untergrund oder der Umgebung auszeichnen und die mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Hellfeld- Beleuchtungsaufbau nicht oder nur sehr schlecht detektierbar waren. So können beispielsweise Randausbrüche und Randunregelmäßigkeiten des Waferrandes untersucht werden. Weiterhin können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf dem Wafer aufgebrachte Identifikationscodes untersucht werden.
Mit der auf diese Weise erzielten Dunkelfeldbeleuchtung kann im Randbereich des Wafers der Rand der EBR zuverlässig sichtbar gemacht werden, da er sich im Bild als wesentlich hellere Linie abzeichnet als die Ränder von vorangegangenen Prozessschritten. Bei der Justierung der Vorrichtung, erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn sich die Beleuchtungsachse und die Abbildungsachse in dem Auftreffpunkt, in dem die Abbildungsachse auf den Wafer trifft, schneiden. Allerdings wird auch in denjenigen Fällen, in denen die Beleuchtungsachse etwas außerhalb des Auftreffpunktes verläuft, auch noch eine akzeptable Dunkelfeldbeleuchtung erzeugt. Entscheidend ist, dass noch Licht aus dem beleuchteten Bereich der Waferoberfläche in den Abbildungsstrahlengang gelangt. Die jeweilige Einstellung hängt jeweils von den Eigenschaften der untersuchten Oberfläche ab (Streuverhalten, Material, Strukturen etc.)
Ebenso kann die Abbildungsebene grundsätzlich gegenüber der Waferoberfläche geneigt sein. Konstruktiv erweist es sich jedoch als einfacher, wenn die Abbildungsebene senkrecht auf der Waferoberfläche steht, da dadurch die Justierung der Vorrichtung einfacher ist.
Auch für die Ausrichtung der Abbildungsachse relativ zum Wafer bestehen verschiedene Möglichkeiten. So kann beispielsweise die Abbildungsachse mit einer Wafernormalen durch den Auftreffpunkt zusammenfallen, das heißt, dass die Abbildungsachse mit der Wafernormalen kollinear verläuft. Anschaulich heißt dies, die Abbildungsachse der Abbildungseinrichtung, beispielsweise einer Kamera, ist senkrecht von oben auf den Wafer gerichtet. Dies kann auch realisiert werden, indem die Abbildungseinrichtung selbst seitlich angeordnet ist und der Abbildungsstrahlengang mit der
Abbildungsachse seitlich über ein optisches Einkoppel-Element (z.B. Spiegel, Prismen etc.) in die Vorrichtung eingekoppelt wird. Durch das Einkoppel- Element wird dann die Abbildungsachse so umgelenkt, dass sie kollinear mit der Wafernormalen verläuft.
Ebenso ist es möglich, die Abbildungsachse gegenüber der Wafernormalen durch den Auftreffpunkt um einen Abbildungswinkel ß > 0 geneigt anzuordnen. In diesem Fall erhält man die besten Abbildungseigenschaften, wenn der Abbildungswinkel ß gleich dem Beleuchtungswinkel α ist, wobei in dieser Ausgestaltung der Vorrichtung der Beleuchtungswinkel α durch die Neigung der Beleuchtungsachse gegenüber der Wafernormalen durch den Auftreffpunkt definiert ist. Es hat sich gezeigt, dass eine gute Darstellung des zuvor randentlackten Fotolackes (EBR-Randes) im Dunkelfeld erzielt wird, wenn der Dunkelfeldwinkel γ, um den die Beleuchtungsachse aus der Abbildungsebene herausgedreht ist, vorzugsweise Werte zwischen 5° und 45° annimmt, d.h. wenn gilt 5° < γ < 45°.
Die Beleuchtungseinrichtung kann sowohl mit einer polychromatischen als auch mit einer monochromatischen Lichtquelle ausgestattet sein. So kann die Lichtquelle beispielsweise eine Quecksilberdampfdrucklampe oder eine Kaltlichtquelle mit einem angekoppelten Faserbündel zur Übertragung des Lichts sein. Auch die Verwendung einer LED oder eines Lasers mit Strahlaufweitung ist denkbar. Es ist sowohl ein divergenter als auch konvergenter Beleuchtungsstrahlengang verwendbar. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein telezentrischer Beleuchtungsstrahlengang bevorzugt, wobei geringfügige Abweichungen von der streng telezentrischen Strahlenführung ohne Verlust an der Beleuchtungsqualität zulässig sind.
Die Abbildungseinrichtung besteht üblicherweise aus einem Objektiv und einer danach angeordneten Kamera oder einer Kamerazeile, auf welche der zu inspizierende Bereich abgebildet wird. In Abhängigkeit von dem Abbildungsmaßstab, der durch das Objektiv vorgegeben wird, können daher unterschiedlich große Bereiche mit dem Kamerabild inspiziert werden.
Zur Inspektion von Waferdefekten im Bereich des Waferrandes wird vorzugshalber eine Abbildungseinrichtung verwendet, die ein Objektiv und eine Zeilenkamera umfasst. Eine optimale Dunkelfeld-Darstellung des Lackrandes von randentlachten Fotolackschichten wird erzielt, wenn die Dunkelfeldbeleuchtung durch Neigung der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung von dem Mittenbereich des Wafers in Richtung zum Waferrand erfolgt.
Als Bezugspunkt zur Lokalisierung von beobachteten Defekten können Alignmentmarken auf dem Wafer oder markante Randstrukturen, wie der sogenannte Fiat oder Notch, benutzt werden. Zur Vereinfachung jedoch wird vorzugsweise der Waferrand selbst benutzt. Um diesen Waferrand besser sichtbar zu machen, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zusätzlich eine Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung angeordnet, die unterhalb des Wafers im Bereich des Waferrandes positioniert wird. Diese Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung strahlt von unten über den Waferrand hinaus und beleuchtet die Abbildungseinrichtung. Auf diese Weise zeichnet sich im Kamerabild, bzw. in der Kamerazeile, ein deutlicher Hell-/Dunkelübergang ab, der den Waferrand exakt wiedergibt.
Um eine Inspektion des gesamten Waferrandes durchführen zu können, wird der Wafer auf eine Aufnahme-Einrichtung aufgelegt, welche um ihre Mitte drehbar ist. Zur automatisierten Inspektion des Waferrandes ist diese Aufnahme-Einrichtung mit einem motorischen Antrieb gekoppelt, der eine exakte Drehung der Aufnahme-Einrichtung vornimmt. Zur automatischen Inspektion des Randbereichs des Wafers ist der Vorrichtung eine Datenausleseeinrichtung zugeordnet, welche die Bilddaten der Zeilenkamera während der Drehbewegung des Wafers auf der Aufnahme-Einrichtung sequenziell ausliest. Dabei steuert ein Computer, der mit der Vorrichtung verbunden ist, den motorischen Antrieb und die Datenausleseeinrichtung. Alternativ ist ein Encoder vorgesehen, der die Kamera und/oder die Datenauslese-Einrichtung (z.B. Framegrabber) triggert
Aus den während der Drehung des Wafers sequenziell aufgenommenen Bilddaten können dann mit dem Computer verschiedene Kenngrößen oder Defekte bestimmt werden. So kann beispielsweise die Lage des sogenannten Waferflats oder auch die Lage des sogenannten Wafernotches auf dem Waferrand bestimmt werden.
Zur Bestimmung der Lage und Qualität der Randentlackung (EBR) des Wafers wird der Wafer mindestens einmal um 360° gedreht. Die während dieser Drehung sequenziell aufgenommenen Bilddaten werden ausgewertet, wobei die hellste Linie im Bild (bzw. das hellste Pixel im Bild bei einer Zeilenkamera) die Lage des EBR-Randes auszeichnet. Im Gegensatz dazu erscheinen die Ränder vorangegangener Prozessschritte nur als intensitätsschwache Linien bzw. Pixel der Zeilenkamera. Aus der Lage des EBR-Randes relativ zum Waferrand, der durch die Waferunterseiten- Beleuchtungseinrichtung sichtbar gemacht wird, können das Maß der Randentlackung bzw. ihre Abweichungen von den Sollwerten relativ zum Waferrand bestimmt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen genauer erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1: Eine Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Waferinspektion im gesamten Waferbereich;
Fig. 2: Eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Waferinspektion auf dem gesamten Waferbereich;
Fig. 3: Eine Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Waferinspektion des Waferrandes bzw. der Randentlackung;
Fig. 4: Eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Waferinspektion des Waferrandes bzw. der Randentlackung;
Fig. 5: Eine gegenüber Fig. 4 um 90° verdrehte Seitenansicht auf eine Vorrichtung zur Waferinspektion des Waferrandes bzw. der Randentlackung;
Fig. 6: Eine räumliche Anordnung einer Vorrichtung zur Waferinspektion im Bereich des Waferrandes bzw. zur Inspektion der Randentlackung.
Um die Darstellung zu vereinfachen wurde in den nachfolgend gezeigten Beispielen eine Abbildungsachse gewählt, die senkrecht auf der Waferoberfläche steht. Dies erweist sich nicht nur zeichnerisch als einfacher, sondern auch konstruktiv, da die Vorrichtung einfacher zu justieren ist.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Waferinspektion mit einem zu inspizierenden Wafer 2. Der Wafer 2 ist auf eine Aufnahme-Einrichtung 3 (in dieser Darstellung verdeckt) aufgelegt, die den Wafer 2 mittels Vakuumansaugung festhält. Das benötigte Vakuum wird der Aufnahme- Einrichtung 3 mittels einer Vakuumleitung 4 zugeführt, die mit einem nicht dargestellten Vakuumsystem zur Erzeugung des Vakuums verbunden ist.
Auf einen zu inspizierenden Bereich des Wafers 2 ist eine Auflicht- Beleuchtungseinrichtung 5 gerichtet, die ihr Licht über ein Lichtleiterbündel 6 von einer Lichtquelle 7 zugeführt bekommt. Die Auflicht- Beleuchtungseinrichtung 5 ist gegenüber der Oberfläche des Wafers 2 geneigt angeordnet. An einem verschiebbaren Tragelement 8 ist eine Abbildungseinrichtung 9 angeordnet. Die Abbildungseinrichtung 9 weist eine Abbildungsachse 10 auf. Im Auftreffpunkt 11 dieser Abbildungsachse 10 auf dem Wafer 2 ist eine Wafernormale 12 definiert, also eine Konstruktionslinie, die im Auftreffpunkt 11 senkrecht auf dem Wafer 2 steht. In der Darstellung fallen die Wafernormale 12 und der Auftreffpunkt 11 aufeinander.
In der gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung zur Waferinspektion ist die Abbildungsachse 10 gegenüber der Wafernormalen 12 geneigt, d.h. die Abbildungseinrichtung 9 ist gegenüber der Oberfläche des Wafers 2 geneigt angeordnet. Dadurch spannen die Abbildungsachse 10 und die Wafernormale 12 eine Ebene 13 auf, die durch eine gestrichelte Linie in der Aufsicht dargestellt ist. Diese Ebene 13 entspricht derjenigen Abbildungsebene, die in Hellfeld-Einstellung der Vorrichtung von der Abbildungsachse 10 und der Beleuchtungsachse 14 aufgespannt werden.
Die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 weist eine Beleuchtungsachse 14 auf, welche erfindungsgemäß gegenüber der Ebene 13 um den Beleuchtungswinkel α geneigt ist. In der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung zur Waferinspektion trifft die Beleuchtungsachse 14 im Auftreffpunkt 11 auf den Wafer 2 auf, also an derselben Stelle, an der auch die Abbildungsachse 10 auf den Wafer 2 trifft. Daher ist im vorliegenden Fall der Beleuchtungswinkel α als die Neigung der Beleuchtungsachse 14 gegenüber der Wafernormalen 12 definiert. Die Einstellung des Beleuchtungswinkels α erfolgt mittels der α-Verstelleinrichtung 24, an der die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung angebracht ist. Die α-Verstelleinrichtung 24 ist an einer γ-Verstelleinrichtung 24 befestigt, welche wiederum an der Tragschiene 15 angeordnet ist. Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der Abbildungswinkel ß gleich dem Beleuchtungswinkel α ist. Es wird jedoch auch etwas unterschiedliche Beleuchtungswinkel α und Abbildungswinkel ß noch eine gute Abbildung erzielt.
Der Beleuchtungswinkel α ist in Fig. 1 nicht direkt ersichtlich, sondern ist nur dadurch angedeutet, dass von der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 ein Teil des schräg gestellten Gehäuses erkennbar ist. Deutlich sichtbar ist jedoch, dass die Beleuchtungsachse 14 durch Drehung um die Wafernormale 12 um einen Dunkelfeldwinkel γ aus der Ebene 13 herausgedreht ist.
Durch geeignete Wahl des Dunkelfeldwinkels γ > 0 wird in dem zu inspizierenden Bereich auf der Oberfläche des Wafers 2 eine Dunkelfeldbeleuchtung erzeugt. Die Einstellung des Dunkelfeldwinkels γ erfolgt mittels der γ-Verstelleinrichtung 24, die ein Schwenken der Auflicht- Beleuchtungseinrichtung 5 um die Wafernormale 12 erlaubt. Versuche haben gezeigt, dass grundsätzlich eine Einstellung des Dunkelfeldwinkels γ im Bereich 0° < γ < 50° eine Dunkelfeldbeleuchtung erzielt. Besonders gute Einstellungen des Dunkelfelds erhält man dabei durch Wahl des Dunkelfeldwinkels γ mit Winkellagen im Bereich 10° < γ < 25°. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Dunkelfeldwinkel γ = 20 ° gewählt.
Um verschiedene Bereiche des Wafers 2 inspizieren zu können, ist die
Abbildungseinrichtung 9 durch Verschieben des Tragelementes 8 über der Waferoberfläche verschiebbar. Da die Abbildungseinrichtung 9 und die Beleuchtungseinrichtung 5 über eine gemeinsame, verstellbare Tragschiene 15 starr miteinander verbunden sind, wird durch Verschieben des Tragelements 8 die gesamte Vorrichtung 1 über der Oberfläche des Wafers 2 an den gewünschten, zu inspizierenden Bereich verschoben. Um das Aufsuchen beliebiger, zu inspizierender Bereiche der Waferoberfläche des Wafers 2 zu erleichtern, ist zusätzlich der Wafer 2 auf der nicht dargestellten Aufnahme-Einrichtung 3 drehbar gelagert. Die Drehbewegung ist durch einen gebogenen Doppelpfeil symbolisch angedeutet. Üblicherweise liegt dabei der Wafer 2 durch Vakuumansaugung auf der Aufnahme-Einrichtung 3 fest auf, und die Aufnahme-Einrichtung 3 an sich ist drehbar ausgebildet.
Durch geeignetes Verschieben des Tragelementes 8 können somit die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 und die Abbildungseinrichtung 9 gemeinsam verschoben und daher beliebige, zu inspizierende Bereiche auf dem Wafer 2 untersucht werden. Die jeweils aufgenommenen Bilddaten der Abbildungseinrichtung 9, die beispielsweise aus einem Objektiv und einer Kamera besteht, werden über eine Daten-Leitung 16 an eine Datenauslese- Einrichtung 17 übertragen.
Fig. 2 zeigt in Seitenansicht eine Vorrichtung 1 zur Waferinspektion. Auf dem unteren Teil eines Stativs 20 ist eine Aufnahme-Einrichtung 3 angeordnet, auf der ein Wafer 2 aufgelegt ist. Die Aufnahme-Einrichtung 3 wird mittels einer Vakuumleitung 4 mit Vakuum versorgt, so dass der Wafer 2 angesaugt werden kann. Die Aufnahme-Einrichtung 3 ist um ihre vertikale Achse drehbar, was durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Auf diese Weise kann der Wafer 2 ebenfalls gedreht werden.
Auf einen zu inspizierenden Bereich der Oberfläche des Wafers 2 ist eine Abbildungseinrichtung 9, bestehend aus einem Objektiv 18 und einer Kamera 19, gerichtet. Die Abbildungseinrichtung 9 weist eine Abbildungsachse 10 auf, die gegenüber der Oberfläche des Wafers 2 geneigt ist und die
Waferoberfläche im Auftreffpunkt 11 trifft. Eine Konstruktionslinie, die in diesem Auftreffpunkt 11 senkrecht auf der Oberfläche des Wafers 2 steht, ist als Wafernormale 12 definiert. Die Neigung der Abbildungsachse 10 gegenüber dieser Wafernormalen 12 definiert den Abbildungswinkel ß.
Eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 ist ebenfalls auf den zu inspizierenden Bereich der Waferoberfläche gerichtet. Die Auflicht- Beleuchtungseinrichtung 5 besitzt eine Beleuchtungsachse 14, die um einen Beleuchtungswinkel α gegenüber der Wafernormalen 12 geneigt ist. Es ist zu beachten, dass die Abbildungsachse 10 und die Wafernormale 12 eine Ebene 13 aufspannen, die in der Darstellung mit der Zeichnungsebene übereinstimmt. Diese Ebene 13 entspricht derjenigen Abbildungsebene, die in Hellfeld-Einstellung der Vorrichtung von der Abbildungsachse 10 und der Beleuchtungsachse 14 aufgespannt werden.
Da die Beleuchtungsachse 14 der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 aus dieser Ebene 13 um den Dunkelfeldwinkel γ herausgedreht ist, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist, entspricht der in Fig. 2 gezeichnete Beleuchtungswinkel α maßstäblich nicht dem tatsächlichen Beleuchtungswinkel. Vielmehr ist der in der Zeichnungsebene dargestellte Beleuchtungswinkel α durch Projektion der tatsächlichen räumlichen Lage der Beleuchtungsachse 14 verkürzt.
Die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 ist mittels der γ-Verstelleinrichtung 25 und die Abbildungseinrichtung 9 ist mittels einer Justierschiene 21 an der
Tragschiene 15 angeordnet, welche mit dem Tragelement 8 starr verbunden ist. In der hier gezeigten vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung kann die räumliche Lage der Abbildungseinrichtung 9 mittels der Justierschiene 21 variiert und festgestellt werden, so dass unterschiedliche Abbildungswinkel ß einstellbar sind.
Durch geeignete Wahl des Beleuchtungswinkels α und des Dunkelfeldwinkels γ kann der Benutzer der Vorrichtung daher die Dunkelfeldbeleuchtung an sein jeweiliges Problem, z. B. an die Größe, Höhe oder optischen Eigenschaften (wie Kontrast, Reflektivität, etc.) der zu unersuchenden Strukturen anpassen. Damit ist insbesondere die Untersuchung von kontrastarmen Strukturen wesentlich besser möglich als mit bisher bekannten Hellfeld- Beleuchtungseinrichtungen.
Die Tragschiene 15 mit der daran befestigten Abbildungseinrichtung 9 ist starr mit einem verschiebbaren Tragelement 8 verbunden, das an dem senkrechten Teil des Stativs 20 befestigt ist. Die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 ist an einer γ-Verstelleinrichtung (hier nicht gezeigt) angeordnet, welche ebenfalls starr mit dem Tragelement 8 verbunden ist. Das Tragelement 8 ist horizontal verschiebbar, so dass die Einheit aus Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 und Abbildungseinrichtung 9 gemeinsam verschoben werden kann. Auf diese Weise kann durch Verschieben des Tragelementes 8 der Auftreffpunkt 11 und somit der Dunkelfeld-Bereich auf beliebige zu inspizierende Bereiche der Oberfläche des Wafers 2 positioniert werden. Um das Auffinden gewünschter, zu inspizierender Bereiche zu erleichtern, kann der Wafer 2 mittels der drehbaren Aufnahmevorrichtung 3 um eine vertikale Achse gedreht werden. Die während der Inspektion von der Kamera erzeugten Bilddaten werden über eine Daten-Leitung 16 zu einer Datenauslese-Einrichtung 17 übertragen. Dort stehen sie für eine weitere Bearbeitung und Auswertung, z. B. mittels eines Computers, zur Verfügung.
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Waferinspektion, bei der der zu inspizierende Bereich im Bereich des Waferrandes liegt.
Der Wafer 2 ist auf eine Aufnahme-Einrichtung 3 (in dieser Darstellung verdeckt) aufgelegt, die den Wafer 2 mittels Vakuumansaugung festhält. Das benötigte Vakuum wird der Aufnahme-Einrichtung 3 mittels einer Vakuumleitung 4 zugeführt.
Auf den zu inspizierenden Bereich des Waferrandes 23 des Wafers 2 ist eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 gerichtet, die ihr Licht über ein Lichtleiterbündel 6 von einer Lichtquelle 7 zugeführt bekommt. Die Auflicht- Beleuchtungseinrichtung 5 ist gegenüber der Oberfläche des Wafers 2 geneigt angeordnet. An einem verschiebbaren Tragelement 8 ist mittels einer Tragschiene 15 eine Abbildungseinrichtung 9 angeordnet. Die Abbildungseinrichtung 9 weist eine Abbildungsachse 10 auf. Im Auftreffpunkt
11 dieser Abbildungsachse 10 auf dem Wafer 2 ist die Wafernormale 12 definiert, also eine Konstruktionslinie, die im Auftreffpunkt 11 senkrecht auf dem Wafer 2 steht. In der hier gezeigten Darstellung fallen die Wafernormale
12 und der Auftreffpunkt 11 aufeinander. Eine optimale Dunkelfeld-Darstellung des Lackrandes von randentlackten Fotolackschichten wird dadurch erzielt, dass die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 von dem Mittenbereich des Wafers 2 in Richtung zum Waferrand 23 gerichtet ist.
In der gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung zur Waferinspektion ist die Abbildungsachse 10 gegenüber der Wafernormalen 12 um den Abbildungswinkel ß geneigt, d.h. die Abbildungseinrichtung 9 ist gegenüber der Oberfläche des Wafers 2 geneigt angeordnet. Dadurch spannen die Abbildungsachse 10 und die Wafernormale 12 eine Ebene 13 auf, die durch eine gestrichelte Linie in der Aufsicht dargestellt ist. Diese Ebene 13 entspricht derjenigen Abbildungsebene, die in Hellfeld-Einstellung der Vorrichtung von der Abbildungsachse 10 und der Beleuchtungsachse 14 aufgespannt werden.
Die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 weist eine Beleuchtungsachse 14 auf, welche erfindungsgemäß gegenüber der Wafernormalen 12 um den Beleuchtungswinkel α geneigt und um den Dunkelfeldwinkel γ aus der Ebene 13 herausgedreht ist. In der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung zur Waferinspektion trifft die Beleuchtungsachse 14 im Auftreffpunkt 11 auf den Wafer 2 auf, also an derselben Stelle, an der auch die Abbildungsachse 10 auf den Wafer 2 trifft. Daher ist im vorliegenden Fall der Beleuchtungswinkel α als die Neigung der Beleuchtungsachse 14 gegenüber der Wafernormalen 12 definiert. Im dargestellten Beispiel ist der Beleuchtungswinkel α gleich dem Abbildungswinkel ß. Der Beleuchtungswinkel α ist in Fig. 3 nicht direkt ersichtlich, sondern ist nur dadurch angedeutet, dass von der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 ein Teil des schräg gestellten Gehäuses erkennbar ist. Deutlich sichtbar ist jedoch, dass die Beleuchtungsachse 14 um einen Dunkelfeldwinkel γ aus der Ebene 13 herausgedreht ist.
Durch geeignete Wahl des Dunkelfeldwinkels γ > 0 wird in dem zu inspizierenden Bereich auf der Oberfläche des Wafers 2 eine Dunkelfeldbeleuchtung erzeugt. Die Einstellung des Dunkelfeldwinkels γ erfolgt mittels der γ-Verstelleinrichtung 25, die ein Schwenken der Auflicht- Beleuchtungseinrichtung 5 um die Wafernormale 12 erlaubt.
Versuche haben gezeigt, dass grundsätzlich eine Einstellung des Dunkelfeldwinkels γ im Bereich γ > 0° eine Dunkelfeldbeleuchtung erzielt. Dabei erreicht man beim Überschreiten der 0°-Einstellung einen Übergang von der Hellfeldbeleuchtung zur Dunkelfeldbeleuchtung. Die Qualität der Dunkelfeldbeleuchtung nimmt für größere Dunkelfeldwinkel γ zu. Eine gute Darstellung von Strukturen im Dunkelfeld erhält man dabei durch Wahl des Dunkelfeldwinkels γ mit Winkellagen im Bereich 5° < γ < 40°. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Dunkelfeldwinkel γ = 20 ° gewählt.
Mit der hier beschriebenen Ausgestaltung der Vorrichtung zu Waferinspektion kann insbesondere der Randbereich des Wafers 2 und damit auch die
Randentlackung von Fotolackschichten überprüft werden. Dabei wird die Lage der Außenkante der nach der Randentlackung verbliebenen Fotolackschicht bestimmt. Die Lage der Kante dieser Lackschicht wird jeweils relativ zu einem Bezugspunkt angegeben. So kann beispielsweise die Position dieser Kante im Kamerabild in Relation zum ersten Pixel des Bildes bzw. zum ersten Pixel der jeweiligen Bildzeile angegeben werden. Alternativ ist es denkbar, einen mechanischen Anschlag für die Waferauflage oder evtl. eine zusätzliche Alignmentmarke auf dem Wafer 2 als Bezugspunkt zu wählen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, die Lage der Fotolackkante relativ zum Waferrand 23 anzugeben. Dazu ist eine exakte Bestimmung des Waferrandes 23 des Wafers 2 im Bild der Abbildungseinrichtung 9 erforderlich. Dies kann bei kontrastschwachen Bildern unter Umständen schwierig werden.
Dazu weist die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform eine zusätzliche Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 auf, die unterhalb des Wafers 2 in seinem Randbereich angeordnet ist. Durch die dadurch erzeugte Hintergrundbeleuchtung von der Unterseite des Wafers 2 wird im Kamerabild entlang des abgebildeten Waferrands 23 ein markanter Hell-/Dunkelübergang erzeugt. Damit liefert die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 eine exakte Darstellung des Waferrands 23 im Bild. Die Bestimmung der Kante des randentlackten Fotolacks erfolgt dann durch Bestimmung der hellsten Linie im Bild jeweils bezogen auf das Bild des Waferrands 23. Der Abstand der Lackkante zum Waferrand 23 ist dann ein Maß für die Randentlackung. Zusätzlich kann geprüft werden, ob die Randentlackung überhaupt erfolgt ist bzw. ob sie vollständig erfolgt ist. Die gemessenen Werte der Randentlackung können dann mit den Produktionssollvorgaben der Halbleiterhersteller verglichen werden. Bei Abweichungen können die Fertigungsprozesse entsprechend angepasst werden, um eine optimale Ausbeute im Fertigungsprozess sicherzustellen.
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Waferinspektion, wie sie in Fig. 3 bereits dargestellt wurde.
Auf dem unteren Teil eines Stativs 20 ist eine Aufnahme-Einrichtung 3 angeordnet, auf der ein Wafer 2 aufgelegt ist. Die Aufnahme-Einrichtung 3 wird mittels einer Vakuumleitung 4 mit Vakuum versorgt, so dass der Wafer 2 angesaugt werden kann. Die Aufnahme-Einrichtung 3 ist um ihre vertikale Achse drehbar, was durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Auf diese Weise wird der Wafer 2 ebenfalls mitgedreht.
Auf einen zu inspizierenden Randbereich der Oberfläche des Wafers 2 ist eine Abbildungseinrichtung 9, bestehend aus einem Objektiv 18 und einer Kamera 19, gerichtet. Die Abbildungseinrichtung 9 weist eine Abbildungsachse 10 auf, die gegenüber der Oberfläche des Wafers 2 geneigt ist und die
Waferoberfläche im Auftreffpunkt 11 trifft. Eine Konstruktionslinie, die in diesem Auftreffpunkt 11 senkrecht auf der Oberfläche des Wafers 2 steht, ist als Wafernormale 12 definiert. Die Neigung der Abbildungsachse 10 gegenüber dieser Wafernormalen 12 definiert den Abbildungswinkel ß.
Eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 ist ebenfalls auf den zu inspizierenden Randbereich der Waferoberfläche gerichtet. Die Auflicht- Beleuchtungseinrichtung 5 besitzt eine Beleuchtungsachse 14, die um einen Beleuchtungswinkel α gegenüber der Wafernormalen 12 geneigt ist. Dabei ist in der vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung der Beleuchtungswinkel α gleich dem Abbildungswinkel ß.
Es ist zu beachten, dass die Abbildungsachse 10 und die Wafernormale 12 eine Ebene 13 aufspannen, die in der Darstellung mit der Zeichnungsebene übereinstimmt. Diese Ebene 13 entspricht derjenigen Abbildungsebene, die in Hellfeld-Einstellung der Vorrichtung von der Abbildungsachse 10 und der Beleuchtungsachse 14 aufgespannt werden. Da die Beleuchtungsachse 14 der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 erfindungsgemäß um einen Dunkelfeldwinkel γ aus dieser Ebene 13 herausgedreht ist, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist, entspricht der in Fig. 4 gezeichnete Beleuchtungswinkel α maßstäblich nicht dem tatsächlichen Beleuchtungswinkel α. Vielmehr ist der in der Zeichnungsebene dargestellte Beleuchtungswinkel α durch Projektion der tatsächlichen räumlichen Lage der Beleuchtungsachse 14 verkürzt.
Wie bereits zu Fig. 3 beschrieben wird durch geeignete Wahl des Dunkelfeldwinkels γ > 0 in dem zu inspizierenden Randbereich auf der Oberfläche des Wafers 2 eine Dunkelfeldbeleuchtung erzeugt. Damit kann der Benutzer der Vorrichtung die Dunkelfeldbeleuchtung an sein jeweiliges Problem, z. B. an die Größe, Höhe oder optischen Eigenschaften (wie Kontrast, Reflektivität, etc.) der zu untersuchenden Strukturen anpassen. Damit ist insbesondere die Untersuchung von kontrastarmen Strukturen wesentlich besser möglich als mit bisher bekannten Hellfeld- Beleuchtungseinrichtungen.
Die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 ist mittels einer γ-Verstelleinrichtung (hier nicht gezeigt) und die Abbildungseinrichtung 9 ist mittels einer Justierschiene 21 an der Tragschiene 15 angeordnet, welche mit dem Tragelement 8 starr verbunden ist. In der hier gezeigten vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung kann die räumliche Lage der
Abbildungseinrichtung 9 mittels der Justierschiene 21 variiert und festgestellt werden, so dass unterschiedliche Abbildungswinkel ß einstellbar sind.
Die Tragschiene 15 ist an einem verschiebbaren Tragelement 8 angeordnet, das an dem senkrechten Teil des Stativs 20 befestigt ist. Das Tragelement 8 ist horizontal verschiebbar, so dass die Einheit aus Auflicht- Beleuchtungseinrichtung 5 und Abbildungseinrichtung 9 gemeinsam verschoben werden kann.
Durch horizontales Verschieben des Tragelements 8 kann der Auftreffpunkt 11 und zugleich der Beleuchtungsbereich auf beliebige zu inspizierende Randbereiche Wafers 2 positioniert werden bzw. an unterschiedlich große Waferdurchmesser angepasst werden. Um das Auffinden gewünschter, zu inspizierender Randbereiche zu erleichtern, kann zusätzlich der Wafer 2 mittels der drehbaren Aufnahmevorrichtung 3 um eine vertikale Achse gedreht werden. Die während der Inspektion von der Kamera erzeugten Bilddaten werden über eine Daten-Leitung 16 zu einer Datenauslese-Einrichtung 17 übertragen. Dort stehen sie für eine weitere Bearbeitung und Auswertung, beispielsweise mittels eines Computers (nicht abgebildet), zur Verfügung.
In der hier gewählten Darstellung ist deutlich sichtbar, dass die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 unterhalb des Wafers 2 und zugleich auf der Abbildungsachse 10 angeordnet ist. Damit ist die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 so unter dem Wafer 2 positioniert, dass sie direkt auf die Kamera 19 abgebildet wird. Für die Inspektion des Waferrandes erweist es sich als vorteilhaft, wenn als Kamera 19 eine Zeilenkamera und als Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 eine LED-Zeile mit vorgesetzter Fresnel-Linse verwendet wird. Durch exakte Justierung der LED-Zeile unter dem Wafer 2 ist es möglich, dass sie direkt und in exakter Ausrichtung auf die Zeile der Zeilenkamera 19 abgebildet wird.
In Kombination mit der Kamera 19 können verschiedenste Objektive 18 verwendet werden, sowohl telezentrische als auch nicht telezentrische Objektive. Ein Beispiel für ein nicht telezentrisches Objektiv ist das Objektiv Rodagon® 1 :4/60 mm von Fa. Rodenstock, Germany, mit einer Brennweite F = 60 mm, einem Objektfeld von ca. 0,028 mm x 57 mm, Abbildungsmaßstab M = 1 :2. Ein Beispiel für ein telezentrisches Objektiv ist das Objektiv Sill S5LPJ2005, von der Fa. Sill Optics, Wendelstein, Germany.
Durch die Wahl des Objektivs und des Abbildungsmaßstabes können verschiedene Parameter für die Anwendung optimiert werden. Gegebenenfalls sind zur Optimierung der Dunkelfeldbeleuchtung noch Filter und Blenden (nicht dargestellt) in den Strahlengang einzufügen.
Das hier beschriebene Beispiel einer Vorrichtung zur Waferinspektion weist als Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 eine polychromatische Kaltlichtquelle mit Faseroptik und einen telezentrischen Strahlenverlauf auf. Ein einfach zu justierender Aufbau ergibt sich dadurch, dass der Beleuchtungswinkel α gleich dem Abbildungswinkel ß gewählt wird. Jedoch ist dies prinzipiell für die Ausgestaltung einer guten Dunkelfeldbeleuchtung des zu inspizierenden Bereichs auf dem Wafer 2 nicht erforderlich, da auch für andere Winkelverhältnisse eine gute Dunkelfeldbeleuchtung erzielt wird.
Eine vollständige Inspektion des gesamten Waferrandes 23 bzw. des in seiner Nähe befindlichen Lackrandes (nach Randentlackung) erfolgt, indem die Zeilenkamera 19 so zur Oberfläche des Wafers 2 positioniert wird, dass ein Randbereich, der radial auf dem Wafer 2 verläuft, auf die Kamerazeile abgebildet wird. Vorzugsweise ist bei dieser Anordnung der Abbildungswirikel ß > 0°, wie in der Darstellung gezeigt.
Zur Inspektion des gesamten Waferrandes 23 wird der Wafer 2 durch Drehung der Aufnahme-Einrichtung 3 um ihre vertikale Drehachse gedreht. Während einer 360°-Drehung liest die Datenauslese-Einrichtung 17, beispielsweise ein Computer mit einem Frame Grabber, die Zeilenkamera des Wafers 2 mehrfach, z.B. in gleichen Abständen, aus. Die Bilddaten werden dann mit einer speziellen Software ausgewertet und daraus jeweils die Lage der Fotolackkante in Bezug zum Waferrand 23 bestimmt. Mit demselben Verfahren kann auch die Lage des Wafer-Flats bzw. des Wafer-Notches bestimmt werden.
Fig. 5 zeigt die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung zur Waferinspektion in einer Seitenansicht, die um 90° weitergedreht ist. Dieselben Vorrichtungselemente sind dabei mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Eine Abbildungseinrichtung 9 und eine erfindungsgemäß geneigt angeordnete Beleuchtungseinrichtung 5 sind auf einen zu inspizierenden Bereich eines
Wafers 2 im Bereich seines Waferrandes 23 gerichtet. Deutlich sichtbar ist die Positionierung der Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 unterhalb des Waferrandes 23. Die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 ist dabei so ausgerichtet, dass sie den Wafer 2 von unten beleuchtet und dabei über seinen Waferrand 23 hinausstrahlt. Das über den Waferrand 23 hinausstrahlende Licht wird von der Abbildungseinrichtung 9 erfaßt, so dass im erzeugten Bild die Kante des Waferrandes 23 als markanter Hell-/Dunkelübergang erscheint. Die Auswertung erfolgt dann wie bei Fig. 4 bereits beschrieben.
Fig. 6 zeigt eine räumliche Anordnung einer Vorrichtung zur Waferinspektion, wie sie bereits in den Figuren 3, 4 und 5 beschrieben wurde. Gleiche
Vorrichtungselemente sind dabei mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Auch hier sind die Abbildungseinrichtung 9 und die erfindungsgemäß geneigte Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 auf einen zu inspizierenden Bereich des Wafers 2 im Bereich seines Waferrandes 23 gerichtet. Eine Waferunterseiten- Beleuchtungseinrichtung 22 beleuchtet den Wafer 2 von unten. Die von der Abbildungseinrichtung 9 aufgenommenen Bilddaten werden über eine Daten- Leitung 16 auf eine Datenauslese-Einrichtung 17 übertragen. Diese ist im vorliegenden Beispiel als ein Computer ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Waferinspektion kann als separate Inspektionseinheit in den Fertigungsprozess eingebaut werden. Es ist aber auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein bereits vorhandenes Wafer-Inspektionssystem zu integrieren. Dazu wird beispielsweise eine automatisierte Handhabungseinrichtung zum halb- oder vollautomatischen Auflegen und wieder Entfernen von zu untersuchenden Wafern 2 in die Vorrichtung vorgesehen.
Bezuqszeichenliste
1 ) Vorrichtung zur Wafer- 23) Waferrand Inspektion
24) -α-Verstelleinrichtung
2) Wafer
25) -γ-Verstelleinrichtung
3) Aufnahme-Einrichtung
4) Vakuumleitung
5) Auflicht- α = Beleuchtungswinkel Beleuchtungseinrichtung ß = Abbildungswinkel
6) Lichtleiterbündel γ = Dunkelfeldwinkel
7) Lichtquelle
8) verschiebbares Tragelement
9) Abbildungseinrichtung
10) Abbildungsachse
11) Auftreffpunkt
12) Wafernormale
13) Abbildungsebene
14) Beleuchtungsachse
15) Tragschiene
16) Daten-Leitung
17) Datenauslese-Einrichtung
18) Objektiv
19) Kamera
20) Stativ
21) Justierschiene
22) -Waferunterseiten- Beleuchtungseinrichtung

Claims

Patentansprüche
) Vorrichtung zur Wafer-Inspektion mit einer Auflicht- Beleuchtungseinrichtung mit einer Beleuchtungsachse und einer Abbildungseinrichtung mit einer Abbildungsachse, welche beide gegeneinander geneigt und auf einen zu inspizierenden Bereich der
Oberfläche eines Wafers gerichtet sind, wobei eine Abbildungsebene dadurch definiert ist, dass sie in Hellfeldbeleuchtungs-Einstellung der Vorrichtung von der Beleuchtungsachse und der Abbildungsachse aufgespannt wird dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsachse aus der Abbildungsebene um einen Dunkelfeldwinkel γ > 0 herausgedreht so angeordnet ist, dass in dem zu inspizierenden Bereich eine Dunkelfeldbeleuchtung besteht.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1 , 'dadurch gekennzeichnet, dass sich die Beleuchtungsachse und die Abbildungsachse in dem Auftreffpunkt der Abbildungsachse auf dem Wafer schneiden.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsebene orthogonal zur Waferoberfläche steht.
4) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsebene orthogonal zur Waferoberfläche steht und sich die Beleuchtungsachse und die Abbildungsachse in dem Auftreffpunkt der Abbildungsachse auf dem Wafer schneiden. 5) Vorrichtung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Wafernormale durch den Auftreffpunkt definiert ist, mit der die Abbildungsachse kollinear verläuft.
6) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsachse gegenüber der Wafernormalen durch den Auftreffpunkt um einen Abbildungswinkel ß > 0 geneigt ist.
7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Beleuchtungsachse gegenüber der Wafernormalen durch den Auftreffpunkt einen Beleuchtungswinkel α definiert und dass der Abbildungswinkel ß gleich dem Beleuchtungswinkel α ist.
8) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dunkelfeldwinkel γ Werte im Bereich 0°< γ < 50° annimmt.
9) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dunkelfeldbeleuchtung durch Neigung der
Auflicht-Beleuchtungseinrichtung von dem Mittenbereich des Wafers in Richtung zum Waferrand erfolgt
10) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung eine polychromatische Lichtquelle umfasst.
11) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung eine monochromatische Lichtquelle umfasst. 12) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinrichtung ein Objektiv und eine Kamera umfasst.
13) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinrichtung ein Objektiv und eine
Zeilenkamera umfasst.
14) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zu inspizierende Bereich am Waferrand liegt und dass unterhalb des Waferrandes zusätzlich eine Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, welche von unten über den Waferrand hinaus die
Abbildungseinrichtung beleuchtet.
15) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme-Einrichtung zum Auflegen des Wafers vorgesehen ist, welche um ihre vertikale Achse drehbar ist.
16) Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahme-Einrichtung ein motorischer Antrieb zum Drehen der Aufnahme-Einrichtung zugeordnet ist.
17) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15 , dadurch gekennzeichnet, dass ihr eine Datenauslese-Einrichtung zugeordnet ist, welcher die Bilddaten der Zeilenkamera während der Drehbewegung des
Wafers sequenziell ausliest, und dass ein Computer mit der Vorrichtung verbunden ist, der die Datenauslese-Einrichtung steuert.
18) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer nach einer Drehung des Wafers um mindestens 360° aus den sequenziell aufgenommenen Bilddaten die Qualität und/oder das Maß bzw. die Lage des Randes von randentlackten Fotolackschichten, die sogenannte EBR, relativ zum Waferrand bestimmt. 19) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer aus den sequenziell aufgenommenen Bilddaten die Lage des sogenannten Fiats auf dem Waferrand bestimmt.
20) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer aus den sequenziell aufgenommenen Bilddaten die Lage des sogenannten Notchs auf dem Waferrand bestimmt.
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