WO2010015694A1 - Inspection device and method for optical investigation of object surfaces, in particular wafer edges - Google Patents

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WO2010015694A1
WO2010015694A1 PCT/EP2009/060253 EP2009060253W WO2010015694A1 WO 2010015694 A1 WO2010015694 A1 WO 2010015694A1 EP 2009060253 W EP2009060253 W EP 2009060253W WO 2010015694 A1 WO2010015694 A1 WO 2010015694A1
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WO
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edge
image
digital camera
light
inspection
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PCT/EP2009/060253
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German (de)
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Inventor
Dietrich Drews
Andreas Bodden
Ralph Schrauth
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Nanophotonics Ag
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501Semiconductor wafers
    • G01N21/9503Wafer edge inspection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8896Circuits specially adapted for system specific signal conditioning

Definitions

  • the invention relates to an inspection apparatus for the optical examination of object surfaces in an edge environment of an otherwise substantially planar object, in particular edges of unstructured wafers, with at least one of the object surface at an oblique angle to the object plane and focusable on the object edge digitaimaschine and a plane lighting device, the relative to the digital camera and to the object surface is arranged so that an image of an adjoining the object edge planar main surface of the object surface is generated in the edge environment under bright field illumination.
  • the optical inspection of semiconductor wafers for defects is an important part of the manufacturing process of computer chips.
  • camera-based methods are frequently used in which the part of the wafer surface to be inspected is imaged into the sensor plane of a camera.
  • the defect detection then takes place by evaluation of the image.
  • Decisive for the performance is the quality of the image of the surface.
  • the inspection usually includes both the planar object or wafer top and bottom side and its edge.
  • the present invention particularly relates to the inspection of the edge.
  • Object surface is understood as a generic term that refers to the entire surface of the object and in particular the hereinafter defined major surfaces and object edges.
  • main surface or “flat area” the flat, opposite upper or lower sides of the generally disk-shaped object (wafer) are referred to.
  • edge or "object edge” is the one hand, on the main surface adjacent and on the other hand, the object peripherally delimiting surface portion, which thus connects the main surfaces and usually both an upper or lower oblique portion ("Bevel”) and a front circumferential Share ("apex").
  • Bevel upper or lower oblique portion
  • apex front circumferential Share
  • the "edge surround” describes a surface section that includes both the edge and a section of the main surface in the transition region to the edge.
  • edge or "object edge” refers to the transition line between the object edge and the environment which can be recognized from the respective angle.
  • Bevelline refers to the transition line between the object's top and bottom sides and the bevel of the object's edge that can be seen from the respective angle.
  • a "structural feature” is understood to be a deviation of the edge profile in the vertical projection onto the object plane defined by the main surface (s) from a predetermined uniform or continuous contour profile. Notch) or a straight edge section (circle chord).
  • Inspection devices for wafer edges often use an arrangement consisting of a digital camera, which faces the object surface and in particular focused on the object edge is. Furthermore, one or more lighting devices are used in such inspection devices.
  • the upper Bevel is thus illuminated under grazing light from the light source and the apex and the lower Bevel are completely in the shadow of the light source.
  • the light that passes through the wafer is reflected by the mirror surface directly into the camera so that it is displayed as a bright field background following the bottom.
  • the wafer edge is depicted as a narrow strip in the dark field area, on one side of which the direct reflection from the wafer top side and on the other side the direct reflection from the plane mirror join.
  • the illumination ratios on the upper side and the lower side of the wafer edge are very different for the aforementioned reasons.
  • the edge region of interest is partially imaged directly and partially reflected on the mirror. Since the wafer edge is in the dark field overall, it can not be located exactly in the image. In addition, the oblique orientation of the camera on the wafer edge causes different distances to the wafer. ferrand and to the wafer top, so that not the entire edge environment can be simultaneously sharply imaged.
  • DE 103 24474 A1 describes a device comprising an upright illumination device and a depiction device with which the surface of a wafer coated with photoresist is recorded in the bright field.
  • this device is used to inspect a patterned wafer. Polarization of the light and camera-side analysis of the polarization state of the light reflected on the surface are used to investigate the stripping of the wafer in its edge region.
  • a further illumination device is provided on the underside of the wafer, the light rays of which on the way to the camera are partially shaded by the wafer edge so that the edge of the wafer edge appears as a light-dark transition.
  • the inspection method according to the invention provides that the light emitted by the plane lighting device is light-colored.
  • the plane lighting device comprises a collimation device.
  • the camera arranged at an oblique angle (0 ° ⁇ viewing angle ⁇ 90 °) to the plane of the wafer makes it possible, as in DE 103 13 202 B3, for the entire edge environment, ie the Bevel and the apex of the wafer edge, simultaneously with the flat area near the edge to capture a position.
  • the invention is based on the knowledge that a polished, flat surface reflects the light according to the law of reflection but does not scatter in different directions.
  • the acceptance angle of a conventional lens which is to be used for imaging the surface into the sensor plane of the camera is small compared to the half space above the surface. According to the set aperture only light rays pass through the lens in the image plane, which come from a direction that differs only slightly from the optical axis of the lens.
  • the surface of a light source is illuminated so that its light is reflected exactly in the direction of the lens. It is sufficient if the light is reflected exactly parallel to the optical axis of the lens.
  • the plane illumination device must therefore emit collimated light onto the object plane at the same angle (illumination angle) as the viewing angle under which the digital camera looks at the object surface. The above applies analogously when the beam path is deflected on the way from the plane lighting device to the object surface or from the object surface to the camera.
  • the defect-free surface appears bright because it reflects the light directly into the camera lens.
  • a surface defect reflects or scatters the light in other directions, so that the defect appears dark in the bright field image.
  • illumination with collimated light containing exclusively light rays which after reflection at the surface is parallel to the optical axis of the objective results in an increase in contrast compared to a diffuse light source since even the slightest disturbance of the surface results in that the incident light from the light source is no longer reflected in the objective.
  • the essence of an optical image is that all (also in different directions) emanating from an object point rays of light that go through the entrance pupil of the lens, are reunited at a point in the image plane.
  • the aperture diaphragm in the focal plane which is usual with telecentric objectives becomes superfluous. Strictly speaking, there is an object-oriented center of division to this extent. If, preferably, a magnification of 1: 1 is selected, however, the beams also run parallel in the image plane, and thus the solution according to the invention also has the features of an image-side telescope, that is, two-sided telecentricity.
  • Embodiments of the collimation device comprise, for example, a sufficiently small (“punctiform”) illumination source, for example an LED, at a sufficiently great distance from the objective, a sufficiently small (“punctiform”) illumination source, eg an LED, together with collimation optics, in the simplest manner Trap a convergent lens, at the focal point of which is the illumination is arranged, or a laser whose beam has been expanded sufficiently to achieve a homogeneous illumination of the object field.
  • a collimated laser beam ideally fulfills the requirement of parallelism of the light beams.
  • the high coherence of the laser light can have a disadvantage, as a result of which interference phenomena (speckle) can lead to undesired patterns in the image, which can adversely affect the image evaluation.
  • the inspection device has a backlight device which is arranged on the side facing away from the digital camera side of the object so that its light is emitted in the direction of the digital camera, wherein the light emitted in the direction of the digital camera is partially shaded by the object.
  • the inspection device or the inspection method according to the invention thus provides a separate background illumination which illuminates directly into the digital camera, provided that it is not shadowed by the object and thus a contrast between the directly recorded object edge and the background creates. This makes it possible for the first time to establish a clear relationship between the envelope line identified on the basis of the contrast between the object edge and the main surface and the edge identified on the basis of the contrast between the object edge and the background light.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 59125627 A discloses a device in which a bundle of parallel light beams is irradiated perpendicularly to the wafer surface in the edge region and the unshaded portion of this light beam by means of a light source on the is located on the opposite side of the wafer arranged planar photosensor, while the wafer is rotated.
  • US Pat. No. 5,438,209 A which uses a camera line instead of the photo sensor.
  • Both devices are devices for determining the position of a Notch and not the generic inspection device for receiving a dark field image of the wafer surface.
  • the lighting is a pure backlight, so that a dark field recording is not possible.
  • the accuracy of the position determination of Notch is ensured only by the parallelism of the light beams, which ensures a sharp shadow.
  • a contrast arises between the wafer support and the wafer, so that the edge of the printer is imaged as a dark edge in front of the lighter support.
  • This device allows the identification of the wafer edge and in particular a Notch. However, it is not intended and suitable for identifying and localizing defects on the wafer surface with sufficient accuracy. This is also a device for determining the Notch position. Also, the asymmetrical arrangement of the lighting device with respect to the central axis of the wafer for a shadow, which makes it difficult to localize the wafer edge with high accuracy, since not the light emitted in the direction of the digital camera is partially shaded by the object edge, but already the light on the way to the wafer support. Finally, the contrast is dependent on the material and the nature of the wafer surface on the one hand and the overlay on the other hand and can not be influenced.
  • the invention relates to an inspection device for the detection of surface defects, which allows an improved localization of these surface defects and at the same time a recognition of the surface defects up to the outermost object edge ie to the object edge.
  • the focus of the digital camera in the inspection device according to the invention lies on the object edge, in particular the edge of the object is sharply imaged, which enables a precise localization of the object. Furthermore, this has the advantage that the background illumination device, which is located farther away, is displayed blurred and therefore no artifacts of the background interfere with the image impression, in particular can serve as a backlight device a simple lamp, which mapped due to the fuzziness as an extended light spot on the sensor of the digital camera becomes.
  • a backlight device a direct or indirect and / or diffuse emitting surface light source can be selected.
  • the inspection of the object edge also includes that of the transition to the main surface of the object.
  • the Bevelline is of particular interest.
  • Bevel can also cause defects in the form of processing errors. lends polishing defects.
  • the wafer edge usually receives a rumpled surface. If the polishing process of the edge is done properly, the Bevelline and the wafer edge must always be parallel, deviations from this are polishing defects.
  • Such Poiier Sharing do not lead to contrasting Streichichtrefiexen or dark spots, as do the aforementioned defects under light or dark field illumination.
  • polishing errors thus lead to more or less pronounced deviations of the bevel from their soil position on the wafer.
  • Fluctuations in the Bevelline due to buffing are, however, overlaid with artefacts of the measurements, such as vibrations or eccentricity of the wafer during the measurements, so that a statement about their actual position can not be easily made. Therefore, it is provided according to an advantageous development, by means of an image processing device having an edge detection means, from the pixel information of the image generated with the digital camera based on a contrast between the object edge and the main surface a transition line to identify the Bevelline.
  • the edge detection means is also set up to identify the edge of the object in addition to the bevel at the same time also on the basis of a contrast between the object edge and the backlight.
  • the image processing device further comprises an edge analysis means, which is set up to monitor the relative position of the bees to the edge.
  • the edge detection center detects by means of a simple algorithm a non-round run of the wafer (horizontal oscillation in the wafer plane) as a consequence of centering inaccuracy or fluttering of the wafer (vertical oscillation perpendicular to the wafer plane) due to unevenness or resonant excitation. So far one endeavored the mentioned error sources by active and partly mechanically very to minimize costly centering and damping measures. In contrast to any defects, however, horizontal or vertical vibrations provide a periodic, low-frequency course of the wafer edge in the image and can therefore be easily identified.
  • the exact edge detection of the device according to the invention therefore allows to dispense with complex active centering and damping measures and to correct any errors in the context of image processing by means of suitable correction means or routines.
  • the edge detection means comprises a structure recognition means which is set up to identify a structural feature of the object edge from pixel information of the dark field image on the basis of the contrast difference between the object edge and the background illumination.
  • Such a structural feature is, for example, the contour of a notch in the wafer edge.
  • This has a known shape and can therefore be easily identified by an algorithm or a comparison of the recorded edge image with stored in a memory forms.
  • All regular structural features can thus be easily identified and, in particular, distinguished from an irregular outbreak.
  • a simple inspection of the structural feature itself is made possible.
  • defects in the structural feature, the complete absence of the structural feature, a shape deviation of the Strukturmerkmais of a desired geometry to the presence of several structural features along the Waferka ⁇ te be automatically detected and displayed. It is also possible to monitor the relative position between the Bevel line and the edge along such a feature. This also applies if no constant distance is expected here but another profile of the bevelline following the outline of the structural feature (nominal geometry).
  • the image processing device is also set up to determine a coordinate system on the basis of the identified edge and / or the identified structural feature.
  • a reference point for the azimuthal angle ie the angle of rotation of the wafer
  • the center of a notch may be taken as the coordinate zero point of the azimuthal angle, allowing accurate angular position indication of each identified surface defect (or defect fragment).
  • the center of the apex which forms the radially outermost edge of the object, is determined in the simplest case by keeping a constant distance of the middle of the apex to the identi- fied shape of the edge profile and the viewing angle at which the camera looks at the edge of the object. fied edge is adopted.
  • This distance can be stored as a system- and / or profile-specific setting in a memory of the image processing device and subtracted from the position of the identified edge when the position of the true object edge is calculated.
  • the true object edge ie, the center of the apex
  • This and the coordinate zero point of the azimuthal angle preferably form the origin of a two-dimensional coordinate system.
  • the position of the bevelline with respect to the coordinate system can preferably be determined by means of the image processing device.
  • the digital camera is preferably a zebra camera arranged so that the single image line taken with the line scan camera lies in a plane which is perpendicular to the plane of the object.
  • the viewing direction from which the image is taken from the edge of the object by means of a digital camera can, viewed in the projection on the object plane, be perpendicular to the object edge or a tangent and the object edge. That is, the optical axis of the camera is oriented (possibly after deflection) according to this embodiment so as to define together with the image line an optical plane coincident with a radial plane of the wafer.
  • the advantage of this embodiment is that fewer image distortions occur.
  • a first edge lighting device is provided, which is arranged relative to the digital camera and the object edge so that an image of the object edge can be generated under dark field illumination.
  • the light emitted by the illumination device is reflected by the intact object surface so that it does not enter the optics of the digital camera, so that the image of the object surface remains predominantly dark. If a defect in the surface area is in the form of a depression (scratch, eruption) or in the form of an increase (dust grain, impurity), then part or all of the defect will usually invade the optics of the digital camera. This results in a perfect image of defect fragments.
  • a second edge illumination device is provided which is arranged relative to the digital camera and to the object edge such that an image of the object edge can be generated under bright field illumination.
  • the light emitted by the illumination device is reflected by the intact object surface directly into the optics of the digital camera, so that the image of the object surface appears predominantly bright. If a defect in the surface area is in the form of a depression (scratch, eruption) or in the form of an increase (dust grain, impurity), the light is scattered in other directions and does not fall into the optics of the majority of the defects the digital camera. This creates a dark image of defect fragments.
  • the optical axis of the camera is preferably oriented so that the defined together with the Biidzeile optical plane of the line scan camera is pivoted out of the radial plane. Admittedly, this will lead to more image distortions.
  • this arrangement allows the bright field image of the wafer edge to be realized in a simple manner by inserting the bright field illumination device in a mirror-image arrangement relative to the camera arrangement relative to the radial plane through the focal point on the wafer surface.
  • the background illumination device is preferably swiveled out of the radial plane by the same amount and in the same direction, so that it lies on the optical axis of the camera.
  • the second Kantenbeieuchtungs noticed is designed in the form of a ring segment, which partially spans the object edge.
  • the profile of the edge profile (Bevel Apex Bevel) is approximately taken into account.
  • the ring segment is circular segment-shaped and adjustable so that its center falls in the region of the object edge. This ensures a sufficiently good condition for bright field illumination over a wide profile section of the object edge.
  • the ring segment is adjustable so that the radial light beam emanating from an outermost end extends parallel to the coincident light of the plane lighting device.
  • the ring light is preferably arranged so that its outermost light source is as close as possible to the mechanical end of the ring light body.
  • the entire arrangement can then be adjusted so that collimated light of the plane illumination falls just past the ring illumination and onto the flat area near the edge.
  • the illumination of the flat area which is as homogeneous as possible is achieved, resulting in a gapless healing field image of the wafer edge and the flat area near the edge.
  • the image processing device is furthermore preferably configured to identify surface defects in the edge environment from the pixel information of the dark field image and / or the bright field image of the object edge on the basis of the contrasts generated as described above.
  • the detected defect fragments are first identified by the image processing device separately in the sub-images of the dark field recording and the bright field recording. This is preferably done by first assigning contiguous pixels whose contents (intensity, gray or color values) lie within a predetermined value range (intensity, gray or color value interval) to the same defect fragment.
  • the defect fragments determined in this way are subsequently determined by means of an algorithm associated with the same defect. From two (or more) partial images of the object surface, a virtual surface image is thus generated, so that the entirety of the information from the bright field image and the dark field image allows a more comprehensive image of the entire defect to be produced.
  • the generated digital image of the object surface is then usually fed to a manual or automatic evaluation, the results of the evaluation are used to decide according to the specifications of the chip manufacturer on the usability of the wafer and perform a sorting according to quality criteria.
  • the second edge illumination device, the background illumination device and the plane illumination device can be controlled separately from one another by means of a suitable control unit.
  • the method according to the invention is furthermore independent of the refiectivity of the wafer surface, for example due to different coatings and / or structures,
  • the position of the surface defect (s) found in relation to this coordinate system can be determined in the inspection method according to the invention.
  • the position determination can include, for example, both the extent of the defect or defect fragment and its center of gravity and orientation, overall, the accuracy and reproducibility of the information about each defect are increased by the identification of the object edge and the feature of the invention.
  • Deviations from this can easily be detected with the method according to the invention and the device according to the invention if the image processing device is set up to determine the position of the bevelling with respect to the coordinate system and / or the identified wafer edge.
  • the inspection device has a motor-driven turntable for rotatably supporting the object, wherein the digital camera is set up to record a digital image of the object edge synchronously with the rotation of the turntable, such a line camera can sequentially acquire a plurality of image lines of the object edge while the object is being combined turns with the turntable.
  • the triggering of the camera can follow, for example, by means of a synchronization pulse by the drive motor (eg stepping motor).
  • the sequentially recorded image lines of the object edge in different angular position of the object are then joined together to form a (panoramic) image of the object edge.
  • the method steps of the image processing in particular the identification of the edge, the Bevelline or the structural features, the determination of a coordinate or reference system and the determination of the position of defects and Bevelline in the reference system, individually or collectively both as software and as Hardware or in combination of software and hardware.
  • Fig. 1 is a side view of an embodiment of the inspection device according to the invention.
  • Fig. 2 is a side view of a Helifeldbeleuchtung the
  • Fig. 3 is a plan view of the embodiment of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a plan view of an extension of the embodiment to a dark field illumination of the object edge.
  • Fig. 5 is a side view of the embodiment of FIG. 4 and
  • Fig. 6 is a histogram of the brightness curve of a Biidzeile.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the inspection device according to the invention for inspecting an upper edge environment of a Semiconductor wafer 10 shown in side view.
  • the inspection device has a digital camera 14, which is aligned with its optical axis 15 by means of an optical system 16 to the surroundings of the edge 18 of the wafer 10 and focused.
  • the digital camera 14 is specially designed for edge inspection of the wafer 10 by tilting at an oblique angle, ie> 0 ° and ⁇ 90 °, preferably between 30 ° and 60 ° and more preferably below about 45 ° to the object plane or top 22 of the The digital camera 14 thereby detects an edge environment that includes a portion of the top surface or major surface 22 of the wafer 10, its top, slightly oblique edge region or bevel 24, and at least a portion of the end edge region or apex 26, see. Fig. 5.
  • the inspection device furthermore has a plane illumination device 30.
  • the plane illumination device 30 is arranged such that its light beams 31 are reflected directly from the upper main surface 22 of the wafer 10 into the camera optics 16. As a result, a bright field image of the main surface 22 is generated, as far as the angle of view of the camera and the beam spot of the plane lighting device 30 detects it.
  • the planar illumination device 30 is shown in simplified form as a box. According to the invention, this device has a collimation device, not shown in FIG. 1, which generates a bundle of parallel light beams 31.
  • the decisive factor for the location in the image plane 19 where the rays impinge is, however, the distance of the rays from the optical central axis in front of the objective.
  • each object point A, B, C on the object surface is unique with a BÜd Vietnamese A ', B', C in the Image plane 19 of the camera connected.
  • this relationship is independent of the distance of the object point from the lens, ie, regardless of whether the object point is in the focal plane of the lens or not.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 on the one hand in that the collimated light 31 of the plane illumination device 30 ', which is shown schematically as a point light source 32 with a lens arrangement 34 as a collocation device, by means of a mirror 36 on the flat area 22 near the edge of the wafer 10 is thrown.
  • the mirror to be assigned to the plane lighting device 30 ' is not absolutely necessary, as has been made clear with reference to FIG. 1, but facilitates the adjustment of the inspection device since it can be displaced in a simple manner, in particular in the direction of the incident light rays 31', and tiltable is.
  • the embodiment according to FIG. 2 also differs from that according to FIG. 1 by a second edge illumination device 29, which is arranged relative to the digital camera 14 and the object edge 18 such that an image of the object edge 18 is generated at least in the partial profile under bright field illumination.
  • the second edge lighting device 29 is designed as a circular segment-shaped ring segment (in short: ring light), which is adjusted so that its center lies in the region of the object edge 18.
  • the ring light has, for example, a dense arrangement of light sources, preferably LEDs, on a ring-segment-shaped holder. It illuminates the upper Bevef, the Apex and at least partially the lower level of the wafer edge 18.
  • the holder of the ring light also has a Justa- possibility, which makes it possible to rotate the ring light in the ring plane around the center point. It is preferably adjusted in such a way that the outermost upper (or lower) beam just does not affect the flat rich 22 of the wafer 10 falls and the radial light beam emanating from an outermost end is parallel to the collimated light of the plane illumination device 30 '.
  • the ring light is further designed so that the outermost light source is as close as possible to the end of the ring light body.
  • the mirror 36 is adjusted so that the light beams 31 of the planar illumination device 30 'at an angle equal to the angle 14 of the camera falls just past the edge illumination device 29 on the edge near flat edge region 22 and a homogeneous as possible illumination of the flat area to the transition into the upper Bevel is achieved.
  • the edge illumination device 29 it is necessary for the edge illumination device 29 not to project into the beam path of the plane illumination device 30 '.
  • Both lighting devices 29, 30 'and 36 are independently controllable.
  • the second edge illumination device 29 is adjusted to a different brightness value as the Fiachbe- so that at the transition line flat area / edge results in a brightness difference in the image, which makes it possible to identify the Bevelline (automatically), as with reference to FIG will be explained.
  • Figure 3 shows in isolation and greatly simplified the relative arrangement of the camera 14 and the second Kantenbeleuchtunsg worn 29 for generating a bright field image of the edge 18 of the wafer 10 in the plan view, the position of the camera 14 is at a first angle ⁇ from the Radial level 20 of the circular wafer 10 manuallygeschwe ⁇ kt, while the second Kantenbeieuchtungs disturbing 29 is pivoted out at an equal angle ß from this.
  • level illumination device 30 is swung out by the same angle ⁇ together with the camera from the radial plane 20, so that the light passes after reflection on the wafer top along the optical axis of the camera.
  • Figures 4 and 5 show in an isolated and simplified representation of how the inspection device according to the invention can be combined with a dark field illumination and a backlight for the object edge.
  • the wafer 10 rests on a turntable 12, which is driven by a motor, preferably by means of a stepping motor, and sets the wafer 10 in rotation during the measurement.
  • An engine control (not shown) may be provided, which outputs a control pulse which is used, on the one hand, to control the rotational movement and, on the other hand, to synchronize the recording of the object edge with the rotational movement.
  • the digital camera 14 is, as in the previous exemplary embodiments, preferably a line scan camera.
  • the image line is in this example and in contrast to Figure 3 in the radial plane shown as a dashed line 20.
  • a first edge illumination device 28 is provided which, in this example, is designed in the form of a focused light gun of high intensity on both sides of the digital camera.
  • the number of light sources and their arrangement are not relevant to the invention as long as no direct reflections of the light source at the wafer edge into the camera optics 16 occur. Therefore, a single light source may suffice or several may be provided to a quasi-flat, arcuate light source, in the center or focus of the object edge is located. While such a planar light source illuminates the edge region uniformly irrespective of its geometry due to its large angle spectrum, the individual light source has the advantage of being easy to focus and thus of generating a light spot of high intensity on the object surface.
  • a dark field image of the wafer edge 18 can be generated, since the optical axis of the camera 14 is perpendicular to the wafer edge and the illumination device 28 are swung out of the radial plane 20. Therefore, the light beams reflected at an intact object edge 18 under the tilt angle [alpha] with respect to the radial plane 20 do not fall into the lens of the camera. The object edge 18 is thus normally in the dark field.
  • a backlight device 40 On the side facing away from the digital camera 14 of the wafer 10 is a backlight device 40, here as a nearly point-like, non-collimated radiating light source. This is arranged with respect to the edge of the wafer 10 and the digital camera 14 so that the light emanating from it is emitted at least in part in the direction of the digital camera. At the same time, however, the light emitted in the direction of the digital camera is shadowed by the wafer 10 approximately halfway through the image window (the wafer edge does not have to run centrally in the image, as in this case). Since the digital camera is focused on the object edge 18, the more distant background illumination device 40 is imaged as a blurred area light spot on the sensor of the camera.
  • the object surface and in particular the wafer edge lying in the dark field are imaged as a dark surface with a sharp edge.
  • the plane lighting device 30 is additionally shown again.
  • the contrast between the main surface 22 in the bright field image and the oblique edge 24, which lies in the dark field of both illumination devices 28, 30, is particularly large, so that the Bevelline, so the linear transition from Bevel 24 to the main surface 22, can be well recognized.
  • the width of the Bevel and thus the polishing accuracy of the object edge can be detected over the entire circumference of the wafer with particularly high precision.
  • the first and second edge illuminators 28, 29 and the backlight 40 also combine with each other in an inspection device.
  • the different directions of illumination then have to be operated alternately and / or in combination for the different lighting purposes in order to enable the most efficient and high-contrast image acquisition.
  • the ring light does not protrude into the backlight even on the opposite underside of the wafer.
  • the Raw data also makes it easier to find the edge of the wafer in the dark area
  • FIG. 6 shows an idealized histogram of the brightness progression of an image line from the edge environment of a wafer without defect.
  • H1 denotes therein the brightness value of the direct reflection of the main plane lying in the bright field of the plane illumination device
  • H2 the brightness value of the edge lying in the bright field of the second edge illumination device
  • H3 the likewise independently adjustable brightness value of the light incident directly into the camera from the background illumination device.
  • H1 ⁇ H2 ⁇ H3 other relationships are possible as long as a sufficient contrast remains, which makes the transitions of the areas of main surface, edge and background distinguishable.
  • the edge in this illustration includes the upper bevel, the apex, and a portion of the bottom bevel. This is due to the previously described oblique camera position, which is also outside the projection of the wafer on the main plane.
  • the lower Bevel runs out of the bright field of the second edge illumination device, which is why the sanctity of the edge drops to the value 0 even before the wafer edge.

Abstract

The invention relates to an inspection device and an inspection method for optically investigating object surfaces surrounding an edge of an otherwise substantially flat object (10), in particular wafer edges. The inspection device comprises at least one digital camera (14) facing the object surface at an acute angle with respect to the object plane, said camera being able to be focused onto the object edge (18), and a plane illumination device (30) which is positioned relative to the digital camera (14) and to the object surface in such a way that an image of a flat main surface (22) of the object surface surrounding the edge proximate to the edge of the object can be produced under bright field illumination, wherein the plane illumination device (30) comprises a collimation device.

Description

inspektionsvorrichtung- und Verfahren für die optische Untersuchung von Objektoberflächen, insbesondere von Wafer kanten Inspection device and method for the optical examination of object surfaces, in particular of wafer edges
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung für die optische Untersuchung von Objektoberflächen in einer Kantenumgebung eines ansonsten im Wesentlichen ebenen Objekts, insbesondere von Kanten unstrukturierter Wafer, mit wenigstens einer der Objektoberfläche unter einem schrägen Winkel zur Objektbene zugewandten und auf die Objektkante fokussierbaren Digitaikamera und einer Ebenenbeleuchtungseinrichtung, die relativ zur Digitalkamera und zur Objektoberfläche so angeordnet ist, dass ein Bild einer sich an die Objektkante anschließenden ebenen Hauptfläche der Objektoberfläche in der Kantenumgebung unter Hellfeldbeleuchtung erzeugt wird.The invention relates to an inspection apparatus for the optical examination of object surfaces in an edge environment of an otherwise substantially planar object, in particular edges of unstructured wafers, with at least one of the object surface at an oblique angle to the object plane and focusable on the object edge digitaikamera and a plane lighting device, the relative to the digital camera and to the object surface is arranged so that an image of an adjoining the object edge planar main surface of the object surface is generated in the edge environment under bright field illumination.
Das optische Iπspektionsverfahren von Halbleiterwafern auf Defekte (Ausbrüche, Kratzer, Abdrücke, Partikel, etc.) ist ein wichtiger Teil des Herstellungsprozesses von Computer-Chips. Hierzu werden häufig Kamera-basierte Verfahren eingesetzt, bei denen der zu inspizierende Teil der Waferoberfiäche in die Sensorebene einer Kamera abgebildet wird. Die Defekterkennung erfolgt dann anschließend durch Auswertung des Abbildes. Entscheidend für die Leistungsfähigkeit ist dabei die Qualität des Abbildes der Oberfläche. Die Inspektion umfasst in der Regel sowohl die ebene Objekt- bzw. Waferober- und -Unterseite als auch dessen Kante. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Inspektion der Kante.The optical inspection of semiconductor wafers for defects (breakouts, scratches, marks, particles, etc.) is an important part of the manufacturing process of computer chips. For this purpose, camera-based methods are frequently used in which the part of the wafer surface to be inspected is imaged into the sensor plane of a camera. The defect detection then takes place by evaluation of the image. Decisive for the performance is the quality of the image of the surface. The inspection usually includes both the planar object or wafer top and bottom side and its edge. The present invention particularly relates to the inspection of the edge.
Die hierin verwendeten Begriffe zur Bezeichnung des inspizierten Objekts sind wie folgt zu verstehen:The terms used herein to designate the inspected object are to be understood as follows:
„Objektoberfläche" wird als Oberbegriff verstanden, der die gesamte Oberfläche des Objektes bezeichnet und insbesondere die im Folgenden definierte Hauptflächen und Objektkanten einschließt."Object surface" is understood as a generic term that refers to the entire surface of the object and in particular the hereinafter defined major surfaces and object edges.
Mit „Hauptfläche" oder auch „Flachbereich" werden die ebenen, gegenüberliegenden Ober- bzw. Unterseiten des in der Regel scheibenförmigen Objektes (Wafers) bezeichnet.By "main surface" or "flat area" the flat, opposite upper or lower sides of the generally disk-shaped object (wafer) are referred to.
- „Kante" oder „Objektkante" ist der einerseits an die Hauptfläche angrenzende und andererseits das Objekt außenumfänglich begrenzende Flächenabschnitt, der also die Hauptflächen verbindet und in der Regel sowohl einen oberen bzw. unteren schrägen Anteil („Bevel") als auch einen stirnseitigen umfänglichen Anteil („Apex") einschließt.- "edge" or "object edge" is the one hand, on the main surface adjacent and on the other hand, the object peripherally delimiting surface portion, which thus connects the main surfaces and usually both an upper or lower oblique portion ("Bevel") and a front circumferential Share ("apex").
- Die „Kantenumgebuπg" beschreibt einen Flächenausschnitt, der sowohl die Kante als auch einen Ausschnitt der Hauptfläche im Übergangsbereich zur Kante einschließt.- The "edge surround" describes a surface section that includes both the edge and a section of the main surface in the transition region to the edge.
Als „Rand" oder „Objektrand" wird die unter dem jeweiligen Blickwinkel erkennbare Übergangslinie zwischen der Objektkante und der Umgebung bezeichnet.The term "edge" or "object edge" refers to the transition line between the object edge and the environment which can be recognized from the respective angle.
Als „Bevelline" wird die unter dem jeweiligen Blickwinkel erkennbare Übergangslinie zwischen der Objektober- bzw. -Unterseite und dem Bevel der Objektkante bezeichnet."Bevelline" refers to the transition line between the object's top and bottom sides and the bevel of the object's edge that can be seen from the respective angle.
- Als „Strukturmerkmal" ist eine Abweichung des Kantenverlaufs in der senkrechten Projektion auf die Objektebene, welche von der oder den Hauptflächen definiert wird, von einem vorgegebenen gleichförmigen oder stetigen Konturverlauf zu verstehen. Bei einem kreisrunden Wafer ist ein solches Strukturmerkmal beispielsweise eine radiale Einkerbung (Notch) oder ein gerader Kantenabschnitt (Kreissehne).A "structural feature" is understood to be a deviation of the edge profile in the vertical projection onto the object plane defined by the main surface (s) from a predetermined uniform or continuous contour profile. Notch) or a straight edge section (circle chord).
Inspektionsvorrichtungen für Waferkanten verwenden häufig eine Anordnung bestehend aus einer Digitalkamera, die der Objektoberfläche zugewandt ist und insbesondere auf die Objektkante fokussierbar ist. Ferner kommen in solchen Inspektionsvorrichtungen eine oder mehrere Beleuchtungseinrichtungen zum Einsatz.Inspection devices for wafer edges often use an arrangement consisting of a digital camera, which faces the object surface and in particular focused on the object edge is. Furthermore, one or more lighting devices are used in such inspection devices.
Aus der DE 103 13 202 B3 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Objektkante des Wafers bestehend aus dem oberen Beve! (Fase), der Apex und dem unteren Bevel vollständig im Bereich des Dunkelfeldes einer LED-Lichtquelle liegen, während das von dieser ausgehende und von der Waferoberseite oder oberen Hauptfläche reflektierte Licht direkt in die Kamera einfällt, die Waferoberseite also im Hellfeldbereich Hegt Die Kamera ist dabei unter einem Winkel von 45° zur Waferoberseite angestellt auf die Objektkante ausgerichtet. Unter Verwendung eines unterhalb des Wafers angeordneten und parallel zu diesem ausgerichteten Planspiegels wird in demselben Bild auch die Unterseite oder untere Hauptfläche des Wafers aufgenommen, welche, soweit einsehbar, ebenfalls im Dunkelfeldbereich liegen. Der obere Bevel wird also unter streifendem Lichteinfall aus der Lichtquelle beleuchtet und die Apex sowie der untere Bevel liegen völlig im Schatten der Lichtquelle. Das Licht, welches den Wafer passiert, wird von der Spiegeloberfläche direkt in die Kamera reflektiert, so dass es als Hellfeld-Hintergrund im Anschluss an die Unterseite abgebildet wird. Im Ergebnis wird die Waferkante als schmaler Streifen im Dunkelfeldbereich abgebildet, auf dessen einer Seite sich der direkte Reflex von der Waferoberseite und auf dessen anderer Seite sich der direkte Reflex von dem Planspiegel anschließen. Dabei sind die Beleuchtungs- verhäitnisse auf der Oberseite und der Unterseite der Waferkante aus den vorgenannten Gründen sehr unterschiedlich.From DE 103 13 202 B3 a device of the type mentioned is known in which the object edge of the wafer consisting of the upper Beve! (Bevel), the apex and the lower Bevel are completely in the dark field of an LED light source, while the emanating from this and from the wafer top or upper main surface reflected light directly into the camera, the wafer top is in the bright field area is the camera thereby aligned with the object edge at an angle of 45 ° to the wafer top. Using a plane mirror arranged underneath the wafer and oriented parallel thereto, the lower image or lower main surface of the wafer is also recorded in the same image, which, insofar as can be seen, are also in the dark field region. The upper Bevel is thus illuminated under grazing light from the light source and the apex and the lower Bevel are completely in the shadow of the light source. The light that passes through the wafer is reflected by the mirror surface directly into the camera so that it is displayed as a bright field background following the bottom. As a result, the wafer edge is depicted as a narrow strip in the dark field area, on one side of which the direct reflection from the wafer top side and on the other side the direct reflection from the plane mirror join. The illumination ratios on the upper side and the lower side of the wafer edge are very different for the aforementioned reasons.
Nachteilig hierbei ist, dass der interessierende Kantenbereich teilweise direkt und teilweise reflektiert über den Spiegel abgebildet wird. Da die Waferkante insgesamt aber im Dunkelfeld liegt, kann diese nicht genau in der Abbildung lokalisiert werden. Zudem bewirkt die schräge Kameraausrichtung auf die Waferkante unterschiedliche Abstände zum Wa- ferrand und zur Waferoberseite, so dass nicht die gesamte Kantenumgebung gleichzeitig scharf abgebildet werden kann.The disadvantage here is that the edge region of interest is partially imaged directly and partially reflected on the mirror. Since the wafer edge is in the dark field overall, it can not be located exactly in the image. In addition, the oblique orientation of the camera on the wafer edge causes different distances to the wafer. ferrand and to the wafer top, so that not the entire edge environment can be simultaneously sharply imaged.
Die DE 103 24474 A1 beschreibt eine Vorrichtung umfassend eine Auf- Ücht-Beleuchtungseinrichtung und eine Abbiidungseinrichtung, mit denen die Oberfläche eines mit Fotolack beschichteten Wafers im Hellfeld aufgenommen wird. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung wird diese Vorrichtung zur Inspektion eines strukturierten Wafers genutzt. Durch Polarisation des Lichtes sowie kameraseitige Analyse des Polarisationszustandes des an der Oberfläche reflektierten Lichtes wird die Entlackung des Wafers in dessen Randbereich untersucht. Zusätzlich ist auf der Waferunterseite eine weitere Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, deren Lichtstrahlen auf dem Weg zur Kamera teilweise von dem Waferrand abgeschattet werden, so dass die Kante des Waferran- des als Hell-Dunkelübergang erscheint.DE 103 24474 A1 describes a device comprising an upright illumination device and a depiction device with which the surface of a wafer coated with photoresist is recorded in the bright field. In contrast to the present invention, this device is used to inspect a patterned wafer. Polarization of the light and camera-side analysis of the polarization state of the light reflected on the surface are used to investigate the stripping of the wafer in its edge region. In addition, a further illumination device is provided on the underside of the wafer, the light rays of which on the way to the camera are partially shaded by the wafer edge so that the edge of the wafer edge appears as a light-dark transition.
Während die Untersuchung des Kantenbereichs in der zuletzt genannten Schrift nicht über die Kontrolle der Entlackung hinausgeht und deshalb für die Untersuchung eines unstrukturierten Wafers auf Defekte der eingangs genannten Art ungeeignet ist, kann mit der aus der DE 103 31 202 B3 bekannten Vorrichtung keine lückenlose Untersuchung des Wafers von der Hauptfläche über den gesamten Kantenbereich einschließlich Bevel und Apex mit einer Einstellung sichergestellt werden.While the investigation of the edge region in the last-mentioned document does not go beyond the control of paint stripping and therefore unsuitable for the investigation of an unstructured wafer on defects of the type mentioned, with the device known from DE 103 31 202 B3 no complete investigation of the Wafers of the main surface can be ensured over the entire edge area including bevel and apex with a setting.
Die Erfinder haben es sich vor diesem Hintergrund zur Aufgabe gemacht, die Inspektionsvorrichtung bzw. das Inspektionsverfahren dahingehend zu verbessern, dass aus den aufgenommenen Bildinhalten alle Arten von Defekten auf der Objektoberfläche möglichst lückenlos und ortsgenau identifiziert werden können. Die Aufgabe wird durch eine Inspektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Inspektionsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Against this background, the inventors have made it their task to improve the inspection device or the inspection method in such a way that all types of defects on the object surface can be identified from the recorded image contents as completely as possible and with location accuracy. The object is achieved by an inspection device having the features of claim 1 and an inspection method having the features of claim 15. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Das Inspektionsverfahren sieht erfindungsgemäß vor, dass das von der Ebenenbeleuchtungseinrichtung ausgehende Licht koliimiert ist.The inspection method according to the invention provides that the light emitted by the plane lighting device is light-colored.
Dementsprechend umfasst bei der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung die Ebenenbeleuchtungseinrichtung eine Kollimationseinrich- tung.Accordingly, in the inspection device according to the invention, the plane lighting device comprises a collimation device.
Die unter schrägem Winkel (0°<Betrachtungswinkei<90°) zur Ebene des Wafers angeordnete Kamera ermöglicht es, wie auch in DE 103 13 202 B3, die gesamte Kantenumgebung, also den Bevel und die Apex der Waferkante gleichzeitig mit dem kantennahen Flachbereich, aus einer Position zu erfassen.The camera arranged at an oblique angle (0 ° <viewing angle <90 °) to the plane of the wafer makes it possible, as in DE 103 13 202 B3, for the entire edge environment, ie the Bevel and the apex of the wafer edge, simultaneously with the flat area near the edge to capture a position.
Nachteilig an dieser Anordnung ist jedoch, wie schon erwähnt, dass sich der Abstand der Objektpunkte zur Kameraoptik im gesamten Flachbereich erheblich ändert. Wird das optische System der Kamera so eingestellt, dass die Waferkante scharf abgebildet wird, so laufen die Punkte des Flachbereichs mit zunehmender Entfernung zur Waferkante aus dem Fokus und werden entsprechend unscharf abgebildet. Üblicherweise begegnet man diesem Problem der mangelnden Schärfentiefe, indem man die Blende des Objektivs stark verkleinert. Diese Option scheidet für die hier vorliegende Anwendung jedoch aus, da sich durch diese Maßnahme auch der Lichtdurchsatz durch das Objektiv stark reduzieren würde, was für die Defektinspektion von Nachteil ist, will man dieselbe Kameraanordnung in Kombination mit einer geeigneten Beleuchtung auch zur Dunkelfeldinspektion der Waferkante nutzten. Der Erfindung liegt die Erkenntnins zu Grunde, dass eine polierte, ebene Oberfläche das Licht gemäß dem Reflexionsgesetz reflektiert aber nicht in verschiedene Richtungen streut. Gleichzeitig ist der Akzeptanzwinkel eines üblichen Objektivs, welches zur Abbildung der Oberfläche in die Sensorebene der Kamera verwendet werde soll, klein im Vergleich zum Halbraum oberhalb der Oberfläche. Entsprechend der eingestellten Blende gelangen nur Lichtstrahlen durch das Objektiv in die Bildebene, die aus einer Richtung kommen, die sich nur wenig von der optischen Achse des Objektivs unterscheidet. Um ein helles Bild der polierten Oberfläche zu erhalten, ist es daher notwendig, dass die Oberfläche von einer Lichtquelle derart beleuchtet wird, dass deren Licht genau in Richtung des Objektivs reflektiert wird. Dabei ist es hinreichend, wenn das Licht genau parallel zur optischen Achse des Objektivs reflektiert wird. Die Ebenenbeleuchtugseinrichtung muss deshalb unter einem entgegengesetzt gleichen Winkel (Beleuchtungswinkel) kollimiertes Licht auf die Objektebene abstrahlen wie der Betrachtungswinkel unter dem die Digitalkamera auf die Objektoberfläche blickt. Vorstehendes gilt analog, wenn der Strahlengang auf dem Weg von der Ebenenbeleuchtungseinrichtung zur Objektoberfläche oder von der Objektoberfläche zur Kamera umgelenkt wird.However, a disadvantage of this arrangement is, as already mentioned, that the distance between the object points and the camera optics changes considerably in the entire flat area. If the optical system of the camera is set so that the wafer edge is sharply imaged, the points of the flat area run out of focus with increasing distance to the wafer edge and are correspondingly blurred. Typically, this problem is addressed by the lack of depth of field by greatly reducing the aperture of the lens. However, this option is ruled out for the present application, since this measure would also greatly reduce the throughput of light through the objective, which is disadvantageous for the defect inspection if one wants to use the same camera arrangement in combination with suitable illumination for the darkfield inspection of the wafer edge , The invention is based on the knowledge that a polished, flat surface reflects the light according to the law of reflection but does not scatter in different directions. At the same time, the acceptance angle of a conventional lens which is to be used for imaging the surface into the sensor plane of the camera is small compared to the half space above the surface. According to the set aperture only light rays pass through the lens in the image plane, which come from a direction that differs only slightly from the optical axis of the lens. In order to obtain a bright image of the polished surface, it is therefore necessary that the surface of a light source is illuminated so that its light is reflected exactly in the direction of the lens. It is sufficient if the light is reflected exactly parallel to the optical axis of the lens. The plane illumination device must therefore emit collimated light onto the object plane at the same angle (illumination angle) as the viewing angle under which the digital camera looks at the object surface. The above applies analogously when the beam path is deflected on the way from the plane lighting device to the object surface or from the object surface to the camera.
Im Hellfeldbild erscheint die defektfreie Oberfläche hell, weil diese das Licht der Beleuchtung direkt in das Kameraobjektiv reflektiert. Ein Oberflächendefekt reflektiert oder streut das Licht in andere Richtungen, so dass der Defekt im Hellfeldbild dunkel erscheint. Wird erfindungsgemäß mit kollimiertem Licht beleuchtet, das ausschließlich Lichtstrahlen enthält, die nach der Reflexion an der Oberfläche parallel zur optischen Achse des Objektivs verlaufen, ergibt sich im Vergleich zu einer diffusen Lichtquelle sogar noch eine Erhöhung des Kontrastes, da schon geringste Störungen der Oberfläche dazu führen, dass das einfallende Licht der Lichtquelle nicht mehr in das Objektiv reflektiert werden. Das Wesen einer optischen Abbildung liegt darin, dass alle (auch in verschiedene Richtungen) von einem Objektpunkt ausgehenden Lichtstrahlen, die durch die Eintrittspupille des Objektivs gehen, wieder in einem Punkt in der Bildebene vereinigt werden. Diese Bedingung ist allerdings nur erfüllt, wenn der Objektpunkt in einem bestimmten Abstand zum Objektiv liegt, der sich aus der Brennweite des Objektivs ergibt. Liegt der Objektpunkt in einem anderen Abstand, werden die von ihm ausgehenden Lichtstrahlen nicht an einem Punkt der Bildebene vereinigt sondern über einen ausgedehnten Bereich verstreut. Dadurch entsteht eine unscharfe Abbildung. Wird jedoch eine kollimierte Beleuchtung im Sinne der Erfindung verwendet, geht von jedem Objektpunkt (einer spiegelnden Oberfläche) kein Bündel von Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen aus, die in der Bildebene wieder zusammengeführt werden müssen. Im Idealfall geht von jedem Objektpunkt nur ein Lichtstrahl (parallel zur optischen Achse der Kamera) zu dem entsprechenden Punkt in der Bildebene. Das Problem mangelnder Schärfentiefe tritt nicht auf. Es kommt deshalb kameraseitig kein telezeπtri- sches Objektiv zum Einsatz. Durch die kollimierte Beleuchtung wird die bei telezentischen Objektiven übliche Aperturblende in der Brennebene überflüssig. Streng genommen liegt insoweit eine objektseitige TeIe- zentrie vor. Wenn vorzugsweise ein Abbildungsmaßstab von nähe- rungseise 1 :1 gewählt wird, verlaufen die Strahlen aber auch in der Bildebene parallel und somit weist die erfindungsgemäße Lösung auch die Merkmale einer bildseitigen Teiezentrie, also beidseitige Telezentrie auf.In the bright field image, the defect-free surface appears bright because it reflects the light directly into the camera lens. A surface defect reflects or scatters the light in other directions, so that the defect appears dark in the bright field image. According to the invention, illumination with collimated light containing exclusively light rays which after reflection at the surface is parallel to the optical axis of the objective results in an increase in contrast compared to a diffuse light source since even the slightest disturbance of the surface results in that the incident light from the light source is no longer reflected in the objective. The essence of an optical image is that all (also in different directions) emanating from an object point rays of light that go through the entrance pupil of the lens, are reunited at a point in the image plane. However, this condition is only met if the object point lies at a certain distance from the objective, which results from the focal length of the objective. If the object point lies at a different distance, the light rays emanating from it are not united at one point of the image plane but are scattered over an extended area. This creates a blurred image. However, if a collimated illumination is used in the sense of the invention, no bundle of light rays in different directions emanates from each object point (a specular surface), which must be brought together again in the image plane. Ideally, only one light beam (parallel to the optical axis of the camera) passes from each object point to the corresponding point in the image plane. The problem of lack of depth of field does not occur. Therefore, no telecentric lens is used on the camera side. Due to the collimated illumination, the aperture diaphragm in the focal plane which is usual with telecentric objectives becomes superfluous. Strictly speaking, there is an object-oriented center of division to this extent. If, preferably, a magnification of 1: 1 is selected, however, the beams also run parallel in the image plane, and thus the solution according to the invention also has the features of an image-side telescope, that is, two-sided telecentricity.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kollimationseinrichtung umfassen beispielsweise eine hinreichend kleinen („punktförmigen") Beleuchtungsquelle, z.B. eine LED, in hinreichend großem Abstand zum Objektiv, eine hinreichend kleinen („punktförmigen") Beieuch- tungsquelle, z.B. eine LED, zusammen mit einer Kollimationsoptik, im einfachsten Falle eine Sammellinse, in deren Brennpunkt die Beleuch- tungsquelle angeordnet ist, oder einen Laser, dessen Strahiquerschnitt ausreichend aufgeweitet wurde, um eine homogene Ausleuchtung des Objektfeldes zu erreichen. Ein kollimierter Laserstrahl erfüllt die Anforderung der Parallelität der Lichtstrahlen ideal. Nachteilig kann sich jedoch die hohe Kohärenz des Laserlichts auswirken, wodurch Interferenzerscheinungen (Speckle) zu unerwünschten Mustern im Bild führen können, die sich nachteilig auf die Bildauswertung auswirken können.Embodiments of the collimation device according to the invention comprise, for example, a sufficiently small ("punctiform") illumination source, for example an LED, at a sufficiently great distance from the objective, a sufficiently small ("punctiform") illumination source, eg an LED, together with collimation optics, in the simplest manner Trap a convergent lens, at the focal point of which is the illumination is arranged, or a laser whose beam has been expanded sufficiently to achieve a homogeneous illumination of the object field. A collimated laser beam ideally fulfills the requirement of parallelism of the light beams. However, the high coherence of the laser light can have a disadvantage, as a result of which interference phenomena (speckle) can lead to undesired patterns in the image, which can adversely affect the image evaluation.
Vorzugsweise weist die Inspektionsvorrichtung eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung auf, die auf der der Digitalkamera abgewandten Seite des Objekts so angeordnet ist, dass von ihr Licht in Richtung der Digitalkamera abgestrahlt wird, wobei das in Richtung der Digitalkamera abgestrahlte Licht teilweise von dem Objekt abgeschattet wird.Preferably, the inspection device has a backlight device which is arranged on the side facing away from the digital camera side of the object so that its light is emitted in the direction of the digital camera, wherein the light emitted in the direction of the digital camera is partially shaded by the object.
Anders als in der DE 103 13 202 B3 sieht die erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung bzw. das Inspektionsverfahren also eine separate Hintergrundbeleuchtung vor, die direkt in die Digitalkamera leuchtet, soweit sie nicht von dem Objekt abgeschattet wird und somit einen Kontrast zwischen der direkt aufgenommenen Objektkante und dem Hintergrund schafft. Damit ist es erstmals möglich einen eindeutigen Bezug zwischen der anhand des Kontrastes zwischen der Objektkante und der Hauptfläche identifizierten Beveilinie und dem anhand des Kontrastes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung identifizierten Rand herzustellen.Thus, unlike in DE 103 13 202 B3, the inspection device or the inspection method according to the invention thus provides a separate background illumination which illuminates directly into the digital camera, provided that it is not shadowed by the object and thus a contrast between the directly recorded object edge and the background creates. This makes it possible for the first time to establish a clear relationship between the envelope line identified on the basis of the contrast between the object edge and the main surface and the edge identified on the basis of the contrast between the object edge and the background light.
Es ist außer der bereits erwähnten DE 103 24 474 A1 weiterer Stand der Technik bekannt, der eine Hintergrundlichtquelle auf der einem optischen Sensor abgewandten Seite des Wafers beschreibt. So ist beispielsweise aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 59125627 A eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Bündel paralleler Lichtstrahlen senkrecht auf die Waferoberfläche im Kantenbereich gestrahlt wird und der nicht abgeschattete Anteil dieses Lichtbündels mittels eines auf der gegeπüberliegenden Seite des Wafers angeordneten flächigen Fotosensors erfasst wird, während der Wafer gedreht wird. Vorn Prinzip her dieselbe Anordnung ist aus der Offenlegungsschrift US 5,438,209 A bekannt, welche aber anstelle des Fotosensors eine Kamerazeile verwendet. Bei beiden Vorrichtungen handelt es sich um Vorrichtungen zur Bestimmung der Position einer Notch und nicht um die gattungsgemäße Inspektionsvorrichtung zur Aufnahme eines Dunkelfeldbildes der Waferoberfläche. Die Beleuchtung ist eine reine Hintergrundbeleuch- tung, so dass eine Dunkelfeldaufnahme hiermit gar nicht möglich ist. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung der Notch wird jeweils allein durch die Parallelität der Lichtstrahlen sichergestellt, die einen scharfen Schattenwurf gewährleistet.Apart from the already mentioned DE 103 24 474 A1, further prior art is known, which describes a background light source on the side of the wafer facing away from an optical sensor. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 59125627 A discloses a device in which a bundle of parallel light beams is irradiated perpendicularly to the wafer surface in the edge region and the unshaded portion of this light beam by means of a light source on the is located on the opposite side of the wafer arranged planar photosensor, while the wafer is rotated. In principle, the same arrangement is known from US Pat. No. 5,438,209 A, which uses a camera line instead of the photo sensor. Both devices are devices for determining the position of a Notch and not the generic inspection device for receiving a dark field image of the wafer surface. The lighting is a pure backlight, so that a dark field recording is not possible. The accuracy of the position determination of Notch is ensured only by the parallelism of the light beams, which ensures a sharp shadow.
Eine andere Vorrichtung zur Bestimmung der Notch-Position bei einem Wafer ist aus der Offenlegungsschrift JP 2000031245 A bekannt. Diese weist eine Kamera auf, deren optische Achse senkrecht zur Oberseite des Wafers und auf dessen Mitte ausgerichtet ist und die ein zweidimensionales Gesamtbild der Waferoberfläche aufnimmt, ohne dass der Wafer dabei gedreht wird. Die Beieuchtungseinrichtung ist zu diesem Zweck von der optischen Achse der Kamera weggeschwenkt, so dass keine direkte Reflektion des Lichtes von der Waferoberfläche in die Kamera fällt. Die unmittelbare Umgebung des Wafers wird dadurch aufgehellt, dass das Licht der Beleuchtungseinrichtung dem Material der Waferauflage (diffus) gestreut wird. Auf diese Weise entsteht ein Kontrast zwischen der Waferauflage und dem Wafer, so dass die Wa- ferkante als dunkler Rand vor der helleren Auflage abgebildet wird. Diese Vorrichtung erlaubt das identifizieren der Waferkante und insbesondere einer Notch. Sie ist allerdings nicht dazu vorgesehen und geeignet, Defekte auf der Waferoberfläche mit hinreichender Genauigkeit zu identifizieren und zu lokalisieren. Es handelt sich auch hierbei allein um eine Vorrichtung zur Bestimmung der Notch-Position. Auch sorgt die asymmetrische Anordnung der Beleuchtungseinrichtung bezogen auf die Mittelachse des Wafers für einen Schattenwurf, der eine Lokalisierung der Waferkante mit hoher Genauigkeit erschwert, da nicht das in Richtung der Digitalkamera abgestrahlte Licht teilweise von der Objektkante abgeschattet wird, sondern bereits das Licht auf dem Weg zur Waferauflage. Schließlich ist der Kontrast abhängig von dem Material und der Beschaffenheit der Waferoberfiäche einerseits und der Auflage andererseits und kann nicht beeinflusst werden.Another device for determining the notch position in a wafer is known from the publication JP 2000031245 A. This has a camera whose optical axis is aligned perpendicular to the top of the wafer and on its center and which receives a two-dimensional overall image of the wafer surface, without the wafer is rotated thereby. The Beieuchtungseinrichtung is swung away for this purpose from the optical axis of the camera, so that no direct reflection of the light from the wafer surface falls into the camera. The immediate vicinity of the wafer is lightened by the fact that the light of the illumination device is the material of the wafer support (diffused) scattered. In this way, a contrast arises between the wafer support and the wafer, so that the edge of the printer is imaged as a dark edge in front of the lighter support. This device allows the identification of the wafer edge and in particular a Notch. However, it is not intended and suitable for identifying and localizing defects on the wafer surface with sufficient accuracy. This is also a device for determining the Notch position. Also, the asymmetrical arrangement of the lighting device with respect to the central axis of the wafer for a shadow, which makes it difficult to localize the wafer edge with high accuracy, since not the light emitted in the direction of the digital camera is partially shaded by the object edge, but already the light on the way to the wafer support. Finally, the contrast is dependent on the material and the nature of the wafer surface on the one hand and the overlay on the other hand and can not be influenced.
Im Gegensatz hierzu betrifft die Erfindung eine Inspektionsvorrichtung zur Detektion von Oberflächendefekten, die eine verbesserte Lokalisierung dieser Oberflächendefekte und zugleich eine Erkennung der Oberflächendefekte bis hin zur äußersten Objektkante also zum Objektrand erlaubt.In contrast, the invention relates to an inspection device for the detection of surface defects, which allows an improved localization of these surface defects and at the same time a recognition of the surface defects up to the outermost object edge ie to the object edge.
Da der Fokus der Digitalkamera bei der erfindungsgemäßen Inspekti- onsvorrichtung auf der Objektkante liegt, wird insbesondere der Rand des Objekts scharf abgebildet, was eine genaue Lokalisierung des Objektes ermöglicht. Ferner hat dies den Vorteil, dass die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung, welche weiter entfernt liegt, unscharf abgebildet wird und deshalb keine Artefakte des Hintergrundes den Bildeindruck stören, insbesondere kann als Hintergrundbeleuchtungseinrichtung eine einfache Lampe dienen, welche aufgrund der Unscharfe als ausgedehnter Lichtfleck auf dem Sensor der Digitalkamera abgebildet wird. Selbstverständlich kann als Hintergrundbeleuchtungseinrichtung auch eine direkt oder indirekt und/oder diffus abstrahlende flächige Lichtquelle gewählt werden.Since the focus of the digital camera in the inspection device according to the invention lies on the object edge, in particular the edge of the object is sharply imaged, which enables a precise localization of the object. Furthermore, this has the advantage that the background illumination device, which is located farther away, is displayed blurred and therefore no artifacts of the background interfere with the image impression, in particular can serve as a backlight device a simple lamp, which mapped due to the fuzziness as an extended light spot on the sensor of the digital camera becomes. Of course, as a backlight device, a direct or indirect and / or diffuse emitting surface light source can be selected.
Zu der Inspektion der Objektkante gehört erfindungsgemäß auch die des Überganges zur Hauptfläche des Objekts. Hierbei ist die Bevelline von besonderem Interesse. Der Bevel kann neben den erwähnten Defekten in Form von Kratzern, Ausbrüchen, Staubkörnern, Abdrücken oder dergleichen auch Defekte in Form von Bearbeitungsfehlern, näm- lieh Polierfehlern, aufweisen. Die Waferkante erhält üblicherweise eine polterte Oberfläche. Ist der Polierprozess der Kante ordnungsgemäß erfolgt, müssen die Bevelline und der Waferrand stets parallel verlaufen, Abweichungen hiervon stellen Polierfehler dar. Solche Poiierfehler führen nicht zu kontrastreichen Streuiichtrefiexen oder dunklen Stellen, wie es die vorgenannten Defekte unter Hell- bzw. Dunkelfeldbeleuchtung tun. Polierfehler führen also zu mehr oder weniger starken Abweichungen der Bevelline von ihrer Soilposition auf dem Wafer. Schwankungen der Bevelline aufgrund von Polierfehlern sind jedoch mit Artefakten der Messungen, wie beispielsweise Schwingungen oder einer Exzentrizität des Wafers während der Messungen überlagert, weshalb sich eine Aussage über deren Ist-Position nicht ohne weiteres treffen lässt. Deshalb ist es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, mittels einer Bildverarbeitungseinrichtung, die ein Randerkennungsmittel aufweist, aus den Bildpunktinformationen des mit der Digitalkamera erzeugten Bildes anhand eines Kontrastes zwischen der Objektkante und der Hauptfläche eine Übergangslinie, die Bevelline zu identifizieren. Besonders bevorzugt ist das Randerkennungsmittel ferner eingerichtet, neben der Bevelline gleichzeitig auch anhand eines Kontrastes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung den Rand des Objekts zu identifizieren.According to the invention, the inspection of the object edge also includes that of the transition to the main surface of the object. Here, the Bevelline is of particular interest. In addition to the aforementioned defects in the form of scratches, eruptions, dust grains, imprints or the like, Bevel can also cause defects in the form of processing errors. lends polishing defects. The wafer edge usually receives a rumpled surface. If the polishing process of the edge is done properly, the Bevelline and the wafer edge must always be parallel, deviations from this are polishing defects. Such Poiierfehler do not lead to contrasting Streichichtrefiexen or dark spots, as do the aforementioned defects under light or dark field illumination. Polishing errors thus lead to more or less pronounced deviations of the bevel from their soil position on the wafer. Fluctuations in the Bevelline due to buffing are, however, overlaid with artefacts of the measurements, such as vibrations or eccentricity of the wafer during the measurements, so that a statement about their actual position can not be easily made. Therefore, it is provided according to an advantageous development, by means of an image processing device having an edge detection means, from the pixel information of the image generated with the digital camera based on a contrast between the object edge and the main surface a transition line to identify the Bevelline. Particularly preferably, the edge detection means is also set up to identify the edge of the object in addition to the bevel at the same time also on the basis of a contrast between the object edge and the backlight.
Bevorzugt weist die Bildverarbeitungseinrichtung weiterhin ein Kantenanalysemittel auf, welches eingerichtet ist, die Relativlage der Bevelline zu dem Rand zu überwachen.Preferably, the image processing device further comprises an edge analysis means, which is set up to monitor the relative position of the bees to the edge.
Das Randerkennungsmitte! detektiert mittels eines einfachen Algorithmus einen unrunden Lauf des Wafers (Horizontalschwingung in der Waferebene) in Folge einer Zentrierungenauigkeit oder ein Flattern des Wafers (Vertikalschwingung senkrecht zur Waferebene) in Folge einer Unebenheit oder einer resonanten Anregung. Bislang war man bemüht die genannten Fehlerquellen durch aktive und teils mechanisch sehr aufwändige Zentrier- und Dämpfungsmaßnahmen zu minimieren. Im Vergleich zu etwaigen Defekten liefern Horizontal- oder Vertikalschwingungen aber einen periodischen, niederfrequenten Verlauf der Wafer- kante in dem Bild und lassen sich daher einfach identifizieren. Die genaue Randerkennung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt deshalb auf aufwändige aktive Zentrier- und Dämpfungsmaßnahmen zu verzichten und etwaige Fehler im Rahmen der Bildbearbeitung mittels geeigneter Korrekturmittel oder Routinen zu korrigieren.The edge detection center! detects by means of a simple algorithm a non-round run of the wafer (horizontal oscillation in the wafer plane) as a consequence of centering inaccuracy or fluttering of the wafer (vertical oscillation perpendicular to the wafer plane) due to unevenness or resonant excitation. So far one endeavored the mentioned error sources by active and partly mechanically very to minimize costly centering and damping measures. In contrast to any defects, however, horizontal or vertical vibrations provide a periodic, low-frequency course of the wafer edge in the image and can therefore be easily identified. The exact edge detection of the device according to the invention therefore allows to dispense with complex active centering and damping measures and to correct any errors in the context of image processing by means of suitable correction means or routines.
Das Überwachen Relativlage der Bevelline zu dem Rand geschieht hiervon ausgehend, indem die Bevelline und Randlinie anhand der Kontrastunterschiede im Bild identifiziert werden, dann wird der Abstand beider Linien im Bild entlang einer ungefähr senkrechten Linie zum Rand bestimmt. Ist der Wafer nicht gut zentriert, also ändert sich der Abstand Waferrand - Kamera, kann unter Berücksichtigung der Abbildungsgeometrie auf den realen Abstand Bevel-Linie - Waferrand geschlossen werden. Dieser Abstand muss innerhalb gewisser Toleranzen am normalen Waferrand immer konstant sein.Monitoring the relative position of the bevelline to the edge, on this basis, by identifying the population and boundary line from the contrast differences in the image, then determining the distance of both lines in the image along an approximately perpendicular line to the edge. If the wafer is not well centered, so the distance wafer edge - camera changes, can be closed taking into account the imaging geometry on the real distance bevel line - wafer edge. This distance must always be constant within certain tolerances on the normal wafer edge.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Randerkennungsmittel ein Strukturerkennungsmittel, weiches eingerichtet ist, ein Strukturmerkmal der Objektkante aus Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes anhand des Kontrastunterschiedes zwischen der Objektkante und der Hintergrundbeleuchtung zu identifizieren.In a preferred development, the edge detection means comprises a structure recognition means which is set up to identify a structural feature of the object edge from pixel information of the dark field image on the basis of the contrast difference between the object edge and the background illumination.
Ein solches Strukturmerkmal ist beispielsweise der Konturverlauf einer Einkerbung (Notch) im Waferrand. Dieser hat eine bekannte Form und kann daher leicht durch einen Algorithmus oder einen Vergleich des aufgenommenen Kantenbildes mit in einem Speicher hinterlegten Formen identifiziert werden. Jedoch kann auf diese Weise nicht nur eine Einkerbung, sondern auch beliebige andere Strukturmerkmale, beispielsweise in Form eines geraden Kantenabschnittes (an einem an- sonsten kreisrunden Wafer), erkannt werden. Alle regelmäßigen Strukturmerkmale lassen sich so leicht identifizieren und insbesondere von einem unregelmäßigen Ausbruch unterscheiden. Hierdurch wird eine einfache Inspektion des Strukturmerkmals selbst ermöglicht. Insbesondere können Defekte im dem Strukturmerkmal, das gänzliche Fehlen des Strukturmerkmales, eine Formabweichung des Strukturmerkmais von einer Sollgeometrie bis hin zum Vorliegen mehrerer Strukturmerkmale entlang der Waferkaπte automatisch festgestellt und angezeigt werden. Auch ist es möglich die Relativlage zwischen der Bevel-Linie und dem Rand entlang eines solchen Strukturmerkmals zu überwachen. Dies gilt auch dann, wenn hier kein konstanter Abstand sondern ein anderer, dem Umriss des Strukturmerkmals folgender Verlauf der Bevelline erwartet wird (Sollgeometrie).Such a structural feature is, for example, the contour of a notch in the wafer edge. This has a known shape and can therefore be easily identified by an algorithm or a comparison of the recorded edge image with stored in a memory forms. However, in this way not only a notch but also any other structural features, for example in the form of a straight edge section (at an otherwise circular wafers). All regular structural features can thus be easily identified and, in particular, distinguished from an irregular outbreak. As a result, a simple inspection of the structural feature itself is made possible. In particular, defects in the structural feature, the complete absence of the structural feature, a shape deviation of the Strukturmerkmais of a desired geometry to the presence of several structural features along the Waferkaπte be automatically detected and displayed. It is also possible to monitor the relative position between the Bevel line and the edge along such a feature. This also applies if no constant distance is expected here but another profile of the bevelline following the outline of the structural feature (nominal geometry).
Vorzugsweise ist die Bildverarbeitungseinrichtung ferner eingerichtet, anhand des identifizierten Randes und/oder des identifizierten Strukturmerkmals ein Koordinatensystem festzulegen.Preferably, the image processing device is also set up to determine a coordinate system on the basis of the identified edge and / or the identified structural feature.
Anhand des identifizierten Strukturmerkmals kann beispielsweise eindeutig ein Bezugspunkt für den azimutalen Winkel (also den Drehwinkel des Wafers) bestimmt werden. So kann beispielsweise die Mitte einer Notch als Koordinatennullpunkt des Azimutalwinkels genommen werden, was eine genaue Winkelpositionsangabe jedes identifizierten Oberflächendefektes (oder Defektfragmentes) erlaubt.By way of example, a reference point for the azimuthal angle (ie the angle of rotation of the wafer) can be determined unambiguously on the basis of the identified structural feature. For example, the center of a notch may be taken as the coordinate zero point of the azimuthal angle, allowing accurate angular position indication of each identified surface defect (or defect fragment).
Ferner kann mit einer solchen Bildverarbeitungseinrichtung aus dem identifizierten Rand bei bekannter Ausformung des Kantenprofils auf den Verlauf der wahren körperlichen Objektkante geschlossen werden. Die Mitte der Apex, welche die radial äußerste Kante des Objekts bildet, wird im einfachsten Fall ermittelt, indem bei bekannter Form des Kantenprofils und des Beobachtungswinkels, unter dem die Kamera auf die Objektkante blickt, ein konstanter Abstand der Apexmitte zu dem identi- fizierten Rand angenommen wird. Dieser Abstand kann als system- und/oder profilspezifische Einstellung in einem Speicher der Bildverar- beitungseinrichtung hinterlegt und bei Berechnung der Lage der wahren Objektkante von der Position des identifizierten Randes subtrahiert werden. Als Koordinatennulipunkt der radialen Komponente des Koordinatensystems wird dann bevorzugt die wahre Objektkante also der Mitte der Apex gewählt. Dieser und der Koordinatennullpunkt des Azimutalwinkels bilden bevorzugt den Ursprung eines zweidimensionalen Koordinatensystems.Furthermore, with the aid of such an image processing device, it is possible to deduce the course of the true physical object edge from the identified edge in the case of a known shaping of the edge profile. The center of the apex, which forms the radially outermost edge of the object, is determined in the simplest case by keeping a constant distance of the middle of the apex to the identi- fied shape of the edge profile and the viewing angle at which the camera looks at the edge of the object. fied edge is adopted. This distance can be stored as a system- and / or profile-specific setting in a memory of the image processing device and subtracted from the position of the identified edge when the position of the true object edge is calculated. As the coordinate zero point of the radial component of the coordinate system, the true object edge, ie, the center of the apex, is then preferably selected. This and the coordinate zero point of the azimuthal angle preferably form the origin of a two-dimensional coordinate system.
Ist das Koordinatensystem in zwei Dimensionen festgelegt, kann vorzugsweise mittels der Bildverarbeitungseinrichtung die Lage der Bevel- line in Bezug auf das Koordinatensystem bestimmt werden.If the coordinate system is defined in two dimensions, the position of the bevelline with respect to the coordinate system can preferably be determined by means of the image processing device.
Dies erlaubt Poiierfehler auch bezüglich Ihrer Winkelposition relativ zum Strukturmerkmal, der Wafernotch, zu bestimmen.This allows Poiierfehler also with respect to their angular position relative to the structural feature, the Wafernotch to determine.
Wird das Objekt aus der schrägen Perspektive von seiner Oberseite und von seiner Unterseite inspiziert, erhält man ein vollständiges Bild der Kantenumgebung. Die beiden Bildhälften können in der Mitte der Apex also im Koordinatennuilpunkt der radialen Komponente zusammengefügt werden, wobei die in beiden Teilbildern ermittelten Koordina- tennuilpunkte des Azimutalwinkels übereinander gelegt werden. Somit lassen sich alle Defekte in einem gemeinsamen Koordinatensystem darstellen.If the object is inspected obliquely from its top and bottom, you get a complete picture of the edge environment. The two halves of the image can thus be joined together in the center of the apex in the coordinate point of the radial component, whereby the coordinates of the azimuthal angle determined in both partial images are superimposed. Thus, all defects can be represented in a common coordinate system.
Die Digitalkamera ist vorzugsweise eine Zeiienkamera, die so angeordnet ist, dass die mit der Zeilenkamera aufgenommene einzelne Bildzeile in einer Ebenen liegt, welche senkrecht zu der Ebene des Objekts angeordnet ist. Die Betrachtungsrichtung, aus der das Bild von der Objektkante mittels Digitalkamera aufgenommen wird, kann, in der Projektion auf die Objektebene gesehen, senkrecht auf der Objektkante oder einer Tangente und die Objektkante stehen. Das heißt die optische Achse der Kamera ist (evtl, nach Umlenkung) gemäß dieser Ausführungsform so orientiert, dass sie zusammen mit der Bildzeile eine optische Ebene definiert, die mit einer Radialebene des Wafers zusammenfällt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass weniger Bildverzerrungen auftreten.The digital camera is preferably a zebra camera arranged so that the single image line taken with the line scan camera lies in a plane which is perpendicular to the plane of the object. The viewing direction from which the image is taken from the edge of the object by means of a digital camera can, viewed in the projection on the object plane, be perpendicular to the object edge or a tangent and the object edge. That is, the optical axis of the camera is oriented (possibly after deflection) according to this embodiment so as to define together with the image line an optical plane coincident with a radial plane of the wafer. The advantage of this embodiment is that fewer image distortions occur.
Vorzugsweise ist eine erste Kantenbeleuchtungseinrichtung vorgesehen, die relativ zur Digitalkamera und zur Objektkante so angeordnet ist, dass ein Bild der Objektkante unter Dunkelfeldbeleuchtung erzeugt werden kann.Preferably, a first edge lighting device is provided, which is arranged relative to the digital camera and the object edge so that an image of the object edge can be generated under dark field illumination.
Bei der Dunkeifeldbeleuchtung wird das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht von der intakten Objektoberfläche so reflektiert, dass es nicht in die Optik der Digitalkamera einfällt, so dass das Bild der Objektoberfläche überwiegend dunkel bleibt. Befindet sich in dem Oberflächenbereich ein Defekt in Form einer Vertiefung (Kratzer, Ausbruch) oder in Form einer Erhöhung (Staubkorn, Verunreinigung), dann wird in der Regel von Teilflächen des Defekts der eine oder andere Reflex in die Optik der Digitalkamera einfallen. Es entsteht auf diese Weise ein heiles Abbild von Defektfragmenten.In dark field illumination, the light emitted by the illumination device is reflected by the intact object surface so that it does not enter the optics of the digital camera, so that the image of the object surface remains predominantly dark. If a defect in the surface area is in the form of a depression (scratch, eruption) or in the form of an increase (dust grain, impurity), then part or all of the defect will usually invade the optics of the digital camera. This results in a perfect image of defect fragments.
Die Erfinder haben darüber hinaus erkannt, dass je nach Beleuchtungssituation unterschiedliche Abschnitte der Defekte ausgeleuchtet werden, sich also verschiedene Fragmente unter verschiedenen Licht- einfalisrichtungen zeigen. Um ein vollständigeres Bild des gesamten Defektes zu erhalten, ist deshalb vorteilhafterweise, alternativ oder zusätzlich, eine zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung vorgesehen, die relativ zur Digitaikamera und zur Objektkante so angeordnet ist, dass ein Bild der Objektkante unter Hellfeldfeldbeleuchtung erzeugt werden kann.The inventors have also recognized that, depending on the lighting situation, different sections of the defects are illuminated, that is to say that different fragments are displayed under different light-incidence directions. In order to obtain a more complete picture of the entire defect, therefore, advantageously, alternatively or additionally, a second edge illumination device is provided which is arranged relative to the digital camera and to the object edge such that an image of the object edge can be generated under bright field illumination.
Bei der Hellfeldbeleuchtung wird das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht von der intakten Objektoberfläche direkt in die Optik der Digitalkamera reflektiert, so dass das Bild der Objektoberfläche überwiegend helle erscheint. Befindet sich in dem Oberflächenbereich ein Defekt in Form einer Vertiefung (Kratzer, Ausbruch) oder in Form einer Erhöhung (Staubkorn, Verunreinigung), dann wird in der Regel von den überwiegenden Teilflächen des Defekts das Licht in andere Richtungen gestreut und fällt nicht in die Optik der Digitalkamera ein. Es entsteht auf diese Weise ein dunkles Abbild von Defektfragmenten.In bright field illumination, the light emitted by the illumination device is reflected by the intact object surface directly into the optics of the digital camera, so that the image of the object surface appears predominantly bright. If a defect in the surface area is in the form of a depression (scratch, eruption) or in the form of an increase (dust grain, impurity), the light is scattered in other directions and does not fall into the optics of the majority of the defects the digital camera. This creates a dark image of defect fragments.
Gerade im Fall der Helifeldbeleuchtung ist die optische Achse der Kamera vorzugsweise so orientiert, dass die zusammen mit der Biidzeile definierte optische Ebene der Zeilenkamera aus der Radialebene herausgeschwenkt ist. Zwar werden so stärkere Bildverzerrungen in Kauf zu nehmen sein. Jedoch lässt diese Anordnung die Hellfeldaufnahme derWaferkante in einfacher Weise realisieren, indem die Hellfeld- Beleuchtungseinrichtung in spiegelbildlicher Anordnung zur Kameraanordnung bezogen auf die Radialebene durch den Fokuspunkt auf der Waferoberfläche eingesetzt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Hintergrundbeieuchtungseinrichtung bevorzugt um den gleichen Betrag und in dieselbe Richtung aus der Radialebene herausgeschwenkt, so dass sie auf der optischen Achse der Kamera liegt.Especially in the case of Helifeldbeleuchtung the optical axis of the camera is preferably oriented so that the defined together with the Biidzeile optical plane of the line scan camera is pivoted out of the radial plane. Admittedly, this will lead to more image distortions. However, this arrangement allows the bright field image of the wafer edge to be realized in a simple manner by inserting the bright field illumination device in a mirror-image arrangement relative to the camera arrangement relative to the radial plane through the focal point on the wafer surface. In this embodiment, the background illumination device is preferably swiveled out of the radial plane by the same amount and in the same direction, so that it lies on the optical axis of the camera.
Vorzugsweise ist die zweite Kantenbeieuchtungseinrichtung in Form eines Ringsegments ausgestaltet, das die Objektkante teilweise umspannt. Hierdurch wird dem Profil des Kantenverlaufes (Bevel-Apex- Bevel) näherungsweise Rechnung getragen. Besonders bevorzugt ist das Ringsegment kreissegmentförmig und so justierbar, dass dessen Mittelpunkt in den Bereich der Objektkante fällt. Dies stellt eine ausreichend gute Bedingung für eine Hellfeldbeleuchtung über einen weiten Profilabschnitt der Objektkante sicher.Preferably, the second Kantenbeieuchtungseinrichtung is designed in the form of a ring segment, which partially spans the object edge. As a result, the profile of the edge profile (Bevel Apex Bevel) is approximately taken into account. Particularly preferably, the ring segment is circular segment-shaped and adjustable so that its center falls in the region of the object edge. This ensures a sufficiently good condition for bright field illumination over a wide profile section of the object edge.
Ganz besonders bevorzugt ist das Ringsegment so justierbar, dass der von einem äußerste Ende ausgehende radiale Lichtstrahl parallel zu dem koJIimierten Licht der Ebenenbeleuchtungseinrichtung verläuft.Most preferably, the ring segment is adjustable so that the radial light beam emanating from an outermost end extends parallel to the coincident light of the plane lighting device.
Gleichzeitig ist das Ringlicht vorzugsweise so angeordnet, dass seine äußerste Lichtquelle möglichst nahe am mechanischen Ende des Ringlichtkörpers liegt. Die gesamte Anordnung kann dann so justiert werden, dass kollimierte Licht der Ebenenbeleuchtung gerade an der Ringbeleuchtung vorbei auf den kantennahen Flachbereich fällt. Dadurch wird eine möglichst homogene Ausleuchtung des Flachbereichs erzielt und es ergibt sich ein lückenloses Heilfeldbild von Waferkante und kantennahem Flachbereich.At the same time, the ring light is preferably arranged so that its outermost light source is as close as possible to the mechanical end of the ring light body. The entire arrangement can then be adjusted so that collimated light of the plane illumination falls just past the ring illumination and onto the flat area near the edge. As a result, the illumination of the flat area which is as homogeneous as possible is achieved, resulting in a gapless healing field image of the wafer edge and the flat area near the edge.
Die Biidverarbeitungseinrichtung ist ferner bevorzugt eingerichtet, aus den Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes und/oder des Hellfeldbildes der Objektkante anhand der wie vorstehend beschrieben erzeugten Kontraste Oberflächendefekte in der Kantenumgebung zu identifizieren.The image processing device is furthermore preferably configured to identify surface defects in the edge environment from the pixel information of the dark field image and / or the bright field image of the object edge on the basis of the contrasts generated as described above.
Die ermittelten Defektfragmente werden mittels der Bildverarbeitungseinrichtung zunächst in den Teilbildern der Dunkelfeldaufnahme und der Hellfeldaufnahme getrennt voneinander identifiziert. Dies geschieht vorzugsweise, indem zunächst zusammenhängende Bildpunkte, deren Inhalte (Intensitäts-, Grau- oder Farbwerte) innerhalb eines vorher festgelegten Wertebereiches (Intensitäts-, Grau- oder Farbwertintervalls) liegen, demselben Defektfragment zugeordnet werden. Die so ermittelten Defektfragmente werden anschließend mittels eines Algorithmus auf Zugehörigkeit zu demselben Defekt zusammengefasst. Aus zwei (oder mehr) Teilbildern der Objektoberfläche wird so ein virtuelles Oberflächenbild erzeugt, so dass durch die Gesamtheit der Informationen aus dem Hellfeldbild und dem Dunkelfeldbild sich ein umfassenderes Bild des gesamten Defektes erzeugen lässt.The detected defect fragments are first identified by the image processing device separately in the sub-images of the dark field recording and the bright field recording. This is preferably done by first assigning contiguous pixels whose contents (intensity, gray or color values) lie within a predetermined value range (intensity, gray or color value interval) to the same defect fragment. The defect fragments determined in this way are subsequently determined by means of an algorithm associated with the same defect. From two (or more) partial images of the object surface, a virtual surface image is thus generated, so that the entirety of the information from the bright field image and the dark field image allows a more comprehensive image of the entire defect to be produced.
Das so erzeugt digitale Bild der Objektoberfläche wird anschließend üblicherweise einer manuellen oder automatischen Auswertung zugeführt, wobei die Ergebnisse der Auswertung dazu verwendet werden, nach den Vorgaben des Chip-Hersteiiers über die Verwertbarkeit des Wafers zu entscheiden und eine Sortierung nach Qualitätskriterien durchzuführen.The generated digital image of the object surface is then usually fed to a manual or automatic evaluation, the results of the evaluation are used to decide according to the specifications of the chip manufacturer on the usability of the wafer and perform a sorting according to quality criteria.
Die zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung, die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung und die Ebenenbeleuchtungseinrichtung sind mittels einer geeigneten Steuereinheit besonders bevorzugt getrennt voneinander ansteuerbar.The second edge illumination device, the background illumination device and the plane illumination device can be controlled separately from one another by means of a suitable control unit.
Hierdurch kann sichergestellt werden, dass in jedem Aufnahmemodus ein ausreichender bzw. optimaler Kontrast zwischen der Hauptfläche im Helifeld, der Waferkante im Hell- oder Dunkelfeld und der Hintergrundbeleuchtung gegeben ist, der eine gleichzeitige Erkennung der Bevelli- ne, des Waferrandes und von Defekten im Hellfeld bzw. Dunkelfeld erlaubt. Befinden sich zum Beispiel unmittelbar am Rand des Wafers Defekte in Form von Ausbrüchen, so können auch diese leicht als Abweichung von der stetigen Randkurve identifiziert werden. Die Information über den Verlauf der Kontur des Wafers bietet also (neben der oben beschriebenen) eine zusätzliche Möglichkeit zur Erkennung von Defekten. Dabei ermöglicht die separate Hintergrundbeleuchtung eine Kontrasteinstellung, die von dem Kontrastschwerpunkt bzw. von dem Inten- sitäts-, Grau- oder Farbwerteschwerpunkt eines im Dunkelfeld oder Hellfeld liegenden Defektes abweicht. Ausbrüche sind auf diese Weise leicht von einem Oberflächendefekt anderer Art unterscheidbar. Durch die separate Beieuchtungsansteuerung ist das erfindungsgemäße Verfahren ferner unabhängig vom Refiexionsvermögen der Wafer- oberfläche beispielsweise aufgrund von unterschiedlichen Beschichtun- gen und/oder Strukturen,In this way, it is possible to ensure that in each recording mode there is sufficient or optimum contrast between the main area in the helicopter field, the wafer edge in the bright or dark field and the background illumination, the simultaneous detection of the population, the wafer edge and defects in the bright field or darkfield allowed. For example, if there are defects in the form of eruptions directly at the edge of the wafer, then these too can easily be identified as a deviation from the continuous boundary curve. The information about the shape of the contour of the wafer thus offers (in addition to the one described above) an additional possibility for the detection of defects. In this case, the separate backlighting allows a contrast adjustment, which of the contrast center of gravity or of the intensity, gray or color value center of gravity in the dark field or Bright field lying defect deviates. Outbreaks are thus easily distinguishable from a surface defect of another kind. Due to the separate illumination control, the method according to the invention is furthermore independent of the refiectivity of the wafer surface, for example due to different coatings and / or structures,
Ist das Koordinatensystem in zwei Dimensionen festgelegt, kann bei dem erfindungsgemäßen Inspektionsverfahren die Lage des oder der aufgefundenen Oberflächendefekte oder Defektfragmente in Bezug auf dieses Koordinatensystem bestimmt werden. Die Lagebestimmung kann beispielsweise sowohl die Ausdehnung des Defektes oder Defektfragmentes also auch dessen Schwerpunkt und Orientierung umfassen, insgesamt werden durch die erfindungsgemäße Identifizierung der Objektkante und des Strukturmerkmals die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Angaben über jeden Defekt erhöht.If the coordinate system is defined in two dimensions, the position of the surface defect (s) found in relation to this coordinate system can be determined in the inspection method according to the invention. The position determination can include, for example, both the extent of the defect or defect fragment and its center of gravity and orientation, overall, the accuracy and reproducibility of the information about each defect are increased by the identification of the object edge and the feature of the invention.
Abweichungen davon können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht detektiert werden, wenn die Bildverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, die Lage der Bevelline in Bezug auf das Koordinatensystem und/oder den identifizierten Wa- ferrand zu bestimmen.Deviations from this can easily be detected with the method according to the invention and the device according to the invention if the image processing device is set up to determine the position of the bevelling with respect to the coordinate system and / or the identified wafer edge.
Weist die Inspektionsvorrichtung einen motorisch angetriebenen Drehtisch zur drehbaren Halterung des Objektes auf, wobei die Digitalkamera eingerichtet ist, synchron zur Drehung des Drehtisches ein digitales Bild der Objektkante aufzunehmen, können mit einer solchen Zeilenkamera sequentiell mehrere Bildzeilen der Objektkante aufgenommen werden, während sich das Objekt zusammen mit dem Drehtisch dreht. Hierzu kann die Auslösung der Kamera beispielsweise mittels eines Synchronisationsimpulses durch den Antriebsmotor (z. B. Schrittmotor) folgen. Die sequentiell aufgenommenen Bildzeilen der Objektkante in unterschiedlicher Winkelstellung des Objekts werden anschließend zu einem (Panorama-) Bild der Objektkante zusammengefügt.If the inspection device has a motor-driven turntable for rotatably supporting the object, wherein the digital camera is set up to record a digital image of the object edge synchronously with the rotation of the turntable, such a line camera can sequentially acquire a plurality of image lines of the object edge while the object is being combined turns with the turntable. For this purpose, the triggering of the camera can follow, for example, by means of a synchronization pulse by the drive motor (eg stepping motor). The sequentially recorded image lines of the object edge in different angular position of the object are then joined together to form a (panoramic) image of the object edge.
Die Verfahrensschritte der Bildverarbeitung, insbesondere des Identifi- zierens des Randes, der Bevelline oder der Strukturmerkmale, des Bestimmens eines Koordinaten- oder Bezugssystems und das Bestimmen der Lage von Defekten und der Bevelline in dem Bezugssystem, können einzeln oder gemeinsam sowohl als Software als auch als Hardware oder in Kombination aus Software und Hardware implementiert sein.The method steps of the image processing, in particular the identification of the edge, the Bevelline or the structural features, the determination of a coordinate or reference system and the determination of the position of defects and Bevelline in the reference system, individually or collectively both as software and as Hardware or in combination of software and hardware.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Other objects, features and advantages of the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment with the aid of the drawings. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung;Fig. 1 is a side view of an embodiment of the inspection device according to the invention;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines um eine Helifeldbeleuchtung derFig. 2 is a side view of a Helifeldbeleuchtung the
Objektkante erweitertes Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßeπ Inspektionsvorrichtung;Object edge extended embodiment of the inventive inspection device;
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2;Fig. 3 is a plan view of the embodiment of FIG. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels um eine Dunkelfeld beleuchtung der Objektkante;4 is a plan view of an extension of the embodiment to a dark field illumination of the object edge.
Fig. 5 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 4 undFig. 5 is a side view of the embodiment of FIG. 4 and
Fig. 6 ein Histogramm des Helligkeitsverlaufes einer Biidzeile.Fig. 6 is a histogram of the brightness curve of a Biidzeile.
In Figur 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung zur Inspektion einer oberen Kanteπumgebung eines Halbleiterwafers 10 in der Seitenansicht gezeigt. Die inspektionsvorrich- tung weist eine Digitalkamera 14 auf, welche mit Ihrer optischen Achse 15 mittels einer Optik 16 auf die Umgebung der Kante 18 des Wafers 10 ausgerichtet und fokussiert ist. Die Digitaikamera 14 ist speziell zur Kanteninspektion des Wafer 10 eingerichtet, indem sie unter einem schrägen Winkel, das heißt > 0 ° und < 90°, vorzugsweise zwischen 30° und 60° und besonders bevorzugt unter etwa 45° zur Objektebene bzw. Oberseite 22 des Wafers 10 auf die Kante 18 ausgerichtet ist Die Digitalkamera 14 erfasst hierdurch eine Kantenumgebung, die einen Teil der Oberseite oder Hauptfläche 22 des Wafers 10, dessen oberen, leicht schrägen Kantenbereich oder Bevel 24, und wenigstens einen Teil des stirnseitigen Kantenbereichs oder Apex 26 umfasst, vgl. Fig. 5.FIG. 1 shows an embodiment of the inspection device according to the invention for inspecting an upper edge environment of a Semiconductor wafer 10 shown in side view. The inspection device has a digital camera 14, which is aligned with its optical axis 15 by means of an optical system 16 to the surroundings of the edge 18 of the wafer 10 and focused. The digital camera 14 is specially designed for edge inspection of the wafer 10 by tilting at an oblique angle, ie> 0 ° and <90 °, preferably between 30 ° and 60 ° and more preferably below about 45 ° to the object plane or top 22 of the The digital camera 14 thereby detects an edge environment that includes a portion of the top surface or major surface 22 of the wafer 10, its top, slightly oblique edge region or bevel 24, and at least a portion of the end edge region or apex 26, see. Fig. 5.
Die Inspektionsvorrichtung weist ferner eine Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30 auf. Die Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30 ist so angeordnet, dass deren Lichtstrahlen 31 von der oberen Hauptfläche 22 des Wafers 10 direkt in die Kameraoptik 16 reflektiert wird. Es wird hierdurch ein Hellfeldbild der Hauptfläche 22 erzeugt, soweit der Blickwinkel der Kamera und der Strahlfleck der Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30 diese erfasst. Die Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30 ist vereinfacht als Kasten dargestellt Erfindungsgemäß weißt diese eine in Figur 1 nicht dargestellte Kollimationseinrichtung auf, die ein Bündel paralleler Lichtstrahlen 31 erzeugt.The inspection device furthermore has a plane illumination device 30. The plane illumination device 30 is arranged such that its light beams 31 are reflected directly from the upper main surface 22 of the wafer 10 into the camera optics 16. As a result, a bright field image of the main surface 22 is generated, as far as the angle of view of the camera and the beam spot of the plane lighting device 30 detects it. The planar illumination device 30 is shown in simplified form as a box. According to the invention, this device has a collimation device, not shown in FIG. 1, which generates a bundle of parallel light beams 31.
Alle Lichtstrahlen 31 , die nach Reflexion an der Waferoberseite 22 parallel zur optischen Achse 15 in die Optik 16 eintreten, werden im hinteren Brennpunkt deren Linsensystems 17 vereinigt und treffen danach auf eine Bildebene 19 in der Kamera, in der ein optischer Sensor angeordnet ist. Maßgeblich für den Ort in der Bildebene 19, wo die Strahlen auftreffen, ist aliein der Abstand der Strahlen von der optischen Zentralachse vor dem Objektiv. Dadurch ist jeder Objektpunkt A, B, C auf der Objektoberfläche eindeutig mit einem BÜdpunkt A', B', C in der Bildebene 19 der Kamera verbunden. Insbesondere ist dieser Zusammenhang unabhängig vom Abstand des Objektpunktes vom Objektiv, d.h. unabhängig davon, ob sich der Objektpunkt in der Fokusebene des Objektivs befindet oder nicht.All light rays 31, which enter the optics 16 parallel to the optical axis 15 after reflection at the wafer top side 22, are combined in the rear focal point of their lens system 17 and then hit an image plane 19 in the camera, in which an optical sensor is arranged. The decisive factor for the location in the image plane 19 where the rays impinge is, however, the distance of the rays from the optical central axis in front of the objective. As a result, each object point A, B, C on the object surface is unique with a BÜdpunkt A ', B', C in the Image plane 19 of the camera connected. In particular, this relationship is independent of the distance of the object point from the lens, ie, regardless of whether the object point is in the focal plane of the lens or not.
Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der gemäß Figur 1 zum einen dadurch, dass das kollimierte Licht 31 der Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30', die diesmal schematisch als Punktlichtquelle 32 mit einer Linsenanordnung 34 als Kolümationseinrichtung dargestellt ist, mittels eines Spiegels 36 auf den kantennahen Flachbereich 22 des Wafers 10 geworfen wird. Der Spiegel, der der Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30' zuzuordnen ist, ist nicht zwingend erforderlich, wie anhand von Figur 1 deutlich gemacht wurde, erleichtert aber die Justage der Inspektionsvorrichtung, da er auf einfache Weise verschiebbar, insbesondere in Richtung der einfallenden Lichtstrahlen 31 ', und kippbar ist.The embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 on the one hand in that the collimated light 31 of the plane illumination device 30 ', which is shown schematically as a point light source 32 with a lens arrangement 34 as a collocation device, by means of a mirror 36 on the flat area 22 near the edge of the wafer 10 is thrown. The mirror to be assigned to the plane lighting device 30 'is not absolutely necessary, as has been made clear with reference to FIG. 1, but facilitates the adjustment of the inspection device since it can be displaced in a simple manner, in particular in the direction of the incident light rays 31', and tiltable is.
Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der gemäß Figur 1 ferner durch eine zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung 29, die relativ zur Digitalkamera 14 und zur Objektkante 18 so angeordnet ist, dass ein Bild der Objektkante 18 wenigstens im Teilprofil unter Hellfeldfeldbeleuchtung erzeugt wird. Die zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung 29 ist als kreissegmentförmiges Ringsegment (kurz: Ringlicht) ausgeführt, das so justiert ist, dass dessen Mittelpunkt im Bereich der Objektkante 18 liegt. Das Ringlicht weist beispielsweise eine dichte Anordnung von Lichtquellen, vorzugsweise LEDs, auf einem Ringseg- mentförmigen Halter auf. Es beleuchtet den oberen Bevef, die Apex und zumindest teilweise auch den unteren Bevel der Waferkante 18. Die Halterung des Ringlichts (nicht gezeigt) verfügt ferner über eine Justa- gemöglichkeit, die es ermöglicht, das Ringlicht in der Ringebene um dessen Zentralpunkt zu drehen. Er wird vorzugsweise so justiert, dass der äußerste obere (bzw. untere) Strahl gerade nicht auf den Flachbe- reich 22 des Wafers 10 fällt und der von einem äußerste Ende ausgehende radiale Lichtstrahl parallel zu dem kollimierten Licht der Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30' verläuft. Das Ringlicht ist ferner so gestaltet, dass die äußerste Lichtquelle möglichst nahe am Ende des Ringlichtkörpers liegt.The embodiment according to FIG. 2 also differs from that according to FIG. 1 by a second edge illumination device 29, which is arranged relative to the digital camera 14 and the object edge 18 such that an image of the object edge 18 is generated at least in the partial profile under bright field illumination. The second edge lighting device 29 is designed as a circular segment-shaped ring segment (in short: ring light), which is adjusted so that its center lies in the region of the object edge 18. The ring light has, for example, a dense arrangement of light sources, preferably LEDs, on a ring-segment-shaped holder. It illuminates the upper Bevef, the Apex and at least partially the lower level of the wafer edge 18. The holder of the ring light (not shown) also has a Justa- possibility, which makes it possible to rotate the ring light in the ring plane around the center point. It is preferably adjusted in such a way that the outermost upper (or lower) beam just does not affect the flat rich 22 of the wafer 10 falls and the radial light beam emanating from an outermost end is parallel to the collimated light of the plane illumination device 30 '. The ring light is further designed so that the outermost light source is as close as possible to the end of the ring light body.
Gleichzeitig wird der Spiegel 36 so justiert, dass die Lichtstrahlen 31 der Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30' in einem dem Anstellwinkel der Kamera 14 entgegengesetzt gleichen Winkel gerade an der Kantenbeleuchtungseinrichtung 29 vorbei auf den kantennahen Flachbereich 22 fällt und eine möglichst homogene Ausieuchtung des Flachbereichs bis zum Übergang in den oberen Bevel erzielt wird. Um eine Abschattung an dieser Stelle zu vermeiden, ist es notwendig, dass die Kantenbeleuchtungseinrichtung 29 nicht in den Strahlengang der Ebenenbe- ieuchtungseinrichtung 30' hineinragt.At the same time, the mirror 36 is adjusted so that the light beams 31 of the planar illumination device 30 'at an angle equal to the angle 14 of the camera falls just past the edge illumination device 29 on the edge near flat edge region 22 and a homogeneous as possible illumination of the flat area to the transition into the upper Bevel is achieved. In order to avoid shadowing at this point, it is necessary for the edge illumination device 29 not to project into the beam path of the plane illumination device 30 '.
Bei korrekter J ustage beider Beleuchtungseinrichtungen 29, 30' und 36 ergibt sich ein lückenloses Hellfeldbild der Kantenumgebung von der Waferkante 18 bis in den oberen kantennahen Flachbereich 22.With correct J ustage of both lighting devices 29, 30 'and 36 results in a gapless bright field image of the edge environment of the wafer edge 18 to the upper edge near flat area 22nd
Beide Beleuchtungseinrichtungen 29, 30' und 36 sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Insbesondere ist die zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung 29 auf einen anderen Helligkeitswert wie der Fiachbe- reich eingestellt, so dass sich an der Übergangslinie Flachbereich/Kante ein Helligkeitsunterschied im Bild ergibt, der es ermöglicht, die Bevelline (automatisch) zu identifizieren, wie anhand von Fig. 6 erläutert werden wird.Both lighting devices 29, 30 'and 36 are independently controllable. In particular, the second edge illumination device 29 is adjusted to a different brightness value as the Fiachbe- so that at the transition line flat area / edge results in a brightness difference in the image, which makes it possible to identify the Bevelline (automatically), as with reference to FIG will be explained.
Figur 3 zeigt isoliert und stark vereinfacht die Relativanordnung der Kamera 14 und der zweiten Kantenbeleuchtunsgeinrichtung 29 zur Erzeugung eines Hellfeldbildes der Kante 18 des Wafers 10 in der Draufsicht Die Position der Kamera 14 ist um einen ersten Winkel α aus der Radialebene 20 des kreisrunden Wafers 10 herausgeschweπkt, während die zweite Kantenbeieuchtungseinrichtung 29 um einen entgegengesetzt gleichen Winkel ß aus dieser herausgeschwenkt ist. Selbstverständlich wird auch die gegenüberliegende und hier nicht dargestellte Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30' um denselben Winkel α zusammen mit der Kamera aus der Radialebene 20 herausgeschwenkt, damit deren Licht nach Reflexion an der Waferoberseite entlang der optischen Achse der Kamera verläuft.Figure 3 shows in isolation and greatly simplified the relative arrangement of the camera 14 and the second Kantenbeleuchtunsgeinrichtung 29 for generating a bright field image of the edge 18 of the wafer 10 in the plan view, the position of the camera 14 is at a first angle α from the Radial level 20 of the circular wafer 10 herausgeschweπkt, while the second Kantenbeieuchtungseinrichtung 29 is pivoted out at an equal angle ß from this. Of course, the opposite and not shown here level illumination device 30 'is swung out by the same angle α together with the camera from the radial plane 20, so that the light passes after reflection on the wafer top along the optical axis of the camera.
Die Figuren 4 und 5 zeigen in isolierter und vereinfachter Darstellung, wie sich die erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung mit einer Dunkelfeldbeleuchtung und einer Hintergrundbeleuchtung für die Objektkante kombinieren lässt. Der Wafer 10 liegt auf einem Drehtisch 12 auf, welcher motorisch, vorzugsweise mittels Schrittmotor, angetrieben ist und den Wafer 10 während der Messung in Rotation versetzt. Eine Mo- torsteuerung (nicht dargestellt) kann vorgesehen sein, die einen Steuerimpuls ausgibt, der einerseits dazu genutzt wird, die Drehbewegung zu steuern und andererseits die Aufnahme der Objektkante mit der Drehbewegung zu synchronisieren.Figures 4 and 5 show in an isolated and simplified representation of how the inspection device according to the invention can be combined with a dark field illumination and a backlight for the object edge. The wafer 10 rests on a turntable 12, which is driven by a motor, preferably by means of a stepping motor, and sets the wafer 10 in rotation during the measurement. An engine control (not shown) may be provided, which outputs a control pulse which is used, on the one hand, to control the rotational movement and, on the other hand, to synchronize the recording of the object edge with the rotational movement.
Die Digitaikamera 14 ist, wie in den vorausgegangenen Ausführungs- beispielen, vorzugsweise eine Zeilenkamera. Die Bildzeile liegt in diesem Beispiel und im Gegensatz zu Figur 3 in der als gestrichelte Linie 20 dargestellten Radialebene.The digital camera 14 is, as in the previous exemplary embodiments, preferably a line scan camera. The image line is in this example and in contrast to Figure 3 in the radial plane shown as a dashed line 20.
Es ist ferner eine erste Kantenbeleuchtungseinrichtung 28 vorgesehen, welche in diesem Beispiel in Form von beidseits der Digitalkamera jeweils einer fokussierten Lichtkanone hoher Intensität ausgestaltet ist. Die Anzahl der Lichtquellen und deren Anordnung sind nicht erfindungserheblich, solange keine direkten Reflexe der Lichtquelle an der Waferkante in die Kameraoptik 16 einfallen. Deshalb kann auch eine einzelne Lichtquelle genügen oder es können mehrere vorgesehen sein bis hin zu einer quasi flächigen, bogenförmigen Lichtquelle, in deren Zentrum oder Fokus die Objektkante liegt. Während eine solche flächige Lichtquelle aufgrund ihres großen Winkelspektrums den Kantenbereich nahezu unabhängig von dessen Geometrie gleichmäßig beleuchtet, hat die einzelne Lichtquelle den Vorteil in einfacher Weise fokus- sierbar zu sein und somit einen Lichtfleck hoher Intensität auf der Objektoberfläche zu erzeugen.Furthermore, a first edge illumination device 28 is provided which, in this example, is designed in the form of a focused light gun of high intensity on both sides of the digital camera. The number of light sources and their arrangement are not relevant to the invention as long as no direct reflections of the light source at the wafer edge into the camera optics 16 occur. Therefore, a single light source may suffice or several may be provided to a quasi-flat, arcuate light source, in the center or focus of the object edge is located. While such a planar light source illuminates the edge region uniformly irrespective of its geometry due to its large angle spectrum, the individual light source has the advantage of being easy to focus and thus of generating a light spot of high intensity on the object surface.
Mit der gezeigten Anordnung der Digitalkamera 14 und der Beleuchtungseinrichtung 28 lässt sich ein Dunkelfeldbild der Waferkante 18 erzeugen, da die optische Achse der Kamera 14 senkrecht auf der Waferkante steht und die Beleuchtungseinrichtung 28 aus der radialen Ebene 20 herausgeschwenkt sind. Deshalb fallen die an einer intakten Objektkante 18 unter dem Ausfallswinke] α bezüglich der radialen Ebene 20 reflektierten Lichtstrahlen nicht in die Linse der Kamera ein. Die Objektkante 18 liegt somit im Normalfall im Dunkelfeld.With the shown arrangement of the digital camera 14 and the illumination device 28, a dark field image of the wafer edge 18 can be generated, since the optical axis of the camera 14 is perpendicular to the wafer edge and the illumination device 28 are swung out of the radial plane 20. Therefore, the light beams reflected at an intact object edge 18 under the tilt angle [alpha] with respect to the radial plane 20 do not fall into the lens of the camera. The object edge 18 is thus normally in the dark field.
Auf der der Digitalkamera 14 abgewandten Seite des Wafers 10 befindet sich eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 40, hier als nahezu punktförmig, nicht kollimiert abstrahlende Lichtquelle. Diese ist bezüglich des Randes des Wafers 10 und der Digitalkamera 14 so angeordnet, dass das von ihr ausgehende Licht zumindest in Teilen in Richtung der Digitalkamera abgestrahlt wird. Zugleich wird das in Richtung der Digitalkamera abgestrahlte Licht aber von dem Wafer 10 etwa zur Hälfte des Bildfensters abgeschattet (der Waferrand muss nicht wie in diesem Fall mittig in dem Bild verlaufen). Da die Digitalkamera auf die Objektkante 18 fokussiert ist, wird die entfernter liegende Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 40 als unscharfer flächiger Lichtfleck auf dem Sensor der Kamera abgebildet. Gegenüber einem solchen flächig heilen Hintergrund werden die Objektoberfläche und insbesondere die im Dunkelfeld liegende Waferkante als dunkle Fläche mit scharfem Rand abgebildet. In der Figur 5 ist zusätzlich wieder die Ebenenbeleuchtungseinrichtung 30 dargestellt. Der Kontrast zwischen der Hauptfläche 22 im Hellfeldbild und der schrägen Kante 24, die im Dunkelfeld beider Beleuchtungseinrichtungen 28, 30 liegt, ist besonders groß, so dass die Bevelline, also der linienförmige Übergang von dem Bevel 24 zur Hauptfläche 22, gut erkannt werden kann, in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen, genauen Randerkennuπg kann die Breite des Bevel und somit die Poliergenauigkeit der Objektkante über den gesamten Umfang des Wafers mit besonders hoher Präzision detektiert werden.On the side facing away from the digital camera 14 of the wafer 10 is a backlight device 40, here as a nearly point-like, non-collimated radiating light source. This is arranged with respect to the edge of the wafer 10 and the digital camera 14 so that the light emanating from it is emitted at least in part in the direction of the digital camera. At the same time, however, the light emitted in the direction of the digital camera is shadowed by the wafer 10 approximately halfway through the image window (the wafer edge does not have to run centrally in the image, as in this case). Since the digital camera is focused on the object edge 18, the more distant background illumination device 40 is imaged as a blurred area light spot on the sensor of the camera. In contrast to such a surface-healing background, the object surface and in particular the wafer edge lying in the dark field are imaged as a dark surface with a sharp edge. In the figure 5, the plane lighting device 30 is additionally shown again. The contrast between the main surface 22 in the bright field image and the oblique edge 24, which lies in the dark field of both illumination devices 28, 30, is particularly large, so that the Bevelline, so the linear transition from Bevel 24 to the main surface 22, can be well recognized In connection with the exact edge recognition according to the invention, the width of the Bevel and thus the polishing accuracy of the object edge can be detected over the entire circumference of the wafer with particularly high precision.
Die erste und die zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung 28, 29 und die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 40 lassen auch miteinander in einer Inspektionsvorrichtung kombinieren. Die unterschiedlichen Beieuch- tungselnrichtungen sind dann für die verschiedenen Beleuchtungszwecke wechselseitig und/oder kombiniert zu betreiben, um eine möglichst effiziente und kontrastreiche Bildgewinnung zu ermöglichen.The first and second edge illuminators 28, 29 and the backlight 40 also combine with each other in an inspection device. The different directions of illumination then have to be operated alternately and / or in combination for the different lighting purposes in order to enable the most efficient and high-contrast image acquisition.
Dabei ist eine dahingehend veränderte Anordnung zu beachten, dass auch die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 40 und die erste Kanten- beleuchtungseiπrichtung 28 zusammen mit der Kamera 14 um denselben Winkel α verschwenkt werden damit die jeweiligen vorstehend beschriebenen Bedingungen an den Strahlengang erfüllt sind.In this case, a modified arrangement is to be noted that the backlight device 40 and the first edge illumination device 28 together with the camera 14 are also pivoted by the same angle α so that the respective conditions described above for the beam path are met.
Auch ist zu beachten, dass das Ringlicht auch auf der gegenüberliegenden Unterseite des Wafers nicht in die Hintergrundbeleuchtung hineinragt. Akzeptabel hingegen ist dort eine Lücke in der Beleuchtung, die dazu führt, dass im Hellfeldbild unterhalb der Apex-Mitte ein dunkler Balken sichtbar ist, an den dann der beleuchtete Hintergrund anschließt, vgl. Figur 6. Dieses Verhalten kann toleriert werden, da dieser schwarze Balken im Bild nach dem Zusammenführen der Bilder von oberer und unterer Kamera an der Apex-Mitte verschwindet. In den Rohdaten erleichtert der dunkle Bereich außerdem das Auffinden des WaferrandesIt should also be noted that the ring light does not protrude into the backlight even on the opposite underside of the wafer. On the other hand, there is a gap in the illumination that leads to a dark bar being visible below the apex center in the brightfield image, followed by the illuminated background, cf. Figure 6. This behavior can be tolerated as this black bar disappears in the image after merging the top and bottom camera images at the apex center. In the Raw data also makes it easier to find the edge of the wafer in the dark area
In Figur 6 ist ein idealisiertes Histogramm des Helligkeitsverlaufes einer Bildzeile von der Kantenumgebung eines Wafers ohne Defekt dargestellt. H1 bezeichnet darin den Heliigkeitswert des direkten Reflexes von der im Hellfeld der Ebenenbeleuchtungseinrichtung liegenden Hauptebene, H2 den erfindungsgemäß davon unabhängig einstellbaren Helligkeitswert der im Hellfeld der zweiten Kantenbeleuchtungseinrichtung liegenden Kante und H3 den ebenfalls unabhängig einstellbaren Helligkeitswert des direkt in die Kamera einfallenden Lichtes von der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung. Neben dem dargestellten Fall H1 < H2 < H3 sind auch andere Relationen möglich, solange ein ausreichender Kontrast bleibt, der die Übergänge der Bereiche Hauptfläche, Kante und Hintergrund unterscheidbar macht.FIG. 6 shows an idealized histogram of the brightness progression of an image line from the edge environment of a wafer without defect. H1 denotes therein the brightness value of the direct reflection of the main plane lying in the bright field of the plane illumination device, H2 the brightness value of the edge lying in the bright field of the second edge illumination device and H3 the likewise independently adjustable brightness value of the light incident directly into the camera from the background illumination device. In addition to the illustrated case H1 <H2 <H3, other relationships are possible as long as a sufficient contrast remains, which makes the transitions of the areas of main surface, edge and background distinguishable.
Die Kante schließt in dieser Abbildung den oberen Bevel, die Apex und einen Teil des unteren Bevel ein. Dies liegt an der zuvor beschriebenen schrägen Kameraposition, die zudem außerhalb der Projektion des Wafers auf die Hauptebene liegt. Der untere Bevel läuft aus dem Hellfeld der zweiten Kantenbeleuchtungseinrichtung heraus, weshalb die Heiligkeit der Kante noch vor dem Waferrand auf den Wert 0 abfällt.The edge in this illustration includes the upper bevel, the apex, and a portion of the bottom bevel. This is due to the previously described oblique camera position, which is also outside the projection of the wafer on the main plane. The lower Bevel runs out of the bright field of the second edge illumination device, which is why the sanctity of the edge drops to the value 0 even before the wafer edge.
Hieran schließt sich (radial auswärts) das Abbild die Hintergrundbeleuchtung an, dessen Intensitätswert sogar noch niedriger eingestellt ist als der der im Hellfeld liegenden Kante, so dass auch unter einem anderen Blickwinkel, aus dem die gesamte abgebildete Kante im Hellfeld liegt, ein ausreichender Kontrast zur Identifizierung des Waferrandes vorliegt. BezugszeichenlisteThis is followed (radially outward) by the image of the backlight, whose intensity value is set even lower than that of the bright field edge, so that even under a different angle from which the entire imaged edge is in brightfield, sufficient contrast to Identification of the wafer edge is present. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Wafer10 wafers
12 Drehtisch12 turntable
14 Digitalkamera14 digital camera
15 optische Kameraachse15 optical camera axis
16 Optik16 optics
17 Linsensystem17 lens system
18 Waferkante18 wafer edge
19 Bildebene19 image plane
20 Radiaiebene20 radii sieves
22 Hauptfläche, Oberseite des Wafers22 main surface, top of the wafer
24 oberer Kantenbereich, Bevel24 upper edge area, Bevel
26 stirnseitiger Kantenbereich, Apex26 frontal edge area, apex
28 erste Kantenbeleuchtungseinrichtung28 first edge lighting device
29 zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung 30, 30' Ebenenbeleuchtungseinrichtung29 second edge lighting device 30, 30 'level lighting device
31 , 31 ' Lichtstrahlen der Ebenenbeleuchtungseinrichtung31, 31 'light beams of the plane lighting device
32 Punktlichquelle der Ebenenbeleuchtungseinrichtung32 Spot source of the plane lighting device
34 Linsenanordnung der Ebenenbeleuchtungseinrichtung34 lens arrangement of the plane lighting device
36 Spiegel der Ebenenbeleuchtungseinrichtung36 mirrors of the plane lighting device
40 Hintergrundbeleuchtungseinrichtung40 backlight device
A, B, C ObjektpunkteA, B, C object points
A', B\ C Bildpunkte H1. H2. H3 Helligkeitswert α ersten Winkel ß zweiter Winkel A ', B \ C pixels H1. H2. H3 brightness value α first angle ß second angle

Claims

- -Patentansprüche - Patent claims
1. Inspektionsvorrichtung für die optische Untersuchung von Objektoberflächen in einer Kantenumgebung eines ansonsten im Wesentlichen ebenen Objekts (10), insbesondere von Waferkan- ten, mit wenigstens einer der Objektoberfläche unter einem schrägen Winkel zur Objektebene zugewandten und auf die Objektkante (18) fokussierbaren Digitalkamera (14) und einer Ebenenbeleuchtungseinrichtung (30), die relativ zur Digitalkamera (14) und zur Objektoberfläche so angeordnet ist, dass ein Bild einer sich an die Objektkante anschließenden ebenen Hauptfläche (22) der Objektoberfläche in der Kantenumgebung unter Hellfeldbeleuchtung erzeugt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebenenbeleuchtungseinrichtung (30) eine Koilimations- einrichtung umfasst.1. Inspection device for the optical examination of object surfaces in an edge environment of an otherwise substantially planar object (10), in particular wafer edges, with at least one of the object surface at an oblique angle to the object plane and focusable on the object edge (18) digital camera ( 14) and a planar illumination device (30) which is arranged relative to the digital camera (14) and to the object surface such that an image of a planar main surface (22) of the object surface adjoining the object edge can be generated in the edge environment under bright field illumination, characterized in that the plane illumination device (30) comprises a co-ordination device.
2. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (40), die auf der der Digitaikamera (14) abgewandten Seite des Objekts (10) so angeordnet ist, dass von ihr Licht in Richtung der Digitalkamera (14) abgestrahlt wird, wobei das in Richtung der Digitalkamera (14) abgestrahlte Licht teilweise von dem Objekt (10) abgeschattet wird.2. Inspection device according to claim 1, characterized by a backlight device (40) which is arranged on the side of the object (10) facing away from the digital camera (14) in such a way that its light is radiated in the direction of the digital camera (14) in the direction of the digital camera (14) radiated light is partially shadowed by the object (10).
3. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Bildverarbeitungseinrichtung, die ein Randerkennungsmittel aufweist, welches eingerichtet ist, aus den Bildpunktinformatio- nen des mit der Digitalkamera (14) erzeugten Bildes anhand eines Kontrastes zwischen der Objektkante (18) und der Hauptfläche (22) eine Übergangslinie (Beveliine) zu identifizieren. 3. Inspection device according to claim 1 or 2, characterized by an image processing device having an edge detection means which is set up from the pixel information of the image generated with the digital camera (14) on the basis of a contrast between the object edge (18) and the main surface ( 22) to identify a transition line (Beveliine).
4. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Randerkennungsmittel eingerichtet ist, aus Bildpunktinformationen des mit der Digitalkamera (14) erzeugten Bildes anhand eines Kontrastes zwischen der Objektkante (18) und der Hintergrundbeleuchtung den Rand des Objekts (10) zu identifizieren.4. Inspection device according to claim 2 or 3, characterized in that the edge detection means is adapted to identify from pixel information of the digital camera (14) generated image based on a contrast between the object edge (18) and the backlight, the edge of the object (10) ,
5. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung ein Kantenanalysemittel aufweist, welches eingerichtet ist, den Abstand zwischen der Be- velline und dem Rand zu überwachen.5. Inspection device according to claim 3 and 4, characterized in that the image processing means comprises an edge analysis means which is adapted to monitor the distance between the velline and the edge.
6. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung ein Strukturerkennungsmittel aufweist, welches eingerichtet ist, ein Strukturmerkmal der Objektkante (18) aus Bildpunktinformationen des mit der Digitalkamera (14) erzeugten Bildes anhand des Kontrastes zwischen der Objektkante (18) und der Hintergrund beleuchtung zu identifizieren.6. Inspection device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the image processing means comprises a structure recognition means which is arranged, a structural feature of the object edge (18) of pixel information of the image generated with the digital camera (14) based on the contrast between the object edge ( 18) and to identify the background lighting.
7. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 3 und 4 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, anhand des identifizierten Randes und des identifizierten Strukturmerkmals ein Koordinatensystem festzulegen.7. Inspection device according to claim 3 and 4 6, characterized in that the image processing device is adapted to determine a coordinate system based on the identified edge and the identified structural feature.
8. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, die Lage der Bevelline in Bezug auf das Koordinatensystem zu bestimmen.8. Inspection device according to claim 7, characterized in that in that the image processing device is set up to determine the position of the bevelline in relation to the coordinate system.
9. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Kantenbeleuchtungseinrichtung (28), die relativ zur Digitalkamera (14) und zur Objektkante (18) so angeordnet ist, dass ein Bild der Objektkante (18) unter Dunkelfeldbeieuchtung erzeugt werden kann.9. Inspection device according to one of the preceding claims, characterized by a first edge illumination device (28) which is arranged relative to the digital camera (14) and the object edge (18) so that an image of the object edge (18) can be generated under dark field illumination.
10. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung, die relativ zur Digitalkamera (14) und zur Objektkante (18) so angeordnet ist, dass ein Bild der Objektkante (18) unter Hellfeldfeldbeleuchtung erzeugt werden kann.10. Inspection device according to one of the preceding claims, characterized by a second edge illumination device which is arranged relative to the digital camera (14) and the object edge (18) so that an image of the object edge (18) can be generated under bright field illumination.
11. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung in Form eines Ringsegments ausgestaltet ist, das die Objektkante teilweise umspannt.11. Inspection device according to claim 10, characterized in that the second edge lighting device is designed in the form of a ring segment, which partially spans the object edge.
12. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ringsegment kreissegmentförmig und so justierbar ist, dass dessen Mittelpunkt im Bereich der Objektkante liegt.12. Inspection device according to claim 11, characterized in that the ring segment is circular segment-shaped and adjustable so that its center lies in the region of the object edge.
13. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringsegment so justierbar ist, dass der von einem äußersten Ende ausgehende radiale Lichtstrahl parallel zu dem kol- limierten Licht der Ebebenbeieuchtungseinrichtung (30) verläuft.13. Inspection device according to claim 11 or 12, characterized that the ring segment is adjustable so that the radial light beam emanating from an outermost end is parallel to the collimated light of the Ebebenbeieuchtungseinrichtung (30).
14. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, aus den Bildpunktinformationen des Dunkeifeldbildes und/oder des HeII- felbildes der Objektkante (18) anhand von Reflexen und/oder Streulicht Oberflächendefekte im Kantenbereich zu identifizieren.14. Inspection device according to one of claims 9 to 13, characterized in that the image processing device is adapted to identify surface defects in the edge region from the pixel information of the dark field image and / or the HeII felbildes the object edge (18) based on reflections and / or scattered light.
15. inspektionsvorrichtung nach Anspruch 14 in Verbindung mit Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, die Lage der Oberflächendefekte in Bezug auf das Koordinatensystem zu bestimmen.Inspection device according to claim 14 in conjunction with claim 7, characterized in that the image processing means is arranged to determine the position of the surface defects with respect to the coordinate system.
16. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung, die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (40) und die Ebenenbeieuchtung- seinrichtung (30) getrennt voneinander ansteuerbar sind.16. Inspection device according to claim 2 and 10, characterized in that the second edge illumination device, the backlight device (40) and the Ebenebeieuchtung- device (30) are controlled separately from each other.
17. Inspektionsverfahren für die optische Untersuchung von Objektoberflächen in einer Kantenumgebung eines ansonsten im Wesentlichen ebenen Objekts (10), insbesondere von Waferkanten (18), mit den Schritten17. Inspection method for the optical examination of object surfaces in an edge environment of an otherwise substantially planar object (10), in particular of wafer edges (18), with the steps
~ Aufnehmen eines digitalen Bildes von einer Objektkante (18) der Objektoberfläche mittels einer Digitalkamera (14),Taking a digital image from an object edge (18) of the object surface by means of a digital camera (14),
- Beleuchten einer sich an die Objektkante anschließenden ebenen Hauptfläche (22) der Objektoberfläche in der Kantenumgebung mitteis einer Ebenenbeleuchtungseinrichtung (30), so dass das von der Ebenenbeleuchtungseinrichtung (30) ausgehende und an der Hauptfläche (22) reflektierte Licht in die Digitalkamera (14) einfällt und ein Hellfeldbild der Hauptfläche (22) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Ebenenbeleuchtungseinrichtung (30) ausgehende Licht kollimiert ist.- Illuminating a plane adjacent to the object edge planar main surface (22) of the object surface in the edge environment mitteis a level lighting device (30), so that the light emanating from the plane illumination device (30) and reflected at the main surface (22) is incident on the digital camera (14) and a bright field image of the main surface (22) is generated, characterized in that the light emitted by the plane illumination device ( 30) outgoing light is collimated.
18. Inspektionsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst18. Inspection method according to claim 17, characterized in that it further comprises
- Beleuchten des Hintergrundes während des Aufnehmens des Kantenbildes mittels einer auf der der Digitalkamera (14) abgewandten Seite des Objekts (10) angeordneten Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (40), deren Licht in Richtung der Digitalkamera (14) abstrahlt, wobei das in Richtung der Digitalkamera (14) abgestrahlte Licht teilweise von dem Objekt (10) abgeschattet wird,Illuminating the background while taking the edge image by means of a on the digital camera (14) facing away from the object (10) arranged backlight (40) whose light emits in the direction of the digital camera (14), wherein in the direction of the digital camera (14 ) emitted light is partially shaded by the object (10),
19. Inspektionsverfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst19. Inspection method according to claim 17 or 18, characterized in that it further comprises
- Ermittein einer Übergangslinie (Bevelline) aus Bildpunktinformationen des mit der Digitalkamera (14) erzeugten Bildes anhand eines Kontrastes zwischen der Objektkante (18) und der Hauptfläche (22).- determining in a transition line (Bevelline) pixel information of the image generated by the digital camera (14) based on a contrast between the object edge (18) and the main surface (22).
20. Inspektionsverfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst20. Inspection method according to claim 18 or 19, characterized in that it further comprises
- Ermitteln eines Randes des Objekts (10) aus Bildpunktinformationen des mit der Digitalkamera (14) erzeugten Bildes anhand eines Kontrastes zwischen der Objektkante (18) und dem Hintergrund.- Detecting an edge of the object (10) from pixel information of the image generated with the digital camera (14) based on a contrast between the object edge (18) and the background.
21. Inspektionsverfahren nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Bevelline und dem Rand überwacht wird.21. Inspection method according to claim 19 and 20, characterized in that the distance between the Bevelline and the edge is monitored.
22. Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Strukturmerkmal der Objektkante (18) aus Bildpunktin- formationen des mit der Digitalkamera (14) erzeugten Bildes anhand des Kontrastes zwischen der Objektkante (18) und der Hintergrundbeleuchtung identifiziert wird.22. Inspection method according to one of claims 18 to 21, characterized in that a structural feature of the object edge (18) from pixel information of the image generated by the digital camera (14) is identified based on the contrast between the object edge (18) and the backlight.
23. Inspektionsverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des ermittelten Randes und des identifizierten Strukturmerkmals ein Koordinatensystem festgelegt wird.23. Inspection method according to claim 22, characterized in that a coordinate system is determined on the basis of the determined edge and the identified structural feature.
24. Inspektionsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Bevelline in Bezug auf das Koordinatensystem bestimmt wird.24. Inspection method according to claim 23, characterized in that the position of the Bevelline is determined with respect to the coordinate system.
25. Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst25. Inspection method according to one of claims 17 to 24, characterized in that it further comprises
- Beleuchten der Objektkante (18) mittels einer ersten Kan- tenbeieuchtungseinrichtung (28), so dass das von der Kantenbeleuchtungseinrichtung (28) ausgehende und an der Objektkante (18) reflektierte Licht nicht in die Digitalkamera (14) einfällt und ein Dunkelfeldbild der Objektkante (18) erzeugt wird.Illumination of the object edge (18) by means of a first edge illumination device (28), so that the light emanating from the edge illumination device (28) and reflected at the object edge (18) does not enter the digital camera (14) and a dark field image of the object edge (18) is generated.
26. inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst26. Inspection method according to one of claims 17 to 24, characterized in that it further comprises
- Beleuchten der Objektkante (18) mittels einer zweiten Kan- tenbeieuchtungseinrichtung (29), so dass das von der Kantenbeleuchtungseinrichtung (29) ausgehende und an der Objektkante (18) reflektierte Licht in die Digitalkamera (14) einfällt und ein Hellfeldbild der Objektkaπte (18) erzeugt wird.Illumination of the object edge (18) by means of a second edge illumination device (29) so that the light emanating from the edge illumination device (29) and reflected at the object edge (18) is incident into the digital camera (14) and a bright field image of the object cells (18 ) is produced.
27. inspektionsverfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektkante von einem diese teilweise umspannenden Ringsegments beleuchtet wird.27 inspection method according to claim 26, characterized in that the object edge is illuminated by a this partially spanning ring segment.
28. Inspektionsverfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringsegment so justiert wird, dass dessen Mittelpunkt im Bereich der Objektkante liegt.28. Inspection method according to claim 27, characterized in that the ring segment is adjusted so that its center lies in the region of the object edge.
29. Inspektionsverfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass der von einem äußerste Ende des Ringsegments ausgehende radiale Lichtstrahl parallel zu dem koliimierten Licht der Ebenenbeleuchtungseinrichtung (30) verläuft.29. Inspection method according to claim 27 or 28, characterized in that the outgoing from an outermost end of the ring segment radial light beam is parallel to the koliimierten light of the plane lighting device (30).
30. Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass Oberflächendefekte im Kantenbereich aus den Bildpunktinformationen des Dunkelfeldbildes und/oder des Heilfeibildes der Objektkante (18) anhand von Reflexen und/oder Streulicht identifiziert werden.30. Inspection method according to one of claims 25 to 29, characterized that surface defects in the edge region from the pixel information of the dark field image and / or the Heilfeibildes the object edge (18) are identified by means of reflections and / or scattered light.
31. Inspektionsverfahren nach Anspruch 30 in Verbindung mit Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Oberflächendefekte in Bezug auf das Koordinatensystem bestimmt wird.31. Inspection method according to claim 30 in conjunction with claim 21, characterized in that the position of the surface defects with respect to the coordinate system is determined.
32. Inspektionsverfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kantenbeleuchtungseinrichtung (29), die Hinter- grundbeieuchtungseinrichtung (40) und die Ebenenbeleuchtungseinrichtung (30) getrennt voneinander so angesteuert werden, dass gleichzeitig ein Hellfeldbild der Objektkante (18) und ein Hellfeldbild der Hauptfläche (22) erzeugt wird und ein ausreichender Kontrast zwischen der Objektkante (18) und dem Hintergrund sowie zwischen der Objektkante (18) und der Hauptfläche (22) besteht. 32. Inspection method according to claim 26, characterized in that the second edge illumination device (29), the background illumination device (40) and the plane illumination device (30) are separately controlled so that simultaneously a bright field image of the object edge (18) and a bright field image of Main surface (22) is generated and there is sufficient contrast between the object edge (18) and the background and between the object edge (18) and the main surface (22).
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