DE10324474B4

DE10324474B4 - Vorrichtung zur Wafer-Inspektion

Info

Publication number: DE10324474B4
Application number: DE10324474A
Authority: DE
Inventors: Albert Kreh; Henning Backhauss
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH; Vistec Semiconductor Systems GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH; KLA Tencor MIE GmbH
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2023-05-31
Also published as: US20040239920A1; DE10324474A1; US7180585B2

Abstract

Vorrichtung zur Inspektion eines Wafers (2) mit behandelten Oberflächenbereichen, zur Beurteilung der Qualität der behandelten Oberflächenbereiche, umfassend:
eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung (5) mit einer Beleuchtungsachse (14); und
eine Abbildungseinrichtung (9) mit einer Abbildungsachse (10), wobei die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung (5) und die Abbildungseinrichtung (9) gegeneinander geneigt und auf einen zu inspizierenden Bereich einer Oberfläche (42) eines Wafers (2) gerichtet sind; dadurch gekennzeichnet, dass der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung (5) und der Abbildungseinrichtung (9, 19) jeweils ein Polarisationsmittel (26, 27) zugeordnet ist, deren Transmissionsachsen unter einem vorbestimmten Winkel so zueinander ausgerichtet sind, dass an einem unbehandelten oder behandelten Oberflächenbereich des Wafers (2) ein Nullabgleich vorgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wafer-Inspektion mit einer Auflicht-Beleuchtungseinrichtung mit einer Beleuchtungsachse und einer Abbildungseinrichtung mit einer Abbildungsachse, welche beide auf einen zu inspizierenden Bereich der Oberfläche eines Wafers gerichtet sind.

In der Halbleiterfertigung werden die Wafer während des Fertigungsprozesses mit Fotolack beschichtet. Der Fotolack durchläuft zunächst einen Belichtungs- und danach einen Entwicklungsprozess. In diesen Prozessen wird er für nachfolgende Prozessschritte strukturiert. Im Randbereich des Wafers lagert sich fertigungsbedingt etwas mehr Fotolack ab als in der Mitte des Wafers. Dadurch entsteht eine Randwulst, im Englischen als „edge bead" bezeichnet. Fotolack am Rand des Wafers und die Randwulst können zu Verunreinigungen von Fertigungsmaschinen sowie zur Entstehung von Defekten auf dem Wafer in den nachfolgenden Prozessschritten führen.

Um diese Auswirkungen zu vermeiden, wird eine Randentlackung (edge bead removal = EBR) durchgeführt. Fehler bei der Breite der Randentlackung kommen von ungenauem Ausrichten der entsprechenden Entlackungsvorrichtungen relativ zum Wafer. Eine weitere Fehlerquelle stellt die ungenaue Ausrichtung der Beleuchtungseinrichtungen relativ zum Wafer bei der Belichtung des Fotolacks dar. Dabei führt eine Randentlackung über einen zu breiten Randbereich zur Verringerung des nutzbaren Waferbereichs und damit zum Verlust von produzierten Chips. Eine zu geringe Randentlackung kann im Randbereich des Wafers zu einer Verunreinigung der nachfolgend aufgebrachten Resistschichten oder anderer Strukturen führen. Eine unvollständige Entlackung im Randbereich kann auch dazu führen, dass bei der Handhabung des Wafers mittels Handlingswerkzeugen, die beispielsweise in den Randbereich des Wafers eingreifen, Verunreinigungen entstehen, beispielsweise Abrieb, was zu einer Kontaminierung der restlichen Waferoberfläche und zu Qualitätsminderungen in nachgeordneten Prozessschritten führt. Da in solchen Fällen die Produktivität des Fertigungsprozesses gemindert ist, muss, neben vielen anderen Defekten, auch die Randentlackung während des Fertigungsprozesses fortlaufend kontrolliert werden. Dabei wird sowohl die Breite der Randentlackung kontrolliert als auch überprüft, ob eine Randentlackung überhaupt stattgefunden hat.

Es sind Einrichtungen bekannt, die durch Bilderkennung verschiedenste Strukturen auf der Oberfläche eines Wafers erkennen. Hierbei wird der Wafer im Hellfeld beleuchtet und mit einer Kamera (Matrix- oder Zeilenkamera) abgescannt.

Eine solche Inspektionsmaschine der Firma KLA-Tencor Corporation wird in dem Artikel „Lithography Defects: Reducing and Managing Yield Killers through Photo Cell Monitoring" by Ingrid Peterson, Gay Thompson, Tony DiBiase and Scott Ashkenaz, Spring 2000, Yield Management Solutions, beschrieben. Die dort beschriebene Wafer-Inspektionseinrichtung arbeitet mit einer Auflicht-Beleuchtungseinrichtung, welche mit einer Hellfeldbeleuchtung Mikrodefekte mit geringem Kontrast untersucht.

EP 0 647 827 B1 offenbart ein System zur Messung der Dicke einer Dünnschichtstruktur, bei dem Licht auf die zu untersuchende Oberfläche eingestrahlt wird und in dem von der Oberfläche reflektierten Licht Interferenzringe detektiert werden, die mit Hilfe eines Computers unter Verwendung von vorgegebenen Lernmustern zur Bestimmung der Schichtdicke ausgewertet werden.

DE 37 87 320 T2 offenbart ein Schichtdickenmessgerät zur Messung von Schichtdicken mithilfe eines ellipsometrischen Verfahrens. Mithilfe eines ellipsometrischen Verfahrens kann die Dicke einer Ölschicht aus dem Verhältnis des Fresnelschen komplexen Amplitudenreflexionskoeffizienten der p-Komponente des reflektierten Lichts zu dem Fresnelschen komplexen Amplitudenreflexionskoeffizienten der s-Komponente des reflektierten Lichts berechnet werden. Dieses Messverfahren ist vergleichsweise aufwändig.

Bei den bekannten Vorrichtungen zur Wafer-Inspektion kann die Qualität der Randentlackung nicht in einfacher Weise bestimmt und beurteilt werden.

Außerdem ist es schwierig, eine Unterscheidung zwischen der Randentlackung (EBR) und anderen im Bild vorhandenen Rändern machen. Diese anderen Ränder stammen von vorherigen Prozessschritten. Alle Ränder sind in einer Hellfeldbeleuchtung farblich bzw. im Grauwert unterschiedlich. Da die unterschiedlichen Ränder sich zum Teil auch kreuzen oder überschneiden, ändert sich auch der Farbton bzw. der Grauwert der Ränder. Es ist daher mit einer Bildverarbeitung sehr schwierig bis unmöglich, die Randentlackung auf diese Weise herauszufiltern. Auch eine visuelle Betrachtung durch einen Betrachter führt zu keinen besseren Ergebnissen, da auch das menschliche Auge die Zuordnung der verschiedenen Ränder und der beobachteten Farbtöne bzw. Grauwerte zu den verschiedenen Prozessschritten nicht leisten kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit welcher behandelte Bereiche, insbesondere entlackte Randbereiche, zuverlässig sichtbar gemacht und die Qualität der Randentlackung in einfacher Weise bestimmt oder beurteilt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Wafer-Inspektion, umfassend eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung mit einer Beleuchtungsachse und eine Abbildungseinrichtung mit einer Abbildungsachse, welche beide gegeneinander geneigt und auf einen zu inspizierenden Bereich der Oberfläche eines Wafers gerichtet sind. Die Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung und der Abbildungseinrichtung jeweils ein Polarisationsmittel zugeordnet ist, deren Transmissionsachsen unter einem vorbestimmten Winkel zueinander ausgerichtet sind.

Das erste Polarisationsmittel polarisiert das von der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht in einer durch dessen Transmissionsachse vorgegebenen Polarisationsrichtung. Das auf diese Weise polarisierte Beleuchtungslicht trifft auf die Oberfläche des zu inspizierenden Wafers auf und wird dort an behandelten und/oder unbehandelten Oberflächenbereichen reflektiert. Bei der Reflexion an unbehandelten Oberflächenbereichen und an behandelten Oberflächenbereichen des Wafers wird dabei die Polarisation des Lichtes in unterschiedlichem Umfang verändert. Das so reflektierte Licht gelangt zu dem Polarisationsmittel, das der Abbildungseinrichtung zugeordnet ist, und wird von diesem analysiert. Die beiden Polarisationsmittel sind so ausgelegt, dass sie jeweils Licht mit im Wesentlichen zueinander orthogonalem Polarisationszustand durchlassen.

Hinter dem der Abbildungseinrichtung zugeordneten Polarisationsmittel unterscheidet sich folglich die Intensität von Lichtanteilen, die von unbehandelten Oberflächenbereichen des Wafers reflektiert werden, und die Intensität von Lichtanteilen, die von behandelten Oberflächenbereichen des Wafers reflektiert werden. Die Abbildungseinrichtung nimmt die unterschiedlichen Signalanteile auf und führt diese einer weiteren Auswerteeinheit zu, mit deren Hilfe die unbehandelten und behandelten Oberflächenbereiche des Wafers voneinander unterschieden und hinsichtlich der Qualität der Oberflächenbehandlung, beispielsweise der Randentlackung, beurteilt werden können.

Bei den unbehandelten Oberflächenbereichen handelt es sich um Oberflächenbereiche, die noch nicht dem zu beurteilenden Prozessschritt unterzogen worden sind, wo hingegen es sich bei den behandelten Oberflächenbereichen des Wafers um solche Oberflächenbereiche handelt, die dem zu beurteilenden Prozessschritt bereits unterzogen worden sind. Bei dem Prozessschritt handelt es sich bevorzugt um eine Randentlackung, beispielsweise bewerkstelligt durch selektives Aufsprühen eines Lösungsmittels auf Randbereiche des Wafers und anschließendes Abwaschen des Lösungsmittels und des abgelösten Fotolacks. Grundsätzlich kommen auch andere Randentlackungstechniken in Betracht. Als Behandlung, deren Qualität und Einfluss auf ausgewählte Oberflächenbereiche des Wafers gemäß der vorliegenden Erfindung beurteilt werden soll, kommen grundsätzlich auch andere Prozessschritte in Frage, beispielsweise Belichten, Tempern, Bedampfen etc. Die Inspektion des Wafers kann auch kontinuierlich während des Prozessschrittes vorgenommen werden, beispielsweise an Oberflächenbereichen, die zu einem gerade berarbeiteten Behandlungsvolumen beabstandet angeordnet sind, die also beispielsweise von dem Bereich, wo das den Fotolack lösende Lösungsmittel aufgesprüht wird, weg gedreht sind. Selbstverständlich können auch teilweise behandelte Oberflächenbereiche, beispielsweise teilentlackte Randbereiche, bestimmt und in ihrer Qualität beurteilt werden.

Wenngleich bevorzugt Randbereiche des Wafers inspiziert werden, können gemäß der vorliegenden Erfindung grundsätzlich auch beliebige andere Bereiche auf der Oberfläche eines Wafers oder Halbleitersubstrats inspiziert werden, zu welchem Zweck das Beleuchtungslicht geeignet auf den zu inspizierenden Bereich gerichtet und das von dort reflektierte Licht geeignet in die Abbildungseinrichtung abgebildet wird. Zur Abbildung des Beleuchtungslichts und des von der Oberfläche reflektierten Lichts können weitere Abbildungsmittel, beispielsweise Umlenkspiegel, Prismen oder dergleichen, in den Strahlengang eingeführt werden, um die Vorrichtung noch variabler konfigurieren zu können.

Das jeweilige Polarisationsmittel wird der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung bzw. der Abbildungseinrichtung durch Anordnung desselben in dem jeweiligen Strahlengang an einem geeigneten Ort zugeordnet. Besonders bevorzugt ist das Polarisationsmittel unmittelbar vor der zugeordneten Auflicht-Beleuchtungseinrichtung bzw. der Abbildungseinrichtung angeordnet, beispielsweise wird es gehalten und ist es noch bevorzugter mit derselben unmittelbar verbunden.

Bevorzugt ist jedes Polarisationsmittel durch eine jeweilige Transmissionsachse charakterisiert. Licht, das das jeweilige Polarisationsmittel durchläuft, ist entlang der jeweiligen Transmissionsachse linear polarisiert. Bevorzugt ist zumindest eines der Polarisationsmittel drehbar gelagert, um die Relativorientierung der Transmissionsachsen zu verändern, beispielsweise um einen Nullabgleich oder Intensitätsabgleich vorzunehmen.

Die Transmissionsachsen der beiden Polarisationsmittel werden bevorzugt so relativ zueinander ausgerichtet, dass ein optimaler Kontrast zwischen behandelten und unbehandelten Oberflächenbereichen des Wafers erzielt werden kann. Zu diesem Zweck werden die Transmissionsachsen bevorzugt mit Hilfe von Licht, das ausschließlich von unbehandelten oder behandelten Oberflächenbereichen des Wafers reflektiert wird, so aufeinander abgestimmt, dass das Licht hinter dem der Abbildungseinrichtung zugeordneten Polarisationsmittel im Wesentlichen verschwindet (Nullabgleich). Dies hat den Vorteil, dass die Verstärkung der Abbildungseinrichtung relativ hoch gewählt werden kann, so dass selbst kleinste Intensitätsänderungen, hervorgerufen durch Änderungen des Polarisationszustands des an Oberflächenbereichen mit abweichenden Eigenschaften reflektierten Lichts, zu relativ großen Signalamplituden führen werden. Bevorzugt wird der vorgenannte Nullabgleich anhand der flächenmäßig überwiegenden Oberflächenbereiche vorgenommen. Wenn beispielsweise ein entlackter vergleichsweise kleiner Randbereich bestimmt und beurteilt werden soll, so wird der vorgenannte Nullabgleich bevorzugt anhand von nicht entlackten Bereichen vorgenommen.

Besonders bevorzugt stehen die Transmissionsachsen der beiden Polarisationsmittel im Wesentlichen senkrecht aufeinander, um ein Paar aus Polarisator und gekreuztem Analysator zu bilden. Bevorzugt ist die Transmissionsachse des der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung zugeordneten Polarisationsmittels senkrecht zu der von der Beleuchtungsachse und der Abbildungsachse aufgespannten Einfallsebene ausgerichtet, so dass das auf die zu inspizierende Waferoberfläche einfallende Licht senkrecht zu der Einfallsebene polarisiert ist. Das der Abbildungseinrichtung zugeordnete Polarisationsmittel wird dann so ausgerichtet, um den vorgenannten Nullabgleich vorzugsweise an unbehandelten, beispielsweise nicht entlackten, Oberflächenbereichen vorzunehmen. Befriedigende Ergebnisse lassen sich jedoch erfindungsgemäß auch bei anderer Ausrichtung der Transmissionsachsen erzielen.

Bevorzugt ist die Beleuchtungsachse gegenüber einer Wafernormalen durch den Auftreffpunkt um einen von Null verschiedenen Beleuchtungswinkel geneigt. Auch ist die Abbildungsachse gegenüber der Wafernormalen durch den Auftreffpunkt bevorzugt um einen von Null verschiedenen Abbildungswinkel geneigt angeordnet. In diesem Fall erhält man die besten Abbildungseigenschaften, wenn der Abbildungswinkel β gleich dem Beleuchtungswinkel α ist, wodurch in dieser Ausgestaltung der Vorrichtung der Beleuchtungswinkel α durch die Neigung der Beleuchtungsachse gegenüber der Wafernormalen durch den Auftreffpunkt definiert ist.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform entspricht der Beleuchtungswinkel α dem Brewster-Winkel des Materials des zu inspizierenden Wafers, beispielsweise Silizium, oder einer auf den zu inspizierenden Wafer aufgebrachten Schicht, beispielsweise einer Fotolackschicht, die am Randbereich abgetragen werden soll. In diesem Fall wird das von dem Material bzw. von der darauf aufgebrachten Schicht reflektierte Licht so reflektiert, dass dieses senkrecht zu der von der Beleuchtungsachse und der Abbildungsachse aufgespannten Abbildungsebene polarisiert ist. Durch einfaches Verdrehen des der Abbildungseinrichtung zugeordneten Polarisationsmittels, so dass dessen Transmissionsachse in der Abbildungsebene liegt, kann somit in einfacher Weise der vorgenannte Nullabgleich vorgenommen werden. Wenngleich nachfolgend der Begriff Nullabgleich verwendet wird, sei angemerkt, dass dieser auch unvollständig sein kann, insbesondere hervorgerufen durch Inhomogenitäten und Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des zu inspizierenden Wafers. Zur Vornahme des vorgenannten Nullabgleiches kann es auch von Vorteil sein, wenn der Beleuchtungswinkel α nicht exakt dem Brewster-Winkel entspricht, sondern vielmehr um einen vorzugsweise geringen Winkel zu der Wafernormalen hin geneigt oder von der Wafernormalen weg geneigt ist. Auf diese Weise können beispielsweise Inhomogenitäten und Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des zu inspizierenden Wafers ausgeglichen werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Beleuchtungswinkel α relativ gering, sodass das Beleuchtungslicht unter einem relativ steilen Winkel auf die zu inspizierende Oberfläche einfällt. Bevorzugt liegt der Beleuchtungswinkel α im Bereich von etwa 7 Grad bis etwa 20 Grad, vorzugsweise im Bereich von etwa 14 Grad bis etwa 16 Grad, um noch vorteilhaftere Eigenschaften für den Nullabgleich hervorzubringen, und beträgt dieser noch bevorzugter etwa 15 Grad, zur Erzielung noch vorteilhafterer Eigenschaften zum Nullabgleich. Auf diese Weise wird dem Effekt Rechnung getragen, dass auf der Waferoberfläche häufig dünne, relativ regelmäßige Strukturen, beispielsweise Leiterbahnen, Schaltkreisstrukturen etc. vorgesehen sind, die wie ein Strichgitter wirken und so zu Beugungseffekten und Polarisationseffekten führen. Diese können einen Einfluss auf den vorerwähnten Nullabgleich haben, was durch Einstellung des Beleuchtungswinkels auf einen relativ steilen Einfallwinkel kompensiert werden kann.

Grundsätzlich ist zwischen dem vorerwähnten Brewster-Winkel und dem letztgenannten relativ steilen Einfallswinkel ein stufenloser Übergang für den Beleuchtungswinkel α möglich.

Die Beleuchtungseinrichtung kann sowohl mit einer polychromatischen als auch mit einer monochromatischen Lichtquelle ausgestattet sein. So kann die Lichtquelle beispielsweise eine Quecksilberdampfdrucklampe oder eine Kaltlichtquelle mit einem angekoppelten Faserbündel zur Übertragung des Lichts sein. Auch die Verwendung einer LED oder eines Lasers mit Strahlaufweitung ist denkbar. Es ist sowohl ein divergenter als auch konvergenter Beleuchtungsstrahlengang verwendbar. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein telezentrischer Beleuchtungsstrahlengang bevorzugt, wobei geringfügige Abweichungen von der streng telezentrischen Strahlenführung ohne Verlust an der Beleuchtungsqualität zulässig sind.

Die Abbildungseinrichtung besteht üblicherweise aus einem Objektiv und einer danach angeordneten Kamera oder einer Kamerazeile, auf welche der zu inspizierende Bereich abgebildet wird. In Abhängigkeit von dem Abbildungsmaßstab, der durch das Objektiv vorgegeben wird, können daher unterschiedlich große Bereiche mit dem Kamerabild inspiziert werden.

Zur Inspektion von Waferdefekten und Entlackungen im Bereich des Waferrandes wird vorzugsweise eine Abbildungseinrichtung verwendet, die ein Objektiv und eine Zeilenkamera umfasst.

Als Bezugspunkt zur Lokalisierung von beobachteten Defekten und entlackten Randbereichen können Alignmentmarken auf dem Wafer oder markante Randstrukturen, wie der so genannte Flat oder Notch, benutzt werden. Zur Vereinfachung wird jedoch vorzugsweise der Waferrand selbst benutzt. Um diesen Waferrand besser sichtbar zu machen, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zusätzlich eine Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung angeordnet, die unterhalb des Wafers im Bereich des Waferrandes positioniert wird. Diese Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung strahlt von unten über den Waferrand hinaus und beleuchtet die Abbildungseinrichtung. Auf diese Weise zeichnet sich im Kamerabild, bzw. in der Kamerazeile, ein deutlicher Hell-/Dunkelübergang ab, der den Waferrand exakt wiedergibt.

Um eine Inspektion des gesamten Waferrandes durchführen zu können, wird der Wafer bevorzugt auf eine Aufnahmeeinrichtung aufgelegt, welche um ihre Mitte drehbar ist. Zur automatisierten Inspektion des Waferrandes ist diese Aufnahmeeinrichtung mit einem motorischen Antrieb gekoppelt, der eine exakte Drehung der Aufnahmeeinrichtung vornimmt. Zur automatischen Inspektion des Randbereichs des Wafers ist der Vorrichtung eine Datenausleseeinrichtung zugeordnet, welche die Bilddaten der Zeilenkamera während der Drehbewegung des Wafers auf der Aufnahme-Einrichtung sequenziell ausliest. Dabei steuert ein Computer, der mit der Vorrichtung verbunden ist, den motorischen Antrieb und die Datenausleseeinrichtung. Alternativ ist ein Encoder vorgesehen, der die Kamera und/oder die Datenauslese-Einrichtung (z.B. Framegrabber) triggert.

Aus den während der Drehung des Wafers sequenziell aufgenommenen Bilddaten können dann mit dem Computer verschiedene Kenngrößen oder Defekte bestimmt werden. So kann beispielsweise die Lage des so genannten Waferflats oder auch die Lage des so genannten Wafernotches auf dem Waferrand bestimmt werden.

Zur Bestimmung der Lage und Qualität der Randentlackung (EBR) des Wafers wird der Wafer mindestens einmal um 360° gedreht. Die während dieser Drehung sequenziell aufgenommenen Bilddaten werden ausgewertet, wobei der kontrastreichste Hell-Dunkelübergang bzw. Dunkel-Hellübergang die Lage des EBR-Randes auszeichnet. Aus der Lage des EBR-Randes relativ zum Waferrand, der durch die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung sichtbar gemacht wird, können das Maß der Randentlackung bzw. ihre Abweichungen von den Sollwerten relativ zum Waferrand bestimmt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert, worin identische Bezugszeichen identische oder im Wesentlichen gleich wirkende Elemente bezeichnen und worin:
1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Waferinspektion des Waferrandes bzw. der Randentlackung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 in einer vergrößerten Seitenansicht die Beleuchtungseinrichtung und die Abbildungseinrichtung gemäß der 1 darstellt;
3 die Anordnung gemäß der 2 um 90 Grad gedreht darstellt;
4 die Anordnung gemäß der 3 von einer gegenüberliegenden Seite darstellt;
5 eine perspektivische Anordnung der Vorrichtung gemäß der 1 darstellt; und
6 eine schematische Draufsicht auf einen zu inspizierenden Wafer darstellt.
1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Wafer-Inspektion mit einem zu inspizierenden Wafer 2. Der Wafer 2 ist auf eine Aufnahme-Einrichtung 3 aufgelegt, die den Wafer 2 mittels Vakuumansaugung festhält. Das benötigte Vakuum wird der Aufnahme-Einrichtung 3 mittels einer Vakuumleitung 4 zugeführt, die mit einem nicht dargestellten Vakuumsystem zur Erzeugung des Vakuums verbunden ist.
Auf einen zu inspizierenden Bereich des Wafers 2 ist eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 gerichtet, der Licht über ein Lichtleiterbündel 6 von einer Lichtquelle 7 zugeführt wird. Die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 ist gegenüber der Oberfläche 42 des Wafers 2 geneigt angeordnet. An einem längsverschiebbaren Tragelement 8 ist eine Abbildungseinrichtung 9 angeordnet. Die Richtung der Längsverschiebung ist durch den Doppelpfeil 44 angedeutet. Die Abbildungseinrichtung 9 weist eine Abbildungsachse 10 auf. Im Auftreffpunkt 11 dieser Abbildungsachse 10 auf dem Wafer 2 ist eine Wafernormale 12 definiert, also eine Konstruktionslinie, die im Auftreffpunkt 11 senkrecht auf dem Wafer 2 steht. In der Darstellung schneidet die Wafernormale 12 die Oberfläche 42 des Wafers 2 in dem Auftreffpunkt 11.
In der gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Waferinspektion ist die Abbildungsachse 10 gegenüber der Wafernormalen 12 um einen Abbildungswinkel β geneigt, d.h., die Abbildungseinrichtung 9 ist gegenüber der Oberfläche des Wafers 2 geneigt angeordnet. Dadurch spannen die Abbildungsachse 10 und die Wafernormale 12 eine Abbildungebene 13 auf, die bevorzugt senkrecht zur Waferoberfläche steht. Wobei die Abbildungsebene um ± 15° von der senkrechten Stellung abweichen kann.
Die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 weist eine Beleuchtungsachse 14 auf, welche gegenüber der Wafernormalen 12 um den Beleuchtungswinkel α geneigt ist. In der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Waferinspektion trifft die Beleuchtungsachse 14 im Auftreffpunkt 11 auf den Wafer 2 auf, also an derselben Stelle, an der auch die Abbildungsachse 10 auf den Wafer 2 trifft. Daher ist im vorliegenden Fall der Beleuchtungswinkel α als die Neigung der Beleuchtungsachse 14 gegenüber der Wafernormalen 12 definiert. Die Einstellung des Beleuchtungswinkels α erfolgt mittels der α-Verstelleinrichtung, die als Justierschiene 24 ausgebildet ist und, an der die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 angebracht ist. Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der Abbildungswinkel β gleich dem Beleuchtungswinkel α ist. Es wird jedoch auch mit etwas unterschiedlichem Beleuchtungswinkel αα und Abbildungswinkel β noch eine gute Abbildung erzielt.
Um verschiedene Bereiche des Wafers 2 inspizieren zu können, ist die Abbildungseinrichtung 9 durch Verschieben des Tragelementes 8 über der Oberfläche 42 des Wafers 2 verschiebbar. Da die Abbildungseinrichtung 9 und die Beleuchtungseinrichtung 5 über eine gemeinsame, verstellbare Tragschiene 15 starr miteinander verbunden sind, wird durch Verschieben des Tragelements 8 die gesamte Vorrichtung 1 über der Oberfläche des Wafers 2 an den gewünschten, zu inspizierenden Bereich verschoben. Um das Aufsuchen beliebiger, zu inspizierender Bereiche der Oberfläche des Wafers 2 zu erleichtern, ist zusätzlich der Wafer 2 auf der Aufnahme-Einrichtung 3 drehbar gelagert. Die Drehbewegung ist durch einen gebogenen Doppelpfeil 46 symbolisch angedeutet. Üblicherweise liegt dabei der Wafer 2 durch Vakuumansaugung auf der Aufnahme-Einrichtung 3 fest auf, und die Aufnahme-Einrichtung 3 an sich ist drehbar ausgebildet.
Durch geeignetes Verschieben des Tragelementes 8 können somit die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 und die Abbildungseinrichtung 9 gemeinsam verschoben und daher beliebige, zu inspizierende Bereiche auf dem Wafer 2 untersucht werden. Die jeweils aufgenommenen Bilddaten der Abbildungseinrichtung 9, die beispielsweise aus einem Objektiv 18 und einer Kamera 19 besteht, werden über eine Daten-Leitung 16 an eine Datenauslese-Einrichtung 17 bzw. einen Computer übertragen.
Wie der 1 entnommen werden kann, ist auf das vordere Ende der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 ein als Polarisationsmittel dienender Polarisator 26 aufgesetzt, der bevorzugt drehbar gelagert und unmittelbar befestigt ist. Ferner ist an dem vorderen Ende der Abbildungseinrichtung 9 und des Objektivs 18 ein als Polarisationsmittel dienender Polarisator 27 aufgesetzt, der bevorzugt drehbar gelagert und unmittelbar befestigt ist. Der Polarisator 27 wird als Analysator zum Analysieren des Polarisationszustands des im Bereich des Auftreffpunkts 11 von der Oberfläche 42 des Wafers 2 reflektierten Lichts verwendet.
Die 2 zeigt in einer vergrößerten Seitenansicht die Anordnung der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 und der Abbildungseinrichtung 9 gemäß der 1. Im oberen Teil der 2 ist erkennbar, dass die Abbildungseinrichtung 9, die eine Kamera 19 und das Objektiv 18 umfasst, mit Hilfe der als Feststellmittel dienenden Befestigungsschrauben 29 an der Tragschiene 15 befestigt ist. Durch Lösen der Befestigungsschrauben 29 kann die Neigung der Abbildungseinrichtung 9 und der Kamera 19 relativ zu der Tragschiene 15 verändert werden. Wie der 1 entnommen werden kann, kann der Abbildungswinkel β durch Schwenken der Abbildungseinrichtung 9 entlang der als β-Verstelleinrichtung dienenden, bogenförmigen Justierschiene 21 verändert werden.
Unterhalb des Auftreffpunkts 11 ist die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 angeordnet, deren Mittelpunkt auf der Abbildungsachse 10 liegt und die so orientiert ist, dass Licht, das von der Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 abgestrahlt wird, kollinear zu der Abbildungsachse 10 in die Abbildungseinrichtung 9 einfällt. Gegebenenfalls kann zwischen der Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 und dem Wafer 2 eine Abbildungsoptik, beispielsweise Umlenkspiegel, Linse oder Objektiv, angeordnet sein.
Wie der 2 entnommen werden kann, ist die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 schwenkbar an einem Befestigungsblock 31 befestigt. Die Neigung der Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 ist veränderbar und kann bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Lösen der als Feststellmittel dienenden Befestigungsschrauben 32 und erneutes Festziehen nach geeigneter Orientierung der Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 geändert werden. Der Befestigungsblock 31 ist an einer Translationsstufe 33 befestigt, die entlang der Radialrichtung des Wafers 2 oder auch entlang von zwei zueinander orthogonalen Verschiebungsachsen parallel zur Oberfläche 42 des Wafers verschoben werden kann. So kann die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 auch über größere Strecken verfahren werden, um auch im Falle einer vergleichsweise großen Änderung des Abbildungswinkels β dafür zu sorgen, dass das von der Waferunterseiten- Beleuchtungseinrichtung 22 abgestrahlte Licht in die Abbildungseinrichtung 9 abgebildet wird.
Somit ist die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 in der 1, wo diese senkrecht zu der Zeichenebene dargestellt ist, senkrecht zur Zeichenebene schwenkbar. Ferner kann die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 in der 1 in Radialrichtung des Wafers 2, d. h. linear in der Zeichenebene der 1, verschoben werden.
Die 3 zeigt die Anordnung gemäß der 2 in einer Ansicht um 90° gedreht. Wie dargestellt ist, weist die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 einen aufgesetzten Polarisator 26 auf.
Die 4 zeigt die Anordnung gemäß der 2 von der Rückseite her betrachtet. Wie dargestellt, ist ein L-förmiger Befestigungsarm, an welchem die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 befestigt ist, über die als α-Verstelleinrichtung dienende bogenförmige Justierschiene 24 an der Tragschiene 15 befestigt. Somit sind Beleuchtungseinrichtung 5 und Abbildungseinrichtung 9 gemeinsam gehalten. Ist die Vorrichtung einmal justiert, kann so zuverlässig ein Betrieb gewährleistet werden.
Selbstverständlich können Beleuchtungseinrichtung 5 und Abbildungseinrichtung 9 auch an gesonderten Tragelementen angebracht sein.
Wie in dem oberen Teil der 4 dargestellt ist, ist die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 an einem L-förmigen Element 48 befestigt. Befestigungselemente 30 halten die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 an einem L-förmigen Element 48. Bevorzugt ist der Radius der Justierschiene 24 so auf den Abstand der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 zu dem Auftreffpunkt 11 abgestimmt, dass sich die Lage des Auftreffpunkts 11 auf der Oberfläche 42 des Wafers 2 beim Verschwenken und Ändern des Beleuchtungswinkels α im Wesentlichen nicht ändert. In gleicher Weise ist bevorzugt auch der Radius der als β-Verstelleinrichtung dienenden Justierschiene 21 (siehe 1) bevorzugt auf den Abstand der Abbildungseinrichtung 9 zu dem Auftreffpunkt 11 abgestimmt. Somit wird der Abbildungswinkel β beim Verschwenken der Abbildungseinrichtung 9 entlang der Justierschiene 21 verändert und bleibt die Lage des Auftreffpunkts 11 auf der Oberfläche 42 des Wafers 2 beim Verschwenken im wesentlichen ortsfest.
Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Waferinspektion gemäß der 1. Die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 und die Abbildungseinrichtung 9 sind auf einen zu inspizierenden Bereich des Wafers 2 im Bereich des Waferrands 23 gerichtet. Die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 beleuchtet den Wafer 2 von unten her. Das über den Waferrand 23 hinaus strahlende Licht wird von der Abbildungseinrichtung 9 erfasst, so dass im erzeugten Bild die Kanten des Waferrands 23 als markanter Hell-/Dunkelübergang erscheint.
Zur Inspektion des gesamten Waferrands 23 wird der Wafer 2 durch Drehen der Aufnahme-Einrichtung 3 um ihre vertikale Achse gedreht. Während einer 360-Grad-Drehung liest die Datenauslese-Einrichtung 17, beispielsweise ein Computer mit einem Frame-Grabber, die Zeilenkamera mehrfach, z. B. in gleichen Abständen, aus. Die Bilddaten werden dann mit einer speziellen Software ausgewertet und daraus jeweils die Lage der Fotolackkante in Bezug zum Waferrand 23 und die Lage von nicht oder unzureichend entlackten Bereichen bestimmt. Mit demselben Verfahren kann auch die Lage des Wafer-Flats bzw. des Wafer-Notches bestimmt werden. Ebenso ist eine bildliche Darstellung des Waferrandes 23 auf einem dem Computer zugeordneten Display 50 möglich.
Für die Inspektion des Waferrands erweist es sich als vorteilhaft, wenn als Kamera 19 eine Zeilenkamera und als Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 eine LED-Zeile mit vorgesetzter Fresnel-Linse (nicht dargestellt) verwendet wird. Durch exakte Justierung der LED-Zeile unter dem Wafer 2 ist es möglich, dass sie direkt und in exakter Ausrichtung auf die Zeile der Zeilenkamera 19 abgebildet wird.
In Kombination mit der Kamera 19 können verschiedenste Objektive 18 verwendet werden, sowohl telezentrische als auch nicht telezentrische Objektive. Ein Beispiel für ein nicht telezentrisches Objektiv ist das Objektiv Rodagon^® 1:4/60 mm der Firma Rodenstock, Germany, mit einer Brennweite F = 60 mm, einem Objektivfeld von ca. 0,028 mm × 57 mm und einem Abbildungsmaßstab M = 1:2. Ein Beispiel für ein telezentrisches Objektiv ist das Objektiv Sill S5LPJ2005 von der Firma Sill Optics, Wandelstein, Germany.
Durch die Wahl des Objektivs und des Abbildungsmaßstabes können verschiedene Parameter für die Anwendung optimiert werden. Gegebenenfalls sind zur Optimierung der Beleuchtung noch Filter und Blenden (nicht dargestellt) in den Strahlengang einzufügen.
Das hier beschriebene Beispiel einer Vorrichtung zur Waferinspektion weist eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5, eine polychromatische Kaltlichtquelle mit Faseroptik und einen telezentrischen Strahlenverlauf auf. Ein einfach zu justierender Aufbau ergibt sich dadurch, dass der Beleuchtungswinkel α gleich dem Abbildungswinkel β gewählt wird. Jedoch ist dies prinzipiell für die Ausgestaltung einer guten Hellfeldbeleuchtung des zu inspizierenden Bereiches auf dem Wafer 2 nicht erforderlich. Vielmehr sind auch geringe Unterschiede zwischen dem Beleuchtungswinkel α und dem Abbildungswinkel β möglich.
Wie in der 5 dargestellt ist, ist die Tragschiene 15 an einem verschiebbaren Tragelement 8 angeordnet, das an einem senkrechten Teil des Stativs 20 befestigt ist. Das Tragelement 8 ist horizontal verschiebbar, so dass die Einheit aus Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 und Abbildungseinrichtung 9 gemeinsam verschoben werden kann.
Durch horizontales Verschieben des Tragelements 8 kann der Auftreffpunkt 11 (bzw. Auftreffbereich) und zugleich der Beleuchtungsbereich auf beliebige zu inspizierende Randbereiche des Wafers 3 positioniert werden bzw. an unterschiedlich große Waferdurchmesser angepasst werden. Um das Auffinden gewünschter zu inspizierender Randbereiche zu erleichtern, kann zusätzlich der Wafer 2 mittels der drehbaren Aufnahmevorrichtung 3 um eine vertikale Achse gedreht werden. Die während der Inspektion von der Kamera erzeugten Bilddaten werden über eine Daten-Leitung 16 in eine Datenauslese-Einrichtung 17 übertragen. Dort stehen sie für eine weitere Bearbeitung und Auswertung im Computer zur Verfügung.
Um die Qualität des Randbereichs zu bestimmen, wird die Vorrichtung wie folgt justiert: es sei dabei angenommen, dass die Qualität eines entlackten Bereiches des Wafers 2 inspiziert werden soll. Um einen geeigneten Nullabgleich, wie er vorstehend beschrieben wurde, vorzunehmen, wird die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 zunächst so ausgerichtet, dass der Auftreffpunkt (Auftreffbereich) 11 ausschließlich auf Bereiche des Wafers abgebildet wird, die vollständig mit einer Fotolackschicht überzogen sind, also unbehandelt sind. Dieser Nullabgleich kann an einem Dummy vorgenommen werden, in welchem Falle später die radiale Position des Auftreffpunkts 11 nicht mehr verändert werden muss, oder an einem bereits randentlackten Wafer 2, zu welchem Zweck der Auftreffpunkt 11 zunächst radial einwärts bzw. zu vollständig mit der Fotolackschicht überzogenen Bereichen des Wafers 2 verfahren werden muss. Zu diesem Zweck ist ein Mechanismus zur Relativverschiebung von Wafer 2 und Wafer-Inspektionsvorrichtung 1 vorgesehen, der beispielsweise durch eine Translationseinrichtung zur Verschiebung der Aufnahme-Einrichtung 3 und/oder durch eine Translationsstufe zum Verschieben der Wafer-Inspektionsvorrichtung 1 und/oder durch Schwenken der Tragschiene 15 relativ zu dem aufrechten Teile des Stativs 20 realisiert werden kann.
Zunächst wird der Beleuchtungswinkel α geeignet gewählt. Zu diesem Zweck wird die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 entlang der Justierschiene 24 für die α-Verstellung (4) verschoben, bis ein geeigneter Beleuchtungswinkel α, wie nachfolgend beschrieben, gefunden ist. In dieser Stellung trifft das Beleuchtungslicht in dem Auftreffpunkt 11 auf die Oberfläche des Wafers 2 auf. Anschließend wird die Abbildungseinrichtung 9 durch Verschwenken entlang der Justierschiene 21 für die β-Verstellung 21 (1) verschoben, bis eine Hellfeldbeleuchtung für die Vorrichtung 1 erzielt ist (Einfallswinkel = Ausfallswinkel). In dieser Stellung entspricht der Beleuchtungswinkel α im wesentlichen dem Abbildungswinkel β.
Für diese Justierung können die Polarisatoren 26 und 27 abgenommen sein. Anschließend werden, sofern erforderlich, die Polarisatoren 26, 27 auf die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung 5 bzw. die Abbildungseinrichtung 9 aufgesteckt und anschließend werden die Transmissionsachsen wie nachfolgend beschrieben auf einen vorbestimmten Winkel relativ zueinander eingestellt.
Bevorzugt werden die Transmissionsachsen der Polarisationsfilter 26 und 27 so gewählt, dass im Wesentlichen kein Licht in die Abbildungseinrichtung 9 reflektiert wird. Üblicherweise sind deshalb die Transmissionsachsen orthogonal zueinander orientiert, das heißt Polarisator 26 und Polarisator 27 bilden ein Paar aus einem Polarisator und einem gekreuzten Analysator. Wie in der 5 gezeigt ist, kann der Beleuchtungswinkel α vergleichsweise klein sein, etwa im Bereich von etwa 10 Grad bis etwa 20 Grad liegen, bevorzugter im Bereich von etwa 14 Grad bis etwa 16 Grad und noch bevorzugter etwa 15 Grad betragen. In dieser Winkelstellung werden insbesondere auch vertikal von der Oberfläche 42 des Wafers 2 abstehende Strukturen und deren Seiten in die Abbildungseinrichtung 9 abgebildet, sodass auch die Entlackung der Seitenwandabschnitte beurteilt werden kann.
Grundsätzlich können jedoch beliebige Beleuchtungswinkel α, bis hin zum streifenden Einfall, d. h., bis etwa α = 90°, gewählt werden, was auch von den auf dem Wafer 2 aufgebrachten Strukturen abhängt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Beleuchtungswinkel α so gewählt, dass dieser im Wesentlichen dem Brewster-Winkel des Materials des zu inspizierenden Wafers 2 oder einer auf den zu inspizierenden Wafer 2 aufgebrachten Schicht, insbesondere Fotolackschicht, entspricht. In dieser Konfiguration ist das von der Oberfläche 42 des Wafers 2 reflektierte Licht im Wesentlichen vollständig senkrecht zu der Abbildungsebene polarisiert, selbst wenn das Beleuchtungslicht selbst nicht polarisiert ist. Der vorerwähnte Brewster-Winkel kann aus dem Brechungsindex des Materials des Wafers 2 bzw. des Materials der aufgebrachten Schicht, insbesondere des Fotolacks, in bekannter Weise berechnet werden und als Beleuchtungswinkel α eingestellt werden. Die Polarisation des reflektierten Strahls unter der Brewster-Bedingung kann auch zur geeigneten Orientierung der Transmissionsachsen der Polarisatoren 26 und 27 verwendet werden. Bevorzugt ist die Transmissionsachse des Polarisators 26 im Wesentlichen senkrecht zu der Abbildungsebene orientiert, während die Transmissionsachse des Polarisators 27 im Wesentlichen senkrecht zu der des Polarisators 26 orientiert ist, d.h. im Wesentlichen in der Abbildungsebene liegend. In dieser Stellung kann der Beleuchtungswinkel α auch noch nachjustiert werden, um die Brewster-Bedingung noch besser zu erfüllen oder um einem Nullabgleich zu optimieren. In dieser Stellung sollte idealerweise kein Licht in die Abbildungseinrichtung 9 zurück reflektiert werden. Aufgrund von Inhomogenitäten und Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche 42 des Wafers 2 kann es jedoch dazu kommen, dass der Nullabgleich nicht vollständig vorgenommen werden kann. In jedem Fall wird in dieser Stellung noch eine minimale Intensität in die Abbildungseinrichtung 9 zurückreflektiert.
Anschließend wird der Auftreffpunkt 11 auf einen zu inspizierenden Bereich verschoben, wo sowohl unbehandelte Bereiche, d. h. Bereiche die vollständig mit einer Fotolackschicht beschichtet sind, als auch behandelte Bereiche, d. h. im Wesentlichen vollständig entlackte Bereiche, vorhanden sind. Diese Relativverschiebung von Wafer 2 und Wafer-Inspektionsvorrichtung 1 kann in der vorgenannten Weise bewerkstelligt werden.
An den behandelten Bereichen des zu inspizierenden Oberflächenbereichs, beispielsweise im entlackten Randbereich 23 des Wafers 2, wird der Polarisationszustand des Lichts bei Reflexion anders beeinflusst als an unbehandelten Oberflächenbereichen. Somit kommt es zu einer Drehung der Polarisationsrichtung des reflektierten Lichts, sodass ein Teil desselben in die Abbildungseinrichtung 9 gelangt, um dort detektiert zu werden. Aufgrund der hohen Verstärkung, die erfindungsgemäß gewählt werden kann, können die behandelten Bereiche, insbesondere entlackte Waferrandbereiche, erfindungsgemäß besser abgebildet und dargestellt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Waferinspektion kann als separate Inspektionseinheit in den Fertigungsprozess integriert werden. Es ist aber auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein bereits vorhandenes Wafer-Inspektionssystem zu integrieren. Dazu wird beispielsweise eine automatisierte Handhabungseinrichtung zum halb- oder vollautomatischen Auflegen und wieder Entfernen von zu untersuchenden Wafern 2 in der Vorrichtung vorgesehen.
Weil der Wafer 2, wie in der 5 dargestellt, um eine Normale gedreht werden kann, kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Wafer-Inspektionssystems 1 auch eine ortsaufgelöste Detektion von unvollständig entlackten Bereichen auf der Oberfläche 42 des Wafers 2 vorgenommen werden. In Kenntnis der Umfangs-Nulllage des Wafers 2, die durch Detektion des Wafer-Notches oder des Wafer-Flats oder einer sonstigen Markierung, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben, bestimmt wird, kann die Umfangs-Position der vollständig entlackten Bereiche ortsaufgelöst werden. Selbstverständlich kann mittels der vorstehend beschriebenen Translationsstufe der Wafer 2 auch in beliebiger Weise parallel zu seiner Oberfläche 42 verschoben werden, um auch radial einwärts befindliche Bereiche zu inspizieren.
Die vorgenannte binäre Entscheidung kann dazu verwendet werden, um Wafer, deren Randbereiche für nicht vollständig entlackt befunden wurden, auszusondern, um den aufgebrachten Fotolack wieder abzuwaschen oder abzulösen und um die entsprechenden Prozessschritte nochmals vorzunehmen, solange, bis eine vollständige oder zumindest zufrieden stellende Randentlackung festgestellt wird.
Die 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen zu inspizierenden Wafer 2. Der Wafer 2 ist im Wesentlichen über seine gesamte Oberfläche mit einem Photolack (nicht dargestellt) überzogen. In einem Bereich des gesamten Waferrandes 23 ist der Photolack im Wesentlichen vollständig entfernt worden, beispielsweise durch selektives Aufsprühen eines Lösungsmittels im Bereich des Waferrands 23 und mögliche anschließende Belichtung. Der Wafer 2 weist am Waferrand 23 einen kerbenförmigen Notch 56 oder mindestens einen Flat (nicht dargestellt) auf. Der Notch 56 oder Flat dient der Festlegung der Winkelstellung des Wafers 2.
Die Winkelstellung des Wafers 2 wird wie folgt festgelegt: Wie durch den Drehpfeil 46 in der 6 angedeutet, ist der Wafer 2 drehbar auf der Aufnahme-Einrichtung 3 gelagert. Wie vorstehend beschrieben, ist die Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 zur Abbildung des Randbereichs 23 des Wafers 2 so justiert, dass ein Teil des von dieser abgestrahlten Lichts in die Abbildungseinrichtung 9 abgebildet wird. Wenn beim Drehen des Wafers 2 der Notch 56 in den Strahlengang des von der Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung 22 abgestrahlten Lichts gelangt, wird dieser in der Abbildungseinrichtung 9 abgebildet. Die hierzu gehörige entsprechende Winkelstellung kann als Referenz für die Umfangs-Nullage verwendet werden.

1: Vorrichtung zur Wafer-Inspektion
2: Wafer
3: Aufnahme-Einrichtung
4: Vakuumleitung
5: Auflicht-Beleuchtungseinrichtung
6: Lichtleiterbündel
7: Lichtquelle
8: verschiebbares Tragelement
9: Abbildungseinrichtung
10: Abbildungsachse
11: Auftreffpunkt
12: Wafernormale
13: Abbildungsebene
14: Beleuchtungsachse
15: Tragschiene
16: Daten-Leitung
17: Datenauslese-Einrichtung
18: Objektiv
19: Kamera
20: Stativ
21: Justierschiene
22: Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung
23: Waferrand
24: Justierschiene
26: Polarisator
27: Polarisator
29: Feststellmittel
30: Feststellmittel
31: Befestigungsblock
32: Feststellmittel
33: Translationsstufe
42: Oberfläche des Wafers
44: Doppelpfeil
46: Doppelpfeil
48: L-förmiges Element
50: Display
56: Notch
α: Beleuchtungswinkel
β: Abbildungswinkel

Claims

Vorrichtung zur Inspektion eines Wafers (2) mit behandelten Oberflächenbereichen, zur Beurteilung der Qualität der behandelten Oberflächenbereiche, umfassend: eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung (5) mit einer Beleuchtungsachse (14); und eine Abbildungseinrichtung (9) mit einer Abbildungsachse (10), wobei die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung (5) und die Abbildungseinrichtung (9) gegeneinander geneigt und auf einen zu inspizierenden Bereich einer Oberfläche (42) eines Wafers (2) gerichtet sind; dadurch gekennzeichnet, dass der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung (5) und der Abbildungseinrichtung (9, 19) jeweils ein Polarisationsmittel (26, 27) zugeordnet ist, deren Transmissionsachsen unter einem vorbestimmten Winkel so zueinander ausgerichtet sind, dass an einem unbehandelten oder behandelten Oberflächenbereich des Wafers (2) ein Nullabgleich vorgenommen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionsachsen der beiden Polarisationsmittel (26, 27) senkrecht aufeinander stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Beleuchtungsachse (14) und die Abbildungsachse (10) in einem Auftreffpunkt (11) der Abbildungsachse auf dem Wafer (2) schneiden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsachse (14) gegenüber einer Wafernormalen (12) durch den Auftreffpunkt (11) um einen Beleuchtungswinkel α > 0 geneigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Abbildungsachse (14) gegenüber der Wafernormalen (12) durch den Auftreffpunkt (11) einen Abbildungswinkel β definiert und dass der Abbildungswinkel β gleich dem Beleuchtungswinkel α ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungswinkel α dem Brewsterwinkel des Materials des zu inspizierenden Wafers oder einer auf den zu inspizierenden Wafer aufgebrachten Schicht entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er Beleuchtungswinkel α im Bereich von annähernd 10° bisannähernd 20° liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der der Beleuchtungswinkel α im Bereich von annähernd 14° bis annähernd 16° liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der der Beleuchtungswinkel α annähernd 15° beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungswinkel α und/oder der Abbildungswinkel β veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (5) eine polychromatische Lichtquelle umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (5) eine monochromatische Lichtquelle umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinrichtung (9) ein Objektiv (18) und eine Kamera (19) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinrichtung (9) ein Objektiv (18) und eine Zeilenkamera umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zu inspizierende Bereich am Waferrand (23) liegt und dass unterhalb des Waferrandes (23) zusätzlich eine Waferunterseiten-Beleuchtungseinrichtung (22) angeordnet ist, welche von unten über den Waferrand (23) hinaus die Abbildungseinrichtung (9) beleuchtet.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme-Einrichtung (3) zum Auflegen des Wafers (2) vorgesehen ist, welche um ihre vertikale Achse drehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahme-Einrichtung (3) ein motorischer Antrieb zum Drehen der Aufnahme-Einrichtung (3) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ihr eine Datenauslese-Einrichtung (17) zugeordnet ist, welcher die Bilddaten der Zeilenkamera während der Drehbewegung des Wafers (2) sequenziell ausliest, und dass die Datenauslese-Einrichtung (17) ebenfalls einem Computer zugeordnet ist, der die Datenauslese-Einrichtung steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenauslese-Einrichtung (17) zusammen mit dem Computer nach einer Drehung des Wafers um mindestens 360° aus den sequenziell aufgenommenen Bilddaten die Qualität und/oder die Lage des Randes von randentlackten Fotolackschichten relativ zum Waferrand (23) bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenauslese-Einrichtung (17) zusammen mit dem Computer aus den sequenziell aufgenommenen Bilddaten die Lage eines Notches (56) oder eines Flats auf dem Waferrand (23) bestimmt.