DE3917260A1

DE3917260A1 - Waferinspektionseinrichtung

Info

Publication number: DE3917260A1
Application number: DE3917260A
Authority: DE
Inventors: Nir Karasikov; Yoel Ilsar
Original assignee: GALAI LAB Ltd
Current assignee: GALAI LAB Ltd
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1989-12-07
Also published as: JPH02236149A; GB8912064D0; IL86514A0; US5105147A; GB2220100A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Inspek tion von Siliciumchips, und insbesondere für die In spektion von Wafern mit solchen Chips (gedruckte Schal tungen).

Die Einrichtung ist für die Inspektion von Chips geeig net, welche mit einer Mehrzahl von Schichten hergestellt werden, sowie für die Inspektion von Wafern, wie beispiels weise von 203,20-mm-Wafern (das heißt 8-Zoll-Wafern), etc.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich durch ver besserte Merkmale aus, wie beispielsweise einen einzigen Transfer bzw. einen Einzeltransfer des Wafers, und zwar beginnend mit der Entnahme des Wafers aus einer Kassette und bis zu der Positionierung des Wafers in einer anderen Kassette entsprechend der Klassifizierung, die während der Inspektion erzielt worden ist.

Eine etwaige Kontamination des Wafers während der Inspek tion wird minimalisiert. Es ist auch eine Einrichtung für die extakte Zentrierung des Wafers bezüglich eines Bezugs systems vorgesehen.

Halbleiterwafer werden durch komplizierte Mehrschrittpro zesse hergestellt. Die Herstellung von ausgeklügelten elektronischen Chips aus Wafern kann soviel wie etwa 150 Schritte umfassen. Technologien im Submikronbereich sind sehr empfindlich, heikel und kritisch, und es besteht stets die Möglichkeit eines Fehlers oder einer Fehlfunk tion bei jeder der vielen Stufen, was so bald als möglich erkannt werden sollte. Eine Inspektion während des Pro duktionsprozesses und an seinem Ende ist eine unumgäng liche Stufe des Produktionsprozesses und es besteht ein reales Bedürfnis nach einer effektiven Inspektionsein richtung, die in der Lage ist, eine große Anzahl von Wafern in einer genauen Art und Weise innerhalb einer vernünftigen Zeitdauer zu inspizieren.

Automatisierte Einrichtungen wurden in den 1960er Jahren entwickelt, und es war üblich, die Wafer nach jedem Pro duktionsschritt mittels eines optischen Mikroskops durch eine Bedienungsperson zu inspizieren. In den 1970er Jah ren wurde der Prozeß bis zu einem gewissen Grad automa tisiert, und es wurden automatische Einrichtungen für das Transportieren der Wafer von einer Kassette zu der In spektionsstufe zur Verfügung gestellt, wobei in der In spektionsstufe eine Präzisionspositionierung für die Autofokusin spektion stattfand, und wobei weiter eine Klassifizierung der Wafer und deren Einfügung in eine spezifische Kassette entsprechend der Klassifizierung der speziellen Wafer er folgte.

Dies ermöglichte es der Bedienungsperson, sich auf die Inspektion selbst zu konzentrieren, ohne daß sie Zeit oder Konzentration auf die Handhabung vergeuden mußte. Eine der artige Automation erhöht die Anzahl von Wafern, die pro Zeiteinheit inspiziert werden kann, und sie verbessert auch die Gesamtgenauigkeit und Zuverlässigkeit der In spektion durch die menschliche Bedienungsperson.

Es wurden weiter automatische Handhabungssysteme entwickelt, und derartige automatische Handhabungssysteme sind der zeit von mehreren Herstellern mit Extramerkmalen, wie bei spielsweise Sammeln von Fehlerstatistiken und automatischer Differenzierung inspizierter Wafer für die Annahme, die Zurückweisung und das Zurückschicken zu bestimmten Sta tionen, erhältlich.

Eine weitere Entwicklung auf dem Gebiet der Inspektion war das Einführen von automatischen Inspektionsmaschinen bzw. -einrichtungen, welche die inspizierten Wafer analysieren und die Fehlerstelle automatisch bestimmen. Die Aufgabe der Bedienungsperson wird auf diese Weise auf die Klassi fizierung der Fehler und die Bestimmung ihrer Schwere mi nimalisiert. Einige Maschinen bzw. Einrichtungen, die in dieser Gruppe erhältlich sind, haben typischerweise einen Preis von mehr als 750 000,- pro Maschine bzw. Ein richtung.

Die Lücke zwischen den automatischen Handhabungssystemen und den automatischen Hochleistungsinspektionssystemen ist das Gebiet der vorliegenden Erfindung.

Kurz zusammengefaßt wird mit der vorliegenden Erfindung eine automatisierte Inspektionseinrichtung zur Verfügung gestellt, welche die effektive Inspektion einer großen Anzahl von Wafern pro Zeiteinheit möglich macht und wel che beträchtlich weniger kostenaufwendig ist als verfüg bare vollautomatisierte Systeme. Das Inspektionsverfahren ist vorteilhafterweise automatisiert, so daß auf diese Weise menschliche Bedienungspersonen so weit wie möglich aus der Nähe der in Inspektion befindlichen Wafer ent fernt sind.

Das System nach der Erfindung verhindert eine Kontamina tion und minimalisiert einen Bruch während der Handhabung. Der Wafer wird von einer, insbesondere einer einzigen, Handhabungseinrichtung, beginnend vom Schritt des Entneh mens aus einer Kassette bis zur Beendigung der Inspektion und der Einfügung des Wafers in eine andere Kassette ge halten. Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß ein Optoscanner bzw. eine optische Abtasteinrichtung ver wendet wird, um in einer hochgenauen Weise die Position der Chips auf dem Wafer mit Bezug auf die Inspektionsein richtung zu bestimmen. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um die gedruckten Schaltungen mit den Koordinaten des In spektionssystems in Fluchtung zu bringen bzw. auf die Ko ordinaten des Inspektionssystems auszurichten. Der Wafer wird aus der Kassette entfernt bzw. entnommen, während er von der Handhabungseinrichtung unter Verwendung eines Va kuums zum Greifen des Wafers gehalten wird, er wird mit seiner Oberseite nach abwärts gedreht, und er wird durch ein Mikroskop oder eine andere Inspektionseinrichtung, die nach aufwärts zeigt bzw. gerichtet ist, inspiziert, so daß auf diese Weise eine Kontamination des Wafers durch irgend ein Kontaminationsmittel, das sich von oben her absetzt, minimalisiert wird. Der Wafer kann unter Verwendung eines X-Y-Koordinatensystems oder irgendeines anderen Koordi natensystems inspiziert werden. Wenn ein X-Y-Koordinaten system verwendet wird, ist eine der Achsen diejenige, die durch das Ausfahren oder Einfahren eines Roboterarms, wel che den Wafer hält, definiert ist (Y-Achse), während die andere, hierzu senkrechte Achse (X-Achse) in der Ebene des Wafers durch die Bewegung des nach aufwärts sehenden bzw. gerichteten Inspektionsinstruments in dieser Richtung definiert ist. Die Fokussierung (in diesem Falle die Z-Rich tung) wird durch eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Inspektionsinstruments, wie beispielsweise eines Fernseh mikroskops oder eines anderen Mikroskops, bewirkt.

Der verwendete Roboterarm ist so programmiert, daß er über einen gewissen Bogen um die Z-Achse schwingt bzw. sich verschwenkt, den Wafer greift und aus der Kassette ent fernt, indem er ein Vakuum an einer schmalen bzw. engen Zone seines Umfangs anwendet, weiter ist der Roboterarm so programmiert, daß er ihn in der Z-Richtung zurückschwingt bzw. ihn zurückverschwenkt, daß er ihn in der Y-Richtung ausrichtet und daß er den Wafer so bewegt, daß dieser über der Inspektionseinrichtung positioniert wird. In diesem Stadium wird der Wafer um 180° geschwenkt bzw. ge dreht, so daß seine gedruckte Schaltung bzw. seine gedruck ten Schaltungen nach abwärts gerichtet ist bzw. sind, und es wird eine Einrichtung für die exakte Bestimmung des Wafers bezüglich des Inspektionssystems betätigt bzw. es wird eine Einrichtung für die genaue Festlegung des Wafers bezüglich des Inspektionssystems betätigt.

Zu diesem Zweck wird ein Optoscanner bzw. eine optische Abtasteinrichtung verwendet, der bzw. die sich eine Anzahl von Malen über die Grenze des Randes bzw. der Kante des Wafers bewegt, so daß auf diese Weise dessen Mittellinie definiert wird und so daß mittels einer Anzahl von Mes sungen die genaue Mitte des Wafers definiert wird. Ge nerell wird der Wafer mit einem Abschneidesegment bzw. mit einem abgeschnittenen Abschnitt versehen, und dieser fehlende Sektor erleichtert die genaue Definition bzw. Festlegung des Wafers mit Bezug auf die Inspektionsein richtung.

Der Wafer befindet sich in einer sauberen Umgebung, und alle die Komponenten werden in einer solchen Art und Wei se gewählt, daß dieses Merkmal sichergestellt wird. Der Wafer wird mittels eines Roboterarms, der auf einem vi brations- bzw. schwingungsisolierten Tisch angebracht ist, aus der Kassette entfernt bzw. herausgenommen. Der Roboter arm definiert die Y-Koordinate bzw. die Y-Koordinatenrich tung, während sich ein Mikroskop, das nach aufwärts blickt bzw. gewandt ist, so bewegt, daß es die X-Koordinate bzw. die X-Koordinatenrichtung abtastet. Die Fokusierung kann manuell oder automatisch in der Z-Koordinate bzw. in der Z-Koordinatenrichtung bewirkt werden, wann immer das er forderlich ist. Es können auch andere Inspektionseinrich tungen verwendet werden. Nach der Beendigung der Inspek tion wird der Wafer wieder um 180° bewegt bzw. gedreht bzw. flink bewegt. Eine Abtastung in den X-Y-Koordinaten ist bevorzugt, jedoch kann eine Inspektion auch basierend auf Winkel- oder Rotationskoordinaten ausgeführt werden. Die Inspektion kann mittels eines optischen Mikroskops, gewünschtenfalls unter Verwendung eines geeigneren Filters, ausgeführt werden. Es können auch Inspektionsmittel der Art, wie es Ultraviolettstrahlung, Infrarotstrahlung, Teil chenstrahlen, Oberflächenabtastung etc. sind, verwendet werden. Es kann jedes geeignete Oberflächeninspektions mittel bzw. jede geeignete Oberflächeninspektionseinrich tung verwendet werden.

Die Inspektion kann unter Verwendung einer Fernsehkamera ausgeführt werden, welche nach aufwärts weist bzw. gerich tet ist und welche in einer solchen Art und Weise fluchtet bzw. ausgerichtet ist, daß ihre Richtung der Abtastung des Wafers mit der Richtung der gedruckten Schaltung auf dem Wafer übereinstimmt bzw. auf diese letztere Richtung aus gerichtet bzw. abgeglichen ist. Der Wafer wird generell so geschnitten, daß ein Segment entfernt wird. Die Winkel ausrichtung bzw. Fluchtung des Wafers wird mittels eines Optokopplers oder -abtasters ausgeführt, welcher den Rand bzw. die Kante des Wafers an einer Mehrzahl von Punkten kreuzt und auf diese Weise sowohl die Winkelposition des Wafers als auch dessen extakte Mitte bestimmt. Man kann einen Photosensor parallel zu dem Mikroskop verwenden, der nach aufwärts weist und reflektiertes Licht von dem Wafer mißt. Die Abtastung erfolgt in der X-Koordinate bzw. in der X-Koordinatenrichtung bei einer Anzahl von Messungen in parallelen Abtastungen; außerdem wird das fehlende Segment detektiert. Das definiert die exakte Position.

Generell ist der Druck auf dem Wafer exakt, was dessen Position anbetrifft, und zwar mit einer Toleranz von etwa 50 µm, wobei das Sichtfeld des Mikroskops in der Größenordnung von etwa 500 µm ist.

Die Beleuchtung für die optische Inspektion erfolgt vor teilhafterweise über Faseroptik bzw. Faseroptiken, um alle möglichen Wärmestörungen zu verhindern.

Während der Inspektion bewegt sich das Mikroskop in der X-Richtung; nach einer Abtastung bewegt sich der Roboter arm um eine vorbestimmte Entfernung in der Y-Richtung, hält an, und die Abtastung in der X-Richtung wird wieder holt.

Der Roboterarm hat die folgenden vier Bewegungsachsen:
R = entlang seiner Länge, definiert die Y-Achse;
Z = Höhe;
R = um die Z-Achse; und
Q = um die R-Achse.

Der Roboter bzw. Roboterarm positioniert sich selbst vor der geeigneten Kassette unter dem richtigen Winkel R bei richtiger Höhe Z. Der Greifer ist horizontal, wobei die Vakuumlöcher nach aufwärts zeigen (siehe Fig. 7 bis 12) .

Der Vakuumgreifer ist ein Rand- bzw. Kantengreifer, des sen Krümmung einem bzw. dem Durchmesser des Wafers ent spricht, für den er hergestellt bzw. vorgesehen ist, und er ist schmal genug für den Zugang zu der Kassette. Der Zugang des Vakuumgreifers zu der Kassette erfolgt von unterhalb des Wafers, und der Vakuumgreifer bewegt sich nach aufwärts, bis er den Wafer berührt, und das Vakuum greift ihn und zieht ihn nach aufwärts bis zu einer festen Höhe, so daß der Wafer aus der Kassette entfernt bzw. ent nommen werden kann. Der Greifer hält sein Halten des Wafers mittels des Vakuums aufrecht, und der Wafer wird aus der Kassette herausgenommen und gehalten, wie in Fig. 10 ge zeigt ist. Der Roboterarm bewegt sich um die Z-Achse (das heißt er führt eine R-Bewegung aus) und bringt seine R-Richtung mit der Y-Richtung in eine Linie, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Wenn diese Bewegung vollendet ist, wen det der Greifer den Wafer in die Position um, die in Fi gur 12 gezeigt ist.

Der Rand- bzw. Kantengreifer ermöglicht die Inspektion des Wafers auf beiden Seiten. Der Roboter bzw. Roboterarm senkt und verriegelt bzw. arretiert sich selbst in seiner Null-Position (Ruheposition) auf oder gerade über der Tischoberfläche, wobei sich der Wafer über der Fernseh mikroskopeinheit oder der sonstigen Inspektionseinheit befindet. An dieser Stelle ist der Wafer in einer Posi tion, in der er durch das Fernsehmikroskop oder die son stige Inspektionseinrichtung abzutasten ist, wobei die Y-Bewegung mittels des Roboterarms geliefert wird, wäh rend die X-Abtastbewegung durch die seitliche Bewegung der Mikroskopeinheit oder sonstigen Inspektionseinheit geliefert wird. Das Mikroskop hat die Fähigkeit einer Z- Bewegung zum Fokussieren des Bilds. Diese neuartige erfin dungsgemäße Einzeltransferausbildung schaltet die Notwen digkeit aus, einen Manipulator zu haben, der den Wafer auf einem X-Y-Tisch für die Inspektion plaziert, und ver mindert die Wahrscheinlichkeit eines Waferbruchs, redu ziert die Handhabungszeit, und vermindert die Kontamina tion auf der Waferoberfläche (durch Umwenden desselben).

Es seien nun Registriermethoden des Wafers beschrieben:

Die Waferhandhabungs-Unteranordnung weist eine Unsicher heit bzw. Ungenauigkeit von etwa +/- 2 mm in der Relativ position des Wafers auf dem Greifer nach dem Holen eines Wafers aus einer Kassette auf.

Es wurden Registrierungsmethoden entwickelt, um eine ge naue Information über diese Relativposition zu erhalten. Eine Methode ist wie folgt: Ein externer Optokoppler- Sensor wird mit der Mikroskopeinheit in der Nähe der Ob jetivlinse verbunden. Der Sensor sieht nach aufwärts, so daß er reflektiertes Licht von der nach abwärts gerich teten Oberfläche des Wafers abfühlt bzw. detektiert. Wenn ein Wafer über dem Sensor vorhanden ist, wird eine Refle xion detektiert und das Ausgangssignal des Sensors ist niedrig ("0"). Wenn kein Wafer über dem Sensor vorhanden ist, erfolgt keine Reflexion und das Ausgangssignal ist hoch ("1"). Während der Abtastung über eine Waferkante wird das Signal umgekehrt, nämlich von hoch zu niedrig oder umgekehrt. Diese Umkehrung zeigt den genauen Kanten kreuzungspunkt an. Die Δ-Bewegung beginnt und findet in programmierten Schritten von Δ y statt, wobei Δ y von der gewünschten Genauigkeit abhängt. Nach jedem Δ y-Schritt wird das Mikroskop seitlich in einem programmierten Δ x- Schritt bewegt.

Für den i-ten Schritt, wenn zuerst bzw. erstmals eine Re flexion detektiert wird, werden die X-Position und die Y- Position registriert (X _i¹, y). Die seitliche X-Richtungsabtastung geht weiter, bis zuerst oder erstmals keine Reflexion detektiert wird. Diese Position wird als (X _i², y) aufgezeichnet, und zwar für i = (1 . . .n), worin n eine Funktion von Δ y, der Genauigkeit, der von dem Benutzer geforderten Geschwindigkeit und der Wafergröße ist.

Bei jedem Schritt "i" werden die folgenden Berechnungen ausgeführt:

wenn entweder

m _i¹ = m _{i - 1}¹ oder m _i² = m _{i - 1}²

ist, dann wird das X _i¹, welches dem i entspricht, für das die Gleichheit gilt bzw. bleibt, als eine Flachkantenstelle in dem "Flachkantenverzeichnis" zusammen mit seiner Y- Koordinate aufgezeichnet.

Wenn m _i¹ ≠ m _i¹ und m _i² ≠ m _i² sind, dann wird die Berechung _i registriert und als ein Maß bzw. eine Messung der X- Koordinate von der Y-Mittellinie des Wafers interpretiert. Wenn die programmierte Zahl der Δ y-Schritte vollendet ist, wird das arithmetische Mittel der registrierten _i- Messungen berechnet und als die Koordinate der Y-Achsen- Mittellinie des Wafers genommen.

In dem Fall, in welchem die Flachkante parallel zu der X-Achse ist, wird dann dieses bei dem i-ten Schritt er kannt, wenn

| x _i¹ - x _i² | < γ

und entweder beim (i-1)-ten Schritt oder bei dem (i+1)-ten Schritt keine Reflexion detektiert wird, wohingegen bei dem i-ten Schritt eine Reflexion vorhanden ist. In einem solchen Falle beginnt oder endet die Berechnung bei dem i ¹-ten Schritt, wobei γ eine Funktion des Durchmessers des Wafers und der Standardlänge der Kante bzw. des Rands ist.

In einer entsprechenden Weise ist das Mikroskop (X) pro grammiert, daß es in einer Reihe von Schritten Δ x fort schreitet, und nach jedem solchen Schritt bewegt der Robo terarm den Waver quer über das stationäre Mikroskop. Auf diese Weise wird die Y-Koordinate für die X-Achsenmittel linie (y) berechnet.

An dieser Stelle hat die Einheit den Ort der Wafermitte relativ zu den Koordinaten x-y der Einrichtung bestimmt.

Weiter werden die Koordinatenpunkte, die sich auf der Wafer flachkante befinden und eine Sammlung der Neigungsberech nung bzw. -berechnungen m _i aufgezeichnet. Aus dem Mittel wert dieser Neigungen wird der Ausrichtungswinkel berech net, sowie der Winkel zwischen der Ebene bzw. Fläche und der X-Achse.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen, die aus Darstellungs gründen nicht maßstabsgerecht sind, anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine perspektivische Ansicht eines Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Veranschaulichung des Betriebs des Roboter arms der Einrichtung;

Fig. 3 eine Veranschaulichung des Roboterarms der Ein richtung;

Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung, welche die Achsen und einen Teil des Mechanismus der Ein richtung veranschaulicht;

Fig. 5 eine Veranschaulichung der X-Stufe mit dem Mikroskop;

Fig. 6 eine Seitenansicht des Greifmechanismus;

Fig. 7 eine Aufsicht auf den Vakuumgreifer;

Fig. 8 eine Veranschaulichung des Vakuumgreifers mit einem von demselben gehaltenen Wafer;

Fig. 9 eine Seitenansicht des Systems, welche Wafer kassetten und andere Komponenten des Systems veranschaulicht;

Fig. 10 eine Veranschaulichung des Greifers mit dem Wafer mit einer gedruckten Schaltung, die nach auf wärts gerichtet ist;

Fig. 11 eine Veranschaulichung des Greifers mit dem Wafer, der um 90° umgewendet ist;

Fig. 12 eine Veranschaulichung des Wafers, der um weite re 90° umgewendet ist, wobei die gedruckte Schal tung nach abwärts gerichtet ist; und

Fig. 13 eine Seitenansicht in Blockdarstellungsform, wel che die Anordnung von optischen Komponenten in einem System gemäß einer Ausführungsform der Er findung veranschaulicht.

In der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Figuren der Zeichnungen haben identische Teile das gleiche Bezugs zeichen. Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, ist das System eine integrierte Einheit mit vier Kassetten 11, 12, 13 und 14, in denen die Wafer untergebracht sind, und zwar befin den sich in der Kassette 11 die Wafer vor der Inspektion, während die anderen Kassetten Wafer nach der Inspektion haben und diese entsprechend der Qualität klassifiziert enthalten. Die Inspektion geschieht zum Beispiel mittels eines Mikro skops, wobei das Bild auf Schirmen 15 und 16 wiedergegeben wird, und wobei der Wafer durch einen Roboterarm 17 gehal ten wird, und wobei ferner das Mikroskop 18 nach aufwärts gerichtet ist.

Der Roboterarm wird durch einen Mechanismus in dem Gehäuse 19 betätigt, wobei der Arm 20, der die Z-Achse definiert, nach aufwärts weist. Dieser Arm 20 steht nach dem Zusammen bau über die Öffnung 21 im Tisch 22 vor. Der Arm kann sich nach aufwärts und abwärts bewegen und sich um seine Achse drehen, wobei er eine Schwing- bzw. Verschwenkbewegung über einen vorbestimmten Bogen bzw. Winkel ausführt.

Wie in Fig. 2 und auch in Fig. 3 veranschaulicht ist, steht der Arm 20 durch die Öffnung 21 im Tisch 22 vor, und dieser Arm ist an dem oberen Robotermechanismus 23 an gebracht, welcher einen anderen bzw. weiteren Arm 24 um faßt, der die Y-Achse definiert und der sich um seine Achse drehen kann, so daß er den von ihm gehaltenen Wafer um 180° dreht.

Die Fig. 4 veranschaulicht eine auseinandergezogene Dar stellung der Hauptkomponenten, des Tischs 22, des Kasset tenhalters, der die Kassetten 11, 12, 13 und 14 hält, des Roboterarms 24, des unteren Robotermechanismus im Gehäuse 19, der nach aufwärts weisenden bzw. gerichteten Inspek tionseinrichtung, wie beispielsweise eines Mikroskops 25 (Fernsehmikroskop oder andere Einrichtung) mit dessen Mechanismus in dem Gehäuse 26.

Die Fig. 5 veranschaulicht die X-Koordinatenstufe 26, die an dem Tisch 22 angebracht ist, und zwar mit dem nach auf wärts gerichteten Mikroskop 25, wobei die Einheit 26 in der Lage ist, sich in der X-Richtung zu bewegen, wie dar gestellt, welche senkrecht zu derjenigen der Bewegung des oberen Roboterarms 24 ist, der sich in der Y-Richtung be wegt.

Die Fig. 6 veranschaulicht schematisch den Greifmecha nismus, der einen Arm 27 (Verlängerung von 24) umfaßt, wel cher mit einer Einrichtung zum Herstellen und Aufrechter halten eines Vakuums verbunden ist, und eine Vakuumgreif einrichtung 28, die dazu geeignet ist, den Wafer 29 fest und sicher zu halten.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, hat dieser Greifer 28 (von oben gezeigt) eine Mehrzahl von Löchern 30, durch die ein Saugen bzw. ein Sog hergestellt wird.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, greift der Greifer 27 den Wafer 29 an dessen Rand bzw. Kante, wobei diesem Wafer ein Segment bei 31 abgeschnitten ist.

Die Fig. 9 veranschaulicht wiederum die Hauptmerkmale des Mechanismus: den Tisch 22, der ein schwimmender Tisch ist, wobei die Mikroskopeinheit 19 daran angebracht ist, und wo bei ferner das Mikroskop 25 nach aufwärts zeigt bzw. ge richtet ist, und wobei der Greifer 28 den Wafer 29 hält, und dieser Greifer ist an dem Roboterarm 24 angebracht, und es sind ferner zwei der Waferkassetten gezeigt (11 und 12).

Wie in Fig. 13 veranschaulicht ist, umfaßt das optische System ein Mikroskop 18, das an einem fokussierenden Motor 31 angebracht ist. Licht wird von einer Lichtquelle über eine optische Faser 32 zugeführt, dieses Licht erreicht einen Strahlteiler 33, der einen Teil des Lichts auf das Objekt (Wafer) über dem Mikroskop richtet. Die Bildstrah len gehen über den Strahlteiler 33, erreichen das Prisma 34, von welchem die Strahlen über das Linsensystem 35 zur Kamera 36 verlaufen. Die Kamera ist mit einem Motoran trieb 37 versehen, während das Linsensystem mit einem Mo tor 38 versehen ist.

Die Fig. 10, 11 und 12 veranschaulichen den Betrieb des Roboterarms und seines Greifers für das Drehen des Wafers um 180°, so daß die Inspektionsposition der gedruckten Schaltung nach abwärts gerichtet ist. Der Roboterarm 24 bewegt sich nach vorwärts, ist der Kassette 11 zugewandt, er wird unterhalb eines zu entnehmenden Wafers positioniert, greift den Wafer mittels des Vakuumgreifers, bewegt sich nach rückwärts (Einfahren bzw. Zurückziehen des Arms 24), schwingt bzw. verschwenkt sich in die korrekte Fluchtung mit der Y-Koordinate bzw. der Y-Koordinatenachse, wie in Fig. 11 gezeigt ist, und er dreht sich um 90° und um weitere 90°, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Diese Bewegung ermöglicht eine Inspektion von beiden Seiten des Wafers, wobei die Hauptinspektion der gedruckten Schaltung, wie in Fig. 12 gezeigt ist, ausgeführt wird, wenn die ge druckte Schaltung nach abwärts gewandt ist, um eine Kon tamination zu vermeiden.

Nach der Inspektion werden die Wafer klassifiziert: gute Wafer kommen in die Kassette 12; reparierbare Wafer kom men in die Kassette 13, und wegzuwerfende Wafer kommen in die Kassette 14. Von der anfänglichen Entnahme aus der Kassette 11 bis zu dem Ende der Inspektion wird der Wafer die gesamte Zeit über von dem Greifermechanismus gehalten und nicht zu einem anderen Mechanismus übertragen. Sowohl der Roboterarm als auch der Inspektionsmechanismus, wel cher die Y-Koordinate und die X-Koordinate des System de finieren, sind starr an dem schwimmenden Tisch 22 ange bracht, so daß auf diese Weise Vibrationen und Ungenauig keiten eliminiert werden.

Der übergekippte bzw. umgedrehte Wafer wird zunächst mit tels eines Abtastmechanismus abgetastet, der über die Optik der Inspektionseinrichtung arbeiten kann oder in der Form einer nach aufwärts gewandten fokussierten kleinen Licht quelle, wie beispielsweise einer lichtemittierenden Diode (LED), ist, und welcher die Kanten bzw. Ränder des Wafers abtastet, wobei er eine Anzahl von Schritten bzw. Durch gängen (parallel zueinander) ausführt, wobei jedesmal dann, wenn der Lichtpunkt bzw. -strahl die Grenze des Wafers passiert, einer der Punkte von dessen Umfang definiert wird. Dieses und außerdem die Fläche bzw. Ebene ermög lichen die genaue Definition des Wafers, insbesondere die genaue Positionsdefinition des Wafers. Weiter kann eine mechanische oder optische Einrichtung dazu verwendet wer den, das Bild von der gedruckten Schaltung zur Übereinstimmung bzw. Fluchtung so zu bringen, daß seine Koordinaten bzw. Koordinatenachsen mit den Koordinaten bzw. Koordinatenachsen der X-Y-Abtastung übereinstimmen bzw. in Fluchtung sind.

Claims

1. System für die Inspektion von gedruckten Schal tungen und anderen Mikroelektronikelementen auf Wafern aus Silicium und anderen Halbleitern oder geeigneten Substraten, dadurch gekennzeichnet, daß es, insbesondere in Kombination , folgendes umfaßt:

(a) einen Roboterarm (24) zum Ausführen einer Winkel bewegung in einer gegebenen Ebene, zum Selbstaus richten bzw. -fluchten entlang einer definierten Achse (der Y-Achse), zum Drehen um seine Achse, und zum erforderlichen Bewegen entlang der Y-Achse;
(b) einen schwimmenden Tisch (22), der den Roboterarm (24) und Kassetten (11 bis 14) für das Aufbewahren von Wafern (29) vor und nach der Inspektion trägt und/oder hält;
(c) eine Inspektionseinrichtung (22), die so angeordnet ist, daß sie für die Inspektion der Wafer (29), wel che nach abwärts gewandt ist, nach aufwärts gerich tet ist;
(d) eine Einrichtung zum genauen Bestimmen der Überein stimmung bzw. Fluchtung und der Mitte des Drucks auf dem Wafer (29) vor dem Beginn der aktuellen Inspek tion seiner gedruckten Schaltung; und
(e) eine Einrichtung zum wesentlichen Ausschalten von Vibrationen und Kontamination auf den bzw. dem Wafer (29) während des Inspektionsprozesses bzw. -vorgangs.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Roboterarm (24) und die In spektionseinrichtung (25) auf dem gleichen schwimmenden Tisch (22) angebracht sind.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kassetten (11 bis 14) zum Unterbringen der Wafer (29) vorgesehen ist, wobei eine Kassette (11) der Behälter für die Wafer (29) vor der Inspektion ist, und wobei die anderen Kas setten (12 bis 14) die Behälter zum Unterbringen der Wafer (29) entsprechend der Auswahl bzw. Sortierung ge mäß den Ergebnissen der Inspektion sind.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Inspektion mittels einer Inspektionseinrichtung (25) ausgeführt wird, die eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen ist: optisches Mikroskop, Ultraviolettlichtmikroskop bzw. UV-Mikroskop, Infrarotlichtmikroskop bzw. IR-Mikroskop, Teilchenstrahl einrichtung, Oberflächenabtastungseinrichtung, Laser mikroskop, Dunkelfeldinspektionseinrichtung, Tunnelmikro skop bzw. auf dem Tunneleffekt beruhendes Mikroskop.

5. System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung in einer solchen Weise ausgeführt wird, daß die Achse des Roboterarms (24) die Y-Richtung definiert, und daß sich eine bzw. die optische Abtasteinrichtung senkrecht zu die ser Richtung (in der X-Richtung) bewegt.

6. System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Opto scanner bzw. eine bzw. die optische Abtasteinrichtung da zu verwendet wird, die Fluchtung bzw. Übereinstimmung und Position des Wafers (29) mit Bezug auf die Inspektions einrichtung (25) genau zu bestimmen.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Optoscanner bzw. die optische Abtasteinrichtung den Umfang des Wafers (29) und die Flä che bzw. Ebene für die Bestimmung der genauen Position, der Mitte des Wafers (29) und der Mitte des Drucks auf dem Wafer (29) verwendet.

8. System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboterarm (24) in der Lage ist, um einen gewünschten Winkel in der X-Y-Ebene zu schwingen bzw. sich zu verschwenken, sowie sich um seine Achse zu drehen bzw. zu verschwenken, und um seine Achse auszufahren oder einzufahren.

9. System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Algorithmen für das Fluchten bzw. In-Übereinstimmung-Bringen des Wafers (29) und für das Positionieren der optischen In spektionseinrichtung (25) gemäß dieser Fluchtung bzw. Übereinstimmung vorgesehen sind.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung für die optische Inspektion über eine Faseroptik (32) oder mehre re Faseroptiken erfolgt.

11. System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wafer (29) durch eine Vakuumgreifeinrichtung (28) ergriffen und trans portiert wird.

12. System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Roboterarm (24) und der Inspek tionsmechanismus sowie der Mechanismus zum Feststellen und/oder Herstellen der exakten Position des inspizierten Wafers (29) alle an dem gleichen schwimmenden Tisch (22) zum Minimalisieren von Vibrationsstörungen bzw. von durch Vibrationen bewirkten Störungen angebracht sind.