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Número de publicaciónDE102005054552 A1
Tipo de publicaciónSolicitud
Número de solicitudDE200510054552
Fecha de publicación24 May 2007
Fecha de presentación14 Nov 2005
Fecha de prioridad14 Nov 2005
También publicado comoDE102005054552B4
Número de publicación0510054552, 200510054552, DE 102005054552 A1, DE 102005054552A1, DE 2005/10054552 A1, DE-A1-102005054552, DE0510054552, DE102005054552 A1, DE102005054552A1, DE2005/10054552A1, DE200510054552
InventoresThomas Dr. Bitzer, Robert Wistrela
SolicitanteInfineon Technologies Austria Ag
Exportar citaBiBTeX, EndNote, RefMan
Enlaces externos: DPMA, Espacenet
Test device and method for detecting cracks on semiconductor substrates have unit to locally heat different parts of the substrate and pyrometer to measure local temperature and detect differences
DE 102005054552 A1
Resumen
A test device (1) for detecting cracks on semiconductor substrates comprises a holder (2) for at least one substrate (7), a test device and a unit to move the substrate with respect to the test device. The test unit comprises at least one heat source (4) to locally heat the substrate and at least one pyrometer with a detector (5) to measure the local temperature of the substrate. An independent claim is also included for a method for the above in which the temperature is measured at two different points and the temperature difference compared with a threshold value, a crack being indicated if this value is exceeded.
Reclamaciones(26)  traducido del alemán
  1. Vorrichtung ( Device ( 1 1 ) zur Prüfung von Halbleitersubstraten auf Risse ( ) For the testing of semiconductor substrates for cracks ( 8 8 ), die eine Halterung ( ) Having a holder ( 2 2 ) zur Aufnahme eines oder mehrerer Halbleitersubstrate, eine Prüfeinheit und eine Bewegungseinheit ( ) For accommodating one or more semiconductor substrates, a checking unit and a movement unit ( 3 3 ) zur Bewegung des Halbleitersubstrats und der Prüfeinheit relativ zueinander umfasst, dadurch gekennzeichnet , dass die Prüfeinheit mindestens eine Wärmequelle ( ) For movement of the semiconductor substrate and the test unit covers relative to each other, characterized in that the test unit at least one heat source ( 4 4 ) zur lokalen Erwärmung des Halbleitersubstrats und mindestens ein Pyrometer mit einem Detektor ( ) For local heating of the semiconductor substrate and at least a pyrometer including a detector ( 5 5 ) zur lokalen Messung der Temperatur des Halbleitersubstrats aufweist. ) For local measurement of the temperature of the semiconductor substrate.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektor ( Device according to claim 1, characterized in that the detector ( 5 5 ) eine Thermosäule vorgesehen ist. ) Is provided a thermopile.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle ( Device according to claim 1 or 2, characterized in that the heat source ( 4 4 ) auf der gleichen Seite des Halbleitersubstrats wie der Detektor ( ) On the same side of the semiconductor substrate as the detector ( 5 5 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit ortsfest und das Halbleitersubstrat relativ zur Prüfungseinheit beweglich angeordnet ist. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the test unit, the semiconductor substrate is fixed and arranged movably relative to the inspection unit.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle ( Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heat source ( 4 4 ) und der Detektor ( ) And the detector ( 5 5 ) einen Abstand d zueinander aufweisen. ) At a distance d from each other.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen weiteres Pyrometer mit einem Detektor ( Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a further pyrometer with a detector ( 9 9 ) aufweist, das in einem Abstand d' von dem ersten Pyrometer angeordnet ist. ), Which is arranged at a distance d 'from the first pyrometer.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand d' höchstens 10 mm beträgt. Apparatus according to claim 6, characterized in that the distance d 'is 10 mm.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Detektor ( Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one detector ( 5 5 ) ohne abbildende Optik ausgestaltet ist. ) Is designed without imaging optics.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle ( Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that as a heat source ( 4 4 ) eine Lichtquelle vorgesehen ist. ) Is a light source is provided.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle ( Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that as a heat source ( 4 4 ) ein erwärmtes Gas vorgesehen ist. ) Is provided a heated gas.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle ( Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that as a heat source ( 4 4 ) eine Schallquelle vorgesehen ist. ) A sound source is provided.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleitersubstrat ein Halbleiterwafer ( Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that as a semiconductor substrate, a semiconductor wafer ( 6 6 ) vorgesehen ist. ) Is provided.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterwafer ( Apparatus according to claim 12, characterized in that the semiconductor wafer ( 6 6 ) um eine Achse durch seinen Mittelpunkt M senkrecht zu seiner Oberfläche rotierbar angeordnet ist. ) Is rotatably disposed about an axis through its center M perpendicular to its surface.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat eine Dicke von höchstens 1 mm aufweist. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the semiconductor substrate has a thickness of at most 1 mm.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat im Wellenlängenbereich zwischen 1 μm und 10 μm eine Transmissivität von mindestens 50% aufweist. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the semiconductor substrate has a transmissivity of at least 50% in the wavelength range between 1 micron and 10 microns.
  16. Verfahren zur Prüfung von Halbleitersubstraten auf Risse, das folgende Schritte umfasst: – Lokales Erwärmen des Halbleitersubstrates an einem Punkt y durch eine Wärmequelle ( A method for testing of semiconductor substrates for cracks, comprising the steps of: - locally heating the semiconductor substrate at a point y by a heat source ( 4 4 ); ); – pyrometrische Messung der lokalen Temperaturen T(x) und T(x') des Halbleitersubstrates an zwei verschiedenen Punkten x und x' auf dem Halbleitersubstrat; - Pyrometric measurement of the local temperature T (x) and T (x ') of the semiconductor substrate at two different points x and x' on the semiconductor substrate; – Berechnung der Differenz D = T(x) – T(x'); - Calculating the difference D = T (x) - T (x '); Vergleich von D mit einem vorgegebenen Schwellenwert T S ; Comparison of D with a predetermined threshold T S; Ausgabe eines Signals, das einen Riss ( Outputting a signal indicative of a plan ( 8 8 ) zwischen den Punkten x und x' anzeigt, falls D > T S . ) Between the points x and x 'indicating if D> T S.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Temperatur T mit einer oder mehreren Thermosäulen gemessen wird. The method of claim 16, wherein the temperature T is measured with one or more thermopiles.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die Temperaturen T(x) und T(x') zeitgleich mit zwei Detektoren ( The method of claim 16 or 17, in which the temperatures T (x) and T (x ') simultaneously with two detectors ( 5 5 , . 9 9 ) gemessen werden, wobei ein Detektor ( ) Are measured, wherein a detector ( 5 5 ) die Temperatur T(x) am Punkt x und der weitere Detektor ( ), The temperature T (x) at the point x and the further detector ( 9 9 ) die Temperatur T(x') am Punkt x' misst. ), The temperature T (x ') at the point x' measures.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem das Halbleitersubstrat relativ zu der ortsfest angeordneten Prüfeinheit bewegt wird, so dass zu einem Zeitpunkt t der Punkt x und zum Zeitpunkt t' der Punkt x' auf dem Halbleitersubstrat in einem Messfenster des Detektors ( Method according to one of claims 16 to 18, wherein the semiconductor substrate is moved relative to the fixedly arranged test unit, so that at a time t the point x and the time t 'of the point x' on the semiconductor substrate in a measurement window of the detector ( 5 5 ) liegen und T(x) zum Zeitpunkt t und T(x') zum Zeitpunkt t' gemessen werden. ) Are and T (x) at time t (x ') at the time t' t be measured, and.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem das Halbleitersubstrat um eine Achse durch seinen Mittelpunkt M senkrecht zu seiner Oberfläche mit einer Winkelgeschwindigkeit ω rotiert. Method according to one of claims 16 to 19, wherein the semiconductor substrate is rotated about an axis perpendicularly through its center M to its surface with an angular velocity ω.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem zur Berechnung der Differenz D anstelle der gemessenen Temperatur T(x) die um den lokalen Signaluntergrund ΔT(x) korrigierte Temperatur T korrigiert (x) = T(x) – ΔT(x) verwendet wird. Method according to one of claims 16 to 20, wherein for calculating the difference D in place of the measured temperature T (x) to the local signal background .DELTA.T (x) corrected temperature T is corrected (x) = T (x) - .DELTA.T (x) is used.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der lokale Signaluntergrund ΔT(x) durch eine Messung der lokalen Temperatur T(x) ohne vorangegangene Erwärmung des Halbleitersubstrats bestimmt wird. The method of claim 21, wherein the local signal background .DELTA.T (x) T (x) is determined without previous heating of the semiconductor substrate by a measurement of the local temperature.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der lokale Signaluntergrund ΔT(x) dadurch bestimmt wird, dass die Temperatur T(x) zur Zeit t mit einem Detektor und der lokale Signaluntergrund ΔT(x) zur Zeit t+Δt mit einem weiteren Detektor gemessen wird. The method of claim 21, wherein the local signal background .DELTA.T (x) is determined in that the temperature T (x) at time t with a detector and the local signal background .DELTA.T (x) at time t + .DELTA.t with another detector measured ,
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, bei dem als Wärmequelle ( Method according to one of claims 16 to 23, wherein as a heat source ( 4 4 ) eine Lichtquelle verwendet wird. ) Is used a light source.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, bei dem als Wärmequelle ( Method according to one of claims 16 to 23, wherein as a heat source ( 4 4 ) ein erwärmtes Gas verwendet wird. ), A heated gas is used.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, bei dem als Wärmequelle ( Method according to one of claims 16 to 23, wherein as a heat source ( 4 4 ) Schallwellen verwendet werden. ) Sound waves are used.
Descripción  traducido del alemán
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Halbleitersubstraten, insbesondere von Halbleiterwafern, auf Risse. The invention relates to a device for testing of semiconductor substrates, in particular semiconductor wafers, for cracks. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Inspektion von Halbleitersubstraten. It further relates to a method for inspection of semiconductor substrates.
  • [0002] [0002]
    Ein Halbleiterwafer, beispielsweise aus Silizium, wird nach seiner Herstellung mit einer Vielzahl von Schichten aus elektrisch leitendem oder isolierendem Material versehen, die durch Ätzprozesse strukturiert werden. A semiconductor wafer, for example, of silicon, is provided after its preparation with a plurality of layers of electrically conductive or insulating material, which are patterned by etching processes. Während des Fertigungsprozesses wird der Wafer wiederholt planarisiert. During the production process, the wafer is planarized repeated.
  • [0003] [0003]
    Durch seine geringe Dicke ist ein Halbleiterwafer anfällig für Beschädigungen wie Risse. Due to its low thickness, a semiconductor wafer is prone to damage, such as cracks. Weil solche Risse zum Ausfall eines Bauteils führen können, muss der Halbleiterwafer zwischen den einzelnen Fertigungsschritten auf Beschädigungen überprüft werden. Because such cracks to failure of a component may result, the semiconductor wafer between the individual production steps must be checked for damage. Aus Kostengründen ist es zweckmäßig, hierzu ein möglichst empfindliches Verfahren einzusetzen, um Beschädigungen schon während möglichst früh im Fertigungsprozess erkennen und den betroffenen Wafer aussortieren zu können. For cost reasons, it is expedient for this purpose to use a sensitive method possible to already recognize damage as early as possible during the manufacturing process and to be able to sort out the relevant wafer.
  • [0004] [0004]
    Aus der From US 6,906,794 B2 US 6,906,794 B2 ist eine Vorrichtung zur Inspektion von Halbleiterwafern bekannt, die Beschädigungen mittels eines optischen Verfahrens detektiert. is an apparatus for inspection of semiconductor wafers is known, detects the damage by means of an optical method. Dazu weist die Vorrichtung eine Lichtquelle zur Bestrahlung des Halbleiterwafers und eine bildgebende Einheit mit einer Kamera zur Abbildung des zu inspizierenden Bereiches auf dem Halbleiterwafer. For this purpose, the device comprises a light source for irradiating the semiconductor wafer, and an imaging unit having a camera for imaging the area to be inspected on the semiconductor wafer. Der Halbleiterwafer ist relativ zu Lichtquelle zur Kamera beweglich und außerdem kippbar angeordnet. The semiconductor wafer is moved relative to the light source to the camera and also tiltable.
  • [0005] [0005]
    Die Vorrichtung zur Inspektion von Halbleiterwafern erlaubt jedoch keine automatische Prüfung. However, the apparatus for inspection of semiconductor wafers does not allow automatic checking. Vielmehr wird sie von einem Operator bedient und auch die eigentliche Prüfung und Beurteilung der aufgenommenen Bilder erfolgt durch den Operator und wird durch das bildgebende Verfahren und eine Bildverarbeitungssoftware lediglich unterstützt. Rather, it is served by one operator and the actual audit and evaluation of the recorded images is carried out by the operator and is only supported by the imaging and image processing software.
  • [0006] [0006]
    Die Inspektion von Halbleiterwafern ist damit zwar genauer als eine Inspektion mit bloßem Auge, jedoch sehr zeit- und damit auch kostenintensiv. The inspection of semiconductor wafers is thus more precisely as an inspection with the naked eye, however, very time-consuming and therefore costly. Zudem können Beschädigungen wie sehr feine Risse mit optischen Verfahren nur schwer nachgewiesen werden. In addition, damage may as very fine cracks with optical methods are difficult to verify.
  • [0007] [0007]
    Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung anzugeben, mit der eine einfache und schnelle, gleichzeitig jedoch sehr empfindliche Prüfung von Halbleiterwafern auf Risse möglich ist. The object of the invention is therefore to provide a device by which an easy and fast, at the same time, however, very sensitive test of semiconductor wafers for cracks is possible.
  • [0008] [0008]
    Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Prüfung von Halbleiterwafern auf Risse anzugeben. Moreover, it is another object of the present invention to provide a method for testing semiconductor wafers for cracks.
  • [0009] [0009]
    Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. According to the invention this object is achieved with the subject matter of the independent claims. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Advantageous developments of the invention are subject of the dependent claims.
  • [0010] [0010]
    Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung von Halbleitersubstraten auf Risse umfasst eine Halterung zur Aufnahme eines oder mehrerer Halbleitersubstrate, eine Prüfeinheit und eine Bewegungseinheit zur Bewegung des Halbleitersubstrats und der Prüfeinheit relativ zueinander, wobei die Prüfeinheit mindestens eine Wärmequelle zur lokalen Erwärmung des Halbleitersubstrats und mindestens ein Pyrometer mit einem Detektor zur lokalen Messung der Temperatur des Halbleitersubstrats aufweist. A device according to the invention for the testing of semiconductor substrates for cracks includes a holder for receiving one or more semiconductor substrates, a checking unit and a moving unit for moving the semiconductor substrate and the test unit relative to one another, wherein the test unit at least one heat source for the local heating of the semiconductor substrate and at least a pyrometer with comprising a detector for measuring the local temperature of the semiconductor substrate.
  • [0011] [0011]
    Unter einem Riss wird hier und im folgenden eine rissförmige Beschädigung des Halbleitersubstrates verstanden, die nicht nur dessen Oberfläche, sondern die gesamte Dicke des Halbleitersubstrates oder zumindest wesentliche Teile davon betrifft und die die mechanischen und Wärmeleitungseigenschaften des Halbleitersubstrates messbar beeinflusst. Under a plan is here and hereinafter a crack-like damage to the semiconductor substrate understood that affects not only the surface but the entire thickness of the semiconductor substrate, or at least substantial parts thereof and which affects the mechanical and thermal conduction properties of the semiconductor substrate measurable.
  • [0012] [0012]
    Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Inspektion von Halbleitersubstraten, insbesondere von Halbleiterwafern, möglichst automatisch durchführbar sein und trotzdem eine genaue Prüfung des Halbleiters erlauben sollte. The invention is based on the consideration that the inspection of semiconductor substrates, in particular semiconductor wafers, automatically be possible to carry out and still allow a thorough examination of the semiconductor should. Dazu wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass ein unbeschädigter Halbleiterwafer Wärme verhältnismäßig gut leitet, während über eine Beschädigung wie einen Riss hinweg die Wärmeleitung nahezu zum Erliegen kommt. For this, the property is exploited that an undamaged semiconductor wafer conducts heat relatively well, while a damage such as a crack across the heat conduction almost comes to a standstill.
  • [0013] [0013]
    Vorteilhafterweise sind als Detektor eine oder sogar mehrere Thermosäulen vorgesehen. Advantageously, are provided as a detector or even multiple thermopile. Eine Thermosäule zeichnet sich durch eine einfache Handhabung und eine verhältnismäßig geringe Anfälligkeit für Störungen aus. A thermopile is characterized by ease of use and relatively low susceptibility to interference. Eine Thermosäule umfasst meist eine Mehrzahl von hintereinander geschalteten Thermoelementen, deren Funktion auf dem Seebeck-Effekt beruht: Danach entsteht an den Grenzschichten zweier unterschiedlicher Metalle, die miteinander verbunden werden, eine thermoelektrische Spannung. A thermopile usually comprises a plurality of series-connected thermocouples, whose function is based on the Seebeck effect: After that arises at the boundary layers of two different metals, which are connected to each other, a thermoelectric voltage. Diese ist temperaturabhängig und erlaubt durch ihre Messung einen Rückschluss auf die Temperatur. This is dependent on temperature and allowed by their measurement to draw conclusions about the temperature.
  • [0014] [0014]
    Eine Thermosäule misst die Temperatur eines Körpers mithilfe der durch ihn ausgesandten Strahlung. A thermopile measures the temperature of a body by using the emitted radiation through it. Wärmestrahlung wird an einem Anschluss der Thermosäule, der für ein besseres Absorptionsvermögen geschwärzt ist, absorbiert, was zu einer Erwärmung gegenüber dem anderen, vor der Strahlung geschützten Anschluss führt und die thermoelektrische Spannung induziert. Thermal radiation is at a terminal of the thermopile which is blackened for better absorption capacity, absorbed, which leads to heating over the other, protected from the radiation port and induces the thermoelectric voltage.
  • [0015] [0015]
    Thermosäulen können durch das Hintereinanderschalten mehrerer Thermoelemente die thermoelektrische Spannung vervielfachen und bilden somit einen empfindlichen Wärmedetektor, der eine berührungslose und sehr schnelle Temperaturmessung erlaubt. Thermopile can multiply the thermoelectric voltage by cascading multiple thermocouples, thus forming a heat-sensitive detector that allows a contactless and very fast temperature measurement.
  • [0016] [0016]
    Die Wärmequelle ist vorteilhafterweise auf der gleiche Seite des Halbleitersubstrats angeordnet wie der Detektor. The heat source is advantageously disposed on the same side of the semiconductor substrate as the detector. Somit wird die rückgestrahlte, und nicht die viel schwächere durchgelassene Strahlung analysiert. Thus, the back-scattered, and does not analyze the much weaker transmitted radiation.
  • [0017] [0017]
    Die Prüfeinheit kann ortsfest und das Halbleitersubstrat relativ zur Prüfungseinheit beweglich angeordnet sein. The test unit, the semiconductor substrate may be stationary and arranged relative to the inspection unit movable. Wenn als Halbleitersubstrat ein Halbleiterwafer vorgesehen ist, wird der Wafer vorteilhafterweise um eine Achse durch seinen Mittelpunkt senkrecht zu seiner Oberfläche rotiert, um eine Inspektion mit der ortsfesten Prüfeinheit zu ermöglichen. If it is provided as a semiconductor substrate, a semiconductor wafer, the wafer is advantageously rotating about an axis through its center perpendicular to its surface, to allow inspection to the fixed test unit.
  • [0018] [0018]
    Die Wärmequelle, die beispielsweise eine Lichtquelle, ein erwärmtes Gas oder eine Schallquelle sein kann, weist einen Abstand d zum Detektor auf. The heat source, which may be a light source, a heated gas or a sound source, for example, has a distance d to the detector. Zwischen der Wärmequelle und dem Detektor liegt also ein Gebiet mit einer Ausdehnung von der Größenordnung d. Ist das Halbleitermaterial in diesem Gebiet unbeschädigt, so weist es verhältnismäßig homogene Wärmeleitungseigenschaften auf. Between the heat source and the detector is thus an area with an extension of the order d. If the semiconductor material in this area undamaged, it has relatively homogeneous heat conduction properties. Rotiert der Wafer also um eine Achse durch seinen Mittelpunkt und sind der Detektor und die Wärme quelle ortsfest angeordnet, so misst der Detektor eine zeitlich weitgehend konstante Temperatur. Rotates the wafer so about an axis through its center and the detector and the heat source are arranged stationary, so the detector measures a temporally largely constant temperature.
  • [0019] [0019]
    Überstreichen jedoch Wärmequelle oder Detektor einen Riss, befindet sich also ein Riss innerhalb des Gebiets zwischen Wärmequelle und Detektor, so ändern sich die Wärmeleitungseigenschaften des Substrates abrupt, was sich durch einen Temperatursprung bemerkbar macht. However recoating heat source or detector a plan, so there is a plan within the area between the heat source and the detector, so the heat conduction properties of the substrate change abruptly, which manifests itself by a temperature jump.
  • [0020] [0020]
    Eine weitere Möglichkeit der Detektion eines Risses ergibt sich, wenn die Prüfeinheit ein weiteres Pyrometer mit einem Detektor, der in einem Abstand d' vom Detektor des ersten Pyrometers angeordnet ist, umfasst. A further possibility of detection of a crack arises when the inspection unit is another pyrometer with a detector which is arranged at a distance d 'from the first pyrometer detector comprises.
  • [0021] [0021]
    Bei einer zeitgleichen Messung mit beiden Detektoren lässt sich ein Riss dadurch erkennen, dass die Differenz zwischen den von ihnen gemessenen Temperaturen größer ist als es durch den unterschiedlichen Abstand von der Wärmequelle allein zu erwarten wäre. In a simultaneous measurement with two detectors a crack reveals the fact that the difference between the measured temperatures of them is greater than would be expected by the different distance from the heat source alone. Bei einem Abstand d' von höchstens 10 mm lässt sich eine besonders gute Auflösung bei der Lokalisierung von Rissen erzielen. At a distance d 'of no more than 10 mm can be an especially good resolution in locating cracks achieve.
  • [0022] [0022]
    Vorteilhafterweise ist mindestens ein Detektor ohne eine abbildende Optik ausgestaltet. Advantageously, at least one detector without an imaging optical system configured. Ein solcher Detektor weist zum einen eine verhältnismäßig hohe Temperaturempfindlichkeit auf und erlaubt die Prüfung eines Halbleitersubstrates auch bei einer eher geringen Erwärmung. Such a detector has on the one hand to a relatively high temperature sensitivity and allows the testing of a semiconductor substrate even at a rather low heat. Zum andern kann er in geringer Entfernung vom Halbleitersubstrat angeordnet werden und erzielt dadurch eine besonders gute Ortsauflösung. Secondly, it can be arranged at a short distance from the semiconductor substrate, thereby achieving a particularly good spatial resolution.
  • [0023] [0023]
    Das Halbleitersubstrat weist typischerweise eine Dicke von höchstens 1 mm auf, seine Transmissivität im Wellenlängenbereich zwischen 1 μm und 10 μm beträgt mindestens 50%. The semiconductor substrate typically has a thickness of at most 1 mm, its transmissivity in the wavelength range between 1 micron and 10 microns is at least 50%.
  • [0024] [0024]
    Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie durch die Ausnutzung der Wärmeleitungseigenschaften des Halbleitersubstrates und durch die Verwendung von Thermosäulen eine besonders empfindliche und schnelle automatische Inspektion erlaubt. The inventive device has the advantage that it allows the utilization of the heat conduction properties of the semiconductor substrate and by the use of thermopiles a particularly sensitive and rapid automatic inspection. Auch sehr feine Risse, die durch eine optische Inspektion nicht oder nur mit großem Aufwand erkannt werden können, beeinflussen die Wärmeleitung des Halbleitersubstrates stark genug, um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung detektiert zu werden. Also very fine cracks, which can be detected by a visual inspection or only with great effort, the thermal conductivity of the semiconductor substrate influence strong enough to be detected with the device according to the invention. Durch die berührungslose Messung werden zudem Beeinflussungen der lokalen Wafertemperatur durch die Messung selbst sowie Beschädigungen der Waferoberfläche vermieden. The non-contact measurement also influences the local wafer temperature by measuring themselves and damage to the wafer surface can be avoided.
  • [0025] [0025]
    Nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Prüfung von Halbleitersubstraten aus Risse folgende Schritte: Zunächst wird das Halbleitersubstrat an einem Punkt y lokal erwärmt. According to the present invention comprises a method for the testing of semiconductor substrates of cracks following steps: First, the semiconductor substrate at a point y is locally heated. Anschließend oder auch zeitgleich werden die lokalen Temperaturen T(x) und T(x') an zwei verschiedenen Punkten x und x' aus dem Halbleitersubstrat gemessen. Subsequently or at the same time the local temperatures T (x) and T (x ') at two different points x and x' are measured from the semiconductor substrate.
  • [0026] [0026]
    Aus den Temperaturen T(x) und T(x') wird die Differenz D = T(x) – T(x') gebildet und mit einem vorgegebenen Schwellenwert T S verglichen. From the temperatures T (x) and T (x '), the difference D = T (x) - T (x') is formed and compared with a predetermined threshold value T S. Überschreitet D diesen Schwellenwert T S , so ist dies ein Zeichen dafür, dass sich zwischen den Positionen x und x' ein Riss befindet. D exceeds this threshold T S, so this is a sign that x and x 'is a crack between the positions. Dieser kann mithilfe eines Signals angezeigt oder aufgezeichnet werden. This can be displayed or recorded using a signal.
  • [0027] [0027]
    Zur lokalen Erwärmung des Halbleitersubstrates wird eine Wärmequelle, beispielsweise eine Lichtquelle, ein erwärmtes Gas oder eine Schallquelle verwendet. For local heating of the semiconductor substrate, a heat source, such as a light source, a heated gas or a source of sound is used. Die Messung der Temperatur erfolgt durch ein pyrometrisches Verfahren, vorteilhafterweise durch Thermosäulen als Detektoren. The measurement of the temperature is carried out by a pyrometric method, advantageously by thermopile as detectors.
  • [0028] [0028]
    Das Halbleitersubstrat und die Prüfeinheit, die die Wärmequelle und die Thermosäule umfasst, werden relativ zueinander bewegt, so dass während des Prüfvorganges die gesamte Fläche des Halbleitersubstrates oder zumindest der durch Risse besonders gefährdete Randbereich überstrichen wird. The semiconductor substrate and the test unit, which includes the heat source and the thermopile are moved relative to each other, so that the entire surface of the semiconductor substrate or at least the vulnerable through cracks edge region is swept over during the scan.
  • [0029] [0029]
    Insbesondere wenn es sich bei dem Halbleitersubstrat um einen nahezu kreisförmigen Halbleiterwafer handelt, wird dieses vorteilhafterweise um eine Achse durch seinen Mittelpunkt senkrecht zu seiner Oberfläche mit der Winkelgeschwindigkeit ω rotiert. In particular, when it is the semiconductor substrate is a nearly circular semiconductor wafer, this is advantageously rotated about an axis through its center perpendicular to its surface, with the angular velocity ω. Auf diese Weise kann der Halbleiterwafer durch die ortsfeste Prüfeinheit besonders einfach inspiziert werden. In this way, the semiconductor wafer can be particularly easily inspected by the stationary test unit.
  • [0030] [0030]
    Die Temperaturen T(x) und T(x') an den Stellen x und x' können entweder zu zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten mit einem einzigen Detektor gemessen werden, der nacheinander die Positionen x und x' überstreicht. The temperatures T (x) and T (x ') at the points x and x' can be measured at two successive points in time with a single detector, which successively the positions x and x 'passes over either. Zu einem Zeitpunkt t liegt dann also der Punkt x in einem Messfenster des Detektors und zum Zeitpunkt t' der Punkt x', so dass T(x) zum Zeitpunkt t und T(x') zum Zeitpunkt t' gemessen werden. At a time t ratio is then the point x in a measurement window of the detector and the time t 'of the point x', such that T (x) T (x ') at the time t' are measured at the instant t and.
  • [0031] [0031]
    Sie können aber auch zeitgleich mit zwei verschiedenen Detektoren gemessen werden, von denen sich der erste zu einem bestimmten Zeitpunkt über dem Punkt x befindet, während der andere sich gleichzeitig über dem Punkt x' befindet. They can also be measured simultaneously with two different detectors, from which the first at any given time over the point x is, and the other at the same time x 'is located on the spot.
  • [0032] [0032]
    Zur Berechnung der Differenz D wird anstelle der gemessenen Temperatur T Messung (x) vorteilhafterweise die um den lokalen Signaluntergrund ΔT(x) korrigierte Temperatur T(x) = T Messung (x) – ΔT(x) verwendet. To calculate the difference D T measurement (x) advantageously to the local signal underground .DELTA.T (x) is corrected temperature T (x) = T measurement (x) instead of the measured temperature - .DELTA.T (x) used.
  • [0033] [0033]
    Die Temperaturmessung wird nämlich, da sie pyrometrisch über die ausgesandte Strahlung erfolgt, insbesondere bei im infraroten Wellenlängenbereich verhältnismäßig transparenten Halbleitersubstraten oder solchen mit lokal unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften durch Faktoren wie die Emissivität des Oberflächenmaterials beeinflusst, die den Signaluntergrund ΔT(x) bilden. The temperature measurement is namely because it is carried out pyrometrically through the emitted radiation, in particular in with locally different surface properties influenced in the infrared wavelength area relatively transparent semiconductor substrates or such by factors such as the emissivity of the surface material constituting the signal background .DELTA.T (x).
  • [0034] [0034]
    Zur Bestimmung des lokalen Signaluntergrundes ΔT(x) gibt es verschiedene Möglichkeiten. To determine the local signal background .DELTA.T (x) there are various possibilities. Entweder wird er durch eine Messung der lokalen Temperatur T(x) ohne vorangegangene Erwärmung des Halbleitersubstrats bestimmt. Either he is determined T (x) without previous heating of the semiconductor substrate by measuring the local temperature.
  • [0035] [0035]
    Oder er wird dadurch bestimmt, dass die Temperatur T Messung (x) zur Zeit t mit einem Detektor und der lokale Signaluntergrund ΔT(x) zur Zeit t + Δt mit einem weiteren Detektor gemessen wird. Or it is determined by the fact that the temperature measurement T (x) at time t with a detector and the local signal underground .DELTA.T (x) at time t + .DELTA.t is measured by a further detector.
  • [0036] [0036]
    Während der erste Detektor die Summe aus dem Effekt der lokalen Erwärmung, also der tatsächlichen Temperaturerhöhung, einerseits und aus Oberflächeneffekten andererseits registriert, misst der zweite Detektor, wenn er in einem ausreichenden Abstand von der Wärmequelle angeordnet ist, lediglich die Oberflächeneffekte. The sum of the effect of the local heating, so the actual temperature increase, on the one hand and from surface effects on the other hand, registered during the first detector, measures the second detector when it is arranged at a sufficient distance from the heat source, only the surface effects.
  • [0037] [0037]
    Zur Korrektur der gemessenen Temperatur T Messung (x) wird also eine Art Kartierung der Oberflächeneigenschaften vorgenommen, aus denen sich der lokal unterschiedliche Signaluntergrund ΔT(x) ergibt. In order to correct the measured temperature T measurement (x) ie a kind of mapping of the surface properties is made, make up the local difference signal underground .DELTA.T (x) results.
  • [0038] [0038]
    Der Signaluntergrund kann somit mit der gleichen Vorrichtung gemessen werden wie das Signal selbst; The background signal can thus be measured with the same apparatus as the signal itself; sogar eine zeitgleiche Messung des Signaluntergrundes ist möglich. even a simultaneous measurement of the signal substrate is possible. Daraus ergibt sich als Vorteil des Verfahrens eine deutliche Zeitersparnis und ein verhältnismäßig geringer apparativer Aufwand. This results in an advantage of the process is a significant time savings and a relatively small amount of equipment. Auch auf komplexe Software wie beispielsweise ein Bildverarbeitungsprogramm kann verzichtet werden. Even on complex software such as an image processing program can be omitted. Lediglich einfach bereitzustellende Möglichkeiten zur Speicherung der Messdaten von Temperatur T Messung (x) und Signaluntergrund ΔT(x) sowie zur Berechnung des korrigierten Signals T(x) und der Differenz D und für den Vergleich von D mit dem Schwellenwert T S sind notwendig. Only easy to deploy options for storing the measurement data of temperature T measurement (x) and signal ground .DELTA.T (x) and to calculate the corrected signal T (x) and the difference D and for the comparison of D with the threshold value T S are necessary.
  • [0039] [0039]
    Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained with reference to the accompanying figures.
  • [0040] [0040]
    1 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Prüfen von Halbleiterwafern; is a schematic side view of a device according to the invention for the testing of semiconductor wafers;
  • [0041] [0041]
    2a 2a - 2d 2d eine Aufsicht auf die Vorrichtung zu verschiedenen Zeitpunkten t 1 bis t 4 ; a plan view of the apparatus at various time points t 1 to t 4;
  • [0042] [0042]
    3 3 die lokale Temperatur T(x) an der Position x auf dem Halbleitersubstrat zu den gleichen Zeitpunkten t 1 bis t 4 ; the local temperature T (x) at the position x on the semiconductor substrate at the same time points t 1 to t 4;
  • [0043] [0043]
    4 4 eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; an alternative embodiment of the device according to the invention;
  • [0044] [0044]
    5 5 eine weitere alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Möglichkeit zur Korrektur der gemessenen Temperaturwerte auf einen lokalen Signaluntergrund erlaubt. a further alternative embodiment of the inventive apparatus, which allows a possibility for correction of the measured temperature values to a local signal background.
  • [0045] [0045]
    Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Identical parts are provided in all figures with the same reference numerals.
  • [0046] [0046]
    1 1 zeigt eine Vorrichtung shows a device 1 1 zum Prüfen eines Halbleiterwafers for testing a semiconductor wafer 6 6 auf Risse und ähnliche Beschädigungen. cracks and similar damage. Die Vorrichtung The device 1 1 weist eine Halterung has a holder 2 2 auf, die den Halbleiterwafer on which the semiconductor wafer 6 6 während des Prüfvorganges hält. holds during the scan. Außerdem umfasst die Vorrichtung Furthermore, the device comprises 1 1 eine Prüfeinheit mit einer Wärmequelle a test unit with a heat source 4 4 und einem Detektor and a detector 5 5 sowie eine Bewegungseinheit and a moving unit 3 3 zur Bewegung des Halbleiterwafers und der Prüfeinheit relativ zueinander. relative to each other for movement of the semiconductor wafer and the test unit.
  • [0047] [0047]
    Die Wärmequelle The heat source 4 4 dient zur lokalen Erwärmung des Halbleiterwafers is used for the local heating of the semiconductor wafer 6 6 . , Die lokale Temperatur T des Halbleiterwafers The local temperature T of the semiconductor wafer 6 6 wird mit Hilfe eines Pyrometers, das den Detektor with the aid of a pyrometer, which detector the 5 5 umfasst, gemessen. includes measured.
  • [0048] [0048]
    Im Ausführungsbeispiel gemäß In the embodiment of 1 1 liegt der Halbleiterwafer If the semiconductor wafer 6 6 auf der Halterung on the holder 2 2 auf und wird mit Hilfe der Bewegungseinheit and is with the aid of the moving unit 3 3 um eine Achse durch seinen Mittelpunkt senkrecht zu seiner Oberfläche rotiert. rotates about an axis through its center perpendicular to its surface. Die Prüfeinheit mit der Wärmequelle The test unit with the heat source 4 4 und dem Detektor and detector 5 5 ist ortsfest installiert, sodass der Halbleiterwafer is fixedly installed, so that the semiconductor wafer 6 6 unter der Prüfeinheit hindurchrotiert. hindurchrotiert under the test unit.
  • [0049] [0049]
    Besonders anfällig für Beschädigungen wie beispielsweise Risse ist der Randbereich Particularly susceptible to damage such as cracks is the border area 7 7 des Halbleiterwafers of the semiconductor wafer 6 6 . , Daher muss besonders dieser Randbereich Therefore, this must particularly border area 7 7 auf Risse geprüft werden, weshalb die Prüfeinheit mit der Wärmequelle are checked for cracks, and therefore the test unit with the heat source 4 4 und dem Detektor and detector 5 5 bevorzugt über dem Randbereich preferably to the edge region 7 7 installiert ist. is installed. Sie kann aber auch beweglich angeordnet sein, so dass sie flexibel auch für die Inspektion des gesamten Halbleiterwafers However, it can also be arranged to be movable so that they flexibly for the inspection of the entire semiconductor wafer 6 6 einsetzbar ist. can be used.
  • [0050] [0050]
    Die The 2a 2a bis to 2d 2d zeigen in einer Draufsicht auf die Vorrichtung show in a plan view of the device 1 1 mit dem Halbleiterwafer with the semiconductor wafer 6 6 den Prüfvorgang. the testing process. Der Halbleiterwafer The semiconductor wafer 6 6 gemäß according to 2a 2a rotiert um eine Achse durch seinen Mittelpunkt M mit einer Winkelgeschwindigkeit ω gegen den Uhrzeigersinn. rotates about an axis through its center with an angular velocity ω M counterclockwise. Die Prüfeinheit mit der Wärmequelle The test unit with the heat source 4 4 und dem Detektor and detector 5 5 ist ortsfest angeordnet, wobei die Wärmequelle is stationary, wherein the heat source 4 4 und der Detektor and detector 5 5 einen Abstand d zueinander aufweisen. a distance d from one another.
  • [0051] [0051]
    Der zu prüfende Halbleiterwafer The test semiconductor wafers 6 6 weist einen Riss has a crack 8 8 auf, dessen Detektion im folgenden beschrieben wird. on, its detection will be described below.
  • [0052] [0052]
    Zu einem ersten Zeitpunkt t 1 befindet sich der Riss At a first time t 1 is the plan 8 8 noch vor der Wärmequelle before the heat source 4 4 und dem Detektor and detector 5 5 der Prüfeinheit. the test unit. Durch die Wärmequelle By the heat source 4 4 , die beispielsweise eine Lichtquelle, ein erwärmtes Gas oder auch eine Schallquelle sein kann, wird der Halbleiterwafer , Which may be a light source, a heated gas or a sound source, for example, the semiconductor wafer is 6 6 lokal erwärmt. locally heated. Kurze Zeit später erreicht das zum Zeitpunkt t 1 erwärmte Gebiet auf dem Halbleiterwafer Shortly thereafter, reaches the time t 1 heated area on the semiconductor wafer 6 6 den Detektor the detector 5 5 . , Der Detektor The detector 5 5 weist beispielsweise eine Thermosäule auf, die aus der lokalen Temperatur ein Spannungssignal erzeugt und auf diese Weise eine Messung der lokalen Temperatur T erlaubt. includes, for example, a thermopile on, from the local temperature produces a voltage signal and allows in this way a measurement of the local temperature T.
  • [0053] [0053]
    2b 2b zeigt die Konstellation von Prüfeinheit und Riss shows the constellation of test unit and plan 8 8 zueinander zu einem zweiten Zeitpunkt t 2 . to one another at a second time T 2. Durch die Rotation des Halbleiterwafers Due to the rotation of the semiconductor wafer 6 6 mit der Winkelgeschwindigkeit ω hat sich der Riss ω the angular velocity has the crack 8 8 nun weiterbewegt und befindet sich zwischen der Wärmequelle now moved on and is located between the heat source 4 4 und dem Detektor and detector 5 5 . , Zu diesem Zeitpunkt t 2 registriert der Detektor Registered at that time t 2, the detector 5 5 einen weiteren Messwert der lokalen Temperatur T. Dieser zweite Messwert T(t 2 ) kann wie in another measurement of local temperature T. This second measured value T (t 2) may, as in 3 3 dargestellt, von dem vorher aufgezeichneten Messwert T(t 1 ) abweichen. shown, from the previously recorded measurement value T (t 1) differ.
  • [0054] [0054]
    Zum Zeitpunkt t 3 hat sich der Riss At time t 3 has become the crack 8 8 wie in as in 2c 2c dargestellt weiter fortbewegt und befindet sich kurz vor dem Detektor shown further moves and is located just before the detector 5 5 . , Der Riss The crack 8 8 stellt eine Art Barriere für den Vorgang der Wärmeleitung dar. Die durch die Wärmequelle represents a kind of barrier to the process of heat conduction. The by the heat source 4 4 in das Halbleitersubstrat eingebrachte Wärme kann sich über den Riss hinweg deutlich schlechter ausbreiten als durch das unbeschädigte Halbleitersubstrat hindurch. introduced into the semiconductor substrate heat can spread significantly worse than the crack of time than by the undamaged semiconductor substrate. Daher ist die vom Detektor Therefore, the detector from 5 5 zum Zeitpunkt t 3 gemessene Temperatur T(t 3 ) typischerweise vergleichsweise niedrig. at time t 3 measured temperature T (t 3) is typically relatively low.
  • [0055] [0055]
    Hat sich der Riss Has the plan 8 8 jedoch wie in However, as in 2d 2d dargestellt, unter dem Detektor shown below the detector 5 5 hindurchbewegt, sodass er zwischen der Wärmequelle moved through so that it between the heat source 4 4 und dem Detektor and detector 5 5 keine Barriere mehr bildet, kann die Wärmeleitung wieder ungehindert stattfinden. forms no barrier, the heat conduction can take place unhindered. Die zum Zeitpunkt t 4 , dessen Konstellation in The time t 4, the constellation in 2d 2d dargestellt ist, gemessene Temperatur T(t 4 ) ist daher vergleichsweise hoch. is shown, measured temperature T (t 4) is therefore relatively high.
  • [0056] [0056]
    Die zu den Zeitpunkten t i gemessenen Temperaturen T werden wie in The at time points t i measured temperatures T are as in 3 3 dargestellt ausgewertet. shown evaluated. Von den zu zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten t i und t i+1 gemessenen Temperaturen T wird die Differenz D gebildet. Of the two successive instants t i and i + 1 t measured temperatures T the difference D is formed. Falls sich zwischen diesen Zeitpunkten t i und t i+1 die Wärmeleitungseigenschaften des Halbleitersubstrates zwischen der Wärmequelle If between these times t i and t i + 1, the heat conduction properties of the semiconductor substrate between the heat source 4 4 und dem Detektor and detector 5 5 nicht wesentlich geändert haben, ist die Temperaturdifferenz D verhältnismäßig gering. have not changed significantly, the temperature difference D is relatively low.
  • [0057] [0057]
    Hat sich jedoch zwischen den Zeitpunkten t i und t i+1 ein Riss Has However, between the instants t i and t i + 1 a plan 8 8 in das Gebiet zwischen dem Detektor in the area between the detector 5 5 und der Wärmequelle and the heat source 4 4 geschoben oder hat er sich insbesondere unter dem Detektor pushed or did he in particular under the detector 5 5 hindurchbewegt und damit dieses Gebiet wieder verlassen, so haben sich die Wärmeleitungseigenschaften des Halbleitersubstrats in diesem Bereich deutlich verändert. moved through and thus leave this area again, so the heat conduction properties of the semiconductor substrate have changed significantly in this area. Dies zeigt sich in einem verhältnismäßig großen Temperatursprung D wie beispielsweise in This is reflected in a relatively large temperature jump D, such as in 3 3 bei D = T(t 4 ) – T(t 3 ). at D = T (t 4) - T (t 3).
  • [0058] [0058]
    Zur Erkennung von Rissen wird ein Schwellenwert T S festgelegt. To detect cracks a threshold T S is determined. Der Schwellenwert T S beruht auf Erfahrungswerten bzw. auf Experimenten mit Halbleiterwafern, deren Beschädigungen und Wärmeleitungseigenschaften genau bekannt sind. The threshold T S is based on historical experience and on experiments with semiconductor wafers, which damage and heat conduction properties are accurately known. Überschreitet die Temperaturdifferenz D den Schwellenwert T S , so hat sich zwischen den betroffenen Zeitpunkten ein Riss If the temperature exceeds the threshold difference D T S, as has been between the affected times a crack 8 8 unter dem Detektor below the detector 5 5 hindurchbewegt. moved through.
  • [0059] [0059]
    Die Differenz D ist nicht nur eine Differenz zwischen Temperaturmessungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten, sondern durch die Bewegung des Halbleiterwafers The difference D is not only a difference between temperature measurements at different points in time, but by the movement of the semiconductor wafer 6 6 relativ zur Prüfeinheit gleichzeitig eine Differenz aus Temperaturen an unterschiedlichen Punkten auf dem Halbleiterwafer relative to the test unit at the same time, a difference of temperatures at different points on the semiconductor wafer 6 6 . , Sie kann daher als D = T(x) – T(x') geschrieben werden. It can therefore as D = T (x) - are written T (x ').
  • [0060] [0060]
    Alternativ zur Temperaturmessung zu verschiedenen Zeitpunkten kann die Temperatur T des Halbleiterwafers Alternatively, for measuring the temperature at different times, the temperature T of the semiconductor wafer 6 6 auch zeitgleich wie in also at the same time as in 4 4 dargestellt mit zwei Detektoren gemessen werden. illustrated are measured by two detectors.
  • [0061] [0061]
    Ein weiterer Detektor Another detector 9 9 ist dazu in einem geringen Abstand d' vom Detektor is that in a small distance d 'from the detector 5 5 angeordnet, so dass sich ein Punkt x auf dem Halbleiterwafer zuerst unter dem Detektor arranged so that a point x on the semiconductor wafer below the first detector 5 5 und anschließend unter dem weiteren Detektor and then under the other detector 9 9 hindurchbewegt. moved through. Die Temperaturmessung erfolgt jedoch zeitgleich, während der Detektor The temperature is measured at the same time, however, while the detector 5 5 die Temperatur des Halbleiterwafers im Punkt x misst, misst der weitere Detektor the temperature of the semiconductor wafer at the point x measures, measures the further detector 9 9 die Temperatur in einem Punkt x' in einem Abstand von d' zu x. the temperature in a point x 'at a distance of d' to x. Der Abstand d' sollte höchstens 10 mm betragen. The distance d 'should not exceed 10 mm.
  • [0062] [0062]
    Zur Auswertung der Messdaten wird wieder die Differenz D = T(x) – T(x') gebildet. To evaluate the measured data, the difference D = T (x) again - T (x ') formed. Liegt diese über dem vorgegebenen Schwellenwert T S , befindet sich ein Riss zwischen den beiden Detektoren If it is above the predetermined threshold value T S, there is a rift between the two detectors 5 5 und and 9 9 . ,
  • [0063] [0063]
    Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich Risse im Halbleitersubstrat sehr genau detektieren. Using the method described cracks in the semiconductor substrate can be detected very accurately. Das Verfahren hat den Vorteil, dass es anders als optische Inspektionsmethoden auch sehr feine Risse bzw. schräg verlaufende Risse erkennen kann, durch die kein oder für eine optische Inspektion zu wenig Licht dringen würde. The process has the advantage that it can detect even very fine cracks or oblique cracks unlike optical inspection methods, through which no or would penetrate for a visual inspection too little light. Da die Wärmeleitungseigenschaften des Halbleitersubstrates durch Risse und ähnliche Beschädigungen verhältnismäßig stark beeinflusst werden, ist das beschriebene Verfahren sehr empfindlich. Since the heat conduction properties of the semiconductor substrate to be relatively strongly affected by cracks and similar damage, the process described is very sensitive.
  • [0064] [0064]
    Die lokale Temperatur T des Halbleiterwafers The local temperature T of the semiconductor wafer 6 6 wird wie beschrieben mit einer oder mehreren Thermosäulen gemessen. is measured as described by one or more thermopiles. Dieses Messverfahren ist ein pyrometrisches Messverfahren und beruht auf der Tatsache, dass die durch den Detektor registrierte Wärmestrahlung von der Temperatur des Halbleiterwafers This measurement method is a pyrometric measuring method and is based on the fact that the heat radiation registered by the detector of the temperature of the semiconductor wafer 6 6 abhängt. depends. Die Temperaturmessung erfolgt also über die ausgesandte Infrarotstrahlung und ist somit berührungslos. The temperature measurement is thus done via the emitted infrared radiation and is therefore without contact.
  • [0065] [0065]
    Dies hat verschiedene Vorteile. This has several advantages. Zum einen kann die Messung sehr schnell innerhalb von Milli- oder Mikrosekunden durchgeführt werden, zum anderen findet weder eine Temperaturbeeinflussung des Messobjektes noch eine mechanische Beschädigung der empfindlichen Waferoberfläche statt. Firstly, the measurement can be carried out very quickly within milliseconds or microseconds, on the other hand is neither a temperature influencing the measurement object nor mechanical damage to the sensitive wafer surface instead. Ein Hindurchbewegen des Halbleiterwafers A passage of said semiconductor wafer 6 6 unter der Prüfeinheit ist somit problemlos möglich. under the test unit is possible without any problems.
  • [0066] [0066]
    Allerdings wird die durch den Halbleiterwafer emittierte Strahlung nicht nur von der lokalen Temperatur T, sondern auch von Oberflächeneigenschaften des Halbleiterwafers beeinflusst. However, the light emitted by the semiconductor wafer radiation not only on the local temperature T but also by the surface properties of the semiconductor wafer is affected. Bei Halbleitersubstraten, die im Wellenlängenbereich des Infrarot eine vergleichsweise große Transmissivität aufweisen, kann das durch den Detektor When semiconductor substrates having a comparatively large transmissivity in the wavelength range of the infrared, that can by the detector 5 5 registrierte Signal auch durch das Material, das sich auf der dem Detektor Registered signal by the material on the detector 5 5 abgewandten Seite des Halbleiterwafers side facing away from the semiconductor wafer 6 6 befindet, beeinflusst werden. is to be influenced.
  • [0067] [0067]
    Für eine besonders genaue Inspektion eines Halbleiterwafers For a particularly precise inspection of a semiconductor wafer 6 6 kann die gemessene lokale Temperatur T(x) daher um den ortsabhängigen Signaluntergrund ΔT(x) korrigiert werden. Therefore, the measured local temperature T (x) can be corrected by the position-dependent signal background .DELTA.T (x). Zur Ermittlung des Signaluntergrundes ΔT gibt es verschiedene Möglichkeiten. For determining the signal background .DELTA.T there are various possibilities.
  • [0068] [0068]
    Eine erste Möglichkeit ist eine pyrometrische Messung der Temperatur T(x) ohne vorangegangene Erwärmung des Halbleiterwafers A first possibility is a pyrometric measurement of the temperature T (x) without prior heating of the semiconductor wafer 6 6 . , Auf diese Weise lässt sich bei ausgeschalteter Wärmequelle eine Art Kartierung des lokalen Signaluntergrundes ΔT(x) durchführen. In this way, can be switched off when the heat source is a kind of mapping of the local signal background .DELTA.T (x) perform. Dazu ist allerdings ein eigener Prozessschritt und damit ein gewisser Zeitaufwand notwendig. For this purpose, however, a separate process step and thus a certain amount of time is necessary.
  • [0069] [0069]
    Die Vermessung des lokalen Signaluntergrundes ΔT(x) kann jedoch auch zeitgleich mit der eigentlichen Prüfung stattfinden. However, the measurement of the local signal background .DELTA.T (x) can also take place simultaneously with the actual exam. 5 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Halbleiterwafer shows a plan view of a semiconductor wafer 6 6 mit einer Prüfeinheit, die neben einer Wärmequelle with a test unit, in addition to a heat source 4 4 sowie einem Detektor and a detector 5 5 auch einen weiteren Detektor also a further detector 9 9 zur Bestimmung des Signaluntergrundes ΔT umfasst. includes determining the signal background .DELTA.T. Während die Wärmequelle While the heat source 4 4 und der Detektor and detector 5 5 einen Abstand von d zueinander aufweisen, liegt der weitere Detektor at a distance d from each other, is the further detector 9 9 im Abstand d' vom Detektor at a distance d 'from the detector 5 5 angeordnet und hinter diesem, so dass der Detektor and arranged behind this, so that the detector 5 5 zwischen der Wärmequelle between the heat source 4 4 und dem weiteren Detektor and the other detector 9 9 liegt. is. Damit hat der weitere Detektor This has the further detector 9 9 einen größeren Abstand von der Wärmequelle a greater distance from the heat source 4 4 als der Detektor as the detector 5 5 . ,
  • [0070] [0070]
    Der Abstand d' wird so gewählt, dass die lokale Temperatur T an der Position des weiteren Detektors The distance d 'is chosen so that the local temperature T at the position of another detector 9 9 nicht oder nur geringfügig durch die Wärmequelle not or only slightly by the heat source 4 4 beeinflusst ist. is affected. Damit entspricht das durch den weiteren Detektor So that corresponds by the further detector 9 9 aufgenommene Temperatursignal dem Signaluntergrund ΔT, der zur Korrektur des durch den Detektor recorded temperature signal to the signal ground .DELTA.T of the correction of the by the detector 5 5 gemessenen Temperaturwertes T herangezogen wird. measured temperature value T is used.
  • 1 1
    Vorrichtung Device
    2 2
    Halterung Holder
    3 3
    Bewegungseinheit Moving unit
    4 4
    Wärmequelle Heat source
    5 5
    Detektor Detector
    6 6
    Halbleiterwafer Semiconductor wafer
    7 7
    Randbereich Border area
    8 8
    Riss Crack
    9 9
    weiterer Detektor Another detector
    M M
    Mittelpunkt Focus
    ω ω
    Winkelgeschwindigkeit Angular velocity
    d d
    Abstand Distance
    d' d '
    Abstand Distance
Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
DE19723080A1 *2 Jun 199710 Dic 1998Bosch Gmbh RobertTest method for semiconducting component for crystal defect detection
US3451254 *26 Jul 196524 Jun 1969Automation Ind IncNondestructive tester
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US5147498 *5 Abr 199115 Sep 1992Anelva CorporationApparatus for controlling temperature in the processing of a substrate
US5894345 *20 May 199713 Abr 1999Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.Optical method of detecting defect and apparatus used therein
US6552561 *20 Abr 200122 Abr 2003Temptronic CorporationApparatus and method for controlling temperature in a device under test using integrated temperature sensitive diode
US6906794 *15 May 200314 Jun 2005Olympus Optical Co., Ltd.Semiconductor wafer inspection apparatus
Citada por
Patente citante Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
US9721853 *13 May 20131 Ago 2017Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd.System and method for forming a semiconductor device
US20140273294 *13 May 201318 Sep 2014Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd.System and Method for Forming a Semiconductor Device
Clasificaciones
Clasificación internacionalH01L21/66, G01N21/95
Clasificación cooperativaH01L21/67109, H01L21/67248, H01L22/12, G01N21/9503, G01N21/9501
Clasificación europeaH01L21/67S8A, H01L22/12, H01L21/67S2H4, G01N21/95A2
Eventos legales
FechaCódigoEventoDescripción
24 May 2007OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
7 Abr 2016R082Change of representative
Representative=s name: WESTPHAL, MUSSGNUG & PARTNER PATENTANWAELTE MI, DE
21 Feb 2017R016Response to examination communication
23 Feb 2017R018Grant decision by examination section/examining division