DE102005054552B4 - Apparatus and method for testing semiconductor substrates for cracks - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) zur Prüfung von Halbleitersubstraten auf Risse (8), die eine Halterung (2) zur Aufnahme eines oder mehrerer Halbleitersubstrate, eine Prüfeinheit und eine Bewegungseinheit (3) zur Bewegung des Halbleitersubstrats und der Prüfeinheit relativ zueinander umfasst, wobei die Prüfeinheit mindestens eine Wärmequelle (4) zur lokalen Erwärmung des Halbleitersubstrats und mindestens ein Pyrometer mit einem Detektor (5) zur lokalen Messung der Temperatur des Halbleitersubstrats und eine Subtraktionsvorrichtung zur Berechnung der Differenz von zwei lokalen Temperaturmessungen aufweist, als Detektor (5) eine Thermosäule vorgesehen ist, und mindestens ein Detektor (5) ohne abbildende Optik ausgestaltet ist.Device (1) for testing semiconductor substrates for cracks (8), comprising a holder (2) for holding one or more semiconductor substrates, a test unit and a movement unit (3) for moving the semiconductor substrate and the test unit relative to each other, the test unit being at least a heat source (4) for local heating of the semiconductor substrate and at least one pyrometer with a detector (5) for local measurement of the temperature of the semiconductor substrate and a subtraction device for calculating the difference of two local temperature measurements, as detector (5) a thermopile is provided and at least one detector (5) is designed without imaging optics.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Halbleitersubstraten, insbesondere von Halbleiterwafern, auf Risse. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Inspektion von Halbleitersubstraten.The invention relates to a device for testing semiconductor substrates, in particular semiconductor wafers, for cracks. It further relates to a method for inspecting semiconductor substrates.
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. Während des Fertigungsprozesses wird der Wafer wiederholt planarisiert.A semiconductor wafer, for example made of silicon, is provided after production with a plurality of layers of electrically conductive or insulating material, which are patterned by etching processes. During the manufacturing process, the wafer is repeatedly planarized.
Durch seine geringe Dicke ist ein Halbleiterwafer anfällig für Beschädigungen wie Risse. Weil solche Risse zum Ausfall eines Bauteils führen können, muss der Halbleiterwafer zwischen den einzelnen Fertigungsschritten auf Beschädigungen überprüft werden. 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.Its small thickness makes a semiconductor wafer susceptible to damage such as cracks. Because such cracks can lead to failure of a component, the semiconductor wafer must be checked for damage between the individual manufacturing steps. For reasons of cost, it is expedient to use a process that is as sensitive as possible in order to be able to detect damage as early as possible in the production process and to be able to sort out the affected wafer.
Aus der Druckschrift
Die Vorrichtung zur Inspektion von Halbleiterwafern erlaubt jedoch keine automatische Prüfung. 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.However, the semiconductor wafer inspection apparatus does not allow automatic inspection. Rather, it is operated by an operator and the actual examination and assessment of the recorded images is performed by the operator and is supported by the imaging process and image processing software only.
Die Inspektion von Halbleiterwafern ist damit zwar genauer als eine Inspektion mit bloßem Auge, jedoch sehr zeit- und damit auch kostenintensiv. Zudem können Beschädigungen wie sehr feine Risse mit optischen Verfahren nur schwer nachgewiesen werden.The inspection of semiconductor wafers is thus more accurate than an inspection with the naked eye, but very time-consuming and thus costly. In addition, damage such as very fine cracks with optical methods are difficult to detect.
Die Druckschriften
Die Druckschrift
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 with which a simple and fast, but at the same time very sensitive testing of semiconductor wafers for cracks is possible.
Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Prüfung von Halbleiterwafern auf Risse anzugeben.In addition, it is another object of the present invention to provide a method for inspecting semiconductor wafers for cracks.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.According to the invention, these objects are achieved with the subject matters of the independent patent claims.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
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, mindestens ein Pyrometer mit einem Detektor zur lokalen Messung der Temperatur des Halbleitersubstrats und eine Subtraktionsvorrichtung zur Berechnung der Differenz von zwei lokalen Temperaturmessungen aufweist. Als Detektor ist eine Thermosäule vorgesehen, und mindestens ein Detektor ist ohne abbildende Optik ausgestaltet.A device according to the invention for testing semiconductor substrates for cracks comprises a holder for holding one or more semiconductor substrates, a test unit and a movement unit for moving the semiconductor substrate and the test unit relative to one another, the test unit having at least one heat source for locally heating the semiconductor substrate, at least one pyrometer a detector for locally measuring the temperature of the semiconductor substrate and a subtraction device for calculating the difference of two local temperature measurements. As a detector, a thermopile is provided, and at least one detector is designed without imaging optics.
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.A crack here and below is understood to mean a crack-shaped damage to the semiconductor substrate which affects not only its surface but the entire thickness of the semiconductor substrate or at least substantial parts thereof and which measurably influences the mechanical and thermal conduction properties of the semiconductor substrate.
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. 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.The invention is based on the consideration that the inspection of semiconductor substrates, in particular of semiconductor wafers, should be as automatic as possible and nevertheless allow a precise examination of the semiconductor. For this purpose, the property is exploited that an undamaged semiconductor wafer conducts heat relatively well, while over a damage such as a crack, the heat conduction almost comes to a standstill.
Vorteilhafterweise sind als Detektor eine oder sogar mehrere Thermosäulen vorgesehen. Eine Thermosäule zeichnet sich durch eine einfache Handhabung und eine verhältnismäßig geringe Anfälligkeit für Störungen aus. 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. Diese ist temperaturabhängig und erlaubt durch ihre Messung einen Rückschluss auf die Temperatur.Advantageously, one or more thermopiles are provided as a detector. A thermopile is characterized by easy handling and a relatively low susceptibility to disturbances. A thermopile usually comprises a plurality of consecutively switched thermocouples whose function is based on the Seebeck effect: Thereafter arises at the boundary layers of two different metals, which are interconnected, a thermoelectric voltage. This is temperature-dependent and allows by its measurement a conclusion on the temperature.
Eine Thermosäule misst die Temperatur eines Körpers mithilfe der durch ihn ausgesandten Strahlung. 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.A thermopile measures the temperature of a body using the radiation emitted by it. Thermal radiation is absorbed at one terminal of the thermopile blackened for better absorbency, resulting in heating over the other pre-radiation protected terminal and inducing the thermoelectric voltage.
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 connecting several thermocouples in series and thus form a sensitive heat detector, which allows a non-contact and very fast temperature measurement.
Die Wärmequelle ist vorteilhafterweise auf der gleichen Seite des Halbleitersubstrats angeordnet wie der Detektor. Somit wird die rückgestrahlte, und nicht die viel schwächere durchgelassene Strahlung analysiert.The heat source is advantageously arranged on the same side of the semiconductor substrate as the detector. Thus, the re-radiated rather than the much weaker transmitted radiation is analyzed.
Die Prüfeinheit kann ortsfest und das Halbleitersubstrat relativ zur Prüfungseinheit beweglich angeordnet sein. 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.The test unit can be stationary and the semiconductor substrate can be arranged to be movable relative to the test unit. When a semiconductor wafer is provided as the semiconductor substrate, the wafer is advantageously rotated about an axis through its center perpendicular to its surface to allow inspection with the stationary inspection unit.
Die Wärmequelle, die beispielsweise eine Lichtquelle, ein erwärmtes Gas oder eine Schallquelle sein kann, weist einen Abstand d zum Detektor auf. 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. Rotiert der Wafer also um eine Achse durch seinen Mittelpunkt und sind der Detektor und die Wärmequelle ortsfest angeordnet, so misst der Detektor eine zeitlich weitgehend konstante Temperatur.The heat source, which may be for example a light source, a heated gas or a sound source, has a distance d to the detector. between the heat source and the detector is thus an area with an extent of the order d. If the semiconductor material in this area is undamaged, then it has relatively homogeneous heat conduction properties. Thus, if the wafer rotates around an axis through its center, and if the detector and the heat source are arranged in a stationary manner, the detector measures a temperature which is largely constant over time.
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, if the heat source or detector sweeps across a crack, ie if there is a crack within the area between the heat source and the detector, the heat conduction properties of the substrate change abruptly, which is manifested by a temperature jump.
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.Another possibility of detecting a crack results when the test unit comprises a further pyrometer with a detector which is arranged at a distance d 'from the detector of the first pyrometer.
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. Bei einem Abstand d' von höchstens 10 mm lässt sich eine besonders gute Auflösung bei der Lokalisierung von Rissen erzielen.In a simultaneous measurement with both detectors, a crack can be detected by the fact that the difference between the temperatures measured by them is greater than would be expected by the different distance from the heat source alone. At a distance d 'of at most 10 mm, a particularly good resolution can be achieved in the localization of cracks.
Vorteilhafterweise ist mindestens ein Detektor ohne eine abbildende Optik ausgestaltet. Ein solcher Detektor weist zum einen eine verhältnismäßig hohe Temperaturempfindlichkeit auf und erlaubt die Prüfung eines Halbleitersubstrates auch bei einer eher geringen Erwärmung. Zum andern kann er in geringer Entfernung vom. Halbleitersubstrat angeordnet werden und erzielt dadurch eine besonders gute Ortsauflösung.Advantageously, at least one detector is designed without an imaging optics. Such a detector has, on the one hand, a relatively high temperature sensitivity and allows the testing of a semiconductor substrate even with a rather slight heating. On the other hand, he can be at a short distance from. Semiconductor substrate can be arranged, thereby achieving a particularly good spatial resolution.
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 .mu.m and 10 .mu.m is at least 50%.
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. 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. Durch die berührungslose Messung werden zudem Beeinflussungen der lokalen Wafertemperatur durch die Messung selbst sowie Beschädigungen der Waferoberfläche vermieden.The device according to the invention has the advantage that it allows a particularly sensitive and rapid automatic inspection by the utilization of the heat conduction properties of the semiconductor substrate and by the use of thermopiles. Even very fine cracks, which can not be detected by optical inspection or only with great effort, affect the heat conduction of the semiconductor substrate strong enough to be detected by the device according to the invention. The non-contact measurement also avoids influencing the local wafer temperature by the measurement itself as well as damage to the wafer surface.
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. Anschließend oder auch zeitgleich werden die lokalen Temperaturen T(x) und T(x') an zwei verschiedenen Punkten x und x' aus dem Halbleitersubstrat pyrometrisch gemessen.According to the present invention, a method for testing semiconductor substrates from cracks comprises the following steps: First, the semiconductor substrate is locally heated at a point y. Subsequently or at the same time, the local temperatures T (x) and T (x ') are pyrometrically measured at two different points x and x' from the semiconductor substrate.
Aus den Temperaturen T(x) und T(x') wird die Differenz D = T(x) – T(x') gebildet und mit einem vorgegebenen Schwellenwert TS verglichen. Überschreitet D diesen Schwellenwert TS, so ist dies ein Zeichen dafür, dass sich zwischen den Positionen x und x' ein Riss befindet. Dieser kann mithilfe eines Signals, das einen Riss zwischen den Punkten x und x' anzeigt, falls D > TS, angezeigt werden. Die Temperatur T wird mit einer oder mehreren Thermosäulen gemessen, und mindestens ein Detektor ist ohne abbildende Optik ausgestaltet.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. If D exceeds this threshold value T S , then this is a sign that there is a crack between the positions x and x '. This can be done using a Signal indicating a crack between points x and x 'if D> T s . The temperature T is measured with one or more thermopiles, and at least one detector is designed without imaging optics.
Zur lokalen Erwärmung des Halbleitersubstrates wird eine Wärmequelle, beispielsweise eine Lichtquelle oder ein erwärmtes Gas verwendet. Die Messung der Temperatur erfolgt durch ein pyrometrisches Verfahren durch Thermosäulen als Detektoren.For local heating of the semiconductor substrate, a heat source, for example a light source or a heated gas is used. The temperature is measured by a pyrometric method using thermopiles as detectors.
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 comprises the heat source and the thermopile, are moved relative to one another, so that the entire surface of the semiconductor substrate or at least the marginal area, which is particularly at risk due to cracks, is swept over during the test procedure.
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. Auf diese Weise kann der Halbleiterwafer durch die ortsfeste Prüfeinheit besonders einfach inspiziert werden.In particular, when the semiconductor substrate is a nearly circular semiconductor wafer, it is advantageously rotated about an axis through its center perpendicular to its surface at the angular velocity ω. In this way, the semiconductor wafer can be particularly easily inspected by the fixed test unit.
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. 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.The temperatures T (x) and T (x ') at locations x and x' can either be measured at two consecutive times with a single detector sweeping through positions x and x 'one after the other. At a point in time t, the point x is then located in a measuring window of the detector and at the point in time t ', the point x', so that T (x) at time t and T (x ') at time t' are measured.
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.However, they can also be measured simultaneously with two different detectors, the first of which is at a certain point in time above the point x, while the other is simultaneously above the point x '.
Zur Berechnung der Differenz D wird anstelle der gemessenen Temperatur TMessung(x) vorteilhafterweise die um den lokalen Signaluntergrund ΔT(x) korrigierte Temperatur T(x) = TMessung(x) – ΔT(x) verwendet.To calculate the difference D, instead of the measured temperature T measurement (x), the temperature T (x) = T measurement (x) - ΔT (x) corrected by the local signal background ΔT (x) is advantageously used.
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, since it is pyrometrically via the emitted radiation, in particular influenced in the infrared wavelength range relatively transparent semiconductor substrates or those with locally different surface properties by factors such as the emissivity of the surface material forming the signal background .DELTA.T (x).
Zur Bestimmung des lokalen Signaluntergrundes ΔT(x) gibt es verschiedene Möglichkeiten. Entweder wird er durch eine Messung der lokalen Temperatur T(x) ohne vorangegangene Erwärmung des Halbleitersubstrats bestimmt.There are various possibilities for determining the local signal background ΔT (x). Either it is determined by measuring the local temperature T (x) without prior heating of the semiconductor substrate.
Oder er wird dadurch bestimmt, dass die Temperatur TMessung(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 measuring the temperature T measurement (x) at time t with a detector and the local signal background ΔT (x) at time t + Δt with another detector.
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.While the first detector registers the sum of the effect of local heating, ie the actual temperature increase, on the one hand, and of surface effects on the other hand, if the second detector is located at a sufficient distance from the heat source, only the surface effects are measured.
Zur Korrektur der gemessenen Temperatur TMessung(x) wird also eine Art Kartierung der Oberflächeneigenschaften vorgenommen, aus denen sich der lokal unterschiedliche Signaluntergrund ΔT(x) ergibt.For the correction of the measured temperature T measurement (x), a kind of mapping of the surface properties is thus carried out, from which the locally different signal background ΔT (x) results.
Der Signaluntergrund kann somit mit der gleichen Vorrichtung gemessen werden wie das Signal selbst; sogar eine zeitgleiche Messung des Signaluntergrundes ist möglich. Daraus ergibt sich als Vorteil des Verfahrens eine deutliche Zeitersparnis und ein verhältnismäßig geringer apparativer Aufwand. Auch auf komplexe Software wie beispielsweise ein Bildverarbeitungsprogramm kann verzichtet werden. Lediglich einfach bereitzustellende Möglichkeiten zur Speicherung der Messdaten von Temperatur TMessung(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 TS sind notwendig.The signal background can thus be measured with the same device as the signal itself; even a simultaneous measurement of the signal background is possible. This results in the advantage of the method a significant time savings and a relatively low expenditure on equipment. Even complex software such as an image processing program can be dispensed with. Only simply provided options for storing the measurement data of temperature T measurement (x) and signal background .DELTA.T (x) and for calculating the corrected signal T (x) and the difference D and for the comparison of D with the threshold value T S are necessary.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying figures.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die Wärmequelle
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Besonders anfällig für Beschädigungen wie beispielsweise Risse ist der Randbereich
Die
Der zu prüfende Halbleiterwafer
Zu einem ersten Zeitpunkt t1 befindet sich der Riss
Zum Zeitpunkt t3 hat sich der Riss
Hat sich der Riss
Die zu den Zeitpunkten ti gemessenen Temperaturen T werden wie in
Hat sich jedoch zwischen den Zeitpunkten ti und ti+1 ein Riss
Zur Erkennung von Rissen wird ein Schwellenwert Ts festgelegt. Der Schwellenwert Ts beruht auf Erfahrungswerten bzw. auf Experimenten mit Halbleiterwafern, deren Beschädigungen und Wärmeleitungseigenschaften genau bekannt sind. Überschreitet die Temperaturdifferenz D den Schwellenwert Ts, so hat sich zwischen den betroffenen Zeitpunkten ein Riss
Die Differenz D ist nicht nur eine Differenz zwischen Temperaturmessungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten, sondern durch die Bewegung des Halbleiterwafers
Alternativ zur Temperaturmessung zu verschiedenen Zeitpunkten kann die Temperatur T des Halbleiterwafers
Ein weiterer Detektor
Zur Auswertung der Messdaten wird wieder die Differenz D = T(x) – T(x') gebildet. Liegt diese über dem vorgegebenen Schwellenwert Ts, befindet sich ein Riss zwischen den beiden Detektoren
Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich Risse im Halbleitersubstrat sehr genau detektieren. 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. Da die Wärmeleitungseigenschaften des Halbleitersubstrates durch Risse und ähnliche Beschädigungen verhältnismäßig stark beeinflusst werden, ist das beschriebene Verfahren sehr empfindlich.With the described method, cracks in the semiconductor substrate can be detected very accurately. The method has the advantage that, in contrast to optical inspection methods, it can also detect very fine cracks or oblique cracks, through which no light or, for an optical inspection, too little light would penetrate. Since the heat conduction properties of the semiconductor substrate are relatively strongly influenced by cracks and similar damage, the method described is very sensitive.
Die lokale Temperatur T des Halbleiterwafers
Dies hat verschiedene Vorteile. 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. Ein Hindurchbewegen des Halbleiterwafers
Allerdings wird die durch den Halbleiterwafer emittierte Strahlung nicht nur von der lokalen Temperatur T, sondern auch von Oberflächeneigenschaften des Halbleiterwafers beeinflusst. Bei Halbleitersubstraten, die im Wellenlängenbereich des Infrarot eine vergleichsweise große Transmissivität aufweisen, kann das durch den Detektor
Für eine besonders genaue Inspektion eines Halbleiterwafers
Eine erste Möglichkeit ist eine pyrometrische Messung der Temperatur T(x) ohne vorangegangene Erwärmung des Halbleiterwafers
Die Vermessung des lokalen Signaluntergrundes ΔT(x) kann jedoch auch zeitgleich mit der eigentlichen Prüfung stattfinden.
Der Abstand d' wird so gewählt, dass die lokale Temperatur T an der Position des weiteren Detektors
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Halterungbracket
- 33
- Bewegungseinheitmoving unit
- 44
- Wärmequelleheat source
- 55
- Detektordetector
- 66
- HalbleiterwaferSemiconductor wafer
- 77
- Randbereichborder area
- 88th
- RissCrack
- 99
- weiterer Detektoranother detector
- MM
- MittelpunktFocus
- ωω
- Winkelgeschwindigkeitangular velocity
- dd
- Abstanddistance
- d'd '
- Abstanddistance
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