Vorrichtung zur Aufnahme eines Bildes von mindestens einer Oberfläche eines scheibenförmigen Objekts der Halbleiterindustrie

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Bildes von mindestens einer Oberfläche eines scheibenförmigen Objekts der Halbleiterindustrie.

Das Deutsche Patent DE 196 04 795 offenbart eine Farbabtastvorrichtung mit einer Mehrfarb-Lichtquelle zum aufeinanderfolgenden Beleuchten eines Objekts mit Licht von N Farben, wobei jedes Licht der N Farben eine unterschiedliche Farbe zwischen etwa einer Farbe rot und einer Farbe blau aufweist. Eine Bilderzeugungsvorrichtung ist zum Fokussieren von Licht von einer beleuchteten Abtastlinie auf dem Objekt auf eine Bildregion und zum Liefern eines Bilds der beleuchteten Abtastlinie auf dem Objekt an der Bildregion vorgesehen. Eine Verschiebungseinrichtung erzeugt eine Relativverschiebung zwischen dem Objekt und der Bilderzeugungsvorrichtung und zum Erzeugen eines Durchlauf-Abtastbilds des Objekts in der Bildregion.

Das deutsche Patent 198 29 974 offenbart eine Vorrichtung zur pixel- und zeilenweisen optoelektronischen Abtastung von Vorlagen. Es ist eine Lichtquelle zur Beleuchtung einer abzutastenden Vorlage vorgesehen. Mit einem optoelektronischen Wandler erfolgt die Umwandlung des mit dem Inhalt der Vorlage modulierten Abtastlichts in ein elektrisches Signal. Ein

Objektiv und mehrere Spiegel sind im Strahlengang des Abtastlichts zwischen der Vorlage und dem optoelektronischem Wandler vorgesehen. Ein verschiebbar gelagertes Kopplungselement dient zur starren Verbindung des Objektivs mit mindestens einem der Spiegel zur gemeinsamen gleichzeitigen und relativ zueinander äquidistanten Verschiebung. Dabei sind die Spiegel relativ zur Richtung des Strahlenganges des Abtastlichts derart ausgerichtet, dass das Abtastlicht in mindestens zwei Bereiche des Strahlenganges parallel verläuft. Das Kopplungselement dient zur Einstellung von unterschiedlichen Abbildungsmaßstäben, mit denen die Vorlage auf den optoelektronischen Wandler abgebildet wird und kann somit auf definierte Positionen verschiebbar sein. Das Kopplungselement trägt das Objektiv und einen der Spiegel. Ebenso sind zwei ortsfeste Umlenkspiegel vorgesehen. Das Objektiv und die Spiegel sind derart zueinander angeordnet, dass das Abtastlicht im Bereich des optoelektronischen Wandlers eine um 90° gedrehte Orientierung als im Bereich der Vorlage aufweist.

Das deutsche Patent 199 38 694 offenbart eine Vorrichtung zum optischen Abtasten eines im wesentlichen flachen Objekts, bestehend aus einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Objekts, einem in einem Abstand über dem Objekt angeordneten zeilenförmigen elektrooptischen Sensor und einem zwischen Objekt und Sensor angeordneten und zur Abbildung eines Objektbereichs auf den Sensor ausgebildeten Objektiv, wobei Objekt und Sensor relativ zueinander zur zeilenweisen optischen Abtastung des Objekts parallel zur Objektebene linear verfahrbar sind. Das Objekt ist feststehend angeordnet Die Beleuchtungseinrichtung ist, getrennt von dem Sensor, linear parallel zur Objektebene in geringem Abstand zur Objektoberfläche beweglich geführt und ist zur Beleuchtung des jeweils abzutastenden zeilenförmigen Objektbereichs ausgebildet. Die Beleuchtungseinrichtung ist während des Abtastens derart parallel mit der Sensorbewegung synchronisiert über dem Objekt verfahrbar, dass der durch das Objektiv gerade erfasste und auf den Sensor abgebildete Bereich des Objekts beleuchtet wird.

Das U.S. Patent 5,917,588 offenbart eine Anordnung zur Inspektion der Vorderseite eines Substrats der Halbleiterindustrie. Zwischen der Oberfläche

des scheibenförmigen Objekts und dem Beleuchtungs- und Aufnahmesystem liegt eine Relativbewegung vor. Hierbei wird das gesamte Aufnahmesystem bewegt. Das System ist nicht besonders platzsparend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Bildes von mindestens einer Oberfläche eines scheibenförmigen Objekts der Halbleiterindustrie zu schaffen, die eine hohe Auflösung erreicht und sich dabei auf ein Bauraumminimum beschränkt.

Die objektive Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Bildes von mindestens einer Oberfläche eines scheibenförmigen Objekts der Halbleiterindustrie erzielt, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Die Vorrichtung zur Aufnahme eines Bildes von mindestens einer Oberfläche eines scheibenförmigen Objekts der Halbleiterindustrie ist mit einer Kamera, einem abtastenden System und einem Umlenksystem versehen. Die Kamera und das scheibenförmige Objekt ruhen relativ zueinander. Das abtastende System ist mindestens entlang der gesamten Oberfläche des scheibenförmigen Objekts mit der ersten Geschwindigkeit bewegbar. Das Umlenksystem lenkt das Licht vom abtastenden System auf die Kamera, wobei das Umlenksystem entlang der Oberfläche des scheibenförmigen Objekts mit der zweiten Geschwindigkeit bewegbar angebracht ist. Die erste Geschwindigkeit ist parallel und gleichgerichtet mit der zweiten Geschwindigkeit.

Das abtastende System mit einer ersten Geschwindigkeit V ₁ bewegbar ist, und dass das Umlenksystem mit einer zweiten Geschwindigkeit V ₂ bewegbar ist, die derart aufeinander abgestimmt sind, dass eine Kompensation der optischen Weglänge erzielbar ist. Die erste Geschwindigkeit V| ist doppelt so groß wie die zweite Geschwindigkeit V ₂ .

Das abtastende System ist ebenfalls mit Beleuchtungskomponenten, für die Beleuchtung eines jeweils abzubildenden Abschnitts des scheibenförmigen Objekts versehen. Das abtastende System lenkt ebenfalls die Strahlung auf das Umlenksystem um. Das Umlenksystem bewirkt eine Umlenkung der Strahlung um 180°.

Das abtastende System ist auf einem ersten Schlitten und das Umlenksystem auf einem zweiten Schlitten angebracht, wobei der erste Schlitten und der zweite Schlitten über separate Antriebe ansteuerbar sind. Weitere Anordnungen der Antriebe oder des Antriebs bezüglich des ersten und des zweiten Schlittens können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Beleuchtung am abtastenden System ist als eine linienförmige Beleuchtung ausgebildet. Die linienförmige Beleuchtung ist mindestens eine LED-Zeile oder eine Leuchtstoffröhre. Das abtastende System und das Umlenksystem kann höchstens die Breite des scheibenförmigen Objekts haben. Die Kamera ist eine CCD-Farbkamera mit flächig oder zellenförmig angeordneten Pixeln.

Die Vorrichtung dient zur Aufnahme eines Bildes der gesamten Oberfläche der Vorderseite und/oder der Rückseite eines scheibenförmigen Objekts.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Aufnahme eines

Bildes von mindestens einer Oberfläche eines scheibenförmigen Objekts der Halbleiterindustrie

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Ansicht aus Fig. 1 , die eine

Ausführungsform des Antriebs für die Vorrichtung offenbart;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Antriebs für die Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Antriebs für die Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform des abtastenden Systems; und

Fig. 6 eine weitere vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform des abtastenden Systems.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung 1 zur Aufnahme eines Bildes von mindestens einer Oberfläche 2a, 2b eines scheibenförmigen Objekts 2 der Halbleiterindustrie. Die Vorrichtung 1 ist in der nachfolgenden Beschreibung zur Aufnahme der Oberfläche 2b ausgebildet. Die Oberfläche 2b ist die Rückseite eines scheibenförmigen Objekts 2 der Halbleiterindustrie. Es ist selbstverständlich, dass die Beschränkung der Beschreibung der Erfindung auf die Rückseite eines scheibenförmigen Objekts 2 der Halbleiterindustrie keinerlei Beschränkung des Schutzbereichs der Erfindung darstellt. Die Scheibenförmigen Objekte 2 der Halbleiterindustrie sind Wafer, Flat-Panel-Displays oder Masken.

Der Rückseite eines scheibenförmigen Objekts 2 gegenüberliegend ist eine Kamera 4 vorgesehen, mit der der gerade abgetastete Bereich der Oberfläche 2b des scheibenförmigen Objekts 2 aufgenommen wird. Bei der gegenwärtigen Erfindung sind die Kamera 4 und das scheibenförmige Objekt 2 zueinander ortsfest angeordnet. Ferner ist auf der Seite der Kamera 4 ein abtastendes System 6 und ein Umlenksystem 8 vorgesehen. Das abtastende System 6 ist entlang der gesamten Oberfläche 2a oder 2b des scheibenförmigen Objekts 2 bewegbar. Die Bewegung des abtastenden Systems 6 erfolgt mit der ersten Geschwindigkeit V ₁ . Das Umlenksystem 8 lenkt das Licht vom abtastenden System 6 auf die Kamera 4, wobei das Umlenksystem entlang der Oberfläche 2a, 2b des scheibenförmigen Objekts 2 mit der zweiten Geschwindigkeit V ₂ bewegbar angebracht ist, die mit ersten Geschwindigkeit V ₁ parallel und gleichgerichtet ist. Das abtastende System 6 beleuchtet einen Bereich 10 der jeweiligen Oberfläche 2a oder 2b des scheibenförmigen Objekts 2. Das abtastende Systems 6, somit der beleuchtete Bereich, verfährt über die gesamte Oberfläche 2a oder 2b des scheibenförmigen Objekts 2, wodurch letztendlich die gesamte Oberfläche des scheibenförmigen Objekts 2 auf die Kamera 4 gerichtet wird. Das abtastende System 6 verfährt im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 2a oder 2b des scheibenförmigen Objekts 2. Das abtastende System 6 besitzt ein Umlenkmittel 12, wie z.B. einen Spiegel, Strahlteiler oder Prisma, das das von der Oberfläche 2a oder 2b des scheibenförmigen Objekts 2 kommende Licht 12a umlenkt und einen im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 2a oder 2b

des scheibenförmigen Objekts 2 verlaufenden Lichtstrahl 12b erzeugt. Der Lichtstrahl 12b trifft auf das Umlenksystem 8. Das Umlenksystem 8 besitzt ein erstes und ein zweites Umlenkmittel 14 und 16. Diese können aus einer Komponente ausgeführt werden. Das erste Umlenkmittel 14 empfängt den Lichtstrahl 12b und lenkt diesen um 90° um, so dass ein Lichtstrahl 12c auf das zweite Umlenkmittel 16 trifft. Das zweite Umlenkmittel 16 lenkt den Lichtstrahl 12c erneut um 90° um, so dass der vom zweiten Umlenkmittel 16 ausgehende Lichtstrahl 12d entgegengesetzt zum Lichtstrahl 12b des vom Umlenkmittel 12 des abtastenden Systems 6 ausgehenden Lichtstrahls 12b verläuft.

Das abtastende System 6 kann mit einer ersten Geschwindigkeit V ₁ bewegt werden. Die Geschwindigkeit V ₂ des Umlenksystems 8 ist mit der Geschwindigkeit V ₁ korreliert. Das Umlenksystem 8 bewegt sich mit der zweiten Geschwindigkeit V ₂ , die erste Geschwindigkeit V ₁ und die zweite Geschwindigkeit V ₂ , derart aufeinander abgestimmt sind, dass eine Kompensation der optischen Weglänge erzielbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Geschwindigkeit V ₁ doppelt so groß ist wie die zweite Geschwindigkeit V ₂ .

Figur 2 ist eine schematische Darstellung der Ansicht aus Fig. 1 , die eine Ausführungsform des Antriebs für das abtastende System 6 und das

Umlenksystem 8 der Vorrichtung 1 offenbart. Das abtastende System 6 ist auf einem ersten Schlitten 21 und das Umlenksystem 8 auf einem zweiten Schlitten 22 angebracht. Der erste Schlitten 21 und der zweite Schlitten 22 sind über separate Antriebe 23 ansteuerbar. Mit dem ersten Schlitten 21 und dem zweiten Schlitten 22 ist ein Antrieb 23 verbunden. Durch die Antriebe kann somit den Schlitten 21 , 22 in Abhängigkeit von der Ansteuerung die entsprechende Geschwindigkeit V ₁ oder V ₂ aufgeprägt werden. Für jeden der Antriebe 23 ist eine unterschiedliche elektrische / elektronische Ansteuerung 24 und 25 vorgesehen. Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Antriebs für die Vorrichtung gemäß der Erfindung. Ein Antrieb 40 ist auf dem zweiten Schlitten 22 fixiert. Der Antrieb 40 weist an einer ersten Achse eine linksgängige Spindel 41 und

an einer zweiten Achse eine rechtsgängige Spindel 42 auf. Die linksgängige Spindel 41 ist mit dem ersten Schlitten 21 und die rechtsgängige Spindel 42 ist mit einer starren Konstruktion 43 verbunden, die mit der Kamera in Verbindung steht.. Durch die Drehung der linksgängigen Spindel 41 und der rechtsgängigen Spindel 42 durch den Antrieb 40 erzielt man die Bewegung des ersten Schlittens 21 mit der Geschwindigkeit V ₁ und des zweiten Schlittens der Geschwindigkeit V ₂ . Am ersten Schlitten 21 ist eine Ankerung 44 für die linksgängige Spindel 41 vorgesehen. Der Richtungssinn der einzelnen Spindeln 41 , 42 kann getauscht werden. Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Antriebs für die Vorrichtung gemäß der Erfindung. Ein feststehender Antrieb 51 ist zur Bewegung des zweiten Schlittens 22 vorgesehen. Ein weiterer Antrieb 50 ist am ersten Schlitten 22 montiert ist, wobei der weitere Antrieb 50 mit dem zweiten Schlitten 21 über eine Kopplung 53 verbunden ist. Durch die Kopplung 53 erzielt man eine Relativbewegung des ersten Schlittens 21 zum zweiten Schlitten 22. Eine Ansteuerung 54 ist mit derselben Taktung für die beiden Antriebe 50 und 51 vorgesehen. Durch die Antriebe 50 und 51 wird dem ersten Schlitten eine Geschwindigkeit V-i und dem zweiten Schlitten eine Geschwindigkeit V ₂ aufgeprägt. In der hier beschriebenen Ausführungsform prägt der feststehende Antrieb 51 dem zweiten Schlitten 22 eine

Geschwindigkeit V ₂ auf die V^2 entspricht. Durch die Kopplung 53 erreicht der zweite Schlitten 21 dann die Geschwindigkeit V ₁ .

Figur 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform des abtastenden Systems 6. Wie bereits beschrieben ist das abtastende System 6 aus einem Spiegel oder einem Prisma aufgebaut. Das abtastende System 6 ist mit einer linienförmigen Beleuchtung 60 versehen. Die linienförmige Beleuchtung 60 dient zur Beleuchtung des Bereichs 10 auf der jeweiligen Oberfläche 2a oder 2b des scheibenförmigen Objekts 2. Die linienförmige Beleuchtung 60 ist entlang der Längskante 61 des Spiegels oder des Prismas 62 angebracht. Die linienförmige Beleuchtung 60 ist eine LED oder eine Leuchtstoffröhre. Es ist selbstverständlich, dass die Beleuchtung (60) mehrfarbig ausgestaltet werden kann. Hierzu können mehrere LEDs vorgesehen sein, die sich hinsichtlich der Farbe unterscheiden.

Figur 6 zeigt eine weitere vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform des abtastenden Systems. Das abtastende System 6 ist mit zwei linienförmigen Beleuchtungen 70 versehen. Jede der linienförmigen Beleuchtung 70 ist links und rechts entlang der Längskante 61 des Spiegels , Strahlteiler oder des Prismas 62 angebracht. Die zwei linienförmigen Beleuchtungen 70 dienen unter Anderem zur homogenen Beleuchtung des Bereichs 10 auf der jeweiligen Oberfläche 2a oder 2b des scheibenförmigen Objekts 2.