Technologie zur Messung von Defekten in Halbleiterwafern

Dieses Bild verdeutlicht die Bedeutung der Musterprüfung von Wafern an mehreren Inspektionspunkten während des Halbleiterfertigungsprozesses. Diese Inspektionspunkte ermöglichen eine effektive Überwachung und Steuerung des Produktionsprozesses und gewährleisten so die Qualität und Leistungsfähigkeit der Endprodukte.

Hellfeld- und Dunkelfeld-Waferinspektionstechnologien ergänzen sich und werden typischerweise für unterschiedliche Anwendungsanforderungen eingesetzt. Die Hellfeldabbildung erfasst das reflektierte Licht und dient der vertikalen Messung von Lichtquelle und Waferoberfläche. Das von der Oberfläche reflektierte Licht erzeugt ein helles Bild, das die Strukturen auf dem Wafer präzise darstellt, ähnlich wie ein Spiegel das Gesicht eines Menschen klar und genau reflektiert. Die Hellfelddetektion eignet sich vor allem für Anwendungen mit hohen Empfindlichkeitsanforderungen, ist jedoch weniger schnell.

Dunkelfeldmikroskopie (auch Dunkelfeldprüfung oder Schrägbeleuchtung genannt) nutzt normales Licht, das unter einem bestimmten Winkel auf die Oberfläche eines Wafers trifft. Das Dunkelfeld erfasst hauptsächlich Streulicht. Trifft ein Lichtstrahl auf geneigte oder raue Oberflächenstrukturen im Nanometerbereich eines Chips, ändert sich seine Flugbahn. Durch die Erfassung dieses Streulichts lassen sich Bilder der Kanten von 3D-Strukturen vor dunklem Hintergrund erzeugen. Dunkelfeldmikroskopie eignet sich für Anwendungen mit geringer Empfindlichkeit – typischerweise für Defekte ab 20 nm – und bietet sehr hohe Detektionsgeschwindigkeiten.

Bei der traditionellen Dunkelfeldmikroskopie wird eine Lichtquelle mit abgeschrägter Strahlung auf die Waferoberfläche verwendet. Typischerweise wird eine Blende (siehe Abbildung mit schwarzem Kegel) eingesetzt, um direkte Reflexionen zu verhindern. Das Verfahren zeichnet sich durch eine extrem hohe Empfindlichkeit gegenüber kleinsten Defekten aus, die Detektionsgeschwindigkeit kann jedoch relativ gering sein.