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Fully Automated System for Defect Detection/Classification on Unstructured Wafers

Fully Automated System for Defect Detection/Classification on Unstructured Wafers

Bare Wafer Inspection, Review, Classification and Documentation
 
Art.No.:Defect inspection

ProMicron
24 Bachmühlweg
74366 Kirchheim /Neckar

Telephone: +49 7143 - 40560
Fax: +49 7143 - 405629
Email: info@promicron.de

Modular defect review system for fully automated inspection of blank wafers
 
Wafer-defect is based on a high-performance microscope Leica INM200 with laser autofocus for automatic defect detection and classification on blank wafers. An application from the solar cell industry is used here as an example.
 
In this case, the aim was to have a fully automated inspection and classification of defects which were discovered beforehand by a laser scanner. A log file with the coordinates and size of the defects was given to the review system, which then was used as the basis for further evaluation of the wafer. Together with our partners, we developed an effective combination of microscopic hardware and software for picture analysis specifically for this task.
 
Please note: Our development department will fully customize all of our engineered solutions to fulfill your needs and requirements 100%. Anything between software and hardware will be designed to fully meet your expectations. Therefore, the following features and information always relate to your application and should thus be only viewed as an example.
Modulares Defectreview-System zur vollautomatischen Inspektion von blanken Wafern
 
Auf der Basis eines Leica INM200 Hochleistungs-mikroskops mit Laser Autofocus zur automatischen Defekterkennung und Klassifizierung auf blanken Wafern, hier am Beispiel einer Anwendung aus der Solarzellenindustrie.
 
Die Vorgabe war hier, die durch einen Laserscanner gefundenen Defekte nachträglich vollautomatisch zu inspizieren und zu klassifizieren. Dazu wurde ein Logfile mit den Koordinaten und der Größe der gefundenen Defekte vom Laserscanner an das Review System übergeben, welches dann als Basis für die weitere Auswertung des Wafers diente. Speziell für diese Aufgabe wurde durch unsere Partner und uns eine leistungsfähige Kombination aus mikroskopischer Hardware und Software zur Bildanalyse entwickelt.
 
Bitte beachten Sie: Sämtliche unserer Engineered- Solutions werden von unserem Entwicklungsteam 100% auf Ihre Vorgaben und Ihre Anwendung hin angepasst, von der Hardware bis zur Software. Daher sind die nachfolgenden Features und Informationen immer an Ihre Anwendung anpassbar und nur als Beispiel zu verstehen.
  leitz_ergoplan-l.jpg
We would like to introduce you to some of the features of the system. If you have any further questions, please feel free to contact us. Our team will be happy to make you a personal offer, depending on your application. 
Nachfolgend möchten wir Ihnen einige der Features des Systems vorstellen. Gern können Sie bei uns Anfragen und wir erstellen Ihnen ein Angebot zu einer auf Ihre Anwendung abgestimmten Variante des Systems.
 1. Classifying defects by size

The defects are sorted into predefined classes by size (by the user) and can then be added to automatic inspection both individually or in groups. A change of the size classes is still possible at that time. It is also possible to only take a few products out of one class and add them to automatic inspection.
 
In the picture you can see 10 different size classes with the corresponding information of size and number of defects in this class. Selected for review is only Class C10 with 9 defects.
1. Einteilung der Defekte in Größenklassen
 
Die Defekte werden nach den Angaben aus dem Logfile bereits in verschiedene, vom User vordefinierte, Größen klassifiziert, welche dann einzeln oder kombiniert ausgewählt werden können um sie zur automatischen Inspektion hinzuzufügen. Eine Änderung der Größenklassen und Neueinteilung der Defekte in diese Klassen ist hier noch jederzeit möglich. Ebenso ist es möglich nur einzelne Defekte aus einer Größenklasse zur automatischen Inspektion hinzuzufügen.
 
Im Bild sehen Sie 10 verschiedene Größenklassen mit Angabe der jeweiligen Größe, sowie eine Angabe über die Anzahl der Defekte in dieser Klasse. Ausgewählt für das Review ist hier nur Klasse C10 mit 9 Defekten.
 auswahl.jpg
  uebersicht-2.jpg
2. Automation and control of all functions with the software
 
All illumination, adjustment and microscope settings can be controlled directly by the software, the only time the tool must be controlled manually is when the wafers are placed on the microscope stage (which therefore will be brought in
to a loading and unloading position). The connection of a waferloader would easily be possible to even automate this last step.
 
Shown in the top of the picture, are some control elements for the scanning stage of the microscope and in the right half of the enlarged part of the defect-map with information about a defect. The background shows a dark field recording of a wafer surface, the defect is easily visible.
2. Automatisierung und Steuerung sämtlicher Funktionen per Software
 
Alle Beleuchtungs-, Ausrichtungs- und Mikroskop-funktionen können direkt über die Software gesteuert werden, manuelle Bedienung am Gerät selbst muss nur beim Auflegen der Wafer auf den Mikroskoptisch (der dazu in eine Lade- und Entladeposition gefahren wird) erfolgen. Die Anbindung eines Waferloaders um auch diesen Schritt zu automatisieren wäre problemlos möglich.
 
Oben im Bild sehen Sie einige Steuerungs-funktionen für den Scanningtisch des Mikroskops, sowie in der rechten Bildhälfte einen vergrößerten Ausschnitt der Defectmap mit Informationen zu einem Defekt, sowie im Hintergrund die Dunkelfeldaufnahme einer Waferoberfläche, in der auch ein Defekt hell erleuchtet zu sehen ist.
 control-2.jpg
3. Good usability
 
 
All settings can be conveniently changed in different tabs. These can be saved as configuration and can therefore be reloaded for recurring tasks.
 
Top: Automation dialogue, in which target positions can be edited and saved. A manual approach of defects is also possible.
Bottom: Configuration for different sizes of wafers and alignment options (flat, notch).
3. Einfache Bedienung
 
Alle Einstellungen lassen sich bequem über die verschiedenen Registerkarten vornehmen. Für wiederkehrende Aufgaben können diese als Konfiguration gespeichert und bei Bedarf wieder geladen werden.
 
Bild oben: Automationsdialog, in dem anzufahrende Positionen editiert, abgespeichert, sowie ein manuelles Anfahren von Defekten ermöglicht wird.
Bild unten: Konfiguration für verschiedene Wafergößen und Ausrichtungsvarianten (Flat, Notch).
 
  ausrichtung.jpg
 4. Various possibilities for detection of defects
 
The defect detection is performed as shown in the left image in a low magnification darkfield illumination, so that the defects are visible as bright dots. Thereby, the system begins to search for the defect autonomously starting at the defect position given by the laser scanner. If the defect is not detected at that very position, a search in a circle around the position is initiated.
4. Vielfältige Möglichkeiten zur Detektion von Defekten.
 
Die Defekterkennung erfolgt, wie im linken Bild zu sehen, in einer niedrigen Vergrößerung mit Dunkelfeldbeleuchtung, wodurch die Defekte als helle Punkte zu erkennen sind. Dabei beginnt das System, ausgehend von der durch den Laserscanner vorgegebenen Defektposition, selbstständig die Suche nach dem Defekt. Sollte dieser an der vermuteten Position nicht zu finden sein, wird ein Suchlauf im Kreis um diese Position herum initiiert.
 df2.jpg icr2.jpg
The classification is carried out in a further step after the defect has been centered and, as in the example here, after the illumination has been changed to brightfield interference contrast (image above right). Optionally, a change of magnification is possible.
For detection and evaluation, all microscope features such as brightfield, darkfield, interference contrasting, or confocal contrasting are available.
 
Die Klassifizierung erfolgt in einem weiteren Schritt nachdem der Defekt zentriert wurde und, wie im Beispiel hier, auf Hellfeld Beleuchtung mit Interferenzkontrast gewechselt wurde (Bild oben rechts). Optional ist dabei auch ein Wechsel der Vergrößerung möglich.
 
Für Detektion und Auswertung stehen sämtliche Mikroskopfeatures wie Hellfeld, Dunkelfeld, Interferenzkontrast oder auch Konfokalkontrast automatisiert zur Verfügung.
5. Evaluation of automatic inspection
Analyzed data can be stored in a format of your choice (Excel, TXT, XML, etc.). Alternatively, the evaluated pictures can be stored in a directory on the computer, to use them again later for e.g. quality assurance or repeated evaluation.
 
 
Option:
SECS-GEM interface
5. Auswertung der automatischen Inspektion
 
Ausgewertete Daten können in einem Format ihrer Wahl abgelegt werden (Excel, TXT, XML,...). Wahlweise können auch die ausgewerteten Einzebilder in einem Verzeichnis auf dem PC abgelegt werden, um diese später für Qualitätssicherung, nochmalige Auswertung etc zur Verfügung zu haben.
 
Option:
SECS-GEM Interface
  bilder.jpg
 
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