CN106841228B - 微尘检测机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微尘检测机构，在一机体上设有一光学影像模块，且机体上设有一可供承载待检的光罩的载台模块，该载台模块位于光学影像模块下方、且可相对线性位移，本发明的特色在于机体于光学影像模块周缘设有至少二个相对等距、且等角的光源模块，所述的这些光源结构具有一可调整光源射出角度的激光发光件，使所述的这些激光发光件发出的光源能距焦于光学影像模块的检测范围内，且所述的这些激光光源组的光源接近或等于待检光罩的表面，如此，可提供有效的光源，以避免光源穿透透光件而产生影像干扰，且可供有效办视微尘的大小，能提升其检测的效率与准确率，减少不必要的误判状况，进一步可提高晶圆后续加工的合格率。

Description

微尘检测机构

技术领域

本发明涉及一种透光件表面的检测技术领域，具体而言是一种可减少透光件两侧表面影像相互干扰的微尘检测机构，以能快速、且准确判断微尘大小。

背景技术

按，在现今半导体的制程中，是以微影(Photolithography)与蚀刻制程(EtchingProcess)来完成晶圆表面图案的制作，其中用以供微影制程使用的光罩(Mask)具有不可或缺的关键地位。光罩是一绘有特定图案的透光玻璃片，其中包含一具有图形(Pattern)的图案区，供利用一光源，将图案区上的图形转移至晶圆上的光阻，再经过蚀刻制程于晶圆表面完成图案。而光罩为了保护图案区上的图形，图案区的上方通常会设有一图罩护膜(Pellicle)，用来避免图案区上的图形遭受刮伤、污染或破坏。

然而，光罩污染是一直存在发生的问题，在操作波长等于或小于248纳米长的光微影制程中，高解析度光罩特别容易受到污染。这些污染包含附着于光罩表面的微粒、结晶、又或雾化等现象，以这类受到污染的光罩应用于黄光微影制程中，其会直接影响光罩上的图形，进一步会造成晶圆制造积体电路的合格率降低。虽然清洗光罩表面可以解决前述的微尘污染问题，但过多的清洗次数不仅会减少光罩的使用寿命，也会增加其清洗成本，更重要的是会拉长作业等待时间，而需要准确更多的光罩、又或影响晶圆的产出。

因此，一般对于会针对不同的光罩设定污染的容许标准，并于光罩进入制程或储存时进行检测，当污染未超过容许标准时即不进行清洗，反的当超出容许标准时即进行清洗。传统的检测方式以人工目检为主，但由于费时、且易因检查人员的主观判断、长时间作业、或眼睛疲劳等因素，而产生误判。目前业界也开发有不同的光罩检测设备，供自动化检出污染。

现有的光罩检测设备系使用光学模块影像感测器，CCD元件、又或CMOS元件扫描整个光罩表面，如此检测光罩上的污染或沉淀物，但由于一般光学模块的光源来自光罩上方或下方，再加上光罩由透光玻璃片所制成，如此会造成下方表面图形干扰，无法有效检出上方表面的微尘，故目前光学模块的原理基础系利用光束(例如：激光束或电子束)的点状小范围的光学扫描技术。然而，现有光学扫描系统的费用是相当昂贵，且光罩通常是由非常平坦的透光石英片或是透光玻璃片所构成的，于进行光学扫描时会有难以聚焦，以及因迭影误判微尘大小的状况，因此其检测扫描速度很慢，同时受到前述迭影误判的影响，其检出的微尘尺寸一般仅能达到50um*50um，对于更小的微尘检出能力受限相当的限制，其逐渐无法满足现有积体电路线径越来越小的微尘检出需求。

再者，由于其是以光束扫描为主，不仅扫描速度慢，且难以组成完整的光罩表面，如此即难以让检测设备记住微尘位置，而无法提供操作人员于检测后进行以定位直接将光学模块移至微尘上方进行人工判读，也无法做为后续生产异常的原因判断依据。

换言之，以现有的检查方法或设备而言，不仅易误判微尘大小、且检出速度慢，同时检出能力受限，也不易进行后续人员或异常判读，影响到整体半导体制程的时间与合格率，如何解决前述问题，系业界的重要课题。

有鉴于此，本发明人乃针对前述现有透光的光罩于微尘检查时所面临的问题深入探讨，并凭借本发明人多年从事相关开发的经验，而积极寻求解决的道，经不断努力的研究与发展，终于成功的实用新型出一种微尘检测机构，以克服现有者难以快速检出大小及位置所造成的困扰与不便。

发明内容

因此，本发明的主要目的系在提供一种可以有效检出微尘尺寸及位置的微尘检测机构，以能减少误判，且供后续判读处理，从而提高后续晶圆加工的效率与合格率。

又，本发明的次一主要目的系在提供一种可以提高检出能力的微尘检测机构，其能有效检出尺寸更小的微尘，以满足半导体更微细制程的需求。

再者，本发明的另一主要目的系在提供一种可以快速扫描的微尘检测机构，其能完整、且迅速检查光罩表面，提高光罩检查的效率与频率。

为此，本发明主要系通过下列的技术手段，来具体实现上述的各项目的与效能：

一种微尘检测机构，其特征在于，其至少包含有：

一机体，其具有一移动轴；

一载台模块，其滑设于机体的移动轴，该载台模块可供承载待测的透光件沿机体的移动轴线性位移；

一光学影像模块，其设于机体上，供该光学影像模块与该载台模块能够相对位移，该光学影像模块由至少一呈线性扫描的影像感测元件所组成，该至少一影像感测元件的线性扫描延伸轴与载台模块的移动轴呈垂直相交并形成有交点；以及

至少二光源模块，其分设于机体的移动轴两侧中的至少一侧，该至少二光源模块分别具有一激光发光件，且至少二该激光发光件的光源射出点与该交点等距且等角，该至少二激光发光件的光源射出点与待测透光件检测表面的夹角角度介于0.5至6度之间。

所述的微尘检测机构，其中：该至少二光源模块的激光发光件是波长600nm～700nm的红光激光二极管。

所述的微尘检测机构，其中：该至少一影像感测元件距离待测透光件检测表面的焦距高度为280mm～320mm，将该线性滑轨的移动轴定义为X轴方向，将该影像感测元件的线性扫描延伸轴定义为Y轴方向，而该至少二光源模块的激光发光件的光源射出点与该交点之间的连线在X轴上的投影距离为300mm～320mm，且该至少二光源模块的激光发光件的光源射出点与该交点在Y轴上的投影距离为120mm～130。

所述的微尘检测机构，其中：该微尘检测机构用于检测半导体光罩时，该至少一影像感测元件距离待测透光件检测表面的焦距高度为293mm～305mm，将该线性滑轨的移动轴定义为X轴方向，将该影像感测元件的线性扫描延伸轴定义为Y轴方向，而该至少二光源模块的激光发光件的光源射出点与该交点在X轴上的投影距离为307mm～311mm，且该至少二光源模块的激光发光件的光源射出点与该交点在Y轴上的投影距离为123mm～127mm，再者该至少二光源模块的激光发光件的光源射出点与待测透光件检测表面的夹角角度介于0.5至3度之间。

所述的微尘检测机构，其中：该激光发光件通过一微调模块设于机体上，且该微调模块具有可调整X轴、Y轴、Z轴、X轴旋转角度、Y轴旋转角度、Z轴旋转角度或其任意组合的调整功能。

所述的微尘检测机构，其中：该载台模块具有一可供待测透光件迅速定位于检测位置的定位机构，该定位机构具有一底板，且底板在对应待测透光件的角落分别设有一固定件，且各固定件分别设有一供顶撑该待测透光件各角落的撑块，又撑块与固定件间进一步设有一能调节高度的调整组，该定位机构的底板顶面在对应待测透光件各边缘处分别设有一供选择性贴抵待测透光件边缘的推压件，该推压件上分别设有至少两个可同步选择性贴抵待测透光件边缘的抵柱，使不同待测透光件均能定位于同一检测位置。

所述的微尘检测机构，其中：该载台模块具有一可带动待测透光件上、下位移的升降机构，该升降机构具有一基板，且基板上滑设有一具有斜导面的座体，座体的斜导面上滑设有一具有相对斜导面的承体，基板在承体异于座体一端固设有一立板，供承体能够沿立板上、下位移，再者基板在座体异于承体的一端设有一供选择性作动座体的驱动件，令承体能够利用斜导面沿立板产生升降作用。

所述的微尘检测机构，其中：该载台模块的定位机构设于升降机构顶面，再者该定位机构上设有至少一能够检知待测透光件厚度的高度检测元件，该高度检测元件并与升降机构的驱动件形成电气连接，供配合待测透光件厚度调节升降机构的承体顶升高度。

如此，通过前述技术手段的具体实现，使本发明的微尘检测机构可利用由线性影像感光元件构成的光学影像处理模块，快速扫描光罩的表面，且通过斜设的导光单元导光板的作用，使光源的光线可斜射于光学影像处理模块扫描处，而提高其聚焦效果，从而提高污染物的辨识率，故能有效增进其检查效率与准确率，减少不必要的人力及误判状况，进一步可提高晶圆后续加工的合格率，并可提高其工作效率，而能增加其附加价值，并能提高其经济效益。

为使贵审查委员能进一步了解本发明的构成、特征及其他目的，以下乃举本发明的若干较佳实施例，并配合图式详细说明如后，供让熟悉该项技术领域者能够具体实施。

附图说明

图1是应用本发明微尘检测机构的设备的俯视平面示意图。

图2是本发明微尘检测机构的俯视平面示意图，供说明各组件于俯视的相对关系。

图3是本发明微尘检测机构的侧视平面示意图，供说明各组件于侧面的相对关系。

图4是本发明微尘检测机构中载台模块的外观示意图。

图5是本发明微尘检测机构中载台模块的升降机构的分解示意图，供说明其构成态样。

图6是本发明微尘检测机构中载台模块的定位机构的外观示意图，供说明其构成态样。

附图标记说明：10机体；15线性滑轨；20载台模块；21升降机构；22基板；23座体；230斜导面；24导引件；25承体；250斜导面；26导引件；27立板；28导引件；29驱动件；30定位机构；31底板；32固定件；320撑块；33调整件；34平台；35推压件；36气压伸缸；37杆座；38抵柱；39高度检测元件；40光学影像模块；41影像感测元件；50光源模块；51激光发光件；55微调模块；80待测透光件；X移动轴；Y检测延伸轴；P交点。

具体实施方式

本发明是一种微尘检测机构，随附图例示本发明的具体实施例及其构件中，所有关于前与后、左与右、顶部与底部、上部与下部、以及水平与垂直的参考，仅用于方便进行描述，并非限制本发明，也非将其构件限制于任何位置或空间方向。图式与说明书中所指定的尺寸，当可在不离开本发明的申请专利范围内，根据本发明的具体实施例的设计与需求而进行变化。

而本发明是一种供检测如半导体光罩的透光件表面的微尘检测机构，如图1、图2及图3所显示者，其系于一机体10上设有一供承载待测透光件80的载台模块20，且机体10于载台模块20上方设有一供检测待测透光件80的光学影像模块40，该光学影像模块40与载台模块20可相对线性位移，又机体10于对应待测透光件80周缘设有至少两组光源可聚焦于光学影像模块40检测位置的光源模块50所组成；

其中所述的机体10由系列金属骨材及板材所构成，供本发明其他各模块如载台模块20、光学影像模块40及相关电控、气压等零件组设，且机体10上并设有一供载台模块20于光学影像模块40下方相对线性位移的线性滑轨15，该线性滑轨15的移动轴被定义为X轴；

又所述的载台模块20系如图4所示，其具有一可带动待测透光件80上、下位移的升降机构21，且载台模块20另具有一可供待测透光件80迅速定位于检测位置的定位机构30，该定位机构30并可设于升降机构21顶面，又如图5所示，该升降机构21具有一可滑设于机体10线性滑轨15的基板22，供被利用伺服马达及导螺杆以相对光学影像模块40线性位移，且基板22上滑设有一具斜导面230的座体23，该座体23与基板22相对表面间设有一包含导轨与导座的导引件24，使座体23可相对基板22线性位移，又座体23的斜导面230上滑设有一具相对斜导面250的承体25，再者座体23与承体25的相对斜导面230、250间设有一包含导轨与导座的导引件26，另基板22于承体25异于座体23一端固设有一立板27，该立板27与承体25端面间设有一包含导轨与导座的立状导引件28，使承体25仅能上下位移，再者基板22于座体23异于承体25的一端设有一包含伺服马达及导螺杆的驱动件29，供作动座体23相对承体25前、后位移，且令承体25可利用斜导面230、250沿立板27导引件28产生升降作用；

而载台模块20的定位机构30具有一供锁设于升降机构21顶面的底板31，如图6所示，且底板31于对应待测透光件80的角落分设有一固定件32，且各固定件32分别设有一供顶撑该待测透光件80各角落的撑块320，该撑块320可以选自聚醚醚酮(PEEK)材质，使该待测透光件80可水平放置于定位机构30上，又撑块320与固定件32间可进一步设有一能调节高度的调整组33，供用于选择性调整待测透光件80对应角落的高度，以确保待测透光件80表面的水平度，又定位机构30的底板31顶面于固定件32所围空间内设有一平台34，该平台34于对应待测透光件80各边缘处分设有一供选择性贴抵待测透光件80边缘的推压件35，所述的这些推压件35系于平台34上设有一气压伸缸36，且该气压伸缸36的伸杆上设有一杆座37，该杆座37上分设有一至少两同一轴线的抵柱38，供受气压伸缸36作用而选择性贴抵待测透光件80，用以当所有推压件35同步内收时，可利用各该推压件35的抵柱38同步推压待测透光件80，使不同待测透光件80均能定位于同一检测位置，提高检出的精准度，再者该定位机构30上设有至少一可检知待测透光件80厚度的高度检测元件39，该高度检测元件39并与前述升降机构21的驱动件29形成电气连接，供配合待测透光件80厚度调节升降机构21的承体25顶升高度；

再者，如图2、图3所示，该光学影像模块40具有自动拍照功能，且该光学影像模块40可以由至少一呈线性扫描的影像感测元件41(其可以选自CCD元件、又或CMOS元件)所组成，且所述的这些影像感测元件41的线性扫描延伸轴被定义为Y轴，且该线性扫描延伸轴Y与载台模块20的移动轴X呈垂直相交状，其被定义为交点P，又本发明是以两并排的影像感测元件41为主要实施例，供一次性检测如光罩的待测透光件80的宽度、又或两侧平行的表面(如光罩的护膜两侧表面)，使待测透光件80于水平面仅需相对该光学影像模块40单轴位移，以提升检测速度及准确性，且该光学影像模块40的影像感测元件41与待测透光件80的检测表面的焦距高度H1为280mm～320mm，以检测半导体的光罩为例，其最佳焦距高度H1为293mm～305mm；

至于所述的这些光源模块50分别具有一激光发光件51，该激光发光件51可以选自波长600nm～700nm的激光二极管，如红光激光二极管，该激光发光件51系通过一微调模块55分设于机体10上对应待测透光件80移动轴X的两侧，该微调模块55可以是具有可调整X轴、Y轴、Z轴及各轴旋转角度的调整功能，且所述的这些微调模块55的激光发光件51的光源射出点与待测透光件80的移动轴X及光学影像模块40的检测延伸轴Y的交点P呈等距、且等高的方式设置，本发明是以检测光罩为例，其系使用四组光源模块50为主要实施例，且所述的这些光源模块50的激光发光件51的光源射出点与交点P的X轴向距离L2为300mm～320mm，而所述的这些光源模块50的激光发光件51的光源射出点与交点P的Y轴向距离L1为120mm～130mm，两者的相对夹角约为(20度至25度)，又所述的这些光源模块50的激光发光件51的光源射出点与待测透光件80检测表面的高度H2为3mm～33mm(两者的相对夹角约为0.5度至6度)，本发明的最佳实施例为所述的这些光源模块50的激光发光件51的光源射出点与交点P的X轴向距离L2为307mm～311mm，而所述的这些光源模块50的激光发光件51的光源射出点与交点P的Y轴向距离L1为123mm～127mm，又所述的这些光源模块50的激光发光件51的光源射出点与待测透光件80检测表面的高度H2为距离为3mm～13mm(两者的相对夹角约为0.5度至3度)；

如此，通过不同方向的光源，使待测透光件80表面的微尘能被有效显影，且可减少因周边阴影所产生的误判，使光学影像模块40可准确检出微尘的大小及位置，且进一步可使更小的微尘，依据实测可检出10um*10um的微尘，大幅提升其检出能力，进而组构成一能迅速、且准确检出的微尘检测机构者。

而本发明于进行待测透光件80检测作业的实际操作时，则系如图1、图2及图3所示，以半导体光罩为例，其系令待测透光件80的光罩置于载台模块20的定位机构30撑块320上(如图4、图6所示)，并利用推压件35的气压伸缸36收回抵柱38，使每次检测的待测透光件80均可平置定位于载台模块20的同一位置，且定位机构30上的高度检测元件39可同步检知待测透光件80的厚度，并通过升降机构21的驱动件29将待测透光件80顶升至对应的检测高度(如图4、图5所示)，并同步开启光学影像模块40的影像感测元件41与光源模块50的各该激光发光件51；

当载台模块20承载待测透光件80沿机体10移动轴X位移、且经过光学影像模块40的影像感测元件41的线性阵列感测线时，由于周围各该光源模块50的激光发光件51是以等距、等角方式投射光源，使待测透光件80表面上的微尘可被四周的光源显影，且可利用来自四周的光源，减少微尘因光源使周边产生阴影所造成尺寸的误判，让光学影像模块40的影像感测元件41可准确检出各该微尘的大小及位置，且进一步可使更小的微尘，依据实测可检出10um*10um的微尘，大幅提升其检出能力。

经由上述的说明，本发明利用系列等距、等角设置的至少二光源模块50，使待测透光件80表面的微尘能被有效的打光，且通过光学影像模块40的线性扫描功能的影像感测元件41能快速、且有效检出的微尘大小及位置，以能减少误判，且供后续判读处理，且能有效检出尺寸更小的微尘，以满足半导体更微细制程的需求，同时可以组成完整的光罩表面，让检测设备记住微尘的尺寸与位置，以供操作人员于检测后，进行微尘的定位，且配合光学影像模块40可拍照的功能自动拍照存档，与清洗前后做比较，以便判断清洗效果，并可方便的后进行人工检视、判读及记录，并可做为后续生产异常的原因判断依据，大幅增进其实用性。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种微尘检测机构，其特征在于，其至少包含有：

一机体，其具有一移动轴；

一载台模块，其滑设于机体的移动轴，该载台模块可供承载待测的透光件沿机体的移动轴线性位移；

一光学影像模块，其设于机体上，供该光学影像模块与该载台模块能够相对位移，该光学影像模块由至少一呈线性扫描的影像感测元件所组成，该至少一影像感测元件的线性扫描延伸轴与载台模块的移动轴呈垂直相交并形成有交点；以及

四组光源模块，其分设于机体的移动轴两侧而构成两对相对设置的光源模块，该四组光源模块分别具有一激光发光件，且四个该激光发光件的光源射出点与该交点等距且等角，四个该激光发光件的光源射出点与待测透光件检测表面的夹角角度介于0.5至6度之间；四个该光源模块的激光发光件是波长600nm～700nm的红光激光二极管，两对相对设置的光源模块之间的相对夹角为20度至25度；

其中，该载台模块具有一可供待测透光件迅速定位于检测位置的定位机构，该定位机构具有一底板，且底板在对应待测透光件的角落分别设有一固定件，且各固定件分别设有一供顶撑该待测透光件各角落的撑块，又撑块与固定件间进一步设有一能调节高度的调整组，该定位机构的底板顶面在对应待测透光件各边缘处分别设有一供选择性贴抵待测透光件边缘的推压件，该推压件上分别设有至少两个可同步选择性贴抵待测透光件边缘的抵柱，使不同待测透光件均能定位于同一检测位置。

2.根据权利要求1所述的微尘检测机构，其特征在于：该至少一影像感测元件距离待测透光件检测表面的焦距高度为280mm～320mm，将该线性滑轨的移动轴定义为X轴方向，将该影像感测元件的线性扫描延伸轴定义为Y轴方向，而该四组光源模块的激光发光件的光源射出点与该交点之间的连线在X轴上的投影距离为300mm～320mm，且该四组光源模块的激光发光件的光源射出点与该交点在Y轴上的投影距离为120mm～130mm 。

3.根据权利要求1所述的微尘检测机构，其特征在于：该微尘检测机构用于检测半导体光罩时，该至少一影像感测元件距离待测透光件检测表面的焦距高度为293mm～305mm，将该线性滑轨的移动轴定义为X轴方向，将该影像感测元件的线性扫描延伸轴定义为Y轴方向，而该四组光源模块的激光发光件的光源射出点与该交点在X轴上的投影距离为307mm～311mm，且该四组光源模块的激光发光件的光源射出点与该交点在Y轴上的投影距离为123mm～127mm，再者该四组光源模块的激光发光件的光源射出点与待测透光件检测表面的夹角角度介于0.5至3度之间。

4.根据权利要求1所述的微尘检测机构，其特征在于：该激光发光件通过一微调模块设于机体上，且该微调模块具有可调整X轴、Y轴、Z轴、X轴旋转角度、Y轴旋转角度、Z轴旋转角度或其任意组合的调整功能。

5.根据权利要求1所述的微尘检测机构，其特征在于：该载台模块具有一可带动待测透光件上、下位移的升降机构，该升降机构具有一基板，且基板上滑设有一具有斜导面的座体，座体的斜导面上滑设有一具有相对斜导面的承体，基板在承体异于座体一端固设有一立板，供承体能够沿立板上、下位移，再者基板在座体异于承体的一端设有一供选择性作动座体的驱动件，令承体能够利用斜导面沿立板产生升降作用。

6.根据权利要求5所述的微尘检测机构，其特征在于：该载台模块的定位机构设于升降机构顶面，再者该定位机构上设有至少一能够检知待测透光件厚度的高度检测元件，该高度检测元件并与升降机构的驱动件形成电气连接，供配合待测透光件厚度调节升降机构的承体顶升高度。

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