CN110914966A - 用于检查容器的方法及检查系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检查适于并被配置为保持衬底的容器本体的方法，该方法包括以下步骤：将来自光源(100)的光引导到被定位在容器本体(20)的内部空间(30)内的反射器元件(120)上，使得光被反射，以照亮容器本体(20)的至少一个内表面(21a、22a)，其中，光以漫射方式由反射器元件(120)反射；通过至少一个照相机(140)生成至少一个内表面的至少一个图像；以及基于至少一个图像评估容器本体(20)的状态。

Description

用于检查容器的方法及检查系统
技术领域
本申请涉及用于确定衬底载体或容器的状态的方法和检查系统。
背景技术
用于保持衬底(例如半导体晶圆、中间掩模、平板显示器或用于制造电子装置的其他衬底)的专用载体和容器(此处为“容器”)通常包括：本体构件，该本体构件限定内部空间；和盖构件，该盖构件能够可密封地连接到本体，这限定容器的关闭且密封的状态，使得例如可以在容器内提供受控的环境。盖构件可以被打开和/或与本体分离，以便装载容器或卸载容器。在至少两个相对的内表面上，本体通常设置有若干平行的凹槽或脊，这些凹槽或脊适于将若干衬底牢固且安全地堆叠在容器中，而它们彼此不接触。
虽然本申请在下文明确地提到了前开式晶圆传送盒(FOUP)和对应的本体作为这种专用容器或容器本体的优选示例，但是本发明可适用于任何种类的衬底容器。作为另外的示例，可以提及前开口运输箱(FOSB)。
在半导体晶圆处理中，机器人机构不断地布置、移动、运输、组织和处理晶圆和晶圆容器，诸如前开式晶圆传送盒(FOUP)。FOUP可能在过程中损坏(例如刮伤、破碎、变形等)，这也可能导致对在这种FOUP中存储或运输的晶圆的损坏。需要有效地检查诸如FOUP的衬底容器是否存在这种损坏和/或缺陷。而且，诸如FOUP的容器的尺寸极其重要，并且必须满足某些规格。使用不符合这种规格的FOUP可能潜在地还引起对在其中存储的晶圆的损坏，因为例如无法保证安全且无游隙的存储。诸如FOUP的衬底容器也容易受到污染，由于此，例如致使晶圆制造过程不太有效。
在WO 2016/139249 A1中公开了用于FOUP的检查系统，此处以引证的方式将该专利的全部内容并入。
期望能够容易地识别出被损坏的和/或不满足所述规格和/或被污染的容器，使得可以有效地去除这种容器。
发明内容
根据本发明，提出了用于确定衬底容器的状态的方法和检查系统，该方法和检查系统包括各个独立权利要求的特征。
本发明的方法允许有效地照亮容器本体的内部。通过使用在容器本体内部内的期望位置处定位的反射器元件，可以有效地使用来自光源的光来照亮至少一个内表面或内表面的区域，特别是纹理化的内表面或表面区域，例如，包括用于保持或堆叠衬底的脊或凹槽。使用在容器本体内部定位的反射器元件可以最小化甚至避免为了照亮感兴趣区域而移动光源的要求。通过提供容器本体内部的这种有效照明，可以优化生成容器的至少一个内表面的图像的照相机的使用，使得因此可以有效地执行容器本体的状态的评估。
根据本发明，来自光源的光以漫射的方式被反射器元件反射。光的这种漫反射导致容器本体的内表面的均匀照明，据此尤其可以防止例如由于脊或凹槽而在纹理化的表面上投射阴影。这大大简化了这种表面的图像的生成。
在这方面，值得注意的是，评估容器本体状态的概念应该尤其包括对容器本体的损坏的评估、对其尺寸是否符合期望的规格的评估以及对潜在污染的评估。
本发明的优选实施方式是从属权利要求的主题。
根据优选的实施方式，来自光源的光从反射器元件的至少两个彼此成角度设置的反射表面反射。据此，有利的是可以同时照亮容器本体的不同内表面，例如两个相对的表面，尤其是设置有用于保持或堆叠衬底的脊或凹槽的两个相对的表面。
根据优选实施方式，衬底容器是前开式晶圆传送盒(FOUP)。为了在晶圆处理期间提供对晶圆的有效处理，最重要的是FOUP处于完好状态，以避免任何类型的对衬底的错误处理或污染。
有利地，评估容器本体的状态的步骤包括对所记录至少一个图像的图像分析。根据优选实施方式，至少一个图像由至少一个线扫描照相机和/或至少一个区域扫描照相机生成。线扫描照相机提供与宽视野有关的有利处理。另一方面，对于某些应用，区域扫描照相机可以提供更快的图像处理。
根据检查系统的优选实施方式，反射器元件包括至少两个彼此成角度布置的反射表面。可以设置任意合理数量的反射表面，例如两个、三个或四个。例如，反射器元件可以设置有以金字塔形式布置的反射表面，即包括四个反射表面。
根据优选的实施方式，反射器元件包括形成V形的两个反射表面。凭借这种反射器元件，光可以被引导到两个反射表面上，以提供对容器的两个相对的内表面的均匀照明，尤其是对包含用于保持或堆叠晶圆或中间掩模的脊或凹槽的相对表面的均匀照明。
有利地，如上所述，至少一个照相机被设置为线扫描照相机或区域扫描照相机。
而且有利的是可以设置两个反射表面，使得它们之间的角度是可变的。例如，可以为相邻的反射表面提供铰接接头，使得表面可以相对于彼此成角度地移动。这使得反射表面相对于彼此的最佳设置能够修改以期望方式生成的漫射光。在其他实施方式中，邻近的反射表面不接合在一起，而是彼此接近地以预定距离或关系保持。在一些情况下，第一反射表面可以相对于第二反射表面独立地移动。在所有这些前述实施方式中，可移动反射表面可以使用自动化机构来移动或者可以手动地移动和设置。
有利地，反射器元件包括至少两个反射表面，它们相对于彼此可移动，尤其是独立地可移动。
在一些实施方式中，本发明的方法包括在成像期间使用可移动反射表面来修改到成像装置的视线和/或对容器的照明。例如，在第一步骤中，可以将可移动反射表面至少部分地移动到容器中并且可以拍摄图像。接着，在第二步骤中，可以将可移动反射表面进一步移动到容器中，可以将可移动反射表面相对于彼此移动，可以改变光源的数量或亮度，或者可以改变成像装置的位置，然后拍摄另一个图像。该第二步骤可以重复任意次数来提供图像序列。对这种连续图像序列的分析可以允许在各种照明和/或视角下对容器进行详细检查。
根据优选实施方式，评估单元被配置为提供对由至少一个照相机生成的至少一个图像的图像分析。这种图像分析可以包括例如使用在被检查的容器上和/或在照相机的光学系统中设置的参考标记来测量尺寸。例如，图像分析适于检测表面上的不规则性。例如，在某些情况下，可以在图案识别的背景下轻松识别缺陷，因为它们通常将仅构成整个表面的一小部分，该整个表面构成图像背景或缺陷的背景图案，并且缺陷的图像与这种图案或背景显著不同。该方法也可以用于识别表面上的某些污染物，诸如例如晶圆或容器本身的碎片。特别地，通过将由至少一个照相机生成的图像与符合期望规格的容器的图像(即参考图像)进行比较，可以安全地识别出不符合这些规格的容器本体。
有利地，设置至少两个照相机，其中至少一个适于提供可变的视野。例如，可以设置适于提供容器本体的完整内表面的全景视图的第一照相机，以及用于提供可变视野的第二照相机，该可变视野可以基本上小于第一照相机的视野。通过这种布置，可以同时检测容器的一般特征和详细特征。照相机可以设置有变焦系统，以便改变其视野的大小。
优选地，至少一个照相机联接到定位系统。这种与定位系统的联接有利于基于检测数据对容器尺寸或特征的实际测量。
优选地，至少一个照相机被设置为联接到线性引导部和/或旋转和/或枢转装置。通过这种联接，可以方便地调节照相机的视野，例如以在提供一般视野与特定视野之间交替，并且还以便对容器表面上的感兴趣区域进行扫描。
有利地，照相机适于产生在容器(特别是FOUP)的内表面上的感兴趣区域的数字图像，检查系统的评估单元还包括数据处理单元，该数据处理单元适于通过算法处理生成的数字图像，该算法耦合到数据处理单元的存储器和处理器，以确定容器的状态。在这方面，特别是可以确定对FOUP本体的损坏，例如FOUP的折断或损坏特征，诸如用于保持衬底(例如晶圆或中间掩模)的脊或凹槽，以及例如由于暴露到热或其他外部影响而导致的缺陷，诸如扭曲。
有利地，至少一个照相机适于扫描检查窗口，其中，检查窗口是方形、圆形、三角形、椭圆形或其任意组合，检测装置适于连续或间歇地扫描检查窗口。
在至少一个实施方式中，本发明公开了用于通过使用照相机扫描视野来确定FOUP的损坏和/或缺陷的系统和方法。可以将一个或多个照相机安装在晶圆处理系统的视觉检查室内，一个或多个FOUP可以定位在该视觉检查室中。照相机可以被配置为沿着一个或多个线性引导部移动。照相机的移动可以允许对FOUP的特定感兴趣区域的图像的更宽扫描以及更高分辨率。特定感兴趣区域可以是FOUP的内表面或外表面。特定感兴趣区域的扫描可以产生特定感兴趣区域的数字图像。所产生的图像可以通过耦合到数据处理单元的存储器和处理器的算法来用于识别损坏和/或缺陷。
附图说明
现在将参照附图描述优选实施方式。
此处：
图1示出了根据本发明的检查系统的实施方式的示意性顶部截面图；以及
图2示出了根据本发明的检查系统的另外实施方式的立体图。
具体实施方式
在图1中，示出了根据本发明的检查系统的优选实施方式的截面顶视图。
总体用10指定的检查系统适于检查用于保持衬底(例如晶圆或中间掩模)的容器的容器本体20。
容器本体20包括五个壁，即两个侧壁21、22、后壁23、底壁24以及顶壁(在图1的截面图中未示出)。容器本体20限定了包括开口31的内部空间30。
通过盖构件(图1中未示出)，内部空间30可以被封闭和密封，以在由此由容器本体20和(未示出的)盖构件提供的衬底容器内提供受控环境。
容器本体20的壁各自限定内表面。在图1中可见的壁的内表面被指定为21a-24a。
侧壁21、22的内表面21a、22a设置有若干用于保持或堆叠衬底的脊32。显然，在图1的截面立体图中，对于每个内表面21a、22a，这些脊中仅一个可见。
检查系统10包括光源100、被定位在容器本体20的内部空间30内的反射器元件120、照相机140以及评估单元160，该评估单元例如被提供为计算机。照相机140和/或光源100可以被设置为以平移和/或枢转的方式可移动。可以设置限定平移轴线和枢转轴线的引导系统。这种轴线被示意性地示出，并且对于照相机140用附图标记140a、140b来指示，并且对于光源100用附图标记100c、100d来指示。有利地，照相机140和光源100被安装在分开的引导系统上。
反射器元件120包括两个反射表面122、124，它们适于提供入射在其上的光的漫反射。例如，反射表面122、124被设置为漫射器，包括毛玻璃漫射器、聚四氟乙烯漫射器或乳色玻璃漫射器。
光源100包括至少一个光元件(例如聚光灯元件)。在图1所示的实施方式中，设置了两个光元件100a、100b。在一些情况下，使用至少两个光元件，并且可以独立地控制光元件，以打开、关闭、调暗或移动各个光元件来改变容器内的照明模式。
照相机140被设置为线扫描照相机，通过其可以生成高分辨率图像。如下面将进一步说明的，由照相机140生成的图像被传递到评估单元160上，以便进行处理。
如图1中的虚线示意性所示，由聚光灯构件100a、100b提供的照明光102a、102b以漫射方式从反射器元件120的反射表面122、124反射。这导致侧壁21、22的至少两个相对的内表面21a、22a的均匀照明。可以避免在非漫射照明情况下由于桥32而产生的任何暗影或阴影。使用内表面21a、22a的该均匀照明，照相机140生成内表面21a、22a的图像，并将其传递到评估单元160。
彼此相对的两个内表面21a、22a的同时照明允许通过照相机140同时生成这些表面的图像。这些同时生成的图像可以通过评估单元160同时处理和评估，这导致同时检查容器本体20的两个内表面21a、22a。
基于由照相机140生成的图像，评估单元160评估容器本体20的状态。例如，可以使用适当的图像识别工具来检测内表面21a、22a上的缺陷，尤其是脊32上的缺陷。而且，可以用这种方式有效地识别污染物。而且，例如通过使用比较参考图像，可以识别容器本体的尺寸和测量值，例如内表面(尤其是脊32)的尺寸，以及例如错误安装和/或缺失的零件。
在要检查后内表面23a的情况下，可以从容器本体20的内部空间30去除反射器元件120，并且例如可以在内部空间30中定位仅包括一个漫反射表面的反射器元件。根据另外实施方式，还可以以铰接的方式朝向彼此移动反射表面122、124，从而减小角度α。在角度α减小到例如0度的情况下，即，反射表面基本上背对背布置，照相机140可以生成后内表面23a的足够完整的图像。
根据又一实施方式，还可以以铰接的方式使反射表面122、124彼此远离地移动，从而增大角度α。在某些情况下，反射表面122可以插入到容器中，使得角度α较小，例如以提供与容器特征的足够间隙，然后可以移动反射表面122，以增大角度α，以对容器表面进行适当的照明。在一些实施方式中，反射表面122、124可以相对于彼此独立地移动。这种独立运动不必限于改变由相邻表面形成的角度。在一些情况下，反射表面122、124可以相对于彼此独立地移动，例如，在笛卡尔(Cartesian)系统的x和/或y和/或z方向上。
图2示出了根据本发明的检查系统的另外实施方式，该检查系统特别适于检查FOUP。为了便于参考，已经结合图1描述的相同或等同的部件设有相同的附图标记。
如可以在图2中看到的，内表面21a、22a上的脊32略微弯曲，以便对应于典型晶圆的形状。在该实施方式中，反射器元件120附接到平台构件180。通过致动该平台构件180，特别容易地将反射器元件120插入到FOUP 20中或从其中去除。替代地，可以将照相机140和聚光灯100a、100b布置在单独的单元上，使得可以以容易的方式同时移动这些部件。图2中未示出评估单元160。在未示出的其他实施方式中，反射表面122、124可以独立地附接到平台构件，该平台构件具有用于独立地支撑反射表面122、124的不止一个臂。在其他实施方式中，反射器元件120可以放置在FOUP 20内，使得其独立地位于FOUP内。
应当注意，如在欧洲专利申请EP 17 174 967.4中描述的检查系统和方法，特别是至少一个镜子(该欧洲专利申请与本申请在同一日向欧洲专利局提交，标题为“Inspectionsystem and method of inspection for substrate containers”，该欧洲专利申请的全部内容据此以引证的方式并入)可以与如在本申请中描述和/或要求保护的用于检查容器本体的方法和检查系统结合使用。
应当理解，以上描述仅是对所公开实施方式的方面的说明。在不脱离所公开的实施方式的方面的情况下，本领域技术人员可以设计出各种替代和修改。因此，所公开的实施方式的方面旨在包含落入所附权利要求的范围内的所有这种替代、修改以及变型。进一步地，在互不相同的从属权利要求或独立权利要求中记载不同特征的单纯事实并不表示不能有利地使用这些特征的组合，这种组合仍在本发明的方面的范围内。

Claims (12)

1.一种用于检查适于并被配置为保持衬底的容器本体的方法，所述方法包括以下步骤：
-将来自光源(100)的光引导到被定位在所述容器本体(20)的内部空间(30)内的反射器元件(120)上，使得所述光被反射，以照亮所述容器本体(20)的至少一个内表面(21a、22a)，其中，所述光以漫射方式由所述反射器元件(120)反射；
-通过至少一个照相机(140)生成所述至少一个内表面的至少一个图像；以及
-基于所述至少一个图像评估所述容器本体(20)的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光通过反射器元件(120)反射，所述反射器元件包括至少两个彼此成角度(α)布置的反射表面(122、124)。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，评估所述容器本体(20)的状态的所述步骤包括对生成的所述至少一个图像的图像分析。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述至少一个图像由至少一个线扫描照相机生成。
5.一种用于检查适于并被配置为保持衬底的容器本体的检查系统，所述检查系统包括：
-光源(100)；
-反射器元件(120)，所述反射器元件适于并被配置为定位在所述容器本体(20)的内部空间(30)内，其中，所述反射器元件(120)包括至少一个反射表面(122、124)，所述至少一个反射表面被配置为提供来自所述光源(100)的光的漫反射，以照亮所述容器的至少一个内表面(21a、22a)；
-至少一个照相机(140)，所述至少一个照相机适于并被配置为生成由从所述反射器反射的光照亮的所述容器本体(20)的至少一个内表面(21a、22a)的至少一个图像；以及
-评估单元(160)，所述评估单元适于并被配置基于所述至少一个图像评估所述容器本体(20)的状态。
6.根据权利要求5所述的检查系统，其中，所述反射器元件(120)包括至少两个彼此成角度(α)布置的反射表面(122、124)。
7.根据权利要求5或6中任意一项所述的检查系统，其中，所述反射器元件(120)包括形成V形的两个反射表面(122、124)。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的检查系统，其中，所述至少一个照相机(140)被设置为线扫描照相机。
9.根据权利要求5至8中任意一项所述的检查系统，其中，所述评估单元(160)适于并被配置为提供对由所述至少一个照相机(140)生成的所述至少一个图像的图像分析。
10.根据权利要求6至9中任意一项所述的检查系统，其中，所述至少两个反射表面被设置为使得角度(ɑ)是可变的。
11.根据权利要求5至10中任意一项所述的检查系统，其中，所述反射器元件(120)包括相对于彼此可移动的至少两个反射表面。
12.根据权利要求11所述的检查系统，其中，所述至少两个反射表面相对于彼此独立地可移动。
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