CN110914967A - 用于衬底容器的检查系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检查系统，该检查系统构造和适用于检查衬底容器或衬底容器的部件，容器或部件包括多个表面，该系统包括至少一个镜子(110)，镜子(110)布置和构造成提供多个表面中至少第一表面和第二表面的同时视图。

Description

用于衬底容器的检查系统和方法
技术领域
本申请涉及一种用于确定衬底载体或容器的状态的检查系统以及对应的方法。
背景技术
用于保持衬底(例如，掩膜、半导体晶圆、平板显示器或用于制造电子设备的其他衬底)的这种载体和容器(这里称为“容器”)通常包括典型为立方形的容器本体，容器的一侧设置为开口，通过开口可将衬底插入容器本体中。此外，容器包括盖构件或门构件，盖构件或门构件适用于和构造为关闭该开口，从而紧密地密封容器本体内的空间，例如，以便可在其中提供受控的气氛。为了在容器本体和盖之间提供紧密的密封，设置了垫圈。该垫圈通常设置在盖上，但也可以设置在容器本体的前表面，即开口周围的表面。
虽然本申请提出将前开式晶圆传送盒(FOUP)作为优选的示例，但本发明适合于任何类型的衬底容器。作为进一步的例子，提到了前开式运装箱(FOSB)。
在半导体晶圆加工中，机器人机构不断地布置、组织和加工晶圆及晶圆容器，如前开式晶圆传送盒(FOUP)。在加工中可能损坏(例如擦伤、断裂、变形等)FOUP。存在对容器如FOUP是否有这种损坏和/或缺陷进行有效检查的需要。
像FOUP这样的衬底容器也容易受到污染，使得例如晶圆制造加工不那么有效。因此，例如，在容器本体或盖上设置没有缺陷的垫圈，以便能够在容器内提供受控且未受污染的气氛，这是非常重要的。
在下文中，无论何时使用术语“容器或部件”，即此类容器的部件，例如容器本体或盖，这应指衬底容器及其部件，即构造为并适用于保持和/或运输衬底的容器。
发明内容
根据本发明，提出了一种包括权利要求1的特征的检查系统，以及一种包括权利要求11的特征的方法。
根据本发明，提出了一种检查系统，检查系统构造为和适用于检查衬底容器或衬底容器的部件，容器或部件包括多个表面，系统包括至少一个镜子，镜子布置和构造为提供多个表面中至少第一表面和第二表面的同时视图。这样的同时查看提供了关于对衬底容器可能缺陷的高效检查。在以前的解决方案中，习惯于从第一侧，即检查第一表面，随后从第二侧，即检查第二表面，来查看容器或容器的部件。这需要对例如容器或部件重新定位，导致更长的检查时间和更冗长的处理。有利地，根据本发明的检查系统适用于并构造为检查包含前表面和多个内侧表面和/或外侧面的容器或部件，以及至少一个镜子布置成提供前表面和多个侧表面中的至少一个的同时视图。例如，容器的本体的前表面通常设置了密封件或垫圈，该前表面包括开口，衬底通过该开口插入容器本体，开口与适用于密封地关闭该开口的盖构件相互作用。根据本发明，例如，可能从两侧同时查看和检查该密封或垫圈的缺陷。此外，根据本发明，盖构件可以设置可以从两侧同时查看和检查的这种密封件或垫圈。
根据本发明优选的实施例，至少一个镜子设置为相对于容器或部件以可平移和/或可枢转的方式可移动。此措施使得有效地查看容器或部件的不同区域，而无需移动容器或部件。例如，在第一模式中，可以定位镜子以提供容器的前表面和邻近外表面的同时视图。随后通过以平移和/或可枢转的方式移动镜子，例如，可以提供前表面和内表面的同时视图。
有利地，检查系统包括相机，相机构造为并适用于捕获容器或部件的多个表面中的至少第一表面和第二表面的同时视图的图像。特别地，相机图像可与基于图像分析的计算机结合使用，图像分析构成了评估表面和/或表面结构的有力工具，特别是评估表面或表面结构内部出现的缺陷。也可能提供多个相机。只提供一个相机是有利的，该系统的成本可以最小化，同时降低了处理的复杂性。然而，也可能向系统提供至少两个相机，其中至少一个相机适用于提供可变视场。例如，可以提供第一相机，其适用于提供容器的完整表面或侧面的全景视图，以及用于提供可变视场的第二相机，其可以基本上小于第一相机的视场。通过这样的布置，可以同时检测到容器的一般特征和详细特征。相机可以设置在变焦系统内，以改变其视场的大小。
根据本发明优选的实施例，相机构造为并适用于捕获容器或部件的前表面和多个侧面中的至少一个的图像。这允许对容器或部件进行特别高效和快速的检查，从而减少检查期间对容器的处理。
有利地，将相机设置为线扫描相机，线扫描相机允许对感兴趣区域的高分辨率图像进行有效地捕获。有利地，也可以将相机设置作为区域扫描相机。区域扫描相机允许有效和快速地捕获感兴趣区域的图像。
有利地，相机设置为可移动的，从而相机相对于容器或部件以可平移和/或可枢转的方式可定位。特别与至少一个以可平移和/或可枢转的方式可移动的镜子相结合，这允许对容器或部件的任何表面或表面区域进行高效的检查。需要注意，对于某些应用，相机这样的移动或定位可能是不必要的。因此，包括仅适用于绕着一、二或三个轴线枢转运动的相机以及仅适用于在一、二或三个方向上平移运动的相机的检查系统构成了在本发明范围内可能的实施例。还可能提供根据本发明的检查系统，其中相机是不可移动的，例如固定地附接到安装框架。
根据优选的实施例，检查系统包括评估单元，该评估单元适用于且构造为基于相机捕获的至少一个图像来评估容器或部件的状态。有利地，评估单元设置为计算机。有利地，该评估单元还包括构造为并适用于控制至少一个镜子和/或相机定位的控制器。
优选地，评估单元适用于和构造为提供由相机捕获的至少一个图像的图像分析。如上所述，这样的图像分析构成了有力的工具，该工具用于评估例如部件的容器表面的状态，特别是用于识别导致容器或部件不可用的任何缺陷。
根据本发明的检查系统尤其可以适用于和构造为检查前开式晶圆传送盒(FOUP)，特别是FOUP的本体构件和/或盖构件。为了在晶圆加工过程中提供有效的晶圆处理，最重要地是使FOUP处于无瑕疵的状态，以避免对晶圆任何不当的处理或污染。
根据本发明，用于检查包含多个表面的衬底容器的部件或衬底容器的方法包括以下步骤：
将要检查的容器或部件定位在检查系统内或其附近，该检查系统包括至少一个镜子，用于提供多个表面中的至少第一表面和第二表面的同时视图；
捕获多个表面中的第一表面和第二表面的同时视图的图像，特别是使用相机，以及
评估容器或部件的状态，特别是使用评估单元。
当利用这种方法时可实现的优点本质上对应于如上概括结合检查装置的优点。
有利地，为了实施根据本发明的方法，使用包括至少一些，特别是如上概括所有特征的检查系统。
方便地，在检测系统中使用的相机构造为并适用于在容器的表面感兴趣的区域产生数字图像，特别是FOUP，检查系统进一步包括数据处理单元，该数据处理单元适用于通过与数字处理单元的存储器和处理器耦合的算法处理生成的数字图像，以识别容器的状态和/或容器的内容。在这一点上，特别有可能确定FOUP的损坏，如FOUP的断裂或损坏特征，例如垫圈、索环或处理法兰，以及缺陷，如由于暴露于热或其他外部影响的变形。
此外，例如，可以定期对FOUP和其他容器进行清理，例如使用氮气(N2)，以防止容器内容物受到污染。氮气清理通过通常设置在容器的底座中的喷嘴进行。为了防止任何污染，喷嘴与索环相互作用。根据本发明的检查装置可以有效地检查该喷嘴。
有利地，检查系统包括至少一个光源。特别地，可以将这种光源定位和/或移动至容器内部中或容器内部内，特别是要检查其状态和/或内容物的FOUP。在某些情况下，使用至少两个光源，并且可以独立地控制光源以打开、关闭、调暗，或移动单个光源从而改变容器上和/或容器内的照明图案。
在至少一个实施例中，本发明公开了通过使用相机扫描视场来确定对FOUP的损伤和/或缺陷的系统和方法。可以将一个或多个相机安装在晶圆加工系统的视觉检查腔内，其中可以定位一个或多个FOUP。可以将相机构造为沿一个或多个线性导轨移动。相机的运动可以允许对FOUP的感兴趣的特定区域进行更广泛的扫描。感兴趣的特定区域可以是FOUP的内表面或外表面。对感兴趣的特定区域的扫描可以产生特定感兴趣区域的数字图像。生成的图像可以由耦合到数据处理单元的存储器和处理器的算法来使用，以识别损坏和/或缺陷。
附图说明
现在将参考附图描述优选的实施例。其中：
图1示出了根据本发明的检查系统实施例的示意性立体图，
图2示出了根据图1的检查系统的示意性简化侧视图，
图3示出了根据本发明的检查系统的另一个实施例的示意性简化侧视图，
图4示出了根据图3的检查系统的主视图，
图5示出了根据图3和图4的检查系统的另一个应用，并且
图6示出了执行图5的应用的根据图3至图5的检查系统的主视图。
具体实施方式
参照图1，通常指定为10的检查系统适用于检查用于保持衬底的容器的容器本体20。在图1中，作为这种容器的典型示例，部分地示出了FOUP的本体20。容器本体20包括了限定本体的开口的前表面20a，通过该前表面20a，可以将晶圆插入容器本体20的内部21。开口可以通过盖构件21来关闭，在图1中未示出该盖构件21，但在图5和图6中示意性地示出了盖构件21，盖构件21与前表面20a相互作用，从而能够在容器本体20的内部21中提供受控气氛。
在用盖构件21关闭开口后，为了在内部21中提供这样的受控气氛，在容器本体20的下内表面20b中设置阀门构件22。如图1所示，这些阀门设置在前表面20a附近的内表面20b中。
检查系统10包括相机140和镜子元件120。检查系统进一步包括用于评估由相机140捕获的图像的评估单元。该评估单元未在图1中示出，但在图2、3和5中示意性地示出了，并且用附图标记160指定。
相机140可枢转地安装在框架150上。为了提供相机的枢转运动，相机附接至枢转机构142，该枢转机构142适用于允许相机140绕着一个、两个或三个轴线，尤其是水平和/或竖直轴线的枢转运动。
还可能设置相机140在一个、两个或三个方向上可平移地移动。例如，为了实现竖直移动，可以将相机140安装在沿着框架150的竖直构件可移动的滑架上。通过设置框架140的竖直构件沿框架150的水平构件在水平上可移动，将可以实现水平移动。这没有在图1中明确示出。
镜子120设置为绕着水平轴线可枢转，该水平轴线本质上沿其水平长度延伸，即，例如平行于容器本体20的上水平延伸边缘20c延伸。在图1中，镜子12固定地附接至枢转机构121，该枢转机构适用于提供绕着这样的水平轴线的镜子12的枢转运动。
镜子120和相机140布置为使得可以同时捕获设置在容器本体20的内表面20b上/中的阀门构件22的镜子面图像和容器本体的前表面20a的图像。
图2中示出了镜子120的典型定位，图2中示出了图1检查系统简化的侧面剖面图。这里，示意性地示出了镜子120的枢转轴线120a，该枢转轴线120a允许如弯曲箭头120e所示的枢转运动。需要注意，如图1所示，利用枢转机构121可以实现这样的枢转轴线，镜子围绕这样的枢转轴线可枢转而无任何的平移运动。然而，由于枢转机构121的特定构造，还可能与小的平移运动一同提供这样的枢转运动。此外，通过箭头120b、120c，示了镜子120可能的平移运动的方向。可以看出，镜子120在水平方向(如箭头120b所示)上相对于相机140稍微定位于容器本体20的前面。通过选择镜子120绕着轴线120a的正确方位，从容器本体20的内下表面上的阀门构件22a发出的光可以被反射，从而被相机140所捕获(如虚线所示)。同时，相机140可以捕获如由点划线所示的容器本体20前表面20a的图像。与先前的解决方案相比，这种水平延伸表面(内表面20b)的图像和竖直延伸表面(前表面20a)的图像的同时捕获导致了对容器本体20更快和更有效的检查。
需要注意，也可以设置相机140以平移或枢转的方式可移动，如箭头140a、140b(表示x和y方向的平移运动)、圆圈140c(表示z方向的平移运动，即进入或退出绘图层)和弯曲箭头140D(表示绕着轴线以z方向的枢转运动)所示。如上所述，可以设想绕着其它轴线的进一步枢转运动，例如，沿x和y方向延伸的轴线。
在图2中，示意性地示出了评估单元160，通过该评估单元，可以评估由相机140捕获的图像，例如通过图像分析。也可以将评估单元160构造为并适用于控制相机140和/或镜子120的移动。
图3和图4示出了根据本发明的检查系统的另一个实施例。这里，如图4所示，在容器本体20周围设置四个镜子120。在图3中，仅示出了这些镜子120的上部和下部。
在本实施例中，布置镜子120使得相机140可以捕获容器本体20的外表面20c的图像。为了实现这一点，与图1和图2的实施例相比，镜子120在水平方向上相对于相机140布置在容器本体20的上方或侧面。同样，通过设置绕枢转轴线120a的正确角度，通过相机140可以捕获所述外表面20c的图像(如虚线所示)。同时，再次由点划线所示，相机140可以捕获前表面20a的图像。
需要注意，可以由同一检查系统提供图1和图2以及图3和图4的实施例。在第一种情况下，对应于图1和图2的实施例，仅使用一个镜子120，而在第二种情况下，如图3和图4所示，使用多个镜子120。
如上文所述，还可利用图3和图4中的检查系统来检查盖构件30，盖构件30构造为并适用于关闭容器本体20的开口。在图5和图6中，这样的盖构件30与本质上对应于图3和图4的检查系统一起示出。
盖构件30包括前表面30a和外表面30b。外表面30b设置有凹槽35，凹槽35沿着外表面30b的整个圆周延伸，即绕着盖构件30的整个圆周延伸。在该凹槽35中，提供了也绕着盖构件30的整个圆周延伸的垫圈构件30c。为了确保盖构件30和容器本体20之间的密封相互作用，使垫圈构件30c没有缺陷是非常重要的。例如，必须确保垫圈构件30c正确地配合在凹槽35内，并且/或者垫圈构件30c本身没有缺陷。通过本发明的检查系统，在俯视图中如虚线所示，以及同时在主视图中如点划线所示，使用镜子120可以检查垫圈30c。同时，如点划线所示，也可以检查盖30a的前表面。
如上所示，根据图5和图6中的检查系统本质上对应于先前的图中的检查系统。同样的检查系统可以通过镜子120和/或相机140的平移和/或枢转定位而适用于上述的各种目的。
需要注意，在与本申请的同一天，根据代理人案号BA 037P-EP向欧洲专利局递交的题为“用于检查容器的方法和检查系统”的欧洲专利申请的全部内容可以与本申请中描述和/或要求保护的检查系统和方法一起使用，欧洲专利申请涉及用于检查容器本体的方法和检查容器本体的检查系统，特别是与反射器元件和相关的设备和方法有关的内容，其内容在此通过引用并入。
应当理解，上述说明书仅是所公开实施例的方面的说明。本领域的技术人员可以在不脱离所公开实施例的方面的情况下设计各种替代和修改。相应地，所公开的实施例的方面旨在包含落入所附权利要求范围内的所有此类替代、修改和变化。此外，仅在互不相同的从属权利要求或独立权利要求中记载的不同特征的事实并不表示不能有利地使用这些特征的组合，这样的组合保持在本发明方面的范围内。

Claims (12)

1.构造和适用于检查衬底容器或衬底容器的部件的检查系统，该容器或部件包括多个表面，该系统包括至少一个镜子(120)，镜子(120)被布置和构造成提供多个表面中至少第一表面和第二表面的同时视图。
2.根据权利要求1的检查系统，适用于并构造为检查包括前表面和多个内侧表面和/或外侧面的容器或部件，以及至少一个镜子(120)被布置成提供前表面和多个侧表面中的至少一个的同时视图。
3.根据上述权利要求中任一项的检查系统，其中至少一个镜子(120)设置成相对于容器或部件以可平移和/或可枢转的方式可移动。
4.根据上述权利要求中任一项的检查系统，包括相机(140)，相机(140)构造成并适用于捕获多个表面中的至少第一表面和第二表面的同时视图的图像。
5.根据权利要求4的检查系统，其中相机(140)被构造为并适用于捕获前表面和多个侧面中的至少一个的图像。
6.根据权利要求4或5中任一项的检查系统，其中至少一个相机(140)设置为线扫描相机或区域扫描相机。
7.根据上述权利要求中任一项的检查系统，其中相机(140)设置成相对于容器或部件以可平移和/或可枢转的方式可移动。
8.根据权利要求4-7中任一项的检查系统，包括评估单元(160)，评估单元(160)适用于且构造为基于相机(140)捕获的至少一个图像来评估容器或部件的状态。
9.根据权利要求8的检查系统，其中，评估单元(160)适用于并构造为提供由相机(140)捕获的至少一个图像的图像分析。
10.根据上述权利要求中任一项的检查系统，其适用于和构造为检查前开式晶圆传送盒(FOUP)，特别是FOUP的本体构件和/或盖构件。
11.用于检查包含多个表面的衬底容器的部件或衬底容器的方法，该方法包括步骤：
-将要检查的容器或部件定位在检查系统内或其附近，该检查系统包括至少一个镜子，用于提供多个表面中的至少第一表面和第二表面的同时视图；
-捕获多个表面中的第一表面和第二表面的同时视图的图像，特别是使用根据权利要求4-7中任一项的相机(140)；
-评估容器或部件的状态，特别是使用根据权利要求8或9的评估单元。
12.根据权利要求11的方法，进一步利用根据权利要求1-10中任一项的检查系统。
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