CN114252393B - 侦测物品表面缺陷的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明内容公开了一种侦测物品表面缺陷的方法及其系统，侦测物品表面缺陷的方法包含：提供物品；提供侦测物品表面缺陷的系统包含：激光发射模块、激光侦测模块、及分析模块，激光侦测模块电性连接激光发射模块，并且分析模块电性连接激光侦测模块；使用激光发射模块，发射激光至物品的表面；使用激光侦测模块，侦测激光照射至表面时的多个照射位置；使用分析模块，基于多个照射位置，分析表面的表面特征；基于表面特征，判定表面是否存在表面缺陷。本发明内容还提供了一种侦测物品表面缺陷的系统，相较于公知的自动光学检测系统或是人眼辨识，侦测解析度不会受到照明亮度或是拍摄角度的影响，具有更佳的解析度，可分辨更细微的表面缺陷。

Description

侦测物品表面缺陷的方法及其系统

技术领域

本发明内容涉及侦测表面缺陷的方法及其系统。具体来说，本发明内容涉及使用激光侦测表面缺陷的方法及其系统。

背景技术

半导体工艺中，部分工艺例如高温或是元件转移过程的摩擦或碰撞等，可能造成晶圆或是晶圆处理设备中的元件产生表面缺陷(例如热熔痕或是刮痕)，影响后续工艺的良率。举例而言，当晶圆存放载具内缘存在表面缺陷时，易造成机械手臂在存取晶圆时，受到表面缺陷的干涉，造成晶圆破片。

现行检查表面缺陷的方法，主要是依靠人眼判读或是自动光学检测系统。然而，当表面缺陷较不明显时，人眼判读容易漏检，至于自动光学检测系统，则有灯光以及撷取角度的限制，若灯光不足或撷取角度不适当，也容易漏检，此外，解析度也存在着限制。

因此，如何能提供无须灯光并且高解析度，即能侦测物品表面缺陷的方法以及系统，是亟欲解决的问题。

发明内容

本发明的内容在于提供一种供侦测物品表面缺陷的方法及其系统，相较于公知的自动光学检测系统或是人眼辨识，侦测解析度不会受到照明亮度或是拍摄角度的影响，具有更佳的解析度，可分辨更细微的表面缺陷。

本发明内容中的一个实施例是提供一种提供侦测物品表面缺陷的方法，包含：提供物品；提供侦测物品表面缺陷的系统，包含：激光发射模块、激光侦测模块、及分析模块，激光侦测模块电性连接激光发射模块，分析模块电性连接激光侦测模块；使用激光发射模块，发射激光至物品的表面；步骤，使用激光侦测模块，侦测激光照射至表面时的多个照射位置；使用分析模块，基于多个照射位置，分析表面的表面特征；基于表面特征，判定表面是否存在表面缺陷。

在一些实施方式中，物品包括晶圆、或晶圆处理设备中的元件。

在一些实施方式中，表面缺陷包括物理性损伤。

在一些实施方式中，激光发射单束光或扇形光。

在一些实施方式中，若将沿激光的发射点垂直于表面的方向所平行的坐标轴设定为X轴，并将与表面上的任一方向所平行的坐标轴设定为Y轴，则多个照射位置中任一个的信息包括X轴坐标与Y轴坐标。

在一些实施方式中，分析表面的表面特征步骤，包括呈现多个照射位置的多个Y轴坐标与对应多个Y轴坐标的多个X轴坐标。

在一些实施方式中，判定表面是否存在表面缺陷步骤，包括如果第一Y轴坐标以及与第一Y轴坐标相邻的第二Y轴坐标，所分别对应的第一X轴坐标以及第二X轴坐标的差值大于特定数值，则判定表面存在表面缺陷。

本发明内容中的另一实施例是提供一种提供侦测物品表面缺陷的系统，包含：至少一个个激光发射模块，用以发射激光至物品的表面、至少一个个激光侦测模块以及分析模块，激光发射模块设置于激光侦测模块上，激光侦测模块用以侦测激光照射至表面时的多个照射位置，以及分析模块电性连接激光侦测模块。

在一些实施方式中，侦测物品表面缺陷的系统还包含多个激光发射模块、多个激光侦测模块或其组合，其中多个激光发射模块设置于其中一个激光侦测模块上，或是多个激光发射模块以一对一的方式分别设置于多个激光侦测模块上。

在一些实施方式中，分析模块包含自动化判读元件用以根据多个照射位置，判读物品是否存在表面缺陷。

在一些实施方式中，还包含输送装置，输送装置承载激光发射模块以及激光侦测模块，以输送激光发射模块以及激光侦测模块至待测位置，并且激光侦测模块通过输送装置电性连接分析模块。

与现有技术相比，本发明内容的侦测物品表面缺陷的方法及其系统，利用侦测激光照射于表面时，照射位置的高低落差，判读物品是否存在表面缺陷，相较于公知的自动光学检测系统或是人眼辨识，不仅侦测解析度不会受到照明亮度或是拍摄角度的影响，并且具有更佳的解析度，可分辨更细微的表面缺陷。

应当理解，前述的一般性描述和下文的详细描述都是示例，并且旨在提供对所要求保护的本发明内容的进一步解释。

附图说明

通过阅读以下参考附图对实施方式的详细描述，可以更完整地理解本发明内容。

图1示例性地描述根据本发明内容的一些实施方式中侦测物品的表面缺陷的方法的流程；

图2示例性地描述根据本发明内容的一些实施方式中侦测物品的表面缺陷的方法的立体透视图；

图3示例性地描述根据本发明内容的另一些实施方式中侦测物品的表面缺陷的方法的立体透视图；

图4A至图4F示例性地描述根据本发明内容的一些实施方式中激光发射模块以及激光侦测模块的组合的实施例；

图5A示例性地描述根据本发明内容的一些实施方式中侦测物品的表面缺陷的立体透视图；以及

图5B示例性地描述根据本发明内容的一实施方式中，针对存在表面缺陷的物品，侦测物品表面缺陷的系统所获得的照射位置的统整曲线图。

主要附图标记说明：

100-侦测物品的表面缺陷的方法，200-侦测物品表面缺陷的系统，210-激光发射模块，220-激光侦测模块，230-分析模块，240-输送装置，300-物品，W-宽度，L-间距，X-X轴，X1-第一X轴坐标，X2-第二X轴坐标，Y-Y轴，Z-Z轴，S110、S120、S130、S140、S150、S160-步骤。

具体实施方式

可以理解的是，下述内容提供的不同实施方式或实施例可实施本发明的标的不同特征。特定构件与排列的实施例是用以简化本发明而非局限本发明。当然，这些仅是实施例，并且不旨在限制。举例来说，以下所述的第一特征形成于第二特征上的叙述包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外特征而非直接接触。此外，本发明在多个实施例中可重复参考数字及/或符号。这样的重复是为了简化和清楚，而并不代表所讨论的各实施例及/或配置之间的关系。

本说明书中所用的术语一般在本领域以及所使用的上下文中具有通常性的意义。本说明书中所使用的实施例，包括本文中所讨论的任何术语的例子仅是说明性的，而不限制本发明内容或任何示例性术语的范围和意义。同样地，本发明内容不限于本说明书中所提供的一些实施方式。

将理解的是，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语用于区分一个元件和另一个元件。举例来说，在不脱离本实施方式的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。

在本文中，术语“和/或”包含一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

在本文中，术语“包含”、“包括”、“具有”等应理解为开放式，即，意指包括但不限于。

请见图1以及图2，图1示例性地描述根据本发明内容的一些实施方式中侦测物品的表面缺陷的方法100的流程，而图2则示例性地描述根据本发明内容的一些实施方式中侦测物品的表面缺陷的方法100的立体透视图。在一些实施方式中，表面缺陷是任何物品300的表面不同于原始形貌的状态。例如失去原始平整样貌。在一些实施方式中，表面缺陷是物品300受到物理性损伤(高温、摩擦或撞击等)所产生的热熔痕或是刮痕等，但不以此为限。

侦测物品的表面缺陷的方法100包含步骤S110至步骤S160，分别为步骤S110，提供物品300；步骤S120，提供侦测物品表面缺陷的系统200，包含：激光发射模块210、激光侦测模块220、及分析模块230；步骤S130，使用激光发射模块210，发射激光至物品300的表面；步骤S140，使用激光侦测模块220，侦测激光照射至表面时的多个照射位置；步骤S150，使用分析模块230，基于多个照射位置，分析表面的表面特征；最后，步骤S160，基于表面特征，判定表面是否存在表面缺陷。

首先，执行步骤S110，提供物品300。在一些实施方式中，物品300包括晶圆、晶圆处理设备中的元件，例如晶圆存放载体或晶圆转移元件。

接着，执行步骤S120，提供侦测物品表面缺陷的系统200，包含：激光发射模块210、激光侦测模块220，以及分析模块230。在一些实施方式中，激光侦测模块220电性连接激光发射模块210，分析模块230电性连接激光侦测模块220，其中激光发射模块210用以发射激光至物品300的表面，激光侦测模块220用以侦测激光照射至表面时的照射位置。在一些实施方式中，激光侦测模块220设置于激光发射模块210上。在一些实施方式中，激光发射模块210以及激光侦测模块220可根据待测的物品300大小调整，例如可将激光发射模块210以及激光侦测模块220微小化，使激光发射模块210以及激光侦测模块220可伸入晶圆存放载体的晶圆容置空间。

接着，执行步骤S130，使用激光发射模块210，发射激光至物品300的表面。在一些实施方式中，激光发射单束光或扇形光，波长可以为400nm至700nm，例如400nm、405nm、410nm、420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm、480nm、490nm、500nm、510nm、520nm、530nm、540nm、550nm、560nm、570nm、580nm、590nm、600nm、610nm、620nm、630nm、640nm、650nm、660nm、670nm、680nm、690nm、700nm、或其组合，但不以此为限。

接着，执行步骤S140，使用激光侦测模块220，侦测激光照射至表面时的多个照射位置。在一些实施方式中，激光侦测模块220将多个照射位置的信息即时回传至分析模块230，供分析模块230分析表面的表面特征(例如平坦、凹洞、突起等特征)。在一些实施方式中，激光侦测模块220包含拍摄元件，可供激光侦测模块220在侦测照射位置的同时，拍摄表面的即时影像，回传至分析模块230。

在一些实施方式中，若将激光的发射点垂直于表面的方向所平行的坐标轴设定为X轴，将与表面上的任一方向所平行的坐标轴设定为Y轴，并对应X轴以及Y轴定义出Z轴(即，Z轴垂直于X轴与Y轴)，则照射位置的信息包括X轴坐标与Y轴坐标或是X轴坐标、Y轴坐标以及Z轴坐标。

在一些实施方式中，可以手持激光发射模块210以及激光侦测模块220，进行表面缺陷的侦测，例如使激光发射模块210以及激光侦测模块220沿着Y轴或是Z轴移动，侦测激光的照射位置。在一些实施方式中，侦测物品300的表面缺陷的系统200还可包含输送装置240，请见图3。输送装置240承载激光发射模块210以及激光侦测模块220，输送激光发射模块210以及激光侦测模块220至待测位置执行侦测，并且激光侦测模块220通过输送装置240电性连接分析模块230，以回传照射位置的信息。在一实施方式中，输送装置240可以是机器手臂。

在一些实施方式中，激光至表面需维持适当的间距L，以利激光侦测模块220侦测照射位置的信息，间距L可大于40毫米，例如40毫米至200毫米(举例而言40毫米、50毫米、60毫米、70毫米、80毫米、90毫米、100毫米、110毫米、120毫米、130毫米、140毫米、150毫米、160毫米、170毫米、180毫米、190毫米、200毫米、或其前述任意区间的数值)，但不限于此。

在一些实施方式中，激光为扇型光时，扇型光照射至表面时，表面接收到扇形光的宽度W至少为20毫米，例如20毫米至150毫米(举例而言20毫米、30毫米、40毫米、50毫米、60毫米、70毫米、80毫米、90毫米、100毫米、110毫米、120毫米、130毫米、140毫米、150毫米、或其前述任意区间的数值)，但不限于此。

在一些实施方式中，激光侦测模块220的解析度可以为10微米至150微米(举例而言10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、或其前述任意区间的数值)，但不限于此。应了解的是，激光侦测模块220因侦测激光的照射位置，无须额外照光即可实施，还具有较人眼辨识或是自动光学检测系统更高的解析度。

在一些实施方式中，侦测物品表面缺陷的系统200可以包含一或多个激光发射模块210以及一或多个激光侦测模块220。在一些实施方式中，可以将多个激光发射模块210设置于一个激光侦测模块220上。例如请见图4A至图4F，例示激光发射模块210以及激光侦测模块220的组合的实施例。图4A例示将两个激光发射模块210呈180度水平相对设置于一个激光侦测模块220上。图4B以及图4C例示分别设置三个或四个激光发射模块210于一个激光侦测模块220上，其中各激光发射模块210位于同一水平面上，并依次以90度旋转排列。在一些实施方式中，侦测物品表面缺陷的系统200也可以在一个激光发射模块210搭配一个激光侦测模块220，组成一个激光接收群组的一对一的基础下，将多个激光发射模块210与多个激光侦测模块220组合设置为多个激光接收群组的实施例，据此获得多道激光的照射位置的信息，提升侦测效率。图4D例示两个激光接收群组的组合，各别激光接收群组间以激光侦测模块220相对排列，使得激光发射模块210间呈180度相对排列。图4E则例示三个激光接收群组的组合，三个激光接收群组分别透过激光侦测模块220相互贴合，使得各激光发射模块210位于同一水平面上，并经90度旋转或依次排列介于180度之间，例如各激光发射模块210分别位于0度、90度、及180度的位置上。图4F则是例示四个激光接收群组的组合，进一步将两组相似于图4D实施例的激光接收群组相互贴合，并微幅改变激光发射模块210的角度，使位于同一平面相邻的激光发射模块210之间朝向不同方向，以期提升激光的可侦测范围。以上实施实施例，可以经由使用一个激光侦测模块220搭配多个激光发射模块210，或是使用多个激光接收群组(一个激光侦测模块220搭配一个激光发射模块210)的方式，同时侦测多道激光的照射位置的信息，相较于只设置单个激光发射模块210，提升侦测效率。

接着，执行步骤S150，使用分析模块230，基于多个照射位置，分析表面的表面特征；接着，执行步骤S160，基于表面特征，判定表面是否存在表面缺陷。在一些实施方式中，分析表面的表面特征步骤包括呈现多个照射位置的多个Y轴坐标与对应多个Y轴坐标的多个X轴坐标。在一些实施方式中，请见图5A，如果第一Y轴坐标Y1以及与第一Y轴坐标相邻的第二Y轴坐标Y2，所分别对应的第一X轴坐标X1以及第二X轴坐标X2的差值大于特定数值(举例而言10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、或其前述任意区间的数值)，则判定表面存在表面缺陷。

在一实施方式中，请见图5B，例示针对存在表面缺陷的物品300，使用配置有两个激光发射模块210的侦测物品表面缺陷的系统200所获得的照射位置的统整曲线图，其中上下两条线条表示分别由两个激光发射模块210接收到的讯号，圆圈框选处为表面缺陷的存在位置，曲线图上呈现明显断点，并且相邻的Y轴照射位置所对应的X轴照射位置的差值大于特定数值，表示存在表面缺陷。例如，相邻的Y轴照射位置为约625μm及约650μm，对应的X轴照射位置为约8500μm及约8250μm，X轴差值约250μm，则判定存在表面缺陷。

在一实施方式中，分析模块230包含自动化判读元件，可用于整合以及分析侦测物品表面缺陷的系统200所获得的多个照射位置的信息，并判读表面是否存在表面缺陷。应了解到，本领域技术人员可依侦测需求，设定用于判定存在表面缺陷的X轴坐标以及Y轴坐标的条件。例如可以设定当Y轴的Y1与Y2的差值为100微米，而所对应的X轴的X1与X2大于200微米时，则判定存在表面缺陷。

在一些实施方式中，侦测物品表面缺陷的系统200同时可包含输送装置240以及自动化判读元件，从而无须手持以及人工分析照射位置的信息，即可完成表面缺陷的判定；此外，侦测物品表面缺陷的系统200还可以同时包含电性连接输送装置240的物品转移模块，可将待测的相同品项的物品300转移至激光发射模块210以及激光侦测模块220的实施位置，并将侦测完成的物品300移出实施位置。据此，无须人力即可全自动化的判定若干待测的物品300是否存在表面缺陷，不仅节省检查时间以及人力，还可降低人力分析的失误风险。

本发明内容的一些实施方式所揭示的侦测物品表面缺陷的方法及其系统，利用侦测激光照射于表面时，照射位置的高低落差，判读物品是否存在表面缺陷，相较于公知的自动光学检测系统或是人眼辨识，不仅侦测解析度不会受到照明亮度或是拍摄角度的影响，并且具有更佳的解析度，可分辨更细微的表面缺陷。

尽管本发明内容已根据某些实施方式具体描述细节，其他实施方式也是可行的。因此，权利要求的精神和范围不应限于本文所记载的实施方式。

Claims (8)

1.一种侦测物品表面缺陷的方法，其特征在于，包含：

提供物品；

提供侦测所述物品表面缺陷的系统，所述系统包含：

激光发射模块；

激光侦测模块，电性连接所述激光发射模块；以及

分析模块，电性连接所述激光侦测模块；

使用所述激光发射模块，发射激光至所述物品的表面；

使用所述激光侦测模块，侦测所述激光照射至所述表面时的多个照射位置；

使用所述分析模块，基于所述多个照射位置，分析所述表面的表面特征，其中若将沿所述激光的发射点垂直于所述表面的方向所平行的坐标轴设定为X轴，并将与所述表面上的任一方向所平行的坐标轴设定为Y轴，则所述多个照射位置中任一个的信息包括X轴坐标与Y轴坐标；以及

基于所述表面特征，判定所述表面是否存在所述表面缺陷包括如果第一Y轴坐标以及与所述第一Y轴坐标相邻的第二Y轴坐标，所分别对应的第一X轴坐标以及第二X轴坐标的差值大于特定数值，则判定所述表面存在所述表面缺陷。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物品包括晶圆、或晶圆处理设备中的元件。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面缺陷包括物理性损伤。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光发射单束光或扇形光。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分析所述表面的所述表面特征步骤，包括呈现所述多个照射位置的多个Y轴坐标与对应所述多个Y轴坐标的多个X轴坐标。

6.一种侦测物品表面缺陷的系统，其特征在于，包含：

至少一个激光发射模块，用以发射激光至物品的表面；

至少一个激光侦测模块，其中所述激光发射模块设置于所述激光侦测模块上，所述激光侦测模块用以侦测所述激光照射至所述表面时的多个照射位置；以及

分析模块，电性连接所述激光侦测模块，包含自动化判读元件，所述自动化判读元件用以根据所述多个照射位置，判读所述物品是否存在表面缺陷，以及基于所述表面特征，判定所述表面是否存在表面缺陷，

其中若将沿所述激光的发射点垂直于所述表面的方向所平行的坐标轴设定为X轴，并将与所述表面上的任一方向所平行的坐标轴设定为Y轴，则基于所述表面特征，判定所述表面是否存在所述表面缺陷包括如果第一Y轴坐标以及与所述第一Y轴坐标相邻的第二Y轴坐标，所分别对应的第一X轴坐标以及第二X轴坐标的差值大于特定数值，则判定所述表面存在所述表面缺陷。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包含多个激光发射模块、多个激光侦测模块或其组合，其中所述多个激光发射模块设置于所述多个激光侦测模块的其中一个上，或是所述多个激光发射模块以一对一的方式分别设置于所述多个激光侦测模块上。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包含输送装置，所述输送装置承载所述激光发射模块以及所述激光侦测模块，以输送所述激光发射模块以及所述激光侦测模块至待测位置，并且所述激光侦测模块通过所述输送装置电性连接所述分析模块。