CN117855098A - 晶圆边缘检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种晶圆边缘检测装置包含第一影像撷取组件、第一反射单元、第二影像撷取组件、第二反射单元及判断单元。第一影像撷取组件产生第一入射光。第一反射单元将第一入射光反射调整为第二入射光朝向晶圆发出，并接收来自晶圆的第一反射光调整为第二反射光朝向第一影像撷取组件发出进而产生第一影像。第二影像撷取组件产生第三入射光。第二反射单元将第三入射光反射调整为第四入射光并朝向晶圆发出，并接收来自晶圆的第三反射光调整为第四反射光并朝向第二影像撷取组件发出进而产生第二影像。判断单元接收第一影像及第二影像，并判断是否存在缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及检测领域，尤其是一种晶圆边缘检测装置。
背景技术
晶圆片的边缘可能存在有颗粒、凹痕、或是沿裂等缺陷，由于后续会在边缘进行研磨，使得晶圆片的边缘形成圆弧倒角。如此，可以方便于在各个制程设备中定位。但是这些缺陷的存在，可能导致在研磨制成时边缘的破损、沿裂扩大。因此，通常会对于晶圆的边缘进行检测。
目前晶圆片的缺陷检测，采用激光检测设备，但是激光检测设备有成本高、体积大的缺点，难以直接安装于产线之中，仅能以离线(Offline)的方式进行检测。另外，还有取样频率不符实际需求的问题。
发明内容
为了解决现有技术所面临的问题，在此提供一种晶圆边缘检测装置。晶圆边缘检测装置用以检测晶圆的边缘缺陷，晶圆设置于晶圆载盘上。在一些实施例中，晶圆边缘检测装置包含第一影像撷取组件、第一反射单元、第二影像撷取组件、第二反射单元、以及判断单元。
第一影像撷取组件包含第一影像感测单元、第一镜头组件、以及第一光源。第一镜头组件连接第一影像感测单元及第一光源，第一光源经由第一镜头组件产生第一入射光。第一反射单元位于晶圆的边缘的上方，且邻近于第一影像撷取组件，接受第一入射光，并反射调整为第二入射光并朝向晶圆发出。第一反射单元并接收来自晶圆的第一反射光，并调整为第二反射光朝向第一镜头组件发出。第一影像感测单元接收来自第一镜头组件的第二反射光，而产生第一影像。
第二影像撷取组件包含第二影像感测单元、第二镜头组件、以及第二光源。第二镜头组件连接第二影像感测单元及第二光源，第二光源经由第二镜头组件产生第三入射光。第二反射单元位于晶圆的边缘的下方，邻近于第二影像撷取组件，接受第三入射光，并反射调整为第四入射光并朝向晶圆发出。第二反射单元并接收来自晶圆的第三反射光，并调整为第四反射光并朝向第二镜头组件发出，第二影像感测单元接收来自第二镜头组件的第四反射光，而产生第二影像。判断单元电性连接第一影像撷取组件及第二影像撷取组件，接收第一影像及第二影像，并判断第一影像及第二影像上是否存在缺陷。
在一些实施例中，第一光源由第一镜头组件的侧面入光，第二光源由第二镜头组件的侧面入光。
在一些实施例中，晶圆边缘检测装置还包含侧光源，侧光源位于第一反射单元与第二反射单元之间，对晶圆的边缘发出侧入射光。第一反射光以及第三反射光包含部分晶圆对侧入射光的反射。
更详细地，在一些实施例中，第一光源、第二光源及侧光源均为高功率LED光源。
进一步地，在一些实施例中，晶圆边缘检测装置还包含壳体，壳体由导热材料所制成，第一光源、第二光源及侧光源直接组接于壳体上。
进一步地，在一些实施例中，晶圆边缘检测装置还包含控制单元，控制单元控制第一光源、第二光源及侧光源的出光时序。
在一些实施例中，第一镜头组件及第二镜头组件包含可调式光圈。
在一些实施例中，晶圆边缘检测装置还包含第一微调机构及第二微调机构，第一反射单元及第二反射单元分别装设于第一微调机构及第二微调机构，第一微调机构及第二微调机构分别用以调整第一反射单元及第二反射单元的角度。
在一些实施例中，晶圆边缘检测装置还包含第一出光调整机构及第二出光调整机构。第一出光调整机构装设于第一镜头组件与第一反射单元之间，用以将来自第一镜头组件的第一入射光反射调整朝向第一反射单元。第二出光调整机构装设于第二镜头组件与第二反射单元之间，用以将来自第二镜头组件的第二入射光反射调整朝向第二反射单元。
在一些实施例中，晶圆载盘可以带动晶圆旋转，判断单元进一步通过所接收到的对应晶圆各角度的第一影像及第二影像，计算出晶圆的直径。
如同前述各实施例所示，利用两组影像撷取组件搭配反射镜的方式，利用可见光的光源对于晶圆边缘的上下表面进行影像撷取，大幅缩减了体积，而可以装于产线中，进行实时的检测。同时，也大幅缩减了检测的设备及检测成本。
附图说明
图1为晶圆边缘检测装置一实施例的立体图。
图2为晶圆边缘检测装置一使用状态的立体图。
图3为晶圆边缘检测装置一实施例的侧视图。
图4为晶圆边缘检测装置一实施例的局部电路方块图。
其中，附图标记为：
1:晶圆边缘检测装置 10:第一影像撷取组件
11:第一影像感测单元 13:第一镜头组件
15:第一光源 17:第一出光调整机构
20:第一反射单元 25:第一微调机构
30:第二影像撷取组件 31:第二影像感测单元
33:第二镜头组件 35:第二光源
37:第二出光调整机构 40:第二反射单元
45:第二微调机构 50:判断单元
60:侧光源 70:控制单元
80:壳体 500:晶圆
510:边缘 600:晶圆载盘
C1:第一时序信号 C2:第二时序信号
C3:第三时序信号 I1:第一影像
I2:第二影像 L:侧入射光
L1:第一入射光 L2:第二入射光
L3:第三入射光 L4:第四入射光
R1:第一反射光 R2:第二反射光
R3:第三反射光 R4:第四反射光
具体实施方式
应当理解的是，元件被称为“设置”于另一元件时，可以表示元件是直接位另一元件上，或者也可以存在中间元件，通过中间元件连接元件与另一元件。相反地，当元件被称为“直接设置在另一元件上”或“直接设置到另一元件”时，可以理解的是，此时明确定义了不存在中间元件。
另外，术语“第一”、“第二”、“第三”这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开，而非表示其必然的先后顺序。此外，诸如“下”和“上”的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的“下”侧的元件将被定向在其他元件的“上”侧。此仅表示相对的方位关系，而非绝对的方位关系。
图1为晶圆边缘检测装置一实施例的立体图。图2为晶圆边缘检测装置一使用状态的立体图。图3为晶圆边缘检测装置一实施例的侧视图。图4为晶圆边缘检测装置一实施例的局部电路方块图。如图1至图4所示，晶圆边缘检测装置1是用以检测晶圆500边缘510的缺陷，晶圆500设置于晶圆载盘600上。晶圆边缘检测装置1包含第一影像撷取组件10、第一反射单元20、第二影像撷取组件30、第二反射单元40、以及判断单元50。在此，为了清楚的表现各元件的关系，图1、图2省略了部分的壳体80。
第一影像撷取组件10包含第一影像感测单元11、第一镜头组件13、以及第一光源15。第一镜头组件13连接第一影像感测单元11及第一光源15，第一光源15经由第一镜头组件13产生第一入射光L1。第一反射单元20位于晶圆500之边缘510的上方，且邻近于第一影像撷取组件10，接受第一入射光L1，并经反射而调整第一入射光L1的方向为第二入射光L2并朝向晶圆500发出。第一反射单元20并接收来自晶圆500的第一反射光R1，同样经反射而调整第一反射光R1的方向为第二反射光R2并朝向第一镜头组件13发出。第一影像感测单元11接收来自第一镜头组件13的第二反射光R2，而产生第一影像I1。
第二影像撷取组件30包含第二影像感测单元31、第二镜头组件33、以及第二光源35。第二镜头组件33连接第二影像感测单元31及第二光源35，第二光源35经由第二镜头组件33产生第三入射光L3。第二反射单元40位于晶圆500的边缘510的下方，邻近于第二影像撷取组件30，接受第三入射光L3，经反射而调整第三入射光L3的方向为第四入射光L4并朝向晶圆500发出。第二反射单元40并接收来自晶圆500的第三反射光R3，并反射而调整第三反射光R3的方向为第四反射光R4并朝向第二镜头组件33发出。第二影像感测单元31接收来自第二镜头组件33的第四反射光R4，而产生第二影像I2。
在此，第一影像感测单元11及第二影像感测单元31可以是包含CMOS或CCD等影像传感器的相机组件。另外，在一些实施例中，第一光源15由第一镜头组件13的侧面入光，第二光源35由第二镜头组件33的侧面入光，以此缩减整体的厚度。另外，较佳地，在一些实施例中，第一镜头组件13及第二镜头组件33包含可调式光圈(位于镜头组件中，图中未绘出)，能快速地调整亮度，避免过曝来增加影像的锐利性。
判断单元50电性连接第一影像撷取组件10及第二影像撷取组件30，接收第一影像I1及第二影像I2，并判断第一影像I1及第二影像I2上是否存在缺陷。判断单元50可以是具有缺陷数据库及判断缺陷程序的计算机，更可进一步通过人工智能的辅助，来判定是否存在缺陷。在此的缺陷是指颗粒、粉尘、刮痕、沿裂等在外观可通过检测而判断的巨观缺陷。
再次参阅图1至图4，晶圆边缘检测装置1还包含侧光源60，侧光源60位于第一反射单元20与第二反射单元40之间，对晶圆500的边缘510发出侧入射光L。第一反射光R1以及第三反射光R3包含部分晶圆500对侧入射光L的反射。侧光源60能提升整体的亮度之外，如图4所示，晶圆边缘检测装置1还可以包含控制单元70，控制单元70可以通过信号控制第一光源15、第二光源35及侧光源60的出光时序，例如，以第一时序信号C1、第二时序信号C2、第三时序信号C3，分别控制第一光源15、第二光源35及侧光源60的出光时序。可通过多时序打光的方式来达成更清楚的对比效果。更详细地，第一光源15、第二光源35及侧光源60均为高功率LED光源。
再次参阅图3，晶圆边缘检测装置1还包含壳体80，壳体80由导热材料所制成，例如，金属，或是陶瓷，第一光源15、第二光源35及侧光源60直接组接于壳体80上，如此，通过壳体80直接所产生的将热导出，无须安装风扇等物件，能确保整体影像撷取的精度，同时也缩减了体积。
再次参阅图1至图3，在一些实施例中，晶圆边缘检测装置1更包含第一微调机构25及第二微调机构45，第一反射单元20及第二反射单元40分别装设于第一微调机构25及第二微调机构45，第一微调机构25及第二微调机构45分别用以调整第一反射单元20及第二反射单元40的角度。如此，能微细的调整入射及反射的角度，达到更好的成像质量。
再次参阅图4，在一些实施例中，若是第一镜头组件13及第二镜头组件33受限于空间而无法直接朝向第一反射单元20及第二反射单元40出光时，晶圆边缘检测装置1还包含第一出光调整机构17及第二出光调整机构37。第一出光调整机构17装设于第一镜头组件13与第一反射单元20之间，用以将来自第一镜头组件13的第一入射光L1经反射调整方向而朝向第一反射单元20，并且将来自第一反射单元20的第二反射光R2反射，以调整方向朝向第一镜头组件13。第二出光调整机构37装设于第二镜头组件33与第二反射单元40之间，用以将来自第二镜头组件33的第三入射光L3经反射调整方向朝向第二反射单元40，并且将来自第二反射单元40的第四反射光R4反射，以调整方向朝向第二镜头组件33。
第一出光调整机构17及第二出光调整机构37的机构可以与第一反射单元20及第一微调机构25的方式雷同，具有反射镜及微调角度的机制，以利于精确地调整入射光或反射光的角度。进一步地，第一微调机构25、第二微调机构45、第一出光调整机构17及第二出光调整机构37均可以受到控制单元70的信号控制。
另外，除了判断缺陷之外，在一些实施例中，晶圆载盘600可以带动晶圆500旋转，判断单元50进一步通过所接收到的对应晶圆500各角度的第一影像I1及第二影像I2，将大量的影像加以拼接及处理，可以计算出晶圆500的直径，以确认整体晶圆500是否符合规格。
综上所述，利用两组影像撷取组件10、30搭配反射单元20、40的方式，利用可见光的光源对于晶圆500的边缘510的上下表面进行影像撷取，大幅缩减了体积，而可以装于产线中，进行实时的检测。同时，也大幅缩减了检测的设备及检测成本。
虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所作修改与完善，均属于于本发明的保护范范围内，因此本发明的保护范围当视权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (10)
1.一种晶圆边缘检测装置，用以检测一晶圆的一边缘缺陷，其中该晶圆设置于一晶圆载盘上，其特征在于，该晶圆边缘检测装置包含：
一第一影像撷取组件，包含一第一影像感测单元、一第一镜头组件、以及一第一光源，该第一镜头组件连接该第一影像感测单元及该第一光源，该第一光源经由该第一镜头组件产生一第一入射光；
一第一反射单元，位于该晶圆的一边缘的上方，且邻近于该第一影像撷取组件，接受该第一入射光，并反射调整为一第二入射光并朝向该晶圆发出，该第一反射单元并接收来自该晶圆的一第一反射光，并调整为一第二反射光朝向该第一镜头组件发出，该第一影像感测单元接收来自该第一镜头组件的该第二反射光，而产生一第一影像；
一第二影像撷取组件，包含一第二影像感测单元、一第二镜头组件、以及一第二光源，该第二镜头组件连接该第二影像感测单元及该第二光源，该第二光源经由该第二镜头组件产生一第三入射光；
一第二反射单元，位于该晶圆的该边缘的下方，邻近于该第二影像撷取组件，接受该第三入射光，并反射调整为一第四入射光并朝向该晶圆发出，该第二反射单元并接收来自该晶圆的一第三反射光，并调整为一第四反射光并朝向该第二镜头组件发出，该第二影像感测单元接收来自该第二镜头组件的该第四反射光，而产生一第二影像；以及
一判断单元，电性连接该第一影像撷取组件及该第二影像撷取组件，接收该第一影像及该第二影像，并判断该第一影像及该第二影像上是否存在缺陷。
2.如权利要求1所述的晶圆边缘检测装置，其特征在于，该第一光源由该第一镜头组件的侧面入光，该第二光源由该第二镜头组件的侧面入光。
3.如权利要求1所述的晶圆边缘检测装置，其特征在于，还包含一侧光源，该侧光源位于该第一反射单元与该第二反射单元之间，对该晶圆的该边缘发出一侧入射光，其中该第一反射光以及该第三反射光包含部分该晶圆对该侧入射光的反射。
4.如权利要求3所述的晶圆边缘检测装置，其特征在于，该第一光源、该第二光源及该侧光源均为一高功率LED光源。
5.如权利要求4所述的晶圆边缘检测装置，其特征在于，还包含一壳体，该壳体由一导热材料所制成，该第一光源、该第二光源及该侧光源直接组接于该壳体上。
6.如权利要求4所述的晶圆边缘检测装置，其特征在于，还包含一控制单元，该控制单元控制该第一光源、该第二光源及该侧光源的一出光时序。
7.如权利要求1所述的晶圆边缘检测装置，其特征在于，该第一镜头组件及该第二镜头组件包含一可调式光圈。
8.如权利要求1所述的晶圆边缘检测装置，其特征在于，还包含一第一微调机构及一第二微调机构，该第一反射单元及该第二反射单元分别装设于该第一微调机构及该第二微调机构，该第一微调机构及该第二微调机构分别用以调整该第一反射单元及该第二反射单元的角度。
9.如权利要求1所述的晶圆边缘检测装置，其特征在于，还包含一第一出光调整机构及一第二出光调整机构，该第一出光调整机构装设于该第一镜头组件与该第一反射单元之间，用以将来自该第一镜头组件的该第一入射光反射调整朝向该第一反射单元，该第二出光调整机构装设于该第二镜头组件与该第二反射单元之间，用以将来自该第二镜头组件的该第三入射光反射调整朝向该第二反射单元。
10.如权利要求1所述的晶圆边缘检测装置，其特征在于，该晶圆载盘可以带动该晶圆旋转，该判断单元进一步通过所接收到的对应该晶圆各角度的该第一影像及该第二影像，计算出该晶圆的直径。
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