CN213580716U - 用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统 - Google Patents

Abstract

一种用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统，利用一移动模块使晶圆吸盘沿一移动方向移动。当晶圆吸盘移动至被检测光束所照射的位置时，利用一线扫描图像获取模块沿一扫描线对晶圆吸盘进行线扫描以获取一晶圆吸盘检测图像。若晶圆吸盘上残留有异物时，检测光束投射至异物与晶圆吸盘的至少一交界边缘后，因异物与晶圆吸盘的反射条件不同而在晶圆吸盘检测图像中呈现出至少一异物边界轮廓，藉由晶圆吸盘检测图像是否存在异物边界轮廓，可判断晶圆吸盘上是否仍残留有异物。藉由将本实用新型，可在现有晶圆处理制程设备狭窄的内部空间中精确检测出晶圆吸盘上是否存在异物，使异物清除工作能更有效率地进行。

Description

用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统

技术领域

本实用新型有关于一种光学检测系统，尤其是指一种用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统。

背景技术

在半导体技术中，晶圆处理是相当重要而不可或缺的一环。在一些晶圆处理制程中，会将晶圆进行多个阶段的切割，如为了划分为多个处理区而预切沟槽，又譬如切断成多个小芯片，借以进行紫光照射或其他处理制程。

在现有技术中，在对晶圆进行多个阶段的切割后，为了补强支撑晶圆片或将多个被切断的小芯片排列整齐，同时，也为了要能够配合光学相关制程的作业需要，往往需要进行一晶圆再黏片制程。由于在切割与再黏片过程难免会有残胶、芯片碎片或其他异物残留在晶圆吸盘，为了避免在晶圆吸盘上残留有异物而对后续制程造成不良的影响，较为保守的作法是在进行涉及晶圆再黏片制程后，不论晶圆吸盘上是否确实存在异物，一律对晶圆吸盘进行全面性的异物清除作业，譬如，将晶圆吸盘浸泡至脱胶溶剂溶胶，或以吹气设备吹走残留在晶圆吸盘的芯片碎片。如此一来，将会导致整体制程时间变长。

此外，在晶圆处理制程设备中，通常会在有限的空间中设置许多工作模块，特别是在进行晶圆再黏片制程，因为涉及相关的光学加工处理(如紫外光照射处理)，往往需要在暗场环境中进行，所以许多工作模块都会以壳体或分隔板遮蔽以降低光学性的干扰，导致相邻工作模块(的壳体或分隔板)之间的空隙如狭缝一般狭长，根本无法设置体积较大且分辨率足够的二维扫描图像获取模块，只能设置体积较小但分辨率不足的低阶二维扫描图像获取模块获取晶圆吸盘检测图像，因而无法获得清晰的晶圆吸盘检测图像。

实用新型内容

有鉴于现有技术中，普遍存在因为反光的影响而无法有效识别出晶圆吸盘的各个检测区域中究竟是否仍有异物残留，导致需要进行全面性的异物清除作业而造成整体制程时间变长，以及缺乏足够的空间来设置分辨率足够的二维扫描图像获取模块，导致无法获得清晰的晶圆吸盘检测图像等问题。本实用新型的主要目的在于提供一种专用于检测晶圆吸盘是否残留有异物的光学检测系统，借以确实检测出晶圆吸盘上的异物残留状况，以判断是否需要清除异物，或作为选择异物清除方式的参考依据。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统，其设置于一包含有一晶圆吸盘的晶圆处理制程设备内。晶圆吸盘具有一用以吸附一晶圆的吸附平面，线扫描光学检测包含一照明模块、一移动模块、一线扫描图像获取模块与一图像分析模块。

照明模块，用以沿至少一投射方向投射出至少一检测光束。移动模块，用以承载该晶圆吸盘，并使晶圆吸盘沿一移动方向移动，当检测光束投射至晶圆吸盘时，投射方向与吸附平面的夹角小于30度。线扫描图像获取模块，设置于晶圆处理制程设备的一狭缝型安装空间，并在检测光束投射至晶圆吸盘时，沿一扫描线扫描晶圆吸盘以获取至少一晶圆吸盘检测图像。图像分析模块电性连接于线扫描图像获取模块，用以分析晶圆吸盘检测图像是否存在对应于至少一异物的至少一异物边界轮廓。当晶圆吸盘上残留有异物时，检测光束投射至异物与晶圆吸盘的至少一交界边缘后，因异物与晶圆吸盘的反射条件不同而在晶圆吸盘检测图像中呈现出异物边界轮廓。

上述的用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统，其中，较佳者，照明模块可包含至少一线照明组件，且每一线照明组件包含多个线性排列的照明元件。较佳者，线扫描图像获取模块包含一透镜组与一线扫描图像感测装置，透镜组与线扫描图像感测装置沿一取像中心轴而设置，且取像中心轴垂直于扫描线，并且经过扫描线的中心。较佳者，取像中心轴垂直于移动方向。线扫描图像感测装置可为一线扫描互补式金属氧化物半导体图像传感器或一线扫描电荷耦合器件。

此外，为了能够使移动模块可以更稳定地承载晶圆吸盘，并使晶圆吸盘沿移动方向移动，较佳者，移动模块可包含一线性轨道、一移动式载台与一承载盘。线性轨道沿移动方向延伸。移动式载台设置在线性轨道，用以沿线性轨道移动。承载盘设置在移动式载台，用以承载晶圆吸盘，使晶圆吸盘随着移动式载台沿移动方向移动。

综上所述，由于在本实用新型所提供的用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统中，利用在暗场环境中以低角度提供获取晶圆吸盘检测图像所需的照明，所以可因为低角度照明的方式可使检测光束以低角度反射出而使晶圆吸盘检测图像不会出现较光亮的反射区块，因而可以更清楚而明确地识别出晶圆吸盘检测图像中是否存在异物边界轮廓。此外，在本实用新型中，利用移动模块使晶圆吸盘沿移动方向移动，配合以体积较小且分辨率足够的线扫描图像获取模块取代体积较大的二维扫描图像获取模块的手段，所以可获得清晰的晶圆吸盘检测图像，借以精确判断是否需要清除异物，并作为选择异物清除方式的参考依据，使异物清除工作能更有效率地进行。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为显示在本实用新型的实施例所提供的线扫描光学检测系统中，当晶圆吸盘尚未移动至扫描线的示意图。

图2为显示在本实用新型的实施例所提供的线扫描光学检测系统中，当晶圆吸盘移动至扫描线的示意图。

图3为显示图2中沿扫描线的截面示意图。

图4为显示在本实用新型的实施例所提供的线扫描光学检测系统中，当晶圆吸盘移动离开扫描线的示意图。

图5为显示本实用新型的实施例所获取的晶圆吸盘检测图像。

附图标记

100：线扫描光学检测系统

1：照明模块

11：线照明组件

111：照明元件

2：移动模块

21：线性轨道

22：移动式载台

23：承载盘

3：线扫描图像获取模块

31：基座

32：线扫描图像感测装置

33：透镜组

4：图像分析模块

200：晶圆处理制程设备

201、202：工作模块壳体

300：晶圆吸盘

301：吸附平面

400a：第一异物

400b：第二异物

400c：第三异物

ILB：检测光束

S：狭缝型安装空间

L：空间长度

W：空间宽度

MD：移动方向

SL：扫描线

SF：扫描场型

MCL：移动中心线

IA：取像中心轴

θ、Φ、α：夹角

CI：晶圆吸盘检测图像

Da：第一异物边界轮廓

Db：第二异物边界轮廓

Dc：第三异物边界轮廓

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图1至图4，图1为显示在本实用新型的实施例所提供的线扫描光学检测系统中，当晶圆吸盘尚未移动至扫描线的示意图；图2为显示在本实用新型的实施例所提供的线扫描光学检测系统中，当晶圆吸盘移动至扫描线的示意图；图3为显示图2中沿扫描线的截面示意图；图4为显示在本实用新型的实施例所提供的线扫描光学检测系统中，当晶圆吸盘移动离开扫描线的示意图。

如图1至图4所示，一用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统 (以下简称线扫描光学检测系统)100，设置于一晶圆处理制程设备200，且晶圆处理制程设备200中具有两个工作模块壳体201与202。由于晶圆处理制程设备200的内部空间有限，为了充分利用空间，工作模块壳体201与202 之间只存在一狭缝型安装空间S，狭缝型安装空间S具有一空间长度L与一空间宽度W。空间长度L与空间宽度W的比例大于6:1；因此，狭缝型安装空间S如狭缝一般狭窄，根本无法安装分辨率足够的二维扫描图像获取模块。晶圆处理制程设备200内部包含有一晶圆吸盘300，且晶圆吸盘300具有一用以吸附一晶圆(图中未示出)的吸附平面301。

线扫描光学检测系统100，用以在晶圆处理制程设备200进行一晶圆再黏片制程后，在晶圆处理制程设备200内的一暗场环境中检测晶圆吸盘300上是否仍残留有异物(在本实施例中晶圆吸盘300存在第一异物400a、第二异物 400b与第三异物400c)。晶圆再黏片制程通常包含以下步骤：将晶圆贴在支撑胶带并加以安装；切断支撑胶带，将晶圆翻面并照射紫外光；将晶圆黏贴到有切割胶带的框架后，由晶圆吸盘固定并移动，并将支撑胶带从晶圆移除；最后，晶圆吸盘承载晶圆并将晶圆送至下一个工作模块，以对晶圆进行后续的处理。由于晶圆再黏片制程已是一种现有的晶圆处理制程，以下不再予以赘述。由以上叙述可知，晶圆再黏片制程后，晶圆吸盘上有可能会残留有残胶、芯片碎片(晶圆预切产生的边缘碎片)或其他残留的异物。

线扫描光学检测系统100包含一照明模块1、一移动模块2、一线扫描图像获取模块3与一图像分析模块4。所述的暗场环境，是指在晶圆处理制程设备200内部的一个内部环境空间，且在该内部环境空间中的背景亮度是远小于照明模块1对该内部环境空间中被照射区域提供照明所产生的亮度，导致背景亮度对检测结果的影响可以忽略不计。

照明模块1包含二线照明组件11，且二线照明组件11分别包含多个线性相间排列的照明元件111。照明元件111可为LED发光单体，且二线照明组件11可为二个独立的LED灯条。

移动模块2包含一线性轨道21、一移动式载台22与一承载盘23。线性轨道21沿一移动方向MD延伸。移动式载台22设置在线性轨道21，用以沿线性轨道21移动。承载盘23设置在移动式载台22，用以承载晶圆吸盘300。藉由移动模块2，可承载晶圆吸盘300，并使晶圆吸盘300沿移动方向MD移动。

线扫描图像获取模块3在晶圆处理制程设备200内的暗场环境中设置于上述的狭缝型安装空间S，并可包含一基座31、一线扫描图像感测装置32与一透镜组33，基座31在狭缝型安装空间S中连接固定于工作模块壳体201与202。线扫描图像感测装置32连接固定于基座31，并可为一线扫描互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或一线扫描电荷耦合器件(CCD)。线扫描图像感测装置32用以沿一扫描线SL进行扫描，并在进行扫描时形成一扫描场型SF。扫描线SL为一线段，线段的长度为扫描行程，且线段的长度与线扫描图像获取模块3和待取像物件的距离成正比。

透镜组33连接固定于线扫描图像感测装置32，且透镜组33与线扫描图像感测装置32沿一取像中心轴IA而设置。此外，透镜组33可配合线扫描图像感测装置32获取图像的线扫描需要而选择性地配置一个或多个透镜所组成。取像中心轴IA与扫描线SL之间的夹角θ为90度，换言之，取像中心轴 IA垂直于扫描线SL。较佳者，取像中心轴IA经过扫描线SL的中心，且取像中心轴IA与移动方向MD之间的夹角Φ也为90度，换言之，取像中心轴IA 垂直于移动方向MD。

图像分析模块4电性连接于线扫描图像获取模块3，并可为一内建于晶圆处理制程设备200的图像分析模块，亦可为一自晶圆处理制程设备200外接的计算机内所设置的图像分析模块。

在利用线扫描光学检测系统100检测晶圆吸盘300上是否有异物残留时，可利用照明模块1沿至少一投射方向对晶圆吸盘300投射出至少一检测光束，在本实施例中，照明模块1中的二线照明组件11分别沿各自的投射方向同时投射出检测光束ILB。

移动模块2使晶圆吸盘300沿移动方向MD移动，在沿移动方向MD移动时，晶圆吸盘300的中心沿一平行于移动方向MD的移动中心线MCL移动，较佳者，取像中心轴IA与移动中心线MCL垂直相交。

当晶圆吸盘300持续沿移动方向MD移动，直到检测光束ILB投射至晶圆吸盘300时(如图2与图3所示)，检测光束ILB的投射方向(图3中检测光束ILB的箭头所指的方向)与吸附平面301之间的夹角α小于30度。在晶圆吸盘300沿移动方向MD移动，晶圆吸盘300的各部分会先后通过扫描线 SL，使线扫描图像感测装置32可以沿扫描线SL对晶圆吸盘300的各部分进行线扫描。线扫描图像感测装置32可依据线扫描时所获得光电感应数据生成至少一晶圆吸盘检测图像CI(标示于图5)。

请继续参阅图5，其为显示本实用新型的实施例所获取的晶圆吸盘检测图像。同时，请一并参阅图1至图4。当晶圆吸盘300上残留有异物(本实施例中残留有第一异物400a、第二异物400b与第三异物400c)时，检测光束ILB 投射至第一异物400a、第二异物400b与第三异物400c和晶圆吸盘300的至少一交界边缘后，因第一异物400a、第二异物400b与第三异物400c与晶圆吸盘300的反射条件不同(如第一异物400a、第二异物400b与第三异物400c的反射率与反射角和晶圆吸盘300不同)而在晶圆吸盘检测图像CI中呈现出对应于第一异物400a、第二异物400b与第三异物400c的第一异物边界轮廓 Da、第二异物边界轮廓Db与第三异物边界轮廓Dc(如图5所示)。

在图像分析模块4分析出在晶圆吸盘检测图像CI中存在第一异物边界轮廓Da、第二异物边界轮廓Db与第三异物边界轮廓Dc后，可进一步分析出异物的数量、面积或分布位置。并进一步可利用晶圆吸盘检测图像CI中第一异物边界轮廓Da、第二异物边界轮廓Db与第三异物边界轮廓Dc内部区域的灰阶分布状况，分析出异物的种类(如残胶、芯片碎片或其他在完成加工作业后仍残留在晶圆吸盘上的物质)。在本实施例中，图像分析模块4可分析出晶圆吸盘检测图像CI存在第一异物边界轮廓Da、第二异物边界轮廓Db与第三异物边界轮廓Dc，据此可分析出异物的种类、数量、面积或分布位置，以精确判断是否需要清除异物，并作为选择异物清除方式的参考依据，使异物清除工作能更有效率地进行。

综上所述，由于在本实用新型所提供的线扫描光学检测系统100中，利用在暗场环境中以低角度(即上述夹角α小于30度)提供获取晶圆吸盘检测图像CI时所需的照明，所以可因为低角度照明的方式可使检测光束ILB以低角度反射出而使晶圆吸盘检测图像CI不会出现较光亮的反射区块，因而可以更清楚而明确地识别出晶圆吸盘检测图像CI中是否存在异物边界轮廓。此外，在本实用新型中，利用移动模块2使晶圆吸盘300沿移动方向MD移动，配合以体积较小且分辨率足够的线扫描图像获取模块3取代体积较大的二维扫描图像获取模块的手段，所以可获得清晰的晶圆吸盘检测图像，借以精确判断是否需要清除异物，并作为选择异物清除方式的参考依据，使异物清除工作能更有效率地进行。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统，设置于一包含有一晶圆吸盘的晶圆处理制程设备，该晶圆吸盘具有一用以吸附一晶圆的吸附平面，其特征在于，该线扫描光学检测系统包含：

一照明模块，用以沿至少一投射方向投射出至少一检测光束；

一移动模块，用以承载该晶圆吸盘，并使该晶圆吸盘沿一移动方向移动；

一线扫描图像获取模块，设置于该晶圆处理制程设备的一狭缝型安装空间，用以当该至少一检测光束投射至该晶圆吸盘时，沿一扫描线扫描该晶圆吸盘以获取至少一晶圆吸盘检测图像；

一图像分析模块，电性连接于该线扫描图像获取模块，用以分析该至少一晶圆吸盘检测图像中是否存在对应于至少一异物的至少一异物边界轮廓；

其中，当该至少一检测光束投射至该晶圆吸盘时，该至少一投射方向与该吸附平面的夹角小于30度。

2.如权利要求1所述的用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统，其特征在于，其中，该照明模块包含至少一线照明组件，且该至少一线照明组件包含多个线性排列的照明元件。

3.如权利要求1所述的用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统，其特征在于，其中，该线扫描图像获取模块包含一透镜组与一线扫描图像感测装置，该透镜组与该线扫描图像感测装置沿一取像中心轴而设置，且该取像中心轴垂直于该扫描线，并且经过该扫描线的中心。

4.如权利要求3所述的用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统，其特征在于，其中，该取像中心轴垂直于该移动方向。

5.如权利要求3所述的用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统，其特征在于，其中，该线扫描图像感测装置为一线扫描互补式金属氧化物半导体图像传感器或一线扫描电荷耦合器件。

6.如权利要求1所述的用于检测晶圆吸盘残留异物的线扫描光学检测系统，其特征在于，其中，该移动模块包含：

一线性轨道，沿该移动方向延伸；

一移动式载台，设置在该线性轨道，用以沿该线性轨道移动；以及

一承载盘，设置在该移动式载台，用以承载该晶圆吸盘。

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