TW202411609A

TW202411609A - 以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法及檢測系統

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Publication number: TW202411609A
Application number: TW111133710A
Authority: TW
Inventors: 蕭賢德; 王宣復
Original assignee: 華洋精機股份有限公司
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2024-03-16

Abstract

一種以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法及檢測系統，主要利用P偏振光源與一S偏振光源發出光線來照射於一半反射膜的瑕疵上，且照射方向必須與半反射膜相夾5~45度之間，藉由P偏振光線會有部分穿透該半反射膜而S偏振光線幾乎會全部由該半反射膜反射的現象，利用攝影模組取得待判斷影像，在判斷時，若待判斷影像中具有S偏振光線時，即判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜表；若待判斷影像中具有P偏振光線但沒有S偏振光線進入該攝影模組者，則判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜背。

Description

以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法及檢測系統

本發明係與半反射膜的瑕疵檢測技術有關，特別是指一種以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法及檢測系統。

中華民國第I738788號專利，揭露了一種使用奇點光束之暗場晶圓奈米缺陷檢驗系統。此案主要是使用一奇點雷射光束照射於一基板，而於該基板上形成一照明點，而且在基板表面形成一亮條紋，而這個亮條紋在照明點的一部分上延伸，再藉由一光學偵測系統來偵測位於該照明點上的複數奈米缺陷的散射光，藉此而得以使用暗場光學檢驗方式，利用散射光來檢驗出奈米缺陷。

然而，此種技術僅能檢驗出奈米等級的缺陷，但卻不能檢驗出這個缺陷是位於基板的表面或還是裡面，因此，是不能適用於半反射膜的缺陷檢驗需求的。而半反射膜中，以光罩的保護膜為例，其係為一種半反射膜(此句請確認是否正確)，判斷其上的缺陷或瑕疵是在膜表或膜背是很重要的，因為，若瑕疵是在膜表，則代表這個瑕疵可以在對這個表面進行清潔時進行移除，但若瑕疵是在膜背，那麼這就是另一面的清潔問題。因此，判斷瑕疵位於膜表或膜背的位置，對於半反射膜而言，是一個很重要的需求。目前的已知技術並沒有一個有效的方式可以檢測出瑕疵或缺陷是位於膜表或膜背的。

本發明之主要目的即在於提出一種以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法及檢測系統，其可有效的檢測出瑕疵是位於半反射膜的膜表或膜背。

為了達成上述目的，本發明提出一種以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法，包含有下列步驟：A)備置：準備一半反射膜，該半反射膜具有一待檢測面，該半反射膜具有複數瑕疵，且該複數瑕疵位於該半反射膜上的座標位置係為已知，但該複數瑕疵是位於膜表或膜背則為未知，以及準備一P偏振光源與一S偏振光源，使該P偏振光源及該S偏振光源沿同一光軸照射於該待檢測面，並且使該光軸與該待檢測面相夾一照射角度，該照射角度係介於5~45度之間，且基於該半反射膜之表面反射率來調整該照射角度，進而使得該P偏振光源所發出的光線有30%以上穿透該待檢測面，並使得該S偏振光源所發出的光線有10%以下穿透該待檢測面表面；B)照射及取像：依該複數瑕疵所在的座標位置逐一進行照射及取像，在對一該瑕疵所在的座標位置進行照射時係以該P偏振光源對該待檢測面照射P偏振光線，以及以該S偏振光源對該待檢測面照射S偏振光線，在對一該瑕疵進行取像時係以一攝影模組在該P偏振光源照射時取像，以及在該S偏振光源照射時取像，進而取得二待判斷影像；該攝影模組係位於該半反射膜的該待檢測面的法線上進行取像，且該攝影模組的取像範圍係僅涵蓋一該瑕疵，而不涵蓋到不同座標位置的其他前述瑕疵，且該攝影模組的取像範圍需符合下述條件：在該半反射膜的膜表及膜背都沒有瑕疵時，該P偏振光線及該S偏振光線照射於該半反射膜所反射的光線不會進入該攝影模組；以及C)檢測判斷：以一電腦執行一判斷邏輯來對該複數瑕疵所對應的該複數待判斷影像進行判斷，該判斷邏輯的內容係為：對一該瑕疵而言，若其所對應的該二待判斷影像中具有S偏振光線進入該攝影模組者，則判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜表；若該瑕疵所對應的該二待判斷影像中具有P偏振光線但沒有S偏振光線進入該攝影模組者，則判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜背。

藉由上述方法，本發明可以在檢測瑕疵時，有效的檢測出瑕疵是位於半反射膜的膜表或膜背。

此外，本發明還提出一種以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統，可用來執行前述步驟，該以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統包含有：一移動檢測台，用以置放一半反射膜，該半反射膜具有一待檢測表面，且該半反射膜具有複數瑕疵，該複數瑕疵位於該半反射膜上的座標位置係已儲存於一電腦，該移動檢測台係可受該電腦控制而帶動該半反射膜於X方向及Y方向移動；一P偏振光源與一S偏振光源，受該電腦控制而沿同一光軸照射於該待檢測面，並且使該光軸與該待檢測面相夾一照射角度，該照射角度係介於5~45度之間，且該P偏振光源所發出的光線有30%以上穿透該待檢測面，該S偏振光源所發出的光線有10%以下穿透該待檢測面表面；以及一攝影模組，位於該半反射膜的該待檢測面的法線上，受該電腦控制而來對該待檢測面上的各該瑕疵進行取像，而對每一該瑕疵取得二待判斷影像，該攝影模組的取像範圍係僅涵蓋一該瑕疵，而不涵蓋到不同座標位置的其他前述瑕疵，且該攝影模組的取像範圍需符合下述條件：在該半反射膜的膜表及膜背都沒有瑕疵時，該P偏振光線及該S偏振光線照射於該半反射膜所反射的光線不會進入該攝影模組；其中，該電腦係執行一判斷邏輯來判斷該二待判斷影像，該判斷邏輯的內容係為：對一該瑕疵而言，若其所對應的該二待判斷影像中具有S偏振光線進入該攝影模組者，則判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜表；若該瑕疵所對應的該二待判斷影像中具有P偏振光線但沒有S偏振光線進入該攝影模組者，則判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜背。

藉此，本發明之前述系統即可執行前述方法，來判斷出瑕疵位於半反射膜的膜表或膜背。

為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後，其中：

如圖1至圖13所示，本發明一較佳實施例提出一種以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法，主要具有下列步驟：

A)備置：準備一半反射膜91，於本實施例中該半反射膜91係以光罩的保護膜為例。該半反射膜91具有一待檢測面92，該半反射膜91具有複數瑕疵99，且該複數瑕疵99位於該半反射膜91上的座標位置係為已知，但該複數瑕疵99是位於膜表或膜背則為未知，以及如圖3所示，準備一P偏振光源21P與一S偏振光源21S，使該P偏振光源21P及該S偏振光源21S沿同一光軸A照射於該待檢測面92，並且使該光軸A與該待檢測面92夾一照射角度θ，該照射角度θ最好介於5~45度之間，基於該半反射膜91之表面反射率來調整照射角度θ，於本實施例中該照射角度θ係以20度為例；該P偏振光源21P所發出的P偏振光線(圖中以P表示)係有30%以上穿透該待檢測面92而進入該半反射膜91內，於本實施例中係以50%為例；該S偏振光源21S所發出的S偏振光線(圖中以S表示)則有10%以下穿透該待檢測面92表面，於本實施例中係以5%穿透為例，而未穿透的S偏振光線該待檢測面92反射或被該半反射膜91吸收。於本實施例中，該P偏振光源係以綠光雷射為例，該S偏振光源係以藍光雷射為例。

B)照射及取像：依該複數瑕疵99所在的座標位置逐一進行照射及取像，在對一該瑕疵99所在的座標位置進行照射時，係以該P偏振光源21P對該待檢測面92照射P偏振光線，以及以該S偏振光源21S對該待檢測面92照射S偏振光線，於本實施例中該P偏振光源21P與該S偏振光源21S係分別照射而非同時照射。而由於該P偏振光源21P與該S偏振光源21S係經由同一光軸A照射於該待檢測面92，因此兩者所照射在該待檢測面92上的角度及位置是實質相同的。而在對一該瑕疵99進行取像時，則是以一攝影模組31分別在該P偏振光源21P及該S偏振光源21S照射時取像，進而取得二待判斷影像37。其中，該攝影模組31乃是位於該半反射膜91的該待檢測面92的法線(圖中未示)上進行取像，亦即為垂直取像，且該攝影模組31的取像範圍係僅涵蓋一該瑕疵99，而不涵蓋到不同座標位其他前述瑕疵99，且該攝影模組31的取像範圍還需符合下述條件：在該半反射膜91的膜表及膜背都沒有瑕疵99時，該P偏振光線及該S偏振光線照射於該半反射膜91所反射的光線不會進入該攝影模組31。於本實施例中，該攝影模組31具有一P偏振攝影機31P以及一S偏振攝影機31S，該P偏振攝影機31P與人S偏振攝影機31S係經由同一光軸A’對該半反射膜91取像，而此種經由同一光軸A’取像的技術，主要是藉由如圖4所示之一反射鏡32以及一半反射鏡34的組合來形成的，而且在取像時，則是分別以該P偏振攝影機31P及該S偏振攝影機31S在該P偏振光源21P及該S偏振光源21S照射時取像，進而取得該二待判斷影像37。

C)檢測判斷：以一電腦41執行一判斷邏輯42來對該複數瑕疵99所對應的該複數待判斷影像37進行判斷，該判斷邏輯42的內容係為：對一該瑕疵99而言，若其所對應的該二待判斷影像37中具有S偏振光線進入該攝影模組31的狀況，則判斷該瑕疵99位於該半反射膜91的膜表；若該瑕疵99所對應的該二待判斷影像37中具有P偏振光線但沒有S偏振光線進入該攝影模組31的狀況，則判斷該瑕疵99位於該半反射膜91的膜背，於本案中的膜背係指該半反射膜91的背面。

上述的步驟其檢測瑕疵99位於膜表或膜背的原理說明如下：

如圖5所示，在該待檢測面92不具有瑕疵99時，在S偏振光線照射的情況下，是幾乎都由該待檢測面92反射的，因此，該S偏振攝影機31S不會攝得S偏振光線，所取得的該待判斷影像37即如圖6所示為無光線的黑暗影像，為了圖示上的方便，在圖6中以整個影像呈霧點狀顯示。如圖7所示，在P偏振光線照射的情況下，即使有50%的光線穿透該待檢測面92而進入該半反射膜91內，也由於不具有瑕疵99的緣故，由該半反射膜91表面所反射的P偏振光線同樣也不會被該P偏振攝影機31P所攝得，因此，所取得的另一該待判斷影像37也是同樣為無光線的黑暗影像。

如圖8所示，在有一瑕疵99位於該待檢測面92的表面(即下方)時，在S偏振光線照射時，則會因照射於該瑕疵99而產生散射，散射光在圖8中係顯示為該瑕疵99表面向下延伸的複數線條，進而會有部分的S偏振光線因散射而被該S偏振光線攝入，因此，如圖9所示，該S偏振攝影機31S所取得的該待判斷影像37中即會有亮點99’，而亮點99’外的其他區域則呈黑暗狀態，為了圖示上的方便，在圖9中黑暗區域以霧點狀顯示。在此情況下，如圖10所示，在P偏振光線照射時，則同樣會因照射於該瑕疵99而產生散射，該P偏振攝影機31P所取得的該待判斷影像37中同樣會有亮點99’，所取得的該待判斷影像37即會類同於圖9所示者，因此，只要有S偏振光線照射時的該待判斷影像37中具有亮點99’時，就可以判斷該瑕疵99是位於膜表。

如圖11所示，在有一瑕疵99位於該待檢測面92的表面上方，亦即位於膜背時，在S偏振光線照射時，則會因照射於該待檢測面92而僅有5%左右穿透該待檢測面92，其餘不是反射就是被吸收，因此，該S偏振攝影機31S不會攝得S偏振光線，所取得的該待判斷影像37即為類似圖6所示之無光線的黑暗影像。再如圖12所示，在該P偏振光線照射時，由於有50%的光線穿透該待檢測面92而再穿透該半反射膜91的底面，因此會照射在該瑕疵99而造成散射，該P偏振攝影機31P即會攝得散射光而使得其所攝得的該待判斷影像37中具有亮點99’，所取的該待判斷影像37即為類似圖9所示者。由此可見，在S偏振光線照射時所攝得的該待判斷影像37中不具有亮點99’，而在P偏振光線照射時所攝得的該待判斷影像37中具有亮點99’時，就可以判斷該瑕疵99是位於膜背。

藉由上述步驟，本發明可以有效的檢測出瑕疵99是位於半反射膜91的膜表或膜背，而達成了先前技術所無法達成的效果。

值得補充說明的一點是，如圖13所示，該攝影模組31還可以再設置一濾光模組35，而可以在前述步驟B)中，在照射時同時以該P偏振光源21P及該S偏振光源21S對該待檢測面92照射P偏振光線及S偏振光線；而在取像時，則以該P偏振攝影機31P及該S偏振攝影機31S同時取像，藉由該濾光模組35將進入該攝影模組31的光線分離，藉此，在有P偏振光線或S偏振光線進入該攝影模組31時，該濾光模組35係將P偏振光線分離至該P偏振攝影機31P，以及將S偏振光線分離該S偏振攝影機31S，藉此仍可各取得一待判斷影像37而共計二待判斷影像37。在實務上，該濾光模組35可以配合兩個濾光片351以及前述的半反射鏡34來構成，並可依已知的光學技術組建起來，因此其詳細結構容不贅述。

如圖2至圖4及圖14所示，要執行上述步驟，可使用下述的：以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統10來執行，該以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統10主要由一移動檢測台11、前述之一P偏振光源21P與一S偏振光源21S以及前述之該攝影模組31所組成，其中：

該移動檢測台11，用以置放前述之半反射膜91，該半反射膜91具有該待檢測92面，且該半反射膜91上具有複數瑕疵99，該複數瑕疵99位於該半反射膜91上的座標位置係儲存於前述之電腦41，而該移動檢測台11係可受該電腦41的控制而帶動該半反射膜91於X方向及Y方向移動，藉以將各該瑕疵99逐一的移動至照射及取像的位置。

該P偏振光源21P與該S偏振光源21S，受該電腦41控制而沿前述光軸A照射於該待檢測面92，並且照射方向係如前述步驟A)所述。

該攝影模組31，位於該半反射膜91的該待檢測面92的法線上，具有一P偏振攝影機31P以及一S偏振攝影機31S，受該電腦41控制來對該待檢測面92上的各該瑕疵99分別進行取像，進而取得前述二待判斷影像37。而該攝影模組31的取像範圍亦如前述步驟B)所述。

該電腦41係執行該判斷邏輯42來判斷該二待判斷影像37，而該判斷邏輯42係可儲存於該電腦41，且其內容則如前述步驟C)所述。

由上可知，前述以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統10，即可用來執行前述方法，而用來判斷瑕疵是位於膜表或膜背。

10:以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統 11:移動檢測台 21P:P偏振光源 21S:S偏振光源 31:攝影模組 31P:P偏振攝影機 31S:S偏振攝影機 32:反射鏡 34:半反射鏡 35:濾光模組 351:濾光片 37:待判斷影像 41:電腦 42:判斷邏輯 91:半反射膜 92待檢測面 99:瑕疵 99’:亮點 A,A’:光軸 P:P偏振光線 S:S偏振光線 θ:照射角度

圖1係本發明一較佳實施例之流程圖。圖2係本發明一較佳實施例之操作示意圖。圖3係本發明一較佳實施例之部分元件示意圖，顯示P偏振光源與S偏振光源。圖4係本發明一較佳實施例之攝影模組示意圖。圖5係本發明一較佳實施例之動作示意圖，顯示半反射膜上無瑕疵時照射S偏振光線的狀態。圖6係本發明一較佳實施例之待判斷影像示意圖。圖7係本發明一較佳實施例之另一動作示意圖，顯示半反射膜上無瑕疵時照射P偏振光線的狀態。圖8係本發明一較佳實施例之再一動作示意圖，顯示半反射膜上有位於膜表的瑕疵時，以S偏振光線照射的狀態。圖9係本發明一較佳實施例之再一待判斷影像示意圖。圖10係本發明一較佳實施例之又一動作示意圖，顯示半反射膜上有位於膜表的瑕疵時，以P偏振光線照射的狀態。圖11係本發明一較佳實施例之再另一動作示意圖，顯示半反射膜上有位於膜背的瑕疵時，以S偏振光線照射的狀態。圖12係本發明一較佳實施例之又另一動作示意圖，顯示半反射膜上有位於膜背的瑕疵時，以P偏振光線照射的狀態。圖13係本發明一較佳實施例之另一攝影模組示意圖。圖14係本發明一較佳實施例之方塊示意圖。

31:攝影模組

91:半反射膜

92:待檢測面

99:瑕疵

P:P偏振光線

θ:照射角度

Claims

一種以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法，包含有下列步驟： A) 備置：準備一半反射膜，該半反射膜具有一待檢測面，該半反射膜具有複數瑕疵，且該複數瑕疵位於該半反射膜上的座標位置係為已知，但該複數瑕疵是位於膜表或膜背則為未知，以及準備一P偏振光源與一S偏振光源，使該P偏振光源及該S偏振光源沿同一光軸照射於該待檢測面，並且使該光軸與該待檢測面相夾一照射角度，該照射角度係介於5~45度之間，且基於該半反射膜之表面反射率來調整該照射角度，進而使得該P偏振光源所發出的光線有30%以上穿透該待檢測面，並使得該S偏振光源所發出的光線有10%以下穿透該待檢測面表面； B) 照射及取像：依該複數瑕疵所在的座標位置逐一進行照射及取像，在對一該瑕疵所在的座標位置進行照射時係以該P偏振光源對該待檢測面照射P偏振光線，以及以該S偏振光源對該待檢測面照射S偏振光線，在對一該瑕疵進行取像時係以一攝影模組在該P偏振光源照射時取像，以及在該S偏振光源照射時取像，進而取得二待判斷影像；該攝影模組係位於該半反射膜的該待檢測面的法線上進行取像，且該攝影模組的取像範圍係僅涵蓋一該瑕疵，而不涵蓋到不同座標位置的其他前述瑕疵，且該攝影模組的取像範圍需符合下述條件：在該半反射膜的膜表及膜背都沒有瑕疵時，該P偏振光線及該S偏振光線照射於該半反射膜所反射的光線不會進入該攝影模組；以及 C) 檢測判斷：以一電腦執行一判斷邏輯來對該複數瑕疵所對應的該複數待判斷影像進行判斷，該判斷邏輯的內容係為：對一該瑕疵而言，若其所對應的該二待判斷影像中具有S偏振光線進入該攝影模組者，則判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜表；若該瑕疵所對應的該二待判斷影像中具有P偏振光線但沒有S偏振光線進入該攝影模組者，則判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜背。
依據請求項1所述之以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法，其中：在步驟A)中，該照射角度係為20度；該P偏振光線係有50%穿透該待檢測面，該S偏振光線係有5%穿透該待檢測面。
依據請求項1所述之以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法，其中：在步驟B)中，該攝影模組具有一P偏振攝影機以及一S偏振攝影機，該P偏振攝影機及該S偏振攝影機經由同一光軸對該半反射膜取像。
依據請求項3所述之以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法，其中：在步驟B)中，在照射時，係分別以該P偏振光源依該瑕疵所在的座標位置對該待檢測面照射P偏振光線，以及以該S偏振光源依該瑕疵所在的座標位置對該待檢測面照射S偏振光線；在取像時，係分別以該P偏振攝影機及該S偏振攝影機在該P偏振光源以及該S偏振光源照射時取像，而取得二待判斷影像。
依據請求項1所述之以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測方法，其中：在步驟B)中，在照射時，係同時以該P偏振光源及該S偏振光源依該瑕疵所在的座標位置對該待檢測面照射P偏振光線及S偏振光線；在取像時，係以該P偏振攝影機及該S偏振攝影機同時取像，且藉由一濾光模組將進入該攝影模組的光線分離，在有P偏振光線或S偏振光線進入該攝影模組時，該濾光模組係將P偏振光線分離至該P偏振攝影機，以及將S偏振光線分離至該S偏振攝影機。
一種以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統，包含有：一移動檢測台，用以置放一半反射膜，該半反射膜具有一待檢測表面，且該半反射膜具有複數瑕疵，該複數瑕疵位於該半反射膜上的座標位置係已儲存於一電腦，該移動檢測台係可受該電腦控制而帶動該半反射膜於X方向及Y方向移動；一P偏振光源與一S偏振光源，受該電腦控制而沿同一光軸照射於該待檢測面，並且使該光軸與該待檢測面相夾一照射角度，該照射角度係介於5~45度之間，且該P偏振光源所發出的光線有30%以上穿透該待檢測面，該S偏振光源所發出的光線有10%以下穿透該待檢測面表面；以及一攝影模組，位於該半反射膜的該待檢測面的法線上，受該電腦控制而來對該待檢測面上的各該瑕疵進行取像，而對每一該瑕疵取得二待判斷影像，該攝影模組的取像範圍係僅涵蓋一該瑕疵，而不涵蓋到不同座標位置的其他前述瑕疵，且該攝影模組的取像範圍需符合下述條件：在該半反射膜的膜表及膜背都沒有瑕疵時，該P偏振光線及該S偏振光線照射於該半反射膜所反射的光線不會進入該攝影模組；其中，該電腦係執行一判斷邏輯來判斷該二待判斷影像，該判斷邏輯的內容係為：對一該瑕疵而言，若其所對應的該二待判斷影像中具有S偏振光線進入該攝影模組者，則判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜表；若該瑕疵所對應的該二待判斷影像中具有P偏振光線但沒有S偏振光線進入該攝影模組者，則判斷該瑕疵位於該半反射膜的膜背。
依據請求項6所述之以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統，其中：該照射角度係為20度；該P偏振光線係有50%穿透該待檢測面，該S偏振光線係有5%穿透該待檢測面。
依據請求項6所述之以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統，其中：該攝影模組具有一P偏振攝影機以及一S偏振攝影機，該P偏振攝影機及該S偏振攝影機經由同一光軸對該半反射膜取像。
依據請求項8所述之以不同光源沿同一光軸照射半反射膜的瑕疵檢測系統，其中：該攝影模組具有一濾光模組，用以將進入該攝影模組的光線分離，該濾光模組係用以將進入該攝影模組的P偏振光線分離至該P偏振攝影機，以及將S偏振光線分離至該S偏振攝影機。