TWI539545B - Wafer inspection system - Google Patents

Description

晶圓檢測系統

本發明係關於一種晶圓檢測系統，尤指可檢測出晶圓破片的晶圓檢測系統。

在半導體晶圓的生產過程中，複數個晶圓藉由一晶圓製程設備依序運送至適當位置，以對該等晶圓進行不同的製程處理。

然而，在晶圓的製造過程或運送過程中，可能因為種種原因而導致晶圓發生破片的情況，當無法及時發現晶圓破片的發生，使得發生破片的晶圓持續碎裂，進而導致碎裂的晶圓殘留於該晶圓製程設備，將會影響到後續晶圓製造的品質，甚至造成後續的晶圓發生破片。

為解決上述現有技術的缺失，本發明之一目的在於提供一種晶圓檢測系統，以期快速檢測出晶圓破片的情形。

本發明之另一目的在於提供一種晶圓檢測系統，以期辨別出通過一晶圓製程設備之一檢測區的晶圓片數是否正確。

本發明之又一目的在於提供一種晶圓檢測系統，以期辨別出通過該檢測區的晶圓位置是否正確。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種晶圓檢測系統，係應用於處理晶圓的一晶圓製程設備上，且該晶圓製程設備具有供該晶圓通過的一檢測區，該晶圓檢測系統包含一影像感測單元及一第一處理單元。其中，該影像感測單元係對應於該檢測區，該影像感測單元用於拍攝該檢測區以取得一樣板影像，並於該晶圓通過該檢測區時拍攝該晶圓的正面以取得一原始晶圓影像；以及該第一處理單元係連接該影像感測單元，該第一處理單元包含一第一影像處理模組與一第一判斷模組，該第一影像處理模組用於處理該原始晶圓影像而產生一第一處理後晶圓影像，該第一判斷模組用於比較該樣板影像與該第一處理後晶圓影像的差異量，並根據該差異量是否超出一預定閥值而判斷該晶圓是否破片。

如上所述之晶圓檢測系統中，更包含一第二處理單元，係連接該影像感測單元，該第二處理單元包含一資料庫、一第二影像處理模組與一第二判斷模組，且該資料庫包含一訓練模組，該訓練模組預先儲存有當不同片數的晶圓通過該檢測區時該影像感測單元所拍攝的複數晶圓資料影像，該第二影像處理模組用於處理該原始晶圓影像而產生一第二處理後晶圓影像，而該第二判斷模組用於比較該等晶圓資料影像與該第二處理後晶圓影像的差異，並根據該差異判斷通過該檢測區的晶圓片數。

如上所述之晶圓檢測系統中，該資料庫的該訓練模組預先儲存有曾經被誤判晶圓片數的該第二處理後晶圓影像，以訓練該第二判斷模組避免再次誤判。

如上所述之晶圓檢測系統中，該資料庫更包含一驗證模組，用於接收該第二判斷模組的判斷結果，並根據該訓練模組的資料驗證該第二判斷模組的判斷結果是否誤判。

如上所述之晶圓檢測系統中，更包含一光源，係照射於該檢測區，且該光源為紅外線或雷射光。

如上所述之晶圓檢測系統中，該影像感測單元為CCD攝影機。

為達上述目的及其他目的，本發明另提供一種晶圓檢測系統，係應用於處理晶圓的一晶圓製程設備上，且該晶圓製程設備具有供該晶圓通過的一檢測區，該晶圓檢測系統包含一聲音感測單元、一聲音處理模組及一聲音判斷模組。其中，該聲音感測單元係包含一主聲音感測器與一背景音感測器，該主聲音感測器設置於該檢測區的鄰近處以產生一主聲音訊號，該背景音感測器設置於該晶圓製程設備的控制電路中以產生一背景音訊號；聲音處理模組係包含一帶通濾波器與一適應性濾波器，該帶通濾波器係連接該聲音感測單元的該主聲音感測器，該帶通濾波器用於將該主聲音訊號中特定音頻外的訊號濾除而產生一處理後主聲音訊號，且該適應性濾波器連接該帶通濾波器與該背景音感測器，該適應性濾波器用於根據該背景音訊號的變化而從該處理後主聲音訊號中濾除雜訊以輸出一目標訊號；以及該聲音判斷模組係連接該聲音處理模組的該適應性濾波器，該聲音判斷模組用於將該目標訊號與一正常音頻值比較而判斷該晶圓是否破片。

如上所述之晶圓檢測系統中，該特定音頻包含4Hz~6kHz之間的聲音訊號。

藉此，本發明之晶圓檢測系統，係透過比較晶圓進入該檢測區前後的影像變化，達到判斷晶圓的片數、位置及是否破片的功效；此外，本發明之晶圓檢測系統，另透過接收晶圓製程設備的背景音訊號與晶圓進入該檢測區時所發出的主聲音訊號，並藉由帶通濾波器、適應性濾波器自該主聲音訊號濾除雜訊，再進一步將濾除雜訊所得到的目標訊號與一正常音頻值比較，而達到判斷該晶圓是否破片的功效。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：

請參照第1圖，第1圖係為本發明第一具體實施例之晶圓檢測系統的示意圖。如圖所示，本發明之晶圓檢測系統100，係應用於處理一晶圓W的一晶圓製程設備10上，且該晶圓製程設備10具有供該晶圓W通過的一檢測區11，該晶圓檢測系統100包含一影像感測單元110及一第一處理單元120。

該影像感測單元110係對應於該檢測區11，該影像感測單元110用於拍攝該檢測區11以取得一樣板影像，並於該晶圓W通過該檢測區11時拍攝該晶圓W的正面以取得一原始晶圓影像。

該第一處理單元120係連接該影像感測單元110，該第一處理單元120包含一第一影像處理模組121與一第一判斷模組123，該第一影像處理模組121用於處理該原始晶圓影像而產生一第一處理後晶圓影像，該第一判斷模組123用於比較該樣板影像與該第一處理後晶圓影像的差異量，並根據該差異量是否超出一預定閥值而判斷該晶圓W是否破片。

具體而言，該第一影像處理模組121可將該原始晶圓影像進行灰階處理而產生該第一處理後晶圓影像，並將該第一處理後晶圓影像與經灰階處理的該樣板影像比對灰階值差異，以由該第一判斷模組123進一步判斷出該灰階值差異是否超過該預定閥值，若該灰階值差異超過該預定閥值則判斷為該晶圓W發生破片，進而發出警告或終止該晶圓製程設備10的運作。

再者，該檢測區11中包含一定位點(圖未示)，該影像感測單元110拍攝該原始晶圓影像時會同時拍攝到該定位點，使得該第一影像處理模組121處理該原始晶圓影像而產生該第一處理後晶圓影像後，該第一判斷模組123可根據該第一處理後晶圓影像中該晶圓W與該定位點的相對位置判斷出通過該檢測區11的晶圓W之位置是否偏移，進而發出警告或終止該晶圓製程設備10的運作，以避免由於該晶圓W的偏移導致後續該晶圓W發生破片。

此外，該影像感測單元110可為CCD攝影機，並於該影像感測單元110拍攝影像時，可利用該晶圓製程設備10原有照射至該檢測區11的光線或其他光源輔助拍攝該檢測區11，而若無光線照射至該檢測區11時，該晶圓檢測系統100中可更包含一光源130，該光源130係照射於該檢測區11並可設置於該晶圓製程設備10上，且該光源130可為紅外線或雷射光，以輔助該影像感測單元110清楚拍攝該檢測區11內的全幅影像。

請參照第2圖，第2圖係為本發明第二具體實施例之晶圓檢測系統的示意圖。如圖所示，本發明之晶圓檢測系統100’，係應用於處理一晶圓W的一晶圓製程設備10上，且該晶圓製程設備10具有供該晶圓W通過的一檢測區11，該晶圓檢測系統100’包含一影像感測單元110及一第一處理單元120。

本實施例與第一具體實施例的差異在於，該晶圓檢測系統100’中更包含一第二處理單元140，係連接該影像感測單元110，該第二處理單元140包含一資料庫141、一第二影像處理模組143與一第二判斷模組145，且該資料庫141包含一訓練模組1411，該訓練模組1411預先儲存有當不同片數的晶圓W通過該檢測區11時該影像感測單元110所拍攝的複數晶圓資料影像，該第二影像處理模組143用於處理該原始晶圓影像而產生一第二處理後晶圓影像，而該第二判斷模組145用於比較該等晶圓資料影像與該第二處理後晶圓影像的差異，並根據該差異判斷通過該檢測區11的晶圓片數。

其中，該第二影像處理模組143處理該原始晶圓影像時，係分析該原始晶圓影像中的像素、顏色差異來對該原始晶圓影像中的該晶圓W進行水平邊緣檢測，以強化該晶圓W的特徵，並可進一步對該原始晶圓影像中的該晶圓W之原有的缺口進行水平邊緣膨脹的遮罩處理，以補正該原始晶圓影像中的該晶圓W之缺口，進而產生該第二處理後晶圓影像，換言之，當有複數個晶圓W同時進入該檢測區11時，該第二處理後晶圓影像中各該晶圓W的水平邊緣將被區分出來，進而在該第二處理後晶圓影像與不同片數的晶圓之晶圓資料影像比對後，該第二判斷模組145可判斷出有超過一個晶圓W通過該檢測區11，進而發出警告或終止該晶圓製程設備10的運作，從而可在單晶圓製程中，確保每次僅一個晶圓W進入該檢測區11中，亦即確保該晶圓製程設備10係將複數個晶圓W一個一個依序運送至適當位置進行處理。

藉此，該晶圓檢測系統100’透過比較晶圓進入該檢測區前後的影像變化，可由該第一處理單元120的該第一判斷模組123與該第二處理單元140的該第二判斷模組145判斷出通過該檢測區11之晶圓W的片數、位置及是否破片，以確保該晶圓W的品質。

再者，於本實施例中，該資料庫141的該訓練模組1411預先儲存有曾經被誤判晶圓片數的該第二處理後晶圓影像，其中該第二處理後晶圓影像是否造成該第二判斷模組145的誤判可由人工事先由該第二判斷模組124的判斷結果確認，以訓練該第二判斷模組145自我學習避免再次誤判。其中，該資料庫141可更包含一驗證模組1412，用於接收該第二判斷模組145的判斷結果，並根據該訓練模組1411的資料驗證該第二判斷模組145的判斷結果是否誤判，以再次確認第二判斷模組145的判斷結果之正確性及判讀率，進而供後續調整及訓練該第二判斷模組145的參考。

請參照第3圖，第3圖係為本發明第三具體實施例之晶圓檢測系統的示意圖。如圖所示，本發明之晶圓檢測系統200，係應用於處理晶圓(圖未示)的一晶圓製程設備(圖未示)上，且該晶圓製程設備具有供該晶圓通過的一檢測區(圖未示)，該晶圓檢測系統200包含一聲音感測單元210、一聲音處理模組220及一聲音判斷模組230。

該聲音感測單元210係包含一主聲音感測器211與一背景音感測器213，該主聲音感測器211設置於該檢測區的鄰近處以產生一主聲音訊號，該背景音感測器213設置於該晶圓製程設備的控制電路中以產生一背景音訊號。

該聲音處理模組220係包含一帶通濾波器221與一適應性濾波器223，該帶通濾波器221係連接該聲音感測單210元的該主聲音感測器211，該帶通濾波器211用於將該主聲音訊號中特定音頻外的訊號濾除而產生一處理後主聲音訊號，且該適應性濾波器223連接該帶通濾波器221與該背景音感測器213，該適應性濾波器223用於根據該背景音訊號的變化而從該處理後主聲音訊號中濾除雜訊以輸出一目標訊號。

該聲音判斷模組230係連接該聲音處理模組220的該適應性濾波器223，該聲音判斷模組230用於將該目標訊號與一正常音頻值比較而判斷該晶圓是否破片。

其中，該特定音頻可為包含4Hz~6kHz之間的聲音訊號，為該晶圓發生破片時主要會發出的聲音頻率，而即為判斷該晶圓是否破片的該目標訊號之頻率範圍，其中，該帶通濾波器221可採用多階帶通濾波器來濾除該特定音頻外的雜訊，以先行將該主聲音訊號中與該晶圓破片時所會發出的聲音頻率差距較大的雜訊濾除。此外，該正常音頻值為未發生破片的晶圓通過該檢測區時，該處理後主聲音訊號濾除雜訊後的聲音頻率統計值，因此，藉由比較每次該晶圓經過該檢測區後由該聲音處理模組所輸出之該目標訊號與該正常音頻值，該聲音判斷模組230即可判斷該晶圓是否破片。

運用該晶圓檢測系統200檢測時，先利用該主聲音感測器211感測鄰近該晶圓周圍的聲音，並產生該主聲音訊號，而由於該晶圓周圍環境背景音的干擾使得該主聲音訊號帶有許多雜訊，同時，利用該背景音感測器213檢測該晶圓製程設備的控制電路周圍的背景音，並產生該背景音訊號，接著，透過該帶通濾波器221先行將該主聲音訊號中特定音頻外的訊號濾除並產生該處理後主聲音訊號，再由該適應性濾波器223根據該背景音訊號估算出該處理後主聲音訊號中尚未濾除之雜訊，以進一步將該處理後主聲音訊號中的雜訊濾除，亦即透過該適應性濾波器223從該主聲音訊號中將該背景音所產生的雜訊完全濾除而輸出該目標訊號，最後，藉由比較該目標訊號與該正常音頻值，供該聲音判斷模組230做出該晶圓是否破片的判斷，進而發出警告或終止該晶圓製程設備的運作。

具體而言，例如經過該帶通濾波器221所產生的該處理後主聲音訊號為S＋n₀ ，S為供該聲音判斷模組230判斷該晶圓是否破片的目標訊號，n₀ 為該處理後主聲音訊號中尚未濾除之雜訊，且該背景音訊號為n₁ ，當該背景音訊號n₁ 通過該適應性濾波器223後，該適應性濾波器223會根據該背景音訊號n1產生近似該雜訊n₀ 的一估計訊號y(n)，以用於消除該處理後主聲音訊號中的該雜訊n₀ ，而該處理後主聲音訊號S＋n₀ 與該估計訊號y(n)的差異值e(n)將持續回饋給該適應性濾波器223，使該適應性濾波器223調整其運算出該估計訊號y(n)之運算法中的係數，進而調整該估計訊號y(n)，使該估計訊號y(n)持續逼近該雜訊n₀ ，亦即使該差異值e(n)逼近判斷該晶圓是否破片的目標訊號S，從而，經由該適應性濾波器223的反覆迭代運算，該處理後主聲音訊號中的該雜訊將被完全濾除，最後輸出該目標訊號S並傳送至該聲音判斷模組230供進一步判斷。

藉此，該晶圓檢測系統200透過接收該晶圓製程設備的背景音訊號與該晶圓進入該檢測區時所發出的該主聲音訊號，並藉由帶通濾波器、適應性濾波器自該主聲音訊號濾除雜訊，再進一步將濾除雜訊所得到的目標訊號與一正常音頻值比較，而達到判斷該晶圓是否破片的功效。

綜上所述，本發明之晶圓檢測系統，可供快速檢測出通過該晶圓製程設備之該檢測區的晶圓之破片情形，並可進一步判斷出通過該檢測區之晶圓的片數、位置，達到檢測出該晶圓製程設備的製程中所運送之晶圓是否有異常狀況的功效。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧晶圓製程設備
11‧‧‧檢測區
100‧‧‧晶圓檢測系統
110‧‧‧影像感測單元
120‧‧‧第一處理單元
121‧‧‧第一影像處理模組
123‧‧‧第一判斷模組
130‧‧‧光源
140‧‧‧第二處理單元
141‧‧‧資料庫
1411‧‧‧訓練模組
1412‧‧‧驗證模組
143‧‧‧第二影像處理模組
145‧‧‧第二判斷模組
200‧‧‧晶圓檢測系統
210‧‧‧聲音感測單元
211‧‧‧主聲音感測器
213‧‧‧背景音感測器
220‧‧‧聲音處理模組
221‧‧‧帶通濾波器
223‧‧‧適應性濾波器
230‧‧‧聲音判斷模組
W‧‧‧晶圓

第1圖係為本發明第一具體實施例之晶圓檢測系統的示意圖。第2圖係為本發明第二具體實施例之晶圓檢測系統的示意圖。第3圖係為本發明第三具體實施例之晶圓檢測系統的示意圖。

無。

10‧‧‧晶圓製程設備

11‧‧‧檢測區

100‧‧‧晶圓檢測系統

110‧‧‧影像感測單元

120‧‧‧第一處理單元

121‧‧‧第一影像處理模組

123‧‧‧第一判斷模組

130‧‧‧光源

W‧‧‧晶圓

Claims (7)

1. 一種晶圓檢測系統，係應用於處理晶圓的一晶圓製程設備上，且該晶圓製程設備具有供該晶圓通過的一檢測區，該晶圓檢測系統包含：一影像感測單元，係對應於該檢測區，該影像感測單元用於拍攝該檢測區以取得一樣板影像，並於該晶圓通過該檢測區時拍攝該晶圓的正面以取得一原始晶圓影像；一第一處理單元，係連接該影像感測單元，該第一處理單元包含一第一影像處理模組與一第一判斷模組，該第一影像處理模組用於處理該原始晶圓影像而產生一第一處理後晶圓影像，該第一判斷模組用於比較該樣板影像與該第一處理後晶圓影像的差異量，並根據該差異量是否超出一預定閥值而判斷該晶圓是否破片；以及一第二處理單元，係連接該影像感測單元，該第二處理單元包含一資料庫、一第二影像處理模組與一第二判斷模組，且該資料庫包含一訓練模組，該訓練模組預先儲存有當不同片數的晶圓通過該檢測區時該影像感測單元所拍攝的複數晶圓資料影像，該第二影像處理模組用於處理該原始晶圓影像而產生一第二處理後晶圓影像，而該第二判斷模組用於比較該等晶圓資料影像與該第二處理後晶圓影像的差異，並根據該差異判斷通過該檢測區的晶圓片數。
2. 如請求項1所述之晶圓檢測系統，其中該資料庫的該訓練模組預先儲存有曾經被誤判晶圓片數的該第二處理後晶圓影像，以訓練該第二判斷模組避免再次誤判。
3. 如請求項2所述之晶圓檢測系統，其中該資料庫更包含一驗證模組，用於接收該第二判斷模組的判斷結果，並根據該訓練模組的資料驗證該第二判斷模組的判斷結果是否誤判。
4. 如請求項1所述之晶圓檢測系統，更包含一光源，係照射於該檢測區，且該光源為紅外線或雷射光。
5. 如請求項1所述之晶圓檢測系統，其中該影像感測單元為CCD攝影機。
6. 一種晶圓檢測系統，係應用於處理晶圓的一晶圓製程設備上，且該晶圓製程設備具有供該晶圓通過的一檢測區，該晶圓檢測系統包含：一聲音感測單元，係包含一主聲音感測器與一背景音感測器，該主聲音感測器設置於該檢測區的鄰近處以產生一主聲音訊號，該背景音感測器設置於該晶圓製程設備的控制電路中以產生一背景音訊號；一聲音處理模組，係包含一帶通濾波器與一適應性濾波器，該帶通濾波器係連接該聲音感測單元的該主聲音感測器，該帶通濾波器用於將該主聲音訊號中特定音頻外的訊號濾除而產生一處理後主聲音訊號，且該適應性濾波器連接該帶通濾波器與該背景音感測器，該適應性濾波器用於根據該背景音訊號的變化而從該處理後主聲音訊號中濾除雜訊以輸出一目標訊號；以及一聲音判斷模組，係連接該聲音處理模組的該適應性濾波器，該聲音判斷模組用於將該目標訊號與一正常音頻值比較而判斷該晶圓是否破片。
7. 如請求項6所述之晶圓檢測系統，其中該特定音頻包含4Hz~6kHz之間的聲音訊號。