TWI611178B - 晶圓邊緣量測模組(二) - Google Patents

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晶圓邊緣量測模組(二)
本發明係有關一種晶圓邊緣量測模組(二)，尤指一種整合線性掃描攝影機、凸透鏡、反射鏡及暗場光源，亦可提升量測晶圓邊緣速度及即時發現缺陷。
按，以往對於大量生產之晶圓量測，大都是採用大量的人力，使用許許多多不同的量具，以人工的方式來作量測的工作。這種人工檢測的方式，除了有人事成本費用過高的缺點之外，以人眼進行檢測的工作，不僅有枯燥乏味、眼睛容易疲勞、及人員流動率過高等問題外，品質的穩定度也是值得探討的問題，因此，逐漸以機器視覺取代人工視覺，在工業攝影機方面，以取像原理來區分，主要包括線掃描式與面線掃描式之技術，該線掃描式是圖像元素呈一維線狀排列，取像時每次只能獲得一列的影像資料，當工業攝影機與被攝影物體間產生相對運動時，而得到二維的圖像資料；該面線掃描式是指植入於工業攝影機的影像感測元件採用二維矩陣式。又機器視覺的光學幾何學方面，其利用反射鏡、凹透鏡、凸透鏡、聚焦鏡、平凸透鏡等不同鏡體組合進行光學反射、折射，但組合並非通常知識之人所輕易完成之事，需經過相當程度之研究。再機器視覺的照明幾何學方面，其照明光源可分成亮場光源及暗場光源，該亮場光源為光源反射直接進入鏡頭；該暗場光源為光源反射不直接進入鏡頭。
次按，晶圓量測主要在有效面積上，並非在無效面積，通常晶圓邊緣屬於無效面積，而非量測之重點，但由於晶圓材料逐漸玻璃化及擴大面積，若晶圓邊緣出現缺陷，則在微影術、擴散、清潔、化學機械拋光及化學蒸汽沉積的多重製程步驟中進行處理、移載、搬運之過程，當受輕微的物理碰撞，易使晶圓從無效面積裂至有效面積，於是晶圓邊緣的缺陷已悄悄地成為產量受限的缺陷。
是以，晶圓邊緣量測尚未被重視，但如何整合機械視覺的工業攝影機技術、光學幾何學技術及照明幾何學技術，有效提升量測晶圓邊緣速度及即時發現缺陷之問題。因此，將有更大的改善空間。
本發明之主要目的，提供一種晶圓邊緣量測模組(二)，其整合工業攝影機之線掃描式、光學幾何學之凸透鏡、反射鏡及照明幾何學之暗場光源，係欲解決先前技術量測晶圓邊緣之問題，進而具有提升量測晶圓邊緣速度及即時發現缺陷之功效增進。
為達上述功效，本發明之結構特徵包含:至少一線性掃描攝影機，係架設在晶圓邊緣之預定處；至少一凸透鏡組，係位於該線性掃描攝影機之前方，使該線性掃描攝影機透過該凸透鏡組後，再對該晶圓邊緣之中端邊緣進行線性掃描；至少一反射鏡組，係接近該晶圓邊緣，且其以一第一及第二反射鏡所構成，並使反射面朝前，又該第一及第二反射鏡係以該線性掃描攝影機為中央基準，呈對稱狀而使兩側向前傾斜，使該線性掃描攝影機透過該第一及第二反射鏡之反射面後，再分別對該晶圓邊緣之上斜面邊緣及下斜面邊緣進行線性掃描；以及至少三個光源元件組，其光源分別投射至所要線性掃描該晶圓邊緣之上斜面邊緣、中端邊緣及下斜面邊緣上之像素，據以分別形成不同暗場光源，令該晶圓邊緣之全部像素呈現低灰度值區域，當該線性掃描攝影機線性掃描該晶圓邊緣之部分像素呈現高灰度值區域時，則量測出該高灰度值區域為該晶圓邊緣之缺陷(decfect)。
依據前揭特徵，該光源元件組係由一第一及第二光源元件所構成，其接近該晶圓邊緣，並使光源投射朝前，且該第一及第二光源元件係以該線性掃描攝影機為中央基準，呈對稱狀而使兩側向前傾斜，使該第一及第二光源元件呈現非180°平行之光源夾角，且令該光源夾角係在60°～160°之間。
依據前揭特徵，該第一及第二反射鏡呈現非180°平行之反射夾角，且令該反射夾角係在60°～160°之間。
依據前揭特徵，更可包括一螢幕，係觀察該晶圓邊緣之缺陷。
依據前揭特徵，更可包括一缺陷判斷單元，係自動判斷該晶圓邊緣之缺陷。
藉助上揭技術手段，本發明選定該線性掃描攝影機之快速掃描、該凸透鏡組、反射鏡組之鏡體及該光源元件組之暗場光源加以整合，排除非快速掃描之面線掃描式、非該凸透鏡組、反射鏡組之鏡體及非能呈現對比性高之亮場光源，亦可取代人工量測及應用晶圓邊緣，進而具有提升量測晶圓邊緣速度及即時發現缺陷之功效增進。
首先，請參閱圖1所示，本發明之晶圓邊緣量測模組(二)較佳實施例包含有：至少一線性掃描攝影機10，係架設在晶圓邊緣(E)之預定處，採用工業攝影機之線性掃描技術，能將經過鏡頭投射在感測元件上的影像，能快速掃描該晶圓邊緣(E)，但不限定於此。
至少一凸透鏡組20，係位於該線性掃描攝影機10之前方，使該線性掃描攝影機10透過該凸透鏡組20後，再對該晶圓邊緣(E)之中端邊緣(E2 )進行線性掃描，但不限定於此。
至少一反射鏡組30，係接近該晶圓邊緣(E)，且其以一第一及第二反射鏡31、32所構成，並使反射面33朝前，又該第一及第二反射鏡31、32係以該線性掃描攝影機10為中央基準，呈對稱狀而使兩側向前傾斜，使該線性掃描攝影機10透過該第一及第二反射鏡31、33之反射面33後，再分別對該晶圓邊緣(E)之上斜面邊緣(E1 )及下斜面邊緣(E3 )進行線性掃描，本實施例中，該第一及第二反射鏡31、32呈現非180°平行之反射夾角(θ1 )，且令該反射夾角(θ1 )係在60°～160°之間，但不限定於此。
至少三個光源元件組40，其光源分別投射至所要線性掃描該晶圓邊緣之上斜面邊緣(E1 )、中端邊緣(E2 )及下斜面邊緣(E3 )上之像素，據以分別形成不同暗場光源(F)，令該晶圓邊緣(E)之全部像素(P)呈現低灰度值區域(P1 )，當該線性掃描攝影機10線性掃描該晶圓邊緣(E)之部分像素(P)呈現高灰度值區域(P2 )時，則量測出該高灰度值區域(P2 )為該晶圓邊緣(E)之缺陷(D)，本實施例中，該光源元件組40係由一第一及第二光源元件41、42所構成，其接近該晶圓邊緣(E)，並使光源投射朝前，且該第一及第二光源元件41、42係以該線性掃描攝影機10為中央基準，呈對稱狀而使兩側向前傾斜，使該第一及第二光源元件41、42呈現非180°平行之光源夾角(θ2 )，且令該光源夾角(θ2 )係在60°～160°之間。
此外，更可包括一螢幕50之硬體裝置，係觀察該晶圓邊緣(E)之缺陷(D)，或更可包括一缺陷判斷單元60之軟體裝置，係自動判斷該晶圓邊緣(E)之缺陷(D)，進行分析、判讀影像差異化，但不限定於此。
藉助上揭技術手段，本發明有效整合該線性掃描攝影機10之快速掃描、該凸透鏡組20、反射鏡組30之鏡體及該光源元件組40之暗場光源，不僅提升量測該晶圓邊緣(E)速度及即時發現該缺陷(D)，同時，可配合硬體裝置或軟體裝置，提升該晶圓邊緣(E)之缺陷(D)辨識率，亦正確判定該缺陷(D)種類，並依不同缺陷(D)進行不同處理，達到人力成本及設備成本之最佳化。
綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請 鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。
惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。
10‧‧‧線性掃描攝影機
20‧‧‧凸透鏡組
30‧‧‧反射鏡組
31‧‧‧第一反射鏡
32‧‧‧第二反射鏡
33‧‧‧反射面
40‧‧‧光源元件組
41‧‧‧第一光源元件
42‧‧‧第二光源元件
50‧‧‧螢幕
60‧‧‧缺陷判斷單元
D‧‧‧缺陷
E‧‧‧晶圓邊緣
E1‧‧‧上斜面邊緣
E2‧‧‧中端邊緣
E3‧‧‧下斜面邊緣
F‧‧‧暗場光源
P‧‧‧像素
P1‧‧‧低灰度值區域
P2‧‧‧高灰度值區域
θ1‧‧‧反射夾角
θ2‧‧‧光源夾角
圖1係本發明線性掃描晶圓邊緣之示意圖。 圖2係本發明量測出晶圓邊緣缺陷之示意圖。
10‧‧‧線性掃描攝影機
20‧‧‧凸透鏡組
30‧‧‧反射鏡組
31‧‧‧第一反射鏡
32‧‧‧第二反射鏡
33‧‧‧反射面
50‧‧‧螢幕
60‧‧‧缺陷判斷單元
D‧‧‧缺陷
E‧‧‧晶圓邊緣
E1‧‧‧上斜面邊緣
E2‧‧‧中端邊緣
E3‧‧‧下斜面邊緣
P‧‧‧像素
P1‧‧‧低灰度值區域
θ1‧‧‧反射夾角

Claims (5)

  1. 一種晶圓邊緣量測模組(二)，包括: 至少一線性掃描攝影機，係架設在晶圓邊緣之預定處； 至少一凸透鏡組，係位於該線性掃描攝影機之前方，使該線性掃描攝影機透過該凸透鏡組後，再對該晶圓邊緣之中端邊緣進行線性掃描； 至少一反射鏡組，係接近該晶圓邊緣，且其以一第一及第二反射鏡所構成，並使反射面朝前，又該第一及第二反射鏡係以該線性掃描攝影機為中央基準，呈對稱狀而使兩側向前傾斜，使該線性掃描攝影機透過該第一及第二反射鏡之反射面後，再分別對該晶圓邊緣之上斜面邊緣及下斜面邊緣進行線性掃描；以及 至少三個光源元件組，其光源分別投射至所要線性掃描該晶圓邊緣之上斜面邊緣、中端邊緣及下斜面邊緣上之像素，據以分別形成不同暗場光源，令該晶圓邊緣之全部像素呈現低灰度值區域，當該線性掃描攝影機線性掃描該晶圓邊緣之部分像素呈現高灰度值區域時，則量測出該高灰度值區域為該晶圓邊緣之缺陷(decfect)。
  2. 如請求項1所述之晶圓邊緣量測模組(二)，其中，該光源元件組係由一第一及第二光源元件所構成，其接近該晶圓邊緣，並使光源投射朝前，且該第一及第二光源元件係以該線性掃描攝影機為中央基準，呈對稱狀而使兩側向前傾斜，使該第一及第二光源元件呈現非180°平行之光源夾角，且令該光源夾角係在60°～160°之間。
  3. 如請求項1或2所述之晶圓邊緣量測模組(二)，其中，該第一及第二反射鏡呈現非180°平行之反射夾角，且令該反射夾角係在60°～160°之間。
  4. 如請求項3所述之晶圓邊緣量測模組(二)，更包括一螢幕，係觀察該晶圓邊緣之缺陷。
  5. 如請求項3所述之晶圓邊緣量測模組(二)，更包括一缺陷判斷單元，係自動判斷該晶圓邊緣之缺陷。
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