TWI654426B - Optical inspection equipment - Google Patents

Abstract

本發明的光學檢查設備包括一光源裝置、一濾光裝置及一影像擷取裝置。光源裝置沿一入射光軸照射一待測物，以在待測物的一髒污形成漫反射光。影像擷取裝置沿一漫反射光軸接收通過濾光裝置的漫反射光。漫反射光軸與入射光軸相對於待測物的一法線呈不對稱。其中，濾光裝置僅允許沿漫反射光軸的漫反射光通過濾光裝置。本發明的光學檢查設備是藉由濾光裝置的配置使依循反射定理形成的反射光不會通過濾光裝置，僅有部分的漫反射光能沿著漫反射光軸通過濾光裝置，進而讓影像擷取裝置接收及成像，以提高檢查的效率及避免受到陰影干擾。

Description

光學檢查設備

本發明係與光學檢查有關，特別是指一種光學檢查設備。

光學檢查技術用以檢查待測物的表面是否存在髒汙或內部某一層的圖案是否存在斷線、短路及髒污(particle)，以確保待測物符合特定品質要求。

待測物以晶圓、光罩或玻璃基板為例，由於晶圓、光罩或玻璃基板都是透明的，目前，檢查待測物的上表面時，通常會讓光源照射的入射光軸與待測物的上表面形成的銳角角度接近0度，如此，以確保影像擷取裝置僅擷取待測物的上表面的影像，來降低待測物底層或內部的影像所造成的干擾。但這種方式通常需搭配影像處理技術來濾除非待測物上表面的影像，而增加檢查步驟的繁瑣。

再者，一般髒汙都是立體的，例如顆粒、線或粉末等，因此，光線照射髒污時，髒汙的另一面會產生陰影，而使影像擷取裝置無法準確獲得髒汙的實際尺寸。

另一種方式，例如台灣發明第I534409號專利揭露一種光學檢測系統，其藉由影像擷取裝置的擷取光軸與入射光軸於待測物的上表面的法線呈對稱關係，這種配置雖然可以改善髒汙陰影的問題，但仍無法快速檢查待測物。

有鑑於上述缺失，本發明的目的在於提供一種光學檢查設備，其可應用於檢查待測物的特定層，例如頂層、底面或其內部的特定層，且不會受到待測物的其他層影像干擾。

為達成上述目的，本發明的光學檢查設備包括一光源裝置、 一濾光裝置及一影像擷取裝置。光源裝置沿一入射光軸照射一待測物，以在待測物的一髒污形成漫反射光。影像擷取裝置沿一漫反射光軸接收通過濾光裝置的漫反射光。漫反射光軸與入射光軸相對於待測物的一法線呈不對稱。其中，濾光裝置僅允許沿漫反射光軸的漫反射光通過濾光裝置。

如此，當待測物上不存在髒污時，沿入射光軸照射的光線在待測物上依循反射定理反射，因此，反射光線將被濾光裝置濾除(擋住)。當沿入射光軸照射的光線照射到待測物上的髒汙時，光線在髒汙上形成漫反射光，以使位在漫反射光軸的反射光被影像擷取裝置接收，而形成對應圖案，以達成快速檢查及避免陰影干擾。

有關本發明所提供的光學檢查設備的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10‧‧‧光學檢查設備

11‧‧‧光源裝置

111‧‧‧入射光軸

113‧‧‧反射光軸

115‧‧‧漫反射光軸

117‧‧‧法線

119‧‧‧內反射光

13‧‧‧濾光裝置

131‧‧‧頂平面

133‧‧‧底平面

135‧‧‧入射通道

1351‧‧‧第一定位通道

137‧‧‧漫反射通道

1371‧‧‧第二定位通道

15‧‧‧影像擷取裝置

30‧‧‧待測物

31‧‧‧被檢查層

32‧‧‧內部的特定層

33‧‧‧底層

50‧‧‧髒污

70‧‧‧定位邊界

θ₁‧‧‧第一銳角

θ₂‧‧‧第二銳角

第1圖是本發明的光學檢查設備的示意圖。

第2圖是本發明的光學檢查設備的濾光裝置的頂視示意圖。

第3圖是本發明的光學檢查設備檢查到待測物的頂層有髒汙的示意圖。

第4圖是本發明的光學檢查設備的影像擷取裝置檢查待測物後得到的影像。

以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的光學檢查設備的組成構件及達成功效來作說明。然各圖式中光學檢查設備的構件、尺寸及外觀僅用來說明本發明的技術特徵，而非對本發明構成限制。

如第1圖所示，該圖是本發明的光學檢查設備10的立體圖。本發明的光學檢查設備10包括一光源裝置11、一濾光裝置13及一影像擷取裝置15。

光源裝置11沿一入射光軸111照射光線至一待測物30，以 在待測物30上依據反射定理形成反射光。依循反射定理，當待測物30的被檢查層31不存在髒汙時，沿入射光軸111照射的光線會在被檢查層31上形成反射，此時，反射光沿反射光軸113反射，也就是入射光軸111與反射光軸113相對於待測物30的被檢查層31的法線117呈對稱。但當待測物30的被檢查層31存在髒汙(如第3圖所示)，漫反射光不會沿反射光軸113進行反射，而會沿著漫反射光軸進行反射，詳細請容後再述。

濾光裝置13位在待測物30及影像擷取裝置15之間。影像擷取裝置15沿漫反射(diffuse reflection)光軸115(如第3圖所示)接收通過濾光裝置13的漫反射光。濾光裝置13僅允許沿漫反射光軸115的漫反射光通過濾光裝置13。

其中，內反射光119是指光線折射進入待測物30的內部，並在底層33形成反射，最終折射射出待測物30的頂面31，但沿內反射光119反射的光線也不會通過濾光裝置13，因此，對透明的待測物30表面進行檢查時，影像擷取裝置15不會被待測物30的底層33圖案影響，相同地也不會被待測物30的內部的特定層32影響。

本實施例中，被檢查層31是指待測物的頂層，但實務中，本發明的光學檢查設備10也可以檢查待測物30的底層33或內部的特定層32，故不以頂層為限。

漫反射光軸115是指入射光軸111的光線照射在有髒汙(particle)的被檢查層31所形成沒有規則向四面八方反射的現象，也就是說，入射光軸111與漫反射光軸115相對於待測物30的被檢查層31的法線117成不對稱。

由於本發明的光學檢查設備10有濾光裝置13且阻擋反射光軸113的光線、底層33的內反射光119或內部的特定層32的反射光，因此，待測物30的被檢查層31若是乾淨無暇，影像擷取裝置15不會接收到反射光軸113的光線、底層33的內反射光119或內部的特定層32的反射光，影像擷取裝置15僅在有髒汙時，影像擷取裝置15才會接收到漫反射光軸115的光線，故可藉由漫反射光軸115的光線來判斷待測物30的被檢查層31是否存在髒汙。

光源裝置11的發光源可以是雷射光元件或發光二極體(LED)。通常光源源除了前述的兩種發光元件外，也可以是其他發光元件，故不以上述兩種為限。再者，光源裝置11除了發光元件還包括反光鏡、凸透鏡及凹透鏡等，但這些是用以控制發光元件朝入射光軸111發射光線，且有多種已知組合，於此不做贅述。因此，本發明的光源裝置11只要產生朝入射光軸111發射的光線都可應視為本發明的光源裝置11。

濾光裝置13是一遮光板，且包括一頂平面131、一底平面133、一入射通道135及一漫反射通道137，入射通道135及漫反射通道137分別貫穿遮光板的頂平面131及底平面133，且間隔排列。入射通道135與底平面133形成一第一銳角θ₁，第一銳角θ₁的角度介於50-75度之間。入射光軸111通過入射通道135。漫反射通道137與底平面133形成一第二銳角θ₂，第二銳角θ₂的角度介於50-80度之間。漫反射光軸115通過漫反射通道137。應注意的是，第一銳角θ₁的角度與第二銳角θ₂的角度是不相同，以避免沿反射光軸通過的光線。

如第2圖所示，該圖是濾光裝置13的頂視圖。濾光裝置13還包括一定位系統，光源裝置沿入射光軸照射待測物，以在待測物上形成反射光，影像擷取裝置接收通過定位系統的反射光，簡言之，影像擷取裝置可從定位系統接收各種反射光，包括依據反射定理的反射光及漫反射光。

本實施例中，濾光裝置13的定位系統包括貫穿遮光板的頂平面131及底平面133的一第一定位通道1351及一第二定位通道1371，第一定位通道1351及第二定位通道1371位在遮光板的相同側邊。第一定位通道1351與入射通道135相互連通，第二定位通道1371與漫反射通道137相互連通。

如此，光源裝置對第一定位通道1351照射的入射光可在待測物的表面形成反射光，影像擷取裝置係接收通過第二定位通道1371的反射光，因此，在檢查的過程中，影像擷取裝置15除了接收來自漫反射通道137的漫反射光線外，同時也接收來自第二定位通道1371的反射光，以便在檢查過程中同時藉由第二定位通道的反射光來對待測物的髒污進行定位。 這樣，避免傳統將檢查與定位分開進行(例如先掃描定位在檢查)的問題，進而縮短檢查時間。

其中，定位系統還有反光鏡或透鏡等，以便接收反射光，但這已為業界週知，於此不在贅述。定位系統也可以利用其他方式、結構或組合來達成影像擷取裝置能透過濾光裝置的定位系統來接收待測物反射的光線，以作為影像定位的目的，故定位系統不以本實施例所述為限。

如第3圖所示，以檢查待測物30的被檢查層31(即頂層)為例，當被檢查層31上存在髒污50時，光源裝置11沿入射光軸111照射的光線在髒汙50的表面產生沿多方向漫反射光軸115射出的光線，但有部分漫反射光線能通過濾光裝置13的漫反射通道137，以使影像擷取裝置15取得髒汙50對應的影像，如第4圖所示，該圖是本發明的光學檢查設備10沿待測物表面移動檢查後，影擷取裝置15所拍攝的結果影像。影像中僅髒汙50及定位邊界70顯示對應圖案，其餘地區因為不存在髒汙，因此不會顯示圖案。其中，定位邊界70是影像擷取裝置透過定位系統取得的光線所形成之影像。

雖然，本實施例的濾光裝置是藉由遮光板來濾除反射光線，但實際上，濾光裝置也可以用其他方式來篩選特定角度的漫反射光線，因此，濾光裝置不以本實施例所述為限。

最後，強調，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

Claims (6)

1. 一種光學檢查設備，包括：一光源裝置，沿一入射光軸照射一待測物，以在該待測物的一髒污形成漫反射光；一濾光裝置；及一影像擷取裝置，沿一漫反射光軸接收通過該濾光裝置的漫反射光，該漫反射光軸與該入射光軸相對於該待測物的一法線成不對稱，其中，該濾光裝置僅允許沿該漫反射光軸的漫反射光通過該濾光裝置，其中，該濾光裝置包括一頂平面、一底平面及一漫反射通道，該漫反射通道貫穿該頂平面及該底平面，該漫反射光軸通過該漫反射通道，其中，該濾光裝置包括一入射通道，該入射通道貫穿該頂平面及底平面，且供該入射光軸通過，並與該底平面形成一第一銳角，該漫反射通道與該底平面形成一第二銳角，該第一銳角的角度與該第二銳角的角度是不相同。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光學檢查設備，其中，該第一銳角的角度介於50-75度之間，該第二銳角的角度介於50-80度之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光學檢查設備，其中，該濾光裝置包括一定位系統，該光源裝置沿該入射光軸照射該待測物，以在該待測物上形成反射光，該影像擷取裝置接收通過該定位系統的反射光。
4. 如申請專利範圍第3項所述的光學檢查設備，其中，該定位系統包括貫穿該頂平面及該底平面的一第一定位通道及一第二定位通道，該第一定位通道與該入射通道相互連通，該第二定位通道與該漫反射通道相互連通，該第一定位通道及該第二定位通道位在該濾光裝置相同側邊。
5. 如申請專利範圍第1項所述的光學檢查設備，其中，該濾光裝置包括一定位系統，該光源裝置沿該入射光軸照射該待測物，以在該待測物上形成反射光，該影像擷取裝置接收通過該定位系統的反射光。
6. 如申請專利範圍第1項所述的光學檢查設備，其中，該光源裝置包括一發光二極體。