TWI779357B - 偵測物品表面缺陷的方法及其系統 - Google Patents

Abstract

本揭示內容的一些實施方式提供一種提供偵測物品的表面缺陷的方法，包含：提供物品；提供偵測物品表面缺陷的系統，包含：雷射發射模組、雷射偵測模組、及分析模組，雷射偵測模組電性連接雷射發射模組，並且分析模組電性連接雷射偵測模組；使用雷射發射模組，發射雷射光至物品的表面；使用雷射偵測模組，偵測雷射光照射至表面時的複數個照射位置；使用分析模組，基於複數個照射位置，分析表面的表面特徵；基於表面特徵，判定表面是否存在表面缺陷。本揭示內容還提供一種偵測物品表面缺陷的系統。

Description

偵測物品表面缺陷的方法及其系統

本揭示內容涉及偵測表面缺陷的方法及其系統。具體來說，本揭示內容涉及使用雷射光偵測表面缺陷的方法及其系統。

半導體製程中，部分製程例如高溫或是元件轉移過程的摩擦或碰撞等，可能造成晶圓或是晶圓處理設備中的元件產生表面缺陷(例如熱熔痕或是刮痕)，影響後續製程的良率。舉例而言，當晶圓存放載具內緣存在表面缺陷時，易造成機械手臂在存取晶圓時，受到表面缺陷的干涉，造成晶圓破片。

現行檢查表面缺陷的方法，主要是依靠人眼判讀或是自動光學檢測系統。然而，當表面缺陷較不明顯時，人眼判讀容易漏檢，至於自動光學檢測系統，則有燈光以及擷取角度的限制，若燈光不足或擷取角度不適當，也容易漏檢，此外，解析度也存在著限制。

因此，如何能提供無須燈光並且高解析度，即能 偵測物品表面缺陷的方法以及系統，是亟欲解決的問題。

本揭示內容中的一態樣是提供一種提供偵測物品的表面缺陷的方法，包含：提供物品；提供偵測物品表面缺陷的系統，包含：雷射發射模組、雷射偵測模組、及分析模組，雷射偵測模組電性連接雷射發射模組，分析模組電性連接雷射偵測模組；使用雷射發射模組，發射雷射光至物品的表面；步驟，使用雷射偵測模組，偵測雷射光照射至表面時的複數個照射位置；使用分析模組，基於複數個照射位置，分析表面的表面特徵；基於表面特徵，判定表面是否存在表面缺陷。

在一些實施方式中，物品包括晶圓、或晶圓處理設備中的元件。

在一些實施方式中，表面缺陷包括物理性損傷。

在一些實施方式中，雷射光發射單束光或扇形光。

在一些實施方式中，若將沿雷射光的發射點垂直於表面的方向所平行的座標軸設定為X軸，並將與表面上的任一方向所平行的座標軸設定為Y軸，則複數個照射位置中任一者的資訊包括X軸座標與Y軸座標。

在一些實施方式中，分析表面的表面特徵步驟，包括呈現複數個照射位置的複數個Y軸座標與對應複數 個Y軸座標之複數個X軸座標。

在一些實施方式中，判定表面是否存在表面缺陷步驟，包括如果第一Y軸座標以及與第一Y軸座標相鄰的第二Y軸座標，所分別對應之第一X軸座標以及第二X軸座標的差值大於特定數值，則判定表面存在表面缺陷。

本揭示內容中的另一態樣是提供一種提供偵測物品表面缺陷的系統，包含：至少一個雷射發射模組，用以發射雷射光至物品的表面、至少一個雷射偵測模組以及分析模組，雷射發射模組設置於雷射偵測模組上，雷射偵測模組用以偵測雷射光照射至表面時的複數個照射位置，以及分析模組電性連接雷射偵測模組。

在一些實施方式中，偵測物品表面缺陷的系統更包含複數個雷射發射模組、複數個雷射偵測模組或其組合，其中複數個雷射發射模組設置於其中一個雷射偵測模組上，或是複數個雷射發射模組以一對一的方式分別設置於複數個雷射偵測模組上。

在一些實施方式中，分析模組包含自動化判讀元件用以根據複數個照射位置，判讀物品是否存在表面缺陷。

在一些實施方式中，更包含輸送裝置，輸送裝置承載雷射發射模組以及雷射偵測模組，以輸送雷射發射模組以及雷射偵測模組至待測位置，並且雷射偵測模組藉由輸送裝置電性連接分析模組。

應當理解，前述的一般性描述和下文的詳細描述都是示例，並且旨在提供對所要求保護的本揭示內容的進一步解釋。

100:偵測物品的表面缺陷的方法

200:偵測物品表面缺陷的系統

210:雷射發射模組

220:雷射偵測模組

230:分析模組

240:輸送裝置

300:物品

W:寬度

L:間距

X:X軸

X1:第一X軸座標

X2:第二X軸座標

Y:Y軸

Z:Z軸

S110、S120、S130、S140、S150、S160:步驟

通過閱讀以下參考附圖對實施方式的詳細描述，可以更完整地理解本揭示內容。

第1圖示例性地描述根據本揭示內容的一些實施方式中偵測物品的表面缺陷的方法的流程；第2圖示例性地描述根據本揭示內容的一些實施方式中偵測物品的表面缺陷的方法的立體透視圖；第3圖示例性地描述根據本揭示內容的另一些實施方式中偵測物品的表面缺陷的方法的立體透視圖；第4A圖至第4F圖示例性地描述根據本揭示內容的一些實施方式中雷射發射模組以及雷射偵測模組的組合的態樣；第5A圖示例性地描述根據本揭示內容的一些實施方式中偵測物品的表面缺陷的立體透視圖；以及第5B圖示例性地描述根據本揭示內容的一實施方式中，針對存在表面缺陷的物品，偵測物品表面缺陷的系統所獲得之照射位置的統整曲線圖。

可以理解的是，下述內容提供的不同實施方式或 實施例可實施本揭露之標的不同特徵。特定構件與排列的實施例係用以簡化本揭露而非侷限本揭露。當然，這些僅是實施例，並且不旨在限制。舉例來說，以下所述之第一特徵形成於第二特徵上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外特徵而非直接接觸。此外，本揭露在複數個實施例中可重複參考數字及/或符號。這樣的重複是為了簡化和清楚，而並不代表所討論的各實施例及/或配置之間的關係。

本說明書中所用之術語一般在本領域以及所使用之上下文中具有通常性的意義。本說明書中所使用的實施例，包括本文中所討論的任何術語的例子僅是說明性的，而不限制本揭示內容或任何示例性術語的範圍和意義。同樣地，本揭示內容不限於本說明書中所提供的一些實施方式。

將理解的是，儘管本文可以使用術語第一、第二等來描述各種元件，但是這些元件不應受到這些術語的限制。這些術語用於區分一個元件和另一個元件。舉例來說，在不脫離本實施方式的範圍的情況下，第一元件可以被稱為第二元件，並且類似地，第二元件可以被稱為第一元件。

於本文中，術語“和/或”包含一個或複數個相關聯的所列項目的任何和所有組合。

於本文中，術語「包含」、「包括」、「具有」等應理解為開放式，即，意指包括但不限於。

請見第1圖以及第2圖，第1圖示例性地描述根據本揭示內容的一些實施方式中偵測物品的表面缺陷的方法100的流程，而第2圖則示例性地描述根據本揭示內容的一些實施方式中偵測物品的表面缺陷的方法100的立體透視圖。在一些實施方式中，表面缺陷是任何物品300的表面不同於原始形貌的狀態。例如失去原始平整樣貌。在一些實施方式中，表面缺陷是物品300受到物理性損傷(高溫、摩擦或撞擊等)所產生的熱熔痕或是刮痕等，但不以此為限。

偵測物品的表面缺陷的方法100包含步驟S110至步驟S160，分別為步驟S110，提供物品300；步驟S120，提供偵測物品表面缺陷的系統200，包含：雷射發射模組210、雷射偵測模組220、及分析模組230；步驟S130，使用雷射發射模組210，發射雷射光至物品300的表面；步驟S140，使用雷射偵測模組220，偵測雷射光照射至表面時的複數個照射位置；步驟S150，使用分析模組230，基於複數個照射位置，分析表面的表面特徵；最後，步驟S160，基於表面特徵，判定表面是否存在表面缺陷。

首先，執行步驟S110，提供物品300。在一些實施方式中，物品300包括晶圓、晶圓處理設備中的元件，例如晶圓存放載體或晶圓轉移元件。

接著，執行步驟S120，提供偵測物品表面缺陷的系統200，包含：雷射發射模組210、雷射偵測模組 220，以及分析模組230。在一些實施方式中，雷射偵測模組220電性連接雷射發射模組210，分析模組230電性連接雷射偵測模組220，其中雷射發射模組210用以發射雷射光至物品300的表面，雷射偵測模組220用以偵測雷射光照射至表面時的照射位置。在一些實施方式中，雷射偵測模組220設置於雷射發射模組210上。在一些實施方式中，雷射發射模組210以及雷射偵測模組220可根據待測的物品300大小調整，例如可將雷射發射模組210以及雷射偵測模組220微小化，使雷射發射模組210以及雷射偵測模組220可伸入晶圓存放載體的晶圓容置空間。

接著，執行步驟S130，使用雷射發射模組210，發射雷射光至物品300的表面。在一些實施方式中，雷射光發射單束光或扇形光，波長可以為400nm至700nm，例如400nm、405nm、410nm、420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm、480nm、490nm、500nm、510nm、520nm、530nm、540nm、550nm、560nm、570nm、580nm、590nm、600nm、610nm、620nm、630nm、640nm、650nm、660nm、670nm、680nm、690nm、700nm、或其組合，但不以此為限。

接著，執行步驟S140，使用雷射偵測模組220，偵測雷射光照射至表面時的複數個照射位置。在一些實施方式中，雷射偵測模組220將複數個照射位置的資訊 即時回傳至分析模組230，供分析模組230分析表面的表面特徵(例如平坦、凹洞、突起等特徵)。在一些實施方式中，雷射偵測模組220包含拍攝元件，可供雷射偵測模組220在偵測照射位置的同時，拍攝表面的即時影像，回傳至分析模組230。

在一些實施方式中，若將雷射光的發射點垂直於表面的方向所平行的座標軸設定為X軸，將與表面上的任一方向所平行的座標軸設定為Y軸，並對應X軸以及Y軸定義出Z軸(即，Z軸垂直於X軸與Y軸)，則照射位置的資訊包括X軸座標與Y軸座標或是X軸座標、Y軸座標以及Z軸座標。

在一些實施方式中，可以手持雷射發射模組210以及雷射偵測模組220，進行表面缺陷的偵測，例如使雷射發射模組210以及雷射偵測模組220沿著Y軸或是Z軸移動，偵測雷射光的照射位置。在一些實施方式中，偵測物品300的表面缺陷的系統200還可包含輸送裝置240，請見第3圖。輸送裝置240承載雷射發射模組210以及雷射偵測模組220，輸送雷射發射模組210以及雷射偵測模組220至待測位置執行偵測，並且雷射偵測模組220藉由輸送裝置240電性連接分析模組230，以回傳照射位置的資訊。在一實施方式中，輸送裝置240可以是機器手臂。

在一些實施方式中，雷射光至表面需維持適當的間距L，以利雷射偵測模組220偵測照射位置的資訊， 間距L可大於40毫米，例如40毫米至200毫米(舉例而言40毫米、50毫米、60毫米、70毫米、80毫米、90毫米、100毫米、110毫米、120毫米、130毫米、140毫米、150毫米、160毫米、170毫米、180毫米、190毫米、200毫米、或其前述任意區間之數值)，但不限於此。

在一些實施方式中，雷射光為扇型光時，扇型光照射至表面時，表面接收到扇形光的寬度W至少為20毫米，例如20毫米至150毫米(舉例而言20毫米、30毫米、40毫米、50毫米、60毫米、70毫米、80毫米、90毫米、100毫米、110毫米、120毫米、130毫米、140毫米、150毫米、或其前述任意區間之數值)，但不限於此。

在一些實施方式中，雷射偵測模組220的解析度可以為10微米至150微米(舉例而言10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、或其前述任意區間之數值)，但不限於此。應了解的是，雷射偵測模組220因偵測雷射光的照射位置，無須額外照光即可實施，還具有較人眼辨識或是自動光學檢測系統更高的解析度。

在一些實施方式中，偵測物品表面缺陷的系統200可以包含一或複數個雷射發射模組210以及一或複數個雷射偵測模組220。在一些實施方式中，可以將複 數個雷射發射模組210設置於一個雷射偵測模組220上。例如請見第4A圖至第4F圖，例示雷射發射模組210以及雷射偵測模組220的組合的態樣。第4A圖例示將兩個雷射發射模組210呈180度水平相對設置於一個雷射偵測模組220上。第4B圖以及第4C圖例示分別設置三個或四個雷射發射模組210於一個雷射偵測模組220上，其中各雷射發射模組210位於同一水平面上，並依次以90度旋轉排列。在一些實施方式中，偵測物品表面缺陷的系統200也可以在一個雷射發射模組210搭配一個雷射偵測模組220，組成一個雷射接收群組的一對一的基礎下，將複數個雷射發射模組210與複數個雷射偵測模組220組合設置為多個雷射接收群組的態樣，據此獲得多道雷射光的照射位置的資訊，提升偵測效率。第4D圖例示兩個雷射接收群組的組合，各別雷射接收群組間以雷射偵測模組220相對排列，使得雷射發射模組210間呈180度相對排列。第4E圖則例示三個雷射接收群組的組合，三個雷射接收群組分別透過雷射偵測模組220相互貼合，使得各雷射發射模組210位於同一水平面上，並經90度旋轉或依次排列介於180度之間，例如各雷射發射模組210分別位於0度、90度、及180度的位置上。第4F圖則是例示四個雷射接收群組的組合，進一步將兩組相似於第4D圖態樣的雷射接收群組相互貼合，並微幅改變雷射發射模組210的角度，使位於同一平面相鄰的雷射發射模組210之間朝向不同方向，以 期提升雷射光的可偵測範圍。以上實施態樣，可以經由使用一個雷射偵測模組220搭配多個雷射發射模組210，或是使用多個雷射接收群組(一個雷射偵測模組220搭配一個雷射發射模組210)的方式，同時偵測複數道雷射光的照射位置的資訊，相較於只設置單個雷射發射模組210，提升偵測效率。

接著，執行步驟S150，使用分析模組230，基於複數個照射位置，分析表面的表面特徵；接著，執行步驟S160，基於表面特徵，判定表面是否存在表面缺陷。在一些實施方式中，分析表面的表面特徵步驟包括呈現複數個照射位置的複數個Y軸座標與對應複數個Y軸座標之複數個X軸座標。在一些實施方式中，請見第5A圖，如果第一Y軸座標Y1以及與第一Y軸座標相鄰的第二Y軸座標Y2，所分別對應之第一X軸座標X1以及第二X軸座標X2的差值大於特定數值(舉例而言10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、或其前述任意區間之數值)，則判定表面存在表面缺陷。

在一實施方式中，請見第5B圖，例示針對存在表面缺陷的物品300，使用配置有兩個雷射發射模組210的偵測物品表面缺陷的系統200所獲得的照射位置的統整曲線圖，其中上下兩條線條表示分別由兩個雷射發射模組210接收到的訊號，圓圈框選處為表面缺陷的 存在位置，曲線圖上呈現明顯斷點，並且相鄰的Y軸照射位置所對應的X軸照射位置的差值大於特定數值，表示存在表面缺陷。例如，相鄰的Y軸照射位置為約625μm及約650μm，對應的X軸照射位置為約8500μm及約8250μm，X軸差值約250μm，則判定存在表面缺陷。

在一實施方式中，分析模組230包含自動化判讀元件，可用於整合以及分析偵測物品表面缺陷的系統200所獲得的多個照射位置的資訊，並判讀表面是否存在表面缺陷。應了解到，本領域技術人員可依偵測需求，設定用於判定存在表面缺陷的X軸座標以及Y軸座標的條件。例如可以設定當Y軸的Y1與Y2的差值為100微米，而所對應的X軸的X1與X2大於200微米時，則判定存在表面缺陷。

在一些實施方式中，偵測物品表面缺陷的系統200同時可包含輸送裝置240以及自動化判讀元件，從而無須手持以及人工分析照射位置的資訊，即可完成表面缺陷的判定；此外，偵測物品表面缺陷的系統200還可以同時包含電性連接輸送裝置240的物品轉移模組，可將待測的相同品項的物品300轉移至雷射發射模組210以及雷射偵測模組220的實施位置，並將偵測完成的物品300移出實施位置。據此，無須人力即可全自動化的判定若干待測的物品300是否存在表面缺陷，不僅節省檢查時間以及人力，還可降低人力分析的失誤風 險。

本揭示內容之一些實施方式所揭示之偵測物品的表面缺陷的方法及其系統，利用偵測雷射光照射於表面時，照射位置的高低落差，判讀物品是否存在表面缺陷，相較於習知的自動光學檢測系統或是人眼辨識，不僅偵測解析度不會受到照明亮度或是拍攝角度的影響，並且具有更佳的解析度，可分辨更細微的表面缺陷。

儘管本揭示內容已根據某些實施方式具體描述細節，其他實施方式也是可行的。因此，所附請求項的精神和範圍不應限於本文所記載的實施方式。

100:偵測物品的表面缺陷的方法

S110、S120、S130、S140、S150、S160:步驟

Claims (8)

1. 一種偵測物品表面缺陷的方法，包含：提供一物品；提供一偵測該物品表面缺陷的系統，該系統包含：一雷射發射模組；一雷射偵測模組，電性連接該雷射發射模組；以及一分析模組，電性連接該雷射偵測模組；使用該雷射發射模組，發射一雷射光至該物品的一表面；使用該雷射偵測模組，偵測該雷射光照射至該表面時的複數個照射位置；使用該分析模組，基於該複數個照射位置，分析該表面的一表面特徵，其中若將沿該雷射光的發射點垂直於該表面的方向所平行的座標軸設定為X軸，並將與該表面上的任一方向所平行的座標軸設定為Y軸，則該複數個照射位置中任一者的資訊包括一X軸座標與一Y軸座標；以及基於該表面特徵，判定該表面是否存在該表面缺陷包括如果一第一Y軸座標以及與該第一Y軸座標相鄰的一第二Y軸座標，所分別對應之一第一X軸座標以及一第二X軸座標的差值大於一特定數值，則判定該表面存在該表面缺陷。
2. 如請求項1所述的方法，其中該物品包括一晶圓、或一晶圓處理設備中的一元件。
3. 如請求項1所述的方法，其中該表面缺陷包括一物理性損傷。
4. 如請求項1所述的方法，其中該雷射光為一單束光或一扇形光。
5. 如請求項1所述的方法，其中分析該表面的該表面特徵步驟，包括呈現該複數個照射位置的複數個Y軸座標與對應該複數個Y軸座標之複數個X軸座標。
6. 一種偵測物品表面缺陷的系統，包含：至少一雷射發射模組，用以發射一雷射光至一物品的一表面；至少一雷射偵測模組，其中該雷射發射模組設置於該雷射偵測模組上，該雷射偵測模組用以偵測該雷射光照射至該表面時的複數個照射位置；一分析模組，電性連接該雷射偵測模組；以及一輸送裝置，該輸送裝置承載該雷射發射模組以及該雷射偵測模組，以輸送該雷射發射模組以及該雷射偵測模組至一待測位置，並且該雷射偵測模組藉由該輸送裝置電性連接該分析模組。
7. 如請求項6所述的系統，其中該系統更包含複數個雷射發射模組、複數個雷射偵測模組或其組合，其中該複數個雷射發射模組設置於該複數個雷射偵測模組的其中一者上，或是該複數個雷射發射模組以一對一的方式分別設置於該複數個雷射偵測模組上。
8. 如請求項6所述的系統，其中該分析模組包含一自動化判讀元件，用以根據該複數個照射位置，判讀該物品是否存在該表面缺陷。

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