TWI799083B - 自動光學缺陷檢測裝置及方法 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種自動光學缺陷檢測裝置，用以檢測矽晶圓之缺陷，其包含載台、照光單元、影像擷取單元、二值化單元、影像判斷單元以及缺陷篩選單元。其中，載台用以承載矽晶圓；照光單元用以提供矽晶圓之照光；影像擷取單元用以擷取矽晶圓之側邊及表面的一待測影像；二值化單元接收待測影像，並對待測影像進行二值化轉換，以產生一轉換後影像；影像判斷單元接收轉換後影像，並根據轉換後影像判斷矽晶圓上缺陷的存在及類型；並且，缺陷篩選單元根據缺陷之類型選擇至少一特徵參數以篩選矽晶圓上缺陷的存在。藉由上述配置，本發明之自動光學缺陷檢測裝置及方法可以透過矽晶圓之影像判斷矽晶圓上的缺陷的存在及類型，並且可以根據缺陷的類型選擇特定的特徵參數以篩選矽晶圓上缺陷的存在，進而提高本發明之自動光學缺陷檢測裝置及方法的檢測準確率。

Description

自動光學缺陷檢測裝置及方法

本發明涉及晶圓缺陷檢測之技術領域，且特別涉及一種用於檢測矽晶圓之缺陷的自動光學缺陷檢測裝置及方法。

在半導體工業當中，為了確保這些所生產半導體元件(例如，矽晶圓)具有高品質及一致性，半導體晶圓廠迫切需要改善半導體晶圓品質管理。其中，半導體晶圓在製作完成後通常需要接受檢測以排除其上的缺陷，例如顆粒、瑕疵及傷痕等缺陷。這些缺陷將會影響半導體晶圓的最終效能，因此，在半導體晶圓製造期間移除半導體晶圓之缺陷或者丟棄具有缺陷之半導體晶圓對於半導體晶圓的品質控管相當重要。

其中，半導體晶圓之檢查方法包含檢查者以目視觀察基板之表面。具體來說，工作人員將裝有晶圓之卡匣以真空吸筆取出，並以目視檢查其表面上是否有異常或缺陷，並且切換螢光燈及強光燈以進一步確認其表面情況後，接續將卡匣放置於晶圓尋邊器上以檢查晶圓邊緣之缺陷，且同樣切換螢光燈及強光燈以進行檢查。然而，在檢查者進行晶圓外觀上的目視檢測時，其檢測時間較長，且無法忽略檢查者之判斷力之不同，並且在使用真空吸筆進行檢查時有掉片及刮傷等風險。為了避免上述情形，需要使用缺陷檢查系統以進行 自動化的缺陷檢測，進而避免檢查者之判斷力不同及在目視檢查時可能對晶圓造成額外損傷等問題。

在此種缺陷檢查系統中，為了避免依檢查者所產生之判斷力不同，需要事先確定用於判斷晶圓之缺陷的參數基準，並且依照此基準來判斷晶圓表面之缺陷。在確定判斷基準時，例如可以使用CCD攝影機擷取晶圓之影像，並從影像中抽出刮痕、孔洞及不勻等各種缺陷，並基於所抽出的缺陷設定用於檢測的參數基準。然而，由於晶圓上可能發生的缺陷之類型繁多，缺陷檢查系統在進行檢測時可能會發生誤檢的情形，例如針孔缺陷(pinhole defect)與晶片缺陷(chip defect)在影像表現上相似，而誤檢的情形可能進一步影響後續缺陷處理製程的執行，進而影響半導體晶圓的整體生產效率。

有鑑於此，本發明人乃累積多年相關領域之研究及實務經驗，提供一種自動光學缺陷檢測裝置及方法，以改善先前技術中所面臨的問題。

為了解決上述先前技術的問題，本發明之目的提供一種自動光學缺陷檢測裝置及方法，其透過影像判斷單元以判斷矽晶圓上缺陷的存在及類型，並透過缺陷篩選單元以根據缺陷之類型選擇至少一特徵參數，以根據所選擇之特徵參數進一步判斷矽晶圓上缺陷是否存在，進而減少誤檢的情形發生。

基於上述目的，本發明提供一種自動光學缺陷檢測裝置，係適用於檢測一矽晶圓之缺陷，其包含：載台，係承載該矽晶圓；照光單元，係提供矽晶圓之照光；影像擷取單元，係擷取矽晶圓之側邊及表面的一待測影像；二值化單元，其電性連接影像擷取單元以接收待測影像，並對待測影像進行二值化轉換，以產生一轉換後影像；影像判斷單元，其電性連接二值化單元以接收 轉換後影像，並根據轉換後影像判斷矽晶圓上缺陷的存在及類型；以及缺陷篩選單元，其電性連接影像判斷單元，並根據缺陷之類型選擇至少一特徵參數以篩選矽晶圓上缺陷的存在。

較佳地，自動光學缺陷檢測裝置進一步包含：水平移動單元，係連接載台，並控制載台於一水平面上位移；以及轉向單元，係連接載台，並控制載台以第二方向為轉動軸向旋轉或傾斜至不同角度；其中，矽晶圓於載台上的位置固定，且水平移動單元及轉向單元帶動載台，以供影像擷取單元擷取矽晶圓之不同部分及角度的待測影像。

較佳地，影像判斷單元包含缺陷參數資料庫，其儲存有缺陷參數資料，並且影像判斷單元根據缺陷參數資料判斷矽晶圓上缺陷的存在與類型的至少一者。

較佳地，缺陷篩選單元包含篩選參數資料庫，其儲存有包含對應特徵參數的篩選參數資料，並且缺陷篩選單元根據篩選參數資料篩選矽晶圓上缺陷的存在。

較佳地，缺陷的類型包含晶片缺陷(chip defect)、刮痕缺陷(scratch defect)、髒污缺陷(stain defect)、針孔缺陷(pinhole defect)、微粒(particle)及表面形貌(surface topography)，並且特徵參數包含灰階值範圍、真圓度、瑕疵最小面積、灰階值最大值、灰階值最小值、灰階標準差範圍、灰階值中位數範圍、灰階值平均值、缺陷長寬高比、角度範圍、對比度、最大線寬、延伸距離、邊緣擴張及邊緣內縮距離。

為了達成上述目的，本發明進一步提供一種自動光學缺陷檢測方法，係使用如上所述之自動光學缺陷檢測裝置，此自動光學缺陷檢測方法包含以下步驟：設置待檢測的矽晶圓於載台上，並且以照光單元提供矽晶圓照光；以影像擷取單元擷取矽晶圓之側邊及表面的一待測影像；以二值化單元接收待 測影像，並對待測影像進行二值化轉換，以產生一轉換後影像；以影像判斷單元接收轉換後影像，並根據轉換後影像判斷矽晶圓上缺陷的存在及類型；以及以缺陷篩選單元根據缺陷的類型選擇至少一特徵參數，並根據至少一特徵參數篩選矽晶圓上缺陷的存在。

較佳地，影像擷取單元的位置固定，且由水平移動單元帶動載台在一水平面上位移，以供影像擷取單元擷取矽晶圓之不同部分的待測影像；並且，載台具有轉向單元，以第二方向為轉動軸向帶動載台旋轉或傾斜至不同角度，以供影像擷取單元擷取矽晶圓之不同角度的待測影像。

較佳地，以影像判斷單元電性連接缺陷參數資料庫，缺陷參數資料庫儲存有缺陷參數資料，並且影像判斷單元根據缺陷參數資料判斷矽晶圓上缺陷的存在與類型的至少一者。

較佳地，以缺陷篩選單元電性連接篩選參數資料庫，篩選參數資料庫儲存有包含對應特徵參數的一特定範圍的篩選參數資料，且缺陷篩選單元根據篩選參數資料比較缺陷之特徵參數與特定範圍，並且根據比較結果以篩選矽晶圓上缺陷的存在。

較佳地，缺陷的類型包含晶片缺陷、刮痕缺陷、髒污缺陷、針孔缺陷、微粒及表面形貌，並且特徵參數包含灰階值範圍、真圓度、瑕疵最小面積、灰階值最大值、灰階值最小值、灰階標準差範圍、灰階值中位數範圍、灰階值平均值、缺陷長寬高比、角度範圍、對比度、最大線寬、延伸距離、邊緣擴張及邊緣內縮距離。

綜上所述，本發明提供一種自動光學缺陷檢測裝置及方法，其透過水平移動單元及轉向單元以帶動乘載有矽晶圓之載台進行水平位移、旋轉及傾斜至不同角度，使得影像擷取單元可以獲取矽晶圓之不同角度的表面及側邊的待測影像。其中，二值化單元接收待測影像，並對待測影像進行二值化轉換， 以產生一轉換後影像，影像判斷單元可以根據缺陷參數資料庫之缺陷參數資料以檢測此轉換後影像，進而判斷矽晶圓上缺陷的存在及類型。

此外，缺陷篩選單元可以根據影像判斷單元所檢測到的缺陷之類型選擇特徵參數，並從篩選參數資料中提取所選擇之特徵參數對應的一特定範圍，以透過比較轉換後影像中缺陷的特徵參數與其對應的特定範圍，進而篩選矽晶圓上缺陷的存在。藉由上述配置，本發明之自動光學缺陷檢測裝置及方法不但可以取代人工目視檢測，以減少檢查所需時間並且避免進行人工檢測時可能對矽晶圓所造成的額外損傷，更可以根據不同的缺陷類型設定不同的篩選邏輯，以提高本發明之自動光學缺陷檢測裝置的檢測準確率，其有利於後續對於具有缺陷之矽晶圓的缺陷處理製程的執行，並且可以有效加強半導體製程中對於矽晶圓的品質控管。

1:自動光學缺陷檢測裝置

10:基座

20:水平移動單元

30:轉向單元

40:載台

50:照光單元

60:影像擷取單元

61:待測影像

70:二值化單元

71:轉換後影像

80:影像判斷單元

81:缺陷參數資料庫

90:缺陷篩選單元

91:篩選參數資料庫

100:矽晶圓

L:光線

D1,D2,D3:缺陷影像

X:第一方向

Y:第二方向

Z:第三方向

S101,S102,S103,S104,S105:步驟

為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的圖式作簡單地介紹；第1圖為根據本發明實施例的自動光學缺陷檢測裝置的示意圖；第2圖為根據本發明實施例的自動光學缺陷檢測裝置的方塊圖；第3圖為根據本發明實施例的由影像擷取單元所擷取之待測影像的示意圖；以及第4圖為根據本發明實施例的自動光學缺陷檢測方法的流程圖。

本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地說明而更容易理解，且本發明可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明的保護範圍將僅為所附加的申請專利範圍所定義。

應當理解的是，儘管術語「第一」、「第二」等在本發明中可用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、層及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層及/或部分與另一個元件、部件、區域、層及/或部分區分開。因此，下文討論的「第一元件」、「第一部件」、「第一區域」、「第一層」及/或「第一部分」可以被稱為「第二元件」、「第二部件」、「第二區域」、「第二層」及/或「第二部分」，而不悖離本發明的精神和教示。

另外，術語「包括」及/或「包含」指所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、區域、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

除非另有定義，本發明所使用的所有術語(包含技術和科學術語)具有與本發明所屬技術領域的具有通常知識者通常理解的相同含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的定義，並且將不被解釋為理想化或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

在下文中將結合附圖對本發明進行進一步的詳細說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，並且為了清楚起見而誇大了元件的比例及尺寸，因此這些附圖並不作為對本發明的限定。

請參閱第1圖至第3圖，第1圖為根據本發明實施例的自動光學缺陷檢測裝置的示意圖；第2圖為根據本發明實施例的自動光學缺陷檢測裝置的方塊圖；以及，第3圖為根據本發明實施例的由影像擷取單元所擷取之待測影像的示意圖。

如第1圖及第2圖所繪示，本發明提供一種自動光學缺陷檢測裝置1，係適用於檢測矽晶圓100之缺陷，其包含載台40、照光單元50、影像擷取單元60、二值化單元70、影像判斷單元80以及缺陷篩選單元90。其中，載台40用以承載矽晶圓100；照光單元50用以提供矽晶圓100之照光；影像擷取單元60用以擷取矽晶圓100之側邊及表面的一待測影像61；二值化單元70接收待測影像61，並對待測影像61進行二值化轉換，以產生一轉換後影像71；影像判斷單元80接收轉換後影像71，並根據轉換後影像71判斷矽晶圓100上缺陷的存在及類型；並且，缺陷篩選單元90根據缺陷之類型選擇至少一特徵參數以篩選矽晶圓100上缺陷的存在。

進一步地，自動光學缺陷檢測1裝置進一步包含水平移動單元20及轉向單元30。其中，水平移動單元20設置於基座10上，轉向單元30設置於水平移動單元20上且與載台40連接，水平移動單元20用以控制載台40於一水平面上沿著第一方向X、第二方向Y及其組合在基座10上位移，轉向單元30用以控制載台40以第二方向Y為轉動軸向旋轉或傾斜至不同角度。其中，矽晶圓100於載台40上的位置固定，透過水平移動單元20及轉向單元30的設置，可以帶動載台40位移以供影像擷取單元60擷取矽晶圓100之不同部分及角度的待測影像61。

具體來說，照光單元50設置於基座10上方，以提供位在基座10上之矽晶圓100之照光。在本實施例中，照光單元50的數量為二個，且此二個照光單元50設置在基座10上方彼此相對的兩側，並且此二個照光單元50提供之光線L的照光角度與載台40上之矽晶圓100的水平面分別呈45度角。此外，在本實施例 中，照光單元50為高功率發光二極體(high power LED)，但本發明不限定於此。在其他實施例中，照光單元的數量可以根據使用者需求、空間條件及製程成本等因素而調整，例如可以僅設置有一個照光單元或者可以設置有複數個照光單元。並且，在其他實施例中，照光單元可以包含其他種類的發光二極體，例如有機發光二極體(organic LED)、藍光發光二極體(blue light LED)、紫外光發光二極體(UV LED)及白光發光二極體(white light LED)等，或者照光單元可以包含閃光燈、螢光燈等其他種類之光源。

此外，影像擷取單元60與照光單元50同樣設置基座10上方，當矽晶圓100之表面反射照光單元50提供之光線L時，影像擷取單元60可以拍攝矽晶圓100之表面及側邊並產生一待測影像61，且在第1圖中以虛線表示影像擷取的方向。具體來說，在本實施例中，影像擷取單元60為CCD攝影機，但本發明不限定於此。在其他實施例中，可以使用其他具有相似功能的影像擷取裝置作為影像擷取單元，例如CMOS攝影機等。如上所述，本發明之自動光學缺陷檢測裝置1設置有水平移動單元20及轉向單元30，因此可以透過水平移動單元20及轉向單元30帶動載台40上的矽晶圓100進行水平位移、旋轉及傾斜至不同角度，使得影像擷取單元60可以獲取矽晶圓100之不同角度的影像。

進一步地，二值化單元70自影像擷取單元60接收矽晶圓100之待測影像61，並對待測影像61進行二值化轉換，以產生以灰階值呈現的一轉換後影像71。並且，影像判斷單元80接收轉換後影像71，並根據轉換後影像71判斷矽晶圓100上缺陷的存在及類型。具體來說，影像判斷單元80包含缺陷參數資料庫81，其儲存有缺陷參數資料，並且影像判斷單元80根據缺陷參數資料判斷矽晶圓100上缺陷的存在與類型的至少一者。其中，矽晶圓100上的缺陷的類型包含晶片缺陷(chip defect)、刮痕缺陷(scratch defect)、髒污缺陷(stain defect)、針孔缺陷(pinhole defect)、微粒(particle)及表面形貌(surface topography)等。

並且，缺陷篩選單元90根據影像判斷單元80所測得之缺陷之類型選擇至少一特徵參數以篩選矽晶圓100上缺陷的存在。具體來說，缺陷篩選單元90包含篩選參數資料庫91，其儲存有包含對應所選擇之特徵參數的特定範圍的篩選參數資料，並且缺陷篩選單元90根據篩選參數資料比較所選擇之特徵參數及其對應的特定範圍，進而篩選矽晶圓100上缺陷的存在。

如第3圖所繪示，影像擷取單元60所擷取之待測影像61中包含複數個缺陷影像D1、D2、D3，且在第3圖中各缺陷影像D1、D2、D3經由影像判斷單元80的檢測後可以分類為不同類型的缺陷，第一缺陷影像D1為矽晶圓100上的刮痕缺陷，第二缺陷影像D2為矽晶圓100上的針孔缺陷，並且第三缺陷影像D3為矽晶圓100上的髒污缺陷。並且，缺陷篩選單元90根據影像判斷單元80所測得之缺陷之類型選擇至少一特徵參數以篩選矽晶圓100上缺陷的存在，其具體篩選方式將在下文中詳細說明。

此外，缺陷的類型不限定於上述的刮痕缺陷、針孔缺陷及髒污缺陷，影像判斷單元80及缺陷篩選單元90可以檢測的缺陷類型進一步包含晶片缺陷、微粒及表面形貌等。並且，對應於缺陷類型所選擇的特徵參數可以包含灰階值範圍、真圓度、瑕疵最小面積、灰階值最大值、灰階值最小值、灰階標準差範圍、灰階值中位數範圍、灰階值平均值、缺陷長寬高比、角度範圍、對比度、最大線寬、延伸距離、邊緣擴張及邊緣內縮距離等。因此，使用者可以根據各類型缺陷的特性設定對應的特徵參數的特定範圍，以提高本發明之自動光學缺陷檢測裝置1的檢測準確率。

請參閱第4圖，第4圖為根據本發明實施例的自動光學缺陷檢測方法的流程圖。

如第4圖所繪示，本發明進一步提供一種自動光學缺陷檢測方法，其使用本發明之自動光學缺陷檢測裝置進行，且包含以下步驟：步驟S101， 設置待檢測的矽晶圓於載台上，並且以照光單元提供矽晶圓照光；步驟S102，以影像擷取單元擷取矽晶圓之側邊及表面的一待測影像；步驟S103，以二值化單元接收待測影像，並對待測影像進行二值化轉換，以產生一轉換後影像；步驟S104，以影像判斷單元接收轉換後影像，並根據轉換後影像判斷矽晶圓上缺陷的存在及類型；以及步驟S105，以缺陷篩選單元根據缺陷的類型選擇至少一特徵參數，並根據至少一特徵參數篩選矽晶圓上缺陷的存在。此外，用於執行本發明之自動光學缺陷檢測方法的自動光學缺陷檢測裝置的具體配置如上所述，在此不再贅述。

具體來說，在步驟S101中，在檢測缺陷矽晶圓之缺陷時，首先將待檢測的矽晶圓設置在載台上，並透過設置在矽晶圓上方的照光單元提供矽晶圓照光，使得矽晶圓的表面的亮度足以突顯缺陷，其有利於設置於矽晶圓上方之影像擷取單元可以清楚地擷取矽晶圓表面之待測影像。

在步驟S102中，由於影像擷取單元的位置固定，因此承載有矽晶圓之載台透過水平移動單元及轉向單元進行位移，以使影像擷取單元可以擷取到矽晶圓之不同角度的待測影像。具體來說，水平移動單元帶動矽晶圓在一水平面上沿第一方向、第二方向及其組合位移，並且轉向單元以第二方向為轉動軸向帶動矽晶圓旋轉或傾斜至不同角度，以供影像擷取單元擷取矽晶圓之不同角度的待測影像。

進一步地，在步驟S103中，以二值化單元接收待測影像，並對待測影像進行二值化轉換，並產生以灰階值呈現一轉換後影像。在步驟S104中，以影像判斷單元接收轉換後影像，並根據轉換後影像判斷矽晶圓上缺陷的存在及類型。具體來說，在步驟S104中，以影像判斷單元電性連接缺陷參數資料庫，缺陷參數資料庫儲存有缺陷參數資料，並且影像判斷單元根據從缺陷參數資料庫獲取的缺陷參數資料判斷矽晶圓上缺陷的存在與類型的至少一者。其中，缺 陷的類型包含缺陷的類型包含晶片缺陷、刮痕缺陷、髒污缺陷、針孔缺陷、微粒及表面形貌。

並且，在步驟S105中，以缺陷篩選單元根據缺陷的類型選擇至少一特徵參數，並根據至少一特徵參數篩選矽晶圓上缺陷的存在。具體來說，在步驟S105中，以缺陷篩選單元電性連接篩選參數資料庫，篩選參數資料庫儲存有包含對應所選擇之特徵參數的特定範圍的篩選參數資料。並且，缺陷篩選單元根據從篩選參數資料庫獲取的篩選參數資料比較所選擇之特徵參數及其對應的特定範圍，進而篩選矽晶圓上缺陷的存在。

舉例來說，如第3圖中所繪示的第一缺陷影像D1，第一缺陷影像D1為矽晶圓100上的刮痕缺陷時，由於刮痕缺陷的各個部份具有不同的深度，其深度較淺部分的表面線條在第一缺陷影像D1中可能會過於模糊不清而無法辨識。因此，缺陷篩選單元可以選擇使用延伸距離作為特徵參數，並從篩選參數資料庫中獲取對應於刮痕缺陷的延伸距離之特定範圍，進而篩選第一缺陷影像D1中刮痕缺陷的存在。在本實施例中，篩選參數資料庫中所儲存的對應刮痕缺陷的延伸距離的特定範圍以像素為單位，且設定為10。也就是說，缺陷篩選單元比較第一缺陷影像D1中刮痕缺陷的不連續區域之間的延伸距離是否小於10像素以進行篩選，若第一缺陷影像D1中缺陷的不連續區域之間的延伸距離小於10像素，則確定其為連續的刮痕缺陷，若第一缺陷影像D1中的缺陷的不連續區域之間的延伸距離大於等於10像素，則判斷第一缺陷影像D1中之缺陷並非連續的刮痕缺陷，需要再次進行檢測。

進一步地，如第3圖中所繪示的第二缺陷影像D2，第二缺陷影像D2為矽晶圓100上的針孔缺陷，由於針孔缺陷的形成機制，其將呈現為大致上圓形的凹洞。因此，缺陷篩選單元可以選擇使用真圓度作為特徵參數，並從篩選參數資料庫中獲取對應於針孔缺陷的真圓度之特定範圍，進而篩選第二缺陷影 像D2中針孔缺陷的存在。在本實施例中，真圓度的總範圍設定為0.1~1，其中真圓度越大表示其越接近圓，且篩選參數資料庫中所儲存的對應針孔缺陷的真圓度的特定範圍為大於0.9。也就是說，缺陷篩選單元比較第二缺陷影像D2中的針孔缺陷之真圓度是否大於0.9以篩選針孔缺陷的存在，若第二缺陷影像D2中的缺陷之真圓度大於0.9，則確定其為針孔缺陷，若第二缺陷影像D2中的缺陷之真圓度小於等於0.9，則判斷第二缺陷影像D2中之缺陷並非針孔缺陷，需要再次進行檢測。

進一步地，如第3圖中所繪示的第三缺陷影像D3，第三缺陷影像D3為矽晶圓100上的髒污缺陷，由於髒污缺陷區域的灰階值與其他區域(背景值)有一定的差異，因此缺陷篩選單元可以選擇使用灰階標準差作為特徵參數，並從篩選參數資料庫中獲取對應於髒污缺陷的灰階標準差之特定範圍，進而篩選第三缺陷影像D3中髒污缺陷的存在。在本實施例中，灰階標準差的範圍通常為1~225，且篩選參數資料庫中所儲存的對應髒污缺陷的灰階標準差的特定範圍為大於10。也就是說，缺陷篩選單元比較第三缺陷影像D3中髒污缺陷的灰階標準差是否大於10以篩選針孔缺陷的存在，若第三缺陷影像D3中缺陷的灰階標準差大於10，則確定其為髒污缺陷，若第三缺陷影像D3中的缺陷的灰階標準差小於等於10，則判斷第三缺陷影像D3中之缺陷並非髒污缺陷，需要再次進行檢測。此外，透過灰階標準差進行篩選，可以進一步確定在第三缺陷影像D3中髒污缺陷較準確且完整的範圍。

此外，缺陷的類型不限定於上述的刮痕缺陷、針孔缺陷及髒污缺陷，影像判斷單元及缺陷篩選單元可以檢測的缺陷類型包含晶片缺陷、微粒及表面形貌等。同樣地，對應於缺陷類型所選擇的特徵參數不限定於上述的延伸距離、真圓度及灰階標準差，特徵參數可以包含灰階值範圍、瑕疵最小面積、灰階值最大值、灰階值最小值、灰階值中位數範圍、灰階值平均值、缺陷長寬 高比、角度範圍、對比度、最大線寬、邊緣擴張及邊緣內縮距離等，因此使用者可以根據各類型缺陷的特性設定對應的特徵參數的特定範圍，以提高本發明之自動光學缺陷檢測裝置的檢測準確率。

綜上所述，本發明提供一種自動光學缺陷檢測裝置及方法，其透過水平移動單元及轉向單元以帶動乘載有矽晶圓之載台進行移動、旋轉及傾斜至不同角度，使得影像擷取單元可以獲取矽晶圓之不同角度的表面及側邊的待測影像。其中，二值化單元接收待測影像，並對待測影像進行二值化轉換，以產生一轉換後影像，影像判斷單元可以根據缺陷參數資料庫之缺陷參數資料以檢測此轉換後影像，進而判斷矽晶圓上缺陷的存在及類型。

此外，缺陷篩選單元可以根據影像判斷單元所檢測到的缺陷之類型選擇特徵參數，並從篩選參數資料中提取所選擇之特徵參數對應的一特定範圍，以透過比較轉換後影像中缺陷的特徵參數與其對應的特定範圍，進而篩選矽晶圓上缺陷的存在。

藉由上述配置，本發明之自動光學缺陷檢測裝置及方法不但可以取代人工目視檢測，以減少檢查所需時間並且避免進行人工檢測時可能對矽晶圓所造成的額外損傷，更可以根據不同的缺陷類型設定不同的篩選邏輯，以提高本發明之自動光學缺陷檢測裝置的檢測準確率，其有利於後續對於具有缺陷之矽晶圓的缺陷處理製程的執行，並且可以有效加強半導體製程中對於矽晶圓的品質控管。

1:自動光學缺陷檢測裝置

10:基座

20:水平移動單元

30:轉向單元

40:載台

50:照光單元

60:影像擷取單元

61:待測影像

70:二值化單元

71:轉換後影像

80:影像判斷單元

81:缺陷參數資料庫

90:缺陷篩選單元

91:篩選參數資料庫

Claims (10)

1. 一種自動光學缺陷檢測裝置，係適用於檢測一矽晶圓之缺陷，其包含：一載台，係承載該矽晶圓；一照光單元，係提供該矽晶圓之照光；一影像擷取單元，係擷取該矽晶圓之側邊及表面的一待測影像；一二值化單元，其電性連接該影像擷取單元以接收該待測影像，並對該待測影像進行二值化轉換，以產生一轉換後影像；一影像判斷單元，其電性連接該二值化單元以接收該轉換後影像，並根據該轉換後影像判斷該矽晶圓上缺陷的存在及類型；以及一缺陷篩選單元，其電性連接該影像判斷單元，並根據缺陷之類型選擇至少一特徵參數以篩選該矽晶圓上缺陷的存在。
2. 如請求項1所述之自動光學缺陷檢測裝置，其包含：一水平移動單元，係連接該載台，並控制該載台於一水平面上位移；以及一轉向單元，係連接該載台，並控制該載台以一第二方向為轉動軸向旋轉或傾斜至不同角度；其中，該矽晶圓於該載台上的位置固定，且該水平移動單元及該轉向單元帶動該載台，以供該影像擷取單元擷取該矽晶圓之不同部分及角度的該待測影像。
3. 如請求項1所述之自動光學缺陷檢測裝置，其中該影像判斷 單元包含一缺陷參數資料庫，其儲存有一缺陷參數資料，並且該影像判斷單元根據該缺陷參數資料判斷該矽晶圓上缺陷的存在與類型的至少一者。
4. 如請求項1所述之自動光學缺陷檢測裝置，其中該缺陷篩選單元包含一篩選參數資料庫，其儲存有包含對應該特徵參數的一篩選參數資料，並且該缺陷篩選單元根據該篩選參數資料篩選該矽晶圓上缺陷的存在。
5. 如請求項4所述之自動光學缺陷檢測裝置，其中缺陷的類型包含晶片缺陷(chip defect)、刮痕缺陷(scratch defect)、髒污缺陷(stain defect)、針孔缺陷(pinhole defect)、微粒(particle)及表面形貌(surface topography)，並且該特徵參數包含灰階值範圍、真圓度、瑕疵最小面積、灰階值最大值、灰階值最小值、灰階標準差範圍、灰階值中位數範圍、灰階值平均值、缺陷長寬高比、角度範圍、對比度、最大線寬、延伸距離、邊緣擴張及邊緣內縮距離。
6. 一種自動光學缺陷檢測方法，係使用如請求項1至請求項5中的任意一項所述之自動光學缺陷檢測裝置，該自動光學缺陷檢測方法包含以下步驟：設置待檢測的一矽晶圓於一載台上，並且以一照光單元提供該矽晶圓照光；以一影像擷取單元擷取該矽晶圓之側邊及表面的一待測影像；以一二值化單元接收該待測影像，並對該待測影像進行二值化轉換，以產生一轉換後影像； 以一影像判斷單元接收該轉換後影像，並根據該轉換後影像判斷該矽晶圓上缺陷的存在及類型；以及以一缺陷篩選單元根據缺陷的類型選擇至少一特徵參數，並根據該至少一特徵參數篩選該矽晶圓上缺陷的存在。
7. 如請求項6所述之自動光學缺陷檢測方法，其中該影像擷取單元的位置固定，且由一水平移動單元帶動該載台在一水平面上位移，以供該影像擷取單元擷取該矽晶圓之不同部分的該待測影像；並且，該載台具有一轉向單元，以一第二方向為轉動軸向帶動該載台旋轉或傾斜至不同角度，以供該影像擷取單元擷取該矽晶圓之不同角度的該待測影像。
8. 如請求項6所述之自動光學缺陷檢測方法，其中以該影像判斷單元電性連接一缺陷參數資料庫，該缺陷參數資料庫儲存有一缺陷參數資料，並且該影像判斷單元根據該缺陷參數資料判斷該矽晶圓上缺陷的存在與類型的至少一者。
9. 如請求項6所述之自動光學缺陷檢測方法，其中以該缺陷篩選單元電性連接一篩選參數資料庫，該篩選參數資料庫儲存有包含對應該特徵參數的一特定範圍的一篩選參數資料，且該缺陷篩選單元根據該篩選參數資料比較缺陷之該特徵參數與該特定範圍，並且根據比較結果以篩選該矽晶圓上缺陷的存在。
10. 如請求項9所述之自動光學缺陷檢測方法，其中缺陷的類型包含晶片缺陷(chip defect)、刮痕缺陷(scratch defect)、髒污缺陷(stain defect)、針孔缺陷(pinhole defect)、微粒(particle)及表面形貌(surface topography)，並且該特徵參數包含灰階值範圍、真圓度、瑕疵最小面積、灰階值最大值、灰階值最小值、 灰階標準差範圍、灰階值中位數範圍、灰階值平均值、缺陷長寬高比、角度範圍、對比度、最大線寬、延伸距離、邊緣擴張及邊緣內縮距離。

Images