TWI816677B - 用於檢測容器的方法及檢測系統 - Google Patents

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亞歷山大 溫道
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德商布魯克斯自動化（德國）有限責任公司
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Abstract

本發明涉及一種用於檢測用以設置來支承基板之容器主體的方法，其 包含將來自光源(100)的光引導到位於容器主體(20)的內部空間(30)內的反射元件(120)上的步驟，使得光反射以照明容器主體(20)的至少一個內部表面(21a、22a)，其中，光透過反射元件(120)以漫射方式來反射，並透過至少一個攝影機(140)產生至少一個內部表面的至少一個影像，以及基於該至少一個影像來評估容器主體(20)的狀態。

Description

用於檢測容器的方法及檢測系統
本申請涉及用於決定基板承載體或容器之狀態的方法及檢測系統。
用於支承基板(例如半導體晶圓、標線片、平板顯示器或其他用於製造電子設備的基板)的專用承載體和容器(本文指“容器“)通常包含主體構件，其定義了內部空間和蓋子構件，其可密封地連接到主體，定義容器的關閉和密封的狀態，從而，例如，可在容器內提供一管制環境。蓋子構件可以從主體打開和/或分離以便裝載或卸載容器。在至少兩個相對的內部表面上，主體通常提供多個平行凹槽或脊線，其係用以將多個基板牢固且安全地堆疊在容器中，而不會彼此接觸。
雖然下述之本申請明確地提到前開式晶圓傳送盒(FOUP)及其對應主體係作為這種專用容器或容器主體的優選例子，本發明可應用於任何種類的基板容器。作為另一個例子，可以是指前開式運送盒(FOSB)。
在半導體晶圓製程中，機械手臂機制不斷地設置、移動、傳送、組織、以及加工晶圓和晶圓容器，像是前開式晶圓傳送盒(FOUP)。FOUP可能在製程中損壞(例如刮傷、破裂、變形等)，其還可能導致在這FOUP中儲存或傳送的晶圓的損壞。對這種損壞和/或缺陷，需要有效地檢測像是FOUP的基板容器，此外，對於像是FOUP的容器，其尺寸是重要的，並且必須滿足某些規格，使用 不符合這些規格的FOUP還可能對儲存在其中的晶片造成損壞，例如，無法保證其安全的和不鬆動的存放。像是FOUP的基板容器還容易受到汙染，例如，導致晶片的製造過程效率不佳。
用於FOUP的檢測系統在WO 2016/139249 A1中揭露，其全部內容透過引用與本文結合。
能夠簡易地辨別損壞和/或不符合所述規格和/或被汙染的容器，以便可以有效率地移除這樣的容器是可期望的。
根據本發明，提出用於決定基板容器狀態的方法和檢測系統，其包含各個獨立請求項的特徵。
本發明的方法允許了容器主體內部的有效照明。透過使用位於容器主體內部之所需位置的反射元件，來自光源的光可有效地被利用來照明至少一個內部表面或內部表面的至少一個區域，尤其是有紋理的內部表面或表面區域，例如包含用於支承或堆疊基板的脊線或凹槽。使用位在容器主體內部的反射元件可以最小化甚至避免移動光源的需求，以照明感興趣的區域。透過提供容器主體內部的有效照明，可以最佳化利用攝影機所產生的容器主體的至少一個內部表面的影像，因此，得以用有效的方式來執行容器主體狀態的評估。
根據本發明，來自光源的光透過反射元件以漫射方式來反射。這種光的漫反射導致容器主體之內部表面的均勻照明，因此尤其可以防止具紋理的表面所投射的陰影，例如是由於脊線或凹槽，這顯著地簡化了這樣的表面的影像的產生。
在這方面，評估容器主體狀態的概念意指特別是包含對容器主體損壞的評估，評估其尺寸是否符合所需規格，以及評估其潛在汙染。
本發明的優選實施例是申請專利範圍中附屬項的主題。
根據優選實施例，來自光源的光從反射元件的至少兩個反射表面來反射，其反射元件的兩反射表面相對於彼此以一角度來設置。藉此，可能有利地同時照明容器主體的不同內部表面，例如兩個相對的表面，尤其是兩個相對的且設置有用於支承或堆疊基板的脊線或凹槽的表面。
根據優選實施例，基板容器是前開式晶圓傳送盒(FOUP)，為了在晶圓製程期間提供晶圓的有效處理，最重要的是，FOUP處在潔淨的狀態，以避免任何類型的錯誤處理或基板汙染。
有利地，評估容器主體狀態的步驟包含至少一個所紀錄影像的影像分析。根據優選實施例，該至少一個影像係透過至少一個線掃描攝影機和/或至少一個區掃描攝影機來產生。線掃描攝影機提供了與寬視野有關的有利處理。另一方面，對於某些應用，區掃描攝影機可以提供更快速的影像處理。
根據檢測系統的優選實施例，反射元件包含至少兩個反射表面，其彼此之間係以一角度來設置。可以提供任何有利數量的反射表面，例如兩個、三個或四個。例如可以金字塔形式排列的反射表面來設置反射元件，亦即包含四個反射表面。
根據優選實施例，反射元件包含兩個形成V型的反射表面，利用這樣的反射元件，可以將光引導到兩個反射表面上，以提供容器的兩個相對內部表面的均勻照明，特別是包含了用於支承或堆疊晶圓或標線片之脊線或凹槽的兩個相對表面。
有利地，如上所述，該至少一攝影機係以線掃描攝影機或區掃描攝影機來設置。
還可能有利地提供兩個反射表面，使得在它們之間的角度是可變的，例如可以為相鄰反射表面提供有接合的接頭，以便表面可以相對於彼此沿著角度方向移動，這最佳化了反射表面相對於彼此的設置以能夠以所需方式來調整所產生的漫射光。在其他實施例中，最近的反射表面不連接在一起，但是反而保持在彼此接近的預定距離或關係中。在一些示例中，第一反射表面可以相對於第二反射表面獨立地移動。在所有前述的實施例中，可移動的反射表面可以藉由使用自動化機械來移動或可以手動來移動和設置。
有利地，反射元件包含至少兩個可移動的反射表面，尤其是相對於彼此可獨立地移動。
在一些實施例中，本發明的方法包含使用可移動反射表面以調整在成像期間成像設備的視線(sightlines)和/或容器的照明。例如在第一步驟中，可移動的反射表面可以至少部分地移動到容器中並且可以拍攝影像，接下來，在第二步驟中，可移動的反射表面可以更進一步移入容器中，可移動的反射表面可相對於彼此移動，可以改變光源的數量或亮度，或可以改變成像裝置的位置，然後拍攝另一個影像，這個第二步驟可以任何次數被重複以提供一系列影像，這連續一系列影像的分析可允許在各種照明和/或視角下對容器詳細檢查。
根據優選實施例，評估單元係配置以提供透過至少一個攝影機所產生的至少一個影像的影像分析。這樣的影像分析可能包含尺寸的測量，例如利用被設置在受檢測的容器上和/或在攝影機的光學系統中的參考標記。例如影像分析可用來檢測表面上的不規則性。例如在某些情況下，可以在模式辨識的 背景下輕易地識別缺陷，因為它們通常僅構成整個表面的一小部分，整個表面則構成該缺陷的影像背景或背景圖案，且缺陷影像與這樣的圖案或背景明顯不同。這方法還可以被用來辨別表面上的某些汙染物，像是例如晶圓的碎片或容器本身的碎片。尤其，通過將由至少一個攝影機所產生的影像與符合所需規格的容器影像進行比較，即參考影像，可以可靠地辨別不符合這些規格的容器主體。
有利地，設置至少兩個攝影機，其中的至少一個被調整來提供可變視野。例如，可以提供被調整來提供容器主體完整內部表面的全景視圖的第一攝影機，連同提供基本上可以更小於第一攝影機所提供之視野之可辨視野的第二攝影機。透過這樣的設置，可以將容器的粗略特徵以及細部特徵同時檢測出來。可以為攝影機提供變焦系統以改變其視野的大小。
優選地，至少一個攝影機被耦合到定位系統。基於檢測數據，這種連結至定位系統的耦合有助於實際地測量容器尺寸或特徵。
優選地，至少一個攝影機以耦合方式被設置到線性導軌和/或旋轉和/或樞轉裝置。通過這種耦合，攝影機的視野可以適當地被調整，例如交替提供全視野和特定視野，並且還為了在容器表面上執行感興趣區域的掃描。
適宜地，攝影機係用來產生容器的內部表面上感興趣區域的數位影像，尤其是FOUP，檢測系統的評估單元進一步包含數據處理單元，其用以透過耦合到記憶體和數據處理單元的處理器之演算法來處理所產生的數位影像，以決定容器的狀態。在這方面，尤其可能查明FOUP主體的損壞，例如FOUP的斷裂或損壞的特徵，像是用於支承基板(例如晶圓或標線片)的脊線或凹槽，以及還有缺陷，像是例如由於暴露於熱或其他外部影響而引起的扭曲。
有利地，利用至少一個攝影機來掃描檢測窗口，其中檢測窗口是方形、圓形、三角形、橢圓形或其任意組合，檢測裝置係用來連續地或間歇地掃描檢測窗口。
在至少一個實施例中，本發明揭露透過使用攝影機來掃描視野以決定FOUP的損壞和/或缺陷的系統和方法。一個或一個以上的攝影機可以安裝在晶片製程系統的可視檢查腔內，於該腔中可以設置一個或一個以上的FOUP。可以配置攝影機以沿著一個或一個以上的線性導軌來移動。攝影機的移動可以允許更廣泛的掃描以及FOUP的特定感興趣區域的高解析影像。特定感興趣區域可以是FOUP的內部表面或外部表面，特定感興趣區域的掃描可以產生特定感興趣區域的數位影像，產生的影像可以被用於耦合到記憶體和數據處理單元的處理器之演算法，以辨別損壞和/或缺陷。
10:檢測系統
20:容器主體
21:側壁
21a-24a:內部表面
22:側壁
23:後壁
24:底壁
30:內部空間
31:開口
32:脊線
100:光源
100a:聚光構件
100b:聚光構件
100c:光源的軸
100d:光源的軸
102a:照明光
102b:照明光
120:反射元件
122:反射表面
124:反射表面
140:攝影機
140a:攝影機的軸
140b:攝影機的軸
160:評估單元
180:平台構件
α:角度
現在將參考附圖描述優選的實施例。
第1圖示意性繪示了根據本發明之檢測系統的實施例的俯視橫截面圖；以及第2圖係繪示根據本發明之檢測系統的另一個實施例的透視圖。
在第1圖中，係繪示根據本發明之檢測系統之優選實施例的俯視截面圖。
通篇被標記為10的檢測系統係用來檢測支承基板(例如晶圓或標線片)的容器的容器主體20。
容器主體20包含五個壁面，亦即兩個側壁21、22、一個後壁23、一個底壁24、以及頂壁(在第1圖的橫截面圖中未繪示)。容器主體20定義了包含開口31的內部空間30。
透過蓋子構件(第1圖中未繪示)，可以關閉以及密封內部空間30以在由容器主體20和蓋子構件(未繪示)提供的基板容器內提供受控制的環境。
容器主體20的每個壁面定義內部表面，繪示在第1圖中的壁面的內部表面係標記為21a-24a。
側壁21、22的內部表面21a、22a被設置以具有多個用於支承或堆疊基板的脊線32。明顯地，在第1圖的截面透視圖中，對於每個內部表面21a、22a，僅有這些脊線中的一個是可見的。
檢測系統10包含光源100、設置在容器主體20的內部空間30內的反射元件120、攝影機140以及評估單元160，評估單元160係以例如電腦來設置。攝影機140和/或光源100可被設置以平移和/或樞轉的方式來移動。可以設置定義平移和樞轉軸的導軌系統。對攝影機40來說，這些軸被示意地示出及標示為符號140a、140b，以及對光源100來說，則標示為符號100c、100d。有利地，攝影機140和光源100安裝在獨立的導軌系統上。
反射元件120包含兩個反射表面122、124，其用來提供照射在其上的光的漫反射。例如反射表面122、124，被設置為漫射體，包含了毛玻璃漫射體、鐵氟龍漫射體或乳白玻璃漫射體。
光源100包含至少一個光元件(例如聚光元件)。在第1圖所繪示的實施例中，提供了兩個光元件100a、100b，在某些例子中，使用至少兩個光元 件並且光元件可以獨立地被控制以開啟、關閉、調暗或移動各個光元件以改變容器內的照明模式。
攝影機140係以線掃描攝影機設置，經由攝影機140可以產生高解析影像。經由攝影機140產生的影像被傳送到評估單元160以進行處理，如下面將進一步說明。
透過聚光構件100a、100b提供的照明光102a、102b以漫射方式從反射元件120的反射表面122、124被反射，如第1圖中虛線示意地示出。這導致側壁21、22的至少兩個相對內部表面21a、22a的均勻照明。可以避免在非漫射照明的情況下因為脊線32而發生的任何陰影或影子。利用內部表面21a、22a的這個均勻照明，攝影機140產生內部表面21a、22a的影像，並傳遞這些影像到評估單元160上。
同時照明兩個彼此相對的內部表面21a、22a允許了經由攝影機140來同時產生這些表面的影像。可以經由評估單元160同時處理和評估這些同時產生的影像，使容器主體20的兩個內部表面21a、22a得以同時被檢測。
基於攝影機140產生的影像，評估單元160評估容器主體20的狀態。例如可以使用適當的影像辨別工具來檢測內部表面21a、22a上的缺陷，尤其是在脊線32上缺陷。而且，以這樣的方式可以有效地辨別汙染物。而且，例如經由利用對比參考影像，容器主體的尺寸和大小，例如內部表面的尺寸，尤其是脊線32，以及例如未正確安裝和/或缺失的部分可以被辨別。
假設要檢測後內部表面23a，可以從容器主體20的內部空間30移除反射元件120，並且例如在內部空間30中設置僅包含一個漫反射表面的反射元件。根據另一個實施例，還可能以接合的方式使反射表面122、124相對於彼此 移動，從而減少角度α。假設角度α減少到例如0度，即反射表面基本上背對背地排列，攝影機140可以產生相當完整的後內部表面23a影像。
根據又一個實施例，反射表面122、124還可能以節接(articulated)的方式彼此遠離，從而增加角度α。在一些情況下，反射表面122可以插入容器中使得角度α很小，例如從容器特徵提供足夠的空間，然後可以移動反射表面122來增加角度α，以適當地照明容器表面。在一些實施例中，反射表面122、124可以相對彼此獨立地移動，這獨立的移動不限制為僅能以改變相鄰表面所形成角度。在一些情況下，反射表面122、124可以相對於彼此獨立地移動，例如在笛卡爾系統的x和/或y和/或z方向上。
第2圖係繪示檢測系統的另一實施例，其以特別調整本發明來檢測FOUP作為根據。為了便於參考，與第1圖相關且已被描述的相同或等同的元件係以相同的元件符號來呈現。
如第2圖所示，為了相應於典型晶圓的形狀，內部表面21a、22a上的脊線32略微彎曲。在本實施例中，反射元件120裝在平台構件180上。透過致動這平台構件180，特別容易將反射元件120插入FOUP20中或從中去除。或者，得以將攝影機140和聚光構件100a、100b設置在獨立單元上，以便可以簡單的方式同時移動這些元件。第2圖中未繪示評估單元160，在其他未示出的實施例中，反射表面122、124可以獨立地裝到具有多於一個力臂的平台構件上以獨立地支撐反射表面122、124。在其他實施例中，反射元件120可以設置於FOUP20中以便其獨立地立站在FOUP內。
注意檢測系統及方法，特別是描述在歐洲專利申請EP 17 174 967.4中名為“檢測系統和用於基板容器的檢測方法”內的那個至少一個鏡子，其 與本申請同日在歐洲專利局提出申請，其全部內容在此透過引用併入，可以與本申請中所描述的和/或宣告的用於檢測容器主體之方法和檢測系統結合來使用。
應該理解前面描述僅說明所揭露實施例的態樣，在不脫離所揭露實施例的態樣下，本領域的技術人員可以設計出各種替換和修改。因此所揭露實施例的態樣意旨包含落入所附申請專利範圍內的所有這些替代、修改及變化。此外，在相互不同的申請專利範圍附屬項或獨立項中所敘述不同特徵並不表示不能有利地使用這些特徵的組合，這樣的組合仍在本發明態樣的範圍內。
10:檢測系統
20:容器主體
21:側壁
21a-24a:內部表面
22:側壁
23:後壁
30:內部空間
31:開口
32:脊線
100:光源
100a:聚光構件
100b:聚光構件
100c:光源的軸
100d:光源的軸
102a:照明光
102b:照明光
120:反射元件
122:反射表面
124:反射表面
140:攝影機
140a:攝影機的軸
140b:攝影機的軸
160:評估單元
α:角度

Claims (12)

  1. 一種用於檢測用以配置來支承基板之一容器主體的方法，該方法包含以下步驟：將來自一光源的光引導到位於該容器主體的一內部空間內的一反射元件上，使光反射以照明該容器主體的至少一內部表面，其中光以漫射方式被該反射元件反射；透過至少一攝影機產生該至少一內部表面的至少一影像；以及基於該至少一影像來評估該容器主體的狀態。
  2. 如請求項1所述之方法，其中光透過該反射元件來反射，該反射元件包含至少兩個彼此以一角度α而設置的反射表面。
  3. 如請求項1所述之方法，其中評估該容器主體的狀態的該步驟包含對所產生之該至少一影像的影像分析。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該至少一影像係透過至少一線掃描攝影機來產生。
  5. 一種用於檢測用以配置來支承基板的一容器主體的檢測系統，其包含：一光源；一反射元件，係用以配置以定位在一容器主體的一內部空間內，其中該反射元件包含至少一反射表面，該至少一反射表面係被配置來提供來自該光源的光的漫反射以照明該容器主體的至少一內部表面；至少一攝影機，其用以配置來產生透過來自該反射元件反射的光照明的該容器主體的該至少一內部表面的至少一影像；以及一評估單元，其用以配置以基於該至少一影像來評估該容器主體的狀態。
  6. 如請求項5所述之檢測系統，其中該反射元件包含至少兩個彼此以一角度α而設置的反射表面。
  7. 如請求項5所述之檢測系統，其中該反射元件包含兩個形成V型的反射表面。
  8. 如請求項5所述之檢測系統，其中該至少一攝影機係被設置為一線掃描攝影機。
  9. 如請求項5所述之檢測系統，其中該評估單元係用以配置來提供透過該至少一攝影機所產生的該至少一影像的影像分析。
  10. 如請求項6任一項所述之檢測系統，其中該至少兩個反射表面係被設置為使得該角度α是可變的。
  11. 如請求項5所述之檢測系統，其中該反射元件包含至少兩個反射表面相對彼此是可移動的。
  12. 如請求項11所述之檢測系統，其中該至少兩個反射表面相對彼此可獨立地移動。
TW107120099A 2017-06-08 2018-06-08 用於檢測容器的方法及檢測系統 TWI816677B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??17175062.3 2017-06-08
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