TWI823885B - 具有至少一攝像機的校正系統與相應方法 - Google Patents

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Abstract

本校正系統與本校正方法使用至少一攝像機，在真空或大氣環境中對腔體內或設備中具有一或多特徵的目標元件進行位置、角度、形狀或距離等特徵的辨識及計算，藉以達成校正與精準定位的目的。本發明或是測量目標元件本身的一或多種特徵的特徵訊息及其變化，或是測量目標元件與參考元件間一或多種特徵的特徵訊息及其變化，不論是透過多數張圖像的相互比對或是透過一或多張圖像與預載標準特徵訊息的比對，本發明可以判斷目標元件的幾何狀態是否正確，也可以提供目標元件要怎樣調整其幾何狀態的訊息。

Description

具有至少一攝像機的校正系統與相應方法
本發明係有關於校正系統與方法，特別是有關於具有攝像機的校正系統與方法。
半導體製造業的發展趨勢，不只需要製造的積體電路中電路尺寸是越來越小，而且製造設備所需要的精確度也是越來越高。為了改善積體電路的品質與半導體製造的正確性，在製造設備內部每一個元件的位置都必須非常精確。許多相關的調整方法與裝置已經被提出來，像是美國專利號碼6633046B1揭露了使用光源與光傳感器來偵測位於其間的兩個可移動元件彼此間正確定位的方法與裝置，又像是美國專利號碼8519363B2揭露了一種晶圓處理方法以及一種透過使用校正器(aligner)與攝像機(camera)辨識晶圓的晶圓缺口(wafer notch)的位置及角度、進而正確地調整晶圓的扭轉角度(twist angle)到做為某種離子佈植狀態的目標扭轉角度的離子植入機。雖然已有不少已知的調整方法與裝置，但是這些方法與裝置普遍過於繁瑣也往往需要人工操作來進行校正，但是隨著半導體製造的電路極小化趨勢，製造設備的精確度需求已經超過了人工操作的極限。因此，有需要發展更簡單與更精確的校正方法與系統。
本發明提供了校正系統與方法，特別是具有一或多個攝像機的校正系統與校正方法。本發明提供了較簡單與更正確的校正系統與校正方法，可以在大氣環境或真空環境中對腔體(chamber)內或設備(如製造設備)中的元件(硬體)進行位置、角度、形狀與距離等特徵(features)的辨識及計算，進而對三維空間某目標元件精準定位與提供相關的調整訊息。
本發明或可以先取得目標元件在某個平面（像是水平面）的圖像然後辨識此圖像中此目標元件的一或多特徵(像是位置、角度、形狀與尺寸)，或也可以先取得目標元件及參考元件二者在某個平面(像是水平面)的圖像，然後辨識此圖像中目標元件與參考元件間的一或多個特徵(像是二者間的相對距離、相互夾角與相對方向)。接著，利用辨識結果，判斷目標元件是否位於正確幾何狀態(具有正確位置與正確方向性等等)，並可以再計算在需要調整目標元件幾何狀態時所需要調整方式與調整量。另外，本發明可以使用一或多台攝像機，也可以視需要交替應用不同攝像機所取得的不同圖像，像是不同數量的攝像機、不同位置的攝像機、以及與目標元件相對角度不一樣的不同攝像機等等。
本發明在處理辨識結果時，或可以在有預載標準特徵訊息時比對攝像機所取得圖像與預載標準特徵訊息，藉由比較圖像中某特殊特徵的實際數值是否等於預載標準特徵訊息中此特殊特徵的標準數值，看看二者是否相等或是看看二者間的數值差距是對應到怎樣的目標元件幾何狀態差距，便可以判斷目標元件是否位於正確幾何狀態、以及再計算目標元件幾何狀態所需要的調整方式與調整量。
本發明在處理辨識結果時，也或可以不使用預載標準特徵訊息，不論是在不存在預載標準特徵訊息時，或是在不使用已有的預載標準特徵訊息時，一方面多次改變目標元件的幾何狀態(主動地沿著某一方向進行變化並且控制每次變化的變化量)，又另一方面在每個幾何狀態都取得這個目標元件的圖像，然後透過比對這些圖像中這個目標元件的一或多個特徵各自的數值隨著幾何狀態變化的變化，便可以判斷目標元件是否位於正確幾何狀態、以及計算目標元件幾何狀態所需要的調整方式與調整量。
必須說明的是若有標準特徵關係數值可以參考，在測量目標元件的位置、扭轉角度、形狀與面積等時可以只拍攝一次，這是因為不同位置或不同扭轉角度或不同形狀或不同面積會在相對應的圖像呈現出不同的特徵關係數值，所以透過與標準特徵關係數值的直接比對就可以計算出校正所需要的訊息。但是必須說明的是，由於往上傾斜(tilt)某特定角度值時與往下傾斜相同角度值時在圖像中顯示的變化量是一樣的，因此即便已經有預載標準特徵關係可以參考，在校正目標元件的傾斜角度時也必須如同沒有預載標準特徵關係時一般，沿著某一個方向至少改變一次目標元件的傾斜角度並且在每一次改變都拍攝目標元件取得相對應的圖像，然後透過分析這些圖像得到某種特徵數值(像是目標元件在圖像中的尺寸大小)隨著傾斜角度變化的關係，最後從此關係的極值(對應到零傾斜角度的極大值或極小值)與目標元件最後一個圖像中的特徵數值，判斷目標元件是否具有正確傾斜角度、以及計算目標元件需要往哪個方向再調整多少角度才能得到正確傾斜角度。
附帶地，本發明並沒有限制所使用攝像機的數目與位置，也沒有限制各個使用的攝像機與各個目標元件及/或參考元件間的相對方向，雖然通常使用一個鄰近於目標元件的攝像機就可以有不錯的校正效果。同時，本發明並不需要限制標準特徵關係數值是預載在雲端硬碟或是暫存記憶體或是任何的可讀取寫入儲存媒體，或甚至是預載在其他可以儲存資料的硬體。並且，本發明可以校正位於腔體內或設備中的種種硬體，也就是說目標元件與參考元件都可以是但是不限於下列的種種硬體:晶圓(wafer)、靜電吸盤(e-chuck)、晶圓夾取器(end effector)、掃描臂(scan arm)、機械手臂(robot)、腔體壁(chamber wall)以及與晶圓移動與放置有關的硬體。
本發明的一些實施例係有關於一種校正方法，首先使用攝像機取得具有至少一特徵的目標元件在某平面的至少一圖像，在此任一圖像都具有對應到至少一特徵的至少一特徵訊息，然後辨識至少一圖像來得到目標元件的校正資訊。
在本發明的某些實施例中，任一個特徵可以是位置、角度、形狀、距離、尺寸、方向性、扭轉角度、傾斜角度或其他。在此，目標元件校正資訊可以是目標元件幾何狀態與標準幾何狀態的差別、目標元件幾何狀態與標準幾何狀態的差別量是否在可接受閥值內，或是將目標元件幾何狀態調整至標準幾何狀態所需要的調整方式與調整量。
在本發明的某些實施例中，特徵訊息可以是目標元件本身特徵訊息也可以是目標元件與參考元件相對特徵訊息，而且目標元件與參考元件都可以是晶圓、靜電吸盤、晶圓夾取器、掃描臂、機械手臂或腔體壁或其他設備及腔體內的任何元件。在此，目標元件可以是與參考元件相互分離也可以是位於參考元件的附近區域，並且目標元件與參考元件或可以是位於同一個腔體內部也或可以是位於同一個製造設備內部。
在本發明的某些實施例中，在已有預載標準特徵訊息以及特徵訊息與目標元件傾斜角度無關時，是只取得一張圖像，接著便辨識圖像對應到至少一特徵的至少一特徵訊息，然後與預載標準特徵訊息中對應到相同至少一特徵的至少一標準特徵訊息相互比較，藉以得到目標元件校正資訊。但是在本發明的某些實施例中，在已有預載標準特徵訊息以及特徵訊息與目標元件傾斜角度有關時，是先取得一張圖像，然後再改變目標元件的傾斜角度並取得另一張圖像，接著再辨識這二張圖像中對應到至少一特徵的至少二特徵訊息，然後與目標元件傾斜角度改變量以及預載標準特徵訊息中對應到相同至少一特徵的至少一標準特徵訊息相互比較，藉以得到目標元件校正資訊。
在本發明的某些實施例中，在沒有預載標準特徵訊息時，又或是在沒有要已有的預載標準特徵訊息時，可以先取得一張 第一圖像，然後再沿著一特定方向改變目標元件的幾何狀態並取得一張第二圖像，接著再辨識第一圖像與第二圖像中對應到至少一特徵的至少二特徵訊息，然後與預載標準特徵訊息中對應到相同至少一特徵的至少一標準特徵訊息相互比較，藉以得到目標元件校正資訊。當然，進一步地，在沒有預載標準特徵訊息時，又或是在沒有要已有的預載標準特徵訊息時，也可以沿著一特定方向多次改變目標元件的幾何狀態，並且在每次改變後都取得一張目標元件的圖像，接著再辨識這些圖像中對應到至少一特徵的多數特徵訊息，然後綜合這些特徵訊息以及每次改變時在此特定方向的變化量形成特徵訊息-特定方向關係，藉以得到目標元件校正資訊。
在本發明的某些實施例中，沿著特定方向改變目標元件幾何狀態的選項有: 目標元件繞著某軸線扭轉、目標元件位於某一平面並繞通過此平面的某軸線轉動、以及目標元件沿著某軸線移動。而且預載標準特徵訊息可以是儲存在雲端硬碟、可讀取寫入儲存媒體或暫存記憶體。
在本發明的某些實施例中，更包含或是在第二圖像顯示比第一圖像較大的特徵間距離時再沿特定方向移動目標元件，或是在第二圖像顯示比第一圖像較小的特徵間距離時再沿著與特定方向相反的方向移動目標元件，或是在第二圖像顯示比第一圖像較大的特徵角度時使用再沿著特定方向移動目標元件，或是在第二圖像顯示比第一圖像較小的特徵角度時再沿著與特定方向相反的方向移動目標元件。
本發明的某些實施例係有關於一種校正系統，包含攝像機與辨識校正單元。其中，攝像機係用以取得具有至少一特徵的一目標元件在一平面的至少一圖像，在此任一圖像都具有對應到至少一特徵的至少一特徵訊息。其中，辨識校正單元係用以辨識至少一圖像得到目標元件的校正資訊。
在本發明的某些實施例中，目標元件校正資訊可以是目標元件幾何狀態與標準幾何狀態的差別、目標元件幾何狀態與標準幾何狀態的差別量是否在可接受閥值內、或者是將目標元件幾何狀態調整至標準幾何狀態所需要的調整方式與調整量。並且可以更包含用以儲存預載標準特徵訊息的雲端硬碟、可讀取寫入儲存媒體及/或暫存記憶體。
在本發明的某些實施例中，特徵訊息可以是目標元件本身特徵訊息及/或參考元件相對特徵訊息，而攝像機在拍攝目標元件取得圖像時還可以將另外的參考元件一併拍攝至圖像中。在此，或可以目標元件與參考元件相互分離，也或可以參考元件位於目標元件的附近區域。在此，或可以目標元件與參考元件位於同一個腔體內部，也或可以目標元件與參考元件位於同一個製造設備內部，並且目標元件與參考元件都可以是晶圓、靜電吸盤、晶圓夾取器、掃描臂、機械手臂或腔體壁。
在本發明的某些實施例中，任一個特徵可以是位置、角度、形狀、距離、尺寸、方向性、扭轉角度、傾斜角度或其他，攝像機可以是正交於目標元件的支撐表面也可以是從其他角度來取得影像，並且可以或再包含用以照明目標元件的至少一光源，或再包含可以沿一或多個特定方向移動目標元件的一或多個致動器。另外，攝像機與光源的數目以及位置等等都並不受限，可以視需要交替應用不同攝像機所取得的不同圖像。
本發明的一些實施例將在下面參照各張圖示進行描述。必須認知的是在此描述的種種實施例僅僅是用來描述這個發明但並非用於限制本發明的範圍。雖然這些圖示也揭示了一些細節，但是必須理解的是這些圖示所揭露的細節可以不同於用文字揭露的細節，除非是在說明書中明確地限制的一個或多個特徵。
在文字描述中，必須理解的是諸如”縱向的”、”橫向的”、”較高的”、”較低的”、前端”、”後端”、左”、”右”、”水平的”、”頂部”、”底部”、”內部”、”外部”等等術語，都是根據圖示中所顯示的方向性或位置的關係並且僅僅是為了描述這個發明，其並不是指示或隱含著裝置或元件一定要具有某特殊方向性或是在某個特定方向性上建構與運作，因此並不應該被建構來限制本發明。
如第一A圖所示，本發明的一實施例揭露了一種使用攝像機來校正位於腔體內或半導體製造設備中元件的方法。首先，如步驟方塊110所示，取得從與標準位置相互間具有預定角度/距離/方向的攝像位置在目標元件位於標準位置時的標準圖像，在此標準圖像可以是用圖像檔案或是用一些數學參數值來表示。其次，如步驟方塊120所示，在目標元件被放置時由位於攝像位置的攝像機取得一圖像。接著，如步驟方塊130所示，比較圖像與標準圖像，不論是與圖像檔案比較或是與數學參數值比較。然後，在比較結果為不需要再做任何校正時便進行到步驟方塊160的結束，但是在比較結果為需要做校正時便進行到步驟方塊140，根據比較結果移動目標元件一個位移量。接下來，如步驟方塊150所示，若校正結果不需要驗證便進行到步驟方塊160的結束，但若校正結果需要驗證便回到步驟方塊120，再次進行在步驟方塊130與步驟方塊140所顯示的用攝像機取得目標物元件在移動後的圖像以及與標準圖像相比較的流程，直到目標元件被移動到不再需要校正為止。
如第一B圖所示，本發明的另一實施例則揭露了另一種使用攝像機來校正位於腔體內或半導體製造設備中元件的方法。首先，如步驟方塊115所示，在目標元件被放置在一位置時由位於攝像位置的攝像機取得一圖像，在此攝像位置與目標元件應該被放置的標準位置相互間具有預定角度/距離/方向。接著，如步驟方塊125所示，將目標元件移動一個位移量並且再由位於攝像位置的攝像機取得另一圖像。然後，如步驟方塊135所示，比較這二個圖像，不論這二個圖像是用圖像檔案或是用數學參數值所呈現。然後，在比較結果為不需要再做任何校正時便進行到步驟方塊165的結束，但是在比較結果為需要做校正時便進行到步驟方塊145，根據比較結果再移動目標元件另一個位移量。接下來，如步驟方塊155所示，若校正結果不需要驗證便進行到步驟方塊165的結束，但若校正結果需要驗證便回到步驟方塊125，再次進行在步驟方塊135與步驟方塊145所顯示的用攝像機取得目標物元件在被移動不同位移量時的不同圖像以及相互比較這樣圖像的流程，直到目標元件被移動到不再需要校正為止。
必須強調的是，在本發明的某些實施例中，雖未特別用圖示來顯示，其都可以省略步驟方塊150、步驟方塊145與步驟方塊155。也就是說，不論是使用預先載入標準圖像與攝像機所取得圖像的相互比較，或是使用攝像機所取得複數個圖像間的相互比較，都可以在步驟方塊140/145顯示還需要校正時，直接先位移目標元件一個位移量(或說是改變目標元件的幾何狀態)，然後再用攝像機取得一個新的圖像並再度進行比較與判斷是否校正。
顯然地，本發明提供在半導體製造設備中精確定位元件在預定位置的方法。本發明提供了使用位於預定位置(或說是固定位置)的攝像機來取得目標元件的圖像，不論是直接用圖像檔案來表示或者是將圖像檔案轉換為數學參數或是數學參數的集合來表示，都可以呈現與提供關於元件怎樣被放置以及應該怎樣被放置的訊息。除此之外，標準圖像或甚至是目標圖像，不論是用圖像檔案或是數學訊息來表示，都可以被儲存在電腦可讀取儲存媒體或網路硬碟等等，藉以讓辨識校正單元(像是中央處理器或是特殊用途積體電路等)可以存取來執行比較與校正所需要的程序。不論是使用網路硬碟、電腦可讀取儲存媒體或其他可以儲存訊息的媒介，都可以以資料檔案或資料庫形式儲存相應於不同目標元件、不同半導體製造設備、目標元件的不同標準位置或攝像機的不同位置等等的多數個標準圖像。另外，即便沒有任何標準圖像可以參考或是現有的標準圖像不夠覆蓋所有需要處理的圖像，辨識處理單元也可以儲存多個可用在校正用途的先前計算資料或是在進行校正時計算這個調整，對於現代的電腦硬體與軟體程式，這些都是可以輕鬆做到的。
本發明可以將目標元件精確定位於半導體製造設備中的許多位置，雖然通常需要校正某元件的位置時此元件是位於腔體內或是某個用來移動及/或放置元件的裝置，並且本發明適用於大氣狀態或真空狀態時精準定位目標元件。一旦攝像機取得至少一圖像，這個辨識校正單元或是相互比較單一圖像與標準圖像或是相互比較至少二張圖像，然後決定是否這個目標元件放置在標準位置、或者是這個目標元件接近標準位置並且與標準位置的差距在可接受閥值內。除此之外，由於攝像機所取得圖像可以包含許多種類的訊息，本發明不只可以校正是否目標元件被放置於標準位置，也還可以校正是否目標元件被放置到具有需要的幾何方向性、以及是否目標元件發生變形或破裂等等。
由於任何的目標元件與任何得半導體製造設備都會具有不同的實體特徵，像是洞(hole)、標籤(marking)、缺口(identation)、或一個整體形狀(overall shape)，因此辨識校正單元在辨識種種圖像與決定怎樣校正或甚至是否需要繼續校正時，係透過比較不同圖像(像是某標準圖像與圖像間或是不同圖像間)來取得一或多個特徵在各張圖像的各自訊息，像是各特徵各自的尺寸與輪廓、不同特徵相對的距離與方向、不同特徵間的夾角、又或是目標元件的整體形狀是否有任何的失真。相似地，此辨識校正單元可以再決定是否目標元件的實際幾何狀態與標準幾何狀態的差距在可以接受的閥值內，在此幾何狀態的可能內容包括但不限於形狀、尺寸、方向、角度等等。
進一步地，這個辨識校正單元可以計算將目標元件實際幾何狀態調整到標準幾何狀態時所需要的移動，像是得要沿哪個方向移動多少距離、或是繞著哪個方向轉動多少角度等等。因此，如果目標元件並沒有被安裝在標準位置並且具有標準的角度/方向，本發明可以根據攝像機所取得圖像來計算需要的調整方式與調整量。舉例來說，辨識校正單元可以接著指示一或多個制動器(actuator)移動這個目標元件藉以進行校正。舉例來說，如果辨識校正單元決定這個目標元件的實際幾何狀態與標準幾何狀態的偏差並不能使用配置的一或多制動器完成校正，辨識校正單元將發出訊息通知半導體製造設備的操作人員是否需要移除此目標元件、以及是否需要再次放置這個目標元件進入這個半導體製造裝置。
當然，在目標元件的幾何狀態已經被校正與調整後，本發明或可以重複上述段落所述的這個校正程序藉以驗證這個校正是否已經成功地完成，也或可以是在這個校正與調整的結果仍然不在可接受閥值內時再次進行校正與調整。顯然地，因為本發明使用攝像機取得圖像來進行校正，所使用的攝像機解析度越高，本發明可以達到的正確性越高。
本方法在比較不同圖像的步驟需要決定目標元件的一或多個特徵與測量這些特徵。舉例來說，如第二A圖至第二C圖所示，若目標元件是圓形靜電吸盤(round type e-chuck)100則特徵可以是圓形靜電吸盤100的缺口(notch)21和通氣凹槽(groove line)22，而若目標元件是切邊形靜電吸盤(cut-edge type e-chuck)200具特徵物可以是邊緣線(edge line)23。舉例來說，如第三A圖至第三C圖所示，若目標元件是靜電吸盤，則可以將位於靜電吸盤的抬升器(lift pin)31或是圓點凸起(embossment)32做為校正用的特徵。在此，第二A圖與第三A圖顯示靜電吸盤具有標準幾何狀態(亦即靜電吸盤被正確放置時的狀態)時攝像機取得的圖像，第二B圖與第三B圖顯示靜電吸盤被扭轉時攝像機取得的圖像，而第二C圖與第三C圖顯示靜電吸盤被傾斜時攝像機取得的圖像。從比較這些圖示，可以看出靜電吸盤的一或多種特徵在不同攝影圖像中有不同的大小及/或不同的形狀。
更進一步地，由於攝像機的攝像範圍係可以調整大小的，也由於透過測量比對不同圖像中一或多特徵的方法只需要選擇適當的特徵但不需要受限於各個特徵的種類與分布，因此本發明除了使用目標元件本身的一或多特徵外，也還可以使用位於腔體內或製造設備中的任何元件做為參考元件，使用參考元件本身的一或多特徵或者是使用目標元件與參考元間相對的一或多特徵。也就是說，攝像機所取得的圖像中可以同時存在目標元件與參考元件二者。舉例來說，本發明還可以使用目標元件與參考元件的相對距離或相對角度來做為校正時所使用的特徵。舉例來說，如第四圖所示，當第一元件是靜電吸盤時第二元件可以是其它位於腔體(chamber)內的硬體像是晶圓、靜電吸盤、腔體壁、晶圓夾取器400、掃描臂或是機械手臂等等。通常，參考元件係與目標元件相互分離，也是位於目標元件的附近區域，藉以簡化圖像的分析。無論如何，本發明的種種實施例並不需要限制目標元件與參考元件的細節。
另一方面，本發明在改變目標物件的幾何狀態時，不論是進行校正時的移動及/或轉動等等或者是在多次改變目標物件幾何狀態以使用攝像機取得多張圖像時，都可以使用一或多致動器來分別沿著不同的一或多方向改變目標元件幾何狀態，並且不同方向的位移量可以各不相同。舉例來說，在某些實施例，係分別沿著相互正交(normal to)的第一方向與第二方向來改變目標元件幾何狀態。舉例來說，在某些實施例，第一方向是繞著目標元件的軸向轉動(也就是讓目標元件扭動)，而第二方向是繞著垂直於目標元件軸向的方向轉動(也就是讓目標元件傾斜)。
根據本發明的某些實施例，本發明也可以包含分別在沿第一方向移動目標元件的前後各拍攝第一圖像與第二圖像時，若第二圖像一特徵的大小大於第一圖像的此特徵的大小時使用第一致動器沿著第一方向再移動一個位移量。舉例來說，如第五A圖所示，位於腔體56內部的靜電吸盤50被來自其背側的光源54所照明，在此靜電吸盤50連接到支撐結構52並包含切邊501、502與503。取決於實際的幾何配置，投射長度dI 可以定義為靜電吸盤50的任何兩個切邊的中點的連線。參考第五A圖與第五B圖可以發現，在靜電吸盤逐漸調整其傾斜角度的過程，投射長度(projection length) dI cosΘ在靜電吸盤位於標準的水平位置時會達到最大值。因此，如果在改變傾斜角度並多次取得圖像的過程中，發現第二圖像中某特徵物的尺寸大於這個特徵在第一圖像中的尺寸，便可以使用第一致動器讓目標元件沿著這個改變傾斜角度的方向再移動一個位移量，藉以把目標元件的幾何狀態調整到一個更水平的位置。當然，根據本發明的某些實施例，本發明也可以在第二圖像中某個特徵物尺寸距離小於第一圖像中此特徵的尺寸時沿著與第一方向相反的方向把目標元件再移動一個位移量。顯然地，參照第五B圖，這二批實施例是分別對應到目標元件最後的傾斜角度分別是過於往上傾斜或往下傾斜。
相似地，根據本發明的某些實施例，本發明也可以在第二圖像中某個特徵的角度小於第一圖像中此特徵的角度時沿著第一方向把目標元件再移動一個位移量，或者是沿著與第一方向相反的方向把目標元件再移動一個位移量。參照第六圖，舉例來說，在校正與調整靜電吸盤的扭動角度時，可以在扭動角度與邊緣夾角角度二者間角度曲線(亦即某種特徵訊息-特定方向關係)的反曲點(inflection point)得到需要的校正訊息:當目標元件位於標準位置時目標元件與參考元件間的邊緣夾角角度會達到極小值。因此，當第二圖像中這個邊緣夾角(亦即特徵為此邊緣夾角)的角度小於在第一圖像中這個邊緣夾角角度時，便沿著第一方向再移動目標元件一個位移量藉以讓目標元件更靠近標準位置。因此，當第二圖像中這個邊緣夾角(亦即特徵為此邊緣夾角)的角度大於在第一圖像中這個邊緣夾角角度時，便沿著與第一方向相反的方向再移動目標元件一個位移量藉以讓目標元件更靠近標準位置。附帶地，雖然並未特別舉例說明與用圖示表達，某特徵的測量距離與需要距離間的關係也可以用類似第六圖這般的圖示表示。
附帶地，由於本發明的重點之一是掌握這些特徵的數值，像是在不同圖像或是在目標元件的不同幾何狀態時的數值，如第七圖所示，在本發明的某些實施例，也是可以使用分別放置但相對距離與相對方向皆為已知的二個雷射(#1、#2)來決定目標元件(像是晶圓)的某個特徵，像是從這二個雷射各自與晶圓的距離以及已知的晶圓直徑來推算出晶圓目前的傾斜角度，換句話說是在校正晶圓傾斜角度時使用這二個雷射來取代攝像機。
如第八圖所示，本發明的某些實施例同時包含了攝像機810、第一致動器820和辨識校正單元830。攝像機810可以取得目標元件840的圖像。第一致動器820可以沿著第一方向移動目標元件840一個位移量，而辨識校正單元830可以記錄相應的各個圖像以及分析這些圖像中目標元件840的一或多特徵的相對應數值藉以產生校正所需要的訊息。當然，由於本發明並不限制到只能針對某種特徵進行校正，如第八圖所示，本發明的某些實施例還可以再包含第二制動器821藉以沿著第二方向移動目標元件一個位移量。在此，第一方向或可以正交於第二方向，或也可以跟第二方向相互無關(像是一個是沿著某軸線移動而另一個是繞著另一軸線轉動)。
附帶一提，本發明不需要限制攝像機的位置，只需要可以有效地拍攝到目標元件(甚至參考元件)的圖像。舉例來說，如第八圖所示，攝像機可以是正交於目標元件的支撐表面841，藉以減輕在從傾斜角度進行拍攝時所需要的圖像處理工作。舉例來說，雖未特別用圖示表達，攝像機可以是放置在所要觀察的某一或多個特徵的附近，而且攝像機與目標元件及/或參考元件的相對角度也可以視實際需要任意變化，像是若要觀察的特徵是晶圓(目標元件)與靜電吸盤(參考元件)間的相對距離，則可以將攝像機放在靜電吸盤的側壁附近但是與晶圓及靜電吸盤都相互分離。
附帶一提，本發明的某些實施例還可以使用光源來改善攝像機所拍取的圖像的品質。舉例來說，如第八圖所示，可以使用光源850來照明目標元件840。當然，在其他未圖示的實施例，光源的數量以及位置可以有不同的變化，一切取決於怎樣能讓攝像機所取得的圖像品質得以優化或甚至最佳化。
綜上所述，藉由使用攝像機取得目標元件的一或多圖像，以及藉由分析比較這些圖像或甚至與標準圖像相互比較，本發明提供了較習知技術來得簡單與正確的校正方法與校正系統，可以在真空環境與大氣環境都實現自動化且精確校正的目的。本發明可以使用辨識校正單元(由中央處理器或特殊用途積體電路等所形成)來記錄與分析這些圖像中目標元件(甚至參考元件)的一或多特徵的種種數值藉以產生校正資訊，並且可以使用一或多個制動器來根據辨識校正單元的結果改變目標元件的幾何狀態至標準幾何狀態(至少與標準幾何狀態的差距在可以接受的範圍內)。
上述描述是此發明的較佳實施例並且必須注意的是對於習知技術者而言有大量的改善與修改可以在不離背此發明原理下被提出。這些改善與修改也被認為是此發明的被保護範圍。
110‧‧‧步驟方塊115‧‧‧步驟方塊120‧‧‧步驟方塊125‧‧‧步驟方塊130‧‧‧步驟方塊135‧‧‧步驟方塊140‧‧‧步驟方塊145‧‧‧步驟方塊150‧‧‧步驟方塊155‧‧‧步驟方塊160‧‧‧步驟方塊165‧‧‧步驟方塊100‧‧‧圓形靜電吸盤200‧‧‧切邊形靜電吸盤21‧‧‧缺口22‧‧‧通氣凹槽23‧‧‧邊緣線31‧‧‧抬升器32‧‧‧圓點凸起400‧‧‧晶圓夾取器50‧‧‧靜電吸盤52‧‧‧支撐結構501‧‧‧切邊502‧‧‧切邊503‧‧‧切邊54‧‧‧光源56‧‧‧腔體800‧‧‧系統810‧‧‧攝像機820‧‧‧第一致動器821‧‧‧第二制動器830‧‧‧辨識分析單元840‧‧‧第一元件841‧‧‧支撐表面850‧‧‧光源
本發明可以透過參考多個附圖所描繪較佳實施例而被標準。 第一A圖與第一B圖是本發明某二個實施例的流程步驟示意圖。 第二A圖至第二C圖是本發明某實施例中目標元件的特徵的示意圖。 第三A圖至第三C圖是本發明某實施例中目標元件的特徵的示意圖。 第四圖是本發明某實施例中目標元件的示意圖。 第五A圖與第五B圖是本發明某二個實施例中測量特徵物距離的示意圖。 第六圖是本發明某實施例中扭轉角度與邊緣夾角間關係的示意圖。 第七圖是本發明某實施例中使用雷射偵測距離的示意圖。 第八圖是本發明某實施例中使用攝像機校正元件的系統的示意圖。
110‧‧‧步驟方塊
120‧‧‧步驟方塊
130‧‧‧步驟方塊
140‧‧‧步驟方塊
150‧‧‧步驟方塊
160‧‧‧步驟方塊

Claims (20)

  1. 一種校正方法，包含：使用固定於一攝像位置的一攝像機取得一目標元件在一平面上的一圖像，其中該圖像包含一特徵；辨識該圖像，以得到對應該特徵的一特徵訊息；比較該特徵訊息與一標準特徵訊息，以得到該目標元件的一校正訊息；以及依據該校正訊息，以至少一致動器調整該目標元件相對於該平面的位置；其中，該標準特徵訊息為該目標元件位於一標準位置時，該特徵對應的標準特徵消息；以及該標準位置與該攝像位置相互間，具有預定的角度關係、距離關係，及方向關係。
  2. 如請求項1所述的方法，包含：該特徵訊息為該目標元件與一參考元件的一相對特徵所對應的特徵訊息。
  3. 如請求項2所述的方法，更包含至少下列之一：該目標元件與該參考元件相互分離；該參考元件位於該目標元件的附近區域；該目標元件與該參考元件位於同一個腔體內部；該目標元件與該參考元件位於同一個製造設備內部； 該目標元件係選自下列之一：晶圓、靜電吸盤、晶圓夾取器、掃描臂與機械手臂；以及該參考元件係選自下列之一：晶圓、靜電吸盤、晶圓夾取器、掃描臂、機械手臂與腔體壁。
  4. 如請求項1所述的方法，其中該特徵包含一洞、一標籤、一缺口、一整體幾何形狀、一凸出部、一切線；以及該特徵訊息包含該特徵的一位置、一角度、一整體幾何形狀投影、一距離、一尺寸、一方向性、一扭轉角度與一傾斜角度。
  5. 如請求項1所述的方法，其中該校正訊息包含下列之一：該目標元件幾何狀態與一標準幾何狀態的差別；該目標元件幾何狀態與該標準幾何狀態的差別量是否在可接受閥值內；以及將該目標元件幾何狀態調整至該標準幾何狀態所需要的調整方式與調整量。
  6. 如請求項1所述的方法，其中在該標準特徵訊息為預載以及該特徵訊息與該目標元件傾斜角度無關時，係只取得一張圖像，便辨識該圖像對應到該特徵的該特徵訊息，然後與該標準特徵訊息中對應到該相同特徵的該標準特徵訊息相互比較，藉以得到該目標元件的該校正訊息。
  7. 如請求項1所述的方法，其中在已有該標準特徵訊息以及該特徵訊息與該目標元件的一傾斜角度有關時，先取得一張圖像，然後再改變該目標元件的該傾斜角度並取得另一張圖像，接著再辨識該二張圖像中對應到該特徵的二該特徵訊息，然後與該標準特徵訊息中對應到相同該特徵的該標準特徵訊息相互比較，藉以得到該目標元件的該校正訊息。
  8. 如請求項1所述的方法，其中係先取得一第一圖像，然後再沿著一特定方向改變該目標元件的幾何狀態並取得一第二圖像，接著再辨識該第一圖像與該第二圖像中對應到該特徵的二該特徵訊息，然後與該標準特徵訊息中對應到相同該特徵的該標準特徵訊息相互比較，藉以得到該目標元件的該校正訊息。
  9. 如請求項1所述的方法，其中係沿著一特定方向多次改變該目標元件的幾何狀態，並且在每次改變後都取得一圖像，接著再辨識該些圖像中對應到該特徵的該些特徵訊息，然後綜合該些特徵訊息以及每次改變時在該特定方向的變化量形成一特徵訊息-特定方向關係，藉以得到該目標元件的該校正訊息。
  10. 如請求項8至9中任一項所述的方法，其中沿著該特定方向改變該目標元件的該幾何狀態的方式至少包含下列之一：該目標元件繞著某軸線轉動、該目標元件位於某一平面並繞 通過該某一平面的某軸線轉動、以及該目標元件沿著某軸線移動。
  11. 如請求項6至9中任一項所述的方法，其中該標準特徵訊息係儲存於至少下列之一：雲端硬碟、可讀取寫入儲存媒體或暫存記憶體。
  12. 如請求項8所述的方法，更包含在該第二圖像顯示比該第一圖像較大的特徵間距離時再沿該特定方向移動該目標元件。
  13. 如請求項8所述的方法，更包含在該第二圖像顯示比該第一圖像較小的特徵間距離時再沿著與該特定方向相反的方向移動該目標元件。
  14. 如請求項8所述的方法，更包含在該第二圖像顯示比該第一圖像較大的特徵角度時使用再沿著該特定方向移動該目標元件。
  15. 如請求項8所述的方法，更包含在該第二圖像顯示比該第一圖像較小的特徵角度時再沿著與該特定方向相反的方向移動該目標元件。
  16. 一種校正系統，包含：一攝像機，固定於一攝像位置，用以取得一目標元件在一平面上的一圖像，其中該圖像包含一特徵； 一辨識校正單元，用以辨識該圖像以得到對應該特徵的一特徵訊息，並且比較該特徵訊息與一標準特徵訊息以得到該目標元件的一校正訊息；以及至少一致動器，依據該校正訊息調整該目標元件相對於該平面的位置；其中，該標準特徵訊息為該目標元件於一標準位置時，該特徵對應的標準特徵消息；以及該標準位置與該攝像位置相互間，具有預定的角度關係、距離關係，及方向關係。
  17. 如請求項16所述的系統，該攝像機在拍攝該目標元件以取得該圖像時還可以將一參考元件一併拍攝至該圖像中。
  18. 如請求項17所述的系統，更包含至少下列之一：該目標元件與該參考元件相互分離；該參考元件位於該目標元件的附近區域；該目標元件與該參考元件位於同一個腔體內部；該目標元件與該參考元件位於同一個製造設備內部；該目標元件係選自下列之一：晶圓、靜電吸盤、晶圓夾取器、掃描臂與機械手臂；以及該參考元件係選自下列之一：晶圓、靜電吸盤、晶圓夾取器、掃描臂、機械手臂與腔體壁。
  19. 如請求項17所述的系統，更包含用以儲存該標準特徵訊息的至少下列之一：雲端硬碟、可讀取寫入儲存媒體或暫存記憶體。
  20. 如請求項16所述的系統，更包含至少下列之一：該特徵係選自於由該特徵的方向、整體幾何形狀投影、尺寸、距離、扭轉角度及傾斜角度所組成的群組；該攝像機係正交於該目標元件的支撐表面；用以照明該目標元件的一或多個光源；以及該至少一致動器沿一或多個特定方向移動該目標元件。
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