TWM502840U - 平面基板檢驗裝置 - Google Patents

Description

平面基板檢驗裝置

本創作概言之係關於自動光學檢驗，且具體而言，係關於對大之平面基板(flat substrate)之檢驗。

在此項技術中，已知有各種裝置用於對圖案化平面基板(例如，平板顯示器)進行自動光學檢驗(automated optical inspection；AOT)。此種裝置之一實例係為由奧寶科技股份有限公司(Orbotech Ltd.)(位於以色列亞夫內(Yavne,Israel))銷售之Supervision AOI System。

此種裝置在專利文獻中亦有所描述。例如，美國專利7,386,161描述了一種同時存在低解析度/高解析度之並列掃描裝置及在檢驗裝置對平坦物體(例如，面板顯示器中所用之大之平板)之掃描過程中使用之方法。低解析度缺陷偵測有效地與其中會自動界定並分析缺陷之高解析度缺陷查看及分類階段交疊及平行。該裝置據說尤其適用於偵測沈積有積體電路之用於形成LCD平板顯示器之大玻璃板上之圖案缺陷。

再例如，美國專利申請公開案2010/0309308描述了一種用於檢驗之設備，該設備包含一成像總成，該成像總成包含複數個照相機，該等照相機在該成像總成中分別安裝於不同之位置處並分別用以拍攝一樣品之影像。運動總成用以使該成像總成與該樣品至少其中之一移動以使該成 像總成掃描該樣品。一影像處理器被耦接成接收並處理由照相機所拍攝之影像，進而以較成像總成之位置容差(position tolerance)更精細之位置精度來確定缺陷在樣品中之位置。

本創作之實施例提供一種使用複數個光學檢驗模組來並列地掃描一平面基板之檢驗裝置。

因此，根據本創作的實施例，本創作提供一種平面基板檢驗裝置，包含：一平台，用以接收一平面基板並沿一掃描方向傳送該平面基板經過一掃描區；以及一掃描橋，安裝於該掃描區上方並包含：二或更多個平行軌道，沿與該掃描方向橫交之一軌道方向跨越該掃描區延伸；一第一複數個安裝座，沿各該軌道在間隔開一所選間距之各自位置處被扣緊至該等軌道，進而可藉由沿該等軌道滑動該等安裝座來調節該等位置及該間距；以及一第二複數個光學檢驗模組，分別在各自位置處被固定至該等安裝座，以在該掃描區內拍攝該平面基板之相應區域之影像。

本創作之一實施例中，該二或更多個平行軌道包含至少一第一軌道及一第二軌道，且其中該等安裝座在該第一軌道上之各自位置相對於該等安裝座在該第二軌道上之各自位置沿該橫向方向錯列。

本創作之一實施例中，該二或更多個平行軌道包含一第三軌道，且其中該等安裝座在該第三軌道上之各自位置相對於該等安裝座在該第一軌道及該第二軌道上之各自位置沿該橫向方向錯列。

本創作之一實施例中，該掃描橋具有一第一錯列配置及一第二錯列配置，在該第一錯列配置中，該第一軌道及該第二軌道上之該等安 裝座間隔開一第一間距，在該第二錯列配置中，該第一軌道及該第二軌道上之該等安裝座間隔開一第二間距，該第二間距係為該第一間距之至少兩倍。

本創作之一實施例中，該掃描橋包含複數個安裝銷，使得每一安裝銷嚙合該等安裝座其中之一者以及該等光學檢驗模組其中之一對應者，以將該等光學檢驗模組其中之該對應者在一預定位置固定至該等安裝座其中之該一者。

本創作之一實施例中，包含一調整夾具，該調整夾具具有一對插口，該一對插口用以嚙合該等軌道其中之一上之對應一對該等安裝座之該等安裝銷，該一對插口並用以在該等安裝座被扣緊至該等軌道其中之該一者時使被嚙合之該等安裝銷保持於該所選間距。

本創作之一實施例中，該掃描橋包含一運動總成，該運動總成用以調整該掃描橋相對於該平面基板之一高度與一橫向位置至少其中之一。

本創作之一實施例中，包含至少一個視訊橋，該至少一個視訊橋以平行於該掃描橋之設置方式安裝於該平台上方並包含一或多個照相機，該一或多個照相機可在該橫向方向上移動以在該平面基板之所選區域之該掃描區外拍攝影像。

本創作之一實施例中，該至少一個視訊橋包含二個視訊橋，該二個視訊橋分別在該掃描橋之相對兩側上安裝於該平台上方。

本創作之一實施例中，包含複數個背光照明源，該等背光照明源安裝於該平台之一表面之下並分別與該等光學檢驗模組對齊，且用以 藉由該平台中之間隙對該基板進行背光照明。

20‧‧‧檢驗裝置

22‧‧‧基板

24‧‧‧平台

26‧‧‧底架

28‧‧‧空心桿

30‧‧‧夾持器

32‧‧‧掃描橋

34‧‧‧光學檢驗模組

35‧‧‧運動總成

36‧‧‧視訊橋

38‧‧‧電腦化控制器

40‧‧‧框架

42‧‧‧平行軌道

44‧‧‧安裝座

50‧‧‧照明總成

52‧‧‧目標光學器件

54‧‧‧影像感測器

56‧‧‧保護罩

58‧‧‧安裝支架

60‧‧‧安裝銷

62‧‧‧螺釘

64‧‧‧帶螺紋插口

66‧‧‧螺釘

70‧‧‧夾具

72‧‧‧保持器

74‧‧‧插口

76‧‧‧間隔桿

78‧‧‧夾片

80‧‧‧裝置

82‧‧‧視訊橋

84‧‧‧視訊橋

86‧‧‧照相機

90‧‧‧背光照明源

在結合附圖閱讀以下對本創作實施例之詳細說明之後，將更充分地理解本創作，其中：第1圖為根據本創作一實施例之一檢驗裝置之示意性圖解；第2圖為根據本創作一實施例在一檢驗裝置中使用之一掃描橋之示意性圖解；第3圖為根據本創作一實施例之一光學檢驗模組之示意性側視圖；第4圖為根據本創作一實施例安裝於一掃描橋上之一光學檢驗模組之示意性詳視圖；第5圖為根據本創作一實施例用以調整光學檢驗模組在一掃描橋中之位置之一夾具之示意性圖解；第6A圖至第6C圖為根據本創作一實施例之一掃描橋之示意性俯視圖，其分別顯示光學檢驗模組在掃描橋中之不同部署配置；第7圖為根據本創作另一實施例之一檢驗裝置之示意性俯視圖；以及第8圖為根據本創作一實施例顯示一檢驗裝置之細節之示意性剖視圖。

上述美國專利申請公開案2010/0309308描述了一種成像總成，在該成像總成中，複數個照相機沿與掃描方向橫交之至少一第一列及 一第二列佈置於各自位置處，且該等照相機在該第一列中之各自位置相對於該等照相機在該第二列中之位置沿橫交方向錯列。此佈置方式適用於在檢驗基板時達成高之採樣密度。

本文所述之本創作實施例提供一種具有可調整之光學檢驗模組陣列之檢驗裝置，該檢驗裝置容許掃描密度因應用要求而異。在所揭露之實施例中，該檢驗裝置包含：一平台，用以接收一平面基板並沿某一方向(被稱為掃描方向)傳送該平面基板；以及一掃描橋，在該平台上安裝於該基板之某一區(被稱為掃描區)上方。該掃描橋包含二或更多個平行軌道，該二或更多個平行軌道沿與該掃描方向橫交之方向跨越該掃描區延伸。複數個安裝座沿各該軌道在間隔開一所選間距之各自位置處被扣緊至該等軌道。複數個光學檢驗模組被固定至該等安裝座並在該掃描區內拍攝該基板之相應區域之影像。可藉由沿該等軌道滑動該等安裝座來調整該等安裝座之、以及因此該等光學檢驗模組及其成像區域之位置及間距。

通常(但並非必須如此)，安裝座在各不同軌道上之各自位置相對於彼此沿橫向方向錯列。掃描橋支援各種不同之錯列配置，在該等各種不同之錯列配置中，安裝座與光學檢驗模組間之間距可相差二或更多倍。掃描橋相對於平面基板之高度及可能橫向位置亦可改變。藉此，可支援複數個不同水準之解析度及掃描速度/時間。

第1圖為根據本創作一實施例之一檢驗裝置20之示意性圖解。裝置20尤其適用於對大之平面基板(例如，平板顯示器)進行自動檢驗，並可用於以各種解析度水準以及以各種不同照明模式(包含暗場、明場(bright field)、彩色照明、及背光照明以及其任一組合)來觀察及偵測 形成於基板上之圖案中之缺陷。不同之照明裝置可被單獨控制，俾使照明模式能有各種所需組合。

接受檢驗之一基板22放置於一平台24上，平台24傳送該基板經過一掃描橋32下方之一掃描區。平台24包含一底架(chassis)26以支撐一組平行之空心桿28，該等平行之空心桿28形成一空氣墊，以使基板22以最小之摩擦及振動浮動於該空氣墊上。為此，桿28通常被以空氣加壓並藉由基板22下面之孔(未示出)排出空氣。與此同時，一或多個夾持器30保持基板22並沿平台在掃描方向(即，第1圖中之自左下方至右上方)上推進基板22。儘管圖中顯示夾持器30位於平台28之兩側，但其它種類之夾持器或傳送器亦可用於保持及移動基板22。作為另外一種選擇或另外，可在基板22上方傳送掃描橋32。

掃描橋32包含複數個光學檢驗模組34，該等光學檢驗模組34沿與掃描方向橫交之方向跨越該掃描橋排成陣列。將參照以下附圖詳細描述光學檢驗模組及其在掃描橋中之佈置。掃描橋32亦可包含一運動總成35，運動總成35用以調整該掃描橋相對於基板22之高度。如此，可改變光學檢驗模組34之視場之大小(通常與調整其光學放大率及聚焦相結合)。作為另外一種選擇或另外，可單獨調整光學檢驗模組34之高度。再另外或作為另外一種選擇，運動總成35可用以調整光學檢驗模組34在掃描橋32上之橫向位置。

裝置20可另外包含視訊橋36，視訊橋36以平行於掃描橋32之設置方式安裝於平台24上方。視訊橋36包含一或多個照相機(此圖中未示出)，該一或多個照相機可在橫向方向上移動以拍攝基板22之所選區域之 影像。視訊橋36中之視訊照相機可包含例如複數個高解析度視訊顯微鏡，可控制該等高解析度視訊顯微鏡以拍攝基板22中已藉由掃描橋32中之光學檢驗模組34而辨識出可疑缺陷之區域之高解析度影像。視需要，裝置20可包含沿掃描方向排成陣列之二或更多個平行視訊橋，可能其中一個視訊橋位於掃描橋32之任一側上，如第7圖所示。

一或多個電腦化控制器38連接至裝置20之其它元件，以控制其操作及由其輸出之過程資料。控制器38通常控制平台24(包含夾持器30)以及掃描橋32及視訊橋36之動作。控制器38亦自光學檢驗模組34及自視訊橋36中之照相機接收輸出資料並處理該資料以偵測基板22上之特徵及缺陷，並向適當之裝置元件提供指令以進行進一步檢驗，並且產生檢驗報告及警報。

第2圖為根據本創作一實施例，顯示掃描橋32之細節之示意性圖解。掃描橋32包含一框架40，二或更多個平行軌道42沿與裝置20之掃描方向橫交之方向跨越該框架延伸。用於光學檢驗模組34之安裝座44沿各該軌道42在間隔開之各自位置處被扣緊至該等軌道。可藉由沿該等軌道滑動安裝座44來調節該等安裝座之位置及其間之間距。光學檢驗模組34被固定至相應安裝座44，進而在掃描區內分別拍攝基板22之不同區域之影像。

通常，首先將安裝座44在所需位置定位並扣緊至軌道42，並接著將光學檢驗模組34扣緊至相應安裝座。第2圖例示處於安裝座44已扣緊於定位之後之階段之掃描橋32、以及光學檢驗模組34正被逐一扣緊至該等安裝座。在圖示配置中，光學檢驗模組34沿其中二個軌道42緊密地間隔於一起，而第三軌道係為空的。可使用各種不同之部署方案以各種不同之間 距將模組定位於其中一個、二或所有三個軌道上。此等方案中之幾個方案顯示於第6A圖至第6C圖中，並且以下將參照該等圖對該幾個方案進行描述。

第3圖為根據本創作一實施例，光學檢驗模組34之示意性側視圖。照明總成50產生光並將該光引導至基板22上。通常，該照明總成包含一或多個輻射源，例如一鹵素燈、一發光二極體(light-emitting diode；LED)或一雷射。如前所述，照明總成50通常可用以在脈波式運作或連續運作時使用所選光譜之光以窄波長頻帶或寬波長頻帶進行明場或暗場照明。(在本創作之上下文及申請專利範圍中所用之術語「光」意指任何種類之光學輻射，包含處於紅外光頻帶、可見光頻帶、及紫外光頻帶中之任一頻帶或所有頻帶之輻射。)作為另外一種選擇或另外，可設置光源(未示出)於平台24之表面之下以提供對基板22之背光照明。目標光學器件52自基板收集光並將該光聚焦至一影像感測器54上，以輸出影像資料至控制器38。影像感測器54可包含感測器元件之一CCD或CMOS矩陣陣列、或作為另外一種選擇，一線性陣列、或一時間延遲整合(time delay integration；TDI)感測器。光學檢驗模組34之部件較佳地容納於剖視圖中所示之一保護罩56中。

光學檢驗模組34可在其結構及功能之某些態樣上類似於上述美國專利申請公開案2010/0309308中所述之檢驗照相機，且此等檢驗照相機之特徵若加以變更便可應用於光學檢驗模組34之設計及運作中。

光學檢驗模組34包含一安裝支架58，以用於將該光學檢驗模組扣緊至其安裝座44。為有利於精確地定位光學檢驗模組，一安裝銷60嚙合安裝座44中之一插口及支架58中之一對應插口，以將光學檢驗模組34在 一精確限定之位置處固定至安裝座44。

第4圖為根據本創作一實施例，顯示將光學檢驗模組34安裝於掃描橋32上之示意性詳視圖。安裝座44沿軌道42滑動至所需位置，在此處藉由旋緊螺釘62而將安裝座44扣緊於定位上。將安裝座44與銷60配合，以將支架58定位於安裝座44上，如上所述。由此藉由將支架58配合於銷60上而將光學檢驗模組34定位於其安裝座44上。接著，藉由將螺釘66穿過支架58插入至安裝座44中之帶螺紋插口64中而將該光學檢驗模組扣緊於定位上。

在一替代實施例(圖中未示出)中，首先將光學檢驗模組扣緊至相應安裝座上，並接著將該等安裝座定位並於軌道上扣緊於定位上。

第5圖為根據本創作一實施例，用於調整光學檢驗模組34在掃描橋32中之位置之一夾具70之示意性圖解。夾具70包含一對保持器72，該一對保持器72容納具有一適當寬度之對應插口74以嚙合其中一個軌道42上之對應一對安裝座44之安裝銷60。保持器72藉由相應夾片78連接至一間隔桿76，相應夾片78可被鬆開以調節該等保持器間之距離並接著收緊以將該等保持器分開固定於所需距離處。視光學檢驗模組34間之所選間距而定，此距離可小於或大於第5圖中所示之距離。在佈署安裝座44期間，利用軌道42上之一對鄰近安裝座44而將插口74配合於安裝銷60上，並由此使該安裝銷保持於所選間距、同時藉由旋緊螺釘62而將該等安裝座扣緊至該軌道。在欲在上面安裝光學檢驗模組之每一軌道之長度上重複此步驟。

第6A圖至第6C圖為根據本創作一實施例之掃描橋32之示意性俯視圖，其分別顯示光學檢驗模組34在掃描橋中之不同部署配置。在基 板22在掃描橋32下方傳送時由各該光學檢驗模組所拍攝之影像沿掃描方向覆蓋該基板之相應刈幅(swath)。通常，相對於模組間距來調整掃描橋32及光學檢驗模組34之光學器件之高度，以使得相鄰刈幅(其通常由安裝於不同軌道42上之光學檢驗模組拍攝)在其邊緣處略有交疊。藉由此種方式，在單次穿過掃描區時，該等刈幅可共同覆蓋基板22之整個區域。

在第6A圖及第6B圖中，光學檢驗模組34沿其中二個軌道42排成陣列，其中安裝座44在每一軌道上之位置相對於在另一軌道上之安裝座沿橫向方向錯列。(正式而言，在本創作之上下文及申請專利範圍中所用之術語「錯列」意指模組34沿其中之一軌道在橫向方向上之各自位置在該等安裝座在另一軌道上之各自位置之間交錯。)然而，第6A圖所示配置中之模組34之間隔距離約為第6B圖中之模組之兩倍遠。視應用要求而定，藉由適當調整模組位置，亦可實現各種中間間距以及較窄間距及較寬間距。

在某些實施例中，將光學模組34設置成使得覆蓋欲被檢驗之基板22之整個寬度(無論在光學模組之視場之間存在或不存在交疊)，進而容許在一遍中檢驗整個基板。在其它實施例中，將光學模組34設置成使得僅覆蓋欲被檢驗之基板22之寬度之一部分(例如，右手邊)(無論光學模組之視場之間存在或不存在交疊)，進而要求進行不止一遍方可掃描整個基板。當可用光學模組34之數目不足以覆蓋欲被檢驗之基板之整個寬度時，可能需要此後一種實施例。

在再一些實施例中，使用「斑馬式掃描(zebra-scan)」配置，光學模組34間之間距使得沿著基板22之各個單獨條帶得到掃描，且該等各個單獨條帶之間具有中間未被掃描之條帶。在此等實施例中，可執行多遍 隔行掃描以覆蓋所檢驗之基板之整個寬度。

在第6C圖中，光學檢驗模組34亦沿第三軌道42排成陣列。在此種情形中，安裝座在第三軌道上之各自位置相對於安裝座在其它二個軌道上之各自位置沿橫向方向錯列。藉由使光學檢驗模組34以此種方式進行錯列，能夠調整掃描橋32及模組34，俾使該等光學檢驗模組以高解析度拍攝窄之緊密相間之影像刈幅。由於光學檢驗模組自身之物理寬度，假若光學檢驗模組34佈置成單排而不錯列，則無法實現此緊密間距。

儘管在圖示實施例中，安裝座44及光學檢驗模組34跨越掃描橋32之整個寬度排成陣列，但在替代實施例中(圖中未示出)，該等光學檢驗模組可安裝於掃描橋之寬度之僅一部分上方，以用於檢驗一較窄之基板或檢驗一寬基板之較窄區域。光學檢驗模組34在軌道42上之其它設置方式對熟習此項技術者將顯而易見，並被視為處於本創作之範圍內。

第7圖為根據本創作另一實施例，一檢驗裝置80之示意性俯視圖。此實施例中之裝置80包含視訊橋82及84，視訊橋82及84以平行於掃描橋32之設置方式分別在該掃描橋之相對兩側上安裝於平台24上方。各該視訊橋82及84皆包含一或多個照相機86，該一或多個照相機86可在橫向方向上移動以拍攝基板22之所選區域之影像。照相機86可包含例如高解析度視訊顯微鏡，可控制該高解析度視訊顯微鏡以拍攝基板22中藉由掃描橋32中之光學檢驗模組34而辨識出可疑缺陷之區域之高解析度影像。在其它方面，裝置80之設計及運作類似於如上所述之裝置20。

第8圖為根據本創作一實施例，顯示檢驗裝置20或80之細節之示意性剖視圖。在此實施例中，複數個背光照明源90安裝於用於支撐基 板22之平台24之表面之下。各該照明源90皆與一對應光學檢驗模組34對齊並藉由平台24之各桿28間之間隙而對基板22(此圖中未示出)之一區域進行背光照明。背光照明源90可傾斜以對該基板提供明場或暗場背光照明。亦可改變背光照明源90在桿28間之間隙中之數目及位置，以符合如上所述之掃描橋32中模組34之配置之變化。

因此，應瞭解，以上所述之實施例僅以舉例方式闡述，且本創作並非僅限於上文所特別顯示及闡述之內容。而是，本創作之範圍包含上文所述各種特徵之組合及子組合、以及熟習此項技術者在閱讀前述說明之後將思及並且現有技術中尚未揭露之其變形形式及潤飾。

20‧‧‧檢驗裝置

22‧‧‧基板

24‧‧‧平台

26‧‧‧底架

28‧‧‧空心桿

30‧‧‧夾持器

32‧‧‧掃描橋

34‧‧‧光學檢驗模組

35‧‧‧運動總成

36‧‧‧視訊橋

38‧‧‧電腦化控制器

Claims (10)

1. 一種平面基板檢驗裝置，包含：一平台，用以接收一平面基板並沿一掃描方向傳送該平面基板經過一掃描區；以及一掃描橋，安裝於該掃描區上方並包含：二或更多個平行軌道，沿與該掃描方向橫交之一軌道方向跨越該掃描區延伸；第一複數個安裝座，沿各該軌道在間隔開一所選間距之各自位置處被扣緊至該等軌道，進而可藉由沿該等軌道滑動該等安裝座來調節該等位置及該間距；以及第二複數個光學檢驗模組，分別在各自位置處被固定至該等安裝座，以在該掃描區內拍攝該平面基板之相應區域之影像。
2. 如請求項1所述之平面基板檢驗裝置，其中該二或更多個平行軌道包含至少一第一軌道及一第二軌道，且其中該等安裝座在該第一軌道上之各自位置相對於該等安裝座在該第二軌道上之各自位置沿一橫向方向錯列。
3. 如請求項2所述之平面基板檢驗裝置，其中該二或更多個平行軌道包含一第三軌道，且其中該等安裝座在該第三軌道上之各自位置相對於該等安裝座在該第一軌道及該第二軌道上之各自位置沿該橫向方向錯列。
4. 如請求項2所述之平面基板檢驗裝置，其中該掃描橋具有一第一錯列配置及一第二錯列配置，在該第一錯列配置中，該第一軌道及該第二軌道上之該等安裝座間隔開一第一間距，在該第二錯列配置中，該第一軌道 及該第二軌道上之該等安裝座間隔開一第二間距，該第二間距係為該第一間距之至少兩倍。
5. 如請求項1所述之平面基板檢驗裝置，其中該掃描橋包含複數個安裝銷，使得每一安裝銷嚙合該等安裝座其中之一者以及該等光學檢驗模組其中之一對應者，以將該等光學檢驗模組其中之該對應者在一預定位置固定至該等安裝座其中之該一者。
6. 如請求項5所述之平面基板檢驗裝置，包含一調整夾具，該調整夾具具有一對插口，該一對插口用以嚙合該等軌道其中之一者上之對應一對該等安裝座之該等安裝銷，該一對插口並用以在該等安裝座被扣緊至該等軌道其中之該一者時使被嚙合之該等安裝銷保持於該所選間距。
7. 如請求項1所述之平面基板檢驗裝置，其中該掃描橋包含一運動總成，該運動總成用以調整該掃描橋相對於該平面基板之一高度與一橫向位置至少其中之一。
8. 如請求項1所述之平面基板檢驗裝置，其中包含至少一個視訊橋，該至少一個視訊橋以平行於該掃描橋之設置方式安裝於該平台上方並包含一或多個照相機，該一或多個照相機可在一橫向方向上移動以在該平面基板之所選區域之該掃描區外拍攝影像。
9. 如請求項8所述之平面基板檢驗裝置，其中該至少一個視訊橋包含二個視訊橋，該二個視訊橋分別在該掃描橋之相對兩側上安裝於該平台上方。
10. 如請求項1所述之平面基板檢驗裝置，包含複數個背光照明源，該等背光照明源安裝於該平台之一表面之下並分別與該等光學檢驗模組對 齊，且用以藉由該平台中之間隙對該基板進行背光照明。