TWM596454U - 半導體線路檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本新型提供一種半導體線路檢測裝置，用於動態檢測形成於半導體基材的線路圖案，且該半導體基材沿一預定的第一方向移動。該半導體線路檢測裝置包含一光源單元及一接收單元，其中，該光源單元具有一位於該半導體基材上方的第一光源，具有用於接收來自該線路圖案之影像的一第一接收器，及一第二接收器，其中，該第一接收器為線性掃描相機，該線性掃描相機具有至少一條沿一第二方向延伸的線性感測陣列，該第二方向與該第一方向垂直，該第一接收器位於通過該半導體基材的一法線，且該第二接收器與該法線成一第一夾角斜向設置。

Description

半導體線路檢測裝置

本新型是有關於一種應用於半導體檢測裝置，特別是指一種用於檢測半導體線路的半導體線路檢測裝置。

黃光微影是半導體製程的一重要微縮技術，是透過利用一具有預定圖案的光罩作為遮罩，以在一半導體基材上形成與該遮罩的圖案對應的線路圖案。之後，即會再以該線路圖案為基準進行後續的製程，然後，再進行不同的積層製程而製得所所需的半導體元件。因此，微影後形成的線路圖案的線寬、尺寸或形狀產生誤差或缺陷時，將會影響後續製程以及最終製得的元件特性。因此，每一次微影製程後都會針對形成的線路圖案進行檢測，確保形成之線路圖案的精確度，以避免影響後續製程。

目前用於檢測微影後形成於半導體基材之線路圖案的方式為利用單一取像裝置，並以靜態量測方式，透過讓半導體基材傾斜角度或者承載基材的承載座傾斜角度，取得該線路圖案於不同角度的影像，以完整的檢測該線路圖案的圖案品質。

因此，本新型之目的，即在提供一種半導體線路檢測裝置，用於動態檢測形成於半導體基材的線路圖案，且該半導體基材沿一第一方向移動。

於是，本新型半導體線路檢測裝置包含：一光源單元及一接收單元。

該光源單元具有一位於該半導體基材上方的第一光源。

該接收單元具有用於接收來自該線路圖案之影像的一第一接收器，及一第二接收器，其中，該第一接收器為線性掃描相機，該線性掃描相機具有至少一條沿一第二方向延伸的線性感測陣列，其中，該第二方向與該第一方向垂直，該第一接收器位於通過該半導體基材的一法線，且該第二接收器與該法線成一第一夾角斜向設置。

此外，本新型之目的，即在提供一種半導體線路檢測裝置，用於檢測形成於半導體基材的線路圖案，且該半導體基材沿一第一方向移動。

於是，本新型半導體線路檢測裝置包含：一光源單元及一接收單元。

該光源單元具有一位於該半導體基材上方上方的第一光 源。

該接收單元具有用於接收來自該線路圖案之影像的一第一接收器，及一第二接收器，其中，該第一、二接收器為面型掃描相機，該第一接收器位於通過該半導體基材的一法線，該第二接收器與該法線成一第一夾角斜向設置，且該第一、二接收器於該半導體基材上的投影的連線與該預定方向垂直或平行。

本新型之功效在於：透過該第一、二接收器的選擇及設置安排，令選自線性掃描相機的該第一接收器的線性感測陣列的延伸方向與該半導體基材的移動方向垂直，或是令選自面型掃描相機的該第一、二接收器的投影連線與該半導體基材的移動方向垂直或平行，而可用以偵測動態行進中之半導體基材的線路圖案。

11:半導體基材

4:支撐架

12:線路圖案

5:感測單元

121:第一線路

51:感測器

2:光源單元

6:處理單元

21:第一光源

7:吸附單元

22:第二光源

100:感測區

23:第三光源

N:法線

3:接收單元

N1:延伸線

31:第一接收器

X:第一方向

311:線性感測陣列

Y:第二方向

32:第二接收器

θ1:第一夾角

321:影像接收面

θ2:第二夾角

33:第三接收器

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是說明本新型半導體線路檢測裝置的第一實施例的示意圖；圖2是說明該第一實施例的側視示意圖；圖3是說明本新型半導體線路檢測裝置的第二實施例的該接收單元的俯視示意圖； 圖4是說明本新型半導體線路檢測裝置的光源單元的另一實施態樣的側視示意圖；圖5是說明本新型半導體線路檢測裝置的接收單元的另一實施態樣的側視示意圖；及圖6是說明本新型半導體線路檢測裝置還具有吸附單元的側視示意圖。

本新型的半導體線路檢測裝置是可用於動態檢測形成於一半導體基材上的線路圖案，於下述實施例中是以該線路圖案為經由黃光、蝕刻等製程形成為例，然實際實施時該線路圖案並不以此為限。

參閱圖1、2，本新型半導體線路檢測裝置的一第一實施例，是用於動態檢測一沿一第一方向X移動的半導體基材11上的線路圖案12。該半導體線路檢測裝置對應設置於該半導體基材11移動動線過程的至少一感測區域100，並供進入該感測區域100的半導體基材11進行線路圖案12檢測。

該半導體線路檢測裝置包含一光源單元2、一接收單元3、一支撐架4、一感測單元5，及一處理單元6。

該光源單元2用於提供檢測該線路圖案12用的光源，具有一位於該半導體基材11上方的第一光源21，其中，該第一光源 21可以是線性光源或是點狀光源，且該第一光源21可以選自發出白光，或是例如紅光、綠光等具預定波長的光的光源。

該接收單元3用於接收該光源單元2對該線路圖案12的檢測影像，具有一對應位於該線路圖案12上方，用於接收來自該線路圖案12頂面的第一影像圖案的第一接收器31，及一位於該線路圖案12的一側，用於接收來自該線路圖案12的第二影像圖案的第二接收器32，且該第一、二接收器31、32可聚焦於該線路圖案12的相同或不同位置。

詳細的說，以該線路圖案12為具有多條沿該第一方向X間隔排列的第一線路121為例，定義一條通過該半導體基材11的法線N，該第一接收器31位於該法線N上，其中，該第一接收器31為線性掃描相機(line scan camera)，該線性掃描相機具有至少一條沿一第二方向Y延伸用於感測影像的線性感測陣列311，且該第二方向Y與該半導體基材11的移動方向(第一方向X)垂直。此外，要說明的是，本實施例是以該等第一線路121沿該第一方向X間隔排列為例說明，然實際實施時，該等第一線路121的排列方向並不以為限。

於一些實施例中，該第一接收器31的至少一條線性感測陣列311的表面可以是與該半導體基材11表面平行或成一角度傾斜設置。

該第二接收器32可選自線性掃描相機(line scan camera)或面掃描相機(area scan camera)，具有一用於接收該線路圖案12的影像接收面321。定義一條與該法線N成一第一夾角θ1的延伸線N1，該第二接收器32設置於該延伸線N1而與該法線N成該第一夾角θ1斜向設置，且通過該影像接收面321的法線與延伸線N1重合。其中，該第一夾角θ1大於0度，且不大於90度。較佳地，該第一夾角θ1介於10度~80度。又，考慮所接收之影像圖案處理的複雜度，該第一夾角θ1介於15度~60度。

於一些實施例中，該第一、二接收器31、32可聚焦於該線路圖案12的相同位置並在同一時間拍照。

要說明的是，前述該線性掃描相機可為具有一條或是多條的線性感測陣列311，於該第一實施例中是以該線性掃描相機為具有一條沿該第二方向Y延伸的線性感測陣列311為例說明，然而，當該線性掃描相機為具有多條線性感測陣列311時，由於該等線性感測陣列311之間會以一狹縫(slit)(圖未示)彼此間隔，因此，該狹縫(slit)也會與該半導體基材11的移動方向(第一方向X)垂直。

該支撐架4用於固定該光源單元2及該接收單元3。具體的說，該支撐架4可以是一片成弧形或是倒U型的支撐片，也可以是具有多片各自分離並支撐固定該光源單元2及該接收單元3的支 撐片所組成，只要是可用以固定該光源單元2及該接收單元3即可，並無需別限定。於本實施例中，該支撐架4是以一片概成倒U型的支撐片為例說明，然實際實施時並不以此為限。

該感測單元5與該光源單元2及該接收單元32的其中至少一者訊號連接，具有至少一用於感測該半導體基材11位置的感測器51，且該感測單元5可依據該至少一感測器51的感測結果驅動該接收單元3及/或該光源單元2。例如，當該至少一感測器51感測到該半導體基材11進入感測區域100時，即可驅動該接收單元3或是同時驅動該接收單元3及該光源單元2，以對該半導體基材11進行線路圖案12檢測，當該半導體基材11離開該感測區域100則可關閉該接收單元3及/或該光源單元2。

該處理單元6與該接收單元3訊號連接，用以將接收自不同接收器(第一、二接收器31、32)的影像圖案經轉向處理後比對；或是將接收自不同接收器(第一、二接收器31、32)的影像圖案與該線路圖案12的標準影像圖案比對，或是與取自另一相同線路圖案得到的影像圖案各自進行比對，以得到該線路圖案12的檢測結果。

參閱圖3，本新型該半導體線路檢測裝置的一第二實施例，其結構大致與該第一實施例相同，不同處在於該第二實施例的該接收單元3的第一、二接收器31、32均為面掃描相機(area scan camera)，且該第一、二接收器31、32於該半導體基材11上的投影 的連線會與該半導體基材11的移動方向(第一方向X)垂直或平行。

利用讓該第一、二接收器31、32均選自面掃描相機，且令該第一、二接收器31、32之間的設置關係控制在與該半導體基材11的移動方向(第一方向X)垂直或平行的位置，而可更易於取得移動中之半導體基材11的線路圖案12於不同角度位置的影像圖案。

參閱圖4，要說明的是，於一些實施例中，該光源單元2也可以再具有一第二光源22，該第二光源22可對應設置與該第二接收器32反向的位置，用以提供該第二接收器32檢測所需的光。該第二光源22也可以是選自可發出白光，或是例如紅光、綠光等具預定波長的光，且與該第一光源21可以是具有相同波長波或不同波長。由於不同波長光源對不同節距(pitch)具有不同的干涉、繞射結果，因此，透過該第一、二光源21、22的波長選擇可對該線路圖案12因黃光曝光製程對焦誤差造成的散焦(defocus)或是該線路圖案12不同形態的缺陷具有更佳的辨識度。

此外，參閱圖5，於另一些實施例中，該接收單元3也可以再包括一第三接收器33，且該光源單元2也可以再具有一用於提供該第三接收器33感測用光源的第三光源23。

該第三接收器33可選自線性掃描相機(line scan camera)或面掃描相機(area scan camera)。當該第三接收器33選 自線性掃描相機時，較佳地，可令該線性掃描相機的線性感測陣列的延伸方向(第二方向Y)與該半導體基材11的移動方向(第一方向X)垂直。當該第三接收器33選自面掃描相機時，則可進一步安排令該第三接收器33與該第一接收器31於該半導體基材11的投影的連線與該半導體基材11的移動方向(第一方向X)垂直或平行。

此外，該第三光源23也可以選擇具有與該第一光源21及/或第二光源22相同波長波或不同波長，透過該第一、二、三光源21、22、23可提供該接收單元3充足的感測光源以及更有彈性的感測波長選擇，以對該線路圖案12可具有更佳的辨識結果。

具體的說，該第三接收器33與通過該半導體基材11的法線N成一第二夾角θ2傾斜設置，可用於接收來自該線路圖案12的第三影像圖案。

於一些實施例中，該第二夾角θ2大於0度，且不大於90度。較佳地，該第二夾角θ2介於10度~80度。又，考慮所接收之影像圖案處理的複雜度，該第二夾角θ2介於15度~60度。該第三接收器33可與該第二接收器32位於同側或不同側的不同位置，且該第一角度θ1與該第二角度θ2也可視該第三接收器33與該第二接收器32的位置關係而可為相同或不同。

透過讓該第二接收器32及/或第三接收器33傾斜設置，可接收較多的全反射影像而可更易於觀察該線路圖案12的表面粗糙 度變化。

詳細的說，當該第三接收器33與該第二接收器32位於不同側時，例如該第三接收器33及該第二接收器32分別位於該線路圖案12的不同側邊時，該第一夾角θ1與該第二夾角θ2可為相同或不同。藉由將該第二接收器32與該第三接收器33設置於對應該線路圖案12的不同位置，可無須轉動或傾斜該半導體基材11，而可透過該第一、二、三接收器31、32、33檢測動態移動中的該半導體基材11的線路圖案12的正面及側面的影像。而透過該第二接收器32及該第三接收器33與該半導體基材11的夾角(第一角度θ1、第二角度θ2)安排，則可進一步接收該線路圖案12的側面於不同角度的影像圖案。

而當該第二接收器32與該第三接收器33位於同側時，則可利用讓該第一夾角θ1與該第二夾角θ2設為不同。如此，即可藉由該第一接收器31，以及設置於同側但不同角度的該第二接收器32與該第三接收器33，接收得到該線路圖案12的正面及同一側面且不同角度位置的影像。因此，透過比對該第二接收器32與該第三接收器33接收得到的圖案影像，可更完整的檢測該線路圖案12。

於一些實施例中，該第一、二、三接收器31、32、33的俯視平面構成一直角三角形，且該第一接收器31位於直角的頂點。

此外，要說明的是，前述該第二接收器32及/或該第三接 收器33也可以是以具有斜角方式設置。以該第二接收器32為例說明，該第二接收器32的設置位置可以是如圖2所示設置在該延伸線N1，並令通過該影像接收面321的法線與延伸線N1重合，或是，也可讓該第二接收器32設置在該延伸線N1上，但令該第二接收器32傾斜一角度，令通過該影像接收面321的法線與該延伸線N1不重合，讓該第二接收器32成傾角或仰角設置，而可進一步改變該第二及/或第三接收器32、33接收影像的角度。

於一些實施例中，該第二接收器32設置在該第一接收器31的上游並傾斜一角度(傾角或仰角)設置，並於該半導體基材11移動過程，與該第一接收器31同時對該線路圖案12同時拍照。

參閱圖6，於一些實施例中，該半導體線路檢測裝置還可包含一可用以吸附揮發性有機物的吸附單元7，以避免該線路圖案12於照光過程產生的揮發性有機物或是環境中的揮發性有機物汙染該光源單元2及該接收單元3，而造成檢測設備損毀或是檢測誤差的問題。該吸附單元7選自包含例如活性碳等多孔性吸附材、離子交換樹脂，及高分子聚合物的其中至少一種，且鄰近該光源單元2及該接收單元3的其中至少一者的周圍設置，以有效吸附接近該光源單元2及該接收單元3的揮發性有機物。

綜上所述，本新型的半導體線路檢測裝置利用於該半導體基材11上方設置該第一接收器31，以及於該半導體基材11側面 設置該第二接收器32及/或第三接收器33，並利用該第一、二接收器31、32，及/或第三接收器33設置方向的配合，即可同時檢測該線路圖案不同側邊的影像，而可用於動態檢測該半導體基材11的線路圖案12。此外，透過側向接收器(第二接收器32及/或第三接收器33)的設置角度及/或傾斜角度的安排設置，還可接收來自該線路圖案12不同角度的影像圖案，而得以進一步檢測該線路圖案12，因此，確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

11:半導體基材

12:線路圖案

121:第一線路

2:光源單元

21:第一光源

3:接收單元

31:第一接收器

311:線性感測陣列

4:支撐架

5:感測單元

51:感測器

6:處理單元

N:法線

N1:延伸線

X:第一方向

Y:第二方向

32:第二接收器

321:影像接收面

θ1:第一夾角

Claims (16)

1. 一種半導體線路檢測裝置，用於檢測形成於半導體基材的線路圖案且該半導體基材沿一第一方向移動，包含：一光源單元，用於提供檢測該線路圖案用的光源，具有一位於該半導體基材上方的第一光源；及一接收單元，用於接收該光源單元對該線路圖案的檢測影像，具有用於接收來自該線路圖案之影像的一第一接收器，及一第二接收器，其中，該第一接收器為線性掃描相機，該線性掃描相機具有至少一條沿一第二方向延伸的線性感測陣列，該第二方向與該第一方向垂直，該第一接收器位於通過該半導體基材的一法線，且該第二接收器與該法線成一第一夾角斜向設置。
2. 如請求項1所述的半導體線路檢測裝置，其中，該第二接收器與該法線成一第一夾角斜向設置。
3. 如請求項1所述的半導體線路檢測裝置，其中，該第一接收器與該第二接收器於該半導體基材投影的連線與該半導體基材的移動方向平行或垂直。
4. 一種半導體線路檢測裝置，用於檢測形成於半導體基材的線路圖案且該半導體基材沿一第一方向移動，包含：一光源單元，用於提供檢測該線路圖案用的光源，具有一位於該半導體基材上方的第一光源，及一接收單元，用於接收該光源單元對該線路圖案的檢測影像，具有用於接收來自該線路圖案之影像的一第一 接收器，及一第二接收器，其中，該第一、二接收器為面型掃描相機，該第一接收器位於通過該半導體基材的一法線，該第二接收器與該法線成一第一夾角斜向設置，且該第一、二接收器於該半導體基材上的投影的連線與該第一方向垂直或平行。
5. 如請求項第1或4項所述的半導體線路檢測裝置，其中，該第一、二接收器聚焦於該線路圖案的相同位置。
6. 如請求項第1或4項所述的半導體線路檢測裝置，其中，該第二接收器位於與該法線成該第一夾角的延伸線上，該第二接收器具有一用於接收該線路圖案的影像接收面，且通過該影像接收面的法線與延伸線不重合。
7. 如請求項第1或4項所述的半導體線路檢測裝置，其中，該第一夾角介於10度~80度。
8. 如請求項第1或4項所述的半導體線路檢測裝置，其中，該光源單元還有一位於與該第二接收器位於反向位置的第二光源，且該第二光源與該第一光源的波長可以相同或不同。
9. 如請求項第1或4項所述的半導體線路檢測裝置，其中，該接收單元還具有一與該第二接收器位於不同側的第三接收器，該第三接收器與該法線成一第二角度斜向設置，且該第一接收器與該第三接收器於該半導體基材投影的連線與該半導體基材的移動方向平行或垂直。
10. 如請求項第9項所述的半導體線路檢測裝置，其中，該光源單元還具有與該第三接收器位於反向位置的第三光源，且該第一、三光源的波長可以相同或不同。
11. 如請求項第9項所述的半導體線路檢測裝置，其中，該第一、二、三接收器的俯視平面構成一直角三角形，且該第一接收器位於直角的頂點。
12. 如請求項第1或4項所述的半導體線路檢測裝置，還包含一與該光源單元及接收單元的其中至少一者訊號連接的感測單元，該感測單元可用於感測該半導體基材的位置，並可依據感測結果驅動該光源單元及該接收單元的該其中至少一者。
13. 如請求項第1或4項所述的半導體線路檢測裝置，還包含一與該接收單元訊號連接的處理單元，可用以比對該接收單元接收的不同的影像圖案。
14. 如請求項第1或4項所述的半導體線路檢測裝置，還包含一吸附單元，該吸附單元選自可吸附揮發性有機物的材料，位於該光源單元及該接收單元其中至少一者的一側。
15. 如請求項第14項所述的半導體線路檢測裝置，其中，該吸附單元的材料包含活性碳、離子交換樹脂，及高分子聚合物的其中至少一種。
16. 如請求項第1或4項所述的半導體線路檢測裝置，還包含一用於支撐固定該光源單元與該支撐單元的支撐架。

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