TW201715294A

TW201715294A - 微塵檢測機構

Info

Publication number: TW201715294A
Application number: TW104134641A
Authority: TW
Inventors: Ming-Sheng Chen
Original assignee: Stek Co Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-05-01
Also published as: TWI674475B

Abstract

本發明涉及一種微塵檢測機構，尤指一種供檢測透光件如光罩之表面的微塵檢測機構，其係於一機體上設有一光學影像模組，且機體上設有一可供承載待檢之光罩的載台模組，該載台模組位於光學影像模組下方、且可相對線性位移，本發明之特色在於機體於光學影像模組周緣設有至少二個相對等距、且等角之光源模組，該等光源結構具有一可調整光源射出角度之雷射發光件，使該等雷射發光件發出之光源能距焦於光學影像模組之檢測範圍內，且該等雷射光源組之光源接近或等於待檢光罩之表面，藉此，可提供有效之光源，以避免光源穿透透光件而產生影像干擾，且可供有效辦視微塵的大小，能提升其檢測的效率與準確率，減少不必要的誤判狀況，進一步可提高晶圓後續加工的良率。

Description

微塵檢測機構

本發明係隸屬一種透光件表面之檢測技術領域，具體而言係一種可減少透光件兩側表面影像相互干擾之微塵檢測機構，藉以能快速、且準確判斷微塵大小。

按，在現今半導體的製程中，係以微影(Photolithography)與蝕刻製程(Etching Process)來完成晶圓表面圖案的製作，其中用以供微影製程使用的光罩(Mask)具有不可或缺的關鍵地位。光罩係一繪有特定圖案之透光玻璃片，其中包含一具圖形(Pattern)之圖案區，供利用一光源，將圖案區上的圖形轉移至晶圓上的光阻，再經過蝕刻製程於晶圓表面完成圖案。而光罩為了保護圖案區上的圖形，圖案區的上方通常會設有一圖罩護膜(Pellicle)，用來避免圖案區上的圖形遭受刮傷、污染或破壞。

然而，光罩污染是一直存在發生的問題，在操作波長等於或小於248奈米長的光微影製程中，高解析度光罩特別容易受到污染。這些污染包含附著於光罩表面的微粒、結晶、又或霧化等現象，以這類受到污染的光罩應用於黃光微影製程中，其會直接影響光罩上的圖形，進一步會造成晶圓製造積體電路的良率降低。雖然清洗光罩表面可以解決前述的微塵污染問題，但過多的清洗次數不僅會減少光罩的使用壽命，也會增加其清洗成本，更重要的是會拉長作業等待時間，而需要準確更多的光罩、又或影響晶圓的產出。

因此，一般對於會針對不同的光罩設定污染的容許標準，並於光罩進入製程或儲存時進行檢測，當污染未超過容許標準時即不進行清洗，反之當超出容許標準時即進行清洗。傳統的檢測方式以人工目檢為主，但由於費時、且易因檢查人員的主觀判斷、長時間作業、或眼睛疲勞等因素，而產生誤判。目前業界也開發有不同的光罩檢測設備，供自動化檢出污染。

現有的光罩檢測設備係使用光學模組【影像感測器，CCD元件、又或CMOS元件】掃描整個光罩表面，藉此檢測光罩上的污染或沉澱物，但由於一般光學模組的光源來自光罩上方或下方，再加上光罩係由透光玻璃片所製成，如此會造成下方表面圖形干擾，無法有效檢出上方表面的微塵，故目前光學模組之原理基礎係利用光束(例如：激光束或電子束)之點狀小範圍的光學掃描技術。然而，現有光學掃描系統的費用是相當昂貴，且光罩通常是由非常平坦的透光石英片或是透光玻璃片所構成的，於進行光學掃描時會有難以聚焦，以及因疊影誤判微塵大小的狀況，因此其檢測掃描速度很慢，同時受到前述疊影誤判的影響，其檢出的微塵尺寸一般僅能達到50um*50um，對於更小的微塵檢出能力受限相當的限制，其逐漸無法滿足現有積體電路線徑越來越小的微塵檢出需求。

再者，由於其係以光束掃描為主，不僅掃描速度慢，且難以組成完整的光罩表面，如此即難以讓檢測設備記住微塵位置，而無法提供操作人員於檢測後進行以定位直接將光學模組移至微塵上方進行人工判讀，也無法做為後續生產異常的原因判斷依據。

換言之，以現有的檢查方法或設備而言，不僅易誤判微塵大小、且檢出速度慢，同時檢出能力受限，也不易進行後續人員或異常判讀，影響到整體半導體製程的時間與良率，如何解決前述問題，係業界的重要課題。

有鑑於此，本發明人乃針對前述現有透光之光罩於微塵檢查時所面臨的問題深入探討，並藉由本發明人多年從事相關開發的經驗，而積極尋求解決之道，經不斷努力之研究與發展，終於成功的創作出一種微塵檢測機構，藉以克服現有者難以快速檢出大小及位置所造成的困擾與不便。

因此，本發明之主要目的係在提供一種可以有效檢出微塵尺寸及位置之微塵檢測機構，藉以能減少誤判，且供後續判讀處理，從而提高後續晶圓加工的效率與良率。

又，本發明之次一主要目的係在提供一種可以提高檢出能力之微塵檢測機構，其能有效檢出尺寸更小的微塵，以滿足半導體更微細製程的需求。

再者，本發明之另一主要目的係在提供一種可以快速掃描之微塵檢測機構，其能完整、且迅速檢查光罩表面，提高光罩檢查的效率與頻率。

為此，本發明主要係透過下列的技術手段，來具體實現上述的各項目的與效能，至少包含有：一機體，其具有一移動軸；一載台模組，其係滑設於機體之移動軸，該載台模組可供承載待測之透光件沿機體的移動軸線性位移；一光學影像模組，其係設於機體上，供可相對載台模組產生線性位移，又該光學影像模組係由至少一具線性掃描功能之影像感測元件所組成，該等影像感測元件之線性掃描延伸軸與載台模組之移動軸呈垂直交錯；以及至少二光源模組，其係分設於機體之移動軸兩側中的至少一側，該等光源模組分別具有一雷射發光件，且該等微調模組之雷射發光件的光源射出點與待測透光件之移動軸及光學影像模組之檢測延伸軸的交錯點呈等距、且等高，又該等雷射發光件的光源射出點與待測透光件檢測表面的夾角角度為0至6度。

藉此，透過前述技術手段的具體實現，使本發明之微塵檢測機構可利用由線性影像感光元件構成之光學影像處理模組，快速掃描光罩的表面，且透過斜設之導光單元導光板的作用，使光源之光線可斜射於光學影像處理模組掃描處，而提高其聚焦效果，從而提高污染物的辨識率，故能有效增進其檢查效率與準確率，減少不必要的人力及誤判狀況，進一步可提高晶圓後續加工的良率，並可提高其工作效率，而能增加其附加價值，並能提高其經濟效益。

為使貴審查委員能進一步了解本發明的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本發明之若干較佳實施例，並配合圖式詳細說明如后，供讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。

(10)‧‧‧機體

(15)‧‧‧線性滑軌

(20)‧‧‧載台模組

(21)‧‧‧升降機構

(22)‧‧‧基板

(23)‧‧‧座體

(230)‧‧‧斜導面

(24)‧‧‧導引件

(25)‧‧‧承體

(250)‧‧‧斜導面

(26)‧‧‧導引件

(27)‧‧‧立板

(28)‧‧‧導引件

(29)‧‧‧驅動件

(30)‧‧‧定位機構

(31)‧‧‧底板

(32)‧‧‧固定件

(320)‧‧‧撐塊

(33)‧‧‧調整件

(34)‧‧‧平台

(35)‧‧‧推壓件

(36)‧‧‧氣壓伸缸

(37)‧‧‧桿座

(38)‧‧‧抵柱

(39)‧‧‧高度檢測元件

(40)‧‧‧光學影像模組

(41)‧‧‧影像感測元件

(50)‧‧‧光源模組

(51)‧‧‧雷射發光件

(55)‧‧‧微調模組

(80)‧‧‧待測透光件

(X)‧‧‧移動軸

(Y)‧‧‧檢測延伸軸

(P)‧‧‧交錯點

第一圖：係應用本發明微塵檢測機構之設備的俯視平面示意圖。

第二圖：本發明微塵檢測機構的俯視平面示意圖，供說明各組件於俯視之相對關係。

第三圖：本發明微塵檢測機構的側視平面示意圖，供說明各組件於側面之相對關係。

第四圖：本發明微塵檢測機構中載台模組的外觀示意圖。

第五圖：本發明微塵檢測機構中載台模組之升降機構的分解示意圖，供說明其構成態樣。

第六圖：本發明微塵檢測機構中載台模組之定位機構的外觀示意圖，供說明其構成態樣。

本發明係一種微塵檢測機構，隨附圖例示本發明之具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底部、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本發明，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本發明之申請專利範圍內，根據本發明之具體實施例的設計與需求而進行變化。

而本發明係一種供檢測如半導體光罩之透光件表面的微塵檢測機構，係如第一、二及三圖所顯示者，其係於一機體(10)上設有一供承載待測透光件(80)之載台模組(20)，且機體(10)於載台模組(20)上方設有一供檢測待測透光件(80) 之光學影像模組(40)，該光學影像模組(40)與載台模組(20)可相對線性位移，又機體(10)於對應待測透光件(80)周緣設有至少兩組光源可聚焦於光學影像模組(40)檢測位置之光源模組(50)所組成；其中所述之機體(10)係由系列金屬骨材及板材所構成，供本發明其他各模組如載台模組(20)、光學影像模組(40)及相關電控、氣壓等零件組設，且機體(10)上並設有一供載台模組(20)於光學影像模組(40)下方相對線性位移之線性滑軌(15)，該線性滑軌(15)之移動軸被定義為X軸；又所述之載台模組(20)係如第四圖所示，其具有一可帶動待測透光件(80)上、下位移之升降機構(21)，且載台模組(20)另具有一可供待測透光件(80)迅速定位於檢測位置之定位機構(30)，該定位機構(30)並可設於升降機構(21)頂面，又如第五圖所示，該升降機構(21)具有一可滑設於機體(10)線性滑軌(15)之基板(22)，供被利用伺服馬達及導螺桿以相對光學影像模組(40)線性位移，且基板(22)上滑設有一具斜導面(230)之座體(23)，該座體(23)與基板(22)相對表面間設有一包含導軌與導座之導引件(24)，使座體(23)可相對基板(22)線性位移，又座體(23)之斜導面(230)上滑設有一具相對斜導面(250)之承體(25)，再者座體(23)與承體(25)之相對斜導面(230、250)間設有一包含導軌與導座之導引件(26)，另基板(22)於承體(25)異於座體(23)一端固設有一立板(27)，該立板(27)與承體(25)端面間設有一包含導軌與導座之立狀導引件(28)，使承體(25)僅能上下位移，再者基板(22)於座體(23)異於承體(25)的一端設有一包含伺服馬達及導螺桿之驅動件(29)，供作動座體(23)相對承體(25)前、後位移，且令承體(25)可利用斜導面(230、250)沿立板(27)導引件(28)產生升降作用；而載台模組(20)之定位機構(30)具有一供鎖設於升降機構(21)頂面之底板(31)，如第六圖所示，且底板(31)於對應待測透光件(80)之角落分設有一固定件(32)，且各固定件(32)分別設有一供頂撐該待測透光件(80)各角落之撐塊(320)，該撐塊(320)可以選自聚醚醚酮【PEEK】材質，使該待測透光件(80)可水平置放於定位機構(30)上，又撐塊(320)與固定件(32)間可進一步設有一能調節高度之調整組(33)，供用於選擇性調整待測透光件(80)對應角落之高度，以確保待測透光件(80)表面之水平度，又定位機構(30)之底板(31)頂面於固定件(32)所圍空間內設有一平台(34)，該平台(34)於對應待測透光件(80)各邊緣處分設有一供選擇性貼抵待測透光件(80)邊緣之推壓件(35)，該等推壓件(35)係於平台(34)上設有一氣壓伸缸(36)，且該氣壓伸缸(36)之伸桿上設有一桿座(37)，該桿座(37)上分設有一至少兩同一軸線之抵柱(38)，供受氣壓伸缸(36)作用而選擇性貼抵待測透光件(80)，用以當所有推壓件(35)同步內收時，可利用各該推壓件(35)之抵柱(38)同步推壓待測透光件(80)，使不同待測透光件(80)均能定位於同一檢測位置，提高檢出的精準度，再者該定位機構(30)上設有至少一可檢知待測透光件(80)厚度之高度檢測元件(39)，該高度檢測元件(39)並與前述升降機構(21)之驅動件(29)形成電氣連接，供配合待測透光件(80)厚度調節升降機構(21)之承體(25)頂升高度；再者，如第二、三圖所示，該光學影像模組(40)具有自動拍照功能，且該光學影像模組(40)可以由至少一呈線性掃描之影像感測元件(41)【其可以選自CCD元件、又或CMOS元件】所組成，且該等影像感測元件(41)之線性掃描延伸軸被定義為Y軸，且該線性掃描延伸軸(Y)與載台模組(20)之移動軸(X)呈垂直交錯狀，其被定義為交錯點(P)，又本發明係以兩併排之影像感測元件(41)為主要實施例，供一次性檢測如光罩之待測透光件(80)的寬度、又或兩側平行的表面【如光罩之護膜兩側表面】，使待測透光件(80)於水平面僅需相對該光學影像模組(40)單軸位移，以提升檢測速度及準確性，且該光學影像模組(40)之影像感測元件(41)與待測透光件(80)之檢測表面的焦距高度(H1)為280mm~320mm，以檢測半導體之光罩為例，其最佳焦距高度(H1)為293mm~305mm；至於所述之該等光源模組(50)分別具有一雷射發光件(51)，該雷射發光件(51)可以選自波長600nm~700nm之雷射二極體，如紅光雷射二極體，該雷射發光件(51)係透過一微調模組(55)分設於機體(10)上對應待測透光件(80)移動軸(X)的兩側，該微調模組(55)可以是具有可調整X軸、Y軸、Z軸及各軸旋轉角度的調整功能，且該等微調模組(55)之雷射發光件(51)的光源射出點與待測透光件(80)之移動軸(X)及光學影像模組(40)之檢測延伸軸(Y)的交錯點(P)呈等距、且等高的方式設置，本發明係以檢測光罩為例，其係使用四組光源模組(50)為主要實施例，且該等光源模組(50)之雷射發光件(51)的光源射出點與交錯點(P)的X軸向距離(L2)為300mm~320mm，而該等光源模組(50)之雷射發光件(51)的光源射出點與交錯點(P)的Y軸向距離(L1)為120mm~130mm，兩者之相對夾角約為【20度至25度】，又該等光源模組(50)之雷射發光件(51)的光源射出點與待測透光件(80)檢測表面的高度(H2)為3mm~33mm【兩者之相對夾角夾角約為0.5度至6度】，本發明之最佳實施例為該等光源模組(50)之雷射發光件(51)的光源射出點與交錯點(P)的X軸向距離(L2)為307mm~311mm，而該等光源模組(50)之雷射發光件(51)的光源射出點與交錯點(P)的Y軸向距離(L1)為123mm~127mm，又該等光源模組(50)之雷射發光件(51)的光源射出點與待測透光件(80)檢測表面的高度(H2)為距離為3mm~13mm【兩者之相對夾角夾角約為0.5度至3度】；藉此，透過不同方向之光源，使待測透光件(80)表面之微塵能被有效顯影，且可減少因週邊陰影所產生的誤判，使光學影像模組(40)可準確檢出微塵的大小及位置，且進一步可使更小的微塵，依據實測可檢出10um*10um的微塵，大幅提升其檢出能力，進而組構成一能迅速、且準確檢出之微塵檢測機構者。

而本發明於進行待測透光件(80)檢測作業之實際操作時，則係如第一、二及三圖所示，以半導體光罩為例，其係令待測透光件(80)之光罩置於載台模組(20)之定位機構(30)撐塊(320)上【如第四、六圖所示】，並利用推壓件(35)之氣壓伸缸(36)收回抵柱(38)，使每次檢測之待測透光件(80)均可平置定位於載台模組(20)的同一位置，且定位機構(30)上的高度檢測元件(39)可同步檢知待測透光件(80)之厚度，並透過升降機構(21)之驅動件(29)將待測透光件(80)頂升至對應的檢測高度【如第四、五圖所示】，並同步開啟光學影像模組(40)之影像感測元件(41)與光源模組(50)之各該雷射發光件(51)；當載台模組(20)承載待測透光件(80)沿機體(10)移動軸(X)位移、且經過光學影像模組(40)之影像感測元件(41)的線性陣列感測線時，由於周圍各該光源模組(50)之雷射發光件(51)係以等距、等角方式投射光源，使待測透光件(80)表面上的微塵可被四周的光源顯影，且可利用來自四周的光源，減少微塵因光源使週邊產生陰影所造成尺寸的誤判，讓光學影像模組(40)之影像感測元件(41)可準確檢出各該微塵的大小及位置，且進一步可使更小的微塵，依據實測可檢出10um*10um的微塵，大幅提升其檢出能力。

經由上述的說明，本發明利用系列等距、等角設置之至少二光源模組(50)，使待測透光件(80)表面之微塵能被有效的打光，且透過光學影像模組(40)之線性掃描功能的影像感測元件(41)能快速、且有效檢出的微塵大小及位置，藉以能減少誤判，且供後續判讀處理，且能有效檢出尺寸更小的微塵，以滿足半導體更微細製程的需求，同時可以組成完整的光罩表面，讓檢測設備記住微塵的尺寸與位置，以供操作人員於檢測後，進行微塵的定位，且配合光學影像模組(40)可拍照之功能自動拍照存檔，與清洗前後做比較，以便判斷清洗效果，並可方便之後進行人工檢視、判讀及記錄，並可做為後續生產異常的原因判斷依據，大幅增進其實用性。

綜上所述，可以理解到本發明為一創意極佳之發明，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本發明已符合發明專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出發明專利之申請。