TWI805588B - 用於基板容器的檢測系統及檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種配置並調適以檢測基板容器或基板容器的元件之檢測系統，該容器或元件包含複數個表面，該系統包含安排並配置以提供複數個表面中至少第一表面和第二表面的同時視圖的至少一個鏡子(120)。

Description

用於基板容器的檢測系統及檢測方法

本案涉及一種用於判定基板載體或容器之狀態的檢測系統和相應的方法。

這種用於容置基板(例如光罩(reticles)、半導體晶圓、平板顯示器、或其他用於電子裝置製造的基板)的載體和容器(這裡稱為“容器”)通常包含容器主體，其通常是立方形狀，容器的一側提供為開口，基板可通過該開口***容器主體中。容器還包含調適並配置以關閉該開口之蓋子或門口構件，從而緊密地密封容器主體內的空間，使得例如受控制的空氣(controlled atmosphere)可提供於其中。為了提供在容器主體和蓋子之間的緊密密封，提供墊圈。墊圈通常提供在蓋子上，但是也可以安排在容器主體的前表面上，亦即開口周圍的表面。

雖然本案將前開式晶圓傳送盒(FOUP)作為優選例子，本發明適用於任何種類的基板容器。作為進一步的例子，提及前開式運送盒(FOSB)。

在半導體晶圓加工中，機器人機構(robotic mechanisms)不斷被安排、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可能在加工中損壞(例如刮痕、破裂、變形等)。需要有效地檢測像是FOUP之容器的這種損壞和/或缺陷的需求。

像是FOUP的基板容器也容易受到汙染，其將使例如晶圓製造過程的效果不佳。出於這樣的原因，例如提供在容器主體或蓋子上的墊圈是沒有缺陷，以能夠在容器內提供受控制及未受汙染的空氣是非常重要的。

下文中，每當使用容器或元件，亦即此種容器之元件，例如容器主體或蓋子時，應指基板容器和其元件，亦即配置並調適來容置和/或運輸基板之容器。

根據本發明，提出一種包含申請專利範圍第1項的特徵之檢測系統，以及包含申請專利範圍第11項的特徵的方法。

根據本發明，提出一種配置並調適以檢測基板容器或基板容器的元件之檢測系統，該容器或元件包含複數個表面，該系統包含安排並配置以提供複數個表面中至少第一表面和第二表面的同時視圖的至少一個鏡子。此種同時視圖提供關於可能缺陷之基板容器的高效檢查。在先前技術中，習慣從第一邊查看容器或容器的元件，亦即檢測第一表面，且隨後從第二邊查看容器或容器的元件，亦即檢測第二表面。這需要重新定位例如容器或元件，導致更長的檢查時間及更麻煩的處理。

較佳地，根據本發明的檢測系統調適並配置以檢測包含前表面和複數個內側和/或外側表面的容器或元件，並安排至少一個鏡子來提供前表面和複數個側表面中至少一個側表面的同時視圖。舉例來說，包含基板通過其***到容器主體中之開口，並且與調適以密封關閉開口的蓋子構件相互作用之容器主體的前表面通常提供有密封件或墊圈。因此，根據本發明，舉例而言，可同 時從兩邊來觀察和檢測密封件或墊圈的缺陷。另外，蓋子構件可提供有這種密封件或墊圈，其根據本發明可同時從兩邊觀察及檢測。

根據本發明的較佳實施例，至少一個鏡子被提供為可以平移和/或可樞轉的方式相對於容器或元件移動。這方法使得能有效地觀察容器或元件的不同區域而無須移動容器或元件。舉例而言，在第一模式中，鏡子可定位以提供容器的前表面和相鄰外表面之同時視圖，透過隨後以平移和/或樞轉的方法來移動鏡子，可提供例如前表面和內表面的同時視圖。

較佳地，檢測系統包含配置並調製以捕捉容器或元件的複數個表面之至少第一表面和第二表面的同時視圖之照相機。照相機影像可特別用以與以電腦為基礎的影像分析(computer based image analysis)連接，其構成用於評估表面和/或表面結構之狀態的有力工具，尤其是出現在表面或表面結構內的缺陷。有可能提供許多照相機。較佳的是僅提供一個照相機，因為系統的成本可最小化，並且同時降低了處理的複雜性。然而也可能提供具有至少兩個照相機的系統，至少兩個照相機中的至少其一被調適以提供可變視野。舉例而言，可同時提供被調適以提供容器的完整表面或側邊全景視圖的第一照相機以及提供可變視野的第二照相機，其可以顯著小於第一照相機的視野。透過這種安排，可在詳述特徵的同時檢測容器的一般特徵。照相機可提供有變焦系統以改變其視野的大小。

根據本發明的較佳實施例，照相機被配置並調適以捕捉容器或元件之前表面和複數個側表面中至少其一的影像，這允許對容器或元件進行特別有效和快速的檢查，導致在檢測期間減少對容器的處理。

照相機較佳地被提供為線掃描式照相機，其允許有效捕捉感興趣區域的高解析影像。較佳地還可能提供照相機為區域掃描式照相機(area scan camera)。區域掃描式照相機允許有效和快速的捕捉感興趣區域的影像。

較佳地，照相機被提供為可移動的並因此可以平移和/或樞轉方法相對於容器或元件定位。特別是在與以平移和/或樞轉的方法來移動之至少一個鏡子組合時，此允許高效率地檢測容器或元件的任何表面或表面區域。注意對某些應用可能不需要此種移動性或定位的照相機。因此包含僅圍繞一個、兩個、或三個軸樞轉運動調適的照相機，以及僅在一個、兩個、或三個方向上平移運動調適的照相機的檢測系統，構成本發明範圍內可能的實施例。還可能提供根據本發明檢測系統，其中照相機不可移動，並且舉例而言，固定地連接到架設框架。

根據較佳的實施例，檢測系統包含調適並配置以基於透過照相機以捕捉到至少一個影像來評估容器或元件的狀態之評估單元。評估單元較佳地以電腦提供。這種評估單元較佳地亦包含配置並調適以控制至少一個鏡子和/或照相機的定位之控制器。

較佳地，評估單元被調適並配置以提供透過照相機捕捉之至少一個影像的影像分析。如上所述，這種影像分析構成用於評估例如元件容器之表面狀態的有力工具，特別是用於辨識使容器或元件無法使用的任何缺陷。

根據本發明的檢測系統可以特別調適並配置以檢測前開式晶圓傳送盒(FOUP)，尤其是FOUP的主體構件和/或蓋子構件。為了提供在晶圓加工期間晶圓的有效處理，FOUP處於完美的狀態以避免任何類型的晶圓錯誤處理或汙染是極度重要的。

根據本發明用於檢測包含複數個表面之基板容器或基板容器元件的方法包含以下步驟：將檢測的容器或元件定位在包含至少一個鏡子以提供複數個表面之第一表面及第二表面的同時視圖之檢測系統中或附近，捕捉複數個表面中之第一表面和第二表面之同時視圖的影像，特別是使用照相機，以及評估容器或元件的狀態，特別是使用評估單元。

當利用此種方法時可實現的優點基本上對應於上面結合檢測裝置概述的那些優點。

較佳地，為實現根據本發明的方法，使用包含至少一些，特別是所有如上面概述的特徵的檢測系統。

較佳地，將檢測系統中使用的照相機配置並調適以產生容器(尤其是FOUP)表面上感興趣區域的數位影像，檢測系統進一步包含調適以透過耦合到數據處理單元的記憶體以及處理器的算法來處理產生的數據影像之數據處理單元，以辨識容器的狀態和/或內容。在這方面特別可能判定對FOUP的損害，例如FOUP的破裂或損壞特徵，像是墊圈、索環(grommet)或處理法蘭(handling flange)，以及例如由於暴露於熱或其他外部影響而引起的像是扭曲的其他缺陷。

另外，舉例而言，FOUP和其他容器可例如使用N₂定期進行氣沖，以防止容器內容物的汙染。N₂氣沖被通常提供在容器底部的噴嘴影響。為了防止汙染，噴嘴與索環相互作用。此種噴嘴可使用根據本發明的檢測裝置有效地檢測。

較佳地，檢測系統包含至少一個光源。尤其是此光源可定位和/或移動到狀態和/或內容將被檢測之容器，尤其是FOUP的內部中。在一些例子中，使用至少兩個光源，且光源可獨立地控制以打開、關閉、調暗或移動各個光源以改變容器上和/或容器內的照明圖案。

在至少一個實施例中，本發明揭露透過使用照相機掃描視野以判定FOUP的損壞和/或缺陷的系統及方法。一個或多個照相機可安裝在其中定位一個或多個FOUP的晶圓加工系統中的目視檢測室內。照相機可配置以沿著一個或多個的線性導軌移動。照相機的移動可允許對FOUP感興趣的特定區域更廣泛地掃描。感興趣的特定區域可以是FOUP的內表面或外表面。感興趣的特定區域掃描可產生感興趣的特定區域之數位影像。產生的影像可被耦合到數據處理單元的記憶體和處理器之算法使用，以辨識損壞和/或缺陷。

10:檢測系統

20:容器主體

20a、30a:前表面

20b:內表面

20c、30b:外表面

21:內部

22:閥構件

30:蓋子構件

30c:墊圈構件

35:凹槽

120:鏡子

120a:樞轉軸

120b、120c、140a、140b、140c:平移運動

120e、140d:樞轉運動

121:樞轉機構

140:照相機

142:樞轉機構

150:框架

160:評估單元

現將參照所附圖式描述較佳實施例。其中：第1圖示出根據本發明檢測系統之實施例的示意性透視圖，第2圖示出根據第1圖之檢測系統之示意性簡化側視圖，第3圖示出根據本發明檢測系統之進一步實施例的示意性簡化側視圖，第4圖示出根據第3圖之檢測系統之前視圖，第5圖示出根據第3圖及第4圖之檢測系統之進一步應用，以及第6圖示出執行第5圖的應用之根據第3圖至第5圖之檢測系統的前視圖。

參考第1圖，調適整個指代為10之檢測系統來檢測用於容置基板之容器的容器主體20。在第1圖中，作為這種容器的典型例子，部分地示出FOUP的主體20。容器主體20包含限定主體開口的前表面20a，晶圓可透過其***容器主體20的內部21。開口可透過與前表面20a相互作用之蓋子構件30的手段關閉，其未示於第1圖但示意性示於第5圖，從而能夠在容器主體20的內部21中提供受控制的空氣。

為了在用蓋子構件30關閉開口之後，在內部21中提供此種受控制的空氣，在容器主體20的下內表面20b中提供閥構件22。如第1圖所示地，這些閥提供在前表面20a附近的內表面20b中。

檢測系統10包含照相機140和鏡子元件120，檢測系統進一步包含用來評估透過照相機140捕捉的影像之評估單元。評估單元沒有示出在第1圖中，但是示意性示出在第2圖、第3圖、和第5圖中並用標號160指代。

照相機140可樞轉地安裝在框架150上。為了提供照相機的樞轉移動，其連接到樞轉機構142，其調適以允許照相機140圍繞一軸、二軸、或三軸的樞轉運動，特別是關於水平和/或垂直軸。

還可能提供照相機140以在一個、兩個、或三個方向上平移移動。舉例而言，為了實現垂直運動，照相機140可安裝在可沿框架150之垂直構件的移動的滑板上。水平運動可透過將框架140的垂直構件提供為可沿著框架150的水平構件水平移動來實現。這沒有明確的示出在第1圖中。

鏡子120被提供為圍繞基本上可沿著其水平長度延伸，亦即平行於例如容器主體20之上水平延伸邊緣延伸的水平軸樞轉。在第1圖中，鏡子12固定地連接到調適以提供圍繞此水平軸之鏡子12的樞轉移動的樞轉機構121。

安排鏡子120和照相機140以使提供在容器主體20的內表面20b上/中之閥構件22的鏡像可與容器主體的前表面20a的影像被同時捕捉。

鏡子120典型的定位在第2圖中示出，其中示出第1圖之檢測系統簡化的側面剖視圖。這裡示意地示出鏡子120的樞轉軸120a，其允許如透過彎曲箭頭120e所指示的樞轉運動。注意鏡子可在沒有任何平移運動情況下圍繞其轉動的樞轉軸，可用如第1圖所示的樞轉機構121來實現。然而由於樞轉機構121的特定結構，還可能一起提供此樞轉運動及小型平移運動。另外，透過箭頭120b、120c的手段指示鏡子120的可能平移運動方向。可以看出鏡子120在水平方向(箭頭120b所示)上相對於照相機140約略定位於容器主體20的前方，透過選擇鏡子120圍繞軸120a的正確定向，從容器主體20的內下表面上的閥構件22a發出的光可反射以透過照相機140(如虛線所示)捕捉。同時照相機140可捕捉容器主體20的前表面20a的影像，如點劃線所示。與先前技術相比，此同時捕捉之水平延伸表面(內表面20b)及垂直延伸表面(前表面20a)的影像導致更快和更有效的檢查容器主體20。

注意照相機140還可被提供為以平移或樞轉的方法來移動，如箭頭140a、140b(表示在x和y方向的平移運動)、圓圈140c(表示在z方向上的平移運動，亦即進入或離開圖層)以及彎曲箭頭140d(表示在z方向圍繞軸的樞轉運動)所示。如上所述，可想到圍繞其他軸的進一步樞轉運動，例如圍繞沿x和y方向延伸的軸。

在第2圖中，示意地示出評估單元160，其可評估照相機140捕捉的影像，例如透過影像分析。評估單元160還可配置並調適以控制照相機140和/或鏡子120的移動。

第3圖和第4圖示出根據本發明之檢測系統的進一步實施例。本文中四個鏡子120提供在容器主體20的周圍，如第4圖中所示。在第3圖中，僅示出這些鏡子120的上部和下部。

在此實施例中，安排鏡子120使相機140可捕捉容器主體20的外表面20c的影像。為了達成此目的，相較於第1圖和第2圖的實施例，安排在水平方向上的鏡子120，相對於鏡子140在容器主體20的上方或側邊。再次透過設置相對於樞轉軸120a的正確角度，可透過照相機140捕捉所述外表面20c的影像(如虛線所示)。同時照相機140可捕捉前表面20a的影像，再次以點劃線表示。

注意第1圖和第2圖的實施例以及第3圖和第4圖的實施例可透過相同的檢測系統來提供。在第一種情況下，相應於第1圖和第2圖的實施例，僅使用一個鏡子120，而在第二種情況下，如第3圖及第4圖所示，使用多個鏡子120。

第3圖和第4圖的檢測系統還可被用來檢測蓋子構件30，其配置並調適以關閉容器主體20的開口，如上描述。在第5圖和第6圖中，此蓋子構件30與檢測系統一起示出，其基本上相應於第3圖及第4圖。

蓋子構件30包含前表面30a以及外表面30b。提供有沿外表面30b的整個外周延伸之凹槽35，亦即圍繞整個蓋子構件30的外周。在此凹槽35中提供有墊圈構件30c，其也圍繞蓋子構件30的整個外周延伸。為了確保蓋子 構件30和容器主體20之間密封的相互作用，墊圈構件30沒有缺陷是非常重要的。例如必須確保墊圈構件30c正確地裝配在凹槽35內，和/或其本身中沒有缺陷。使用本發明的檢測系統，可以使用鏡子120在俯視圖中(如虛線所示)且同時在前視圖中(如點劃線所示)，檢測墊圈30c。同時亦可檢測蓋子構件的前表面30a，其再次由點劃線所示。

如上所示，根據第5圖和第6圖的檢測系統基本上與先前的圖式中的檢測系統相應。透過鏡子120和/或照相機140的平移和/或樞轉定位，同樣的檢測系統可如上所述地為了各種目的調適。

注意名為“用於檢測容器的方法及檢測系統(Method for inspecting a container and inspection system)”之與本申請案同日以歐洲專利局代理人案卷號BA037P-EP提交的歐洲專利申請案的全部內容，其涉及檢測容器主體的方法和檢測容器主體的檢測系統，特別是內容涉及反射元件和相關的設備及方法之內容，在此引入做為參考，其可與在本申請中描述和/或主張的檢測系統以及方法結合使用。

應該理解前面的描述僅為所揭露實施例的說明性態樣。在不脫離所揭露實施例之態樣下，本領域中具有通常知識者可以設計出各種替換及修改。

據此，所揭露實施例的態樣意在涵蓋屬於所附申請專利範圍的範疇之內的所有這些替代、修改及變化。此外事實上記載於相互不同的附屬項或獨立項中的不同特徵不表示這些特徵的組合不能被較佳地使用，此些組合仍在本發明態樣的範疇內。

20:容器主體

20a:前表面

21:內部

22:閥構件

120:鏡子

120a:樞轉軸

120b、120c、140a、140b、140c:平移運動

120e、140d:樞轉運動

140:照相機

160:評估單元

Claims (12)

1. 一種配置並調適以檢測一基板容器(20)之檢測系統，該基板容器(20)包含複數個表面，該檢測系統包含：至少一鏡子(120)，其被安排配置以提供該基板容器(20)之一前表面(20a)和至少一側表面(20b、20c)的同時視圖；以及一照相機(140)，其被配置並調適以同時捕捉該基板容器(20)之該前表面(20a)和該至少一側表面(20b、20c)的影像。
2. 如請求項1所述之檢測系統，其更被配置並調適以檢測該基板容器的元件，和/或包含複數個內和/或外側表面的該基板容器。
3. 如請求項1或2所述之檢測系統，其中該至少一鏡子(120)被提供為能夠以平移和/或樞轉的方式相對於該基板容器或該基板容器的元件移動，以檢視該基板容器(20)的不同區域。
4. 如請求項1所述之檢測系統，其中該鏡子(120)被安排在該基板容器(20)之外側。
5. 如請求項1所述之檢測系統，其中該鏡子(120)被安排以提供該基板容器(20)之該前表面(20a)、該至少一內側表面(20b)和該至少一外側表面(20c)的同時視圖，以及其中該照相機(140)係配置並調適以同時捕捉該基板容器(20)之該前表面(20a)、該至少一內側表面(20b)和該至少一外側表面(20c)的影像。
6. 如請求項1所述之檢測系統，其中該照相機(140)被提供為一線掃描式照相機或一區域掃描式照相機。
7. 如請求項1所述之檢測系統，其中該照相機(140)被提供為能夠以平移和/或樞轉的方式相對於該基板容器移動。
8. 如請求項1所述之檢測系統，其包含調適並配置以基於透過 該照相機(140)捕捉到的至少一影像來評估該基板容器的狀態的一評估單元(160)。
9. 如請求項8所述之檢測系統，其中該評估單元(160)係調適並配置以提供由該照相機(140)捕捉到的至少該影像的一影像分析。
10. 如請求項1所述之檢測系統，其調適並配置以檢測一前開式晶圓傳送盒(FOUP)，尤其是FOUP的一主體構件和/或一蓋子構件。
11. 一種用於檢測包含複數個表面的一基板容器(20)的方法，該方法包含以下步驟：將待檢測的該基板容器(20)定位在一檢測系統中或附近，該檢測系統包含至少一鏡子(120)，該至少一鏡子(120)用以提供該基板容器(20)之一前表面(20a)和至少一側表面(20b、20c)的同時視圖；使用一照相機(140)捕捉該該基板容器(20)之該前表面(20a)和該至少一側表面(20b、20c)的同時視圖的影像，該照相機(140)被配置並調適以同時捕捉該基板容器(20)之該前表面(20a)和該至少一側表面(20b、20c)的影像；以及評估該基板容器的狀態。
12. 如請求項11所述之方法，進一步利用如請求項1-10任一項所述的該檢測系統。

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