CN210180940U - 检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构，包含基座、照光单元、影像撷取单元，以及影像判断单元，可将待检测缺陷的硅晶圆设置在所述基座上，由所述照光单元提供所述硅晶圆的照光，并以所述影像撷取单元撷取所述硅晶圆表面的待测影像，再以所述影像判断单元接收并判断所述待测影像中有影像异常处为缺陷，而可自动检测硅晶圆缺陷。

Description

检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构

技术领域

本实用新型涉及一种检测硅晶圆缺陷技术，特别涉及一种检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构。

背景技术

硅晶圆是由硅棒经过切割加工所制成的圆形芯片，而硅棒在切割加工为硅晶圆后，表面会有大量的残留物，即便透过抛光和清洗的制程，仍不免会在硅晶圆表面有类似刮伤或水渍的缺陷(Defect)存在，因而必须对硅晶圆表面进行缺陷检测，以确保硅晶圆的出货品质。

不论是硅晶圆制造厂或是再生硅晶圆厂，目前针对硅晶圆表面检测缺陷的方式仍为人工检测，主要是藉由检测人员的经验对硅晶圆表面的缺陷进行检测，然而利用人工检测硅晶圆表面缺陷的方式容易误判，硅晶圆出厂时因人工未发现缺陷而仍存在瑕疵的问题，导致出厂质量良莠不齐。

上述以人工检测硅晶面表面缺陷的问题，特别是硅晶圆表面有刮伤时，即便检测人员能发现刮伤的缺陷存在，然而也仅能量得刮伤长度，并无法判别刮伤的深度，如以研磨抛光的方式去除缺陷，也是以经验预估移除量而有难以精准的问题，有可能发生研磨抛光的深度不够，导致缺陷去除无法一次完成，因而产生硅晶圆制程的效率无法有效提升的问题。除此之外，亦有可能因研磨抛光的深度太多，而削减了不必要的硅晶圆厚度，浪费硅晶圆材料。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构，主要在硅晶圆表面以自动光学检测技术检测缺陷，相较于人工检测准确性更高。

本实用新型提供一种检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构，包含一基座、一照光单元、一影像撷取单元以及一影像判断单元，所述基座可用于设置待检测缺陷的硅晶圆，所述照光单元对应于基座并提供硅晶圆的照光，所述影像撷取单元与所述照光单元设置于所述硅晶圆的同一面，以撷取所述硅晶圆的表面在有所述照光单元照光下的一待测影像。所述影像判断单元与所述影像撷取单元电性连接，以所述影像判断单元接收所述待测影像后，判断所述待测影像是否存在影像差异而有缺陷。

在一个实施例中，进一步包含一水平位移单元，所述水平位移单元与所述基座连接，而控制所述基座沿水平方向位移。

在一个实施例中，进一步包含一转向单元，所述转向单元与所述基座及所述水平位移单元连接，让所述基座上的所述硅晶圆可倾斜至不同角度供所述影像撷取单元撷取待测所述硅晶圆的不同角度影像。

在一个实施例中，所述照光单元照光时的光线亮度大于10000流明。

在一个实施例中，进一步包括一缺陷影像数据库，所述缺陷影像数据库与所述影像判断单元电性连接，并储存所述影像判断单元多个对应所述硅晶圆的缺陷影像，以供所述影像判断单元进行所述硅晶圆缺陷判断。

在一个实施例中，进一步包括一缺陷去除单元，以去除所述缺陷。

藉此，当所述硅晶圆表面有缺陷存在时，可透过本实用新型的自动光学检测机构进行缺陷的检测，是以所述影像判断单元接收所述待测影像后，判断所述待测影像是否存在影像差异，即可精准地判断在所述硅晶圆表面是否有缺陷，借以解决所述硅晶圆出厂时因人工未发现缺陷而仍存在瑕疵的问题，以确保所述硅晶圆出厂时无缺陷的质量一致。

此外，当所述硅晶圆表面有刮伤时，因待检测缺陷的所述硅晶圆可随所述基座倾斜至不同角度，而可调整所述撷取单元撷取影像的角度，进而依据所撷取不同角度的多个所述缺陷影像判断所述缺陷的实际深度。并且，在得知刮伤的实际深度后，所述缺陷去除单元可依据所知深度而一次去除所述缺陷，借以有效提升所述硅晶圆制程的效率。

再者，藉由所述缺陷影像数据库储存被所述影像判断单元判断为有缺陷的所述缺陷影像，并且对所获得的所述缺陷影像进行分类与储存，待所获得的所述缺陷影像足够且完整时，所述影像判断单元即可类似以人工智能的方式，依所述缺陷影像的分类而自动匹配并比对出所属的缺陷类型，以达到精准地判断出缺陷类型且建议较佳的去除方式的功效。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构的示意图。

图2为本实用新型一个实施例的所述检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构的方块图。

图3为本实用新型一个实施例的所述检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构的基座水平位移而由影像撷取单元分段撷取影像的示意图。

图4为本实用新型一个实施例的所述检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构在硅晶圆倾斜至不同角度时撷取缺陷影像的示意图。

附图标记说明

自动光学检测机构100 硅晶圆200

刮伤201 基座10

水平位移单元11 底座12

转向单元13 照光单元20

影像撷取单元30 待测影像31

影像判断单元40 缺陷影像数据库50

缺陷去除单元60 第一轴向X

第二轴向Y 光线L

虚线C 路径P

缺陷影像D1 缺陷影像D2

转动轴向A

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的一种检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。附图中各种不同元件是按照适于说明的比例、尺寸、变形量或位移量而进行绘制，而非按实际元件的比例进行绘制。

请参阅图1至图4所示，本实用新型提供一种检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构100，包括一基座10、一照光单元20、一影像撷取单元30，以及一影像判断单元40，在本实施例中进一步包括一缺陷影像数据库50以及一缺陷去除单元60，其中：

所述基座10，用于设置待检测缺陷的硅晶圆200。在本实施例中，所述基座10是连接在一水平位移单元11，所述水平位移单元11在本实施例中是设在一底座12上，且于水平方向沿一第一轴向X和一第二轴向Y位移，以所述水平位移单元11控制所述基座10在水平方向位移，其中的所述第一轴向X和所述第二轴向Y于水平方向是呈垂直(如图3所示)。本实施例中还包含一转向单元13，所述转向单元13是与所述基座10及所述水平位移单元11连接，所述基座10除了可由所述水平位移单元11而沿所述第一轴向X和所述第二轴向Y水平位移之外，也能藉由所述转向单元13让所述基座10上的所述硅晶圆200可倾斜至不同角度。

所述照光单元20，对应于所述基座10而设置，以提供位于所述基座10上的所述硅晶圆200的照光。在本实施例中，所述照光单元20在照光时的光线L亮度大于10000流明，而以50000流明为较佳。所述照光单元20在较佳实施例中可为高功率发光二极管(High PowerLED)。所述照光单元20在本实施例中的数量有两个，两个所述照光单元20是设置在所述基座10相对的两侧，且对所述基座10上的所述硅晶圆200照光的角度分别呈45度角。

所述影像撷取单元30，与所述照光单元20设置于硅晶圆200的同一面，所述硅晶圆200的表面在有所述照光单元20的照光下，可由所述影像撷取单元30撷取一待测影像31(以虚线C表示影像撷取方向)。所述影像撷取单元30，可为CCD摄像机、CMOS摄像机、或功能相似的影像撷取装置，而在本实施例中是以CCD摄像机为较佳实施例。由于本实施例设有所述转向单元13，当所述基座10上的所述硅晶圆200随所述转向单元13倾斜至不同角度时，所述影像撷取单元30可撷取所述硅晶圆200在不同角度下的影像。

所述影像判断单元40，与所述影像撷取单元30电性连接，在所述影像撷取单元30撷取到所述待测影像31后，由所述影像判断单元40接收所述待测影像31，并且，由所述影像判断单元40对该所述待测影像31判断是否存在影像差异而有缺陷。所述影像判断单元40，系由计算机装置的中央处理单元所执行。

所述缺陷影像数据库50，连接所述影像判断单元40，并储存所述影像判断单元40多个对应所述硅晶圆200的缺陷影像，所述缺陷影像指的是所述待测影像31被所述影像判断单元40判断有缺陷的部位的影像，这些所述缺陷影像是被储存在所述缺陷影像数据库50，以供所述影像判断单元40进行所述硅晶圆200缺陷判断。

所述缺陷去除单元60，用以去除所述硅晶圆200上的缺陷，可为研磨机、抛光机以及蚀刻机中至少一者或两者以上的组合(图中未示)。其中，所述研磨机对所述硅晶圆200的表面进行研磨时的去除量较大，所述抛光机对所述硅晶圆200的表面进行研磨时的去除量较小，而所述蚀刻机则是对所述硅晶圆200的表面进行微量的去除。

就上述检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构100，在本实施例中并说明其检测方法，在于检测所述硅晶圆200的缺陷时，是将待检测缺陷的所述硅晶圆200设置在所述基座10上，并以所述照光单元20在所述基座10上方提供所述硅晶圆200的照光，使所述硅晶圆200的表面具有足以突显缺陷的亮度，所述硅晶圆200的表面在有所述照光单元20的照光之下，以所述影像撷取单元30在所述基座10上方撷取所述硅晶圆200表面的所述待测影像31，并以所述影像判断单元40接收所述待测影像31之后，判断所述待测影像31中有影像异常处为缺陷。而在本实施例中，所述照光单元20以50000流明的高亮度光线L对所述硅晶圆200表面进行照光。

在本实施例中，所述硅晶圆200的尺寸比所述影像撷取单元30一次可撷取的影像范围大，所以本实施例的所述影像撷取单元30，其在所述基座10上方的位置固定，所以在进行所述硅晶圆200的缺陷检测时，本实施例是由所述硅晶圆200随所述基座10在所述水平位移单元11上依所述第一轴向X和所述第二轴向Y而沿一路径P位移(如图3所示)，当所述硅晶圆200沿所述路径P位移的过程中，便由所述影像撷取单元30分段撷取所述硅晶圆200的局部影像，再由所述影像判断单元40整合并还原为所述待测影像31。其中，所述待测影像31在经所述影像判断单元40判断之后，包含缺陷影像D1和缺陷影像D2，其中所述缺陷影像D1为所述硅晶圆200上的刮伤201，而所述缺陷影像D2为所述硅晶圆200表面的水渍。

所述缺陷影像D1，具有一定的深度，本实施例的所述基座10连接所述转向单元13，而所述转向单元13具有一平行该水平方向的转动轴向A，所述基座10藉由所述转向单元13以所述转动轴向A为轴心而可倾斜至不同角度。如图4所示，所述硅晶圆200上的所述刮伤201沿深度方向是往侧向倾斜，如以所述影像撷取单元30正对以撷取所述刮伤201，必然无法测得真实的深度。在本实施例中，是由所述转向单元13倾斜以调整所述硅晶圆200被所述影像撷取单元30撷取影像的角度藉此可在不同角度时撷取所述刮伤201的多个所述缺陷影像D1(如图4所示)，并且所述影像判断单元40接收所述多个缺陷影像D1后，由所述影像判断单元40依据所述多个缺陷影像D1进行运算，以判断所述刮伤201的实际深度。

承上，当获知所述刮伤201的实际深度时，本实施例即可由所述缺陷去除单元60将所述刮伤201一次去除。如前所述，所述缺陷去除单元60可以是研磨机、抛光机或蚀刻机，若所述刮伤201的深度较深时，可依据所述刮伤201的深度而分别进行研磨、抛光以及蚀刻，可一次将所述刮伤201去除；若所述刮伤201的深度较浅时，仍可进行抛光或蚀刻，亦可一次将所述刮伤201去除。若为所述缺陷影像D2的水渍，可由蚀刻方式一次去除。

在本实施例中，所述待测影像31被所述影像判断单元40判断有缺陷的缺陷影像，所述缺陷影像可透过所述缺陷影像数据库50储存，并对所述缺陷影像分类储存。例如前述的所述缺陷影像D1，依其影像会被分类在刮伤的影像，而所述缺陷影像D2，依其影像会被分类在水渍的影像。当所述影像撷取单元30撷取下一所述待测影像31产生时，所述影像判断单元40可依缺陷影像的分类，而自动匹配并比对出所属的缺陷类型，若与所述缺陷影像D1相似则可直接判断为刮伤，且若与所述缺陷影像D2相似则可直接判断为水渍，此时便可由所述缺陷去除单元60以对应的缺陷去除方式对缺陷进行去除动作。

由上述说明不难发现本实用新型的特点，在于：

1.当所述硅晶圆200的表面有缺陷存在时，本实用新型的自动光学检测机构100可自动检测所述硅晶圆200的缺陷，即以所述影像判断单元40接收所述待测影像31是否存在影像差异，即可相当精准地判断有无所述硅晶圆200表面缺陷，相较于现有的人工检测，可解决所述硅晶圆200出厂时因人工未发现缺陷而仍存在瑕疵的问题，使所述硅晶圆200出厂时无缺陷而能确保质量一致。

2.当所述硅晶圆200的表面的缺陷为刮伤时，为检测深度而可将所述硅晶圆200随所述基座10倾斜，以撷取不同角度的多个所述缺陷影像而判断缺陷的实际深度。而在得知所述缺陷的实际深度后，利于所述缺陷去除单元60依据所知深度而一次去除所述缺陷，以有效提升硅晶圆制程的效率。

3.本实用新型的实施例中，被所述影像判断单元40判断为有缺陷的缺陷影像(如缺陷影像D1、D2)，可藉由所述缺陷影像数据库50储存并且进行分类，随着检测次数的增加而获得的所述缺陷影像足够且完整时，所述影像判断单元40即可类似以人工智能的方式，依所述缺陷影像的分类而自动匹配并比对出所属的缺陷类型，以达到精准地判断出缺陷类型，且建议较佳去除方式的功效。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，随其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构，其特征在于，包括：

一基座，用于设置待检测缺陷的硅晶圆；

一照光单元，所述照光单元对应于所述基座，并为所述硅晶圆提供照光；

一影像撷取单元，所述影像撷取单元与所述照光单元设置于所述硅晶圆的同一面，以撷取所述硅晶圆的表面在有所述照光单元照光下的一待测影像；以及

一影像判断单元，所述影像判断单元与所述影像撷取单元电性连接，以接收所述待测影像，且判断所述待测影像是否存在影像差异而有缺陷。

2.如权利要求1所述的检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构，其特征在于，进一步包括一水平位移单元，与所述基座连接，而控制所述基座沿水平方向位移。

3.如权利要求2所述的检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构，其特征在于，进一步包括一转向单元，所述转向单元与所述基座及所述水平位移单元连接，让所述基座上的硅晶圆可倾斜至不同角度供所述影像撷取单元撷取所述待测硅晶圆的不同角度影像。

4.如权利要求1所述的检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构，其特征在于，所述照光单元照光时的光线亮度大于10000流明。

5.如权利要求1所述的检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构，其特征在于，进一步包括一缺陷影像数据库，所述缺陷影像数据库与所述影像判断单元电性连接，并储存所述影像判断单元多个对应所述硅晶圆的缺陷影像，以供所述影像判断单元进行所述硅晶圆缺陷判断。

6.如权利要求1所述的检测硅晶圆缺陷的自动光学检测机构，其特征在于，进一步包括一缺陷去除单元，以去除所述缺陷。

Images