[实用新型]基于利用光学技术扫描透明板材表面污染的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及透明板材表面检测技术领域，具体而言，涉及一种避免透明板材两侧表面影像相互干扰的基于利用光学技术扫描透明板材表面污染的系统，以快速且准确判断污染大小、位置及种类，同时降低整体成本。

背景技术

目前，半导体、面板、封装等高精密产业的制造过程中，时常运用到透明板材，例如以玻璃或石英等制成的光罩、基板、面板等等，由于产品的微细化及高精密化，这些透明板材也直接影响到相对制造过程或产品的合格率与生产效率。其中，用于晶圆(Wafer) 供微影过程使用的光罩(Mask)具有不可或缺的关键地位。光罩为一绘有特定图案的透明板，其中包含一具图形(Pattern)的图案区，供利用一光源，将图案区上的图形转移至晶圆上的光阻，再经过蚀刻过程于晶圆表面完成图案。而光罩为了保护图案区上的图形，图案区的上方通常会设有一图罩护膜(Pellicle)，用来避免图案区上的图形遭受刮伤、污染或破坏。

然而，光罩污染是一直存在发生的问题，这些污染包含附着于光罩表面的微粒、结晶、又或雾化等现象，以这类受到污染的光罩应用于黄光微影过程中，其会直接影响光罩上的图形，进一步会造成晶圆制造集成电路的合格率降低。因此，一般会针对不同的光罩设定污染的容许标准，并于光罩进入制造过程或储存时进行检测，当污染未超过容许标准时即不进行清洗，反之，当超出容许标准时即进行清洗。

现有的光罩检测设备是由利用光源及影像传感器【如CCD元件或CMOS元件】所组成的光学模块来进行，如图1所示，其原理是以光源L照射在透明板材P表面，如光罩，而由于入射光线 Lo的入射角θ1与反射光线Lr的反射角θ2是相等的，其中入射角θ1与反射角θ2指界面法线In【与透明板材垂交】与入射光线L1 及反射光线Lr间的夹角，再由影像传感器C接收透明板材P的反射光线Lr，经成像处理后，藉此检测出光罩上的污染物。然而，因光罩由透明板材所制成，而依据斯乃耳定律【Snell's Law】该入射光线Lo进入透明板材P后会因介质改变【如由空气进入玻璃】产生折射光线Lc，且该折射光线Lc在穿出透明板材P的第二表面 P2时，除了会有一道透射光线穿出外，其也会形成另一道于透明板材P内部行进的反射光线，且该反射光线在穿出透明板材P的第一表面P1形成所谓的二次反射光线Lr2，并依此不断的产生反射光线至光线衰减为止，而之前第一次的反射光线Lr也被定义为一次反射光线Lr1；

如此，当影像传感器在扫描时，如接收到二次反射光线Lr2 或二次反射光线Lr2以后的反射光线，就会形成影像重迭的问题，如图1、图1A所示，该透明板材P第一表面P1上的污染物A与第二表面P2上的污染物B，会在影像传感器成像时出现污染物A、 B，使第二表面P2的污染物或图形干扰到第一表面P1的真实状况，如此将无法有效检出第一表面P1的污染物，从而造成误判的问题。同时因光罩是透明板材，影像传感器在聚焦时也会因无固定判断标的，从而发生聚焦不易的状况，降低其检测的效率；

为了解决这个问题，有研究人员将光学模块的光源改成使用光束(例如：激光束或电子束)的点状小范围的光学扫描技术。然而，光罩通常是由透明平坦的石英片或是玻璃片所构成的，于进行光学扫描时会有难以聚焦，因此其检测扫描速度很慢，同时受到上、下表面迭影误判的影响，其检出的微尘尺寸一般仅能达到 50um*50um，对于更小的微尘检出能力受限相当的限制，其逐渐无法满足现有集成电路线径越来越小的微尘检出需求。另外，由于其是以光束扫描为主，不仅扫描速度慢，且难以组成完整的光罩表面，如此即难以让检测设备记住微尘位置，从而无法提供操作人员于检测后进行以定位直接将光学模块移至微尘上方进行人工判读，也无法做为后续生产异常的原因判断依据。

为此，进一步开发有使用线性光源、且令入射角θ1接近85 度左右【即入射光线接近透明板材受测表面】的方式，来克服扫描面积小及迭影干扰的问题，虽然入射角θ1大时能减少二次反射光线Lr2被接收的现象，但入射光线与受测表面间夹角越小则微粒状的污染会产生较长的阴影，造成污染大小误判的状况，且过于贴近受测表面的入射光线会使表面型的污染如雾化、油污、指纹因不具高度，无法利用污染阴影成像，从而难以被检出。而使用两个以上交错的光源虽能解决部分光影所造成的污染尺寸误判问题，但其会进一步增加光学模块的成本；

换言之，以现有透明板材的检查方法或设备而言，不仅易误判污染大小、且检出速度慢，同时表面型污染检出能力受限，影响到整体制造过程的合格率与效率，如何解决前述问题，是业界的重要课题。