(57)【要約】  本発明は、基板を保持するように適合及び構成された容器体を検査する方法に関し、この方法は、容器体（２０）の内部空間（３０）内に配置された反射素子（１２０）上へ光源（１００）からの光を誘導するステップであって、この光が、容器体（２０）の少なくとも一つの内部表面（２１ａ、２２ａ）を照明するように反射され、この光が、反射素子（１２０）によって拡散反射される、誘導するステップと、少なくとも一つのカメラ（１４０）によって、少なくとも一つの内部表面の少なくとも一つの画像を生成するステップと、少なくとも一つの画像に基づいて、容器体（２０）の状態を評価するステップとを含む。
2020524779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するように適合及び構成された容器体を検査する方法であって、
前記容器体（２０）の内部空間（３０）内に配置された反射素子（１２０）上へ光源（１００）からの光を誘導するステップであって、前記光が、前記容器体（２０）の少なくとも一つの内部表面（２１ａ、２２ａ）を照明するように反射され、前記光が、前記反射素子（１２０）によって拡散反射される、誘導するステップと、
少なくとも一つのカメラ（１４０）によって、前記少なくとも一つの内部表面の少なくとも一つの画像を生成するステップと、
前記少なくとも一つの画像に基づいて、前記容器体（２０）の状態を評価するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記光が、互いに対して角度（α）をなして配置された少なくとも二つの反射表面（１２２、１２４）を備える反射素子（１２０）によって反射される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記容器体（２０）の状態を評価する前記ステップは、前記少なくとも一つの生成された画像の画像分析を含む、請求項１又は２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも一つの画像が、少なくとも一つのラインスキャンカメラによって生成される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
基板を保持するように適合及び構成された容器体を検査する検査システムであって、
光源（１００）と、
前記容器体（２０）の内部空間（３０）内に配置されるように適合及び構成された反射素子（１２０）であって、前記光源（１００）からの光を拡散反射して、前記容器の少なくとも一つの内部表面（２１ａ、２２ａ）を照明するように構成された少なくとも一つの反射表面（１２２、１２４）を備える反射素子（１２０）と、
前記反射器から反射された光によって照明された前記容器体（２０）の前記少なくとも一つの内部表面（２１ａ、２２ａ）の少なくとも一つの画像を生成するように適合及び構成された少なくとも一つのカメラ（１４０）と、
前記少なくとも一つの画像に基づいて、前記容器体（２０）の状態を評価するように適合及び構成された評価ユニット（１６０）と
を備える検査システム。
【請求項６】
前記反射素子（１２０）が、互いに対して角度（α）をなして配置された少なくとも二つの反射表面（１２２、１２４）を備える、請求項５に記載の検査システム。
【請求項７】
前記反射素子（１２０）は、Ｖ字形を形成する二つの反射表面（１２２、１２４）を備える、請求項５又は６のいずれか一項に記載の検査システム。
【請求項８】
前記少なくとも一つのカメラ（１４０）が、ラインスキャンカメラとして設けられる、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の検査システム。
【請求項９】
前記評価ユニット（１６０）が、前記少なくとも一つのカメラ（１４０）によって生成された前記少なくとも一つの画像の画像分析を行うように適合及び構成される、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の検査システム。
【請求項１０】
前記少なくとも二つの反射表面が、角度（α）が可変になるように設けられる、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の検査システム。
【請求項１１】
前記反射素子（１２０）が、互いに対して可動である少なくとも二つの反射表面を備える、請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の検査システム。
【請求項１２】
前記少なくとも二つの反射表面が、互いに対して独立して可動である、請求項１１に記載の検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、基板キャリア又は容器の状態を判定する方法及び検査システムに関する。
【発明の概要】
【０００２】
基板（たとえば、半導体ウェーハ、レティクル、フラットパネルディスプレイ、又は電子デバイスの製造で使用される他の基板）を保持するための専用のキャリア及び容器（本明細書では、「容器」）は、典型的には、内部空間を画定する本体部材と、本体に封止可能に連結して、たとえば容器内を制御された環境にするように容器の閉鎖及び封止状態を画定することができる蓋部材とを備える。蓋部材は、容器からの出し入れのために、開放及び／又は本体から分離可能である。本体の少なくとも二つの対向する内部表面には、典型的には、複数の基板が互いに接触しないように、それらの基板を容器内に確実且つ安全に積層する複数の平行な溝又は突条が設けられる。
【０００３】
以下の本出願では、そのような専用の容器又は容器体の好ましい例として、正面開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）及び対応する容器体を明示的に参照するが、本発明はあらゆる種類の基板容器に適用可能である。更なる例として正面開口型輸送ボックス（ＦＯＳＢ）を挙げることができる。
【０００４】
半導体ウェーハの加工において、ロボット機構が、ウェーハ及び正面開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）などのウェーハ容器を常に配置、移動、輸送、整理、及び処理する。このプロセスにおいてＦＯＵＰが損傷することがあり（たとえば、引っ掻き、破損、変形など）、また、そのようなＦＯＵＰ内で貯蔵又は輸送されているウェーハの損傷を引き起こす可能こともある。この種の損傷及び／又は欠陥に関してＦＯＵＰなどの基板容器を効果的に検査することが必要である。また、ＦＯＵＰなどの容器の寸法も重要であり、特定の仕様を満たさなければならない。また、そのような仕様に準拠しないＦＯＵＰを使用すると、たとえば安定した遊びのない貯蔵を確保することができないため、場合により、ＦＯＵＰ内に貯蔵されているウェーハへの損傷を引き起こす可能性がある。ＦＯＵＰなどの基板容器はまた、汚染されやすく、それにより、たとえばウェーハ製造プロセスの効率が低下する。
【０００５】
ＦＯＵＰの検査システムはＷＯ２０１６／１３９２４９Ａ１に開示されており、その内容全体は参照により本明細書に援用される。
【０００６】
損傷を受けている及び／又は上記仕様を満たさない及び／又は汚染されている容器を効果的に取り除くことができるように、このような容器を容易に識別することが可能であることが望ましい。
【０００７】
本発明によれば、それぞれの独立請求項の特徴を含む基板容器の状態を判定する方法及び検査システムが提案される。
【０００８】
本発明の方法により、容器体の内部の効果的に照明することが可能になる。容器体の内部の所望の位置に位置決めされた反射素子を利用することによって、光源からの光を効果的に利用して、少なくとも一つの内部表面又は内部表面の一領域、特にたとえば基板を保持又は積層するための突条又は溝を備えるテキスチャ付きの内部表面又は表面領域を照明することができる。容器体の内部に位置決めされた反射素子を使用することで、関心領域を照明するために光源を移動させる必要を最小に抑える、又は、必要性をなくすることができる。容器体の内部のこのような効果的な照明を提供することによって、容器の少なくとも一つの内部表面の画像を生成するためのカメラを最適に使用することができ、その結果、容器体の状態の評価をより効果的に実行することができるようになる。
【０００９】
本発明によれば、光源からの光は反射素子によって拡散反射される。このような光の拡散反射により容器体の内部表面を均質に照明でき、これにより、特に、たとえば突条又は溝のためにテキスチャ付き表面上が影になることを防止することができる。これにより、そのような表面の画像の生成が大幅に簡略化される。
【００１０】
これに関連して、容器体の状態の評価の概念には、特に容器体への損傷の評価、その寸法が所望の仕様に準拠するかどうかの評価、及び潜在的な汚染の評価を含むことを意味することに留意されたい。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１２】
好ましい実施形態によれば、光源からの光は、互いに角度をなして設けられた反射素子の少なくとも二つの反射表面から反射される。それによって、容器体の異なる内部表面、たとえば二つの対向する表面、特に基板を保持又は積層するための突条又は溝が設けられた二つの対向する表面を同時に照明することが可能であり好適である。
【００１３】
好ましい実施形態によれば、基板容器は正面開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）である。ウェーハ加工中にウェーハを効果的にハンドリングするには、基板のあらゆる種類の誤ったハンドリング又は汚染を回避するために、ＦＯＵＰが少しも汚れていない状態にあることが最も重要である。
【００１４】
好ましくは、容器体の状態を評価するステップは、少なくとも一つの記録画像の画像分析を含む。好ましい実施形態によれば、少なくとも一つの画像は、少なくとも一つのラインスキャンカメラ及び／又は少なくとも一つのエリアスキャンカメラによって生成される。ラインスキャンカメラは、広い視野の点で効果的なハンドリングを実現する。他方では、特定の応用例では、エリアスキャンカメラにより、より速い画像処理を実現することができる。
【００１５】
検査システムの好ましい実施形態によれば、反射素子は、互いに対して角度をなして配置された少なくとも二つの反射表面を備える。任意の適当な数の反射表面、たとえば二つ、三つ、又は四つの反射表面を設けることができる。たとえば、反射素子は角錐の形に配置された反射表面を備える、すなわち四つの反射表面を含むようにしてもよい。
【００１６】
好ましい実施形態によれば、反射素子は、Ｖ字形を形成する二つの反射表面を備える。このような反射素子を用いて光を二つの反射表面上へ誘導し、容器の二つの対向する内部表面、特にウェーハ又はレティクルを保持又は積層するための突条又は溝を含む対向する表面を、均質に照明することができる。
【００１７】
好ましくは、少なくとも一つのカメラは、上記のラインスキャンカメラ又はエリアスキャンカメラとして設けられる。
【００１８】
また、好ましくは、二つの反射表面同士の間の角度が可変になるように、二つの反射表面を設けてもよい。たとえば、近接する反射表面を互いに対して角度的に移動させることができるように、これらの表面に関節接合部を設けてもよい。これにより、生成された拡散光を所望どおり修正することができるように、互いに対する反射表面を最適に設定することが可能になる。他の実施形態では、近傍の反射表面は、共に接合されるのではなく、所定の距離又は互いの近傍の関係で保持される。ある例では、第１の反射表面を第２の反射表面に対して独立して移動させることができる。上述のようなすべての実施形態では、可動の反射表面を、自動機構を使用して移動させる、又は手動で移動させて設定することができる。
【００１９】
好ましくは、反射素子は、互いに対して可動であり、特に独立して可動である少なくとも二つの反射表面を備える。
【００２０】
ある実施形態では、本発明の方法は、可動の反射表面を使用して、撮像中に撮像デバイスへの視線及び／又は容器の照明を変更することを含む。たとえば、第１のステップで、可動の反射表面を容器内へ少なくとも部分的に移動させ、画像を取得することができる。次に、第２のステップで、可動の反射表面を容器内へ更に移動させて、可動の反射表面を互いに対して移動させることができ、照明源の数若しくは輝度を変化させる、又は撮像デバイスの位置を変化させることができ、次いで別の画像が取得される。この第２のステップを任意の回数だけ繰り返して、一連の画像を提供することができる。このような連続する一連の画像を分析することにより、様々な照明及び／又は視野角で容器の詳細に調査することを可能にすることができる。
【００２１】
好ましい実施形態によれば、評価ユニットは、少なくとも一つのカメラによって生成された少なくとも一つの画像の画像分析を実現するように適合される。このような画像分析は、たとえば検査されている容器及び／又はカメラの光学系に設けられた基準マークを使用した寸法の測定を含んでもよい。画像分析は、たとえば、表面上の不規則性を検出するように適合される。たとえば、特定の状況下では、欠陥は典型的に、欠陥に対する画像背景又は背景パターンを構成する表面のわずかな部分のみを全体として構成し、欠陥の画像はそのようなパターン又は背景とは大幅に異なるため、パターン認識に関連して欠陥を容易に識別することができる。この方法はまた、たとえばウェーハ又は容器自体の破片など、表面上の特定の汚染物質を識別するために使用することができる。特に、少なくとも一つのカメラによって生成された画像を、所望の仕様に準拠する容器の画像、すなわち基準画像と比較することによって、これらの仕様に準拠しない容器体を安全に識別することができる。
【００２２】
また、好ましくは、少なくとも二つのカメラを設けられ、これらのカメラのうちの少なくとも一つは視野が可変に適合される。たとえば、容器体の内部表面全体の全景を提供するように適合された第１のカメラと、可変の視野を提供する第２のカメラであって、第１のカメラより実質的に小さくすることができる第２のカメラとを設けてもよい。そのような配置によって、容器の概略的な特徴を詳細な特徴と同時に検出することができる。カメラには、その視野のサイズを拡大するために、ズームシステムを設けてもよい。
【００２３】
少なくとも一つのカメラが、位置決めシステムに結合されることが好ましい。そのように位置決めシステムに結合することで、検出データに基づいて容器の寸法又は特徴を実際に測定することが容易になる。
【００２４】
少なくとも一つのカメラは、線形ガイド、並びに／又は、回転及び／若しくは旋回デバイスに結合するように設けられることが好ましい。そのような結合によって、たとえば概略的な視野と具体的な視野とを交互に提供し、また容器表面上の関心領域の走査を実行するように、カメラの視野を適当に調整することができる。
【００２５】
便宜的には、カメラは、容器、特にＦＯＵＰの内部表面上の関心領域のデジタル画像を作成するように適合され、検査システムの評価ユニットは、データ処理ユニットを更に備え、データ処理ユニットは、データ処理ユニットのメモリ及びプロセッサに結合されたアルゴリズムによって、生成されたデジタル画像を処理して容器の状態を判定するように適合される。これに関連して、特に、ＦＯＵＰ本体への損傷、たとえば基板（たとえば、ウェーハ又はレティクル）を保持するための突条又は溝などのＦＯＵＰの特徴の破損又は損傷、及びたとえば熱又は他の外的影響への露出による歪みなどの欠陥を判定することも可能である。
【００２６】
好ましくは、少なくとも一つのカメラは、検査窓を走査するように適合され、検査窓は正方形、円形、三角形、楕円形、又はこれらの任意の組合せであり、検出デバイスは、検査窓を連続的又は断続的に走査するように適合される。
【００２７】
少なくとも一つの実施形態では、本発明は、カメラを使用して視野を走査することによって、ＦＯＵＰへの損傷及び／又は欠陥を判定するシステム及び方法を開示する。ウェーハ処理システムの視覚検査チャンバ内に一つ又は複数のカメラを取り付けてもよく、一つ又は複数のＦＯＵＰを配置しいてもよい。カメラは、一つ又は複数の線形ガイドに沿って動くように適合してもよい。カメラの動きにより、ＦＯＵＰの特定の関心領域をより広く走査すること、並びにＦＯＵＰの特定の関心領域の画像の分解能をより高くすることが可能になる。特定の関心領域はＦＯＵＰの内部表面又は外部表面でもよい。特定の関心領域の走査により、特定の関心領域のデジタル画像を作成することができる。作成された画像を、データ処理ユニットのメモリ及びプロセッサに結合されたアルゴリズムによって損傷及び／又は欠陥を識別するために使用してもよい。
【００２８】
好ましい実施形態について、添付の図を参照して次に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による検査システムの一実施形態の概略上面断面図である。
【図２】本発明による検査システムの更なる実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１には、本発明に係る検査システムの好ましい実施形態の断面上面図が示されている。
【００３１】
全体として１０と呼ばれる検査システムは、基板（たとえば、ウェーハ又はレティクル）を保持するための容器の容器体２０を検査するように適合される。
【００３２】
容器体２０は、五つの壁、すなわち二つの側壁２１、２２、一つの後壁２３、一つの底壁２４、及び一つの頂壁（図１の断面図には示されていない）を備える。容器体２０は、開口３１を備える内部空間３０を画定する。
【００３３】
蓋部材（図１には示されていない）を用いて内部空間３０を閉鎖及び封止し、容器体２０及び蓋部材（図示せず）により構成される基板容器内に、制御された環境を設けることができる。
【００３４】
容器体２０の壁はそれぞれ内部表面を画定する。図１に見える壁の内部表面を、２１ａ〜２４ａと呼ぶ。
【００３５】
側壁２１、２２の内部表面２１ａ、２２ａには、基板を保持又は積層するための複数の突条３２が設けられる。自明ではあるが、図１の断面斜視図では、各内部表面２１ａ、２２ａに対してこれらの突条のうちの一つのみが見えている。
【００３６】
検査システム１０は、光源１００と、容器体２０の内部空間３０内に位置決めされた反射素子１２０と、カメラ１４０と、たとえばコンピュータとして実現される評価ユニット１６０とを備える。カメラ１４０及び／又は光源１００は、並進及び／又は旋回方向に可動になるように設けることができる。並進及び旋回軸を画定するガイドシステムを設けてもよい。このような軸は概略的に示されており、カメラ１４０に対して参照番号１４０ａ、１４０ｂ、光源１００に対して参照番号１００ｃ、１００ｄで示されている。好ましくは、カメラ１４０及び光源１００は、別個のガイドシステム上に取り付けられる。
【００３７】
反射素子１２０は二つの反射表面１２２、１２４を備えており、反射表面１２２、１２４はその反射表面に当たる光の拡散反射を実現するように適合される。たとえば、反射表面１２２、１２４は、グラウンドガラスディフューザ、テフロンディフューザ、又はオパールガラスディフューザを含むディフューザとして設けられる。
【００３８】
光源１００は、少なくとも一つの光素子（たとえば、スポットライト素子）を備える。図１に示す実施形態では、二つの光素子１００ａ、１００ｂが設けられる。ある例では、少なくとも二つの光素子が使用され、これらの光素子を独立して制御して、個々の光素子の電源投入、電源遮断、輝度低減、又は移動を行い、容器内の照明パターンを変化させることができる。
【００３９】
カメラ１４０はラインスキャンカメラとして設けられ、これによって高分解能画像を生成することができる。カメラ１４０によって生成される画像は、以下に更に説明するように、処理のために評価ユニット１６０へ渡される。
【００４０】
スポットライト部材１００ａ、１００ｂによって提供される照明光１０２ａ、１０２ｂは、図１に破線によって概略的に示すように、反射素子１２０の反射表面１２２、１２４から拡散反射される。これにより、側壁２１、２２の少なくとも二つの対向する内部表面２１ａ、２２ａが均質に照明される。非拡散照明の場合に突条３２によって発生するはずのあらゆる陰影又は影を回避することができる。こうした内部表面２１ａ、２２ａの均質の照明を利用することで、カメラ１４０は、内部表面２１ａ、２２ａの画像を生成し、これらの画像を評価ユニット１６０へ渡す。
【００４１】
互いに対向する二つの内部表面２１ａ、２２ａを同時照明することにより、カメラ１４０によるこれらの表面の画像を同時生成することが可能になる。これらの同時に生成された画像は、評価ユニット１６０によって同時に処理及び評価することができ、その結果、容器体２０の両内部表面２１ａ、２２ａを同時に検査することができる。
【００４２】
カメラ１４０によって生成された画像に基づいて、評価ユニット１６０は、容器体２０の状態を評価する。たとえば、適当な画像認識ツールを使用することで、内部表面２１ａ、２２ａ、特に突条３２上の欠陥を検出することができる。また、このようにして汚染を効果的に識別することも可能である。また、たとえば比較基準画像を利用することによって、容器体の寸法及び測定値、たとえば内部表面、特に突条３２、並びにたとえば誤って取り付けられた部分及び／又は欠損した部分の寸法を識別することができる。
【００４３】
後方の内部表面２３ａを検査する場合、反射素子１２０を容器体２０の内部空間３０から取り除き、たとえば一つの拡散反射表面のみを備える反射素子を内部空間３０内に配置してもよい。更なる実施形態によれば、反射表面１２２、１２４を互いの方へアーティキュレート式に移動させ、それによって角度αを小さくさせてもよい。角度αがたとえば０に小さくされた場合、すなわち反射表面が本質的に背中合わせに配置された場合、カメラ１４０は、後方の内部表面２３ａの十分に完全な画像を生成することができる。
【００４４】
更に別の実施形態によれば、反射表面１２２、１２４を互いから離れる方へアーティキュレート式に移動させ、それによって角度αを増大させることも可能である。ある例では、たとえば容器特徴から十分な隙間を設けるために、角度αが小さくなるように反射表面１２２を容器内へ挿入し、その後、反射表面１２２を移動させて、容器表面を適当に照明するために角度αを増大させることができる。ある実施形態では、反射表面１２２、１２４は、互いに対して独立して移動させることができる。このような独立した動きは、隣接する表面によって形成される角度を変化させることに限定されない。ある例では、反射表面１２２、１２４は、互いに対して独立して、たとえばデカルト座標系でｘ及び／又はｙ及び／又はｚ方向に可動とすることができる。
【００４５】
図２は、ＦＯＵＰを検査するように特別に適合された本発明による検査システムの更なる実施形態を示す。参照を簡単にするために、図１に関連してすでに説明した同一又は同等の構成要素には、同じ参照番号を付する。
【００４６】
図２に見ることができるように、内部表面２１ａ、２２ａ上の突条３２は、典型的なウェーハの形状に対応するようにわずかに湾曲している。この実施形態では、反射素子１２０が、プラットホーム部材１８０に取り付けられる。このプラットホーム部材１８０を作動させることによって、反射素子１２０をＦＯＵＰ２０内へ挿入すること又は反射素子１２０をＦＯＵＰ２０から取り出すことが特に容易になる。あるいは、カメラ１４０及びスポットライト１００ａ、１００ｂを別個のユニット上に配置することも可能であり、したがってこれらの構成要素を同時に容易に移動させることができる。評価ユニット１６０は図２に示されていない。図示されていない他の実施形態では、反射表面１２２、１２４を独立して支持するために、反射表面１２２、１２４を、二つ以上のアームを有するプラットホーム部材に独立して取り付けてもよい。他の実施形態では、ＦＯＵＰ内で独立して起立するように、反射素子１２０を、ＦＯＵＰ２０内に配置してもよい。
【００４７】
本出願に記載及び／又は特許請求される容器体を検査する方法及び検査システムに組み合わせて、特に、少なくとも一つの鏡を使用する、本出願と同じ日に欧州特許庁に出願され、その内容全体は参照により本明細書に援用される「Inspection system and method of inspection for substrate containers」という名称の欧州特許出願ＥＰ１７１７４９６７．４に記載されているような検査システム及び方法を用いることができることに留意されたい。
【００４８】
上記の説明は開示する実施形態の態様の例示のみを目的とすることを理解されたい。当業者であれば、開示する実施形態の態様から逸脱することなく、様々な代替形態及び修正形態を考案することができる。したがって、開示する実施形態の態様は、添付の特許請求の範囲の範囲内に入るようなすべての代替形態、修正形態、及び変形形態を包含することを意図したものである。更に、相互に異なる従属又は独立請求項において異なる特徴について言及したことだけで、これらの特徴の組合せを有利に使用することができないことを示すものではなく、そのような組合せは本発明の態様の範囲内に留まる。
【図１】
2020524779.tif 000003
【図２】
2020524779.tif 000004
【国際調査報告】
2020524779.tif 000005
2020524779.tif 000006