TWM679713U - 基板檢測裝置 - Google Patents

Abstract

一種基板檢測裝置及基板檢測方法，基板檢測裝置適於設置於一前開式基板容器之一門體，基板檢測裝置包含：一光源模組、一攝影模組、一反射模組及一AOI視覺分析模組，光源模組朝向前開式基板容器之一儲存空間照射光源，攝影模組被配置為接收光源的二次反射光以拍攝一影像，反射模組設置於光源模組至攝影模組的光路之間，反射模組被設置為將反射光源模組的第一次反射光反射至攝影模組，AOI視覺分析模組訊號連接攝影模組，其中，光源模組隨門體之相對移動而依序照射儲存空間所儲存之複數基板，攝影模組隨門體之相對移動而依序拍攝複數基板之影像，AOI視覺分析模組依據複數基板之影像，分析是否存在以下至少其中一種異常：斜置、翹曲或重疊貼靠。本創作還提供一種基板檢測方法。本創作的基板檢測裝置及基板檢測方法用於判斷基板容器裝載的基板是否發生不預期的異常。

Description

基板檢測裝置

本創作係關於一種檢測裝置及檢測方法，更特別的是關於一種基板檢測裝置及基板檢測方法。

半導體產業採用基板容器裝載基板，基板可為印刷電路板、晶圓等半導體元件，也可以是托盤（tray）或玻璃等片狀物。基板在基板容器中以沿著重力方向的方式彼此平行排列。

而在進行取片前，需要判斷各基板是否有斜置或相互貼靠重疊等情形產生。

因此，為解決習知基板容器內的基板的種種問題，本創作提出一種基板檢測裝置及基板檢測方法。

為達上述目的及其他目的，本創作提出一種基板檢測裝置，該基板檢測裝置適於設置於一前開式基板容器之一門體，該基板檢測裝置包含：一光源模組，朝向該前開式基板容器之一儲存空間照射光源；一攝影模組，被配置為接收該光源的二次反射光以拍攝一影像；一反射模組，設置於該光源模組至該攝影模組的光路之間，該反射模組被設置為將反射該光源模組的第一次反射光反射至該攝影模組；以及一AOI視覺分析模組，訊號連接該攝影模組，其中，該光源模組隨該門體之相對移動而依序照射該儲存空間所儲存之複數基板，該攝影模組隨該門體之相對移動而依序拍攝該複數基板之影像，該AOI視覺分析模組依據該複數基板之影像，分析是否存在以下至少其中一種異常：斜置、翹曲或重疊貼靠。

於本創作之一實施例中，該光源模組朝向該複數基板的入射角不同於該二次反射光的入射角。

於本創作之一實施例中，該反射模組被設置為可調整反射角度。

於本創作之一實施例中，該光源模組隨該門體之沿重力方向的線性移動而依序照射該複數基板。

於本創作之一實施例中，該反射模組不同動於該門體。

於本創作之一實施例中，該反射模組固定連接於該光源模組。

本創作又提出一種基板檢測裝置，該基板檢測裝置適於設置於一機械手臂，該基板檢測裝置包含：一光源模組，朝向一基板容器之一儲存空間照射光源；一攝影模組，被配置為接收該光源的二次反射光以拍攝一影像；一反射模組，設置於該光源模組至該攝影模組的光路之間，該反射模組被設置為將反射該光源模組的第一次反射光反射至該攝影模組；以及一AOI視覺分析模組，訊號連接該攝影模組，其中，該光源模組隨該機械手臂對一目標基板之取放動作而照射該目標基板，該攝影模組拍攝該目標基板之影像，該AOI視覺分析模組依據該目標基板之影像，分析是否存在以下至少其中一種異常：斜置、翹曲或重疊貼靠。

於本創作之一實施例中，更包括該機械手臂，該機械手臂包括彼此平行的一夾取臂及一迴旋臂，該光源模組及該攝影模組設置於該迴旋臂，該迴旋臂可相對該夾取臂水平旋轉。

本創作又提出一種基板檢測方法，包括以下步驟：一開蓋步驟，使一前開式基板容器之一門體及一本體沿重力方向逐漸相對分離；一拍攝步驟，使一光源模組隨該門體之相對移動而依序照射複數基板，並使一攝影模組隨該門體之相對移動而依序拍攝該複數基板之影像；以及一分析步驟，使一AOI視覺分析模組依據該攝影模組拍攝之影像，分析是否存在以下至少其中一種異常：斜置、翹曲或重疊貼靠。

本創作的基板檢測裝置及基板檢測方法可以同時依序檢測沿重力方向平行排列的複數基板，判斷是否在儲存過程中發生不預期的異常，進而可以阻止夾取工具夾取異常的基板，以避免器械或物料損毀。相對於先前技術，本創作的基板檢測裝置還具有佔用空間小、且省時等優勢。

為充分瞭解本創作，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的目的、特徵及功效。須注意的是，本創作可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的申請專利範圍。說明如後：

如圖1至圖2B所示，本創作第一實施例之基板檢測裝置，適於設置於一前開式基板容器10之一門體12，該基板檢測裝置包含：一光源模組2、一攝影模組4、一反射模組3及一AOI視覺分析模組5。

光源模組2朝向前開式基板容器10之一儲存空間（位於本體11內）照射光源。光源模組2係用於提供待測物表面（本實施例為基板P）之光學照明（例如照明光路R1）。光源模組2可選用多種光源類型，以配合不同之檢測需求。舉例而言，可為一環形光源、同軸光源、非同軸光源或背光源。上述光源類型可依據實際應用需求彈性選擇或組合，以達到最佳之影像對比與缺陷偵測效果。

攝影模組4被配置為接收該光源的二次反射光以拍攝一影像。攝影模組4可包含一工業相機與一鏡頭，用以將待測物之光學影像轉換為數位訊號。舉例而言，可選用高解析度之CMOS感測器相機，以確保影像細節清晰。搭配之鏡頭則可為低畸變鏡頭，以避免影像邊緣變形，或為遠心鏡頭，確保在特定景深範圍內影像放大倍率恆定，特別適用於精確尺寸測量。此攝影模組4與光源模組2配合使用，以獲得最佳之檢測影像。

反射模組3設置於光源模組2至攝影模組4的光路之間，反射模組3被設置為將反射光源模組2的第一次反射光反射至攝影模組4（產生第二次反射光）。反射模組3係用於改變光線行進路徑之光學元件，其主要功能為將光源模組2所發出之光線，導引至攝影模組4（產生成像光路R2）。反射模組3通常由反射鏡或稜鏡構成，鏡面可採用平面反射鏡、曲面反射鏡或分光鏡等。透過此一反射設計，反射模組3可將光源模組2與攝影模組4以非同軸方式配置，從而達成低角度照明，有效突顯待測物表面的刮痕、凹痕或立體紋理等缺陷。同時，此一設計亦有助於縮減系統之整體尺寸，使其結構更加緊湊。

AOI視覺分析模組5訊號連接攝影模組4。AOI（Automated Optical Inspection）即自動光學檢查，AOI視覺分析模組5透過影像處理演算法可對影像進行分析、判斷與決策，最終輸出檢測結果。

其中，光源模組2隨門體12之相對移動而依序照射該儲存空間所儲存之複數基板P，攝影模組4隨門體12之相對移動而依序拍攝複數基板P之影像。在本實施例中，光源模組2、攝影模組4及門體12為同動，反射模組3為不同動於門體12（固定於空間某處）；AOI視覺分析模組5訊號連接攝影模組4，該訊號連接可為有線或無線，故不限定AOI視覺分析模組5是否必須同動於門體12。另外門體12也可為固定不動而僅移動本體11，使本體11與門體12產生相對移動。

AOI視覺分析模組5依據複數基板P之影像，分析複數基板P是否存在以下至少其中一種異常：斜置（圖3C）、翹曲（圖3D）或重疊貼靠（圖3B）。因此，只要在開蓋作業中，本實施例的基板檢測裝置就可以同時依序檢測沿重力方向平行排列的複數基板P，判斷是否在儲存過程中發生不預期的異常，進而可以阻止夾取工具（例如機械手臂）夾取異常的基板P，以避免器械或物料損毀。相對於先前技術，本創作的基板檢測裝置還具有佔用空間小、且省時（與開蓋同時進行）等優勢。

進一步地，在本實施例中，如圖2A所示，光源模組2朝向複數基板P的入射角度不同於該二次反射光的入射角。較佳地，反射模組3可設計為具備微調機構，例如可調整的傾斜與旋轉支架，使該二次反射光入射至反射模組3為垂直（90度），使成像光路穩定且準確。

進一步地，在本實施例中，光源模組2隨門體12之沿重力方向的線性移動而依序照射複數基板P。門體12沿重力方向的線性移動可為向上或向下。

參考圖6，本創作又提出一種基板檢測方法，包括以下步驟：一開蓋步驟S101、一拍攝步驟S102及一分析步驟S103。

於開蓋步驟S101，使前開式基板容器10之門體12及本體11沿重力方向逐漸相對分離。

於拍攝步驟S102，使光源模組2隨門體12之相對移動而依序照射複數基板P，並使攝影模組4隨門體12之相對移動而依序拍攝複數基板P之影像。

於分析步驟S103，使AOI視覺分析模組5依據攝影模組4拍攝之影像，分析是否存在以下至少其中一種異常：斜置、翹曲或重疊貼靠。

進一步地，如圖2C所示，本創作第二實施例之基板檢測裝置，其與第一實施例的主要差別在於：反射模組3與光源模組2固定連接而為同動於門體12。也就是說，反射模組3與光源模組2維持固定的位置關係，反射模組3隨門體12之沿重力方向的線性移動。

進一步地，如圖4及圖5所示，本創作第三實施例之基板檢測裝置，適於設置於一機械手臂H，該基板檢測裝置包含：一光源模組6、一攝影模組8、一反射模組7及一AOI視覺分析模組9。

光源模組6朝向一基板容器10之一儲存空間（位於本體11內）照射光源。光源模組6與光源模組2相同或近似，係用於提供待測物表面（本實施例為基板P）之光學照明。光源模組2可選用多種光源類型，以配合不同之檢測需求。舉例而言，可為一環形光源、同軸光源、非同軸光源或背光源。上述光源類型可依據實際應用需求彈性選擇或組合，以達到最佳之影像對比與缺陷偵測效果。

攝影模組8與攝影模組4相同或近似，攝影模組8被配置為接收光源的二次反射光以拍攝一影像。攝影模組8可包含一工業相機與一鏡頭，用以將待測物之光學影像轉換為數位訊號。舉例而言，可選用高解析度之CMOS感測器相機，以確保影像細節清晰。搭配之鏡頭則可為低畸變鏡頭，以避免影像邊緣變形，或為遠心鏡頭，確保在特定景深範圍內影像放大倍率恆定，特別適用於精確尺寸測量。此攝影模組8與光源模組6配合使用，以獲得最佳之檢測影像。

反射模組7設置於光源模組6至攝影模組8的光路之間，反射模組7被設置為將反射光源模組6的第一次反射光反射至攝影模組8。反射模組7與反射模組3相同或近似，反射模組7係用於改變光線行進路徑之光學元件，其主要功能為將光源模組6所發出之光線，導引至攝影模組8。反射模組7通常由反射鏡或稜鏡構成，鏡面可採用平面反射鏡、曲面反射鏡或分光鏡等。透過此一反射設計，反射模組7可將光源模組6與攝影模組8以非同軸方式配置，從而達成低角度照明，有效突顯待測物表面的刮痕、凹痕或立體紋理等缺陷。同時，此一設計亦有助於縮減系統之整體尺寸，使其結構更加緊湊。

AOI視覺分析模組9訊號連接攝影模組8。AOI視覺分析模組9透過影像處理演算法可對影像進行分析、判斷與決策，最終輸出檢測結果。

其中，光源模組6隨機械手臂H對一目標基板之取放動作而照射目標基板，攝影模組8拍攝該目標基板之影像，AOI視覺分析模組9依據該目標基板之影像，分析是否存在以下至少其中一種異常：斜置、翹曲或重疊貼靠。因此，只要在機械手臂H進行夾取作業中，本實施例的基板檢測裝置就可以檢測目標基板，判斷是否在儲存過程中發生不預期的異常，進而可以阻止機械手臂H夾取異常的基板，以避免器械或物料損毀。相對於先前技術，本創作的基板檢測裝置還具有節省成本、高度通用的優勢。

進一步地，在本實施例中，如圖5所示，基板檢測裝置更包括機械手臂H，機械手臂H包括彼此平行的一夾取臂H1及一迴旋臂H2。夾取臂H1為實際夾取目標基板的元件。光源模組6及攝影模組8設置於迴旋臂H2，迴旋臂H2可相對夾取臂H1水平旋轉。因此在確認目標基板無異常、夾取臂H1進行夾取作業時，迴旋臂H2可帶著光源模組6及攝影模組8水平旋開而讓出空間予夾取臂H1。在本實施例中，光源模組6、攝影模組8及迴旋臂H2為同動，反射模組7可同動於迴旋臂H2或不同動（固定於空間某處）；AOI視覺分析模組9訊號連接攝影模組8，該訊號連接可為有線或無線，故不限定AOI視覺分析模組9是否必須同動於迴旋臂H2。

本創作在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

10:前開式基板容器 11:本體 12:門體 2:光源模組 3:反射模組 4:攝影模組 5:AOI視覺分析模組 6:光源模組 7:反射模組 8:攝影模組 9:AOI視覺分析模組 H:機械手臂 H1:夾取臂 H2:迴旋臂 P:基板 R1:照明光路 R2:成像光路 S101:開蓋步驟 S102:拍攝步驟 S103:分析步驟

圖1係為根據本創作第一實施例之基板檢測裝置之示意圖。 圖2A係為根據本創作第一實施例之基板檢測裝置之光路側視示意圖。 圖2B係為根據本創作第一實施例之基板檢測裝置之光路俯視示意圖。 圖2C係為根據本創作第二實施例之基板檢測裝置之光路側視示意圖。 圖3A顯示正常基板之示例影像。 圖3B顯示重疊貼靠基板之示例影像。 圖3C顯示斜置基板之示例影像。 圖3D顯示翹曲基板之示例影像。 圖4係為根據本創作第三實施例之基板檢測裝置之示意圖一。 圖5係為根據本創作第三實施例之基板檢測裝置之示意圖二。 圖6係為根據本創作實施例之基板檢測方法之流程圖。

10:前開式基板容器

11:本體

12:門體

2:光源模組

3:反射模組

4:攝影模組

5:AOI視覺分析模組

Claims (8)

1. 一種基板檢測裝置，該基板檢測裝置適於設置於一前開式基板容器之一門體，該基板檢測裝置包含： 一光源模組，朝向該前開式基板容器之一儲存空間照射光源； 一攝影模組，被配置為接收該光源的二次反射光以拍攝一影像； 一反射模組，設置於該光源模組至該攝影模組的光路之間，該反射模組被設置為將反射該光源模組的第一次反射光反射至該攝影模組；以及 一AOI視覺分析模組，訊號連接該攝影模組， 其中，該光源模組隨該門體之相對移動而依序照射該儲存空間所儲存之複數基板，該攝影模組隨該門體之相對移動而依序拍攝該複數基板之影像，該AOI視覺分析模組依據該複數基板之影像，分析是否存在以下至少其中一種異常：斜置、翹曲或重疊貼靠。
2. 如請求項1所述之基板檢測裝置，其中該光源模組朝向該複數基板的入射角不同於該二次反射光的入射角。
3. 如請求項1所述之基板檢測裝置，其中該反射模組被設置為可調整反射角度。
4. 如請求項1所述之基板檢測裝置，其中該光源模組隨該門體之沿重力方向的線性移動而依序照射該複數基板。
5. 如請求項4所述之基板檢測裝置，其中該反射模組不同動於該門體。
6. 如請求項1或4所述之基板檢測裝置，其中該反射模組固定連接於該光源模組。
7. 一種基板檢測裝置，該基板檢測裝置適於設置於一機械手臂，該基板檢測裝置包含： 一光源模組，朝向一基板容器之一儲存空間照射光源； 一攝影模組，被配置為接收該光源的二次反射光以拍攝一影像； 一反射模組，設置於該光源模組至該攝影模組的光路之間，該反射模組被設置為將反射該光源模組的第一次反射光反射至該攝影模組；以及 一AOI視覺分析模組，訊號連接該攝影模組， 其中，該光源模組隨該機械手臂對一目標基板之取放動作而照射該目標基板，該攝影模組拍攝該目標基板之影像，該AOI視覺分析模組依據該目標基板之影像，分析是否存在以下至少其中一種異常：斜置、翹曲或重疊貼靠。
8. 如請求項7所述之基板檢測裝置，更包括該機械手臂，該機械手臂包括彼此平行的一夾取臂及一迴旋臂，該光源模組及該攝影模組設置於該迴旋臂，該迴旋臂可相對該夾取臂水平旋轉。