CN104624520A - 裸晶粒缺陷检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裸晶粒检测设备，包括裸晶粒传输装置，对裸晶粒进行排列处理；裸晶粒探测传感器，检测裸晶粒是否进入图像采集装置的工作区域；多个图像采集装置，单个裸晶粒经过多个图像采集装置时，采集图像信息，传送给处理装置，处理装置判断裸晶粒表面是否合格；裸晶粒拾取装置，裸晶粒经过处理装置判断后，通过裸晶粒拾取装置对裸晶粒表面合格品或不合格品放入不同的存储仓。本发明将排列传输的裸晶粒经过图像采集装置时触发图像采集装置，将采集到的图像传送给处理装置，判断裸晶粒多面体的表面是否合格，最后通过裸晶粒拾取装置将合格或不合格品放入不同的存储仓，能减少人为因素的干扰和工作强度，节省成本并增加检测的准确度和一致性。

Description

裸晶粒缺陷检测设备

技术领域

本发明涉及一种裸晶粒缺陷检测设备，多用于晶圆裂片后裸晶粒的测试，用以检测裸晶粒的上下表面、及周围各个表面的损伤，缺损、划痕，污染等状态的专用设备。

背景技术

半导体的封装测试工艺中，裸晶粒表面检测是影响最终成品质量的关键因素。裸晶粒表面的凸起，凹陷，崩边，划痕，污垢，膜层破损，起泡等现象都决定了封装成品的质量，甚至会导致成品完全失去其功效。

目前对于裸晶粒表面的检测基本都采用人工抽测，即操作人员用镊子等工具拾取裸晶粒，在显微镜下用肉眼观察，工人劳动强度大，抽测结果不能准确反映整批裸晶粒质量，人为因素的干扰也直接影响裸晶粒质量的判断和检验结果的一致性，并且，随着工艺技术的进步，裸晶粒的尺寸越来越小，人工手动操作越来越难以满足缺陷检测需求，裸晶粒表面检测设备应运而生。

发明内容

鉴于上述现状，本发明提供了一种裸晶粒检测设备，能大幅减少人为因素的干扰和工作强度，节省成本并增加检测的准确度及检测效率，并且不会对裸晶粒表面产生任何影响。

本发明的技术解决方案是，一种裸晶粒检测设备，包括：

裸晶粒传输装置，对裸晶粒按照设定的动作进行排列处理；裸晶粒探测传感器，检测裸晶粒是否进入裸晶粒采集装置的工作区域；

多个图像采集装置，将单个裸晶粒经过多个图像采集装置时，采集装置将采集到的图像信息传送到处理装置，处理装置将采集到的图像与设置好的合格裸芯粒的模板进行对比，判断待检裸晶粒表面是否合格；

处理装置，包括工控机，或智能化设备，对采集装置传送过来的信息进行分析处理，判断裸晶粒是否合格，控制拾取装置运动动作。

裸晶粒拾取装置，图像采集装置采集到的裸晶粒表面信息经过处理装置判断后，通过裸晶粒拾取装置对裸晶粒表面合格品或不合格品放入不同的存储仓。

本发明中，所涉及的裸晶粒传输装置，包括承载振动盘，该承载振动盘连接一传输轨道。通过设定承载振动盘的振动频率，将裸晶粒从承载振动盘上将裸晶粒传输到传输轨道上待检测。

本发明中，所涉及的裸晶粒探测传感器，裸晶粒经过裸晶粒探测传感器时，裸晶粒探测传感器发送触发信号到控制系统，控制系统打开其中的图像采集装置。

本发明中，所涉及的多个图像采集装置，包括第一表面检测传感器、第三、五表面检测传感器、第二表面检测传感器和第四、六表面检测传感器。

本发明中，所涉及的第一表面检测传感器、第三、五表面检测传感器、第二表面检测传感器和第四、六表面检测传感器是由CCD相机，显微镜头，辅助照明光源组成。

本发明中，所涉及的裸晶粒拾取装置，包括机械手，及安装在机械手上的真空吸嘴。

本发明所指的处理装置特指硬件部分，包括计算机或工业智能相机，亦或嵌入式设备。控制系统包括控制软件及图像处理软件。

因此，本发明只要操作人员将整批裸晶粒放入承载振动盘，按开始按钮，系统即能完成所有检测工作，并且能大幅减少人为因素的干扰和工作强度，进而节省成本并增加检测的准确度及检测效率，并且不会对裸晶粒表面产生任何影响。

附图说明

图1是本发明的示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种裸晶粒检测设备，包括由承载振动盘1和传输轨道2组成的裸晶粒传输装置，用于裸晶粒11的筛选传输工作。承载振动盘1通过特定频率振动，将裸晶粒11从承载振动盘1输送到传输轨道2上，完成批量裸晶粒11的排列工作，在所述传输轨道2末端安装有裸晶粒探测传感器7，裸晶粒11排列完成后沿传输轨道2传输到裸晶粒探测传感器7前端。在所述传输轨道2末端上方安装有第一表面检测传感器3，对第一表面图像信息进行分析处理。还包括分别安装有第二表面检测传感器9、第三、五表面检测传感器8和第四、六表面检测传感器10。所述的第二表面检测传感器9朝上用于拍摄裸晶粒下表面，第三、四表面检测传感器8和10水平互相垂直放置并与第二表面检测传感器9垂直，用于拍摄裸晶粒侧面。对应于传输轨道2一侧及第一表面检测传感器3后方部位设有裸晶粒拾取装置，该裸晶粒拾取装置，包括机械手5及其上带有真空吸嘴4，通过机械手5上的真空吸嘴4拾取裸晶粒，并做规定的机械动作，以及在机械手5转动范围内设有放置被检测合格品和不合格品的裸晶粒分仓的存储仓6。

本发明中的四个表面检测传感器分别固定于系统主体结构之上，确保对裸晶粒表面进行高质量成像以利于缺陷检测。

本发明中裸晶粒的拾取装置通过底座安装在系统主体结构之上，拾取装置可以进行X平面和Y平面的转动，完成裸晶粒移动到指定位置进行检测或释放动作。裸晶粒拾取装置上的真空吸嘴4可更换尺寸，确保满足拾取不同尺寸的裸晶粒的需要。

本发明中裸晶粒拾取装置可设置多个裸晶粒分仓，将不同缺陷类型的裸晶粒分别抛入不同仓格内。

本发明中的图像处理软件，预先定义缺陷类型，缺陷程度等参数，处理装置通过对采集装置得到的图像信息进行二值化，开闭运算等处理，得到缺陷部分的特征，再运用统计学算法得到缺陷尺寸，与预置参数进行对比判断裸晶粒是否合格。

上述中的承载振动盘1和传输轨道2，亦可采用传送带机构。所述的传输轨道2可根据裸晶粒尺寸要求进行更换。

上述中的裸晶粒通过裸晶粒探测传感器7提供信号，当裸晶粒11运动到拾取装置时被准确拾取，以用来对裸晶粒进行搬运，搬运至裸晶粒图像采集装置处，采集裸晶粒各个表面的信息并做后续处理。拾取装置通过系统控制软件将裸晶粒进行多次旋转，成像系统对裸晶粒的各个表面成像并传输给处理装置进行处理。

上述的机械手5可以是单机械手完成，也可以是多个机械手组合提高工作效率。

上述图像采集装置中的第一表面检测传感器3、第二表面检测传感器9、第三、五表面检测传感器8和第四、六表面检测传感器10是由辅助照明光源、显微镜头和CCD相机组成的三套采集装置。与后端处理装置连接，完成裸晶粒表面信息的采集和处理。CCD相机亦或采用智能相机设备。

本发明将裸晶粒在多个图像采集装置处旋转不同的角度，将裸晶粒的不同面对准多个图像采集装置，即可满足六面体、八面体及多面体裸晶粒的检测。在实际应用中，考虑到一些特定裸晶粒检测要求，亦可只对裸晶粒上下两个表面进行检测。

所述的处理装置为高性能计算机，或嵌入式系统。采用高性能计算机时，采集装置通过采集卡或通过高速接口与计算机连接。采用嵌入式系统时，前端智能相机直接将结果通知嵌入式系统，嵌入式系统控制机械手执行裸晶粒分类操作。

上述中的真空吸嘴4的尺寸根据裸晶粒尺寸可更换，真空吸嘴4与外设的气动装置连接。

上述中的裸晶粒存储仓6，根据具体情况如裸晶粒缺陷种类要求设置存储仓数量。

上述中的控制软件系统，用于控制整个机构运动，完成裸晶粒的缺陷检测工作。控制软件系统通过读取裸晶粒探测传感器7发出的信号，控制机械手5拾取裸晶粒11，同时接收采集装置传送的图像信号，分析处理判断裸晶粒是否合格，控制机械手5移动、旋转和释放，分离合格品和非合格品。

另外，对于缺陷检测，所述的控制软件系统由缺陷检测软件和系统控制软件两部分组成。表面检测传感器采集到的信息通过缺陷检测软件处理后输出结果，算法包含图像二值化处理算法，滤波算法，边界识别算法，膨胀腐蚀，统计学算法，长度测量，面积测量等。

本发明中裸晶粒排列完成后，在传输轨道2上加入电气测量设备，对裸晶粒的尺寸、电学和光电参数进行测量也可在本设计的基础上来实现。

检测过程：承载振动盘1通过特定频率振动，将裸晶粒11从承载振动盘1传输到轨道2上，完成批量裸晶粒11的排列工作，裸晶粒11排列完成后沿轨道2传输到裸晶粒探测传感器7前端。该裸晶粒探测传感器负责探测裸晶粒是否到达待检测位置。当裸晶粒11经过裸晶粒探测传感器7时，裸晶粒探测传感器7发送触发信号到控制系统（图中未示意），控制系统打开第一表面检测传感器3，第一表面检测传感器3采集图像信息回传至控制系统，对第一表面图像信息进行分析处理。控制系统对图像信息处理后，将机械手5移动到裸晶粒11下方，利用真空吸嘴4完成拾取动作。机械手5及真空吸嘴4根据处理结果将第一表面不合格的裸晶粒分仓放置在存储仓6中，合格的裸晶粒继续移动到下一工位。裸晶粒移动就位后，第二表面检测传感器9、第三、五表面检测传感器8、第四、六表面检测传感器10三个表面检测传感器对裸晶粒剩余的侧面信息进行采集。其中，第二表面检测传感器9完成对裸晶粒下表面信息采集，第三、五表面检测传感器8和第四、六表面检测传感器10完成对裸晶粒侧面信息采集。第三、五表面信息采集完成后，控制系统控制机械手旋转90度后，完成对第四、六表面的信息采集。

Claims (6)

1.一种裸晶粒检测设备，其特征是，包括：

裸晶粒传输装置，对裸裸晶粒按照设定的动作进行排列处理；裸晶粒探测传感器，检测裸裸晶粒是否进入裸晶粒采集装置的工作区域传输装置的位置；

多个图像采集及处理装置，将单个裸晶粒经过多个图像采集及处理装置时，采集装置将采集到的图像信息传送到处理装置，处理装置将采集到的图像与设置好的合格裸芯粒的模板进行对比，判断待检裸晶粒表面是否合格；

处理装置，包括工控机，或智能化设备，对采集装置传送过来的信息进行分析处理，判断裸晶粒是否合格，控制拾取装置运动动作；

裸晶粒拾取装置，图像采集装置采集到的裸晶粒表面信息经过多个图像采集及处理装置判断后，通过裸晶粒拾取装置对裸晶粒表面合格品或不合格品放入不同的存储仓。

2.根据权利要求1所述的裸晶粒检测设备，其特征是，裸晶粒传输装置，包括承载振动盘（1），该承载振动盘（1）连接一传输轨道（2）。

3.根据权利要求1所述的裸晶粒检测设备，其特征是，裸晶粒探测传感器，裸晶粒（11）经过裸晶粒探测传感器（7）时，裸晶粒探测传感器（7）发送触发信号到控制系统。

4.根据权利要求1所述的裸晶粒检测设备，其特征是，所涉及的多个图像采集及处理装置，包括第一表面检测传感器（3）、第三、五表面检测传感器（8）、第二表面检测传感器（9）和第四、六表面检测传感器（10）。

5.根据权利要求4所述的裸晶粒检测设备，其特征是，其中第一表面检测传感器（3）、第三、五表面检测传感器（8）、第二表面检测传感器（9）和第四、六表面检测传感器（10）是由CCD相机，显微镜头，辅助照明光源组成。

6.根据权利要求1所述的裸晶粒检测设备，其特征是，裸晶粒拾取装置，包括机械手（5），及安装在机械手（5）上的真空吸盘吸嘴（4）。