CN109406542A - 光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学检测系统，包含第一光学检测设备与第二光学检测设备。第一光学检测设备包含中空结构、摄像装置与环型光源。中空结构具有第一端与第二端，第一端具有摄像透光区。中空结构包含管体与腔体。腔体设置在管体的一侧，第一端位于腔体远离管体的一侧，第二端位于管体远离腔体的一侧。摄像装置位于第二端，摄像透光区的中心与摄像装置的镜头中心定义中心轴线，腔体与管体沿中心轴线设置。环型光源围绕中心轴线设置于腔体内，且位于第一端与第二端之间，并向摄像透光区射出第一光线。第二光学检测设备对应中心轴线，设置于待测物的上表面，能让使用者从晶粒的正面及背面查看个别的晶粒是否出现损伤或缺陷，从而判断个别的晶粒是否合格。

Description

光学检测系统

技术领域

本发明是关于一种光学检测系统，且特别是关于一种用于晶圆切割阶段的光学检测系统。

背景技术

在已知的技术中，在晶圆切割成晶粒后，晶粒会被粘贴于例如蓝膜的透光膜上作为固定，继而进行后续的相关检测，并把其中不合格的晶粒抽出，以保障晶粒的出货品质。

由于晶粒的正面及背面均有可能在工艺中出现损伤或缺陷的状况，因此，晶粒的正面及背面均需进行检测。故此，如何以简单及方便的程序有效地检测晶粒的正面及背面，无疑为业界一个重要的课题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种光学检测系统，其能让使用者可以从晶粒的正面及背面查看个别的晶粒是否出现损伤或缺陷，从而判断个别的晶粒是否合格。

根据本发明的一实施方式，一种光学检测系统用以检测待测物，待测物的下表面粘贴于薄膜上。光学检测系统包含第一光学检测设备以及第二光学检测设备。第一光学检测设备用以设置于薄膜的下表面。第一光学检测设备包含中空结构、摄像装置与环型光源。中空结构具有相对的第一端以及第二端，第一端具有摄像透光区。中空结构包含管体以及腔体。腔体设置在管体的一侧，第一端位于腔体远离管体的一侧，第二端位于管体远离腔体的一侧。摄像装置位于第二端，用以通过摄像透光区拍摄图像，摄像透光区的中心与摄像装置的镜头中心定义中心轴线，腔体与管体实质上沿中心轴线设置。环型光源至少部分围绕中心轴线设置于腔体内，且位于第一端与第二端之间，并配置以朝向摄像透光区射出至少一第一光线。第二光学检测设备对应中心轴线，用以设置于待测物的上表面。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的环型光源具有发光表面，发光表面至少部分围绕中心轴线设置，且发光表面相对中心轴线倾斜一角度，角度的范围为约50度至约75度之间，发光表面配置以射出第一光线。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的第一光学检测设备更包含同轴光源。此同轴光源设置于中空结构内，并配置以平行中心轴线朝向摄像透光区射出至少一第二光线，其中第二光线为红色、绿色、蓝色或白色。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的第一光学检测设备更包含透光板体。此透光板体设置于第一端作为摄像透光区，透光板体具有承载面，承载面配置以抵接待测物。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的透光板体为石英玻璃、蓝宝石玻璃或其他透明材质。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的承载面实质上为平坦表面。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的腔体具有锥状部以及支撑环，支撑环连接于锥状部与管体之间，环型光源设置于支撑环内，支撑环具有第一螺纹，锥状部具有第二螺纹，第二螺纹耦合第一螺纹。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的锥状部的外径朝远离管体的方向逐渐减小。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的中空结构更包含凸出部。此凸出部位于锥状部远离管体的一侧，凸出部沿中心轴线延伸，摄像透光区位于凸出部远离锥状部的一侧。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的环型光源为多色环型光源，环型光源包含红色、绿色、蓝色或白色的发光二极管光源。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的光学检测系统更包含线性导引机构。线性导引机构连接中空结构，并配置以沿中心轴线线性移动中空结构。

本发明可以让使用者可以从晶粒的正面及背面查看个别的晶粒是否出现损伤或缺陷，从而判断个别的晶粒是否合格。

附图说明

图1为绘示依照本发明一实施方式的光学检测系统的正视图。

图2为绘示图1的第一光学检测设备的局部放大剖面图。

图3为绘示图1的光学检测系统的应用示意放大图。

附图标号

100：光学检测系统

110：第一光学检测设备

1110：中空结构

1111：第一端

1112：第二端

1113：管体

1115：腔体

1115a：第二螺纹

1117：凸出部

1118：锥状部

1119：支撑环

1119a：第一螺纹

1120：摄像装置

1130：环型光源

1131：发光表面

1140：同轴光源

1150：透光板体

1151：承载面

120：线性导引机构

130：第二光学检测设备

200：晶粒

300：薄膜

C1、C2：中心

CL：中心轴线

ITR：摄像透光区

OD：外径

L1：第一光线

L2：第二光线

R1：第一区域

R2：第二区域

α、β：角度

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些已知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之。且若实施上为可能，不同实施例的特征系可以交互应用。

请参照图1，其为绘示依照本发明一实施方式的光学检测系统100的正视图。在本实施方式中，如图1所示，光学检测系统100包含第一光学检测设备110以及线性导引机构120。线性导引机构120连接第一光学检测设备110，并配置以沿中心轴线CL线性移动第一光学检测设备110，使其靠近或远离待测物(图1未示待测物)。

请参照图2，其绘示图1的第一光学检测设备110的局部放大剖面图。具体而言，如图1～图2所示，第一光学检测设备110包含中空结构1110、摄像装置1120与环型光源1130。中空结构1110具有相对的第一端1111以及第二端1112，第一端1111具有摄像透光区ITR(摄像透光区ITR请见图2)，摄像透光区ITR适于接触待测物(图1～图2未示待测物)。摄像装置1120位于第二端1112，摄像装置1120用以通过摄像透光区ITR拍摄待测物的图像，摄像透光区ITR的中心C1与摄像装置1120的镜头中心C2定义中心轴线CL。环型光源1130至少部分围绕中心轴线CL设置，且环型光源1130位于第一端1111与第二端1112之间，并配置以朝向摄像透光区ITR射出至少一第一光线L1。在本实施方式中，环型光源1130更靠近摄像透光区ITR，以加强第一光线L1照射至待测物的亮度。

另外，更具体而言，线性导引机构120连接第一光学检测设备110的中空结构1110，并配置以沿中心轴线CL线性移动中空结构1110，亦即移动第一光学检测设备110，使其靠近或远离待测物。

在实务的应用中，随着第一光学检测设备110沿中心轴线CL朝向待测物线性移动，待测物受到摄像透光区ITR的接触，而摄像装置1120则通过摄像透光区ITR对待测物拍摄图像，继而让使用者或者光学检测设备110根据所拍摄的图像判断待测物朝向摄像装置1120的一侧关于外观的检测是否合格。

具体而言，环型光源1130具有发光表面1131，发光表面1131至少部分围绕中心轴线CL设置，且配置以朝向摄像透光区ITR射出第一光线L1。如图2所示，发光表面1131相对中心轴线CL倾斜角度α，举例而言，角度α的范围为约50度至约75度之间。换句话说，从发光表面1131射出的第一光线L1，与中心轴线CL之间形成角度β，而角度β的范围为约15度至约40度之间。从几何关系上来看，角度α与角度β的总和为90度。通过围绕中心轴线CL设置的发光表面1131朝向摄像透光区ITR射出第一光线L1，待测物朝向摄像装置1120一侧的高低起伏因着第一光线L1的照射而产生阴影，而待测物光暗分布的图像更被摄像装置1120拍摄下来，从而有助使用者根据所拍摄的图像判断待测物是否合格。

从结构上而言，第一光学检测设备110的中空结构1110包含管体1113以及腔体1115。腔体1115设置在管体1113的一侧。腔体1115具有锥状部1118以及支撑环1119。支撑环1119连接于锥状部1118与管体1113之间。支撑环1119的外壁具有第一螺纹1119a，锥状部1118的内壁具有第二螺纹1115a，第二螺纹1115a耦合第一螺纹1119a。如图1所示，腔体1115与管体1113实质上沿中心轴线CL设置，且环型光源1130设置于腔体1115的支撑环1119内。第一端1111位于腔体1115远离管体1113的一侧，亦即位于锥状部1118远离管体1113的一侧。第二端1112位于管体1113远离腔体1115的一侧。由于第二螺纹1115a与第一螺纹1119a的耦合，通过把锥状部1118相对支撑环1119转动，使用者可以精准地使锥状部1118相对支撑环1119沿中心轴线CL移动。如此一来，位于支撑环1119的环型光源1130与位于锥状部1118的摄像透光区ITR之间的距离也可以精准地调整，亦即从发光表面1131射出的第一光线L1所落在第一端1111上摄像透光区ITR的位置亦可以精准地调整，有利于使用者对待测物进行对焦。进一步而言，腔体1115的内壁亦可以包含反射材料，使得腔体1115的亮度能够更均匀，而图像的拍摄也更为清楚。

再者，如图1～图2所示，锥状部1118的外径OD朝远离管体1113的方向逐渐减小。换句话说，锥状部1118的外型至少部分呈锥形，而其外径OD越远离管体1113变得越小。如此一来，当摄像透光区ITR靠近待测物时，腔体1115触碰到待测物以外的其他物件的机会将得以有效降低，使得第一光学检测设备110对待测物的检测能够更稳定。

进一步而言，在本实施方式中，中空结构1110更包含凸出部1117。凸出部1117位于腔体1115的锥状部1118远离管体1113的一侧，凸出部1117沿中心轴线CL延伸，而摄像透光区ITR位于凸出部1117远离锥状部1118的一侧。如此一来，当摄像透光区ITR靠近待测物时，腔体1115触碰到待测物以外的其他物件的机会将得以有效降低，使得第一光学检测设备110对待测物的检测能够更稳定。

如图2所示，第一光学检测设备110更包含透光板体1150。透光板体1150设置于中空结构1110的第一端1111作为摄像透光区ITR。在本实施方式中，透光板体1150设置于凸出部1117远离腔体1115的一侧。透光板体1150具有承载面1151，承载面1151配置以抵接待测物。也就是说，透光板体1150容许第一光线L1穿越并照射至摄像透光区ITR范围内被承载面1151抵接的待测物。在实务的应用中，透光板体1150可为石英玻璃、蓝宝石玻璃或其他透明材质等，且承载面1151实质上为平坦表面，以利对待测物进行抵接以让摄像装置1120对待测物进行拍摄。

为了提高摄像装置1120对待测物进行拍摄的效果，在本实施方式中，环型光源1130可为多色环型光源，例如，环型光源1130包含红色、绿色、蓝色或白色的发光二极管光源。不同的金属被不同颜色的光线照射，将使摄像装置1120拍出不同的效果。为使摄像装置1120的拍摄效果更为清楚，举例而言，针对表面具有较多铜制结构的待测物，使用者可让环型光源1130对待测物射出红色的第一光线L1，针对表面具有较多银制结构的待测物，使用者可让环型光源1130对待测物射出蓝色或白色的第一光线L1，针对表面具有较多锡制结构的待测物，使用者可让环型光源1130对待测物射出绿色或白色的第一光线L1。或者，根据实际状况，环型光源1130对待测物所射出的第一光线L1，可为红光、绿光、蓝光、白光或以上的任意组合。

另外，在本实施方式中，第一光学检测设备110更包含同轴光源1140。如图2所示，同轴光源1140设置于中空结构1110内，并配置以朝向摄像透光区ITR射出同轴光，即同轴光源1140实质上平行中心轴线CL朝向摄像透光区ITR射出至少一第二光线L2，从而照射待测物。相似地，根据实际状况，第二光线L2可为红色、绿色、蓝色、白色或以上的任意组合，以使摄像装置1120的拍摄效果更为清楚。

请参照图3，其为绘示图1的光学检测系统100的应用示意放大图。在实务的应用中，光学检测系统100更包含第二光学检测设备130。如图3所示，第二光学检测设备130对应中心轴线CL，并配置以检测待测物。值得注意的是，第二光学检测设备130与第一光学检测设备110之间容许待测物设置。也就是说，光学检测系统100可针对待测物的正面与背面，分别以第二光学检测设备130与第一光学检测设备110同时进行检测。如此一来，待测物的检测变得更方便和更省时。

更具体而言，光学检测系统100可针对晶圆进行光学检测。在实务的应用中，使用者先粘贴薄膜300于晶圆的下表面，并切割晶圆以形成多个粘贴于薄膜300的晶粒200，晶粒200亦即上述的待测物，而光学检测系统100可同时对多个晶粒200进行光学检测。要说明的是，薄膜300为可透光的材质，例如蓝膜，但本发明并不以此为限。

在晶圆被切割以形成晶粒200后，使用者调整第二光学检测设备130，使其朝向晶圆的上表面的第一区域R1。随后，使用者调整第一光学检测设备110朝向晶圆粘贴于薄膜300的下表面的第二区域R2，使得第二区域R2与第一区域R1朝向彼此的垂直投射完全重叠。也就是说，第一光学检测设备110以及第二光学检测设备130是针对相同范围的晶粒200进行拍摄。第一光学检测设备110用以设置于薄膜300的下表面。第二光学检测设备130用以设置于待测物(晶粒200)的上表面。

当第一区域R1以及第二区域R2的位置调整完成后，使用者移动第一光学检测设备110以抵接薄膜300对应第二区域R2的位置，并使薄膜300受抵接的区域朝向第二光学检测设备130推移，从而使得位于第二区域R2的晶粒200，较薄膜300其余区域上的晶粒200更靠近第二光学检测设备130。具体而言，第一光学检测设备110抵接薄膜300的位置为上述的摄像透光区ITR。由于薄膜300受到第一光学检测设备110的推压，薄膜300也因而受到拉紧并扺接于第一光学检测设备110，因此，薄膜300在光学检测进行的期间将不会产生振动的问题，有助第一光学检测设备110以及第二光学检测设备130对晶粒200进行稳定的拍摄。上述第一光学检测设备110抵接薄膜300的方式可依实际需求调整，例如在第一光学检测设备110抵接薄膜300对应第二区域R2的位置时，仅需要使承载面1151接触薄膜300，而第一光学检测设备110并不会再施加朝向第二光学检测设备130推移的力。

当第一光学检测设备110抵接薄膜300对应第二区域R2的位置后，使用者启动第一光学检测设备110拍摄晶粒200以提供第一图像数据，并可同时启动第二光学检测设备130拍摄晶粒200以提供第二图像数据。根据第一图像数据以及第二图像数据的对照，使用者可以确认出相同的晶粒200，并从晶粒200的正面及背面查看个别的晶粒200是否出现损伤或缺陷，从而判断个别的晶粒200是否合格。如此一来，晶粒200的检测变得更方便和更省时。

相似于第一光学检测设备110，第二光学检测设备130亦可平行中心轴线CL朝向晶粒200射出同轴光，或是围绕中心轴线CL朝向晶粒200射出环形光。因此，光学检测系统100可以第二光学检测设备130射出同轴光、环形光或此两者的任意组合，对晶粒200的正面进行光学检测，及/或以第一光学检测设备110射出同轴光(即上述的第二光线L2)、环形光(即上述的第一光线L1)或此两者的任意组合，对晶粒200的背面进行光学检测。如此一来，光学检测系统100对晶粒200进行光学检测的灵活性，能够得以有效提高。由于第一光学检测设备110通过薄膜300的阻隔才能拍摄晶粒200的底面，因此需通过不同光源(例如上述的同轴、环状或各种颜色)的组合才能较佳地拍摄晶粒200底面可能的缺陷。

综上所述，本发明上述实施方式所揭露的技术方案至少具有以下优点：

(1)通过围绕中心轴线设置的发光表面朝向摄像透光区射出第一光线，待测物朝向摄像装置一侧的高低起伏因着第一光线的照射而产生阴影，而待测物光暗分布的图像更被摄像装置拍摄下来，从而有助使用者根据所拍摄的图像判断待测物是否合格。

(2)由于中空结构更包含凸出部，凸出部位于腔体远离管体的一侧，凸出部沿中心轴线延伸，而摄像透光区位于凸出部远离腔体的一侧，因此，当摄像透光区靠近待测物时，腔体触碰到待测物以外的其他物件的机会将得以有效降低，使得第一光学检测设备对待测物的检测能够更稳定。

(3)由于薄膜受到第一光学检测设备的推压，薄膜因而受到拉紧并扺接于第一光学检测设备，因此，薄膜在光学检测进行的期间将不会产生振动的问题，有助第一光学检测设备以及第二光学检测设备对晶粒进行稳定的拍摄。

(4)根据第一图像数据以及第二图像数据，使用者可以从晶粒的正面及背面查看个别的晶粒是否出现损伤或缺陷，从而判断个别的晶粒是否合格。如此一来，晶粒的检测变得更方便和更省时。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种光学检测系统，用以检测一待测物，所述待测物的下表面粘贴于一薄膜上，其特征在于，所述光学检测系统包含：

一第一光学检测设备，用以设置于所述薄膜的下表面，包含：

一中空结构，具有相对的一第一端以及一第二端，所述第一端具有一摄像透光区，所述中空结构包含一管体以及一腔体，所述腔体设置在所述管体的一侧，所述第一端位于所述腔体远离所述管体的一侧，所述第二端位于所述管体远离所述腔体的一侧；

一摄像装置，位于所述第二端，用以通过所述摄像透光区拍摄一图像，所述摄像透光区的中心与所述摄像装置的镜头中心定义一中心轴线，所述腔体与所述管体实质上沿所述中心轴线设置；以及

一环型光源，至少部分围绕所述中心轴线设置于所述腔体内，且位于所述中空结构第一端与所述第二端之间，并配置以朝向所述摄像透光区射出至少一第一光线；以及

一第二光学检测设备，对应所述中心轴线，用以设置于所述待测物的上表面。

2.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述环型光源具有一发光表面，所述发光表面至少部分围绕所述中心轴线设置，且所述发光表面相对所述中心轴线倾斜一角度，所述角度的范围为50度至75度之间，所述发光表面配置以射出所述第一光线。

3.如权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光学检测设备更包含：

一同轴光源，设置于所述中空结构内，并配置以平行所述中心轴线朝向所述摄像透光区射出至少一第二光线，其中所述第二光线为红色、绿色、蓝色或白色。

4.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光学检测设备更包含：

一透光板体，设置于所述第一端作为所述摄像透光区，所述透光板体具有一承载面，所述承载面配置以抵接所述待测物。

5.如权利要求4所述的光学检测系统，其特征在于，所述透光板体为石英玻璃、蓝宝石玻璃或其他透明材质。

6.如权利要求4所述的光学检测系统，其特征在于，所述承载面实质上为平坦表面。

7.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述腔体具有一锥状部以及一支撑环，所述支撑环连接于所述锥状部与所述管体之间，所述环型光源设置于所述支撑环内，所述支撑环具有一第一螺纹，所述锥状部具有一第二螺纹，所述第二螺纹耦合所述第一螺纹。

8.如权利要求7所述的光学检测系统，其特征在于，所述锥状部的外径朝远离所述管体的一方向逐渐减小。

9.如权利要求7所述的光学检测系统，其特征在于，所述中空结构更包含：

一凸出部，位于所述锥状部远离所述管体的一侧，所述凸出部沿所述中心轴线延伸，所述摄像透光区位于所述凸出部远离所述锥状部的一侧。

10.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述环型光源为多色环型光源，所述环型光源包含红色、绿色、蓝色或白色的发光二极管光源。

11.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，更包含：

一线性导引机构，连接所述中空结构，并配置以沿所述中心轴线线性移动所述中空结构。