CN115774000A - 具有荧光检测功能的双面光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有荧光检测功能的双面光学检测系统，其对承载在透光支撑膜上的多个晶粒的正反两面进行检测，其中，所测晶粒的反面具有荧光粉涂层。该双面光学检测系统包含：检测座及分别配置在检测座上下两侧的第一检测机及第二检测机，检测座通过扩膜调节组件对透光支撑膜进行控制，使晶粒间的间距加大，第一检测机及第二检测机均采用属于可见光波长范围的检测光来进行检测，其中第二检测机还包括利用较短波长的检测光来对被激发光进行检测的配置。这样，透光支撑膜可具有较佳支撑性且让各个晶粒易于被个别检测，也使晶粒的正反两面可在同一检测系统内被完成检测。

Description

具有荧光检测功能的双面光学检测系统

【技术领域】

本发明涉及一种双面光学检测系统，更具体地讲，本发明涉及一种具有荧光检测功能的双面光学检测系统。

【背景技术】

在半导体制备过程中，需要对晶圆或晶圆经切割后所形成的晶粒进行各种检测，例如：对于采用覆晶(Flip Chip)封装技术的发光二极管来说，每颗发光二极管晶粒就至少需要对其正面及反面进行外观上的检测，以确认其表面是否具有不被期望的缺陷或杂质的沾附。

进一步地，对于晶粒的其中一面(例如发光面)涂布有荧光材料的覆晶式发光二极管来说，除了位于相反两面的电极面与发光面的外观检测外，荧光材料的涂布均匀度也关系着覆晶式发光二极管的发光效率。然而，传统的外观检测方式是采用可见光范围的照射光来进行，可见光范围的照射光无法让荧光粉涂层被激发而生成出射光，因此传统的外观检测无法对发光二极管的荧光粉涂层的涂布状况进行有效检知，造成通过外观检测但荧光材料涂布不均的发光二极管，在发光效率上产生瑕疵，进而导致合格率下降。

【发明内容】

本发明的一目的在于对具有荧光粉涂层的晶粒提供有效的双面光学检测系统。

本发明的另一目的在于对晶粒提供良好的正反两面的检测环境。

为了实现上述目的及其他目的，本发明提供了一种具有荧光检测功能的双面光学检测系统，其用于对承载在一透光支撑膜上的多个晶粒的正反两面进行检测，所述多个晶粒的反面具有荧光粉涂层。该双面光学检测系统包含：一检测座、一第一检测机及一第二检测机；检测座包括一载台及配置在载台上的一扩膜调节组件，载台具有贯通本体的一检测通孔，扩膜调节组件是用于使透光支撑膜被维持在检测通孔的上方，以及用于拉伸透光支撑膜使被承载的多个晶粒之间的间距被加大。第一检测机配置于透光支撑膜的上侧，用于产生属于可见光波长范围的一第一检测光以照射多个晶粒的正面，该第一检测机也用于接收反射自多个晶粒的正面且属于可见光波长范围的一第一反射光；第二检测机配置于透光支撑膜的下侧、以透过检测通孔及透光支撑膜对多个晶粒的反面进行检测，该第二检测机用于产生属于可见光波长范围的一第二检测光以及用于产生一第三检测光以照射多个晶粒的反面，第二检测机也用于接收反射自多个晶粒的反面且属于可见光波长范围的一第二反射光，以及用于接收基于第三检测光的激发而自多个晶粒的反面所出射的一被激发光，其中，第三检测光的波长短于第一检测光及第二检测光的波长。

根据本发明的一实施方式，第一检测机可包括：一第一光照射部及一第一光检测部，第一光照射部可用于产生第一检测光，第一光检测部可用于接收第一反射光，其中，第一光照射部及第一光检测部是以同轴照明方式配置，第一光照射部相对于第一光检测部可更靠近检测座。

根据本发明的一实施方式，第二检测机可包括：一反射部、一第二光检测部、及配置在反射部与第二光检测部之间的一第二光照射部及一第三光照射部。反射部可具有中空的一腔体，反射部的上端及下端可各具有连通腔体内部的一开口，第二光照射部用于产生第二检测光，第三光照射部用于产生第三检测光。第二检测光的照射光线可依次通过腔体下端及上端的开口并透过透光支撑膜照射至多个晶粒的反面。第三检测光可基于斜向入射腔体内壁面的方式以形成反射至多个晶粒的反面的第三检测光。其中，第二光检测部是用于接收第二反射光或被激发光。

根据本发明的一实施方式，反射部可于腔体内定义有邻近上端的一反射区及邻近下端的一衰减区，反射区可于腔体的内部壁面具有提高反射率的涂层，衰减区在腔体的内部壁面可具有抑制反射率的涂层。

根据本发明的一实施方式，反射部的反射区可被构造为其内径均一的一管体，反射部的衰减区可被构造为其内径是自连接管体的部位朝下端的方向渐扩的一截锥型管体。

根据本发明的一实施方式，第三光照射部可配置为邻近截锥型管体下缘的一环型发光组件，环型发光组件可通过使其照射方向平行于截锥型管体的内壁面来配置。

根据本发明的一实施方式，第二光照射部及第二光检测部是以同轴照明方式配置，第二光照射部相对于第二光检测部可更靠近检测座，第三光照射部相对于第二光照射部可更靠近检测座。

根据本发明的一实施方式，在第二光检测部可配置一滤光元件，滤光元件阻挡具有第三检测光的波长的光线以及使波长长于第三检测光的光线通过。

根据本发明的一实施方式，第二检测机可被配置为移动在一第一轴向上，第二检测机被配置为使反射部的上端支承透光支撑膜。

这样，本发明实施方式所公开的双面光学检测系统可通过扩膜调节组件让晶粒具有间距，同时提供支撑性让被承载的晶粒稳固于透光支撑膜上，以及第一检测机及第二检测机均包括使用属于可见光波长范围的检测光来进行检测的配置，其中第二检测机还包括使用较短的波长的检测光来对被激发光进行检测的配置，从而让检测环境完备，晶粒的正反两面可在同一检测系统内被完成检测。

此外，具有荧光粉涂层的晶粒也能基于波长短于第一及第二检测光的波长的检测光，来生成被激发光，达到荧光材料涂布是否均匀的取样，供后续系统依据被激发光的亮暗程度来判读是否具有瑕疵。

【附图说明】

图1是根据本发明一实施方式的双面光学检测系统的光路径示意图；

图2是根据图1所示实施方式的双面光学检测系统的部分立体示意图；

图3是根据图1所示实施方式的双面光学检测系统的部分光路径示意图。

【具体实施方式】

为充分了解本发明的目的、特征及功效，现借助下述具体的实施方式，并配合附图，对本发明做一详细说明，说明如后：

在本申请中，所描述的用语“一”或“一个”来描述单元、部件、结构、装置、模块、系统、部位或区域等。此举只是为了方便说明，并且对本发明的范畴提供一般性的意义。因此，除非很明显地另指他意，否则此种描述应理解为包括一个或至少一个，且单数也同时包括复数。

在本申请中，所描述的用语“包含、包括、具有”或其他任何类似用语意系非仅限在本申请所列出的此等要件而已，而是可包括未明确列出但却是所述单元、部件、结构、装置、模块、系统、部位或区域通常固有的其他要件。

在本申请中，所描述的“第一”或“第二”等类似序数的词语，是用以区分或指关联于相同或类似的元件、结构、部位或区域，且不必然隐含此等元件、结构、部位或区域在空间上的顺序。本领域技术人员应理解的是，在某些情况或配置下，序数词语可交换使用而不影响本发明的实施。

请参照图1及图2，图1为根据本发明一实施方式的双面光学检测系统的光路径示意图，图2为根据图1所示实施方式的双面光学检测系统的部分立体示意图，图2主要示例出检测座100及部分的第二检测机300。双面光学检测系统包含：检测座100、第一检测机200及第二检测机300。第一检测机200配置在检测座100的上方，第二检测机300配置在检测座100的下方，通过上下两侧的配置方式对承载在检测座100上的晶粒400进行正反两面的检测。第一检测机200及第二检测机300可包括更多的光学组件，如在光照射部内用来塑型照射光线和/或调整放大倍率的物镜组、用来替换物镜组的转盘构件等组件，本案实施例中为便于说明，习用的相关组件是以简化的方式在图中呈现或是未绘示。

检测座100包括载台110及配置在载台110上的扩膜调节组件120。扩膜调节组件120用来稳固以及拉伸透光支撑膜130。透光支撑膜130被配置为一种具备一定程度弹性能力的伸缩膜体，在透光支撑膜130被拉伸前，扩膜调节组件120使透光支撑膜130被稳固夹持并支撑所承载的晶圆。当晶圆进行了切割裂片的工序后形成紧密靠在一起的多个晶粒，后续由扩膜调节组件120进行拉伸扩膜的动作，以让这些晶粒之间的间距被加大。如此，有助于各个晶粒的光学检测。扩膜调节组件120例如是一种夹持工件而夹持在透光支撑膜130的周缘，扩膜调节组件120也具有可被调节的机构、以调节来扩大夹持面积进而拉大被夹持的物件(透光支撑膜130)的面积，也拉大放置在透光支撑膜130上的晶粒之间的间距。

载台110具有贯通自身本体的检测通孔111，透光支撑膜130可通过扩膜调节组件120被配置维持在检测通孔111的上方，检测通孔111可让下方的第二检测机300的检测光线可入射透光支撑膜130，进而照射在晶粒400的反面(即发光面)。

第一检测机200配置于透光支撑膜130的上侧。第一检测机200用于产生属于可见光波长范围的第一检测光L1以照射晶粒400的正面，以及用于接收反射自晶粒400的正面且属于可见光波长范围的第一反射光R1。举例来说，第一检测光L1通过第一光照射部210来产生，第一反射光R1通过第一光检测部220来接收，第一光照射部210相对于第一光检测部220来说更靠近检测座100。

第一光照射部210及第一光检测部220可通过同轴照明的方式来配置，如图1的示例，第一光检测部220可通过影像传感器同时搭配同轴照明的第一光照射部210照明晶粒400的光线进行取像。同轴照明的配置方式可通过半反射镜达成第一检测光L1的反射而进入第一检测机200内的光轴，第一光检测部22也可在此光轴上通过第一反射光R1穿透半反射镜的方式接收第一反射光R1。再整体举例来说，可应用作为光源的激光发光二极管、准直透镜(collimated lens)以及半反射镜(half mirror)等常用元件组成，在此不再赘述。

第二检测机300包括：第二光照射部310、第二光检测部320、第三光照射部330及反射部340。自检测座100下方依次向下的配置为反射部340、第三光照射部330、第二光照射部310与第二光检测部320。反射部340具有中空的腔体341，腔体341的上端及下端各具有连通腔体341内部的一开口。

第二光照射部310用于产生第二检测光L2，第三光照射部330用于产生第三检测光L3。第二检测光L2的波长属于可见光波长范围(相同于第一检测光L1)，第二检测光L2通过检测通孔111及穿透过透光支撑膜130以照射至晶粒400的反面。属于可见光波长范围的检测光可用于晶粒表面状况的取像，因此自晶粒400反面所反射的第二反射光R2穿透过透光支撑膜130，以及通过检测通孔111与反射部340的腔体341，在同样为同轴照明的第二光照射部310与第二光检测部320的配置下，被第二光检测部320接收，以取得晶粒400反面的外观检测的影像资料。

第三光照射部330配置为环型发光组件，可让前述第二检测光L2及第二反射光R2通过。第三光照射部330所生成的第三检测光L3斜向入射腔体341的内壁面，并通过内壁面反射至晶粒400的反面。第三检测光L3具有较短的波长，第三检测光L3的波长短于前述第一检测光L1及第二检测光L2的波长。在荧光检测模式下，第三检测光L3于本发明实施方式中是以不可见光来配置，进而用于作为一种激发光源，当此激发光源照射至晶粒400具有荧光粉涂层的反面时，光源能被荧光粉吸收，荧光粉进一步会释放出可见光波长范围的光线出来(即被激发光E1，波长比第三检测光L3的波长还长)，透过第二光检测部320所接收到的被激发光E1的亮暗程度来分辨晶粒400反面的瑕疵。这样，对晶粒400具有荧光粉涂层的反面来说，当其荧光粉涂层不均匀时，所发出的被激发光E1就会呈现出亮度不均的状态，较严重的状况甚至部分区块无法生成被激发光E1，而这些情况下的影像资料均可被运作在荧光检测模式的第二检测机300所取得。

因此，第一检测机200对晶粒400的正面以可见光进行外观检测，第二检测机300对晶粒400的反面以可见光进行外观检测，此外第二检测机300还可运作在荧光检测模式，以不可见光进行晶粒400反面的荧光粉涂层状况的检测。在进一步的实施方式中，为提高荧光粉涂层状况检测的正确性，还可在第二光检测部320前配置一滤光元件，该滤光元件用于阻挡具有第三检测光的波长的光线以及使波长长于第三检测光L3的光线通过，进而避免第三检测光L3干扰荧光检测模式下的检测结果。

接着请参照图2及图3，图3为根据图1所示实施方式的双面光学检测系统的部分光路径示意图。图3主要是示例第二检测机300的部分。为进一步使第三检测光L3以更均匀的照射方式照射晶粒400的反面以及避免第三检测光L3干扰第二光检测部320对于被激发光E1的接收，反射部340于腔体341内定义有邻近上端的反射区342及邻近下端的衰减区343。反射区342是在腔体341的内部壁面具有提高反射率的涂层，衰减区343则是在腔体341的内部壁面具有抑制反射率的涂层。

如图2和图3所示，反射部340的反射区342构造为其内径均一的一管体，反射部340的衰减区343构造为其内径自连接所述管体的部位朝所述下端的方向渐扩的一截锥型管体。截锥型管体在腔体341内具有倾斜的壁面，其倾斜方向大致平行于第三检测光L3自第三光照射部330的出射方向，第三检测光L3朝向腔体341内的反射区342的壁面入射，再反射至晶粒400的反面。另一方面，自晶粒400反面的荧光粉涂层所被激发出且穿过反射部340的被激发光E1，可被第二光检测部320捕捉。

在本发明公开的双面光学检测系统的实施方式中，可区分为可见光模式的检测及不可见光模式的检测。在可见光模式的检测下，第一检测机200及第二检测机300可分别依次地进行晶粒的正面与反面的外观检测。在不可见光模式的检测下，则由第二检测机300进行晶粒反面的检测，取得晶粒反面的荧光发光状况的影像资料，进而可供后端通过荧光的发光均匀度来判定荧光粉涂层是否有瑕疵。

此外，第二检测机300可被配置为移动在第一轴向X1上。如图1及图3所示，在可见光模式或不可见光模式的检测下，第二检测机300被配置为移动在第一轴向X1上(向上移动)，使反射部342的上端支承透光支撑膜130，除了可进一步稳定透光支撑膜130外，也可让光线不向外泄漏而获取更多的第一反射光R1、第二反射光R2、及被激发光E1。其中，图2示例出移动在第一轴向X1上的第二检测机300尚未使反射部342的上端支承透光支撑膜130的状态。

综合上述，透光支撑膜可具有较佳支撑性且让各个晶粒易于被个别检测，也使晶粒的正反两面可在同一检测系统内被完成检测，并基于不可见光的相关光源装置与照射环境被较佳地配置在第二光机中，进而提供晶粒良窳分类上的可靠依据(正确的影像资料，包含每个晶粒反面的荧光发光均匀度)。

本发明在上文中公开了优选的实施方式，然本领域技术人员应理解的是，此处的实施方式仅用于描述本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，所有与本发明实施方式等效的变化与置换，均应理解为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求的保护范围为准。

【附图标记】

100 检测座

110 载台

111 检测通孔

120 扩膜调节组件

130 透光支撑膜

200 第一检测机

210 第一光照射部

220 第一光检测部

300 第二检测机

310 第二光照射部

320 第二光检测部

330 第三光照射部

340 反射部

341 腔体

342 反射区

343 衰减区

400 晶粒

E1 被激发光

L1 第一检测光

L2 第二检测光

L3 第三检测光

R1 第一反射光

R2 第二反射光

X1 第一轴向

Claims (9)

1.一种具有荧光检测功能的双面光学检测系统，其用于对承载在一透光支撑膜上的多个晶粒的正反两面进行检测，其中，所述多个晶粒的反面具有荧光粉涂层；所述双面光学检测系统包含：

一检测座，其包括一载台及配置在所述载台上的一扩膜调节组件，所述载台具有贯通本体的一检测通孔，所述扩膜调节组件是用于使所述透光支撑膜被维持在所述检测通孔的上方，以及用于拉伸所述透光支撑膜使被承载的所述多个晶粒之间的间距被加大；

一第一检测机，其配置于所述透光支撑膜的上侧，所述第一检测机用于产生属于可见光波长范围的一第一检测光以照射所述多个晶粒的正面，所述第一检测机还用于接收反射自所述多个晶粒的正面且属于可见光波长范围的一第一反射光；及

一第二检测机，其配置于所述透光支撑膜的下侧以透过所述检测通孔及所述透光支撑膜对所述多个晶粒的反面进行检测，所述第二检测机用于产生属于可见光波长范围的一第二检测光以及用于产生一第三检测光以照射所述多个晶粒的反面，所述第二检测机还用于接收反射自所述多个晶粒的反面且属于可见光波长范围的一第二反射光，以及用于接收基于所述第三检测光的激发而自所述多个晶粒的反面所出射的一被激发光，其中所述第三检测光的波长短于所述第一检测光及所述第二检测光的波长。

2.如权利要求1所述的双面光学检测系统，其中，所述第一检测机包括：一第一光照射部及一第一光检测部，所述第一光照射部是用于产生所述第一检测光，所述第一光检测部是用于接收所述第一反射光，其中所述第一光照射部及所述第一光检测部是以同轴照明方式配置，所述第一光照射部相对于所述第一光检测部更靠近所述检测座。

3.如权利要求2所述的双面光学检测系统，其中，所述第二检测机包括：一反射部、一第二光检测部、及配置在所述反射部与所述第二光检测部之间的一第二光照射部及一第三光照射部，所述反射部具有中空的一腔体，所述反射部的上端及下端各具有连通所述腔体内部的一开口，所述第二光照射部用于产生所述第二检测光，所述第三光照射部用于产生所述第三检测光，所述第二检测光的照射光线依次通过所述腔体下端及上端的开口并透过所述透光支撑膜照射至所述多个晶粒的反面，所述第三检测光基于斜向入射所述腔体内壁面的方式以形成反射至所述多个晶粒的反面的所述第三检测光，其中，所述第二光检测部是用于接收所述第二反射光或所述被激发光。

4.如权利要求3所述的双面光学检测系统，其中，所述反射部在所述腔体内定义有邻近所述上端的一反射区及邻近所述下端的一衰减区，所述反射区在所述腔体的内部壁面具有提高反射率的涂层，所述衰减区在所述腔体的内部壁面具有抑制反射率的涂层。

5.如权利要求4所述的双面光学检测系统，其中，所述反射部的所述反射区构造为其内径均一的一管体，所述反射部的所述衰减区构造为其内径是自连接所述管体的部位朝所述下端的方向渐扩的一截锥型管体。

6.如权利要求5所述的双面光学检测系统，其中，所述第三光照射部是配置为邻近所述截锥型管体下缘的一环型发光组件，所述环型发光组件是通过使其照射方向平行于所述截锥型管体的内壁面来配置。

7.如权利要求3-6之一所述的双面光学检测系统，其中，所述第二光照射部及所述第二光检测部是以同轴照明方式配置，所述第二光照射部相对于所述第二光检测部更靠近所述检测座，所述第三光照射部相对于所述第二光照射部更靠近所述检测座。

8.如权利要求7所述的双面光学检测系统，其中，在所述第二光检测部前配置一滤光元件，所述滤光元件阻挡具有所述第三检测光的波长的光线以及使波长长于所述第三检测光的光线通过。

9.如权利要求7所述的双面光学检测系统，其中，所述第二检测机被配置为移动在一第一轴向上，所述第二检测机被配置为使所述反射部的上端支承所述透光支撑膜。

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