CN217877581U - 一种检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种检测装置，所述装置包括载物台、照明组件和成像组件；所述载物台用于承载待检测物；所述照明组件向所述待检测物发出照明光束，经所述待检测物反射或散射后形成检测光束由所述成像组件采集生成所述待检测物的图像信息；其特征在于，所述照明光束或所述检测光束的光路上设置有可切换状态的孔径光阑，所述孔径光阑包括明场状态和暗场状态，所述孔径光阑处于明场状态的光通量大于所述暗场状态的光通量；所述成像组件用于分别生成对应所述明场状态和暗场状态的所述待检测物的图像信息。本检测装置能够提高晶圆检测的精度。

Description

一种检测装置

技术领域

本实用新型涉及晶圆检测领域，特别涉及一种检测装置。

背景技术

随着集成电路制造技术的快速发展，2.5D/3D集成与晶圆级封装等先进封装形式已是封装技术发展的主要方向，其特点是封装尺寸越来越小，互联密度增大，连接芯片的凸点尺寸和间距越来越小，焊料变形导致的互连短路问题日益突出，对晶圆凸点共面性三维检测的需求也更加迫切。

目前的晶圆凸点检测技术中，由于凸点的尺寸和间距在往更小的发展，从目前几十微米的尺寸向几微米发展，因此检测过程中，更加容易受到环境因素的干扰，导致传统技术中晶圆凸点检测的精度降低。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种检测装置，所述装置包括载物台、照明组件和成像组件；

所述载物台用于承载待检测物；

所述照明组件向所述待检测物发出照明光束，经所述待检测物反射或散射后形成检测光束由所述成像组件采集生成所述待检测物的图像信息；

所述照明光束或所述检测光束的光路上设置有可切换状态的孔径光阑，所述孔径光阑包括明场状态和暗场状态，所述孔径光阑处于明场状态的光通量大于所述暗场状态的光通量；

所述成像组件用于分别生成对应所述明场状态和暗场状态的所述待检测物的图像信息。

在其中一个实施例中，所述孔径光阑为中空结构的通光孔径，所述孔径光阑的通光孔径中心处设置有通过电控切换的挡光片，所述挡光片在暗场状态时，阻挡所述通光孔径中心处部分光。

在其中一个实施例中，所述孔径光阑包括第一通光孔径和第二通光孔径，所述第一通光孔径和第二通光孔径通过电控切换至所述照明光束或所述检测光束的光路上，所述第一通光孔径对应明场状态，所述第二通光孔径对应暗场状态，所述第一通光孔径的光通量大于所述第二通光孔径的光通量。

在其中一个实施例中，所述照明组件沿所述照明光束的光路依次设置有光源、光整形组件、第一狭缝和第一显微物镜；

所述光整形组件用于将所述照明光束整形为线状照明光束并耦合至所述第一狭缝出射。

在其中一个实施例中，其特征在于，所述孔径光阑设置于所述第一狭缝和所述第一显微物镜之间。

在其中一个实施例中，所述光整形组件包括光纤束和光纤耦合透镜。

在其中一个实施例中，其特征在于，所述成像组件沿所述检测光束的光路依次设置有第二狭缝、第二显微物镜、管镜和高速相机；

所述检测光束穿过所述第二狭缝，经所述第二显微物镜和管镜后进入所述高速相机。

在其中一个实施例中，其特征在于，所述孔径光阑设置于所述第二显微物镜和所述管镜之间。

在其中一个实施例中，其特征在于，所述高速相机包括第一高速相机和第二高速相机，所述管镜和高速相机之间设置有分光棱镜，所述检测光束经过所述管镜后，由所述分光棱镜分光进入所述第一高速相机和第二高速相机，所述第一高速相机和第二高速相机用于分别生成明场状态的待检测物的图像信息和暗场状态的待检测物的图像信息。

在其中一个实施例中，其特征在于，所述分光棱镜的分光比率为1:1。

在其中一个实施例中，其特征在于，所述照明光束入射所述待检测物的入射角为30度。

相较于现有技术，本申请的检测装置具有以下有益效果。

本实用新型的检测装置在成像之前的照明组件或成像组件的光路上设置了可切换明场状态和暗场状态的孔径光阑，使得成像组件对于待检测物的同一位置可随着孔径光阑的快速切换同时得到在光照强度较高的明场状态下的明场图像以及在光照强度较弱的暗场状态下的暗场图像，对于被检测物表面反射或散射性质不同的位置，可根据明场图像和暗场图像分别分析其可能存在的，而不会由于部分位置的反射可能超出成像组件的动态响应范围而造成误判，从而提高了检测的准确率。

附图说明

图1为本申请一个实施例中一种检测装置的示意图；

图2为本申请一个实施例中一种可切换状态的孔径光阑的示意图；

图3为本申请另一个实施例中一种检测装置的示意图；

图4为本申请另一个实施例中一种检测装置的示意图；

图5为本申请另一个实施例中一种检测装置的示意图；

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

本实用新型提供了一种检测装置，特别针对晶圆上的凸点进行光学成像检测，具体的，如图1所示，该装置包括载物台10、照明组件20和成像组件30，载物台10用于承载待检测物，例如晶圆片等。在本实施例中，载物台10为可旋转晶圆片的水平承载平台，在其他实施例中，也可以是夹具或其他对待检测物进行支撑和移动的支撑固定件。

照明组件20向待检测物40发出照明光束L1，经待检测物反射或散射后形成检测光束L2，L2则进入成像组件30，由成像组件30采集生成待检测物40的图像信息，被检测物被照明光束L1照射的位置则成像于该图像中，即可通过对该图像进行检测分析判断被检测凸点的信息，可以是凸点的高度信息。

具体的，在本实施例中，照明组件20沿照明光束L1的光路依次设置有光源21、光整形组件22、第一狭缝23和第一显微物镜24。光整形组件22用于将照明光束L1整形为线状照明光束并耦合至第一狭缝23出射。第一显微物镜24则用于将第一狭缝23出射的照明光束L1缩小成像到被检测物的局部位置以提高分辨率，例如对于晶圆凸点检测而言，则需要第一显微物镜24将第一狭缝23出射的照明光束L1缩小成像到凸点的大小级别。

光源21为LED光源，也可以是卤素灯，氙灯等非相关光源。优选的，光源21可设置滤光片色轮，从而控制输出光束的光谱。滤光片光谱根据芯片工艺特点确定，通常为白色，蓝色，绿色，红色，黄色，青色等，根据芯片表面镀层不同调整颜色。

光源21发出光束的光斑为圆形光斑，光整形组件22则用于将照明光束整形为线状照明光束并耦合至第一狭缝23出射。具体的，在本实施例中，光整形组件22包括光纤束221和光纤耦合透镜222，其中光纤束221与光源21连接的入射端为圆形，与光源21的发出的原型光斑匹配；另一端出射端则排布成线形(“一”字形)，使得照明光束L1由光纤束221处出射时的光斑为线形光斑，再经过光纤耦合透镜222，将线形发光面耦合在第一狭缝23处，使得整形为线形的照明光束L1穿过第一狭缝23。

第一狭缝23则可减少杂散光进入照明组件20和成像组件30，光纤耦合透镜222则可使得光纤束221与第一狭缝23耦合时能量损失最小。

照明光束L1由第一显微物镜24出射后照射在被检测物40的表面上，发生反射和散射，从而形成了检测光束L2，进而进入成像组件30。优选的，照明光束L1入射待检测物40的入射角为30度。

在本实施例中，成像组件30沿检测光束L2的光路依次设置有第二狭缝31、第二显微物镜32、管镜33和高速相机35。

由于照明光束L1和散射或反射形成的检测光束L2也为线形，因此第二狭缝31也可起到减少杂散光进入成像组件30的作用。检测光束L2经过第二显微物镜32和管镜33放大后进入高速相机35成像，即可得到被检测物在照明光束L1照射位置的图像信息。

在本实施例中，在照明光束L1或检测光束L2的光路上设置有可切换状态的孔径光阑50，孔径光阑50包括明场状态和暗场状态，孔径光阑50处于明场状态的光通量大于暗场状态的光通量。成像组件30用于分别生成对应明场状态和暗场状态的待检测物的图像信息。

在一个实施例中，如图1所示，孔径光阑50设置于成像组件30内，具体的，设置于第二显微物镜32和管镜33之间的检测光束L2的光路上。如图2所示，孔径光阑50为中空结构的通光孔径51，孔径光阑50的通光孔径中心处设置有通过电控切换的挡光片52，挡光片52在暗场状态时，阻挡通光孔径51中心处部分光。这就使得孔径光阑50处于明场状态的光通量大于暗场状态的光通量。

也就是说，在孔径光阑50处于明场状态时，孔径光阑50不对检测光束L2进行部分遮挡，而在暗场状态时对检测光束L2进行部分遮挡，以减弱光照强度，从而使得高速相机能够分别在光照较强的情况下(即明场状态下)和光照较弱的情况下拍摄得到被检测物同一位置的图像。

进一步的，高速相机35包括第一高速相机351和第二高速相机352，管镜33和高速相机35之间设置有分光棱镜34，检测光束L2经过管镜33后，由分光棱镜34分光进入第一高速相机351和第二高速相机352，第一高速相机351和第二高速相机352用于分别生成明场状态的待检测物的图像信息和暗场状态的待检测物的图像信息。其中，分光棱镜34的分光比率为1:1。

分别对应明场状态和暗场状态的双高速相机可采用不同的动态响应范围的高速相机，对应明场状态的高速相机可采用动态响应范围的基准亮度较高的高速相机，对应暗场状态的高速相机可采用动态响应范围的基准亮度较低的高速相机，使用分光棱镜34后，随着孔径光阑50的明场暗场状态切换，可在不切换高速相机的情况下在两个高速相机上分别生成明场状态的待检测物的图像信息和暗场状态的待检测物的图像信息，从而提高效率。

在其他实施例中，如图3所示，孔径光阑50还可设置于照明组件20内，具体的，可设置于第一狭缝23和第一显微物镜24之间的照明光束L1的光路上。

也就是说，只要孔径光阑50设置于进入高速相机前的照明光束L1或检测光束L2的光路上切换进入高速相机的光通量即可。

在另一个实施例中，孔径光阑50也可以是其他形态。如图4和图5所示，孔径光阑50包括第一通光孔径53和第二通光孔径54，第一通光孔径53和第二通光孔径54通过电控切换至照明光束L1或检测光束L2的光路上，第一通光孔径53对应明场状态，第二通光孔径54对应暗场状态，第一通光孔径53的光通量大于第二通光孔径54的光通量。

同样的，此种形态的孔径光阑50既可设置于照明组件20内，例如，可设置于第一狭缝23和第一显微物镜24之间的照明光束L1的光路上，也可设置于成像组件30内，例如，可设置于第二显微物镜32和管镜33之间的检测光束L2的光路上。只要设置于进入高速相机前的照明光束L1或检测光束L2的光路上，通过切换第一通光孔径53和第二通光孔径54，控制切换进入高速相机的光通量即可。

本实用新型的检测装置在成像之前的照明组件或成像组件的光路上设置了可切换明场状态和暗场状态的孔径光阑，使得成像组件对于待检测物的同一位置可随着孔径光阑的快速切换同时得到在光照强度较高的明场状态下的明场图像以及在光照强度较弱的暗场状态下的暗场图像，对于被检测物表面反射或散射性质不同的位置，可根据明场图像和暗场图像分别分析其凸点的高度信息，而不会由于部分位置的反射可能超出成像组件的动态响应范围而造成误判，从而提高了检测的准确率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种检测装置，所述装置包括载物台、照明组件和成像组件；

所述载物台用于承载待检测物；

所述照明组件向所述待检测物发出照明光束，经所述待检测物反射或散射后形成检测光束由所述成像组件采集生成所述待检测物的图像信息；

其特征在于，所述照明光束或所述检测光束的光路上设置有可切换状态的孔径光阑，所述孔径光阑包括明场状态和暗场状态，所述孔径光阑处于明场状态的光通量大于所述暗场状态的光通量；

所述成像组件用于分别生成对应所述明场状态和暗场状态的所述待检测物的图像信息。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述孔径光阑为中空结构的通光孔径，所述孔径光阑的通光孔径中心处设置有通过电控切换的挡光片，所述挡光片在暗场状态时，阻挡所述通光孔径中心处部分光。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述孔径光阑包括第一通光孔径和第二通光孔径，所述第一通光孔径和第二通光孔径通过电控切换至所述照明光束或所述检测光束的光路上，所述第一通光孔径对应明场状态，所述第二通光孔径对应暗场状态，所述第一通光孔径的光通量大于所述第二通光孔径的光通量。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述照明组件沿所述照明光束的光路依次设置有光源、光整形组件、第一狭缝和第一显微物镜；

所述光整形组件用于将所述照明光束整形为线状照明光束并耦合至所述第一狭缝出射。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述孔径光阑设置于所述第一狭缝和所述第一显微物镜之间。

6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述光整形组件包括光纤束和光纤耦合透镜。

7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述成像组件沿所述检测光束的光路依次设置有第二狭缝、第二显微物镜、管镜和高速相机；

所述检测光束穿过所述第二狭缝，经所述第二显微物镜和管镜后进入所述高速相机。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述孔径光阑设置于所述第二显微物镜和所述管镜之间。

9.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述高速相机包括第一高速相机和第二高速相机，所述管镜和高速相机之间设置有分光棱镜，所述检测光束经过所述管镜后，由所述分光棱镜分光进入所述第一高速相机和第二高速相机，所述第一高速相机和第二高速相机用于分别生成明场状态的待检测物的图像信息和暗场状态的待检测物的图像信息。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述分光棱镜的分光比率为1:1。

11.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述照明光束入射所述待检测物的入射角为30度。

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