DE102008030425A1 - LED lighting system for an electrical test system - Google Patents
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Abstract
LED-Beleuchtung für ein optisches Prüfgerät mit Mikroskopoptik (8) zur Erzeugung einer mikroskopischen Abbildung wird beschrieben, wobei die LED-Beleuchtung eine Mehrzahl von LED-Einheiten (1, 2, 3) zur Prüfobjektbeleuchtung an unterschiedlichen Positionen am Prüfgerät umfasst. Die LED-Beleuchtung weist mindestens zwei unterschiedlich positionierte LED-Beleuchtungseinheiten (1, 2, 3) zur Erzeugung unterschiedlicher Beleuchtungsarten auf, die eine Beleuchtung im fernen Dunkelfeld, eine Beleuchtung im nahen Dunkelfeld, und die Beleuchtung im Hellfeld jeweils bedient.LED illumination for a microscope optics optical test device (8) for producing a microscopic image is described, wherein the LED illumination comprises a plurality of LED units (1, 2, 3) for test object illumination at different positions on the tester. The LED lighting has at least two differently positioned LED lighting units (1, 2, 3) for generating different types of lighting, each serving a lighting in the distant dark field, a lighting in the near dark field, and the lighting in the bright field.
Description
Die Erfindung betrifft allgemein die Prüfung von elektronischen Baugruppen, sowie die Prüfung von Bauelementen, die beispielsweise auf einem Wafer aufgebracht sind. Dabei werden allgemein die auf einem Träger positionierten Objekte derart geprüft, dass sie unter einem Mikroskop gefahren werden und die Objektlage durch optische Analyse bestimmbar ist.The The invention relates generally to the testing of electronic assemblies, as well as the examination of Devices that are applied for example on a wafer. In general, the objects positioned on a support become so tested that they are driven under a microscope and the object position can be determined by optical analysis.
Basierend auf aufgenommenen Daten wird die Kontaktposition für die elektrische Messung bestimmt. Anschließend werden die Positionen für die elektrische Messung angefahren. Ein Chuck/Werkstückträger mit Wafer und Messnadeln werden zueinander bewegt, bis der elektrische Kontakt sicher hergestellt ist.Based on recorded data, the contact position for the electrical Measurement determined. Subsequently become the positions for approached the electrical measurement. A chuck / workpiece carrier with Wafers and measuring needles are moved towards each other until the electric Contact is made securely.
Für die Bestimmung von Messpositionen ist die sichere Erkennung der unterschiedlichen zu messenden Objekte notwendig. Beim elektrischen Prüfen von Halbleiterchips, die beispielsweise auf einem Wafer aufgebracht sind, ist eine optische Analyse an einer mikroskopischen Abbildung notwendig, um die erforderlichen Messpositionen ausreichend genau bestimmen zu können.For the determination of measuring positions is the safe detection of the different necessary objects to be measured. When electrically testing Semiconductor chips, for example, applied to a wafer is an optical analysis on a microscopic picture necessary to determine the required measuring positions with sufficient accuracy to be able to.
Im Stand der Technik wurden für einen Mikroskopeinsatz Standartbeleuchtung regelmäßig entsprechende Halogenbeleuchtungen verwendet. Bei der Verwendung der Mikroskopdunkelfeldbeleuchtung wird die für das Hellfeld genutzte Beleuchtung auf die Objektivkante umgelenkt, sodass am Objektiv ein ringförmiger Lichtaustritt entsteht. Diese Art Dunkelfeldbeleuchtung ist allerdings sehr uneffizient. Zusätzlich hängt die Abbildung im Dunkelfeld auch von der Objektoberfläche ab, sodass mit normalerweise zur Verfügung gestellten Dunkelfeldbeleuchtungen nur eine ungenügende optische Abbildung des Prüflings bzw. des elektrisch zu prüfenden Chips möglich ist.in the The state of the art has been for a microscope insert standard lighting regularly corresponding Halogen lights used. When using the microscope dark field illumination will the for the brightfield used lighting deflected to the lens edge, so that the lens is an annular Light emission arises. This kind of darkfield lighting is, however very inefficient. additionally depends on that Image in the dark field also from the object surface, so with normally provided dark field illuminations only an insufficient one optical image of the test object or electrically tested Chips is possible.
Im Stand der Technik wurden Prüfsysteme bisher mit einer üblichen Mikroskopbeleuchtung angeboten, wobei jedoch die Beleuchtungseinrichtung nicht optimal ist.in the Prior art testing systems have been so far with a usual Microscope illumination offered, but the lighting device is not optimal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mikroskop gestützte Prüfungen an elektronischen Baugruppen mit optimierter Beleuchtung auszustatten.Of the Invention is based on the object microscope-based tests equip electronic assemblies with optimized lighting.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die Merkmalskombination entsprechend Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The solution This task is done by the combination of features accordingly Claim 1. Advantageous embodiments are the dependent claims remove.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Verfahren, die auf mikroskopischen Abbildungen aufbauen, an Stelle von einer Beleuchtung mit Halogenlampen Licht emittierende Dioden (LED) eingesetzt werden können. Diese werden im Beleuchtungssystem optimal positioniert, wobei für verschiedene Beleuchtungsarten eine Kombination von LEDs oder von LED-Gruppen gebildet wird. Die einzelnen zugehörigen Beleuchtungseinheiten können an unterschiedlichen Positionen im Beleuchtungssystem positioniert sein.Of the Invention is based on the finding that methods based on build up microscopic pictures, instead of lighting with halogen lamps light emitting diodes (LED) are used can. These are optimally positioned in the lighting system, whereby for different Lighting types a combination of LEDs or LED groups is formed. The individual associated lighting units can positioned at different positions in the lighting system be.
Das Beleuchtungssystem besteht aus einer Kombination von unterschiedlich positionierten LEDs als Lichtquellen, wobei vorteilhaft eine LED-Beleuchtungseinheit für die Hellfeldbeleuchtung, eine LED-Beleuchtungseinheit für die nahe Dunkelfeldbeleuchtung und eine weitere LED-Beleuchtungseinheit für die ferne Dunkelfeldbeleuchtung zuständig ist.The Lighting system consists of a combination of different positioned LEDs as light sources, wherein advantageously a LED lighting unit for the Brightfield lighting, an LED lighting unit for the near Dark field illumination and another LED illumination unit for the distance Darkfield lighting in charge is.
Es ist weiterhin vorteilhaft, weiß abstrahlende LEDs einzusetzen, wobei auch andere Farben wie rot, grün oder blau möglich sind.It is also advantageous, white radiating LEDs, although other colors such as red, green or blue possible are.
Eine LED-Beleuchtung zur Erzeugung eines Hellfeldes wird optimal seitwärts in den Abbildungsstrahlengang eingekoppelt und ist somit in Beleuchtungsrichtung vor dem Objektiv des Systems positioniert. Zur Darstellung von Dunkelfeldbeleuchtungen sind die LED-Einheiten jeweils in Beleuchtungsrichtung hinter dem Objektiv positioniert und bilden einen ringförmigen oder auch eckigen Rahmen um den Beleuchtungsstrahlengang. Zur Erzeugung einer Beleuchtung mit nahem Dunkelfeld ist ein Rahmen mit kleinerem Durchmesser vorgesehen und zur Beleuchtung im fernen Dunkelfeld ist ein Rahmen mit größerem Durchmesser vorgesehen. Die einzelnen LEDs sind vorteilhaft über einen Rahmen oder einen Ring gleichmäßig verteilt.A LED lighting to generate a bright field is optimally sideways in the Imaged beam path coupled and is thus in the direction of illumination positioned in front of the lens of the system. For the representation of dark field illuminations are the LED units each in the illumination direction behind the lens positioned and form an annular or square frame around the illumination beam path. To generate a lighting with near dark field, a frame with a smaller diameter is provided and for illumination in the distant dark field is a frame with a larger diameter intended. The individual LEDs are advantageous over a frame or a ring equally distributed.
Es ist vorteilhaft, die Abstrahlrichtung von einzelnen LEDs durch Vorsatzlinsen gezielt zu beeinflussen. Die Linsen werden derart optimiert ausgelegt, dass sie in einem Bereich von +/–10° um eine Oberflächennormale abstrahlen.It is advantageous, the emission direction of individual LEDs by attaching lenses to influence specifically. The lenses are designed in such an optimized way that they are in a range of +/- 10 ° around a surface normal radiate.
Der Abbildungsstrahlengang hat vorteilhafter Weise den gleichen Durchmesser wie ein abzubildendes Objekt.Of the Image beam path advantageously has the same diameter like an object to be imaged.
Im Folgenden wird in einer schematischen die Erfindung nicht einschränkenden Figur eine Ausgestaltung der Erfindung beschrieben.in the The following is a schematic of the invention not limiting Figure describes an embodiment of the invention.
Die Figur zeigt einen Messaufbau für ein LED-Beleuchtungssystem, wobei drei getrennt voneinander positionierte Beleuchtungseinheiten für jeweils drei unterschiedliche Beleuchtungsarten optimal positioniert sind.The FIG. 1 shows a measurement setup for an LED lighting system, wherein three separately positioned lighting units for each three different types of lighting are optimally positioned.
Das
System besteht aus einer Kombination von unterschiedlichen Lichtquellen
für die
Hellfeld-, die nahe Dunkelfeld- und die ferne Dunkelfeldbeleuchtung.
Als Lichtquellen werden weiße
LEDs (Licht emittierende Dioden) verwendet. Deren Licht wird über eine
Optik auf das mit der Kamera zu betrachtende Objekt geführt. Hierbei
wird die Hellfeldbeleuchtung
Eine
Dunkelfeldbeleuchtung wird optimal durch direkte Beleuchtungsanordnungen
Die Beleuchtung für die Erzeugung eines nahen Dunkelfeldes besteht aus LEDs und einer Optik, wobei die LEDs und die Optik auf einem Ring mit der Ringbreite von 1 bis 5 mm um den Abbildungsstrahlengang positioniert sind. Der Abbildungsstrahlengang hat den Durchmesser des abzubildenden Objektes.The Lighting for the generation of a near dark field consists of LEDs and a Optics, with the LEDs and the optics on a ring with the ring width from 1 to 5 mm are positioned around the imaging beam path. The imaging beam path has the diameter of the image to be imaged Object.
Bei der Nutzung von Zeilenkameras zur optischen Erfassung des abgebildeten Objekts ist der Querschnitt des nutzbaren Strahlengangs entsprechend der Figur rechteckförmig ausgebildet. In diesem Fall ist die Beleuchtung des nahen Dunkelfeldes innerhalb eines Rahmens mit der Rahmenbreite von 1 bis 5 mm um den rechteckigen Querschnitt des Strahlenganges herum positioniert.at the use of line scan cameras for optical detection of the imaged Object is the cross section of the usable beam path accordingly the figure rectangular educated. In this case, the illumination of the near dark field is inside a frame with the frame width of 1 to 5 mm around the rectangular Cross section of the beam path positioned around.
Die verwendeten LEDs besitzen eine Linse zur Erzeugung einer Strahlkeule mit einer Öffnung von +/–10° von der Flächennormalen aus gerechnet. Am Rand dieses Öffnungswinkels ist die Lichtstärke auf etwa 50% gegenüber einem Winkel von 0° abgefallen. Der Winkel von 0° ist identisch mit dem Lot auf die abstrahlende Fläche einer LED.The used LEDs have a lens for generating a beam lobe with an opening of +/- 10 ° from the surface normal calculated from. At the edge of this opening angle is the light intensity on about 50% compared dropped off an angle of 0 °. The angle of 0 ° is identical to the solder on the radiating surface of an LED.
Die Linsen der LEDs sind zur Realisierung dieser Abstrahlcharakteristik mittig herum derart poliert, dass die dabei entstehende ebene Fläche, die Größe des LED-Chips besitzt. Die polierten Flächen besitzen in etwa das gleiche Lot wie die abstrahlende Chipfläche.The Lenses of the LEDs are to realize this radiation characteristic centered around polished so that the resulting flat surface, the size of the LED chip has. The polished surfaces own in about the same lot as the radiating chip surface.
Die
Optik für
die Brechung des Beleuchtungsstrahls der nahen und der fernen Dunkelfeldbeleuchtung
besteht aus einer Fresnel-Linse
Wird keine zusätzliche Optik eingesetzt, so werden die LEDs so gebogen, dass für ausreichend viele LEDs das Lot der ab strahlenden Fläche auf das zu beleuchtende Objekt gerichtet ist.Becomes no additional Optics are used, so the LEDs are bent so that for a sufficient number LEDs the lot of radiant surface on the illuminated Object is directed.
Es ist weiterhin vorteilhaft, die drei getrennten Beleuchtungseinheiten auch separat ein- und ausschalten zu können. Somit kann die Beleuchtung für die Erzeugung eines Hellfeldes, für das nahe Dunkelfeld und für das ferne Dunkelfeld separat aktiviert werden.It is also advantageous, the three separate lighting units also to turn on and off separately. Thus, the lighting for the generation of a bright field, for the near dark field and for the far-off darkfield will be activated separately.
Für jeden Beleuchtungskreis bzw. Rahmen kann die Lichtstärke durch den in die Leuchtdioden eingespeisten elektrischen Stromes variiert werden.For each Lighting circle or frame, the light intensity can be fed through the in the light-emitting diodes electric current can be varied.
Der besondere Vorteil an diesem Beleuchtungssystem liegt darin, dass LEDs eine sehr lange Standzeit aufweisen, sodass für lange Zeit kein Wechsel der Lichtquellen erforderlich sein wird. LEDs sind sehr kompakt, sodass kleine LEDs direkt zwischen Objektiv und abzubildenden Objekt platzierbar sind. Das Objekt kann praktisch direkt im Dunkelfeld beleuchtet werden, wodurch die Objektausleuchtung qualitativ verbessert und die automatische Bildanalyse vereinfacht wird.Of the particular advantage of this lighting system is that LEDs have a very long life, so for long Time no change of light sources will be required. LEDs are very compact, allowing small LEDs directly between lens and image Object are placeable. The object can be illuminated almost directly in the dark field which improves the quality of the object illumination and the automatic image analysis is simplified.
Die
Figur zeigt ein zu beleuchtendes und zu prüfendes Objekt in Form des Wafers
Claims (14)
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