TWI534423B - Method and apparatus for detecting penetration of trenches on infrared - penetrating materials - Google Patents

Description

紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測方法與裝置

本發明係有關於一種紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測方法與裝置，尤指涉及一種檢測晶圓切割後之溝槽穿透度，特別係指可取得且利用高對比度之影像去檢測並進行自動化分析紅外線可穿透之材料上之溝槽穿透度，可提高判斷溝槽穿透度之準確性，以確認元件是否有良好分割之檢測方法與裝置。

在進行積體電路晶圓封裝與功能測試過程中，目前國內外之缺陷檢測設備已有晶圓切割前之缺陷檢測設備，但較無晶圓切割後之缺陷檢測設備。事實上，當晶圓切割後，由於切割刀具之轉速與切割深度之不易控制，往往造成下述二種情況，使得缺陷產生。

一、切割力道不足，晶圓之切割道經切割後，有未能穿透之缺陷。此種缺陷會造成接續進行黏晶粒（Die Bond）之程序時，晶粒破裂。

二、切割力道過度，晶圓之切割道經切割後，雖穿透但造成晶粒背面相鄰切割道之區域崩裂。

上述二種晶圓切割後之缺陷，若使用傳統晶圓切割前之掃描電子顯微（Scanning Electron Microscopy, SEM）影像方法進行檢測，則雖可有效檢測出缺陷，但成本高昂、耗時不利線上檢測且不易自動化。若使用傳統晶圓切割前之可見光影像光學系統方法，利用純可見光光源照射待測物，然後使用光強度感測器收取待測物反射之可見光；如切割道某一區段之穿透度不佳，則該區段將反射出較強之光線能量。然而，晶圓切割膠帶之顏色與透光能力嚴重影響溝槽穿透度之檢測結果，造成傳統可見光影像光學系統所取得之影像對比度不足，難以判斷切割道之穿透度。故實際上常用人工方式進行切割道穿透度之檢測，惟利用人工檢驗方式不但具有人工成本高及檢驗效率低之缺點，且可能因為檢驗人員眼睛疲勞或經驗不足而產生誤判之問題。

由上述可知，為了分割晶圓此種具有紅外線可穿透之材料特性之元件，切割工具會在該種材料上進行切割而產生溝槽。但切割時由於切割刀具種類、切割速度、割刀轉速、及固定之貼布種類等因素，皆會影響溝槽之品質；其中尤以溝槽穿透度強烈影響元件是否有良好分割。故，ㄧ般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。

本發明之主要目的係在於檢測晶圓切割後之溝槽穿透度，可克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種取得且利用高對比度之影像去檢測並進行自動化分析紅外線可穿透之材料上之溝槽穿透度，可提高判斷溝槽穿透度之準確性之檢測方法與裝置。

本發明之次要目的係在於，提供一種利用簡單之系統架構即可達到自動化執行紅外線可穿透之材料上之溝槽穿透缺陷檢測，以確認元件是否有良好分割之檢測方法與裝置。

為達以上之目的，本發明係一種紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測方法與裝置，該裝置係包括一光源，用以發射出可見光與紅外光之光線投射至一具有溝槽之待測樣品；一可調整固定支架，其一端係設於一基座上，另一端係與該光源連接，用以控制該光源照射該待測樣品之角度；一光強度感測器，係設於該光源同側對稱方向並與該待測樣品呈直角，用以收集該待測樣品所反射之波段光線，並據以產生一反射光線強度資訊；以及一溝槽穿透度分析單元，係與該光強度感測器連接，接收該反射光線強度資訊並執行溝槽穿透度之檢測，包含影像前處理，並以切割道區域判斷進行溝槽穿透度判定或崩裂缺陷判定，俾以檢測出該待測樣品溝槽良品與不良品狀況之分類。

於本發明上述實施例中，該待測樣品係為切割後之晶圓。

於本發明上述實施例中，該光源係為杯型鹵素燈，且杯燈內面裹覆一層鋁反射物。

於本發明上述實施例中，該光強度感測器係為相機，具有一感測元件，用以感測該待測樣品之溝槽上之反射光線能量，並將感測之結果以該反射光線強度資訊傳送至該溝槽穿透度分析單元。

於本發明上述實施例中，該待測樣品之溝槽上未切透部分係較切透部分具有較強之反射光線能量。

於本發明上述實施例中，該待測樣品所反射之波段光線包含400～700nm之可見光，以及850～1200nm與1600nm以上之紅外光。

於本發明上述實施例中，該溝槽穿透度分析單元之影像前處理，係利用中值濾波器對該光強度感測器所擷取之影像進行溝槽穿透度資訊前處理，並將結果交由切割道區域判斷，以選擇進行溝槽穿透度判定或崩裂缺陷判定。

於本發明上述實施例中，該溝槽穿透度分析單元之溝槽穿透度判定，係將所擷取已被前處理之影像，進行直方圖分析，並輸入穿透度門檻設定閥值，完成影像二值化演算，並將候選之穿透不佳區面積分析標示穿透不佳區，以顯示檢測出切割道區不良狀況。

於本發明上述實施例中，該溝槽穿透度分析單元之崩裂缺陷判定，係利用倒傳遞類神經網路進行缺陷分類器訓練設定，將擷取出之特徵值輸入缺陷分類器進行缺陷偵測與判讀出崩裂缺陷不良狀況，若檢測出不屬於切割不良與崩裂缺陷者歸類為良品，而完成該待測樣品溝槽穿透度檢測良品與不良品狀況之分類。

光源１

可調整固定支架２

光強度感測器３

感測元件３１

溝槽穿透度分析單元４

基座５

待測晶圓樣品６

步驟S100～S112

第１圖，係本發明檢測裝置之架構示意圖。

第２圖，係本發明檢測方法之流程示意圖。

請參閱『第１圖及第２圖』所示，係分別為本發明檢測裝置之架構示意圖、及本發明檢測方法之流程示意圖。如圖所示：本發明係一種紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測方法與裝置，其中紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測裝置，其實施原理如第１圖所示，係至少包括一光源１、一可調整固定支架２、一光強度感測器３、及一溝槽穿透度分析單元４所構成。

上述所提之光源１用以發射出可見光與紅外光之光線投射至一待測晶圓樣品６，其中該待測晶圓樣品６係為切割後具有溝槽之晶圓。

該可調整固定支架２之一端係設於一基座５上，另一端係與該光源１連接，用以控制該光源１照射該待測晶圓樣品６之角度。

該光強度感測器３係為相機，係設於該光源１同側對稱方向並與該待測晶圓樣品６呈直角，具有一感測元件３１，用以感測該待測晶圓樣品６之溝槽上所反射之波段光線，收集其反射光線能量並據以產生一反射光線強度資訊，並將該反射光線強度資訊傳送至該溝槽穿透度分析單元４。

該溝槽穿透度分析單元４係與該光強度感測器３連接，其根據該反射光線強度資訊執行溝槽穿透度之檢測，包含影像前處理，並以切割道區域判斷進行溝槽穿透度判定或崩裂缺陷判定，俾以檢測出該待測晶圓樣品６溝槽良品與不良品狀況之分類。

於一較佳實施例中，上述基座５上光源１為一杯型鹵素燈，可以發射可見光與大範圍波段紅外光，杯燈內面裹覆一層鋁反射物（例：鋁箔），置於該待測晶圓樣品６之斜上方約45度；而該光強度感測器３置於該光源１同側對稱方向並與該待測晶圓樣品６約90度。當運用時，本發明利用包含可見光與大範圍波段紅外光之光源１照射該待測晶圓樣品６時，該待測晶圓樣品６之溝槽上，未切透之部分雖然會讓某波段範圍之紅外光（1200nm～1600nm）穿透，然而不屬於該波段範圍之紅外光（850～1200nm與1600nm以上）仍會與可見光（400～700nm）同時反射，且該光源１中之紅外光線反射經鋁箔而被增加，故該光源１發射出之紅外光線能量增強，所反射之光線能量包含可見光與部分波段之紅外光，可造成該待測晶圓樣品６之溝槽上，未切透之部分相較於切透之部分有較強之反射光線能量，配合使用能接收到對應波段光線之光強度感測器３，可大符增加所取得之影像之對比度，而使溝槽影像於其感測元件３１上有強烈對比影像呈現進而被擷取。再由該溝槽穿透度分析單元４以影像前處理，利用中值濾波器對該光強度感測器３所擷取之影像進行 溝槽穿透度資訊前處理，並將結果交由切割道區域判斷，以選擇進行溝槽穿透度判定或崩裂缺陷判定，其中溝槽穿透度判定係將所擷取已被前處理之影像，進行直方圖分析，並輸入穿透度門檻設定閥值，完成影像二值化演算，並 將候選之穿透不佳區面積分析標示穿透不佳區，以顯示檢測出切割道區不良狀況；而崩裂缺陷判定係利用倒傳遞類神經網路進行缺陷分類器訓練設定，將擷取出之特徵值輸入缺陷分類器進行缺陷偵測與判讀出崩裂缺陷不良狀況，若檢測出不屬於切割不良與崩裂缺陷者歸類為良品，而完成該待測晶圓樣品６溝槽穿透度檢測良品與不良品狀況之分類。

本發明紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測方法，其實施原理如第２圖所示，茲將流程敘述如下：

由光強度感測器輸入至溝槽穿透度分析單元之影像首先進行影像前處理，以S100利用中值濾波器將雜訊濾除；在S101中判斷切割道於影像中之位置，以S102由影像之左上角開始，以區域為單位，執行偵測。接著，進行切割道區域判斷，判斷S103目前偵測之區域是否為切割道，若偵測之區域為切割道，則進行溝槽穿透度判定，首先在S104對偵測區域之灰階值以直方圖分析，然後在S105以歐蘇（Otsu）門檻值設定法設定未穿透之切割道區段之灰階值，並於S106執行影像二值化演算，最後在S107標示未穿透之切割道區段以判讀出切割道區不良狀況，完成溝槽穿透缺陷檢測一。

若判斷S103偵測之區域為非切割道，係進行崩裂缺陷判定。首先執行缺陷之學習，將訓練用之有崩裂缺陷區域之影像輸入S108，計算崩裂區域之特徵值，然後在S109利用倒傳遞類神經網路進行分類器訓練設定，並將結果傳送至S111。在執行缺陷之偵測中，S110亦將對偵測區域之特徵值計算結果輸入至S111，由S111利用缺陷分類器檢測缺陷，最後在S112標示有崩裂缺陷之區域以判讀出崩裂缺陷不良狀況，完成溝槽穿透缺陷檢測二。

本發明主要係檢測晶圓切割後之溝槽穿透度，透過本方法與裝置大幅增加所取得之影像之對比度，利用高對比度之影像去檢測並進行自動化分析紅外線可穿透之材料上之溝槽穿透度，可提高判斷溝槽穿透度之準確性；藉此，本發明利用簡單之系統架構即可達到自動化執行紅外線可穿透之材料上之溝槽穿透缺陷檢測，以確認元件是否有良好分割。

綜上所述，本發明係一種紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測方法與裝置，可有效改善習用檢測晶圓切割後之溝槽穿透度之種種缺點，透過本方法與裝置能大幅增加所取得之影像之對比度，利用高對比度之影像去檢測並進行自動化分析紅外線可穿透之材料上之溝槽穿透度，可提高判斷溝槽穿透度之準確性，以確認元件是否有良好分割，進而使本發明之産生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

光源１

可調整固定支架２

光強度感測器３

感測元件３１

溝槽穿透度分析單元４

基座５

待測晶圓樣品６

Claims (6)

1. 一種紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測裝置，係包括：一光源，用以發射出可見光與紅外光之光線投射至一具有溝槽之待測樣品；一可調整固定支架，其一端係設於一基座上，另一端係與該光源連接，用以控制該光源照射該待測樣品之角度；一光強度感測器，係設於該光源同側對稱方向並與該待測樣品呈直角，用以收集該待測樣品所反射之波段光線，並據以產生一反射光線強度資訊；以及一溝槽穿透度分析單元，係與該光強度感測器連接，接收該反射光線強度資訊並執行溝槽穿透度之檢測，包含影像前處理，利用中值濾波器對該光強度感測器所擷取之影像進行溝槽穿透度資訊前處理，並將結果交由切割道區域判斷以選擇進行溝槽穿透度判定或崩裂缺陷判定，其中該溝槽穿透度判定係將所擷取已被前處理之影像，進行直方圖分析，並輸入穿透度門檻設定閥值，完成影像二值化演算，並將候選之穿透不佳區面積分析標示穿透不佳區，以顯示檢測出切割道區不良狀況；而該崩裂缺陷判定係利用倒傳遞類神經網路進行缺陷分類器訓練設定，將擷取出之特徵值輸入缺陷分類器進行缺陷偵測與判讀出崩裂缺陷不良狀況，若檢測出不屬於切割不良與崩裂缺陷者歸類為良品，俾以完成該待測樣品溝槽穿透度檢測良品與不良品狀況之分類。
2. 依申請專利範圍第1項所述之紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之 檢測裝置，其中，該待測樣品係為切割後之晶圓。
3. 依申請專利範圍第1項所述之紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測裝置，其中，該光源係為杯型鹵素燈，且杯燈內面裹覆一層鋁反射物。
4. 依申請專利範圍第1項所述之紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測裝置，其中，該光強度感測器係為相機，具有一感測元件，用以感測該待測樣品之溝槽上之反射光線能量，並將感測之結果以該反射光線強度資訊傳送至該溝槽穿透度分析單元。
5. 依申請專利範圍第4項所述之紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測裝置，其中，該待測樣品之溝槽上未切透部分係較切透部分具有較強之反射光線能量。
6. 依申請專利範圍第1項所述之紅外線可穿透材料上溝槽穿透度之檢測裝置，其中，該待測樣品所反射之波段光線包含400~700nm之可見光，以及850~1200nm與1600nm以上之紅外光。