TWI544213B - Object detection method and device - Google Patents

Description

物件檢測方法及裝置

本發明係有關於一種檢測方法及裝置，尤指一種用以在具反射表面之物件上進行檢測之物件檢測方法及裝置。

按，一般之電子元件由於體積微小，若發生瑕疵則檢查上相當困難，因此在高科技產業中慣用CCD鏡頭來作檢測，一方面將瑕疵部位放大，另一方面藉由數位化的影像來檢測其瑕疵部位的確實位置，以進行補救製程或淘汰程序。

一種以光柵配合CCD鏡頭進行檢測瑕疵的方法曾被採用，其主要利用光柵所產生的網格變形，透過CCD鏡頭來檢出瑕疵的部位確實位置，在晶圓晶粒的瑕疵檢測中亦曾採用此種檢測方式，其通常於特定光源及角度下，經人工方式透過CCD鏡頭進行觀察光柵因受瑕疵部位影響所產生的網格變形狀態，來檢出晶圓晶粒的瑕疵部位。

然而以光柵配合CCD鏡頭進行檢測瑕疵的方法固然為業界所慣用，惟先前技術在晶圓晶粒的瑕疵檢測中採用此種方式檢測常遭遇一些問題，因為晶圓晶粒表面具有極亮之光澤，加上晶圓晶粒表面的平整度，使晶圓晶粒表面縱有瑕疵裂痕，在特定光源及角度下，晶圓晶粒表面光澤之反射，將使CCD鏡頭受到表面光澤反射光源之干擾，而不易檢測出瑕疵裂痕。

爰是，本發明之目的，在於提供一種可依需要同時或切換不同檢測單元對檢測物進行瑕疵凹痕、裂痕檢測之物件檢測方法。

本發明之另一目的，在於提供一種可依需要同時或切換不同檢測單元對檢測物進行瑕疵凹痕、裂痕檢測之物件檢測裝置。

依據本發明目的之物件檢測方法，包括：提供一第一檢測單元及一第二檢測單元，使其以不同焦距共同經由一第一分光鏡分別擷取檢測物表面影像；提供一具網格的光柵，位於一第二分光鏡一側；其特徵在於：該第一檢測單元及一第二檢測單元各經由一第一檢測光路、一第二檢測光路分別擷取檢測物表面影像；該第一檢測光路由位於第二分光鏡與檢測物表面間的一第一光源直接投射檢測物表面而形成，該第二檢測光路由一第二光源先投射該具網格的光柵再經第二分光鏡折射於檢測物表面形成；該第一檢測光路與第二檢測光路二者可經切換而由第一檢測單元經由第一檢測光路擷取無網格影像，或由第二檢測單元經由第二檢測光路擷取具網格影像。

依據本發明另一目的之物件檢測裝置，包括：一第一檢測單元，具有第一焦距，用以擷取檢測物表面影像；一第一分光鏡，其設於第一檢測單元與檢測物連成之軸向上；一第二檢測單元，具有第二焦距，其對應該第一分光鏡，以擷取第一分光鏡折射之檢測物表面影像；一第二分光鏡，設於第一檢測單元與檢測物連成之軸向上一具網格之光柵，位於第二分光鏡一側；其特徵在於：該具網格之光柵與前述軸向平行；一第一光源，位於第二分光鏡與檢測物表面間，並設於第一檢測單元與檢測物連成之垂直軸向上；該第一光源以垂直方向直接朝檢測物表面投射光源，而形成第一檢測光路並為第一檢測單元所擷取無網格影像；一第二光源，位於 相對於第二分光鏡之光柵另一側，以水平方向先朝向光柵投射光源再投射第二分光鏡，而折射在檢測物表面，而形成第二檢測光路並為第二檢測單元擷取具網格影像；該第一檢測光路與第二檢測光路可作切換由第一檢測單元經由第一檢測光路擷取無網格影像，或由第二檢測單元經由第二檢測光路擷取具網格影像。

依據本發明另一目的之另一物件檢測裝置，包括：一第一檢測單元及一第二檢測單元，分別各以不同焦距共同經由一第一分光鏡分別擷取檢測物表面影像；一具網格的光柵，位於一第二分光鏡一側；其特徵在於：一第一檢測光路，由位於第二分光鏡與檢測物表面間的一第一光源直接投射檢測物表面而形成；一第二檢測光路，由一第二光源先投射該具網格的光柵再經一第二分光鏡折射於檢測物表面形成；該第一檢測光路與第二檢測光路二者經切換而由第一檢測單元經由第一檢測光路擷取無網格影像，或由第二檢測單元經由第二檢測光路擷取具網格影像。

本發明實施例之物件檢測方法及裝置，其以具網格之光柵遮罩置於第一光源前端，使其投射於檢測物之檢測面上，再藉由第二檢測單元之CCD鏡頭架構正確之焦距，清楚觀測檢測物表面網格變化，並標示瑕疵位置以螢幕用圖像顯示；其於檢測物原第一檢測單元之CCD鏡頭檢測項目所需光學機構上，再架構第二組具部份同光路之感測系統，以同時取得不受光源反射干擾而清楚表現檢測物表面細微瑕疵裂痕的網格影像，使用者不僅可以第一檢測單元觀測檢測物表面影像，亦可同時或切換以第二檢測單元作排除光源反射干擾的表面細微瑕疵凹痕、裂痕檢查，不僅可提昇檢測速度，亦可達到精確檢測的目的。

1‧‧‧第一檢測單元

2‧‧‧檢測物

3‧‧‧第一分光鏡

31‧‧‧鏡體

4‧‧‧第二檢測單元

5‧‧‧第二分光鏡

51‧‧‧鏡體

52‧‧‧光柵

53‧‧‧第二光源

6‧‧‧第一光源

L1‧‧‧第一檢測光路

L2‧‧‧第二檢測光路

第一圖係本發明實施例之機構配置示意圖。

第二圖係本發明實施例中第一檢測光路之形成路徑示意圖。

第三圖係本發明實施例中第二檢測光路之形成路徑示意圖。

第四圖係本發明實施例中光柵之網格示意圖。

第五圖係本發明實施例中光柵之網格出現變形之示意圖。

第六圖係本發明實施例中將光柵之網格出現變形處以圖像顯示於螢幕之示意圖。

請參閱第一圖，本發明實施例之物件檢測方法及裝置，可以圖中所示之裝置為例作說明；其中，包括：一第一檢測單元1，其可為一具有第一焦距之電荷耦合元件(CCD)或互補金屬氧化半導體(CMOS)，並與檢測物2呈垂直設置；一第一分光鏡3，其鏡體31設為一左上右下之四十五度偏斜角度，並為第一檢測單元1所對應，而設於第一檢測單元1與檢測物2連成之垂直軸向上，且與第一檢測單元1呈垂直相鄰；一第二檢測單元4，其可為一具有第二焦距之電荷耦合元件(CCD)或互補金屬氧化半導體(CMOS)，所述第二焦距小於第一檢測單元1之第一焦距；第二檢測單元4與檢測物2表面呈水平設置，並與第一檢測單元1呈九十度夾角設置，其水平對應所述該第一分光鏡3，且與該第一分光鏡3呈水平相鄰，以擷取第一分光鏡折射之檢測物2表面影像；一第二分光鏡5，其設為一左上右下之四十五度偏斜角度，並與第一分光鏡3垂直相鄰並對應，且設於第一檢測單元1與檢測物2連成之垂直 軸向上，其設有位於鏡體51一側而與前述垂直軸向平行之光柵52，該光柵52與鏡體51呈四十五度夾角，並與第二檢測單元4呈垂直；一第一光源6，為一環形光源，位於第二分光鏡5與檢測物2表面間，並設於第一檢測單元1與檢測物2連成之垂直軸向上；該光柵52表面具有規律性網格狀條紋，相對於鏡體51之光柵52另一側設有發光二極體(IR)所發射之第二光源53，該第二光源53先向光柵52投射光源，使光柵52上之網格再經第二分光鏡5之鏡體51折射至檢測物2表面。

請參閱第二圖，該第一光源6以環狀且垂直方向朝檢測物2表面投射光源，使光路在檢測物2表面呈一百八十度反射，而經第二分光鏡5鏡體51及第一分光鏡3之鏡體31，而為具有第一焦距之第一檢測單元1的CCD鏡頭所擷取影像；此由第一光源6向檢測物2表面投射，而使第一檢測單元1擷取影像之光路為第一檢測光路L1。

請參閱第三圖，該第二分光鏡5之IR所發射之第二光源53以水平方向朝向光柵52投射光源，使光柵52上之網格經四十五度偏斜角度之鏡體51偏折，而以九十度角折射方向投射在檢測物2表面，將該光柵52之網格與檢測物2表面影像反射，經第二分光鏡5鏡體51及第一分光鏡3之鏡體31折射，而為具有第二焦距之第二檢測單元4的CCD鏡頭所擷取影像，此由第二分光鏡5之IR發射第二光源53向光柵52投射，而使第二檢測單元4擷取影像之光路為第二檢測光路L2。

所述第一檢測光路L1與第二檢測光路L2之發光源不由同，但其檢測物2表面反射→第二分光鏡5鏡體51→第一分光鏡3的光路部份相同，而自第一分光鏡3形成分岐，其雖共同經由一第一分光鏡取得檢測物 2表面影像，第一檢測單元1係經第一分光鏡直接擷取，且取得檢測物2表面無光柵52上網格之直接影像；第二檢測單元4則經由第一分光鏡3折射而擷取具光柵52上網格之檢測物2表面影像，操作者藉操控由第一檢測單元1或第二檢測單元4擷取影像，系統可以控制由第一檢測光路L1或第二檢測光路L2執行，以獲得不同焦距CCD鏡頭的取像結果。

在操作上可以二者同時或經由切換決定欲由第一檢測單元1經由第一檢測光路L1擷取影像，或由第二檢測單元4經由第二檢測光路L2擷取影像，而擷取之影像可傳輸反應至可閱讀之螢幕上；其中，第一檢測單元1經由第一檢測光路L1，由於CCD鏡頭垂直該檢測物2，因此，其所擷取者為自檢測物2正面取得的表面影像；第二檢測單元4經由第二檢測光路L2，由於第二檢測單元4非垂直對應地平行該檢測物2表面，因此，其所擷取者為檢測物2經第一分光鏡3之鏡體31分光折射的表面影像，故可抵消光源對檢測物2表面反射之影響，使第二檢測單元4之CCD鏡頭可不受光源反射干擾地擷取到檢測物2表面細微的瑕疵、凹痕裂痕。

請參閱第四圖，所述光柵52為具有規律性網格狀條紋光之遮罩，源向光柵52投射而使規律性網格狀條紋在檢測物表面遇到瑕疵裂痕時，如第五圖所示，藉由CCD鏡頭可以清楚觀測到瑕疵裂痕處網格之變化，並如第六圖所示，可將瑕疵裂痕處網格之變化轉化為以方形框圈劃顯示之圖像，呈現標示瑕疵凹痕、裂痕的部位於顯示螢幕中，以供操作人員便利之判讀。

本發明實施例之物件檢測方法及裝置，其以具網格之遮光柵52罩置於第二光源53前端，使其投射於檢測物2之檢測面上，再藉由第二檢測單元4之CCD鏡頭架構正確之焦距，清楚觀測檢測物2表面網格變 化，並予以標示瑕疵位置以螢幕用圖像顯示；其於檢測物2原第一檢測單元1之CCD鏡頭檢測項目所需光學機構上，再架構第二組具部份同光路之感測系統，以同時取得不受光源反射干擾而清楚表現檢測物2表面細微瑕疵凹痕、裂痕的網格影像，使用者不僅可以第一檢測單元1觀測檢測物2表面影像，亦可切換以第二檢測單元4作排除光源反射干擾的表面細微瑕疵裂痕檢查，不僅可提昇檢測速度，亦可達到精確檢測的目的。

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，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧第一檢測單元

2‧‧‧檢測物

3‧‧‧第一分光鏡

31‧‧‧鏡體

4‧‧‧第二檢測單元

5‧‧‧第二分光鏡

51‧‧‧鏡體

52‧‧‧光柵

53‧‧‧第二光源

6‧‧‧第一光源

Claims (3)

1. 一種物件檢測方法，包括：提供一第一檢測單元及一第二檢測單元，使其以不同焦距共同經由一第一分光鏡分別擷取檢測物表面影像；提供一具網格的光柵，位於一第二分光鏡一側；其特徵在於：該第一檢測單元及一第二檢測單元各經由一第一檢測光路、一第二檢測光路分別擷取檢測物表面影像；該第一檢測光路由位於第二分光鏡與檢測物表面間的一第一光源直接投射檢測物表面而形成，該第二檢測光路由一第二光源先投射該具網格的光柵再經第二分光鏡折射於檢測物表面形成；該第一檢測光路與第二檢測光路二者可經切換而由第一檢測單元經由第一檢測光路擷取無網格影像，或由第二檢測單元經由第二檢測光路擷取具網格影像。
2. 一種物件檢測裝置，包括：一第一檢測單元，具有第一焦距，用以擷取檢測物表面影像；一第一分光鏡，其設於第一檢測單元與檢測物連成之軸向上；一第二檢測單元，具有第二焦距，其對應該第一分光鏡，以擷取第一分光鏡折射之檢測物表面影像；一第二分光鏡，設於第一檢測單元與檢測物連成之軸向上；一具網格之光柵，位於第二分光鏡一側；其特徵在於：該具網格之光柵與前述軸向平行； 一第一光源，位於第二分光鏡與檢測物表面間，並設於第一檢測單元與檢測物連成之垂直軸向上；該第一光源以垂直方向直接朝檢測物表面投射光源，而形成第一檢測光路並為第一檢測單元擷取無網格影像；一第二光源，位於相對於第二分光鏡之光柵另一側，以水平方向先朝向光柵投射光源再投射第二分光鏡，而折射在檢測物表面，而形成第二檢測光路並為第二檢測單元擷取具網格影像；該第一檢測光路與第二檢測光路可作切換由第一檢測單元經由第一檢測光路擷取無網格影像，或由第二檢測單元經由第二檢測光路擷取具網格影像。
3. 一種物件檢測裝置，包括：一第一檢測單元及一第二檢測單元，分別各以不同焦距共同經由一第一分光鏡分別擷取檢測物表面影像；一具網格的光柵，位於一第二分光鏡一側；其特徵在於：一第一檢測光路，由位於第二分光鏡與檢測物表面間的一第一光源直接投射檢測物表面而形成；一第二檢測光路，由一第二光源先投射該具網格的光柵再經一第二分光鏡折射於檢測物表面形成；該第一檢測光路與第二檢測光路二者經切換而由第一檢測單元經由第一檢測光路擷取無網格影像，或由第二檢測單元經由第二檢測光路擷取具網格影像。