TWI583941B - Grain defect detection method and device - Google Patents

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Description

晶粒缺陷檢測方法及裝置
本發明係有關於一種缺陷檢測方法及裝置，尤指使用在檢測貼附於基板上之晶粒，檢測晶粒表層與裡層是否有缺陷之晶粒缺陷檢測方法及裝置。
在一般半導體製程中，需將蝕刻後具有電路圖案之晶圓(Wafer)，切割成數個晶粒(Die)，並將各個晶粒分別取出再貼附於基板上，以進行後續銲線、封膠…等製程；而晶粒在貼附於基板後，需檢測晶粒是否在先前製程中有因不當之外力而產生裂紋…等缺陷之情形，故檢測人員會將貼附有晶粒之基板置於紅外線取像單元下，並以人力些微移動基板去對位拍攝或係紅外線取像單元自動對各個晶粒進行拍攝，再以肉眼直接判斷影像中是否有缺陷產生。
惟，習知之人力檢測方式，不但有耗時與無法長時間作業之情形，且每位檢測人員之標準不一致，導致部分缺陷被忽略而未被檢出，整體檢測之可靠度不高。
爰是，本發明的目的，在於提供一種有效提升檢測可靠度之之晶粒缺陷檢測方法。
本發明的另一目的，在於提供一種有效提升檢測可靠度之晶粒缺陷檢測裝置。
依據本發明目的之晶粒缺陷檢測方法，包括：一晶粒定位步驟：以一第一取像裝置拍攝一基板取得一第一影像，並由該第一影像之一邊角 影像取得一晶粒在該基板上之定位；一晶粒取像步驟：以一具有紅外線光源之第二取像裝置拍攝該晶粒數次，並將每次拍攝之一分割影像合併組合形成一第二影像，該第二影像之一晶粒影像可顯示晶粒內部電路之一電路影像；一影像校正步驟：將該第二影像中之各分割影像之亮度調整成一致；一ROI取得步驟：對調整亮度後之該第二影像進行該晶粒影像之邊界搜尋，並擷取邊界內影像區域作為ROI；一位移校正步驟：以該晶粒影像之一電路影像與一標準晶粒影像之一電路影像進行位置之校正；一差異計算步驟：以該晶粒影像與該標準晶粒影像兩張影像有相對應部分之各像素點灰階值相減，計算該晶粒影像與該標準晶粒影像之各像素點灰階值差異，並將差異值進行二值化處理成一二值化影像；一缺陷標註步驟：標註該二值化影像中之缺陷圖案。
依據本發明另一目的之晶粒缺陷檢測裝置，包括：用以執行如申請專利範圍第1至4項任一項所述晶粒缺陷檢測方法之裝置。
本發明實施例之晶粒缺陷檢測方法及裝置，檢測裝置可自動取得基板中各晶粒位置，再拍攝晶粒影像進行檢測，並以二值化影像顯示檢測結果，且自動標註缺陷圖案位置與寬度數值，有效提升晶粒缺陷檢測之可靠度。
A‧‧‧檢測裝置
A1‧‧‧供收料裝置
A2‧‧‧輸送流道
A21‧‧‧軌架
A22‧‧‧載台
A23‧‧‧皮帶輪
A24‧‧‧皮帶
A25‧‧‧皮帶驅動器
A26‧‧‧傳動軸
A3‧‧‧Y軸移動裝置
A31‧‧‧Y軸驅動器
A4‧‧‧基台
A5‧‧‧取像裝置
A51‧‧‧第一取像裝置
A52‧‧‧第二取像裝置
A6‧‧‧X軸移動裝置
A61‧‧‧X軸驅動器
B‧‧‧載盤
D‧‧‧晶粒
DC‧‧‧邊角
F‧‧‧缺陷圖案
P1‧‧‧第一影像
PL‧‧‧電路影像
PL1‧‧‧電路影像
P1DC‧‧‧邊角影像
P1T2‧‧‧對位標記影像
P2‧‧‧第二影像
P21‧‧‧分割影像
P2D‧‧‧晶粒影像
P3D‧‧‧標準晶粒影像
P4D‧‧‧二值化影像
S1‧‧‧晶粒定位步驟
S2‧‧‧晶粒取像步驟
S3‧‧‧影像校正步驟
S4‧‧‧ROI取得步驟
S5‧‧‧位移校正步驟
S6‧‧‧差異計算步驟
S7‧‧‧缺陷標註步驟
T‧‧‧基板
T1‧‧‧容置區
T2‧‧‧對位標記
圖1係本發明實施例之晶粒貼附於受載盤承載之基板之示意圖。
圖2係本發明實施例之晶粒檢測裝置之示意圖。
圖3係本發明實施例之晶粒檢測步驟之流程示意圖。
圖4係本發明實施例之第一取像裝置於基板之拍攝路徑之示意圖。
圖5係本發明實施例之第一影像之示意圖。
圖6係本發明實施例之第二取像裝置於晶粒之拍攝路徑之示意圖。
圖7係本發明實施例之第二影像之示意圖。
圖8係本發明實施例之影像校正後之第二影像之示意圖。
圖9係本發明實施例之晶粒影像與標準晶粒影像之位移校正之示意圖。
圖10係本發明實施例之二值化影像缺陷標記之示意圖。
請參閱圖1、2，本發明實施例之檢測裝置A，係用以檢測一基板T上之數個晶粒D，該晶粒D於該基板T之排列方式會依IC產品之差異而有不同之排列方式，本發明實施例之基板T上分隔出複數個矩陣排列之容置區T1，各個容置區T1之一角落可設有一對位標記T2，各個容置區T1可貼附一個以上之晶粒D(在後製程可將基板T依各個容置區T1位置切割並加工形成複數個IC產品)，而在檢測時，基板T係承載於一載盤B上；該檢測裝置A設有包括：一供收料裝置A1，設於檢測裝置A一側，用於供給與收納載盤B，可設有兩個以上之料盒(圖未示)，一用於存放待檢測之載盤B，另一用於存放檢測完畢之載盤B；一輸送流道A2，用於承接由該供收料裝置A1供給之載盤B並輸送到預設位置，該輸送流道A2設有兩軌架A21，該軌架A21架設於一載台A22上，軌架A21上設有兩皮帶輪A23於前後兩端與一皮帶A24，並有一皮帶驅動器A25驅動一側軌架A21之皮帶輪A23，再由一傳動軸A26連動另一側軌架A21之皮帶輪A23，藉由皮帶A24使載盤B在輸送流道A2中移動；一Y軸移動裝置A3，設於一基台A4上，該載台A22設於該Y軸移動裝置A3上，藉由一Y軸驅動器A31使載台A22上之輸送流道A2可於Y軸移動裝置A3上平移； 一取像裝置A5，設有一第一取像裝置A51與一第二取像裝置A52，該第一取像裝置A51所能拍攝之視野範圍比第二取像裝置A52大，第一取像裝置A51設有同軸紅光與環型藍光兩種光源，係用於拍攝基板T之用，而第二取像裝置A52設有紅外線光源，係用於拍攝晶粒D之用；一X軸移動裝置A6，架設於該基台A4上，該取像裝置A5設於該X軸移動裝置A6上，藉由一X軸驅動器A61使取像裝置A5可於X軸移動裝置A6上平移。
本發明實施例之檢測裝置A在實施上，貼附有晶粒D之基板T承載在載盤B上，載盤B由供收料裝置A1排出受輸送流道A2承接，並將載盤B輸送到預設位置受負壓定位(圖未示)，在載盤B定位後，Y軸移動裝置A3使輸送流道A2於Y軸平移到取像裝置A5下方，此時，X軸移動裝置A6會使取像裝置A5於X軸平移並分別對基板T與晶粒D進行拍攝，其中，取像裝置A5之拍攝路徑會因取像裝置A5之X軸平移與輸送流道A2之Y軸平移而呈弓字型(圖4、6)，相關之平移距離、拍攝張數…等係依檢測前針對不同之基板T大小、容置區T1大小/行列數量、晶粒D大小/數量…等進行參數設定。
請參閱圖2、3，本發明實施例之晶粒缺陷檢測方法包括以下步驟：一晶粒定位步驟S1：藉由視野範圍較大之第一取像裝置A51移動到基板T上方，依序拍攝各個容置區T1(圖4中x表示各個拍攝點)以取得複數張第一影像P1(圖5)，並以一張第一影像P1為樣本，手動模擬教導檢測裝置A去搜尋第一影像P1內之對位標記影像P1T2，再以樣本中對位標記影像P1T2與鄰近之邊角影像P1DC兩點之偏移量，模擬教導由對位標記影像P1T2搜尋邊角影像P1DC，在設定好作為樣本之第一影像P1教導之參數 後，後續其它第一影像P1即可以相同之搜尋邏輯自動搜尋每張標記影像P1T2位置並再搜尋到邊角影像P1DC位置，以此取得各個晶粒D在基板T上之定位，其中，若無對位標記影像P1T2之情形下，可直接模擬教導以邊角影像P1DC取代；一晶粒取像步驟S2：在取得各晶粒D在基板T之定位後，藉由視野範圍較小之第二取像裝置A52開始對各個晶粒D進行數次拍攝(圖6中x表示各個拍攝點)，其中拍攝之起始點係以各晶粒D之邊角DC位置為對位基準，可由邊角DC位置或係向晶粒D內稍微偏移之位置出發，並將每次拍攝之分割影像P21合併組合形成一張完整之第二影像P2(圖7)，且因第二取像裝置A52具有紅外線光源，故第二影像P2中之晶粒影像P2D可顯現晶粒D內部電路之電路影像PL；一影像校正步驟S3：因第二影像P2係由複數張分割影像P21合併組合而成，而在兩張分割影像P21組合之交界處亮度會有明顯之差異(圖7)，故將第二影像P2中之各個分割影像P21之亮度調整成一致(圖8)；一感興趣區域(ROI；Region Of Interest，以下簡稱ROI)取得步驟S4：對調整亮度後之第二影像P2進行晶粒影像P2D之邊界搜尋，以由外而內由黑到白之方式搜尋到晶粒影像P2D之四條邊界，並擷取邊界內影像區域作為缺陷檢測之ROI；一位移校正步驟S5：因電路影像PL在每個晶粒影像P2D中之位置會依晶粒D大小、蝕刻偏差…等因素影響，導致電路影像PL跟原本之預設位置略有差異，但因電路影像PL整體之大小、形狀是固定的，故以待測晶粒影像P2D之電路影像PL樣本去與一標準晶粒影像P3D中之電路影像PL1樣本進行位置之校正，計算兩者之偏移量並將待測電路影像PL位移至與標準電路影像PL1相對應之位置(圖9)； 一差異計算步驟S6：在確定待測晶粒影像P2D之電路影像PL與標準晶粒影像P3D中之電路影像PL1位置相對應後，即開始計算兩張影像之差異值，差異值為兩張影像之各對應像素點灰階值相減(僅取兩張影像有相互對應部分)，並將相減後之差異值進行二值化處理成二值化影像P4D(圖10)；一缺陷標註步驟S7：在二值化影像P4D中之缺陷圖案F之面積超過一預設值時，以方框標註缺陷圖案F位置，並加註缺陷圖案F之寬度數值。
本發明實施例之晶粒缺陷檢測方法在實施上，第一取像裝置A51先分段拍攝取得基板T中各晶粒D位置，再以第二取像裝置A52對單個晶粒D進行多次拍攝，之後將拍攝後由多張分割影像P21合併組合成之第二影像P2進行影像校正，並以晶粒影像P2D作為檢測之ROI，其後位移校正電路影像PL之位置，再計算待側晶粒影像P2D與標準晶粒影像P3D之像素灰階差異並將差異值二值化成二值化影像P4D，最後以方框與寬度數值標註二值化影像P4D中之缺陷圖案F，其中，雖然第二取像裝置A52主要係拍攝晶粒D裡層，但因晶粒D之厚度很薄，故表層若有缺陷亦可拍攝到而被檢測出來。
本發明實施例之晶粒缺陷檢測方法及裝置，檢測裝置A可自動取得基板T中各晶粒D位置，再拍攝晶粒D影像進行檢測，並以二值化影像P4D顯示檢測結果，且自動標註缺陷圖案F位置與寬度數值，有效提升晶粒缺陷檢測之可靠度。
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。
S1‧‧‧晶粒定位步驟
S2‧‧‧晶粒取像步驟
S3‧‧‧影像校正步驟
S4‧‧‧ROI取得步驟
S5‧‧‧位移校正步驟
S6‧‧‧差異計算步驟
S7‧‧‧缺陷標註步驟

Claims (5)

  1. 一種晶粒缺陷檢測方法，包括：一晶粒定位步驟：以一第一取像裝置拍攝一基板取得一第一影像，並由該第一影像之一邊角影像取得一晶粒在該基板上之定位；一晶粒取像步驟：以一具有紅外線光源之第二取像裝置拍攝該晶粒數次，並將每次拍攝之一分割影像合併組合形成一第二影像，該第二影像之一晶粒影像可顯示晶粒內部電路之一電路影像；一影像校正步驟：將該第二影像中之各分割影像之亮度調整成一致；一ROI取得步驟：對調整亮度後之該第二影像進行該晶粒影像之邊界搜尋，並擷取邊界內影像區域作為ROI；一位移校正步驟：以該晶粒影像之電路影像與一標準晶粒影像之一電路影像進行位置之校正；一差異計算步驟：以該晶粒影像與該標準晶粒影像兩張影像有相對應部分之各像素點灰階值相減，計算該晶粒影像與該標準晶粒影像之各像素點灰階值差異，並將差異值進行二值化處理成一二值化影像；一缺陷標註步驟：標註該二值化影像中之缺陷圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項所述晶粒缺陷檢測方法，其中，該晶粒定位步驟包括搜尋該第一影像之一對位標記影像。
  3. 如申請專利範圍第1項所述晶粒缺陷檢測方法，其中，該位移校正步驟包括將該晶粒影像之電路影像位移至與該標準晶粒影像之電路影像相對應之位置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述晶粒缺陷檢測方法，其中，該缺陷標註步驟包括以方框與寬度數值標註該二值化影像中之缺陷圖案。
  5. 一種晶粒缺陷檢測裝置，包括：用以執行如申請專利範圍第1至4項任一項所述晶粒缺陷檢測方法之裝置。
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