TWI647465B - 光學檢測系統 - Google Patents

Abstract

一種光學檢測系統包含第一光學檢測設備與第二光學檢測設備。第一光學檢測設備包含中空結構、攝像裝置與環型光源。中空結構具有第一端與第二端，第一端具有攝像透光區。中空結構包含管體與腔體。腔體設置在管體的一側，第一端位於腔體遠離管體之一側，第二端位於管體遠離腔體之一側。攝像裝置位於第二端，攝像透光區之中心與攝像裝置之鏡頭中心定義中心軸線，腔體與管體沿中心軸線設置。環型光源圍繞中心軸線設置於腔體內，且位於第一端與第二端之間，並向攝像透光區射出第一光線。第二光學檢測設備對應中心軸線，設置於待測物的上表面。

Description

光學檢測系統

本發明是關於一種光學檢測系統，且特別是關於一種用於晶圓切割階段的光學檢測系統。

在習知的技術中，在晶圓切割成晶粒後，晶粒會被黏貼於例如藍膜的透光膜上作為固定，繼而進行後續的相關檢測，並把其中不合格的晶粒抽出，以保障晶粒的出貨品質。

由於晶粒的正面及背面均有可能在製程中出現損傷或缺陷的狀況，因此，晶粒的正面及背面均需進行檢測。故此，如何以簡單及方便的程序有效地檢測晶粒的正面及背面，無疑為業界一個重要的課題。

本發明之目的之一在於提供一種光學檢測系統，其能讓使用者可以從晶粒的正面及背面查看個別的晶粒是否出現損傷或缺陷，從而判斷個別的晶粒是否合格。

根據本發明的一實施方式，一種光學檢測系統用以檢測待測物，待測物的下表面黏貼於薄膜上。光學檢測 系統包含第一光學檢測設備以及第二光學檢測設備。第一光學檢測設備用以設置於薄膜的下表面。第一光學檢測設備包含中空結構、攝像裝置與環型光源。中空結構具有相對之第一端以及第二端，第一端具有攝像透光區。中空結構包含管體以及腔體。腔體設置在管體的一側，第一端位於腔體遠離管體之一側，第二端位於管體遠離腔體之一側。攝像裝置位於第二端，用以透過攝像透光區拍攝影像，攝像透光區之中心與攝像裝置之鏡頭中心定義中心軸線，腔體與管體實質上沿中心軸線設置。環型光源至少部分圍繞中心軸線設置於腔體內，且位於第一端與第二端之間，並配置以朝向攝像透光區射出至少一第一光線。第二光學檢測設備對應中心軸線，用以設置於待測物的上表面。

100‧‧‧光學檢測系統

110‧‧‧第一光學檢測設備

1110‧‧‧中空結構

1111‧‧‧第一端

1112‧‧‧第二端

1113‧‧‧管體

1115‧‧‧腔體

1115a‧‧‧第二螺紋

1117‧‧‧凸出部

1118‧‧‧錐狀部

1119‧‧‧支撐環

1119a‧‧‧第一螺紋

1120‧‧‧攝像裝置

1130‧‧‧環型光源

1131‧‧‧發光表面

1140‧‧‧同軸光源

1150‧‧‧透光板體

1151‧‧‧承載面

120‧‧‧線性導引機構

130‧‧‧第二光學檢測設備

200‧‧‧晶粒

300‧‧‧薄膜

C1、C2‧‧‧中心

CL‧‧‧中心軸線

ITR‧‧‧攝像透光區

OD‧‧‧外徑

L1‧‧‧第一光線

L2‧‧‧第二光線

R1‧‧‧第一區域

R2‧‧‧第二區域

α、β‧‧‧角度

第1圖為繪示依照本發明一實施方式之光學檢測系統的正視圖。

第2圖為繪示第1圖之第一光學檢測設備的局部放大剖面圖。

第3圖為繪示第1圖之光學檢測系統的應用示意放大圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發 明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。且若實施上為可能，不同實施例的特徵係可以交互應用。

請參照第1圖，其為繪示依照本發明一實施方式之光學檢測系統100的正視圖。在本實施方式中，如第1圖所示，光學檢測系統100包含第一光學檢測設備110以及線性導引機構120。線性導引機構120連接第一光學檢測設備110，並配置以沿中心軸線CL線性移動第一光學檢測設備110，使其靠近或遠離待測物(第1圖未示待測物)。

請參照第2圖，其繪示第1圖之第一光學檢測設備110的局部放大剖面圖。具體而言，如第1~2圖所示，第一光學檢測設備110包含中空結構1110、攝像裝置1120與環型光源1130。中空結構1110具有相對之第一端1111以及第二端1112，第一端1111具有攝像透光區ITR(攝像透光區ITR請見第2圖)，攝像透光區ITR適於接觸待測物(第1~2圖未示待測物)。攝像裝置1120位於第二端1112，攝像裝置1120用以透過攝像透光區ITR拍攝待測物的影像，攝像透光區ITR之中心C1與攝像裝置1120之鏡頭中心C2定義中心軸線CL。環型光源1130至少部分圍繞中心軸線CL設置，且環型光源1130位於第一端1111與第二端1112之間，並配置以朝向攝像透光區ITR射出至少一第一光線L1。在本實施方式中，環型光源1130更靠近攝像透光區ITR，以加強第一光線L1照射至待測物的亮度。

另外，更具體而言，線性導引機構120連接第一光學檢測設備110的中空結構1110，並配置以沿中心軸線CL線性移動中空結構1110，亦即移動第一光學檢測設備110，使其靠近或遠離待測物。

在實務的應用中，隨著第一光學檢測設備110沿中心軸線CL朝向待測物線性移動，待測物受到攝像透光區ITR的接觸，而攝像裝置1120則透過攝像透光區ITR對待測物拍攝影像，繼而讓使用者或者光學檢測設備110根據所拍攝的影像判斷待測物朝向攝像裝置1120的一側關於外觀的檢測是否合格。

具體而言，環型光源1130具有發光表面1131，發光表面1131至少部分圍繞中心軸線CL設置，且配置以朝向攝像透光區ITR射出第一光線L1。如第2圖所示，發光表面1131相對中心軸線CL傾斜角度α，舉例而言，角度α的範圍為約50度至約75度之間。換句話說，從發光表面1131射出的第一光線L1，與中心軸線CL之間形成角度β，而角度β的範圍為約15度至約40度之間。從幾何關係上來看，角度α與角度β的總和為90度。藉由圍繞中心軸線CL設置的發光表面1131朝向攝像透光區ITR射出第一光線L1，待測物朝向攝像裝置1120一側的高低起伏因著第一光線L1的照射而產生陰影，而待測物光暗分佈的影像更被攝像裝置1120拍攝下來，從而有助使用者根據所拍攝的影像判斷待測物是否合格。

從結構上而言，第一光學檢測設備110的中空 結構1110包含管體1113以及腔體1115。腔體1115設置在管體1113的一側。腔體1115具有錐狀部1118以及支撐環1119。支撐環1119連接於錐狀部1118與管體1113之間。支撐環1119的外壁具有第一螺紋1119a，錐狀部1118的內壁具有第二螺紋1115a，第二螺紋1115a耦合第一螺紋1119a。如第1圖所示，腔體1115與管體1113實質上沿中心軸線CL設置，且環型光源1130設置於腔體1115的支撐環1119內。第一端1111位於腔體1115遠離管體1113之一側，亦即位於錐狀部1118遠離管體1113之一側。第二端1112位於管體1113遠離腔體1115之一側。由於第二螺紋1115a與第一螺紋1119a的耦合，藉由把錐狀部1118相對支撐環1119轉動，使用者可以精準地使錐狀部1118相對支撐環1119沿中心軸線CL移動。如此一來，位於支撐環1119的環型光源1130與位於錐狀部1118的攝像透光區ITR之間的距離也可以精準地調整，亦即從發光表面1131射出的第一光線L1所落在第一端1111上攝像透光區ITR的位置亦可以精準地調整，有利於使用者對待測物進行對焦。進一步而言，腔體1115之內壁亦可以包含反射材料，使得腔體1115的亮度能夠更均勻，而影像的拍攝也更為清楚。

再者，如第1~2圖所示，錐狀部1118的外徑OD朝遠離管體1113之方向逐漸減小。換句話說，錐狀部1118的外型至少部分呈錐形，而其外徑OD越遠離管體1113變得越小。如此一來，當攝像透光區ITR靠近待測物時，腔體1115觸碰到待測物以外的其他物件的機會將得以有效降 低，使得第一光學檢測設備110對待測物的檢測能夠更穩定。

進一步而言，在本實施方式中，中空結構1110更包含凸出部1117。凸出部1117位於腔體1115的錐狀部1118遠離管體1113之一側，凸出部1117沿中心軸線CL延伸，而攝像透光區ITR位於凸出部1117遠離錐狀部1118之一側。如此一來，當攝像透光區ITR靠近待測物時，腔體1115觸碰到待測物以外的其他物件的機會將得以有效降低，使得第一光學檢測設備110對待測物的檢測能夠更穩定。

如第2圖所示，第一光學檢測設備110更包含透光板體1150。透光板體1150設置於中空結構1110的第一端1111作為攝像透光區ITR。在本實施方式中，透光板體1150設置於凸出部1117遠離腔體1115之一側。透光板體1150具有承載面1151，承載面1151配置以抵接待測物。也就是說，透光板體1150容許第一光線L1穿越並照射至攝像透光區ITR範圍內被承載面1151抵接的待測物。在實務的應用中，透光板體1150可為石英玻璃、藍寶石玻璃或其他透明材質等，且承載面1151實質上為平坦表面，以利對待測物進行抵接以讓攝像裝置1120對待測物進行拍攝。

為了提高攝像裝置1120對待測物進行拍攝的效果，在本實施方式中，環型光源1130可為多色環型光源，例如，環型光源1130包含紅色、綠色、藍色或白色的發光二極體光源。不同的金屬被不同顏色的光線照射，將使攝像 裝置1120拍出不同的效果。為使攝像裝置1120的拍攝效果更為清楚，舉例而言，針對表面具有較多銅製結構的待測物，使用者可讓環型光源1130對待測物射出紅色的第一光線L1，針對表面具有較多銀製結構的待測物，使用者可讓環型光源1130對待測物射出藍色或白色的第一光線L1，針對表面具有較多錫製結構的待測物，使用者可讓環型光源1130對待測物射出綠色或白色的第一光線L1。或者，根據實際狀況，環型光源1130對待測物所射出的第一光線L1，可為紅光、綠光、藍光、白光或以上之任意組合。

另外，在本實施方式中，第一光學檢測設備110更包含同軸光源1140。如第2圖所示，同軸光源1140設置於中空結構1110內，並配置以朝向攝像透光區ITR射出同軸光，即同軸光源1140實質上平行中心軸線CL朝向攝像透光區ITR射出至少一第二光線L2，從而照射待測物。相似地，根據實際狀況，第二光線L2可為紅色、綠色、藍色、白色或以上之任意組合，以使攝像裝置1120的拍攝效果更為清楚。

請參照第3圖，其為繪示第1圖之光學檢測系統100的應用示意放大圖。在實務的應用中，光學檢測系統100更包含第二光學檢測設備130。如第3圖所示，第二光學檢測設備130對應中心軸線CL，並配置以檢測待測物。值得注意的是，第二光學檢測設備130與第一光學檢測設備110之間容許待測物設置。也就是說，光學檢測系統100可針對待測物的正面與背面，分別以第二光學檢測設備130與第一 光學檢測設備110同時進行檢測。如此一來，待測物的檢測變得更方便和更省時。

更具體而言，光學檢測系統100可針對晶圓進行光學檢測。在實務的應用中，使用者先黏貼薄膜300於晶圓的下表面，並切割晶圓以形成複數個黏貼於薄膜300的晶粒200，晶粒200亦即上述的待測物，而光學檢測系統100可同時對多個晶粒200進行光學檢測。要說明的是，薄膜300為可透光的材質，例如藍膜，但本發明並不以此為限。

在晶圓被切割以形成晶粒200後，使用者調整第二光學檢測設備130，使其朝向晶圓之上表面的第一區域R1。隨後，使用者調整第一光學檢測設備110朝向晶圓黏貼於薄膜300之下表面的第二區域R2，使得第二區域R2與第一區域R1朝向彼此之垂直投射完全重疊。也就是說，第一光學檢測設備110以及第二光學檢測設備130係針對相同範圍的晶粒200進行拍攝。第一光學檢測設備110用以設置於薄膜300之下表面。第二光學檢測設備130用以設置於待測物(晶粒200)的上表面。

當第一區域R1以及第二區域R2的位置調整完成後，使用者移動第一光學檢測設備110以抵接薄膜300對應第二區域R2的位置，並使薄膜300受抵接的區域朝向第二光學檢測設備130推移，從而使得位於第二區域R2的晶粒200，較薄膜300其餘區域上的晶粒200更靠近第二光學檢測設備130。具體而言，第一光學檢測設備110抵接薄膜300的位置為上述的攝像透光區ITR。由於薄膜300受到第一光 學檢測設備110的推壓，薄膜300也因而受到拉緊並扺接於第一光學檢測設備110，因此，薄膜300在光學檢測進行的期間將不會產生振動的問題，有助第一光學檢測設備110以及第二光學檢測設備130對晶粒200進行穩定的拍攝。上述第一光學檢測設備110抵接薄膜300的方式可依實際需求調整，例如在第一光學檢測設備110抵接薄膜300對應第二區域R2的位置時，僅需要使承載面1151接觸薄膜300，而第一光學檢測設備110並不會再施加朝向第二光學檢測設備130推移的力。

當第一光學檢測設備110抵接薄膜300對應第二區域R2的位置後，使用者啟動第一光學檢測設備110拍攝晶粒200以提供第一影像數據，並可同時啟動第二光學檢測設備130拍攝晶粒200以提供第二影像數據。根據第一影像數據以及第二影像數據的對照，使用者可以確認出相同的晶粒200，並從晶粒200的正面及背面查看個別的晶粒200是否出現損傷或缺陷，從而判斷個別的晶粒200是否合格。如此一來，晶粒200的檢測變得更方便和更省時。

相似於第一光學檢測設備110，第二光學檢測設備130亦可平行中心軸線CL朝向晶粒200射出同軸光，或是圍繞中心軸線CL朝向晶粒200射出環形光。因此，光學檢測系統100可以第二光學檢測設備130射出同軸光、環形光或此兩者的任意組合，對晶粒200的正面進行光學檢測，及/或以第一光學檢測設備110射出同軸光(即上述的第二光線L2)、環形光(即上述的第一光線L1)或此兩者的任 意組合，對晶粒200的背面進行光學檢測。如此一來，光學檢測系統100對晶粒200進行光學檢測的靈活性，能夠得以有效提高。由於第一光學檢測設備110係透過薄膜300的阻隔才能拍攝晶粒200的底面，因此需透過不同光源(例如上述的同軸、環狀或各種顏色)的組合才能較佳地拍攝晶粒200底面可能的缺陷。

綜上所述，本發明上述實施方式所揭露的技術方案至少具有以下優點：

(1)藉由圍繞中心軸線設置的發光表面朝向攝像透光區射出第一光線，待測物朝向攝像裝置一側的高低起伏因著第一光線的照射而產生陰影，而待測物光暗分佈的影像更被攝像裝置拍攝下來，從而有助使用者根據所拍攝的影像判斷待測物是否合格。

(2)由於中空結構更包含凸出部，凸出部位於腔體遠離管體之一側，凸出部沿中心軸線延伸，而攝像透光區位於凸出部遠離腔體之一側，因此，當攝像透光區靠近待測物時，腔體觸碰到待測物以外的其他物件的機會將得以有效降低，使得第一光學檢測設備對待測物的檢測能夠更穩定。

(3)由於薄膜受到第一光學檢測設備的推壓，薄膜因而受到拉緊並扺接於第一光學檢測設備，因此，薄膜在光學檢測進行的期間將不會產生振動的問題，有助第一光學檢測設備以及第二光學檢測設備對晶粒進行穩定的拍攝。

(4)根據第一影像數據以及第二影像數據，使 用者可以從晶粒的正面及背面查看個別的晶粒是否出現損傷或缺陷，從而判斷個別的晶粒是否合格。如此一來，晶粒的檢測變得更方便和更省時。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種光學檢測系統，用以檢測一待測物，該待測物的下表面黏貼於一薄膜上，該光學檢測系統包含：一第一光學檢測設備，用以設置於該薄膜的下表面，包含：一中空結構，具有相對之一第一端以及一第二端，該第一端具有一攝像透光區，該中空結構包含一管體以及一腔體，該腔體設置在該管體的一側，該第一端位於該腔體遠離該管體之一側，該第二端位於該管體遠離該腔體之一側，該腔體具有一錐狀部以及一支撐環，該支撐環連接於該錐狀部與該管體之間，該支撐環具有一第一螺紋，該錐狀部具有一第二螺紋，該第二螺紋耦合該第一螺紋；一攝像裝置，位於該第二端，用以透過該攝像透光區拍攝一影像，該攝像透光區之中心與該攝像裝置之鏡頭中心定義一中心軸線，該腔體與該管體實質上沿該中心軸線設置；以及一環型光源，至少部分圍繞該中心軸線設置於該支撐環內，且位於該中空結構第一端與該第二端之間，並配置以朝向該攝像透光區射出至少一第一光線；以及一第二光學檢測設備，對應該中心軸線，用以設置於該待測物的上表面。
2. 如請求項1所述之光學檢測系統，其中該環型光源具有一發光表面，該發光表面至少部分圍繞該中心軸線設置，且該發光表面相對該中心軸線傾斜一角度，該角度的範圍為約50度至約75度之間，該發光表面配置以射出該第一光線。
3. 如請求項2所述之光學檢測系統，其中該第一光學檢測設備更包含：一同軸光源，設置於該中空結構內，並配置以平行該中心軸線朝向該攝像透光區射出至少一第二光線，其中該第二光線為紅色、綠色、藍色或白色。
4. 如請求項1所述之光學檢測系統，其中該第一光學檢測設備更包含：一透光板體，設置於該第一端作為該攝像透光區，該透光板體具有一承載面，該承載面配置以抵接該待測物。
5. 如請求項4所述之光學檢測系統，其中該透光板體為石英玻璃、藍寶石玻璃或其他透明材質。
6. 如請求項4所述之光學檢測系統，其中該承載面實質上為平坦表面。
7. 如請求項1所述之光學檢測系統，其中該錐狀部的外徑朝遠離該管體之一方向逐漸減小。
8. 如請求項1所述之光學檢測系統，其中該中空結構更包含：一凸出部，位於該錐狀部遠離該管體之一側，該凸出部沿該中心軸線延伸，該攝像透光區位於該凸出部遠離該錐狀部之一側。
9. 如請求項1所述之光學檢測系統，其中該環型光源為多色環型光源，該環型光源包含紅色、綠色、藍色或白色的發光二極體光源。
10. 如請求項1所述之光學檢測系統，更包含：一線性導引機構，連接該中空結構，並配置以沿該中心軸線線性移動該中空結構。