TWI734366B

TWI734366B - 光學檢測系統

Info

Publication number: TWI734366B
Application number: TW109103291A
Authority: TW
Inventors: 李茂杉; 陳建有; 陳岱君
Original assignee: 均豪精密工業股份有限公司
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2021-07-21
Also published as: TW202130993A

Abstract

一種光學檢測系統，包括檢測載台、調光模組、收光模組以及檢測裝置。檢測載台承載載體，載體上設有複數個LED。調光模組設置於收光模組與檢測載台之間，調光模組接收各LED發出之光束，各光束分別通過調光模組而形成相對應之第一局部光束，且各第一局部光束彼此獨立而不相互重疊。收光模組包括複數個光纖，各光纖用以收取各第一局部光束而形成相對應之第二局部光束。檢測裝置接收並檢測各光纖收取對應之第二局部光束。

Description

光學檢測系統

本發明是有關於一種光學檢測系統，特別是應用於檢測LED的光學檢測系統。

發光二極體(Light Emitting Diode，LED)以其固有的特點，如省電、壽命長、響應速度快等特點，且隨著科技的進步，LED的製程也不斷精進，LED晶粒體積(尺寸)降低，使得晶圓上所能承載的LED晶粒越多，且在晶圓製造的過程中，任何一道製程都會影響其最終產品的良率，例如晶圓在切割前/後，其切割作業也會影響晶圓上LED之良率。

為了有效掌握晶圓產品的良率，現有技術會藉由兩根探針，對晶圓上的每一顆LED一一去檢測其特性，藉此判斷出晶圓上的每一顆LED的優劣程度。然而，此舉單顆檢測LED之方式時間上過於冗長，若LED的數量越多，則要完成檢測完一片晶圓就越久，如此對於要大量生產晶圓的工廠來說，除了不利於整體生產週期時間，也影響後續製程管制評估之時間；又，晶圓在切割後，改變了原本排列整齊的LED之位置，這也增加了檢測上之對位時間。

因此，如何改良並能提供一種『光學檢測系統』來避免上述所遭遇到的問題，是業界所待解決之課題。

本發明提供一種光學檢測系統，透過設計一收光方式來達到同時檢測多個LED的目的。

本發明之一實施例提供一種光學檢測系統，用以檢測呈陣列式排列之複數個LED。光學檢測系統包括一檢測載台、一調光模組、一收光模組以及一檢測裝置。檢測載台承載一載體，載體上設有複數個LED。調光模組接收各LED發出之一光束，各光束分別通過調光模組而形成相對應之一第一局部光束，且各第一局部光束彼此獨立而不相互重疊。調光模組設置於收光模組與檢測載台之間。收光模組包括複數個光纖，各光纖用以收取各第一局部光束而形成相對應之一第二局部光束。檢測裝置接收並檢測各光纖收取對應之第二局部光束。

在一實施例中，上述光學檢測系統更包括：一放大鏡組，用以使各LED對應之第一局部光束的位置對應至各光纖的位置。

在一實施例中，上述放大鏡組設置於檢測載台與調光模組之間。

在一實施例中，上述放大鏡組設置於調光模組與收光模組之間。

在一實施例中，上述調光模組為一數位微鏡裝置，數位微鏡裝置包括複數個微鏡與一控制元件，控制元件用以控制各光束是否能通過相對應之微鏡。

在一實施例中，上述調光模組為一針孔過濾裝置，針孔過濾裝置包括複數個針孔與至少一本體，各針孔穿設於對應之本體，且各針孔的位置對應各光束。

在一實施例中，上述檢測裝置包括一多通道光譜儀與一檢測元件，檢測元件連接多通道光譜儀，複數個光纖包括一收取端與一檢測端，收取端中的複數個光纖的排列方式為二維陣列，檢測端中的複數個光纖的排列方式為一維陣列，多通道光譜儀用以分解各光纖對應之第二局部光束，以得到相對應之一光譜訊號，檢測元件依據各光譜訊號以分析各光譜訊號對應之LED。

在一實施例中，上述檢測元件為一感光耦合元件。

在一實施例中，上述收光模組包括複數個接收鏡，各接收鏡連接於對應之光纖。

在一實施例中，上述放大鏡組包含有一遠心鏡組。

基於上述，在本發明之光學檢測系統中，同時對每個LED發出的光束進行兩階段的局部發光範圍的收取，以供檢測裝置接收並檢測各光纖收取對應之第二局部光束，達到同時檢測LED的目的以外，且由於每個第二局部光束彼此獨立而不相互重疊，故可確保檢測每個LED的精確度而不受其他LED之干擾(crosstalk)，達到分光檢測之目的。

為讓本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此限制本發明的保護範圍。

為了說明上的便利和明確，圖式中各元件的厚度或尺寸，係以誇張或省略或概略的方式表示，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，且各元件的尺寸並未完全為其實際的尺寸，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均仍應落在本案所揭示之技術內容涵蓋之範圍內。

第1圖為本發明的光學檢測系統一實施例的示意圖。請參閱第1圖。本實施例的光學檢測系統100用以檢測呈陣列式排列之複數個LED50。光學檢測系統100包括一檢測載台110、一調光模組130、一收光模組140以及一檢測裝置150。檢測載台110承載一載體120，載體120上設有複數個LED50，其中載體120可為一晶圓、一基板或一藍膜(Blue Tape)，端視產品而可調整，LED50係經切割後在形式大致呈現陣列式排列，例如當載體120為藍膜時，各個切割後的LED50之排列間距的規則性已不如切割前之排列態樣，但整體而言仍稱之為陣列式排列。

在本實施例中，調光模組130設置於收光模組140與檢測載台110之間，調光模組130接收各LED發出之一光束L1，各光束L1分別通過調光模組130而形成相對應之第一局部光束L2，其中第一局部光束L2是對應光束L1之局部發光範圍的光束，換言之，調光模組130用以使每個光束L1中的第一局部光束L2通過，使得本實施例是收取每個LED50之局部發光範圍的第一局部光束L2，不是每個LED50之光束L1的全部發光範圍，除了讓每個第一局部光束L2彼此獨立而不相互重疊以外，由於LED50的形狀通常為方形或矩形，而收光模組140中所設置的複數個光纖142的形狀通常為圓形，故調光模組130可設定收取LED50內的一局部發光範圍(如LED的中間位置)的光束L1而形成相對應之第一局部光束L2，來配合收光模組140中的光纖142的形狀。再者，雖僅接收LED50局部之光束，仍可推算出代表該LED50之光特性，也因此容許切割前後，各LED50在排列上位置之偏移。

在本實施例中，收光模組140中的複數個光纖142的排列方式係對應於LED50的排列方式，例如為陣列式排列，而在本實例中，複數個光纖142係呈現9X12之陣列式排列，即該等光纖142之數量共有108個。在其他實施例中，複數個光纖142係呈現8X13之陣列式排列，即該等光纖142之數量共有104個，可端視實際情況調整光纖142數量並以陣列方式進行排列。每個光纖142用以收取各第一局部光束L2的局部發光範圍即一第二局部光束L3，其中每個第一局部光束L2的發光範圍大於光纖142所能收取之光束範圍，故第二局部光束L3是第一局部光束L2的局部發光範圍，並透過光纖142之光傳導特性而將第二局部光束L3傳輸至檢測裝置150。

在此配置之下，本實施例是先透過調光模組130收取每個LED50所發出之光束L1之局部發光範圍而形成第一局部光束L2，並讓光纖142再收取第一局部光束L2之局部發光範圍的第二局部光束L3，換言之，本實施例是同時對每個LED50發出的光束L1進行兩階段的局部發光範圍的收取，檢測裝置150接收並檢測各光纖142收取對應之第二局部光束L3，透過對每個第二局部光束L3之檢測，以達到同時檢測LED50的目的以外，且由於每個第二局部光束L3彼此獨立而不相互重疊，故可確保檢測每個LED的精確度而不受其他LED之干擾(crosstalk)。

第2圖為本發明的調光模組一實施例的示意圖。請參閱第2圖。如第1圖所示的光學檢測系統100的調光模組130可為一數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device，DMD)60。數位微鏡裝置60包括複數個微鏡62與一控制元件64，控制元件64用以控制如第1圖之每個LED50發出之光束L1是否能通過相對應之微鏡62。詳細而言，這些微鏡62以陣列方式排列，並可透過控制元件64來使得特定位置的微鏡62處於開啟或關閉狀態，當微鏡62處於開啟狀態時，即讓LED50之光束L1通過微鏡62；反之，當微鏡62處於關閉狀態時，則LED50之光束L1無法通過微鏡62。由此可知，本實施例是藉由數位微鏡裝置60作為一光閥，藉由控制元件64控制特定位置的微鏡62開啟，來控制LED50之光束L1可通過之發光範圍大小。舉例而言，如第2圖所示，LED50之光束L1的發光範圍G1，透過控制元件64控制微鏡62的開啟與關閉，僅讓LED50之光束L1的局部發光範圍G2通過而形成如第1圖之第一局部光束L2，藉此可避免同時對多個LED50之光束L1的發光範圍G1會相互干擾。

第3圖為本發明的調光模組另一實施例的示意圖。請參閱第3圖。如第1圖所示的光學檢測系統100的調光模組130可為一針孔過濾裝置70。針孔過濾裝置70包括至少一本體71與複數個針孔(pinhole)72A、72B，以第3圖為例，本體71為一個，針孔72A、72B穿設於對應之本體71，使得本體71分成至少一第一本體區段71A、至少一第二本體區段71B與至少一第三本體區段71C，其中針孔72A、72B的數量可端視本體71穿孔多寡而可調整。

在本實施例中，針孔72A位於對應之第一本體區段71A與第二本體區段71B之間，且針孔72A具有一間距d1，針孔72A的位置對應至LED50A的位置，使得LED50A發出之光束L11的位置可對應至針孔72A的位置，且針孔72A之間距d1小於LED50A之光束L11的發光範圍，使得LED50A之光束L11通過針孔72A後，僅讓LED50A之光束L11中的局部光可通過，而形成所述之第一局部光束L21；同理，針孔72B位於對應之第二本體區段71B與第三本體區段71C之間，且針孔72B亦具有一間距d1，即針孔72A、72B的間距d1是相同的。針孔72B的位置對應至LED50B的位置，使得LED50B發出之光束L12的位置對應至針孔72B的位置，且針孔72B之間距d2小於LED50B發出之光束L12的發光範圍，使得LED50B發出之光束L12通過針孔72B後，僅讓LED50B之光束L12中的局部光可通過，而形成所述之第一局部光束L22。

由此可知，本實施例是利用針孔過濾裝置70的針孔72A、72B來調整LED50A、50B所能通過的發光範圍，達到收取局部LED50A、50B之光束L12、L22的目的，藉此避免LED50A之光束L11與LED50B之光束L12有疊合形成混光並向後端傳遞(如朝向收光模組140)之現象，若有混光將會影響檢測結果。需說明的是，本實施例是設定通過一次針孔來調整光束通過的發光範圍，當然，在其他實施例中，可透過通過兩次、三次等多次針孔來調整光束所需通過的發光範圍。當然在其他實施例中可藉由改變調光模組130與LED50相互之間距，而達到使調光模組130局部收光之目的；亦即，由於光線可改變本體71與LED50A、50B相互之間隔距離，使本體71與LED50A、50B相互靠近，使光束L11可通過針孔72A，光束L12可通過針孔72B，而不會讓光束L12通過針孔72A，也不會讓光束L11通過針孔72B，以避免混光影響。

第4A圖為本發明的光學檢測系統另一實施例的示意圖。第4B圖為本發明的LED與收光模組中的光纖一應用例的示意圖。需說明的是，第4A圖的光學檢測系統200與第1圖的光學檢測系統100相似，其中相同的構件以相同的標號表示且具有相同的功能而不再重複說明，以下僅說明差異處，第4A圖的光學檢測系統200與第1圖的光學檢測系統100的差異在於：光學檢測系統200更包括一放大鏡組260。放大鏡組260用以使各LED50對應之第一局部光束L2可傳導至對應至各光纖142的位置，並可選擇使用放大鏡組260與調光模組130相互組配來達到收光之目的。

詳細而言，如第4B圖所示，是本發明的LED50與實際光纖142一具體實施例的案例，一般而言，LED50配置於載體120上時，如第4B圖所示，每個LED50尺寸已經相對小，諸如micro-LED或mini-LED，而且為了在一定載體120之內配置相對多的LED50，使得每個LED50之間的間距(pitch)H1也不會距離過大，然，一般光纖142本身就有固定體積尺寸，因此整體而言，光纖142會相對於LED50的尺寸來的大，例如，這些光纖142之間的間距(pitch)H2相對於LED50之間的間距H1的比例大約為2.5倍，造成本身光纖142設置排列的位置受限其體積尺寸的限制而無法與LED50相一致，而有一定倍率的關係，故本實施例為此在LED50之上方設置一放大鏡組260，透過放大鏡組260先放大每個LED50產生之光束L1的發光範圍(如放大2.5倍)，能與光纖142所接收的位置一致。其中該放大鏡組260係可包含遠心鏡組，可藉由遠心鏡組調整光學路徑，而可減緩甚至避免各LED50相互之間的干擾(crosstalk)，且其係可參考使用業界既有之遠心鏡組。

在一實施例中，如第4A圖所示，上述放大鏡組260設置於檢測載台110與調光模組130之間。在此配置之下，各LED發出之光束L1先藉由放大鏡組260來放大光束L1的發光範圍之倍率，接著才由調光模組130接收經放大後之光束L1，每個經放大後之光束L1分別通過調光模組130而形成相對應之第一局部光束L2。

然，本發明不對此加以限制，在另一實施例中，如第5圖所示，第5圖為本發明的光學檢測系統又一實施例的示意圖。需說明的是，第5圖的光學檢測系統300與第1圖的光學檢測系統100、第4A圖的光學檢測系統200相似，其中相同的構件以相同的標號表示且具有相同的功能而不再重複說明，以下僅說明差異處，第5圖的光學檢測系統300與第1圖的光學檢測系統100的差異在於：光學檢測系統300更包括一放大鏡組360，且第5圖的光學檢測系統300與第4A圖的差異在於：放大鏡組360設置於調光模組130與收光模組140之間。在此配置之下，各光束L1分別通過調光模組130而形成相對應之第一局部光束L2，接著，第一局部光束L2先藉由放大鏡組360來放大第一局部光束L2的發光範圍之倍率，接著才由收光模組140中每個光纖142分別收取經放大後之第一局部光束L2的局部發光範圍而形成相對應之第二局部光束L3。

第6A圖為本發明的檢測裝置與收光模組一具體實施例的示意圖。第6B圖為本發明光纖中的收取端的示意圖。第6C圖為本發明光纖中的檢測端的示意圖。第6D圖為本發明光纖之光訊號與感光單元的示意圖。第6E圖為本發明每一光纖檢測後的光譜示意圖。請參閱第6A圖至第6E圖。本實施例的檢測裝置150包括一檢測元件152與一多通道光譜儀154，檢測元件152係可選擇為一感光耦合元件(CCD)，且檢測元件152連接多通道光譜儀154。每個光纖142包括一收取端142A與一檢測端142B，收取端142A中的光纖鄰近於如第1圖之調光模組130，而檢測端142B鄰近於如第1圖所示的檢測裝置150。如第6A圖與第6B圖所示，收取端142A中的光纖的排列方式為二維陣列，即沿著第一方向LX與第二方向LY呈現二維陣列式排列，並與第1圖LED50的排列方式相同。另一方面，參酌第6A圖與第6C圖所示，收取端142A連接檢測端142B，檢測端142B的光纖142的排列方式為一維陣列，即沿著第一方向LX呈現一維陣列式排列，如第6C圖所示，第一號光纖F1、第二號光纖F2或第三號光纖F3等依序沿著第一方向LX排列，換言之，本實施例中的收光模組140，在其收取端142A係將光纖142配合LED50的排列方式作成二維矩陣式排列，而在收光模組140之檢測端142B形成一維矩陣式排列，以配合後續多通道光譜儀154。

在本實施例中，多通道光譜儀154依據檢測端142B中每個光纖142，分解每個光纖142對應之第二局部光束L3，以得到相對應之光譜訊號。檢測元件152依據光譜訊號以分析各光譜訊號對應之LED50。由此可知，本實施例透過多通道光譜儀154可同時分解每個光纖142對應之第二局部光束L3，達到同時檢測LED50之目的。舉例而言，如第6D圖，第一號光纖F1對應之第二局部光束L31、第二號光纖F3對應之第二局部光束L32、第三號光纖F3對應之第二局部光束L33，其中，檢測元件152係可選用目前業界現有之感光元件(例如CCD或CMOS)，尤其當選用高感光元件，例如1Kx1K規格，其係設有1Kx1K個感光單位PA，而當光纖142數量為108個(9X12之陣列式排列)時，在LX方向上，每一光纖142經多通道光譜儀154後之光訊號係可分配對應至少9個感光單位PA，在第6D圖中係第一號光纖F1、第二號光纖F2、第三號光纖F3等僅示意使用3個感光單位PA，在第6E圖中係表示第6D圖中第一號光纖F1、第二號光纖F2、第三號光纖F3對應之第二局部光束L31、L32、L33分別被檢測元件152檢測後所得到光譜；當然，亦可增大光纖142的排列間距，而可有效避免各個光纖142經多通道光譜儀154後之光訊號產生重疊，進而有效避免光干擾。再者，在LY方向上，各光纖142經多通道光譜儀154後之光訊號，其係呈現色散之光譜態樣，透過LY方向上設有1K個感光單位PA，因而可以有效提高前述光訊號之解析度。

第7圖為本發明的光學檢測系統再一實施例的示意圖。需說明的是，第7圖的光學檢測系統400與第1圖的光學檢測系統100相似，其中相同的構件以相同的標號表示且具有相同的功能而不再重複說明，以下僅說明差異處，第7圖的光學檢測系統400與第1圖的光學檢測系統100的差異在於：光學檢測系統400中的收光模組140包括接收鏡144，接收鏡144連接於對應之光纖142，接收鏡144例如為設置在光纖142之端點或其前方，可輔助將光導引至光纖142藉此提升每個光纖142對於光束入射的光量範圍。

綜上所述，在本發明之光學檢測系統中，同時對每個LED發出的光束進行兩階段的局部發光範圍的收取，以供檢測裝置接收並檢測各光纖收取對應之第二局部光束，達到同時檢測LED的目的以外，且由於每個第二局部光束彼此獨立而不相互重疊，故可確保檢測每個LED的精確度而不受其他LED之干擾，達到分光檢測之目的。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100,200,300,400:光學檢測系統

110:檢測載台

120:載體

130:調光模組

140:收光模組

142:光纖

142A:收取端

142B:檢測端

144:接收鏡

150:檢測裝置

152:檢測元件

154:多通道光譜儀

260,360:放大鏡組

50,50A,50B:LED

60:數位微鏡裝置

62:微鏡

64:控制元件

70:針孔過濾裝置

71:本體

71A:第一本體區段

71B:第二本體區段

71C:第三本體區段

72A,72B:針孔

d1:間距

F1:第一號光纖

F2:第二號光纖

F3:第三號光纖

G1:發光範圍

G2:局部發光範圍

H1,H2:間距

L1,L11,L12:光束

L2,L21,L22:第一局部光束

L3,L31,L32,L33:第二局部光束

LX:第一方向

LY:第二方向

PA:感光單元

第1圖為本發明的光學檢測系統一實施例的示意圖。第2圖為本發明的調光模組一實施例的示意圖。第3圖為本發明的調光模組另一實施例的示意圖。第4A圖為本發明的光學檢測系統另一實施例的示意圖。第4B圖為本發明的LED與收光模組中的光纖一應用例的示意圖。第5圖為本發明的光學檢測系統又一實施例的示意圖。第6A圖為本發明的檢測裝置與收光模組一具體實施例的示意圖。第6B圖為本發明光纖中的收取端的示意圖。第6C圖為本發明光纖中的檢測端的示意圖。第6D圖為本發明光纖之光訊號與感光單元的示意圖。第6E圖為本發明每一光纖檢測後的光譜示意圖。第7圖為本發明的光學檢測系統再一實施例的示意圖。

100:光學檢測系統

110:檢測載台

120:載體

130:調光模組

140:收光模組

142:光纖

150:檢測裝置

50:LED

L1:光束

L2:第一局部光束

L3:第二局部光束

Claims

一種光學檢測系統，用以檢測呈陣列式排列之複數個LED，該光學檢測系統包括：一檢測載台，承載一載體，該載體上設有該複數個LED；一調光模組，接收各該LED發出之一光束，各該光束分別通過該調光模組而形成相對應之一第一局部光束，且各該第一局部光束彼此獨立而不相互重疊，其中該調光模組為一數位微鏡裝置，該數位微鏡裝置包括複數個微鏡與一控制元件，該控制元件用以控制各該光束是否能通過相對應之該微鏡；一收光模組，其中該調光模組設置於該收光模組與該檢測載台之間，該收光模組包括複數個光纖，各該光纖用以收取各該第一局部光束而形成相對應之一第二局部光束；以及一檢測裝置，接收並檢測各該光纖收取對應之該第二局部光束。
如請求項1所述的光學檢測系統，更包括：一放大鏡組，用以使各該LED對應之該第一局部光束的位置對應至各該光纖的位置。
如請求項2所述的光學檢測系統，其中該放大鏡組設置於該檢測載台與該調光模組之間。
如請求項2所述的光學檢測系統，其中該放大鏡組設置於該調光模組與該收光模組之間。
如請求項1所述的光學檢測系統，其中該檢測裝置包括一多通道光譜儀與一檢測元件，該檢測元件連接該多通道光譜儀，該複數個光纖包括一收取端與一檢測端，該收取端中的該複數個光纖的排列方式為二維陣列，該檢測端中的該複數個光纖的排列方式為一維陣列，該多通道光譜儀用以分解各該光纖對應之該第二局部光束，以得到相對應之一光譜訊號，該檢測元件依據各該光譜訊號以分析各該光譜訊號對應之該LED。
如請求項5所述的光學檢測系統，其中該檢測元件包括有一感光耦合元件。
如請求項1所述的光學檢測系統，其中該收光模組包括複數個接收鏡，各該接收鏡連接於對應之該光纖。
如請求項2所述的光學檢測系統，其中該放大鏡組包含有一遠心鏡組。