TWI782695B - 具螢光檢測功能的雙面光學檢測系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種具螢光檢測功能的雙面光學檢測系統，對承載在透光支撐膜上的複數晶粒的正反兩面進行檢測，晶粒的反面具有螢光粉塗層，雙面光學檢測系統包含：檢測座及分別配置在檢測座上下兩側的第一檢測機及第二檢測機，檢測座藉由擴膜調節組件對透光支撐膜進行控制，使晶粒間的間距加大，第一檢測機及第二檢測機均包括使用屬於可見光波長範圍的檢測光來進行檢測的配置，其中第二檢測機更包括較短波長的檢測光來進行被激發光檢測的配置。藉此，透光支撐膜可具有較佳支撐性且讓各個晶粒易於被個別檢測，也使晶粒的正反兩面可在同一檢測系統內被完成檢測。

Description

具螢光檢測功能的雙面光學檢測系統

本發明係關於一種雙面光學檢測系統，更特別的是關於一種具螢光檢測功能的雙面光學檢測系統。

在半導體製程中，需要對晶圓或晶圓經切割後所形成的晶粒進行各種檢測，例如：對於採用覆晶(Flip Chip)封裝技術的發光二極體來說，每顆發光二極體晶粒就至少需要對其正面及反面進行外觀上的檢測，以確認其表面是否具有不被期望的缺陷或雜質的沾附。

進一步地，對於晶粒的其中一面(例如：發光面)塗佈有螢光材料的覆晶式發光二極體來說，除了位於相反兩面的電極面與發光面的外觀檢測外，螢光材料的塗佈均勻度也關鍵著覆晶式發光二極體的發光效率。然而，傳統的外觀檢測方式是採用可見光範圍的照射光來進行，可見光範圍的照射光無法讓螢光粉塗層被激發而生成出射光，因此傳統的外觀檢測並無法對發光二極體的螢光粉塗層的塗佈狀況進行有效檢知，造成通過外觀檢測但螢光材料塗佈不均的發光二極體，在發光效率上產生瑕疵，進而導致良率低落。

本發明之一目的在於對具有螢光粉塗層的晶粒提供有效的雙面光學檢測系統。

本發明之另一目的在於對晶粒提供良好的正反兩面的檢測環境。

為達上述目的及其他目的，本發明提出一種具螢光檢測功能的雙面光學檢測系統，係用於對承載在一透光支撐膜上的複數晶粒的正反兩面進行檢測，該等晶粒的反面具有螢光粉塗層，該雙面光學檢測系統包含：一檢測座、一第一檢測機及一第二檢測機。該檢測座係包括一載台及配置在該載台上的一擴膜調節組件，該載台具有貫通本體的一檢測通孔，該擴膜調節組件係用於使該透光支撐膜被維持在該檢測通孔的上方，以及用於拉伸該透光支撐膜使被承載的該等晶粒之間的間距被加大。該第一檢測機係配置於該透光支撐膜的上側，該第一檢測機用於產生屬於可見光波長範圍的一第一檢測光以照射該等晶粒的正面，該第一檢測機並用於接收反射自該等晶粒的正面且屬於可見光波長範圍的一第一反射光。該第二檢測機，係配置於該透光支撐膜的下側以透過該檢測通孔及該透光支撐膜對該等晶粒的反面進行檢測，該第二檢測機用於產生屬於可見光波長範圍的一第二檢測光以及用於產生一第三檢測光以照射該等晶粒的反面，該第二檢測機並用於接收反射自該等晶粒的反面且屬於可見光波長範圍的一第二反射光，以及用於接收基於該第三檢測光的激發而自該等晶粒的反面所出射的一被激發光，其中該第三檢測光的波長係短於該第一檢測光及該第二檢測光的波長。

根據本發明的一實施例，該第一檢測機可包括：一第一光照射部及一第一光檢測部，該第一光照射部可用於產生該第一檢測光，該第一光檢測部可用於接收該第一反射光，其中該第一光照射部及該第一光檢測部係以同軸照明方式配置，該第一光照射部相較於該第一光檢測部可更靠近該檢測座。

根據本發明的一實施例，該第二檢測機可包括：一反射部、一第二光檢測部、及配置在該反射部與該第二光檢測部之間的一第二光照射部及一第三光照射部。該反射部可具有中空的一腔體，該反射部的上端及下端係可各具有連通該腔體內部的一開口，該第二光照射部用於產生該第二檢測光，該第三光照射部用於產生該第三檢測光。該第二檢測光的照射光線可依序通過該腔體下端及上端的開口並透過該透光支撐膜照射至該等晶粒的反面。該第三檢測光可基於斜向入射該腔體內壁面的方式以形成反射至該等晶粒的反面的該第三檢測光。其中，該第二光檢測部係用於接收該第二反射光或該被激發光。

根據本發明的一實施例，該反射部可於該腔體內定義有鄰近該上端的一反射區及鄰近該下端的一衰減區，該反射區可於該腔體的內部壁面具有提高反射率的塗層，該衰減區係於該腔體的內部壁面可具有抑制反射率的塗層。

根據本發明的一實施例，該反射部的該反射區可被構造為其內徑均一的一管體，該反射部的該衰減區可被構造為其內徑係自連接該管體的部位朝該下端的方向漸擴的一截錐型管體。

根據本發明的一實施例，該第三光照射部可配置為鄰近該截錐型管體下緣的一環型發光組件，該環型發光組件可藉由使其照射方向平行於該截錐型管體的內壁面來配置。

根據本發明的一實施例，該第二光照射部及該第二光檢測部係以同軸照明方式配置，該第二光照射部相較於該第二光檢測部可更靠近該檢測座，該第三光照射部相較於該第二光照射部可更靠近該檢測座。

根據本發明的一實施例，於該第二光檢測部可配置一濾光元件，該濾光元件係阻擋具有該第三檢測光的波長的光線以及使波長長於該第三檢測光的光線通過。

根據本發明的一實施例，該第二檢測機可被配置為移動在一第一軸向上，該第二檢測機被配置為使該反射部的上端支承該透光支撐膜。

據此，本發明實施例揭露的雙面光學檢測系統可藉由擴膜調節組件讓晶粒兼具有間距，同時提供支撐性讓被承載的晶粒穩固於透光支撐膜上，以及第一檢測機及第二檢測機均包括使用屬於可見光波長範圍的檢測光來進行檢測的配置，其中第二檢測機更包括使用較短的波長的檢測光來進行被激發光檢測的配置，進而讓檢測環境完備，晶粒的正反兩面可在同一檢測系統內被完成檢測。

此外，具有螢光粉塗層的晶粒也能基於波長短於第一及第二檢測光的波長的檢測光，來生成被激發光，達到螢光材料塗佈是否均勻的取樣，供後續系統依據被激發光的亮暗程度來判讀是否具有瑕疵。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：

於本文中，所描述之用語「一」或「一個」來描述單元、部件、結構、裝置、模組、系統、部位或區域等。此舉只是為了方便說明，並且對本發明之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個或至少一個，且單數也同時包括複數。

於本文中，所描述之用語「包含、包括、具有」或其他任何類似用語意係非僅限於本文所列出的此等要件而已，而是可包括未明確列出但卻是所述單元、部件、結構、裝置、模組、系統、部位或區域通常固有的其他要件。

於本文中，所描述之「第一」或「第二」等類似序數之詞語，係用以區分或指關聯於相同或類似的元件、結構、部位或區域，且不必然隱含此等元件、結構、部位或區域在空間上的順序。應了解的是，在某些情況或配置下，序數詞語係可交換使用而不影響本發明之實施。

請參照圖1及圖2，圖1為根據本發明一實施例的雙面光學檢測系統的光路徑示意圖，圖2為根據圖1實施例的雙面光學檢測系統的部分立體示意圖，圖2主要示例出檢測座100及部分的第二檢測機300。雙面光學檢測系統包含：檢測座100、第一檢測機200及第二檢測機300。第一檢測機200配置在檢測座100的上方，第二檢測機300配置在檢測座100的下方，藉由上下兩側的配置方式對承載在檢測座100上的晶粒400進行正反兩面的檢測。第一檢測機200及第二檢測機300可包括更多的光學組件如：在光照射部內用來塑型照射光線及/或調整放大倍率的物鏡組、用來替換物鏡組的轉盤構件等組件，本案實施例中為便於說明，習用的相關組件係以簡化的方式在圖中呈現或是未繪示。

檢測座100包括載台110及配置在載台110上的擴膜調節組件120。擴膜調節組件120用來穩固以及拉伸透光支撐膜130。透光支撐膜130被配置為一種具備一定程度彈性能力的伸縮膜體，在透光支撐膜130被拉伸前，擴膜調節組件120使透光支撐膜130被穩固夾持並支撐所承載的晶圓。當晶圓被進行切割裂片的程序後形成緊密靠在一起的複數晶粒，後續由擴膜調節組件120進行拉伸擴膜的動作，以讓這些晶粒之間的間距被加大。如此，有助於各個晶粒的光學檢測。擴膜調節組件120例如是一種夾持工件而夾持在透光支撐膜130的周緣，擴膜調節組件120並具有可被調節的機構以調節來擴大夾持範圍進而拉大被夾持的物件(透光支撐膜130)的面積，也拉大放置在透光支撐膜130上的晶粒之間的間距。

載台110具有貫通自身本體的檢測通孔111，透光支撐膜130可藉由擴膜調節組件120被配置維持在檢測通孔111的上方，檢測通孔111可讓下方的第二檢測機300的檢測光線可入射透光支撐膜130進而照射在晶粒400的反面(即發光面)。

第一檢測機200配置於透光支撐膜130的上側。第一檢測機200用於產生屬於可見光波長範圍的第一檢測光L1以照射晶粒400的正面，以及用於接收反射自晶粒400的正面且屬於可見光波長範圍的第一反射光R1。舉例來說，第一檢測光L1藉由第一光照射部210來產生，第一反射光R1藉由第一光檢測部220來接收，第一光照射部210相較於第一光檢測部220來說更靠近檢測座100。

第一光照射部210及第一光檢測部220可藉由同軸照明的方式來配置，如圖1的示例，第一光檢測部220可藉由影像感測器同時搭配同軸照明的第一光照射部210照明晶粒400的光線進行取像。同軸照明的配置方式可藉由半反射鏡達成第一檢測光L1的反射而進入第一檢測機200內的光軸，第一光檢測部22並可在此光軸上藉由第一反射光R1穿透該半反射鏡的方式接收該第一反射光R1。再整體舉例來說，可應用作為光源之雷射發光二極體、準直透鏡(collimated lens)以及半反射鏡(half mirror)等慣用元件組成，於此不再贅述。

第二檢測機300包括：第二光照射部310、第二光檢測部320、第三光照射部330及反射部340。自檢測座100下方依序向下的配置為反射部340、第三光照射部330、第二光照射部310與第二光檢測部320。反射部340具有中空的腔體341，腔體341的上端及下端係各具有連通腔體341內部的一開口。

第二光照射部310用於產生第二檢測光L2，第三光照射部330用於產生第三檢測光L3。第二檢測光L2的波長屬於可見光波長範圍(相同於第一檢測光L1)，第二檢測光L2通過檢測通孔111及穿透過透光支撐膜130以照射至晶粒400的反面。屬於可見光波長範圍的檢測光可用於晶粒表面狀況的取像，因此自晶粒400反面所反射的第二反射光R2穿透過透光支撐膜130，以及通過檢測通孔111與反射部340的腔體341，在同樣為同軸照明的第二光照射部310與第二光檢測部320的配置下，被第二光檢測部320接收，以取得晶粒400反面的外觀檢測的影像資料。

第三光照射部330配置為環型發光組件，可讓前述第二檢測光L2及第二反射光R2通過。第三光照射部330所生成的第三檢測光L3係斜向入射腔體341的內壁面，並藉由內壁面反射至晶粒400的反面。第三檢測光L3具有較短的波長，第三檢測光L3的波長短於前述第一檢測光L1及第二檢測光L2的波長。在螢光檢測模式下，第三檢測光L3於本發明實施例中是以不可見光來配置，進而用於作為一種激發光源，當此激發光源照射至晶粒400具有螢光粉塗層的反面時，光源能被螢光粉吸收，螢光粉進一步會釋放出可見光波長範圍的光線出來(即被激發光E1，波長比第三檢測光L3的波長還長)，透過第二光檢測部320所接收到的被激發光E1的亮暗程度來分辨晶粒400反面的瑕疵。據此，對晶粒400具有螢光粉塗層的反面來說，當其螢光粉塗層不均勻時，所發出的被激發光E1就會呈現出亮度不均的狀態，較嚴重的狀況甚至部分區塊無法生成被激發光E1，而這些情況下的影像資料均可被運作在螢光檢測模式的第二檢測機300所取得。

是以，第一檢測機200對晶粒400的正面以可見光進行外觀檢測，第二檢測機300對晶粒400的反面以可見光進行外觀檢測，此外第二檢測機300還可運作在螢光檢測模式，以不可見光進行晶粒400反面的螢光粉塗層狀況的檢測。在進一步的實施例中，為提高螢光粉塗層狀況檢測的正確性，還可在第二光檢測部320前配置一濾光元件，該濾光元件用於阻擋具有第三檢測光的波長的光線以及使波長長於該第三檢測光L3的光線通過，進而避免第三檢測光L3干擾螢光檢測模式下的檢測結果。

接著請參照圖2及圖3，圖3為根據圖1實施例的雙面光學檢測系統的部分光路徑示意圖。圖3主要是示例第二檢測機300的部分。為進一步使第三檢測光L3以更均勻的照射方式照射晶粒400的反面以及避免第三檢測光L3干擾第二光檢測部320對於被激發光E1的接收，反射部340於腔體341內定義有鄰近上端的反射區342及鄰近下端的衰減區343。反射區342是在腔體341的內部壁面具有提高反射率的塗層，衰減區343則是在腔體341的內部壁面具有抑制反射率的塗層。

如圖2及圖3的示例，反射部340的反射區342係構造為其內徑均一的一管體，反射部340的衰減區343係構造為其內徑係自連接該管體的部位朝該下端的方向漸擴的一截錐型管體。截錐型管體在腔體341內具有傾斜的壁面，其傾斜方向大致平行於第三檢測光L3自第三光照射部330的出射方向，第三檢測光L3朝向腔體341內的反射區342的壁面入射，再反射至晶粒400的反面。另一方面，自晶粒400反面的螢光粉塗層所被激發出且穿過反射部340的被激發光E1，可被第二光檢測部320捕捉。

在本發明揭露的雙面光學檢測系統的實施例中，可區分為可見光模式的檢測及不可見光模式的檢測。在可見光模式的檢測下，第一檢測機200及第二檢測機300可分別依序地進行晶粒的正面與反面的外觀檢測。在不可見光模式的檢測下，則由第二檢測機300進行晶粒反面的檢測，取得晶粒反面的螢光發光狀況的影像資料，進而可供後端藉由螢光的發光均勻度來判定螢光粉塗層是否有瑕疵。

此外，第二檢測機300可被配置為移動在第一軸向X1上。如圖1及圖3所示，在可見光模式或不可見光模式的檢測下，第二檢測機300被配置為移動在第一軸向X1上(向上移動)，使反射部342的上端支承透光支撐膜130，除了可進一步穩定透光支撐膜130外，也可讓光線不向外洩漏而獲取更多的第一反射光R1、第二反射光R2、及被激發光E1。其中，圖2係示例出移動在第一軸向X1上的第二檢測機300尚未使反射部342的上端支承透光支撐膜130的狀態。

綜合上述，透光支撐膜可具有較佳支撐性且讓各個晶粒易於被個別檢測，也使晶粒的正反兩面可在同一檢測系統內被完成檢測，並基於不可見光的相關光源裝置與照射環境被較佳地配置在第二光機中，進而提供晶粒良窳分類上的可靠依據(正確的影像資料，包含每個晶粒反面的螢光發光均勻度)。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

100:檢測座 110:載台 111:檢測通孔 120:擴膜調節組件 130:透光支撐膜 200:第一檢測機 210:第一光照射部 220:第一光檢測部 300:第二檢測機 310:第二光照射部 320:第二光檢測部 330:第三光照射部 340:反射部 341:腔體 342:反射區 343:衰減區 400:晶粒 E1:被激發光 L1:第一檢測光 L2:第二檢測光 L3:第三檢測光 R1:第一反射光 R2:第二反射光 X1:第一軸向

[圖1]為根據本發明一實施例的雙面光學檢測系統的光路徑示意圖。 [圖2]為根據圖1實施例的雙面光學檢測系統的部分立體示意圖。 [圖3]為根據圖1實施例的雙面光學檢測系統的部分光路徑示意圖。

100:檢測座

110:載台

111:檢測通孔

120:擴膜調節組件

130:透光支撐膜

200:第一檢測機

210:第一光照射部

220:第一光檢測部

300:第二檢測機

310:第二光照射部

320:第二光檢測部

330:第三光照射部

340:反射部

341:腔體

342:反射區

343:衰減區

400:晶粒

E1:被激發光

L1:第一檢測光

L2:第二檢測光

L3:第三檢測光

R1:第一反射光

R2:第二反射光

Claims (9)

1. 一種具螢光檢測功能的雙面光學檢測系統，係用於對承載在一透光支撐膜上的複數晶粒的正反兩面進行檢測，該等晶粒的反面具有螢光粉塗層，該雙面光學檢測系統包含： 一檢測座，係包括一載台及配置在該載台上的一擴膜調節組件，該載台具有貫通本體的一檢測通孔，該擴膜調節組件係用於使該透光支撐膜被維持在該檢測通孔的上方，以及用於拉伸該透光支撐膜使被承載的該等晶粒之間的間距被加大； 一第一檢測機，係配置於該透光支撐膜的上側，該第一檢測機用於產生屬於可見光波長範圍的一第一檢測光以照射該等晶粒的正面，該第一檢測機並用於接收反射自該等晶粒的正面且屬於可見光波長範圍的一第一反射光；及 一第二檢測機，係配置於該透光支撐膜的下側以透過該檢測通孔及該透光支撐膜對該等晶粒的反面進行檢測，該第二檢測機用於產生屬於可見光波長範圍的一第二檢測光以及用於產生一第三檢測光以照射該等晶粒的反面，該第二檢測機並用於接收反射自該等晶粒的反面且屬於可見光波長範圍的一第二反射光，以及用於接收基於該第三檢測光的激發而自該等晶粒的反面所出射的一被激發光，其中該第三檢測光的波長係短於該第一檢測光及該第二檢測光的波長。
2. 如請求項1所述之雙面光學檢測系統，其中該第一檢測機包括：一第一光照射部及一第一光檢測部，該第一光照射部係用於產生該第一檢測光，該第一光檢測部係用於接收該第一反射光，其中該第一光照射部及該第一光檢測部係以同軸照明方式配置，該第一光照射部相較於該第一光檢測部係更靠近該檢測座。
3. 如請求項2所述之雙面光學檢測系統，其中該第二檢測機包括：一反射部、一第二光檢測部、及配置在該反射部與該第二光檢測部之間的一第二光照射部及一第三光照射部，該反射部係具有中空的一腔體，該反射部的上端及下端係各具有連通該腔體內部的一開口，該第二光照射部用於產生該第二檢測光，該第三光照射部用於產生該第三檢測光，該第二檢測光的照射光線係依序通過該腔體下端及上端的開口並透過該透光支撐膜照射至該等晶粒的反面，該第三檢測光係基於斜向入射該腔體內壁面的方式以形成反射至該等晶粒的反面的該第三檢測光，其中，該第二光檢測部係用於接收該第二反射光或該被激發光。
4. 如請求項3所述之雙面光學檢測系統，其中該反射部係於該腔體內定義有鄰近該上端的一反射區及鄰近該下端的一衰減區，該反射區係於該腔體的內部壁面具有提高反射率的塗層，該衰減區係於該腔體的內部壁面具有抑制反射率的塗層。
5. 如請求項4所述之雙面光學檢測系統，其中該反射部的該反射區係構造為其內徑均一的一管體，該反射部的該衰減區係構造為其內徑係自連接該管體的部位朝該下端的方向漸擴的一截錐型管體。
6. 如請求項5所述之雙面光學檢測系統，其中該第三光照射部係配置為鄰近該截錐型管體下緣的一環型發光組件，該環型發光組件係藉由使其照射方向平行於該截錐型管體的內壁面來配置。
7. 如請求項3至6中任一項所述之雙面光學檢測系統，其中該第二光照射部及該第二光檢測部係以同軸照明方式配置，該第二光照射部相較於該第二光檢測部更靠近該檢測座，該第三光照射部相較於該第二光照射部更靠近該檢測座。
8. 如請求項7所述之雙面光學檢測系統，其中於該第二光檢測部前配置一濾光元件，該濾光元件係阻擋具有該第三檢測光的波長的光線以及使波長長於該第三檢測光的光線通過。
9. 如請求項7所述之雙面光學檢測系統，其中該第二檢測機被配置為移動在一第一軸向上，該第二檢測機被配置為使該反射部的上端支承該透光支撐膜。

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