CN113218623A - 光学检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学检测***，包括检测载台、调光模块、收光模块以及检测装置。检测载台承载载体，载体上设有多个LED。调光模块设置于收光模块与检测载台之间，调光模块接收各LED发出的光束，各光束分别通过调光模块而形成相对应的第一局部光束，且各第一局部光束彼此独立而不相互重叠。收光模块包括多个光纤，各光纤用以收取各第一局部光束而形成相对应的第二局部光束。检测装置接收并检测各光纤收取对应的第二局部光束。
Description
技术领域
本发明是有关于一种光学检测***，特别是应用于检测LED的光学检测***。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)以其固有的特点，如省电、寿命长、响应速度快等特点，且随着科技的进步，LED的制程也不断精进，LED晶粒体积(尺寸)减小，使得晶圆上所能承载的LED晶粒越多，且在晶圆制造的过程中，任何一道制程都会影响其最终产品的合格率，例如晶圆在切割前/后，其切割作业也会影响晶圆上LED的合格率。
为了有效掌握晶圆产品的合格率，现有技术会通过两根探针，对晶圆上的每一颗LED一一去检测其特性，以此判断出晶圆上的每一颗LED的优劣程度。然而，此举单颗检测LED的方式时间上过于冗长，若LED的数量越多，则要完成检测一片晶圆就越久，如此对于要大量生产晶圆的工厂来说，除了不利于整体生产周期时间，也影响后续制程管制评估的时间；另外晶圆在切割后，改变了原本排列整齐的LED的位置，这也增加了检测上的对位时间。
因此，如何改良并能提供一种“光学检测***”来避免上述所遭遇到的问题，是业界所待解决的课题。
发明内容
本发明提供一种光学检测***，通过设计一收光方式来达到同时检测多个LED的目的。
本发明的一实施例提供一种光学检测***，用以检测呈阵列式排列的多个LED。光学检测***包括一检测载台、一调光模块、一收光模块以及一检测装置。检测载台承载一载体，载体上设有多个LED。调光模块接收各LED发出的一光束，各光束分别通过调光模块而形成相对应的一第一局部光束，且各第一局部光束彼此独立而不相互重叠。调光模块设置于收光模块与检测载台之间。收光模块包括多个光纤，各光纤用以收取各第一局部光束而形成相对应的一第二局部光束。检测装置接收并检测各光纤收取对应的第二局部光束。
在一实施例中，上述光学检测***还包括：一放大镜组，用以使各LED对应的第一局部光束的位置对应至各光纤的位置。
在一实施例中，上述放大镜组设置于检测载台与调光模块之间。
在一实施例中，上述放大镜组设置于调光模块与收光模块之间。
在一实施例中，上述调光模块为一数字微镜装置，数字微镜装置包括多个微镜与一控制元件，控制元件用以控制各光束是否能通过相对应的微镜。
在一实施例中，上述调光模块为一针孔过滤装置，针孔过滤装置包括多个针孔与至少一本体，各针孔穿设于对应的本体，且各针孔的位置对应各光束。
在一实施例中，上述检测装置包括一多通道光谱仪与一检测元件，检测元件连接多通道光谱仪，多个光纤包括一收取端与一检测端，收取端中的多个光纤的排列方式为二维阵列，检测端中的多个光纤的排列方式为一维阵列，多通道光谱仪用以分解各光纤对应的第二局部光束，以得到相对应的一光谱信号，检测元件依据各光谱信号以分析各光谱信号对应的LED。
在一实施例中，上述检测元件为一感光耦合元件。
在一实施例中，上述收光模块包括多个接收镜，各接收镜连接于对应的光纤。
在一实施例中，上述放大镜组包含有一远心镜组。
基于上述，在本发明的光学检测***中，同时对每个LED发出的光束进行两个阶段的局部发光范围的收取，以供检测装置接收并检测各光纤收取对应的第二局部光束，达到同时检测LED的目的以外，且由于每个第二局部光束彼此独立而不相互重叠，故可确保检测每个LED的精确度而不受其他LED的干扰(crosstalk)，达到分光检测的目的。
为让本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的光学检测***一实施例的示意图。
图2为本发明的调光模块一实施例的示意图。
图3为本发明的调光模块另一实施例的示意图。
图4A为本发明的光学检测***另一实施例的示意图。
图4B为本发明的LED与收光模块中的光纤一应用例的示意图。
图5为本发明的光学检测***又一实施例的示意图。
图6A为本发明的检测装置与收光模块一具体实施例的示意图。
图6B为本发明光纤中的收取端的示意图。
图6C为本发明光纤中的检测端的示意图。
图6D为本发明光纤的光信号与感光单元的示意图。
图6E为本发明每一光纤检测后的光谱示意图。
图7为本发明的光学检测***再一实施例的示意图。
附图标记说明：100,200,300,400-光学检测***；110-检测载台；120-载体；130-调光模块；140-收光模块；142-光纤；142A-收取端；142B-检测端；144-接收镜；150-检测装置；152-检测元件；154-多通道光谱仪；260,360-放大镜组；50,50A,50B-LED；60-数字微镜装置；62-微镜；64-控制元件；70-针孔过滤装置；71-本体；71A-第一本体区段；71B-第二本体区段；71C-第三本体区段；72A,72B-针孔；d1-间距；F1-第一号光纤；F2-第二号光纤；F3-第三号光纤；G1-发光范围；G2-局部发光范围；H1,H2-间距；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-感光单元。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此限制本发明的保护范围。
为了说明上的便利和明确，图式中各元件的厚度或尺寸，以夸张或省略或概略的方式表示，以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读，且各元件的尺寸并未完全为其实际的尺寸，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本案所揭示的技术内容涵盖的范围内。
图1为本发明的光学检测***一实施例的示意图。请参阅图1。本实施例的光学检测***100用以检测呈阵列式排列的多个LED50。光学检测***100包括一检测载台110、一调光模块130、一收光模块140以及一检测装置150。检测载台110承载一载体120，载体120上设有多个LED50，其中载体120可为一晶圆、一基板或一蓝膜(Blue Tape)，视产品而可调整，LED50经切割后在形式大致呈现阵列式排列，例如当载体120为蓝膜时，各个切割后的LED50的排列间距的规则性已不如切割前的排列态样，但整体而言仍称之为阵列式排列。
在本实施例中，调光模块130设置于收光模块140与检测载台110之间，调光模块130接收各LED发出的一光束L1，各光束L1分别通过调光模块130而形成相对应的第一局部光束L2，其中第一局部光束L2是对应光束L1的局部发光范围的光束，换言之，调光模块130用以使每个光束L1中的第一局部光束L2通过，使得本实施例是收取每个LED50的局部发光范围的第一局部光束L2，不是每个LED50的光束L1的全部发光范围，除了让每个第一局部光束L2彼此独立而不相互重叠以外，由于LED50的形状通常为方形或矩形，而收光模块140中所设置的多个光纤142的形状通常为圆形，故调光模块130可设定收取LED50内的一局部发光范围(如LED的中间位置)的光束L1而形成相对应的第一局部光束L2，来配合收光模块140中的光纤142的形状。再者，虽仅接收LED50局部的光束，仍可推算出代表该LED50的光特性，也因此容许切割前后，各LED50在排列上位置的偏移。
在本实施例中，收光模块140中的多个光纤142的排列方式对应于LED50的排列方式，例如为阵列式排列，而在本实例中，多个光纤142呈现9×12的阵列式排列，即该多个光纤142的数量共有108个。在其他实施例中，多个光纤142呈现8×13的阵列式排列，即该多个光纤142的数量共有104个，可视实际情况调整光纤142数量并以阵列方式进行排列。每个光纤142用以收取各第一局部光束L2的局部发光范围即一第二局部光束L3，其中每个第一局部光束L2的发光范围大于光纤142所能收取的光束范围，故第二局部光束L3是第一局部光束L2的局部发光范围，并通过光纤142的光传导特性而将第二局部光束L3传输至检测装置150。
在此配置之下，本实施例是先透过调光模块130收取每个LED50所发出的光束L1的局部发光范围而形成第一局部光束L2，并让光纤142再收取第一局部光束L2的局部发光范围的第二局部光束L3，换言之，本实施例是同时对每个LED50发出的光束L1进行两个阶段的局部发光范围的收取，检测装置150接收并检测各光纤142收取对应的第二局部光束L3，通过对每个第二局部光束L3的检测，以达到同时检测LED50的目的以外，且由于每个第二局部光束L3彼此独立而不相互重叠，故可确保检测每个LED的精确度而不受其他LED的干扰(crosstalk)。
图2为本发明的调光模块一实施例的示意图。请参阅图2。如图1所示的光学检测***100的调光模块130可为一数字微镜装置(Digital Micromirror Device，DMD)60。数字微镜装置60包括多个微镜62与一控制元件64，控制元件64用以控制如图1的每个LED50发出的光束L1是否能通过相对应的微镜62。详细而言，这些微镜62以阵列方式排列，并可通过控制元件64来使得特定位置的微镜62处于开启或关闭状态，当微镜62处于开启状态时，即让LED50的光束L1通过微镜62；反的，当微镜62处于关闭状态时，则LED50的光束L1无法通过微镜62。由此可知，本实施例是通过数字微镜装置60作为一光阀，通过控制元件64控制特定位置的微镜62开启，来控制LED50的光束L1可通过的发光范围大小。举例而言，如图2所示，LED50的光束L1的发光范围G1，通过控制元件64控制微镜62的开启与关闭，仅让LED50的光束L1的局部发光范围G2通过而形成如图1的第一局部光束L2，以此可避免同时对多个LED50的光束L1的发光范围G1会相互干扰。
图3为本发明的调光模块另一实施例的示意图。请参阅图3。如图1所示的光学检测***100的调光模块130可为一针孔过滤装置70。针孔过滤装置70包括至少一本体71与多个针孔(pinhole)72A、72B，以图3为例，本体71为一个，针孔72A、72B穿设于对应的本体71，使得本体71分成至少一第一本体区段71A、至少一第二本体区段71B与至少一第三本体区段71C，其中针孔72A、72B的数量可视本体71穿孔多少而可调整。
在本实施例中，针孔72A位于对应的第一本体区段71A与第二本体区段71B之间，且针孔72A具有一间距d1，针孔72A的位置对应至LED50A的位置，使得LED50A发出的光束L11的位置可对应至针孔72A的位置，且针孔72A的间距d1小于LED50A的光束L11的发光范围，使得LED50A的光束L11通过针孔72A后，仅让LED50A的光束L11中的局部光可通过，而形成所述的第一局部光束L21；同理，针孔72B位于对应的第二本体区段71B与第三本体区段71C之间，且针孔72B亦具有一间距d1，即针孔72A、72B的间距d1是相同的。针孔72B的位置对应至LED50B的位置，使得LED50B发出的光束L12的位置对应至针孔72B的位置，且针孔72B的间距d2小于LED50B发出的光束L12的发光范围，使得LED50B发出的光束L12通过针孔72B后，仅让LED50B的光束L12中的局部光可通过，而形成所述的第一局部光束L22。
由此可知，本实施例是利用针孔过滤装置70的针孔72A、72B来调整LED50A、50B所能通过的发光范围，达到收取局部LED50A、50B的光束L12、L22的目的，以此避免LED50A的光束L11与LED50B的光束L12有叠合形成混光并向后端传递(如朝向收光模块140)的现象，若有混光将会影响检测结果。需说明的是，本实施例是设定通过一次针孔来调整光束通过的发光范围，当然，在其他实施例中，可通过两次、三次等多次针孔来调整光束所需通过的发光范围。当然在其他实施例中可通过改变调光模块130与LED50相互的间距，而达到使调光模块130局部收光的目的；亦即，由于光线可改变本体71与LED50A、50B相互的间隔距离，使本体71与LED50A、50B相互靠近，使光束L11可通过针孔72A，光束L12可通过针孔72B，而不会让光束L12通过针孔72A，也不会让光束L11通过针孔72B，以避免混光影响。
图4A为本发明的光学检测***另一实施例的示意图。图4B为本发明的LED与收光模块中的光纤一应用例的示意图。需说明的是，图4A的光学检测***200与图1的光学检测***100相似，其中相同的构件以相同的标号表示且具有相同的功能而不再重复说明，以下仅说明差异处，图4A的光学检测***200与图1的光学检测***100的差异在于：光学检测***200还包括一放大镜组260。放大镜组260用以使各LED50对应的第一局部光束L2可传导至对应至各光纤142的位置，并可选择使用放大镜组260与调光模块130相互组配来达到收光的目的。
详细而言，如图4B所示，是本发明的LED50与实际光纤142一具体实施例的案例，一般而言，LED50配置于载体120上时，如图4B所示，每个LED50尺寸已经相对较小，诸如micro-LED或mini-LED，而且为了在一定载体120的内配置相对多的LED50，使得每个LED50之间的间距(pitch)H1也不会距离过大，然而一般光纤142本身就有固定体积尺寸，因此整体而言，光纤142会相对于LED50的尺寸大些，例如，这些光纤142之间的间距(pitch)H2相对于LED50之间的间距H1的比例大约为2.5倍，造成本身光纤142设置排列的位置受其体积尺寸的限制而无法与LED50相一致，而有一定倍率的关系，故本实施例为此在LED50的上方设置一放大镜组260，透过放大镜组260先放大每个LED50产生的光束L1的发光范围(如放大2.5倍)，能与光纤142所接收的位置一致。其中该放大镜组260可包含远心镜组，可通过远心镜组调整光学路径，从而可减少甚至避免各LED50相互的间的干扰(crosstalk)，且其可参考使用业界既有的远心镜组。
在一实施例中，如图4A所示，上述放大镜组260设置于检测载台110与调光模块130之间。在此配置之下，各LED发出的光束L1先通过放大镜组260来放大光束L1的发光范围的倍率，接着才由调光模块130接收经放大后的光束L1，每个经放大后的光束L1分别通过调光模块130而形成相对应的第一局部光束L2。
然而本发明不对此加以限制，在另一实施例中，如图5所示，图5为本发明的光学检测***又一实施例的示意图。需说明的是，图5的光学检测***300与图1的光学检测***100、图4A的光学检测***200相似，其中相同的构件以相同的标号表示且具有相同的功能而不再重复说明，以下仅说明差异处，图5的光学检测***300与图1的光学检测***100的差异在于：光学检测***300还包括一放大镜组360，且图5的光学检测***300与图4A的差异在于：放大镜组360设置于调光模块130与收光模块140之间。在此配置之下，各光束L1分别通过调光模块130而形成相对应的第一局部光束L2，接着，第一局部光束L2先通过放大镜组360来放大第一局部光束L2的发光范围的倍率，接着才由收光模块140中每个光纤142分别收取经放大后的第一局部光束L2的局部发光范围而形成相对应的第二局部光束L3。
图6A为本发明的检测装置与收光模块一具体实施例的示意图。图6B为本发明光纤中的收取端的示意图。图6C为本发明光纤中的检测端的示意图。图6D为本发明光纤的光信号与感光单元的示意图。图6E为本发明每一光纤检测后的光谱示意图。请参阅图6A至图6E。本实施例的检测装置150包括一检测元件152与一多通道光谱仪154，检测元件152可选择为一感光耦合元件(CCD)，且检测元件152连接多通道光谱仪154。每个光纤142包括一收取端142A与一检测端142B，收取端142A中的光纤邻近于如图1的调光模块130，而检测端142B邻近于如图1所示的检测装置150。如图6A与图6B所示，收取端142A中的光纤的排列方式为二维阵列，即沿着第一方向LX与第二方向LY呈现二维阵列式排列，并与图1LED50的排列方式相同。另一方面，参见图6A与图6C所示，收取端142A连接检测端142B，检测端142B的光纤142的排列方式为一维阵列，即沿着第一方向LX呈现一维阵列式排列，如图6C所示，第一号光纤F1、第二号光纤F2或第三号光纤F3等依序沿着第一方向LX排列，换言之，本实施例中的收光模块140，在其收取端142A将光纤142配合LED50的排列方式作成二维矩阵式排列，而在收光模块140的检测端142B形成一维矩阵式排列，以配合后续多通道光谱仪154。
在本实施例中，多通道光谱仪154依据检测端142B中每个光纤142，分解每个光纤142对应的第二局部光束L3，以得到相对应的光谱信号。检测元件152依据光谱信号以分析各光谱信号对应的LED50。由此可知，本实施例通过多通道光谱仪154可同时分解每个光纤142对应的第二局部光束L3，达到同时检测LED50的目的。举例而言，如图6D，第一号光纤F1对应的第二局部光束L31、第二号光纤F3对应的第二局部光束L32、第三号光纤F3对应的第二局部光束L33，其中，检测元件152可选用目前业界现有的感光元件(例如CCD或CMOS)，尤其当选用高感光元件，例如1K×1K规格，其设有1K×1K个感光单元PA，而当光纤142数量为108个(9×12的阵列式排列)时，在LX方向上，每一光纤142经多通道光谱仪154后的光信号可分配对应至少9个感光单元PA，在图6D中第一号光纤F1、第二号光纤F2、第三号光纤F3等仅示意使用3个感光单元PA，在图6E中表示图6D中第一号光纤F1、第二号光纤F2、第三号光纤F3对应的第二局部光束L31、L32、L33分别被检测元件152检测后所得到光谱；当然，亦可增大光纤142的排列间距，而可有效避免各个光纤142经多通道光谱仪154后的光信号产生重叠，进而有效避免光干扰。再者，在LY方向上，各光纤142经多通道光谱仪154后的光信号，其呈现色散的光谱态样，通过LY方向上设有1K个感光单元PA，因而可以有效提高前述光信号的分辨率。
图7为本发明的光学检测***再一实施例的示意图。需说明的是，图7的光学检测***400与图1的光学检测***100相似，其中相同的构件以相同的标号表示且具有相同的功能而不再重复说明，以下仅说明差异处，图7的光学检测***400与图1的光学检测***100的差异在于：光学检测***400中的收光模块140包括接收镜144，接收镜144连接于对应的光纤142，接收镜144例如为设置在光纤142的端点或其前方，可辅助将光导引至光纤142以此提升每个光纤142对于光束入射的光量范围。
综上所述，在本发明的光学检测***中，同时对每个LED发出的光束进行两个阶段的局部发光范围的收取，以供检测装置接收并检测各光纤收取对应的第二局部光束，达到同时检测LED的目的以外，且由于每个第二局部光束彼此独立而不相互重叠，故可确保检测每个LED的精确度而不受其他LED的干扰，达到分光检测的目的。
虽然本发明已以实施例说明如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定为准。
Claims (10)
1.一种光学检测***，用以检测呈阵列式排列的多个LED，其特征在于，该光学检测***包括：
一检测载台，承载一载体，该载体上设有该多个LED；
一调光模块，接收各LED发出的一光束，各光束分别通过该调光模块而形成相对应的一第一局部光束，且各第一局部光束彼此独立而不相互重叠；
一收光模块，其中该调光模块设置于该收光模块与该检测载台之间，该收光模块包括多个光纤，各光纤用以收取各第一局部光束而形成相对应的一第二局部光束；以及
一检测装置，接收并检测各光纤收取对应的第二局部光束。
2.如权利要求1所述的光学检测***，其特征在于，还包括：
一放大镜组，用以使各LED对应的第一局部光束的位置对应至各光纤的位置。
3.如权利要求2所述的光学检测***，其特征在于，该放大镜组设置于该检测载台与该调光模块之间。
4.如权利要求2所述的光学检测***，其特征在于，该放大镜组设置于该调光模块与该收光模块之间。
5.如权利要求1所述的光学检测***，其特征在于，该调光模块为一数字微镜装置，该数字微镜装置包括多个微镜与一控制元件，该控制元件用以控制各光束是否能通过相对应的微镜。
6.如权利要求1所述的光学检测***，其特征在于，该调光模块为一针孔过滤装置，该针孔过滤装置包括多个针孔与至少一本体，各针孔穿设于对应的本体，且各针孔的位置对应各光束。
7.如权利要求1所述的光学检测***，其特征在于，该检测装置包括一多通道光谱仪与一检测元件，该检测元件连接该多通道光谱仪，该多个光纤包括一收取端与一检测端，该收取端中的该多个光纤的排列方式为二维阵列，该检测端中的该多个光纤的排列方式为一维阵列，该多通道光谱仪用以分解各光纤对应的第二局部光束，以得到相对应的一光谱信号，该检测元件依据各光谱信号以分析各光谱信号对应的LED。
8.如权利要求7所述的光学检测***，其特征在于，该检测元件包括有一感光耦合元件。
9.如权利要求1所述的光学检测***，其特征在于，该收光模块包括多个接收镜，各接收镜连接于对应的光纤。
10.如权利要求2所述的光学检测***，其特征在于，该放大镜组包含有一远心镜组。
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