TWI704630B

TWI704630B - 半導體設備及其檢測方法

Info

Publication number: TWI704630B
Application number: TW107139386A
Authority: TW
Inventors: 謝竣傑
Original assignee: 亦立科技有限公司
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-09-11
Also published as: TW202018835A

Abstract

一種半導體設備包含一第一自動光學檢測系統以及一第二自動光學檢測系統。第一自動光學檢測系統之第一攝像模組係對一待測物進行攝像而產生一第一攝像資訊，第一影像處理模組係依據第一攝像資訊進行影像處理而產生一第一影像處理資訊，該第一分析模組係依據第一影像處理資訊進行分析而產生一第一分析資訊，顯示模組係依據第一分析資訊顯示一分析畫面。第二自動光學檢測系統之第二攝像模組對分析畫面進行攝像而產生一第二攝像資訊，第二影像處理模組係對第二攝像資訊進行影像處理。

Description

半導體設備及其檢測方法

本發明係關於一種半導體設備及其檢測方法，特別關於一種具有自動光學檢測系統的半導體設備及其檢測方法。

自動光學檢測(automated optical inspection,AOI)系統，為一高速、高精度的光學影像檢測系統，透過發光二極體(light-emitting diode,LED)代替自然光，光學透鏡和電荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)代替人眼，利用光學儀器取得成品的表面狀態，再以電腦影像處理技術來檢測出異物或元件異常等瑕疵，做為改良傳統上以人力使用光學儀器進行檢測的缺點。一般而言，AOI系統係包含照明系統、取像系統、機電控制系統以及影像處理與物件分類。其中，照明系統係關於光源的選擇；取像系統包含鏡頭、CCD、影像擷取卡等等；機電控制系統係控制照明系統、取像系統、定位平台等等；影像處理與物件分類係進行影像前處理、3D重建、圖形辨識，瑕疵分類、瑕疵驗證。

透過上述AOI系統的正常運作，能有效且快速的完成自動化檢測的工作。然而，日新月異的科學技術讓待測物的體積越做越小，構造也更加精密，老舊的AOI設備的檢測鏡頭則無法勝任現階段精密的工作，可能造成機台無法正常進行檢測及運作，亦或是造成檢測過程中錯誤率的提升，讓生產線的瑕疵率大幅上升。所以，需要提升硬體的設備才能改善現階段所遇到的狀況，包含需要更高規格的取像系統、及其他相對應的硬體設備，例如更換更高解析度的光學檢測鏡頭，才能進行更精密的影像擷取，以及，更換更高規格的處理器及記憶體，才能輔助更精確的分類及判斷。但是，整套半導體設備是由多個不同的模組所組成，AOI僅僅是該半導體設備中的其中一環，如果僅是因為AOI無法勝任其影像辨識的工作，而必須換掉整套半導體設備機台，實不符經濟效益；再者，如在整個半導體設備中要更換掉其中的AOI模組，必需仍要考量到整個半導體機台溝通的協調性，貿然的更換掉某個模組仍然須要一併對應修改其機台中的所有軟硬體，可說是牽一髮則動全身，無疑造成了極大的困擾。

因此，如何提供一種半導體設備，能在不大幅更動原有AOI系統的情況，以創新的設計升級AOI功能，進而提升檢測精度、準確度，因而提升半導體設備的使用效能與競爭力，實為當前重要課題之一。

有鑒於上述課題，本發明之一目的在於提供一種半導體設備，能在不大幅更動原有AOI系統的情況，以創新的設計升級AOI功能，進而提升檢測精度、準確度，因而提升半導體設備的使用效能與競爭力。

為達上述目的，本發明之一種半導體設備包含一第一自動光學檢測系統以及一第二自動光學檢測系統。第一自動光學檢測系統係具有一第一攝像模組、一第一影像處理模組、一第一分析模組以及一顯示模組。第一攝像模組係對一待測物進行攝像而產生一第一攝像資訊，第一影像處理模組係依據第一攝像資訊進行影像處理而產生一第一影像處理資訊，第一分析模組係依據第一影像處理資訊進行分析而產生一第一分析資訊，顯示模組係依據第一分析資訊顯示一分析畫面。第二自動光學檢測系統係具有一第二攝像模組及一第二影像處理模組。第二攝像模組對分析畫面進行攝像而產生一第二攝像資訊，第二影像處理模組係對第二攝像資訊進行影像處理。

為達上述目的，本發明係提供一種半導體設備之檢測方法，其中半導體設備包含一第一自動光學檢測系統及一第二自動光學檢測系統，第一自動光學檢測系統係具有一第一攝像模組、一第一影像處理模組、一第一分析模組以及一顯示模組。第二自動光學檢測系統係具有一第二攝像模組及一第二影像處理模組。檢測方法包含：藉由第一攝像模組對一待測物進行攝像而產生一第一攝像資訊；藉由第一影像處理模組依據第一攝像資訊進行影像處理而產生一第一影像處理資訊；藉由第一分析模組依據第一影像處理資訊進行分析而產生一第一分析資訊；藉由顯示模組依據第一分析資訊顯示一分析畫面；藉由第二攝像模組對分析畫面進行攝像而產生一第二攝像資訊；以及藉由第二影像處理模組係對第二攝像資訊進行影像處理。

在一實施例中，第一攝像模組之解析度係高於第二攝像模組。

在一實施例中，第一影像處理模組之規格係高於第二影像處理模組。

在一實施例中，第二自動光學檢測系統更包含一第二分析模組。其中，第二影像處理模組係對第二攝像資訊進行影像處理而產生一第二影像處理資訊，第二分析模組係對第二影像處理資訊進行分析而產生一控制資訊。

在一實施例中，半導體設備更包含一致動系統，其係依據控制資訊而對待測物進行一動作。

在一實施例中，第二自動光學檢測系統更包含一第二分析模組，檢測方法更包含：藉由第二影像處理模組對第二攝像資訊進行影像處理而產生一第二影像處理資訊；及藉由第二分析模組對第二影像處理資訊進行分析而產生一控制資訊。

在一實施例中，半導體設備更包含一致動系統，檢測方法更包含：藉由致動系統依據控制資訊而對待測物進行一動作。

如上所述，依據本發明之半導體設備及半導體設備之檢測方法，半導體設備除了原有的第二自動光學檢測系統之外，更設置了另一第一自動光學檢測系統，其能對待測物進行高規格的檢測，而檢測結果係由其一顯示模組所顯示的分析畫面來呈現，然後再藉由第二自動光學檢測系統的攝像模組對該分析畫面來攝像，以及藉由第二個動光學檢測系統的影像處理模組來對所取得的攝像資訊進行影像處理。如此，半導體設備雖然進一步設置第一自動光學檢測系統，但此設置卻能與原有的半導體設備無縫接軌。因此，藉由上述設置，本發明可具有下列效益：

在原半導體設備上加裝一個新的AOI系統，與舊有的AOI模組做耦接，新的AOI模組可包含高解析度的攝影機以及高規影像處理系統，解決原本低解析度之光學檢測攝影機沒辦法檢測精密待測物的問題。

在不破壞原半導體設備完整性的狀況下，加裝新AOI系統到既有的半導體設備上，解決更換半導體設備上舊AOI系統所遇到的困擾，其中包括需要調整既有半導體設備上流程設定、需更換與新AOI系統之機台設計製造、系統整合技術、影像前處理、影像後處理、檢測應用之設定、以及需更換舊AOI系統在生產線上之硬體設備。

減少在系統升級時之必要花費，原本更換新AOI系統需要先拆除舊AOI系統之設備，並需要改變原半導體設備上與AOI系統連結其他設備之軟體系統設定。

因此本發明之技術係在原半導體設備上進行加裝新AOI系統，並沒有更動原本半導體設備上之任何硬體或軟體的設定及編排，僅僅只是將新的(更高規格的AOI系統與既有的半導體設備做結合)，相較於更換整個AOI系統所需更動的內容，更能降低半導體設備在經升級系統過後所存在的相容性錯誤之風險。

1:半導體設備

11:第一自動光學檢測系統

111:第一攝像模組

112:第一影像處理模組

113:第一分析模組

114:顯示模組

115:第一計算模組

12:第二自動光學檢測系統

121:第二攝像模組

122:第二影像處理模組

123:第二分析模組

124:第二計算模組

13:致動系統

I11:第一攝像資訊

I12:第一影像處理資訊

I13:第一分析資訊

I21:第二攝像資訊

I22:第二影像處理資訊

I23:控制資訊

O:待測物

S01~S06:檢測方法的步驟

圖1為本發明一實施例之一半導體設備的方塊示意圖。

圖2為本發明一實施例之一半導體設備的檢測方法的流程圖。

本發明之半導體設備係具有一自動光學檢測(AOI)系統，在一實施例中，自動光學檢測系統可包含四個主要部分，即光學照明、機構與驅動、電控系統以及視覺軟體。其中，光學照明係包含CCD攝影機、光學鏡頭組、光源照明設備；機構與驅動係包含機器手臂、機器人介面、機器人驅動；電控系統係包含可程式邏輯控制器(programmable logic controller,PLC)以及控制主機；視覺軟體係包含演算法、通訊設備、影像處理軟體。藉由上述四個部分的分工合作而能完成自動光學檢測之功能。

本發明一實施例之AOI系統係利用光學儀器取得成品的表面狀態，再以電腦影像處理技術來檢出異物或圖案異常等瑕疵，屬於非接觸式檢查，因此可在中間工程檢查半成品。屬於一種高精度光學影像檢測系統，其包含量測鏡頭、光學照明、定位量測、電子電路測試、影像處理及自動化等。

圖1為本發明一實施例之一半導體設備1的方塊示意圖。本發明不限制半導體裝置1之應用範圍，例如是航空、生物醫學、工業生產品質檢測、指紋比對、機器人控制、多媒體技術；或是工業自動化的液晶顯示裝置(LCD)、薄膜電晶體(TFT)、電路板(PCB)工業製程上的光學檢測設備，以及在IC及一般電子業、機械工具/自動化機械、電機/電子工業、金屬鋼鐵業、食品加工/包裝業、紡織皮革工業、汽車工業、建築材料、保全/監視等的自動光學結合影像處理的系統。

如圖1所示，本實施例之半導體設備1係包含一第一自動光學檢測系統11及一第二自動光學檢測系統12。其中，第一自動光學檢測系統11係可對一待測物O進行檢測，並具有一第一攝像模組111、一第一影像處理模組112、一第一分析模組113以及一顯示模組114。

第一攝像模組111係對待測物O進行攝像而產生一第一攝像資訊I11。在本實施例中，第一攝像模組111係可包含一電荷耦合元件攝影機、一光學鏡頭組及一光源照明組。其中，光源照明組係具有光源而提供照明，光源可為發光二極體元件；光學鏡頭組係用以對焦以取得清楚的影像圖片，而光源照明組所提供之光線係經由待測物以及光學鏡頭組而達到電荷耦合元件攝影機進而成像，並產生第一攝像資訊I11。待測物O例如是一精密的電路板或一電子元件等等。在本實施例中，第一攝像模組111的解析度是屬於高規格，例如是數千＊數千的畫素。

第一影像處理模組112係依據第一攝像資訊I11進行影像處理而產生一第一影像處理資訊I12。第一影像處理模組112可由軟體、硬體、軔體或其組合而形成。第一影像處理模組112例如包含演算法或影像處理軟體。第一影像處理模組112係對第一攝像資訊I11進行影像處理而產生第一影像處理資訊I12，並且第一影像處理模組112的解析度是屬於高解析度，於此所謂解析度係指影像處理中可以分辨物體細節的最小尺寸，解析度越高代表影像品質越好。透過電荷耦合元件可將光學圖像轉成電子訊號，再利用影像處理技術將待測物O從背景中分離出來，並把不要的雜訊濾除，例如透過邊緣檢測技術對待測物O的表面特徵進行測量。

接著，第一分析模組113係依據第一影像處理資訊I12進行分析而產生一第一分析資訊I13。第一分析模組113可以針對不同的目標進行分析，例如是良率的分析或圖案(pattern)的分析。於此，第一分析模組113係屬於物件分類的軟體，對待測物O進行瑕疵與否的判別，亦即第一分析資訊I13係包含瑕疵與否的判別資訊。

然後，顯示模組114係依據第一分析資訊I13顯示一分析畫面。本實施例不限制分析畫面的格式，例如是簡單的輸出O或X。換言之，所有針對待測物O瑕疵與否的判斷過程在第一自動光學檢測系統11皆已完成，此時所輸出的影像僅僅是一個能讓第二自動光學檢測系統能夠正常工作的影像輸入，故影像的呈現方式可有任何形式，能夠讓第二自動光學檢測系統明確的判斷為優先。

在本實施例中，第一自動光學檢測系統可更包含一第一計算模組115，其係耦接該第一影像處理模組112及第一分析模組113。第一計算模組115係可包含一中央處理單元及一記憶體。由於第一計算模組115的能力需匹配第一影像處理模組112，因此為一高規格、高速度計算能力的中央處理單元。

第二自動光學檢測系統12係具有一第二攝像模組121及一第二影像處理模組122。第二攝像模組121對分析畫面進行攝像而產生一第二攝像資訊I21，且第二影像處理模組122係對第二攝像資訊I21進行影像處理。於此，第二自動光學檢測系統12屬於半導體設備1原有的系統，因此規格皆比第一自動光學檢測系統11低，例如第一攝像模組111之解析度高於第二攝像模組121，第一影像處理模組112之規格高於第二影像處理模組122。同理，為讓第二攝像模組121能合適的進行攝像，第一自動光學檢測系統11之顯示模組114所顯示的分析畫面是屬於低規格或低解析度影像，亦即分析畫面之解析度係對應第二攝像模組121。

接著，第二影像處理模組122係對第二攝像資訊I21進行影像處理而產生一第二影像處理資訊I22。第二自動光學檢測系統更包含一第二分析模組123，第二分析模組123係對第二影像處理資訊I22進行分析而產生一控制資訊I23。第二分析模組123於此亦是以物件分類的軟體為例作說明。由於第二自動光學檢測系統12的輸入已改變，因此原有的分類原則也僅需要做小幅度的修改即可。在本實施例中，第二分析模組123係執行較為單純、簡單的判斷。

總括來說，本實施例中，因為只是增設一個新的AOI系統，其複雜程度遠遠較更換掉舊有的AOI系統單純，且程序上不影響原生產線的流程，舊AOI系統還是處理其原本的檢測作業，並於新AOI系統加強了光學攝影檢測儀器的解析度，提升了生產線能處理待測物之效能，在無縫接軌的狀態下完成設備的提升。

在本實施例中，第二自動光學檢測系統12更包含一第二計算模組124，其係耦接第二影像處理模組122及第二分析模組123。第二計算模組124係可包含一中央處理單元及一記憶體。由於第二計算模組124僅是處理簡單的工作，因此其係為低規格的中央處理單元及記憶體，亦即第一計算模組115之規格係高於第二計算模組124。

半導體設備1更可包含一致動系統13，其係依據控制資訊I23而對待測物O進行一動作。在本實施例中，致動系統13係包含一機械手臂，其係依據動作而對待測物O進行夾取分類。

圖2為本發明一實施例之一半導體設備之檢測方法的流程圖，其中本實施例之半導體設備係應用上述實施例之半導體設備1。如圖2所示，半導體設備1之檢測方法包含：藉由第一攝像模組111對一待測物O進行攝像而產生一第一攝像資訊I11(步驟S01)；藉由第一影像處理模組112依據第一攝像資訊I11進行影像處理而產生一第一影像處理資訊I12(步驟S02)；藉由第一分析模組113依據第一影像處理資訊I12進行分析而產生一第一分析資訊I13(步驟S03)；藉由顯示模組114依據第一分析資訊I13顯示一分析畫面(步驟S04)；藉由第二攝像模組121對分析畫面進行攝像而產生一第二攝像資訊I21(步驟S05)；以及藉由第二影像處理模組122對第二攝像資訊I21進行影像處理(步驟S06)。由於本實施例之檢測方法皆於上述實施例中一併詳述，故於此不再贅述。

綜上所述，依據本發明之半導體設備及半導體設備之檢測方法，半導體設備除了原有的第二自動光學檢測系統之外，更設置了第一自動光學檢測系統，其能對待測物進行高規格的檢測，而檢測結果係由其一顯示模組所顯示的分析畫面來呈現，然後再藉由第二自動光學檢測系統的攝像模組對該分析畫面來攝像，以及藉由第二個動光學檢測系統的影像處理模組來對所取得的攝像資訊進行影像處理。如此，半導體設備雖然進一步設置第一自動光學檢測系統，但此設置卻能與原有的半導體設備無縫接軌。因此，藉由上述設置，本發明可具有下列效益：

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。