TWI705244B - 半導體瑕疵檢測設備 - Google Patents

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Abstract

一種半導體瑕疵檢測設備，用於檢測一待測物的氣泡瑕疵，包含一載台、一光學系統、一紅外線影像擷取裝置以及一處理單元。載台適於承載待測物。光學系統提供一照明光束至待測物，以產生一影像光束。紅外線影像擷取裝置配置於影像光束的傳遞路徑上，適於接收影像光束以轉換為一影像資訊。處理單元電性連接紅外線影像擷取裝置，適於依據影像資訊對待測物進行分析。

Description

半導體瑕疵檢測設備
本發明是有關於一種檢測設備，且特別是有關於一種半導體瑕疵檢測設備。
隨著科技發展，人們對於電子產品中電子構件的精密程度及品質需求越來越高。舉例來說，電子產品中電路板上之各種元件的品質及外觀檢測為製造及檢驗過程中的重要步驟，以確保電路板的功能正常。在目前，矽晶圓內層的檢測常以面型掃描相機最為常見。然而，如何設計或改良現有檢測設備及技術方法，以增加掃描速度，進一步優化檢測流程以提升矽晶圓的產能，是本領域技術人員共同致力於研究的。
本發明提供一種半導體瑕疵檢測設備，可提升半導體瑕疵檢測設備的光學品質及檢測效果。
本發明提供一種半導體瑕疵檢測設備，用於檢測一待測 物的氣泡瑕疵，包含一載台、一光學系統、一紅外線影像擷取裝置以及一處理單元。載台適於承載待測物。光學系統提供一照明光束至待測物以產生一影像光束。紅外線影像擷取裝置配置於影像光束的傳遞路徑上。紅外線影像擷取裝置適於接收影像光束以轉換為一影像資訊。處理單元電性連接紅外線影像擷取裝置，適於依據影像資訊對待測物進行分析。
基於上述，本發明的半導體瑕疵檢測設備可提升半導體瑕疵檢測設備的檢測效果及有效提高產品的產能。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10:待測物
20:輸送設備
100、100A、100B:電子裝置
110:載台
120、120A:光學系統
122:光源
124:分光元件
126:偏振元件
128:調整機構
130:紅外線影像擷取裝置
132:感光元件
140:處理單元
LB:照明光束
L1:影像光束
S300、S310、S320:步驟
圖1為本發明一實施例的半導體瑕疵檢測設備的示意圖。
圖2為本發明另一實施例的半導體瑕疵檢測設備的示意圖。
圖3為本發明另一實施例的半導體瑕疵檢測設備的示意圖。
圖4為本發明一實施例的半導體晶圓缺陷的檢測方法。
圖1為本發明一實施例的半導體瑕疵檢測設備的示意圖。請參考圖1，在本實施例中，半導體瑕疵檢測設備100包含一載台110、一光學系統120、一紅外線影像擷取裝置130以及一處 理單元140。載台110適於承載一待測物10。在本實施例中，待測物10，包含但不限於，可為半導體基板、半導體晶圓或半導體封裝晶片等類似半導體物件。具體而言，本實施例的半導體瑕疵檢測設備100的檢測項目，包含但不限於，適用於檢測待測物10內層的氣泡瑕疵，從而可改善待測物10的製作手段以提升產能，但本發明並不限於此。
光學系統120適於提供一照明光束LB至待測物10，並產生影像光束LI以及接收並傳遞影像光束LI至紅外線影像擷取裝置130進行後續的運算處理。光學系統120包含一光源122。具體而言，光學系統120例如是具有聚焦透鏡、反射鏡或其他光學元件等構件組合的光學鏡頭或光學裝置。在一些實施例中，照明光束LB為可見光，但在一些實施例中，照明光束LB可以是近紅外光或短波長紅外光，本發明並不限於此。
光源122適於提供照明光束LB至待測物10以產生影像光束L1。詳細而言，在本實施例中，光源122為鹵素燈。然而，在後續說明的其他實施例中，照明光束LB可為紅外雷射光，本發明並不限於此。
紅外線影像擷取裝置130配置於影像光束LI的傳遞路徑上，適於接收影像光束LI，將影像光束LI的光學圖像轉換為電子訊號。具體而言，紅外線影像擷取裝置130包含一感光元件132，適於接收影像光束LI以轉換為一影像資訊。感光元件132例如是電荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。在本實施例中， 紅外線影像擷取裝置130為面型掃描相機，因此可控制載台110的移動而對待測物10進行面拍攝。在一些實施例中，紅外線影像擷取裝置130可視需求配置具有屈光度的一或多個光學鏡片的組合，例如包含雙凹透鏡、雙凸透鏡、凹凸透鏡、凸凹透鏡、平凸透鏡以及平凹透鏡等非平面鏡片的各種組合，以協助引導影像光束LI，但本發明並不限於此。在本實施例中，待測物10對照明光束LB中各波長的吸收程度以可見光及紅外光為主，且在波長約400奈米至900奈米具有良好的吸光強度。
請繼續參考圖1。處理單元140電性連接紅外線影像擷取裝置130，適於依據所接收到的電子訊號進行分析。具體而言，處理單元140與感光元件132電線連接，並依據上述的影像資訊對待測物10進行分析。處理單元140例如為中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或其他類似元件或上述元件的組合，本發明並不限於此。
在本實施例中，光學系統120還包含一偏振元件126，配置於光源122與載台110之間。偏振元件126例如為線偏振片，使得光源122所發出的照明光束LB傳遞通過偏振元件126而產生線偏振狀態的照明光束LB。在一些實施例中，偏振元件126還可以例如是圓偏振片或橢圓偏振片，本發明並不限於此。因此，將 使得紅外線影像擷取裝置130可擷取到待測物10的對應不同深度位置的光學圖像。換句話說，不同方向的線偏振狀態的照明光束LB在待測物10上的照射深度位置不同。因此，可藉由調整偏振元件126的偏振角度而使紅外線影像擷取裝置130獲得不同深度位置的光學圖像。如此一來，可依據待測物10的材料與特性或者是不同的需求程度進一步配置並調整偏振元件126以提升光學圖像的顯示效果。
在本實施例中，光學系統120還包含一調整機構128，配置於光源122與載台110之間，適於調整偏振元件126的偏振角度。舉例而言，調整機構128例如是一個可控制偏振元件126的自動化機構，可依據所給予的特定電路訊號旋轉特定角度，進一步帶動偏振元件126旋轉以調整照明光束LB的偏振狀態。舉例而言，調整機構128可事先經過設定，而進一步控制偏振元件126例如旋轉5度，並使紅外線影像擷取裝置130自動取像。然而，在其他實施例中，調整機構128也可以為手動旋轉方式進行調整，本發明並不限制調整機構128的種類及調整進行方式。
換句話說，本實施例的光學系統120為透射式光學系統。然而在其他實施例中，圖1的實施例還可以依需求而採用反射式光學系統(如圖3的光學系統120A)，但本發明並不限於此。
圖2為本發明另一實施例的半導體瑕疵檢測設備的示意圖。請參考圖2。本實施例的半導體瑕疵檢測設備100A類似於圖1的半導體瑕疵檢測設備100，惟兩者不同之處在於，在本實施例 中，半導體瑕疵檢測設備100A的光源122為可提供雷射光的發光裝置，例如是使用低散斑雷射裝置(Speckle Reduction Laser)。因此，照明光束LB為雷射光。而在本實施例中，照明光束LB例如是中心波長大致為1250奈米至1350奈米的紅外光。
除此之外，由於雷射光的功率密度高，可達一般發光二極體的功率密度的數倍到數百倍，故本實施例的紅外線影像擷取裝置130可使用高速線型掃描相機，因此可藉由額外的輸送設備20輸送載台110而對待測物10進行線拍攝。如此一來，可提高發光功率密度以提升半導體瑕疵檢測設備100A的光學品質及檢測效果，並降低光學系統120的成本。在本實施例中，待測物10對於波長大致為1300奈米的照明光束LB的吸收程度較高且能使影像清晰，因此可以展現較佳的檢測效能，進而提升光學檢測設備100A的光學品質及檢測效果。
圖3為本發明另一實施例的半導體瑕疵檢測設備的示意圖。請參考圖3。本實施例的半導體瑕疵檢測設備100B類似於圖2的半導體瑕疵檢測設備100A，惟兩者不同之處在於，在本實施例中，半導體瑕疵檢測設備100B的光學系統120A為反射式光學系統。具體而言，光學系統120還包含一分光元件124，配置於照明光束LB及影像光束L1的傳遞路徑上，例如是分光鏡，適於反射照明光束LB以及讓影像光束L1通過。此外，在一些實施例中，光學系統120A還可選擇性地包含反射元件，用於將光源122發出的照明光束LB引導至待測物10。然而，本發明不限於此，於其 它實施例中，也可利用其它種類光學元件將照明光束LB引導至待測物10。此外，檢測設備半導體瑕疵檢測設備100B的光源122為可提供波長中心波長大致為1500奈米至1600奈米雷射光的發光裝置。如此一來，可提高發光功率密度以提升半導體瑕疵檢測設備100的光學品質及檢測效果，並降低光學系統120A的成本。在本實施例中，待測物10對於波長大致為1550奈米的照明光束LB的吸收程度較高且能使影像清晰，因此可以展現較佳的檢測效能，進而提升光學檢測設備100B的光學品質及檢測效果。
圖4為本發明一實施例的半導體晶圓缺陷的檢測方法。請參考圖3及圖4。本實施例的檢測方法至少可應用於圖3所顯示的半導體瑕疵檢測設備100B，故以下說明將以圖3的半導體瑕疵檢測設備100B為例，但本發明並不限於此。在本實施例的檢測方法中，首先，執行步驟S300，提供照明光束LB至待測物10以產生影像光束LI。具體而言，可由半導體瑕疵檢測設備100B的光源122提供照明光束LB，以使待測物10經照射而反射出可反應顯示待測物10結構的影像光束LI。
接著，在上述步驟S300之後，執行步驟S310，接收影像光束LI以轉換為影像資訊。具體而言，可由半導體瑕疵檢測設備100B的紅外線影像擷取裝置130接收影像光束LI，進而產生影像資訊並提供至處理單元140進行辨識或檢測。接著，在上述步驟S310之後，執行步驟S320，依據影像資訊對待測物10進行分析。具體而言，可藉由處理單元140的中資料的影像比對及運算處理 對待測物10進行分析以產生出一個檢測結果。如此一來，可提升半導體瑕疵檢測設備100B的光學品質及檢測效果，從而可改善待測物10的製作手段以提升產能。
在其他的實施例中，上述提供照明光束LB至待測物10以產生影像光束L1的方法還包含提供照明光束LB至偏振元件126的步驟，以及調整偏振元件126的偏振角度以調整照明光束LB的偏振狀態。如此一來，可進一步依據照明光束LB不同的偏振狀態或偏振方向而獲得不同的光學圖像，進而提升半導體瑕疵檢測設備100B的光學圖像顯示效果及對待測物10的檢測效果。
綜上所述，本發明的半導體瑕疵檢測設備可提升半導體瑕疵檢測設備的光學品質及檢測效果，從而可改善待測物的製作手段以提升產能。
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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧待測物
20‧‧‧輸送設備
100B‧‧‧電子裝置
110‧‧‧載台
120A‧‧‧光學系統
122‧‧‧光源
124‧‧‧分光元件
126‧‧‧偏振元件
128‧‧‧調整機構
130‧‧‧紅外線影像擷取裝置
132‧‧‧感光元件
140‧‧‧處理單元
LB‧‧‧照明光束
LI‧‧‧影像光束

Claims (16)

  1. 一種半導體瑕疵檢測設備，用於檢測一待測物的氣泡瑕疵，包含：一載台，適於承載該待測物；一光學系統，提供一照明光束至該待測物上，以使該待測物反射出可顯示該待測物結構的一影像光束；一紅外線影像擷取裝置，配置於該影像光束的傳遞路徑上，適於接收該影像光束以轉換為一影像資訊；以及一處理單元，電性連接該紅外線影像擷取裝置，適於依據該影像資訊，藉由該處理單元對該待測物進行影像比對及運算處理，以產生出一檢測結果，其中該待測物為半導體基板、半導體晶圓或半導體封裝晶片等類似半導體物件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該光學系統包含一光源，該光源適於提供該照明光束至該待測物以產生該影像光束。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該光源為鹵素燈。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該光學系統包含一分光元件，該分光元件配置於該照明光束及該影像光束的傳遞路徑上，適於反射該照明光束以及讓該影像光束通過。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該光學系統為透射式光學系統。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該光學系統為反射式光學系統。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該照明光束為近紅外光或短波長紅外光。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該照明光束的中心波長介於1250奈米至1350奈米之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該照明光束的中心波長介於1500奈米至1600奈米之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該照明光束為紅外線雷射光束、鹵素燈或紅外線發光二極體裝置。
  11. 如申請專利範圍第2項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該光源為低散斑雷射裝置。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該紅外線影像擷取裝置為高速線型掃描相機或面掃描相機。
  13. 如申請專利範圍第2項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該光學系統還包含一偏振元件，配置於該光源與該載台之間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該偏振元件為線偏振片或圓偏振片。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該光學系統還包含一調整機構，配置於該光源與該載台之間，該調整機構適於調整該偏振元件的偏振角度。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的半導體瑕疵檢測設備，其中該半導體瑕疵檢測設備適於檢測該待測物內層的氣泡瑕疵。
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