TWI797689B - 檢查電子元件內部缺陷的裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種檢查電子元件（101）內部缺陷的裝置（1）及方法（2）包括：一圖像擷取單元（102），該電子元件（101）位於該圖像擷取單元（102）的視場（FOV）內；以及至少一紅外線光源（104，106，107）；其中該圖像擷取單元（102）和該紅外線光源（104，106，107）被擺成傾斜於各自的水平面（ICHP，IRHP）0至360度的角度，因此該紅外線光源（104，106，107）能夠照亮該電子元件（101）的至少一個內部缺陷（108）；並且該電子元件（101）被擺成與其水平面（ECHP）的角度為0度。

Description

檢查電子元件內部缺陷的裝置及方法
本發明是有關於一種檢查電子元件內部缺陷的裝置及方法，其包括：一圖像擷取單元，該電子元件位於該圖像擷取單元的視場內；以及至少一紅外線光源；其中，該圖像擷取單元和該紅外線光源被擺成相對於各自的水平面傾斜0至360度的角度，因此該紅外線光源能夠照亮該電子元件的至少一個內部缺陷，且該電子元件被擺成與其水平面的角度為0度。
晶粒背面碎裂是一種故障機制，在鋸切晶圓後，沿著晶粒背面的邊緣會發生碎裂。因此，晶粒的背面將有因物理斷裂並從背面邊緣的諸多地方脫落的小缺口所造成的粗糙邊緣。這跡象間接地說明，鋸切操作壓力很大，隨後可能會導致晶粒開裂。設備不當的設置可能會無意中用力降落在晶粒上，並切斷其一部分。因此，晶圓鋸切後的背面碎裂的跡象必須迅速解決。
Nikoonahad等人於US5883710A公開了一種高靈敏度和高處理能力的表面檢查系統，其將聚焦的光束以入射餘角(grazing angle)入射待檢查的表面。在光束和表面之間引起相對運動，使光束掃描一基本上覆蓋整個表面的掃描路徑，且沿該路徑散射的光被收集用於檢測異常。該掃描路徑包括複數個由直線掃描路徑段構成的陣列。聚焦的光束照射在寬度 介於5-15微米之間的表面區域，該系統每小時能夠檢查超過約40個直徑150毫米的晶圓(6英寸晶圓)、超過約20個直徑200毫米的晶圓(8英寸晶圓)或超過約10個直徑300毫米的晶圓(12英寸晶圓)。然而，US5883710A致力於表面缺陷檢查，而本發明是檢測半導體裝置中有無內部缺陷。此外，本發明能夠識別和區分表面缺陷和內部缺陷。
再如John S.Batchelder於US4740708A公開了一種檢查半導體晶圓表面的系統及方法。該系統及方法旨在確定在製造積體電路的過程中，已充分清除了表面上的微粒污染物。晶圓沿第一方向前進，並沿垂直於第一方向的第二方向進行光學掃描，以根據掃描線上的位置記錄從晶圓表面正常反射的光強度。高強度的反射表明了一個光滑的平面，適合透過積分半球法與複數光感測器來檢查其中的粒子。弱反射表明起伏和圖案化的區域，不利於晶圓表面的粒子檢驗。第二次掃描被橫向偏移，以補償晶片的運動，以便重新掃描與第一次掃描相同的線。在第二次掃描過程中，積分球中的光感測器在由第一次掃描判斷出的適當檢查點的位置上被導通和關關。這種方法同樣限制了US5883710A，因為該系統及方法無法檢查和檢測是否存在內部缺陷，如微裂紋。
因此，若有一種檢查電子元件內部缺陷的裝置及方法能利用不同角度的紅外線照明投射來檢查該電子元件，並且讓圖像擷取單元以不同角度朝向該電子元件，將有利於減輕這些缺點，該圖像擷取單元和該紅外線光源被擺成相對於各自的水平面傾斜0至360度的角度。
因此，本發明的主要目的是提供一種檢查電子元件內部缺陷的裝置及方法，該裝置及方法能夠區分表面缺陷和內部缺陷。
本發明的另一個目的是提供一種檢查電子元件內部缺陷的裝置及方法，該裝置及方法能夠在缺陷區域和非缺陷區域之間產生用來進行影像處理的顯著對比。
本發明的再一個目的是提供一種檢查電子元件內部缺陷的裝置及方法，該裝置及方法能夠降低誤宰(overkill)率。
本發明的再一個目的是提供一種檢查電子元件內部缺陷的裝置及方法，其中該方法能夠提高生產量。
經由理解本發明的以下詳細描述或在實踐中使用本發明，本發明的其他進一步目的將變得顯而易見。
以下是根據本發明較佳實施例的詳述：一種檢查電子元件內部缺陷的裝置，包括：一圖像擷取單元，該電子元件位於該圖像擷取單元的視場內；以及至少一紅外線光源；其特徵在於：該圖像擷取單元和該紅外線光源被擺成相對於各自的水平面傾斜0至360度的角度，因此該紅外線光源能夠照亮該電子元件的至少一個內部缺陷；且該電子元件與其水平面的角度為0度。
在本發明另一實施例，提供：一種檢查電子元件內部缺陷的方法，包括以下步驟： (i)將該電子元件從一第一站傳送到一檢查站；(ii)透過一圖像擷取單元搭配至少一紅外線光源，檢查該電子元件的第一側；(iii)將該圖像擷取單元和該紅外線光源沿著其各自的水平面旋轉，並在該紅外線光源和該圖像擷取單元旋轉後，透過該圖像擷取單元檢查該電子元件的第二側；(iv)重複步驟(iii)將該圖像擷取單元和該紅外線(IR)光源沿著其各自的水平面旋轉，並在該紅外線光源和圖像擷取單元旋轉後，通過該圖像擷取單元檢查該電子元件的第二側，以檢查該電子元件的四側；以及(v)將該電子元件傳送到一第二站；其特徵在於：該圖像擷取單元和該紅外線光源被擺成相對於各自的水平面傾斜0至360度的角度，因此該紅外線光源能夠照亮該電子元件的至少一內部缺陷，該內部缺陷是由切割和組裝過程引起；以及該電子元件與其水平面的角度為0度。
1:裝置
101:電子元件
102:圖像擷取單元
104:前側紅外線光源
106:旁側紅外線光源
107:旁側紅外線光源
110:背側紅外線光源
112:前側紅外線光源
114:第一表面
116:第二表面
118:反射鏡
2:方法
3A:圖像樣品
301:晶粒背面碎裂
BSHP:水平面
IRHP:水平面
ICHP:水平面
X°:傾斜角
Y°:傾斜角
在結合附圖研究詳細描述之後，將認識到本發明的其他方面及其優點，其中：圖1-A顯示出本發明示範性示意圖，其中圖像擷取單元和紅外線光源面向該電子元件的第一表面，且紅外線光源定位於該電子元件的一側壁上；圖1-B顯示出本發明示意圖，其中圖像擷取單元和紅外線光源面向該電子元件的第一表面，且紅外線光源位於該電子元件的另一側壁上； 圖1-C顯示出本發明另示意圖，其中圖像擷取單元和紅外線光源面向該電子元件的第一表面，且一反射鏡面向該電子元件的第二表面；圖1-D顯示出本發明另一示意圖，其中該圖像擷取單元嵌入有面向該電子元件的第一表面的嵌入式紅外線光源，且一反射鏡面向該電子元件的第二表面；圖1-E顯示出本發明另一示意圖，其中圖像擷取單元和紅外線光源面向該電子元件的第一表面，其中一個紅外線光源位於該電子元件的前視處，另外兩個紅外線光源分別位於該電子元件的左側壁和右側壁上，且一反射鏡面向該電子元件的第二表面；圖2顯示出本發明檢測電子元件中的內部缺陷的方法流程圖；圖3-A顯示出本發明檢測電子元件的表面缺陷的示意圖。
圖3-B顯示出本發明檢測電子元件的表面缺陷的另一示意圖；及圖3-C顯示出本發明檢測電子元件的表面缺陷的高倍率顯微圖像的示意圖。
在以下詳細描述中，闡述了許多具體細節以便提供對本發明的透徹理解。然而，本領域具有通常知識者將理解，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐本發明。在其他情況下，沒有詳細描述習知的方法，過程和/或元件，以免模糊本發明。
從以下對實施例的描述中將更清楚地理解本發明，這些實施例僅通過示例的方式參考附圖給出，附圖未按比例繪製。
如本公開內容和本文所附權利要求中所使用的，單數形式“一”，“一個”和“該”包括複數指示物，除非上下文清楚地指示或另外表示。
貫穿本說明書的整個公開內容和權利要求，詞語“包括”和該詞語的變體，例如“包括”和“包含”，意指“包括但不限於”，並且不旨在排除，例如，其他元件，整數或步驟。“示例性”意味著“示例”並且不旨在表達優選或理想實施例的指示，“諸如”不是用於限制性意義，而是用於解釋目的。
本發明主張一種檢查電子元件(101)內部缺陷的裝置(1)，包括一圖像擷取單元(102)，該電子元件(101)位於該圖像擷取單元(102)的視場內，該圖像擷取單元(102)面向該電子元件(101)的第一表面(114)，以拍攝該內部缺陷(108)的圖像。此外，該裝置還包括至少一紅外線光源(104，106，107)，其中該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)被擺成相對於各自的水平面(ICHP，IRHP)傾斜0至360度的角度(如圖像擷取單元(102)相對於水平面(ICHP)的傾斜角(X°)及紅外線光源(104，106，107)相對於水平面(IRHP)的傾斜角(Y°))，因此該紅外線光源(104，106，107)能夠照亮該電子元件(101)的至少一個內部缺陷(108)。透過具有該設置，可以檢查和檢測該電子元件(101)的不同層。該電子元件(101)被擺成與其水平面(ECHP)的角度為0度。該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)的不同擺放和配置請參見圖1-A至圖1-E。
參照圖1-A和1-B所示，其為檢測電子元器件(101)中的內部缺陷(108)，例如微裂紋或內部裂縫，的示意圖。該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)面向該電子元件(101)的第一表面(114)，其中該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)被擺成相對於各自的水平面(ICHP，IRHP)傾斜0至360度的角度，因此該紅外線光源(104，106，107)能夠照亮該電子元件(101)的至少一個內部缺陷(108)。該電子元件(101)與其水平面(ECHP)的角度為0度。該紅外線光源(104，106，107)包括前側紅外線光源(104)、旁側紅外線光源(106，107)或其組合。該旁側紅外線光源(106，107)可位於該電子元件(101)的右側，如圖1-A所示，或者可位於電子元件(101)的左側，如圖1-B所示。該第一表面(114)是指該電子元件(101)的背面，而第二表面(116)包括該電子元件(101)的凸點側。
參照圖1-C所示，其為圖像擷取單元(102)和前側紅外線光源(104)連同一反射鏡(118)和至少一背側紅外線光源(110)的另一配置示意圖。在此配置下，該圖像擷取單元(102)和前側紅外線光源(104)面向該電子元件(101)的第一表面(114)，且被擺成相對於各自的水平面(ICHP，IRHP)傾斜0至360度的角度。此外，該反射器(118)和背側紅外線光源(110)面向該電子元件(101)的第二表面(116)，且該反射鏡(118)與該電子元件(101)平行且位於該電子元件(101)和背側紅外線光源(110)之間。背側紅外線光源(110)相對於其水平面(BSHP)傾斜0至360度。該反射鏡(118)作為雜訊過濾工具，以獲得用於紅外線檢查處理且品質更好的圖像。或者，嵌入式前側紅外線光源(112)被嵌入到該 圖像擷取單元(102)中，藉此該圖像擷取單元(102)與該嵌入式前側紅外線光源(112)作為一單一單元共同運作，如圖1-D所示。
參照圖1-E所示，其為本發明另一配置示意圖。一前側紅外線光源(104)和一圖像擷取單元(102)面向該電子元件(101)的第一表面(114)，以及一反射鏡(118)面向該電子元件(101)的第二表面(116)。另外，一旁側紅外線光源(106)位於該電子元件(101)的右側，而另一旁紅外線光源(107)位於該電子元件(101)的左側。該前側紅外線光源(104)、圖像擷取單元(102)和旁側紅外線光源(106，107)被擺成相對於各自的水平面(ICHP，IRHP)傾斜0至360度的角度。
參照圖2所示，其顯示本發明一種檢查電子元件(101)內部缺陷的方法(2)。(i)將該電子元件(101)從一第一站傳送到一檢查站(步驟201)；(ii)該圖像擷取單元(102)隨後與至少一紅外線光源(104，106，107)一起檢查該電子元件(101)的第一側(步驟203)；(iii)將該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)沿著其各自的水平面旋轉，並在該紅外線光源(104，106，107)和圖像擷取單元(102)旋轉後，透過該圖像擷取單元(102)檢查該電子元件(101)的第二側(步驟205)；重複步驟(iii)，亦即將該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)沿著其各自的水平面旋轉，並在該紅外線光源(104，106，107)和圖像擷取單元(102)旋轉後，透過該圖像擷取單元(102)檢查該電子元件(101)的第二側，以檢查該電子元件(101)的四側(步驟207)；以及(v)將該電子元件(101)傳送到一第二站(步驟209)。該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)被擺成相對於 各自的水平面(ICHP，IRHP)傾斜0至360度的角度，因此該紅外線光源(104，106，107)能夠照亮該電子元件(101)的至少一個內部缺陷(108)，且該電子元件(101)被擺成與其水平面(ECHP)的角度為0度。內部缺陷(108)由切割和組裝過程引起。該紅外線光源(104，106，107)包括前側紅外線光源(104)、旁側紅外線光源(106，107)或其組合。
另外，該方法(2)在(i)將該電子元件(101)從第一站傳送到檢查站(步驟201)之前，還包括通過一取放模組拾取該電子元件(101)並隨後將該電子元件(101)放置在用於內部缺陷檢查的該檢查站的步驟。該第一站可以是取放站、雷射標記站、測試站等。該第二站包括捲帶、托盤、視覺檢查站等。透過反射鏡(118)過濾該電子元件(101)的雜訊的步驟可選地包括在該方法(2)中。
參照圖3-A所示，其為本發明使用該裝置(1)和上述配置檢測到表面缺陷時的圖像樣品(3A)。圖像顯示上方白線的對比較深，其代表表面缺陷，即晶粒背面碎裂(301)。圖3-B呈現本發明檢測表面缺陷的另一圖像樣品，而圖3-C顯示出高倍率顯微圖像，其不會在上方白線上產生較深的對比度。參照圖3-A和3-B所示，由該裝置(1)產生的圖像樣品能夠產生用於影像處理的顯著對比度，且隨後能夠區分表面缺陷和內部缺陷。因此，可以降低電子元件(101)的誤宰率。
1:裝置
101:電子元件
102:圖像擷取單元
106:旁側紅外線光源
114:第一表面
116:第二表面
IRHP:水平面
ICHP:水平面
X°:傾斜角
Y°:傾斜角

Claims (10)

  1. 一種檢查電子元件(101)內部缺陷的裝置(1)，包括：一圖像擷取單元(102)，該電子元件(101)位於該圖像擷取單元(102)的視場內，該電子元件(101)包含一第一表面(114)和一第二表面(116)；以及至少一紅外線光源(104，106，107)；其特徵在於：該裝置(1)還包括一反射鏡(118)，該反射鏡(118)面向該電子元件(101)的該第二表面(116)且與該電子元件(101)平行；該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)被擺成傾斜於各自的水平面(ICHP，IRHP)0至360度的角度，因此該紅外線光源(104，106，107)能夠照亮該電子元件(101)的至少一個內部缺陷(108)；以及該電子元件(101)被擺成與其水平面(ECHP)的角度為0度。
  2. 如請求項1所述之檢查電子元件(101)內部缺陷的裝置(1)，其中該紅外線光源(104，106，107)包括前側紅外線光源(104)、旁側紅外線光源(106，107)或其組合。
  3. 如請求項1所述之檢查電子元件(101)內部缺陷的裝置(1)，其中該裝置(1)還包括至少一背側紅外線光源(110)，該背側紅外線光源(110)被擺成相對於其水平面(BSHP)傾斜0至360度的角度。
  4. 如請求項1或2所述之檢查電子元件(101)內部缺陷的裝置(1)，其中該圖像擷取單元(102)包括一嵌入式前側紅外線光源(112)或一外部前側紅外線光源(104)。
  5. 如請求項1所述之檢查電子元件(101)內部缺陷的裝置(1)，其中該電子元件(101)的該第一表面(114)包含該電子元件(101)的背面，而該電子元件(101)的該第二表面(116)包含該電子元件(101)的凸點側。
  6. 一種檢查電子元件(101)內部缺陷的方法(2)，包括以下步驟：(i)將該電子元件(101)從一第一站傳送到一檢查站；(ii)透過一圖像擷取單元(102)搭配至少一紅外線光源(104，106，107)，檢查該電子元件(101)的第一側；(iii)將該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)沿著其各自的水平面旋轉，並在該紅外線光源(104，106，107)和該圖像擷取單元(102)旋轉後，透過該圖像擷取單元(102)檢查該電子元件(101)的第二側；重複該步驟(iii)，以檢查該電子元件(101)的四側；以及(v)將該電子元件(101)傳送到一第二站；其特徵在於：該方法(2)還包括透過反射鏡(118)過濾該電子元件(101)的雜訊的步驟；該圖像擷取單元(102)和該紅外線光源(104，106，107)被擺成相對於各自的水平面(ICHP，IRHP)傾斜0至360度的角度，因此該紅外線光源(104，106，107)能夠照亮該電子元件(101)的至少一個內部缺陷(108)，該內部缺陷是由切割和組裝過程引起；以及 該電子元件(101)與其水平面(ECHP)的角度為0度。
  7. 如請求項6所述之檢查電子元件(101)內部缺陷的方法(2)，其中該方法(2)還包括在該步驟(i)之前透過一取放模組拾取該電子元件(101)並隨後將該電子元件(101)放置在用於內部缺陷檢查的該檢查站的步驟。
  8. 如請求項6所述之檢查電子元件(101)內部缺陷的方法(2)，其中該第一站包括取放站、鐳射標記站或測試站。
  9. 如請求項6所述之檢查電子元件(101)內部缺陷的方法(2)，其中該第二站包括捲帶、托盤或視覺檢查站。
  10. 如請求項6所述之檢查電子元件(101)內部缺陷的方法(2)，其中該紅外線光源(104，106，107)包括前側紅外線光源(104)、旁側紅外線光源(106，107)或其組合。
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