本發(fā)明涉及芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基底缺陷檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代先進(jìn)芯片封裝技術(shù)主要使用到rdl、bump、tsv、鍵合等工藝，基于這些基礎(chǔ)工藝，當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展出了flip-chip、wlcsp、interposer、3d-stack等各式各樣不同的先進(jìn)封裝形式。

先進(jìn)封裝過(guò)程中每道工藝細(xì)微的缺陷都有可能導(dǎo)致整個(gè)芯片的性能不達(dá)標(biāo)甚至報(bào)廢，因此每一道工藝之后都必須嚴(yán)格控制其參數(shù)的合格性，具體檢查內(nèi)容包含線條尺寸、膜層厚度、套刻水平等等。除此之外還需借助光學(xué)顯微系統(tǒng)直接檢查其中的各種可見(jiàn)缺陷，以便對(duì)缺陷的原因進(jìn)行排查和有效控制。這些缺陷包含外來(lái)顆粒物、刮傷、圖形錯(cuò)位等多種類型。

對(duì)于缺陷檢查，傳統(tǒng)的辦法是借助顯微鏡對(duì)基底進(jìn)行人工目視檢查。得益于近年計(jì)算機(jī)以及圖形處理等技術(shù)的快速發(fā)展，開始引入了自動(dòng)化光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(aoi，automaticopticalinspection)代替人工目視檢查。與人工目檢相比，aoi設(shè)備能夠保證檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的一致性，并能對(duì)缺陷進(jìn)行分類，還可以為工藝工程師提供跟蹤和預(yù)防潛在問(wèn)題的信息。

但是，不同工藝特性的缺陷對(duì)照明波長(zhǎng)的靈敏度不同，如果使用特定的波長(zhǎng)照明，對(duì)靈敏度較差的缺陷檢測(cè)存在困難，并且如前面所述，圓晶工藝多種多樣，所以急需找到一種可以兼容各種工藝的缺陷檢測(cè)的裝置及方法。在現(xiàn)有的公知技術(shù)中，雖然提出了采用自動(dòng)化光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)裝置，但是并沒(méi)有對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行闡述和提出解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基底缺陷檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基底缺陷檢測(cè)裝置，包括：

光源，提供照明輻射光；

承載臺(tái)，用于承載待測(cè)基底，并帶動(dòng)所述待測(cè)基底運(yùn)動(dòng)；

成像單元，將所述照明輻射光匯聚到所述待測(cè)基底上，并收集經(jīng)所述待測(cè)基底反射的光；

多色光分離單元，將所述成像單元收集的反射光分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段；

若干探測(cè)單元，用于一對(duì)一采集各所述波段的圖像信息；以及

處理器，用于對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析計(jì)算，得到缺陷測(cè)量結(jié)果。

較佳地，所述光源的波長(zhǎng)范圍覆蓋紫外、可見(jiàn)光及紅外波段。

較佳地，所述光源采用led光源、氙燈或鹵素?zé)簟?/p>

較佳地，所述成像單元依次包括準(zhǔn)直透鏡、衰減片、分光元件以及成像物鏡，所述光源發(fā)出的照明輻射光經(jīng)所述準(zhǔn)直透鏡和衰減片后入射至所述分光元件分光，并通過(guò)所述成像物鏡匯聚至所述待測(cè)基底上，經(jīng)所述待測(cè)基底反射的反射光依次經(jīng)所述成像物鏡、分光元件及多色光分離單元后被所述探測(cè)單元接收。

較佳地，所述分光元件為直角分光棱鏡或半透半反鏡。

較佳地，所述探測(cè)單元設(shè)置于所述成像物鏡的焦面共軛位置處。

較佳地，所述多色光分離單元采用二向色分束鏡組或分光棱鏡。

較佳地，所述探測(cè)單元包括透鏡和面陣探測(cè)器。

較佳地，所述面陣探測(cè)器為ccd或cmos。

本發(fā)明還提供了一種基底缺陷檢測(cè)方法，包括如下步驟：

s1：上載待測(cè)基底到承載臺(tái)；

s2：定義檢測(cè)處方，包括待測(cè)基底的信息和缺陷的參考信息；

s3：執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)調(diào)焦；

s4：執(zhí)行檢測(cè)，采用多色光分離單元將經(jīng)所述待測(cè)基底反射的照明輻射光分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段，并由若干探測(cè)單元一對(duì)一采集各所述波段的圖像信息，根據(jù)所述待測(cè)基底的信息、缺陷的參考信息及圖像信息，得到各所述波段 檢測(cè)到的缺陷數(shù)據(jù)；

s5：將各所述波段檢測(cè)到的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，選取對(duì)各個(gè)缺陷類型最靈敏的波段的缺陷數(shù)據(jù)作為對(duì)應(yīng)缺陷類型的最終缺陷數(shù)據(jù)后輸出。

較佳地，所述執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)調(diào)焦包括：建立所述待測(cè)基底的坐標(biāo)系，使所述待測(cè)基底處于最佳成像位置。

較佳地，所述缺陷數(shù)據(jù)包括：待測(cè)基底上缺陷的數(shù)量、位置、尺寸及對(duì)應(yīng)的缺陷類型信息。

本發(fā)明還提供了另外一種基底缺陷檢測(cè)裝置，包括：

光源，提供照明輻射光；

承載臺(tái)，用于承載待測(cè)基底，并帶動(dòng)所述待測(cè)基底運(yùn)動(dòng)；

成像單元，將所述照明輻射光匯聚到所述待測(cè)基底上，并收集經(jīng)所述待測(cè)基底反射的光；

多色光分離單元，將所述成像單元收集的反射光分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段；

若干探測(cè)單元，用于一對(duì)一采集各所述波段的圖像信息；以及

處理器，根據(jù)所述待測(cè)基底的信息、缺陷的參考信息及所述圖像信息，得到各所述波段檢測(cè)到的缺陷數(shù)據(jù)，再將各所述波段檢測(cè)到的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，選取對(duì)各個(gè)缺陷類型最靈敏的波段的缺陷數(shù)據(jù)作為對(duì)應(yīng)缺陷類型的最終缺陷數(shù)據(jù)后輸出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基底缺陷檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，該裝置包括：光源，提供照明輻射光；承載臺(tái)，用于承載待測(cè)基底，并帶動(dòng)所述待測(cè)基底運(yùn)動(dòng)；成像單元，將所述照明輻射光匯聚到所述待測(cè)基底上，并收集經(jīng)所述待測(cè)基底反射的光；多色光分離單元，將所述成像單元收集的反射光分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段；若干探測(cè)單元，用于一對(duì)一采集各所述波段的圖像信息；以及處理器，用于對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析計(jì)算，得到缺陷測(cè)量結(jié)果。本發(fā)明中，采用多色光分離單元將照明輻射光分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段，并利用若干探測(cè)單元分別采集各波段的圖像信息，用戶可以根據(jù)待測(cè)基底的工藝特性，無(wú)需進(jìn)行波長(zhǎng)切換，就可以實(shí)時(shí)進(jìn)行最優(yōu)波段照明的對(duì)比度圖像選擇，從而提高了缺陷檢測(cè)的工藝適應(yīng)性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一具體實(shí)施方式的基底缺陷檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施方式中二向色分束鏡組的分光原理圖；

圖3為本發(fā)明一具體實(shí)施方式中分光棱鏡的分光原理圖；

圖4為本發(fā)明一具體實(shí)施方式中探測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a～5d分別為缺陷1在藍(lán)光、綠光、紅光和黃光中的灰度圖像；

圖6a～6d分別為缺陷2在藍(lán)光、綠光、紅光和黃光中的灰度圖像；

圖7為缺陷1和缺陷2在不同照明波長(zhǎng)下的對(duì)比度結(jié)果示意圖；

圖8為本發(fā)明一具體實(shí)施方式的基底缺陷檢測(cè)方法的流程圖。

圖中：10-光源、101-照明輻射光；

20-承載臺(tái)；

111-準(zhǔn)直透鏡、112-衰減片、113-分光元件、114-成像物鏡、115-待測(cè)基底；

30-多色光分離單元、40-二向色分束鏡組、401a-第一二向色分束鏡、401b-第二二向色分束鏡、401c-第三二向色分束鏡、50-分光棱鏡；

60、60a、60b、60c-探測(cè)單元、601-透鏡、602-面陣探測(cè)器；

70-處理器。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。需說(shuō)明的是，本發(fā)明附圖均采用簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

本發(fā)明提供的基底缺陷檢測(cè)裝置，如圖1所示，包括：

光源10，提供照明輻射光101；

承載臺(tái)20，用于承載待測(cè)基底115，并帶動(dòng)所述待測(cè)基底115運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例中，所述待測(cè)基底115為硅片；

成像單元，將所述照明輻射光101匯聚到所述待測(cè)基底115上，并收集經(jīng)所述待測(cè)基底115反射的光；

多色光分離單元30，將所述成像單元收集的反射光分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段；

若干探測(cè)單元60，用于一對(duì)一采集各所述波段的圖像信息；以及

處理器70，用于對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析計(jì)算，得到缺陷測(cè)量結(jié)果。

本發(fā)明中，采用多色光分離單元30將照明輻射光101分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段，并利用若干探測(cè)單元60分別采集各波段的圖像信息，用戶可以根據(jù)待測(cè)基底115的工藝特性，無(wú)需進(jìn)行波長(zhǎng)切換，即可實(shí)現(xiàn)不同缺陷的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

較佳地，所述光源10選用寬波段光源，其波長(zhǎng)范圍覆蓋紫外、可見(jiàn)光及紅外波段，具體地，所述光源10可選用led光源、氙燈或鹵素?zé)?，以適應(yīng)不同工藝的硅片。

較佳地，請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，所述成像單元依次包括準(zhǔn)直透鏡111、衰減片112、分光元件113以及成像物鏡114，所述光源10發(fā)出的照明輻射光101經(jīng)所述準(zhǔn)直透鏡111準(zhǔn)直，然后經(jīng)所述衰減片112，可以實(shí)現(xiàn)整體光強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，然后入射至所述分光元件113進(jìn)行分光，較佳地，所述分光元件113為直角分光棱鏡或半透半反鏡，分光后的光束通過(guò)所述成像物鏡114以一定夾角匯聚至所述待測(cè)基底115上，經(jīng)所述待測(cè)基底115反射的反射光依次經(jīng)所述成像物鏡114、分光元件113及多色光分離單元30后被所述探測(cè)單元60接收，本實(shí)施例中所述成像物鏡114采用長(zhǎng)工作距的物鏡。

較佳地，所述探測(cè)單元60設(shè)置于所述成像物鏡114的焦面共軛位置處，確保探測(cè)單元60能夠得到清晰的像。

較佳地，請(qǐng)重點(diǎn)參考圖2，所述多色光分離單元30采用二向色分束鏡組40，本實(shí)施例中，二向色分束鏡組40包括第一二向色分束鏡401a、第二二向色分束鏡401b和第三二向色分束鏡401c，照明輻射光101的波長(zhǎng)范圍為500nm～900nm，經(jīng)過(guò)第一二向色分束鏡401a，反射波段為500nm～578nm；其余透射到第二二向色分束鏡401b，反射波段為613nm～664nm；其余透射到第三二向色分束鏡401c，反射波段為694nm～732nm，透射波段為790nm～900nm，此時(shí)，由四個(gè)不同的波段對(duì)應(yīng)被四個(gè)探測(cè)單元60探測(cè)，得到不同波長(zhǎng)下缺陷的圖像信息。

較佳地，請(qǐng)重點(diǎn)參考圖3，所述多色光分離單元30采用分光棱鏡50，照明輻射光101的波長(zhǎng)范圍包括不同的波段λ1、λ2、λ3，經(jīng)分光棱鏡50后，將不 同波段分離，并分別入射至三個(gè)探測(cè)單元60，得到不同波長(zhǎng)下缺陷的圖像信息。

較佳地，請(qǐng)重點(diǎn)參考圖4，所述探測(cè)單元60包括透鏡601和面陣探測(cè)器602，具體地，所述面陣探測(cè)器602為ccd或cmos，以多色光分離單元30將照明輻射光101分為三個(gè)不同波段λ1、λ2、λ3為例，三個(gè)不同波段λ1、λ2、λ3的光分別入射探測(cè)單元60a、60b、60c，處理器70對(duì)各個(gè)探測(cè)單元60a、60b、60c采集的圖像進(jìn)行處理，計(jì)算出各波長(zhǎng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的缺陷圖像對(duì)比度最高的信息。

例如，在殘膠缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)兩種厚度的殘膠缺陷1和缺陷2，使用不同的照明波長(zhǎng)，灰度圖像分別如圖5和圖6所示。圖7是不同照明波長(zhǎng)下，上述缺陷1和缺陷2圖像的對(duì)比度分析結(jié)果?？梢园l(fā)現(xiàn)，針對(duì)上述缺陷1，綠光的對(duì)比度最高，黃光的對(duì)比度最低，綠光對(duì)比度相對(duì)黃光提升了100倍；針對(duì)上述缺陷2，紅光的對(duì)比度最高，藍(lán)光的對(duì)比度最低，紅光對(duì)比度相對(duì)藍(lán)光提升了11倍。兩種缺陷圖像最高對(duì)比度對(duì)應(yīng)的照明波長(zhǎng)不同。綜上所述：由于缺陷種類的多樣性，檢測(cè)設(shè)備需要配備多波長(zhǎng)照明，同時(shí)，為了提高檢測(cè)設(shè)備的工藝適應(yīng)性，這里采用寬波段照明，在探測(cè)端增加多色光分離單元30，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)視場(chǎng)內(nèi)多種缺陷在同一時(shí)刻進(jìn)行檢測(cè)，并且可以實(shí)時(shí)輸出最高對(duì)比度的缺陷圖像。相比現(xiàn)有缺陷檢測(cè)設(shè)備，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，采用多色光分離單元30將照明輻射光101分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段，并利用若干探測(cè)單元60一對(duì)一采集各所述波段的圖像信息，用戶可以根據(jù)待測(cè)基底115的工藝特性，無(wú)需進(jìn)行波長(zhǎng)切換，就可以實(shí)時(shí)進(jìn)行最優(yōu)波段照明的對(duì)比度圖像選擇，從而提高了缺陷檢測(cè)的工藝適應(yīng)性。

請(qǐng)重點(diǎn)參考圖8，本發(fā)明還提供了一種基底缺陷檢測(cè)方法，包括如下步驟：

s1：上載待測(cè)基底115到承載臺(tái)20，當(dāng)然，可通過(guò)手動(dòng)加載或傳輸機(jī)械手自動(dòng)加載；

s2：定義檢測(cè)處方，包括待測(cè)基底115的信息和缺陷的參考信息，例如硅片尺寸、厚度、芯片的尺寸、周期等；還包括對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記及焦面測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；還包括參考圖像信息，缺陷類型、大小信息等；

s3：執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)調(diào)焦，較佳地，所述執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)調(diào)焦包括：建立所述待測(cè)基底115的坐標(biāo)系，使所述待測(cè)基底115處于成像物鏡114的最佳成像位置；

s4：執(zhí)行檢測(cè)，采用多色光分離單元30將經(jīng)所述待測(cè)基底115反射的照明輻射光101分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段，并由若干探測(cè)單元60一對(duì)一采集各所述波段的圖像信息，根據(jù)所述待測(cè)基底115的信息、缺陷的參考信息及圖像信息，得到各所述波段檢測(cè)到的缺陷數(shù)據(jù)，例如，對(duì)于一個(gè)特定的視場(chǎng)，各探測(cè)單元60同時(shí)采集并保存各波段的圖像信號(hào)，處理器70處理各波段圖像信號(hào)，輸出各照明波段時(shí)候的缺陷種類和數(shù)目；處理器70自動(dòng)匯總各波段時(shí)候檢測(cè)到的缺陷種類，并分別對(duì)比不同照明波長(zhǎng)時(shí)候各類缺陷的數(shù)目，最終檢測(cè)到的各類缺陷的數(shù)目為各自最靈敏波長(zhǎng)檢測(cè)的結(jié)果；

s5：將各所述波段檢測(cè)到的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，選取對(duì)各個(gè)缺陷類型最靈敏的波段的缺陷數(shù)據(jù)作為對(duì)應(yīng)缺陷類型的最終缺陷數(shù)據(jù)后輸出，較佳地，所述缺陷數(shù)據(jù)包括：待測(cè)基底115上缺陷的數(shù)量、位置、尺寸及對(duì)應(yīng)的缺陷類型信息等。

本發(fā)明采用上述方法，通過(guò)在掃描的時(shí)候，同時(shí)執(zhí)行各波段的掃描數(shù)據(jù)處理，對(duì)各波長(zhǎng)結(jié)果取并集，輸出靈敏度最高波段對(duì)應(yīng)的缺陷結(jié)果，從而提高了缺陷檢測(cè)的工藝適應(yīng)性。

本發(fā)明還提供了另外一種基底缺陷檢測(cè)裝置，如圖1所示，包括：

光源10，提供照明輻射光101；

承載臺(tái)20，用于承載待測(cè)基底115，并帶動(dòng)所述待測(cè)基底115運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例中，所述待測(cè)基底115為硅片；

成像單元，將所述照明輻射光101匯聚到所述待測(cè)基底115上，并收集經(jīng)所述待測(cè)基底115反射的光；

多色光分離單元30，將所述成像單元收集的反射光分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段；

若干探測(cè)單元60，用于一對(duì)一采集各所述波段的圖像信息；以及

處理器70，根據(jù)所述待測(cè)基底115的信息、缺陷的參考信息及所述圖像信息，得到各所述波段檢測(cè)到的缺陷數(shù)據(jù)，再將各所述波段檢測(cè)到的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，選取對(duì)各個(gè)缺陷類型最靈敏的波段的缺陷數(shù)據(jù)作為對(duì)應(yīng)缺陷類型的最終缺陷數(shù)據(jù)后輸出。

同樣可以實(shí)現(xiàn)無(wú)需進(jìn)行波長(zhǎng)切換，就可以實(shí)時(shí)進(jìn)行最優(yōu)波段照明的對(duì)比度 圖像選擇，從而提高缺陷檢測(cè)的工藝適應(yīng)性的效果。

綜上所述，本發(fā)明提供的基底缺陷檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，該裝置包括：光源10，提供照明輻射光101；承載臺(tái)20，用于承載待測(cè)基底115，并帶動(dòng)所述待測(cè)基底115運(yùn)動(dòng)；成像單元，將所述照明輻射光101匯聚到所述待測(cè)基底115上，并收集經(jīng)所述待測(cè)基底115反射的光；多色光分離單元30，將所述成像單元收集的反射光分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段；若干探測(cè)單元60，用于一對(duì)一采集各所述波段的圖像信息；以及處理器70，用于對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析計(jì)算，得到缺陷測(cè)量結(jié)果。本發(fā)明中，采用多色光分離單元30將照明輻射光101分離為若干個(gè)獨(dú)立的波段，并利用若干探測(cè)單元60分別采集各波段的圖像信息，用戶可以根據(jù)待測(cè)基底115的工藝特性，無(wú)需進(jìn)行波長(zhǎng)切換，就可以實(shí)時(shí)進(jìn)行最優(yōu)波段照明的對(duì)比度圖像選擇，從而提高了缺陷檢測(cè)的工藝適應(yīng)性。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。