TWM666291U - 雷射缺陷檢測系統 - Google Patents
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Abstract
本創作提供一種雷射缺陷檢測系統，其包括控制裝置、基座、雷射檢測裝置、光感測裝置及影像擷取裝置。基座連接控制裝置且支撐待測物件。雷射檢測裝置包括雷射光源及雷射幫浦，雷射檢測裝置位於待測物件的一側，以連續線掃描的方式朝向待測物件的檢測部位發射第一雷射光束。光感測裝置包括光感測模組及影像模組，光感測裝置用以接收第一雷射光束經待測物件的檢測部位反射的反射光，或是接收第一雷射光束穿過待測物件的檢測部位的穿透光，並傳送光訊號至影像模組，影像模組依據光訊號形成光學圖。影像擷取裝置用以擷取待測物件的檢測部位的影像。
Description
本創作涉及一種缺陷檢測的系統，特別是涉及一種飛秒超音波的缺陷檢測的方法及系統。
隨著科技的進步，半導體製程發展愈來愈精密。電子產品所使用的晶片及封裝結構的良窳對其效能扮演重要的角色，因此，關於晶片或封裝結構的缺陷檢測也愈來愈重要。由於半導體的製程精密，晶片或封裝結構的尺寸精細且量多，檢測其是否具有缺陷有其困難度。
因此，如何通過檢測技術的改良，提升待測物件（如晶片、晶圓或晶粒）的檢測效果及效率，進一步改善製程的良率，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本創作提供一種雷射缺陷檢測系統，其包括：控制裝置、基座、雷射檢測裝置、光感測裝置及影像擷取裝置。
基座支撐待測物件，基座連接控制裝置；雷射檢測裝置電性連接控制裝置，雷射檢測裝置包括雷射光源及雷射幫浦，雷射檢測裝置位於待測物件的一側，以連續線掃描的方式朝向待測物件的檢測部位發射第一雷射光束。光感測裝置電性連接控制裝置，光感測裝置包括光感測模組及影像模組，光感測裝置用以接收第一雷射光束經待測物件的檢測部位反射的反射光，或是接收第一雷射光束穿過待測物件的檢測部位的穿透光，並傳送光訊號至影像模組，影像模組依據光訊號形成光學圖。影像擷取裝置電性連接控制裝置，影像擷取裝置用以擷取待測物件的檢測部位的影像。
依據一可行的實施方案，光感測模組為光彈性感測器，光學圖為應力分布特徵圖。
依據一可行的實施方案，光感測模組為光波前感測器，光學圖為波形圖。
依據一可行的實施方案，雷射缺陷檢測系統還包括雷射加工裝置，待測物件為多個，雷射加工裝置對多個待測物件發射第二雷射光束，以連接或焊接多個待測物件，其中第二雷射光束發射的時點與第一雷射光束發射的時點相同。
依據一可行的實施方案，雷射缺陷檢測系統還包括雷射加工裝置，待測物件為多個，雷射加工裝置對多個待測物件發射第二雷射光束，對多個待測物件進行表面改質，其中第二雷射光束發射的時點與第一雷射光束發射的時點相同。
依據一可行的實施方案，雷射缺陷檢測系統還包括雷射加工裝置，雷射加工裝置對待測物件發射第二雷射光束以切割待測物件，其中第二雷射光束發射的時點與第一雷射光束發射的時點相同。
依據一可行的實施方案，控制裝置包括分析模組，影像擷取裝置擷取檢測部位未接受第一雷射光束的一陰影部的多個圖像，分析模組接收多個圖像，依據多個圖像判斷及計算出陰影部具有的缺陷及機率；或是補償多個圖像，並判斷及計算出陰影部具有的缺陷及機率。
依據一可行的實施方案，雷射缺陷檢測系統還包括雷射移動裝置及雷射移動裝置。雷射移動裝置電性連接控制裝置及連接雷射檢測裝置，雷射移動裝置用以使雷射檢測裝置於三維空間中移動。移載裝置電性連接控制裝置及連接光感測裝置，移載裝置用以使光感測裝置於三維空間中移動。
依據一可行的實施方案，光感測裝置還包括分光鏡，當第一雷射光束經待測物件的檢測部位反射形成反射光時，反射光先經分光鏡分光後傳送至光感測模組。
本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的雷射缺陷檢測系統，其能通過「雷射檢測裝置位於待測物件的一側，以連續線掃描的方式朝向待測物件的檢測部位發射第一雷射光束」以及「光感測裝置電性連接控制裝置，光感測裝置包括光感測模組及影像模組，光感測裝置用以接收第一雷射光束經待測物件的檢測部位反射的反射光，或是接收第一雷射光束穿過待測物件的檢測部位的穿透光，並傳送光訊號至影像模組，影像模組依據光訊號形成光學圖」的技術方案，確實掌握待測物件所具有的缺陷，以提升缺陷檢測的精準度。
更進一步來說，經由「影像擷取裝置電性連接控制裝置，影像擷取裝置用以擷取待測物件的檢測部位的影像」的技術特徵，在檢測過程中，還可實時監控待測物件檢測部位受檢測的狀況。
更進一步來說，本創作還可通過設置雷射加工裝置，可一邊對待測物件進行加工，同時進行缺陷檢測，如此可同時兼顧製程及檢測的效率。
為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本創作加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“雷射缺陷檢測系統”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。
請參閱圖1及圖2，圖1為本創作一實施例的雷射缺陷檢測系統架構示意圖。圖2為本創作一實施例的雷射檢測裝置朝向待測物件發射第一雷射光束的示意圖。雷射缺陷檢測系統Z1包括：控制裝置2、基座（圖未示出）、雷射檢測裝置6、光感測裝置8及影像擷取裝置10。
基座1支撐待測物件12，基座1連接控制裝置2。雷射檢測裝置6電性連接控制裝置2，雷射檢測裝置6包括雷射光源61及雷射幫浦62，雷射檢測裝置6位於待測物件12的一側，以連續線掃描的方式朝向待測物件12的檢測部位發射第一雷射光束L。如圖2所示，第一雷射光束L以路徑R掃描待測物件12。光感測裝置8電性連接控制裝置2，光感測裝置8包括光感測模組81及影像模組82，光感測裝置8用以接收第一雷射光束L經待測物件12的檢測部位反射的反射光，或是接收第一雷射光束L穿過待測物件12的檢測部位的穿透光，並傳送光訊號至影像模組82，影像模組82依據光訊號形成光學圖。影像擷取裝置10電性連接控制裝置2，影像擷取裝置10用以擷取待測物件12的檢測部位的影像。
控制裝置2例如電腦主機。影像擷取裝置10例如攝影機或是相機。
依據一些實施例，所述基座1可以是透明板材例如玻璃或藍寶石。依據一些實施例，基座1為具有驅動馬達的移動座。另依據一些實施例，基座1包括輸送帶，輸送帶上承載多個待測物件12。
舉例而言，光感測模組81為光彈性感測器，光學圖為應力分布特徵圖。然而，本創作並不限於此。依據一些實施例，光感測模組81為光波前感測器，光學圖為波形圖。
依據一些實施例，待測物件12例如晶圓、晶片或晶粒。另依據一些實施例，待測物件12可以是封裝體（成品或半成品）。另依據一些實施例，待測物件12是位於基板（例如電路板）上，由基座1承載基板。所述檢測部位例如表面、孔洞、穿孔(via)或是焊接結構（焊接的面積），本創作並無此限制。通過光學圖（如應力分布特徵圖或波形圖），使用者可以檢視所述檢測部位的應力分布情形，判斷待測物件12是否為良品，例如將該等「應力分布」區分為良品區、應力產生區及NG區。NG區可能有例如裂縫、凹凸表面或焊接結構脫離等缺陷，如此，即可依據應力分布的狀況，針對缺陷的部位找出解決的問題。
以穿孔（TGV或TSV）為例，其常見的缺陷有其內壁面產生毛刺，凹凸不平，穿孔的孔道偏移、孔道與基板的夾角錯誤、穿孔未貫穿基板、尺寸或形狀不正確等，藉由應力分布的表現區分可能為上述哪一類別的缺陷，針對該缺陷在製程上找出解決的問題。
在圖1所示的實施例中，光感測裝置8還包括分光鏡83，當第一雷射光束L經待測物件12的檢測部位反射形成反射光時，反射光先經分光鏡83分光後傳送至光感測模組81。如此，經分光鏡83的反射光不存在散雜的光，可使光感測模組81接受的光更為純淨，感測更精準。
請參閱圖3，為本創作一實施例的雷射缺陷檢測系統架構示意圖。在此實施例中，雷射缺陷檢測系統Z2還包括雷射加工裝置7（具有雷射光源71及雷射幫浦72）。在一些情況中，待測物件12為多個，雷射加工裝置7對多個待測物件12發射第二雷射光束，以連接或焊接多個待測物件12，其中第二雷射光束發射的時點與第一雷射光束L發射的時點相同。在一實施例中，雷射加工裝置7是對多個待測物件12發射第二雷射光束，以對多個待測物件12進行表面改質。在另一實施例中，雷射加工裝置7對待測物件12發射第二雷射光束以切割待測物件12。換言之，本創作的雷射檢測裝置6及雷射加工裝置7可同步進行運作，一方面對待測物件12進行加工，另一方便同時檢測待測物件12，如此，可提升製程及檢測的效率。
請參閱圖4，為本創作一實施例的雷射缺陷檢測系統架構示意圖。在此實施例中，雷射缺陷檢測系統Z3還包括雷射移動裝置14及雷射移動裝置14。雷射移動裝置14電性連接控制裝置2及連接雷射檢測裝置6，雷射移動裝置14用以使雷射檢測裝置6於三維空間中移動。移載裝置16電性連接控制裝置2及連接光感測裝置8，移載裝置16用以使光感測裝置8於三維空間中移動。如此，雷射檢測裝置6即可移動於三維空間中，並針對待測物件12中特定的檢測部位發射雷射光束。另一方面，光感測裝置8可針對反射光或穿透光，移動至可接收的位置。
請參閱圖5，為本創作一實施例的雷射缺陷檢測系統Z4架構示意圖。在此實施例中，控制裝置2包括分析模組21，影像擷取裝置10擷取檢測部位未接受第一雷射光束L的一陰影部的多個圖像，分析模組21接收多個圖像，依據多個圖像判斷及計算出陰影部具有的缺陷及機率；或是補償多個圖像，並判斷及計算出陰影部具有的缺陷及機率。
影像擷取裝置10為可擷取影像的任何裝置（如相機），擷取待測物件12的檢測部位中陰影部，尤其是指無法接收第一雷射光束L的部位。分析模組21可通過深度學習判斷出陰影部可能具有的缺陷及該缺陷發生的機率。分析模組21或是通過補償影像，進一步判斷及計算出陰影部具有的缺陷及機率。以此設置，可提升缺陷檢測的精準度。
需特別說明的是，本創作的雷射檢測裝置6所發射的第一雷射光束L，其波長可視檢測距離（雷射檢測裝置6與待測物件12之間的距離）、所需檢測部位的特徵（如上述裂縫、孔洞、穿孔、鍵結、凹凸表面等）而調整，本創作並無限制。本創作的雷射檢測裝置6所發射的第一雷射光束L，其波長亦可視待測物件12的材質不同而調整。
[實施例的有益效果]
本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的雷射缺陷檢測系統，其能通過「雷射檢測裝置位於待測物件的一側，以連續線掃描的方式朝向待測物件的檢測部位發射第一雷射光束」以及「光感測裝置電性連接控制裝置，光感測裝置包括光感測模組及影像模組，光感測裝置用以接收第一雷射光束經待測物件的檢測部位反射的反射光，或是接收第一雷射光束穿過待測物件的檢測部位的穿透光，並傳送光訊號至影像模組，影像模組依據光訊號形成光學圖」的技術方案，確實掌握待測物件所具有的缺陷，以提升缺陷檢測的精準度。
更進一步來說，經由「影像擷取裝置電性連接控制裝置，影像擷取裝置用以擷取待測物件的檢測部位的影像」的技術特徵，在檢測過程中，還可實時監控待測物件檢測部位受檢測的狀況。
更進一步來說，本創作還可通過設置雷射加工裝置，可一邊對待測物件進行加工，同時進行缺陷檢測，如此可同時兼顧製程及檢測的效率。
以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。
Z1-Z4:雷射缺陷檢測系統
1:基座
2:控制裝置
21:分析模組
6:雷射檢測裝置
61:雷射光源
62:雷射幫浦
7:雷射加工裝置
71:雷射光源
72:雷射幫浦
8:光感測裝置
81:光感測模組
82:影像模組
83:分光鏡
10:影像擷取裝置
12:待測物件
14:雷射移動裝置
16:移載裝置
L:第一雷射光束L
R:路徑
圖1為本創作一實施例的雷射缺陷檢測系統架構示意圖。
圖2為本創作一實施例的雷射檢測裝置朝向待測物件發射第一雷射光束的示意圖。
圖3為本創作一實施例的雷射缺陷檢測系統架構示意圖。
圖4為本創作一實施例的雷射缺陷檢測系統架構示意圖。
圖5為本創作一實施例的雷射缺陷檢測系統架構示意圖。
Z1:雷射缺陷檢測系統
1:基座
2:控制裝置
6:雷射檢測裝置
61:雷射光源
62:雷射幫浦
8:光感測裝置
81:光感測模組
82:影像模組
83:分光鏡
10:影像擷取裝置
Claims (9)
- 一種雷射缺陷檢測系統，其包括： 一控制裝置； 一基座，支撐一待測物件，所述基座連接所述控制裝置； 一雷射檢測裝置，電性連接所述控制裝置，所述雷射檢測裝置包括一雷射光源及一雷射幫浦，所述雷射檢測裝置位於所述待測物件的一側，以一連續線掃描的方式朝向所述待測物件的檢測部位發射一第一雷射光束； 一光感測裝置，電性連接所述控制裝置，所述光感測裝置包括一光感測模組及一影像模組，所述光感測裝置用以接收所述第一雷射光束經所述待測物件的所述檢測部位反射的反射光，或是接收所述第一雷射光束穿過所述待測物件的所述檢測部位的穿透光，傳送一光訊號至所述影像模組，所述影像模組依據所述光訊號形成一光學圖；以及 一影像擷取裝置，電性連接所述控制裝置，所述影像擷取裝置用以擷取所述待測物件的所述檢測部位的影像。
- 如請求項1所述的雷射缺陷檢測系統，其中所述光感測模組為光彈性感測器，所述光學圖為一應力分布特徵圖。
- 如請求項1所述的雷射缺陷檢測系統，其中所述光感測模組為光波前感測器，所述光學圖為一波形圖。
- 如請求項1所述的雷射缺陷檢測系統，還包括一雷射加工裝置，所述待測物件為多個，所述雷射加工裝置對所述多個待測物件發射一第二雷射光束，以連接或焊接所述多個待測物件，其中所述第二雷射光束發射的時點與所述第一雷射光束發射的時點相同。
- 如請求項1所述的雷射缺陷檢測系統，還包括一雷射加工裝置，所述雷射加工裝置對所述待測物件發射一第二雷射光束，以切割所述待測物件，其中所述第二雷射光束發射的時點與所述第一雷射光束發射的時點相同。
- 如請求項1所述的雷射缺陷檢測系統，還包括一雷射加工裝置，所述待測物件為多個，所述雷射加工裝置對所述多個待測物件發射一第二雷射光束，對所述多個待測物件進行表面改質，其中所述第二雷射光束發射的時點與所述第一雷射光束發射的時點相同。
- 如請求項1所述的雷射缺陷檢測系統，其中，所述控制裝置包括一分析模組，所述影像擷取裝置擷取所述檢測部位未接受第一雷射光束的一陰影部的多個圖像，所述分析模組接收所述多個圖像，依據所述多個圖像判斷及計算出所述陰影部具有的缺陷及機率；或是補償所述多個圖像，並判斷及計算出所述陰影部具有的缺陷及機率。
- 如請求項1所述的雷射缺陷檢測系統，還包括： 一雷射移動裝置，電性連接所述控制裝置及連接所述雷射檢測裝置，所述雷射移動裝置用以使所述雷射檢測裝置於一三維空間中移動；以及 一移載裝置，電性連接所述控制裝置及連接所述光感測裝置，所述移載裝置用以使所述光感測裝置於所述三維空間中移動。
- 如請求項1所述的雷射缺陷檢測系統，其中所述光感測裝置還包括一分光鏡，當所述第一雷射光束經所述待測物件的所述檢測部位反射形成所述反射光時，所述反射光先經所述分光鏡分光後傳送至所述光感測模組。
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