一种半导体器件的自动检测装置和方法及应用

技术领域

本发明涉及半导体器件的自动检测领域，特别涉及一种半导体器件的自动检测装置和方法及应用。

背景技术

半导体器件的制作通常是在一整片晶圆上进行掺杂、沉积、刻蚀等操作，完成各类晶体管的制备后再进行划片，将整片晶圆切割成单个半导体器件再进行封装，目前针对半导体器件划片后的检测是质量把控的关键节点。目前部分厂商采用机器视觉的检测方法，具有检测自动化程度好、效率高等优点，随着半导体器件制造工艺的不断提升，对划片后的检测要求越来越高，例如划片过程中产生的解理纹。解理纹通常是由于划片的刀片(通常为金刚石刀片)钝化切割所致，当刀片的锋利程度不够时，依赖或部分依赖刀片径向移动的力进行划片分割，解理纹对于半导体器件性能产生的影响是不可忽略的，例如对于激光巴条的出光面，该面若出现解理纹直接影响激光巴条的出光性能。现有的常规机器视觉检测，多是进行对焦拍照，再通过算法筛查该检测面的光洁度是否达标，主要包括有无明显杂质或崩缺，对于检测面上解理纹直接对焦拍摄无法进行识别。

综上所述，需采用一种新的检测方法，以适用于半导体器件的高精度检测。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺点，提供一种半导体器件的自动检测装置和方法及应用，能对半导体器件进行高精度检测，且具有较高的检测效率。

本发明的一种半导体器件的自动检测装置，包括检测台、第一显微镜、第二显微镜和控制组件，所述第一显微镜和第二显微镜相互垂直设置，所述检测台用于承载半导体器件位于第一显微镜和第二显微镜的视场交点，所述检测台包括半导体吸附组件和半导体移动组件，所述控制组件用于控制半导体移动组件对半导体吸附组件的平移和旋转，以及控制所述第一显微镜和第二显微镜采集半导体器件的表面图像、并判断和记录检测数据，所述第二显微镜为微分干涉显微镜。

进一步地，所述半导体移动组件包括A轴、X轴和Y轴，所述A轴的顶部与半导体吸附组件连接，所述A轴的底部与X轴的顶部连接，所述X轴的底部与Y轴的顶部连接。

进一步地，所述半导体吸附组件包括载物台、控制阀和真空发生器，所述载物台上设有吸附孔，所述吸附孔通过气管依次与控制阀和真空发生器连接，所述控制阀与控制组件电连接。

进一步优选地，所述载物台上设有凸起，所述吸附孔设于凸起上，所述凸起外轮廓线包络的面积小于半导体器件外轮廓线包络的面积。

更进一步地，还包括底座，所述底座上安装有第一支架和第二支架，所述第一支架上安装有第一调节模组，所述第一显微镜与第一调节模组固定连接；所述第二支架上安装有第二调节模组，所述第二显微镜与第二调节模组固定连接。

进一步具体地，所述第一调节模组为XYZ手动位移平台，所述第二调节模组为单剪手动升降台。

基于一种半导体器件的自动检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1、通过半导体吸附组件将半导体器件的下表面进行吸附固定；

S2、控制组件通过第一显微镜采集半导体器件固定状态的第一图像，所述控制组件根据第一图像驱动半导体移动组件对半导体器件找正、并移动至第二显微镜的焦距内，所述第二显微镜用于激光半导体的侧面检测，所述第二显微镜为微分干涉显微镜。

进一步地，步骤S2中，所述控制组件通过所述第一图像进行上表面检测和/或半导体器件的编号读取。

具体地，所述控制组件包括上位机和控制板卡，所述上位机和控制板卡通讯连接。

更进一步地，所述侧面检测和/或上表面检测的项目包括解理纹、关键区或非发光区有无污染或颗粒、关键区镀膜有无异常、镀金有无缺陷、有无划痕。

基于所述自动检测方法的应用，所述半导体器件为激光巴条。

本半导体器件的自动检测装置和方法及应用有以下优点：

1、检测精度高，半导体吸附组件对半导体器件进行固定吸附，半导体移动组件移动半导体器件后无晃动产生，利于检测过程中精准对焦；通过第二显微镜发出偏振光至待检测半导体器件的侧面，再反射至第二显微镜的CCD成像系统得到了数字图像，通过算法提取出半导体器件的侧面缺陷(例如解理纹)，实现对半导体器件的高精度检测。

2、相互垂直设置的第一显微镜和第二显微镜分别完成上表面和侧面的检测，通过第一显微镜和半导体移动组件的配合，在侧面检测过程中保证半导体器件位于第二显微镜的焦距中，使第二显微镜能够更加清晰地拍摄半导体器件的侧面图像，以检测侧面是否存在的解理纹、关键区镀膜异常等缺陷，提高了半导体器件的检测质量；半导体器件通过半导体移动组件可实现原地任意角度旋转，便于对激光巴条侧面更全面地检测，吸附固定牢固，移动后无晃动产生，利于检测过程中精准对焦；同时由于微分干涉显微镜调焦过程中每次的调节量仅为微米级，通过第一显微镜的定位后，缩短了第二显微镜拍摄侧面的调焦时间，提升了检测效率。

3、通过第一调节模组、第二调节模组，降低了第一显微镜和第二显微镜初始安装的调试难度，提高了调试效率，利于后期检修的快速调装复原。

附图说明

图1为实施例1中自动检测装置的立体结构示意图；

图2为实施例1中载物台的立体结构示意图；

图3为普通显微镜拍摄到半导体器件的侧面图像；

图4为本发明通过微分干涉显微镜拍摄到半导体器件的侧面图像。

其中，1-检测台、2-第一显微镜、3-第二显微镜、4-半导体吸附组件、5-半导体移动组件、6-A轴、7-X轴、8-Y轴、9-载物台、10-凸起、11-底座、12-第一支架、13-第二支架、14-吸附孔、15-第一调节模组、16-第二调节模组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明的一种半导体器件的自动检测装置，包括检测台、第一显微镜、第二显微镜和控制组件，所述第一显微镜和第二显微镜相互垂直设置，所述检测台用于承载半导体器件位于第一显微镜和第二显微镜的视场交点，所述检测台包括半导体吸附组件和半导体移动组件，所述控制组件用于控制半导体移动组件对半导体吸附组件的平移和旋转，以及控制所述第一显微镜和第二显微镜采集半导体器件的表面图像、并判断和记录检测数据，所述第二显微镜为微分干涉显微镜。本实施例用于激光巴条的表面检测，微分干涉显微镜成像的过程中，因为干涉光之间的相位差由厚度、表面折射率、表面起伏的变化率决定，其干涉强度的变化通过微分干涉显微镜的CCD成像系统采样得到了数字图像。当激光器端面出现解理纹时，反映在图像上灰度梯度发生变化，进一步通过算法提取出解理纹。其中算法可采用现有的成熟算法，先采用共轭梯度技术最小化非线性二乘方差异测度来估计DIC图像相位函数，通过形态学对该区域进行处理，并测量出解理纹区域的方向及位置，通过判定准则来确定该激光巴条的端面是否满足要求。

所述半导体移动组件包括A轴、X轴和Y轴，所述A轴的顶部与半导体吸附组件连接，所述A轴的底部与X轴的顶部连接，所述X轴的底部与Y轴的顶部连接。

如图2所示，所述半导体吸附组件包括载物台、控制阀和真空发生器，所述载物台上设有吸附孔，所述吸附孔通过气管依次与控制阀和真空发生器连接，所述控制阀与控制组件电连接。

所述载物台上设有凸起，凸起高度为2mm，所述吸附孔设于凸起上，吸附孔为两个，所述凸起外轮廓线包络的面积小于半导体器件外轮廓线包络的面积，具体为外周。通过凸起承载激光巴条，更有利于第二显微镜拍摄激光巴条的侧面，避免载物台对激光巴条的底面产生遮挡。

还包括底座，所述底座上安装有第一支架和第二支架，所述第一支架上安装有第一调节模组，所述第一显微镜与第一调节模组固定连接；所述第二支架上安装有第二调节模组，所述第二显微镜与第二调节模组固定连接。

所述第一调节模组为XYZ手动位移平台，所述第二调节模组为单剪手动升降台。通过第一调节模组实现对第一显微镜三轴方向的调整，第二调节模组对第二显微镜升降调整，激光巴条位于第一显微镜和第二显微镜的视场交点。

基于一种半导体器件的自动检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1、通过半导体吸附组件将半导体器件的下表面进行吸附固定；

S2、控制组件通过第一显微镜采集半导体器件固定状态的第一图像，所述控制组件根据第一图像驱动半导体移动组件对半导体器件找正、并移动至第二显微镜的焦距内，所述第二显微镜用于激光半导体的侧面检测，所述第二显微镜为微分干涉显微镜。

步骤S2中，所述控制组件通过所述第一图像进行上表面检测和半导体器件的编号读取，所述控制组件包括上位机和控制板卡，读取编号记录至上位机可对待检测的半导体器件进行标识，完成检测后将检测结果记录至该编号标识下，所述上位机和控制板卡通过RS485通讯连接，控制板卡用于控制半导体移动组件对半导体吸附组件的平移和旋转；上位机为PC机，PC机的网口与交换机通讯连接，交换机通过多根网线与各显微镜，用于快速传输图像数据，提高控制组件整体控制处理的效率，降低了硬件成本。

所述侧面的检测项目包括解理纹、关键区或非发光区有无污染或颗粒、关键区镀膜有无异常、镀金有无缺陷、有无划痕；上表面检测的检测项目包括有无污染或颗粒以及划痕。由于激光巴条为多个激光器并排组成，检测时对激光巴条找正后，由激光巴条上的第一个激光器进行检测，即激光巴条最外侧的激光器开始检测，对激光巴条找正即调整激光巴条的姿态，使其为正交状态，此时激光巴条的待检测侧面与第二显微镜的视场方向垂直，姿态调整可消除激光巴条在被吸附放置的过程中带来的位置偏差，具体包括激光巴条与第二显微镜的视场方向不垂直的角度偏差，以及激光巴条侧边与第二显微镜焦距范围内的偏差,姿态调整有利于对侧面进行更为准确的检测，以及减少第二显微镜的调焦时间；完成一个激光器的检测后，控制板卡驱动X轴移动单个激光器的距离，进行下一激光器的检测，直至完成全部检测。其中X轴移动单个激光器的距离是根据激光器的规格进行设定，可通过上位机对该距离进行更改，以适应不同规格激光器的检测。

实施例2

本发明的一种半导体器件的自动检测装置，包括检测台、第一显微镜、第二显微镜和控制组件，所述第一显微镜和第二显微镜相互垂直设置，第一显微镜和第二显微镜的拍摄物镜(接收被拍摄物体的光的透镜)的“光轴”相互垂直，所述检测台用于承载半导体器件位于第一显微镜和第二显微镜的视场交点，所述检测台包括半导体吸附组件和半导体移动组件，所述控制组件用于控制半导体移动组件对半导体吸附组件的平移和旋转，以及控制所述第一显微镜和第二显微镜采集半导体器件的表面图像、并判断和记录检测数据，所述第二显微镜为微分干涉显微镜。

所述半导体移动组件包括A轴、X轴和Y轴，所述A轴的顶部与半导体吸附组件连接，所述A轴的底部与X轴的顶部连接，所述X轴的底部与Y轴的顶部连接。A轴、X轴和Y轴均为伺服电机控制，并安装有分度值0.5μm的光栅尺。

所述半导体吸附组件包括载物台、控制阀和真空发生器，所述载物台上设有吸附孔，所述吸附孔通过气管依次与控制阀和真空发生器连接，所述控制阀与控制组件电连接。控制组件为网口连接的上位机和控制板卡，上位机发送指令至控制板卡控制控制阀的开启或关闭，所述载物台上设有凸起，所述吸附孔设于凸起上，吸附孔的数量为3个，所述凸起外轮廓线包络的面积小于半导体器件外轮廓线包络的面积。

基于一种半导体器件的自动检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1、通过半导体吸附组件将半导体器件的下表面进行吸附固定；

S2、控制组件通过第一显微镜采集半导体器件固定状态的第一图像，所述控制组件根据第一图像驱动半导体移动组件对半导体器件找正、并移动至第二显微镜的焦距内，所述第二显微镜用于激光半导体的侧面检测，所述第二显微镜为微分干涉显微镜。

步骤S2中，所述控制组件通过所述第一图像进行上表面检测，所述侧面检测和上表面检测的项目包括解理纹、半导体表面有无污染或颗粒、有无划痕，由图3和图4可以看到，普通显微镜(相机)只能拍摄到半导体表面有无污染或颗粒，图3中的黑点即污染物，图4可清晰地拍摄到半导体表面的解理纹。

另一实施例中第二显微镜的数量为两个，呈90度分布，可同时对半导体器件的一组垂直侧面进行检测，进一步提高检测效率，待一组垂直侧面完成检测后，A轴旋转180度，移动X轴和Y轴将另一组直角边定位至两个第二显微镜的焦距内。