光学检测系统及检测设备的制作方法

1.本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种光学检测系统及检测设备。


背景技术：

2.半导体芯片制作工艺非常复杂，一个合格的半导体芯片需要每一道工艺都精准控制，而且每一道制作工艺都不能受到前面工艺的污染，一个小小的缺陷经过数道工艺的叠加，会很大程度上影响最终产品的良率，增大制作成本。
3.因此多半导体芯片检测设备的要求越来越高，多半导体芯片检测设备不仅能够检测半导体芯片正面的缺陷，还需要检测半导体芯片边缘的缺陷。
4.由于半导体芯片的边缘区域的斜率变化大，目前的检测设备不能对半导体芯片的边缘区域进行有效的明场照明。尤其对于图1所示的在边缘区域设有缺口011(为了芯片对位而设)的半导体芯片01而言，其缺口011处形成立面a和斜面b，斜面b上的照明效率非常低，导致缺口斜面b无法清晰成像。
5.有鉴于此，如何对半导体芯片的边缘区域进行有效的明场照明，是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供一种光学检测系统，所述光学检测系统包括第一光源和第二光源，所述第一光源具有腔体，所述腔体具有半球形的发光面，所述第一光源的光线穿过所述腔体的内部空间射向待测物，所述腔体的腔壁上设有通孔，所述第二光源的光线穿过所述通孔和所述腔体的内部空间射向所述待测物，所述光学检测系统还包括信息采集组件，所述信息采集组件通过所述通孔采集所述第一光源的光线和所述第二光源的光线经所述待测物折返回的光学信息。
7.在一种实施方式中，所述第二光源为同轴光源，所述信息采集组件的成像光轴与所述同轴光源的光轴同轴。
8.在一种实施方式中，所述同轴光源的分光片的分光比例为50％:50％。
9.在一种实施方式中，设置多个所述同轴光源，各所述同轴光源等间距地安装在所述第一光源的腔体外壁面上并与所述第一光源上的通孔一一对应。
10.在一种实施方式中，至少两个所述同轴光源的光轴相互交叉。
11.在一种实施方式中，所述第一光源为穹顶光源，具有朝向所述待测物的圆形开口。
12.在一种实施方式中，所述第一光源和所述第二光源的发光模式是增亮频闪模式。
13.在一种实施方式中，所述第一光源和所述第二光源的发光模式满足2500《n*t*l《5000，其中，t为发光时间，l为t时间内的发光平均亮度，n为光源在一个曝光时间内的发光次数。
14.在一种实施方式中，所述第一光源和所述第二光源的发光模式是常亮模式，且所述第一光源和所述第二光源均配置有散热结构。
15.在一种实施方式中，所述信息采集组件包括探测单元，所述探测单元包括探测器，所述第一光源上的通孔的孔径不小于与之对应的所述探测器的镜头通光孔径。
16.在一种实施方式中，所述探测器为面阵探测器，所述探测器的镜头为物方远心镜头。
17.在一种实施方式中，所述探测单元的拍照模式是所有所述探测器同时曝光成像。
18.在一种实施方式中，所述探测单元的拍照模式是所述探测器沿光轴延伸方向多步进拍照，每拍照一次，沿光轴移动一个景深的长度。
19.另外，本发明还提供一种检测设备，包括用于承载待测物的承载系统和上述任一项所述的光学检测系统，所述承载系统能够旋转，所述光学检测系统对放置在所述承载系统上的待测物进行检测。
20.本发明提供的光学检测系统利用第一光源和第二光源的组合，实现了对待测物的有效明场照明，应用时，让待测物的边缘区域位于第一光源和第二光源的照射范围内，即可实现对待测物的边缘区域的有效明场照明，并且，可以使待测物的缺口斜面上也具有较高的照明效率。
附图说明
21.图1为半导体芯片边缘区域设有缺口的示意图；
22.图2为本发明提供的光学检测系统一种实施例的立体示意图；
23.图3为图2的剖视图；
24.图4为图2中三个同轴光源的光轴和缺口的壁面的位置示意图；
25.图5为图2中穹顶光源的后视图。
26.附图标记说明如下：
27.01芯片，011缺口，a立面，b斜面；
28.10穹顶光源，101通孔；20同轴光源；30探测器。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
30.如图2所示，本发明提供的光学检测系统包括第一光源、第二光源和信息采集组件。
31.第一光源具有腔体，腔体具有半球形的发光面。第一光源的光线自腔体的发光面发出、穿过腔体的内部空间射向待测物，具体可以射向待测物的边缘区域。
32.第一光源的腔体的腔壁上设有通孔101(结合图5理解)。第二光源的光线穿过第一光源上的通孔101射向待测物，具体可以射向待测物的边缘区域。
33.信息采集组件通过第一光源上的通孔101采集第一光源的光线和第二光源的光线经待测物折返回的光学信息。
34.应用本方案，能够对待测物的边缘区域进行有效的明场照明，确保检测过程中待测物的边缘区域能够清晰成像，防止待测物的边缘区域上的缺陷漏检。
35.具体的，第一光源可以是穹顶光源10，穹顶光源10上设有圆形开口，圆形开口朝向
待测物，光线自圆形开口穿出后照射到待测物的上。
36.具体的，第二光源可以是同轴光源20，同轴光源20的分光片的分光比例优选50％:50％，这样可以获得较高的光效。
37.同轴光源20可以安装在第一光源的腔体外壁面上。同轴光源的数量可以是一个或者多个(即两个或两个以上)，图中设置了三个同轴光源20。当设置多个同轴光源20时，第一光源上需要相应设置多个通孔101，各同轴光源20的光线一一对应地穿过第一光源上的通孔101照射到待测物上。
38.各通孔101可以等间距布设，以便各同轴光源20在第一光源的腔体外壁面上等间距安装，这样照明均匀性比较好。
39.各同轴光源20的光轴可以相互交叉，这样，当待测物的边缘区域上设有缺口时，能在缺口的各壁面上均有较高的照明效率。比如，图示实施例中(如图4所示)，当待测物边缘的缺口011转到穹顶光源的圆形开口区域内时，中间的同轴光源的光轴与两侧的同轴光源的光轴相交于一点，然后分散照射到缺口011的壁面上，中间的同轴光源的光轴照射到缺口011的立面上，两侧同轴光源的光线照射到缺口的两侧斜面上，在缺口的立面和斜面上均有较高的照明效率。
40.具体的，穹顶光源10的直径太大会导致系统占地面积大，而且还会使同轴光源20和穹顶光源10在光轴方向的总体尺寸(即图3中m所指的距离)太大，导致信息采集组件的成像距离较远，不利于清晰成像，并且不利于待测物上下料的安全性。因此，穹顶光源只要满足通孔101的开设需求就可以，不需要设置得太大。穹顶光源10的直径设置在50mm左右、同轴光源20与穹顶光源10在光轴方向的总体尺寸设置在110mm以下比较适宜。
41.具体的，同轴光源20和穹顶光源10可以是发光模式为增亮频闪模式的光源。增亮频闪为行业内常用的发光模式，该发光模式下，光源在极短时间内发射很高的光强，时间长度与相机曝光时间接近，其他非曝光时间段光源不发光。这种光源产生的总热量较小。
42.当将同轴光源20和穹顶光源10设置为增亮频闪模式的光源时，优选配置是：发光时间t配置为70us内，发光平均亮度l配置为70万nit以上，占空比η配置为小于50％，镜头曝光时间nt/η配置为70us，光源在一个曝光时间内发光次数n配置为1次。
43.需说明，不同的芯片成型工艺导致表面光学反射特性不同，因此检测不同的芯片时，需要适应性地调整频闪时间，调整依据是在较短的时间内获得平均灰度在200dn(digital number，遥感影像像元亮度值)左右的图像，并且图像内没有明显的饱和点。
44.或者，同轴光源20和穹顶光源10也可以是发光模式满足2500《n*t*l《5000的光源，其中，t为发光时间，单位是us，l为发光平均亮度，单位是nit，n为光源在一个曝光时间内的发光次数。
45.又或者，同轴光源20和穹顶光源10还可以是配置有散热结构的常亮光源。散热形式具体可以是风冷或者水冷。
46.具体的，当第二光源为同轴光源20时，可以让信息采集组件的成像光轴与同轴光源20的光轴同轴，这样，成像更清晰，检测精度更高。信息采集组件包括探测单元，探测单元包括探测器30，信息采集组件的成像光轴即探测器30的镜头光轴。
47.图示实施例中，设置了三个探测器30，三个探测器30的镜头光轴分别与三个同轴光源20的光轴重合，并且，穹顶光源10上的三个通孔的孔径均不小于对应的探测器30的镜
头通光孔径。
48.具体的，探测器30优选面阵探测器，探测器的镜头优选物方远心镜头，这样能够获得更清晰的成像。
49.具体的，探测单元的拍照模式可以是所有探测器30同时曝光成像。曝光成像时，各同轴光源20和穹顶光源10同步发光。这样，可以一次性得到待测物的目标位置的全部区域的成像。
50.或者，探测单元的拍照模式也可以是沿光轴延伸方向多步进拍照。每拍照一次，沿光轴移动一个景深的长度，直到待测物的目标位置的全部区域均有清晰的成像，然后将所有图像中清晰部分挑选出来拼接成清晰的图像。这样，可以获得更清晰的成像。
51.另外，本发明还提供一种检测设备，包括用于承载待测物的承载系统和上述任一项所述的光学检测系统，承载系统能够带动着待测物旋转，光学检测系统对放置在承载系统上的待测物进行检测。
52.以上对本发明所提供的光学检测系统及检测设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。