应用轴向色差的对焦方法及使用该方法的光学检测架构技术

本发明专利技术公开了一种应用轴向色差的对焦方法及使用该方法的光学检测架构。不同波段的光线经光学系统会将不同深度的样品面成像，亦即针对任一特定深度的样品面而言，不同波段的光线经光学成像系统会呈现出不同的准焦程度。准焦程度可由算法计算出一量化指数，不同色光在每一个样品深度对应其各自的量化指数。预先建置不同色光彼此间的量化指数比值查找表，于光学检测设备在产在线进行检测时，每个检测点仅需取得一幅影像并区分为第一波段影像资料及第二波段影像资料，以及取得在准焦程度分析上所各自对应的一量化指数数值，依此二数值的比值在量化指数比值查找表中匹配出对应的位置参数，进而取得光学检测设备的焦面位置的调整依据，提高检测效率。提高检测效率。提高检测效率。

【技术实现步骤摘要】
应用轴向色差的对焦方法及使用该方法的光学检测架构


[0001]本专利技术涉及一种光学检测技术，更具体地讲，本专利技术涉及一种应用轴向色差的对焦方法及使用该方法的光学检测架构。

技术介绍

[0002]随着半导体制程技术的改进，集成电路(Integrated Circuit, IC)芯片的单位面积里容纳更多的晶体管，提供多工且低耗能的高效运算。在提升产能的目标下，大量制造(High
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Volume Manufacturing,HVM)的原则更凸显出时间成本的重要性。其中，在半导体的各种制程阶段中，需要布署相应的检测程序，以确保产线的生产质量，避免瑕疵品流入后续的制程中，造成浪费。然而，这些检测程序往往会增加非必要的时间成本。
[0003]半导体元件透过光学检测系统来检测其表面是否具有瑕疵, 起因于每个光学检测系统所搭配的镜头组件具有其景深的限制。景深范围内可提供光学检测系统在轴向上的分辨率，景深范围外则无法提供清楚解析的影像来供检测分析。在当今半导体制程的工艺尺度下，光学检测系统所搭载的镜头在轴向上的工作距离范围(景深)约微米等级。也因此，当芯片上的表面形貌的高低落差或不同晶粒间因检测输送带平移所造成的检测高度误差大于景深时，光学检测系统往往需要透过焦平面的找寻与调整，以让芯片上的检测点的表面可落入光学检测系统的景深范围内。
[0004]光学检测系统传统上使用序列式移动的方式来找寻焦平面，亦即，让光学检测系统对待测器件的每个检测点个别地进行轴向上的扫描。每一次的扫描必须依赖机械动作来改变镜头(物镜)与待测器件的间距，以判断出这个检测点的焦平面位置是否准焦。耗时的机械式重覆性动作程序无法满足大量制造(HVM)下所要求的快速检测原则。这种高时间成本的自动光学检测架构，其效率瓶颈极待技术上的突破。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的之一在于节省光学检测所需的检测时间，提高检测效率。
[0006]本专利技术的另一专利技术目的在于使光学检测系统适用于大量制造(HVM)产在线的检测。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种应用轴向色差的对焦方法，基于预先建置的一量化指数比值查找表，于一检测程序中使一检测机在一第一轴向上完成对一检测点的对焦，该方法包含：使检测机在检测点上的一工作区间内取得一检测影像。将检测影像区分为相异两波段的一第一波段影像资料及一第二波段影像资料，并取得第一波段影像资料及第二波段影像资料在清晰度分析上所各自对应的一量化指数数值。依据第一波段影像资料及第二波段影像资料各自的量化指数数值取得两数值间的一比值，依据所述比值在量化指数比值查找表中寻找匹配的一位置参数。依据所述位置参数调整检测机的焦面位置。其中，量化指数比值查找表是指非于检测程序中，依据工作区间内的一基准焦面位置及自工作区间区分而出的多个辨识区间，在每一辨识区间内基于检测机的取像以取得相异两波段下所
对应的一量化指数比值及检测机当下的一焦面位置与基准焦面位置之间的一差异程度信息，所述差异程度信息作为位置参数。
[0008]在本专利技术的一实施方式中，所述比值的分母可为第二波段影像资料所对应的量化指数数值，所述比值的分子为第一波段影像资料所对应的量化指数数值，第一波段影像资料依据一第一波长的光线，第二波段影像资料依据一第二波长的光线。第二波长可长于第一波长。
[0009]在本专利技术的一实施方式中，以预期值等于1为例，当所述比值不等于预期值时，于调整检测机的焦面位置的步骤中，检测机的焦面位置朝量化指数比值查找表中的量化指数比值为1的对应焦面位置的方向调整。
[0010]在本专利技术的一实施方式中，第二波长可为红光，第一波长可为蓝光。
[0011]在本专利技术的一实施方式中，当所述比值小于基准焦面位置所对应的量化指数比值时，于调整检测机的焦面位置的步骤中，检测机的控制方向在第一轴向上被降低，其中当所述比值大于基准焦面位置所对应的量化指数比值时，于调整检测机的焦面位置的步骤中，检测机的控制方向在第一轴向上被抬升。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术复提出一种光学检测设备，用于对一待测器件进行检测，包含：物镜组件、光源组件、导引组件、调整组件、传感器组件、及控制主机。导引组件于下端耦接物镜组件及于侧边耦接光源组件，导引组件导引光源组件所产生的照射光朝向物镜组件照射，以及导引组件导引来自待测器件的反射光至导引组件的上端。调整组件耦接于导引组件的上端以接收反射光并让反射光通过以及用于调整透过物镜组件所形成的焦面位置。传感器组件耦接于调整组件的上端以接收反射光而生成影像资料。控制主机耦接调整组件及传感器组件以接收传感器组件所生成的影像资料及控制调整组件以调整焦面位置。其中控制主机用于执行如前所述的对焦方法，控制主机依据内储存的一量化指数比值查找表及传感器组件所生成的影像资料，对调整组件进行控制以调整焦面位置。
[0013]在本专利技术的一实施方式中，导引组件通过一半反射镜导引光源组件所产生的照射光以及反射光。
[0014]在本专利技术的一实施方式中，光源组件用于同时提供两相异波段的照射光，其中一波段可为红光，另一波段可为蓝光。
[0015]据此，本专利技术应用轴向色差的特性来通过两种光波破坏量化指数的对称性，进而从中取出匹配式对焦所需的关键信息。利用不同波段光线对应至离焦或准焦状态时在量化指数数值上所具有的不同差异量，进而可将预设阶段内的匹配关系套用至实际检测时的数据上，让检测机可在此匹配式对焦机制的运作下，仅需拍摄一幅影像即可进行对焦程序，免除了序列扫描的冗长耗时，可应用于HVM产在线的瑕疵检测，具有显著的效率增进。
附图说明
[0016]图1是光学检测系统在序列式检测时的寻焦示意图；图2是一检测点上的量化指数M与焦面位置P的关系图；图3是依据本专利技术一实施方式的对焦方法流程图；图4是轴向上不同波段的光线的聚焦示意图；图5是一检测点上不同波段光线的量化指数M、量化指数比值r与焦面位置P 的关
系图；图6是依据本专利技术一实施方式的光学检测设备示意图。
具体实施方式
[0017]为充分了解本专利技术的目的、特征及功效，现借助下述具体的实施例，并配合附图，对本专利技术做一详细说明，说明如后：
[0018]在本申请中，所描述的用语"一"或"一个"来描述单元、部件、结构、装置、模块、系统、部位或区域等。此举只是为了方便说明，并且对本专利技术之范畴提供一般性的意义。因此，除非很明显地另指他意，否则此种描述应理解为包括一个或至少一个，且单数也同时包括复数。
[0019]在本申请中，所描述的术语"包含、包括、具有"或其他任何类似术语并非仅限于本文所列出的此类要件而已，而是可包括未明确列出但却是所述单元、部件、结构、装置、模块、系统、部位或区域通常固有的其他要件。
[0020]在本申请中，所描述的"第一"或"第二"等类似序数的词语，是用以区分或指关联于相同或类似的元件、结构、部位或区域，且不必然隐含此等元件、结构、部位或区域在空间上的顺序。应了解的是，在某些情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用轴向色差的对焦方法，其基于预先建置的一量化指数比值查找表，于一检测程序中使一检测机在一第一轴向上完成对一检测点的对焦，该方法包含：使该检测机在该检测点上的一工作区间内取得一检测影像；将该检测影像区分为相异两波段的一第一波段影像资料及一第二波段影像资料，并取得所述第一波段影像资料及所述第二波段影像资料在清晰度分析上所各自对应的一量化指数数值；依据所述第一波段影像资料及所述第二波段影像资料各自的量化指数数值取得两数值间的一比值，依据所述比值在所述量化指数比值查找表中寻找匹配的一位置参数；及依据所述位置参数调整所述检测机的焦面位置，其中，所述量化指数比值查找表是指非于所述检测程序中，依据所述工作区间内的一基准焦面位置及自所述工作区间区分而出的多个辨识区间，在每一辨识区间内基于所述检测机的取像以取得所述相异两波段下所对应的一量化指数比值及所述检测机当下的一焦面位置与所述基准焦面位置之间的一差异程度信息，所述差异程度信息作为所述位置参数。2.如权利要求1所述的对焦方法，其中，所述比值的分母为所述第二波段影像资料所对应的所述量化指数数值，所述比值的分子为所述第一波段影像资料所对应的所述量化指数数值，所述第一波段影像资料依据一第一波长的光线，所述第二波段影像资料依据一第二波长的光线。3.如权利要求2所述的对焦方法，其中，所述第二波长长于所述第一波长。4.如权利要求3所述的对焦方法，其中，当所述比值不等于1时，于调整所述检测机的焦面位置的步骤中，所述检测机的所述焦面位置朝所述量化指数比值查找表中的所述量化指数比值为1的对应焦面位置的方向调整。5.如权利要求3所述的对焦方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秉宽，朱建勋，
申请(专利权)人：致茂电子苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：