[發(fā)明專利]用于大面積顯微光致熒光掃描與測(cè)繪測(cè)量的系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010266113.1
• 申請(qǐng)日: 2020-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN113495062A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡明聰;洪瑜亨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 旭臻科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64;G02B26/10
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11139
• 代理人: 侯奇慧

一種用于大面積顯微光致熒光掃描與測(cè)繪測(cè)量的系統(tǒng)，包含一提供激光束的激光光源、一供放置待測(cè)工件且能夠進(jìn)行位移的測(cè)量載臺(tái)、一具有X?Y光學(xué)掃描鏡頭的振鏡掃描模塊、一視覺(jué)模塊、一光譜儀以及一控制單元；當(dāng)激光束投射至待測(cè)工件上將產(chǎn)生一光致熒光的響應(yīng)光束，且視覺(jué)模塊與光譜儀所連接的分光鏡組，皆設(shè)于該激光束與響應(yīng)光束的傳遞途徑上；以此，經(jīng)由該視覺(jué)模塊以檢視并調(diào)整相關(guān)構(gòu)件的設(shè)定狀態(tài)，繼而該控制單元將驅(qū)使該X?Y光學(xué)掃描鏡頭與該測(cè)量載臺(tái)協(xié)同位移，使該激光束對(duì)應(yīng)地投射在所欲掃描的位置上，再由該光譜儀記錄其響應(yīng)光束的光譜信號(hào)；本系統(tǒng)將擇點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行激光束的投射與其光譜信號(hào)的記錄，進(jìn)而完成大面積擇點(diǎn)掃描的測(cè)量作業(yè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)一種測(cè)量系統(tǒng)，尤指應(yīng)用振鏡掃描模塊與測(cè)量載臺(tái)的協(xié)同位移，使激光束得以擇點(diǎn)掃描，并以光譜儀記錄其響應(yīng)光譜信號(hào)的一種顯微光致熒光掃描測(cè)量系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管LED(Light-Emitting Diode)為一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子零件，其外觀呈橢圓形，尺寸僅為一顆綠豆大小，但發(fā)光只有其中的晶粒(Die)部分；目前商業(yè)上是先成長(zhǎng)晶棒，切割成晶圓，再使用“有基金屬化學(xué)氣相沉積(Metal Organic Chemical VaporDeposition)”成長(zhǎng)不同材料的磊晶(單晶薄膜)，并在磊晶上制作發(fā)光二極管元件結(jié)構(gòu)，最后再切割成一顆顆的晶粒，封裝成發(fā)光二極管LED元件。

LED晶粒的尺寸大約1毫米(mm)，只能用來(lái)制作單色發(fā)光二極管指示牌或是大尺寸的電視墻；但隨著技術(shù)的演進(jìn)，廠商已開發(fā)出“微發(fā)光二極管(Micro LED)”邊長(zhǎng)小于10微米(μm)的晶粒，而Micro LED是一種直接利用RGB三原色LED作為自發(fā)光顯示點(diǎn)像素，直接種在晶圓上的顯示技術(shù)；其原理主要是將LED結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行薄膜化、微小化與陣列化，并將LED縮小到至少原本LED的1％，使其具備低功耗、高亮度、超高分辨率與色彩飽和度等特性。

光致熒光(Photoluminescence,PL)，是利用一激光光源作為激發(fā)源，將其照射在發(fā)光二極管表面以產(chǎn)生一對(duì)應(yīng)的光致熒光，并經(jīng)由光學(xué)鏡組收光，再進(jìn)入到光譜儀來(lái)分析其亮度與特定的波長(zhǎng)；換言之，在磊晶未經(jīng)切割封裝前，即應(yīng)用光致熒光的原理，輔以光譜儀的測(cè)量與分析，來(lái)取得LED磊晶的光致熒光頻譜，一方面可供判定其磊晶的制程合格率，也可供制造商判定制程條件是否落在規(guī)范內(nèi)，以及預(yù)估最終成品的質(zhì)量狀態(tài)。

目前，業(yè)界檢測(cè)LED磊晶的頻譜作法之一為：將傳統(tǒng)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AutomatedOptical Inspection,AOI)的白光源改為外掛式激光激發(fā)源(側(cè)打式)，進(jìn)行大面積激發(fā)待測(cè)工件，并輔以X-Y平移臺(tái)以實(shí)現(xiàn)大面積的測(cè)繪；但是，發(fā)光二極管表面受到一外掛激光光源側(cè)向激發(fā)后，光學(xué)鏡組將收到一個(gè)大范圍區(qū)域內(nèi)的晶粒同時(shí)產(chǎn)生光致熒光(約數(shù)百微米至數(shù)十毫米等級(jí))，這將造成一平均結(jié)果，使信噪比(Signal-to-noise ratio,S/N)降低；即后續(xù)光譜儀所分析的頻譜特征強(qiáng)度為一大面積下的平均值，雖然輔以X-Y平移臺(tái)能取得待測(cè)工件大面積的光致熒光頻譜分布圖，但由于測(cè)量結(jié)果為一平均值，因此該頻譜分布圖往往僅能供作參考；此問(wèn)題將在檢測(cè)Micro LED的晶粒時(shí)更顯嚴(yán)重，這是由于當(dāng)檢測(cè)的目標(biāo)為一微小晶粒時(shí)，平均一大面積下的頻譜數(shù)據(jù)將使欲檢測(cè)的晶粒頻譜特定強(qiáng)度因平均而下降，信噪比(Signal-to-noise ratio,S/N)的降低，將使得該晶粒的頻譜特定強(qiáng)度辨識(shí)不易，進(jìn)而影響后續(xù)的分析。

現(xiàn)有檢測(cè)LED磊晶頻譜的另一種作法為：將激光激發(fā)光束導(dǎo)入一聚焦鏡組，聚焦激光光斑后再激發(fā)于待測(cè)工件其小范圍區(qū)域內(nèi)的晶粒，并輔以X-Y平移臺(tái)以實(shí)現(xiàn)大面積測(cè)繪；但是，將激光激發(fā)光源導(dǎo)入一聚焦鏡組，雖能縮小激發(fā)光斑的大小(達(dá)到數(shù)十至數(shù)百微米)，進(jìn)而改善大面積下其頻譜特征強(qiáng)度辨識(shí)不易的缺失，但實(shí)現(xiàn)大面積測(cè)繪仍采用傳統(tǒng)的X-Y平移臺(tái)，由于軸向位移的機(jī)構(gòu)屬于機(jī)械式，其每一動(dòng)作的位移速度慢，因此將影響待測(cè)工件的檢測(cè)速度。