TWI426263B - 缺陷量測裝置和缺陷量測方法 - Google Patents

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缺陷量測裝置和缺陷量測方法
本揭露係有關於缺陷量測裝置，特別係有關於一種使用熱影像之缺陷量測裝置。
在樣品的製作過程中，往往因為受到一些應力或機械的操作而造成損傷，使得在樣品的內部中發生一些缺陷(defect)，包括斷裂(crack)和應力(stress)，而這些內部的缺陷是外觀看不出來的。為了了解樣品內部的缺陷，習知技術係以超音波檢測法和光彈法量測技術來觀察樣品內部的缺陷。然而不是所有的缺陷可由超音波檢測法和光彈法量測技術所檢測出來，因此亟需另外一種樣品缺陷檢測裝置來檢測樣品的內部缺陷。
有鑑於此，本揭露提供一種缺陷量測裝置，包括：至少一加熱源，用以均勻地加熱一樣品的一第一端；至少一致冷源，用以均勻地致冷樣品的一第二端；以及一熱像儀，用以量測樣品的熱影像；其中加熱源和致冷源用以使得樣品的熱影像具有溫度梯度。
本揭露亦提供一種缺陷量測方法，包括：選擇性地加熱或致冷一樣品的一第一端，使得第一端達到一第一溫度；選擇性地加熱或致冷樣品的一第二端，使得第二端達到一第二溫度；擷取樣品的一第一熱影像；以及分析樣品的第一熱影像和第二熱影像。
本揭露亦提供另外一種缺陷量測裝置，包括：至少二溫度產生器，用以均勻地使一樣品的一第一端和一第二端分別到達一第一溫度和一第二溫度；以及一熱像儀，用以量測樣品的熱影像；其中第一溫度不同於第二溫度，並且溫度產生器用以使得樣品的熱影像具有溫度梯度。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖係本揭露之缺陷量測裝置之一實施例。如第1圖所示，缺陷量測裝置11包括至少一加熱源12、至少一致冷源13和一熱像儀15。舉例來說，加熱源12用以均勻地加熱一樣品14的一第一端，致冷源13用以均勻地致冷樣品14的一第二端，以及熱像儀15用以量測樣品14的熱影像。舉例來說，樣品14可以是方形，例如金屬材料(metal materials)、半導體材料(semiconductor materials)、顯示面板(display panel)或太陽能面板(solar cell panel)，亦可以是圓形，例如晶圓(wafer)，或者是其他各式各樣形狀，例如陶瓷(ceramic)、藝術品或任何需量測的待測物，但不限於此。在某些實施例中，樣品14的熱影像包括紅外線熱影像，其中紅外線熱影像包括近紅外光(near-infrared,NIR)熱影像、中紅外光(mid-infrared,MIR)熱影像和遠紅外光(far-infrared,FIR)熱影像。此外，加熱源12和致冷源13用以使得樣品14的熱影像具有溫度梯度，其中加熱源12和致冷源13設置在一第一軸方向，而熱像儀15設置在不同於第一軸方向之一第二軸方向，使得熱像儀15可拍攝到樣品14的溫度梯度(即溫度傳導圖形)。舉例而言，第一軸方向係垂直於第二軸方向，或第一軸方向與第二軸方向相差30°、45°或60°，但不限定於此。在此實施例中，樣品的第一端不相鄰於樣品的第二端。在某些實施例中，樣品的第一端亦可相鄰於樣品的第二端，但不限於此。
一般而言，缺陷量測裝置11更包括一控制器16、一環境溫度和溼度控制腔17。舉例來說，控制器16用以控制加熱源12和致冷源13，使得加熱源12和致冷源13分別達到第一溫度和第二溫度。環境溫度和溼度控制腔17用以控制樣品14的環境溫度和溼度。此外，熱像儀15包括一熱影像擷取器18，用以擷取樣品14的熱影像。再者，熱像儀15並將所擷取之熱影像傳送至控制器16，控制器16則用以處理熱影像，並且分析熱影像，以便取得樣品內部缺陷的相關資訊，以改良製程。在某些實施例中，處理熱影像的步驟包括過濾雜訊以及對N個熱影像作疊加(image superposition)，但不限於此。舉例來說，控制器16用以分析熱影像的缺陷(defect)、斷裂(crack)和應力(stress)等等。
在此實施例中，第一溫度不同於第二溫度。在某些實施例中，第一溫度可大於第二溫度。此外，在某些實施例中，缺陷量測裝置11包括兩個溫度產生器(未繪出)，用以分別在樣品14的第一端和第二端產生一第一溫度和一第二溫度，其中第一溫度不同於第二溫度，以便在熱影像中產生溫度梯度。舉例而言，兩個溫度產生器同時為加熱源或同時為致冷源。
第2圖係本揭露實施例之缺陷量測方法。如圖所示，缺陷量測方法包括下列步驟。
於步驟S21，建立N組溫度組，其中每組具有兩不同的溫度。於步驟S22，加熱樣品14的一第一端，使得第一端達到第一組溫度的第一溫度。於步驟S23，致冷樣品14的一第二端，使得第二端達到第一組的第二溫度；於步驟S24，擷取樣品14的一第一熱影像。於步驟S25，判斷是否擷取N個熱影像，如果沒有擷取N個熱影像，則流程來到步驟S22，如果擷取N個熱影像，則流程來到步驟S26，處理熱影像，包括過濾雜訊以及對N個熱影像作疊加(image superposition)。於步驟S27，分析熱影像，以便取得樣品14內部缺陷的相關資訊，舉例來說，分析熱影像的缺陷(defect)、斷裂(crack)和應力(stress)等等，但不限於此。第2圖中之缺陷量測方法將於後續配合圖示詳加說明。在某些實施例中，缺陷量測裝置11中之致冷源13可由另一個加熱源所取代。此時，在步驟S22與S23中則分別將樣品14的第一端與第二端加熱至第一組溫度的第一溫度與第二溫度。在某些實施例中，缺陷量測裝置11中之加熱源12可由另一個致冷源所取代。此時，在步驟S22與S23中則分別將樣品14的第一端與第二端分別致冷至第一組溫度的第一溫度與第二溫度。在某些實施例中，亦可先執行步驟S23再執行步驟S22，或同時執行步驟S23與步驟S22。
第3圖係本揭露實施例之缺陷量測方法之示意圖，用以說明缺陷量測方法。如圖所示，控制器16(在第3圖中未繪出)建立N組溫度組，使得加熱源12和致冷源13在不同的時間點(例如時間t1~時間t3)達到不同的溫度組，以便熱像儀15擷取不同時間點(例如時間t1~時間t3)(亦等同於不同的溫度組)的熱影像。其中每一組溫度具有第一溫度和第二溫度，而第一溫度不同於第二溫度，在某些實施例中，第一溫度可大於第二溫度。此外，第M組溫度的第一溫度可以等於、小於或大於其他組溫度(第M組以外的組溫度)的第一溫度、第M組溫度的第二溫度可以等於、小於或大於其他組(第M組以外的組溫度)第二溫度。
舉例來說，當樣品14具有缺陷35時，於時間t1時，控制器16控制加熱源12和致冷源13，使得樣品14的第一端和樣品14的第二端的溫度為分別為第一組溫度的第一溫度(例如100℃)和第一組第二溫度(例如20℃)，以便熱像儀15擷取第一熱影像。於時間t2時，控制器16控制加熱源12和致冷源13，使得樣品14的第一端和樣品14的第二端的溫度為分別為第二組溫度的第一溫度(例如200℃)和第二組第二溫度(例如20℃)，以便熱像儀15擷取第二熱影像。於時間t3時，控制器16控制加熱源12和致冷源13，使得樣品14的第一端和樣品14的第二端的溫度為分別為第三組溫度的第一溫度(例如300℃)和第三組第二溫度(例如15℃)，以便熱像儀15擷取第三熱影像。於時間tN時，控制器16控制加熱源12和致冷源13，使得樣品14的第一端和樣品14的第二端的溫度為分別為第N組溫度的第一溫度和第N組第二溫度，以便熱像儀15擷取第N熱影像(未繪出)。當熱像儀完成擷取N個熱影像時，控制器16處理N個熱影像得到熱影像34，並且分析熱影像34來了解樣品14的內部的缺陷35。
根據本揭露之實施例，由於缺陷量測裝置具有加熱源12和致冷源13，因此可以快速的產生熱影像之溫度梯度，也加速量測上的方便。此外，加熱源12和致冷源13係為接觸式的加熱源和致冷源，使得樣品14的第一端和第二端具有穩定溫度，因此樣品14的熱影像中具有明顯的溫度梯度。
雖然本發明以較佳實施例揭露如上，但並非用以限制本發明。此外，習知技藝者應能知悉本發明申請專利範圍應被寬廣地認定以涵括本發明所有實施例及其變型。
11‧‧‧缺陷量測裝置
12‧‧‧加熱源
13‧‧‧致冷源
14‧‧‧樣品
15‧‧‧熱像儀
16‧‧‧控制器
17‧‧‧環境溫度和溼度控制腔
18‧‧‧熱影像擷取器
31~34‧‧‧熱影像
35‧‧‧缺陷
第1圖係本揭露之缺陷量測裝置之一實施例。
第2圖係本揭露實施例之缺陷量測方法。
第3圖係本揭露實施例之缺陷量測方法之示意圖。
11．．．缺陷量測裝置
12．．．加熱源
13．．．致冷源
14．．．樣品
15．．．熱像儀
16．．．控制器
17．．．環境溫度和溼度控制腔
18．．．熱影像擷取器

Claims (11)

  1. 一種缺陷量測裝置，包括：至少一加熱源，用以均勻地加熱一樣品的一第一端；至少一致冷源，用以均勻地致冷上述樣品的一第二端；一熱像儀，用以量測上述樣品的熱影像；以及一控制器，用以控制上述加熱源和上述致冷源，使得上述第一端和上述第二端分別達到一第一溫度和一第二溫度；其中上述加熱源和上述致冷源，用以使得上述樣品的熱影像具有溫度梯度；其中上述控制器控制上述熱像儀於上述加熱源和上述致冷源分別達到上述第一溫度和上述第二溫度時擷取上述樣品的熱影像；其中上述控制器用以處理上述樣品的熱影像，並分析處理後之上述樣品的熱影像，以便取得上述樣品之缺陷資訊；其中上述熱像儀包括一熱影像擷取器，用以擷取上述樣品的熱影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷量測裝置，其中上述加熱源和上述致冷源設置在一第一軸方向，上述熱像儀設置在不同於上述第一軸方向之一第二軸方向。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷量測裝置，其中上述第一溫度不同於上述第二溫度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷量測裝置，更包括一環境溫度和溼度控制腔，用以控制上述樣品的環境溫度 和溼度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷量測裝置，其中上述加熱源和上述致冷源各別為一接觸式加熱源和一接觸式致冷源。
  6. 一種缺陷量測方法，包括：藉由一加熱源加熱一樣品的一第一端，使得上述第一端達到一第一溫度；藉由一致冷源致冷上述樣品的一第二端，使得上述第二端達到一第二溫度，其中上述第一溫度高於上述第二溫度；擷取上述樣品的熱影像；以及分析上述樣品的上述熱影像，以便取得上述樣品之缺陷資訊。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之缺陷量測方法，更包括控制上述樣品的環境溫度。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之缺陷量測方法，更包括控制上述樣品的溼度。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之缺陷量測方法，其中上述分析上述樣品的熱影像更包括缺陷和斷裂分析。
  10. 一種缺陷量測裝置，包括：至少二溫度產生器，用以均勻地使一樣品的一第一端和一第二端分別到達一第一溫度和一第二溫度，其中上述第一溫度不同於上述第二溫度，上述溫度產生器包括一致冷源以及一致熱源； 一熱像儀，用以量測上述樣品的熱影像；以及一控制器，用以處理上述樣品的熱影像，並分析處理後之上述熱影像，以便取得上述樣品之缺陷資訊；其中上述溫度產生器，用以使得上述樣品的熱影像具有溫度梯度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之缺陷量測裝置，其中上述溫度產生器設置在一第一軸方向，上述熱像儀設置在不同於上述第一軸方向之一第二軸方向。
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