专利名称：用于近红外光学检查的系统和方法
技术领域：
印刷电路板(PCB)包括铜导体。铜导体可能被氧化。虽然铜氧化不会引起PCB故 障，但是与氧化相关联的颜色改变在光学检查过程中通常引起许多误报警(false alarm) (伪阳性(false positive))。氧化铜、氧化亚铜、氯化铜和碳酸铜往往吸收光并被成像为暗像素，一旦与铜比 较，其会引起伪阳性。被检查物体内的其它氧化金属可能出现类似的效果。其它化学反应也可能导致颜色改变，却不会严重地降低化学反应物体(例如，铜 导体)的性能。存在对于提供对铜氧化较不敏感的鲁棒的(robust)光学检查系统和方法的不断 增长的需要。

发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于缺陷检测的方法。该方法可以包括产 生包括近红外光谱分量和可视光分量的第一光束；将第一光束的至少近红外光谱分量指引 向被检查物体；将通过照射被检查物体产生的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器； 其中所述传感器对可见光辐射和近红外辐射敏感；由所述传感器产生响应第二光束的近红 外分量的检测信号；和通过处理所述检测信号，检测被检查物体中的缺陷。该方法还包括基本上阻止近红外频带之外的辐射到达所述传感器。第一光束的近红外光谱分量可以比第一光束的至少一个可见光分量弱。被检查物体可以包括硅和金属结构，并且其中传感器可被定位为感测穿过被检查 物体的第二光束的近红外光谱分量。该方法可以包括将第一光束的至少近红外光谱分量指引向被检查物体的金属元 件；和由所述传感器产生检测信号，所述检测信号对于被检查物体的金属元件的不同氧化 水平基本上无差别(indifferent)。所述传感器可以是可见光传感器，该可见光传感器还被布置为感测近红外辐射。该方法可以包括当包括传感器的检查系统工作在近红外模式时，基本上阻止近 红外频带之外的辐射到达所述传感器，并且由所述传感器产生响应第二光束的近红外分量 的检测信号；以及，当该检查系统工作在可见光模式时，基本上阻止可见光频带之外的辐射 到达所述传感器，并且由所述传感器产生响应第二光束的可见光分量的检测信号。近红外频带的范围可以在大约700纳米的波长与大约1100纳米的波长之间。所述照射可以包括以相对于被检查物体的虚拟法线(imaginary normal)至少呈 20度的角度指引第一光束。
所述照射可以包括以相对于被检查物体的虚拟法线大约呈60度的角度指引第一 光束。根据本发明的一个实施例，提供了一种检查系统。该检查系统可以包括照明源， 所述照明源被布置为产生包括近红外光谱分量和可见光分量的第一光束；光学器件，所述 光学器件被布置为将第一光束的至少近红外光谱分量指引向被检查物体；将通过照射被 检查物体产生的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器；其中所述传感器对可见光辐射 和近红外辐射敏感；其中所述传感器被布置为产生响应第二光束的近红外分量的检测信 号；以及处理电路，所述处理电路被布置为通过处理所述检测信号，检测被检查物体中的缺 陷。该系统可以包括滤光器，所述滤光器用于基本上阻止近红外频带之外的辐射到达 所述传感器。第一光束的近红外光谱分量可以比第一光束的至少一个可见光分量弱。被检查物体可以包括硅和金属结构，并且其中传感器可被定位为感测穿过被检查 物体的第二光束的近红外光谱分量。所述光学器件可被布置为将第一光束的至少近红外光谱分量指引向被检查物体 的金属元件；并且其中所述传感器可被布置为产生检测信号，所述检测信号对于被检查物 体的金属元件的不同氧化水平基本上无差别。所述传感器可以是可见光传感器，该可见光传感器还被布置为感测近红外辐射。当检查系统工作在近红外模式时，所述滤光器可被布置为基本上阻止近红外频带 之外的辐射到达所述传感器，并且所述传感器被布置为产生响应第二光束的近红外分量的 检测信号；当检查系统工作在可见光模式时，所述滤光器还可被布置为基本上阻止可见光 频带之外的辐射到达所述传感器，并且所述传感器还被布置为产生响应第二光束的可见光 分量的检测信号。近红外频带的范围可以在大约700纳米的波长与大约1100纳米的波长之间。所述光学器件可被布置为以相对于被检查物体的虚拟法线至少呈20度的角度指 引第一光束。所述光学器件可被布置为以相对于被检查物体的虚拟法线大约呈60度的角度指 引第一光束。根据本发明的一个实施例，提供了一种用于缺陷检测的方法。该方法可以包括产 生包括近红外光谱分量的第一光束；将第一光束的近红外光谱分量指引向被检查物体的金 属元件；将通过照射被检查物体产生的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器；其中所 述传感器对近红外辐射敏感；由所述传感器产生检测信号，所述检测信号对于被检查物体 的金属元件的不同氧化水平基本上无差别；和通过处理所述检测信号，检测被检查物体中 的缺陷。该方法还包括基本上阻止近红外频带之外的辐射到达所述传感器。根据本发明的一个实施例，提供了一种用于缺陷检测的方法。该方法可以包括产 生包括近红外光谱分量的第一光束；将第一光束的近红外光谱分量指引向被检查物体的金 属元件；将穿过被检查物体的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器；其中所述传感器 对近红外辐射敏感；由所述传感器产生检测信号；和通过处理所述检测信号，检测被检查
5物体中的缺陷。


将参考附图，仅以示例方式描述本发明的其它细节、方面和实施例。在附图中，使 用类似的参考标号标识类似或功能相似的元件。图中的元件是出于简单和清楚起见而被示 出的，并且不一定是按照比例绘制的。 图1和2示出了氧化铜和氧化亚铜的折射率(η)和消光系数(extinction coefficient)(k)；图3示出了根据本发明的两种照明源的光谱；图4示出了 Dalsa公司的Piranha 3CCD照相机的灵敏度；图5示出了各种可见光阻挡滤光器的透射函数；图6示出了作为热镜(hot mirror)的IR6玻璃的透射函数；图7示出了根据本发明的一个实施例的检查系统；图8示出了根据本发明的另一个实施例的检查系统；图9示出了根据本发明的又一个实施例的检查系统；图10和11示出了根据本发明的一个实施例，被检查物体的某个区域的图像和该 区域的二值图像(binary image)；图12和13包括根据本发明的一个实施例，以不同辐射频带获得的放置在Rodgers 层压材料(laminate material)上的窄导体的图像，并且还示出了这些图像的部分的直方 图；图14和15包括根据本发明的一个实施例，以不同波长范围获得的包括放置在层 压材料上的铜导体的PCB的图像以及这些图像的放大部分；图16示出了根据本发明的一个实施例的用于缺陷检测的方法；图17示出了根据本发明的另一个实施例的用于缺陷检测的方法。
具体实施例方式在本说明书的结束部分中特别指出并且明确提出了被认为是本发明的主题内容。 然而，当结合附图阅读时，可以通过参考下面的详细描述，在组织和操作方法两方面最好地 理解本发明，以及本发明的目的、特征和优点。应当理解，出于说明简单和清楚起见，图中所示的元件不一定按照比例绘制。例 如，为了清楚起见，可以相对于其它元件夸大某些元件的尺寸。而且，在认为适合时，参考标 号可在这些图中重复，以便指示对应的或类似的元件。在下面的详细描述中，阐述了大量的特定细节，以便提供对本发明的彻底理解。然 而，本领域的技术人员应当理解，可以实现本发明而不使用这些特定细节。在其它情况下， 公知的方法、过程和组件未被详细描述，以免使得本发明含糊不清。提供了一种方法和检查系统。该检查系统可以包括可以在可见光频带和近红外频 带中工作的传感器，并且该方法可以包括在近红外频带检查被检查物体。被检查物体可以 包括微米甚至纳米结构。被检查物体可以是例如半导体晶圆(wafer)、印刷电路板(PCB)、 晶圆级封装(WLP)晶圆、一个或多个晶片(die)、一个或多个WLP晶片、光刻掩模、MEMS(微机电系统)，等等。可以通过在半导体晶圆上附加若干封装层来制造晶圆级封装(WLP)晶圆，并且在 该附加之后才将该产品切割为小片以便提供已封装的晶片。已经发现，在WLP晶圆或WLP 晶片上应用建议的方法和系统可以揭示缺陷，诸如与封装有关的缺陷(晶片的误放、胶水 或粘合材料的误放、封装中的裂纹以及晶片缺陷)。可以从图1和2 了解所希望的辐射频带的所希望的上界。波长低于(或频率高 于)该上界的波长的辐射应当被阻挡。图1和2示出了氧化铜和氧化亚铜的折射率(η)和消光系数(k)。图1的曲线10示出氧化铜的消光系数在和大约900nm的波长之间强烈下 降，并且在900nm和大约IOOOnm之间缓慢下降。氧化铜的消光系数在IOOOnm以上几乎为 零。图1的曲线12示出氧化铜的折射率在和大约750nm的波长之间强烈增加，然后 强烈下降直到大约lOOOnm。氧化铜的折射率缓慢下降，直到在1400nm以上达到大约2. 55 的水平。图2的曲线20示出氧化亚铜的消光系数在和大约500nm的波长之间强烈 下降，在500nm和大约700nm之间下降，并且在700nm和1606nm之间缓慢下降。氧化亚铜 的消光系数在1300nm以上几乎为零。图2的曲线22示出氧化亚铜的折射率在和 500nm的波长之间强烈增加，在500nm和大约850nm之间下降，并且然后略微下降直到大约 1200nm。在1200nm和M80nm之间，氧化亚铜的折射率达到大约2. 55的水平。更高的消光系数值表示更多的光被吸收，并且图像中将出现更多的暗像素——从 而引起更多的伪缺陷判定。可以从图3和4 了解所希望的辐射频带的所希望的下界。波长高于(或频率低 于)该下界的波长的辐射应当被阻挡。图3示出了两种照明源的光谱。曲线32示出了包括具有金反射器的L6409-G灯 的照明源的光谱，而曲线30示出了包括具有二向色(Dichroic)反射器的ELdh灯的照明 源的光谱。曲线32示出，L6409-G灯和金反射器的组合发出可见光和近红外频带中的辐射。 虽然该辐射的近红外光谱分量弱得多(波长在580nm和670nm之间的范围内的可见光光谱 分量的强度是大约IOOOnm处的近红外光谱分量的13倍)。然而，这些近红外光谱分量仍然 可被用于照射被检查物体。曲线30示出，与L6409-G灯和金反射器的组合相比，包括带有二向色反射器的 ELC-证灯的照明源不太适合近红外照明，这是由于在900nm以上，它几乎不发出辐射。然 而，当仅使用近红外光谱的一部分(例如，700nm-800nm)时，可以使用这种照明源。图4示出了美国(加拿大)Dalsa公司的两个CXD照相机Piranha3的灵敏度。曲线42示出具有5微米像素的Piranha 3C⑶照相机的灵敏度，而曲线40示出具 有7微米像素的Piranha 3CCD照相机的灵敏度。在两种情况下，灵敏度都在大约SOOnm之 上强烈下降。在大约IOOOnm波长处，7微米像素照相机的灵敏度大约为60DN女Nj/cm2，而5 微米像素照相机的灵敏度大约为70DN女Nj/cm2。5微米照相机的峰值灵敏度大约为175DN 女Nj/cm2，而7微米照相机的峰值灵敏度大约为275DN女Nj/cm2。虽然这个图中未示出，截 止频率大约为llOOnm。该截止频率可以确定所希望的辐射频带的上界。
根据本发明的一个实施例，所希望的辐射频带是近红外频带，并且特别地，是范围 在大约700nm和大约IlOOnm之间的波长。注意，所希望的辐射频带的范围还可以在710nm、 750nm、800nm 以及甚至 820nm 到大约 900nm、lOOOnm、1 IOOnm或 1200nm之间。可以使用 700nm 到大约IlOOnm频带的任意部分。应当阻止近红外频带之外的辐射到达传感器，或近红外频带之外的辐射至少应当 在到达传感器之前基本上被衰减。如果利用检查系统的非专用成像光学器件和传感器工 作，则中红外辐射和深红外辐射可以引起强烈的图像劣化，而可见光辐射会引入错误。图5的曲线510、520、530、540和550示出了各种可见光阻挡滤光器的各个透射函 数。这些曲线示出了过滤波长低于700nm(RG715)、低于大约710nm(RG9滤光器)、低于大约 750nm(RG780)、低于大约800nm(RG830)、和低于大约820nm(RG850)的辐射的可见光阻挡滤 光器的透射函数。图6的曲线60示出了作为热镜的IR6玻璃的透射函数，其中热镜是阻挡中红外和 远红外辐射的滤光器。曲线60示出辐射透射在850nm以上的强烈下降，并且特别示出了在 大约IOOOnm处的非常低的透射因子。根据本发明的一个实施例，可以提供一种检查系统。该检查系统可以包括对近红 外(NIR)辐射敏感的传感器。该传感器还可以对可见光辐射敏感，并且可以具有低成本，并 且甚至可以是标准的可见光传感器。这样的传感器比较便宜，而且比专用的红外传感器甚 至便宜得多。该检查系统还可以包括光学器件，诸如成像透镜，该光学器件可以是低成本的，并 且甚至是在NIR中不会强烈劣化的标准成像透镜。该系统还可以包括发射肌R辐射(可能 不限于OTR辐射)的光源，诸如低成本的可见光源，并且还包括带通滤光器。带通滤光器可 以包括热镜，其透射OTR辐射并且阻挡中红外辐射和远红外辐射，并且具有拒绝可见光的 通过滤光器(cut-on filter)。热镜可以是扩展热镜，并且可以是标准的并且甚至低成本的 热镜。注意，带通滤光器可以包括除了热镜和通过滤光器之外的组件。所述光学器件可以包括分束器，该分束器接收来自照明源的第一光束，将其指引 向被检查物体，接收来自被检查物体的第二光束，并且将第二光束指引向传感器。图7示出了根据本发明的一个实施例的检查系统600。检查系统600可以包括照明源610、滤光器620、光学器件630、传感器640和处理 电路650。照明源610可被布置为产生包括近红外光谱分量和可见光分量的第一光束。第一 光束的近红外光谱分量可以较弱，并且可以比第一光束的可见光分量弱得多。这不是必须 的，第一光束的近红外光谱分量可以比第一光束的可见光分量强或与其相等。光学器件630被布置为(i)将第一光束的至少近红外光谱分量指引向被检查物 体；和(ii)将通过照射被检查物体669产生的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器 640。滤光器620被布置为基本上阻止近红外频带之外的辐射到达传感器640。基本上 阻止辐射可以包括允许近红外频带之外的微量辐射到达传感器640。被认为是微量的辐射 量被事先确定，并且可以反映这种辐射的强度或由这种辐射引入的允许错误率的上界。还可以通过这种辐射的衰减水平——例如，5dB、10dB或更多的衰减——来确定基本上阻止辐 射。图5和6提供了可以形成这种带通滤光器的热镜和通过滤光器的传递函数的非限制性 例子。传感器640对可见光辐射和近红外辐射敏感。在滤光器620的滤光操作之后，期 望传感器640提供响应第二光束的近红外分量的检测信号。处理电路650被布置为通过处理这些检测信号来检测被检查物体中的缺陷。处理 电路650可以包括存储检测信号的存储器模块。可替换地，处理电路650可以访问存储这 些检测信号的存储器模块。还应注意，检查系统600还可以包括为了简化解释而未被示出的其它组件，诸如 (a)可以支撑被检查物体669、并且可以引入在被检查物体669与光学器件630的任意一个 之间的运动的机械台，(b)显示器，(c)控制面板，(d)自动聚焦电路，等等。图7示出光学器件630包括分束器632和成像透镜634。图7还示出位于照明源 610和分束器632之间的滤光器620。注意，可以提供其它配置。例如，滤光器620可以位 于分束器632(或成像透镜634)与传感器640之间。作为另一个例子，光学器件630可以 不包括分束器。作为另一个例子，光学器件630可以包括其它组件或附加的光学组件。在图7示出的例子中，照明源610产生包括近红外光谱分量和可见光分量的第一 光束。注意，这些光谱分量中的每一个可以是单色的、窄带的、或甚至宽带的。光谱分量可以 包括单个波长或一组范围可以在几个纳米和甚至几百纳米之间的多个波长。在图3提出的 例子中，可见光光谱分量的范围在400nm和700nm之间，而近红外光谱分量的范围在700nm 和IlOOnm之间。虽然图3中未示出，该第一光束可以包括中红外和深红外光谱分量。可由光谱分量的强度(intensity)的任意预定函数来表示该光谱分量的强弱程 度(strength)(强度)。这种预定函数的非限制性例子包括最大强度、平均强度、最小强度、 加权平均强度等。因此，光束的可见光光谱分量大大弱于光束的近红外光谱分量意味着，光 束的近红外光谱分量的预定函数和可见光光谱分量的预定函数的值表明光束的近红外光 谱分量大大弱于光束的可见光光谱分量。滤光器620阻挡除第一光束的近红外分量之外的光谱分量到达分束器632。分束 器632将第一光束的近红外光谱分量指引向被检查物体669，并且还将第二光束(作为以第 一光束的近红外光谱分量照射被检查物体669的结果而产生的)的近红外分量指引向成像 透镜6；34和传感器640。例如，如果滤光器620位于传感器640和成像透镜634之间，则第一光束(包括近 红外频带之外的光谱分量)被分束器632指引向被检查物体669，第二光束(包括近红外 频带之外的光谱分量)被分束器632指引向成像透镜634并且在到达传感器640之前被滤 光。图8示出了根据本发明的另一个实施例的检查系统700。检查系统700和检查系统600的不同之处在于其光学器件630——它不包括分束 器，并且照射路径(第一光束在照射路径上向着被检查物体传播)和收集路径(第二光束 在收集路径上向着传感器传播)两者都相对于被检查物体669的虚拟法线被定向。如图8所示，滤光器620在照明源610之后，并且第一光束的近红外光谱分量以相 对于被检查物体669的法线大约60度的角度入射到被检查物体上。成像透镜634以相对于该虚拟法线大约-60度的收集角度收集第二光束的近红外分量。虽然检查系统700的收集路径和照射路径相对于虚拟法线对称，但这不是必须 的，并且收集角度可以不同于照射角度。图8的配置在成像透镜634收集(具有显著强度的)被反射的辐射，以及照射基 本上不同于法线照射的方面是有益的——因此减小了氧化对检测信号的影响。因此，氧化 金属将表现为非氧化金属。由于检测信号与氧化缺陷的氧化基本上无关，即使氧化缺陷也 可以是较好的图像。在检查系统600和700中的任意一个中，第一光束的近红外光谱分量可以大大弱 于第一光束的至少一个可见光分量。在检查系统600和700中的任意一个中，传感器640可被布置为产生对于被检查 物体的金属元件的不同氧化水平基本上无差别的检测信号。在检查系统600和700中的任意一个中，第一光束的近红外光谱分量至多是第一 光束的可见光分量的十分之一。图9示出了根据本发明的另一个实施例的检查系统800。检查系统800与检查系统600的不同之处在于其光学器件630以及在于传感器 640的位置。检查系统800工作在透射模式，并且不包括分束器。传感器640和照明源610 位于被检查物体669的相对两侧。例如，照明源610可位于被检查物体669的上方，而传感 器640可位于被检查物体669的下方。在图8中，照射路径和收集路径两者都垂直于被检查物体669，但是这不是必须 的，至少一条路径可以被定向到法线。如图9所示，滤光器620在照明源610之后，并且第一光束的近红外分量以大约60 度的角度入射到被检查物体669上。第二光束包括穿过被检查物体669的近红外分量，其 被成像透镜634收集，然后被指引向传感器640。被检查物体669可以包括硅和金属结构(可以是硅晶圆)，并且传感器640可以被 定位为感测穿过被检查物体669的第二光束的近红外光谱分量。硅对于近红外辐射几乎是 透明的，从而成像系统800可以提供关于这种被检查物体669的金属元件的信息。检查系统600、700和800中的任意一个可以工作在近红外模式，其中传感器640 检测近红外辐射。附加地或可替换地，检查系统600、700和800中的任意一个可以工作在 可见光模式，其中传感器640检测可见光。附加地或可替换地，检查系统600、700和800中 的任意一个可以工作在混合模式，其中传感器640检测可见光和近红外辐射两者。模式之间的转换可以包括重新配置或转换滤光器620。滤光器620可以包括多个 滤光组件，这些滤光组件可以彼此机械地取代，以便实现不同的工作模式。滤光器可以机械 地移动到第一光束或第二光束的路径中或离开该路径。例如，阻挡可见光并让近红外辐射 通过的带通滤光器可以由让可见光辐射通过的滤光器或者由阻挡近红外辐射并让可见光 辐射通过的滤光器所取代。这些滤光器可位于转动架(turret)上，该转动架可以绕着其中 心旋转，以使光束被暴露给不同的滤光器。检查系统600和700可用于各种目的。例如，这些检查系统可用于检查具有可能 被氧化的金属元件(诸如导体或焊盘)的物体，并且附加地或可替换地，可用于检查包括金 属元件和层压或电介质元件的物体。非限制性例子包括，可以具有White Teflon 或氧化铝衬底的PCB，等等。这些检查系统可用于感测范围在820nm到IlOOnm之间的近红外频带内的近红外 辐射。这些检查系统可以例如减少铜氧化物伪错误(伪阳性)，可以增大PCB (或其它被检 查物体，例如其它电子电路)的各层(诸如内层、外层和White Teflon 层)中的氧化物的 全局对比度，增大具有以及没有氧化物的小部件的局部对比度。根据本发明的一个实施例，滤光器可以仅仅让近红外范围的一部分通过。例如，让 波长较长的近红外光谱分量通过可以减小通过照射铜和铜氧化物所获得的像素之间的差 别。检查系统600、700和800中的任意一个的照射角度可被改变，或可被布置为不同 于法线照射。已经发现，照射角度相对于法线照射的较大偏离可以减小不希望的氧化影响。检查系统600、700和800中的任意一个可以使用较长的波长(在近红外频带 内)，从而增大铜和玻璃环氧树脂(Glass-Epoxy)(例如，内层、外层)之间以及铜和White Teflon 层压材料之间的对比度。图10示出了根据本发明的一个实施例，以830nm-lIOOnm的近红外辐射频带获得 的被检查物体的某个区域的图像900和二值图像905。图像900包括第一材料的三个八边形的图像902-904，这些图像被形成这些八边 形的背景的另一种材料的图像901所包围。这些第一和第二材料可以是层压材料和铜。 三个八边形的图像902-904和背景的图像901之间存在清晰的对比。三个八边形的图像 902-904的所有像素或几乎所有像素比背景的图像的几乎所有(或所有)像素要暗——因 此，图像900可被二值化以提供二值图像905，二值图像905包括三个八边形的黑色图像 906-908，这三个图像被代表背景的白色图像909所包围。图11示出了图10所示的被检查物体的相同区域的图像910和二值图像915，但是 它们是以650-900nm的辐射频带获得的。图像920包括第一材料的三个八边形的图像912-914，这些图像被另一种材料形 成的背景的图像911所包围。三个八边形的图像912-914的许多像素比背景的图像911的 许多像素暗。三个八边形的图像912-914的许多像素比背景的图像911的许多像素亮。因 此，图像910不能以提供八边形的和背景的精确表示的方式被二值化。二值图像915包括具有白色中心的三个黑色八边形环的图像916-918，以及包括 多数白色像素但是具有许多黑色像素920的背景图像919。黑色像素920和白色中心可以 导致伪阳性。图12和13包括位于White ^Teflon 层压材料上的窄导体的图像1100和1200，其 中以830-1 IOOnm的近红外频带内的辐射获得图像1100，并且以范围在650-900nm之间的辐 射获得图像1200。这些图还示出了图像1100和1200的部分1110和1210的直方图1130 和 1230。图像1100中窄导体与White Teflon 层压材料之间的对比度比图像1200中 的相应对比度更锐利。图像1100的窄导体比图1200的相应窄导体更亮而且更均质 (homogeneous)0部分1110和1210包括来自这样的区域的像素，该区域包括两个窄导体的端部和 周围的电介质材料。部分1110的直方图1130包括这样的区域，该区域包括大多数像素并具有两个主峰，并且氧化铜的灰度值位于这个区域之外。部分1210的直方图1230包括这样的 区域，该区域包括大多数像素并具有两个主峰，并且氧化铜的灰度值位于这个区域内—— 在这两个峰之间。图14和15示出包括放置在层压材料上的铜导体的PCB的图像1300和1400，其中 以830-1100nm的近红外频带内的辐射获得图像1300，并且以范围在650-900nm之间的辐射 获得图像1400。这些图像还示出了图像1300和1400的放大部分1310和1410。在图1300的放大部分1310中，可以更好地观看细微缺陷(非常亮的像素)。与图 像1400的放大部分1410相比，这个放大的部分1310包括更多的关于这些细微缺陷的形状 的信息。根据本发明的一个实施例，公开了一种成像(和/或检查)方法，该方法包括将近 红外照射引导到物体(例如，电子电路、PCB板)上，并且由适合于至少在近红外光谱的一 部分内成像的传感器对从该物体反射的反射近红外照射进行成像。根据本发明的一个实施 例，成像包括对从物体的铜部分反射的反射照射的至少一部分成像，和/或对从物体的铜 化合物(例如，氧化铜、氧化亚铜)部分反射的反射照射的至少一部分成像。根据本发明的一个实施例，照射包括阻挡近红外之外的频率的照射。应当注意，作 为例子，阻止红外照射(例如，中红外、远红外)防止了图像质量劣化以及甚至不必要的物 体加热。注意，该方法的各种实施例可以包括根据前面的系统讨论的各种实施例。图16示出了根据本发明的一个实施例，用于缺陷检测的方法1500。方法1500包括产生包括近红外光谱分量和可见光分量的第一光束的阶段1510。 第一光束的近红外光谱分量可以比第一光束的可见光分量弱。阶段1510可以包括产生第一光束，其中第一光束的近红外光谱分量可以大大弱 于第一光束的至少一个可见光分量。该近红外频带可以在大约700纳米波长和大约1100纳米波长之间的范围内。第 一光束的近红外光谱分量可以至多是第一光束的可见光分量的十分之一。阶段1510之后是将第一光束的至少近红外光谱分量指引向被检查物体的阶段 1520。阶段1520可以包括以垂直于被检查物体的角度指引第一光束。可替换地，阶段 1520可以包括指引相对于被检查物体的虚拟法线至少呈20度或至少呈60度的第一光束。阶段1520之后是将通过照射被检查物体产生的第二光束的近红外光谱分量指引 向传感器的阶段1530 ；其中所述传感器对可见光辐射敏感，并且对近红外辐射敏感。图16示出阶段1540与阶段1530并行。这不是必须的。例如，阶段1540可以在 阶段1520和1530中的任意一个之前。阶段1540包括基本上阻止近红外频带之外的辐射 到达传感器。阶段1530和可选择的阶段1540之后是由传感器产生响应第二光束的近红外分量 的检测信号的阶段1550。阶段1550之后是通过处理检测信号来检测被检查物体中的缺陷的阶段1560。注意，第一光束可以照射被检查物体的一个小区域或一个大区域。这个区域可以 具有不同形状。为了照射被检查物体的多个区域，方法1500可以包括在一个区域之后照射 另一个区域，并且获得表示多个区域的检测信号。这可以由从框1550到框1510的虚线箭头表示。该重复可以包括使用脉冲照射、连续照射、光学扫描被检查物体、机械移动被检查 物体、机械移动光学器件，等等。方法1500可应用于反射模式或透射模式。参考在前面的图中提出的例子，可以由 检查系统600、700和800中的任意一个执行方法1500。可以应用方法1500来检查包括硅和金属结构的被检查物体，并且阶段1550可以 包括由传感器产生响应穿过被检查物体的第二光束的近红外光谱分量的检测信号。可以应用方法1500来检查被检查物体的金属元件，并且阶段1550可以包括由传 感器产生对被检查物体的金属元件的不同氧化水平基本上无差别的检测信号。所述传感器可以是可见光传感器，该可见光传感器还可被布置为感测近红外辐 射。图17示出了根据本发明的一个实施例，用于缺陷检测的方法1600。方法1600与方法1500的不同之处在于包括多个工作模式——执行方法1500的 近红外模式、获取并处理可见光图像的可见光模式、以及获取对可见光和近红外辐射两者 敏感的图像的混合模式。该混合模式可以通过不阻挡可见光和近红外辐射来实现。方法1600 包括阶段 1610、1620、1622、1630、1632、1640 和 1642。阶段1610包括确定检查系统的工作模式。该确定由操作员进行，或者可以是检查 过程(recipe)的一部分。该确定可以由检查过程的一部分的完成来触发，可以由诸如对缺 陷的检测、对被检查物体的预定区域的检查的结束等事件来触发。例如，更关键的区域(对 于被检查物体的功能性而言)或更容易出错的区域可以用两个不同模式来检查。工作模式可以包括近红外模式，以及可见光模式和混合模式二者中的至少一个模 式。图17示出了所有三个模式。如果阶段1610包括确定在近红外模式下工作，则阶段1610之后是配置检查系统 以在近红外模式下工作的阶段1620。阶段1620之后是在近红外模式下工作的阶段1622。 所述配置可以包括改变照明单元的、滤光器的或光学器件的特性。所述配置可以包括更换 组件、调整组件，等等。例如，检查系统可以包括一组滤光器，并且所述配置可以包括选择该 组中的一个滤光器。阶段1622可以包括方法1500的至少一些阶段，并且可以包括方法1500的所有 阶段。例如，阶段1622可以包括(i)产生包括近红外光谱分量和可见光分量的第一光束； ( )将第一光束的至少近红外分量指引向被检查物体；(iii)将通过照射被检查物体产生 的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器；其中所述传感器对可见光辐射和近红外辐射 敏感；(iv)基本上阻止近红外频带之外的辐射到达传感器；(ν)由传感器产生响应第二光 束的近红外分量的检测信号；和(vi)通过处理所述检测信号，检测被检查物体中的缺陷。如果阶段1610包括确定在可见光模式下工作，则阶段1610之后是配置检查系统 以在可见光模式下工作的阶段1630。所述配置可以包括改变照明单元的、滤光器的或光学 器件的特性。所述配置可以包括更换组件、调整组件，等等。例如，检查系统可以包括一组 滤光器，并且所述配置可以包括选择该组中的一个滤光器。阶段1630之后是在可见光模式下工作的阶段1632。阶段1632可以包括(i)产 生包括近红外光谱分量和可见光分量的第一光束；(ii)将第一光束的至少可见光分量指 引向被检查物体；(iii)将通过照射被检查物体产生的第二光束的可见光分量指引向传感器；其中所述传感器对可见光辐射和近红外辐射敏感；(iv)基本上阻止可见光频带之外的 辐射到达传感器；(ν)由传感器产生响应第二光束的可见光分量的检测信号；和(Vi)通过 处理所述检测信号，检测被检查物体中的缺陷。如果阶段1610包括确定在混合模式下工作，则阶段1610之后是配置检查系统以 在混合模式下工作的阶段1640。所述配置可以包括改变照明单元的、滤光器的或光学器件 的特性。所述配置可以包括更换组件、调整组件，等等。例如，检查系统可以包括一组滤光 器，并且所述配置可以包括选择该组中的一个滤光器。阶段1640之后是在可见光模式下工作的阶段1642。阶段1642可以包括(i)产生 包括近红外光谱分量和可见光分量的第一光束；(ii)将第一光束的近红外光谱分量和可 见光分量指引向被检查物体；(iii)将通过照射被检查物体产生的第二光束的近红外光谱 分量和可见光分量指引向传感器；其中所述传感器对可见光辐射和近红外辐射敏感；(iv) 基本上阻止近红外频带之外和可见光频带之外的辐射到达传感器；(ν)由传感器产生响应 第二光束的近红外分量和可见光分量的检测信号；和(Vi)通过处理所述检测信号，检测被 检查物体中的缺陷。虽然此处已经说明和描述了本发明的某些特征，本领域的技术人员容易想到许多 修改、替换、改变和等同物。因此，应当理解，所附的权利要求旨在覆盖落在本发明的真实精 神内的所有这些修改和改变。
权利要求
1.一种用于缺陷检测的方法，该方法包括产生包括近红外光谱分量和可见光分量的第一光束； 将第一光束的至少近红外光谱分量指引向被检查物体；将通过照射被检查物体产生的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器；其中所述传 感器对可见光辐射和近红外辐射敏感；由所述传感器产生响应第二光束的近红外分量的检测信号；和 通过处理所述检测信号，检测被检查物体中的缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，还包括基本上阻止近红外频带之外的辐射到达所述传感器ο
3.如权利要求1所述的方法，其中所述被检查物体包括硅和金属结构中的至少一种， 并且其中所述传感器被定位为感测穿过被检查物体的第二光束的近红外光谱分量。
4.如权利要求1所述的方法，包括将第一光束的至少近红外光谱分量指引向被检查物 体的金属元件；和由所述传感器产生检测信号，所述检测信号对于被检查物体的金属元件的不同氧化水 平基本上无差别。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述传感器是可见光传感器，该可见光传感器还被 布置为感测近红外辐射。
6.如权利要求1所述的方法，包括当包括所述传感器的检查系统工作在近红外模式时，基本上阻止近红外频带之外的辐 射到达所述传感器，并且由所述传感器产生响应第二光束的近红外分量的检测信号；和当检查系统工作在可见光模式时，基本上阻止可见光频带之外的辐射到达所述传感 器，并且由所述传感器产生响应第二光束的可见光分量的检测信号。
7.如权利要求1所述的方法，其中近红外频带的范围在大约700纳米的波长和大约 1100纳米的波长之间。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述照射包括以相对于被检查物体的虚拟法线至少 呈20度的角度指引第一光束。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述照射包括以相对于被检查物体的虚拟法线大约 呈60度的角度指引第一光束。
10.一种检查系统，包括照明源，所述照明源被布置为产生包括近红外光谱分量和可见光分量的第一光束；光学器件，所述光学器件被布置为将第一光束的至少近红外光谱分量指引向被检查物体；将通过照射被检查物体产生的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器；其中所述传 感器对可见光辐射和近红外辐射敏感；其中所述传感器被布置为产生响应第二光束的近红外分量的检测信号；以及 处理电路，所述处理电路被布置为通过处理所述检测信号，检测被检查物体中的缺陷。
11.如权利要求10所述的检查系统，还包括滤光器，所述滤光器用于基本上阻止近红 外频带之外的辐射到达所述传感器。
12.如权利要求10所述的检查系统，其中所述被检查物体包括硅和金属结构中的至少一种，并且其中传感器可被定位为感测穿过被检查物体的第二光束的近红外光谱分量。
13.如权利要求10所述的检查系统，其中所述光学器件被布置为将第一光束的至少近 红外光谱分量指引向被检查物体的金属元件；并且其中所述传感器可被布置为产生检测信 号，所述检测信号对于被检查物体的金属元件的不同氧化水平基本上无差别。
14.如权利要求10所述的检查系统，其中所述传感器是可见光传感器，该可见光传感 器还被布置为感测近红外辐射。
15.如权利要求10所述的检查系统，其中当检查系统工作在近红外模式时，所述滤光 器被布置为基本上阻止近红外频带之外的辐射到达所述传感器，并且所述传感器被布置为 产生响应第二光束的近红外分量的检测信号；并且当检查系统工作在可见光模式时，所述滤光器还被布置为基本上阻止可见光频带之外 的辐射到达所述传感器，并且所述传感器还被布置为产生响应第二光束的可见光分量的检 测信号。
16.如权利要求10所述的检查系统，其中近红外频带的范围在大约700纳米的波长和 大约1100纳米的波长之间。
17.如权利要求10所述的检查系统，其中所述光学器件被布置为以相对于被检查物体 的虚拟法线至少呈20度的角度指引第一光束。
18.如权利要求10所述的检查系统，所述光学器件被布置为以相对于被检查物体的虚 拟法线大约呈60度的角度指引第一光束。
19.一种用于缺陷检测的方法，该方法包括 产生包括近红外光谱分量的第一光束；将第一光束的近红外光谱分量指引向被检查物体的金属元件； 将通过照射被检查物体产生的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器；其中所述传 感器对近红外辐射敏感；由所述传感器产生检测信号，所述检测信号对于被检查物体的金属元件的不同氧化水 平基本上无差别；和通过处理所述检测信号，检测被检查物体中的缺陷。
20.如权利要求19所述的方法，还包括基本上阻止近红外频带之外的辐射到达所述传感器。
21.一种用于缺陷检测的方法，该方法包括 产生包括近红外光谱分量的第一光束；将第一光束的近红外光谱分量指引向被检查物体的金属元件； 将穿过被检查物体的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器；其中所述传感器对近 红外辐射敏感；由所述传感器产生检测信号；和通过处理所述检测信号，检测被检查物体中的缺陷。
全文摘要
本公开涉及用于近红外光学检查的系统和方法。一种用于缺陷检测的检查系统和方法，该方法包括产生包括近红外光谱分量和可视光分量的第一光束；将第一光束的至少近红外光谱分量指引向被检查物体；将通过照射被检查物体产生的第二光束的近红外光谱分量指引向传感器；其中所述传感器对可见光辐射和近红外辐射敏感；由所述传感器产生响应第二光束的近红外分量的检测信号；和通过处理所述检测信号，检测被检查物体中的缺陷。
文档编号G01N21/88GK102072909SQ20101050851
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者D·夏皮罗弗 申请人:卡姆特有限公司