(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210382126.4 (22)申请日 2022.04.13 (71)申请人 泉州师范学院 地址 362000 福建省泉州市丰泽区东海大 街398号 (72)发明人 廖廷俤　林晓丹　颜少彬　郑恒　 段亚凡　黄衍堂　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 林捷　蔡学俊 (51)Int.Cl. G01N 21/892(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端 面成像检测的装置与方法 (57)摘要 本发明涉及一种实现半导体晶粒行进方向 上前后两端面成像检测的装置与方法， 其特征在 于： 在所述光学装置的光路方向上依次设置有相 机、 远心成像镜头、 合像棱镜、 第一组转像棱镜组 件、 第二组转像棱镜组件、 半导体晶粒和玻璃载 物转盘， 所述合像棱镜位于远心成像镜头的光轴 上； 本检测装置可实现半导体晶粒运动方向上两 端面的动态检测， 同时降低了对成像镜头视场大 小的要求， 有效控制检测装置的成本； 本发明检 测装置使用的第三、 第四直角转像棱镜安装在玻 璃载物转盘及半导体晶粒的上方， 无需与半导体 晶粒表面接触， 且不会与玻璃载物转盘产生干 涉， 可实现半导体晶粒在行进方向上前、 后两端 面的动态检测。 权利要求书3页 说明书7页 附图7页 CN 114791431 A 2022.07.26 CN 114791431 A 1.一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端面成像检测的装置， 其特征在于： 在所述 光学装置的光路方向上依 次设置有相机、 远心成像镜头、 合像棱镜、 第一组转像棱镜组件、 第二组转像棱镜组件、 半导体晶粒和玻璃载物转盘， 所述合像棱镜位于远心成像镜头的光 轴上； 所述第一组转像棱镜组件为对称设置在合像棱镜两侧的第一直角转像棱镜和第二直 角转像棱镜， 所述第一直角转像棱镜和第二直角转像棱镜的第一直角边平行于远心成像镜 头的光轴， 所述第一直角转像棱镜和 第二直角转像棱镜的第二直角边垂 直于远心成像镜头 的光轴， 第一直角转像棱镜和 第二直角转像棱镜的斜面背向远心成像镜头光轴并与其形成 45度夹角； 所述第二组转像棱镜组件为对称设置在第一组转像棱镜组件下方的第三直角转像棱 镜和第四直角转像棱镜； 第三直角转像棱镜和 第四直角转像棱镜的第一直角边远离远心成 像镜头的光轴， 第三直角转像棱镜和 第四直角转像棱镜的第二直角边靠近第一直角转像棱 镜或第二直角转像棱镜的第二直角边， 第三直角转像棱镜和 第四直角转像棱镜的斜面靠近 远心成像镜 头的光轴； 所述半导体晶粒由玻璃载物转盘支撑并随之转动， 并在第 二组转像棱镜组件下方且垂 直于光轴的方向移动， 半导体晶粒在行进 方向上的前、 后两端面， 即半导体晶粒的第一端面 和第二端面与远心成像镜 头的光轴平行。 2.根据权利要求1所述的一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端面成像检测的装 置， 其特征在于： 所述第三直角转像棱镜和第四直角转像棱镜的第一直角边平行于远心成 像镜头光轴， 第二直角边垂直于远心成像镜头光轴， 斜面朝向远心成像镜头光轴并与远心 成像镜头光轴形成45度夹角。 3.根据权利要求1所述的一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端面成像检测的装 置， 其特征在于： 所述第三直角转像棱镜和第四直角转像棱镜自转一个角度θ， 使第三直角 转像棱镜和第四直角转像棱镜的斜 面与远心成像镜 头光轴形成45 ‑θ 的夹角。 4.根据权利要求1或2所述的一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端面成像检测的 装置， 其特征在于： 在所述第一直角转像棱镜、 第二直角转像棱镜与所述合像棱镜之 间分别 设有玻璃光楔， 且两块玻璃光楔 对称设置， 使半导体晶粒的光轴折 射产生一定角度偏转。 5.根据权利要求4所述的一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端面成像检测的装 置， 其特征在于： 所述 玻璃光楔为直角三角形， 其一直角边与光轴平行， 斜面朝向合像棱镜， 直角边、 斜 面与第一 直角转像棱镜、 第二 直角转像棱镜和合像棱镜具有间隔。 6.根据权利要求4所述的一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端面成像检测的装 置， 其特征在于： 所述玻璃光楔均集成连接在所述第一直角转像棱镜和第二直角转像棱镜 的第一直角边上， 斜 面与合像棱镜具有间隔。 7.根据权利要求1、 2、 3、 4、 5或6所述的一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端面成 像检测的装置， 其特征在于： 所述合像棱镜呈矩形体状， 其靠近相机的天面为成像输出的平 面， 且垂直于远心成像镜头光轴， 合像棱镜左侧平面与右侧平面分别为平行于远心成像镜 头光轴的成像输入面； 所述合像棱镜远离相机且垂 直于光轴的底面中部具有互成90度的全 反射面， 全反射 面构成Ⅴ形槽。 8.一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端面成像检测的方法， 其特征在于： 所述实权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114791431 A 2现半导体晶粒行进 方向上前后两端面成像检测的装置在光路方向上依次设置有CM OS相机、 远心成像镜头、 合像棱镜、 第一组转像棱镜组件、 第二组转像棱镜组件、 半导体晶粒和玻璃 载物转盘， 所述 合像棱镜位于远心成像镜 头的光轴上； 所述第一组转像棱镜组件为对称设置在合像棱镜两侧的第一直角转像棱镜和第二直 角转像棱镜， 所述第一直角转像棱镜和第二直角转像棱镜的第一直角边平行于远心成像镜 头的光轴， 所述第一直角转像棱镜和 第二直角转像棱镜的第二直角边垂 直于远心成像镜头 的光轴， 第一直角转像棱镜和 第二直角转像棱镜的斜面背向远心成像镜头光轴并与其形成 45度夹角； 所述第二组转像棱镜组件为对称设置在第一组转像棱镜组件下方的第三直角转像棱 镜和第四直角转像棱镜； 第三直角转像棱镜和 第四直角转像棱镜的第一直角边远离远心成 像镜头的光轴， 第三直角转像棱镜和 第四直角转像棱镜的第二直角边靠近第一直角转像棱 镜或第二直角转像棱镜的第二直角边， 第三直角转像棱镜和 第四直角转像棱镜的斜面靠近 远心成像镜 头的光轴； 所述半导体晶粒由玻璃载物转盘支撑并随之转动， 并在第 二组转像棱镜组件下方且垂 直于光轴的方向移动， 半导体晶粒在行进 方向上的前、 后两端面， 即半导体晶粒的第一端面 和第二端面与远心成像镜头的光轴平行； 当半导体晶粒位于检测装置的左侧时， 其第一端 面离第三直角转像棱镜的距离为给定工作距离时， 第一端面经第三直角转像棱镜、 第一直 角转像棱镜及合像棱镜转像后在相机传感器上成像； 当半导体晶粒移动至检测装置的右侧 时， 其第二端面离第四直角转像棱镜的距离为给定工作距离时， 第二端面经第四直角转像 棱镜、 第二 直角转像棱镜及合像棱镜转像后在相机传感器上的另一区域成像； 其中第三直角转像棱镜和第四直角转像棱镜的第 一直角边平行于远心成像镜头光轴， 第二直角边垂直于远心成像镜头光轴， 斜面朝向远心成像镜头光轴并与远心成像镜头光轴 形成45度夹角； 当半导体晶粒位于检测装置的左侧时， 其第一端面离第三直角转像棱镜的 距离为给定工作距离时， 第一端面经第三直角转像棱镜、 第一直角转像棱镜及合像棱镜转 像后在相 机传感器左侧成像； 当半导体晶粒移动至检测装置的右侧时， 其第二端面离第四 直角转像棱镜的距离为给定工作距离时， 第二端面经第四直角转像棱镜、 第二直角转像棱 镜及合像棱镜转像后在相机传感器右侧成像； 调整给定工作距离、 远心成像镜头的焦距， 使在同一个时间点前、 后两个半导体晶粒的 端面都满足成像条件， 在相机的传感器上得到这两个半导体晶粒的两个端面的同时成像检 测， 通过截取前一张图像中的右侧成像， 后一张图像中的左侧成像， 将该两个成像拼合即形 成一半导体晶粒的行进方向上的前后端面的成像， 即实现半导体晶粒的两个端面的成像检 测。 9.根据权利要求8所述的一种实现半导体晶粒行进方向上前后两端面成像检测的方 法， 其特征在于： 所述第三直角转像棱镜和第四直角转像棱镜自转一个角度θ， 使第三直角 转像棱镜和 第四直角转像棱镜的斜面与远心成像镜头光轴形成45 ‑θ 的夹角， 实现轴外物体 成像转换为轴 上物体成像； 当半导体晶粒位于检测装置的左侧时， 其第一端面离第三直角 转像棱镜的距离为给定工作距离时， 第一端面经第三直角转像棱镜、 第一直角转像棱镜及 合像棱镜转像后在相 机传感器左侧成像； 当半导体晶粒移动至检测装置的右侧时， 其第二 端面离第四直角转像棱镜的距离为给定工作距离时， 第二端面经第四直角转像棱镜、 第二权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114791431 A 3