检查透明材料内之激光缺陷的设备及方法技术

公开了一种用于检查透明工件的方法，所述方法包括：将来自照射源的光引导到形成于所述透明工件中的多个缺陷上，其中所述多个缺陷沿缺陷方向延伸，其中所述透明工件包括第一表面和第二表面；使用成像系统从由所述多个缺陷散射的光中检测散射图像信号，其中所述成像系统的成像轴以相对于所述缺陷方向的非零成像角度延伸，其中所述多个缺陷的至少一子集的整体在所述成像系统的景深内；以及基于所述散射信号生成所述多个缺陷中的至少一个缺陷的三维图像。图像。图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检查透明材料内之激光缺陷的设备及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35USC
§
119(e)要求于2020年6月3日提交的美国临时申请序列号63/033,921的优先权，该美国临时申请的全部内容以引用方式并入本文。


[0003]本说明书总体上涉及用于表征形成在透明工件内部的激光缺陷的方法和设备。

技术介绍

[0004]诸如硅之类的基板已被用作设置在电子部件(例如印刷电路板、集成电路等)之间的中介层。金属化的基板通孔为电信号提供穿过中介层的路径，以在中介层的相对侧之间通过。玻璃是一种非常有利于电信号传输的基板材料，因为它具有尺寸稳定性、可调热膨胀系数(“CTE”)、高频电性能下非常好的低电损耗、高热稳定性以及以厚度和大面板尺寸形成的能力。然而，玻璃通孔(“TGV”)的形成和金属化，对玻璃中介层市场的发展提出了挑战。需要正确控制TGV轮廓和几何形状以生产可靠的中介层。
[0005]可以通过激光损伤和蚀刻处理生产TGV，其中首先使用激光在透明工件中形成缺陷，然后将化学蚀刻溶液施加到透明工件上以在缺陷处形成通孔。由激光损伤和蚀刻处理产生的通孔的形状和轮廓，在很大程度上受激光产生的缺陷的损伤分布控制。因此，检查形成的缺陷是处理监控和品质控制的关键步骤。
[0006]用于表征缺陷的现有方法包括在靠近缺陷处切割基板，并抛光切割的边缘以用于侧视光学显微镜成像。如果需要更高的解析度，则需要将样品边缘进一步抛光至距离缺陷10μm以内，然后用聚焦离子束烧蚀暴露损伤轨迹，以便扫描式电子显微镜可以成像。这些处理具有破坏性、耗时、昂贵，并且只能对每个基板的损伤轨迹总数中的很小一部分进行采样。此外，难以基于通过这种传统技术获得的图像来量化缺陷的特性(例如，损伤模式)。
[0007]因此，需要一种更有效且成本更低的用于检查缺陷的新系统和方法。

技术实现思路

[0008]根据本公开的第一方面，一种用于检查透明工件的方法，所述方法包括：将来自照射源的光引导到形成于透明工件中的多个缺陷上，其中多个缺陷沿缺陷方向延伸，其中透明工件包括第一表面和第二表面；使用成像系统从由多个缺陷散射的光中检测散射图像信号，其中成像系统的成像轴以相对于缺陷方向的非零成像角度延伸，其中多个缺陷的至少一子集的整体在成像系统的景深内；和基于散射信号生成多个缺陷中至少一个缺陷的三维图像。
[0009]本公开的第二方面包含第一方面所述的方法，其中多个缺陷包括透明工件的区域，在所述区域中透明工件的折射率已被改性，多个缺陷中的每个缺陷具有作为缺陷长度与缺陷宽度之比的纵横比，其中多个缺陷中的每一个缺陷的纵横比大于或等于20:1。
[0010]本公开的第三方面包含第二方面所述的方法，其中多个缺陷中的每个缺陷包括大
于或等于50:1的纵横比。
[0011]本公开的第四方面包含第二方面所述的方法，其中多个缺陷中的每个缺陷包括大于或等于100:1的纵横比。
[0012]本公开的第五方面包含第一至第四方面中的任一项所述的方法，其中多个缺陷包括透明工件的区域，其中透明工件的折射率已经通过暴露于准非衍射激光束而被改性。
[0013]本公开的第六方面包含第一至第五方面中之任意者的方法，其中成像系统包括第一相机和设置在成像轴上的第一成像镜头，其中第一相机包括面阵相机或线阵相机，其中非零成像角度相对于缺陷方向为30度到60度。
[0014]本公开的第七方面包含第六方面所述的方法，其中第一成像透镜包括取决于透明工件的厚度的放大因数和数值孔径。
[0015]本公开的第八方面包含第七方面所述的方法，其中透明工件的厚度为300μm至700μm，其中放大因数小于3，其中数值孔径小于0.2。
[0016]本公开的第九方面包含第六方面所述的方法，其中第一相机包括线阵相机，其中生成三维图像包括相对于成像系统移动透明工件以将多个缺陷的附加部分带入第一相机的视野内。
[0017]本公开的第十方面包含第六至第九方面中的任一项所述的方法，其中成像系统包括第二相机和设置在成像系统的第二成像轴上的第二成像镜头。
[0018]本公开的第十一方面包含第十方面所述的方法，其中：第一相机和第一成像镜头被配置为对从第一表面延伸的多个缺陷的第一部分进行成像，以及第二相机和第二成像镜头被配置为对从第二表面延伸的多个缺陷的第二部分进行成像，使得第一相机和第二相机组合以对多个缺陷的子集的整体进行成像。
[0019]本公开的第十二方面包含第一至第十一方面中的任一项所述的方法，其中缺陷方向垂直于透明工件的第一表面和第二表面。
[0020]本公开的第十三方面包含第一至第十二方面中的任一项所述的方法，其中散射图像信号是暗场散射图像信号。
[0021]本公开的第十四方面包含第十三方面所述的方法，其中散射图像信号是暗场散射图像信号，其中生成三维图像包括生成对应于多个缺陷中的一缺陷的暗场散射图像信号的一部分的强度分布。
[0022]本公开的第十五方面包含第十四方面所述的方法，方法进一步包括以下步骤：基于强度分布确定缺陷的定量特性。
[0023]本公开的第十六方面包含第一至第十五方面中的任一项所述的方法，其中缺陷包括作为透明工件中的深度的函数而变化的损伤图案。
[0024]本公开的第十七方面包含第十六方面所述的方法，其中损伤图案包括从第一表面延伸的第一部分、从第二表面延伸的第二部分、以及在第一和第二部分之间延伸的第三部分，其中与第三部分相比透明工件在第一和第二部分中具有较高程度的改性，其中缺陷的定量特性包括第一部分的长度与第二部分的长度的比率。
[0025]本公开的第十八方面包含第十五方面所述的方法，其中基于强度分布确定缺陷的定量特性包括使用计算系统将强度分布与相对于参考缺陷测量的现有强度分布进行比较。
[0026]本公开的第十九方面包含第十一至第十八方面中的任一项所述的方法，其中将来
自照射源的光引导到多个缺陷上包括：将来自照射源的光引导通过透明工件的边缘。
[0027]本公开的第二十方面包含第一至第十九方面中的任一项所述的方法，其中将来自照射源的光引导到多个缺陷上包括：将来自照射源的光以一照射角度引导到透明工件的第一表面上，其中照射角度不同于成像轴的角度。
[0028]根据本公开的第二十一方面，一种表征用于在透明工件中形成缺陷的激光处理系统的方法包括：使用激光处理系统在透明工件中形成缺陷，其中激光处理系统被配置为使用缺陷形成光学系统将缺陷形成激光束引导入透明工件以形成缺陷，其中透明工件包括第一表面和第二表面，其中缺陷沿缺陷方向延伸；在缺陷形成后，将来自照射源的光引导到缺陷上；使用成像系统检测从缺陷处散射的光的暗场散射图像信号，其中成像系统的成像轴相对于缺陷方向设置在非零成像角度；使用暗场散射图像信号生成缺陷的强度分布；以及基于强度分布确定激光处理系统的特性。
[0029]本公开的第二十二方面包含第二十一方面所述的方法，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检查透明工件的方法，所述方法包括：将来自照射源的光引导到形成于所述透明工件中的多个缺陷上，其中所述多个缺陷沿缺陷方向延伸，其中所述透明工件包括第一表面和第二表面；使用成像系统从由所述多个缺陷散射的光中检测散射图像信号，其中所述成像系统的成像轴以相对于所述缺陷方向的非零成像角度延伸，其中所述多个缺陷的至少一子集的整体在所述成像系统的景深内；以及基于所述散射信号生成所述多个缺陷的三维图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个缺陷包括所述透明工件的区域，在所述区域中所述透明工件的折射率已被改性，所述多个缺陷中的每个缺陷具有作为缺陷的长度与缺陷的宽度之比的纵横比，其中所述多个缺陷中的每个缺陷的所述纵横比大于或等于20:1。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个缺陷中的每个缺陷包括大于或等于50:1的纵横比。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个缺陷中的每个缺陷包括大于或等于100:1的纵横比。5.根据权利要求1
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4中的任一项所述的方法，其中所述多个缺陷包括所述透明工件的区域，其中所述透明工件的折射率已经通过暴露于准非衍射激光束而被改性。6.根据权利要求1
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5中的任一项所述的方法，其中所述成像系统包括第一相机和设置在所述成像轴上的第一成像镜头，其中所述第一相机包括面阵相机或线阵相机，其中所述非零成像角度相对于所述缺陷方向为30度到60度。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一成像镜头包括取决于所述透明工件的厚度的放大系数和数值孔径。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述透明工件的厚度为300μm至700μm，其中所述放大因数小于3，其中所述数值孔径小于0.2。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一相机包括线阵相机，其中生成所述三维图像包括相对于所述成像系统移动所述透明工件以将所述多个缺陷的附加部分带入所述第一相机的视野内。10.根据权利要求6
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9中任一项所述的方法，其中所述成像系统包括第二相机和设置在所述成像系统的第二成像轴上的第二成像镜头。11.根据权利要求10所述的方法，其中：所述第一相机和所述第一成像镜头被配置为对从所述第一表面延伸的所述多个缺陷的第一部分进行成像，并且所述第二相机和所述第二成像镜头被配置为对从所述第二表面延伸的所述多个缺陷的第二部分进行成像，使得所述第一相机和所述第二相机组合以对所述多个缺陷的所述子集的所述整体进行成像。12.根据权利要求1
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11中的任一项所述的方法，其中所述缺陷方向垂直于所述透明工件的所述第一表面和所述第二表面。13.根据权利要求1
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12中的任一项所述的方法，其中所述散射图像信号是暗场散射图像信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中生成所述三维图像包括生成对应于所述多个缺陷中的一缺陷的所述暗场散射图像信号的一部分的强度分布。15.根据权利要求14所述的方法，所述方法进一步包括：基于所述强度分布确定所述缺陷的定量特性。16.根据权利要求1
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15中任一项所述的方法，其中所述缺陷包括作为所述透明工件中的深度的函数而变化的损伤图案。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述损伤图案包括从所述第一表面延伸的第一部分、从所述第二表面延伸的第二部分、以及在所述第一部分与所述第二部分之间延伸的第三部分，其中与所述第三部分相比所述透明工件在所述第一部分与所述第二部分中具有较高程度的改性，其中所述缺陷的所述定量特性包括所述第一部分的长度与所述第二部分的长度的比率。18.根据权利要求15所述的方法，其中基于所述强度分布确定所述缺陷的所述定量特性包括使用计算系统将所述强度分布与相对于参考缺陷测量的现有强度分布进行比较。19.根据权利要求1
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18中的任一项所述的方法，其中将来自所述照射源的所述光引导到所述多个缺陷上包括：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：安鍾平，洪恩，黄甜，金宇辉，菲利普，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：