CN117110309A - 一种玻璃薄膜缺陷检测方法、装置及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻璃薄膜缺陷检测方法、装置及其系统。该玻璃薄膜缺陷检测方法，该方法包括以下步骤，基于可投射的薄膜，获得贯穿薄膜表面的激光列阵；所述激光阵列至少包括一列线性排列式激光；接收贯穿薄膜表面的激光，获得贯穿薄膜表面后的激光的强度；基于获得的激光列阵的全部强度，获得薄膜缺陷的判断结果；其中，所述薄膜缺陷的判断结果包括不透明的瑕疵结果、孔洞结果与边沿缺损结果；该玻璃薄膜缺陷检测方法、装置及其系统，流程简单，使用灵活，便于在线无损检测薄膜的缺陷使用，并且制备成本低，便于薄膜边加工边检测验证。
Description
技术领域
本发明属于薄膜检测技术领域，具体涉及一种玻璃薄膜缺陷检测方法、装置及其系统。
背景技术
薄膜沉积是半导体生产至关重要的工序之一，薄膜沉积的品质直接影响最终的产品良率和使用性能。目前，半导体行业采用了多种手段监控沉积薄膜的品质。现有的监控手段主要包括生产前检测、生产过程中检测以及最终成品检测。生产前检测包括采用非产品晶圆沉积薄膜，检测薄膜厚度（THK），薄膜电阻（RS），薄膜反射率（RF），颗粒物（PD）等，生产中检测包括采用非产品晶圆沉积薄膜或直接量测产品，薄膜厚度（THK），各种缺陷检测（颗粒物（PD），薄膜孔洞（void），短路（IBR），残留物等），最终成品检测包括量测产品，薄膜电阻（RS），短路（IBR），孔洞（void），外观色彩等其他电性能和物理性能检测。其中，薄膜孔洞（void）是一种因原子异常堆积或晶粒生长或杂质引入等造成的在薄膜中形成的孔洞或凹陷形的缺陷，能够直接影响最终的产品良率和使用性能，从而针对薄膜中可能存在薄膜孔洞而进行的孔洞检测是必要的，然而现有技术中只在产品生产过程中和最终成品检测过程中进行孔洞检测，现有技术在生产过程中的孔洞检测方案首先是对产品抽样进行抽检，从而通过收集抽检产品的光电信号来判断该抽检产品是否。
并且，在现有的薄膜制造工艺中，通常用光学方法进行缺陷检测：一是利用光的干涉现象，二是利用光的偏振特性，三是利用光的散射(暗场/亮场成像)。如在专利号为ZL200510102281.2薄膜缺陷检查方法的专利中，通过在待测薄膜上沉积一朗缪尔薄膜，触发薄膜干涉现象进行观察。在薄膜有缺陷处形成干涉条纹，近似达到放大缺陷的作用，从而便于观测薄膜缺陷。但是干涉法在检测缺陷时其横向分辨率较低，而且对于待测样品的表面粗糙度过于敏感（该部分为作者陆骏于2007年发表的浙江大学硕士学位论文《新型薄膜缺陷显微检测技术的研究》提到）；偏振法一般是以一束光入射到被测样品表面，通过分析样品表面反射前、后偏振状态(斯托克斯参量)的改变，来测量薄膜表面的光学特性。虽然其在获得次表面信息上具有优势，但是偏振法实验数据处理较为复杂，很难满足高速测量和在线检测的需求（该部分为作者陆骏于2007年发表的浙江大学硕士学位论文《新型薄膜缺陷显微检测技术的研究》提到）。而传统的强光灯检查(Glare Light Check)法是通过强光照射待测薄膜表面，在有穿孔缺陷处产生漏光现象，而在有突起缺陷处因不透光产生全黑点，且漏光点或全黑点与穿孔或微粒突起大小对应相同，再利用CCD照相机或肉眼观测全黑点或漏光点，以达到检查薄膜有无缺陷的目的（该部分可以参考专利ZL200510102281.2薄膜缺陷检查方法）。此方法具有操作简单、可在线检测的优点，但由于漏光点与全黑点极其微小，且强光灯造成CCD背景光较强，在常规CCD光探测动态范围内使得有一些引发光强变化不大的缺陷难以被检测，即对于很多微小缺陷由于其引发的明暗变化不明显，导致很多微小缺陷容易被强光灯形成的背景所掩盖，造成在检查过程中出现疏漏。
上述方法均存在些许不足，现本专利提出一种高效的无损在线检测方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种更有效的对薄膜缺陷进行在线检测的方法，且该方法操作简单、检测方便，是一种非常有效的无损在线检测方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明第一方面提供了一种薄膜缺陷检测方法，该方法包括以下步骤，
基于可投射的薄膜，获得贯穿薄膜表面的激光列阵；
所述激光阵列至少包括一列线性排列式激光；
接收贯穿薄膜表面的激光，获得贯穿薄膜表面后的激光的强度；
基于获得的激光列阵的全部强度，获得薄膜缺陷的判断结果；
其中，所述薄膜缺陷的判断结果包括不透明的瑕疵结果、孔洞结果与边沿缺损结果。
作为本发明的进一步优化方案，所述薄膜与激光列阵相对移动，所述激光列阵于时间周期内，扫描整个薄膜。
作为本发明的进一步优化方案，所述薄膜或激光阵列线性移动，所述激光阵列的长度于薄膜与激光阵列的移动方向上垂直覆盖薄膜。
作为本发明的进一步优化方案，获得激光阵列中的各激光发射端与接收端的位置数据，获得薄膜与激光阵列的移动相对速度数据，基于位置数据与相对速度数据，获得激光列阵中各激光的强度，当激光的强度超出或低于预设值时，获得该激光的强度对应的激光的位置数据。
作为本发明的进一步优化方案，具体的，获得激光列阵中全部激光的强度，基于全部激光强度获得该薄膜中的激光强度均值，所述均值即为预设值；
或获得无缺陷薄膜的激光强度数据，基于无缺陷薄膜的激光强度数据获得预设值。
本发明第二方面提供了一种薄膜缺陷检测装置，该装置包括激光光源、透明平台、线性传感器与处理器，所述激光光源可发出至少呈一列线性排列的平行光，薄膜于透明平台的表面铺设，所述激光光源与透明平台可相对移动，所述线性传感器接收透过所述薄膜与透明平台的平行光，所述线性传感器采集的数据输送至处理器内。
作为本发明的进一步优化方案，所述激光光源或透明平台连接有移动装置，所述移动装置驱动平行光沿整个薄膜表面至少扫描一次。
作为本发明的进一步优化方案，所述处理器内设置有识别软件，所述识别软件获得线性传感器的数据，获得薄膜缺陷的判断结果，所述判断结果包括缺陷的种类结果与缺陷的位置数据。
本发明第三方面提供了一种薄膜缺陷检测系统，该系统包括，
发生单元，其被配置为发射至少呈一列线性排列的激光穿过薄膜；
接收单元，其被配置为接收并获得穿过薄膜的激光以及该激光的强度；
处理单元，其被配置为基于激光的强度判断薄膜的缺陷种类以及位置数据；
具体的，所述呈一列线性排列的激光为平行光，由若干组光束构成；所述接收单元中接收各光束的传感器于处理单元内设置有相应的位置数据，基于传感器的位置数据获得贯穿薄膜表面的激光的强度数据，各强度数据与位置数据相互关联。
作为本发明的进一步优化方案，该系统还包括移动单元，所述移动单元，其被配置为使发生单元与薄膜相对移动。
本发明的有益效果在于：本发明流程简单，使用灵活，便于在线无损检测薄膜的缺陷使用，并且制备成本低，便于薄膜边加工边检测验证。
附图说明
图1是本发明的一种玻璃薄膜缺陷检测方法的方法流程图；
图2是本发明的一种玻璃薄膜缺陷检测装置的结构示意图；
图3a是本发明标准样本在线性传感器上形成均匀的强度分布图；
图3b是本发明存在不透明的瑕疵的强度分布图；
图3c是本发明存在孔洞的强度分布图；
图3d是本发明存在边沿缺损的强度分布图；
图4是本发明X1与X2的位置示意图；
图5是本发明实施例中提供的一种检测流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
参考图1所示的一种玻璃薄膜缺陷检测方法的方法流程图，该方法包括以下步骤，
步骤S102，基于可投射的薄膜，获得贯穿薄膜表面的激光列阵；
所述激光阵列至少包括一列线性排列式激光；
步骤S104，接收贯穿薄膜表面的激光，获得贯穿薄膜表面后的激光的强度；
步骤S106，基于获得的激光列阵的全部强度，获得薄膜缺陷的判断结果；
其中，如图3a至图3d所示，所述薄膜缺陷的判断结果包括不透明的瑕疵结果、孔洞结果与边沿缺损结果。
需要说明的是，本实施例中的激光通过在无缺陷点薄膜是不会受到缺陷部位的散射现象，会通过薄膜直接进入到线性传感器中；但在薄膜存在缺陷的情况下，激光光会在缺陷点周围产生散射或者折射现象，落在线性传感器上表现出不均匀的光斑。
其中，为了更好的对薄膜进行检测，所述薄膜与激光列阵相对移动，所述激光列阵于时间周期内，扫描整个薄膜；所述薄膜或激光阵列线性移动，所述激光阵列的长度于薄膜与激光阵列的移动方向上垂直覆盖薄膜。
在本实施例中，该方法应当包括薄膜移动的方式以及激光列阵移动的方式，这两种方式都应该在本申请的保护范围内，本实施例中，提供的一种如图2所示的平行光2，来对薄膜进行扫描，但实际上，两者只需要相对移动，并且可以使平行光2全方面扫描整个薄膜的即可；还需要指出的是，激光阵列还可以区域式的，即覆盖一个方形区域，或其他形状的区域，以区域为单位来采集透过薄膜的激光强度的数据，但基于效率以及成本，最佳的形式即为一列线性排列的形式。
进一步的，获得激光阵列中的各激光发射端与接收端的位置数据，获得薄膜与激光阵列的移动相对速度数据，基于位置数据与相对速度数据，获得激光列阵中各激光的强度，当激光的强度超出或低于预设值时，获得该激光的强度对应的激光的位置数据。
具体的，在本实施例中，如图3a至图3d以及图4所示，图中横坐标代表薄膜的宽度，纵坐标代表信号强度。图中薄膜的左边沿在线性传感器上的位置X1，薄膜的右边沿在线性传感器上的位置X2，这样薄膜的宽度X=X2-X1，薄膜上任意一点的坐标就能用X表示出来；如果薄膜以速度V进行匀速移动，定义薄膜移动方向为Y轴方向，任意一点点Y轴坐标就表示成Y=Vt-Y0（Y0表示初始坐标，t表示运动时间），在薄膜上的点就能使用坐标（X,Y）表示，以此来获得相应激光强度的位置数据。
具体的，获得激光列阵中全部激光的强度，基于全部激光强度获得该薄膜中的激光强度均值，所述均值即为预设值；
采用上述方案时，可以更加灵活的应对薄膜的缺陷；
或获得无缺陷薄膜的激光强度数据，基于无缺陷薄膜的激光强度数据获得预设值；采用该方案时，则需要预先采集相应的薄膜数据，以此来设置相应的预设值。
对于上述两组方案，需要说明的是，如图3a至图3d所示，图3a为标准样本在线性传感器上形成均匀的图像，两边强度高是因为没有薄膜遮挡，形成明显的分界线；图3b为存在不透明的瑕疵的强度分布图，即如果出现不透明的瑕疵，激光强度会减弱；图3c为存在孔洞的强度分布图，由于孔洞中间没有遮挡，中间信号会比较强；图3d为存在边沿缺损的强度分布图，主要构成原因为：边沿缺损部分信号强度高一些，但会存在毛刺，导致边沿界面不均匀。
基于此，对于前者方案，基于标准样本的强度图示，需要去除部分边缘激光强度高的数据，来计算相应的均值，并基于该薄膜的历史数据，获得其相应的宽度位置，以此来防止孔洞以及边沿缺损的干扰；也可以基于X1与X2的位置判断出薄膜的边缘，从而删除X1与X2以外的激光强度数据；
具体的，对于后者方案，如图5所示，首先将薄膜的标准样本放在测试平台上，通过传感器获取标准样本的参数，对传感器的参数进行校准，得到的校准参数保存图像处理及识别软件中。
具体的，在此说明的是，薄膜的标准样本是指不存在任何缺陷点一个被检测薄膜样本，在传感器上表现出均匀的信号强度和边沿清晰度，可以分辨出薄膜标准样本的边沿。由于实际测试样本存在杂质和缺陷，在传感器上面会表现出信号不均匀的情况，如果将其标准样本进行对比，就能分辨出被检测样本是否合格。参数设置在图像处理及识别软件中。
其中，判断参数（预设标准）：
孔洞：允许所在位置坐标范围，直径，面积。（例如不允许出现在中间位置，直径小于10um，面积小于100um2等）
边沿缺损：缺损长度，截面长度，边沿毛刺长度，缺损面积等。
杂质：允许所在位置坐标范围，直径，面积，透光率。
进一步的，根据测试参数对测试设备发送测试命令，测试设备检测目标薄膜上与测试参数相关的信息，从而得到目标薄膜的检测数据。
其中，测试参数是指传送带控制参数（运动速度，时间）、起始位置、是否告警、发光控制、传感器控制等。主要是获取传送带的运动速度和线性传感器上面的图像信息，得到检测数据。
进一步的，获取上述检测数据之后，通过数据分析软件对测试数据进行分析，能够得到目标薄膜上的检测数据，进而判断上述检测数据和标定数据是否满足预设标准。如果判断结果显示检测数据和标定数据不能符合预设标准，确定目标薄膜存在缺陷，输出预警信号。
在本实施例中，还提供了一种玻璃薄膜缺陷检测装置，通过该装置来实现上述方法，该装置包括激光光源1、透明平台3、线性传感器4与处理器5，所述激光光源1可发出至少呈一列线性排列的平行光2，薄膜于透明平台3的表面铺设，所述激光光源1与透明平台3可相对移动，所述线性传感器4接收透过所述薄膜与透明平台3的平行光2，所述线性传感器4采集的数据输送至处理器5内。
具体的，所述激光光源1或透明平台3连接有移动装置，所述移动装置驱动平行光2沿整个薄膜表面至少扫描一次
在本实施例中，透明平台3与移动装置分别为透明的传送带以及传送带的驱动装置，由于传送带与传送带的驱动装置均为现有技术，在此不再累述相关结构。
需要说明的是，所述处理器5内设置有识别软件6，所述识别软件6获得线性传感器4的数据，获得薄膜缺陷的判断结果，所述判断结果包括缺陷的种类结果与缺陷的位置数据。
在本实施例中，平行光2包括红色激光平行光，绿色色激光平行光，蓝色激光平行光和白色激光平行光等。平行光可以提高了检测系统中被检测产品的边缘轮廓对比度，消除了边界效应，使成像边沿更清晰，更容易识别物体边沿。
本实施例中还提供了一种玻璃薄膜缺陷检测系统，该系统包括，
发生单元，其被配置为发射至少呈一列线性排列的激光穿过薄膜；
接收单元，其被配置为接收并获得穿过薄膜的激光以及该激光的强度；
处理单元，其被配置为基于激光的强度判断薄膜的缺陷种类以及位置数据；
具体的，所述呈一列线性排列的激光为平行光，由若干组光束构成；所述接收单元中接收各光束的传感器于处理单元内设置有相应的位置数据，基于传感器的位置数据获得贯穿薄膜表面的激光的强度数据，各强度数据与位置数据相互关联。
该系统还包括移动单元，所述移动单元，其被配置为使发生单元与薄膜相对移动。
包括通用的计算机硬件结构，其至少包括处理器和存储器。处理器和存储器通过总线连接。存储器适于存储处理器可执行的指令或程序。处理器可以是独立的微处理器，也可以是一个或者多个微处理器集合。由此，处理器通过执行存储器所存储的指令，从而执行如上所述的本发明实施例的方法流程实现对于数据的处理和对于其它装置的控制。总线将上述多个组件连接在一起，同时将上述组件连接到显示控制器、显示装置以及输入/输出(I/O)装置。输入/输出(I/O)装置可以是鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、触控输入装置、体感输入装置、打印机以及本领域公知的其他装置。典型地，输入/输出装置通过输入/输出(I/O)控制器与系统相连。
其中，存储器可以存储软件组件，例如操作系统、通信模块、交互模块以及应用程序。以上所述的每个模块和应用程序都对应于完成一个或多个功能和在发明实施例中描述的方法的一组可执行程序指令。
本领域的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置(设备)或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图中的每一流程。
本发明的另一实施例涉及一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，计算机程序程序/指令用于在被处理器执行时实现上述部分或全部的方法实施例中的部分或全部步骤。这些计算机程序/指令可以存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的程序/指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现流程图一个流程或多个流程中指定的功能。也可提供这些计算机程序/指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程中指定的功能的装置。
本发明的另一实施例涉及一种计算机可读存储介质，可以是非易失性存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行上述部分或全部的方法实施例。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种薄膜缺陷检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，
基于可投射的薄膜，获得贯穿薄膜表面的激光列阵；
所述激光阵列至少包括一列线性排列式激光；
接收贯穿薄膜表面的激光，获得贯穿薄膜表面后的激光的强度；
基于获得的激光列阵的全部强度，获得薄膜缺陷的判断结果；
其中，所述薄膜缺陷的判断结果包括不透明的瑕疵结果、孔洞结果与边沿缺损结果。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜缺陷检测方法，其特征在于：所述薄膜与激光列阵相对移动，所述激光列阵于时间周期内，扫描整个薄膜。
3.根据权利要求2所述的一种薄膜缺陷检测方法，其特征在于：所述薄膜或激光阵列线性移动，所述激光阵列的长度于薄膜与激光阵列的移动方向上垂直覆盖薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种薄膜缺陷检测方法，其特征在于：获得激光阵列中的各激光发射端与接收端的位置数据，获得薄膜与激光阵列的移动相对速度数据，基于位置数据与相对速度数据，获得激光列阵中各激光的强度，当激光的强度超出或低于预设值时，获得该激光的强度对应的激光的位置数据。
5.根据权利要求4所述的一种薄膜缺陷检测方法，其特征在于：其中，获得激光列阵中全部激光的强度，基于全部激光强度获得该薄膜中的激光强度均值，所述均值即为预设值；
或获得无缺陷薄膜的激光强度数据，基于无缺陷薄膜的激光强度数据获得预设值。
6.一种薄膜缺陷检测装置，其特征在于，该装置包括激光光源、透明平台、线性传感器与处理器，所述激光光源可发出至少呈一列线性排列的平行光，薄膜于透明平台的表面铺设，所述激光光源与透明平台可相对移动，所述线性传感器接收透过所述薄膜与透明平台的平行光，所述线性传感器采集的数据输送至处理器内。
7.根据权利要求6所述的一种薄膜缺陷检测装置，其特征在于：所述激光光源或透明平台连接有移动装置，所述移动装置驱动平行光沿整个薄膜表面至少扫描一次。
8.根据权利要求7所述的一种薄膜缺陷检测装置，其特征在于：所述处理器内设置有识别软件，所述识别软件获得线性传感器的数据，获得薄膜缺陷的判断结果，所述判断结果包括缺陷的种类结果与缺陷的位置数据。
9.一种薄膜缺陷检测系统，其特征在于，该系统包括，
发生单元，其被配置为发射至少呈一列线性排列的激光穿过薄膜；
接收单元，其被配置为接收并获得穿过薄膜的激光以及该激光的强度；
处理单元，其被配置为基于激光的强度判断薄膜的缺陷种类以及位置数据；
其中，所述呈一列线性排列的激光为平行光，由若干组光束构成；所述接收单元中接收各光束的传感器于处理单元内设置有相应的位置数据，基于传感器的位置数据获得贯穿薄膜表面的激光的强度数据，各强度数据与位置数据相互关联。
10.根据权利要求9所述的一种薄膜缺陷检测系统，其特征在于：该系统还包括移动单元，所述移动单元，其被配置为使发生单元与薄膜相对移动。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117933828A (zh) * | 2024-03-20 | 2024-04-26 | 上海强华实业股份有限公司 | 一种精烧工艺闭环质量反馈与过程参数自适应调节方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003149163A (ja) * | 2001-11-14 | 2003-05-21 | Hitachi Ltd | 表面検査方法及び装置 |
| CN214097211U (zh) * | 2020-11-26 | 2021-08-31 | 哈尔滨理工大学 | 一种透明平板玻璃的缺陷检测装置 |
| CN113686879A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-11-23 | 杭州利珀科技有限公司 | 光学薄膜缺陷视觉检测系统及方法 |
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2023
- 2023-10-18 CN CN202311351524.0A patent/CN117110309A/zh active Pending
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