TW201716167A - 用於電路之檢測/維修/再檢測系統及雷射寫入系統 - Google Patents

用於電路之檢測/維修/再檢測系統及雷射寫入系統 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種用於電路之檢測/維修/檢測系統之透鏡總成，該透鏡總成包含：一掃描透鏡，其可操作以在用於維修之雷射光束之特定波長下校正雷射光束之偏差；及一攝影機透鏡，其可操作以透過該掃描透鏡接收來自一工件之光並在由該攝影機感測之至少一特定波長下校正偏差，該波長係用於維修之該雷射光束之該特定波長以外之波長。

Description

用於電路之檢測/維修/再檢測系統及雷射寫入系統
本發明係關於電路且更特定言之用於其中之光學件之檢測及維修系統。
據信下列公開案代表最新技術： C. Bliton等人的Optical modifications enabling simultaneous confocal imaging with dyes excited by ultraviolet - and visible-wavelength light，Journal of Microscopy，第169卷，第1部分，1993年1月，第15頁至第26頁；及 PCT申請公開案WO2010/100635。
本發明試圖提供用於電路之檢測及維修系統之經改良之光學件。 因此根據本發明之較佳實施例提供一種用於電路之檢測/維修/檢測系統之透鏡總成，該透鏡總成包含：掃描透鏡，其可操作以在用於維修之雷射光束之特定波長下校正雷射光束之偏差；及攝影機透鏡，其可操作以透過掃描透鏡接收來自工件之光及在攝影機所感測之至少一特定波長下校正偏差，該波長係用於維修之雷射光束之特定波長以外之波長。 透鏡總成較佳亦包含與掃描透鏡上游之掃描鏡相關之入射光瞳。此外，入射光瞳位於鏡子之光學中心。 根據本發明之較佳實施例，用於維修之雷射光束之特定波長係266奈米。此外或或者，由攝影機所感測之至少一特定波長係選自460奈米至480奈米之範圍及520奈米至540奈米之範圍之至少一者。 透鏡總成較佳亦包含可操作以產生雷射光束之雷射，該雷射可在小於1微焦耳之脈衝能階下操作。 亦根據本發明之另一較佳實施例提供用於電路之檢測/維修/檢測系統之組合器總成，該組合器總成包含：第一組合器，其配置在掃描鏡與掃描透鏡之間用於透過掃描透鏡將來自掃描鏡之第一波長下之雷射能量引導至工件上並允許不同於第一波長之第二波長下之光穿過其中；第二組合器，其配置在第一攝影機與第一組合器之間用於將穿過第一組合器之來自工件之光引導至第一攝影機；及第三組合器，其配置在第二組合器與照明源之間用於透過第二組合器及第一組合器將來自照明源之光引導至工件上並允許穿過第一組合器及第二組合器之來自工件之光到達第二攝影機。 照明源較佳包含彩色LED總成及閃控光源之至少一者。此外，閃控光源包含閃光燈。 根據本發明之較佳實施例，第一攝影機係單色攝影機。此外或或者，第二攝影機係彩色攝影機。 第一波長較佳係266奈米。此外或或者，第二波長係在460奈米至660奈米之範圍中。 根據本發明之較佳實施例，組合器總成亦包含可操作以產生雷射能量之雷射，該雷射可在小於1微焦耳之脈衝能階下操作。 根據本發明之另一較佳實施例進一步提供一種電路之檢測/維修/檢測系統，其包含可操作以燒蝕電路中之金屬、有機材料、氧化矽及金屬氧化物之雷射燒蝕器，該雷射燒蝕器包含在小於1微焦耳之脈衝能階下以266奈米之波長發射之雷射。 根據本發明之另一較佳實施例進一步提供電路之檢測/維修/檢測系統，其包含可操作以將金屬焊接至彼此或焊接至金屬氧化物之雷射焊機，該雷射焊機包含在小於1微焦耳之脈衝能階下以266奈米之波長發射之雷射。 根據本發明之另一較佳實施例進一步提供雷射寫入系統，其包含UV雷射，該UV雷射產生沿著垂直於輸出光束之傳播軸之第一軸具有大致高斯能量分佈及沿著垂直於第一軸之第二軸具有非高斯能量分佈之輸出光束，第二軸垂直於傳播軸且光束校正光學件可操作以將輸出光束之能量分佈校正為沿著第二軸之大致高斯分佈。 根據本發明之另一較佳實施例亦提供電路之檢測/維修/檢測系統，其包含聲光調變器、快速操縱鏡及可操作以精確協調聲光調變器及快速操縱鏡之控制總成。 電路之檢測/維修/檢測系統較佳亦包含將鏡子及聲光調變器與控制總成互連之控制線。 根據本發明之較佳實施例，控制總成可操作以相對於聲光調變器定位鏡子使得從聲光調變器輸出之雷射光束精確撞擊在由系統檢測/維修/檢測之工件上之所要點上。
參考2011年8月18日申請且名為Inspection/Repair/ Inspection system之美國臨時專利申請案第61/524,995號，其揭示內容以引用的方式併入本文中且根據37 CFR 1.78(a) (4)及(5)(i)主張其優先權。 可從下文詳細描述中更全面理解及瞭解本發明。 現參考圖1，其係用於檢測、維修及再檢測電路之系統之簡圖。 如圖1所見，系統較佳包括底架101，該底架101較佳安裝在習知光學平台102上。底架101界定電路檢測/維修位置104，待檢測及維修之電路(諸如平板顯示器(FPD)106)可放置在該電路檢測/維修位置104上。FPD 106通常具有多種類型之缺陷之一或多者，通常為導體形成中之缺陷，諸如多餘材料缺陷及缺失材料缺陷。 橋部112配置用於沿著相對於底架101界定之第一檢測/維修軸114相對於檢測/維修位置104線性運動。光學頭總成116配置用於沿著垂直於第一檢測/維修軸114之第二檢測/維修軸118相對於橋部112線性運動。 根據本發明之一實施例，光學頭總成116較佳包含檢測/維修子總成120。 系統較佳亦包含控制總成124，該控制總成124較佳包含具有使用者介面128且包含可操作以操作檢測/維修子總成120之軟體模組之電腦126。控制總成124較佳接收來自未展示之自動化光學檢測系統(諸如可購自以色列，亞夫內(Yavne)，Orbotech Ltd.之SuperVision™系統)之缺陷位置輸入。 檢測/維修子總成120較佳包含上方支撐彩色攝影機132(諸如Dalsa CMOS攝影機，型號為Falcon 4M60 Color)及單色攝影機134(諸如Dalsa CMOS攝影機，型號為Falcon 4M60)之底座130。或者，一對單色攝影機可支撐在底座130上。彩色攝影機及單色攝影機兩者可購自加拿大安大略省，滑鐵盧(Waterloo)之Teledyne DALSA。 攝影機132沿著穿過鏡筒透鏡138(其具有200奈米至250奈米之典型焦距)、光束分光器總成140及物鏡總成142之光學軸136查看FPD 106上之成像位置135。攝影機134沿著穿過鏡筒透鏡144(其具有400奈米至600奈米之典型焦距)、光束分光器總成140及掃描透鏡146之光學軸143及136查看FPD 106上之成像位置135。 檢測/維修子總成120較佳包含脈衝雷射源152，諸如從法國ZA de Courtaboeuf，2 bis Avenue due Pacifique之Quantel Corporation (http://www.quantel-laser.com)購得之光纖耦合之Q開關雷射、可從NC，Charlotte的Concepts Research Corporation購得之被動Q開關微晶片雷射或可從德國(慕尼黑)Graefelfing 82166之Toptica Photonics購得之皮秒光纖雷射。脈衝雷射源152可操作以產生脈衝雷射光束154。 脈衝光束154穿過準直及光束成形光學件158，該準直及光束成形光學件158可操作以使雷射光束154成形且準直為所要光束大小，較佳介於1.5 mm至2.5 mm之間。準直及光束成形光學件158較佳包含調變器160，適當調變器160之實例包含聲光調變器(AOM)，諸如可從CA，Palo Alto之Crystal Technology購得之AOM及電光調變器諸如可從英國劍橋之Key Photonics Ltd購得之皮秒珀克爾單元(Picoseconds Pockel Cells)。雷射光束154隨後視需要藉由光束擴展器170調整為特定直徑，較佳8 mm至15 mm之間，該光束擴展器170包含針對所要大小之準直輸出光束放置及調整之多個透鏡。 雷射光束154隨後由鏡子180引導以撞擊在雙軸快速操縱鏡(FSM)182(諸如美國專利第7,598,688號(其揭示內容以引用的方式併入本文中)之圖7及圖8所述之雙軸快速操縱鏡)上，且隨後穿過光束分光器總成140，該光束分光器總成140沿著軸136引導光束154穿過掃描透鏡142。 照明較佳由閃控光源諸如閃光燈184經由移動鏡186或彩色LED總成188之所選擇之一者提供。來自閃光燈184或來自LED總成188之光被引導穿過照明均化器190，該照明均化器190之出射平面由透鏡總成192與物鏡總成142及掃描透鏡146之任一者成像至FPD 106之位置135上。 現在參考作為圖1之系統之示意圖之圖2以突出本發明之特定新穎特徵。如圖2所見，可見充當單色攝影機134之攝影機鏡頭之鏡筒透鏡144經由掃描透鏡146接收來自FPD 106上之成像位置135之光，掃描透鏡146可操作以在用於維修之雷射光束之特定波長(較佳266奈米)下校正雷射光束154之偏差。 266奈米之波長之使用係本發明之特定特徵，因為其提供電路中之金屬、有機材料、氧化矽及金屬氧化物之燒蝕。應瞭解266奈米之波長亦可操作用於將金屬焊接至彼此以及將金屬焊接至電路中之金屬氧化物。 本發明之另一特定特徵係雷射152在小於1微焦耳之脈衝能階下操作。 本發明之特定特徵係鏡筒透鏡144校正由單色攝影機134感測之至少一特定波長(本文中介於460奈米至480奈米或520奈米至540奈米之間)下之偏差，該波長不同於波長較佳為266奈米之用於維修之雷射光束154之特定波長。 圖2中進一步可見掃描透鏡146具有與位於掃描透鏡146上游，且更特定言之較佳在鏡子182之光學中心上之鏡子182相關之入射光瞳194。 圖2亦圖解說明本發明之另一特定特徵，即光束分光器總成140之結構及操作。如圖2中詳細所見，光束分光器總成140較佳包含： 第一組合器200，其配置在鏡子182與掃描透鏡146之間用於透過掃描透鏡146將來自鏡子182之第一波長(較佳266奈米)之雷射光束154引導至FPD 106上之成像位置135並允許可見光範圍中之不同於第一波長之第二波長(本文中較佳介於460奈米至660奈米之間)之光穿過其中； 第二組合器202，其配置在單色攝影機134與第一組合器200之間用於將穿過第一組合器200之來自FPD 106上之成像位置135之光引導至單色攝影機134；及 第三組合器204，其配置在第二組合器202與照明源(本文中較佳為彩色LED總成188及閃光燈184)之間用於透過第二組合器202及第一組合器200將來自照明源之光引導至FPD 106上之成像位置135並允許穿過第一組合器200及第二組合器202之來自FPD 106上之成像位置135之光到達彩色攝影機132。 上文所述且在圖1及圖2所示之本發明之額外特定特徵係提供雷射寫入系統，其中： 雷射152係UV雷射且輸出光束154沿著垂直於光束154之傳播軸210之一軸208具有大致高斯能量分佈； 輸出光束154較佳具有沿著垂直於軸208之軸212之非高斯能量分佈，其中軸212亦垂直於傳播軸210；及 光束校正光學件158可操作以將輸出光束154之能量分佈校正為亦沿著軸212係大致高斯分佈。 本發明之另一特定特徵係歸因於由本發明之實施例達成之經提高之燒蝕品質參數，在不損傷其他層的情況下完成多餘材料之移除。 本發明之額外特定特徵係較佳藉由將鏡子182及調變器160與控制總成124互連之控制線精確協調鏡子182之操作與調變器160之操作。控制總成124較佳確保鏡子182之位置使得從調變器160輸出之雷射光束精確撞擊在FPD 106上之位置135上之所要點上。 現參考圖3，圖3係圖解說明圖1及圖2之系統之操作之簡化流程圖。 如圖3所見，在步驟300中，缺陷位置輸入藉由自動化光學檢測系統獲得。 如上所述，控制總成124較佳從自動化光學檢測系統接收缺陷位置輸入。如圖3所見，控制總成124可操作以在步驟302中將光學頭總成116定位在所檢測及/或維修之電路之輸入缺陷位置上方。在步驟304中，控制總成124可操作以記錄缺陷位置之定位。隨後，在步驟306中，產生缺陷分類。 控制總成124隨後可操作以在步驟308中檢查缺陷是否被分類為可維修缺陷。若缺陷被分類為不可維修，則程序返回步驟300以考慮下一缺陷位置。 若缺陷被分類為可維修，則程序在步驟310中繼續以允許使用者選擇手動或自動界定待維修區域。如步驟312中所見，當選擇手動界定時，使用者界定維修區域。如步驟314所見，當選擇自動界定時，控制總成124可操作以利用與彩色攝影機132相關之成像功能性自動界定維修區域。 控制總成124隨後可操作以在步驟316中計算FSM 182之移動方案。在步驟318中，作為運行缺陷維修程序的準備，控制總成124可操作以改變成像功能性以利用單色攝影機134及相關光學件及來自步驟304的缺陷位置記錄。 在步驟320中，控制總成124可操作以運行缺陷維修程序。在缺陷維修程序後，在步驟322中，控制總成124可操作以再檢測輸入缺陷位置以確定維修程序是否成功維修缺陷。如步驟324所見，若缺陷被成功維修，則程序在步驟300中藉由考慮下一缺陷位置而繼續。若缺陷未被成功維修，則程序在步驟320中返回以再次運行缺陷維修程序。 現參考圖4，圖4係圖解說明利用圖1及圖2之系統之缺陷維修程序之較佳實施例之操作之簡化流程圖。 如圖4所見，控制總成124可操作以在步驟402中定位光束擴展器170以提供所需之雷射光點大小以在步驟404中定位能量衰減器以提供所需之雷射能量範圍並在步驟406中設定AOM 160之振幅以提供所需之雷射能階。 缺陷維修程序繼續在步驟408中開啟雷射並在步驟410中開始FSM移動方案之執行。 在步驟412中，控制總成124可操作以檢查FSM 182是否適當地定位在維修區域上方。若FSM 182適當地定位在維修區域上方，則在步驟414中，FSM 182可操作以對AOM 160設定「開啟」觸發以允許雷射光束154到達目標維修區域並因此在目標維修區域中執行維修。若FSM 182未適當地定位在維修區域上方，則在步驟416中，FSM 182可操作以對AOM 160設定「關閉」觸發以阻擋雷射光束154到達目標區域。 在步驟418中，控制總成124可操作以檢查是否已到達FSM移動方案之結束點。若尚未到達FSM移動方案之結束點，則程序返回步驟412。若已到達FSM移動方案之結束點，則程序在步驟420終止。 或者或此外，可利用其它操作方案。舉例而言，圖4中之步驟402、404、406中定義之參數之任一者或多者可在缺陷維修程序執行期間改變，諸如精確設定將在維修週期期間之任意時點使用之能量範圍(圖4中之方塊404)。此外或或者，在繼續至步驟322之前，圖3中之方塊320之缺陷維修常式可運行多次。在另一替代操作方法中，FSM 182之掃描速度可在維修常式之間以及維修常式期間重設。 如上文圖3及圖4所示，應瞭解本發明之缺陷維修功能性可包含多餘材料之移除(諸如藉由雷射燒蝕)、現有材料之再分佈(諸如藉由雷射焊接)。 熟習此項技術者應瞭解本發明不限於上文已特別展示及描述之內容。而是本發明之範疇包含上文所述之各種特徵之組合及子組合兩者及其熟習此項技術者在閱讀上文描述時能想到且不在先前技術中之變動及修改。
101‧‧‧底架
102‧‧‧光學平台
104‧‧‧電路檢測/維修位置
106‧‧‧平板顯示器
112‧‧‧橋部
114‧‧‧第一檢測/維修軸
116‧‧‧光學頭總成
118‧‧‧第二檢測/維修軸
120‧‧‧檢測/維修子總成
124‧‧‧控制總成
126‧‧‧電腦
128‧‧‧使用者介面
130‧‧‧底座
132‧‧‧彩色攝影機
134‧‧‧單色攝影機
135‧‧‧成像位置
136‧‧‧光學軸
138‧‧‧鏡筒透鏡
140‧‧‧光束分光器總成
142‧‧‧物鏡總成
143‧‧‧光學軸
144‧‧‧鏡筒透鏡
146‧‧‧掃描透鏡
152‧‧‧脈衝雷射源
154‧‧‧脈衝雷射光束
158‧‧‧準直及光束成形光學件
160‧‧‧調變器
170‧‧‧光束擴展器
180‧‧‧鏡子
182‧‧‧雙軸快速操縱鏡
184‧‧‧閃光燈/閃控燈
186‧‧‧移動鏡
188‧‧‧彩色發光二極體(LED)總成
190‧‧‧照明均化器
192‧‧‧透鏡總成
194‧‧‧入射光瞳
200‧‧‧第一組合器
202‧‧‧第二組合器
204‧‧‧第三組合器
208‧‧‧軸
210‧‧‧傳播軸
212‧‧‧軸
圖1係根據本發明之較佳實施例構建及操作之電路之檢測/維修/檢測系統之簡圖； 圖2係圖1之系統之示意圖； 圖3係圖解說明圖1及圖2之系統之操作之簡化流程圖； 及 圖4係圖解說明使用圖1及圖2之系統之缺陷維修程序之操作之簡化流程圖。
101‧‧‧底架
102‧‧‧光學平台
104‧‧‧電路檢測/維修位置
106‧‧‧平板顯示器
112‧‧‧橋部
114‧‧‧第一檢測/維修軸
116‧‧‧光學頭總成
118‧‧‧第二檢測/維修軸
120‧‧‧檢測/維修子總成
124‧‧‧控制總成
126‧‧‧電腦
128‧‧‧使用者介面
130‧‧‧底座
132‧‧‧彩色攝影機
134‧‧‧單色攝影機
135‧‧‧成像位置
136‧‧‧光學軸
138‧‧‧鏡筒透鏡
140‧‧‧光束分光器總成
142‧‧‧物鏡總成
143‧‧‧光學軸
144‧‧‧鏡筒透鏡
146‧‧‧掃描透鏡
152‧‧‧脈衝雷射源
154‧‧‧脈衝雷射光束
158‧‧‧準直及光束成形光學件
160‧‧‧調變器
170‧‧‧光束擴展器
180‧‧‧鏡子
182‧‧‧雙軸快速操縱鏡
184‧‧‧閃光燈/閃控燈
186‧‧‧移動鏡
188‧‧‧彩色發光二極體(LED)總成
190‧‧‧照明均化器
192‧‧‧透鏡總成

Claims (9)

  1. 一種用於電路之檢測/維修/再檢測系統，其包括： 一聲光調變器及一電光調變器中的至少其中之一； 一快速操縱鏡；及 一控制總成，其可操作以精確協調該聲光調變器及電光調變器之該至少一者與該快速操縱鏡。
  2. 如請求項1之用於電路之檢測/維修/再檢測系統，其進一步包括將該鏡及該聲光調變器與該控制總成互連之控制線。
  3. 如請求項1之用於電路之檢測/維修/再檢測系統，其中該控制總成可操作以相對於該聲光調變器定位該鏡，使得從該聲光調變器輸出之一雷射光束精確撞擊在由該系統檢測/維修/再檢測之一工件上之一所要點上。
  4. 如請求項1至3中任一項之用於電路之檢測/維修/再檢測系統，其中該控制總成經配置以檢查該快速操縱鏡的位置。
  5. 如請求項1至3中任一項之用於電路之檢測/維修/再檢測系統，其中該快速操縱鏡經操作以發送一「開啟」觸發至該聲光調變器及電光調變器中的至少其中之一。
  6. 如請求項1至3中任一項之用於電路之檢測/維修/再檢測系統，其中該快速操縱鏡經操作以發送一「關閉」觸發至該聲光調變器及電光調變器中的至少其中之一。
  7. 一種用於電路之檢測/維修/再檢測系統，其包括： 一雷射燒蝕器，其可操作以燒蝕電路中之金屬、有機材料、氧化矽及金屬氧化物，該雷射燒蝕器包括在小於1微焦耳之脈衝能階下以266奈米之一波長發射之一雷射。
  8. 一種用於電路之檢測/維修/再檢測系統，其包括： 一雷射焊機，其可操作以將金屬焊接至彼此或焊接至金屬氧化物，該雷射焊機包括在小於1微焦耳之脈衝能階下以266奈米之一波長發射之一雷射。
  9. 一種雷射寫入系統，其包括： UV雷射，其產生沿著垂直於該輸出光束之一傳播軸之一第一軸具有一大致高斯能量分佈及沿著垂直於該第一軸之一第二軸具有一非高斯能量分佈之一輸出光束，該第二軸垂直於該傳播軸；及 光束校正光學件，其可操作以將該輸出光束之該能量分佈校正為沿著該第二軸係大致高斯分佈。
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