检查/维修/再检查系统的制作方法

相关申请案的交叉参考

参考2011年8月18日申请且标题为检查/维修/检查系统(Inspection/Repair/Inspection system)的第61/524,995号美国临时专利申请案，所述临时专利申请案的揭示内容以引用的方式并入本文中且根据37CFR 1.78(a)(4)及(5)(i)主张其优先权。

技术领域

本发明涉及电路的检查及维修系统，且更特定来说，涉及用于其中的光学器件。

背景技术：

认为下列公开案代表当前技术状态：

C·布林顿(C.Bliton)等人的以通过紫外线及可见波长光激励的染料实现同时共焦成像的光学修改(Optical modifications enabling simultaneous confocal imaging with dyes excited by ultraviolet-and visible-wavelength light)，显微镜学杂志(Journal of Microscopy)，第169卷，第1部分，1993年1月，第15页到第26页；及

已公开的第WO 2010/100635号PCT申请案。

技术实现要素：

本发明寻求提供用于电路的检查及维修系统的经改进的光学器件。

因此，根据本发明的优选实施例，提供一种用于电路的检查/维修/检查系统的透镜组合件，所述透镜组合件包含：扫描透镜，其操作以在用于维修的激光束的特定波长下校正激光束的偏差；及相机透镜，其操作以通过扫描透镜接收来自工件的光及在相机所感测的至少一个特定波长下校正偏差，所述波长不是用于维修的激光束的特定波长。

优选地，透镜组合件还包含与扫描透镜上游的扫描镜相关的入射光瞳。此外，所述入射光瞳位于镜的光学中心。

根据本发明的优选实施例，用于维修的激光束的特定波长为266纳米。此外或替代地，由相机所感测的至少一个特定波长选自460纳米到480纳米的范围及520纳米到540纳米的范围中的至少一者。

优选地，透镜组合件还包含操作以产生激光束的激光器，所述激光器在小于1微焦耳的脉冲能级下操作。

根据本发明的另一优选实施例，还提供一种用于电路的检查/维修/检查系统的组合器组合件，所述组合器组合件包含：第一组合器，其布置在扫描镜与扫描透镜之间以用于将来自扫描镜的第一波长下的激光能量引导穿过扫描透镜到达工件上并允许不同于第一波长的第二波长下的光穿过所述第一组合器；第二组合器，其布置在第一相机与第一组合器之间以用于将穿过第一组合器的来自工件的光引导到第一相机；及第三组合器，其布置在第二组合器与照明源之间以用于通过第二组合器及第一组合器将来自照明源的光引导到工件上并允许穿过第一组合器及第二组合器的来自工件的光到达第二相机。

优选地，照明源包含彩色LED组合件及频闪光源中的至少一者。此外，频闪光源包含闪光灯。

根据本发明的优选实施例，第一相机为单色相机。此外或替代地，第二相机为彩色相机。

优选地，第一波长为266纳米。此外或替代地，第二波长在460纳米到660纳米的范围中。

根据本发明的优选实施例，组合器组合件还包含操作以产生激光能量的激光器，所述激光器在小于1微焦耳的脉冲能级下操作。

根据本发明的再另一优选实施例，进一步提供一种用于电路的检查/维修/检查系统，其包含操作以烧蚀电路中的金属、有机材料、氧化硅及金属氧化物的激光烧蚀器，所述激光烧蚀器包含在小于1微焦耳的脉冲能级下以266纳米的波长发射的激光器。

根据本发明的又另一优选实施例，进一步提供一种用于电路的检查/维修/检查系统，其包含操作以将金属焊接到彼此或焊接到金属氧化物的激光焊机，所述激光焊机包含在小于1微焦耳的脉冲能级下以266纳米的波长发射的激光器。

根据本发明的另一优选实施例，进一步提供一种激光写入系统，其包含UV激光器，所述UV激光器产生沿着垂直于输出光束的传播轴的第一轴具有大致高斯能量分布及沿着垂直于第一轴的第二轴具有非高斯能量分布的输出光束，第二轴垂直于传播轴且光束校正光学器件操作以将输出光束的能量分布校正为沿着第二轴的大致高斯分布。

根据本发明的又另一优选实施例，还提供一种用于电路的检查/维修/检查系统，其包含声光调制器、快速转向镜及操作以精确协调所述声光调制器及快速转向镜的控制组合件。

优选地，用于电路的检查/维修/检查系统还包含将镜及声光调制器与控制组合件互连的控制线。

根据本发明的优选实施例，控制组合件操作以相对于声光调制器定位镜，使得从声光调制器输出的激光束精确撞击在由所述系统检查/维修/检查的工件上的所要点处。

附图说明

可从下文详细描述中更全面理解及了解本发明，其中：

图1为根据本发明的优选实施例构建及操作的用于电路的检查/维修/检查系统的简图；

图2为图1的系统的示意说明；

图3为说明图1及2的系统的操作的简化流程图；及

图4为说明使用图1及2的系统的缺陷维修过程的操作的简化流程图。

具体实施方式

现参考图1，其为用于检查、维修及再检查电路的系统的简化说明。

如图1所见，所述系统优选包括底架101，底架101优选安装在常规光学平台102上。底架101界定电路检查/维修位置104，待检查及维修的电路(例如平板显示器(FPD)106)可放置在电路检查/维修位置104上。FPD 106通常具有各种类型的缺陷(通常为导体形成中的缺陷)中的一者或一者以上，例如多余材料缺陷及缺失材料缺陷。

桥部112经布置以用于沿着相对于底架101界定的第一检查/维修轴114相对于检查/维修位置104做线性运动。光学头组合件116经布置以用于沿着垂直于第一检查/维修轴114的第二检查/维修轴118相对于桥部112做线性运动。

根据本发明的实施例，光学头组合件116优选包含检查/维修子组合件120。

所述系统优选还包含控制组合件124，控制组合件124优选包含具有用户接口128的计算机126且包含操作以操作检查/维修子组合件120的软件模块。控制组合件124优选从未展示的自动化光学检查系统(例如可购自以色列，亚夫内(Yavne)，Orbotech公司的SuperVision^TM系统)接收缺陷位置输入。

检查/维修子组合件120优选包含上面支撑有彩色相机132(例如Dalsa CMOS相机，型号为Falcon 4M60Color)及单色相机134(例如Dalsa CMOS相机，型号为Falcon 4M60)的底座130。或者，一对单色相机可支撑在底座130上。彩色相机及单色相机两者可购自加拿大安大略省滑铁卢(Waterloo)市的Teledyne DALSA。

彩色相机132沿着穿过镜筒透镜138(其具有200纳米到250纳米的典型焦距)、光束分光器组合件140及物镜组合件142的光学轴136查看FPD 106上的成像位置135。单色相机134沿着穿过镜筒透镜144(其具有400纳米到600纳米的典型焦距)、光束分光器组合件140及扫描透镜146的光学轴143及136查看FPD 106上的成像位置135。

检查/维修子组合件120优选包含脉冲激光源152，例如从法国ZA de Courtaboeuf，2bis Avenue due Pacifique的Quantel Corporation(http://www.quantel-laser.com)购得的光纤耦合的Q开关激光器、可从北卡罗来纳州夏洛特市的概念探索公司(Concepts Research Corporation)购得的无源Q开关微芯片激光器或可从德国(慕尼黑)Graefelfing 82166的Toptica Photonics购得的皮秒光纤激光器。脉冲激光源152操作以产生脉冲激光束154。

脉冲激光束154穿过校准及光束成形光学器件158，校准及光束成形光学器件158操作以使脉冲激光束154成形且校准为所要光束大小，优选介于1.5mm到2.5mm之间。校准及光束成形光学器件158优选包含：调制器160，适当调制器160的实例包含声光调制器(AOM)，例如可从加利福尼亚州帕罗奥图市的水晶技术公司(Crystal Technology)购得的AOM；及电光调制器，例如可从英国剑桥的关键光子有限公司(Key Photonics Ltd)购得的皮秒珀克尔单元(Picoseconds Pockel Cells)。接着，任选地通过光束扩展器170将脉冲激光束154调整为特定直径(优选地在8mm到15mm之间)，光束扩展器170包含针对所要大小的校准输出光束而放置及调整的多个透镜。

脉冲激光束154接着由镜180引导以撞击在双轴快速转向镜(FSM)182(例如第7,598,688号美国专利(其揭示内容以引用的方式并入本文中)的图7及8所述的双轴快速转向镜)上，且接着穿过光束分光器组合件140，光束分光器组合件140沿着轴136引导脉冲激光束154穿过扫描透镜146。

照明优选由频闪光源(例如闪光灯184)经由移动镜186或彩色LED组合件188中的所选择的一者提供。来自闪光灯184或来自LED组合件188的光被引导穿过照明均化器190，透镜组合件192与物镜组合件142及扫描透镜146中的任一者在位置135处将照明均化器190的出射平面成像到FPD 106上。

现在参考作为图1的系统的示意说明的图2以突出本发明的特定新颖特征。如图2中所见，可见充当单色相机134的相机镜头的镜筒透镜144经由扫描透镜146接收来自FPD 106上的成像位置135的光，扫描透镜146操作以在用于维修的激光束的特定波长(优选266纳米)下校正脉冲激光束154的偏差。

使用266纳米的波长为本发明的特定特征，因为其提供对电路中的金属、有机材料、氧化硅及金属氧化物的烧蚀。应了解，266纳米的波长还操作以用于将金属焊接到彼此以及将金属焊接到电路中的金属氧化物。

本发明的另一特定特征为脉冲激光源152在小于1微焦耳的脉冲能级下操作。

本发明的特定特征为镜筒透镜144在由单色相机134感测的至少一个特定波长(本文中介于460纳米到480纳米或520纳米到540纳米之间)下校正偏差，所述波长不同于波长优选为266纳米的用于维修的脉冲激光束154的特定波长。

图2中进一步看到扫描透镜146具有与位于扫描透镜146的上游，且更特定来说优选在双轴快速转向镜(FSM)182的光学中心处的双轴快速转向镜(FSM)182相关联的入射光瞳194。

图2还说明本发明的另一特定特征，即光束分光器组合件140的结构及操作。如图2中详细所见，光束分光器组合件140优选包含：

第一组合器200，其布置在双轴快速转向镜(FSM)182与扫描透镜146之间以用于将来自双轴快速转向镜(FSM)182的第一波长(优选266纳米)的脉冲激光束154引导穿过扫描透镜146到FPD 106上的成像位置135上并允许可见光范围中的不同于第一波长的第二波长(本文中优选介于460纳米到660纳米之间)的光穿过第一组合器200；

第二组合器202，其布置在单色相机134与第一组合器200之间以用于将穿过第一组合器200的来自FPD 106上的成像位置135的光引导到单色相机134；及

第三组合器204，其布置在第二组合器202与照明源(本文中优选为彩色LED组合件188及闪光灯184)之间以用于将来自照明源的光引导穿过第二组合器202及第一组合器200到达FPD 106上的成像位置135并允许穿过第一组合器200及第二组合器202的来自FPD 106上的成像位置135的光到达彩色相机132。

上文所述且在图1及2所说明的本发明的额外特定特征为提供激光写入系统，其中：

脉冲激光源152为UV激光器且脉冲激光束154沿着垂直于脉冲激光束154的传播轴210的一个轴208具有大致高斯能量分布；

脉冲激光束154优选具有沿着垂直于轴208的轴212的非高斯能量分布，其中轴212也垂直于传播轴210；及

光束校正光学器件158操作以将脉冲激光束154的能量分布校正为也沿着轴212为大致高斯分布。

本发明的另一特定特征为归因于由本发明的实施例实现的经提高的烧蚀质量参数，在不损伤其它层的情况下完成多余材料的移除。

本发明的额外特定特征为优选通过将双轴快速转向镜(FSM)182及调制器160与控制组合件124互连的控制线精确协调双轴快速转向镜(FSM)182的操作与调制器160的操作。控制组合件124优选确保双轴快速转向镜(FSM)182的位置使得从调制器160输出的激光束精确撞击在FPD 106上的位置135处的所要点处。

现参考图3，图3为说明图1及2的系统的操作的简化流程图。

如图3中所见，在步骤300中，通过自动化光学检查系统获得缺陷位置输入。

如上所述，控制组合件124优选从自动化光学检查系统接收缺陷位置输入。如图3中所见，控制组合件124操作以在步骤302中将光学头组合件116定位在正被检查及/或维修的电路的输入缺陷位置上方。在步骤304中，控制组合件124操作以记录缺陷位置的位置。接着，在步骤306中，产生缺陷分类。

控制组合件124接着操作以在步骤308中检查缺陷是否被分类为可维修缺陷。如果缺陷被分类为不可维修，那么过程返回到步骤300以考虑下一缺陷位置。

如果缺陷被分类为可维修，那么过程在步骤310中继续以允许用户选择手动或自动界定待维修区域。如步骤312中所见，当选择手动界定时，用户界定维修区域。如步骤314所见，当选择自动界定时，控制组合件124操作以利用与彩色相机132相关的成像功能性来自动界定维修区域。

控制组合件124接着操作以在步骤316中计算双轴快速转向镜(FSM)182的移动方案。在步骤318中，作为运行缺陷维修过程的准备，控制组合件124操作以改变成像功能性以利用单色相机134及相关联的光学器件及来自步骤304的缺陷位置记录。

在步骤320中，控制组合件124操作以运行缺陷维修过程。在缺陷维修过程后，在步骤322中，控制组合件124操作以再检查输入缺陷位置以确定维修过程是否成功维修缺陷。如步骤324中所见，如果缺陷被成功维修，那么过程在步骤300处通过考虑下一缺陷位置而继续。如果缺陷未被成功维修，那么过程在步骤320处返回以再次运行缺陷维修过程。

现参考图4，图4为说明利用图1及2的系统的缺陷维修过程的优选实施例的操作的简化流程图。

如图4中所见，控制组合件124操作以在步骤402中定位光束扩展器170以提供所需的激光光点大小，以在步骤404中定位能量衰减器以提供所需的激光能量范围，并在步骤406中设定AOM 160的振幅以提供所需的激光能级。

缺陷维修过程继续在步骤408中接通激光器并在步骤410中开始FSM移动方案的执行。

在步骤412中，控制组合件124操作以检查双轴快速转向镜(FSM)182是否适当地定位在维修区域上方。如果双轴快速转向镜(FSM)182适当地定位在维修区域上方，那么在步骤414中，双轴快速转向镜(FSM)182操作以对AOM 160设定“开启”触发以允许脉冲激光束154到达目标维修区域并因此在目标维修区域中执行维修。如果双轴快速转向镜(FSM)182未适当地定位在维修区域上方，那么在步骤416中，双轴快速转向镜(FSM)182操作以对AOM 160设定“关闭”触发以阻止脉冲激光束154到达目标区域。

在步骤418中，控制组合件124操作以检查是否已到达FSM移动方案的结束点。如果尚未到达FSM移动方案的结束点，那么过程返回到步骤412。如果已到达FSM移动方案的结束点，那么过程在步骤420处终止。

替代地或此外，可利用其它操作方案。举例而言，图4中的步骤402、404、406中定义的参数中的任一者或一者以上可在缺陷维修过程执行期间改变，例如精确设定将在维修周期期间的任意时间点处使用的能量范围(图4中的框404)。此外或替代地，在继续进行到步骤322之前，图3中的框320的缺陷维修例程可运行一次以上。在另一替代操作方法中，双轴快速转向镜(FSM)182的扫描速度可在维修例程之间以及维修例程期间重设。

如上文图3及4所示，应了解本发明的缺陷维修功能性可包含多余材料的移除(例如通过激光烧蚀)、现有材料的再分布(例如通过激光焊接)。

所属领域的技术人员应了解，本发明不限于上文已特别展示及描述的内容。而是，本发明的范围包含上文所述的各种特征的组合及子组合两者及所属领域的技术人员在阅读上文描述时能想到且不在现有技术中的对本发明的变化及修改。