فحص ركيزة اللب الزجاجي TGV: الفحص السطحي AOI مقابل كشف الشقوق تحت السطحية

إفصاح عن الأدلة: هذه الصفحة دليل هندسي مستقل مستند إلى معلومات منتجات منشورة علنًا من شركة Spirox. وهي ليست دراسة حالة لعميل، ولا ادعاءً بوجود تركيبات قائمة، ولا تأييدًا، ولا بيان توافق موثقًا. طرازا الكاميرا والعدسة المثبتان فعليًا على المعدات المشار إليها، وأي علاقة شراء مع POMEAS، هما UNKNOWN.

تطرح ركيزة اللب الزجاجي ثلاثة أسئلة فحص مختلفة على لوح واحد. فالفتحات العابرة للزجاج TGV يجب قياس قطرها وموضعها وخطوتها وتدرجها. والتراكم الموجود فوق الزجاج، سواء كان ABF أو عازلًا ضوئيًا، يجب قياس عرض خطوطه وفتحات العازل ومواضع الوسادات فيه وفحصه بحثًا عن عيوب سطحية. والزجاج نفسه يجب تفتيشه بحثًا عن شقوق لا تصل إلى أي من سطحيه. كل سؤال من هذه الأسئلة قابل للإجابة، لكن لا تُجاب عليه بالتهيئة البصرية ذاتها، وهنا تحديدًا يخطئ المشتريات عادة: تُحدَّد محطة واحدة «لفحص اللب الزجاجي» ثم يُطلب منها تسليم ثلاث نتائج تنتمي إلى ثلاث قياسات فيزيائية مختلفة.

تفصل هذه الصفحة المهام الثلاث على أسس فيزيائية لا تسويقية، ثم تجري الحساب الذي يحدد أي عدسة POMEAS يمكن تقييمها للجزء السطحي من العمل. وتذكر صراحةً أين تقف محطة تعمل بالضوء المرئي، لأن أغلى خطأ في هذا التطبيق هو محطة تصوّر شقًّا مدفونًا بوضوح كافٍ ليبدو مقنعًا وغير كافٍ ليكون قابلًا للتكرار.

ثلاث مهام على لوح واحد، تقاس بثلاث فيزياء مختلفة

هندسة الفتحة العابرة قياسٌ لسمة نافذة. مع إضاءة خلفية متوازية خلف اللوح وعدسة تيليسنترية أمامه، يكون القرص المضيء في الصورة هو إسقاط الثقب على المحور البصري، وحرفه يحدده الركيزة لا الإضاءة. فالقطر والموضع نسبةً إلى مرجع والخطوة وانتظام المصفوفة كلها قياسات قائمة على الحواف في مستوى واحد، وهذه أقوى الحالات لصالح حقل تيليسنتري معاير: مقياس الصورة لا يتغير عندما يجلس اللوح أعلى أو أدنى ببضعة أعشار من المليمتر.

أما أبعاد السطح والتراكم فقياسٌ لمستوى عاكس. هنا يرتد الضوء عن السطح العلوي، ويأتي التباين من الفرق بين النحاس والعازل والزجاج. يمكن استخدام العدسة التيليسنترية نفسها، عادةً مع إضاءة محورية للمعادن وإضاءة مائلة لحواف العازل، لكن التكبير هنا أعلى بمقدار رتبة كاملة مما هو مطلوب لمصفوفة فتحات اللوح كاملًا، وينهار عمق الميدان تبعًا لذلك.

أما الشقوق تحت السطحية فليست قياسًا بالمعنى نفسه أصلًا. إنها مشكلة كشف داخل حجم شفاف: الإشارة ضوءٌ متشتت عن وجه شق مدفون على عمق عشرات إلى مئات الميكرومترات تحت السطح، متراكب فوق نسيج السطح الذي يرد ضوءًا أكثر بكثير. هذه هندسة إضاءة مختلفة، ونطاق طول موجي مختلف، ونموذج تكوين صورة مختلف، وهي السبب في أن الوظيفتين تباعان جهازين منفصلين لا خيارين على جهاز واحد.

لماذا لا يمكن إعادة ضبط محطة سطحية لتصبح فاحص شقوق

تشكل العدسة التيليسنترية العاملة بالضوء المرئي صورةً لمستوى جسم واحد. وكل ما يقع خارج ذلك المستوى خارجٌ عن البؤرة، وفي العينة الشفافة يظل حاضرًا في الصورة كطبقة متراكبة ضبابية. لذا فإن شقًّا تحت 300 µm من الزجاج يسهم بسمة منخفضة التباين وضبابية تجلس فوق نمط سطحي حاد، ولا أي تغيير في العدسة أو الفتحة أو عدد البكسلات يستعيد المعلومات المحورية التي تفصل بينهما. يجب أن يأتي التمييز العمقي من مخطط الإضاءة والكشف: إضاءة تُسلَّم عبر الحجم لا فوق السطح، وجمعٌ مقيد بزاوية تشتت محددة، أو بوابة توافقية أو confocal ترفض الضوء الوارد من خارج شريحة محورية رفيعة.

تُظهر مواصفات SP7000G المنشورة هذا المنطق بالضبط. يوصف النظام بأنه تصوير مقطعي بالليزر يستخدم إضاءة بطول موجي 1200-1800 nm، وهو نطاق مختار على أساس طريقة انتشاره في الزجاج وتفاعله مع الواجهات المدفونة لا على أساس مظهر السطح. ويستخدم أربعة رؤوس مسح بعضسات مدمجة 4X ويغطي لوحًا بحد أقصى 510 x 515 mm. ولا شيء من ذلك مواصفة عدسة تستطيع محطة AOI سطحية مطابقتها بشراء مسافة عاملة أطول أو فتحة عددية أعلى.

ما الذي تثبته بيانات المعدات وما الذي لا تثبته

يقرن الجدول المنشور سماكة طبقة المسح بأدنى شق قابل للكشف، وهذا الاقتران هو الجزء المفيد: تتراجع قدرة الكشف مع ازدياد سماكة الحجم المفحوص. فعند 250 µm يبلغ أدنى شق قابل للكشف المعلن 3 µm، وعند 500 µm يبلغ 7 µm، وعند 800 µm يبلغ 15 µm.

تنطبق ثلاثة تحذيرات على ذلك الجدول. أولًا، هذه ادعاءات كشف خاصة بمعدات محددة أُجريت في ظروف مضبوطة، وليست قانونًا فيزيائيًا عامًا، ولا يمكن تمديدها إلى جهاز آخر أو رزمة مواد أخرى. ثانيًا، أدنى شق قابل للكشف عتبة كشف لا دقة بُعدية: تقول إن شقًّا بهذا الحجم يمكن العثور عليه في تلك الظروف، لا إن عرض الشق يمكن قياسه إلى تلك القيمة. ثالثًا، زمن المسح لطبقة واحدة البالغ عشر دقائق بأربعة رؤوس هو بيان إنتاجية عن طبقة واحدة من لوح بحجم واحد، لذا يجب إعادة حساب زمن الفحص بحسب عدد الطبقات وصيغة اللوح وكثافة المعاينة لأي خط بعينه.

حسابات ميدانية: أي تكبير يناسب أي جزء من اللوح

في النصف السطحي من العمل يكون القيد هو الحقل مقابل الدقة، وتغطي عدسات POMEAS التيليسنترية المدى كله. فالقيم المنشورة أدناه هي دقة عند الجانب العيني للعدسة، مستقلة عن الكاميرا، وعمود مجال الرؤية محسوب بقسمة صيغة المستشعر على التكبير.

اقرأ الصف الأول والثالث معًا بعناية، لأنهما يفسران معظم الالتباس في هذا التطبيق. فعدسة 0.061X تغطي حقلًا 144 x 108 mm عند مسافة عاملة 398 mm، وهذا ما يجعلها صالحة للعمل فوق لوح مسنود بحامل تحته؛ ودقتها العينية 87.99 µm تعني أن سمة بحجم 40 µm أدنى مما تحله البصريات، فترى المحطة مصفوفة الفتحات كمصفوفة وكل فتحة كقرص، لا كسمة بحافة قابلة للقياس. أما عدسة 1.0X عند مسافة عاملة 85 mm فتحل 8.39 µm وتغطي 8.8 x 6.6 mm، وهو حقل بحجم قالب لا بحجم لوح.

ويحمل الصفان التحذير نفسه: مقياس البكسل ليس دقة. فعند 0.061X مع مستشعر 2448 بكسلًا يعطي الحساب 58.9 µm لكل بكسل، وهو أدق مما تستطيع العدسة حله، فالمعاينة صادقة لكن الحد البصري يُبلغ أولًا. وعند 1.0X مع المستشعر نفسه يكون مقياس البكسل 3.6 µm مقابل دقة عدسة 8.39 µm، فالعدسة هي الحد، وكاميرا أعلى دقة لا تشتري شيئًا على تلك العدسة.

كيف تُقرأ الفتحة المتدرجة تحت إضاءة خلفية تيليسنترية

الفتحة الأوسع من أعلى منها في الأسفل لا تنتج القطر العلوي في صورة مأخوذة بإضاءة خلفية. مع إضاءة مصوبة وعدسة تيليسنترية، يكون الظل هو أضيق مقطع عرضي على امتداد المحور البصري، لأن كل شعاع يُحجب في أي نقطة داخل الثقب لا يصل إلى المستشعر. فالقرص المضيء هو إذن حلقوم الفتحة، وهو عادة البُعد الذي يهم للملء والمقاومة، لكنه ليس قطر الدخول الذي تذكره رسومات التصميم غالبًا.

قياس الطرفين يعني القياس عند السطحين. ركز على السطح العلوي بإضاءة منعكسة لإيجاد قطر الدخول، وركز على أسفل الزجاج لإيجاد قطر الخروج، ثم اطرح: الحساب بسيط متى وُجد القطران. لثقب قطره 100 µm من أعلى و70 µm من أسفل عبر 500 µm من الزجاج، يكون نصف الزاوية هو قوس ظل 15/500، أي نحو 1.72 درجة (محسوب). إنجاز ذلك على محطة واحدة يتطلب إما محور تركيز بحركة متكررة أو محطتين، ويعتمد الخيار على ضيق تسامح التدرج: المسافة المحورية اللازمة لفصل المستويين صغيرة مقارنة بعمق ميدان عدسة 1.0X، فحل التركيز الواحد هو عادةً الخيار الصحيح للتدرج والخيار الخاطئ للإنتاجية.

إضاءة لوح زجاجي وتثبيته

الزجاج شفاف، فخيارات الإضاءة لا تتقاطع مع خيارات قطعة معدنية. السمات النافذة تريدها إضاءة خلفية متوازية تنتج ظلًّا حادًّا ولا نسيجًا سطحيًا في القياس. والسمات السطحية تريدها إضاءة محورية، لأن الارتداد عن طبقة مطلية أو معدنسة ارتداد مرآوي، وإضاءة حلقية وحدها تميل إلى وضع اللمعة لا الحافة. والخدوش والشقوق المنفتحة على السطح تريدها إضاءة زاوية منخفضة أو حقلًا مظلمًا، حيث يشتت العيب الضوء نحو العدسة والسطح المستوي لا يفعل. الجمع بين هذه الأنماط على محطة واحدة يعني إضاءة قابلة للتبديل لا حلقية ثابتة، ويعني أن الوصفة يجب أن تسجل أي إضاءة استُخدمت لأي قياس، لأن الأرقام غير قابلة للمقارنة بين الأنماط.

واللوح الذي مقاسه 510 x 515 mm وسماكته أقل من مليمتر مشكلة ميكانيكية أيضًا. يحتاج مسندًا على كامل مساحته، ولا مشبكًا فوق منطقة الفحص، وسطح مرجع استواؤه كافٍ لئلا يميل الجزء خارج عمق الميدان. عمق الميدان المعلن لعدسة 1.0X هو 1.00 mm ولعدسة 0.16X هو 18.75 mm، وهو سخي عند التكبير المنخفض وضيق عند التكبير العالي؛ حامل استواؤه داخل بضعة أعشار من المليمتر كافٍ للأول وحدّي للثاني. والقطع الشفافة تنتج أيضًا حواف شبحية من السطح الثاني، وهو نمط فشل موثق جيدًا ويستحق التحقق على اللوح الفعلي قبل تجميد الوصفة.

حساب معاينة، وما لا يثبته

خذ حقلًا أفقيًا 20 mm على مستشعر 2448 بكسلًا. المعاينة 20,000 مقسومة على 2448، أي 8.17 µm لكل بكسل (محسوب). علامة سطحية بحجم 40 µm تغطي إذن نحو 4.9 بكسل عبر عرضها، قبل حساب الضبابية والتباين والاتجاه. هذا الرقم معيار قائمة مختصرة معقول: سمة تغطي خمسة بكسلات في صورة جيدة الإضاءة عالية التباين هدف كشف مريح، وسمة تغطي بكسلًا ونصف ليست كذلك مهما قالت ورقة البيانات عن الدقة.

ما لا يفعله هذا الحساب هو إثبات احتمالية كشف. يعتمد الكشف على التباين الذي ينتجه العيب مقابل خلفيته، وعلى ما إذا كان اتجاهه يضع حافته موازية لشبكة البكسل أو عمودية عليها، وعلى نمط الإضاءة وعلى قاعدة القرار في البرمجية. هذه تُقاس على ألواح حقيقية بعيوب معروفة، أو تبقى مجهولة تمامًا.

بروتوكول التحقق لمحطة فحص سطحي

استخدم ألواحًا من خطوات العملية الفعلية لا قوائم مصقولة: زجاج بعد CMP، وألواح بعد تراكم ABF وبعد RDL تتصرف اختلافًا تحت الإضاءة نفسها. سجل أصناف عيوب السطح منفصلةً عن أصناف العيوب تحت السطحية، لأن عدد إيجابيات كاذبة واحد يخلط خدشًا بشق مدفون لا يخبرك شيئًا عن أيهما. قس التكرارية عبر تسعة مواضع على الأقل على اللوح بينها الزوايا الأربع، وأعد التشغيل في بداية الوردية ونهايتها لكشف انحراف المعايرة. احتفظ بلوح ذهبي بعيوب مؤكدة بمقطع عرضي، وأعد تصويره كلما تغيرت الوصفة أو الإضاءة أو مراجعة البرمجية. وقبل نشر أي ادعاء أداء أو اقتباسه، التقط صور العينات وجدول قبول موقّعًا.

أين يقع الحد الفاصل

يمكن تقييم عدسات POMEAS التيليسنترية والبصريات المتغيرة للجزء المرئي الضوئي السطحي من هذا العمل: قطر الفتحة وموضعها تحت الإضاءة الخلفية، وأبعاد التراكم تحت الإضاءة المحورية أو المائلة، وهندسة حواف مخطط اللوح. ولا تُعرض بوصفها بديلًا عن التصوير المقطعي بالأشعة تحت الحمراء القريبة للشقوق المدفونة، ولا يُدعى أن أي عدسة POMEAS دُمجت في المعدات المشار إليها. إذا تضمن متطلب الفحص شقوقًا تحت سطحية، فيجب أن تحمل المواصفة جهازًا منفصلًا بحد كشف خاص معلن مقابل سماكة الطبقة، ويجب كتابة معياري القبول منفصلين حتى لا تُعتمد محطة سطحية مقابل متطلب شقوق لم تكن قادرة على تلبيته أصلًا.

الأسئلة الشائعة

هل تستطيع عدسة تيليسنترية عادية تفتيش الشقوق تحت ABF؟

ليس بالافتراض. النظام التيليسنتري بالضوء المرئي يصور مستوى جسم واحدًا، فالشق المدفون تحت طبقة تراكم يظهر كطبقة متراكبة منخفضة التباين فوق النمط السطحي، ولا اختيار عدسة أو كاميرا يستعيد التمييز المحوري. كشف شق مدفون يحتاج إضاءة مسلَّمة عبر الحجم وجمعًا مقيدًا بهندسة تشتت محددة، مع حد كشف معلن مقابل سماكة الطبقة. تحقق على عينات مقطوعة عرضيًا قبل قبول أي ادعاء، ومن المورد أيضًا.

هل أدنى شق قابل للكشف بقيمة 3 µm هو نفسه دقة بُعدية 3 µm؟

لا. أدنى شق قابل للكشف عتبة كشف في ظروف مضبوطة على رزمة محددة، ويصف ما إذا كان شق بهذا الحجم يمكن العثور عليه أصلًا. والدقة البعدية تصف قرب القيمة المقاسة من القيمة الحقيقية لسمة يجري قياسها فعلًا. الرقمان من اختبارين مختلفين ولا يجوز تبادلهما في مواصفة أبدًا.

هل تقيس محطة واحدة قطر TGV وعرض خط RDL؟

ليس بالتكبير نفسه. مصفوفة فتحات اللوح كله تحتاج حقلًا بعشرات المليمترات، ما يضع مقياس البكسل في عشرات الميكرومترات؛ وخط RDL بعرض 3 µm يحتاج مقياس بكسل دون ميكرومتر واحد. يغطي مدى POMEAS المعلن الطرفين معًا، من 144 x 108 mm عند 0.061X إلى 8.8 x 6.6 mm عند 1.0X، لكن عدسة ثابتة واحدة لا تخدم الاثنين، والمحطة التي تدّعي ذلك تسلم عادةً أحد القياسين رديئًا.

ما مساحة اللوح التي تغطيها عدسة 0.061X التيليسنترية؟

مع مستشعر 2/3 بوصة يكون الحقل المحسوب 144.3 x 108.2 mm، وهو يغطي ربع لوح 510 x 515 mm لا اللوح كله في تعرض واحد. متطلب اللوح الكامل يتحول إذن إلى خطة لحام أو معاينة بمجموعة مناطق قياس محددة، ويجب أن يذكر تقرير الفحص أي المناطق قيست. وتحمل عدسة 0.061X مسافة عاملة 398 mm تجعل خلو حامل اللوح ممكنًا عند حجم الحقل ذاك.

الخطوة التالية

أرسل رسم اللوح، ورزمة الطبقات بسماكاتها، وأقطار الفتحات عند الطرفين، وقائمة الأبعاد السطحية بتسامحاتها، وأصغر عيب يجب العثور عليه. الإجابة الأولى حسابية: أي القياسات يناسبها أي حقل، وأيها ينتمي إلى جهاز مختلف. لمحطة السطح، يغطي دليل العدسات التيليسنترية لفحص أشباه الموصلات مقايضات التكبير وعمق الميدان، ويغطي ملاحظة الحواف الشبحية على الزجاج شائبة السطح الثاني التي تؤثر في كل قياس على مادة شفافة، ويشرح تحليل ضبابية حافة الثقب الدقيق في الإضاءة الخلفية ما يحد سمات النفاذ الصغيرة. لعمل التراكم على مستوى الألواح، يغطي مقارنة القياس في التغليف على مستوى الألواح المسح الخطي وتشاكي الضوء الأبيض وسماكة الأغشية بوصفها مناهج منفصلة. وتحمل صفحة منتج PMS-LTCM0061-398 ومدى العدسات التيليسنترية بيانات الطرازات الحالية، وصفحة الاتصال هي حيث يذهب الرسم.