[发明专利]基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置，其特征在于，所述装置包括X-ray防护装置（20），在所述X-ray防护装置（20）内从下往上依次有X-ray发射装置（10）、XYR轴运动机构（30）、相机防护板（50）、电动变焦镜头（60）和相机（70），所述X-ray防护装置（20）内还包括用于带动所述相机（70）上下移动的Z轴运动机构（80）；

所述XYR轴运动机构（30）包括X轴（31）、Y轴（32）和R轴（33），其中所述X轴（31）和所述Y轴（32）的直线导轨搭接成“井”字结构，所述R轴（33）由中空旋转台构成，所述中空旋转台上设置有载具接口用于放置待检测晶圆基板（40），所述中空旋转台侧方配备有真空接口和气路接口，所述载具中间装有高透明玻璃板，所述玻璃板与所述待检测晶圆基板（40）之间设置有破真空装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置，其特征在于，所述X-ray发射装置（10）搭载13KV滨松X-ray光管。

3.根据权利要求1所述的一种基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置，其特征在于，所述X轴（31）和所述Y轴（32）均由直线电机驱动，定位精度0.5um，重复精度0.1um，工作速度为10微米/秒至120毫米/秒，XY轴行程600*600mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置，其特征在于，所述中空旋转台由伺服马达驱动，旋转定位精度0.02°，旋转角度范围±45°，中空旋转台内孔尺存不小于550*550mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置，其特征在于，所述待检测晶圆基板（40）最大尺寸为20吋晶圆或510*510mm基板，所述待检测晶圆基板（40）上配置有四个Mark点（41）用于定位。

6.根据权利要求1所述的一种基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置，其特征在于，所述Z轴运动机构（80）由伺服电机驱动的滚珠丝杠结构构成。

7.根据权利要求1所述的一种基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置，其特征在于，所述电动变焦镜头（60）几何放大倍数1200x倍，系统放大倍数2500倍；所述相机（70）为具有高分辨率2.6MPixel数码相机的高分辨率6英寸平板。

8.根据权利要求1所述的一种基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置，其特征在于，所述装置还包括以下各项中的至少一项：

运动控制软件，用于控制所述XYR轴运动机构（30）和所述Z轴运动机构（80）；

AOI软件，用于进行自动光学检测；

图形分析及位置测量软件，用于对所述相机（70）采集图像进行分析。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置，其特征在于，所述检测装置适用的晶圆级玻璃为钠钙、铝硅、锂铝硅、硼硅、铝硼硅、光敏玻璃和玻璃陶瓷中的任意一种。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置进行检测的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:

S1、更换载具，根据待检测晶圆基板（40）形式选择对应的测量载具及配套真空或气路装置；

S2、装料，将待检测晶圆基板（40）装载在载具上并用真空或气动装置固定；

S3、开启X-ray发射装置（10）；

S4、对焦，手工操作模式下通过升降R轴直至图像最清晰，自动操作模式下可根据不同的待检测晶圆基板（40）型号，在检测配方中预置R轴的高度；

S5、基板拉直，以待检测晶圆基板（40）上的Mark点为判定依据，通过相机拍照并旋转R轴，将待检测晶圆基板（40）调整端正；

S6、测量Mark，利用XYR轴运动机构（30）带动待检测晶圆基板（40）分别运行到四个Mark点位置拍照，根据拍摄偏差计算Mark点的位置精度；

S7、检测微孔，按照微孔排布规划检测路径，利用电动变焦镜头（60）、相机（70）和Z轴运动机构（80）以10微米/秒至120毫米/秒的速度拍照，拍摄过程中电动变焦镜头（60）高速变焦，使焦平面位置在晶圆厚度范围内快速调节，生成逐层扫描的系列图像；

S8、图像处理，将逐层扫面的系列图像合成为立体图，再将平移拍摄的局部立体图像合成整个基板立体图像；

S9、尺寸测量，根据图像测量微孔中心距，以指定Mark点为原点生成孔中心的相对坐标，并判定孔中心的位置精度；

S10、形貌检测，根据基板立体图像拟合微孔形貌，根据提前设计的形貌公差判定微孔形貌是否达到要求。