一種高世代的新型自動(dòng)宏觀檢查方案的研究

作者/陳輝，南京中電熊貓平板顯示科技有限公司

平板顯示（FPD）技術(shù)自20世紀(jì)90年代開始迅速發(fā)展，并逐步走向成熟[1]。UHD(4K2K)產(chǎn)品，自 2012年成為熱點(diǎn)產(chǎn)品，2013年開始大量上市，同時(shí)G8.5（2200mm×2500mm）以上產(chǎn)線開始在中國大陸全面開花，此前的依靠人工進(jìn)行檢查的手動(dòng)宏觀檢查裝置，已經(jīng)難以滿足越來越快的生產(chǎn)節(jié)拍，在此前提下，我們對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)方案進(jìn)行總結(jié)優(yōu)化，以滿足生產(chǎn)需要。

1.背景技術(shù)方案

傳統(tǒng)液晶面板成盒后的檢出方法主要分為四個(gè)步驟：

① 進(jìn)片時(shí)基板旋轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)，人員裸視檢查表面缺陷；

② 透過背燈箱和下偏光片，檢查人員手持上偏光片旋轉(zhuǎn)檢查；

③ 使用強(qiáng)光燈（綠/白）對(duì)表面進(jìn)行檢查；

④ 使用手持式工具檢查微觀缺陷。

由于檢查作業(yè)的繁瑣，考慮產(chǎn)能的壓力，G8.5世代產(chǎn)線業(yè)內(nèi)絕大部分都只是進(jìn)行第二項(xiàng)手持旋轉(zhuǎn)偏光片檢查，并且由于第二項(xiàng)檢查的平均耗時(shí)約10min/sheet，業(yè)界普遍采用抽檢的形式，檢查頻率約1/10sheet。但是隨著母板尺寸的增加，母板內(nèi)Panel的小型化，此項(xiàng)檢查的耗時(shí)在成倍的增加，抽檢的頻率進(jìn)一步放低，不良的檢出的頻率越來越低，易造成不良產(chǎn)品無法及時(shí)檢出和反饋，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.背景技術(shù)的缺點(diǎn)

缺點(diǎn)一：檢查耗時(shí)無法達(dá)到線體產(chǎn)能要求。

缺點(diǎn)二：檢查人員判定標(biāo)準(zhǔn)不一致。

缺點(diǎn)三：人員作業(yè)需要登高、俯視、微觀目視、偏光板微觀目視、強(qiáng)光近距離目視等，涉及作業(yè)的流程較多，不易掌握。

缺點(diǎn)四：部分檢查人員與基板接觸，產(chǎn)生額外不良。

缺點(diǎn)五：前后檢查站點(diǎn)無聯(lián)動(dòng)，異常反饋速度慢。

3.自動(dòng)宏觀檢查方案

本文章提出了一種液晶面板成盒工藝中可以對(duì)面板不良自動(dòng)檢查并反饋的方案。

該方案具體是通過高清鏡頭透過上下偏光板逐行掃描，通過設(shè)定周期記錄不同周期掃描的圖片，對(duì)比周期與周期之間圖片的差異檢出成盒工藝中產(chǎn)生的缺陷。此發(fā)明對(duì)比傳統(tǒng)人眼透過偏光片檢查缺陷提高了檢出有效率，并對(duì)于缺陷的管控做到自動(dòng)化、精細(xì)化、合理化。由于是Auto狀態(tài)下檢出，對(duì)于設(shè)備的報(bào)警機(jī)制以及異常的攔截起到轉(zhuǎn)折性的突破，從根本上改善了傳統(tǒng)檢出方式中由人員判斷異常導(dǎo)致的誤判以及漏檢（見圖1）。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：

① 整體通過鏡頭掃描來進(jìn)行檢查，產(chǎn)能上可以做到全部檢測，對(duì)比傳統(tǒng)抽測頻率1/10sheet提高明顯，檢查頻率達(dá)到理想狀態(tài)；

② 設(shè)置固定參數(shù)檢出缺陷特征明顯，易于區(qū)分；

③ 人員手動(dòng)檢查被忽略的檢查項(xiàng)目，此裝置可以同步完成；

④ 缺陷的上傳以及下載全部由軟件自動(dòng)完成，無需人員手動(dòng)進(jìn)行作業(yè)，避免誤操作；

⑤ 對(duì)比檢出缺陷位置，專門設(shè)計(jì)高清鏡頭復(fù)判，提高準(zhǔn)確性和檢查效率；

⑥ 前/后制程中檢查機(jī)數(shù)據(jù)共享，提高異常反饋的時(shí)間，便于準(zhǔn)確查找異常；

⑦ 檢查過程中全自動(dòng)掃描、檢查、反饋基板信息，不存在人員接觸的可能性，從根本上避免的人員接觸基板帶來的靜電和異物類不良。

圖1 宏觀自動(dòng)化檢查設(shè)備

4.具體技術(shù)方案檢討

4.1 本方案所要解決的技術(shù)問題

當(dāng)前TFT–LCD產(chǎn)業(yè)，面板制作朝著大尺寸發(fā)展，而線體也隨著發(fā)展做的越來越大，目前8.5代線生產(chǎn)的玻璃寬度已達(dá)2500mm，而業(yè)內(nèi)高規(guī)格產(chǎn)品的畫素要求也是越來越高，對(duì)于缺陷的容忍度也更加苛刻，因此對(duì)作業(yè)人員的目視檢查能力的提高對(duì)于整體的檢出率幫助有限。

如何確保檢出的效率與頻率已經(jīng)變得越來越難以處理，業(yè)內(nèi)從人員的培訓(xùn)，作業(yè)的規(guī)范，設(shè)備的動(dòng)作流程，甚至系統(tǒng)的上報(bào)等等各個(gè)方面來改善，最終結(jié)果均不夠理想。

怎樣在產(chǎn)能能夠滿足的前提下盡可能多的進(jìn)行基板的檢查，且能夠確保檢查的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，這個(gè)課題在近年來已經(jīng)備受關(guān)注。此專利在綜合以上考量的前提下，完美實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)手動(dòng)檢查中遇到的上述瓶頸。

4.2 具體技術(shù)方案說明

為了實(shí)現(xiàn)宏觀自動(dòng)化檢查產(chǎn)品缺陷，本方案考慮使用高精度掃描對(duì)比的方式，并加入二次更高精度的鏡頭掃描來復(fù)判，從而確保檢查的準(zhǔn)確與穩(wěn)定。此外本發(fā)明考慮前制程中檢查站點(diǎn)檢出缺陷的同步，加入以太網(wǎng)反饋，實(shí)現(xiàn)在線上傳與下載，確保前制程中檢出的不良不會(huì)因?yàn)槿藛T手動(dòng)操作導(dǎo)致漏放或誤判。

4.3 具體實(shí)施方法

首先完成設(shè)備對(duì)缺陷的識(shí)別。如上圖1所示①②③⑧⑨⑩為一組檢查單元，光源通過散光板均勻照射在基板背面，透過上/下偏光片調(diào)試后的角度差異，在CCD下逐行掃描基板。在通過⑦完成基板來回的移動(dòng)，確保掃描的次數(shù)與周期。設(shè)置②可以調(diào)試偏光片角度，讀取到不同色澤的圖片信息，設(shè)置⑧可以調(diào)試光照強(qiáng)度，讀取到不同亮度的圖片信息。并且裝置內(nèi)可以設(shè)定檢查次數(shù)，通過多次掃描提高檢出率。裝置有專門的超精度鏡頭③可以切換不同倍率來確認(rèn)異常形態(tài)，并自動(dòng)讀取之前掃描的異常缺陷進(jìn)行復(fù)判。

圖2 宏觀自動(dòng)化檢查設(shè)備—掃描鏡頭橫切圖&上下偏光片俯視圖

第二步，如圖2所示，基板進(jìn)入后，掃面鏡頭通過⑥⑦上下偏光板形成一個(gè)θ角度，光源在不同θ角度偏光片下所對(duì)應(yīng)缺陷的對(duì)比率不同，根據(jù)此θ角度調(diào)試進(jìn)行周期性掃描對(duì)比。

第三步，掃描鏡頭把缺陷位置通過周期對(duì)比確定后，高清鏡頭（如圖1中③）單獨(dú)對(duì)于異常位置進(jìn)行高清掃描，此過程相當(dāng)于高清3D顯微鏡對(duì)基板的解析過程，此過程可以通過不同倍率鏡頭的切換，來看到不同倍率的異常圖片，并對(duì)異常位置所掃描的高清彩色圖片進(jìn)行存檔。

第四步，構(gòu)建宏觀自動(dòng)化檢查設(shè)備以及前/后制程檢查設(shè)備的自動(dòng)反饋系統(tǒng)，構(gòu)建其他檢查設(shè)備通過以太網(wǎng)設(shè)置文件共享，確保信息的上傳與下載。例如圖3所示，自動(dòng)化檢查設(shè)備對(duì)于缺陷檢出后上傳以太網(wǎng)進(jìn)行信息共享，手動(dòng)檢查設(shè)備下載此信息后對(duì)比缺陷信息，找到坐標(biāo)點(diǎn)位一致的缺陷位置進(jìn)行目視檢查，同時(shí)也可以對(duì)比高清鏡頭下的檢出圖片，這也間接提升了手動(dòng)檢查判定的準(zhǔn)確性；此實(shí)例也可以同步應(yīng)用在其他檢查站點(diǎn)的對(duì)比反饋，確保信息及時(shí)的、有效的共享與反饋。

圖3 宏觀自動(dòng)化檢查設(shè)備與手動(dòng)檢查設(shè)備信息共享簡圖

5.本技術(shù)方案總結(jié)

本技術(shù)方案具有下述優(yōu)勢：

（1）手動(dòng)檢查頻率為1/10sheet，按照自動(dòng)檢查設(shè)備檢查頻率可以達(dá)到理想的1/1sheet；

（2）對(duì)應(yīng)自動(dòng)檢查設(shè)備都是自動(dòng)檢查，無需人力檢查；

（3）因?yàn)槁z與誤檢導(dǎo)致的產(chǎn)品損失由于為突發(fā)性異常，屬于隱形效益；

（4）提高檢查機(jī)對(duì)于缺陷信息的共享與反饋速度，確保及時(shí)性與有效性；

（5）檢查過程全自動(dòng)，避免了人員復(fù)雜作業(yè)帶來的安全隱患。

* [1] 高鴻錦等.新型顯示技術(shù)（上冊(cè)）[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2014∶7

* [2] 高鴻錦等.新型顯示技術(shù)（下冊(cè)）[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2014-116