平面基板自动检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种平面基板自动检测系统及方法，系统包含有光学模块，光学模块包含有照明组件和透镜组，透镜组引导照明光束至基板的部分区域，透镜组包含一个菲涅尔透镜，光学模块包含一个相机，相机接收经照明光源和基板作用后产生的反射光，相机包含一个时间延迟积分（ＴＤＩ）传感器，远心成像透镜引导来自基板的反射光至相机，照明组件包含一个连接至含多组ＬＥＤ光源的控制器，每个ＬＥＤ可发射不同波长的光线。控制器独立控制每个ＬＥＤ光源。本发明专利技术能够高速分析大型平面基板，具有高灵敏度，而且可提供高分辨率图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于检测系统领域，特别是用于检测平面基板上刻印图形的缺陷的系统和方法。
技术介绍
缺陷监控是生产和加工平面显示器类大型基板的关键步骤。平面显示器主要用于个人笔记本电脑，电脑平面显示器，手机和数码仪器显示屏，汽车导向系统，摄像机，投影电视和液晶电视，以及许多仪器上的大大小小的显示屏。平面显示是由两个透明基板(一般是玻璃)组成。基板上刻印有控制电路和光学滤色片，两个基板间充满液晶。平面显示器产品的加工过程非常繁复，而且必须在超净环境下进行，否则很容易受到加工过程中的各种缺陷影响，制造商有可能不得不修理或报废有缺陷的显示器。这将降低成品率，增加成本，因此制造商的成功在很大程度上取决于对基板缺陷的控制和检测。平面显示器的加工过程中有许多类型的缺陷，缺陷包括但不限于落尘(落在基板上的异物)，开路和短路，化学残留(留在基板表面的化学物质)，通孔(连接上下两层的孔洞，此孔洞可能造成短路)。这些缺陷会使基板某些像素不工作或整块基板不工作。在生产过程中进行基板检测可帮助质量控制和流程控制，而且帮助减少缺陷造成的材料损失。平面显示屏检测面临特殊的技术挑战，原因是基板使用透明材料，表面的刻线具有多层结构，刻印的图案密集，缺陷的尺寸非常小(在微米量级)，基板面积太大，检测时间非常短。自动光学检测系统用于平面晶体管液晶显示器基板和半导体集成电路的加工过程，可诊断产品的质量，提高成品率，降低生产成本。传统的自动光学检测系统使用照相机对基板进行拍照。分析拍照的图像可发现基板上的缺陷，图像可提供缺陷的坐标(x，y坐标，经度，纬度，区域等等)，大小，种类。图像分析不仅提供缺陷位置和种类，还提供缺陷数目的趋势。这些信息帮助制造商优化他们的成品率管理系统。自动光学检测系统的性能主要由检测速度和灵敏度决定。加工技术的不断更新大大提高生产速度，基板也不断变大，基板上刻印的图案线宽也越来越小，所有这些要求自动光学检测系统具有更高的检测速度和更高的灵敏度。现在对自动光学检测系统和方法的要求是能够高速分析大型平面基板(平面液晶显示器基板，半导体晶圆等等)，同时检测系统的探测器必须具有很高的灵敏度，而且能够提供高分辨率图像。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种，能够高速分析大型平面基板，具有高灵敏度，而且可提供高分辨率图像。本专利技术的目的是这样实现的一种平面基板自动检测系统，其特征在于包括一个照明组件；一个透镜组用于引导照明组件的光束至基板的特定区域，透镜组至少包含一个菲涅尔透镜；和一个相机用于接收照明光与基板表面作用后的反射光，相机包含一个时间延迟积分(TDI)传感器。一种平面基板自动检测方法，其特征在于包括产生照明；采用菲涅尔透镜引导光线至基板的一个区域；采用时间延迟积分(TDI)传感器接收经入射光和基板作用之后的反射光；和采集反射光信息生成基板的图像。下面所述自动光学检测系统和方法是用于平面显示器基板上刻印图案缺陷的检测，判断和分类。平面显示器包括液晶显示器，有机发光二极管基板，掩模板和半导体晶圆。自动光学检测系统和方法在这里统称AOI系统，它是由光学模块所组成。光学模块包括照明光源和透镜阵列，用于把光源的光投射到基板表面上去。本专利技术中透镜阵列包括至少一个菲涅尔透镜。光学模块还包括一个照相机，用于接收投射到基板的光的反射部分、散射部分或透射部分。照相机包括时间延迟积分传感器或线形扫描电荷耦合装置(CCD)。一个远心透镜把基板的反射光，散射光或透射光投射到照相机上去。照明部分有一个控制器控制多个发光二级管(LED)光源，不同LED发射不同波长的光。控制器可以单独控制每个LED光源。照明部分包括正面照明光源和背面照明光源，每一个光源包括明场和暗场光源。另一个在这里描述的自动光学检测系统实例包括能发生不同波长光波的单一LED光源。一个反馈系统连接到照相机的输出端，这个反馈系统控制照明光强和照相机的增益。照相机与图像采集和处理系统用一根电缆或光缆连接。本专利技术具有高灵敏度以及可提供高分辨率图像，通过调整不同波长LED灯的输出光强可优化缺陷检出灵敏度，通过采用菲涅尔透镜可减少透镜厚度从而减轻重量和体积，通过采用TDI相机可在相对较短的采样时间内采集大量的信号，因此与其它视频扫描方法相比，可以提供一种具有更高响应速度的线形扫描。附图说明图1是本专利技术自动光学检测系统光学模块的一个实例的示意图；图2是本专利技术自动光学检测系统光学模块的另一实例的示意图；图3是本专利技术自动光学检测系统光学模块中菲涅尔透镜的一个样本实例的结构图；图4是本专利技术在自动光学检测系统中使用暗场检测的方法实例的示意图；图5是本专利技术在自动光学检测系统中的光学模块用明场和暗场检测的实例的示意图；图6是本专利技术自动光学检测系统中用背光照明的光学模块的实例的示意图；图7是本专利技术自动光学检测系统中用反射镜做背光照明的光学模块实例的示意图；图8是本专利技术自动光学检测系统中光学模块使用正光，背光照明，明场和暗场检测的组合实例的示意图；图9是本专利技术自动光学检测系统带有反馈系统的光学模块实例的示意图；图10是本专利技术自动光学检测系统模块实例的示意图；图11是本专利技术自动光学检测系统的示意图，该系统由不同光学模块组合而成，具有不同的监控和表层测量功能实例；图12是本专利技术用于检测大型基板的自动光学检测系统实例的示意图；图13是本专利技术检测系统的高速致动器实例的示意图。具体实施例方式下面的描述提供了许多细节来描述和理解一个检测系统和方法的实例。本
的技术人员可意识到即使缺乏一个或多个细节，或者用另外的元件，仍然可以实现这些实例。换句话说，众所周知的结构和操作没有显示在这里，或者没有详细描述。图1是自动光学检测系统光学模块605的方块图实例。光学模块605用来检测基板并进行缺陷的判断和定位，通过探测与入射光强和积分时间乘积成正比的缺陷信号可以实现这一目标。光学模块605包括多个LED光源，每个LED光源发出不同波长的光入射到被检测的平面基板上。虽然在这个例子中光学模块605有三个LED光源产生三个波长的光，实际应用中同样可使用不同数目的LED或波长。多光源的光学模块605包括LED 301产生波长为λ1的光，LED 302产生波长为λ2的光，LED 303产生波长为λ3的光，LED的输出光束经透镜311，312和313准直，并由二向色分光镜314和315合并。二向色分光镜314反射波长为λ2的光和透射波长为λ1的光。二向色分光镜315透射波长为λ1和λ2的光，反射波长为λ3的光。控制单元330独立控制3个波长光的光强。样品表面的光强I由公式给出I＝I1+I2+I3这里I1，I2，和I3分别是波长为λ1，λ2，λ3的LED光源的输出光强。LED光源301-303的光强I1，I2，和I3可以从0到100％单独调整，这样可以针对不同的样品表面优化缺陷检测的灵敏度。例如，镀在基板上的薄膜的光学特性和厚度都会影响不同波长的光的反射率。于是，某些波长的光会比其他波长的光具有更高的缺陷检出灵敏度。不同波长的光相对强度的可调性可以优化缺陷检出灵敏度，但用传统的光纤光源非常难以实现这点。此外，由于不同的波长的光的相对权重连续可调，使得光学模块605可以补偿光学系统对不同光谱透射的不均匀性和CCD传感器的光学响应的不均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面基板自动检测系统，其特征在于包括：　　　　一个照明组件；　　　　一个用于引导照明组件的光束至基板的特定区域的透镜组，该透镜组至少包含一个菲涅尔透镜；和　　　　一个接收照明光与基板表面作用后的反射光的相机，该相机包含一个时间延迟积分（ＴＤＩ）传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严征，李波，陈维华，杨铁成，李宁，高剑波，
申请(专利权)人：三i系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]