引言
在过去的二十年里,光盘检测仪在光盘生产工艺过程中起到了重要的作用。以前在检测机的最基本功能是简单的提供生产产品合格或不合格的状态。但是随着光盘生产工艺越来越复杂、市场竞争越来越激烈,因此对检测机提出了更高的要求,其中包括更快的检测时间,更好的光学解像度,更方便的用户使用界面和更灵活的数据存储。
大家公认,在生产线的上游进行工艺控制可以降低成本、节省时间。由于在线检测机显示的统计资料和趋势分析可以提警操作者,显示生产正朝着工艺窗口的边界发展,以便尽快改正,避免不合格盘片的产生。质量保证是在线检测机的一个基本功能,而且检测周期是保证质量更重要的因素。
质量观念
传统的质量观念是:高产量来源于降低质量标准。该观念基于产品的制造质量意味着简单地剔除不合格品,从而降低产量并且增加制造成本。
但是,产品制造的高质量不一定要与降低成本发生冲突,这一点根据质量函数概念便可以理解。质量不能简单地理解为判断产品通过或不通过:质量偏差在规定标准范围内产品合格率就是100%,否则产品合格率就是0%。这是不对的,质量应该是偏离目标值的连续函数。任何与目标值的偏离都意味着质量损失,即使恰好在标准规定范围内,那些靠近规范边缘产品的质量就比达到目标值的优质产品质量差很多。而那些超出规范的产品的质量是不可接受的。使用质量功能函数可以在工艺窗口内达到控制、改进产品的质量。由于质量的控制和改进是在工艺窗口内完成的,因此就不会降低产量,也不会与降低成本发生冲突。
高密度格式光盘的挑战
随着新媒体蓝光光盘的出现,以及生产设备和技术的不断进步,对于试验和检测设备的要求更高了。高密度格式光盘的缺陷也比原有格式光盘的缺陷小得多,因此高密度格式光盘的生产需要更高精度的检测仪。同时,在图像和数据处理上,也要在更短的生产时间内处理更多的图像和数据。
dr.schwab公司的研发人员应用创新的试验技术,并与生产设备制造商、复制生产商紧密合作,找到了提高生产量和控制生产成本的方法。质量和工艺综合控制系统(IQPCblu)就是由dr.schwab公司研发的最新一代在线检测设备,其功能完全满足了在线检测工具的需求。
检测机光源
设计IQPCblu之初,研发人员根据光学基础,考虑到光源和光路等硬件是影响检测器性能的重要器件,光源和光路等硬件的设计成功是检测器能否成功的基础。因此设计检测器时,对光源和光路等硬件给以特别的重视。
为了有效地检测,首先必须根据优化特性认真的选择光源:稳定的光谱特性、耐久性和足够的强度,是高信噪比的基础,这样图像的高对比度有利于精确的对检测缺陷进行分类。光路必须保证图像是优化的对比度、亮度以及最小的图像失真。
固体LED光源为IQPCblu检测仪提供了理想的解决方案,其许多特性都优于卤素光源。
l 固体LED光源效率高,其功率仅为卤素灯的几分之一,也没有因过热而产生的一些问题。过热不仅有害于盘片质量:使盘片产生变形和伤害涂层—且可能影响检测器的电子元件的稳定性。
l LED产生的光源,如激光,可以比卤素灯产生的散射光更有效地被利用。
l LED可长期输出稳定的光源,特别适合用在闭环反馈系统中。而卤素光强随时间衰减,需要周期性的校正。而且,LED光源的工作寿命明显要比卤素灯长得多。
l LED的直径大约比卤素灯小五倍,可使光源更接近检测点,因此使检测器对那些微小缺陷的检测灵敏度更高。
l 对于具有更小坑和台的蓝光光盘,使用更短波长的蓝光LED检测器可以达到更高的检测灵敏度。蓝光LED还能对特定层进行缺陷检查。例如,红色光的可记录格式光盘未格式化时的反射率最低,因为大部分反射光来自于基片表面,使得记录层上局部缺陷的对比度极低。但是,对于蓝光反射率可达到最大,使得记录层缺陷的对比度达到最大,最适合缺陷的检测。
l 由卤素灯产生的光谱只有很小部分是可使用的蓝光,蓝光与CCD接收器光谱灵敏度结合后,其能量可以忽略不记。蓝光LED可使检测器充分发挥蓝光的优势。
为了在CCD接收器上获得清晰的信号,首先要得到连续的具有足够强度的径向光。IQPCblu检测器创新地使用单波长光源、内置目铺和分束镜,其单光路可用于红光和蓝光,这样就能够检测到其它光路系统所不能检测的缺陷。
测量通道
检测由独立的光通道实施,例如:
l 底/顶:从盘片底面/顶面反射的分解光
l 角偏转:从盘片径向8个位置平面测量
l 层厚度:从径向5个位置测量盘基厚度、粘合层厚度以及覆盖层厚度
l 光密度:测量(指定厚度)染料层的光密度
l 衍射状态:在空白盘基上测量衍射的径向分布用来评价沟槽的结构
IQPCblu检测机配有光通道模块,以适应客户要求的不同格式、工艺提供正确的测量。
并行处理
在IQPCblu检测机中,每个光通道都有独立的图像处理硬件,预处理图像的数字信号处理能力为时钟频率40MHz的最新数字CCD接收器。预处理数据由检测机内的主控制器收集,并依次与PC主机相连。所有检测和测量结果都存储在PC主机以备调用。
并行处理方式为高速图像处理赢得了时间,有利于应用统计技术和趋势分析进行工艺控制。更快更多地掌握数据,以适应更短生产周期更高质量的要求。
缺陷分类
为了更有效地对过程监测和控制,缺陷分类是阐明检测结果的基础。根据检测机自动提示的缺陷类型、严重性以及出现的频率,便于工艺工程师对过程的不稳定性做出判断。
只要检测机检查到盘片上的一个“事件”,分析系统便会根据缺陷的灰度值、面积、形状、方位和位置等特征进行图像处理。将“事件”特征与数据库内资料进行对比,数据库内已经按照已知缺陷类型设定了一系列参数。由于实际缺陷与设定参数的缺陷会有差别,数据库内所有缺陷参数值都配有概率因数,这样经过处理的结果将是非常精确的。
工艺工程师能够给每一类缺陷确定允许范围,也是根据盘片分类和统计分析的结果。IQPCblu检测机的“质量设置”既可以将盘片质量分成四个不同等级,也可以根据不同标准按盘片的不同半径范围分成四个区。或者将两种方式混合使用。例如,可将盘片分成三个质量等级,而且导入区要求“最高质量级”。
在制造过程中,对于某种缺陷的测量结果和趋势分析为节约成本和做出了特别的贡献:通过对缺陷的精确分类和早期趋势分析,为提前采取改正措施赢得了时间,这样便节约了成本。
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