TFT-LCD彩膜工艺宏观缺陷自动化修补的探究

（北京京东方显示技术有限公司，北京 100176）

0 引言

目前，TFT行业中，CF基板的宏观缺陷是无法进行修补的，当缺陷的特性值超过Spec，Glass上相对应的Panel就会被判为NG，每天会有很多Panel因为宏观品质问题被判为NG。

设备方面，CF基板的宏观品质监控主要由Mura设备及Macro设备构成：

1）Mura设备主要负责基板宏观品质的在线监控，Mura机通过CCD及光源的组合对Glass进行拍照，生成灰度图像，操作员通过观察此灰度图像进行缺陷的在线监控。如图1所示。

图1 Mura灰度图像

2）Macro设备主要负责宏观缺陷的终检确认，由OP在Na灯和荧光灯的照射下，对CF基板进行人眼缺陷的确认。如图2所示。

图2 Macro内检测情况

目前，Macro设备与Mura设备均没有对宏观缺陷的进行修补的能力。所有出现的宏观缺陷只要超过特性Spec值，均会被判为NG处理，造成了大量Panel的浪费。

1 竖线Mura形成的原因

目前CF宏观NG缺陷中，竖线Mura造成的Panel NG占很大比例，图3为某CF分厂某月宏观缺陷NG统计，可看出竖线Mura NG Panel数量达到了60%以上。

图3 Panel NG实际数据

竖线Mura产生的原因：涂布机的Nozzle后由于异物堵塞等原因导致某处的涂胶量与正常区域不同，膜厚存在较明显的差距，这时，在Mura图像上可看出颜色异常。如图4所示。

图4 Coater涂布示意图

1）Nozzle口由于异物堵塞等原因导致某处涂胶量与其他区域不同。

2）随着Nozzle移动，异常区域涂的膜厚与正常区域不同。

3）由于异常区域膜厚与正常区域不同，在Mura图像上可见颜色异常。

2 具体设备设计

较目前Mura设备，添加以下三个单元：

1）探针感知单元：确认竖线区域的膜厚同正常区域相比，是薄是厚，以确定竖线修补方法。

2）竖线处理单元：针对膜薄或膜厚的竖线区域，进行相对应的修补，使得竖线特性在spec内。

3）图像对比单元：首先通过灰度差对比，判断竖线是否超过Spec，需要修补。

最后在修补完成后，确认修补后的灰度值是否在Spec内。

具体结构如图5所示。

图5 新设计示意图

3 具体实施过程

1）基础数据库的建立。

首先收集各线竖线Mura达到Spec值的相应基板。如图6所示。

图6 竖线Spec值统计

将这类基板放入Mura机，利用新设计的“图像对比单元”中的灰度比较算法，由图像对比PC算出竖线区域与正常区域的灰度差值，一一对应。 如图7所示。

图7 Mura机Spec值统计

将膜厚差Spec值转化为灰度差Spec值，以此确定出Mura设备随时可检出的灰度差参考值。

2）量产基板正常流入，确认有竖线产生。如图8所示。

图8 竖线Mura灰度图像

3）对竖线进行灰度差测量，以确定此竖线是否为NG竖线。

利用新设计的“图像对比单元”中的灰度比较算法，对竖线Mura与正常区域的灰度差进行测量，求出灰度差值A，同系统记录的此种竖线的灰度差Spec进行比较，如小于Spec，正常排出；如超过Spec值，确认此为NG竖线。

4）对NG竖线进行探针感应，确认竖线区域膜厚同正常区域相比是薄是厚。

由于灰度图像无法确认出竖线区域的膜厚同正常区域相比是薄是厚，薄厚决定了后续对竖线修补的方法，因此首先我们需要通过新设计的“探针感知单元”来确定竖线的膜厚是薄是厚。

具体步骤如下：

（1）“探针感知单元”会根据PC系统定位的竖线坐标将探针A定位在竖线正上方，探针B定位在正常区域正上方。

（2）探针A、B在恒定的压力F下，以相同的速度向下移动，探针的速度Sensor时刻监控探针的移动速度。

（3）当A或B任意一个探针首先接触到光刻膜时，相应探针的速度就会有一个明显的变化，这时探针的速度Sensor会将信号传输给PC，系统可确认出首先接触到光刻膜的探针，以此确认出竖线的膜是厚是薄。如图9所示。

图9 新设计示意图（1）

5）对NG竖线进行修补消除。

此过程为新设计的重要部分，通过竖线处理单元进行NG竖线的消除。

当竖线膜厚＜正常膜厚时：

（1）将竖线处理器定位在竖线中心处，处理器接触光刻膜。

（2）竖线处理器匀速将竖线区域多的光刻胶向两边推移。

（3）根据Recipe设定，推移一定位置后，竖线处理器停止运动。

（4）观察灰度图像中竖线是否程度减弱，如图像效果不好，可重做。如图10所示。

图10 新设计示意图（2）

当竖线膜厚＞正常膜厚时：

（1）将竖线处理器定位在具体竖线中心处等距离的正常区域，处理器接触光刻膜。

（2）竖线处理器匀速向竖线区域推移。

（3）根据Recipe设定，推移一定位置后，竖线处理器停止运动。

（4）观察灰度图像中竖线是否程度减弱，如图像效果不好，可重做。如图11所示。

图11 新设计示意图（3）

竖线消除过程完成。

6）确认修补效果。

通过图像对比单元，对修补完成的竖线进行灰度值的再次测量：

（1）如测量修补后竖线灰度差A，与灰度差Spec比较，如A＞Spec，需要重新进行修补工作。

（2）测量修补后竖线灰度差B，与灰度差Spec比较，如B＜Spec，修补工作完成。如图12所示。

图12 新设计示意图（4）

7）基板正常排出。

新设计的修复竖线过程全部完成。

4 结论

目前笔者所设想的能够自动修补宏观缺陷的Mura设备，理论上能够快速将此竖线的特性值处理为Spec内，使得此缺陷不会导致Panel NG。这就使得CF基板的OK比率有了大幅度的提升，直接意义上提高了产品的良率，更重要的是实现了CF基板宏观缺陷的自动化修补。