TFT-LCD彩膜工藝宏觀缺陷自動化修補的探究

（北京京東方顯示技術有限公司，北京 100176）

0 引言

目前，TFT行業中，CF基板的宏觀缺陷是無法進行修補的，當缺陷的特性值超過Spec，Glass上相對應的Panel就會被判為NG，每天會有很多Panel因為宏觀品質問題被判為NG。

設備方面，CF基板的宏觀品質監控主要由Mura設備及Macro設備構成：

1）Mura設備主要負責基板宏觀品質的在線監控，Mura機通過CCD及光源的組合對Glass進行拍照，生成灰度圖像，操作員通過觀察此灰度圖像進行缺陷的在線監控。如圖1所示。

圖1 Mura灰度圖像

2）Macro設備主要負責宏觀缺陷的終檢確認，由OP在Na燈和熒光燈的照射下，對CF基板進行人眼缺陷的確認。如圖2所示。

圖2 Macro內檢測情況

目前，Macro設備與Mura設備均沒有對宏觀缺陷的進行修補的能力。所有出現的宏觀缺陷只要超過特性Spec值，均會被判為NG處理，造成了大量Panel的浪費。

1 豎線Mura形成的原因

目前CF宏觀NG缺陷中，豎線Mura造成的Panel NG占很大比例，圖3為某CF分廠某月宏觀缺陷NG統計，可看出豎線Mura NG Panel數量達到了60%以上。

圖3 Panel NG實際數據

豎線Mura產生的原因：涂布機的Nozzle后由于異物堵塞等原因導致某處的涂膠量與正常區域不同，膜厚存在較明顯的差距，這時，在Mura圖像上可看出顏色異常。如圖4所示。

圖4 Coater涂布示意圖

1）Nozzle口由于異物堵塞等原因導致某處涂膠量與其他區域不同。

2）隨著Nozzle移動，異常區域涂的膜厚與正常區域不同。

3）由于異常區域膜厚與正常區域不同，在Mura圖像上可見顏色異常。

2 具體設備設計

較目前Mura設備，添加以下三個單元：

1）探針感知單元：確認豎線區域的膜厚同正常區域相比，是薄是厚，以確定豎線修補方法。

2）豎線處理單元：針對膜薄或膜厚的豎線區域，進行相對應的修補，使得豎線特性在spec內。

3）圖像對比單元：首先通過灰度差對比，判斷豎線是否超過Spec，需要修補。

最后在修補完成后，確認修補后的灰度值是否在Spec內。

具體結構如圖5所示。

圖5 新設計示意圖

3 具體實施過程

1）基礎數據庫的建立。

首先收集各線豎線Mura達到Spec值的相應基板。如圖6所示。

圖6 豎線Spec值統計

將這類基板放入Mura機，利用新設計的“圖像對比單元”中的灰度比較算法，由圖像對比PC算出豎線區域與正常區域的灰度差值，一一對應。 如圖7所示。

圖7 Mura機Spec值統計

將膜厚差Spec值轉化為灰度差Spec值，以此確定出Mura設備隨時可檢出的灰度差參考值。

2）量產基板正常流入，確認有豎線產生。如圖8所示。

圖8 豎線Mura灰度圖像

3）對豎線進行灰度差測量，以確定此豎線是否為NG豎線。

利用新設計的“圖像對比單元”中的灰度比較算法，對豎線Mura與正常區域的灰度差進行測量，求出灰度差值A，同系統記錄的此種豎線的灰度差Spec進行比較，如小于Spec，正常排出；如超過Spec值，確認此為NG豎線。

4）對NG豎線進行探針感應，確認豎線區域膜厚同正常區域相比是薄是厚。

由于灰度圖像無法確認出豎線區域的膜厚同正常區域相比是薄是厚，薄厚決定了后續對豎線修補的方法，因此首先我們需要通過新設計的“探針感知單元”來確定豎線的膜厚是薄是厚。

具體步驟如下：

（1）“探針感知單元”會根據PC系統定位的豎線坐標將探針A定位在豎線正上方，探針B定位在正常區域正上方。

（2）探針A、B在恒定的壓力F下，以相同的速度向下移動，探針的速度Sensor時刻監控探針的移動速度。

（3）當A或B任意一個探針首先接觸到光刻膜時，相應探針的速度就會有一個明顯的變化，這時探針的速度Sensor會將信號傳輸給PC，系統可確認出首先接觸到光刻膜的探針，以此確認出豎線的膜是厚是薄。如圖9所示。

圖9 新設計示意圖（1）

5）對NG豎線進行修補消除。

此過程為新設計的重要部分，通過豎線處理單元進行NG豎線的消除。

當豎線膜厚＜正常膜厚時：

（1）將豎線處理器定位在豎線中心處，處理器接觸光刻膜。

（2）豎線處理器勻速將豎線區域多的光刻膠向兩邊推移。

（3）根據Recipe設定，推移一定位置后，豎線處理器停止運動。

（4）觀察灰度圖像中豎線是否程度減弱，如圖像效果不好，可重做。如圖10所示。

圖10 新設計示意圖（2）

當豎線膜厚＞正常膜厚時：

（1）將豎線處理器定位在具體豎線中心處等距離的正常區域，處理器接觸光刻膜。

（2）豎線處理器勻速向豎線區域推移。

（3）根據Recipe設定，推移一定位置后，豎線處理器停止運動。

（4）觀察灰度圖像中豎線是否程度減弱，如圖像效果不好，可重做。如圖11所示。

圖11 新設計示意圖（3）

豎線消除過程完成。

6）確認修補效果。

通過圖像對比單元，對修補完成的豎線進行灰度值的再次測量：

（1）如測量修補后豎線灰度差A，與灰度差Spec比較，如A＞Spec，需要重新進行修補工作。

（2）測量修補后豎線灰度差B，與灰度差Spec比較，如B＜Spec，修補工作完成。如圖12所示。

圖12 新設計示意圖（4）

7）基板正常排出。

新設計的修復豎線過程全部完成。

4 結論

目前筆者所設想的能夠自動修補宏觀缺陷的Mura設備，理論上能夠快速將此豎線的特性值處理為Spec內，使得此缺陷不會導致Panel NG。這就使得CF基板的OK比率有了大幅度的提升，直接意義上提高了產品的良率，更重要的是實現了CF基板宏觀缺陷的自動化修補。