TFT-LCD彩膜工藝宏觀缺陷自動化修補(bǔ)的探究

（北京京東方顯示技術(shù)有限公司，北京 100176）

0 引言

目前，TFT行業(yè)中，CF基板的宏觀缺陷是無法進(jìn)行修補(bǔ)的，當(dāng)缺陷的特性值超過Spec，Glass上相對應(yīng)的Panel就會被判為NG，每天會有很多Panel因?yàn)楹暧^品質(zhì)問題被判為NG。

設(shè)備方面，CF基板的宏觀品質(zhì)監(jiān)控主要由Mura設(shè)備及Macro設(shè)備構(gòu)成：

1）Mura設(shè)備主要負(fù)責(zé)基板宏觀品質(zhì)的在線監(jiān)控，Mura機(jī)通過CCD及光源的組合對Glass進(jìn)行拍照，生成灰度圖像，操作員通過觀察此灰度圖像進(jìn)行缺陷的在線監(jiān)控。如圖1所示。

圖1 Mura灰度圖像

2）Macro設(shè)備主要負(fù)責(zé)宏觀缺陷的終檢確認(rèn)，由OP在Na燈和熒光燈的照射下，對CF基板進(jìn)行人眼缺陷的確認(rèn)。如圖2所示。

圖2 Macro內(nèi)檢測情況

目前，Macro設(shè)備與Mura設(shè)備均沒有對宏觀缺陷的進(jìn)行修補(bǔ)的能力。所有出現(xiàn)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(fèi)。

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(tǒng)計(jì)，可看出豎線Mura NG Panel數(shù)量達(dá)到了60%以上。

圖3 Panel NG實(shí)際數(shù)據(jù)

豎線Mura產(chǎn)生的原因：涂布機(jī)的Nozzle后由于異物堵塞等原因?qū)е履程幍耐磕z量與正常區(qū)域不同，膜厚存在較明顯的差距，這時(shí)，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?qū)е履程幫磕z量與其他區(qū)域不同。

2）隨著Nozzle移動，異常區(qū)域涂的膜厚與正常區(qū)域不同。

3）由于異常區(qū)域膜厚與正常區(qū)域不同，在Mura圖像上可見顏色異常。

2 具體設(shè)備設(shè)計(jì)

較目前Mura設(shè)備，添加以下三個(gè)單元：

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

2）豎線處理單元：針對膜薄或膜厚的豎線區(qū)域，進(jìn)行相對應(yīng)的修補(bǔ)，使得豎線特性在spec內(nèi)。

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(bǔ)。

最后在修補(bǔ)完成后，確認(rèn)修補(bǔ)后的灰度值是否在Spec內(nèi)。

具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 新設(shè)計(jì)示意圖

3 具體實(shí)施過程

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立。

首先收集各線豎線Mura達(dá)到Spec值的相應(yīng)基板。如圖6所示。

圖6 豎線Spec值統(tǒng)計(jì)

將這類基板放入Mura機(jī)，利用新設(shè)計(jì)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(qū)域與正常區(qū)域的灰度差值，一一對應(yīng)。 如圖7所示。

圖7 Mura機(jī)Spec值統(tǒng)計(jì)

將膜厚差Spec值轉(zhuǎn)化為灰度差Spec值，以此確定出Mura設(shè)備隨時(shí)可檢出的灰度差參考值。

2）量產(chǎn)基板正常流入，確認(rèn)有豎線產(chǎn)生。如圖8所示。

圖8 豎線Mura灰度圖像

3）對豎線進(jìn)行灰度差測量，以確定此豎線是否為NG豎線。

利用新設(shè)計(jì)的“圖像對比單元”中的灰度比較算法，對豎線Mura與正常區(qū)域的灰度差進(jìn)行測量，求出灰度差值A(chǔ)，同系統(tǒng)記錄的此種豎線的灰度差Spec進(jìn)行比較，如小于Spec，正常排出；如超過Spec值，確認(rèn)此為NG豎線。

4）對NG豎線進(jìn)行探針感應(yīng)，確認(rèn)豎線區(qū)域膜厚同正常區(qū)域相比是薄是厚。

由于灰度圖像無法確認(rèn)出豎線區(qū)域的膜厚同正常區(qū)域相比是薄是厚，薄厚決定了后續(xù)對豎線修補(bǔ)的方法，因此首先我們需要通過新設(shè)計(jì)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(jù)PC系統(tǒng)定位的豎線坐標(biāo)將探針A定位在豎線正上方，探針B定位在正常區(qū)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(shí)刻監(jiān)控探針的移動速度。

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

圖9 新設(shè)計(jì)示意圖（1）

5）對NG豎線進(jìn)行修補(bǔ)消除。

此過程為新設(shè)計(jì)的重要部分，通過豎線處理單元進(jìn)行NG豎線的消除。

當(dāng)豎線膜厚＜正常膜厚時(shí)：

（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(qū)域多的光刻膠向兩邊推移。

（3）根據(jù)Recipe設(shè)定，推移一定位置后，豎線處理器停止運(yùn)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(shè)計(jì)示意圖（2）

當(dāng)豎線膜厚＞正常膜厚時(shí)：

（1）將豎線處理器定位在具體豎線中心處等距離的正常區(qū)域，處理器接觸光刻膜。

（2）豎線處理器勻速向豎線區(qū)域推移。

（3）根據(jù)Recipe設(shè)定，推移一定位置后，豎線處理器停止運(yùn)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(shè)計(jì)示意圖（3）

豎線消除過程完成。

6）確認(rèn)修補(bǔ)效果。

通過圖像對比單元，對修補(bǔ)完成的豎線進(jìn)行灰度值的再次測量：

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

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

圖12 新設(shè)計(jì)示意圖（4）

7）基板正常排出。

新設(shè)計(jì)的修復(fù)豎線過程全部完成。

4 結(jié)論

目前筆者所設(shè)想的能夠自動修補(bǔ)宏觀缺陷的Mura設(shè)備，理論上能夠快速將此豎線的特性值處理為Spec內(nèi)，使得此缺陷不會導(dǎo)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(chǎn)品的良率，更重要的是實(shí)現(xiàn)了CF基板宏觀缺陷的自動化修補(bǔ)。