可自动消除NG竖线缺陷的Mura检测机设计探究

毛继禹，薛凤明，承小辉，徐 铮

（北京京东方显示技术有限公司，北京 100176）

1 现有宏观检测问题所在

目前在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，通过统计每天会有很多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：

1.1 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（OP）通过观察此灰度图像进行缺陷的在线监控。如图1。

图1

1.2 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。

图2

目前，Macro设备与Mura设备均没有对宏观缺陷进行修补的能力。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。

2 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

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。

图4

3 新检测机的具体设计

实现此设计的优势：Mura设备的位置就处在Coater涂布机的后面，间隔一个Robot，因此新Mura可实现基板在未经过曝光和显影且光刻胶还没有任何变化的情况下对竖线的第一时间处理，消除NG竖线，提高良率。如图5。

图5

较目前Mura设备，添加以下三个单元。

3.1 探针感知单元

确认竖线区域的膜厚同正常区域相比，是薄还是厚，以确定竖线修补方法。

3.2 竖线处理单元

针对膜厚的竖线区域，进行相对应的修补，使得竖线特性在Spec内。

3.3 图像对比单元

首先通过灰度差对比，判断竖线是否超过Spec，是否需要修补。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6。

图6

4 具体实施过程

4.1 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7。

图7

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8。

图8

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。

4.2 量产基板正常流入，确认有竖线产生

具体如图9所示。

图9

4.3 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。

4.4 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10。

图10

4.5 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。

4.5.1 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11。

图11

4.5.2 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12。

图12

竖线消除过程完成。

4.6 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）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13。

图13

4.7 基板正常排出

新设计的消除竖线过程全部完成。

5 结束语

本论文中，作者提出一种可自动消除NG竖线Mura的新型Mura检测机设计，其可以自动对NG竖线进行处理，将其处理为特性值Spec内的竖线，这样就不会导致Panel NG。此发明可消除大部分由于竖线Mura导致的Panel NG，可减少宏观缺陷导致的NG基板数，节约成本，提高良率，有很强的推广价值和意义。