談彩膜工藝劃傷鑒定的新設備與方法

毛繼禹，陳東，陳波，王超 ，常隨杰，程洋

（北京京東方顯示技術有限公司，北京，100176）

談彩膜工藝劃傷鑒定的新設備與方法

毛繼禹，陳東，陳波，王超 ，常隨杰，程洋

（北京京東方顯示技術有限公司，北京，100176）

TFT-LCD行業中，彩膜工藝玻璃基板在各線傳輸過程中，由于各種原因，很容易出現劃傷的情況，劃傷分為膜面劃傷（基板表面的光刻膠被劃傷）和基板劃傷（基板本身被劃傷）兩種：膜面劃傷按照嚴重程度進行Rework判定，基板不報廢；而Glass本身被劃傷，很容易在后續跑片中發生碎片，污染重要設備，因此劃傷Glass需立刻報廢處理。目前的分辨膜面劃傷和基板劃傷的主要方法為：工程師在宏觀檢測機（Macro）內通過強光照射，人眼進行觀察。這種方法只能分辨程度很重和程度很輕的劃傷，并且準確率不高，很容易由于判斷錯誤導致基板在后續跑片時破損在重要設備（涂布機、曝光機等）處，引起產線嚴重Down機。

本文作者提出一種能夠準確鑒別膜面劃傷和基板劃傷的設備及方法，通過探針在恒定壓力作用下伸入光刻膜和Glass表面的速度的不同，準確區分出探針接觸的為光刻膜還是Glass表面，以此確定劃傷是否傷及Glass。這種方法自動化高，準確度高，能夠準確區分出基板劃傷，避免后續影響產線正常運行。

基板劃傷；膜面劃傷；探針

1 目前現狀

目前，TFT行業8.5代線工廠中，玻璃基板在各線傳輸工程中，由于各種原因，很容易出現劃傷的情況，劃傷分為膜面劃傷（基板表面的光刻膠被劃傷）和基板劃傷（Glass本身被劃傷）兩種：膜面劃傷按照嚴重程度進行Rework判定，基板不報廢；而Glass本身被劃傷，很容易在后續跑片中發生碎片，污染重要設備，因此劃傷Glass需立刻報廢處理。

目前，針對膜面劃傷和基板劃傷的主要確認方法是：工程師在宏觀檢測機（Macro） 內通過強光照射，人眼進行觀察，如圖1所示。

這種方法只適用于程度很重和程度很輕的劃傷，如圖2所示。

圖1

但是，當劃傷的程度適中時，人眼很難區分出膜面劃傷和基板Glass劃傷，準確率無法保證，很容易由于判斷錯誤導致基板在后續跑片時破損在重要設備（涂布機、曝光機等）處，引起產線嚴重Down機。

圖2

2 新設計的劃傷鑒定設備

2.1 硬件方面

較目前Macro設備，添加劃傷探測系統，包括如下硬件。

（1）探測單元

主要由以下四個部分構成：探針結構 、壓力控制器 、位置傳感器、 速度傳感器 。

探針結構→探測單元的主體構件,探針由金剛石材料制作。

壓力控制器→保證探針接觸基板的壓力一直不變。

位置傳感器→實時監控探針的位置，確保探針運動起始點均在一個平面。

速度傳感器→實時監控探針的運動速度，通過運動速度的變化值，確認基板是否被劃傷。

（2）數據處理PC

對探測單元的數據進行處理，在壓力控制器保證壓力不變的情況，通過位置傳感器傳輸的起始位置，根據速度傳感器的數據變化，確定光刻膜和基板的位置，以此確定基板是否被劃傷。 如圖3。

圖3

傷探測系統固定在OP操作臺前端，由X軸Y軸構成，可在此兩軸自由移動。如圖4所示。

圖4

2.2 軟件方面

在Macro軟件上添加算法，使得“劃傷探測系統”與Macro本體相連接。

3 新設計劃傷鑒定具體過程

3.1 探針原始數據的調試和收集

（1）探針接觸Glass且不損傷Glass的壓力值F 。

選取若干張素glass，調試確定一個壓力值F，使得探針在這個壓力下去接觸Glass面時，

不會引起Glass損傷，探針的運動速度為0。利用壓力控制器保持探針一直以壓力值F進行下降運動。如圖5所示。

圖5

（2）選取若干張涂完光刻膜的基板，在壓力值V的情況下，讓探針透過光刻膠，測量其在不同光刻膠里移動的速度V1V2V3V4V5……，取速度范圍VA～VB。如圖6所示。

圖6

（3）調試完畢后，將確定的系統參數拷入到數據處理PC中。

圖7

3.2 膜面劃傷和基板劃傷的檢出過程

（1）膜面劃傷的基板進入Macro內，確定劃傷位置。

（2）開啟探針檢測模式，基板豎直90度，探針移動到基板表面。如圖8所示。

圖8

（3）選取附近沒有劃傷的部分，探針自動伸入，當速度屬于之前設定的探針穿過光刻膜的速度范圍VA～VB內時，此刻為探針剛剛接觸膜面的位置，即為膜面的起始平面，位置傳感器發送信號，處理PC記錄此位置L。如圖9所示。

圖9

（4）根據所記錄的平面位置L，將探針在此平面平移到劃傷處，探針在穩定的壓力值下向下運動，速度為V，速度傳感器時刻監控速度變化，當速度變化時，確認速度變化值是VA～VB還是0。當速度變化值為VA～VB時，確認出探針首先觸碰到的是光刻膜，此為膜面劃傷，未傷及到Glass。

圖10

當速度未變化到VA～VB范圍內，而是直接變為0，確定為基板劃傷，以傷及到Glass，需立刻報廢。鑒別膜面劃傷和基板劃傷的功能達成。

4 結論

本文作者提出一種能夠準確鑒別彩膜工藝基板膜面劃傷和基板劃傷的宏觀檢測機（Macro），通過探針在恒定壓力作用下伸入光刻膜和Glass表面的速度的不同，準確區分出探針接觸的為光刻膜還是Glass表面，以此確定劃傷是否傷及Glass。這種方法自動化高，準確度高，能夠準確區分出基板劃傷，避免后續影響產線正常運行。有很好的推廣價值。

圖11

［1］夏子棋.TFT-LCD 制造工藝中White Mura 的消除[D].天津:天津大學,2010．

［2］畢昕.丁漢 TFT-LCD Mura缺陷機器視覺檢測方法[J].機械工程學報,2010.

［3］黃剛. 液晶顯示屏缺陷自動檢測方法的研究 [D].南京大學,2012．

［4］齊鵬,施園,劉子源.TFT-LCD Touch Mura 不良研究和改善［J］．液晶與顯示，2013，28( 2) : 205．

［5］王志龍,鄭英花,馬亮，等．L0 周邊Mura 分析及其改善研究［J］.液晶與顯示，2014，29( 5) : 668-673．

Discussion Equipment and Method of Color Filter Process Scratch

Mao Jiyu，Chen Dong，Chen Bo，Wang Chao，Chang Suijie，Cheng Yang
(Beijing BOE Display Technology Co., Beijing, 100176)

In the TFT-LCD industry, color filter process glass substrate in the transmission process,due to various reasons, it is prone to scratches, scratch into surface scratches (photoresist substrate scratched) and substrate scratch (substrate itself is scratched) two: membrane surface scratch according to the severity of Rework determination no, the substrate scrapped; while the Glass itself is very easy to scratch, in the subsequent run in occurrence of debris, important equipment pollution, so scratch Glass immediately scrapped. At present, the main methods to distinguish film surface scratch and substrate scratch are: engineers in the macro testing machine (Macro), through the glare of light, the human eye to observe. This method can distinguish the degree of heavy and very light scratches, and the accuracy rate is not high, it is easy to judge due to error caused in the subsequent run when the substrate breakage in the important equipment (coating machine, exposure machine, etc.) caused by severe Down machine production line.

The author of this paper proposed equipment and method can accurately distinguish membrane surface scratches and scratches the substrate, through the probe at constant pressure and speed into the photoresist films on the surface of Glass different, accurately distinguish probe contact for photoresist films or Glass surface, in order to determine whether the scratch and Glass.The method has high automation and high accuracy, and can accurately distinguish the scratch of the substrate and avoid subsequent influence on normal operation of the production line.

Substrate scratching; film surface scratching; probe