TFT-LCD行業(yè)Particle管控和改善方法研究

合肥京東方光電科技有限公司 葉超前 鈕曼萍 王祥臻 童 冉 劉俊豪 秦 衛(wèi) 杜永剛

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TFT-LCD行業(yè)Particle管控和改善方法研究

合肥京東方光電科技有限公司 葉超前 鈕曼萍 王祥臻 童 冉 劉俊豪 秦 衛(wèi) 杜永剛

本文研究了TFT-LCD行業(yè)Particle產(chǎn)生的原因并分類，在基于環(huán)境、人員、設(shè)備、氣流的研究上，并通過設(shè)備氣流優(yōu)化、人員行為改善、建立Manifold監(jiān)控系統(tǒng)，形成一套完整的Particle管控和改善體系。研究表明：在人員標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、氣流回環(huán)穩(wěn)定時(shí)，通過改善設(shè)備內(nèi)Particle，可使Particle基數(shù)控制在10個(gè)以內(nèi)（Particle大小0.3um/每臺(tái)設(shè)備內(nèi)）。

LCD；Particle；Manifold監(jiān)控；環(huán)境；氣流；設(shè)備；人員

1 引言

隨著CRT技術(shù)被TFT-LCD技術(shù)完全取代，各行各業(yè)對(duì)顯示器的使用范圍也不斷增大。為了滿足各行業(yè)對(duì)顯示器用量日益增加的需求，我們除了滿足客戶高響應(yīng)速度、高分辨率、寬視角的要求，還需要增加自身的產(chǎn)量投入市場(chǎng)，而提升產(chǎn)能的同時(shí)，也需要保證產(chǎn)品的品質(zhì)以便能提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。在本文中，我們通過對(duì)各尺寸產(chǎn)品Particle類不良分析及生產(chǎn)環(huán)境的改善，收集了大量的數(shù)據(jù)，建立了一種可以方便快捷準(zhǔn)確的管控模式和改善策略。

2 Particle造成的不良分類

因?yàn)镻article Size及位置的影響，我們將Particle造成的不良分為以下三類［1］：

第一類：Particle落/壓在DataGate Common線上，造成相應(yīng)的線不良，點(diǎn)燈時(shí)可看見明顯的Particle點(diǎn)；

第二類：Particle Size較小，落在像素區(qū)，點(diǎn)燈現(xiàn)象多為亮點(diǎn)類不良；

第三類：Particle Size較大，落在Panel內(nèi)部，影響到盒厚，判定為Particle，點(diǎn)燈可見不良區(qū)域帶暈，泛白。

表1 Particle造成的不良分類Table 1 Adverse classification caused by Particle

3 Particle引起的不良分析過程及結(jié)果

我們對(duì)分為三大類的不良挑取了比較具有代表性的樣品進(jìn)行了分析，包括我們的分析方法和結(jié)果。通過對(duì)各類不良分析，得到如下結(jié)論：

第一類：Particle起因線不良，多數(shù)為金屬異物使線路與CF側(cè)ITO導(dǎo)通或者其他異物使線路斷開，形成線不良；

第二類：S級(jí)成因多數(shù)為生產(chǎn)時(shí)異物落在顯示區(qū)域，影響該區(qū)域的液晶偏轉(zhuǎn)形成亮點(diǎn)不良；

第三類：Particle多為大的異物落在顯示區(qū)域造成，模式分為金屬類，有機(jī)物類等。

4 Particle的源頭及產(chǎn)塵原因分析

Particle對(duì)生產(chǎn)品質(zhì)的影響是極大的，而我們的潔凈間生產(chǎn)線就是為了避免此類情況的出現(xiàn)。而事實(shí)上，潔凈間中也有各類異物的存在，異物的來源我們可以分為以下幾類：

（1）人員：進(jìn)入潔凈間需要穿戴無塵服、無塵鞋、防靜電手套及防塵手套，而受工作時(shí)間及教育狀況影響，一些接觸設(shè)備的人員違規(guī)操作（如圖1所示），人員是一個(gè)移動(dòng)的Particle源（Particle Counter測(cè)量拉下口罩后Size 0.3um以上的有3046）。難，氣流分析對(duì)設(shè)備的要求較高，且氣流的改善難度較其他三類難，因?yàn)闅饬鞯母纳粕婕皬S房Layout的變更，而廠房Layout設(shè)計(jì)是在建廠初期就設(shè)定完畢的，后期變更將非常困難。如圖2所示，設(shè)備內(nèi)存在擾流，Particle不能有效排出。

圖1 人員常見違規(guī)行為Fig.1 Common violations of personnel

圖2 生產(chǎn)設(shè)備氣流狀況示意圖Fig 2. Schematic diagram of airflow status of production equipment

（3）環(huán)境：分為有人環(huán)境、無人環(huán)境，有人環(huán)境為潔凈間2m以下，沒有設(shè)備的空間，此部分由于人員存在，所以稱為有人環(huán)境，而有人環(huán)境的影響因素為人員，這里不再贅敘。

無人環(huán)境是指潔凈間2m以上的空間及周圍隱藏的管道部分，此部分存在FFU以及通風(fēng)口，這部分由于排氣和通風(fēng)管的存在，因此形成氣流的回環(huán)，如果氣流循環(huán)經(jīng)過設(shè)備區(qū)域，則會(huì)將微小Particle帶入設(shè)備腔室，如果氣流一直保持一個(gè)方向，那么會(huì)在設(shè)備腔室形成Particle Source；

（4）設(shè)備：人員的影響主要是作業(yè)時(shí)不遵守作業(yè)指導(dǎo)書且本身就是Particle源，在作業(yè)完成后，會(huì)使設(shè)備內(nèi)Particle超標(biāo)；設(shè)備磨損產(chǎn)塵主要是在各設(shè)備承軸及滑桿區(qū)域；而氣流的影響相對(duì)比較難以捉摸，在不同的時(shí)間使用不同的腔室或者打開了安全門，都會(huì)使氣流的方向有所變化，從而Particle堆積存在不可預(yù)估性。

5 改善方法研究

如上所述，影響Particle發(fā)生率的主要因素為人員、設(shè)備、環(huán)境、氣流。

（1）作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化：我們對(duì)比了某產(chǎn)線工作日與周末的Yield，發(fā)現(xiàn)周末略高于工作日，而周末此生產(chǎn)線的人員遠(yuǎn)低于工作日。而生產(chǎn)是離不開人的，因此我們能做的只有在不影響生產(chǎn)的情況下，規(guī)范人員行為并加強(qiáng)教育，同時(shí)進(jìn)行人員管控，避免人員扎堆，同時(shí)實(shí)行專人專線。某種程度上人員教育不能算是一個(gè)改善方法，而是防患于未然。

（2）設(shè)備磨損：以O(shè)DF LC設(shè)備腔室內(nèi)Particle改善為例，通過測(cè)試和排查，最終認(rèn)定在機(jī)械承軸或者傳動(dòng)部位存在磨損，或者由運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生殘余油漬等。為此我們通過Manifold設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。

如圖3a所示，腔室內(nèi)各點(diǎn)利用Manifold測(cè)試的結(jié)果，絲桿部位的Particle總數(shù)（1956）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他區(qū)域（126），因此我們進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)絲桿區(qū)域的磨損是整個(gè)腔室最嚴(yán)重的。如圖3b所示為機(jī)臺(tái)絲桿部位，作為傳動(dòng)部件，相對(duì)磨損較大，因此細(xì)碎異物隨機(jī)臺(tái)移動(dòng)帶來的氣流而漂浮，從而Particle超標(biāo)。解決方法：在Stage下方絲桿處安裝排氣設(shè)備，通過排氣設(shè)備吸走磨損產(chǎn)生的碎屑，從而降低Particle均值（圖3c、圖4）。

圖3 設(shè)備磨損改善Fig.3 Equipment wear improved

圖4 絲桿加裝排氣前后Particle變化Fig.4 The Particle changes of the screw rod before and after the installation of exhaust gas

（3）氣流優(yōu)化［2］：以PI Coater設(shè)備氣流改善為例。PI Coater設(shè)備磨損的改善是和上述的LC設(shè)備改善方法一樣，同樣是在磨損部分增加排氣設(shè)備，從而使磨損產(chǎn)生的Particle排除。而進(jìn)一步監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，磨損部分的Particle均值下降到10以內(nèi)，而實(shí)際周邊分布的Manifold監(jiān)控點(diǎn)的Particle數(shù)據(jù)仍會(huì)有超標(biāo)，我們檢查設(shè)備周邊的縫隙，通過風(fēng)速測(cè)試儀發(fā)現(xiàn)，氣流通過設(shè)備周邊的縫隙進(jìn)入設(shè)備內(nèi)，氣流會(huì)將設(shè)備外的Particle帶入腔室內(nèi)部從而超標(biāo)。

圖5 Coater內(nèi)外封堵情況Fig 5. The closure of the situation inside and outside of Coater

如圖5所示，對(duì)Coater內(nèi)外進(jìn)行封堵。如圖6所示，Particle均值有下降，但依然存在超標(biāo)，我們推測(cè)為排氣設(shè)備的氣壓小于FFU及TRF的氣壓，因此壓強(qiáng)失衡，設(shè)備內(nèi)仍處于氣流流動(dòng)狀態(tài)，所以我們需要對(duì)氣壓進(jìn)行調(diào)整，我們的方案是增大排氣設(shè)備的流量。在完全封堵后，仍不能完全降低Particle均值，而在調(diào)節(jié)完氣壓使腔室內(nèi)氣壓平衡后，設(shè)備內(nèi)Particle均值降到一個(gè)很低的水準(zhǔn)，但仍然存在Particle，是因?yàn)闊o法完全使氣壓平衡，各腔室是聯(lián)通的，只能將負(fù)壓改善到一個(gè)非常低的水平后再去降低別的腔室，使一整條生產(chǎn)線的內(nèi)部氣壓平衡。

圖6 封堵+增加氣流量效果Fig 6. Effect of plugging and increase gas flow

6 總結(jié)

通過上述分析，我們的Particle改善方法研究總結(jié)出一個(gè)完整的流程。上述流程以Manifold監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，聯(lián)合工程部門、測(cè)試部門、分析部門一起對(duì)整體生產(chǎn)Line的Particle進(jìn)行監(jiān)控分析和改善，而依據(jù)分析結(jié)果，負(fù)壓為造成設(shè)備Particle超標(biāo)的根本原因，因此改善的方向是負(fù)壓平衡。負(fù)壓平衡對(duì)于后續(xù)新工廠建立有積極意義，在新工廠和車間建設(shè)時(shí)考慮負(fù)壓平衡因素，將會(huì)使異物造成的不良大大降低，這是本研究最有意義的地方和最具價(jià)值的改善點(diǎn)。

［1］劉利萍.小尺寸FFS產(chǎn)品Zara分析與改善研究［J］.液晶與顯示，2014（5）.

［2］元榮載.通過LCD潔凈間氣流改善提升良品率［J］.潔凈與空調(diào)技術(shù)，2012（1）.

Research on Particle control and improvement method in TFT-LCD industry

Hefei BOE Optoelectronics Technology Co.， Ltd Ye chaoqian Niu Manping Wang Xiangzhen Qin Wei Liu Junhao

This paper studies the cause of Particle and TFT - LCD industry classification. Based on the research of environment personnel equipment air， improve through air， staff behavior， Manifold Particle within the control equipment of the monitoring system， established a complete set of Particle control and improve the system of the present stage. The research shows the loopback stable airflow， the norms of behavior， by improving the equipment inside the Particle， can make the base of Particle control within 10 （particle size 0.3um per equipment）.

LCD， Particle， Manifold system， Environment， Air flow， Equipment， Operator

葉超前（1989—），男，安徽銅陵人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，從事液晶顯示領(lǐng)域新產(chǎn)品導(dǎo)入和不良改善方向。