TFT-LCD Polish Zara工藝及拋光管理優(yōu)化研究

合肥京東方光電科技有限公司 黃少華 查 濤 胡 兵 馬強(qiáng)強(qiáng) 段東東 王洪偉

TFT-LCD Polish Zara工藝及拋光管理優(yōu)化研究

合肥京東方光電科技有限公司 黃少華 查 濤 胡 兵 馬強(qiáng)強(qiáng) 段東東 王洪偉

目前TFT-LCD減薄通常產(chǎn)用化學(xué)減薄方法。對(duì)于G5.5以上尺寸TFT-LCD，通常需要減薄前進(jìn)行一次切割。切割產(chǎn)生的玻璃碎屑在后期物流過程中，對(duì)產(chǎn)品表面產(chǎn)生細(xì)微缺陷，該類缺陷在減薄過程中會(huì)優(yōu)先受到腐蝕，形成外觀類不良。為了提升TFT-LCD減薄外觀良率，往往需要通過拋光修復(fù)。拋光是對(duì)Panel施加壓力進(jìn)行處理的物理研磨工藝，因此拋光對(duì)TFT-LCD的抗壓性存在極大挑戰(zhàn)。隨著市場(chǎng)對(duì)TFT-LCD顯示的分辨率及輕薄化的要求持續(xù)提升，導(dǎo)致產(chǎn)品的抗壓性能越來越差。TFT-LCD在拋光過程中， 受到外界受壓形變過，導(dǎo)致PI被PS擠壓后形成PI碎屑掉落，形成浮游Zara PT。目前，如何降低拋光廠家別差異，如何降低拋光壓力與時(shí)間，如何提升拋光后監(jiān)控能力提升，仍是當(dāng)前拋光修復(fù)工藝管控難點(diǎn)。本論文通過拋光克重管理、減薄技術(shù)能力提升、拋光后監(jiān)控流程，提升拋光工藝精細(xì)化管理能力。

外觀修復(fù)；拋光工藝； 拋光監(jiān)控；Zara PT

一、前言

眾所周知，TFT-LCD減薄能使產(chǎn)品更輕、更薄、透光性能更高。到目前為止，TFT-LCD減薄依然是TFT-LCD工藝生產(chǎn)中，不可或缺的工藝流程。由于減薄前1次切割碎屑原因，導(dǎo)致TFT-LCD減薄前表面往往存在細(xì)微缺陷，缺陷位置由于比表面積更大，在化學(xué)減薄過程中會(huì)優(yōu)先被腐蝕，因此減薄后的缺陷被進(jìn)一步放大，形成具有深度的外觀不良，比如劃傷及凹點(diǎn)。此類外觀不良，會(huì)直接影響MDL產(chǎn)品品質(zhì)。當(dāng)前針對(duì)放大的劃傷凹點(diǎn)，普遍通過減薄后的拋光進(jìn)行不良修復(fù)。目前TFT-LCD減薄后外觀良率普遍較低，為了提高減薄后產(chǎn)品良率，使得拋光成為減薄后必不可少的工序。

圖1 TFT-LCD Polish Zara機(jī)理及問題點(diǎn)

拋光是一種物理研磨工藝，通過對(duì)Panel表面進(jìn)行物理磨削，以消除玻璃表觀缺陷。拋光消除表觀不良同時(shí)，會(huì)造成Cell盒內(nèi)Zara PT風(fēng)險(xiǎn)。拋光由于外界對(duì)TFT-LCD Panel施加壓力的過程，外界壓力會(huì)造成Panel輕微形變，形變會(huì)造成Panel內(nèi)部PI層被PS擠壓受損，產(chǎn)生PI碎屑掉落盒內(nèi)，碎屑在背光下的宏觀現(xiàn)象即為Zara PT[1,2,3]。Zara PT不良往往只能在MDL狀態(tài)下檢出，因此該類不良會(huì)造成對(duì)MDL資材極大浪費(fèi)。因此降低改善拋光后的Zara PT,對(duì)提升MDL 資材利用率具有重要意義。由于市場(chǎng)需求變化，TFT-LCD朝著高PPI和輕薄化升級(jí)，導(dǎo)致產(chǎn)品耐壓性被降低。產(chǎn)品耐壓性降低，導(dǎo)致Polish Zara在減薄TFT-LCD產(chǎn)品中，越來越普遍。在當(dāng)前業(yè)界對(duì)Polish Zara的管控，主要存在以下難點(diǎn)：1.Polish Zara往往存在廠家別及型號(hào)別差異性；2.影響Polish Zara最直接因素就是拋光壓力和拋光時(shí)間，如何降低減薄產(chǎn)品所需要的壓力與時(shí)間；3.如何有效監(jiān)控TFT-LCD拋光后Polish Zara不良，提前識(shí)別產(chǎn)品批次間差異性。本論文從以上三個(gè)亟待解決的問題作為出發(fā)點(diǎn)，通過拋光克重管理、減薄技術(shù)能力提升及拋光后監(jiān)控流程優(yōu)化，解決了當(dāng)前難點(diǎn)。

二、拋光克重管理

減薄是目前TFT-LCD實(shí)現(xiàn)輕薄化的主流工藝。對(duì)于TFT-LCD 1st Cut后減薄的產(chǎn)品而言，由于切割碎屑導(dǎo)致的劃傷凹點(diǎn)較多，決定了減薄后的TFT-LCD的拋光過程不可或缺。目前衡量減薄廠拋光能力的重要績(jī)效指標(biāo)就是Polish Zara Ratio。我們研究發(fā)現(xiàn)，引起Polish Zara最主要影響因素是施加在TFT-LCD表面的拋光壓力，壓力越小，意味著TFT-LCD內(nèi)部PI受PS擠壓的受力越小，從而PI受損的概率降低。為了最大化限度降低Polish Zara，通常會(huì)要求減薄廠家嚴(yán)格管控拋光設(shè)備的壓力。但截止到目前為止，即便控制相同的拋光壓力，我們?nèi)园l(fā)現(xiàn)減薄廠家、減薄型號(hào)之間存在Polish Zara比例。廠家之間與尺寸之間Polish Zara差異性，不僅給生管排產(chǎn)造成被動(dòng)局面，同時(shí)也造成良率損失。

圖2 TFT-LCD Polish Zara差異性現(xiàn)狀

針對(duì)減薄廠及型號(hào)別Polish Zara差異性，我們創(chuàng)新性地引入克重概念，并建立了拋光克重管理模型：

克重是指TFT-LCD單位面積（cm2）在拋光過程中承受的重量（g），稱之為K克重。

圖3 拋光克重與影響因子邏輯關(guān)系圖

為了更清晰闡述影響克重的因素，我們建立了克重與不同因子的邏輯關(guān)系圖。從拋光克重的模型可以發(fā)現(xiàn)，影響拋光克重的因素包含直接因素和間接因素。直接影響因素：拋光壓力、TFT-LCD面積、貼片數(shù)量、拋光設(shè)備汽缸面積、拋光設(shè)備盤重；間接影響因素：拋光設(shè)備盤尺寸，尺寸與TFT-LCD面積又將綜合影響貼片數(shù)量。因此影響拋光克重的因素因子較多，拋光壓力只是影響拋光克重的其中一個(gè)影響因素。拋光克重模型還進(jìn)一步解釋了我們管控相同的拋光壓力，仍舊無法避免Polish Zara廠家別與尺寸別差異性的原因。

根據(jù)拋光克重模型，我們可以得出管控Polish Zara廠家別搞或尺寸別的關(guān)鍵因子是拋光克重。我們根據(jù)不同型號(hào)設(shè)定對(duì)應(yīng)拋光克重，通過克重公式換算成不同廠家需求的拋光壓力或者數(shù)量，最終消除Polish Zara廠家別及尺寸別差異性。其中表1為不同廠家及型號(hào)拋光克重?fù)Q算結(jié)果。圖4及圖5顯示拋光克重管理導(dǎo)入，使得Polish Zara廠家別差異以及尺寸別差異明顯改善。

表1 拋光克重與影響因子邏輯關(guān)系圖

圖4 拋光克重導(dǎo)入后對(duì)Polish Zara廠家別及尺寸別改善效果

三、減薄前處理技術(shù)

隨著市場(chǎng)對(duì)TFT-LCD輕薄化與高PPI化的需求度越來越高，一方面使得產(chǎn)品減薄后的外觀挑戰(zhàn)越來越大；另一方面導(dǎo)致產(chǎn)品耐壓性越來越差。因此，隨著市場(chǎng)對(duì)TFT-LCD要求升級(jí)，Polish Zara與外觀不良的矛盾將進(jìn)一步加劇。如何在確保拋光后外觀良率的基礎(chǔ)上，如何降低拋光克重和時(shí)間，依然是TFT-LCD減薄行業(yè)不得不深入研究的課題。本論文從減薄前處理為突破口，尋找一種可以降低減薄后劃傷/凹點(diǎn)深度的工藝方法，從而降低拋光克重和時(shí)間。圖5展示了輕薄化與高PPI化，對(duì)減薄帶來的挑戰(zhàn)性，及前處理技術(shù)發(fā)揮的重要作用。

圖5 TFT-LCD輕薄化及高PPI化對(duì)減薄的影響

減薄是通過HF腐蝕玻璃達(dá)到薄化目的的化學(xué)方法。減薄后劃傷凹點(diǎn)高發(fā)的根本原因?yàn)闇p薄前的細(xì)微損傷比表面更大，因此在減薄過程中優(yōu)先受到腐蝕，腐蝕的深度受HF濃度控制。圖1是描述減薄前處理過程及原理。減薄前處理是減薄前先對(duì)TFT-LCD表觀缺陷進(jìn)行表面處理，以此降低減薄過程中HF對(duì)微觀的損傷的優(yōu)先腐蝕。通常是在減薄前加入HF和濃H2SO4，由于濃硫酸屬于高粘度液體，HF在濃H2SO4擴(kuò)散速度極慢。在減薄前處理過程中，細(xì)微損傷處會(huì)吸附HF和濃H2SO4，HF由于會(huì)腐蝕玻璃而很快被消耗，溶液中新補(bǔ)充的HF由于在H2SO4無法迅速擴(kuò)散，因此不能及時(shí)補(bǔ)充，從而降低缺陷處的玻璃腐蝕速度。其他非缺陷處的玻璃由于與溶液接觸面積更大，HF補(bǔ)充速度快于缺陷處，因此缺陷位置會(huì)被逐漸“填平”。缺陷被“填平”后的玻璃，再次經(jīng)過減薄，可降低缺陷的深度，因此拋光克重和拋光時(shí)間也相應(yīng)減小。圖6提供了減薄前處理的原理示意圖；同步展示通過減薄前處理，在相同外觀良率下，拋光時(shí)間降低15min或克重降低20g/cm2；或者在相同拋光克重及時(shí)間下，拋光將提升1-2%的外觀良率。

四、拋光后監(jiān)控管理

Polish Zara為拋光過程中PS劃傷PI導(dǎo)致PI碎屑掉落Cell盒內(nèi)，故該類不良需在貼Pol后加背光下可見。為了防止Polish Zara在拋光后大批量爆發(fā)，造成批量性產(chǎn)品損失，我們同步建立了拋光后Polish Zara監(jiān)控方案。若監(jiān)控到拋光后Zara異常，以便提前優(yōu)化變更拋光參數(shù)，降低產(chǎn)品損失。由于拋光后監(jiān)控屬于長(zhǎng)期流程，采用貼Pol方式成本較大，同時(shí)效率較低。因此減薄廠在拋光后使用Pol治具（Pol貼附玻璃上，將Q-PNL放置在玻璃中間，實(shí)現(xiàn)Pol Test功能）進(jìn)行監(jiān)控。圖7提供了Polish Zara監(jiān)控治具設(shè)計(jì)示意圖，以及拋光后Polish Zara示意圖。

圖6 減薄前處理原理及效果

圖7 Polish Zara監(jiān)控治具設(shè)計(jì)及監(jiān)控流程

五、結(jié)論

眾所周知，TFT-LCD減薄是實(shí)現(xiàn)輕薄化的不可或缺流程。由于TFT-LCD減薄后外觀良率較低，使得拋光修復(fù)成為必不可少的工序。然而拋光修復(fù)表觀不良同時(shí)，會(huì)造成Cell盒內(nèi)Polish Zara風(fēng)險(xiǎn)。隨著TFT-LCD市場(chǎng)需求朝著高PPI和輕薄化進(jìn)一步提升，導(dǎo)致產(chǎn)品拋光抗壓性進(jìn)一步降低。因此Polish Zara在減薄TFT-LCD過程中越來越普遍。目前減薄廠對(duì)拋光Polish Zara的管控，仍存在以下難點(diǎn)：1.Polish Zara廠家別及尺寸別差異性；2.如何降低拋光產(chǎn)品所需要的壓力與時(shí)間；3.如何有效監(jiān)控TFT-LCD拋光后Polish Zara不良，提前識(shí)別產(chǎn)品批次間差異性。本論文通過探索和研究，成功解決了當(dāng)前Polish Zara的三個(gè)難點(diǎn)問題：

1. 通過引入拋光克重（Q-PNL單位面積承受重量），可有效消除廠家別及尺寸別Zara差異；

2. 通過導(dǎo)入減薄前處理技術(shù)，可有效降低拋光克重及時(shí)間；

3. 通過導(dǎo)入Polish Zara監(jiān)控流程，確保Polish Zara異常發(fā)現(xiàn)的及時(shí)性。

[1]陳杰,管禮志,孟凡維,高榮榮,劉俊豪.TFT-LCD邊角Zara Particle研究和改善[J].數(shù)字通信世界,2015,08:188-189.

[2]王海成,董天松,鄭英花,劉華.TFT-LCD制程中Zara點(diǎn)狀不良的產(chǎn)生與改善研究[J].液晶顯示與技術(shù),2013,28(05):707-710.

[3]劉利萍,吳濤,劉俊豪,葉超前,陸相晚,崔完镕.小尺寸FFS產(chǎn)品Zara分析與改善研究[J].液晶與顯示,2014,29(05):697-702.