合肥京東方光電科技有限公司 黃少華 查 濤 胡 兵 馬強強 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 馬強強 段東東 王洪偉
目前TFT-LCD減薄通常產用化學減薄方法。對于G5.5以上尺寸TFT-LCD,通常需要減薄前進行一次切割。切割產生的玻璃碎屑在后期物流過程中,對產品表面產生細微缺陷,該類缺陷在減薄過程中會優(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。拋光是對Panel施加壓力進行處理的物理研磨工藝,因此拋光對TFT-LCD的抗壓性存在極大挑戰(zhàn)。隨著市場對TFT-LCD顯示的分辨率及輕薄化的要求持續(xù)提升,導致產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間,如何提升拋光后監(jiān)控能力提升,仍是當前拋光修復工藝管控難點。本論文通過拋光克重管理、減薄技術能力提升、拋光后監(jiān)控流程,提升拋光工藝精細化管理能力。
外觀修復;拋光工藝; 拋光監(jiān)控;Zara PT
眾所周知,TFT-LCD減薄能使產品更輕、更薄、透光性能更高。到目前為止,TFT-LCD減薄依然是TFT-LCD工藝生產中,不可或缺的工藝流程。由于減薄前1次切割碎屑原因,導致TFT-LCD減薄前表面往往存在細微缺陷,缺陷位置由于比表面積更大,在化學減薄過程中會優(yōu)先被腐蝕,因此減薄后的缺陷被進一步放大,形成具有深度的外觀不良,比如劃傷及凹點。此類外觀不良,會直接影響MDL產品品質。當前針對放大的劃傷凹點,普遍通過減薄后的拋光進行不良修復。目前TFT-LCD減薄后外觀良率普遍較低,為了提高減薄后產品良率,使得拋光成為減薄后必不可少的工序。
圖1 TFT-LCD Polish Zara機理及問題點
拋光是一種物理研磨工藝,通過對Panel表面進行物理磨削,以消除玻璃表觀缺陷。拋光消除表觀不良同時,會造成Cell盒內Zara PT風險。拋光由于外界對TFT-LCD Panel施加壓力的過程,外界壓力會造成Panel輕微形變,形變會造成Panel內部PI層被PS擠壓受損,產生PI碎屑掉落盒內,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,因此該類不良會造成對MDL資材極大浪費。因此降低改善拋光后的Zara PT,對提升MDL 資材利用率具有重要意義。由于市場需求變化,TFT-LCD朝著高PPI和輕薄化升級,導致產品耐壓性被降低。產品耐壓性降低,導致Polish Zara在減薄TFT-LCD產品中,越來越普遍。在當前業(yè)界對Polish Zara的管控,主要存在以下難點:1.Polish Zara往往存在廠家別及型號別差異性;2.影響Polish Zara最直接因素就是拋光壓力和拋光時間,如何降低減薄產品所需要的壓力與時間;3.如何有效監(jiān)控TFT-LCD拋光后Polish Zara不良,提前識別產品批次間差異性。本論文從以上三個亟待解決的問題作為出發(fā)點,通過拋光克重管理、減薄技術能力提升及拋光后監(jiān)控流程優(yōu)化,解決了當前難點。
減薄是目前TFT-LCD實現(xiàn)輕薄化的主流工藝。對于TFT-LCD 1st Cut后減薄的產品而言,由于切割碎屑導致的劃傷凹點較多,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效指標就是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,通常會要求減薄廠家嚴格管控拋光設備的壓力。但截止到目前為止,即便控制相同的拋光壓力,我們仍發(fā)現(xiàn)減薄廠家、減薄型號之間存在Polish Zara比例。廠家之間與尺寸之間Polish Zara差異性,不僅給生管排產造成被動局面,同時也造成良率損失。
圖2 TFT-LCD Polish Zara差異性現(xiàn)狀
針對減薄廠及型號別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、貼片數量、拋光設備汽缸面積、拋光設備盤重;間接影響因素:拋光設備盤尺寸,尺寸與TFT-LCD面積又將綜合影響貼片數量。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影響因素。拋光克重模型還進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鍵因子是拋光克重。我們根據不同型號設定對應拋光克重,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為不同廠家及型號拋光克重換算結果。圖4及圖5顯示拋光克重管理導入,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系圖
圖4 拋光克重導入后對Polish Zara廠家別及尺寸別改善效果
隨著市場對TFT-LCD輕薄化與高PPI化的需求度越來越高,一方面使得產品減薄后的外觀挑戰(zhàn)越來越大;另一方面導致產品耐壓性越來越差。因此,隨著市場對TFT-LCD要求升級,Polish Zara與外觀不良的矛盾將進一步加劇。如何在確保拋光后外觀良率的基礎上,如何降低拋光克重和時間,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/凹點深度的工藝方法,從而降低拋光克重和時間。圖5展示了輕薄化與高PPI化,對減薄帶來的挑戰(zhàn)性,及前處理技術發(fā)揮的重要作用。
圖5 TFT-LCD輕薄化及高PPI化對減薄的影響
減薄是通過HF腐蝕玻璃達到薄化目的的化學方法。減薄后劃傷凹點高發(fā)的根本原因為減薄前的細微損傷比表面更大,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TFT-LCD表觀缺陷進行表面處理,以此降低減薄過程中HF對微觀的損傷的優(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擴散速度極慢。在減薄前處理過程中,細微損傷處會吸附HF和濃H2SO4,HF由于會腐蝕玻璃而很快被消耗,溶液中新補充的HF由于在H2SO4無法迅速擴散,因此不能及時補充,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補充速度快于缺陷處,因此缺陷位置會被逐漸“填平”。缺陷被“填平”后的玻璃,再次經過減薄,可降低缺陷的深度,因此拋光克重和拋光時間也相應減小。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,拋光時間降低15min或克重降低20g/cm2;或者在相同拋光克重及時間下,拋光將提升1-2%的外觀良率。
Polish Zara為拋光過程中PS劃傷PI導致PI碎屑掉落Cell盒內,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,降低產品損失。由于拋光后監(jiān)控屬于長期流程,采用貼Pol方式成本較大,同時效率較低。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,實現(xiàn)Pol Test功能)進行監(jiān)控。圖7提供了Polish Zara監(jiān)控治具設計示意圖,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)控治具設計及監(jiān)控流程
眾所周知,TFT-LCD減薄是實現(xiàn)輕薄化的不可或缺流程。由于TFT-LCD減薄后外觀良率較低,使得拋光修復成為必不可少的工序。然而拋光修復表觀不良同時,會造成Cell盒內Polish Zara風險。隨著TFT-LCD市場需求朝著高PPI和輕薄化進一步提升,導致產品拋光抗壓性進一步降低。因此Polish Zara在減薄TFT-LCD過程中越來越普遍。目前減薄廠對拋光Polish Zara的管控,仍存在以下難點:1.Polish Zara廠家別及尺寸別差異性;2.如何降低拋光產品所需要的壓力與時間;3.如何有效監(jiān)控TFT-LCD拋光后Polish Zara不良,提前識別產品批次間差異性。本論文通過探索和研究,成功解決了當前Polish Zara的三個難點問題:
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. 通過導入減薄前處理技術,可有效降低拋光克重及時間;
3. 通過導入Polish Zara監(jiān)控流程,確保Polish Zara異常發(fā)現(xiàn)的及時性。
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