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

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

一、前言

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。

二、拋光克重管理

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

三、減薄前處理技術

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。

四、拋光后監(jiān)控管理

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

五、結論

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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