淺談彩色濾光片生產(chǎn)制程不良解析及設(shè)備應(yīng)用

顏媛

摘 要：中電熊貓液晶材料科技有限公司自2012年建廠以來，在產(chǎn)線設(shè)備裝機(jī)、調(diào)試的同時，也兼顧著實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)設(shè)備安裝，主要設(shè)備有FT-IR（紅外光譜儀）、SEM/EDS（掃描電子顯微鏡/能譜儀）、3D顯微鏡、小型色度機(jī)、接觸式膜厚計(jì)。自2013年年底開始陸續(xù)投入使用，現(xiàn)已能夠充分配合產(chǎn)線，對不良缺陷的形態(tài)、成分進(jìn)行定量定性分析，也可對成品進(jìn)行信賴性測試。

關(guān)鍵詞：不良品 紅紅外光譜儀 客訴NR 掃描電子顯微鏡

中圖分類號：TN141 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（b）-0110-02

隨著TFT-LCD（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，薄膜晶體管液晶顯示器）的流行，TFT-LCD正逐漸成為主流顯示設(shè)備。在TFT-LCD顯示設(shè)備當(dāng)中，TFT-LCD面板是其主要部件。作為TFT-LCD面板的重要組件之一，彩色濾光片（Color Filter，簡稱CF）的質(zhì)量對整個TFT-LCD產(chǎn)品影響巨大。而在彩色濾光片制造中會出現(xiàn)一些常見的和突發(fā)的缺陷問題，它們直接影響著本身的合格率，也影響著TFT-LCD面板客戶的合格率和滿意度。為此，我們必須著力對這些缺陷進(jìn)行分析并找到快速、有效的解決方案，因此制程不良的解析及解析設(shè)備的有效應(yīng)用變得至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)室是確保產(chǎn)線高品質(zhì)、高質(zhì)量生產(chǎn)的后備力量，是分析產(chǎn)線不良的重要環(huán)節(jié)。對CF產(chǎn)品進(jìn)行表面、切面觀察分析，品質(zhì)確認(rèn)，信賴性測試等。

1 實(shí)驗(yàn)室不良品解析種類

匯總實(shí)驗(yàn)室分析事項(xiàng)，主要需分析事項(xiàng)為客訴不良品解析、產(chǎn)線其他測試、異物取樣成分分析。

（1）客訴不良：異常集中于異物類，顯影不良、色度異常、共通等。較嚴(yán)重的是38.5 UV2A NR不良，周不良率最高達(dá)到1.3%。現(xiàn)每周客戶端會對NR不良進(jìn)行挑樣解析，在顯微鏡下區(qū)分不良發(fā)生側(cè)（TFT/CF/Cell），做好分類，CF責(zé)不良品將由我們?nèi)』亟馕觯臍v調(diào)查，成因分析。

（2）產(chǎn)線異物取樣成分分析：在平時對設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)過程中，對粉末狀異物、磨屑、升華物等取樣進(jìn)行成分分析，或針對造成產(chǎn)線良率低，修補(bǔ)難的已知缺陷不良進(jìn)行取樣，分析不良原因，以解決產(chǎn)線良率低的問題。

2 實(shí)驗(yàn)室不良品解析設(shè)備

2.1 FT-IR（紅外光譜儀）

連續(xù)波長的紅外光通過物質(zhì)，某些波長的光被物質(zhì)吸收，物質(zhì)分子中某個基團(tuán)振動頻率與紅外光的頻率一樣，二者發(fā)生共振，分子吸收能量，由基態(tài)振動能級躍進(jìn)到能量較高的振動能級。因此，通過紅紅外光譜圖，可鑒別物質(zhì)的類型。

紅外光譜圖表示分子吸收紅外的情況?？v坐標(biāo)T%表示百分透光率，即紅外吸收的強(qiáng)弱。T%=（I/I0）%，I為透過光強(qiáng)度，I0為入射光強(qiáng)度。橫坐標(biāo)表示波數(shù)σ，σ=1/[λ（cm）]=104/[λ（μm）]（cm-1）。

FT-IR紅外光譜儀分析主要針對有機(jī)物的能譜圖進(jìn)行比對，需事先建立充足的數(shù)據(jù)庫，有利于在產(chǎn)線有突發(fā)不良時，在未知成因的情況下，進(jìn)行FT-IR成分分析，進(jìn)行能譜比對，以匹配出性質(zhì)最為相近的物質(zhì)。因數(shù)據(jù)庫限制，產(chǎn)線設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)時，需收集異常物質(zhì)，如粉末狀碎屑、潤滑油、升華物等，進(jìn)行FT-IR打樣，完善數(shù)據(jù)庫。

2.2 SEM/EDS（掃描電子顯微鏡/能譜儀）

2.2.1 掃描電子顯微鏡

主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態(tài)，即用狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產(chǎn)生各種效應(yīng)，其中主要是樣品的二次電子發(fā)射。二次電子能夠產(chǎn)生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點(diǎn)成像的方法獲得放大像。

SEM的優(yōu)點(diǎn)是：（1）有較高的放大倍數(shù)，放大倍數(shù)連續(xù)可調(diào)；（2）有很大的景深，視野大，成像富有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)；（3）試樣制備簡單。

2.2.2 能譜儀

用來對材料微區(qū)成分元素種類與含量分析，配合掃描電子顯微鏡的使用。因各種元素具有自己的X射線特征波長，特征波長的大小則取決于能級躍遷過程中釋放出的特征能量，能譜儀就是利用不同元素X射線光子特征能量不同這一特點(diǎn)來進(jìn)行成分分析的。

2.2.3 SEM/EDS實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用實(shí)例

38.5 UV2A產(chǎn)品客訴NR爆量，實(shí)驗(yàn)室持續(xù)解析不良品，NR類型主要是異物型及PS高模式。

NR解析思路如下。

（1）查詢客戶碼對應(yīng)CF ID，確認(rèn)廠內(nèi)生產(chǎn)履歷，記錄基板各制程作業(yè)線別、時間以及該基板是否經(jīng)過repair站點(diǎn)。對比客戶端解析顯微鏡圖片對應(yīng)產(chǎn)線AOI及修補(bǔ)有無檢出同類缺陷。確定不良產(chǎn)品經(jīng)過的線體，制程參數(shù)。

（2）3D顯微鏡20X觀察異物表面形態(tài)，并于50X下測量異物高度，記錄3D圖像。測量異物大小，高度，區(qū)分異物位于畫素層別。

（3）根據(jù)3D顯微鏡記錄圖片，查詢該基板在repair站點(diǎn)及各制程AOI review圖片。若有對應(yīng)異物點(diǎn)，記錄坐標(biāo)，依次查詢前制程AOI上報(bào)坐標(biāo)點(diǎn)，找到異物產(chǎn)生線別。

（4）選取特征性較明顯的異物進(jìn)行EDS成分分析。

（5）根據(jù)EDS成分分析，初步確定異物成分及產(chǎn)生工序，結(jié)合產(chǎn)線查詢結(jié)果，找出共通性。從而確定不良成因。

利用SEM，能夠更為細(xì)致地觀察樣品表面形態(tài)，可測量兩點(diǎn)間距離，如ITO/PI膜厚，傾斜角度后觀察斷層，分析不良品成因。EDS可精確分析樣品所含元素種類及含量，用于辨別異物成分，但不能完全將異物定性。

2.3 3D顯微鏡

3D顯微鏡可利用2D、3D模式，觀察樣品表面形態(tài)，水平、豎直、點(diǎn)與點(diǎn)間測量距離，亦可選取參照物，測量目標(biāo)物體的高度。倍率有5X/10X/20X/50X/100X。具備表面觀察及高度測量功能。

在不良品解析中，3D顯微鏡的應(yīng)用實(shí)例如下。

（1）客訴mura、NR、修補(bǔ)不良等，可利用3D顯微鏡測量PS和異物高度。

（2）廠內(nèi)異物取樣表面觀察、3D測高。

2.4 小型色度機(jī)

小型色度機(jī)主要針對Mura類不良進(jìn)行分析。廣泛應(yīng)用于色差mura解析、信賴性實(shí)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)片測試等。

Mura解析思路如下。

將客戶端取回標(biāo)記好Mura位置，去除PI的樣片，先至Macro綠燈下目視觀察，確認(rèn)Mura是否肉眼可見，形狀，位置及可視角度。

至小型色度機(jī)橫跨Mura區(qū)域逐個測量RGB畫素的色度值。

將結(jié)果作成圖表，對比數(shù)據(jù)，確認(rèn)Mura區(qū)與非Mura區(qū)色度差值。一般差值超過3%?？芍苯哟_定為該色阻層異常，對應(yīng)為膜厚差異，可推測為涂布制程產(chǎn)生不良。鎖定線體及機(jī)臺，進(jìn)行原因分析。

2.5 接觸式膜厚計(jì)

接觸式膜厚計(jì)可精確測量樣品膜厚，精度達(dá)到0.01μm，主要用于RGB膜厚、牛角、ITO膜厚等高度測量。針對客戶端返回的樣品，因無法進(jìn)行光學(xué)式膜厚測量，僅可使用接觸式膜厚計(jì)進(jìn)行膜厚段差測量。此設(shè)備使用前制樣很關(guān)鍵，需先在樣品上針對測量區(qū)域用刀片刮出V字樣區(qū)域，測量區(qū)位于V字尖端，測量時橫跨尖端進(jìn)行接觸式測量。

3 結(jié)語

目前TFT-LCD所應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對于不良的分析已有一定的經(jīng)驗(yàn)，但針對不良品的定量定性分析還存在一定的難度，需持續(xù)摸索，不斷累積經(jīng)驗(yàn)，將更先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的不良分析中。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬群剛.TFT-LCD原理與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011：147-148.

[2] 黃新民，解挺.材料分析測試方法[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006.