TFT-LCD Polish Zara工艺及抛光管理优化研究

合肥京东方光电科技有限公司 黄少华 查 涛 胡 兵 马强强 段东东 王洪伟

TFT-LCD Polish Zara工艺及抛光管理优化研究

合肥京东方光电科技有限公司 黄少华 查 涛 胡 兵 马强强 段东东 王洪伟

目前TFT-LCD减薄通常产用化学减薄方法。对于G5.5以上尺寸TFT-LCD，通常需要减薄前进行一次切割。切割产生的玻璃碎屑在后期物流过程中，对产品表面产生细微缺陷，该类缺陷在减薄过程中会优先受到腐蚀，形成外观类不良。为了提升TFT-LCD减薄外观良率，往往需要通过抛光修复。抛光是对Panel施加压力进行处理的物理研磨工艺，因此抛光对TFT-LCD的抗压性存在极大挑战。随着市场对TFT-LCD显示的分辨率及轻薄化的要求持续提升，导致产品的抗压性能越来越差。TFT-LCD在抛光过程中， 受到外界受压形变过，导致PI被PS挤压后形成PI碎屑掉落，形成浮游Zara PT。目前，如何降低抛光厂家别差异，如何降低抛光压力与时间，如何提升抛光后监控能力提升，仍是当前抛光修复工艺管控难点。本论文通过抛光克重管理、减薄技术能力提升、抛光后监控流程，提升抛光工艺精细化管理能力。

外观修复；抛光工艺； 抛光监控；Zara PT

一、前言

众所周知，TFT-LCD减薄能使产品更轻、更薄、透光性能更高。到目前为止，TFT-LCD减薄依然是TFT-LCD工艺生产中，不可或缺的工艺流程。由于减薄前1次切割碎屑原因，导致TFT-LCD减薄前表面往往存在细微缺陷，缺陷位置由于比表面积更大，在化学减薄过程中会优先被腐蚀，因此减薄后的缺陷被进一步放大，形成具有深度的外观不良，比如划伤及凹点。此类外观不良，会直接影响MDL产品品质。当前针对放大的划伤凹点，普遍通过减薄后的抛光进行不良修复。目前TFT-LCD减薄后外观良率普遍较低，为了提高减薄后产品良率，使得抛光成为减薄后必不可少的工序。

图1 TFT-LCD Polish Zara机理及问题点

抛光是一种物理研磨工艺，通过对Panel表面进行物理磨削，以消除玻璃表观缺陷。抛光消除表观不良同时，会造成Cell盒内Zara PT风险。抛光由于外界对TFT-LCD Panel施加压力的过程，外界压力会造成Panel轻微形变，形变会造成Panel内部PI层被PS挤压受损，产生PI碎屑掉落盒内，碎屑在背光下的宏观现象即为Zara PT[1,2,3]。Zara PT不良往往只能在MDL状态下检出，因此该类不良会造成对MDL资材极大浪费。因此降低改善抛光后的Zara PT,对提升MDL 资材利用率具有重要意义。由于市场需求变化，TFT-LCD朝着高PPI和轻薄化升级，导致产品耐压性被降低。产品耐压性降低，导致Polish Zara在减薄TFT-LCD产品中，越来越普遍。在当前业界对Polish Zara的管控，主要存在以下难点：1.Polish Zara往往存在厂家别及型号别差异性；2.影响Polish Zara最直接因素就是抛光压力和抛光时间，如何降低减薄产品所需要的压力与时间；3.如何有效监控TFT-LCD抛光后Polish Zara不良，提前识别产品批次间差异性。本论文从以上三个亟待解决的问题作为出发点，通过抛光克重管理、减薄技术能力提升及抛光后监控流程优化，解决了当前难点。

二、抛光克重管理

减薄是目前TFT-LCD实现轻薄化的主流工艺。对于TFT-LCD 1st Cut后减薄的产品而言，由于切割碎屑导致的划伤凹点较多，决定了减薄后的TFT-LCD的抛光过程不可或缺。目前衡量减薄厂抛光能力的重要绩效指标就是Polish Zara Ratio。我们研究发现，引起Polish Zara最主要影响因素是施加在TFT-LCD表面的抛光压力，压力越小，意味着TFT-LCD内部PI受PS挤压的受力越小，从而PI受损的概率降低。为了最大化限度降低Polish Zara，通常会要求减薄厂家严格管控抛光设备的压力。但截止到目前为止，即便控制相同的抛光压力，我们仍发现减薄厂家、减薄型号之间存在Polish Zara比例。厂家之间与尺寸之间Polish Zara差异性，不仅给生管排产造成被动局面，同时也造成良率损失。

图2 TFT-LCD Polish Zara差异性现状

针对减薄厂及型号别Polish Zara差异性，我们创新性地引入克重概念，并建立了抛光克重管理模型：

克重是指TFT-LCD单位面积（cm2）在抛光过程中承受的重量（g），称之为K克重。

图3 抛光克重与影响因子逻辑关系图

为了更清晰阐述影响克重的因素，我们建立了克重与不同因子的逻辑关系图。从抛光克重的模型可以发现，影响抛光克重的因素包含直接因素和间接因素。直接影响因素：抛光压力、TFT-LCD面积、贴片数量、抛光设备汽缸面积、抛光设备盘重；间接影响因素：抛光设备盘尺寸，尺寸与TFT-LCD面积又将综合影响贴片数量。因此影响抛光克重的因素因子较多，抛光压力只是影响抛光克重的其中一个影响因素。抛光克重模型还进一步解释了我们管控相同的抛光压力，仍旧无法避免Polish Zara厂家别与尺寸别差异性的原因。

根据抛光克重模型，我们可以得出管控Polish Zara厂家别搞或尺寸别的关键因子是抛光克重。我们根据不同型号设定对应抛光克重，通过克重公式换算成不同厂家需求的抛光压力或者数量，最终消除Polish Zara厂家别及尺寸别差异性。其中表1为不同厂家及型号抛光克重换算结果。图4及图5显示抛光克重管理导入，使得Polish Zara厂家别差异以及尺寸别差异明显改善。

表1 抛光克重与影响因子逻辑关系图

图4 抛光克重导入后对Polish Zara厂家别及尺寸别改善效果

三、减薄前处理技术

随着市场对TFT-LCD轻薄化与高PPI化的需求度越来越高，一方面使得产品减薄后的外观挑战越来越大；另一方面导致产品耐压性越来越差。因此，随着市场对TFT-LCD要求升级，Polish Zara与外观不良的矛盾将进一步加剧。如何在确保抛光后外观良率的基础上，如何降低抛光克重和时间，依然是TFT-LCD减薄行业不得不深入研究的课题。本论文从减薄前处理为突破口，寻找一种可以降低减薄后划伤/凹点深度的工艺方法，从而降低抛光克重和时间。图5展示了轻薄化与高PPI化，对减薄带来的挑战性，及前处理技术发挥的重要作用。

图5 TFT-LCD轻薄化及高PPI化对减薄的影响

减薄是通过HF腐蚀玻璃达到薄化目的的化学方法。减薄后划伤凹点高发的根本原因为减薄前的细微损伤比表面更大，因此在减薄过程中优先受到腐蚀，腐蚀的深度受HF浓度控制。图1是描述减薄前处理过程及原理。减薄前处理是减薄前先对TFT-LCD表观缺陷进行表面处理，以此降低减薄过程中HF对微观的损伤的优先腐蚀。通常是在减薄前加入HF和浓H2SO4，由于浓硫酸属于高粘度液体，HF在浓H2SO4扩散速度极慢。在减薄前处理过程中，细微损伤处会吸附HF和浓H2SO4，HF由于会腐蚀玻璃而很快被消耗，溶液中新补充的HF由于在H2SO4无法迅速扩散，因此不能及时补充，从而降低缺陷处的玻璃腐蚀速度。其他非缺陷处的玻璃由于与溶液接触面积更大，HF补充速度快于缺陷处，因此缺陷位置会被逐渐“填平”。缺陷被“填平”后的玻璃，再次经过减薄，可降低缺陷的深度，因此抛光克重和抛光时间也相应减小。图6提供了减薄前处理的原理示意图；同步展示通过减薄前处理，在相同外观良率下，抛光时间降低15min或克重降低20g/cm2；或者在相同抛光克重及时间下，抛光将提升1-2%的外观良率。

四、抛光后监控管理

Polish Zara为抛光过程中PS划伤PI导致PI碎屑掉落Cell盒内，故该类不良需在贴Pol后加背光下可见。为了防止Polish Zara在抛光后大批量爆发，造成批量性产品损失，我们同步建立了抛光后Polish Zara监控方案。若监控到抛光后Zara异常，以便提前优化变更抛光参数，降低产品损失。由于抛光后监控属于长期流程，采用贴Pol方式成本较大，同时效率较低。因此减薄厂在抛光后使用Pol治具（Pol贴附玻璃上，将Q-PNL放置在玻璃中间，实现Pol Test功能）进行监控。图7提供了Polish Zara监控治具设计示意图，以及抛光后Polish Zara示意图。

图6 减薄前处理原理及效果

图7 Polish Zara监控治具设计及监控流程

五、结论

众所周知，TFT-LCD减薄是实现轻薄化的不可或缺流程。由于TFT-LCD减薄后外观良率较低，使得抛光修复成为必不可少的工序。然而抛光修复表观不良同时，会造成Cell盒内Polish Zara风险。随着TFT-LCD市场需求朝着高PPI和轻薄化进一步提升，导致产品抛光抗压性进一步降低。因此Polish Zara在减薄TFT-LCD过程中越来越普遍。目前减薄厂对抛光Polish Zara的管控，仍存在以下难点：1.Polish Zara厂家别及尺寸别差异性；2.如何降低抛光产品所需要的压力与时间；3.如何有效监控TFT-LCD抛光后Polish Zara不良，提前识别产品批次间差异性。本论文通过探索和研究，成功解决了当前Polish Zara的三个难点问题：

1. 通过引入抛光克重（Q-PNL单位面积承受重量），可有效消除厂家别及尺寸别Zara差异；

2. 通过导入减薄前处理技术，可有效降低抛光克重及时间；

3. 通过导入Polish Zara监控流程，确保Polish Zara异常发现的及时性。

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