TFT-LCD基板玻璃粘附缺陷成因及控制

李青 王步洲 张占永 曹海勇 吴党 郑权,2

（1. 东旭集团有限公司 石家庄 050021；2. 石家庄旭新光电科技有限公司 石家庄 050035）

在TFT-LCD基板玻璃生产制造领域，玻璃粘附缺陷目前尚无明显的已量化的缺陷划分界定方法，缺陷对策工作主要集中在半成品制造过程。对玻璃粘附缺陷对策工作过程的分析及方法、对策结果总结，可对玻璃粘附缺陷增加理解，减少缺陷对策时间，在基板玻璃生产制造过程工艺管理方面，制定相关工艺制度，对预防玻璃粘附缺陷、提高基板玻璃产品质量具有积极意义。玻璃粘附，有文献将其表述为ADG（Adhered Glass）［1］，在TFT-LCD基板玻璃行业，其表现形式为玻璃碎块形状不定的一种玻璃表面缺陷，微小玻璃碎块（尺寸一般为0.001～0.5 mm）贴附于基板玻璃表面，有一定附着力，不借助外力很难自行脱落。玻璃粘附缺陷按玻璃碎块的来源一般分为热粘附和冷粘附两大类。

1 玻璃粘附之热粘附

按TFT-LCD基板玻璃生产制造流程，玻璃粘附之热粘附（以下简称“热粘附”）一般集中在LE（退火炉末端）工序前后，该工序产生玻璃粘附特征是粘附物及基板玻璃温度较高（60～240 ℃），玻璃粘附强度大，后续处理难度大（靠喷淋清洗及超声波清洗很难洗掉），处理成功率低。

1.1 热粘附之“横切”因素

在基板玻璃制造工序“横切［2］”环节，热粘附的产生主要受以下因素影响：

1.1.1 切割质量影响

基板玻璃切割用刀轮的型号、使用时长、刀轮的实际品质、切割时施加于刀轮压力（简称刀压［1］）大小、切割速度等直接影响着切割质量，切割质量的好坏又直接影响着割线位置裂片时的品质：裂片质量与裂片时产生的粉尘（碎玻璃块）颗粒多少及颗粒大小。

1.1.2 掰断因素影响

被划线切割后的基板玻璃与母材分开，需要使用专用设备对切割后玻璃使用机械力扭转一定角度，致使两者分开，俗称“掰断［2］”。由于基板玻璃处于流动状态，掰断动作是由以切割线为轴的旋转动作及匀速平移（溢流法为匀速向下）动作共同完成，通过对两个基本动作单元参数的微小修改，可以达到不同的掰断效果。不同的掰断效果直接影响着掰断过程产生的微小碎玻璃块（玻璃粉尘）产生的数量及形态。

1.1.3 生产设备因素影响

玻璃切割划线时，在玻璃背部须贴合砧板装置，贴合面的砧板材料表面状态、软硬程度、表面粘附物质量及砧板安装状态（直线度）对切割掰断后产生的微小碎玻璃块（玻璃粉尘）亦有影响。当然设备因素还包括设备整体的卫生洁净状况，由于设备不可避免的会有微小震动，如果设备上带有积尘，难免会对玻璃基板表面产生污染。同设备震动一样会对引起积尘飞扬的设备因素还有气动元件的排空气体影响，当集中排空系统出现泄漏时会产生积尘飞扬现象。另外由于个别生产事件偶发，玻璃掰断后直接废弃投入废弃口，当废弃室内真空除尘效果不佳时，会有少量玻璃粉尘飘扬现象，当进入基板玻璃运转区域时会造成基板玻璃表面污染。

1.1.4 真空除尘因素

由于掰断动作很难达到无碎玻璃（玻璃粉尘）产生，为此，真空除尘对于微小碎玻璃块（玻璃粉尘）的处理起到关键作用。影响真空除尘效果的主要因素是吸附气流流速，该流速既需满足吸附需要又不可速度过大，过大时会导致基板玻璃母材在掰断后由于吸附作用过大而产生晃动（母材晃动不利于稳定连续生产）。

1.1.5 基板玻璃自身因素

基板玻璃生产中由于热处理工艺变更、热处理条件变化会对连续生产的基板玻璃品质产生影响，即连续生产的基板玻璃作为一种材料，其材料特性会有微小的变化，相对应的切割参数匹配不当时，微小碎玻璃块（玻璃粉尘）的产生会增多。

1.2 热粘附之环境因素

环境因素是指基板玻璃制造过程中，热处理区域与玻璃切割区域的空间气压。由于高温原因，热态炉腔内很难做到完全洁净，腔体内会有很多玻璃粉尘积尘。当热处理区域（炉腔）气压大于玻璃切割区域气压时，气流方向会将炉腔内玻璃粉尘带入玻璃切割区域，不可避免地造成基板玻璃的热粘附。为此对该工序的环境压力须做严格的要求。如前述玻璃温度较高时，玻璃粉尘的粘附较难处理，为此，同时对切割环境的温度进行控制，环境要求见表1。

表1 环境要求明细

1.3 热粘附之玻璃输送因素

输送因素是指在基板玻璃切割后的输送过程中，由于输送设备的摩擦，导致设备带电致使被输送的基板玻璃带电，从而吸附，并粘附沿输送轨道较近距离的粉尘颗粒。

1.4 热粘附之“纵切”因素

在基板玻璃制造工序中，完成横向基板玻璃与母材分离后还需对其进行纵向划线切割（简称“纵切”），去除由于制造工序中拉边工艺形成的毛边。基板玻璃经过前期输送，进入纵切工序时温度基本降至50～90 ℃，但仍然未达到室温，属于热粘附的范畴。与“横切”因素不同的是其掰断动作由以切割线为轴的旋转动作和被切割的耳料与母材分离的平移动作共同合成，两个分动作的动作速度互不影响，但动作的起始时间必须是旋转动作早于平移动作。微调两个动作的起始时间间隔也对掰断产生的玻璃粉尘有影响。

2 玻璃粘附之冷粘附

当基板玻璃完成横切、纵切后，仅达到半成品要求，还需对半成品玻璃进行精加工，即对基板玻璃四边精切、掰断、研磨及清洗。以上过程对基板玻璃的操作仍有划线切割、掰断操作，连同对掰断后的断口进行研磨处理，微小碎玻璃块（玻璃粉尘）的产生仍不可避免。

2.1 冷粘附之切割裂片、研磨［ 3］因素

精加工的切割裂片与半成品加工不同之处在于，其半成品切割用砧板为专用输送带替代，并无真空除尘装置，其余基本相同。研磨操作因研磨轮为耗材，除生成玻璃粉尘外，还生成研磨粉（研磨轮掉落）。由于研磨操作局部会产生高温，为此研磨产生玻璃粉尘粘附处理亦有一定难度。

2.2 冷粘附之清洗［ 2］因素

为清除玻璃粉尘，基板玻璃精加工后的清洗操作经过多道清洗项目：高压喷淋、二流体、超声波清洗、盘刷清理、滚刷清理、风刀喷淋。当清洗设备工艺运行参数出现异常时，会对玻璃粘附的去除尤其是冷粘附出现明显影响。

3 玻璃粘附缺陷之对策

3.1 洁净环境的管控及卫生清理

对洁净环境的控制，洁净度、压差、温湿度、风速管控可参考相关文献［2］。对洁净环境的卫生清理除参照相关文献进行外，需提及的是，对于异常生产事件尤其是异常碎片后须采取管控措施，对掉落的碎玻璃使用专用除尘器清理。

3.2 “横切”切割掰断环节的对策玻璃粘附常用措施

（1）设备方面，砧板条安装务使表面平直，当使用橡胶材质砧板条时，为确保砧板条不滑落，设备设计的砧板条及安装座配合公差为过盈配合，安装砧板条时难免发生变形，为使其工作表面平直，可在安装后静置一段时间，使砧板条靠自身的弹性恢复自由状态，静置后安装好的砧板条在投入使用前仍需检查工作面平整情况，如果出现工作面的凹凸现象需做对应处理。

对于设备状态的调整，结合设备特点，为便于粉尘颗粒吸收，可采用如图1所示方法，改变刀轮与砧板相对位置，使割线距离真空腔入口距离A较小，可大幅提高玻璃粉尘的除尘效果。

（2）设备运行参数方面，使V 手臂下降略大于V流速，经验证明对裂片粉尘产生情况会优于二者相等的情形。如图2所示。

（3）在生产运行过程中定时作业擦拭砧板工作面，为提高砧板使用寿命及减少擦拭频次，在砧板工作表面粘贴光洁度较高的胶带。

（4）对策基板玻璃品质微小变化时可适当调整基板与砧板间距及相对位置。

3.3 输送及“纵切”环节对策玻璃粘附常用措施

（1）使用专用的除静电设备，如离子风棒，通过对输送设备喷吹与其带电极性相反的电荷去除被输送基板玻璃表面静电。对输送设备采用可靠的接地措施。

（2）纵切环节使用如图3所示柔性真空腔，增强真空吸附效果。

（3）对切割割线割痕进行显微镜观察测量，定期作业，作为道具更换的依据。

3.4 冷粘附类之玻璃粘附对策常用措施

清洗工序常用的对策措施有：加大盘刷、滚刷清洗工作时的压入量、调整喷淋水压力、提高清洗剂浓度，调整超声波频率（一般在40～135 Hz）等。

3.5 对玻璃粘附情况免检结果进行分类统计

根据生产数据做出玻璃粘附位置坐标图，依靠数理统计的方法分析玻璃粘附分布规律，确定需改进或查找问题工序。玻璃粘附位置坐标图（样本数量300个）如图4所示。通过统计图可以很清楚地确定玻璃粘附缺陷主要集中在玻璃的远下方，对各相关工序查找对应位置因素可缩小缺陷问题查找范围。

3.6 确定玻璃粘附属于冷粘附还是热粘附

可以用简洁的检测方法，改变常温工序基板玻璃放入轨道的方向、面向（正反面交换），查看3.5所述玻璃粘附位置坐标图，观察变化情况，可以快速甄别玻璃粘附的类型。另外玻璃粘附缺陷是否有明显特征，可以通过缺陷面检图片（图5）进行进一步的判断。

通过图5可以很简洁地排除三角形铂金析晶、金属杂质、不规则铂金析晶（颗粒）、气泡缺陷，对面检设备智能判断结果进行甄别，排除误判玻璃粘附。

4 结语

玻璃粘附在TFT-LCD基板玻璃生产制造领域，是一种常见缺陷，通过了解玻璃粘附的形态，掌握其分布规律，准确寻找其来源，可达到快速对策的目的，有助于提高产品质量。