TFT-LCD产业中PVX OPEN不良改善研究

2021-04-12福州京东方光电科技有限公司王新伟陈伟涛李云娜汪宗源

电子世界 2021年5期

福州京东方光电科技有限公司王新伟王宁陈伟涛李云娜汪宗源周贺

通过对TFT-LCD制造中PHOTO工艺PVX OPEN不良产生机理的研究，提出改善PVX OPEN不良的方法。分析表明PVX OPEN不良主要成因为PR胶涂布前细菌粘附在玻璃基板上，曝光显影后造成PR胶破洞，PVX刻蚀工序完成后形成对应位置PVX OPEN；通过改善生产气流及定期清理细菌等措施，PVX OPEN发生率由最初的6%以上降低到0.5%以下，且改善周期可持续2个月以上。

随着薄膜晶体管-液晶显示器（TFT-LCD）发展，液晶市场竞争越来越激烈，TFT-LCD产品以其轻薄、环保、高性能等优点，尺寸越做越大，应用越来越广。一方面面板企业在向大世代线方向发展，另一方面，顺应市场需求，传统8.5代线开始生产大尺寸产品。因受到基板尺寸限制影响，不良对较大尺寸产品良率的影响将成倍增加（不良PANEL数/单张TFT基板总PANEL数）。

TFT生产技术最核心的部分是光刻工艺，它既是决定产品品质的重要环节，也是影响产品成本的关键部分。光刻工艺常规的OPEN&REMAIN（膜层破洞/残留）类不良，通过设备维护、清洁等均可以得到改善，而PVX OPEN类不良的产生机理为细菌导致，细菌繁殖速度快，一般约20～30min便分裂一次，即为一代，仅靠设备PM（设备维保）等常规设备维护方式，无法进行抑制和改善，严重影响着产品良率。同时，也因频繁停机维护而降低产能，增加能耗与人力成本等。一般而言，降低成本已成为企业赖以生存的重要法则。因此，找出有效药液或其他措施对细菌进行抑制和改善，对于提升企业的市场竞争力尤为重要。

本文主要针对PHOTO制程生产中PVX OPEN进行调查，确定其产生机理为细菌导致。此后，对细菌成分进行鉴定，有针对性的选择不同药液杀菌，测试不同生产气流环境下细菌对产品的影响，提出了一系列改善措施，最终将此类PVX OPEN不良的发生率降低，大大提升ARRAY工艺产品的整体良率水平，显著改善PXL不良发生率。

1 PVX OPEN不良原因分析

1.1 现象描述

ARRAY PHOTO工序的PVX OPEN类不良在AOI检出（光学检测设备）均表现为圆形黑色PARTICLE（异物）形态，异常高发设备发生率达到6%以上，Final检查维修工序呈现出PVX膜层破洞，检出PXL不良。对于HADS产品而言，PVX膜层破洞会导致DATA和COMMON导通，形成DCS线性不良，直接导致PANEL报废而造成良率损失。

为锁定不良发生区间，将产品分别进行清洗与显影转向测试，当产品反向进入清洗时不良聚集反向，反向显影时不良位置无变化，因此锁定不良发生区间为清洗单元。

对设备清洗单元多次调整与常规清洁，不良发生率均无改善。为确定“黑色PARTICLE”成分，选用GATE MASK产品（AOI抓图效果好）进行过货验证，选出“黑点”不良PANEL，切片制样进行FIB及EDS分析，结果显示C，O含量较高，但无法确定具体物质。如图2所示。

1.2 异常调整

拆开清洗单元循环水管路，内壁有较多附着物（如图3所示），对管路清理后阀门切换到直排，避免流经此管路的水接触产品，彻底消除管壁异物影响，不良改善轻微（原因应为FILTER过滤，影响较小）。

清洗单元AIR KNIFE前段腔室内有较多红色粘稠状异物，使用高压水冲洗腔室，不良发生率有明显降低，但2天后即升高到冲洗前水平，改善周期过短，推测红色异物影响PVX OPEN发生率，但水枪冲洗效果不理想，后续测试与调整主要针对此异物进行。

图1 TFT-LCD结构图

图2 “黑点”FIB图

图3 管道脏污图

2 分析与验证

2.1 样品收集

TFT-LCD生产过程中，ARRAY PHOTO工序红色异物主要存在于湿区间，AIR KNIFE（风刀）前段尤为明显，生产时基板从此区域经过。根据供水管路长期使用后可能有细菌滋生，以及高压水冲洗后仅短期改善的结果分析，初步推断红色异物为细菌。为确认红色异物成分，使用沾湿的无尘布轻轻将红色异物收集到容器中进行培养鉴定。为确保样品具有做代表性，对多台设备同一区域均进行采样，提高结果可靠性。

图4 样品制备图

图5 Ftir谱图

2.2 样品鉴定

先对薄膜过滤器高温杀菌，后取收集的样品到设备中进行薄膜过滤，测量结果显示此次采样总量为3.56×103cfu，收集量满足成分鉴定条件；

对样品进行FTIR分析，显示异物成分为蛋白质（如图5所示）；

对样品进行划线纯化，纯化后共出现一种菌落。将样本进行革兰氏染色后使用镜检分析，观察到异物形态为大小1μm，呈浅黄色，中等大小，圆润且凸起，易挑起等特征；分析结果为革兰氏阴性杆菌。

将细菌配成一定浊度的菌液进行BD试剂条鉴定，比对结果显示，此次培养测试细菌为气味黄杆菌，可信度高达85%。

2.3 药液清洗验证

查询相关杀菌文献等资料后，提取一定量的显影液（四甲基氢氧化铵溶液，强碱性）对清洗水管路，AIR KNIFE水区间进行浸泡和冲洗，PVX OPEN发生率由冲洗前的6.17%下降至冲洗后的1.3%，并至少能持续一个月时间（不良未升高前又再次清洗，具体周期未监控），改善显著。判断四甲基氢氧化铵溶液对此细菌具有明显的消杀和抑制作用。

图6 样品划线纯化图

图7 浅黄色菌落镜检图

图8 菌落BD试剂鉴定图

3 改善方法研究

3.1 源头改善

对于细菌而言，合适的酸碱度是生存的必备条件。这是因为细菌新陈代谢所必需的酶，需要在一定的PH值才能有效发挥。大多数病原菌最适合的PH值为中性至弱碱性。当人为使用一定浓度药液破坏细菌生存环境时，药液通过强大的渗透作用，进入细胞内部，导致蛋白质变性。因蛋白质变质是不可逆性，从而导致结构蛋白和功能蛋白都丧失活性，细菌受到严重破坏。细菌通常被称为独立生存的单细胞，但是，其生活环境要复杂很多，当高浓度的药液使用时，细菌会结合在一起迅速凝固形成生物膜，阻止药液持续渗透（见图9所示），细菌内部无法完成杀菌，当环境适宜后，细菌将冲破包膜重新恢复活性。因此，使用不同浓度和种类的药液进行比对试验，找出适合的药液和浓度成为改善PVX OPEN不良研究的重要课题。

本文优先使用TFT-LCD生产所使用的25%浓度显影液原液进行尝试，对清洗进行泡管等清洁操作后，首次使用PVX OPEN发生率从6.17%降低到1.3%，次月再次使用相同药液和方法，平均发生率又有了进一步的下降，从1.3%降低到了0.5%以下（见图10所示）。但是，距离第二次使用后的第50天开始，PVX OPEN发生率开始缓慢升高，并逐渐恢复到第二次改善前相当的水平（1.3%左右），总体而言使用显影液清洗和泡管的改善周期及效果比较理想。但是，25%浓度的显影液具有极强的腐蚀性和毒性，对操作人员技术要求和安全规范要求极高，且存在较大的危险性，所以使用低浓度显影液的效果进行评估显得尤为重要。

为确认低浓度显影液改善效果，使用2.38%浓度的显影液进行复现操作，使用药液后，PVX OPEN发生率降低至0.5%，到达第33天，不良逐渐恢复到改善前水平，持续周期较25%浓度短，且升高趋势节点明显提前。考虑到显影液的操作危险性，持续寻找常规药液进行替代。

酒精可以有效的降低革兰氏阴性菌的生存能力，75%酒精对微生物繁殖体有致死左右，本文分别使用84消毒液、工业酒精、异丙醇等进行冲洗，均取得明显改善，但改善周期不尽相同，详见表1所示：