劉遠(yuǎn)其,邵廷榮,梁 波,王國(guó)全,武 偉

(成都中光電科技有限公司,成都 610031)

TFT-LCD玻璃基板作為液晶平板顯示器的重要組成部分，隨著市場(chǎng)對(duì)顯示面板分辨率、輕薄化的要求越來(lái)越高，對(duì)TFT-LCD玻璃基板的表面品質(zhì)要求更為苛刻。TFT-LCD玻璃基板的后段加工過(guò)程中，間隔紙污染、研磨、清洗等環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生一些圓形污漬，這些圓形污漬中部分能夠在面板廠清洗掉，還有部分是常規(guī)清洗工藝難以去除掉的。

1 TFT-LCD玻璃基板的后段工藝流程

圖1為T(mén)FT-LCD玻璃基板的后段生產(chǎn)流程示意圖。

2 圓形污漬的形態(tài)及尺寸

圓形污漬的具體形態(tài)分為：圓環(huán)狀、圓餅狀、不完整圓環(huán)狀及邊緣不規(guī)則類(lèi)圓形狀(顯微圖片觀測(cè))，尺寸大?。?00～1 000 μm，高度0～300 nm，見(jiàn)圖2，在玻璃表面上無(wú)規(guī)律分布。

3 圓形污漬產(chǎn)生的原因

3.1 設(shè)備產(chǎn)生的水霧沉積

玻璃基板在面板廠第一層鍍膜后AOI設(shè)備檢出了整板密集分布(圖3)的粒徑3 μm(圖4))左右的圓形淡斑污漬(圖5)，表現(xiàn)為連續(xù)出現(xiàn)幾片(1～9片不會(huì)超過(guò)10片)，圓形污漬位于玻璃基板A面。該類(lèi)圓形污漬有增大后續(xù)TFT制程斷線風(fēng)險(xiǎn)，并可能?chē)?yán)重影響抗老化性從而影響面板的使用壽命。

通過(guò)總結(jié)該類(lèi)圓形污漬出現(xiàn)的時(shí)間、數(shù)量規(guī)律，分析得出應(yīng)該為玻璃基板處于靜置狀態(tài)下異物沉積或其他物質(zhì)轉(zhuǎn)印到玻璃表面。結(jié)合液晶玻璃基板加工流程，通過(guò)MES系統(tǒng)追蹤缺陷玻璃生產(chǎn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題玻璃均在產(chǎn)線研磨前緩存裝置處?kù)o置超過(guò)4 h。追溯圓形污漬發(fā)生時(shí)間點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)與研磨機(jī)冷卻水更換有明顯的時(shí)間相關(guān)性，研磨冷卻水從10 MΩ純水切換為普通軟化水后，就陸續(xù)開(kāi)始出現(xiàn)圓形污漬。研磨機(jī)用水從軟水切換為純水后，研磨區(qū)的實(shí)測(cè)潔凈等級(jí)也從100 000級(jí)提高到1 000級(jí)以內(nèi)。研磨用水的變化會(huì)導(dǎo)致研磨區(qū)潔凈度的變化(表1)，使用軟化水空氣中懸浮的顆粒(含雜質(zhì)的小水珠)非常多，玻璃基板長(zhǎng)時(shí)間靜置在這種環(huán)境下，顆粒就會(huì)沉積到玻璃表面，水分蒸發(fā)后就會(huì)在玻璃表面上形成圓斑且難以被清洗設(shè)備清除掉。

表1 使用不同水的研磨區(qū)潔凈數(shù)據(jù)對(duì)比

3.2 玻璃基板半成品間隔紙污染

在所有圓形污漬中有一種從外部形態(tài)看來(lái)，類(lèi)似于灰白色透明膠狀物質(zhì)(圖6)，此類(lèi)圓形污漬位于玻璃表面，表面檢查機(jī)能夠檢出部分，日光燈下肉眼可見(jiàn)，存在明顯立體感，難以剮蹭刷洗去除。截取長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該圓形殘膠類(lèi)污漬只有在特定一款間隔紙半成品上才會(huì)檢出。分析半成品間隔紙成分，發(fā)現(xiàn)間隔紙使用的內(nèi)部填充物中會(huì)存在析出的情況，該填充物析出后會(huì)沾附在玻璃表面，固化后難以清洗掉。

3.3 懸濁液霧化后濺射

玻璃基板在進(jìn)行研磨工藝時(shí)，磨邊及邊部拋光過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的磨屑。研磨過(guò)程中研磨輪和拋光輪以3 600 r/min高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生巨大的離心力。磨屑混和冷卻水混雜形成的懸濁液在這個(gè)離心力作用下霧化為極小的液珠并高速濺射到玻璃基板表面，在玻璃表面形成結(jié)合很緊密的污漬團(tuán)。

研磨拋光工藝中會(huì)用到大量的CDA，CDA和含磨屑的水形成二流體效應(yīng)，使之成為小液珠沖擊到玻璃基板表面，隨著水珠的干結(jié)在玻璃表面也形成了貼合緊密的圓形污漬點(diǎn)。

4 改善措施

4.1 增加清洗能力

通過(guò)對(duì)具有圓形污漬的玻璃進(jìn)行收集、觀察并進(jìn)行二次清洗驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)二次清洗能夠清洗掉其中的一部分(表2)，二次清洗去除率在30%左右，未清洗掉的圓形污漬中，多數(shù)形狀與清洗前基本無(wú)變化，大部分都變淡。增加清洗能力有助于對(duì)圓形污漬的清洗，通過(guò)增加清洗機(jī)高壓噴淋、二流體、常規(guī)噴淋的壓力，加大毛刷和輥刷壓入量等措施可一定程度上提高清洗能力，縮短清洗功能單元備件使用周期確保各功能單元保持良好的清洗能力。

表2 不同產(chǎn)線圓形污漬二次清洗情況

4.2 加強(qiáng)間隔紙管理

通過(guò)與間隔紙廠商合作研究，督促間隔紙制造商對(duì)間隔紙配方進(jìn)行改進(jìn)，選取不易析出的內(nèi)部填充劑，間隔紙析出物污染玻璃基板表面形成的圓形污漬得到了極大程度的降低，且即使出現(xiàn)也均能被檢查機(jī)檢出。

4.3 易霧化飛濺處用水選擇純水

潔凈環(huán)境是保證TFT玻璃基板的表面質(zhì)量的必要條件。通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn)不同的水對(duì)潔凈環(huán)境的影響是相當(dāng)大的，通過(guò)使用高純度的純水可提升生產(chǎn)場(chǎng)所的潔凈環(huán)境，大大減少環(huán)境中污染物的密度，降低污染物在玻璃基板表面的沉積附著概率，最終達(dá)到避免此類(lèi)情況下產(chǎn)生的圓形污漬。在條件允許的情況選擇電導(dǎo)率越低的純水，大大有利于提高TFT玻璃基板的表面質(zhì)量。

4.4 減少TFT玻璃基板在空氣中的暴露時(shí)間

增加產(chǎn)線流程性，合理降低生產(chǎn)節(jié)拍，取消產(chǎn)線中的緩存或縮短玻璃基板緩存的存放時(shí)間，這樣能夠降低污染物的沉積量，污染物沉積時(shí)間越短越容易清洗掉，圓形污漬的去除效果大大提高，最終保證能完全清洗掉。通過(guò)產(chǎn)線驗(yàn)證面板廠檢驗(yàn)，在取消研磨前緩存過(guò)程后沉積型圓形污漬再未出現(xiàn)，得到了徹底解決。

4.5 保持TFT玻璃基板表面處于潤(rùn)濕狀態(tài)

通過(guò)大量追溯驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)所有大部分圓形污漬都是直接沉積或?yàn)R射到玻璃表面，因此如果保持玻璃表面保持潤(rùn)濕狀態(tài)，相當(dāng)于在玻璃表面增加了一層水膜，這層水膜就相當(dāng)于是一層保護(hù)膜，就會(huì)阻擋污染物與玻璃表面的結(jié)合，從而降低圓形污漬產(chǎn)生概率。

4.6 增加研磨輪拋光輪冷卻水量

根據(jù)離心霧化原理液體離心霧化需要滿足的必要條件中有一點(diǎn)：離心力必須大于重力。在我們的生產(chǎn)工藝中，為了保證研磨拋光工藝效果要求及設(shè)備特點(diǎn)，決定了磨輪拋光輪轉(zhuǎn)速必須維持在2 500～3 600 r/min之間，因此要減少霧化的懸濁物液滴，就只能考慮增加液體重量，對(duì)應(yīng)TFT玻璃的生產(chǎn)條件來(lái)看就是增加研磨拋光冷卻水。同時(shí)增加冷卻水量相當(dāng)于同期稀釋了懸濁顆粒的濃度，也使得顆粒污染物在玻璃上的附著幾率降低。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)減少冷卻水的注入量時(shí)，研磨環(huán)境中的液滴明顯增加，后續(xù)檢驗(yàn)設(shè)備及人員檢測(cè)均能直接檢查出部分圓圈污漬，當(dāng)增大實(shí)際有效冷卻水水量到一定程度后，完全避免了圓圈污漬的產(chǎn)生。

5 結(jié) 論

通過(guò)將研磨冷卻用水從普通軟化水改為超低電導(dǎo)率純水、加大研磨拋光冷卻環(huán)節(jié)的冷卻水、增加TFT玻璃基板生產(chǎn)過(guò)程中的潤(rùn)濕環(huán)節(jié)、協(xié)同間隔紙廠商進(jìn)行間隔紙改進(jìn)、優(yōu)化TFT玻璃基板生產(chǎn)工藝流程、重新設(shè)定清洗工藝參數(shù)等措施，使得圓形污漬得到了有效的控制，圓形污漬缺陷品零漏出。隨著液晶面板的應(yīng)用多元化，對(duì)TFT-LCD玻璃基板的表面品質(zhì)要求越來(lái)越高，極小的表面缺陷都會(huì)導(dǎo)致面板的嚴(yán)重缺陷，因此嚴(yán)格避免圓形污漬的產(chǎn)生，可以增進(jìn)TFT-LCD玻璃基板表面質(zhì)量，提高生產(chǎn)良率、增加經(jīng)濟(jì)效益，降低后段面板廠缺陷，避免下游制程抱怨，提高公司產(chǎn)品口碑，提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。