TFT-LCD行業Particle管控和改善方法研究

合肥京東方光電科技有限公司 葉超前 鈕曼萍 王祥臻 童 冉 劉俊豪 秦 衛 杜永剛

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TFT-LCD行業Particle管控和改善方法研究

合肥京東方光電科技有限公司 葉超前 鈕曼萍 王祥臻 童 冉 劉俊豪 秦 衛 杜永剛

本文研究了TFT-LCD行業Particle產生的原因并分類，在基于環境、人員、設備、氣流的研究上，并通過設備氣流優化、人員行為改善、建立Manifold監控系統，形成一套完整的Particle管控和改善體系。研究表明：在人員標準化作業、氣流回環穩定時，通過改善設備內Particle，可使Particle基數控制在10個以內（Particle大小0.3um/每臺設備內）。

LCD；Particle；Manifold監控；環境；氣流；設備；人員

1 引言

隨著CRT技術被TFT-LCD技術完全取代，各行各業對顯示器的使用范圍也不斷增大。為了滿足各行業對顯示器用量日益增加的需求，我們除了滿足客戶高響應速度、高分辨率、寬視角的要求，還需要增加自身的產量投入市場，而提升產能的同時，也需要保證產品的品質以便能提升產品競爭力。在本文中，我們通過對各尺寸產品Particle類不良分析及生產環境的改善，收集了大量的數據，建立了一種可以方便快捷準確的管控模式和改善策略。

2 Particle造成的不良分類

因為Particle Size及位置的影響，我們將Particle造成的不良分為以下三類［1］：

第一類：Particle落/壓在DataGate Common線上，造成相應的線不良，點燈時可看見明顯的Particle點；

第二類：Particle Size較小，落在像素區，點燈現象多為亮點類不良；

第三類：Particle Size較大，落在Panel內部，影響到盒厚，判定為Particle，點燈可見不良區域帶暈，泛白。

表1 Particle造成的不良分類Table 1 Adverse classification caused by Particle

3 Particle引起的不良分析過程及結果

我們對分為三大類的不良挑取了比較具有代表性的樣品進行了分析，包括我們的分析方法和結果。通過對各類不良分析，得到如下結論：

第一類：Particle起因線不良，多數為金屬異物使線路與CF側ITO導通或者其他異物使線路斷開，形成線不良；

第二類：S級成因多數為生產時異物落在顯示區域，影響該區域的液晶偏轉形成亮點不良；

第三類：Particle多為大的異物落在顯示區域造成，模式分為金屬類，有機物類等。

4 Particle的源頭及產塵原因分析

Particle對生產品質的影響是極大的，而我們的潔凈間生產線就是為了避免此類情況的出現。而事實上，潔凈間中也有各類異物的存在，異物的來源我們可以分為以下幾類：

（1）人員：進入潔凈間需要穿戴無塵服、無塵鞋、防靜電手套及防塵手套，而受工作時間及教育狀況影響，一些接觸設備的人員違規操作（如圖1所示），人員是一個移動的Particle源（Particle Counter測量拉下口罩后Size 0.3um以上的有3046）。難，氣流分析對設備的要求較高，且氣流的改善難度較其他三類難，因為氣流的改善涉及廠房Layout的變更，而廠房Layout設計是在建廠初期就設定完畢的，后期變更將非常困難。如圖2所示，設備內存在擾流，Particle不能有效排出。

圖1 人員常見違規行為Fig.1 Common violations of personnel

圖2 生產設備氣流狀況示意圖Fig 2. Schematic diagram of airflow status of production equipment

（3）環境：分為有人環境、無人環境，有人環境為潔凈間2m以下，沒有設備的空間，此部分由于人員存在，所以稱為有人環境，而有人環境的影響因素為人員，這里不再贅敘。

無人環境是指潔凈間2m以上的空間及周圍隱藏的管道部分，此部分存在FFU以及通風口，這部分由于排氣和通風管的存在，因此形成氣流的回環，如果氣流循環經過設備區域，則會將微小Particle帶入設備腔室，如果氣流一直保持一個方向，那么會在設備腔室形成Particle Source；

（4）設備：人員的影響主要是作業時不遵守作業指導書且本身就是Particle源，在作業完成后，會使設備內Particle超標；設備磨損產塵主要是在各設備承軸及滑桿區域；而氣流的影響相對比較難以捉摸，在不同的時間使用不同的腔室或者打開了安全門，都會使氣流的方向有所變化，從而Particle堆積存在不可預估性。

5 改善方法研究

如上所述，影響Particle發生率的主要因素為人員、設備、環境、氣流。

（1）作業標準化：我們對比了某產線工作日與周末的Yield，發現周末略高于工作日，而周末此生產線的人員遠低于工作日。而生產是離不開人的，因此我們能做的只有在不影響生產的情況下，規范人員行為并加強教育，同時進行人員管控，避免人員扎堆，同時實行專人專線。某種程度上人員教育不能算是一個改善方法，而是防患于未然。

（2）設備磨損：以ODF LC設備腔室內Particle改善為例，通過測試和排查，最終認定在機械承軸或者傳動部位存在磨損，或者由運動產生殘余油漬等。為此我們通過Manifold設備進行監控。

如圖3a所示，腔室內各點利用Manifold測試的結果，絲桿部位的Particle總數（1956）遠遠高于其他區域（126），因此我們進行排查，發現絲桿區域的磨損是整個腔室最嚴重的。如圖3b所示為機臺絲桿部位，作為傳動部件，相對磨損較大，因此細碎異物隨機臺移動帶來的氣流而漂浮，從而Particle超標。解決方法：在Stage下方絲桿處安裝排氣設備，通過排氣設備吸走磨損產生的碎屑，從而降低Particle均值（圖3c、圖4）。

圖3 設備磨損改善Fig.3 Equipment wear improved

圖4 絲桿加裝排氣前后Particle變化Fig.4 The Particle changes of the screw rod before and after the installation of exhaust gas

（3）氣流優化［2］：以PI Coater設備氣流改善為例。PI Coater設備磨損的改善是和上述的LC設備改善方法一樣，同樣是在磨損部分增加排氣設備，從而使磨損產生的Particle排除。而進一步監控發現，磨損部分的Particle均值下降到10以內，而實際周邊分布的Manifold監控點的Particle數據仍會有超標，我們檢查設備周邊的縫隙，通過風速測試儀發現，氣流通過設備周邊的縫隙進入設備內，氣流會將設備外的Particle帶入腔室內部從而超標。

圖5 Coater內外封堵情況Fig 5. The closure of the situation inside and outside of Coater

如圖5所示，對Coater內外進行封堵。如圖6所示，Particle均值有下降，但依然存在超標，我們推測為排氣設備的氣壓小于FFU及TRF的氣壓，因此壓強失衡，設備內仍處于氣流流動狀態，所以我們需要對氣壓進行調整，我們的方案是增大排氣設備的流量。在完全封堵后，仍不能完全降低Particle均值，而在調節完氣壓使腔室內氣壓平衡后，設備內Particle均值降到一個很低的水準，但仍然存在Particle，是因為無法完全使氣壓平衡，各腔室是聯通的，只能將負壓改善到一個非常低的水平后再去降低別的腔室，使一整條生產線的內部氣壓平衡。

圖6 封堵+增加氣流量效果Fig 6. Effect of plugging and increase gas flow

6 總結

通過上述分析，我們的Particle改善方法研究總結出一個完整的流程。上述流程以Manifold監控系統為基礎，聯合工程部門、測試部門、分析部門一起對整體生產Line的Particle進行監控分析和改善，而依據分析結果，負壓為造成設備Particle超標的根本原因，因此改善的方向是負壓平衡。負壓平衡對于后續新工廠建立有積極意義，在新工廠和車間建設時考慮負壓平衡因素，將會使異物造成的不良大大降低，這是本研究最有意義的地方和最具價值的改善點。

［1］劉利萍.小尺寸FFS產品Zara分析與改善研究［J］.液晶與顯示，2014（5）.

［2］元榮載.通過LCD潔凈間氣流改善提升良品率［J］.潔凈與空調技術，2012（1）.

Research on Particle control and improvement method in TFT-LCD industry

Hefei BOE Optoelectronics Technology Co.， Ltd Ye chaoqian Niu Manping Wang Xiangzhen Qin Wei Liu Junhao

This paper studies the cause of Particle and TFT - LCD industry classification. Based on the research of environment personnel equipment air， improve through air， staff behavior， Manifold Particle within the control equipment of the monitoring system， established a complete set of Particle control and improve the system of the present stage. The research shows the loopback stable airflow， the norms of behavior， by improving the equipment inside the Particle， can make the base of Particle control within 10 （particle size 0.3um per equipment）.

LCD， Particle， Manifold system， Environment， Air flow， Equipment， Operator

葉超前（1989—），男，安徽銅陵人，大學本科，高級工程師，從事液晶顯示領域新產品導入和不良改善方向。