TFT-LCD行业Particle管控和改善方法研究

合肥京东方光电科技有限公司 叶超前 钮曼萍 王祥臻 童 冉 刘俊豪 秦 卫 杜永刚



TFT-LCD行业Particle管控和改善方法研究

合肥京东方光电科技有限公司 叶超前 钮曼萍 王祥臻 童 冉 刘俊豪 秦 卫 杜永刚

本文研究了TFT-LCD行业Particle产生的原因并分类，在基于环境、人员、设备、气流的研究上，并通过设备气流优化、人员行为改善、建立Manifold监控系统，形成一套完整的Particle管控和改善体系。研究表明：在人员标准化作业、气流回环稳定时，通过改善设备内Particle，可使Particle基数控制在10个以内（Particle大小0.3um/每台设备内）。

LCD；Particle；Manifold监控；环境；气流；设备；人员

1 引言

随着CRT技术被TFT-LCD技术完全取代，各行各业对显示器的使用范围也不断增大。为了满足各行业对显示器用量日益增加的需求，我们除了满足客户高响应速度、高分辨率、宽视角的要求，还需要增加自身的产量投入市场，而提升产能的同时，也需要保证产品的品质以便能提升产品竞争力。在本文中，我们通过对各尺寸产品Particle类不良分析及生产环境的改善，收集了大量的数据，建立了一种可以方便快捷准确的管控模式和改善策略。

2 Particle造成的不良分类

因为Particle Size及位置的影响，我们将Particle造成的不良分为以下三类［1］：

第一类：Particle落/压在DataGate Common线上，造成相应的线不良，点灯时可看见明显的Particle点；

第二类：Particle Size较小，落在像素区，点灯现象多为亮点类不良；

第三类：Particle Size较大，落在Panel内部，影响到盒厚，判定为Particle，点灯可见不良区域带晕，泛白。

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

3 Particle引起的不良分析过程及结果

我们对分为三大类的不良挑取了比较具有代表性的样品进行了分析，包括我们的分析方法和结果。通过对各类不良分析，得到如下结论：

第一类：Particle起因线不良，多数为金属异物使线路与CF侧ITO导通或者其他异物使线路断开，形成线不良；

第二类：S级成因多数为生产时异物落在显示区域，影响该区域的液晶偏转形成亮点不良；

第三类：Particle多为大的异物落在显示区域造成，模式分为金属类，有机物类等。

4 Particle的源头及产尘原因分析

Particle对生产品质的影响是极大的，而我们的洁净间生产线就是为了避免此类情况的出现。而事实上，洁净间中也有各类异物的存在，异物的来源我们可以分为以下几类：

（1）人员：进入洁净间需要穿戴无尘服、无尘鞋、防静电手套及防尘手套，而受工作时间及教育状况影响，一些接触设备的人员违规操作（如图1所示），人员是一个移动的Particle源（Particle Counter测量拉下口罩后Size 0.3um以上的有3046）。难，气流分析对设备的要求较高，且气流的改善难度较其他三类难，因为气流的改善涉及厂房Layout的变更，而厂房Layout设计是在建厂初期就设定完毕的，后期变更将非常困难。如图2所示，设备内存在扰流，Particle不能有效排出。

图1 人员常见违规行为Fig.1 Common violations of personnel

图2 生产设备气流状况示意图Fig 2. Schematic diagram of airflow status of production equipment

（3）环境：分为有人环境、无人环境，有人环境为洁净间2m以下，没有设备的空间，此部分由于人员存在，所以称为有人环境，而有人环境的影响因素为人员，这里不再赘叙。

无人环境是指洁净间2m以上的空间及周围隐藏的管道部分，此部分存在FFU以及通风口，这部分由于排气和通风管的存在，因此形成气流的回环，如果气流循环经过设备区域，则会将微小Particle带入设备腔室，如果气流一直保持一个方向，那么会在设备腔室形成Particle Source；

（4）设备：人员的影响主要是作业时不遵守作业指导书且本身就是Particle源，在作业完成后，会使设备内Particle超标；设备磨损产尘主要是在各设备承轴及滑杆区域；而气流的影响相对比较难以捉摸，在不同的时间使用不同的腔室或者打开了安全门，都会使气流的方向有所变化，从而Particle堆积存在不可预估性。

5 改善方法研究

如上所述，影响Particle发生率的主要因素为人员、设备、环境、气流。

（1）作业标准化：我们对比了某产线工作日与周末的Yield，发现周末略高于工作日，而周末此生产线的人员远低于工作日。而生产是离不开人的，因此我们能做的只有在不影响生产的情况下，规范人员行为并加强教育，同时进行人员管控，避免人员扎堆，同时实行专人专线。某种程度上人员教育不能算是一个改善方法，而是防患于未然。

（2）设备磨损：以ODF LC设备腔室内Particle改善为例，通过测试和排查，最终认定在机械承轴或者传动部位存在磨损，或者由运动产生残余油渍等。为此我们通过Manifold设备进行监控。

如图3a所示，腔室内各点利用Manifold测试的结果，丝杆部位的Particle总数（1956）远远高于其他区域（126），因此我们进行排查，发现丝杆区域的磨损是整个腔室最严重的。如图3b所示为机台丝杆部位，作为传动部件，相对磨损较大，因此细碎异物随机台移动带来的气流而漂浮，从而Particle超标。解决方法：在Stage下方丝杆处安装排气设备，通过排气设备吸走磨损产生的碎屑，从而降低Particle均值（图3c、图4）。

图3 设备磨损改善Fig.3 Equipment wear improved

图4 丝杆加装排气前后Particle变化Fig.4 The Particle changes of the screw rod before and after the installation of exhaust gas

（3）气流优化［2］：以PI Coater设备气流改善为例。PI Coater设备磨损的改善是和上述的LC设备改善方法一样，同样是在磨损部分增加排气设备，从而使磨损产生的Particle排除。而进一步监控发现，磨损部分的Particle均值下降到10以内，而实际周边分布的Manifold监控点的Particle数据仍会有超标，我们检查设备周边的缝隙，通过风速测试仪发现，气流通过设备周边的缝隙进入设备内，气流会将设备外的Particle带入腔室内部从而超标。

图5 Coater内外封堵情况Fig 5. The closure of the situation inside and outside of Coater

如图5所示，对Coater内外进行封堵。如图6所示，Particle均值有下降，但依然存在超标，我们推测为排气设备的气压小于FFU及TRF的气压，因此压强失衡，设备内仍处于气流流动状态，所以我们需要对气压进行调整，我们的方案是增大排气设备的流量。在完全封堵后，仍不能完全降低Particle均值，而在调节完气压使腔室内气压平衡后，设备内Particle均值降到一个很低的水准，但仍然存在Particle，是因为无法完全使气压平衡，各腔室是联通的，只能将负压改善到一个非常低的水平后再去降低别的腔室，使一整条生产线的内部气压平衡。

图6 封堵+增加气流量效果Fig 6. Effect of plugging and increase gas flow

6 总结

通过上述分析，我们的Particle改善方法研究总结出一个完整的流程。上述流程以Manifold监控系统为基础，联合工程部门、测试部门、分析部门一起对整体生产Line的Particle进行监控分析和改善，而依据分析结果，负压为造成设备Particle超标的根本原因，因此改善的方向是负压平衡。负压平衡对于后续新工厂建立有积极意义，在新工厂和车间建设时考虑负压平衡因素，将会使异物造成的不良大大降低，这是本研究最有意义的地方和最具价值的改善点。

［1］刘利萍.小尺寸FFS产品Zara分析与改善研究［J］.液晶与显示，2014（5）.

［2］元荣载.通过LCD洁净间气流改善提升良品率［J］.洁净与空调技术，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

叶超前（1989—），男，安徽铜陵人，大学本科，高级工程师，从事液晶显示领域新产品导入和不良改善方向。