浅谈彩色滤光片生产制程不良解析及设备应用

1、    浅谈彩色滤光片生产制程不良解析及设备应用    颜媛摘 要：中电熊猫液晶材料科技有限公司自2012年建厂以来，在产线设备装机、调试的同时，也兼顾着实验室的相关设备安装，主要设备有ft-ir（红外光谱仪）、sem/eds（扫描电子显微镜/能谱仪）、3d显微镜、小型色度机、接触式膜厚计。自2013年年底开始陆续投入使用，现已能够充分配合产线，对不良缺陷的形态、成分进行定量定性分析，也可对成品进行信赖性测试。关键词：不良品 红红外光谱仪 客诉nr 扫描电子显微镜：tn141 ：a ：1672-3791（2018）08（b）-0110-02随着tft-l

2、cd（thin film transistor liquid crystal display，薄膜晶体管液晶显示器）的流行，tft-lcd正逐渐成为主流显示设备。在tft-lcd显示设备当中，tft-lcd面板是其主要部件。作为tft-lcd面板的重要组件之一，彩色滤光片（color filter，简称cf）的质量对整个tft-lcd产品影响巨大。而在彩色滤光片制造中会出现一些常见的和突发的缺陷问题，它们直接影响着本身的合格率，也影响着tft-lcd面板客户的合格率和满意度。为此，我们必须着力对这些缺陷进行分析并找到快速、有效的解决方案，因此制程不良的解析及解析设备的有效应用变得至关重要。实验

3、室是确保产线高品质、高质量生产的后备力量，是分析产线不良的重要环节。对cf产品进行表面、切面观察分析，品质确认，信赖性测试等。1 实验室不良品解析种类汇总实验室分析事项，主要需分析事项为客诉不良品解析、产线其他测试、异物取样成分分析。（1）客诉不良：异常集中于异物类，显影不良、色度异常、共通等。较严重的是38.5 uv2a nr不良，周不良率最高达到1.3%。现每周客户端会对nr不良进行挑样解析，在显微镜下区分不良发生侧（tft/cf/cell），做好分类，cf责不良品将由我们取回解析，履历调查，成因分析。（2）产线异物取样成分分析：在平时对设备维护保养过程中，对粉末状异物、磨屑、升华物等取样

4、进行成分分析，或针对造成产线良率低，修补难的已知缺陷不良进行取样，分析不良原因，以解决产线良率低的问题。2 实验室不良品解析设备2.1 ft-ir（紅外光谱仪）连续波长的红外光通过物质，某些波长的光被物质吸收，物质分子中某个基团振动频率与红外光的频率一样，二者发生共振，分子吸收能量，由基态振动能级跃进到能量较高的振动能级。因此，通过红红外光谱图，可鉴别物质的类型。红外光谱图表示分子吸收红外的情况。纵坐标t%表示百分透光率，即红外吸收的强弱。t%=（i/i0）%，i为透过光强度，i0为入射光强度。横坐标表示波数，=1/（cm）=104/（m）（cm-1）。ft-ir红外光谱仪分析主要针对有机物的

5、能谱图进行比对，需事先建立充足的数据库，有利于在产线有突发不良时，在未知成因的情况下，进行ft-ir成分分析，进行能谱比对，以匹配出性质最为相近的物质。因数据库限制，产线设备维护保养时，需收集异常物质，如粉末状碎屑、润滑油、升华物等，进行ft-ir打样，完善数据库。2.2 sem/eds（扫描电子显微镜/能谱仪）2.2.1 扫描电子显微镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。se

6、m的优点是：（1）有较高的放大倍数，放大倍数连续可调；（2）有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构；（3）试样制备简单。2.2.2 能谱仪用来对材料微区成分元素种类与含量分析，配合扫描电子显微镜的使用。因各种元素具有自己的x射线特征波长，特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量，能谱仪就是利用不同元素x射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。2.2.3 sem/eds实验室应用实例38.5 uv2a产品客诉nr爆量，实验室持续解析不良品，nr类型主要是异物型及ps高模式。nr解析思路如下。（1）查询客户码对应cf id，确认厂内生产履历

7、，记录基板各制程作业线别、时间以及该基板是否经过repair站点。对比客户端解析显微镜图片对应产线aoi及修补有无检出同类缺陷。确定不良产品经过的线体，制程参数。（2）3d显微镜20x观察异物表面形态，并于50x下测量异物高度，记录3d图像。测量异物大小，高度，区分异物位于画素层别。（3）根据3d显微镜记录图片，查询该基板在repair站点及各制程aoi review图片。若有对应异物点，记录坐标，依次查询前制程aoi上报坐标点，找到异物产生线别。（4）选取特征性较明显的异物进行eds成分分析。（5）根据eds成分分析，初步确定异物成分及产生工序，结合产线查询结果，找出共通性。从而确定不良成因

8、。利用sem，能够更为细致地观察样品表面形态，可测量两点间距离，如ito/pi膜厚，倾斜角度后观察断层，分析不良品成因。eds可精确分析样品所含元素种类及含量，用于辨别异物成分，但不能完全将异物定性。2.3 3d显微镜3d显微镜可利用2d、3d模式，观察样品表面形态，水平、竖直、点与点间测量距离，亦可选取参照物，测量目标物体的高度。倍率有5x/10x/20x/50x/100x。具备表面观察及高度测量功能。在不良品解析中，3d显微镜的应用实例如下。（1）客诉mura、nr、修补不良等，可利用3d显微镜测量ps和异物高度。（2）厂内异物取样表面观察、3d测高。2.4 小型色度机小型色度机主要针对m

9、ura类不良进行分析。广泛应用于色差mura解析、信赖性实验、标准片测试等。mura解析思路如下。将客户端取回标记好mura位置，去除pi的样片，先至macro绿灯下目视观察，确认mura是否肉眼可见，形状，位置及可视角度。至小型色度机横跨mura区域逐个测量rgb画素的色度值。将结果作成图表，对比数据，确认mura区与非mura区色度差值。一般差值超过3%。可直接确定为该色阻层异常，对应为膜厚差异，可推测为涂布制程产生不良。锁定线体及机台，进行原因分析。2.5 接触式膜厚计接触式膜厚计可精确测量样品膜厚，精度达到0.01m，主要用于rgb膜厚、牛角、ito膜厚等高度测量。针对客户端返回的样品，因无法进行光学式膜厚测量，仅可使用接触式膜厚计进行膜厚段差测量。此设备使用前制样很关键，需先在样品上针对测量区域用刀片刮出v字样区域，测量区位于v字尖端，测量时横跨尖端进行接触式测量。3 结语目前tft-lcd所应用的实验设备对于不良的分析已有一定的经验，但针对不良品的定量定性分析还存在一定的难度，需持续摸索，不断累积经验，将更先进的实验技术应用到实际的不良分析中。参考文献1 马群刚.tft-lcd原理与设计m.北京：电子工业出版社，2011：147-148.2 黄新民，解挺.材料分析测试方法m.