在Array段的制程通常會分為鍍膜,曝光和蝕刻三道大的工序。而蝕刻工序根據工藝和設備的不同又可以分為干蝕��濕蝕�,即Dry工序和WET工序�
WET工序
作為蝕刻工序的一種實現方�,WET工序詳細來講可以包括清洗,濕蝕刻和脫��
1、清�
包括初清洗和成膜前清洗。初清洗即玻璃基板從PP box中拆包之�,進行的第一道清�,它的主要目的是為了清除玻璃基板表面本身攜帶的油污以及微塵顆�。成膜前清洗即在每一道成膜之前進行的清洗,目的雖然也是為了去除油污以及顆粒,但是這些雜質更多是由于外界污染造成,而去除這些雜質是為了成膜的順利進行,提高成膜的品質�
2、濕蝕刻
對于金屬層和ITO導電層使用濕蝕刻進行蝕刻。濕蝕刻是使用相應的金屬蝕刻液和ITO蝕刻液對膜層進行腐蝕,可以去除掉不被光阻保護的部�,從而形成我們需要的線路結構�
3、脫�
無論干蝕刻還是濕蝕刻結束之后,都必須將所成線路上覆蓋的光阻去�。相應的會使用脫膜液將光阻分離出來并去除,保證下一道成膜順利進行�
WET工序工藝原理
清洗的工藝原�
在TFT-LCD的制程當中,清洗起到至關重要的作用�
清洗的主要目的就是去除玻璃基板表面的雜質和油�,使玻璃基板保持清潔,確保下一道制程的順利和有效地進行�
在Array段,清洗可以分為初清�(Initial Clean)和成膜前清洗(Pre-deposition Clean)�
相應的設備也分為初清洗機(Initial Cleaner)和成膜前清洗�(Pre-deposition Cleaner)�
Initial Clean�
在將玻璃基板從PP Box拆包裝之�(通常是由Unpack設備來完�)的第一道清�。Initial Clean可以有效地去除玻璃基板拆包以后殘留在表面的油污和細小的Particle�
Pre-deposition Clean�
在每一次成膜之前進行的清�。所以又可以細分為Pre-PVD Clean和Pre-CVD Clean。Pre-deposition Clean可以去除玻璃基板在搬運過程當中環境造成的油污或者細小Particle,保證玻璃基板在每一次成膜之前是清潔��
根據去除油污和顆粒的原理不同,可以分為以下幾種清洗方法:
1. 利用紫外線照�,去除玻璃基板表面的油污�紫外線的發光源通常有UV燈和EUV燈等?;驹矶际峭ㄟ^原子激發,放射出一定波長的紫外�,照射到玻璃基板表面,破壞油污分子結構。同時將周圍環境中的氧氣轉化為游離的氧離子或者臭氧分�,游離的氧離子和臭氧分子都具有很強的氧化性,也可以與油污等有機物雜質反應,從而去除油��
2. 利用毛刷的洗刷去除大顆粒的Particle�在工作過程中,毛刷會保持一定的壓入�,即玻璃基扳會壓入刷毛內一定量,隨著刷毛的高速旋轉,再伴隨著清洗劑的清洗,可以很好的去除大顆粒的Particle�
3. 水洗�水洗是清洗過程必不可少的部分。水洗所使用的是去離子水DIW甚至是超純水UPW。根據清洗原理的不同,水洗又可以細分�
一種是利用二流體清�,利用高壓將通入了CDA的DIW或UPW噴出,這樣會在水中形成大量的微小氣�,這種水氣混合的形式稱為二流體�
微小氣泡接觸玻璃基板迅速破�,會在玻璃基板表面形成沖擊力,從而將表面較頑固的顆粒打掉,隨著高壓流體沖洗掉�
另外一種是利用超聲波振動源帶動DIW或UPW振動,在玻璃基板表面形成水的空化氣泡,就像眼鏡店清洗眼鏡的設備一�,隨著高頻振動的空化氣泡不斷沖刷,可以去除表面的頑固Particle�
各種去除玻璃基板表面的油污和顆粒的方法見下面�5.3節的詳細敘�。雖然清洗環節相對簡單,但是對于產品的品質,以及對后續制程都是非常關鍵��
如圖1所�,脫膜的主要作用就是在光刻完成后,將薄膜上面的光阻� 過化學試劑去�。脫膜的工藝過程就是�
�1 預濕處理(圖2�→滲透(�3�→膨脹(圖4�→分解(圖5�
�2 預濕處理(Entangle polymer�
�3 滲透(Stripper penetrate into free volume of pol
�4 膨脹(Swelling of Photo resist�
�5 分解 (Dissolution�
�
�(�)�)的工藝原�
主要是通過將化學藥液(酸)通過Spray,DIP等方�,處理已經顯影堅膜的后有PR圖案的Array基板,讓化學藥液與沒有被光阻覆蓋的金屬膜接觸并腐蝕掉這部分金屬膜,保留下被PR覆蓋的部分�
對于蝕刻反應有用的成�
・游離硝酸 ・游離醋酸 ・游離磷酸
AL刻蝕的反�
第一階段(生成游離氧原子�
第二階段(生成中間體�
第三階段(中間體和酸的反應)
設備構成和性能指標
清洗的設備構成和性能指標
清洗設備根據不同的生產廠商會有不同的設計,因此清洗設備的構成差別也比較大。但�,總的來說清洗設備基本包括以下幾個單元:
EUV光照單元�
EUV即Eximer UV,是波長�172nm的紫外線�
是由專門的EUV Lamp發光產生。作為清洗設備的一部分,EUV的主要功能是去除玻璃基板表面的有機物�#p#分頁標題#e#
EUV的工作原理簡單來講是這樣的:EUV Lamp發出172nm的紫外線,照射到玻璃基板表面。玻璃基板表面的有機大分子會在紫外線的作用下解離成為無機小分�。同時,環境中的O2分子會在172nm紫外線的照射下解離成為游離的氧原子或者O3分子。無論是游離的氧原子還是O3分子都具有比較強的氧化�,可以與有機小分子反應生成水和二氧化��
Brush清洗單元�
利用旋轉的毛刷清�。通常會使用上下兩對毛�,利用毛刷旋轉的�,將玻璃基板表面附著力較強的污垢去除。根據不同的需�,可以調整毛刷的高度,從而改變毛刷的壓入�,這樣可以增加或者減小去除Particle的能��
但是需要注意的是:用毛刷進行清洗的時�,不可以刷到鍍有膜的玻璃,因為鍍膜在毛刷的作用下,會受到劃傷�
同時會有大量的膜層顆粒附著在毛刷表面,毛刷會成為清洗設備的Particle來源。毛刷旋轉的方向如下圖�
之所以選擇這種旋轉方向是因為:
第一,上下毛刷的旋轉方向相反,可以保證玻璃基板受力平衡,不至于錯位或者滑��
第二,這樣的旋轉方向,可以降低清洗劑的使用量�
第三,在設備維護保養的時�,可以讓上下毛刷對刷,進行自我清潔�
CJ & BJ�
CJ=Cavitations Jet,BJ=Bubble Jet�
二者都是利用DIW或UPW和CDA混合,在較高的壓力作用下噴射到玻璃基板表�,形成大量細小氣泡,利用氣泡破裂候產生的爆破力,將附著在玻璃基板表面的Particle去除��
與CJ和BJ原理類似的還有Hyper Mix以及Hyper Jet,其去除Particle的原理大同小�,都是利用高壓下產生的細小氣泡破裂沖擊Particle,從而將其去��
有時,Hyper Jet中會加入CO2,以增加UPW的導電�,避免高壓沖刷下在玻璃基板表面形成靜��
MS�
Mega Sonic。由超聲波震子震動,使通入的DIW產生同頻率震動,并在排列�
高壓剝離模組 1
該模塊主要動作是用于接受前單元高速傳輸過來的基板,使用噴射的高壓剝離液對基板進行剝離處理,從完成蝕刻的基板表面除去光阻的模組�
其各組成單元如下�
剝離進程單元
對經過預濕處理的基板,將剝離液噴射在它的表面,從完成蝕刻的基板表面除去光�。在處理過程中使用壓力傳感器,壓力計以及過濾器對剝離液的純度,壓力進行控制�
溫度控制單元
對剝離液的溫度進行控制,溫度范圍為60~80�,溫差控制在3��
傳輸單元
接受前道工序傳輸過來的基板,在剝離過程中對基板進行傳輸處理,在剝離完成�,將其傳輸到下一單元。使用傳輸輥軸,中間輥軸和頂部輥軸進行傳輸,使用側向導向輥軸進行排列控制�
輔助單元
對剝離工序提供恒溫的剝離�,空氣純水�
高壓剝離模組 2
該模塊主要動作是用于接受前單元高速傳輸過來的基板,使用噴射的高壓剝離液對基板進行剝離處理,從完成蝕刻的基板表面除去光阻的模組。搬運輥軸上部設有高壓噴射嘴。另外,還設有清洗上屏罩的內側的純水噴射嘴�
其組成單元與高壓剝離模組1單元相同�
噴射剝離模組(spray strip module)
在接受到來自高壓噴射剝離模組2的基板后,該模組完成的主要動作是從設置在搬運輥軸上下的噴射嘴向基板正、反面噴射剝離液。剝離液從設在模組下部的罐通過循環泵送入噴射�,使用過的處理液再次回收到罐中。其組成部分如下�
進程單元
主要動作是從設置在搬運輥軸上下的噴射嘴向基板�、背面噴射剝離液。剝離液從設在模組下部的罐通過循環泵送入噴射�,使用過的處理液再次回收到罐中�
溫度控制單元
主要動作是對剝離液的溫度進行控制,溫度范圍為60~80�
傳輸單元
主要動作是接受前道工序傳輸過來的基板,在剝離過程中對基板進行傳輸處理,在剝離完成后,將其傳輸到下一單元。使用傳輸輥�,中間輥軸和頂部輥軸進行傳輸,使用側向導向輥軸進行排列控制�
輔助單元
該單元的主要動作是對剝離工序提供恒溫的剝離液,空氣純水�
型水洗模�(U-turn conveyor module)
本單元是一個水洗功能的U型搬運軌道。在接收側、輸送側以及水平搬運部的上下面(水平搬運部只有上面)安裝有噴�,一邊搬運基板一邊噴出純�。下部裝有罐,通過循環泵的壓力向噴嘴輸送液體。通過一系列水洗過程去除殘留的剝離液。同時使用輥軸的抬升與下降處�,完成基板的U型轉彎動��
水洗模組的組成部分如下:
傳輸單元
從上一模組接收搬運來的基板,基板送入過程中用入口液體刀進行水洗處理。傳輸如果采用傾斜姿勢,則可以提升清洗效�,降低水使用��
提升轉換輥軸并抬升基板(這時送出側的轉換輥軸上升)�
旋轉轉換輥軸和水平搬運部的搬運輥�,將基板搬運到送出�。搬運時,進行噴洗處理�
降下送出側的轉換輥軸,將基板放到傾斜方式搬運輥軸��
旋轉送出側的搬運輥軸,將基板搬運到下一模組。搬運過程中,進行噴洗
進程單元
在接收側、輸送側以及水平搬運部的上下面(水平搬運部只有上面)安裝有噴�,一邊搬運基板一邊噴出純�。下部裝有罐,通過循環泵的壓力向噴嘴輸送液�。通過一系列水洗過程去除殘留的剝離液� 3) 輔助單元
該單元的主要動作是對U-Turn清洗工序提供恒溫空氣,純��
直水洗模�(High Pressure/AAJET Rinse Module)
該模組主要動作是對完成剝離作用的基板進行水洗,去處剝離液的殘��
其主要單元結構如下:
進程單元
在相對于電路板行進方�,上游側由循環水洗部、下游側由直水洗部組�。模組的下部安裝了罐,罐的水洗水通過循環泵的壓力送到循環水洗部的噴嘴。使用后的液體再回到�。直水洗部將工廠直接供應的純水通過上下的噴嘴噴�,對基板進行清洗�
傳輸單元
主要動作是接受前道工序傳輸過來的基板,在清洗過程中對基板進行傳輸處理,在清洗完成�,將其傳輸到下一單元。使用傳輸輥軸,中間輥軸和頂部輥軸進行傳輸,使用側向導向輥軸進行排列控制�
輔助單元
為進程單元提供循環純水以及對水洗用的壓力進行控制和調節�
干燥模組(Air knife module)
該模組的主要工作是干燥水洗后的電路板。從氣刀向電路板的正反面吹出干燥空氣除去水分進行干燥。上下各安裝了一臺吹出干燥空氣的裂縫式氣刀�
中性搬運軌道模�(Neutral conveyor module)
該模組的主要動作是在單元與單元之間完成的搬運,是將從前一模組搬運過來的基板直接搬運到下一模組的搬運軌道�#p#分頁標題#e#
輸出模組(Exit conveyor module)
輸出模組位于各單元后部并向下一單元運送基板的模組。出口搬運軌道模組以傾斜方式搬運而來的基板轉換為水平方式后待�。由下游的MHU的機械臂取出在該位置的基��
供液模組(Supply tank module)
該模組主要是完成對脫膜用的藥液進行加熱處理,并將藥液傳輸到各剝離單元�
�(�)�)設備構成和性能指標
�(�)�)設備的組�
IN CV UNIT
EUV UNIT
NEUTRAL UNIT
ETCH UNIT1,2,3 UNIT
TANK UNIT
RINSE UNIT(SWR1,2,3,4 &F/R)
A/K UNIT
DRY UNIT1,2
OUT CV UNIT
�(�)�)設備的性能指標
IN CV UNIT:
主要作用是從Robot上接收基��
當基板從Robot叉子上放置到IN CV內搬送線�,Sensor檢測到后,機械手退出。通過Alignment機構將基板調整到Passline的位�,再通過搬送線送入下一單元�
需要注意Alignment機構的動作平�,速度均勻,無沖擊現�.
送出完畢后再向Robot發出送入要求,進行下一片基板的接收工作�
EUV UNIT�
主要通過UV Lamp照射,去除基板表面的有機��
NEUTRAL UNIT�
該單元起到過渡作用�
入口和出口都有Shutter(遮光�)避免外部光線射入EUV 和ETCH單元� Shutter放下�,才可進行基板搬��
ETCH UNIT 1,2,3 �
ETCH UNIT是對基板進行刻蝕的單元。金屬膜被藥液腐蝕掉,留下被PR覆蓋的部分,就是我們所需要的加工的Gate�
存放于下部TANK內的Chemical通過Pump加壓,沿著管�,經過Filter過濾�,打入Bath�;Bath中又由傳送帶,Liquid Knife, Oscillation, Manifold, Dip等機構組�.Chemical經過多種方式接觸到基板表�.通過化學反應對金屬膜進行Etching�
下部TANK UNIT�
下部tank主要用于存放Etching用的Chemical,并起溫度調和槽的作用。共�2個tank。自動運行時通過設備參數來選擇其中的一個tank工作,另一個tank用于液交換的備用�
RINSE UNIT(SWR1,2,3,4&F/R)�
RINSE UNIT主要是清洗基板表面殘余的化合物雜�。主要由SWR1,2,3,4和F/R兩部分組成:
SWR UNIT1,2,3,4是將Etching后的基板表面,經�4道循環水洗的工序進行清洗,去除基板表面殘余的Chemical和化學合成物.
F/R UNIT是通過Facility直接供應的純水對基板表面做最后一次清�.
A/K UNIT�
A/K風刀單元主要作用是吹去從水洗單元送過來的基板表面的積�.
DRY UNIT1,2 �
DRY UNIT是在一般搬送的基礎上曾加了FFU吹風單元。能提高基板表面的的干燥效果。入口的Ionizer裝置(離子�)能去除基板表面的靜電�
EXIT UNIT:
EXIT UNIT基本與前面的DRY單元相同,也有FFU吹風裝置干燥�
基板進入EXIT UNIT的指定位置后搬送線停止并發出信�,等待LD/ULD機械手來取出基板�
附:
WET工序(清洗.脫膜,�(�)�)的主要工藝參數和工藝質量評價
對于清洗設備來說,質量評估的內容有兩個方面:
1. Particle數量�
檢驗清洗設備洗凈能力的主要標準就是Particle的數�。如果Particle的數量過多會造成成膜異常,甚至會造成線路的開路和短路。對�4.5代生產線的玻璃基板來�,Particle通常會控制在總數100顆以內�
2. Contact Angel
Contact Angel即接觸角。在液體與固體平面接觸的時�,液體的邊緣會與固體平面形成一定的角度,此角度即接觸角�
接觸角的大小可以用來評估固體表面與此種液體的親和能力。對于玻璃基板來�,接觸角是用來衡量玻璃基板與水的親和性的,也就是驗證玻璃基板的親水��
親水性高說明玻璃基板表面的有機物較少,親水性低說明玻璃基板表面的有機物較多�
因此可以通過Contact Angel來衡量玻璃基板表面有機物的含�。通常清洗設備都具有EUV的紫外線照射單元,通過紫外線照射去除有機物。Contact Angel的數值一般控制在5~10°之間�
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