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LED晶片制程
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你可能喜欢上海交通大学 硕士学位论文 干法刻蚀制程工艺及相关缺陷的分析和改善 姓名：张新言 申请学位级别：硕士 专业：平板显示 指导教师：李荣玉;陈勤达
上海交通大学工程硕士学位论文摘要干法刻蚀制程工艺及相关缺陷的分析和改善摘 要液晶显示的广泛应用已经使其取代了 C
RT，成为如今显示和电视 设备的最主要的显示技术，丰富了人们的日常生活，并为信息的交流 和传输做出了巨大的贡献。 随着国内新一轮高世代生产线的相继建设 投产，面对日益激烈的竞争，如何降低缺陷、提高产品的品位，这就 需要对 LCD 制程工艺有着更高的要求。 本文首先总体介绍了液晶显示的发展和现状， 液晶显示器的制成 流程，侧重讲述了阵列（array）的制作工艺流程和工艺设备，然后 对干法刻蚀中的工艺设备进行详细说明。 基于节约空间和提高效率的 考虑，行业内对于金属层的刻蚀普遍采用干法刻蚀的方式，但生产节 拍的加快， 缺陷也随之而来。 干法刻蚀中影响产品品质的主要因素为： 杂质颗粒、RF 电源、排气速度和真空度，其中生产节拍的加快对前 两因素的影响最为重大。 在上海广电 NEC 工厂的 15-26 英寸工艺设备 进行实验并取得数据，绘制成趋势图，通过各种方法的结果的比对， 找出了干法刻蚀的最佳条件， 重点针对干法刻蚀设备中的工艺缺陷进 行分析和跟踪，找出相关的对策，解决了生产中遇到的实际问题： （1）对于基板“冒烟”问题的解决对策是：对量产基板进行大 批量的对比观察，找出问题的发生原因：刻蚀后除静电过程中生成物第I页上海交通大学工程硕士学位论文摘要附着于装载腔室。从而进一步通过更改使用的工艺气体解决了 “冒烟”问题。 (2)对于刻蚀残留问题的解决对策是： 1.使用 DUMMY CLEAN RECEIPE 对腔室进行清扫，通过对比观察， 找出最合理的清扫间隔； 2．选定相关的工艺设备，调整 RF 的输出功率，通过对比，得出 比较合理的 RF 功率。 本文的实验结果及结论已经在干法刻蚀制程中得以应用。关键词：面板，阵列，干刻，等离子体,排气速度第 II 页上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTDRY-ETCH PROCESS, FAULT ANALYSE AND IMPROVEMENTABSTRACTLiquid crystal display has been widely used to replace the CRT display and TV equipment, as is now the most important display technology to enrich people's daily lives and it has made a great contribution to the exchange and transfer of information. In the face of increasingly fierce competition, how to improve product quality to reduce defects, which need to LCD manufacturing process technology have higher requirements. This paper presented an overview of the development and current status of liquid crystal display, as well as LCD production processes, and highlighted the plight of the array of process and technology. Based on space-saving and efficiency considerations, the industry for etching metal layer commonly uses dry etching, but to speed up the production of rhythm, defects are also followed. In Dry etching, the main factors affecting product quality are: impurity particles exhaust speed, vacuum第 III 页上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTand RF homogeneity. Meanwhile, accelerating the production beat has most significant impact on the first two factors. Experiment on SVA-NEC 5Generation factory's process equipment to obtain data for mapping into the trends, identify the most dry etching good conditions from variety ways. This paper focus on the Dry-etching process defect analysis and tracking to identify the relevant measures to solve the practical problems encountered in production. Experimental results and conclusions of this paper has been in the dry etching process was applied.Keywords: Panel, Array, Dry etching, Plasma, Exhaust velocity第 IV 页
上海交通大学工程硕士学位论文第一章 TFT-LCD 的发展概述第一章 TFT-LCD 发展概述1.1 TFT-LCD 的发展历史与应用TFT-LCD （thin film transistor-liquid crystal display：薄膜晶体管 液晶显示器）的主要应用产品是 IT 数码产品，主要有文化娱乐设备与便携式彩 电、汽车导向系统、彩投机、工程工作站、监视器、便携式信息终端、电子终端、 电子书刊、笔记本计算机及大型直视式彩平板电视机等领域。 判断一个产品是否进入快速增长期：1.整体市场占有率超过 10%（2001 液晶 显示器占有 14%的市场），2.消费主力市场占有大于 15%（2001 年日本液晶出货 超过 50%）。但是真正推动 TFT-LCD 产业发展的产品主要是笔记本显示器、台式 机显示器和液晶电视这三件产品， 正是在这三件产品的推动下 TFT-LCD 才发展到 今天的生产竞争局面 [1]。 彩色 TFT-LCD 可划分为如下几个发展阶段： 第 1 阶段（ 年） 小型和中型液晶电视机,包括便携式液晶电视 机、车载和机载液晶彩色显示器及虚拟现实技术终端。 第 2 阶段（ 年） 对角线 10 英寸液晶显示屏,包括 VGA（视频图 形阵列）显示及个人计算机显示终端等。 第 3 阶段（ 年） 大型、高分辨率的视频图形阵列显示,如 Sun 工作站、超级延伸图像阵列显示及个人计算机终端显示。 第 4 阶段（ 年）扩展其应用范围,如多媒体彩投机,对角线 14～ 20 英寸多媒体显示及用户彩投机等。 第 5 阶段（ 年）大型直视式组件,屏幕对角线尺寸为 20～25 英 寸。 第 6 阶段（ 年）大尺寸，高画质电视面板 26～52 英寸[2]。大陆除外，全球的液晶面板生产线主要被 5 家企业掌控，分别是中国台湾地 区友达光电、奇美电子，日本的夏普以及韩国的三星、LG-飞利浦。这些企业供 应着全球主要液晶电视品牌厂家的面板需求。 已开通的大屏幕液晶生产线有夏普 1 条 8 代线； LPL1 条 7.5 代线； 三星 2 条 7 代线。 条 6 代线， 6 分别为夏普、 LPL、 友达、广辉、华映以及东芝、松下、日立合资的 IPS Alpha 所拥有；奇美 1 条 5.5 代线。夏普已决定兴建第二条 8 代线，友达第一条 7.5 代线已经投产。2007第1页上海交通大学工程硕士学位论文第一章 TFT-LCD 的发展概述年投入的有：三星电子的 8 代线，与奇美电子的 7.5 及 6 代生产线。图 1-1： 各世代生产线量产日程表 Fig.1-1 Every generation mass production schedule图 1-1 所示为各世代生产线量产日程表。从 03 年开始液晶电视市场开始启 动,截止 2006 年，大尺寸液晶电视出货量年均增长都在 100%以上,从 03 年的 401.9 万台增长到 06 年的 5320 万台，2007 年达到 8750 万台。2008 年出货量更 是突破 1 亿台的大关。 生产液晶显示器面板主要是 5 代线， 6 代及以上世代线一般用于生产液晶 而 电视，由于 05 年以来，液晶电视市场并未达到预期的需求，导致一些高世代的 生产线生产液晶显示器面板，累计库存，再加上全球经济危机，在 2008 年里， 各大尺寸规格的液晶显示器的价格纷纷暴降，不到一年的时间里，平均降幅在 40%以上。但是，2009 年以来，市场有所回暖，表 1-1、表 1-2 和表 1-3 列出了 显示器面板、TFT-LCD 电视面板和手机面板 2009 年 1 月到 5 月之间的价格变化 趋势：第2页上海交通大学工程硕士学位论文第一章 TFT-LCD 的发展概述表 1-1：2009 年 1~5 月 LCD 显示器面板价格（单位：美元）表 1-2：2009 年 1~5 月 TFT-LCD 电视面板价格（单位：美元）20 表 1-3：2009 年 1~5 月手机面板价格（单位：美元）~第3页上海交通大学工程硕士学位论文第一章 TFT-LCD 的发展概述1.2 中国 TFT-LCD 产业发展简史中国对 LCD 的研究最早是从液晶材料开始的，1969 年开始以清华大学化学 系为代表，1987 年清华大学液晶研究成果在石家庄开始批量生产。从七十年代 末到八十年代初， 在清华大学和长春物理所为代表的研究所与北京电子管厂、 SVA 为代表的企业，开始涉足 LCD 技术以及产品的生产与样品的制作，但直到 1984 年都没有形成批量的生产，都是一些实验线。直到 1984 年深圳天马建成一条 4 英寸的 TN-LCD。中国才真正开始进入 LCD 这一行业 [3]。另外对中国 LCD 发展有 重要影响的是 1998 年吉林彩晶建立，从日本引进一条 1 代的 TFT-LCD 线，中国 开始进入 TFT-LCD 领域， 但中国的 TFT-LCD 真正发展是在 2003 年的年初和年末， 在北京和上海分别成立了 BOE 和 SVA-NEC，这两个公司先后宣布进入 TFT-LCD 行 业并投入巨资建设第五代生产线。至此中国 TFT-LCD 行业开始快速发展，2006 年昆山 龙腾光电 5 代的建成， 使得中国出项三强鼎立的局面，同年上海天马开 始筹建 4.5 代线并在此年开始投产，2009 年 3 月 28 日京东方成都 4.5 代 TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)生产线开始建设，这条生产线是中国内地第二 条 4.5 代 TFT-LCD 生产线。 2008 年的全球经济危机对于 TFT-LCD 产生了巨大的影响，中国大陆的面板 生产企业也受到很大的冲击。但是随着国家“家电下乡”，“旧家电补贴”等政 策的影响 2009 年第一季度，国际金融危机继续肆虐，但中国国内的液晶电视销 售却是“万绿丛中一点红”。2009 年第一季度全国液晶电视零售总量为 571 万 台，比 2008 年第一季度增长 88%，首次超过 CRT（显像管）彩电(497 万台)，在 平板电视替代 CRT 电视进程中实现了历史性跨越。 2009 年 4 月 13 日， 备受关注的京东方第 6 代 TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示 器)生产线项目在合肥破土动工， 该项目计划投资 175 亿元， 设计产能为 90K/月， 玻璃基板尺寸为 1500mm×1850mm，计划于 2010 年第四季度投产。2009 年 8 月 31 日京东方 8 代线奠基，该项目投资总额高达 280 亿元，总占地面积约 37000 平方米，玻璃基板尺寸为 2200mm×2500mm，设计产能为 9 万片玻璃基板/月，项 目计划于 2009 年三季度开工建设，2011 年三季度投产。目前，中国的液晶电视 面板基本依靠进口， 京东方第 6 代线的引进对中国液晶电视面板的本土化进程具 有积极的推进作用。 中国液晶面板行业凭借巨大的国内市场足以稳步进入高世代 阶段。就象之前的 CRT（显像管）一样，中国的 TFT-LCD 产业有望在不远的将来 依托本土市场走出中国，走向世界。第4页上海交通大学工程硕士学位论文第一章 TFT-LCD 的发展概述1.3 全球 TFT-LCD 发展新技术动向1.3.2 TFT-LCD 发展的四大特征1．尺寸大型化：在液晶电视方面，32 英寸的主流尺寸地位不变，现在 55 英寸则将明显成为另一大尺寸主流 2．中小尺寸应用：包括数码相框，超低价笔记型计算机等新产品的发表， 均以 7 英寸为主流，3G 手机的推广使得小尺寸液晶仍有高度成长性。 3．终端需求效应：配合终端产品的尺寸变化以及新产品不断推陈出新，面 板厂产能的互相填补的状态会更加明显。 4．液晶市场位移：在笔记本及液晶显示器市场中，新兴市场的比重已达五 成以上，重要性逐渐超过北美、欧洲、日本等发达国家。在液晶电视市场中，发 达国家仍有六成以上的比重，但新兴市场，尤其是中国市场已有举足轻重的影响 力，且未来成长空间惊人 [4]。1.3.2 TFT-LCD 产品新技术动向1．高画质主流：提高分辨率，配合适当的频率，可以大幅度降低残影，影 像质量突破以往。 2． 广色域技术： 在广色域面板的搭载下， 色彩显示功能为目前产品的 130%， 色彩表现更加准确，影像层次更加自然逼真。 3．多媒体娱乐：增强影音声光效果，如环绕音箱效果及输出端子规格设备 等，娱乐效果更胜一筹。 4．智慧化应用：未来终端产品具备更多智能型功能。 5．人性化设计：产品外观与操作方面会更朝人性化设计，如重量体积，视 觉角度，观赏距离，挂壁式等。以符合人体工学为目标。 6．超薄轻便：导光板与液晶面板的轻薄化，使终端产品日趋轻薄便携。 7．节能零污染：所有零件均采用国际范围内的环保材质，达到分解零污染 的环保要求。未来也将致力于节电设备，节约能源方向而努力 [5]。1.4 本章小结近 10 年，因应摩尔定律，TFT-LCD 发展迅速，并最终取代 CRT 成为现在最 为主流的显示技术， TFT-LCD 在国内经历了从无到有，并有了迅速的发展，本 文从 TFT-LCD 发展和应用，我国 TFT-LCD 产业的发展情况和未来趋势，以及 TFT-LCD 发展的方向等作了介绍，有利于大家对该行业有初步的认识。第5页上海交通大学工程硕士学位论文第二章 TFT-LCD 的器件构造和显示原理第二章 TFT-LCD 的器件构造及显示原理2.1 液晶显示器构造简述如图 2-1 所示，液晶显示器的基本构造为：液晶成盒基板的周围连接驱动回 路，液晶成盒的后面安装有背光源作为光源。[6]TFT基板驱动 IC 偏光板ControllerPCB板 背光源 导光板图 2-1：液晶显示器的构造示意图 Fig2-1: Schematic construction of liquid crystal displays液晶成盒基板是由 TFT 基板与 CF(color filter：彩膜）基板贴合在一起， 中间填充液晶构成的。其中阵列基板和彩膜基板之间，要求控制间隔为数微米， 而且均一的间隔，由均一的垫料（spacer）来达到这一效果。在阵列基板侧为了 驱动像素设计了 gate 线及数据线的引出电极。彩膜基板是由多个重复的 RGB(红 绿蓝)3 原色构成的图形，图形形成的位置是与阵列基板上的各像素完全对应的。 利用与业已成熟的 LCD 技术，形成一个液晶盒相结合，再经过后工序如偏光片的 贴覆等过程，最后形成液晶显示屏。第6页上海交通大学工程硕士学位论文第二章 TFT-LCD 的器件构造和显示原理2.2 TFT-LCD 显示原理液晶具有光学上的正的多折射性， 具有单轴晶体的光学特性, 电学上具有明显的 介电各向异性, 因此外电场可对各向异性的向列 LC 分子进行控制, 从而改变光 学性能, 实现显示目的 [8]。液晶的光学特性见图 2-2。图 2-2：液晶的特性 Fig2-2: Liquid crystal properties图 2-3 显示了透过率与驱动电压的关系。VON VOFF图 2-3：透过率和驱动电压的关系 Fig 2-3: The relationship between transmittance and drive voltageVON： 透过率产生最大亮度的 10%对应的驱动电压第7页上海交通大学工程硕士学位论文第二章 TFT-LCD 的器件构造和显示原理VOFF：透过率产生最大亮度的90%对应的驱动电压大信息量显示需要小的 VON / VOFF 值。 TFT 阵列基板侧栅线（gate）与数据线（Data line）的各交点处形成薄膜 晶体管 （TFT） 像素电极为通常是氧化铟与氧化锡的合金形成的透明电极 。 （ITO） ， 用以传导数据线上的电压。在彩膜基板的全面也设计有透明电极。通过在阵列基 板的像素电极上施加的电压对液晶的配向进行控制， 从而对透过光的光量进行控 制，通过彩膜基板上多个重复的 RGB(红绿蓝)3 透过光的组合构成需要显示的图 形图 2-4：TFT 的构造示意图和等效电路 Fig2-4: TFT construction and equivalent circuit如图 2-4 所示，在 TFT-LCD 中，TFT 的功能就是相当于一个开关管。常用的 TFT 是三端器件。一般在玻璃基板上制作半导体层，在其两端有与之相连接的源 极（source）和漏极（drain） 。并通过栅极绝缘膜，与半导体相对置，设有栅极。 利用施加于栅极的电压来控制源、漏电极间的电流 [10]。 对于显示屏来说， 每个像素从结构上可以简化看作为像素电极和共同电极之 间夹一层液晶，更重要的是从电的角度可以把它看作电容。当像素电极被充分充 电后，即使开关断开，电容中的电荷也得到保存，电极间的液晶层分子继续有电 压施加场作用。数据（列）驱动器的作用是对信号线施加目标电压，而栅极（行） 驱动器的作用是起开关的导通和断开。 由于加在液晶层上的显示电压可存储于各 像素的存储电容，可以使液晶层能稳定地工作。这个显示电压通过 TFT 也可在短 时间内可以重新写入，因此，即使在对高清晰度 LCD 中，也能满足不降低图像品 质要求 [7]。 显示图像的关键还在于液晶在电场作用下的分子配向。 一般通过对基板内 的配向处理，使液晶分子的排列产生希望的结构变形来实现不同的显示模式。选第8页上海交通大学工程硕士学位论文第二章 TFT-LCD 的器件构造和显示原理择一定的显示模式，在电场作用下，液晶分子产生配向变化，并通过与偏振片的 相配合，使入射光在通过液晶层后的强度随之发生变化。从而实现图像显示。 总而言之，TFT-LCD 与无源 TN-LCD、STN-LCD 的简单矩阵不同，它在液晶显 示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT） ，可有效地克服非选通时的 串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。而 开关单元的特性，则要满足通态电阻低，闭态电阻非常大这一要求。2.3 本章小结本章使用示意图简单直观地表述了显示器的构造、液晶的特性，以及主动型 矩阵的驱动原理。 对 TFT-LCD 的构造及显示原理有了初步的认知， 有利于对后续制程及相关参 数之间的影响有更好的理解。第9页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程第三章 液晶面板的制造过程3.1 液晶面板制造过程概述液晶面板的制作工程，大概可以分为 3 部分。分别为：分别是阵列工程，成 盒工程和模块工程，如图 3-1 所示。图 3-1.液晶面板制造流程图示 Fig.3-1 Manufacturing Process第 10 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程最初的工程称作 TFT 阵列工程，是以在玻璃基板上制作 TFT 阵列回路开始 的，阵列工程与半导体工程相似。半导体是在晶元上面制作回路，同样地，阵列 工程是在玻璃基板上反复进行成膜、显影、刻蚀而形成 TFT 阵列回路。[9] 第二个工程称作液晶成盒工程，基板进行配向膜的配向处理之后，涂布封框 胶，并散布上精确控制盒厚衬垫料，在一侧基板上进行液晶滴下，之后，将阵列 与彩膜基板以很高的精度贴合起来，进行封框胶硬化。切割后贴偏光片，形成单 一的液晶盒。 第三个工程称作模组工程， 在已经成盒的基板上装上驱动回路及背光源作为 显示用模组。3.2 阵列工程(Array)根据生产中的工序可以将阵列工程分成洗净―成膜―光刻（曝光、显影）― 刻蚀―检查，以下逐一介绍。 3.2.1 洗净 阵列工程的制造的目的是在玻璃基板上形成 TFT 电路。 为了成膜工序前将玻 璃基板上的杂质去除，需要对基板进行清洗，这就是成膜前洗净。可根据清洗对 象和污染物的种类选择合适的洗液和清洗方法。 一方面由于本清洗的对象是镀有 SiO2 膜和 ITO 膜的玻璃基板，在清洗中两者必须不受损坏；另一方面，此种基 板上的污染物主要是尘粒和有机物， 必须选择对两者去除都有效的清洗方法和洗 液。此外，还需考虑后续光刻工序用的光刻胶的性质，通过清洗后能保持光刻胶 的良好密着性。 因此， 透明导电玻璃基板的清洗液宜采用中性洗涤剂和有机溶剂。 并把这种化学清洗和物理清洗结合起来，可取得更好的清洗效果。清洗好的基板 可以放在超净的烘箱内，在 110 度左右下干燥，可见表 3-1。表 3-1 洗净的目的和方法 工程 受入洗净 ?除去基板运输中附着的有机物 目的 ?除去基板运输中附着的 particle ?除去基板表面的微小损伤 ?深紫外 ?药液 方法 ?滚刷 ?2 流体喷射 ?滚刷 ?2 流体喷射 ?深紫外 成膜前洗净 ?除去成膜前附着的有机物 ?除去成膜前附着的 particle第 11 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程3.2.2 成膜 阵列工程中的成膜根据电介质可以分成金属膜和非金属膜，金属膜由溅射 （SPUTER）的方法生成，非金属膜由化学气相沉积法（CVD-Chemical Vapor Deposition） 。一．Sputter 成膜在高真空状态下导入工艺气体， 并在电极的二端加上高电压后,产生 Glow 放 电。此时等离子体中的正离子在电场的作用下撞击靶材溅射出靶材的金属原子。 大致可分成二类： （１）热蒸发 入射的正离子在靶材表面局部形成高温，将靶材材料蒸发。 （２）运动量转移 入射正离子的动能通过与靶材表面原子撞击，将动能转移给靶材原子，形成 溅射。 溅射的原理如图 3-2 所示。入 真 Gas Ta
基 真Sputter粒子Ta Ta 水 ~ 高RDC图 3-2 溅射原理图magnetronFig3-2 Sputtering schematic diagram在电极之间施加电场和磁场，利用 Magnetron 放电，将溅射的靶材粒子导向 玻璃基板，进行成膜。Sputter 所生成的膜和材质分别为： 1.Ｇ配线：Ｍｏ－Ｎｂ／Ａｌ－Ｎｄ 2.Ｄ配线：Ｃｒ 3.像素电极：ＩＴＯ（铟锡氧化膜）第 12 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程溅射所成的三种金属膜见图 3-3。＜Tr部断面图＞PA SiNx膜 D CrPI ITa Si Al N Mo N图 3-3 TFT 断面图 Fig3-3 TFT sectional drawing 二．CVD 成膜G Si在 RF 电源的作用下，原料气体生成等离子体。 等离子就是带正电荷的粒子 和带负电荷的粒子的密度基本相同、全体为电中性状态的粒子团。等离子中的分 子被电子冲击产生离子， 离子与基板表面发生化学反应生成物沉积于基板表面形 成镀层薄膜，见图 3-4。原料气体 与电子冲 离子 吸 表面反应 基板加热等离子排气激发 化 学 反 二次生成物 分 析出 脱离 堆积再 吸图 3-4 PE-CVD 反应原理示意图 Fig3-4 PE-CVD reaction principle diagramCVD 生成的膜和材质 1.Gate 绝缘膜：G-ＳｉＮｘ 2.半导体膜： a-Ｓｉ和ｎ+a-Ｓｉ 3.钝化膜：PA-ＳｉＮｘ CVD 生成的三种非金属膜见图 3-3。 3.2.3 光刻（曝光、显影） SVA-NEC 采用的光刻生产设备包括：Inline PR 装置、曝光机、周边曝光＆第 13 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程印字曝光装置和附属的显影液回收再生装置。其中 Inline PR 装置主要由洗净、 涂布、显影三个单元构成。光刻的工序流程见图 3-5。洗 净 → 涂 布 → 曝 光 → 周边曝光 → 显影 Ｓ ｃ ｒ Ｃ ｏ ａ Ｅｘｐｏｓ Ｅｄｇｅ Ｄｅｖｅｌ根据工艺的不同，上述过程要重复４－５次．图 3-5 光刻工序流程图 Fig3-5 Lithography process flow diagram 一 Inline PR 装置 洗净单元该单元利用多种手段对成膜后的基板进行洗净,包括超紫外灯、滚刷和二流 体喷射,可以去除有机物等多种污染，具有效率高,干燥均匀性好等优点,可见图 3-6。Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｒｏｌｌ Ｂｒｕ ２流体ｊｅｔ Ａｉｒ Ｋｎ超紫外灯滚刷二流体喷射风刀图 3-6 洗净单元 Fig3-6 Wash Unit涂布单元该单元的用途是涂布光刻胶。 涂布厚度为 1.5 或 2.2 微米,其精度求很高(± 2％以内),通过预涂、旋转涂布、减压干燥等一系列工序来实现这一目标,图 3-7 是涂布单元的工艺示意图。第 14 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程排预涂旋转涂布减压干燥图 3-7 涂布单元 Fig3-7 Coating unit涂胶前应保证玻璃表面清洁，如搁置太久，应重新清洗。涂胶方法常用的有 旋转涂胶和辊印涂胶。前者不大适用于大面积的涂胶，但能得到更为精密的图案 和高的成品率。 涂胶工序应在 20～25℃范围内， 相对湿度低于 60%的环境下进行。 涂胶要求：粘附良好，均匀，厚薄适当。若胶膜太薄，易产生针孔，抗蚀能力差； 胶膜太厚，分辨率低。显影单元显影原理是对正性胶显影将感光部分的光刻胶溶除，留下来未感光部分胶 膜。从而形成所需要的图形，然后用过滤水，去离子水喷淋和漂洗。显影要严格 控制好显影时间。若显影时间不足，则在感光处还会留下不易察觉的一薄层光刻 胶层，该层在后续工序感光之后会影响 ITO 腐蚀，形成斑纹或小岛。另外显影不 足还会造成边缘毛刺，图形模糊。若显影时间过长，光刻胶发生软化、膨胀，显 影液从 ITO 层表面向图形边缘渗入，发生钻蚀，使图形边缘变皱或浮胶。基板移动基板移动 显影 显影液回收基板倾斜基板移动 喷淋 风刀基板移动图 3-8 显影单元 Fig3-8 Developing unit显影单元用于对曝光后的光刻胶进行显影处理,其中采用了显影时基板同步第 15 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程移动时以及倾斜回收显影液等新技术,不仅大大缩短了显影时间,而且提高了显 影液的利用率,降低了使用成本,见图 3-8。二 曝光曝光有接触曝光方式和投影曝光方式两种，在图案精度为 10um 以上或基板 表面积小于 300*300mm2 以及不需要重复曝光的条件下，可以采用前者。在制作 有源矩阵液晶显示基板时，需要高精度的微细电极图案，且常需要重复曝光，在 这种情况下，应采用后者，即投影曝光方式。 曝光机的工作原理与摄影有些类似：摄影时，光源照亮待摄物体，通过照相 机的光学系统将该物体的图像复制到底片上；曝光机工作时，则用大功率水银灯 照亮掩膜板， 通过镜面反射投影的光学系统将掩膜板上的图案精确地复制到玻璃 基板的光刻胶涂层上。照射的部分和未照射到的地方化学特性产生差别，为下一 步的刻蚀做好准备。三 周边曝光单元周边曝光单元可除去基板边缘光刻胶的突起部分，保证边缘图形的规则。周 边曝光单元的印字曝光采用了一种特殊的液晶掩膜板， 通过紫外灯的照射在玻璃 基板上印制各种编号以及二元代码，与激光印字方式相比，这种方式的最大优点 在于不会引起灰尘的发生。 3.2.4 刻蚀 对应成膜工程中的金属膜由 Sputter 法生成，非金属膜由 CVD 法生成，刻蚀 工程也分成湿法刻蚀和干法刻蚀，湿法刻蚀主要对金属膜进行刻画，干法刻蚀主 要对非金属膜进行刻画，下面对两种刻蚀方法进行描述。一 湿法刻蚀图 3-9 湿法刻蚀中刻蚀腔体示意图 Fig3-9 Wet Etching cavity diagram第 16 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程湿法刻蚀目的是根据 PR 工程形成的图案将 Sputter 溅射的膜刻蚀形成图案， 其原理是刻蚀液和刻蚀对象发生化学反应， 如何控制刻蚀液的使用量和控制刻蚀 时间是本工序的关键。根据刻蚀液与基板的接触方式可以分为喷洒式（Spray） 、 浸入式（Dip）和复合式（Spray & Dip） ，设备示意见图 3-9。二 干法刻蚀 1 Plasma 产生原理图 3-10 Plasma 产生原理图 Fig3-10 Plasma generated schematic干法刻蚀（Dry Etching）工程是利用 Plasma 中处于激发态中分子和离子的 化学反应、物理反应而对刻蚀对象进行刻蚀。图 3-11 RF 放电原理图 Fig3-11 RF discharge schematic diagramPlasma 的产生原理如下：分子、原子在通常状B呈中性，但对其施加一定 的能量后,加速电子和分子碰撞后，最外轨道上的电子获得能量，运动轨道将扩 大，此时电子处于励起状态, 励起状态是不稳定状态，电子有返回原来轨道的趋 势，见图 3-10。这样从外界获得的能量就以电磁波（光）的方式释放出来，这 是Ｐｌａｓｍａ发光的原因。一定能量的加速电子发生碰撞后，电子将和分子分第 17 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程离出来，电子和离子就会被分离（称之为电离） ，气体中含有由于电离产生的荷 电粒子的一种混合状态称为 Plasma[12]。产生 Plasma 有两种方法： （1）容易产生电离现象的 DC 电源； （2)高频电源 RF。 电极间加高频电源，由于高频电场电子被加速，获得高能量的电子和气体分 子碰撞发生电离从而产生 Plasma。 Plasma 产生后、首先比离子移动度高约 1000 倍的电子向 RF 电源侧电极移 动使其带负电由于带负电又吸引正离子。 Blocking condenser 而处于 floating 因 状态、抑制过剩的电子流入,这样电子和离子流入达到动态平衡。因此，ＲＦ电 源侧电极附近离子密度高、形成一个暗部(Ion sheath)，见图 3-11。图 3-12 真空状态对分子运动的影响示意图 Fig3-12 Vacuum inspection on molecular motion diagramPlasma 中的电子、离子由于电场而被加速，大大增加了运动能量。Plasma 中的电子、离子由于电场而被加速，大大增加了运动能量。但是，如果气体压力 高的情况下，分子间的碰撞较多，电离所必需的能量将会损失，图 3-12 显示低 真空状态下比高真空状态下分子数量要多很多，因此分子碰撞的几率也要高很 多。所以低压（高真空）为 Plasma 产生的必要条件。图 3-13 Plasma 中的反应示意图 Fig3-13 Reaction in Plasma schematic第 18 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程基于上面 Plasma 产生的两大条件，干法刻蚀装置产生Ｐｌａｓｍａ的就是 在真空中施加一个高频电源加速电子来完成的。 如图 3-11 所示，RF 电源侧的反应主要是自由基的化学反应和离子冲击的物 理反应。接地侧主要是自由基的化学反应。Plasma 中的反应见图 3-13。 Plasma 中的反应及产物： ①化学反应：因Ｐｌａｓｍａ产生的自由基吸附在基板表面、反应后产生挥发性 生成物。 ②物理反应：因电场产生的加速离子冲击基板材料产生挥发性生产物。 两种反应的不同效果如图 3-14 所示。图 3-14 Plasma 中的反应效果图 Fig3-14 Reaction results in Plasma diagram 2.刻蚀模式根据 RF 电源的联接位置的不同干法刻蚀设备可以分为三种不同的刻蚀方 式：ＰＥ (Plasma Etching) 模式，ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)模式和ＩＣ Ｐ(Inductively Coupled Plasma) 模式。各自的特点如下：PE模式如图 3-15 所示，平行平板电极间加 RF 电源，接地侧放置基板，Plasma 密 度：106～108cm-3。主要反应：自由基化学反应,刻蚀特点：以等方性刻蚀为主； 对刻蚀对象的损伤较小。第 19 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程ＭＦＣ ＭＦＣ ＭＦＣＲＦ源Ｐｌａｓｍａ基板Ｐｕｍｐ除害装置图 3-15 PE 模式刻蚀示意图 Fig3-15 PE model of etching diagramRIE 模式如图 3-16 所示，平行平板电极间加 RF 电源，ＲＦ电源侧放置基板，Plasma 密度为：106～108cm-3。主要反应：自由基的化学反应、离子冲击物理反应，刻 蚀特点异方性刻蚀为主；对刻蚀对象的损伤大。ＭＦＣ ＭＦＣ ＭＦＣＰｌａｓｍａ基板ＲＦＰｕｍｐ图 3-16 RIE 模式刻蚀示意图除害装置Fig3-16 RIE etching pattern diagramICP 模式如图 3-17 所示，平行平板电极的两边均加 RF 电源，其中放置基板的一侧称 之为Ｂｉａｓ侧，另一侧称之为 Source 侧。其中Ｂｉａｓ侧下部电极加 RF 电源 控制离子冲击 （即物理反应） Source 侧线圈状电极加 RF 电源控制 Plasma 密度： ， cm-3，控制化学反应。第 20 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程ＭＦＣＲＦ电ＭＦＣＰｌａｓｍａ基板ＲＦ电源Ｐ 图 3-17 ICP 模式刻蚀示意图除害装置Fig3-17 ICP etching pattern diagram表 3-2 中对三种刻蚀模式的各自刻蚀特性进行了对比。 基于刻蚀中形状控制 即异方性考虑，SVA-NEC 的干法刻蚀设备采用 RIE 和 ICP 两种刻蚀模式。表 3-2 三种刻蚀模式的对比 项目 Etching 源 指向性 Etching 形状控制 plasma 密度(cm3) Etching Ｒate Plasma damage R力范围(Pa) 装置价格 ＰＥ 自由基 等方性 etching 困难 10 ～10 小～中 小 １０～１０２ 低6 8ＲＩＥ 自由基＆ion 异方性 etching 容易 10 ～10 中 大 １０－１～１０ 低6 8ＩＣＰ 自由基＆ion 等方/异方 etching 容易 10 ～10 大 大/小 １０－１～１０２ 高10 123.设备构成上海 SVA-NEC 的 S1 线用干刻系统设备本体是由日本东京电子公司制造，型 号 SE-1300，除本体外，周边配有 RF 电源、CHILLER、给排气系统（PUMP）和电 源系统，以及与特气相关的气体精制装置、除害装置、检知器等专用设备。生产 玻璃基板尺寸为 mm。设备外形立体示意图和装置结构图如图 3-18 所 示。第 21 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程Process chamberPump unitP/CP/CP/CChiller unitTransfer moduleT/MLoad lockT/MT/MRF unitControl rack Atmospheric arm Sender receiverL/LL/L A/AL/LPower unitS/R1S/R2S/R3图 3-18 干刻设备构成图 Fig3-18 Dry etching equipment constitutes图 3-18 中红色框内为一套干刻设备的主体构成，其中各部分的作用以下逐 一说明： S/R:承接 cassette A/A:工作于大气状态， 将未处理基板从 S/R 送入 L/L， 并将处理完基板从 L/L 送回到 S/R。 L/L:交替工作于大气与真空环境，属于大气与真空间的一个缓冲空间。 T/M:工作状态下一直处于真空，内有真空机械手，负责 P/C 与 L/L 间基板的 搬送。 P/C:进行刻蚀处理的工艺腔室（Process Chamber ） 。由于工艺模式的不同 其结构有 RIE 和 ICP 两种不同的结构形式。 由于干刻设备工艺条件要求很高， 周边设备主要是为了满足工艺腔体的工艺 条件而设立的，以下逐一进行介绍:高频电源（RF unit）RF 电源先由高周波发生器（RF generator）产生 13.56MHz,5mW 的正确波形, 再利用多段的增幅器⑵洳ㄐ卧鲋潦撸⑼ü逝淦鳎Matching Box）将反 射波控制到最小,以使 PROCESS CHAMBER 获得最大的 RF 输出功率，为刻蚀提供能 量,在工艺腔体内生成 Plasma。其结构由 RF generator 和 Matching Box 组成， 并通过同轴电缆将其连接。图 3-19 所示是高周波发生器、适配器和工艺腔体三 者之间的关系。第 22 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程同轴cable RF发生器 Matching boxProcess chamberMatching controller图 3-19 RF 电源与 P/C 之间的关系 Fig3-19 Relationship between RF and P / C 调温系统（Chiller unit）干法刻蚀的装置在工艺刻蚀时会产生大量的热量， 而工艺腔室内稳定的温度 是干法刻蚀中除去真空和 RF 电源外， 另一重要的工艺条件。一般是在 P/C 中使 用 chiller 装置来进行温度的控制，调温主要在以下三个地方进行：上部电极、 壁部、下部电极。通常 1 台 chiller 对一个 P/C 的三个地方进行温度调节。一般 使用被称为 brine 的液体（导电） 、在电极部为了不影响 plasma、也有使用电气 绝缘性能更好的 galden 的液体。通常 brine 与 galden 是分开的，brine 对应壁 部与下部电极，galden 对应上部电极。真空系统 给排气系统（Pump unit）排气系统（P/C)保持工艺腔室内的高真空，并将工艺产生的废气排放到除害 装置，其管道内气体流向： ICP 模式：P/C――APC――涡轮分子泵 ――干泵 ――排气口 RIE 模式：P/C――APC――涡轮分子泵 ――MBP---干泵 ――排气口 P/C 的排气的流程如下：先进行慢排气，隔断阀(isolation valve)和截断 阀（C/V）关闭以保护涡轮分子泵（TMP） ，当压力到达 50Torr 以下、压力计（PS） 的 SW2 变为 OFF、等设置的延时时间过后、高真空压力计（CM）开始测定压力、 当压力到 2Torr 以下则依次打开截断阀（C/V） ，关闭慢排气阀，再打开隔断阀 （isolation valve）,开始进行高速排气。在高速排气状态下 APC 是全开的，当 到达设定的[高速排气终了压力]后高速排气处理结束。 排气系统（L/L,T/M), L/L,T/M 的排气系统共用一套管道和泵，保持 T/M 和 L/L 内的真空， L/L（T/M）――MBP――干泵――排气口 供气系统提供工艺腔室内工艺所需的工艺气体，其管道内气体流向： 特气 室―Gas 管―Gas Box 内 MFC（流量控制器）―阀―P/C，表 3-3 中列出了干刻设第 23 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程备中所使用的气体及其特性表 3-3 DRY ETCHING 工艺气体及特性表 气体名称 SF6 HCL He O2 N2 设备内部部件的构成 比重 5.11 1.27 0.14 1.105 0.967 外观 无色 无色 无色 无色 无色 气味 无味 刺激性 无味 无味 无味 毒性 无 有毒 无 无 无 备注 1000ppm，腐蚀性 5ppm，腐蚀性 窒息性 助燃 窒息性干法刻蚀设备的材质以铝质为主， 腔室内部板材不与基板接触的部分由外面 镀有氧化膜的铝制品为主，与基板接触，以及绝缘高频电源输出的电极的部分使 用陶瓷部品。 ICP 模式和 RIE 模式的区别在于 ICP 模式有两个高频电源输入，RIE 模式有 一个高频电源输出， 高频电源输出在下部电极上下部电极的绝缘使用镀陶瓷膜的 方式。 模式由于有两个高频电源输入， ICP 上下电极都有高频电源输出， 所以 ICP 模式工艺设备上部电极也需要做绝缘，其绝缘方式为覆盖陶瓷盖板。 保证腔室内高真空不仅需要高功率的真空泵，而且需要密封材料，腔室的密 封材料主要是含氟的橡胶密封圈。4.相关的工艺参数及影响图 3-20 工艺参数对刻蚀速率的影响 Fig3-20 Process Parameters infection on Etching Rate第 24 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程干法刻蚀的刻蚀速率就是所要刻蚀的薄膜层的剥离速度， 五代线中一般的刻 蚀速率在 A。图 3-20 对 SiN 和 SiO 的干法刻蚀中 RF 功率、腔室压力 和气体流量等工艺参数对于刻蚀速率的影响进行了对比，刻蚀速率与 RF 功率成 正向线性关系，随着功率的加大刻蚀速率也相应增加，刻蚀速率与腔室内压力成 反向线性关系，刻蚀速率随着压力的增大而减小。 上海广电 NEC 的干法刻蚀设备根据刻蚀图形的不同分为:岛刻蚀设备 （DEI―Island） ,沟道刻蚀设备 （DCH―Channel） 和孔刻蚀设备 （DEC―Contactor hole） 。沟道（Channel） S G D G S 像素 D ①Vg=nV?I=x A②Vg= 0v ?I=0 A图 3-21 TFT 构造图示意图 Fig3-21 TFT structural Schematic岛刻蚀设备（DEI）在 TFT 制造过程中用于刻蚀形成薄膜晶体管三极的岛状 非金属膜。沟道刻蚀设备（DCH）在 TFT 制造过程中用于刻蚀等同于晶体管源极 和漏极电极间的沟道。孔刻蚀设备（DEC）在 TFT 制造过程中用于刻蚀导通像素 电极的连接孔，见图 3-21。其中岛刻蚀设备（DEI）和岛刻蚀设备（DEI）使用 RIE 模式的刻蚀设备，孔刻蚀设备（DEC）使用 ICP 模式的刻蚀设备。 3.2.5 检查及其它 阵列工程中，所形成的图形极为细小精致，对于工艺质量的检查需要相应的 检查设备。阵列工程的检查设备包括 ARRAY TEST 装置，光学自动外观检查装置， 特性测试设备（TEG）,激光修补（Laser Repair） ，激光化学气相沉积修补设备 (Laser CVD), 断路或短路检验装置(O/S check)，AOI 检查装置，微观/宏观检 查装置（Micro/Macro check） ，Macro 检查机（手动目测） ，自动宏观检查装置 （AUTO Macro check） ，自动线宽测定装置，Resist 膜厚测定装置，原子间力显第 25 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程微镜（AFM） ，段差机和 GOMI 机（Particles check） 。以下分别介绍：ARRAY TEST 装置在工作台移动的同时利用电子束对 TFT 进行扫描，本设备利用非接触、非破 坏的方法对基板进行检查。电子枪向 TFT Array 基板上照射电子束、通过检测 TFT Array 基板反射的二次电子的方法来检查 TFT Array 基板上的缺陷。光学自动外观检查装置本装置是使用在彩色液晶制造过程中， TFT 基板上图案的缺陷、 对 工艺不良、 异物附着等进行检出的设备。检查对象:Array 工程基板中象素缺陷。根据检查 精度分为高倍率（1500μm）和低倍率（3000μm） ，检查区域为基板边界 10mm 以 内，且比较起始端 300μm 以内，在一块基板上取 10）屏进行检查。 缺陷检出感度 标准屏上短路（I、J）断路（E1、E2、F1、F2）的检出率为 90% 以上。特性测试设备（TEG）本装置是利用探针接触阵列基板上形成的接触头，然后施加电压，它的目的 是测定基板内形成的 TE0047 图形的电的特性及电阻。激光修补（Laser Repair）用于修复 ARRAY 基板的短路，短路部（含异物）使用 Laser 照射去除方法进 行加工修复。当由 Cr、Al、a-Si、ITO 等薄膜形成的 ARRAY 基板图案上有缺陷或 异物时，利用基本波长（1053mm） 、第三高调波（351mm）Nd：YLF 镭射光进行修 正加工。激光化学气相沉积修补设备(Laser CVD)该装置用于修复 ARRAY 基板的短路及断路，断线部用 LaserCVD 金属薄膜堆 积接续加工方法进行修复，短路部（含异物）使用 Laser 照射去除方法进行加工 修复。 当由 Cr、 Al、 a-Si、 ITO 等薄膜形成的 ARRAY 基板图案上有缺陷或异物时， 利用基本波长（1053mm） 、第三高调波（351mm）Nd：YLF 镭射光进行修正加工。断路或短路检验装置(O/S check)本装置使用用非接触式方法检测阵列基板上的画像电极断路或短路。 其检查 项目包括： 断路检查：2MΩ 以上（阻值换算） ； 短路检查：10kΩ 以上（阻值换算） 。AOI 检查装置使用由奥宝公司提供的标准板进行检测,并保证检测区域包含开路(open defect)E1 E2 F1 F2 和短路( short defect) I J 区域. 结果要求在检测大于 3 μm 的开路和短路缺点时,检出率要大于 90%.每个光学头分别检测 10 次标准板, 再分别计算出每个光学头是否符合上述缺陷的检出率。第 26 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程微观/宏观检查装置（Micro/Macro check）这 个 装 置 上 带 有 Macro 观 察 机 能 的 显 微 镜 、 用 于 搬 送 玻 璃 基 板 的 Load/Unload 和基板检查 Stage。通过在大型 Stage 上搭载玻璃基板，由操作者 进行检查。在 Macro 检查中，通过光照，把基板上的垃圾、伤痕、膜不均等缺陷 找出来。在 Micro 检查中，通过光学显微镜扩大观察，把基板图案上的垃圾、伤 痕、不良图案找出来。还有，能通过装备的各种机能、检查方法来检查对应的测 定项目。Macro 检查机（手动目测）该装置是用目视方法观察大型基板正反面的观察装置。它在基板搬送装置 中，通过摇动 Holder 大型基板和多彩照明进行观察的装置。其特点有：能够通 过新型摇动机构和大型基板的多彩摇动进行观察；能观察基板的里面和外面；搭 载有可以进行照明的调光、调质的装置，能追加多彩照明；搭载有移动型的观察 像扩大装置，能对基板任意位置进行扩大和坐标的读取。自动宏观检查装置（AUTO Macro check）本装置是具有大型电动台的可以进行自动宏观检查的装置，具有下列功能： 高精度光学系统和线传感摄像仪的高清晰、快速的宏观画像编组功能；对编组的 宏观画像能抽取宏观缺陷，并具有显示功能；宏观缺陷检测出的结果输出功能。 实现宏观检查的高速化和高精度化。 以前大致的目视宏观检查的操作熟练度 差、能大幅度减少疲劳等原因造成的误判。也可以提取、检索积累的缺陷数据和 电子画像。自动线宽测定装置用 CCD Camera 对基板上的图案进行读取，图象处理后换算成线宽，对于指 定的点可进行自动测定，而且还可以和曝光机通信。 测定具体过程如下： ①对图象进行处理，将其边缘提取出来； ②计算出两条边之间的像素数； ③像素数×ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ较呖碇怠Resist 膜厚测定装置该装置用于测定 Resist 涂膜的膜厚值。卤素灯垂直入射到 Resist 上，测得 反射光的分光强度数据，与样本值比较，即可获得膜厚值的大小。原子间力显微镜（AFM）本装置用于测定玻璃基板上所形成图案的表面形状。 用尖锐的探针扫描样本 （如基板上面涂的膜）表面，通过 X、Y 两个方向的扫描以及测量探针与样本表 面之间的作用力，经计算机分析得到表面形状的数据并将其图像化。段差机第 27 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程该装置是测定在 Array 工程中基板上所形成的各种膜的膜厚及刻蚀段差的 装置。GOMI 机（Particles check）该装置是用来检测素基板或成膜后的基板上的灰尘颗粒（Particle）个数以 及其他对生产装置有无发尘进行日常管理的设备。 阵列工程中的其它设备包括搬送系统，退火(Anneal)装置和基板配膳机等。 下面对退火(Anneal)装置进行简单介绍。Anneal 装置经过反复成膜-光刻-刻蚀步骤，在玻璃基板上 TFT 图形（pattern）形成后、 进行退火处理，来稳定 TFT 图形的稳定性，本装置让玻璃基板在氮气的环境中烧 成处理，使得膜性质更加稳定。3.3 液晶成盒工程3.3.1 前工程-配向处理 液晶分子的配向处理有水平配向处理、垂直配向处理和倾斜配向处理。配向 质量高低直接影响产品成品率和产品使用寿命。配向工艺一般流程为：涂膜→预 烘→固化→摩擦。 一.涂膜 涂膜一般采用液体涂覆的方法，依靠液体的表面张力得到平衡、厚度均匀的 膜。聚酰亚胺膜的形成是先将聚酰亚胺酸溶于有机溶剂，然后经过高温缩合形成 配向膜，该过程为固化过程。 有三种常用的涂膜方法：旋转涂膜法，浸泡法和柯氏印刷法。旋转涂膜法利 用离心力和液体表面张力原理成膜，因膜层很薄，一般添加偶联剂以增强粘附强 度。浸泡法是将待涂膜的玻璃基片浸入配向材料溶液中，取出后甩干即形成均匀 的膜层。 柯氏印刷法不同于前后两种印刷方式之处是能将配向膜印在指定范围的 区域内，无需在摩擦工艺之前或空盒形成之前，去掉密封部分的配向膜，同时也 不影响银点处的导通性。另外，柯氏印刷法可通过调整落料量、改变配向层材料 溶液的浓度和印刷次数等来自由调整膜的厚度。 二．固化 预烘后的配向膜如用的 N-甲基呲咯烷酮溶剂，需要通过 80 度到 90 度的预 烘将其挥发掉，留下聚酰胺酸，这样可在 250 度左右固化 2 小时左右，脱水而成 聚酰亚胺膜[11]。三．摩擦处理 在配向膜上用线网、毛毡、橡胶、毛刷或绒布等向一个方向摩擦，就可以形第 28 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程成定向层， 这样， 液晶分子就能按摩擦方向作沿面排列。 TN （Twisted Nematic： 在 扭曲排列型)显示模式中，存在一个最佳视角区域，该区域随着摩擦方向变化而 变化，因此可根据实际需求确定摩擦方向，摩擦方向可通过调节基板或滚筒的角 度来改变。 3.3.2 中工程-液晶盒制成图 3-22 液晶盒形成示意图 Fig.3-22 The formation of cellCELL（成盒）工程是形成液晶盒的工程，如图 3-22 所示。CF 基板的处理： 先在经过配向膜处理的 CF 基板上均匀的散布 spacer（衬垫料） ，然后经过烘烤 炉对 CF 基板进行加热处理，让 spacer 固着在 CF 基板上。ARRAY（阵列）基板的 处理：在经过配向膜处理的 CF 基板上涂布封框胶图案和银胶，然后在上面滴下 液晶。连接在真空 chamber 中，将 CF 基板和 ARRAY 基板贴合在一起，然后在 UV 灯的照射下，封框胶将两枚基板粘合在一起。最后经过烘烤炉的加热，让封框胶 完全硬化。到此为止，液晶盒就形成了。由上面的流程可见，整个中工程包括 spacer 散布工程、spacer 固着工程、seal（封框胶）涂布工程、银胶涂布工程、 液晶滴下工程、真空贴合工程、UV 硬化工程、热硬化工程。 1．Spacer 的散布与固着第 29 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程图 3-23 衬垫料的作用 Fig.3-23 The role of the spacer在 ARRAY 基板和 CF 基板间起支撑作用，以形成液晶盒 为在 ARRAY 基板和 CF 基板间形成均匀的盒厚， CF 基板上均匀的散布颗粒 在 状的 spacer,见图 3-23。 为避免 spacer 的位置受滴下的液晶流动的影响，通过加热将已散布的 spacer 本体外的表面处理层溶解，从而固着在 CF 基板上。 2.封框胶(seal)和银胶（Ag）涂布 封框胶主要是为了连接 CF 基板(color filter：彩膜基板)和 TFT 基板,防止 液晶从液晶盒中泄露出来；另一作用是保证液晶盒的周边盒厚。为增强 Seal 的 抗压能力，在封框胶中添加垫料来保证液晶盒的厚度。为了实现 Seal 在后面的 紫外硬化以及热硬化的时候，硬化速度比较快，硬化比较完全，封框胶中还有其 他添加物。 为了使 TFT 基板与 CF 基板导通，在 TFT 基板的配线上涂布 Ag 胶, 3.液晶滴下工程和真空贴合工程 在液晶滴下工程中是通过控制液晶的滴下量来控制液晶层厚度的， 所以在工 程中对液晶滴下量的精确控制就显得无比重要 [4]。 为了达到要求的，均一的盒厚值，在 TFT 基板上高精度的滴下必要量的液晶 材。 在 CF 基板已经进行了 spacer 散布，TFT 基板进行了 seal 的描绘，先将 CF 基板送入真空贴合装置，用静电吸着的方式将 CF 基板吸在上定盘上，下定盘吸 着 TFT 基板后进行液晶滴下，之后先进行粗对位，再进行精对位，抽真空后利用 大气加压进行贴合，大气开放之后制品进入下一流程。 4.UV 硬化和热硬化工程 UV 硬化和热硬化工程是通过 UV 灯照射和加热使得封框胶得以硬化，从而达 到稳定的液晶盒。第 30 页上海交通大学工程硕士学位论文第三章 液晶面板的制造过程3.3.3 后工程-切割与偏光片贴付 将大的基板进行切割，沿着设定好的标示线，切割出小的面板，切割部分比 较粗糙，有小的玻璃崩裂的缺口，因此还需进行研磨，将边缘磨得比较圆润。 之后将切割好的小面板表面进行清洗后贴上偏光片。 则形成了完整的液晶面 板。3.4 模组工程偏 光 片 贴 附 完 成 后 ， 我 们 即 开 始 在 液 晶 面 板 的 两 侧 搭 载 驱 动 IC (integrated circuit：集成电路)，驱动 IC 是很重要的驱动零件，是用来控制 液晶颜色，亮度开关的。然后再将 DRIVE IC 的入力端与电路板藉着焊锡焊接导 通。这样讯号就可以顺利发出，然后控制面板上的影像了。液晶面板的光线就是 从背光源发出来的，在组装背光源之前，我们会先检查组合完的液晶面板有无完 善，然后再组装背光源，背光源就是液晶面板后的光线来源。再将 CELL 与铁框 以螺丝锁定。最后关键的测试过程，将组立完成的模组做老化测试，在通电及高 温状态，筛选出品质不良的产品 [7]。3.5 本章小结本章主要介绍了 TFT-LCD 的制程， 根据 SVA-NEC 生产实际将其分为阵列工程、 成盒工程和模组工程。尤其对三个部分 array 工程作了详细的说明，包括各个工 序的使用的工艺设备、主要参数和相关影响因素等。一方面使大家了解 TFT-LCD 的形成过程， 另一方面为后续分析干法刻蚀制程中的影响因素和相关缺陷的分析 奠定基础。第 31 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析第四章 干法刻蚀制程中相关缺陷的分析4.1 DEC 设备“基板冒烟”现象的研究及对策在量产过程中发现 DEC#3 号机的 LL 腔室中存在所谓的“基板冒烟”现象。 经过对该现象进行比较细致的实验调查，初步确定该现象发生的表象原因，并采 取正确的措施，彻底消除了该现象的再发生。 在上海广电 NEC 生产线上采用 ICP 模式的干刻机台进行接触孔刻蚀。 目前量 产采用的 DEC#3 号机的基本构造如图 4-1 所示。其中，LL 腔室交替工作于大气 与真空环境，属于大气与真空间的一个缓冲空间；TM 腔室处于真空，内有真空 机械手，负责 P/C 与 L/L 间基板的搬送；PC 腔室则为进行刻蚀处理的工艺腔室。Pump unit Process chamberP/C2P/C3Chiller unitTransfer moduleT/M2Load lockT/M3ControlRF unitL/L2 A/AAtmospheric arm Sender receiver S/R1 S/R2 S/R3L/L3rackLoader controlPower unitS/R4图 4-1 DEC#3 设备构造示意图 Fig4-1 DEC # 3 Device structure diagram在量产过程中发现 DEC#3 号机存在一个特殊的现象，即所谓“基板冒烟”现 象：当一枚准备处理的基板进入 LL 腔室后，首先进行的是 LL 腔室真空处理，其 过程分为慢排气和快排气两个步骤。快排气开始的一瞬间在 LL 腔室中会突然充 满大量的烟雾状物质，然后迅速被真空泵抽走。这种现象看起来仿佛是从基板的 底部冒出烟雾。第 32 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析现象发现后，引起了技术部和设备部相关技术人员的重视，迅速组成了紧急 调查小组。在制造部操作人员及设备厂家工程师的协助下，做了比较细致的观察 及试验。具体结果如下： （1） 对 10 个量产 LOT （每个 LOT 有 20 枚玻璃基板组成） 进行逐片观察记录。 如表 4-1 所示，发生冒烟现象的基板 SHEET No. 存在下述规律：LOT 不 连续生产时，每一 LOT 的前六枚不冒烟；LOT 连续生产时，每一枚都冒 烟。 （2） 当采用 G-SiNx 单膜基板进行流片时， 其冒烟的程度要比产品 LOT 严重的 多。 （3） 在以非晶硅刻蚀为主的 I-DE 和 CH-DE 产品 LOT 中未观察到“冒烟”现 象，但是在 IDE#3 号机中作 G-SiNx 单膜刻蚀时同样观察到了“冒烟”现 象。表 4-1 采用氧气作除电气体时的产品 LOT 观测结果LOT No. 14B01 14A02 14B01 14B04 14B04 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20NO FOGFOGNO GLASS因为 LL, TM 和 PC 每一腔室中均可保有一枚基板，所以当打开一个系列,对 象 LOT 中的第一片和第四片交换;同时打开两个系列,第一片与第七片交换,第二 片与第八片交换。量产时两个系列同时开放，因此第 7 枚基板进入 LL 腔室时正 是已经刻蚀完毕的第 1 枚基板刚从 LL 腔室出来之时。根据表 4-1 的结果，我们 猜想所冒的烟并不是由新进来的基板带来的而是由刻蚀完毕的基板留下的。 为了 验证以下猜想，我们只处理一枚 G-SiNx 单膜基板。当刻蚀完毕的基板离开 LL 腔 室后立刻采用手动方式作真空处理，结果观察到了非常明显的“冒烟”现象。由 此可以断定刻蚀后的基板是“烟源” 。第 33 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析接触孔刻蚀设备的原来的 RECEIPE 见表 4-2。由于上广电使用的干法刻蚀设 备中的不再使用机械的方法将基板固定在下部电极，而是使用静电吸附的原理， 在下部电极形成静电从而将玻璃吸附在下部电极上进行刻蚀， 刻蚀结束后需要将 静电去除，避免静电导致的制品缺陷的发生，表中的第 7 步到第 10 步为基板刻 蚀后的除静电步骤。为了达到基板背部冷却（Back cooling）的目的，在基板除 静电时在基板的背部，也就是玻璃基板接触下部电极的一面进行氧气吹扫。表 4-2 更改前孔刻蚀设备的刻蚀 RECEIPE根据上述的第 2 和第 3 观察结果，G-SiNx 单膜基板较之产品基板的冒烟现 象更为严重，而且 a-Si 刻蚀时不发生冒烟现象，可以断定正是 SiNx 的某种刻蚀 产物或附属物导致了“冒烟现象”的发生。因为目前确认该产物的性质还存在一 定困难，所以考虑从改变工艺气体着手或许可以消除“冒烟”现象。将刻蚀完毕 后除电用气体由氧气改为氦气，见表 4-3。第 34 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析表 4-3 更改后孔刻蚀设备的刻蚀 RECEIPE表 4-4 采用氦气作除电气体时的产品 LOT 观测结果LOT No. 14B01 14B02 14B05 14B01 14B03 14B 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20NO FOGFOGNO GLASS第 35 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析更改除静电时的工艺气体后， 再采用 G-SiNx 单膜基板反复进行试验， 冒烟” “ 现象没有发生。此后，在制造部操作人员的帮助下，又对 11 个产品 LOT 进行了 逐片观测，如表 4-4 所示，也未观察到“冒烟”现象。由此迅速解决了“基板冒 烟”这一难题。当然，对于冒烟物质的最终确定还有待于进一步的研究。 结论：目前可以确定的是， “烟雾”是 SiNx 或其刻蚀产物在除静电时与氧气 反应生成的，生成后的烟雾物质依附在基板的底面，在离开 LL 时留在了 LL 中的 BUFFER 上，一旦进行快速排气动作便导致了烟雾的爆发。4.2 DEC 设备刻蚀残留的问题4.2.1 Dummy clean 在生产中的应用 干法刻蚀设备中使用大功率的 RF 电源产生 Plasma，从而将光刻好的半导体 薄膜进行刻蚀和腐蚀，工艺过程中会产生大量的生成物，附着在腔室的壁上和上 下电极上，进而下次工艺中被 Plasma 轰击下产生微小颗粒，污染工艺的玻璃基 板，产生工艺缺陷和不良。 由于干法刻蚀设备需要在高真空的状态下进行生产， 直接清扫设备腔室特别 是工艺腔室（P/C）需要将设备腔室冲大气处理，清扫结束后需要重新进行真空 处理，恢复满足工艺条件的真空氛围。一次直接清扫过程需要至少 18 小时的时 间，这对量产的影响是很大的。如何尽量延长开腔清扫的时间，成为提高设备稼 动率的关键一点。对腔室进行 Dummy Clean 清扫可以达到不开腔室对其进行清 扫的目的。 所谓 Dummy Clean 就是使用素玻璃基板代替量产基板进入工艺腔室（P/C） ， 工艺腔室（P/C）内保持量产时的高真空状态，添加能量稍低于量产的 RF 电源， 产生 Plasma 轰击腔室内附着的颗粒，使其粉碎经由排气排出，或附着在素玻璃 基板上，以达到清除 particle 的目的。这样就可以不开腔也可以起到清扫腔室 的效果。 对 DEC2#的三个腔室（EQ-1、EQ-2 和 EQ-3）的使用 Dummy Clean 清扫前后 进行对比观察。 记录量产基板数和 particle 值。 particle 值使用 particle check 装置进行测定，对于 particle 的定义如下： △s 为尺寸小于 3um 的 particle； △m 为尺寸小于 5um 的 particle； △l 为尺寸小于 10um 的 particle。 表 4-5 为使用 Dummy Clean 清扫前的三个腔室的 particle 随量产数的推移第 36 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析表 4-5 使用 DUMMY CLEAN 前腔室 PARTICLE 推移表EQ-1 DEC2#1月1日 1月2日 1月3日 1月4日 1月5日 1月6日 1月7日 1月8日 1月9日 1 月 10 日 1 月 11 日 1 月 12 日 1 月 13 日 1 月 14 日 1 月 15 日 1 月 16 日 1 月 17 日 1 月 18 日 1 月 19 日 1 月 20 日 1 月 21 日 1 月 22 日 1 月 23 日 1 月 24 日 1 月 25 日 1 月 26 日 1 月 27 日 1 月 28 日 1 月 29 日 1 月 30 日EQ-2 △ m+l117 54 / 117 42 92 182 75 217 / 95 53 38 397 48 / / / / / 870 870 / 75 54 1630 / 550 271 /EQ-3 △m+l43 25 / 61 20 27 793 29 285 178 118 22 20 677 41 / / / / / 600 600 / 89 83
/ 83 /生产数7 59 139 219 239 263 293 299 385 418 474 518 524 596 603 603 603 603 603 603 603 635 635 668 722 785 825 840 912 950△s168 87 / 167 41 79 264 158 115 / 128 76 16 609 82 / / / / / 814 814 / 98 68 1551 / 188 167 /生产 数7 59 139 219 239 263 292 299 386 419 475 519 525 598 605 605 605 605 605 605 605 637 637 671 724 762 812 813 881 922△s64 33 / 64 7 37 842 63 119 207 120 41 20 1065 50 / / / / / 474 474 / 87 130
/ 52 /生产 数6 59 139 219 239 262 292 299 385 419 475 519 524 598 604 604 604 604 604 604 604 637 637 670 723 787 872 887 890 933△s57 45 / 38 45 74 168 228 266 203 129 69 20 809 106 / / / / / 945 945 / 110 204
/ 559△m+l52 45 / 38 46 70 129 209 555 212 119 54 51 335 417 / / / / / 874 874 / 77 78
/ 407根据表 4-5 使用 Dummy clean 前腔室 particle 推移表的数据生成三个腔室 在未使用 Dummy clean 清扫前的 particle 与量产基板数的趋势如图 4-2、图 4-3 和图 4-4 所示。第 37 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析25002000 p a rt ic le 值 （ 个 ）800 7001500600 500量产数（枚）1000400 300△s △m+l 量产数500200 1000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 check 日0图 4-2 EQ-1 使用 Dummy Clean 清扫前 particle 趋势图 Fig4-2 EQ-1 particle trends before using Dummy Clean25002000p a rticle 值 （ 个 ）1500量产数（枚）1000△s △m+l 量产数50001357911131517192123252729check日图 4-3 EQ-2 使用 Dummy Clean 清扫前 particle 趋势图 Fig4-3 EQ-2 particle trends before using Dummy Clean第 38 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析25002000 particle值（个）系列2 系列1 系列3量产数（枚）1500100050001357911131517192123252729check日图 4-4 EQ-3 使用 Dummy Clean 清扫前 particle 趋势图 Fig4-4 EQ-3 particle trends before using Dummy Clean使用 Dummy clean 清扫后的 Particle 随量产数的推移见表 4-6。表 4-6 使用 Dummy clean 后腔室 particle 推移表DEC2# 2月1日 2月2日 2月3日 2月4日 2月5日 2月6日 2月7日 2月8日 2月9日 2 月 10 日 2 月 11 日 2 月 12 日 2 月 13 日 2 月 14 日 2 月 15 日 2 月 16 日 2 月 17 日 2 月 18 日 2 月 19 日 2 月 20 日 2 月 21 日 2 月 22 日△s 188 167 / 26 / 57 / / / / / / / 111 106 731 81 300 64 551 87EQ-1 △ 生产数 m+l 550 87 271 125 / 192 42 281 / 334 48 334 / 334 / 334 / 334 / 334 / 334 / 334 / 334 / 334 74 387 123 405 458 431 59 505 316 505 45 564 437 636 57 669△s / 52 / 35 / 54 / / / / / / / 71 161 603 69 578 64 681 72第 39 页EQ-2 △ 生产数 m+l / 109 83 176 / 266 32 319 / 319 53 319 / 319 / 319 / 319 / 319 / 319 / 319 / 319 / 372 53 391 148 417 333 491 31 491 894 549 221 621 617 654 72 701EQ-3 △ 生产 △s m+l 数 284 234 109 / / 229 559 407 283 69 105 283 / / 283 223 153 283 / / 283 / / 283 / 283 / / 283 / / 283 / / 283 / / 336 / / 354
116 39 517 275 202 589 80 67 623 387 326 668 509 539 708上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析根据表 4-6 使用 Dummy clean 后腔室 particle 推移表的数据生成三个腔室 在使用 Dummy clean 清扫后的 particle 与量产基板数的趋势图如图 4-5、图 4-6 和图 4-7。25002000p a rticle 值 （ 个 ）1500量产数（枚）1000△s △m+l 生产数500012 345 67 89 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22check日图 4-5 EQ-1 使用 Dummy Clean 清扫后 particle 趋势图 Fig4-5 EQ-1 particle trends after using Dummy Clean25002000 particle值 （ 个 ）1500量产数（枚）1000△s △m+l 生产数5000123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22check日图 4-6 EQ-2 使用 Dummy Clean 清扫后 particle 趋势图 Fig4-6 EQ-2 particle trends after using Dummy Clean第 40 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析25002000 particle值（个）1500量产数（枚）1000△s △m+l 生产数5000123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22check日图 4-7 EQ-3 使用 Dummy Clean 清扫后 particle 趋势图 Fig4-7 EQ-3 particle trends after using Dummy Clean根据使用 Dummy Clean 清扫前后 particle 与量产相关的趋势图对比可以看 出，未使用 Dummy Clean 清扫前，腔室内检出 particle 值随着量产数有显著的 增加，而使用 Dummy Clean 清扫后，腔室内检出 particle 值随着量产数增加的 趋势有了明显的降低。 在使用 Dummy Clean 清扫前后的 particle 观察结束后分别进行了开腔确认， 图 4-8 是 DEC#2 EQ-3 在使用 Dummy Clean 清扫前后上部电极陶瓷盖板的污染情 况的对比。未使用 Dummy Clean 清扫使用 Dummy Clean 清扫后图 4-8 使用 Dummy Clean 前后腔室污染对比 Fig4-8 Dummy Clean inspection on chamber contamination第 41 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析表 4-7 Dummy Clean Recipe 数据表表 4-7 中所列为 Dummy Clean 清扫的 Recipe，其中 RF 电源为 8000w，使用 气体为氧气。 结论：Dummy Clean 清扫可以起到对工艺腔室的一定的清扫作用，从而起到 延长开腔清扫的间隔时间。使用 Dummy Clean 清扫后将开腔清扫的频度由 1000 枚/次提高了 2000 枚/次，大大提高了设备的稼动率。 4.2.2 DEC 设备中刻蚀残留问题与 RF 电源的关系 由于 DEC 设备上下电极都加 RF 电源，上部电极也需要有陶瓷部件将上部电 极隔开，如图 4-9 所示，下部电极的陶瓷部件直接与玻璃接触，为工艺进行时玻 璃基板的载体，因而刻蚀残留物很少附着在下部电极的陶瓷部件上，而上部电极 的陶瓷盖板直接暴露在 PLASMA 之中，因而刻蚀残留多附着在上部电极的陶瓷盖 板上，见图 4-8。图 4-9 DEC 设备工艺腔室下部电极图 Fig4-9 DEC equipment P/C bottom electrode第 42 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析随着量产的增多， 接触孔刻蚀 （DEC） 设备中刻蚀残留较多,虽然 Dummy Clean 清扫可以延长清扫的时间间隔，量产基板数量激增之后，由于大功率 RF 的长时 间使用，部电极的陶瓷盖板上烧结的刻蚀残留的量还是相当的多，Dummy Clean 清扫不能完全一次性清除陶瓷盖板上的刻蚀残留，由于 Dummy Clean 清扫不开腔 室，处理之后虽然 Particle 的值在允许范围之内，但是未清除的刻蚀残留在高 真空和大功率 PLASMA 的作用之下，量产中剥落容易造成突发不良。 量产中在不影响刻蚀速率的情况下对 RF 功率进行调整，以观察刻蚀残留的 量是否减少。表 4-8 所示为调整前的工艺 RECIPE。表 4-8 调整前的 DEC 刻蚀 RECIPE第 43 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析调整 RF 电源的功率，将 RF 的功率调小 20%--40%；同时提高工艺腔室的真 空度（10pa―8pa） ，增加工艺气体的流量（400sccm---600sccm） ，抵消 RF 电源 功率下降对刻蚀速率的影响，保证与调整前的刻蚀速率相同。具体的参数见表 4-9。表 4-9 调整后的 DEC 刻蚀 RECIPE两个不同的工艺 RECIPE 选择相同的腔室进行试验，生产相同数量的量产基 板后（2000 枚） ，进行开腔确认，使用调整后 RECIPE 的上部电极陶瓷盖板刻蚀 残留量比使用调整前 RECIPE 的有明显的减少。 结论：降低 RF 输出功率，并调整相关的工艺气体流量和真空度后，生产相 同数量的玻璃基板，上部电极陶瓷盖板的刻蚀残留有所减少，开腔清扫的频度由 2000 枚/次提高了 2500 枚/次，进一步提高了设备的稼动率。但是刻蚀残留的问第 44 页上海交通大学工程硕士学位论文第四章 干法刻蚀相关缺陷的分析题还是存在，新的解决方案是增加工艺气体DD氯气（cl2） ，原来工艺气体包括 六氟化硫（SF6）和氧气（O2 ）和氦气（He） ，种种原因，现在搁置中。4.3 本章小结本章主要围绕上海广电 NEC 五代线干法刻蚀工艺设备实际生产中遇到的相 关工艺问题进行实验分析， 分析干法刻蚀制程中的影响因素和相关缺陷的产生原 因，并提出相关的实际可行的解决方法。 一．基板“冒烟”问题 问题：孔刻蚀设备的装载腔体（L/L）内由慢排气转换到快排气的过程当中， 基板的底部有烟雾状气体生成。 对策： 1.通过设定对比实验，发现不是所有的量产基板都会“冒烟” ，从而判断烟 雾产生的原因为刻蚀后基板上的残留物粘附在装载腔体（L/L）的支撑上所导致 的。 2．更换量产的 RECIPE 中刻蚀结束后的吹扫气体(由氧气换到氦气)，得到理 想的效果――装载腔体内的烟雾消失了。 二．工艺腔体内刻蚀残留问题 问题：为了产生 PLASMA，刻蚀腔体在刻蚀过程中使用高频电源，在达到刻 蚀半导体层形成图形的同时，也使得刻蚀产生的残留对工艺腔体产生污染现象。 对策： 1.模拟量产刻蚀主步骤的高频电源的使用，使用 CLEAN RECEIPE 对工艺腔体 内的残留物进行“烧结” ，通过排气系统将其排出，部分消除腔体内残留物。提 高设备的稼动率。 2．适当调整主刻蚀步骤中的 RF 的输出功率，协调刻蚀速率和刻蚀残留之间 的矛盾。RF 输出功率的越高，则刻蚀中的刻蚀速率越高，但同时单位时间内的 刻蚀残留就越多，在量产允许的情况下，降低 RF 的输出功率，从另一方面减少 刻蚀残留量。 以上两个对策中同样采取对比实验的方法，选定设备进行生产比较，从而得 出数据，以得出结论。第 45 页上海交通大学工程硕士学位论文第五章 全文总结第五章 全文总结5.1 主要结论一．本文首先对业界的情况进行了大概的介绍，而后详细介绍了 TFT-LCD 的 制造过程，尤其是对阵列工程工艺进行了非常详尽的介绍，一方面让大家了解 TFT 的制作方法，另一方面对干法刻蚀的缺陷分析奠定技术背景。 二.干法刻蚀工艺的影响因素和相关问题分析 1．RF 电源对干法刻蚀的影响： 高频电源（RF）为刻蚀提供能量,在工艺腔体内生成 Plasma，从而通过化学 反应和物理反应对基板上的非金属膜进行刻蚀。通过上两章的分析，RF 电源功 率并非越大越好，如何控制 RF 电源的输出功率对刻蚀残留的影响很大。 2. 真空度对干法刻蚀的影响： 高真空是产生 PLASMA 的又一关键因素，稳定的高真空度是保证刻蚀速率的 关键，经过开腔保养后的工艺腔室要达到一定的真空度（6.7×10－3Pa 以下） 和漏率（2.0×10－4Pa?m3/Pa 以下）才可以再次投入相关的测试，合格后才能 恢复量产。 三.生产中干法刻蚀工艺中问题的解决 问题（1） ：基板“冒烟”问题 对策：对量产基板进行大批量的对比观察，找出问题的发生原因：刻蚀后除 静电过程中生成物附着于装载腔室。 从而进一步通过更改使用的工艺气体解决了 “冒烟”问题。 问题(2): 干法刻蚀中工艺腔室的刻蚀残留问题 对策： 1. 可以通过 Dummy Clean recipe 清扫对腔室进行不开腔清扫，通过对比观 察，找出最合理的清扫间隔， 2．选定相关的 DEC 工艺设备，调整 RF 的输出功率，通过对比，得出比较合 理的 RF 功率，使得腔室内陶瓷部件上刻蚀的残留量有明显的降低。 影响刻蚀残留量的多少的因素有 RF 电源功率，工艺气体构成。工艺制程时 基板的承载方式。第 46 页上海交通大学工程硕士学位论文第五章 全文总结针对刻蚀残留的解决方法部分解决了刻蚀残留的问题， 同时大大提高了设备 稼动率。以上结论经过实际生产中的实验和分析，对实际生产有相关的帮助。5.2 研究展望TFT-LCD 制造技术是高亮度、高集成度平板显示器件的核心技术。技术发展 空间非常宽广， TFT-LCD 为核心的技术时代才刚刚开始。 以 许多新技术、 新成品、 新应用将深刻地改变人类的生活方式。在可以预见的最近的将来，人们将在该领 域实现下列技术的突破，进一步降低平板显示器件成本，提高器件质量，同时提 高人们的生活质量。 1、印刷式形成透明电极提高产能并减少材料浪费。 2、采用无接触摩擦来进行液晶的取向，减少污染并提高效率。 3、柔性材料的导入方便大家使用与携带，扩展产品的使用范围。 4、高度集成的模块，使面板更加轻薄便携。 5、试验生产能力从 300mm*400mm 的第一代线到计划中的 2880mm*3080mm 的 第十代线，制造力也达到极致。 6、生产规模 2009 年将近 1300 亿美元。 7、经营规模也由原来一个公司一条线，发展到一个公司几条线，研发制造 一体化，产品制造商和设备制造商、原材料供应商交叉持股联合经营的超大规模 的跨国集团经营模式。 8、国际上从教育、设计、制造、原材料、零部件、整机到服务的一条完整 的产业链已经形成。 我国已经开始以 TFT-LCD 为核心的平板显示技术和产业发展进入技术升级 阶段， 目前国内已经有京东方的八代线正在建设中。 TFT-LCD 制造的角度来看， 从 技术升级期间，制造商会进一步关注智能化生产控制技术、无缺陷生产技术、共 同缺陷预警与防止技术、新型生产工艺技术（简化工艺，采用环保材料和工艺） 、 材料回收和循环使用技术、 彩膜阵列一体化技术、 无掩模板激光扫描曝光技术等。 从 TFT 平板显示行业技术的角度， 面临的技术升级将主要涉及 LED 场序背光 源技术、非硅基高迁移率 TFT 系统集成技术和自然光光阀材料技术。这 3 项技术 升级的完成，推动 TFT 平板显示技术进入系统集成为标志的无机芯片时代。 平板显示技术和产业作为信息社会的基础产业，信息技术的核心器件，从以非晶 硅 TFT 为核心的 TFT-LCD 的初级阶段起步， 到以系统集成为核心的无机芯片系统 集成的成熟阶段、以柔性显示为核心的有机电子发展阶段，到以生物芯片为核心 的生物电子技术阶段结束，大约要经历几十年的发展，技术发展空间十分广阔， 知识产权内容非常丰富，这是一个充满了秘密的、空间广阔的未知领域，是信息第 47 页上海交通大学工程硕士学位论文第五章 全文总结社会国家竞争力的核心领域之一。这不仅仅是技术的竞争，同时也是国家综合实 力的竞争。致力于中华民族伟大复兴的中国经济建设战车已启动，中国不断增强 的经济实力和日益提高的科研人员素质、不断完善的科研基础设施的建设，可以 毫无悬念地预测，中国将最终成为 TFT 平板行业技术发展的领跑者。第 48 页上海交通大学工程硕士学位论文参考文献参考文献[1]童林夙.显示器件的现状与展望.光电子技术.. [2]2008 亚洲（广州）平板显示产业展览会暨全球平板显示高峰论坛.平显时代.-24 [3]王新久.液晶光学和液晶显示.科学出版社. [4]张晶思.液晶显示的最新技术动态.平显时代.-69 [5]「はじめてのプラズマ技g」u[?近藤信一?青山隆司著：工I{嘶(1999) [6] 谷志华.薄膜晶体管（TFT）阵列制造技术.复旦大学出版社.. [7] 范志新.液晶器件工艺基础.北京邮电大学出版社.. [8] ButcherJL.LiquidCrystals. [9] 应根裕，胡文波，邱勇.平板显示技术.人民邮电出版沈.. [10]谷志华.TFT 阵列的制造工艺.国际光电与显示.-69 [11]刘永智，杨开恩.液晶显示技术.电子科技大学出版社.. [12] プラズマエレクトロニクス」菅井秀郎：オ`ム社第 49 页上海交通大学工程硕士学位论文致谢致谢本研究及学位论文是在我的导师李荣玉教授和陈勤达高工的亲切关怀和悉 心指导下完成的。 他们严肃的科学态度， 严谨的治学精神， 精益求精的工作作风， 深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，李老师都始终给予我 细心的指导和不懈的支持。督导王老师在论文的正式定稿给我许多指导，在此谨 向李老师，王老师与陈工致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在此， 我还要感谢在一起愉快的度过研究生学习期间的电子与通信学院的同 学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本 文的顺利完成。在特别感谢姜明俊和丁涛同学，他们给予我很多的帮助。 在论文即将完成之际，我的心情非常激动，从开始进入课题到论文的顺利完 成，有多少可敬的老师、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的 谢意!最后我还要感谢支持和鼓励我的家人。谢谢你们!第 50 页上海交通大学工程硕士学位论文攻读硕士学位期间已发表或录用的论文攻读硕士学位期间已发表或录用的论文[1] 张新言 李荣玉. 扫描电镜的原理及 TFT-LCD 生产中的应用 《现代显示》 （已录用）第 51 页
干法刻蚀制程工艺及相关缺陷的分析和改善―汇集和整理大量word文档,专业文献,应用文书,考试资料,教学教材,办公文档,教程攻略,文档搜索下载下载,拥有海量中文文档库,关注高价值的实用信息,我们一直在努力,争取提供更多下载资源。