Array工艺设备介绍

Light Photo Mask
Photo Resist
Thin Film
Glass
PR coating
Photo Resist Thin Film Glass
Exposure
Develop
涂覆前基板表面处理：清洗等
感光树脂涂覆、干燥
Clean
DB
COATER VCD
SB
TCU
Indexer
AOI
HB
感光性树酯涂覆： 1）感光树酯涂布
2） 减压干燥
Photo Resist
Coating Nozzle Glass
3）加热干燥
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Hot Plate Hot Plate
Exposure
曝光：利用紫外光经过Mask照射到Plate上，使PR胶感光，形成特定的图案。
Canon：Mirror Scan
凹面镜 凸面镜
Exposure
利用紫外光，按照Mask图案对PR进行曝光， 以便后续显影成像
Etch 刻蚀
Dry Etch Wet Etch
利用反应气体干法刻蚀非 金属或金属
Wet Etch
Strip
Initial Clean
利用化学药液如酸湿 法刻蚀金属
利用化学药液将残留 PR胶剥离
投玻璃处对Glass进行 清洗
Al/Cu
Sputtering Chamber (SP5) Sputtering Chamber (SP4) Sputtering Chamber (SP3) Heater Chamber L/UL Chamber L/UL Position
Mo/Cu
Metal Sputter：4 Sputtering Chamber 对应大尺寸 TV产品Gate & SD膜厚增加
T/M: 将L/L Chamber中 的Glass通过机械手送到反 应舱中，在此Chamber中 也要进一步抽真空。
PECVD成膜原理简介：
气体输送 前躯体生成 扩散、吸附 表面反应 连续成膜
PECVD成膜关键工艺参数：
Gas Flow
Pressure
Power
Temperature
Supply System供给 MFC精确控制流量 Diffuser均匀扩散
Process中气氛压力 TV精确控制
RF Gen供给 Matching Box阻抗匹配
9
Sputter
Sputter的作用： Sputter在Array工艺中负责进行Gate, S/D 以及ITO Layer的溅射镀膜。
a-Si
SD(Source)
SD(Drain)
PVX(Passivation SiNx )
VIA Hole
ITO
GI(Gate Insulator)
n+ a-Si
Gate
mask 非球面镜
梯形面镜 非球面镜
Nikon：Lens Scan mask
透镜组
Vendor 世代线 结构 优点 缺点
plate
Canon ≤G8.5 • Mirror projection • 非球面镜(2ea) • 光学系统简单 • Mura少 • 无法做到局部的光学精度矫正
21
plate
Nikon ≤G10.5
图形检查
Plate Flow
DEV 图形显影
TT/EE/ Turn
Plate Loader & Unloader
Scan Unit
ID Marking
利用掩膜板进行曝光
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Track(Cleaning)
涂覆前基板表面处理： 1）UV紫外光清洗
2）物理毛刷清洗 3）水/药液清洗
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Track(Coater)
Strip
8
AT&AR
Array工艺相关设备介绍
Array工艺
Thinfilm 形成膜层
Photo 掩膜板光刻
Sputter PECVD
利用物理溅射沉积金属膜层： Al，Cu，Mo，MoNb，ITO etc.
利用化学气相沉积半导体和非金属层：SiNx，a-Si， N+ a-Si
Track
涂覆感光的光刻胶(正性PR)，并将曝光后的PR 胶显影去除
SSR精确控制
15
Spacing
Susceptor与 Diffuser间距
PECVD
a-Si
SD(Source)
SD(Drain)
PVX(Passivation SiNx )
VIA Hole
ITO
GI(Gate Insulator)
n+ a-Si
PECVD膜层功能简介：
Layer
名称
GH GI
GL
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Array工艺流程
Light Photo Mask
Photo Resist
Thin Film
Glass
Exposure
Develop Etch(DE/WE)
Photo Resist PR coating
Thin Film 镀膜(Sputter/PECVD)
Glass Initial Clean
Next Layer
• Multi Lens • 多Lens拼接曝光，曝光面积大 • 可进行精细化的精度矫正，设备精度稳定 • Lens拼接处Mura多 • Lens调整复杂
Exposure(G10.5 Nikon)
Nikon曝光机曝光流程：
Plate In (基板取入)
Scan Unit
Alignment (掩模板\基板对位)
Substrate
Resist Film
Anisotropic(各向异性):指一个方向的刻蚀，刻蚀后的内壁基本为垂直的，如DE
Resist Film
Resist Film
Substrate
Resist Film
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Dry Etch
DE：利用RF Power和真空气体生成的低温 Plasma反应产生离子(Ion)和自由基(Radical) ,该Ion 和Radical与基板上的物质反应生成挥发性物质,从而转移Mask规定的图案到基板上。
ITO Sputter：1 Sputtering Chamber
14
GPCS (General Process Control System)
PECVD
PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
PECVD采用13.56MHZ射频电源使含有薄膜组成原子的气体电离，形成等离子体，在基板上反应，沉积薄膜。在TFT工 艺中，PECVD主要进行FGI、MULTI及PVX Film沉积。
6
TFT原理
TFT结构： a-Si
SD(Source)
SD(Drain)
PVX(Passivation SiNx )
VIA Hole
ITO
GI(Gate Insulator)
n+ a-Si
Gate
TN型TFT结构示意图
Gate：驱动控制TFT的开/关，更新画面显示 GI：绝缘层，隔离Gate层的作用 Act：包括a-Si和N+ a-Si，形成TFT导电沟道 SD：传输显示信号，对Pixel(电容)进行充电，充电量的多少决定了Pixel的亮度 PVX：在SD和ITO间形成特定的连接通道 ITO： 透明电极(Pixel电极)，充电后形成电场控制液晶偏转角度(亮度)
Array工厂：基板上制作TFT (Thin film transistor) CF工厂：基板上制作CF(Color filter)
CCFL/LED
扩散板
导光板
5
TFT-LCD原理
TFT-LCD电路：
TFT-LCD工作原理： 1. 栅极引线(Gate)加电压(有无) 2. TFT打开 3. 数据引线(SD)加数据信号电压(变化) 4. 液晶分子偏转 5. 屏幕显示内容改变
Multi
AL
a-Si
AH
NP
PVX
Passivation
p-SiNx
Gate
（TN型TFT结构示意图）
使用气体 SiH4+NH3+N2
描述 对Gate信号线进行保护和绝缘的作用
SiH4+H2 SiH4+PH3+H2 SiH4+NH3+N2
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在TFT器件中起到开关作用
减小a-Si层与S/D信号线的电阻 对S/D信号线进行保护
G5
1.1T
G1 320*400mm
1.1T
90年代 2000 2002 2004 2006 2007
4
2009 2015
2290mm
TFT-LCD结构
Cell工厂：TFT & CF基板对盒&切片
LCD显示器
LCD面板 控制IC
PCB
Module工厂：各个模块组装
TFT基板 CF基板 偏光片 背光源 驱动IC 信号IC
TV
3
TFT-LCD发展
2940*3370mm 2880*3130mm
G10.5 B9
0.5T·0.7T
G10
0.5T~0.7T
2200*2500mm 1950*2250mm
1500*1850mm
G8.5
0.5T~0.7T
G7.5
0.7T
G6
0.7T
1100*1300mm 680*880mm
G4
1.1T
Process Chamber
Transfer Module
P/C-2
P/C-1
T/M
高真空 P/C-3
Load Lock ATM Arm Indexer
L/L
真空大气 之间转化
大气机械手
USC
Port 1 Port 2 Port3
L/L: 连接真空和大气压的一 个Chamber。Glass进入此 Chamber以后，Valve关闭， 开始抽真空。
溅射发生的必要条件： 1. 轰击粒子要有一定的质量 2. 轰击粒子的能量＞被轰击材料的结合能
溅射的加强：要将溅射现象应用到实际生产中，必须 要获得稳定的溅射
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Sputter
Sputter的加强：磁控溅射
Ar
e 靶原子
e
Ar+
Ar+
e1 e1
N
S
S
N
E B
磁条
玻璃（阳极）
溅射靶材（阴极）
N S
TFT-LCD
— Array工艺与设备介绍
Array 2016年7月25日
1
课程内容介绍
TFT-LCD显示及其发展 TFT-LCD 结构原理
Array工艺及设备介绍 4Mask & 5Mask工艺流程
2
TFT-LCD应用
生活中大家接触到的TFT-LCD产品
Mobile phone
Pad
Monitor
磁场的作用：以磁场来改变电子的运动方向，束缚和延长电子的运动轨迹，从而提高了电子对工作 气体的电离几率和有效地利用了电子的能量。
溅射过程：以靶材作阴极，加电压后，电子获得足够能量在电场E作用下，在飞向基板过程中与Ar原 子发生碰撞，使其电离出Ar+和一个电子e，电子飞向基板， Ar+在电场作用下以高能量轰击靶表面， 将动量传递给靶材原子，使其获得能量超过其结合能时，靶材发生溅射，溅射出来的靶材原子或分 子则沉积在基板上形成薄膜。同时Ar+轰击靶材，释放出二次电子e1，二次电子与Ar原子碰撞产生更 多的Ar+和电子，持续正常辉光放电。
（TN型TFT结构示意图）
10
Sputter
Sputter现象 液体溅射现象
固体溅射现象
玻璃 Al Film
Ar+
Al原子
Al
定义：在某一温度下，如果固体或液体受到适当的荷 能粒子(通常是离子)的轰击，则固体或液体中的原子通 过碰撞有可能获得足够的能量从表面逃逸，这一原子 从表面发射出去的方式称为溅射
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Sputter
薄膜的形成过程
成核
聚结小岛
核生长
小岛长大
聚结
连续膜
溅射出来的靶材原子到达基板表面后，经过吸附、凝结、表面扩散迁移、碰撞结合形成稳定晶核。再 通过吸附使晶核长大成小岛，岛长大后互相聚结，最后形成连续状薄膜。
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Sputter
Sputter设备构造
Mo/MoNb Al/Cu
Sputtering Chamber (SPTV)
Scan Exposure (扫描曝光)
Plate Out (基板排出)
Plate Loader\Unloader
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Track(Develop)
Develop(正性PR)：
曝光部分
未曝光部分
PR Film
Glass
Developer
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Etch
刻蚀概念： 将薄膜材料使用化学反应或物理撞击作用而移除 刻蚀作用： 去除玻璃基板上无PR覆盖，暴露在外的薄膜 Etch 分为Wet Etch即湿法(刻蚀液)，和Dry Etch即干法刻蚀(Plasma)
Etch Rate
CD Bias
Requirement Items
UniformityFra bibliotekProfile
Selectivity
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Etch
刻蚀Isotropic & Anisotropic Isotropic(各向同性)：指各个方向的刻蚀率是相同的，如Wet Etch
Resist Film
Resist
PECVD
PECVD设备结构简介：
Loadlock：大气真空转换，Glass In/out TC：Process Chamber与Loadlock之间Glass中转 Process Chamber：Glass Film沉积腔室
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Photo
Photo用途及Layout说明： 在基板表面涂覆感光性树酯材料(PR)，利用掩模板进行曝光，显影后形成与掩模板相同的树酯图案。