显示技术制程设备

6、離子植入裝置 (Ion Implant System)
• 是由重離子加速器及同位素分離器所發展而來 • 應用於不純物質的摻雜處理，進而獲得優良的物理性質 • 一般裝置可分為
– – – – – – – – – – 超低能量型的(Ultra-Low Energy) 中電流型的(Medium Current) 高能量型的(High Energy) 高電流型的(High Current) 植入元素離子化的離子源(一般為Freeman型離子源)及其引出機構 植入離子之質量分離器 高電場離子加速化的加速管 離子束的收斂及偏向處理的偏向機構 基板導入、傳送、掃描和送出等功能的植入處理室 馬達驅動機構、真空系統、電源供應系統及控制系統。
5、間隔物散布裝置 (Spacer Spray System)
• 目的：為了使液晶層的厚度均勻化
6、封合材印刷裝置 (Seal Materials Printing System)
• 目的：在兩片玻璃基板上塗佈封合材 • 塗佈方式有
– 網版印刷方式(Screen Printing) – 散布方式(Dispenser)
2、成膜製程裝置—濺鍍(2) (Thin Film Formation System)
• 一般濺鍍製程是使用氬類的非活性氣體， 進行物理式的濺鍍
– 反應性濺鍍法：導入反應性氣體時，伴隨著 產生化學反應，進而達到薄膜的形成。 – 同步式濺鍍法(或稱偏壓式濺鍍法)：將數個 不同組成的靶材，置入各別獨立的濺鍍控制 系統，使數個靶材同時進行濺鍍，形成組成 不同化合物或合金的薄膜。
2、成膜製程裝置—
化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)(2)
• 大氣壓型化學氣相沉積法(Atmospheric Pressure CVD)
– 運用於成長閘電極絕緣膜及層間絕緣膜功能 之SiO2膜。 – 利用熱分解方式，將原料氣體分解反應，促 使薄膜堆積成形。 – 主要機制在於基板表面附近產生反應作用， 使得微小顆粒較少發生，其絕緣性優良。
• 微影製程設備：以曝光用步進機為核心設備， 主要供應商有尼康精機 (Nikon) 、佳能 (Canon) 及ASML公司等三家為主。 • 一般微影製程設備分類有
– – – – – 光微影裝置 電子束微影裝置 雷射束微影裝置 離子束微影裝置 X射線微影裝置。
5、蝕刻製程裝置 (Etching System)
1、洗淨製程裝置 (Cleaning System)
• 洗淨製程作業程序佔整個流程的30%， 對於製程的良率有極大影響 • 使用物理式洗淨技術：毛刷刷洗、超音波
振盪、極超音速振盪、純水噴洗等
• 使用化學式洗淨技術：介面活性劑、酸性
溶液、鹼性溶液、臭氧水溶液等
• 洗淨裝置的種類有：濕式、機械式、乾式
2、成膜製程裝置—濺鍍(1) (Thin Leabharlann Baiduilm Formation System)
• 濺鍍(Sputtering)成膜法是應用於成長閘電 極、源電極、汲電極、掃描線、儲存電 容電極、信號線以及畫素電極等功能性 金屬薄膜。 • 一般濺鍍裝置基本結構有真空反應室、 排氣機構、放電非活性氣體導入及其壓 力控制系統、放電電力供應控制系統、 濺鍍材料的靶極承接器、基板的傳送搬 運以及保持系統。
• 目的：使截斷後的液晶胞，於其內部導 入或注入液晶分子材料
11、偏光板貼合覆著裝置 (Polarizer Sticking System)
• 目的：在導入液晶材料的液晶胞兩測進 行偏光板附著處理 • 偏光板組成：偏光膜、接著劑、保護膜、 剝離膜等 • 偏光板容易發生靜電效應，造成薄膜電 晶體元件特性的損傷，在處理過程須做 好靜電防止的預防對策
資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”
資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”
TFT Array 製造設備
玻璃研磨裝置 洗淨裝置 微影曝光裝置 光阻劑旋轉被覆及顯 影裝置 • 光阻劑剝除裝置 • • • • • 乾式蝕刻裝置 • 濕式蝕刻裝置 • 化學氣相沉積鍍膜裝 置 • 濺鍍鍍膜裝置 • 離子植入裝置 • 雷射退火裝置
2、成膜製程裝置—
化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)(2)
• 電漿增強型化學氣相沉積法(Plasma Enhanced CVD)
– 在真空中導入反應氣體，使用高頻產生電漿 於兩片平行平板電極間，將所產生的反應自 由基(Radical)傳達至基板表面，產生表面反 應堆積成薄膜，使用原料氣體為SiH4、PH3、 NH3、N2O等。
TFT ARRAY製造技術
以通道蝕刻型α –Si TFT array製程為 例—
α –Si TFT array 的製程有洗淨技術、成膜 技術(濺鍍法、化學氣相沉積法)、光微影 技術(光阻劑塗佈、預先烘焙、微影、顯 影、後續烘焙)、蝕刻技術、光阻劑去除 技術及電極蒸鍍技術。
資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”
1、液晶胞洗淨裝置
• • • • 分為配向膜印刷前洗淨 面膜後(Lapping)洗淨 液晶注入後洗淨 偏光板貼合前洗淨。
2、配向膜印刷裝置
• 主要目的是為了能形 成配向性液晶。 • 主要配向膜用的材料
– 聚乙醯類樹脂 (Polyimide Resin,PI) ， 在溶液狀態將其塗佈 於基板表面;在基版表 面上塗佈聚乙醯溶液 的裝置。
2、成膜製程裝置—
化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)(1)
• 使用CVD成長薄膜的製程有
半導體層的氫化，形成非晶矽薄膜(α –Si:H) 高濃度磷摻雜於n型的 α –Si:H層 閘電極絕緣膜 層間絕緣膜或作為保護膜功能之氮化矽 (SiNx) – 氧化矽膜(SiOx)等 – – – –
3、光阻劑塗佈製程裝置 (Photo Resist Coating System)
• 光阻劑塗佈是將光阻劑液滴落於基板的 中央，使其旋轉被覆(Spin Coating)，進 而均勻地散布於基板以形成薄膜。 • 旋轉被覆方式的主要缺點：90%以上的 光阻劑液在旋轉被覆中容易流失。
4、微影製程裝置 (Lithography System)
前言
TFT LCD的陣列電路製程可區分為
• 玻璃基板上形成TFT Array Process：控制及調 變光線之各個畫像素電極、時序信號傳送的配 線及開關元件、透明電極等 • Cell Process ：TFT Array底層玻璃基板及CF的 上層玻璃基板相互貼合並控制其間的間隙距離， 注入液晶後加以封合 • Assembly Process：將液晶胞面板、提供影像信 號和掃描信號驅動IC及控制IC、週邊的零組件 整合於印刷電路板上,並與背光板貼合
7、基板對準和貼合裝置 (Panel Alignment and Assembly System)
• 目的
– 將兩枚玻璃基板精密地貼合在一起 – 使液晶胞之間隙維持在一定值
8、封合硬化裝置 (Sealing System)
• 主要目的
– 使封合劑產生硬化作用 – 使液晶胞之間隙達到所希望之值而固定之
• 裝置基本結構有
7、光阻劑剝除製程裝置
• 光阻劑剝除方法有
– 藥液剝除法 – 依據氧電漿原理的氧化分解去除的除塵法
• 電漿除塵 • 紫外線除塵 • 臭氧除塵
液晶胞製程/模組設備
• • • • • • • • 洗淨裝置 配向膜塗佈裝置 烘培以及退火爐 面磨裝置 網版印刷裝置 間隔物散布裝置 割線切斷裝置 液晶材料導入裝置 分散器裝置 外接角型構裝裝置 貼合以及硬化裝置 偏光板貼合裝置 帶狀自動接著式及晶 片在玻璃接著式構裝 裝置 • 封合裝置 • • • • •
• 蝕刻技術是將不需要的光阻劑部分以物理或化學方式 去除,進而形成所需圖案的一種工程手段。 • 蝕刻製程設備分為：
– 濕式蝕刻(Wet Etching) 裝置：屬等方向性蝕刻，使用HCl、 HNO3、HF等酸性溶液進行蝕刻。 – 乾式蝕刻(Dry Etching裝置：屬異方向性蝕刻
• 化學乾式蝕刻(Chemical Dry Etching,CDE)裝置 • 反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching ,RIE)裝置 • 電漿蝕刻(Plasma Etching ,PE)裝置
9、裁剪切斷裝置 (Panel Breaking System)
• 目的：將所定之大尺寸液晶胞裁剪切割 • 切斷分割方式和裝置有
– 畫線機(Scriber) – 切割機(Break System)
10、液晶導入裝置 (Liquid crystal Filling and EndSealing System)
3、配向膜烘培裝置
• 目的是利用脫水閉環反應使配向膜聚醯 化，及使配向膜殘存之溶媒得以去除 • 加熱溫度在180~250ﾟC左右 • 一般常用的有
– 熱風爐方式 – 熱板方式 – 遠紅外線加熱方式
4、面膜裝置(Rubbing System)
• 目的：使配向膜表面之配合導向力增強 • 面磨方式是利用毛布在配向膜表面於一 定方向上進行擦拭，以達到液晶分子的 初期配向處理 • 布材視其用途有使用人造纖維、綿、耐 龍等
第2章 顯示技術製程設備
前言
α –Si TFT LCD的應用領域
• • • • 以筆記型電腦的用途為主 小型口袋式的電視機 大型的監視器 液晶電視機
前言
矽半導體材料的製造過程區分為 • 前段工程(Front End Of the Line，FEOL) ：基板 上製作電晶體、電阻器以及電容器等電子元件 的工程,亦稱晶圓工程(Wafer Process) , (Wafer • 後段工程(Back End Of the Line，BEOL)：在基 板上將電路配線形成的配線工程,亦稱組裝及測 試工程(Assemble &Test Process)