显示技术进展 Lecture 10 显示技术制程设备

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前言
TFT LCD的阵列电路制程可区分为
玻璃基板上形成TFT Array Process：控制及调变光线之 各个像素电极、时序信号传送的配线及开关元件、透明电 极等 Cell Process ：TFT Array底层玻璃基板及CF的上层玻 璃基板相互贴合并控制其间的间隙距离，注入液晶后加以 封合 Assembly Process：將液晶胞面板、提供影像信号和扫 描信号驱动IC及控制IC、周边的零组件整合于印刷电路板 上,并与背光板贴合
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2、成膜制程裝置—溅镀 、成膜制程裝置 溅镀 溅镀(1) (Thin Film Formation System)
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溅镀(Sputtering)成膜法是应用于成長閘电极、 源电极、汲电极、扫描线、儲存电容电极、信号 线以及畫素电极等功能性金屬薄膜。 一般溅镀裝置基本結構有真空反应室、排气机構、 放电非活性气体导入及其壓力控制系統、放电电 力供应控制系統、溅镀材料的靶极承接器、基板 的传送搬運以及保持系統。
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前言
α –Si TFT LCD的应用领域
以笔记本电脑的用途为主 小型口袋式的电视机 大型的监视器 液晶电视机
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前言
硅半导体材料的制造过程分为 前段工程(Front End Of the Line，FEOL) ：基板上制 作电晶体、电阻器以及电容器等电子元件的工程,亦称晶 圓工程(Wafer Process) 后段工程(Back End Of the Line，BEOL)：在基板上將 电路配线形成的配线工程,亦称组裝及测试工程 (Assemble &Test Process)
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liulin@xupt.edu.cn
西安邮电学院 光电信息工程教研室
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3、光阻剂涂布制程裝置 、 (Photo Resist Coating System)
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光阻剂涂布是將光阻剂液滴落于基板的中央，使 其旋轉被覆(Spin Coating)，進而均勻地散布于 基板以形成薄膜。 旋轉被覆方式的主要缺點：90%以上的光阻剂液 在旋轉被覆中容易流失。
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4、微影制程裝置 、 (Lithography System)
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7、光阻剂剝除制程裝置 、
光阻剂剝除方法有 藥液剝除法 依據氧电漿原理的氧化分解去除的除塵法
• 电漿除塵 • 紫外线除塵 • 臭氧除塵
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液晶胞制程/模组设备 液晶胞制程 模组设备
洗淨裝置 配向膜涂布裝置 烘培以及退火爐 面磨裝置 網版印刷裝置 间隔物散布裝置 割线切断裝置 液晶材料导入裝置 分散器裝置 外接角型構裝裝置 贴合以及硬化裝置 偏光板贴合裝置 帶狀自動接著式及晶片在 玻璃接著式構裝裝置 封合裝置
目的：使截断后的液晶胞，于其內部导 入液晶分子材料
入或注
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11、偏光板贴合覆著裝置(Polarizer Sticking 、偏光板贴合覆著裝置 System) 目的：在导入液晶材料的液晶胞兩測進行偏光板 附著處理 偏光板组成：偏光膜、接著剂、保護膜、剝离膜 等 偏光板容易發生靜电效应，造成薄膜电晶体元件 特性的損傷，在處理过程須做好靜电防止的预防 對策
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3、配向膜烘培裝置 、
目的是利用脫水閉環反应使配向膜聚醯化，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 遠紅外线加熱方式
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4、面膜裝置(Rubbing System) 、面膜裝置
目的：使配向膜表面之配合导向力增強 面磨方式是利用毛布在配向膜表面于一定方向上 進行擦拭，以達到液晶分子的初期配向處理 布材视其用途有使用人造纖維、綿、耐龍等
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1、液晶胞洗淨裝置 、
分为配向膜印刷前洗淨 面膜后(Lapping)洗淨 液晶注入后洗淨 偏光板贴合前洗淨。
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2、配向膜印刷裝置 、
主要目的是为了能形成配 向性液晶。 主要配向膜用的材料 聚乙醯類樹脂 (Polyimide Resin,PI) ， 在溶液狀態將其涂布于 基板表面;在基版表面 上涂布聚乙醯溶液的裝 置。
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2、成膜制程裝置— 、成膜制程裝置 化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, 化学气相沉积 CVD)(2) 电漿增強型化学气相沉积法(Plasma Enhanced CVD) 在真空中导入反应气体，使用高頻產生电漿于 兩片平行平板电极间，將所產生的反应自由基 (Radical)传達至基板表面，產生表面反应堆積 成薄膜，使用原料气体为SiH4、PH3、NH3、 N2O等。
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2、成膜制程裝置— 、
化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD)(2) 化学气相沉积
大气壓型化学气相沉积法(Atmospheric Pressure CVD) 運用于成長閘电极絕緣膜及层间絕緣膜功能之 SiO2膜。 利用熱分解方式，將原料气体分解反应，促使 薄膜堆積成形。 主要机制在于基板表面附近產生反应作用，使 得微小顆粒較少發生，其絕緣性優良。
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微影制程设备：以曝光用步進机为核心设备，主要供应商 有尼康精机 (Nikon) 、佳能 (Canon)及ASML公司等三 家为主。 一般微影制程设备分類有 光微影裝置 电子束微影裝置 雷射束微影裝置 离子束微影裝置 X射线微影裝置。
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5、蚀刻制程裝置 、 (Etching System)
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Progress in Display Technology
主讲：刘 琳 主讲：
西安邮电学院光电信息工程教研室
Email： Email：liulin@xupt.edu.cn 西安邮电学院
光电信息工程教研室
2009～2010学年第一学期 ～ 学年第一学期
显示技术制程设备
西安邮电学院 光电信息工程教研室
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蚀刻技术是將不需要的光阻剂部分以物理或化学方式去除,進而形成 所需圖案的一種工程手段。 蚀刻制程设备分为： 濕式蚀刻(Wet Etching) 裝置：屬等方向性蚀刻，使用HCl、HNO3、 HF等酸性溶液進行蚀刻。 乾式蚀刻(Dry Etching裝置：屬異方向性蚀刻
• 化学乾式蚀刻(Chemical Dry Etching,CDE)裝置 • 反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching ,RIE)裝置 • 电漿蚀刻(Plasma Etching ,PE)裝置
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7、基板對準和贴合裝置 、 (Panel Alignment and Assembly System)
目的 將兩枚玻璃基板精密地贴合在一起 使液晶胞之间隙維持在一定值
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8、封合硬化裝置 、 (Sealing System)
主要目的 使封合剂產生硬化作用 使液晶胞之间隙達到所希望之值而固定之
資料來源：顧鴻壽編著， 光电液晶平面显示器 技术基礎及应用 技术基礎及应用” 資料來源：顧鴻壽編著，“光电液晶平面显示器—技术基礎及应用”
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資料來源：顧鴻壽編著， 光电液晶平面显示器 技术基礎及应用 技术基礎及应用” 資料來源：顧鴻壽編著，“光电液晶平面显示器—技术基礎及应用”
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TFT ARRAY制造技术 制造技术
以通道蚀刻型α –Si TFT array制程为例—
α –Si TFT array 的制程有洗淨技术、成膜技术(溅 镀法、化学气相沉积法)、光微影技术(光阻剂涂 布、预先烘焙、微影、显影、后续烘焙)、蚀刻技 术、光阻剂去除技术及电极蒸镀技术。
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資料來源：顧鴻壽編著， 光电液晶平面显示器 技术基礎及应用 技术基礎及应用” 資料來源：顧鴻壽編著，“光电液晶平面显示器—技术基礎及应用”
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TFT Array 制造设备
玻璃研Βιβλιοθήκη Baidu裝置 洗淨裝置 微影曝光裝置 光阻剂旋轉被覆及显影裝 置 光阻剂剝除裝置 乾式蚀刻裝置 濕式蚀刻裝置 化学气相沉积镀膜裝置 溅镀镀膜裝置 离子植入裝置 雷射退火裝置
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9、裁剪切断裝置 、 (Panel Breaking System)
目的：將所定之大尺寸液晶胞裁剪切割 切断分割方式和裝置有 畫线机(Scriber) 切割机(Break System)
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10、液晶导入裝置 (Liquid crystal Filling and 、 End-Sealing System)
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2、成膜制程裝置— 、
化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD)(1) 化学气相沉积
使用CVD成長薄膜的制程有 半导体层的氫化，形成非晶硅薄膜(α –Si:H) 高濃度磷摻雜于n型的 α –Si:H层 閘电极絕緣膜 层间絕緣膜或作为保護膜功能之氮化硅(SiNx) 氧化硅膜(SiOx)等
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6、离子植入裝置 、 (Ion Implant System)
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是由重离子加速器及同位素分离器所發展而來 应用于不純物質的摻雜處理，進而獲得優良的物理性質 一般裝置可分为 超低能量型的(Ultra-Low Energy) 中电流型的(Medium Current) 高能量型的(High Energy) 高电流型的(High Current) 裝置基本結構有 植入元素离子化的离子源(一般为Freeman型离子源)及其引出机構 植入离子之質量分离器 高电場离子加速化的加速管 离子束的收斂及偏向處理的偏向机構 基板导入、传送、扫描和送出等功能的植入處理室 馬達驱动机構、真空系統、电源供应系統及控制系統。
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5、间隔物散布裝置 、
(Spacer Spray System)
目的：为了使液晶层的厚度均勻化
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6、封合材印刷裝置 、 (Seal Materials Printing System)
目的：在兩片玻璃基板上涂布封合材 涂布方式有 網版印刷方式(Screen Printing) 散布方式(Dispenser)
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洗淨制程作業程序佔整个流程的30%，對于制程 的良率有极大影響 使用物理式洗淨技术：毛刷刷洗、超音波振盪、极超
音速振盪、純水噴洗等
1、洗淨制程裝置 、 (Cleaning System)
使用化学式洗淨技术：介面活性剂、酸性溶液、鹼性
溶液、臭氧水溶液等
洗淨裝置的種類有：濕式、机械式、乾式
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2、成膜制程裝置—溅镀 、成膜制程裝置 溅镀 溅镀(2) (Thin Film Formation System)
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一般溅镀制程是使用氬類的非活性气体，進行物 理式的溅镀 反应性溅镀法：导入反应性气体时，伴隨著產 生化学反应，進而達到薄膜的形成。 同步式溅镀法(或称偏壓式溅镀法)：將數个不 同组成的靶材，置入各別獨立的溅镀控制系統， 使數个靶材同时進行溅镀，形成组成不同化合 物或合金的薄膜。