设备管理_显影刻蚀和剥膜设备培训资料

P P- -1 1 显影、刻蚀和剥膜设备显影、刻蚀和剥膜设备 工艺设备部工艺设备部 学习资料学习资料 2009年年10月月10日发布日发布 P P- -2 2 一、显影一、显影 显影的基本知识及原理 显影设备 显影过程中易出现的问题 二、刻蚀二、刻蚀 刻蚀的基本原理 刻蚀设备 刻蚀过程中注意事项 刻蚀过程中容易出现的问题 三、剥膜三、剥膜 剥膜的基本知识 剥膜设备 剥膜过程中容易出现的问题 主要内容主要内容 P P- -3 3 一、显影一、显影 显影的基本知识及原理显影的基本知识及原理 显影设备显影设备 显影过程中易出现的问题显影过程中易出现的问题 P P- -4 4 显影的基本知识显影的基本知识 显影显影：使用显影液处理玻璃表面，将未经过光照的光刻 胶层或者感光性电极浆料除去（因为使用的是负性胶）， 保留住光照过的部分，用化学方法使UV光未照射部分 的光刻胶或感光性电极浆料溶于显影液中。 该工序主要用于ITO电极、BUS电极、ADD电极的制备 过程中。 P P- -5 5 1、显影过程：、显影过程： （1）ITO显影的PR胶成分：Binder Polymer；Photo-initiator (PI)；Cross-linkable monomer(交联单体)；Additive； Solvent等。 （2）BUS和ADD浆料的主要成分： Ag； Glass Powder； Resin；Solvent；Filler ；Additives；Others 它们使用的是碱溶性感光树脂。 显影的基本知识显影的基本知识 P P- -6 6 2、显影的基本工艺参数、显影的基本工艺参数 显影的基本知识显影的基本知识 显影液成分Na2CO3溶液 显影液浓度0.3% Na2CO3(混合原液 Na2CO3+DI使用) 显影喷嘴摆动幅度及 频率 摆动宽度:喷嘴间隔宽度的1/2以上；频率Max:50Rmp Nozzle Spray Pressure ITO: Max 3bar0.15bar以下； BUS & ADD: Max 3bar以下； 显影液温度2535 Process timeITO显影以170s为基准； BUS和ADD显影均以140s为基准 喷射方式药液：向下Spray方式； Rinse：向上、向下Spray方式。 Pass Line1200 20mm IR Oven(BUS&ADD)使用温度 : 1103 (Base on Glass) Tact Time100s P P- -7 7 3、显影时发生的化学反应：显影时发生的化学反应： COOHCOO-Na+ 2Na2CO3+ Resin2NaHCO3+ Resin COOHCOO-Na+ 显影的基本原理显影的基本原理 P P- -8 8 4、显影液、显影液选用选用Na2CO3的原因：的原因： 因为PR胶、BUS电极和ADD电极浆料内使用的都是碱溶性感光 树脂，而Na2CO3具有：呈碱性，便宜，容易制备、运输、储存， 显影效果好等优点。 为了保证显影质量，必须控制显影液浓度、温度、压力以及显 影时间在适当的操作范围内。温度太高或者显影时间太长，会 造成PR膜或浆料的质量、硬度和耐化学腐蚀性降低。 显影的基本原理显影的基本原理 P P- -9 9 显影设备显影设备 CODE NO.设备名称数量方式备注 SP-C1-1-FI- 06-00 ITO PR Developer1In-lineTotal : 1台 SP-C1-1-FE- 07-00 BS & BUS Electrode Developer 1In-lineTotal : 1台 SP-C1-1-RE- 07-00 Address Electrode Developer 1In-lineTotal : 1台 P P- -1010 显影显影设备构成设备构成 ITO显影设备组成：显影设备组成： 1、Loading C/V 2、Neutral Zone 1 3、Develop #1#2 4、Neutral Zone 2 5、Rinse #1#3 6、Final DI Shower 7、Air Knife 8、Hot Blow 9、IR Oven 10、Unloading C/V BUS &ADD显影设备组成：显影设备组成： 1、Loading C/V 2、Neutral Zone 1 3、Develop #1#3 4、Neutral Zone 2 5、Rinse #1#3 6、Final DI Shower 7、Air Knife 8、Hot Blow 9、IR Oven 10、Unloading C/V L/DN/T Develop #1#3 N/T Rinse #1#3 Final DI Shower A/K H/BUL/D IR Oven P P- -1111 700mm Glass 进行方向进行方向Glass 进行方向进行方向 设备安装条件： 洁净度 :class 标准(3,000级) ； 温度 :232； 湿度 :555% 基板间距：标准运营700mm（以作业时不出现问题为标准） 设备材质：设备材质： 显影显影设备设备-主要主要材质材质 P P- -1212 显影设备基本原理显影设备基本原理 Supply Tank #1 PUMP Circulation Supply Tank #2 PUMP Circulation Drain Over flow Over flow From. Bath Drain From. Bath Drain Bath Zone #1 Drain Bath Zone #2Bath Zone #3 PUMP Inverter Tank Change Type Mixing Tank From. CCSS Chemical supply DI supply Drain PUMP Supply P P- -1313 Tank是由原液 / Mixing / Buffer / Supply Tank构成； 显影液的稀释可通过显影原液和DI供应到Mixing Tank使用循环泵稀释； Mixing Tank和供应Tank的浓度由自动补充 System完成； 安装浓度计管理，Develop浓度管理设定值为0.3%； Tank下部侧面位置安装Sampling Port用手动V/V，以便提取溶液； 原液Tank : 1套 Mixing Tank : 1套 Buffer Tank : 1套 Supply Tank : 2套（使用#1、#2 Tank切换方式） Sludge Tank : 1套（安装在离心机前端） 显影设备显影设备-Tank P P- -1414 Drain Exhaust Rear Outside coverDual Top cover Front Bath body 主体横截面图主体横截面图 P P- -1515 显影设备显影设备-喷头喷头 各段分类 Nozzle 的位置都不同，Nozzle 左右及前后 Module 间的喷射压均匀， 药液 Zone 以摇动Type为基本，Tank(药液 Tank/DI Tank 共同)通过CCSS(Central Chemical Supply System)向原液Tank进行药液供应 P P- -1616 A/KH/B A/KH/B (UPPER) (UNDER) Glass Flow 显影设备显影设备-A/K & H/B 风刀压力、风刀的倾斜角度及离基板的距离 P P- -1717 风刀的作用就是尽可能地把基板表面残留的水吹干。风刀与基板的边 缘形成一定的角度，从风刀吹出的高压空气流与基板的表面也形成一 定角度（约30度）的夹角，这样设臵的目的是为了有效而又平稳地将 基板表面的水吹 ，而又不至于使气流在基板表面的反射将基板表面的 水又带到风刀的后面。双风刀的设臵也是为了在尽是吹干水的同时又 防止气流把水珠卷到风刀后面，造成二次的污染。风刀吹出的气流与 基板的角度及风刀口离基板表面的距离应该是可调的。 风刀的作用风刀的作用 P P- -1818 显影区 Chemical Filter : 设计为可以管理到5. Rinse #1: 5 Rinse #2: 2 Rinse #3: 1 Final DI Shower : 0.45 Air Knife Filter : 0.1, Slit Gap : 0.6mm 显影设备显影设备-Filter P P- -1919 Final DI Shower的清洗液使用完后经过filter之后提供给Rinse 3区 使用，Rinse 3区的回收液使用完后经过Rinse #3的filter之后提供 给Rinse 2区使用，Rinse 2区的回收液经过Rinse #2的filter之后提 供给Rinse 1区使用，最后排放出去。 显影设备显影设备-Filter P P- -2020 在显影工艺中，对显影质量影响较大的几个因素有： 感光材料本身的特性 感光材料本身特性直接决定了它对显影条件的要求，不同的感光材料，其特性相差很 大，如保护ITO电极的PR膜和感光BUS银浆料，它们之间就有很大的差异：PR膜为全 有机的材料，透明度相对高，紫外光的透过性好，曝光时要求较小的曝光能量即可达 到充分的交联，曝光过程中对紫外光的散射小，显影时，经过光照的部分和未经过光 照的部分其在显影液中的溶解性差异大，因此显影时，具有较大的工艺馀度，显影所 得的线条边缘也比较整齐。而感光银浆料由于浆料中含有较多的固体成分，对紫外光 有较强的阻挡、散射作用，紫外光在浆料中的穿透能力小，因此曝光时要求较大的曝 光能量，才能使浆料中的有机感光成分达到较好的交联，而显影时，显影馀度也相对 要小很多，显影所得的线条边缘不是很整齐。 显影液的浓度 感光材料在显影液中的溶解性对显影液的浓度大小比较敏感，浓度大，则溶解速度快， 反之就小。显影的时候，显影液浓度高，材料溶解速度快，效率高，但是显影的均匀 一致性不好控制；浓度太高还会造成需要保留的材料也一起溶解。浓度低，则材料溶 解速度慢，易控制，但效率低，浓度太低则有可能造成显影不完全，该溶解的部分没 有完全溶解，有残留。 影响显影质量的几个主要因素影响显影质量的几个主要因素 P P- -2121 显影液温度 与浓度的影响相类似，温度高，溶解快，温度低，溶解慢。 显影压力 显影时，显影液以一定的压力喷洒到感光材料表面，这有两个作用，一来， 可以及时补充新鲜的显影液，弥补由于和感光材料相互反应造成的PH值改变， 二来，可以将溶解下来的材料冲开，加速显影的进程。但是，过大的压力可 能会大于感光材料也基板的附着力，使应该留下的材料被冲掉，造成显影过 度。压力过小，则可能因为基板表面由于局部的显影液浓度变化造成成不一 致而使得显影结果不一致。 显影时间 由于曝过光和未曝过光的部分在显影液中都会有一定的溶解性，所以，过 长的显影时间会造成显影过度，甚至感光材料大面积的脱落。显影时间不够， 则该溶解的部分可能未及完全溶解，造成显影不足。 影响显影质量的几个主要因素影响显影质量的几个主要因素 P P- -2222 显影后有余胶产生，大多与工艺参数有关，主要有以下几 种可能： 干燥不均匀或者干燥温度过高； 显影温度不够； Na2CO3浓度偏低； 喷淋压力小； 基板传送速度较快，显影不彻底； 曝光过度等 产生过显影现象的原因刚好与其相反。 显影过程中容易出现的问题显影过程中容易出现的问题 P P- -2323 由于基板面积过大造成的显影不均匀： 现在所用的显影设备基板搬送方式为水平方式，显影液从基板上方喷 下，同时喷嘴在垂直于基板行进方向的方向上摆动。显影过程中显影 液在基板上的流动方式是从基板中间向四周流出。随着基板面积的增 大，就造成了基板中间部分的一部分显影液在摆动喷射的显影液的作 用下，在基板中间来回流动，又由于基板增大，基板中部的下垂较严 重，中间部分的显影液不能及时排出，得不到及时更新，最终结果是 造成整个基板上，中间部分的显影液浓度低于周边的浓度，四周显影 正常，中间部分则有不足。 显影过程中容易出现的问题显影过程中容易出现的问题 P P- -2424 PR胶与胶与ITO的结合能力的结合能力 因为PR胶较长时间放臵于空气中，会导致PR胶的性能下降， 甚至不可用，所以除了需要从PR本身的材质考虑，要求PR胶 与ITO的结合能力要好，还需要从玻璃基板的清洗干净程度考 虑，要求基板的洁净度很高。 显影过程中容易出现的问题显影过程中容易出现的问题 P P- -2525 显影过程中显影液浓度下降，如何实现实时补给：显影过程中显影液浓度下降，如何实现实时补给： 显影过程中，显影液重复使用时会导致其浓度下降，因此可 以运用浓度测试计和经验结合来控制补给量。然而浓度计长 时间实时监控药液浓度的准确性很难保证，因此需要定期擦 拭清洗；此外需要定期排放完Return Tank里面的药液，进行 清洗，补充新液再进行显影。 显影过程中容易出现的问题显影过程中容易出现的问题 显影过程中显影液消泡问题：显影过程中显影液消泡问题： 使用消泡剂去除显影液中泡沫，可自动投放。 P P- -2626 BUS和和ADD电极显影后显影液中银的回收：电极显影后显影液中银的回收： 在显影设备上需要安装离心分离机，可有效的回收显影液中的银，显 影液经过滤后循环利用。 显影过程中注意事项显影过程中注意事项 P P- -2727 回转体螺旋桨 显影过程中注意事项显影过程中注意事项 离心分离机结构 P P- -2828 二、二、ITO刻蚀机刻蚀机 刻蚀的基本原理 刻蚀设备 刻蚀过程中注意事项 刻蚀过程中容易出现的问题 P P- -2929 基本原理基本原理 ITO刻蚀的基本原理：刻蚀的基本原理： 刻蚀液是将FeCl3+ HCl + DI以一定比率混合的溶液 刻蚀时会发生如下化学反应： In2O3+6HCl=2InCl3+3H2O（主要反应）； SnO2+4HCl=SnCl4+2H2O； FeCl3的作用：是保证HCl (Cl)的浓度，同时控制刻蚀的速度； Sn常以SnCl4和SnCl2存在； P P- -3030 ITOITO刻蚀机刻蚀机 P P- -3131 主要构成：主要构成： 1. Loading C/V 2. Neutral Zone 3. Etching #1#8 4. Neutral Zone 5. Rinse #1#3 6. Final DI Shower 7. Air Knife 8. Unloading C/V ITOITO刻蚀机刻蚀机 设备安装条件：设备安装条件： 洁净度 :class (3000级) ； 温度 :232； 湿度 :555% L/DN/TEtch #1#8 N/TRinse#1#3A/K UL/D Final DI Shower P P- -3232 在Etching #1#8区前后都设有N/T区的原因： （1）可以调整基板运行速度； （2）在N/T区，设臵Air Curtain上下各1套，保证药液不会流出到前/ 后段Zone； 刻蚀区后面无Dryer、无Cooling Plate ，主要因为之后是 wet 工艺 （Strip）。 ITOITO刻蚀机刻蚀机 P P- -3333 刻蚀设备的主要材质：刻蚀设备的主要材质： ITOITO刻蚀机刻蚀机-设备材质设备材质 Top cover采用钢化Glass，原因：（1）强酸药液；（2）盖住异味使之 不扩散；（3）防破损。 Frame采用ss:不易被腐蚀，无需表面处理、镀层。 Bath 内的药液罐采用HT Laminated，因为药液温度达到了40以上。 P P- -3434 刻蚀区Chemical Filter : 设计为可以管理到5. Rinse #1: 5 Rinse #2: 2 Rinse #3: 1 Final DI Shower : 0.45 Filter 的组成采用并列 Type，若采用串联方式时，要保证不会因替换 Filter 而产 生Down Time。 Final DI Shower的清洗液使用完后经过filter之后提供给Rinse 3区使用，Rinse 3区 的回收液使用完后经过Rinse #3的filter之后提供给Rinse 2区使用，Rinse 2区的回 收液经过Rinse #2的filter之后提供给Rinse 1区使用，最后排放出去。 ITOITO刻蚀机刻蚀机-FilterFilter P P- -3535 刻蚀液成分将FeCl3 + HCl + DI以一定比率混合 的溶液 刻蚀液浓度FeCl3：HCl=？：？目前还没有确定 （北京：39%的FeCl3浓度10%溶液和61%的HCl饱和溶液混合） 刻蚀喷嘴摆动 幅度及频率 摆动宽度:喷嘴间隔宽度的1/2以上 ；频率Max:50Rmp 刻蚀压力Nozzle压力:Max 2.5bar（详细规格协商时决定） 刻蚀液温度3050 刻蚀时间Process time规格书：580s为基准 喷射方式药液：向下Spray方式； Rinse：向上、向下Spray方式。 Pass Line1200mm Tact Time100s ITOITO刻蚀的一些基本工艺参数刻蚀的一些基本工艺参数 P P- -3636 监控装置监控装置 为了对设备运行状态进行自动的监控，设备一般采用液体压力传 感器、液位传感器、温度传感器、可感知液体泄漏的传感器等传 感器对设备的运行状态进行监控。通过设臵在过滤器前后的压力 传感器，可感知输液泵出口的压力是否过大，过滤器是否堵塞严 重需要更换；液位传感器可感知储液罐内的液体是否能满足设备 运转要求，是否有液体回流不良等。 P P- -3737 ITO刻蚀过程中刻蚀液浓度会下降，因此也同样面临着刻蚀液浓度需 要实时确认的问题，需要实现实时补给： 刻蚀过程中，刻蚀液重复使用时会导致其浓度下降，因此可以运用浓 度测试计和工艺经验结合来控制补给量。然而浓度计长时间实时监控 药液浓度的准确性很难保证，因此需要定期擦拭清洗；此外需要定期 排放完Return Tank里面的药液，进行清洗，补充新液再进行刻蚀。 ITO刻蚀过程中容易出现的问题刻蚀过程中容易出现的问题 P P- -3838 ITO在刻蚀时，容易出现侧向刻蚀问题，这需要以下几个方面去考虑： （1）PR膜与ITO的结合能力，结合能力好侧向腐蚀较少； （2）与PR胶涂的厚度有关，PR胶越薄，出现侧向刻蚀现象会越严重， 但太厚会浪费材料，增加成本。 （3）刻蚀液的浓度过大、温度过高、喷射压力过大等也会加剧侧向 腐蚀，导致电极的线条过细。 (a) (b) PD200 ITO PR膜膜 ITO侧向刻蚀现象 (b)-(a)/2是侧向刻蚀结果 ITO刻蚀过程中容易出现的问题刻蚀过程中容易出现的问题 P P- -3939 （4）采用比较短的曝光波长，这有利于减少侧向腐蚀，这是因为在 短波长经过PD200时会被吸收掉，而不会像长波长那样遇到基板后会 发生反射，导致非曝光区发生曝光现象，从而引起大的侧向腐蚀。 PD200 ITO PR 被吸收 被反射 短波长光长波长光 ITO刻蚀过程中容易出现的问题刻蚀过程中容易出现的问题 P P- -4040 若在前工序中PR涂敷干燥过程中出现较大的气泡或者异物等情况时， 会导致ITO刻蚀过程中，造成ITO电极短路或断路现象， ITO短路可以 使用激光修复机进行修复；但是如果出现ITO断路或较大面积缺损的 现象，由于修复成本太高，一般都不进行修复，屏直接报废。 ITO刻蚀过程中容易出现的问题刻蚀过程中容易出现的问题 P P- -4141 三、三、ITO 剥膜机剥膜机 剥膜的基本知识 剥膜设备 剥膜过程中容易出现的问题 P P- -4242 剥膜液成分NaOH（原液NaOH 30%+DI混合使用） 剥膜液浓度37% 剥膜喷嘴摆动幅度及 频率 摆动宽度:喷嘴间隔宽度的1/2以上；频率Max:50Rmp 压力剥膜压力：Max 2.5 bar 冲洗压力：Max 2.5 bar 高压区冲洗压力：Max 15 bar 剥膜液温度453 干燥炉加热温度1203 剥膜时间Process time：160s为基准 喷射方式药液：向下Spray方式 Rinse：向上、向下Spray方式 Pass Line1200 20mm Tact Time100s 剥膜基本工艺参数剥膜基本工艺参数 剥膜知识剥膜知识 P P- -4343 主要构成：主要构成： 1.Loading C/V 2.Neutral Zone 3.Strip #1#2 4.Neutral Zone 5.High Pressure Shower 6.Rinse #1#2 7.Final DI Shower 8.Air Knife 9.Hot Blow 10.IR Oven 11.Unloading C/V 剥膜设备剥膜设备 设备的基本工艺流程设备的基本工艺流程: 上线 过渡区 (风帘) 剥膜 高压淋洗 (冲洗) 最后纯 水冲洗 风刀吹 干 热风干 燥 红外线 炉烘干 过渡区 (风帘) 淋洗(冲 洗) 下线 P P- -4444 在Mixing Tank里供给 40纯水. Tank Material : PVC (Clear)，使用液40以上, 要使用HT PVC. 设备的主要材质设备的主要材质 剥膜设备剥膜设备-主要材质主要材质 药 液RinseAir KnifeHot Dryer FrameSS BathPPPVC(Clear)HT Laminated ShaftSUS Top Cover强化Glass透明PVC PipingPP / PVC / SUS P P- -4545 原液Tank : 1套 Mixing Tank : 2套 Buffer Tank : 2套 Supply Tank : 1套（在Mixing Tank计算使用液量，使其一定量的溶液连续 供应） Chemical Filter : 设计为可以管理到5. High Pressure Shower : 5 Rinse #1: 2 Rinse #2: 1 Final DI Shower : 0.45 Air Knife