TFTLCD制造工艺PPT课件

.,1,SUST,TFT液晶显示器制造工艺,张方辉2005.7,.,2,ColorFilterFabricationProcessTFTArrayProcessLiquidCrystalCellProcessModuleAssemblyProcess,TFT-LCDProcess,.,3,C/FIntroduceandProcess,彩色滤光片基本结构是由玻璃基板（GlassSubstrate），黑色矩阵（BlackMatrix），彩色层（ColorLayer），保护层（OverCoat），ITO导电膜组成。一般穿透式TFT用彩色光片结构如下图。,.,4,C/F的结构,.,5,C/FProcess,.,6,.,7,C/FPixelArray,马赛克式:：显示AV动态画面直条式：较常显示文字画面,(NoteBook)。,.,8,彩色濾光膜製造技術,黑紋(BM)製程技術Cr/CrOx製程技術感光樹脂製程技術各製程技術之比較,彩色層製程技術顏料分散法電著法染色法印刷法各製程技術之比較,.,9,黑紋製程,Cr/CrOx製程,.,10,黑紋製程,感光樹脂製程,.,11,黑紋製程,黑紋製程技術比較,.,12,彩色層製程,顏料分散法,.,13,彩色層製程,電著法,.,14,彩色層製程,電著法製程,.,15,彩色層製程,電著法-電著示意圖,.,16,彩色層製程,染色法,.,17,彩色層製程技術,印刷法,.,18,PossibleDefectsOnC/F,ParticlesPatternDefectsPinholesTokkiMixedColorMura,.,19,ITO透明导电层的作用,.,20,ARRAY制程,（1）六道光罩：GE-SE-PE-CH-SD-DC,（2）五道光罩：GE-SE-SD-CH-PE,.,21,TFTArray組成材料（六道光罩）,.,22,Mask1：GE(Gate電極形成),1.受入洗淨SPC(島田)2.濺鍍Cr(4000A)ULVAC/AKT3.成膜前洗淨SPC/芝蒲4.UV處理東芝5.光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon6.顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi7.硬烤光洋8.CrTaper蝕刻(WET)DNS9.光阻去除DNS10.製程完成檢查KLA/ORBO,.,23,Mask2：SE(島狀半導體形成),1.成膜前洗淨SPC/芝蒲2.成膜SiNxBarlzers3.成膜前洗淨SPC/芝蒲4.成膜SiNx/a-Si/n+SiBarlzers5.光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon6.顯影檢查Nikon/Hitachi7.蝕刻(DRY)TEL/PSC8.光阻去除DNS9.製程完成檢查KLA/ORBO,.,24,Mask3：PE(畫素電極形成),1.成膜前洗淨SPC/芝蒲2.成膜ITOULVAC3.光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon4.顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi5.蝕刻(WET)DNS6.光阻去除DNS7.製程完成檢查KLA/ORBO,.,25,Mask4：CH(ContactHole形成),1.Array6道Mask工程中唯一沒有成膜製程2.蝕刻GI層(SiNx)，定義出不同層金屬間的連接區,1.光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon2.顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi3.蝕刻(DRY)TEL/PSC4.光阻去除DNS5.製程完成檢查KLA/ORBO,.,26,Mask5：SD(Source及Drain電極形成),1.成膜前洗淨SPC/芝蒲2.成膜Cr/Al/CrULVAC/AKT3.光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon4.顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi5.蝕刻上層Cr(WET)DNS6.硬烤光洋7.蝕刻Al(WET)DNS8.硬烤光洋9.蝕刻下層Cr(WET)DNS10.蝕刻n+Si(DRY)TEL/PSC11.光阻去除DNS12.製程完成檢查KLA/ORBO,.,27,Mask6：DC(保護層形成),1.成膜前洗淨SPC/芝蒲2.成膜SiNxBarlzers3.光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon4.顯影檢查Nikon/Hitachi5.蝕刻(DRY)TEL/PSC6.光阻去除DNS7.退火光洋,TFT元件製程結束,後流至ARRAYTESTER,.,28,TFTArray組成材料（五道光罩）,MASK5-PE畫素電極ITO,MASK2-SE通道與電極之接觸介面(n+)a-Si：H,MASK2-SEGI層(Gate絕緣層)SiNx,MASK4-CHContactholeSiNx,.,29,Mask1：GE(Gate電極形成),1.受入洗淨芝蒲2.濺鍍Cr(4000A)ULVAC3.成膜前洗淨島田理化/芝蒲4.光阻塗佈/曝光/顯影TEL/DNS/Nikon5.顯影檢查/光阻寸檢V-tech6.硬烤田葉井7.CrTaper蝕刻(WET)DNS8.光阻去除島田理化10製程完成檢查ORBOTEC/OLYMPUS,.,30,MASK2Island形成,1.在6道Mask之SE工程，其顯示區域內所製作的Pattern為TFT之Island及SourceLine與GateLine重疊的部份。在5道Mask製程中則將SourceLine的底部皆鋪上SE層,.,31,MASK3S/D電極形成,1.在6道Mask製程，其第3道Mask為PE工程在5道Mask製程，其第3道Mask為SD程。5道Mask中PE為最後一道Mask。,.,32,MASK4SiNDepo.挖ContactHole,1.此處的CH工程(5M)結合了CH工程(6M)及DC工程(6M)，故在CH工程(5M)需先鍍上SiN，做為保護膜。2.此處的CH工程(5M)有些區域需挖SiN(GI層及保護膜)，故在下一道製程PE工程鍍上ITO膜時，對金屬濺鍍的階梯覆蓋能力要求增加。,.,33,MASK5Pixel電極形成,1.為何5道Mask中要將SD工程放在第3道Mask、PE工程放在第5道Mask？推測：因為CH工程(5M)是結合DC及CH工程(6M)，故在CH工程(5M)需先鍍上保護膜SiN，若第3道Mask(5M)改成PE工程(5M)，則在CH工程(5M)時鍍上之保護膜SiN無法保護TFT，因為此時TFT尚未形成。2.PE工程(5M)在最後一道工程的優缺點：A.在6道Mask製程中，為了平坦度的要求，沒有將PE上的保護膜SiN挖掉。但此一作法卻增加的一個電容，使的驅動IC的負載增加。5道Mask將PE工程(5M)放，在最後一道製程，可將保護膜SiN置於PE底下，同時解決此二問題。B.在ITODepo.時需要通入O2，在挖CH(5M)處SD工程Depo.的金屬此時裸露在表面，故SD工程最表層的金屬需要求較不易氧化的金屬。,.,34,Clean工程ProcessMonitor,受入洗,情報,.,35,CELL制程,（1）传统CELL制程,（2）ODF版CELL制程,.,36,.,37,製程流程,.,38,製程流程,.,39,CFCleaning(彩色濾光片洗淨),在ColorFilter購入後可能會受到周圍環境有機物質污染，需對此附著在CF上之有機物排除，此製程以UV/O3對有機物進行分解達到清潔之目的。,fedcba,a:Loader部b:基板受取部c:AirKnife部d:EximerUV部e:基板整列部f:Unloader部,.,40,1stScribe另一方面，若發現不良品（聚集或密度太多、太少），則需利用cleaner將spacer清除乾淨後，乾式灑間隙球再重新rework,而本廠採乾式灑間隙球之方式。,.,69,乾式灑間隙球：利用氮氣與spacer混合後，以高壓氣體為動力，將spacer均勻噴灑在基板上。其中為使spacer不聚集在一起，利用摩擦生電的原理，將spacer與管壁高速摩擦而帶同性電。噴灑時，spacer因同性相斥的原理而彼此分散，達到均勻而不聚集的散佈。,.,70,SpacerDensityInspection(間隙球密度檢驗),Spacer散佈之後，需經過此步驟檢查是否合格。其檢查的項目大略分為兩大類：spacer散佈的密度及cohesion的情形。若檢驗為合格者，則送至下一個步驟；若為不合格者，則送至doublebuffer內準備再行rework的步驟。由於lamp發出的光照射到spacer之後反射至detectorcamera的亮度較只照射到基板的光線強度為強。所以經由detectorcamera所收集到不同亮度的光線經由CCD轉換為電荷訊號，再經由影像處理單元轉換後即可於monitor顯影。若再將影像訊號傳送至PC，經由電腦的運算，可得知spacer的數目及cohesion的聚集情形，而達到檢測spacer散佈情況的目的。,.,71,CCD檢測原理,.,72,SealantPatterning(塗佈框膠),以Dispenser塗佈框膠(Sealant)於彩色濾光片(CF)上,將LCDCell上下兩片玻璃基板區隔開,.,73,保護液晶不和外界水汽及雜質接觸，並防止液晶外流。,.,74,Dispenser是由注射桶（barrel）和針頭（nozzlehead）所組成，框膠置於注射桶中，利用氣體（一般使用氮氣）加壓將框膠由筒內經由針頭畫於基板上。,Perfect,Nozzle邊緣殘留Seal會導致過細或斷線,.,75,框膠成份：硬化劑硬化促進劑充填劑稀釋劑溶劑其他添加劑：顏料、消泡劑等。可僥性賦予劑Fiber,.,76,SealantPre-bake(框膠烘乾),為了讓框膠(Sealant)硬化前，將框膠內的溶劑揮發，以防止因硬化溫度過高，框膠內溶劑突沸，使框膠產生孔洞。因此在硬化前要在較低的溫度下先行預烤(Pre-bake)。,.,77,TransferDispenser(塗佈銀膠),由於TFTLCDcell上層基板為colorfilter，下層基板是TFT，外接之IC電極是架於TFT上。因此需藉由導通材(在此使用銀膠)導通上基板，才能使cell形成電容。,.,78,銀膠點的數量目的是要達到電性的均一性。隨著Panel基板越大，當有電壓訊號輸入，整片CF基板達到Common電壓的時間也越久（愈靠近銀點越快達到，愈遠離銀點越慢達到），因此我們必須均勻的把銀膠點分佈於Panel兩側，減短電壓輸入距離（時間），才能有好的均一性。,.,79,CellAssembly(組合),將上流裝置搬入之TFTARRAY基板及CF基板利用光學儀器(CCD)高精細mark對位後均勻加壓貼合,達到控制兩枚基板至特定間隙(Gap)。,.,80,CellPress(壓合),此步驟為加壓於兩基板,其目的為：a.使兩片基板連接黏合。b.產生基板間距,並做為日後防止異物侵入液晶之界面。在CF基板與TFT基板之對準與初步壓合後，予其一均勻之壓力，並藉由控制壓力大小，來調整兩片基板間尚未硬化之框膠高度，使達到期望之預設值，並在框膠硬化之過程中持續壓合，保持基板間距，避免因框膠與spacer因彈性或熱膨脹而變形。,.,81,CELL壓合型式,重量加壓法：在cell上堆疊重物如玻璃板或鋼板,利用重量對cell進行施壓。機械加壓法：以機械對加壓板施力者。真空加壓法：在密壁空間中抽真空使可移動之上板或下板對cell做擠壓,優點為施壓均勻性高。氣囊加壓法：利用PV=nRT充入一定量氣體,再控制溫度做加壓。,.,82,舊式Jig,新式Jig,真空加壓,氣囊加壓,抽真空,.,83,壓合步驟,.,84,SealBake(烘乾),在基板壓合後,予以加熱使基板間之框膠受熱硬化,我們將以控制加熱過程中之溫度程式與加熱之均勻性來得到最佳性之框膠硬化物。,.,85,后段B1製程簡介,1.VacuumAnneal(真空回火),2.LCInjection(液晶注入),3.EndSeal(加壓封止),4.AfterEndSealCleaner,.,86,VacuumAnneal,在高溫真空下，將組立完的空panel中的水氣、未脫盡之框膠、溶劑或揮發性氣體去除。藉以縮短液晶注入時間，並避免產生defect,.,87,VacuumAnneal機台示意圖,Sheathheater,Siroccofan,Coolingjacket,.,88,前後製程關聯性,SealantCuring(框膠硬化),VacuumAnneal(真空回火),LCInjection(液晶注入),.,89,LCInjection,將液晶注入經VacuumAnneal後的Panel。本製程所使用的液晶注入法為表面張力法，將機台維持在低真空度，將注入口與LCboat中的液晶接觸，利用表面張力原理使液晶充滿於Panel中。可保持液晶的潔淨度，但較浪費液晶，故每次製程結束後需進行LCboat剩餘液晶回收動作。,.,90,MechanismofLCInjection,PitchofInjectionHole:92mm(L131Xx),120mm(L141Xx,L170Ex)InjectionHolewidth:5mm(L131Xx),10mm(L141Xx),15mm(L170Ex),.,91,液晶脫泡(4.1Pa30min),液晶漏電流測試(30pA),液晶及液晶皿添加安裝,Cassette安置,規格確認,開始進行液晶注入,NG,更換液晶,重新檢查,NG,液晶注入結束,檢查注入情況,LCInjectionProcessFlow,.,92,前後製程關聯性,VacuumAnneal(真空回火),LCInjection(液晶注入),EndSeal(加壓封止),.,93,EndSeal,將多餘的LC吸取出來，並將LC注入口以封口膠封住。利用壓力，使Panel保持最適當的gap外，並將多餘的LC擠出。,.,94,Jig堆疊方式,28片(13“、14”2層)14片(17“4層),.,95,封口膠塗布區域示意圖,.,96,EndSealProcessFlow,將堆疊完成的Jig以MGV送至及機台內,確認裝置內無任何異物及裝置門是關閉的狀態,將選擇模式切換至“AUTO”模式,選擇“AUTOWIPE”,按下“開始”鍵,輸入OPI及Cassette#,.,97,前後製程關聯性,LCInjection(液晶注入),EndSeal(加壓封止),A