电子厂工艺流程介绍ltps tft lcd制程

LTPS

TFT-LCD之ARRAY制程邱伏昌

2015/xx/xxConfidential,

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Donotduplicateordistribute内容1.1LTPSTFT-LCD显示器简介1.2LTPSTFT之Array1.2.11.2.2ThinELAfilmConfidential,

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Donotduplicateordistribute1.2.3

Photo1.2.4

EtchingTFT-LCD显示器CELL名词解释：TFT：Thin

Film

Transistor薄膜场效应晶体管LCD：Liquid

Crystal

Display液晶显示器CFARRAY名词解释：ARRAY:TFT的阵列CF:彩膜

CELL:成盒

MODULE:模组MODULETFT-LCD的结构LTPS

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Donotduplicateordistribute（ARRAY-TFT阵列）（CELL-配向

膜，液晶灌注）（Color

Filter-彩膜）（Module-模组，偏光板，PCB板，广视角的组装）LTPS

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Donotduplicateordistribute在LTPSTFT-LCD的各层中，TFT层占据着极为重要的地位，是LTPS制程中的重要组成部分。下面我们来看一下该层是如何形成的。（背光源）（下偏光板）（薄膜晶体管）（彩膜RGB）液晶（上偏光板）LTPS

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT工艺概述名词解释：LTPS：Low

Temperature

Poly-silicon，低温多晶硅

LTPS〈低温多晶硅〉就是在摄氏600℃或更低的温度下经过准分子镭射回火(Excimer

Laser

Anneal)的制程步骤所生产的多晶硅。

利用准分子镭射作为热源，镭射光经过投射系统后，会产生能量均匀分布的光束，投射于非晶硅结构上，当非晶硅吸收镭射的能量后，薄膜熔融、结晶，转变成为多晶硅结构。准分子镭射晶化LTPS在TFT中的位置p-SiConfidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT工艺概述LTPSTFT的工艺主要分为三大类：成膜制程（Thin

Film）光刻制程(Photo)蚀刻制程(Etching)玻璃基板投入后，先经过成膜制程，然后进入光刻制程，最后送入蚀刻制程，这样一道光罩的工序就基本完成了，而完整的LTPS

TFT通常需要7~11次光罩，所以每完成一道光罩都需要循环一次，直到最后LTPS

TFT的完成。7~11次maskConfidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Thin

FilmThin

film薄膜沉积化学气相沉积（CVD）在LTPS形成以前需要在玻璃基板上沉积一层非晶硅的薄膜。在晶片上形成膜的技术可分为：1、薄膜成长：会消耗晶片或底材的材料2、薄膜沉积：a物理气相沉积（PVD）b化学气相沉积(CVD)由于第一种方法需要消耗晶片或底材的材料，所以现在一般采用的方法为物理气相沉积和化学气相沉积薄膜成长物理气相沉积（PVD）Confidential,

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Donotduplicateordistribute物理气相沉积（PVD）：物理气相沉积分为蒸镀和溅镀1、蒸镀：将被蒸镀物体加热（电阻式或电子束），利用其在高温时的饱和蒸汽压来进行薄膜的沉积。2、溅镀：利用电浆内产生的部分离子加速撞击置于阴极板的电极材料，所击出的原子沉积于另一电极的表面。蒸镀示意图溅镀示意图Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Thin

Film溅镀主要有以下几种方法：1、传统式：直流电浆，磁控DC电源，属于高速低温溅镀法.该工艺要求真空度在1×10-3Torr左右，即1.3×10-3Pa的真空状态充入惰性气体氩气（Ar），并在玻璃基材（阳极）和金属靶材（阴极）之间加上高压直流电，由于辉光放电（glowdischarge）产生的电子激发惰性气体，产生等离子体，等离子体将金属靶材的原子轰出，沉积在玻璃基材上.DC溅镀机的基本构造图Confidential,

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Donotduplicateordistribute磁控DC溅镀机的构造图LTPS

TFT-LCD制程之Thin

FilmLTPS

TFT-LCD制程之Thin

Film2、准直管法：T/W：1/1到2/1之间该方法的缺点是维护高，成本较昂贵。准直管法溅镀示意图3、长投法：可视为一个单一的准直管缺点是沉积速率慢Confidential,

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Donotduplicateordistribute长投法溅镀示意图4.离子化法：在溅镀室周围加一RF线圈以增加金属粒子滞留于电浆内的时间，进而提高金属粒子被离子化的机会，使得这些被离子化的金属粒子倾向以和晶片表面垂直的方向移动。此工程需在较高的气体压力下操作：约20~35mtorrConfidential,

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Donotduplicateordistribute离子化法溅镀示意图注：Mtorr：微米汞柱的压强，是毫米汞柱的千分之一，1Mtorr约为0.133PaLTPS

TFT-LCD制程之Thin

Film化学气相沉积：化学气相沉积是一种制备材料的气相生长方法，它是把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术，简称为CVD。在LTPS

TFT的生产过程中，第一步就需要使用化学气相沉积在玻璃基板上镀上一层非晶硅的薄膜。A-si非晶硅Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Thin

FilmCVD的特点：在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。可以在常压或者真空条件下(负压“进行沉积、通常真空沉积膜层质量较好)。采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应，使沉积可在较低的温度下进行。涂层的化学成分可以随气相组成的改变而变化，从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层。可以控制涂层的密度和涂层纯度。沉积层通常具有柱状晶体结构，不耐弯曲，但可通过各种技术对化学反应进行气相扰动，以改善其结构。可以通过各种反应形成多种金属、合金、陶瓷和化合物涂层。Confidential,

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TFT-LCD制程之Thin

FilmCVD的分类：按照工艺条件分为：APCVD-常压CVDLPCVD-低压CVDPECVD-等离子增强CVDPCVD-光CVD等。按成膜性质可分为：金属CVD半导体CVD介质CVD在LTPS

TFT生产过程中，主要用到的为等离子增强PECVD，金属CVD和介质CVD。PECVD:为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Thin

FilmPECVD制膜的优点及注意事项优点：均匀性和重复性好，可大面积成膜；可在较低温度下成膜；台阶覆盖优良；薄膜成分和厚度易于控制；适用范围广，设备简单，易于产业化注意事项：要求有较高的本底真空度；防止交叉污染；原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性、易燃性和毒性，应采取必要的防护措施。Confidential,

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TFT-LCD制程之Thin

FilmPECVD成膜概要：PECVD在玻璃基板上沉积不同种类的薄膜时，将使用不同的气体，而在LTPS

TFT中，第一步需要在玻璃基板上沉积a-si薄膜。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLayer名称膜厚使用气体描述Multig-SiNx:H3500±10%ÅSiH4+NH3+N2对Gate信号线进行保护和绝缘的作用g-SiNx:L500±10%Åa-Si:L500±15%ÅSiH4+H2在TFT器件中起到开关作用a-Si:H1300±20%Ån+

a-Si500±20%ÅSiH4+PH3+H2减小a-Si层与S/D信号线的电阻PVXp-SiNx2500±10%ÅSiH4+NH3+N2对S/D信号线进行保护LTPS

TFT-LCD制程之Thin

FilmSiNX绝缘膜：通过SiH4（硅烷）与NH3 混合气体作为反应气体,辉光放电生 成等离子体在衬底上成膜。a-Si:H有源层膜：SiH4气体在反应室 中通过辉光放电，经过一系列初级、 次级反应，生成包括离子、子活性团 等较复杂的反应产物，最终生成a- Si:H薄膜沉积在衬底上，其中直接参 与薄膜

生长的主要是一些中性产物 SiHn（n为0～

3）薄膜的成膜原理示意图Confidential,

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Donotduplicateordistribute绝缘膜、有源层膜：LTPS

TFT-LCD制程之Thin

FilmPECVD设备外形图1Chamber,通过Cassette向Loadlock

Ch.传送时,首先使用N2气使其由真空转变为大气压,传送结束后,使用Dry泵使其由大气压转变为真空,而且对沉积完成的热的Glass进行冷却,为减少P/T(Particle)的产生,在进行抽真空/Vent时使用Slow方式基础真空:500mTorr以下两个Loadlock

Chamber公用一个PumpLoadlock

Door是由两个气缸构成,完成两个方向的运动升降台:由导轨和丝杠构成,通过直流步进电机进行驱动LTPS

TFT-LCD制程之Thin

FilmPECVD设备1、DDSL(双槽加载):真空状态的设备内部与外面的大气压间进行转换的HeatchamberConfidential,

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Donotduplicateordistribute2、ACLS(Automatic

Cassette

LoadStation)盒式磁带自动装载站是主要放置Cassette的地方：4个Cassette

Stage:A,B,C,D(向外从左向右)层流净化罩(Laminar

FlowHood):Class

10最大能力:24(目前20Slot/Cassette)Light

Curtain(红外线):防止设备自动进行时有人接近Stage设备状态指示器绿色:表示设备处于执行状态白色:表示设备处于闲置状态蓝色:表示设备处于等待状态黄色:表示设备处于暂停或停止状态红色:表示设备由于Alarm处于暂停或停止状态PECVD设备外形图21LTPS

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FilmHeatchamberConfidential,

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Donotduplicateordistribute43PECVD设备外形图213、Atm机器手:ATM机器手共有4个方向,即T,X,R,Z轴,其中X轴是通过T,R轴组合来完成的4、heat

chamber:在HeatCh.中对Glass进行Preheating处理后传送到Process

Chamber基础真空:500mTorr以下温度控制:最大可加热到400℃由13个Shelf构成,并通过各Shelf对温度进行控制,Shelf电阻14Ohms(12~16),Shelf内部为铜,在外表面镀NiBody为不锈钢HeatchamberLTPS

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FilmConfidential,

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Donotduplicateordistribute43PECVD设备外形图21Heatchamber56Confidential,

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Donotduplicateordistribute5、transferchamber：PECVD转移加料单元6、remote

system：控制台Rpsc系统在成膜过程中,不仅会沉积到Glass上而且会沉积到Chamber的内壁,因此需对

Chamber进行定期的Dry清洗,否则会对沉积进行污染PECVD

P/Chamber内部清洗使用DryCleaning方式,把从外面形成的F-通入

Chamber内并通过F与Chamber内的Film物质反应使其由固体变成气体LTPS

TFT-LCD制程之Thin

Film43PECVD设备外形图21Heatchamber77、Process

Chamber控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过程的所有工序。Process

Chamber要在必须的真空和温度环境下打开Slit阀门。真空机械手end-effector把在LiftPins上的玻璃放进process

chamber以及缩回后放transferchamberslit阀关闭及密封基座（susceptor）举起玻璃偏离，

lift

pins而放之于扩散器（diffuser）下方，工艺气体和射频能量打开，产生等离子体通过diffuser到达processchamber想要的材料沉积在玻璃上susceptor按需要上升或下降到达必要的电极距Process

chamber外形图56LTPS

TFT-LCD制程之Thin

FilmConfidential,

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Donotduplicateordistribute清洗程序移除了在process

chamber内基材处理（substrate

processing）过程中产生的颗粒和副产品。有规律的湿洗所有内表面和暴露在工序里的部件。任何特定腔体需要的清洗频率都和substrates的数量相称。在清洗chamber和它的部件的时候要小心，因为典型的process

reactants能产生有毒的副产品。在清洗程序中要保持按照

安全说明作业process

chamber内的清洗：Confidential,

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DonotduplicateordistributeProcess

chamber外形图LTPS

TFT-LCD制程之Thin

Film玻璃基板经过PECVD设备沉积一层非晶硅的薄膜后，将送到下一道工序ELA设备。ELA:是指准分子镭射回火(ExcimerLaser

Anneal)，利用准分子镭射作为热源，镭射光经过投射系统后，会产生能量均匀分布的光束，投射于非晶硅结构上，当非晶硅吸收镭射的能量后，薄膜熔融、结晶，转变成为多晶硅结构。ELA制备p-Si材料的温度通常低于450℃，用普通TFT玻璃即可。这种方法获得的p-Si材料的特性完全满足像素用TFT开关器件及周边驱动用TFT器件性能的要求。因为XeCl准分子激光器具有较好的气体稳定性和在波长30

8nm处a-Si薄膜具有高吸收系数(～106cm-1)的优点。所以很多厂家采用XeCl准分子激光器进行生产。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之ELAELA设备的内部结构图Confidential,

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DonotduplicateordistributeELA设备的外部结构当然，ELA结晶方法也有需要改进的地方。一方面晶粒尺寸还不够大，另一方面因为一片玻璃基板通常需要雷射扫描20次左右才能形成良好的结晶。为了提高生产效率，现在有采用多路雷射同时扫描的方式。也可以采用矩形光束的方法，使雷射能量均匀集中形成一个矩形光束，对基板进行有选择的扫描。镭射光束经过设备中一系列的透镜后，产生能量均匀分布的光束，投射于非晶硅薄膜上。LTPS

TFT-LCD制程之ELAP-si多晶硅经过ELA设备，将玻璃基板表面的非晶硅薄膜转化为多晶硅薄膜后，再送入光刻制程。A-si非晶硅Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之ELALTPS

TFT-LCD制程之Photo光刻概述：光刻就是以光刻胶为材料在玻璃基板表面形成具有TFT结构的图案，这个图案的作用就是保护在它下面薄膜，使其在下一道刻蚀工序中不被刻蚀掉，从而最终在薄膜上形成我们所需要的TFT图案。光刻的主要步骤：涂胶Coater，曝光Exposure，显影DevelopmentCoat

&

ExposureDevelopmentGlass(After

Thin

Film)TFT

Panel光刻示意图Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Photo涂胶(Coater)：将光刻胶通过涂胶这个步骤，均匀的涂在玻璃基板上,此过程通过Track机的Coater单元来实现P-si多晶硅Coater涂胶过程示意图光阻：正光阻是光阻的一种，这种光阻的特性是将其曝光后，感光部分的性质会改变，并在之后的显影过程中被曝光的部分被去除。负光阻也是光阻的一种类型，将其曝光之后，感光部分的性质被改变，但是这种光阻的特性与正光阻的特性相反，其感光的部分在将来的显影

过程中会被留下，而没有被感光的部分则被显影过程去掉。Confidential,

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Donotduplicateordistribute曝光（Exposure）通过Mask的遮光作用，有选择性的将光刻胶感光，在光刻胶上形成图案，此过程通过曝光机来实。ExposuremaskLTPS

TFT-LCD制程之Photo因为光阻遇到光线照射，尤

其是紫外线，即有曝光的效果，因此在显影工序完成之前，均需远离此类光线。黄光之光波较长，使光阻曝光的效果最低，一次作为显影前之照明光源。黄光区示意图曝光用紫外线波长Confidential,

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Donotduplicateordistribute曝光过程示意图显影

（Developer）就是通过化学作用将曝光过程中被感光的光刻胶溶解去掉，将未感光的光刻胶固化，此过程通过Track机的Develop单元来实现。DevelopLTPS

TFT-LCD制程之PhotoConfidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之PhotoConfidential,

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Donotduplicateordistribute前面提到的光刻步骤只是光刻过程中最主要的步骤，为了更好的实现上面的步骤，光刻还需要一些些辅助的步骤如冷却等。下面具体介绍一下光刻的具体流程。IN

OUT:玻璃基板通过cassette进入这个单元，在这里等待进入设备进行处理，处理结束的玻璃基板也在这里等待被运送到下个工序。A.SCR单元。对玻璃进行涂胶前的清洗。低温烘烤，除去比例表面的水分。冷却，使玻璃基板降至室温。CT&ER单元：涂胶及除去边缘光刻胶。前烘soft

bake：除去光刻胶中的水分及有机溶剂。冷却，是玻璃基板降至室温。曝光，使部分光刻胶变质以便显影是除去。显影，此事玻璃基板上的光刻胶已显现出想要的图形后烘Hard

bake固化光刻胶。冷却，使玻璃基板降至室温。将玻璃基板送进Cassette，进入下一工序。LTPS

TFT-LCD制程之Photo在光刻流程主要有两种设备，一种是TRACK设备，又称为CDS(Coat

&

DevelopmentSystem):涂胶及显影设备，它主要是用来给待曝光的玻璃基板涂上光刻胶，并将曝光后的玻璃基板进行显影。另外一个设备就是ALIGNER，又称为曝光机，它主要是将玻璃基板上的PR胶按照指定的图案曝光。Confidential,

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Donotduplicateordistribute光刻流程图LTPS

TFT-LCD制程之PhotoTRACK设备是指光刻制程中除了Exposure之外的所有设备的统称，其包括：清洗设备：Cleaner;涂胶设备：Silt

coater、LPD;显影设备：Developer;烘烤设备：脱水、前烘、后烘设备；冷却设备等。Cleaning（清洗）Coater（涂胶）Dehy-drationBake（脱水烘烤）Pre-Bake（预烘）Exposure（曝光）Interface（转接台）Developer（显影）Post

BakeOut

C/V （竖摸）Track设备的工作流程示意图Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Photo清洗设备

本工序的目的是要在PR（光刻胶）涂敷之前对玻璃基板进行彻底清洁，便于增强玻璃基板与PR的粘合力，同时避免玻璃基板上的污物导致

Mura产生。该单元由几种清洗方法组成:刷（Brush）：除去大的particle.行淋浴（Line

Shower）：喷出高压DIW除去较小particle.四甲基氢氧化铵（TMAH)：化学清洗，除去表面氧化物。该单元的开始位置处为Indexer，将玻璃基板从水平状态变换为倾斜状态。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之PhotoIndexer前面的Robot在传送玻璃基板的时候是以水平方式进行，Indexer后面的清洗需要玻璃基板变换成倾斜状态，此处就是要进行姿势变换。Guide

Roller待机Buffer起模顶杆Lift

Pin整列Guide姿势变换示意图Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之PhotoUV部分的作用：用于除去玻璃基板表面的浮游物质原理：在一个封闭的chamber内通过紫外光(UV)照射使O2电离生成O3，进而将有机物氧化关键点：紫外光的强度，均匀度，灯与玻璃基板的距离。E-UV部分采用不锈钢金属滚轴Confidential,

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DonotduplicateordistributeE-UV单元设备LTPS

TFT-LCD制程之PhotoRoller

brush示意图滚筒刷（Roller

brush）分为上下两个，伴随着水流对玻璃基板进行冲洗，以除去较大的PARTICLE(颗粒)Confidential,

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Donotduplicateordistribute驱动电机（Driving

Motor）:为滚刷的转 动提供动力控制单元（Cap

Control

Unit）:控制滚刷 的压入量，不同厚度的玻璃基板采用不 同的压入量注：压入量选择不当可能会划伤玻璃基板LTPS

TFT-LCD制程之Photo摆钟传感器，用来感知玻璃基板的位置AAJET清洗示意图AAJET是喷出含有气泡的DIW（去离子水），目的是去除较小的PARTICLE,加入气泡是为了增加清洗效果。滚刷的上下分别有水喷淋，清洗玻璃基板上下表面。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之PhotoAir

Knife对玻璃基板进行干燥的工作顺序：辅助Roller：保证玻璃基板上下空气压力均等，以保护玻璃基板不受损伤。Confidential,

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Donotduplicateordistribute注：1、箭头为玻璃基板的运动方向

2、气刀在玻璃基板上下各有一个LTPS

TFT-LCD制程之Photo（2）烘烤设备：前烘（pre-bake）的目的是促使已涂的光刻胶膜内的溶剂挥发以增加胶膜与玻璃基板表面的粘附性。一般多采用红外炉低温加热，使其处于既干燥又未硬化的状态。这样，进行曝光时光刻胶仍可发生化学反应。坚膜（postbake）是在显影后以适当的温度烘干玻璃以除去水分并增强其聚合,提高强度的工艺。烘烤制程工序：<Process

Flow>Dehydration

Bake(脱水烘干)In

conveyer→HP→AP→CP→Out

conveyerPre-bake（前烘）In

conveyer→HP→CP→InterfacePost

Bake（竖膜）In

conveyer→HP→CP(or

IMC)→Out

conveyerConfidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Photo①

Hot

Plate

(HP)：

HP用于对玻璃基板进行加热处理HP采用近距离加热方式，玻璃基板与plate之间距离为0.3mm，采用热辐射的形式加热。玻璃基板进入HP后首先放置于Liftpin(12支)上，此时Liftpin处于待机位置，一段时间后Lift

pin变换到底部位置。（急剧的温度变化会损伤玻璃基板）HP通过两个温度控制Sensor进行调解。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Photo②

Cooling

Plate

(CP)：CP用于对玻璃基板进行冷却处理

Cooling

plate中采用冷却循环水进行热交换，玻璃基板与plate之间距离为

0.3mm，采用热辐射的形式冷却。

玻璃基板进入CP后首先放置于Liftpin(12支)上，此时Liftpin处于待机位置，一段时间后Liftpin变换到Bottom位置。（急剧的温度变化会损伤玻璃基板）CP由冷却循环水进行温度调节。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Photo③密着强化单元(AP)：

AP用于对玻璃基板进行附着力强化处理，通过HMDS蒸汽向玻璃表面涂敷一层HMDS（六甲基二硅胺）薄膜，此物质具有亲玻璃和亲PR胶两种特性，在它的作用下使玻璃基板与PR之间的附着性加强。

玻璃基板进入AP后首先放置于Liftpin(12支)上，然后向Chamber内充入

HMDS蒸汽。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Photo（3）涂胶设备

COATER的作用：在玻璃基板个的上均匀的涂上光刻胶，然后在VCD中利用低压将PR胶中溶剂部分析出，光刻胶是见光后性质就发生改变的物质。曝光后再显影便形成与MASK一样的图形（正性光刻胶）Coater处理方法有两种方式：Spin

Coater

&

Linear

Coater.SpinCoater是指以旋转的方式对玻璃基板进行涂敷，此时Nozzle只将PR喷洒于玻璃基板的中心即完成动作，通过玻璃基板旋转将PR胶均

匀涂敷于玻璃基板上。此种方式适用于较小的玻璃基板，5G或5G以下。所谓Linear

Coater即是指玻璃基板不动，Nozzle进行往复移动从而达到在玻璃基板上涂敷的目的。此种方式适用于较大的玻璃基板，5G或6G以上。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLinear

coater涂胶设备：Linear

coater将PR胶线性均匀的涂布在玻璃基板上VCD通过对密封chamber的空气减压的方式将PR胶部分溶剂析出LTPS

TFT-LCD制程之PhotoVCD设备外形图Confidential,

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Donotduplicateordistribute通过Shuttle将玻璃基板放置于Pre-coater载台上，同时Chuck将玻璃基板进行真空吸附。Slit

nozzle移动到待机位置的另一边，准备进行PR涂敷。真空吸附有玻璃基板的Chuck上升至PR涂敷

位置，slit

nozzle开始返回移动进行PR涂敷。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之PhotoVCD:玻璃基板在LC按涂覆完毕后，进入到VCD单元。此单元的作用是用过将密闭chamber内空气减压的方式是PR内部部分溶剂析出达到干燥的目的。LTPS

TFT-LCD制程之PhotoConfidential,

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Donotduplicateordistribute（4）曝光机：就是对涂好光刻胶的玻璃基板进行曝光，他采用的方式就是利用光刻胶的光敏性将MASK上图像格式投影达到玻璃基板上。曝光机的工作方式主要有两种，一种叫step方式，另一种叫SCAN方式，如图：Scan:其原理就是使玻璃基板和MASK在一个光束下同时移动，光束撒搜秒过的地方就完成曝光。Confidential,

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DonotduplicateordistributeStep:其原理就是将玻璃基板移动到MASK对应的待曝光区域，利用快门将哪个区域内的玻璃基板同时曝光。LTPS

TFT-LCD制程之Photo曝光机按功能可以划分为下几部分：1、空调系统：负责保持整个曝光及内部恒温在22度左右。2、console：控制台，主要由一台装有MPA5000的控制软件的工作站构成，他的作用是将人的指令程序输入曝光机，并反馈机器运行状态。3、Main

body：集成mask

stage和platestage.这里是运行曝光的地方。4、illuminationsystem:提供曝光的光源，灯房导光系统，光转换系统。5、mask储存箱：储存常用的mask，A-I共9个，I一般为中转用。6、C/Dbox:集成了电源以及主机的机电控制电路。7、mask

changeer:更换mask曝光机的组成结构图LTPS

TFT-LCD制程之PhotoConfidential,

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Donotduplicateordistribute曝光机主体外观图如图为曝光机的main

body，plate和mask就是在这里进行对位和曝光的，plate安置在下部的PS上。MASK安置爱在上部的MS上，通过同步移动曝光LTPS

TFT-LCD制程之Photo曝光机主体功能示意Confidential,

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Donotduplicateordistribute1、曝光机的光源系统主要由三个组成部分灯房：内部装有16KW的超压水银灯，负责提供曝光光源。导光通道：将灯房的光导入曝光机的MASKSTAGE部分。光学转换系统：这里将光转换成弧形以适应曝光的需要。曝光机光源系统曝光机成像系统：LTPS

TFT-LCD制程之Photo123Confidential,

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Donotduplicateordistribute曝光机光路系统2、UV光路系统Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之PhotoLTPS

TFT-LCD制程之Photo3、Mechanical

pre功能与结构：功能：感知玻璃基板在PLATE

STAGE上的位置，通过换算得到玻璃基板的位置。结构：如图所示，主要由推动气缸和塑料触片构成。推动、接触、感知、测算。Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之PhotoConfidential,

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Donotduplicateordistribute4、A/S（alignment

scope）AS是指对位放大镜。也是相当重要的器件，它广泛的用于各种需要对位的场合：Mask

Alignment(Pre,Fine)TV-Alignment(TV-Pre,TV-Fine)ADC检测SDC检测AS主要功能是通过透镜以及光纤系统将PLATE和MASK的对位标记传送并合成到一个平面，在这个平面上MASK以及PLATE这两个平面坐标系的原点冲个，这样我们就可以以MASK对位标志位基准进行对位。LTPS

TFT-LCD制程之Photo5、TV-Fine

Alignment根据对位标记的偏差求MASK图像

PLATE图像之间的偏差Confidential,

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Donotduplicateordistribute6、Z-sensorZ-sensor顾名思义,及时检测Z方向距离的探测器，由于曝光机是依靠计算Z方向的距离来确定对焦情况的，所以这个sensor是非常重要的，如果出现检测不准确的情况，那么就会直接导致对焦不良的发生，其表现形式就是图像边缘不清晰，模糊Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之PhotoLTPS

TFT-LCD制程之Photo（5）显影设备Developer：显影单元，曝光后，被光照射过的PR胶性质发生变化而溶于显影液。此处就是将已经曝光的光刻胶溶解掉，使PR形成据有TFT形状的薄膜，同时还要进行显影后的清洗和干燥处理。主要包括六部分：入口Conveyer显影单元循环水洗单元直水洗干燥单元出口变换单元Confidential,

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Donotduplicateordistribute基板搬送速度：5-7m/minConfidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之Photo显影流程示意图LTPS

TFT-LCD制程之Photo水平清洗倾斜清洗水平搬送场合倾斜搬送场合Confidential,

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Donotduplicateordistribute显影的清洗方式有两种：水平清洗和倾斜清洗LTPS

TFT-LCD制程之ETCH蚀刻（etch）：蚀刻(etching)是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术。蚀刻技术可以分为湿蚀刻(wet

etching)和干蚀刻(dry

etching)两类通常所指蚀刻也称光化学蚀刻（photochemicaletching），指通过曝光制版、显影后，将要蚀刻区域的保护膜去除，在蚀刻时接触化学溶液，达到溶解腐蚀的作用，形成凹凸或者镂空成型的效果。通过化学作用，将没有被光刻胶覆盖的部分的薄膜溶解去掉，留下被光刻胶保护的部分。Etch蚀刻示意图Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCH蚀刻的要求指标：Selectivity:蚀刻选择比，即指不同膜在同一条件下蚀刻时各个膜蚀刻速度的相对比。Sa/b

=

Ea

/

Eb即A膜在任意条件下的蚀刻速度为Ea，B膜在同一条件下的蚀刻速度为Eb。CD

BIAS

=|DICD

-

FICD|说明:1、CD：critical

dimensionDICD:development

inspection

CD，PR间间距（有PR时）FICD：final

inspection

CD，蚀刻完后，无

PR。2、干法蚀刻主要以垂直方式蚀刻，CD

BIAS

较小：湿法蚀刻水平方向的蚀刻多于干法蚀刻，CD

BIAS较大。蚀刻选择比示意图Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCHEtch

Rate:指的是蚀刻速度，即在单位时间内所要蚀刻的膜以哪种程度的厚度蚀刻掉。蚀刻单位为——nm/minUniformity：指的是均匀度。计算均匀度的方法有好几种，这里表示的是通常使用的计算方法：Max

-

MinUniformity（%）=——————x1002Average蚀刻因子：蚀刻液在蚀刻过程中，不仅向下而是对左右各个方向都有蚀刻作用，侧蚀是不可避免的，侧蚀宽度和侧蚀深度之比称为蚀刻因子。侧蚀造成突沿，侧蚀和突沿降低，蚀刻因子会提高，突沿过度会造成导线短路，因为突沿会突然断裂下来，在导线间形成电的连接，严重的侧蚀则使精细导线的制作成为不可能。Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCH干蚀刻（Dry

Etch）：干蚀刻，即将特定气体置于低压状态下施以电压，将其激发成电浆（plasma），对特定膜层加以化学性蚀刻或离子轰击，达到去除膜层的一种蚀刻方式。干蚀刻一般用于非金属膜的蚀刻电浆示意图Confidential,

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Donotduplicateordistribute电浆：是除固、液、气之外，物质存在的第四状态。它主要由电子正离子、分子、自由基等组成，但其中正负电荷总数却处处相等，对外显示电中性，这种状态的气体被称为电浆（plasma）.制程腔真空系统设备图LTPS

TFT-LCD制程之ETCH非弹性碰撞干蚀刻的原理——电浆的碰撞电浆中有两类碰撞：1、弹性碰撞：无能量交换，较常发生，但对蚀刻的影响不大2、非弹性碰撞：能量交换，对蚀刻影响很大，其主要反应方式有：离子化碰撞激发松弛碰撞分解碰撞Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCH（1）离子化碰撞：当电子与一个原子或分子相碰撞时，它会将部分能量传递给受到原子核或分子核束缚的轨道电子上。当该电子获得的能量足以脱离核子的束缚，它就会变成自由电子，此过程称为离子碰撞游离。e-+A

→A++2e-离子化碰撞非常重要，它产生并维持电浆Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCH（2）分解碰撞：当电子和分子碰撞时，如果因撞击而传递到分子的能量比分子的键合能量更高时，那就能打破化学键并且产生自由基。e-+AB

→A+B+e-自由基是至少带有一个不成对电子的一种分子碎片，因此并不稳定。自由基在化学上是非常活泼的，因此它们有一种很强的倾向去抢夺其他原子或分子的电子以形成稳定的分子。Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCH（3）激发松弛碰撞：激发是指传递足够多的能量而使轨道电子跃迁到能量更高的轨道的过程。e-+A

→A*+e-激发状态不稳定且短暂，在激发轨道的电子会迅速掉到到最低的能级或基态，此过程称之为松弛。激发的原子或分子会迅速松弛到原来的基态，并以光子的形式把它熊电子碰撞中得到的能量释放出来。A*

→

A+hvConfidential,

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TFT-LCD制程之ETCH干蚀刻的方式干蚀刻中起作用的主要是自由基和正离子。自由基化学性质很活泼，很容易和膜的表面分子发生反应，可达到膜层去除的作用。反应生成

物作为废气被排出。带正电的离子在电厂的作用下几乎垂直撞向基板，轰击膜层表面的分子键合，促进自由基的化学反应，并是表面产生的反应物脱落。干蚀刻是以自由基为主，还是以正离子为主，根据使用的不同分为：物理性蚀刻干蚀刻化学性蚀刻Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCHConfidential,

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Donotduplicateordistribute物理性蚀刻化学性蚀刻物理性蚀刻：是电浆中的正离子在电场的作用下加速。垂直轰击薄膜表面，是非等向性的蚀刻（电场方向时刻速率较大）化学性蚀刻：是电浆中的自由基与薄膜发生化学反应，是等向性的蚀刻（各方向蚀刻速率一致）LTPS

TFT-LCD制程之ETCH干蚀刻的模式1、PE mode

(plasma

etching

mode)化学性蚀刻射频电源接在上电极，基板位于下电极上在蚀刻中利用自由基与基板的化学反应进行蚀刻，是等向性蚀刻低蚀刻速率低均一性对面板造成的损害很少Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCH2、ICP

mode(inductivity

coupledplasma)物理性蚀刻+化学性蚀刻上部是线圈状的诱导电极，下部是

Bias电源在线圈状电极的磁场作用下，plasma中的电子和离子会做水平方向的螺旋运送，因此电离率比其他的type高2倍下部的bias电极吸引lion轰击基板，进行蚀刻，能达到高密度的plasma及高蚀刻率非等向性蚀刻一般会产生particleConfidential,

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TFT-LCD制程之ETCH3、ECCP

mode

(Enhanced

CapacitivePlasma)物理性蚀刻+化学习型蚀刻再下电极接有两个电源Confidential,

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Donotduplicateordistributecoupled其中Source

Power主要用来解离气体以产生

PlasmaBias

Power主要用来调节plasma的状态，以加强离子的轰击效应，所以plasma的密度虽然不是很高，但依然能达到较高的蚀刻速率非等向性蚀刻高蚀刻速率LTPS

TFT-LCD制程之ETCH干蚀刻设备简介：L/L:loader/lock.用于基板的装载和卸载T/M:Transter

Module.里面的主要部件为真空robot，连接L/L和P/CP/C:Process

chamber。反应腔，完成薄膜的蚀刻，做出需要的线路。Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCH干蚀刻设备辅助系统：1、气体供应系统（GAS

BOX）：用来提供反应的process

gas，内部主要的部件有：Filter、MFC、pneumatic

valve.Filter:用来过滤气体，使从厂务过来的气体在进P/C前，更加的纯净。MFC：为mass

flow

controller,调节气体的流量，使其符合制程要求。pneumatic

valve：用来控制气体管路的通断。气体供应系统设备内部图Confidential,

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Donotduplicateordistribute气体供应系统工作示意图LTPS

TFT-LCD制程之ETCH2、EPD（end pointdetector）:蚀刻终点侦测系统。利用反射光所产生的干涉来侦测透明薄膜厚的变化，当侦测到厚度停止时，即是蚀刻完成。目的：利用蚀刻从开始到结束特定波长光强度的变化，检测出最佳蚀刻终点，EPD测量的光的强度的变化的途径有两种。EPD的测量途径有两种：测量生成物（下降型）和测量反应物(上升型。)Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCH3、射频电源系统：由射频发生器、匹配箱和连接电缆组成。射频发生器是气体电离为店家的能量来源，机台所使用

频率为13.56MHZ和3.2MHZ。其中13.56MHZ作为Powersource，3,2MHZ作为Biaspower。匹配箱为了功率匹配，使输出功率达到最大值，反射功

率减小到最小。连接电缆用来连接射频发生器和匹配箱。匹配箱与制程

腔电极相连。Confidential,

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Donotduplicateordistribute射频发生器射频电源系统外形图射频电源系统图LTPS

TFT-LCD制程之ETCH4、制程腔真空系统：制程腔真空系统设备图Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCH5、chiller：冰水机作用：控制制程腔温度稳定，以达到工艺要求。Chiller选用3channel的，分别对上部电极、chamber

wall和下部电极的温度进行控制。Chiller温度控制范围一般为：

channel1:10~80℃

channel2:30~90℃

channel3:30~90℃冰水机系统设备图Confidential,

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Donotduplicateordistribute湿蚀刻（Wet

Etch

）所谓湿法蚀刻，就是将基板置于液态的化学腐蚀液中进行腐蚀，在腐蚀过程中，腐蚀液将把它所接触的材料通过化学反应逐步浸蚀溶掉。湿式蚀刻的化学反应属于液相（溶液）与固相（薄膜）的反应。当湿蚀刻进行动作的时候，首先，溶液里的反应物将利用扩散效应来通过一层厚度

相当薄的边界层，以达到被蚀刻薄膜的表面。然后，这些反应物将于薄膜

表面的分子产生化学反应，并生成各种生成物。这些位于薄膜表面的生成

物，也将利用扩散效应而通过边界层到溶液里，而后随着溶液被排出。就湿法和干法比较而言，湿法的腐蚀速率快、各向异性差、成本低，腐蚀厚度可以达到整个硅片的厚度，具有较高的机械灵敏度。但控制腐蚀厚度

困难。湿蚀刻一般用于金属膜的蚀刻Confidential,

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TFT-LCD制程之ETCHLTPS

TFT-LCD制程之ETCH湿蚀刻的过程：反应物质扩散到欲被蚀刻材质的表面反应物质被蚀刻薄膜反应反应后的产物从蚀刻表面扩散到溶液中，并随溶液被排出。在此三个过程中，反应最慢者就是蚀刻速率的控制关键，也就是说，该阶段的进行速率即是反应速率湿蚀刻的反应过程示意图主溶液Confidential,

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DonotduplicateordistributeLTPS

TFT-LCD制程之ETCH1、SIO2膜的蚀刻反应剂输送到表面蚀刻液在表面选择、控制反应而蚀刻反应副产物离开表面蚀刻SIO2膜时，通常使用HF+H2OSIO2膜的蚀刻过程Confidential,

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DonotduplicateordistributeSIO2膜的蚀刻化学方程式LTPS

TFT-LCD制程之ETCH2、氮化硅的蚀刻：SI3N4的蚀刻是在180摄氏度的热磷酸中进行的，PR胶不能做掩蔽，蚀刻速率为R~10nm/min,SI3N4

/SIO2典型选择比为10:1，对SI3N4

/SI,蚀刻选择比为30:13、多晶硅的蚀刻液为HF:HNO3=35：1，其缺点是由于SIO2和多晶硅的颜色都是随厚度周期变化，所以终点不易控制。4、