湿设备培训-显影刻蚀剥膜设备.ppt

1、P-1,显影、刻蚀和剥膜设备,工艺设备部 学习资料 2009年10月10日发布,P-2,一、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 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 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,P-3,一、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,P-4,显影的基本知识,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

2、要用于ITO电极、BUS电极、ADD电极的制备过程中。,P-5,1、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,P-6,2、显影的基本工艺参数,显影的基本知识,P-7,3、显影时发生的化学反应： COOH COO-Na+ 2Na2CO

3、3+ Resin 2NaHCO3+ Resin COOH COO-Na+,显影的基本原理,P-8,4、显影液选用Na2CO3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,P-9,显影设备,P-10,显影设备构成,ITO显影设备组成： 1、Loading C/V 2、Neutral Zone 1 3、Develop #1

4、#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： 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,P-11,设备安装条件： 洁净度 :class 标准(3,000级) ； 温度

5、 :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：,显影设备-主要材质,P-12,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 #2,Bath Zone #3,PUMP,Inverter,Tank Change Type,Mixing Tank,From. CCSS C

6、hemical supply,DI supply,Drain,PUMP,Supply,P-13,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（

7、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-Tank,P-14,主体横截面图,P-15,显影设备-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-16,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-17,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

8、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，这样设置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。双风刀的设置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,P-18,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

9、, Slit Gap : 0.6mm,显影设备- Filter,P-19,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- Filter,P-20,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

10、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

11、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,P-21,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，

12、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,P-22,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

13、题,P-23,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,P-24,PR胶与ITO的结合能力 因为PR胶较长时间放置于空气中，会导致PR

14、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,P-25,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-26,BUS和A

15、DD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,P-27,显影过程中注意事项,离心分离机结构,P-28,二、ITO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-29,基本原理,ITO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

16、以SnCl4 和SnCl2存在；,P-30,ITO刻蚀机,P-31,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,ITO刻蚀机,设备安装条件： 洁净度 :class (3000级) ； 温度 :232； 湿度 :555%,P-32,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，设置Air Curtain上下各1套，保证药液

17、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）。,ITO刻蚀机,P-33,刻蚀设备的主要材质：,ITO刻蚀机-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-34,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

18、 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。,ITO刻蚀机-Filter,P-35,ITO刻蚀的一些基本工艺参数,P-36,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

19、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。通过设置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-37,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

20、行刻蚀。,ITO刻蚀过程中容易出现的问题,P-38,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。,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,P-39,（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

21、区发生曝光现象，从而引起大的侧向腐蚀。,ITO刻蚀过程中容易出现的问题,P-40,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,P-41,三、ITO 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-42,剥膜基本工艺参数,剥膜知识,P-43,主要构成： 1.Loading C/V 2.Neutral Zone 3.Strip #1#2 4.Neu

22、tral 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,设备的基本工艺流程:,P-44,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,剥膜设备-主要材质,P-45,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 Filter : 0.1,剥膜设备-Tank,P-46,High Pressure Shower为 Max 15bar，采用气泡爆炸原理来实现清洗，可控制气泡的大小（气压）和水量,剥膜设备-Nozzle,P-47,剥膜区的喷嘴