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Wet工艺样本
第五章WET工序
5.1WET工序构成
TFT-LCD在Array段制程普通会分为镀膜,曝光和蚀刻三道大工序。
而蚀刻工序依照工艺和设备不同又可以分为干蚀刻和湿蚀刻,即Dry工序和WET工序。
作为蚀刻工序一种实现方式,WET工序详细来讲可以涉及清洗,湿蚀刻和脱膜。
1.清洗:
涉及初清洗和成膜前清洗。
初清洗即玻璃基板从PPbox中拆包之后,进行第一道清洗,它重要目是为了清除玻璃基板表面自身携带油污以及微尘颗粒。
成膜前清洗即在每一道成膜之迈进行清洗,目虽然也是为了去除油污以及颗粒,但是这些杂质更多是由于外界污染导致,而去除这些杂质是为了成膜顺利进行,提高成膜品质。
2.湿蚀刻:
对于金属层和ITO导电层使用湿蚀刻进行蚀刻。
湿蚀刻是使用相应金属蚀刻液和ITO蚀刻液对膜层进行腐蚀,可以去除掉不被光阻保护某些,从而形成咱们需要线路构造。
3.脱膜:
无论干蚀刻还是湿蚀刻结束之后,都必要将所成线路上覆盖光阻去除。
相应会使用脱膜液将光阻分离出来并去除,保证下一道成膜顺利进行。
5.2WET工序(清洗.脱膜,蚀(湿)刻)工艺原理
5.2.1清洗工艺原理
在TFT-LCD制程当中,清洗起到至关重要作用。
清洗重要目就是去除玻璃基板表面杂质和油污,使玻璃基板保持清洁,保证下一道制程顺利和有效地进行。
在Array段,清洗可以分为初清洗(InitialClean)和成膜前清洗(Pre-depositionClean)。
相应设备也分为初清洗机(InitialCleaner)和成膜前清洗机(Pre-depositionCleaner)。
InitialClean:
在将玻璃基板从PPBox拆包装之后(普通是由Unpack设备来完毕)第一道清洗。
InitialClean可以有效地去除玻璃基板拆包后来残留在表面油污和细小Particle。
Pre-depositionClean:
在每一次成膜之迈进行清洗。
因此又可以细分为Pre-PVDClean和Pre-CVDClean。
Pre-depositionClean可以去除玻璃基板在搬运过程当中环境导致油污或者细小Particle,保证玻璃基板在每一次成膜之前是清洁。
依照去除油污和颗粒原理不同,可以分为如下几种清洗办法:
1.运用紫外线照射,去除玻璃基板表面油污。
紫外线发光源普通有UV灯和EUV灯等。
基本原理都是通过原子激发,放射出一定波长紫外线,照射到玻璃基板表面,破坏油污分子构造。
同步将周边环境中氧气转化为游离氧离子或者臭氧分子,游离氧离子和臭氧分子都具备很强氧化性,也可以与油污等有机物杂质反映,从而去除油污。
2.运用毛刷洗刷去除大颗粒Particle。
在工作过程中,毛刷会保持一定压入量,即玻璃基扳会压入刷毛内一定量,随着刷毛高速旋转,再随着着清洗剂清洗,可以较好去除大颗粒Particle。
3.水洗。
水洗是清洗过程必不可少某些。
水洗所使用是去离子水DIW甚至是超纯水UPW。
依照清洗原理不同,水洗又可以细分。
一种是运用二流体清洗,运用高压将通入了CDADIW或UPW喷出,这样会在水中形成大量微小气泡,这种水气混合形式称为二流体。
微小气泡接触玻璃基板迅速破裂,会在玻璃基板表面形成冲击力,从而将表面较顽固颗粒打掉,随着高压流体冲洗掉。
此外一种是运用超声波振动源带动DIW或UPW振动,在玻璃基板表面形成水空化气泡,就像眼镜店清洗眼镜设备同样,随着高频振动空化气泡不断冲刷,可以去除表面顽固Particle。
各种去除玻璃基板表面油污和颗粒办法见下面5.3节详细论述。
虽然清洗环节相对简朴,但是对于产品品质,以及对后续制程都是非常核心。
5.2.1脱膜工艺原理
图5-1
如图1所示,脱膜重要作用就是在光刻完毕后,将薄膜上面光阻通
过化学试剂去处。
脱膜工艺过程就是:
预湿解决(图5-2)→渗入(图5-3)→膨胀(图5-4)→分解(图5-5)
图5-2预湿解决(Entanglepolymer)
图5-3渗入(Stripperpenetrateintofreevolumeofpolymer)
图5-4膨胀(SwellingofPhotoresist)
图5-5分解(Dissolution)
图5-6
5.2.3蚀(湿)刻)工艺原理
重要是通过将化学药液(酸)通过Spray,DIP等方式,解决已经显影坚膜后有PR图案Array基板,让化学药液与没有被光阻覆盖金属膜接触并腐蚀掉这某些金属膜,保存下被PR覆盖某些。
◇对于蚀刻反映有用成分
・游离硝酸 ・游离醋酸 ・游离磷酸
AL刻蚀反映
◇第一阶段(生成游离氧原子)
硝酸浓度偏高时,2个硝酸分子分解成2个NO2分子 1个(O)分子,一种H2O分子。
2HNO3⇒2NO2+(O)+H2O ・・・・・1 (HNO3浓度高时)
硝酸浓度偏低时,2个硝酸分子分解成2个NO分子3个(O)分子,一种H2O分子。
2HNO3⇒2NO+3(O)+H2O ・・・・・2(HNO3浓度低时)
◇第二阶段(生成中间体)
在没有醋酸[H+]共存时候,2个铝原子与3个氧原子反映,形成氧化铝,
2Al+3(O) ⇒ Al2O3 ・・・・・3 (反映停止)
Al2O3会堆积在金属表面形成隔离层,使Al和O不能接触,化学反映不能继续进行,反映停止。
在有大量[H+]存在时,铝原子加上[H+]离子加上氧原子反映,形成[铝酸-]:
Al+[H+]+2(O) ⇒ HAlO2- ・・・・・4 (生成中间态)
醋酸在刻蚀液中, 有[H+]缓冲效应,也有对金属表面起活性剂作用。
◇第三阶段(中间体和酸反映)
[铝酸-]与硝酸反映生成硝酸铝和水。
HAlO2-+3HNO3 ⇒ Al(NO)3+2H2O ・・・・・5
[铝酸-]与磷酸反映生成磷酸铝和水。
HAlO2-+H3PO4 ⇒ AlPO4+2H2O ・・・・・6
◇蚀刻液中共存成分
・重要成分:
硝酸・醋酸・磷酸
・反映生成物:
NO-・NO2-・HAlO2-・Al(NO3)3・AlPO4 etc
5.3WET工序(清洗.脱膜,蚀(湿)刻)设备构成和性能指标
5.3.1清洗设备构成和性能指标
清洗设备依照不同生产厂商会有不同设计,因而清洗设备构成差别也比较大。
但是,总来说清洗设备基本涉及如下几种单元:
1.EUV光照单元:
EUV即EximerUV,是波长为172nm紫外线。
是由专门EUVLamp发光产生。
作为清洗设备一某些,EUV重要功能是去除玻璃基板表面有机物。
EUV工作原理简朴来讲是这样:
EUVLamp发出172nm紫外线,照射到玻璃基板表面。
玻璃基板表面有机大分子会在紫外线作用下解离成为无机小分子。
同步,环境中O2分子会在172nm紫外线照射下解离成为游离氧原子或者O3分子。
无论是游离氧原子还是O3分子都具备比较强氧化性,可以与有机小分子反映生成水和二氧化碳。
2.Brush清洗单元:
运用旋转毛刷清洗。
普通会使用上下两对毛刷,运用毛刷旋转力,将玻璃基板表面附着力较强污垢去除。
依照不同需求,可以调节毛刷高度,从而变化毛刷压入量,这样可以增长或者减小去除Particle能力。
但是需要注意是:
用毛刷进行清洗时候,不可以刷到镀有膜玻璃,由于镀膜在毛刷作用下,会受到划伤。
同步会有大量膜层颗粒附着在毛刷表面,毛刷会成为清洗设备Particle来源。
毛刷旋转方向如下图。
之因此选取这种旋转方向是由于:
第一,上下毛刷旋转方向相反,可以保证玻璃基板受力平衡,不至于错位或者滑动。
第二,这样旋转方向,可以减少清洗剂使用量。
第三,在设备维护保养时候,可以让上下毛刷对刷,进行自我清洁。
3.CJ&BJ:
CJ=CavitationsJet,BJ=BubbleJet。
两者都是运用DIW或UPW和CDA混合,在较高压力作用下喷射到玻璃基板表面,形成大量细小气泡,运用气泡破裂候产生爆破力,将附着在玻璃基板表面Particle去除掉。
与CJ和BJ原理类似尚有HyperMix以及HyperJet,其去除Particle原理大同小异,都是运用高压下产生细小气泡破裂冲击Particle,从而将其去除。
有时,HyperJet中会加入CO2,以增长UPW导电性,避免高压冲刷下在玻璃基板表面形成静电。
4.MS:
MegaSonic。
由超声波震子震动,使通入DIW产生同频率震动,并在出口处形成DIWCurtain,一次一次冲刷玻璃基板表面,从而去除Particle。
普通MS频率为1.6MHz左右。
5.AirKnife单元:
在通过前序一系列清洗单元之后,最后玻璃基板需要通过风干过程。
普通采用是风刀方式。
AirKnife普通分为上下某些,高压力CDA从缝隙中吹出。
吹出CDA可以将玻璃基板表面水分吹干,从而起到干燥效果。
普通上风刀压力要比下风刀压力大某些,防止玻璃基板被吹起,或者发生震动。
5.3.2脱膜设备构成和性能指标
5.3.2.1入口模组(Entranceconveyormodule)
入口模组重要完毕从前段工序接受基板,并将基板传播至剥离单元。
其各构成单元如下:
1)传播单元
重要动作为从前一单元接受基板,完毕基板在该单元传播并传送到下一单元。
使用传播辊轴进行传播,侧向辊轴进行排列。
2)溢出单元
在基板完毕在该单元解决动作后,将其传播到下一单元
3)辅助单元
该单元重要动作是对干燥空气过滤解决并对干燥空气和N2压力进行控制。
同步,运用图形传感器和振动传感器对电路板传播进行控制。
5.3.2.2剥离前搬运轨道模组(Aircurtainconveyormodule)
本模组从入口搬运轨道模组接受基板,并滚动搬运到下一种模组。
本单元是隔离,剥离模组与外界环境一种缓冲单元。
普通设有气帘。
构成单元:
1)传播单元
从前一单元接受基板,完毕基板在该单元传播并传送到下一单元。
使用传播辊轴进行传播,侧向辊轴进行排列。
2)辅助单元
运用图形传感器和振动传感器对基板传播进行控制。
5.3.2.3高压剥离模组
(1)(HP-stripper1module)
该模块重要动作是用于接受前单元高速传播过来基板,使用喷射高压剥离液对基板进行剥离解决,从完毕蚀刻基板表面除去光阻模组。
其各构成单元如下:
1)剥离进程单元
对通过预湿解决基板,将剥离液喷射在它表面,从完毕蚀刻基板表面除去光阻。
在解决过程中使用压力传感器,压力计以及过滤器对剥离液纯度,压力进行控制。
2)温度控制单元
对剥离液温度进行控制,温度范畴为60~80℃,温差控制在3℃。
3)传播单元
接受前道工序传播过来基板,在剥离过程中对基板进行传播解决,在剥离完毕后,将其传播到下一单元。
使用传播辊轴,中间辊轴和顶部辊轴进行传播,使用侧向导向辊轴进行排列控制。
4)辅助单元
对剥离工序提供恒温剥离液,空气纯水。
5.3.2.4高压剥离模组
(2)(HPstripper2module)
该模块重要动作是用于接受前单元高速传播过来基板,使用喷射高压剥离液对基板进行剥离解决,从完毕蚀刻基板表面除去光阻模组。
搬运辊轴上部设有高压喷射嘴。
此外,还设有清洗上屏罩内侧纯水喷射嘴。
其构成单元与高压剥离模组
(1)单元相似。
5.3.2.5喷射剥离模组(spraystripmodule)
在接受到来自高压喷射剥离模组
(2)基板后,该模组完毕重要动作是从设立在搬运辊轴上下喷射嘴向基板正、反面喷射剥离液。
剥离液从设在模组下部罐通过循环泵送入喷射嘴,使用过解决液再次回收到罐中。
其构成某些如下:
1)进程单元
重要动作是从设立在搬运辊轴上下喷射嘴向基板表、背面喷射剥离液。
剥离液从设在模组下部罐通过循环泵送入喷射嘴,使用过解决液再次回收到罐中。
2)温度控制单元
重要动作是对剥离液温度进行控制,温度范畴为60~80℃
3)传播单元
重要动作是接受前道工序传播过来基板,在剥离过程中对基板进行传播解决,在剥离完毕后,将其传播到下一单元。
使用传播辊轴,中间辊轴和顶部辊轴进行传播,使用侧向导向辊轴进行排列控制。
4)辅助单元
该单元重要动作是对剥离工序提供恒温剥离液,空气纯水。
5.3.2.6U型水洗模组(U-turnconveyormodule)
本单元是一种水洗功能U型搬运轨道。
在接受侧、输送侧以及水平搬运部上下面(水平搬运部只有上面)安装有喷嘴,一边搬运基板一边喷出纯水。
下部装有罐,通过循环泵压力向喷嘴输送液体。
通过一系列水洗过程去除残留剥离液。
同步使用辊轴抬升与下降解决,完毕基板U型转弯动作。
水洗模组构成某些如下:
1)传播单元
Ø从上一模组接受搬运来基板,基板送入过程中用入口液体刀进行水洗解决。
传播如果采用倾斜姿势,则可以提高清洗效果,减少水使用量。
Ø提高转换辊轴并抬升基板(这时送出侧转换辊轴上升)。
Ø旋转转换辊轴和水平搬运部搬运辊轴,将基板搬运到送出侧。
搬运时,进行喷洗解决。
Ø降下送出侧转换辊轴,将基板放到倾斜方式搬运辊轴上。
Ø旋转送出侧搬运辊轴,将基板搬运到下一模组。
搬运过程中,进行喷洗
2)进程单元
在接受侧、输送侧以及水平搬运部上下面(水平搬运部只有上面)安装有喷嘴,一边搬运基板一边喷出纯水。
下部装有罐,通过循环泵压力向喷嘴输送液体。
通过一系列水洗过程去除残留剥离液。
3)辅助单元
该单元重要动作是对U-Turn清洗工序提供恒温空气,纯水。
5.3.2.7直水洗模组(HighPressure/AAJETRinseModule)
该模组重要动作是对完毕剥离作用基板进行水洗,去处剥离液残留。
其重要单元构造如下:
1)进程单元
在相对于电路板行进方向,上游侧由循环水洗部、下游侧由直水洗部构成。
模组下部安装了罐,罐水洗水通过循环泵压力送到循环水洗部喷嘴。
使用后液体再回到罐。
直水洗部将工厂直接供应纯水通过上下喷嘴喷出,对基板进行清洗。
2)传播单元
重要动作是接受前道工序传播过来基板,在清洗过程中对基板进行传播解决,在清洗完毕后,将其传播到下一单元。
使用传播辊轴,中间辊轴和顶部辊轴进行传播,使用侧向导向辊轴进行排列控制。
3)辅助单元
为进程单元提供循环纯水以及对水洗用压力进行控制和调节。
5.3.2.8干燥模组(Airknifemodule)
该模组重要工作是干燥水洗后电路板。
从气刀向电路板正反面吹出干燥空气除去水分进行干燥。
上下各安装了一台吹出干燥空气裂缝式气刀。
5.3.2.9中性搬运轨道模组(Neutralconveyormodule)
该模组重要动作是在单元与单元之间完毕搬运,是将从前一模组搬运过来基板直接搬运到下一模组搬运轨道。
5.3.2.10输出模组(Exitconveyormodule)
输出模组位于各单元后部并向下一单元运送基板模组。
出口搬运轨道模组以倾斜方式搬运而来基板转换为水平方式后待机。
由下游MHU机械臂取出在该位置基板。
5.3.2.11供液模组(Supplytankmodule)
该模组重要是完毕对脱膜用药液进行加热解决,并将药液传播到各剥离单元。
5.3.3蚀(湿)刻)设备构成和性能指标
5.3.3.1蚀(湿)刻)设备构成:
•INCVUNIT
•EUVUNIT
•NEUTRALUNIT
•ETCHUNIT1,2,3UNIT
•TANKUNIT
•RINSEUNIT(SWR1,2,3,4&F/R)
•A/KUNIT
•DRYUNIT1,2
•OUTCVUNIT
5.3.3.2蚀(湿)刻)设备性能指标
●INCVUNIT:
重要作用是从Robot上接受基板。
当基板从Robot叉子上放置到INCV内搬送线上,Sensor检测到后,机械手退出。
通过Alignment机构将基板调节到Passline位置,再通过搬送线送入下一单元。
需要注意Alignment机构动作平稳,速度均匀,无冲击现象.
送出完毕后再向Robot发出送入规定,进行下一片基板接受工作。
●EUVUNIT:
重要通过UVLamp照射,去除基板表面有机物。
●NEUTRALUNIT:
该单元起到过渡作用。
入口和出口均有Shutter(遮光器)避免外部光线射入EUV和ETCH单元。
Shutter放下时,才可进行基板搬送。
●ETCHUNIT1,2,3
ETCHUNIT是对基板进行刻蚀单元。
金属膜被药液腐蚀掉,留下被PR覆盖某些,就是咱们所需要加工Gate。
存储于下部TANK内Chemical通过Pump加压,沿着管路,通过Filter过滤后,打入Bath中;Bath中又由传送带,LiquidKnife,Oscillation,Manifold,Dip等机构构成.Chemical通过各种方式接触到基板表面.通过化学反映对金属膜进行Etching。
●下部TANKUNIT:
下部tank重要用于存储Etching用Chemical,并起温度调和槽作用。
共有2个tank。
自动运营时通过设备参数来选取其中一种tank工作,另一种tank用于液互换备用。
●RINSEUNIT(SWR1,2,3,4&F/R):
RINSEUNIT重要是清洗基板表面残存化合物杂质。
重要由SWR1,2,3,4和F/R两某些构成:
SWRUNIT1,2,3,4是将Etching后基板表面,通过4道循环水洗工序进行清洗,去除基板表面残存Chemical和化学合成物.
F/RUNIT是通过Facility直接供应纯水对基板表面做最后一次清洗.
●A/KUNIT:
A/K风刀单元重要作用是吹去从水洗单元送过来基板表面积水.
●DRYUNIT1,2
DRYUNIT是在普通搬送基本上曾加了FFU吹风单元。
能提高基板表面干燥效果。
入口Ionizer装置(离子风)能去除基板表面静电。
●EXITUNIT:
EXITUNIT基本与前面DRY单元相似,也有FFU吹风装置干燥。
基板进入EXITUNIT指定位置后搬送线停止并发出信号,等待LD/ULD机械手来取出基板。
5.4WET工序(清洗.脱膜,蚀(湿)刻)重要工艺参数和工艺质量评价
5.4.1清洗重要工艺参数和工艺质量评价
InitialCleaner工艺参数点
单元名称:
项目:
单位:
INconveyor
Dryairpressure
Mpa
EUVunit
N2pressure
Mpa
Hotexhaustpressure
Mpa
Acidexhaustpressure
Mpa
Aircurtainpressure
Mpa
Rollbrush
Showerflowrate
l/min
Brush1gaprate
Mm
Alkaliexhaustpressure
Mpa
Brush2gaprate
Mm
Alkaliexhaustpressure
Mpa
SWRunit
Showerflowrate
l/min
Wetexhaustpressure
Mpa
SBJunit
Showerflowrate
l/min
CDApressure
Mpa
Waterpressure
Mpa
Wetexhaustpressure
Mpa
F/Runit
Showerflowrate
l/min
Wetexhaustpressure
Mpa
Airknifeunit
Upperairknifepressure
Mpa
Lowerairknifepressure
Mpa
Outconveyor
CDApressure
Mpa
Pre-depoCleaner工艺参数点
单元名称:
项目:
单位:
INconveyor
Dryairpressure
Mpa
EUVunit
N2pressure
Mpa
Hotexhaustpressure
Mpa
Acidexhaustpressure
Mpa
Aircurtainpressure
Mpa
Rollbrush
Showerflowrate
l/min
Brushgaprate
Mm
Alkaliexhaustpressure
Mpa
F/Runit
Showerflowrate
l/min
Wetexhaustpressure
Mpa
Airknifeunit
Upperairknifepressure
Mpa
Lowerairknifepressure
Mpa
Outconveyor
CDApressure
Mpa
HFCleaner工艺参数点
单元名称:
项目:
单位:
INconveyor
Dryairpressure
Mpa
EUVunit
N2pressure
Mpa
Hotexhaustpressure
Mpa
Acidexhaustpressure
Mpa
Bufferunit
SEXexhaustpressure
Mpa
HFunit
HFshowerflowrate
l/min
SEXexhaustpressure
Mpa
SWRunit
Showerflowrate
l/min
Wetexhaustpressure
Mpa
Rollbrush
Showerflowrate
l/min
Brushgaprate
Mm
Waterpressure
Mpa
Wetexhaustpressure
Mpa
F/Runit
Showerflowrate
l/min
Wetexhaustpressure
Mpa
Airknifeunit
Upperairknifepressure
Mpa
Lowerairknifepressure
Mpa
Outconveyor
CDApressure
Mpa
工艺质量评估:
对于清洗设备来说,质量评估内容有两个方面:
1.Particle数量。
检查清洗设备洗净能力重要原则就是Particle数量。
如果Particle数量过多会导致成膜异常,甚至会导致线路开路和短路。
对于4.5代生产线玻璃基板来说,Particle普通会控制在总数100颗以内。
2.ContactAngel
ContactAngel即接触角。
在液体与固体平面接触时候,液体边沿会与固体平面形成一定角度,此角度即接触角。
接触角大小可以用来评估固体表面与此种液体亲和能力。
对于玻璃基板来讲,接触角是用来衡量玻璃基板与水亲和性,也就是验证玻璃基板亲水性。
亲水性高阐明玻璃基板表面有机物较少,亲水性低阐明玻璃基板表面有机物较多。
因而可以通过ContactAngel来衡量玻璃基板表面有机物含量。
普通清洗设备都具备EUV紫外线照射单元,通过紫外线照射去除有机物。
ContactAngel数值普通控制在5~10°之间。
5.4.2脱膜重要工艺参数和工艺质量评价
5.4.2.1Stripper重要设备工艺参数表
STRIPPING工艺参数点
单元名称:
项目:
单位:
Entranceconveyor
Dryair
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