TFT-LCD制造工藝課件

1、TFT-LCD制造工藝,SUST,TFT液晶顯示器制造工藝,2005.7,TFT-LCD制造工藝,Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell Process Module Assembly Process,TFT-LCD Process,TFT-LCD制造工藝,C/F Introduce and Process,彩色濾光片基本結(jié)構(gòu)是由玻璃基板（Glass Substrate），黑色矩陣（Black Matrix），彩色層（Color Layer），保護(hù)層（Over Coat），ITO導(dǎo)電膜組成。一

2、般穿透式TFT用彩色光片結(jié)構(gòu)如下圖。,TFT-LCD制造工藝,C/F 的結(jié)構(gòu),TFT-LCD制造工藝,C/F Process,TFT-LCD制造工藝,TFT-LCD制造工藝,C/F Pixel Array,馬賽克式:：顯示AV動態(tài)畫面 直條式：較常顯示文字畫面,(Note Book)。,TFT-LCD制造工藝,彩色濾光膜製造技術(shù),黑紋(BM)製程技術(shù) Cr/CrOx製程技術(shù) 感光樹脂製程技術(shù) 各製程技術(shù)之比較,彩色層製程技術(shù) 顏料分散法 電著法 染色法 印刷法 各製程技術(shù)之比較,TFT-LCD制造工藝,黑紋製程,Cr/CrOx製程,TFT-LCD制造工藝,黑紋製程,感光樹脂製程,TFT-LCD

3、制造工藝,黑紋製程,黑紋製程技術(shù)比較,TFT-LCD制造工藝,彩色層製程,顏料分散法,TFT-LCD制造工藝,彩色層製程,電著法,TFT-LCD制造工藝,彩色層製程,電著法製程,TFT-LCD制造工藝,彩色層製程,電著法-電著示意圖,TFT-LCD制造工藝,彩色層製程,染色法,TFT-LCD制造工藝,彩色層製程技術(shù),印刷法,TFT-LCD制造工藝,Possible Defects On C/F,Particles Pattern Defects Pinholes Tokki Mixed Color Mura,TFT-LCD制造工藝,ITO透明導(dǎo)電層的作用,TFT-LCD制造工藝,ARRAY制程

4、,（1）六道光罩：GE-SE-PE-CH-SD-DC,（2）五道光罩：GE-SE-SD-CH-PE,TFT-LCD制造工藝,TFT Array組成材料（六道光罩）,TFT-LCD制造工藝,Mask 1：GE (Gate電極形成),1. 受入洗淨(jìng)SPC(島田) 2. 濺鍍Cr (4000A)ULVAC/AKT 3. 成膜前洗淨(jìng)SPC/芝蒲 4. UV處理東芝 5. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 6. 顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi 7. 硬烤光洋 8. Cr Taper蝕刻(WET)DNS 9. 光阻去除DNS 10.製程完成檢查 KLA/ORBO,TFT-LCD制造工藝

5、,Mask 2：SE (島狀半導(dǎo)體形成),1. 成膜前洗淨(jìng) SPC/芝蒲 2. 成膜SiNx Barlzers 3. 成膜前洗淨(jìng) SPC/芝蒲 4. 成膜SiNx/a-Si/n+Si Barlzers 5. 光阻塗佈/曝光/顯影 TEL/Nikon 6. 顯影檢查 Nikon/ Hitachi 7. 蝕刻(DRY) TEL/PSC 8. 光阻去除 DNS 9. 製程完成檢查 KLA/ORBO,TFT-LCD制造工藝,Mask 3：PE (畫素電極形成),1. 成膜前洗淨(jìng)SPC/芝蒲 2. 成膜ITOULVAC 3. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 4. 顯影檢查/光阻寸檢Nikon/H

6、itachi 5. 蝕刻(WET)DNS 6. 光阻去除DNS 7. 製程完成檢查 KLA/ORBO,TFT-LCD制造工藝,Mask 4：CH (Contact Hole形成),1.Array 6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(qū),1. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 2. 顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi 3. 蝕刻(DRY)TEL/PSC 4. 光阻去除DNS 5. 製程完成檢查 KLA/ORBO,TFT-LCD制造工藝,Mask 5：SD (Source及Drain電極形成),1. 成膜前洗淨(jìng)SPC/芝蒲 2

7、. 成膜Cr/Al/CrULVAC/AKT 3. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 4. 顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi 5. 蝕刻上層Cr(WET)DNS 6. 硬烤光洋 7. 蝕刻Al(WET)DNS 8. 硬烤光洋 9. 蝕刻下層Cr(WET)DNS 10.蝕刻n+Si(DRY)TEL/PSC 11.光阻去除DNS 12.製程完成檢查 KLA/ORBO,TFT-LCD制造工藝,Mask 6：DC(保護(hù)層形成),1. 成膜前洗淨(jìng)SPC/芝蒲 2. 成膜SiNxBarlzers 3. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 4. 顯影檢查Nikon/Hitachi 5.

8、蝕刻(DRY)TEL/PSC 6. 光阻去除DNS 7. 退火光洋,TFT元件製程結(jié)束 , 後流至ARRAY TESTER,TFT-LCD制造工藝,TFT Array組成材料（五道光罩）,MASK 5-PE畫素電極 ITO,MASK 2-SE通道與電極之接觸介面(n+)a-Si：H,MASK 2-SEGI 層(Gate 絕緣層)SiNx,MASK 4-CHContact hole SiNx,TFT-LCD制造工藝,Mask 1：GE (Gate電極形成),1. 受入洗淨(jìng)芝蒲 2. 濺鍍Cr (4000A)ULVAC 3. 成膜前洗淨(jìng)島田理化/芝蒲 4. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/DNS/Ni

9、kon 5. 顯影檢查/光阻寸檢 V-tech 6. 硬烤田葉井 7. Cr Taper蝕刻(WET) DNS 8. 光阻去除島田理化 10 製程完成檢查 ORBOTEC/OLYMPUS,TFT-LCD制造工藝,MASK 2 Island 形成,1.在 6 道 Mask之SE工程，其顯示區(qū)域內(nèi)所 製作的Pattern為 TFT之Island及Source Line與Gate Line重疊的部份。在5道Mask 製程中則將Source Line的底部皆鋪上SE層,TFT-LCD制造工藝,MASK 3 S/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，

10、其第3道Mask為SD程。5 道Mask中PE為最後一道Mask。,TFT-LCD制造工藝,MASK 4 SiN Depo. 挖 Contact Hole,1.此處的CH工程(5M)結(jié)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(hù)膜。 2.此處的CH工程(5M)有些區(qū)域需挖SiN(GI 層及保護(hù)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。,TFT-LCD制造工藝,MASK 5 Pixel 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

11、程(5M)是結(jié)合DC及CH 工程(6M)，故在CH工程(5M)需先鍍上保護(hù) 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(hù)膜SiN 無法保護(hù) TFT ，因為此時 TFT 尚未形成。 2.PE工程(5M)在最後一道工程的優(yōu)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(hù)膜SiN挖掉。但此一 作法卻增加的一個電容，使的驅(qū)動IC的 負(fù)載增加。5 道 Mask 將PE工程(5M)放， 在最後一道製程，可將保護(hù)膜 SiN 置於 PE底下，同時解決此二問題。 B.在 ITO Depo.時需要通入O2，在挖CH(5M) 處SD工

12、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。,TFT-LCD制造工藝,Clean 工程 Process Monitor,受入洗,情報,TFT-LCD制造工藝,CELL制程,（1）傳統(tǒng)CELL制程,（2）ODF版CELL制程,TFT-LCD制造工藝,TFT-LCD制造工藝,製程流程,TFT-LCD制造工藝,製程流程,TFT-LCD制造工藝,CF Cleaning(彩色濾光片洗淨(jìng)),在Color Filter購入後可能會受到周圍環(huán)境有機(jī)物質(zhì)污染，需對此附著在CF上之有機(jī)物排除，此製程以UV/O3對有機(jī)物進(jìn)行分解達(dá)到清潔之目的。,f e d c b a,a :

13、 Loader部 b : 基板受取部 c : Air Knife 部 d : Eximer UV部 e : 基板整列部 f : Unloader 部,TFT-LCD制造工藝,1st Scribe 另一方面，若發(fā)現(xiàn)不良品（聚集或密度太多、太少），則需利用cleaner將spacer清除乾淨(jìng)後，乾式灑間隙球再重新rework,而本廠採乾式灑間隙球之方式 。,TFT-LCD制造工藝,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

14、的原理而彼此分散，達(dá)到均勻而不聚集的散佈。,TFT-LCD制造工藝,Spacer Density Inspection(間隙球密度檢驗),Spacer散佈之後，需經(jīng)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double buffer內(nèi)準(zhǔn)備再行rework的步驟。 由於lamp發(fā)出的光照射到spacer之後反射至detector camera的亮度較只照射到基板的光線強(qiáng)度為強(qiáng)。所以經(jīng)由detector camera所收集到不同亮度的光線經(jīng)由CCD轉(zhuǎn)換為電荷訊號，再經(jīng)由影像處理單元轉(zhuǎn)換後即

15、可於monitor顯影。若再將影像訊號傳送至PC，經(jīng)由電腦的運算，可得知spacer的數(shù)目及cohesion的聚集情形，而達(dá)到檢測spacer散佈情況的目的。,TFT-LCD制造工藝,CCD 檢測原理,TFT-LCD制造工藝,Sealant Patterning(塗佈框膠),以Dispenser塗佈框膠(Sealant)於彩色濾光片(CF)上,將LCD Cell上下兩片玻璃基板區(qū)隔開,TFT-LCD制造工藝,保護(hù)液晶不和外界水汽及雜質(zhì)接觸，並防止液晶外流。,TFT-LCD制造工藝,Dispenser是由注射桶（barrel）和針頭（nozzle head）所組成，框膠置於注射桶中，利用氣體（一

16、般使用氮氣）加壓將框膠由筒內(nèi)經(jīng)由針頭畫於基板上。,Perfect,Nozzle邊緣殘留Seal會導(dǎo)致過細(xì)或斷線,TFT-LCD制造工藝,框膠成份： 硬化劑 硬化促進(jìn)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,TFT-LCD制造工藝,Sealant Pre-bake(框膠烘乾),為了讓框膠(Sealant)硬化前，將框膠內(nèi)的溶劑揮發(fā)，以防止因硬化溫度過高，框膠內(nèi)溶劑突沸，使框膠產(chǎn)生孔洞。因此在硬化前要在較低的溫度下先行預(yù)烤(Pre-bake)。,TFT-LCD制造工藝,Transfer Dispenser(塗佈銀膠),由於TFTLCD cell上層基板為co

17、lor filter，下層基板是TFT，外接之IC電極是架於TFT上。因此需藉由導(dǎo)通材(在此使用銀膠)導(dǎo)通上基板，才能使cell形成電容 。,TFT-LCD制造工藝,銀膠點的數(shù)量目的是要達(dá)到電性的均一性。隨著Panel基板越大，當(dāng)有電壓訊號輸入，整片CF基板達(dá)到Common電壓的時間也越久（愈靠近銀點越快達(dá)到，愈遠(yuǎn)離銀點越慢達(dá)到），因此我們必須均勻的把銀膠點分佈於Panel兩側(cè)，減短電壓輸入距離（時間），才能有好的均一性。,TFT-LCD制造工藝,Cell Assembly(組合),將上流裝置搬入之TFT ARRAY基板及CF基板利用光學(xué)儀器(CCD)高精細(xì)mark對位後均勻加壓貼合,達(dá)到控制

18、兩枚基板至特定間隙(Gap) 。,TFT-LCD制造工藝,Cell Press(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(chǎn)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(zhǔn)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(diào)整兩片基板間尚未硬化之框膠高度，使達(dá)到期望之預(yù)設(shè)值，並在框膠硬化之過程中持續(xù)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 。,TFT-LCD制造工藝,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(jìn)行施壓 。 機(jī)械加壓法：以機(jī)械對加壓板施力者 。 真空加壓法

19、：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(yōu)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 。,TFT-LCD制造工藝,舊式Jig,新式Jig,真空加壓,氣囊加壓,抽真空,TFT-LCD制造工藝,壓合步驟,TFT-LCD制造工藝,Seal Bake(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。,TFT-LCD制造工藝,后段B1製程簡介,1.Vacuum Anneal (真空回火),2.LC Injection (液晶注入),3.End Seal (加壓封止

20、),4.After End Seal Cleaner,TFT-LCD制造工藝,Vacuum Anneal,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(fā)性氣體去除。 藉以縮短液晶注入時間，並避免產(chǎn)生defect,TFT-LCD制造工藝,Vacuum Anneal 機(jī)臺示意圖,Sheath heater,Sirocco fan,Cooling jacket,TFT-LCD制造工藝,前後製程關(guān)聯(lián)性,Sealant Curing(框膠硬化),Vacuum Anneal(真空回火),LC Injection(液晶注入),TFT-LCD制造工藝,LC Injection,將液晶注

21、入經(jīng)Vacuum Anneal後的Panel。 本製程所使用的液晶注入法為表面張力法，將機(jī)臺維持在低真空度，將注入口與LC boat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(jìng)度，但較浪費液晶，故每次製程結(jié)束後需進(jìn)行LC boat剩餘液晶回收動作。,TFT-LCD制造工藝,Mechanism of LC Injection,Pitch of Injection Hole: 92mm(L131Xx), 120mm(L141Xx, L170Ex) Injection Hole width: 5mm(L131Xx), 10mm(L141Xx), 15mm(L170Ex)

22、,TFT-LCD制造工藝,液晶脫泡 (4.1Pa 30min),液晶漏電流測試 (30pA),液晶及液晶皿添加安裝,Cassette 安置,規(guī)格確認(rèn),開始進(jìn)行液晶注入,NG,更換液晶,重新檢查,NG,液晶注入結(jié)束,檢查注入情況,LC Injection Process Flow,TFT-LCD制造工藝,前後製程關(guān)聯(lián)性,Vacuum Anneal(真空回火),LC Injection(液晶注入),End Seal(加壓封止),TFT-LCD制造工藝,End Seal,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(dāng)?shù)膅ap外，並將多餘的LC擠出。,TFT-LCD制造工藝,Jig 堆疊方式,28片(13“、14” 2層) 14片(17“ 4層),TFT-LCD制造工藝,封口膠塗布區(qū)域示意圖,TFT-LCD制造工藝,End Seal Process Flow,將堆疊完成的Jig以MGV送至及機(jī)臺內(nèi),確認(rèn)裝置內(nèi)無任何異物及裝置門是關(guān)閉的狀態(tài),將選擇模式切換至“AUTO”模式,選擇“AUTO WIPE”,按下“開始”鍵,輸入OPI及Cassette #,TFT-LCD制造工藝,前後製程關(guān)聯(lián)性,LC Injection(液晶注入),End Seal(加壓封止),After End Seal Cleaner,TFT-LCD制造工藝