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Array工艺技术,BOEOT QA/OQA刘卫民2009.05.06.,一、Array工艺流程简介二、Clean工艺简介三、Sputter工艺简介四、PECVD工艺简介五、Photo工艺简介六、Etch工艺简介七、Strip工艺简介八、4 Mask和5 Mask比较九、4Mask工艺流程,目 录,一.Array工艺流程简介,二、Clean工艺简介,目的：除去基板表面影响成膜的具有物理特性、化学特性、电学特性的异物及基板表面附着的灰尘、油份、自然氧化物等等，露出干净的膜层及洁净的质地，此外还可以除去成膜后的表面灰尘、异物等。的:Glass输入时,去除残留的Particle和Metal/有机物等,二、Clean工艺简介,二、Clean工艺简介,二、Clean工艺简介,Initial cleaner 在所有的玻璃基板拆包装后进入生产线之前所必须进行的清洗；Pre dep cleaner 在成膜之前经常要进行的清洗；主要清洗strip之后残留的particle；Docking cleaner 在PECVD成膜之间进行的一步清洗；去除PECVD高速沉积所留下的particle；,三、Sputter工艺简介,Sputter和PECVD在Array的5Mask工艺中，共同承担 了各个Mask的第一步主要工序-成膜。Sputter用于做金属膜和ITO膜：,S/D,ITO,Gate,GLASS,GATE,Mo),ITO,三、Sputter工艺简介,Sputter是通过DC Power形成Plasma,具有高能量的Gas Ion撞击Target表面,粒子从Target表面射出并贴附到基板表面的工程。,三、Sputter工艺简介,Sputter关键控制要素,工艺参数：本底真空和压力上升，气体压力和气体流量，溅射功率和溅射时间，加热温度，TM值,质量控制（方法）：Rs(方块电阻)，PI(测量particle数量)，Thickness(薄膜厚度)，Stress(薄膜应力),TM值：Target-Magnet 间距离 TM值对溅射的影响非常大，而随着Target的使用，Target会变薄，从而使TM值变小，这时往往表现为Rs均匀性变差。这就要求Magnet Bar随着Target的使用量而进行相应的调整。刚换完靶材后，TM值比较小，当靶材消耗到一定程度后，需要适当调整TM值，从而改善Rs均匀性。,三、Sputter工艺简介,三、Sputter工艺简介质量控制：Rs测量的是薄膜的电学性能，测量仪器为4探针设备（4-probe）。控制值为Rs平均值（单位为方块电阻），均匀性。PI是采用光学的方法测量薄膜上的defect，主要为Dep中产生的particle数量，Gate要求小于50ea,SD要求小于100ea，ITO要求小于150ea.Thickness是采用机械的方法测量薄膜厚度，测量仪器为a-step设备。它是检测非透明薄膜厚度的常用手段。Sputter所dep的三层薄膜均可以用a-step设备来测试。另外，由于ITO为透明膜，它也可以用光学方法来测试。Stress测量的是薄膜应力，薄膜应力太大，容易引起玻璃基板弯曲乃至broken。质量控制中的Rs和PI为经常测试项目，Thickness和Stress为非经常测试项目。,三、Sputter工艺简介,溅射功率：溅射功率主要由直流电源提供。针对不同的工艺可以设定不同的溅射功率。镀膜的时候，采用恒功率溅射。一定时间内，如果溅射功率越大，沉膜效率就越高。溅射时间：一定功率时，若溅射时间越长，成膜厚度越厚。但是考虑到金属膜溅射后的应力都比较大，因此溅射时间不宜太长。,SiNX绝缘膜：通过SiH4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、子活性基 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03）,n+a-Si:H欧姆接触层：在SiH4气体中参入少量PH3气体通过辉光放电在衬底上成膜。,PECVD 绝缘膜、有源膜成膜机理,a-Si:H：低隙态密度、深能级杂质少、高迁移率、暗态电阻率高,(2)a-SiNx:H：i.作为介质层和绝缘层，介电常数适中，耐压能力强，电阻率高，固定电荷 少，稳定性好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀。ii.作为钝化层，密度较高，针孔少。,(3)n+a-Si：具有较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。,-成膜机理,-膜性能要求,四、PECVD工艺简介,四、PECVD工艺简介,多层膜(有源层)和PVX(保护层),四、PECVD工艺简介,利用化学反应方式,将反应物(气体)生成固态的产物,并沉积在基片表面的薄膜沉积技术.,四、PECVD工艺简介,PECVD设备主要由主设备和辅助设备构成,它是立体布局,主设备和辅助设备不在同一层.,五、Photo工艺简介,光刻就是以光刻胶为材料在玻璃基板表面形成TFT pattern，这个TFT pattern的作用就是保护在它下面的金属或者其他的薄膜，使其在下一道刻蚀工序中不被刻蚀掉，从而最终形成我们所需要的TFT pattern。,Coat&Exposure,Development,Glass,TFT Panel,五、Photo工艺简介,(1)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。,Coat,三个主要步骤：他们是涂胶 Coater，曝光 Exposure，显影 Development,此过程通过Track机单元来实现。,五、Photo工艺简介,(2)曝光Exposure,Exposure,mask,通过Mask的遮光作用，有选择性的将光刻胶感光。此过程通过曝光机来实现。,五、Photo工艺简介,(3)显影 Development,通过化学作用将感光的光刻胶溶解去掉，将未感光的光刻胶固化。,五、Photo工艺简介,1.光刻工序在整个阵列工序中起着承上启下的作用，它和其他两个阵 列工序一样，光刻工序使用5MASK工艺处理玻璃基板，具体的说，就是将最终要在玻璃基板上形成的TFT pattern 分成GATE,ACTIVE,S/D,VIA,ITO2.5个层，每次曝光形成一个层，最后叠加形成最终的TFT pattern。,五、Photo工艺简介,分为TRACK和曝光机两部分：曝光机利用光刻胶的光敏性将MASK上的图像格式投影到玻璃基板上.在PHOTO工序，除了曝光机以外的设备通称为TRACK机，包括-清洗设备：Advanced Scrubber;涂胶设备：Coater烘烤设备：前烘Soft Bake、后烘Hard Bake设备；冷却Cooling设备等。,六、Etch工艺简介,PR Mask后，利用化学药剂去除薄膜形成Pattern,主要适于金属膜或ITO PATTERN的形成。有利于选择比和大面积刻蚀的均匀度,生产性的提高,成本的降低。,湿法刻蚀:,干法刻蚀：,利用真空气体和RF Power 生成的Gas Plasma反应产生原子和原子团，该原子和原子团与淀积在基板上的物质反应生成挥发性物质或者发生碰撞。利用该原理可进行干法刻蚀。,六、Etch工艺简介,Etch中的各向同性:在各个方向上具有相同的刻蚀速率。Wet Etch 及部分Plasma Etch属于各向同性。,各向同性 vs.各向异性,Etch中的各向异性:刻蚀具有高度的取向性.仅应用于Plasma Etch,六、Etch工艺简介,刻蚀液种类及配比：,H3PO4:CH3COOH:HNO3:H2O=72:10:2:16 wt%HCl:CH3COOH:H2O=22:6:72 wt%,Al：4AL+2HNO3 2AL2O3+N2+H2 H3PO4+AL2O3 AL(PO4)+H2OMo：4Mo+2HNO3 2Mo2O3+N2+H2 H3PO4+Mo2O3 Mo(PO4)+H2OCH3COOH 缓冲，调节浓度H2O减少 ETCHANT粘性,化学反应式：,主要参数：,Temp：401Time：84sec（40+22+22)Type:Spray,Spray,Spray（飞沫）,六、Etch工艺简介,湿法刻蚀,GATE ETCH,S/D ETCH,ITO ETCH,IXO,ITO,六、Etch工艺简介,Glass,Gate,a-Si:H(1300),n+a-Si(500),a-Si:L(500),Glass,Gate,a-Si:H,a-Si:L(500),n+a-Si(500),Glass,Gate,P-SiNx(2500),Via hole,干法刻蚀,Active Etch,N+Etch,VIA Hole Etch,七、Strip工艺简介,WET STRIP即光刻胶的剥离。在ARRAY PROCESS中，每层顺序经过成膜（THIN FILM）曝光（PHOTO）刻蚀（ETCH）之后已经形成PATTERN，剥离就是在这些过程完成之后把用于在薄膜上形成PATTERN的光刻胶去掉，从而这一层膜的完整的工艺即告结束。,Mask工艺流程,八、4Mask与5Mask比较,4Mask与5Mask不同之处在于4mask将Active层与S/D层一起沉积，涂覆PR胶后进行一次mask，在PR胶上形成一个凹坑。显影后进行第一次S/D层和Active层的刻蚀，然后Ashing使PR胶凹坑处露出S/D层，接着进行第二次S/D层和N+层的干法刻蚀，最后进行剥离，同时完成这两层的全过程。,八、4Mask与5Mask比较,Glass,Pixel,Data,Passivation SiNx,n+a-Si,a-Si,GateinsulatorSiNx,八、4Mask&5MASK工艺流程比较,Via hole,Gate,4Mask工艺流程 1.Gate process 2.SDT process 3.PVX process 4.ITO process,九、4Mask工艺流程介绍,Gate Mask目的:为形成Gate Line,通过光刻形成PR pattern,设备工艺流程：,入口Conveyor,EUV,Roller Brush&AAJET,Exposure,Dehydration Bake,Air Knife,LPD,Spin Coater,Pre-Coater,Interface,Pre-Bake,EBR,姿势变换,Out C/V,Develop,Titler,AOI,Post Bake,AK,置换水洗和直水洗,九、4Mask工艺流程介绍-Gate process,glass,Initial Cleaning,九、4Mask工艺流程介绍-Gate process,glass,sputterGate Layer,sputter-利用气体轰击金属靶材，将金属原子溅射到玻璃基板上，形成Gate（栅电极）层,九、4Mask工艺流程介绍-Gate processDeposition,Sputter Chamber,Transfer Chamber,L/UL Chamber,Transfer System,九、4Mask工艺流程介绍-Gate process-Sputter Equipment,九、4Mask工艺流程介绍-Gate process,Cleaning目的：要在PR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。,将玻璃基板从水平状态变换为倾斜状态。,Conveyor,EUV,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,Roller Bush&AA jet,沿着玻璃基板传送的方向分别要经过Pre-wet,Roller Brush,AA-Jet,中间Spray,直水洗5部分。,AK(Air Knife),此单元通过Air knife喷出的干燥高压空气对玻璃基板进行干燥，Air knife上下各有一个。,九、4Mask工艺流程介绍-Gate process-Bake,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。,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。,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。,中间冷却单元(IMC)：Intermediate Cooling用于在加热之后对玻璃基板进行自然冷却。,在玻璃基板上涂上光刻胶，然后在EBR部分将玻璃基板周围的PR胶去除，以免滴落污染设备，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）.,九、4Mask工艺流程介绍-Gate process-PR Coater,九、4Mask工艺流程介绍-Gate process-Interface,Interface：是Track设备与曝光机的接口设备。主要包括五部分：基板接收部；基板传送部；搬送Conveyer；Buffer；MHU,基板接收部：受取Pin从Pre-bake的MHU接收到基板后，位于stage对角的两个整列Pin对基板进行位置调整，然后stage进行旋转调整以便满足基板的曝光方向要求。,Buffer(BF)：在Track部分与曝光部分的生产节拍出现脱节时，将玻璃基板暂存于Buffer中，起到缓冲的作用。,搬送Conveyer：玻璃基板由传送部传送到搬送C/V后，C/V上的整列Guide对玻璃基板位置进行调整，然后向下一单元进行搬送。,glass,mask,Photo Aligner,扫描曝光方式（scanner）：高压水银灯发出的UV光通过光路传导到 Arc Slit forming Unit后变成弧形光，再通过UM光学系统使光线平行,之后垂直照在Mask,将mask上的图形成像在Plate上。曝光时Mask和Plate同时运动完成曝光.,九、4Mask工艺流程介绍-Gate process,Gate层所镀膜的材料及膜厚：AlNd：3000 Mo：400,九、4Mask工艺流程介绍-Gate processParameter,Gate层所镀膜的功率；Ar流量；压力：AlNd/Mo=100/90W；200sccm；0.3Pa,Gate层Particle标准：5 40ea,Gate层Rs标准：0.350.1/,Gate层Sputter溅射温度：120（其中L/UL Chamber预热温度为130，Sputter Chamber温度为220）,Gate层所用设备：#ATSP01、#ATSP02、#ATSP03,九、4Mask工艺流程介绍-Gate processAligner,曝光机的全称是MIRROR PROJETION MASK ALIGNER(镜像投影MASK对位仪)，它的作用是对涂好光刻胶的玻璃基板进行曝光，所采用的方式就是利用光刻胶的光敏性将MASK上的图像格式投影到玻璃基板上.,机械预对位工序：这个工序的目的是检测玻璃基板在PLATE CHUCK上的位置。,AFC（聚焦度检测）工序：这个工序的目的是位了调整MASK的像在玻璃基板上的清晰度,曝光扫描工序：这个工序就是对玻璃基板进行曝光扫描。,九、4Mask工艺流程介绍-Gate processDeveloper,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。,九、4Mask工艺流程介绍-Gate processWet Etch,九、4Mask工艺流程介绍-Gate processWet Etch,Etch Rate,RequirementItems,Uniformity,Seletctivity,Profile,CD Bais,Requirement Items of Wet Etch,gate,Gate Strip,目的:去除Gate Pattern上的PR,STRIP就是利用腐蚀液经过化学反应去掉膜上面的光刻胶。化学反应主要是把光刻胶的长链结构断开，从而达到去除的目的。,九、4Mask工艺流程介绍-Gate processStrip,glass,N+a-si,g-SiNx,a-si,glass,Pre Dep Cleaning,Mutli Layer:PECVD（离子增强化学气相沉积）,-g-SINx：绝缘层-a-SI：半导体层-N+a-SI：参杂半导体,九、4Mask工艺流程介绍-SDT process,glass,Pre Dep Cleaning,SD Dep,-沉积前对基板进行Cleaning，去除PT，有机物。sputter-利用气体轰击金属靶材，将金属原子溅射到玻璃基板上，形成SD（Source/Drain源漏电极）层。,SD Layer：MO,九、4Mask工艺流程介绍-SDT process,GT Exposal Develop,利用光栅或半透膜降低光照强度使中央部分的光刻胶一部分变性,九、4Mask工艺流程介绍-SDT process,glass,glass,1st SD Etch-Wet Etch,Active Etch-Dry Etch,-利用真空气体和RF Power 生成的Gas Plasma反应产生原子和原子团，该原子和原子团与淀积在基板上的物质反应生成挥发性物质。利用该原理可进行干法刻蚀。,-将SD层未受光刻胶保护的部分用湿刻的方法刻蚀掉。,九、4Mask工艺流程介绍-SDT process,glass,Ashing,-灰化。显影后用反应气体干刻击碎光刻胶，使其整体变薄，中央部分露出SD层,九、4Mask工艺流程介绍-SDT process,glass,glass,2st SD Etch,N+Etch,九、4Mask工艺流程介绍-SDT process,glass,SD Strip,九、4Mask工艺流程介绍-SDT process,1.Pre Dep.Clean,目的:PVX dep.前去除glass上残留的particle及有机物,标准：Particle150EA，1um,PROCESS:EUV-BRUSH-MS(Mega-Sonic)-Air Kinfe,九、4Mask工艺流程介绍-PVX process,glass,PVX Dep,九、4Mask工艺流程介绍-PVX process,3.VIA Mask,目的:通过刻蚀PVX layer,使S/D和Pixel电极连接,GLASS,GATE,九、4Mask工艺流程介绍-PVX process,VIA Hole Wet Strip,目的:去除Via Hole Pattern上的PR,九、4Mask工艺流程介绍-PVX process,1.Pre Dep.Clean,目的:ITO dep.前去除glass上残留的particle及有机物,标准：Particle100EA，1um,PROCESS:EUV-BRUSH-MS(Mega-Sonic)-Air Kinfe,九、4Mask工艺流程介绍-ITO process,2.ITO Deposition,目的:为形成Pixel电极,通过Sputter进行ITO沉积,3.ITO Mask,目的:为形成Pixel电极,通过Photo Lithography process形成PR pattern,ITO Wet Etch,目的:ITO Dep后,去除残留在Glass上的Particle和有机物,九、4Mask工艺流程介绍-ITO process,glass,ITO Strip,5.ITO Wet Strip,目的:通过去除PR,形成ITO pattern,九、4Mask工艺流程介绍-ITO process,谢谢大家,QA/OQALWM,