Array工艺过程.ppt

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1、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

2、,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,G

3、ATE,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

4、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

5、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

6、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，

7、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

8、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Mas

9、k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MAS

10、K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

11、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

12、 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),

13、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

14、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

15、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,sputt

16、er-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。,

17、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

18、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

19、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

20、，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

21、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 A

22、LIGNER(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

23、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 pr

24、ocessStrip,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 proce

25、ss,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

26、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、4Ma

27、sk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

28、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,