TFT制程详解

TFTCF之結構BM→塗佈(RGB)→SiO2→ITOSiO2CF(1.30μSiO2ITO(0.15μGlass(0.7mm)BMGBRBRGBRG保護層(SiNx)汲極金屬層(drain)Cr+Al源極金屬層(SORURCE)Cr+Al歐姆接觸層玻璃基板閘極(Gate)半導體層(a-Si)閘極絕緣層(SiNx)ITO層TFT元件結構示意圖：LCD液晶顯示原理圖偏光板(一)偏光板(二)液晶光行進方向XYZ暗*施加電場，液晶Tilt光線直進不偏轉光行進方向XYZ亮液晶*不施加電場，液晶Twist偏光板(一)偏光板(二)光線沿液晶光軸偏轉LCD面板構造圖下玻璃基板上玻璃基板上偏光板間隔劑液晶分子下偏光板框膠配向膜ITO電極彩色濾光板液晶層LCD模組分解示意圖金屬框LCD面板Y-PCBY-TABX-PCB側光螺絲AAAAAAAAAAAAAAX-TAB間隔橡膠-X間隔橡膠-Y間隔橡膠-X間隔橡膠-Y跳接線TFT面板前工程流程圖TFT基板投入基板切裂基板洗淨PI印刷PI預烤PI硬烤配向CF基板投入基板洗淨PI印刷PI預烤PI硬烤配向預備乾燥基板組立熱壓著CELL後製程基板洗淨/乾燥基板洗淨/乾燥間隔劑散佈框膠塗寫銀膠打點一﹑AUnit的基本概念(a)在CF基板上製作基板ID(b)決定TFT基板是以FULLSIZE或1/3size投入(c)將TFT及CF基板洗淨(d)在TFT及CF基板上印刷PI液，使其形成配向膜(e)檢查自動配向膜及硬化配向膜(f)對TFT及CF基板上的配向膜進行配向Panel工程AUnit簡介1.AUnit製程流程示意圖(一)：TFT基板投入及一次切裂CF基板投入(TFTHALFSIZE由此投入)MultiLoader(PTM1)雷射Marking(TFTFULLSIZE由此投入)PI前基板洗淨PI前基板洗淨MultiLoader(PTM2)MultiLoader(PCM2)(自動檢查NG基板回收後由此投入)PI塗佈PI塗佈(預烤基板呈星型方式分布)PI膜自動檢查PI膜自動檢查(NG基板收於本燒成爐前的Buffer後回收)1.AUnit製程流程示意圖(二)：PI硬烤爐PI硬烤爐MultiLoader(PTM3)MultiLoader(PCM3)(硬烤後保留基板由此投入)配向裝置組配向裝置組(用呼氣像方式檢查品位)配向後基板洗淨配向後基板洗淨基板乾燥爐基板乾燥爐PANEL-B各工程PANEL-B各工程3.TFTLINE及CFLINE共同裝置簡介：1.)PI前洗基板洗淨/乾燥裝置各設備簡介1.WET(1)部a.流程:準備區→洗劑Brush→純水淋洗2.WET(2)部:WET(1)至WET(2)有風刀清除WET(1)殘存水分a.流程:純水US→純水US→CJ→MSb.純水US係使用兩台超音波產生器超音波震盪清除不潔c.CJ:使用高壓水柱清除基板上之不潔d.MS:使用超音波產生器震盪清除不潔3.風刀部:利用風切將水吹除4.IR部:加熱板,提供溫度以乾燥基板5.UV部:消除有機物6.CP部:以兩枚冷卻板通冷卻水冷卻MS洗淨原理1.振動加速度作用2.擴散作用振盪子1.25℃下，音速C＝1500m/sec，以頻率f＝1MHz，λ/2=0.75mm，2.產生cavitation音波強度之最低限度W≧100W/cm2。3.超音波在1MHz產生之加速度為重力加速度之100000倍。排氣Air毛刷CavitationJet洗淨原理Air水壓:10~20Kg/cm2印刷的方式:PI經由A輪轉印到P輪的凸版上，再經由凸版均勻的將PI液塗佈在基板上。(如下圖)PI轉寫工程在TFT面板製程中所佔的角色繷PI睪糛糒よキ膀狾A近P近★PI轉寫就是屬於A-UNIT主要的作用是在玻璃基板上形成配向膜經過配向工程產生液晶分子所需之預傾角。★配向膜製作的方法:1.PI液印刷2.配向工程對配向膜材料之要求PI液(聚醯亞胺)良好之印刷性與ITO玻璃良好之密著性膜強度化學穩定度高耐熱性均勻得液晶配向性低雜質高透明性絕緣性.高電壓保持率低殘留電壓低溫成形液晶分子線狀配向欠陷預傾角為0度液晶分子站立方向不一樣電壓印加液晶配向膜液晶分子預傾角為2度液晶分子站立方向一樣電壓印加液晶配向膜預傾角一、為何需要預傾角?電壓保持率1.何謂電壓保持率:在液晶面板上施加電壓後，再將電壓OFF，一定時間後(一般為16.7msec)，液晶面板上電壓的殘留量。2.為何要電壓保持率:避免液晶面板的閃爍。90O0O液晶站立角度印加電壓液晶分子在基板上為水平板上為垂直液晶分子在基90O0O液晶站立角度印加電壓液晶面板的透過率變化一定週期透過率變化電壓印加直後一定週期後電壓低下對人眼而言為閃爍低殘留DC1.殘像:在液晶面板上長時間印加電壓，電壓OFF後，影像殘留的現象。2.為何會有殘像:+_+__+_+液晶電極電極配向膜配向膜a)電壓印加前+_+__+_++_b)電壓印加後+_+__+_+c)電壓OFF-和+的分極存在而使電壓發生直流電壓發生裝置ion離子在-和+極分極高密著性1.為何要高密著性:配向膜於有段差之TFT基板塗佈後，須進行配向處理。在段差附近的配向強度突增，產生配向膜的剝離。2.為何PI易剝離:PI之骨骼硬，極性基少，與基板間的凡得瓦力小，故接著性差。3.提升密著性的方法:PI骨骼柔軟化、在配向劑中加入偶合劑配向膜基板TFT此部分易發生剝離配向滾輪印刷性1.如何塗佈配向膜:工業上目前接使用凸版印刷性2.為何需要均一之膜厚:預傾角的膜厚依存性避免配向不均LCD的表示不均3.配向劑中使用之溶劑g-BL(表面張力44.6dyne/cm)NMP(表面張力42.4dyne/cm)BC(表面張力27.0dyne/cm)g-BL及NMP對可溶性PI有良好之溶解度，但BC則無。4.如何提升印刷性:降低溶劑表面張力(添加BC)黏度最適化添加劑OOg-BLNMPONCH3C4H9-O-C2H4-OHBCPI轉寫工程機構組成概念PI轉寫工程主要是由下列機構所組成★PI前洗淨機主要目的:在TFT工程中，必須藉助許多的洗淨過程來避免製程中的不確定性。洗淨的主要目的，是針對下列四種危害製程良率的污染源予以隔絕：1.有機污染:像是人體的皮膚、油脂、化妝品、空氣中的油氣、物的污染源…….等等。2.無機污染:人體的汗、顏料、塵埃、金屬屑……等等。3.工程污染:搬運、裝置運轉、包裝紙材、其他製程殘留物…….等等。4.表面變質。二、PI轉寫機★轉寫機:基板進入後,經過對位,真空吸著,A輪與P輪(凸版)展色,便開始印刷,將PI液均勻的印在基板上為面板最複雜的製程。★預烤爐將PI膜的溶劑烤乾。★檢查機運用光源掃描,檢查印刷欠陷,如果發現則將基板回收運用剝膜機,剝膜後再投入。★硬烤爐將PI膜完成最終乾燥,加強附著性。三、PI轉寫工程作業基礎PI轉寫工程主要有下列幾種作業方式：★品種切換是目前轉寫工程最複雜的作業方式,主要是因為品種的切換，也必須更改設備一些設定,例如各品種程式;APR版尺寸;基板定位PIN;CCD讀取位置等,以二廠來說目前生產的有14.1吋、15吋等又分HALFSIZE/FULLSIZE,1/3SIZE,但做法大同小異。★APR版是由工程部設計交由廠商做出,購入之後還要經過檢証確認尺寸精度無誤才能使用,流品品位的好壞APR版佔大部份,可以經由流品前ITO基板看品位,是否有固定點(所為固定點是有異物黏在APR版上造成固定位置不沾)及刮刀條紋(是刮刀刀刃上有異物或PI結塊所造成)。PI轉寫工程作業基礎APR版的清潔也是重要的作業方式之一，因為APR版在使用完之後上面佈滿PI液，必須用NMP溶劑浸泡著，以除去上面之PI液，浸泡之後要用電子級酒精洗掉APR版上之NMP溶劑，再用純水沖洗然後再用空氣槍吹去APR版上之水份，如果沒清潔乾淨將會影響下一次的使用。A輪的清潔是在切換時用NMP溶劑沾無塵紙擦拭A輪直到A輪上無PI液殘留，然後用無塵紙沾酒精擦拭A輪直到清潔為止後用無塵紙沾丙酮檢視是否擦乾淨(看A輪上丙酮的揮發是否一致)。PI轉寫工程作業基礎刮刀的清潔是用無塵紙沾NMP擦拭直到刮刀上無殘留PI為止,再用無塵紙沾酒精擦拭,注意要點是擦拭時須小心不能傷到刀刃部。PI供給管路的清潔是將NMP裝入鋼瓶中,沖洗管路中的PI液然後再將管路中的NMP噴乾淨,拆下濾心(此時須注意濾心內的細部零件)泡入NMP溶劑中。PI轉寫工程作業基礎挑點是目前轉寫工程最棘手的作業，原因是必須靠作業者經驗的累積才能作好的工作，以目前生產的經驗挑點往往影響不少生產時間，也會降低良率，提生作業者能力是很重要的。結論：生產是作業者的第一要務，設備的TAKETIME有其極限，而作業方式的熟練可以縮短作業時間，提高稼動率，唯有作業者自身去了解各項作業程序，才能確保生產的質與量還有工作安全。PI轉寫工程的不良與成因PI不沾基板不潔造成APR版受污染,形成不沾,基板在轉寫前會先經過洗淨機,其製程中有毛刷可以調整毛刷壓入量來改善基板不潔的問題但須注意有無橫條紋轉寫工程對塵粒非常敏感,人在無塵室中就是最大的發塵源,人在無塵室走動會將高架地板上的塵埃帶起,進而影響生產品質,所以在生產時嚴格禁止在設備附近走動PI轉寫工程的安全衛生在轉寫工程作業上要注意的事項有下列幾點化材的使用：在作業上接觸到的有酒精;丙酮;PI;NMP溶劑等這些化學物品對身體有害,作業者要做好防護措施例如戴防丙酮手套,口罩,萬一皮膚接觸到用大量純水沖洗,現場也有淋洗室,使用這些化材也要注意遠離高溫的地方,因為這些化材是極度易燃使用上要特別小心。PI轉寫工程的安全衛生設備操作作業者在操作設備也要注意安全,雖然設備的防呆設施做的很好但還是要特別注意,舉一實例說明在奇晶光電有人在做設備維修,因設備有死角另一端的人看不到維修者而操作機台,造成維修者被機器壓住不治死亡,所以設備維修時一定要將設備停止,嚴禁操作機台還有設備會動作的地方人員也要特別注意,還有除靜電裝置帶有高電壓在清掃時要將電源關閉,也有些機台有高溫也要注意以防燙傷。配向機:a.)配向原理,配向機前後各有一台USCleaner清除基板上的異物,動作上為配向滾輪僅作上下動作而基板平台則為旋轉兼前後移動,且TFT基板以兩台配向機進行TFT基板兩次配向動作,CF基板亦同b.)配向布捲布作業在專屬隔離之配向作業清潔室進行配向的目的:將已經完成塗佈預烤、硬烤的PI層，利用特定的配向布刮出一道道的淺痕，以利液晶分子統一排列方向。配向的方法:利用將配向布捲上滾輪，然後調整所需要的配向強度、密度、角度之後，將基板送入進行配向。其中，因為TFT基板表面的段差(高低起伏)比較大，所以利用兩台配向機加強配向。配向布的介紹：人造絲：(TFT所使用)人造絲纖維是將針葉樹溶解的紙漿、將其從噴嘴噴出硬化而製成的半天然纖維，由噴嘴所噴出之一條條的細絲，將其40～50條細絲集成一條線，就稱為連續的長纖維，RUBBING用的大多是2.5denier到3.0denier之間為最多，人造細絲的表面均具有凹凸的線痕其間隔大約3～4μm左右，而人造絲會被廣泛使用在RUBBING上是因為其細絲表面的凸起部分會接觸配向膜，因而布毛細的部分比粗的部分更容易進行配向，對於高密度要求的配向，以這種材質配向會得到最好的效果此外，人造絲內含有10%的水分，比其他的一些用合成纖維製成的配向布，更能防止靜電氣發生rw基板配向滾輪V基板W布毛壓入量接觸長度配向布布毛長度配向工程注意事項靜電氣的影響:1.靜電對於基板的影響很大，尤其對於TFT基板上的元件殺傷力更不可忽視。由於配向工程是全線中靜電產生最大的步驟因此必需更為謹慎面對靜電的問題。在配向機的前後都有除靜電器。2.異物問題:由於配向布和基板的PI觸接可能造成很大的發塵度所以在配向前後都設有US乾式洗淨機，儘量將發塵度減到最低。BUnit的基本概念a.)在CF基板上塗上框膠b.)在TFT基板上點上銀膠c.)在TFT基板上灑上間隔劑d.)管制流品品位，進行基板OX，XO，OO