[精选]液晶材料与技术(11)——LCD工艺技术讨论—阵列137303.pptx

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1、液晶材料与技术（9）LCD工艺技术 阵列关键工艺 制屏关键工艺 模组关键工艺2n 阵列关键工艺n 制屏关键工艺n 模组关键工艺3Array制程中的几个主要技术n清洗n溅射（PVD)nCVD（PECVD）n曝光和显影n刻蚀工艺4n与灰尘做斗争是TFT-LCD行业永恒的任务！n 进入TFT-LCD制造车间看到最多的设备就是各式各样的清洗装置n 有人估计在液晶显示器的整个制备工艺中清洗工艺的工作量占总工作量的30%-40%，n 而且随着液晶显示技术的不断进步清洗工艺正发挥着越来越重要的作用。5n 几个纳米的颗粒就会造成膜的表面状态的起伏，微米量级的颗粒就会造成膜的断裂或短路，或者破坏器件的电学特性。

2、玻璃基板表面的任何有机溶剂可能造成膜的脱落和溶解。n 不仅要消除各种微小颗啦，还要消除各种可能的有机污染。6洗净原理及方法 湿式化学清洗超声波湿式清洗干式清洗刷洗紫外线照射清洗高压液体喷淋二流体喷淋清洗等离子体清洗浸泡式超声波清洗法流水式高频超声波清洗法超高压微细颗粒水喷射清洗7n1.湿式化学清洗n 所谓湿式化学清洗技术，是以液态酸、碱溶剂与去离子水.之混合液清洗基板表面，并干燥的程序。n 化学清洗不仅可以有效去除有机物，也可以通过化学反应有效去除金属等无机污染物。n 但是湿式化学清洗法有时不但不能去除微粒，反而会增加微粒在基板表面附着的可能性。仅仅采用湿式化学清洗还不能完全解决问题。8n2.

3、涮洗(擦洗)n 刷洗是利用刷子在基板表面滚动去除微粒及有机薄膜的一种机械清洗方法。n 清洗溶液一般采用去离子水.加上一些可以降低水的表面张力的清洁剂。n 在不同工艺阶段的清洗对刷洗的要求是不一样的。n 刷洗中需要注意的是防止刷毛对基板图形的损伤，刷毛的品质非常重要，在基板成膜以后的清洗中，刷毛最好不要直接接触基板图形表面。9n 刷洗的方法有两种：一种是横向滚刷，即圆滚的轴线平行与玻璃板基所在的平面，另一种是纵向滚刷，即圆滚的轴线是与玻璃板基所在的平面垂直的。10n 使用刷洗方法应注意的是：n 必须保持刷子经常清洁，防止由于刷子上粘染的污垢把玻璃板基弄脏而造成再污染。n 一般刷子的使用寿命都不长

4、，使用时间长了还会发生掉毛现象，因此需要定期更换。n 特别应该注意的是，当玻璃板基上的涂层材质比较松软时，刷洗时容易造成膜层被划伤，因此这时不宜采用刷洗的方法。11n 3.高压液体喷淋n 是利用高压泵把清洗用水加压到1030公斤的高压力，再通过喷嘴把高压低流速的水转化成低压高流速的清洗水喷射到玻璃基板的表面进行清洗的，为了扩大清洗面常使用能形成扁平扇形状清洗面的喷嘴。n 用这种方法可去除玻璃基板上的35m的粒子。n 用这种方法可对在流水线上运行的玻璃基板进行连续化的在线清洗。n 对于较小微粒而言，去除效率并不高。n 一般液体压力达 到100 psig(1 psig的单位是1磅/平方英寸=689

5、4.757 N m-2)才可以有效去除微粒，但如此的高压会对基板表面图形产生伤害。12TFT-LCD设计及制作n4.二流体喷淋清洗n 将一种高压气态流体与一种液态流体混合后，再通过一种特殊的喷嘴（超音速喷嘴）使高压气体与清洗液形成的液滴，以超过声音在空气中的传播速度（340 米/秒）的速度喷出，而把需要清洗的物体放在一个可发生旋转的圆盘上并使它做旋转运动，当从喷嘴中喷射出的液滴喷射到做旋转运动的被清洗物体上时，就会立即崩解并对被清洗物体产生强大的冲击清洗作用，此时清洗液的速度可达到1000 米/秒，在被清洗物体上附着的超微小颗粒在双流体清洗液喷射时产生的冲击波作用、被清洗物体表面受到冲击时产生

6、的振动作用、液滴沿被清洗物体表面高速喷射这三种作用的协同作用下而被去除。n 能取得对粒径在0.1 m 的微细颗粒的去除率达到80%以上的效果。13TFT-LCD设计及制作n 流体的主要成分是水、乙醇、氨水、除臭剂、抗静电剂、表面活性剂等;高压气体主要是压缩空气、氮气(N2)、蒸气。14TFT-LCD设计及制作n5.超声波n 超声波具有很高的能量，它在传媒液体中传播时，把能量传递给传媒质点，传媒质点再将能量传递到清洗对象物表面，将声能转化为机械振动能，造成污垢解离分散。15TFT-LCD设计及制作n 干法清洗与湿法清洗相比，虽然它在玻璃基板上污垢量较大的情况下，清洗效果往往不如湿法，但当湿法使用

7、的药液难以渗透到微米级的细微缝隙中时，或被清除的污垢是有机物时，使用干法清洗会有较好的效果。n 而且干法清洗具有不需对用过的清洗液进行废液处理，环境负荷小等优点。所以有时要采用干法清洗，或做为湿法清洗工艺中的一个环节使用，以提高清洗效果。干式清洗16TFT-LCD设计及制作n 干洗技术由于可以有效清除灰尘等微粒子，而且可以节约大量水资源，因而受到重视。n 目前在液晶显示器制备工艺中使用的干法清洗技术主要有紫外线照射清洗和等离子体清洗两种。17TFT-LCD设计及制作n（1）紫外线照射清洗（UV光清洗）n 紫外线照射清洗的原理是利用装在石英玻璃管中制成的低压汞灯，在工作时发出的短波紫外光进行清洗

8、的，紫外线具有较高的能量，而且波长越短的紫外光能量越高。当紫外光照射到污垢上时，物质的分子吸收紫外光后会处于高能量的激发状态并可能发生分子内的化学键断裂而分解。n 紫外线在与空气中氧气作用时，可以把氧气分子激发并转化成化学反应能力比氧气更强的臭氧或活性氧原子，臭氧或活性氧原子在与污垢分子反应时，（特别是有机物分子时）就可以将污垢分解成水、二氧化碳等小分子而被除去。n 所以用紫外线照射被污染的玻璃基板可以达到清洗的效果。18TFT-LCD设计及制作n 但是在采用紫外线照射清洗时应注意它存在的几个n 问题。n 一是紫外线照射清洗使用的低压汞灯的寿命有一定限制，一般维持在10002000小时左右，所

9、以使用一定时间后就要进行一次更换设备和修整，频繁更换产生的低压汞灯等废弃物会使环境的负荷大大增加。n 二是随着液晶显示技术的不断进步，玻璃基板的尺寸不断加大处理、速度不断加快，要求紫外线照射清洗使用的设备也要大型化和大幅度提高功率，但这对紫外线照射清洗设备来说是有很大难度的。19TFT-LCD设计及制作n（2）等离子（体）清洗n 另一种常用的干法清洗技术是等离子（体）清洗。n 在电场中保持低压状态的一些气态分子在辉光放电的情况下，可以分解出加速运动的电子和解离成带有正、负电荷的原子和分子，这些物质微粒都处于高能量的激发状态。n 在产生这些物质微粒的过程中还伴随产生紫外线等高能态光线。把以这种形

10、式存在的物质状态称为等离子体，也是物质除了以固态、液态、气态方式存在之外的第四种存在状态。20TFT-LCD设计及制作n 由于在等离子体存在许多高能态的物质，所以当等离子体与玻璃基板上的污垢接触时，这些处于活化状态的物质微粒就会与污垢反应使污垢分子分解而被去除。21TFT-LCD设计及制作n 利用等离子体产生自由基与污染物反应，例如:n 氧(O2)等离子体可去除光刻胶和细小有机物;n 氯化氢(HCl)和氩(Ar)混合等离子体用来去除金属污染物;n 三氟化氮(NF3)、氢(H2)及氩(Ar)等离子体可解决各种氧化物污染问题，再以气流将生成物带出反应槽。22TFT-LCD设计及制作n 等离子（体）

11、清洗用于对液晶显示玻璃基板、半导体硅片、电子部件上的有机污垢进行清洗。n 采用等离子（体）清洗不仅可以有效去除污垢，而且可以大大改变表面的性质，增加表面对加工材料的黏合性能。n 而且因为可以在生产线上连续快速处理，所以效率比紫外线清洗更高。23TFT-LCD设计及制作各种常用的基板清洗方法的比较清洗方法 优点 缺点湿式化学清洗 去除金属离子及可溶性不纯物 去除微粒效果不佳 会增加表面的微尘数刷洗 去除大颗粒微尘非常有效 适合清洗疏水性的基板表面不适合去除有图案的表面，会损伤基板高压喷淋 可去除有图案的基板表面微尘 可能损伤基板超声波 去除小微粒非常有效 基板损伤较低 可和化学溶液一起使用 污染

12、物可能会来自化学溶液可剥离的聚合物 去除可溶和不溶物 基板的搬送和储藏方便 干式技术，环保 聚合物的残留物可能污染基板 效率低紫外光/臭氧 去除有机物 干式技术，环保 微尘去除效果差 可能损伤基板24洗净设备 n 整套清洗设备由n 装料周转盒、机械手、传送装置、干洗部分紫外光化学反应清洗舱(紫外单元)和湿洗部分(药液喷淋舱、刷洗、高压喷淋、超声波清洗、气刀)综合组成，形成清洗生产线。2526Array制程中的几个主要技术n清洗n溅射（PVD)nCVD（PECVD）n曝光和显影n刻蚀工艺27什么是PVD？n PVD：physical vapor depositionn 物理气相沉积法28n 在T

13、FT制造工艺中共有5道溅射工序，分别为：n 栅极(G)配线的铝铌(AINb)含金和钼铌合金(MoNb)金属膜或者铜(Cu)金属膜，n 源极和漏极及其配线的铬(Cr)金属膜，n 像素电极的氧化铟锡(ITO)金属膜n 彩色滤光片的铬膜。n 公共电极的氧化铟锡(ITO)金属膜29 1、溅射原理n 溅射主要是一种金属成膜的方法，该方法利用高能量电子的解离作用，使溅射气体离化形成等离子体(如果是直流溅射，这时候伴有辉光放电现象发生)，气体等离子体在电场的加速下轰击靶材，使靶材原子溅射转移到基板表面形成致密的薄膜。30313233n 溅射成膜的基本过程如下:n(1)工艺室抽真空。在大气压下比较容易控制膜的

14、质量。n(2)真空度达到410-l1 Pa时导入氩气，并保持压力稳定。压力对膜的致密性、膜的均匀性和成膜的速率都有影响，在压力达到10-2 Pa时会产生辉光放电。n(3)向阴极(靶材)加载射频(RF)或直流(DC)电压，产生等离子体。RF用于绝缘体成膜，DC用于金属成膜。n(4)等离子体产生后在电场的作用下加速轰击靶材。冲击能量要大于100 eV才比较有效。n(5)靶材弹出的原子附着到玻璃基板，形成需要的膜。34n 在溅射工艺中真空技术非常重要，工艺室抽成真空，一方面可防止阴极、靶材氧化以及控制和消除大气中杂质的影响;另一方面可保证导入的工艺气体在低气压下获得高的放电效率。n 排气泵可以采用低

15、温泵、分子泵等。为了有效控制气体压力，高时也使用电磁阀。粗抽泵也有使用干泵的。35n2、溅射分类 n（1）直流溅射 n（2）射频溅射 n（3）磁控溅射 n（4）反应性溅射 n（5）离子束溅射 36（1）直流溅射（RC):阴极与基板直接加载直流电压。n 1：成膜基板和膜靶材近距离配置。n 2：到达真空状态之后，在靶和基板之间加高电压。n 3：电子和离子在高电压下高速运动，离子撞击靶材，高速运动的电子和离子与气体分子碰撞，产生更多的离子。n 4：离子撞击靶后，把靶材的粒子溅射出去。n 5：被溅射出来的靶材的粒子到达成膜基板上成膜。37直流溅射的优点：n 设备简单 n 溅射率高n 对基板的损伤较小3

16、8直流溅射的缺点：n 1、发生辉光放电，设备的真空程度较差，残留气体影响较大。比如说成长的薄膜和残留气体发生 化学反应，或薄膜中有气泡等。n 2、气体成为等离子体状态，基板也处在高温的等离子状态中。因为高温可能会损伤基板。n 3、原料(靶)是强绝缘体的时候，表面会有离子堆积，使放电中止。n 4、不可以溅射绝缘膜。39n（2）.射频溅射(RF溅射)n 为了避免干扰电台工作，溅射(RF溅射)专用频率规定为13.56 MHz。n 在射频电源交变电场作用下，气体中的电子随之发生振荡，并使气体电离为等离子体，在射频溅射中，电子的运动速度比离子更高，一个周期入射到靶材上的电子数量比离子要多。n 因此，在一

17、段时间以后，靶材上由于电子电荷的堆积形成一个偏压。通过这个偏压轰击靶材建立的平衡称为自偏压vdc。溅射是在这个平衡电压下产生的。40（2）射频溅射（RF）n 1：靶和成膜基板近距离配置。n 2：真空腔体和靶之间加高频率电压。n 3：因为是交流电压，所以带电粒子的加速方向随电压而变。n 4：因为电子比离子轻，容易移动。n 5：靶一侧的电子没有流通渠道、使电子密度升高。n 6：高密度的电子使靶带有负电、会吸引更多的阳离子撞击靶。41射频溅射的优点n 可以溅射二氧化硅等绝缘膜射频溅射的缺点n 对基板损伤大n 相同功率下，溅射速率只有DC溅射的一半n 设备结构复杂42n（3）磁控溅射 n 为了克服DC

18、溅射在高真空情况下由于气体分子密度过低而导致放电不能持续维持的问题，在阴极靶材内侧设置一个磁场，可以使电子在阴极表面作螺旋状前进的运动，这样，即使气体分子密度很小，但由于电子在靶材附近运动的时间延长，因此电子密度相对增大，同样可以保证和气体的碰撞次数，从而解离气体产生等离子体，使放电持续进行。这就是所谓的磁控溅射。n 磁控溅射因为提高了放电效率，得到比较高的溅射率，可以在工艺气体压力较低的情况下工作，减小了气体对膜质的影响，且具有成膜均一性好、重现性好等优点，所以在生产领域中得到广泛应用。但是其靶材利用效率较低。43磁控溅射n 1：成膜基板和靶近距离配置、靶材的后面安装有磁铁。n 2：加高电压

19、之后诱发溅射。n 3：因为靶周围有磁场、电子沿磁力线做螺旋运动。n 4：在螺旋运动电子的周围产生等离子状态、可进行高密度溅射。44n特征 n 1、也可使用高频电源。n 2、在成膜基板附近没有等离子状态、基板不受损伤。n 3、溅射量大。n缺点 n 靶材的磨损不均匀(磁场较强的地方被大量溅射、在磁场南北极中间线附近溅射量较少)。45n(4).反应性溅射 n 在氩气中添加反应性气体，通过溅射得到化合物薄膜的方法称作反应性溅射（reactive sputter）。n 顾名思义，反应性溅射方法即在成膜过程中，添加的反应性气体与靶材发生了反应。反应性气体流量对于膜的生长速度和膜质都会产生影响。46n 反应

20、性溅射根据采用的靶材不同可以分为两种类型，即采用纯金属(含金)靶材进行成膜和采用化合物靶材进行成膜。n 使用纯金属(合金)靶材进行成膜时，成膜气体必须采用氩和反应性气体的混合气体。成膜时，反应性气体与纯金属(合金)靶材反应，并且最终得到化合物薄膜。47n 化合物靶材是针对要得到的化合物薄膜，制作与其成分相一致的靶材。n 通过溅射成膜得到化合物薄膜，成膜过程中的气体仍然要采用氩与反应性气体的混合，因为成膜时膜组分中与反应性气体成分相同的元素容易失去，需要在反应性气体的氛围里进行成膜才能使薄膜的性质优良。n 在TFT-LCD工业中，彩膜黑矩阵的氧化铬/铬(CrOx/Cr)膜要求对可见光吸收性好、反

21、射率低。要满足这样的要求氧化铬膜的质量必须稳定。现在一般采用反应溅射法成膜。48（5）、离子束溅射 n 这是唯一一种不用放电的溅射方法。n 从离子枪(产生离子并加速的设备)发射出来的高速离子照射靶材使其溅射后堆积在基板上成膜。n 其他的几种溅射方式都利用等离子状态、基板同时也受到电子和离子的影响。离子束溅射不采用放电现象。n 但是为了使离子枪持续产生离子也需要供应惰性气体。n(注:使原材料离子化而射向基板的手法被称为离子注入法、而不是溅射。)49n 特征 n 1、不需要放电来产生等离子状态、高真空状态下也可成膜。n 2、离子源独立存在、单独设定容易。n 3、靶材不需要导电性。n 缺点n 1、设

22、备复杂、昂贵。n 2、成膜速度慢。50TFT-LCD设计及制作CVDn 在TFT制备中一共有4层非金属膜需要采用化学气相沉积工艺完成，n 金属栅极的绝缘层(SiNx，SiO2)、n 非晶硅层(a-Si)，n n+非晶硅层(n+a-Si)和n 最后的保护层(SiNx，SiO2)。n 这些非金属膜的质量直接确定了TFT的电学性能，这些非金属膜的制作是TFT工艺技术的核心。51化学气相沉积技术原理n 化学气相沉积技术是利用热能、等离子放电、紫外光照射等形式的能源或上述能源形式的综合利用，使气态物质在灼热的固体热表面上发生化学反应并在该表面上沉积，形成稳定的固态物质膜的工业过程。n 化学气相成膜工艺的

23、参数主要考虑气体流量、气体成分、气体压力、射频功率、电极间距、基板温度和电极结构等。52n 在TFT阵列工艺中，PECVD中的化学反应主要是n SiH4+H2生成a-Sin SiH4+NH3+N2生成SiNx 53n 图6.3所示是CVD成膜的二维模型，气流平行于玻璃基板表面。在主气流与玻璃基板表面之间，气流速率从主气流速率递减到基板表面的零，此区域定义为边界层。54n 因为CVD使用的工艺气体有些是有毒的，有的甚至是剧毒，而且易燃易爆，因此必须要有完善的气体监测与报警系统。n 一般要求气柜要远离工作场所，并配备完善的安全设施。n 废气处理系统一定要达到国家环境保护条件要求，否则不能投入运行。

24、55TFT-LCD设计及制作n CVD涉及的主要设备和材科包括:n 常压化学气相沉积(atmospheric pressure chemical vapor deposition，APCVD);n 低压化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition，LPCVD);n 等离子增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD);56n TFT工艺膜的生长温度比较低，需引入额外的非热能能量或降低反应所需激活能，以得到足够的反应能量。n 等离子体增强化学气相沉积技术的原理是在真空中引进反应气体，

25、以高频放电，使其在平行的电极板间产生等离子，利用低温等离子体作能量源，将样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温度，反应气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成数百埃至数千埃厚度的固态薄膜，这是非晶硅阵列制造工程的核心，直接决定TFT的特性。57n PECVD方法区别于其他CVD方法的特点在于，等离子体中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。n 电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低CVD薄膜沉积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得

26、以在低温下实现。58n工艺气体n 硅烷(SiH4)、n 磷烷(PH3)、n 氨气(NH3)、n 笑气(N2O)、n 氮气(N2)、n 氢气(H2)591、硅烷（气）n 硅烷是制作非晶硅和SiN，SiO的反应气体。n 火灾危险度为大。分子量32.118熔点185.0 101.325 kPa沸点111.5 101.325 kPa液体密度711 kg.m3185 气体密度1.42 kg.m3O，100 kPa比容0.751 8.m3(kg）-l21.1，101.325 kPa临界温度3.4 蒸气压1.33 kPa-163 1 040 kPa-60 4 150 kPa-10 黏度0.0108 mPa.

27、S 101.325 kPa，0 爆炸界限0.8%98%60n 硅烷在常温常压下为具有恶臭的无色气体；n 在室温下能着火，在空气或卤素气体中发生爆炸性燃烧;n 即使用其他气体稀释，如果浓度不够低，仍能自燃。n 硅烷在氩气中含2%、氮气中含2.5%、氢气中含1%时，它仍能着火。n 硅烷浓度在小于1%时不燃，大于3%时自燃，1%3%时可能燃烧。在氧气中燃烧产物为粉状氧化硅和水。61n 硅烷是强还原剂，能与重金属卤化物激烈反应，与氯、溴发生爆炸性反应，与四氯化碳激烈反应。n 因此，对硅烷不能使用氟利昂灭火剂。n 硅烷不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氧化硅，不与润滑油、脂肪反应;对几乎所有的金属无腐蚀性。

28、有时，玻璃中的碱成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空气也可发生爆炸。62n 依据硅烷在化学品安全技术说明书（material safety data sheets,MSDS）的资料，硅烷的致死半浓度（LC50）为9600ppm(4h)，美国政府工业卫生学家会议（American conference of governmenal industrial hygienists，ACGIH）明确规定在每天工作8h或一周40h的情况下，连续工作不影响工作人体健康的硅烷气体临界浓度值（threshold limit value,TLV）为0.05ppm。n 实际上，在工作环境中允许浓度是采用5

29、ppm的基准测定的。n 在低浓度混合气体状况下，由于泄漏在空气中有一定的稳定性，因此建议推荐使用硅烷气体检测器。n 在高浓度纯气体状况下，因其泄漏可能燃烧成大量的二氧化硅(Si02)粉尘，因此可以推荐采用硅烷+二氧硅(SiH4+SiOz)复合型的检测器和紫外/红外(UV/IR)监测器。63n 空气中允许的硅烷浓度为0.5 ppm;一级报警浓度为0.30 ppm；二级报警浓度为0.60 ppm。听到报警，工作人员必须迅速撤离现场。n 在TFT制造中采用的是高纯度的硅烷，对一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水的含量都要求小于0.1 ppm。对氮气和氧气+氩气的含量也要小于1 ppm。642、磷烷n 磷烷是

30、制作n+非晶硅的反应气体，其外观无色，比空气重，并有类似臭鱼的味道，气体经压缩液化后运输;分子量 34.0比重 1.18沸点-87.7 l个大气压冰点/熔点-133.0 l个大气压气体密度 0.0886 lb.(ft)321.1 临界温度 51.9 蒸气压 522 lb m 221.1 65n 磷烷虽然是一种剧毒气体，但是在TIT制作工艺中，生产是在安全条件下进行的。n 在TFT制造中采用的是高纯度的磷烷，其工艺载气氢气也是高纯度的。n 磷烷气体纯度要求在99.999%以上，工艺载气氢气的纯度要求在99.99999%以上。n 工艺载气氢气对氧、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的含量都要求小于0.5 p

31、pm，对氮气和水的含量也要小于1 ppm，磷烷对氢气含量的要求小于0.05 ppm，66n 同一条件下生产的同一次出厂的为一批。不同批次的产品不要混淆。交货时须同时提交产品原料纯度检验单。气瓶上要明确记载气体名称、生产公司的产品编号、纯度、填充日期等。67n 磷烷在空气中允许浓度为0.3 ppm；一级报警浓度为0.25 ppm；二级报警浓度为0.5 ppm。n 听到报警，工作人员必须迅速撤离现场。68n 磷烷是具有自燃性的剧毒气体，皮肤接触液体，会造成刺激和冻伤。多次暴露的会潜在影响健康。吸入磷烷，会损害肺、心、肝、肾、中枢神经系统和骨骼等。n 重复暴露在低浓度磷烷中，产生的症状包括支气管炎、

32、厌食、神经系统问题，以及类似于急性中毒的症状。因此，使用时一定要注意安全操作。693、氨气n 氨气是合成绝缘层和保护膜的反应气体；分子量 17.0比重 0.59沸点 33.4 l个大气压冰点/熔点-77.7 l个大气压气体密度 0.045 lb.(ft)321.1 水溶性 0.848蒸气压 114.4 lb m 221.1 70n 氨气为无色气体，但有强烈刺鼻的气味，在其浓度为20ppm时可以稳定监测。n 氨气具有可燃性，会严重灼伤眼、皮肤及呼吸道。n 当它在空气中的浓度超过15时，会有立即造成火灾及爆炸的危险。n 当氨气大规模泄漏时，工作人员需要穿全身防护服，并立即随时意识到潜在的火灾和爆炸

33、危险。n 氨气的品质纯度要求为99.999wt%以上。使用中需要注意不同批号的产品不要混合使用。714、笑气n 这是合成绝缘层和保护膜的反应气体。n 笑气常温下为无色气体，略带甜味，吸入能使人狂笑，是一种氧化剂;n 化学性质稳定，不燃烧、不爆炸、无毒性，对呼吸道无刺激;n 有助燃性，在室温时稳定，受高温有爆炸危险;n 在300 以上离解，能溶于水、乙醇、乙醚及浓硫酸;其熔点为-90.8 1沸点为-88.49，蒸气压为 506.6 kPa(一58)，临界温度为36.5，临界压力为7 265 kPa。n 笑气品质的纯度要求为99.999以上。采购该原料要有质量分析。725、氢气n 氢气是与硅烷合成

34、非晶硅的反应气体。n 单质氢气是由两个原子以共价单键的形式结合而成的双原子分子，其键长为74 pm。n 氢气是已知的最轻的气体,无色无味，几乎不溶于水。n 氢气的质量只有空气的1/14.38，具有很大的扩散速度和很高的导热性。n 氢气是一种密度最低的气体，常温常压下，每立方分米氢气重量不到0.09 g。73n 常温下氢气并不活泼，但是能与单质氟在暗处迅速反应，生成具有很强的腐蚀性的氢氟酸(HF)。n 氢气具有可燃性，纯净的氢气可在空气里安静燃烧，若氢气与空气或氧气混合点燃则会发生爆炸。使用氢气之前必须接受必要的上岗技术培训。n 高温下，氢气是一个非常好的还原剂。氢分子虽然很稳定，但在高温下，在

35、电弧中，或进行低压放电，或在紫外线的照射下，氢分子能发生离解作用，得到原子氢。746、氮气n 氮气为无色、无味、无臭；化学性质不活泼，是一种窒息性气体;气体相对密度为1.2506，熔点为一209.86，沸点为195.8。临界温度为147.1，临界压力为3.35 MPa.，n 常温下其化学性质稳定，当加热至560 时，能被镁、钙、锂和另外一些金属所吸收；在更高温度下能直接与氧和氢化合;溶于水(0 时，2.33cm3(100 mL)-l 水，.40 时1.42 cm3(100 mL)-l 水).微溶于醇；液化温度为77.35 K，固化温度为63.2K.n 在TFT工艺中，氮气是重要的原材料气体。它

36、不仅在TFT成膜工艺中需要，在许多情况下，氮气也作为工作气体使用。75n CVD工艺采用的气体称为工业特种气体，简称为特气。电子工业特气大都具有一定的毒性，有的甚至是剧毒，有些具有易燃易爆的特性。n 因此，要求特气的供应和使用必须符合国家的工业环境保护和安全条件的要求，有报警系统、排风和除害装置，灭火、防爆都必须严格按照要求设置。76CVD设备厂家，AKT（第一），ULV AC(第二）。n 支持第8代的等离子CVD装置777879n 2005年，美国应用材料公司旗下的日本AKT公司开发出了面向第8代(基板尺寸为2150 mm X 2 450 mm)TFT液晶面板生产线的CVD设备“AKT-50

37、K PECVD”，2006年第一季度开始供货。n 第8代生产线总处理极板能力和第7代生产线一样，为60枚/小时，但等离子均匀性提高了。设备可配备装载单元(load lock chamber)和最多5台的处理舱。基板处理能力分别为单层成膜时60枚/小时；n+非晶硅、本征非晶硅、SiN绝缘膜3层连续成膜时30枚/小时。n 一条月产能为3万枚的液晶面板生产线，需要导入56台CVD设备。（深圳华星光电的产能9万片月，京东方8代线产能12万片/月）80n 第8代生产线的CVD处理舱仍旧使用在第7代生产线设备中引进的等离子发生技术。n 第8代生产线的设置与第七代线的设置相比，提高了发生等离子的2个电极的平

38、行度，进一步提高了等离子密度的均匀性，解决了第7代生产线和第8代生产线大型基板中间与四周堆相膜厚的不稳定性。n 从现在的技术发展来看，如果考虑成膜的均匀性，CVD设备可以支持3m X 3m的基板。81n 但是，对于第7代生产线以后的大型化，即使解决了均匀性问题，仍存在其他诸多问题。n 比如，由于产品的运输越来越难，因此必须到进行现场组装;随着加工设备的体积日益庞大，CVD设备的生产将会越来越困难;泵与电源等外部设备的体积不断增大，采购起来将会更加困难;加工舱使用的铝材料的采购目益困难，仅美国应用材料(applied komatsu technology，AKT)公司2004年大约采用了3100

39、万吨铝材料，相当于47架被音747飞机的铝材料用量。波音公司2003 年一共才生产了235架飞机。AKT在CVD设备的生产中使用了相当于波音公司在飞机制造中使用的铝材料用量的约20%。82阵列关键工艺 制屏关键工艺 模组关键工艺83液晶材料与技术液晶屏（盒）前工程n 1、取向膜涂布前的洗净工程n 2、取向膜形成工程（PI）工程n 3、取向处理工程（rubbing system）摩擦系统n 4、隔离子散布工程（spacer spray system）n 5、封接材料形成（框胶涂布）工程n 6、贴合工程（组装、封接）84液晶材料与技术85液晶材料与技术86液晶材料与技术n 摩擦取向技术是1911

40、年由莫根(Maugin)发现的。这一发现对于液晶显示技术的发展起到了重要的作用,至今为止仍然是各类液晶显示器制造过程中使用最广泛的取向技术。n 所谓摩擦取向就是利用尼龙、纤维或棉绒等材料按一定方向摩擦液晶显示器的取向膜,使薄膜表面状况发生改变,对液晶分子产生均一的锚定作用,从而使液晶分子在液晶显示器的两片玻璃板之间的某一区域内,以一定的预倾角呈现均匀、一致的排列。n 取向效果的好坏对于液晶显示器的均一性、视角、色差、响应速度、阈值电压等基本性能都有重要影响。87液晶材料与技术摩擦取向技术存在一些问题n 摩擦取向技术虽然是液晶显示器工业中最成熟、最可靠、应用最广泛的取向技术,但是无论在实践上还是

41、在理论上摩擦取向技术都仍然存在一些问题,主要表现在以下几点:n 1.随着液晶显示模式从扭曲(TN-LCD)发展到超扭曲(STN-LCD)、薄膜晶体管(TFT-LCD),工业生产对取向技术的要求越来越高。摩擦过程中容易产生静电,这会造成薄膜晶体管的击穿;由于摩擦过程产生绒毛尘埃,摩擦后必须增加清洗、干燥工序,降低了生产效率;另外还有少数绒毛即使通过清洗工序也很难彻底清除,影响LCD 的显示效果,甚至出现次品。88液晶材料与技术n 2.随着液晶显示器生产线从第一代发展到第十代,随着所加工基板面积的增大,在整个基板范围内获得完全均一取向的难度也越来越大。n 3.现在的摩擦法只对平面表面起作用,对于形

42、状不规则的基板,通过摩擦取向就很困难。n 4.摩擦取向技术虽然已经诞生了90 多年,但究竟什么原因导致了取向还不清楚。89液晶材料与技术非摩擦法液晶分子取向技术n 针对摩擦法存在的局限性，人们开始对非摩擦技术进行深入研究。n 目前对非摩擦技术的研究主要包括以下几个方面：n（1）用偏振激光或紫外光辐射聚合物表面，使液晶分子取向。n（2）使用LB（langmuir-blodget）膜技术使液晶分子取向。90液晶材料与技术（1）用偏振激光或紫外光辐射聚合物表面，使液晶分子取向。n 这种方法是Schadt及其合作者于1992年首先提出的。他们采用偏振紫外光辐照聚肉桂酸乙烯醇酯，肉桂酰基发生二聚，形成四

43、元环，引起大分子链段的重新取向。n 液晶分子的预倾角可通过辐射剂量和方向来控制。但是由于聚肉桂酸乙烯醇酯及其衍生物耐热性较差，当温度高于其玻璃化转变温度时，其大分子链段的松弛加速，分子链由有序排列变为无序排列。液晶分子的取向排列也随之消失，因此使用意义不大。91液晶材料与技术n 还有人采用非极化紫外光对涂覆有两种PI取向膜的基板进行辐射，发现对于涂有不带侧链PI的液晶盒，液晶分子可以获得单畴取向，预倾角为3度左右。92液晶材料与技术n David等人发现，通过使用线性偏振紫外光（波长为254nm）对PI表面进行辐射后，液晶分子产生与摩擦法同样的取向。n Wayne等人发现，使用偏振激光也可以使

44、液晶分子取向，在激光辐射区域，向列液晶沿垂直于激光电场偏振的方向取向；撤去激光后，液晶分子取向状态还可以保持，这种技术可以应用于大面积显示器中。93液晶材料与技术（2）使用LB（langmuir-blodget）膜技术使液晶分子取向。n 随着LCD大面积化与TFT-LCD的逐渐普及，取向层薄膜的均匀性越来越受到关注，促进人们对LB膜取向材料的深入研究。n 1986年，kakimoto等人利用预聚物方法第一次制得聚酰亚胺LB膜。Hemasiri Vithana等人利用聚酰亚胺LB膜技术使液晶分子获得了良好的取向效果，预倾角可达9.1度，而且取向稳定性好。94液晶材料与技术n Langmuir-B

45、lodgett膜是一套单层，或是许多层组织一个分子厚的层，沉淀在固态晶格。LB膜可以组成单层或是多层，达到几个可见光波长的厚度。n 术语Langmuir-Blodgett来自于研究科学家和他的助手，Irving Langmuir和Katherine Blodgett，他们于二十世纪初发现了这种薄膜的独有的特性。Langmuir的工作包括把液态的单层变成固态晶格。几年以后Blodgett拓展了Langmuir的研究，他的研究包括多层膜在固态晶格上的沉积。n 通过组织材料转移的单层从液态变成固态晶格，膜的结构可以控制在单层级别。这种膜展现出多种电化学和光化学性能。这使得许多研究者从事把LB膜用于构

46、建集成电路的研究，最后它可能组成一个LB膜记忆芯片，在这个芯片上的数据字节是用单独的层存储的。复杂的交换网络可能需要制造多层的多层LB膜芯片95液晶材料与技术n 还有采用光刻技术，在某些光敏性聚合物表面形成排列规整的密纹结构，液晶分子沿这些密纹结构取向。n 考虑到线偏振光的能力损耗与成本问题，有人提出采用倾斜非偏振紫外光辐射某些可光交联型聚合物，使液晶分子获得取向等等。96液晶材料与技术n 在完成取向膜形成及取向处理之后，需要将两块玻璃基板在保持一定间隙的条件下对位贴合。n 为完成这种贴合，需要先在CF基板上散步隔离子。n 隔离子决定液晶屏的厚度，而此厚度是决定显示性能中的响应时间及对比度的重

47、要参数。n 为了进一步提高液晶屏厚度的精度，越来越多的采用树脂柱代替球形隔离子。97液晶材料与技术n 在封接材料形成之后，还要实现阵列基板和CF基板上公用电极的电气连接，一般是利用分配器描画方式将导电胶涂布在所需要的位置。98液晶材料与技术99液晶材料与技术液晶盒后工程n 1、切割工程（scribing&breaking system）n 2、液晶注入、密封工程（filling system）n 3、洗净、倒角工程n 4、偏光片贴附工程（polarizer sticking system）n 5、检查工程100液晶材料与技术1ST CUTTING2ND CUTTINGcutting Metho

48、d101液晶材料与技术cutting process165432102液晶材料与技术n 传统玻璃制品的切割方式是使用金刚石砂轮和高硬度金属轮的机械加工方法。n 最大的缺点就是需要对加工后的边缘进行再处理，及其所带来的产量低下问题。n 在机械切割中，用砂轮或机械论在玻璃上进行刻划，产生沿着切割方向的切向张力，从而使玻璃沿着划痕裂开。n 这种方法所切割的边缘不平滑、有微小裂痕，材料上残存不对称边缘应力及残留碎屑等。103液晶材料与技术激光融化切割方法n 玻璃的传统激光切割方法是使用高功率CO2激光，玻璃材料吸收激光束而被热能熔化完成切割。n 伴随玻璃材料的下沉和熔化，或由切割部分周围产生的热能造成

49、的局部影响，CO2激光切割技术难以保证整齐、平滑的切割边缘，在许多应用场合中仍然需要打磨切割边缘。n 加工中的另外一个问题是切割区域附近可能因剩余的热应力出现裂缝。104液晶材料与技术第二代激光切割法n 从1995年起，一些工程人员和学者发现了应用较低功率的激光器时玻璃分离，同时不对玻璃造成熔化等热影响的玻璃切割方法。基板原理是利用激光引致的应力使玻璃“分离”，可以称其为第二代激光切割法。n 例如，使用功率为150W的CO2激光器，通过聚焦光路在玻璃表面形成椭圆形的聚焦点，保证了激光能力在切割线两侧均匀的和最优化的分布。玻璃强烈吸收10600nm 的激光，几乎所有的激光能量都被玻璃表面15um

50、吸收层所吸收，相对玻璃表面移动激光光点形成所需的切割线。选择合适的移动速度，保证既有足够的激光热量在玻璃上形成局部的应力纹样分布，同时又不会将玻璃熔化。105液晶材料与技术n 该激光切割中另一个关键部件是淬火气（水）嘴，随着激光光点的移动，淬火气（水）嘴将冷空气（水）吹到玻璃表面，对受热区域进行快速淬火，玻璃将沿着应力最大的方向产生断裂，从而将玻璃沿着设定的方向分离。n 为了引发玻璃产生断裂，需要首先用机械法在切割线的起点划出微小的起始裂痕。n 选择不同的激光功率、光点扫描速度等加工参数，应力引致的断裂深度可达100m到数毫米。106液晶材料与技术107液晶材料与技术第二代激光切割法的特点：n