Wet工艺讲解

第五章第五章 WETWET 工序工序 5.15.1WETWET 工序的构成工序的构成 TFT-LCD 在 Array 段的制程通常会分为镀膜，曝光和蚀刻三道大的工序。而蚀刻工序 根据工艺和设备的不同又可以分为干蚀刻和湿蚀刻，即Dry 工序和 WET 工序。 作为蚀刻工序的一种实现方式，WET 工序详细来讲可以包括清洗，湿蚀刻和脱膜。 1.清洗包括初清洗和成膜前清洗。 初清洗即玻璃基板从PP box中拆包之后，进行的第一 道清洗，它的主要目的是为了清除玻璃基板表面本身携带的油污以及微尘颗粒。成膜前 清洗即在每一道成膜之前进行的清洗，目的虽然也是为了去除油污以及颗粒，但是这些 杂质更多是由于外界污染造成，而去除这些杂质是为了成膜的顺利进行，提高成膜的品 质。 2.湿蚀刻对于金属层和 ITO 导电层使用湿蚀刻进行蚀刻。 湿蚀刻是使用相应的金属蚀刻 液和 ITO 蚀刻液对膜层进行腐蚀， 可以去除掉不被光阻保护的部分， 从而形成我们需要 的线路结构。 3.脱膜无论干蚀刻还是湿蚀刻结束之后，都必须将所成线路上覆盖的光阻去除。相应的 会使用脱膜液将光阻分离出来并去除，保证下一道成膜顺利进行。 5.25.2WETWET 工序工序 清洗清洗. .脱膜脱膜, ,蚀蚀 湿湿 刻刻 的工艺原理的工艺原理 5.2.15.2.1 清洗的工艺原理清洗的工艺原理 在 TFT-LCD 的制程当中，清洗起到至关重要的作用。 清洗的主要目的就是去除玻璃基板表面的杂质和油污，使玻璃基板保持清 洁，确保下一道制程的顺利和有效地进行。 在 Array 段，清洗可以分为初清洗Initial Clean和成膜前清洗 Pre-deposition Clean。相应的设备也分为初清洗机Initial Cleaner和成 膜前清洗机Pre-deposition Cleaner。 Initial Clean在将玻璃基板从 PP Box 拆包装之后通常是由 Unpack 设备来完 成的第一道清洗。Initial Clean 可以有效地去除玻璃基板拆包以后残留在表 面的油污和细小的 Particle。 Pre-deposition Clean在每一次成膜之前进行的清洗。所以又可以细分为 Pre-PVD Clean和 Pre-CVD Clean。Pre-deposition Clean 可以去除玻璃基板在 搬运过程当中环境造成的油污或者细小 Particle，保证玻璃基板在每一次成膜 之前是清洁的。 根据去除油污和颗粒的原理不同，可以分为以下几种清洗方法 1. 利用紫外线照射， 去除玻璃基板表面的油污。紫外线的发光源通常有 UV 灯和 EUV 灯等。基本原理都是通过原子激发，放射出一定波长的紫外线，照射到 玻璃基板表面，破坏油污分子结构。同时将周围环境中的氧气转化为游离的 氧离子或者臭氧分子，游离的氧离子和臭氧分子都具有很强的氧化性，也可 以与油污等有机物杂质反应，从而去除油污。 2. 利用毛刷的洗刷去除大颗粒的 Particle。在工作过程中，毛刷会保持一定的 压入量，即玻璃基扳会压入刷毛内一定量，随着刷毛的高速旋转，再伴随着 清洗剂的清洗，可以很好的去除大颗粒的 Particle。 3. 水洗。水洗是清洗过程必不可少的部分。水洗所使用的是去离子水 DIW 甚至 是超纯水 UPW。根据清洗原理的不同，水洗又可以细分。一种是利用二流体 清洗，利用高压将通入了 CDA 的 DIW 或 UPW 喷出，这样会在水中形成大量的 微小气泡，这种水气混合的形式称为二流体。微小气泡接触玻璃基板迅速破 裂，会在玻璃基板表面形成冲击力，从而将表面较顽固的颗粒打掉，随着高 压流体冲洗掉。另外一种是利用超声波振动源带动 DIW 或 UPW 振动，在玻璃 基板表面形成水的空化气泡，就像眼镜店清洗眼镜的设备一样，随着高频振 动的空化气泡不断冲刷，可以去除表面的顽固 Particle。 各种去除玻璃基板表面的油污和颗粒的方法见下面的5.3 节的详细叙 述。虽然清洗环节相对简单，但是对于产品的品质，以及对后续制程都是非 常关键的。 5.2.15.2.1 脱膜的工艺原理脱膜的工艺原理 图 5-1 如图 1 所示，脱膜的主要作用就是在光刻完成后，将薄膜上面的光阻通 过化学试剂去处。脱膜的工艺过程就是 预湿处理（图 5-2）→渗透（图 5-3）→膨胀（图 5-4）→分解（图 5-5） 图 5-2预湿处理（Entangle polymer） 图 5-3渗透（Stripper penetrate into free volume of polymer） 图 5-4膨胀（Swelling of Photo resist ） 图 5-5 分解 （Dissolution） 图 5-6 5.2.35.2.3 蚀蚀 湿湿 刻刻 的工艺原理的工艺原理 主要是通过将化学药液 （酸） 通过 Spray,DIP 等方式,处理已经显影坚膜的后有PR 图案 的 Array 基板， 让化学药液与没有被光阻覆盖的金属膜接触并腐蚀掉这部分金属膜， 保留下 被 PR 覆盖的部分。 ◇对于蚀刻反应有用的成分 ・游离硝酸・游离醋酸・游离磷酸 AL 刻蚀的反应 ◇第一阶段（生成游离氧原子） 硝酸浓度偏高时，2 个硝酸分子分解成２个 NO2分子 1 个O分子，一个 H2O 分子。 ２ＨＮＯ３⇒２ＮＯ２＋（Ｏ）＋Ｈ２Ｏ・・・・・１（ＨＮＯ３浓度高时） 硝酸浓度偏低时，2 个硝酸分子分解成２个 NO 分子 3 个（O）分子，一个 H2O 分子。 ２ＨＮＯ３⇒２ＮＯ＋３（Ｏ）＋Ｈ２Ｏ・・・・・２ （ＨＮＯ３浓度低时） ◇第二阶段（生成中间体） ＋ 在没有醋酸的［Ｈ ］共存的时候，2 个铝原子与 3 个氧原子反应，形成氧化铝， ２Ａｌ＋３（Ｏ）⇒Ａｌ２Ｏ３・・・・・３（反应停止） Ａｌ２Ｏ３会堆积在金属表面形成隔离层， 使 Al 和 O 不能接触， 化学反应不能继续进行， 反应停止。 ＋ 在有大量［Ｈ ］存在的时，铝原子 加上[H]离子加上氧原子反应，形成[铝酸-] ＋ Ａｌ＋ ［Ｈ ］＋２（Ｏ）⇒ＨＡｌＯ２－・・・・・４（生成中间态） ＋ 醋酸在刻蚀液中，有［Ｈ ］的缓冲效应，也有对金属表面起活性剂的作用。 ◇第三阶段（中间体和酸的反应） [铝酸-]与硝酸反应生成硝酸铝和水。 ＨＡｌＯ２－＋３ＨＮＯ３⇒Ａｌ（ＮＯ）３＋２Ｈ２Ｏ・・・・・５ [铝酸-]与磷酸反应生成磷酸铝和水。 ＨＡｌＯ２－＋Ｈ３ＰＯ４⇒ＡｌＰＯ４＋２Ｈ２Ｏ・・・・・６ ◇蚀刻液中的共存成分 ・主要成分硝酸・醋酸・磷酸 ・反应生成物 ＮＯ－・ＮＯ２－・ＨＡｌＯ２－・Ａｌ（ＮＯ３）３・ＡｌＰＯ４ｅｔｃ 5.35.3WETWET 工序工序 清洗清洗. .脱膜脱膜, ,蚀蚀 湿湿 刻刻 设备构成和性能指标设备构成和性能指标 5.3.15.3.1 清洗的设备构成和性能指标清洗的设备构成和性能指标 清洗设备根据不同的生产厂商会有不同的设计， 因此清洗设备的构成差别也 比较大。但是，总的来说清洗设备基本包括以下几个单元 1. EUV 光照单元 EUV 即 Eximer UV， 是波长为