第一節 陣列段流程

一、主要工(gong)藝流程和工(gong)藝制(zhi)程

工(gong)藝制程(cheng)：1、成(cheng)膜：PVD、CVD  2、光刻：涂膠、圖形曝光、顯影3、刻蝕：濕刻、干(gan)刻  4、脫膜

二、輔助工藝制程

1、清洗 2、打(da)標及邊緣曝(pu)光 3、AOI 4、Mic、Mac 觀(guan)測(ce) 5、成膜(mo)性能檢測(ce)（RS meter、Profile、RE/SE/FTIR） 6、O/S 電(dian)測(ce) 7、TEG 電(dian)測(ce) 8、陣列電(dian)測(ce) 9、激(ji)光修補。

三、返工工藝流程

1、PR 返工

2、Film 返工

四、陣列段完整工藝流(liu)程

五、設備維護及(ji)工藝(yi)(yi)狀態監控工藝(yi)(yi)流(liu)程

1、Dummy Glass 的用途

2、Dummy Glass 的(de)流程

TFT 顯示器的生產可以分成四個工序段：CF、TFT、Cell、Module。其相互關系見下圖：

陣列段是從投入白玻璃基板，到基板上電氣電路制作完成。具體見下圖：

CF 工序是從投入白玻璃基板，到黑矩陣、三基色及ITO 制作完成。具體見下圖：

Cell 工序是從將TFT 基板和 CF 基板作定向處理后對貼成盒，到切割成單粒后貼上片光片。具體見下圖：

Module 工序是從 LCD 屏開始到驅動電路制作完成，形成一個顯示模塊。具體示意圖如下：

在以下的各節中，我們將逐一介紹TFT、Cell、Module 的工藝制程

第一節 陣列段流程

一、主要工藝流程和工藝制程

（一）工藝流(liu)程

采用背溝道刻蝕型（BCE）TFT 顯示像素的結構。具體結構見下圖：

對背溝道刻蝕型TFT結構的陣列面板，根據需要制作的膜層的先后順序和各層膜間的相互關系，其主要工藝流程可以分為 5 個步驟（5 次光照）。

第一步：柵極（Gate）及掃(sao)描線形成

具體包括：Gate 層金屬濺射成膜，Gate 光刻，Gate 濕刻等工藝制程（各工藝制程的具體介紹在隨后的章節中給出）。經過這些工藝，最終在玻璃基板上形成掃描線和柵電極，即Gate 電極。工藝完成后得到的圖形見下圖：

第二步：柵(zha)極絕緣層及非晶硅小(xiao)島（Island）形成

具體包(bao)括：PECVD 三層連續(xu)成(cheng)膜，小島光刻，小島干(gan)刻等工藝制(zhi)程（各工藝制(zhi)程的(de)具體介(jie)紹在(zai)隨后(hou)的(de)章節中給出）。經(jing)過這些(xie)工藝，最終(zhong)在(zai)玻璃基板上形成(cheng)TFT 用非晶硅小島。工藝完成(cheng)后(hou)得到的(de)圖形見下圖：

第(di)三步(bu)：源、漏電極（S/D）、數據電極和(he)溝道（Channel）形成 

具體包括：S/D 金屬層濺射成膜，S/D 光刻，S/D 濕刻，溝道干刻等工藝制程（各工藝制程的具體介紹在隨后的章節中給出）。經過這些工藝，最終在玻璃基板上形成TFT 的源、漏電極、溝道及數據線。到此，TFT 已制作完成。工藝完成后得到的圖形見下圖：

第四步：保護絕緣(yuan)層（Passivition）及過孔（Via）形成

具體包括：PECVD 成膜，光刻，過孔干刻等工藝制程（各工藝制程的具體介紹在隨后的章節中給出）。經過這些工藝，最終在玻璃基板上形成 TFT 溝道保護絕緣層及導通過孔。工藝完成后得到的圖形見下圖：

第五步：透明象素電極ITO 的形成

具體包括：ITO 透明電極層的濺射成膜，ITO 光刻，ITO 濕刻等工藝制程
（各工藝制程的具體介紹在隨后的章節中給出）。經過這些工藝，最終在玻璃基板上形成透明象素電極。至此，整個陣列工序制作完成。工藝完成后得到的圖形見下圖：

至此(ci)，整個(ge)陣(zhen)列(lie)工(gong)序制作完成(cheng)。簡單來說 5 次(ci)光(guang)照的陣(zhen)列(lie)工(gong)序就是：5 次(ci)成(cheng)膜＋5 次(ci)刻蝕(shi)。

（二）工藝制程

在上面的(de)(de)工藝(yi)(yi)流程中(zhong)，我們提(ti)到，陣(zhen)列(lie)的(de)(de)工藝(yi)(yi)流程是(shi)成膜、光刻、刻蝕(shi)等工藝(yi)(yi)制程的(de)(de)反復使用(yong)。以下就這些工藝(yi)(yi)制程作具(ju)體的(de)(de)介(jie)紹。

1、成膜

顧(gu)名思義，成膜就是通過物理或(huo)化學(xue)的(de)手段在玻(bo)璃(li)基板的(de)表面形成一層均勻的(de)覆蓋層。在TFT 陣列制作過程中(zhong)，我們會(hui)用到磁(ci)控(kong)濺射（Sputter，或(huo)稱(cheng)物理氣相沉積PVD）和等(deng)離子體增強(qiang)型化學(xue)氣相沉積（PECVD）。

A）磁控濺射（Sputter）

濺射是在真空條件下，用 He 氣作為工作氣體。自由電子在直流 DC 電場的作用下加速獲得能量，高能電子碰撞 He 原子，產生等離子體。He 離子在DC 電場的作用下，加速獲得能量，轟擊在靶材上，將靶材金屬或化合物原子濺射出來，沉積在附近的玻璃基板上，最后形成膜。磁場的作用是控制等離子體的分布，使成膜均勻。磁控濺射的原理示意圖如下：

具(ju)體濺射原理的介紹和詳(xiang)細的設備介紹參見后面相關的章節。

B）PECVD

PECVD 是通過化學反應在玻璃基板表面形成透明介質膜。等離子體的作用是使反應氣體在低溫下電離，使成膜反應在低溫下得以發生。其原理示意圖如下：

具體PECVD 原理的(de)介紹和(he)詳細的(de)設備介紹參(can)見(jian)后面相關(guan)的(de)章節。

2、光刻：涂(tu)膠、圖(tu)形曝光、顯(xian)影

光刻的作用是將掩模版（Mask）上的圖形轉移到玻璃表面上，形成PR Mask。具體通過涂膠、圖形曝光、顯影來實現。見以下示意圖：

A) 涂膠

在玻璃表面涂布一層光刻膠的過程叫涂膠。對于小的玻璃基板，一般使用旋轉涂布的方式。但對大的基板，一般使用狹縫涂布的方式。見以下示意圖：

B) 圖形曝光

涂膠后的玻璃基板經干燥、前烘后可以作圖形曝光。對于小面積的基 板，可以采用接近式一次完成曝光。但對大面積的基板，只能采用多次投影曝光的方式。下圖是Canon 曝光機的工作原理圖：

由于大面積的均勻光源較難制作，Canon 采用線狀弧形光源。通過對Mask 和玻璃(li)基(ji)板的同(tong)步(bu)掃(sao)描(miao)，將Mask 上(shang)(shang)的圖形轉移(yi)到玻璃(li)基(ji)板上(shang)(shang)。

C) 顯影

經圖(tu)形曝光(guang)(guang)后，Mask 上(shang)的圖(tu)形轉移到(dao)玻璃基板上(shang)，被(bei)光(guang)(guang)阻(zu)以潛影(ying)的方式(shi)記(ji)錄(lu)下來。要得到(dao)真正的圖(tu)形，還需要用(yong)顯(xian)影(ying)液將(jiang)潛影(ying)顯(xian)露出來，這個過(guo)程(cheng)叫顯(xian)影(ying)。如果使用(yong)的光(guang)(guang)阻(zu)為正性光(guang)(guang)阻(zu)，被(bei) UV 光(guang)(guang)照射(she)到(dao)的光(guang)(guang)阻(zu)會(hui)在顯(xian)影(ying)過(guo)程(cheng)中(zhong)被(bei)溶掉(diao)，剩(sheng)下沒有被(bei)照射(she)的部分(fen)。

顯影設備往往會(hui)被連接成線，前面為顯影，后面為漂洗、干燥。

示意圖如下：

3、刻(ke)蝕：濕刻(ke)、干刻(ke)

刻蝕分為濕刻和干刻兩種。濕刻是將玻璃基板浸泡于液態的化學藥液中，通過化學反應將沒有被PR 覆蓋的膜刻蝕掉。濕刻有設備便宜、生產成本低的優點，但由于刻蝕是各向同性的，側蝕較嚴重。
干刻是利用等離子體作為刻蝕氣體，等離子體與暴露在外的膜層進行反應而將其刻蝕掉。等離子體刻蝕有各向異性的特點，容易控制刻蝕后形成的截面形態；但但高能等離子體對膜的轟擊會造成傷害。濕刻與干刻的原理見下 圖：

濕刻的設備一般與后面清洗、干燥的設備連成線，見下圖：

干刻設備與PVD 及PECVD 設備一樣，一般采用多腔體枚葉式布局。由于設備內是真空環境，玻璃基板進出設備需要 1－2 個減壓腔。其余腔體為工藝處理腔。見以下示意圖：

4、脫膜

刻蝕完成后，需要將作掩模的光阻去除，去除光阻的過程叫脫膜。一般脫膜設備會與其隨后的清洗、干燥設備連線。見下圖：

二、輔助工藝制程

陣列工序的(de)(de)工藝流程(cheng)中，除了以上介紹的(de)(de)主(zhu)要工藝制(zhi)程(cheng)外(wai)，為(wei)了監控(kong)生產線的(de)(de)狀態，提高(gao)產品的(de)(de)合格率(lv)，方便對產品的(de)(de)管理和(he)增加了一些(xie)(xie)輔助的(de)(de)制(zhi)程(cheng)，如：清(qing)洗、打標及邊緣(yuan)曝光、AOI、 Mic/Mac 觀測(ce)、成(cheng)膜性能檢測(ce)、電測(ce)等。以下就這些(xie)(xie)輔助工藝制(zhi)程(cheng)逐一作個簡(jian)單介紹。

1、清洗

清洗，顧名思義就是將玻璃基板清洗干凈。這是整個LCD工藝流程中使用最頻繁的工藝制程。在每次成膜前及濕制程后都有清洗。清洗有濕洗和干洗，有物理清洗和化學清洗。其作用和用途詳見下表：

具體在工藝流程中，玻璃基板流入生產線前有預清洗；每次成膜前有成膜前清洗；每次光阻涂布前有清洗；每次濕刻后及脫膜后也有清洗。一般清洗設備的結構如下：

由(you)于(yu)清洗設備(bei)的結構(gou)與濕刻及脫(tuo)膜設備(bei)的結構(gou)非常相(xiang)識，所以這(zhe)三個制程往往統稱為濕制程。

2、打標及邊緣曝光

為(wei)了方便(bian)生(sheng)產線的管理(li)，我們(men)需要對在生(sheng)產線流通(tong)的每一(yi)(yi)(yi)張玻(bo)(bo)璃基(ji)(ji)板(ban)和Panel 打上ID，這是通(tong)過打標(biao)制程來完成的。通(tong)常打標(biao)制程會(hui)放(fang)在柵極(ji)光(guang)(guang)(guang)刻制程中(zhong)，即柵極(ji)圖(tu)(tu)形(xing)曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)后，顯影前。打標(biao)一(yi)(yi)(yi)般(ban)采用激光(guang)(guang)(guang)頭寫入。隨著玻(bo)(bo)璃基(ji)(ji)板(ban)的增大，曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)機的制作和大面積均勻光(guang)(guang)(guang)源的獲得(de)變得(de)較(jiao)難。為(wei)了有(you)(you)效利用曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)設(she)備，在圖(tu)(tu)形(xing)曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)時只對玻(bo)(bo)璃基(ji)(ji)板(ban)中(zhong)間有(you)(you)圖(tu)(tu)形(xing)的有(you)(you)效區域(yu)進行曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)。之(zhi)后采用一(yi)(yi)(yi)種不需要Mask 的邊緣曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)設(she)備對邊緣區域(yu)曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)，然后去做顯影。這一(yi)(yi)(yi)過程叫邊緣曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)。

3、自動光學(xue)檢測（AOI）

為了提高產品的合格率，在每次顯影后和刻蝕后，一般會作一次光學檢測。一般采用線性 CCD 對玻璃基板上的圖形進行掃描，將掃描后的圖像作計算機合成處理后，與設計圖形作比對，以發現可能存在的問題。此過程即稱為自動光學檢測。其典型設備如下圖：

4、宏微觀檢查（MAC/MIC）

微觀檢查主要(yao)是通過顯微鏡對 AOI 或(huo)其他檢測(ce)過程中發現的(de)問題作進(jin)一步觀測(ce)確認。

宏觀檢測是(shi)利用(yong)人眼對光和圖像的(de)敏銳觀察(cha)，以發現顯影后或(huo)刻蝕后大(da)面積(ji)的(de)不均(jun)勻。

微觀、宏觀檢查往往設計在同一機器上。典型的機器見下圖：

5、成膜性能檢測

在陣列的(de)(de)制(zhi)程中有 5 次(ci)成膜(mo)。成膜(mo)質(zhi)量(liang)的(de)(de)好壞直接關(guan)系到產品(pin)的(de)(de)性能和合格率的(de)(de)高(gao)低。所(suo)以生產中有許多對膜(mo)性能作(zuo)檢測的(de)(de)工序(xu)，盡(jin)管這些工序(xu)也許只是(shi)抽(chou)測。

對導(dao)電膜(mo)，一般會用(yong)四探針測試儀（RS Meter）作(zuo)膜(mo)層方塊電阻測試；用(yong)反射光譜儀（SR）作(zuo)反射性能測試。

對介質膜，一般(ban)會用橢(tuo)偏儀(yi)（SE）作膜厚和透過性能測試；用付氏紅外分析儀(yi)（FTIR）作成分分析。

對所有的膜層都會用(yong)(yong)臺階儀（Profile）作膜厚分析(xi)(xi)；用(yong)(yong)Mac 作宏觀(guan)檢查；用(yong)(yong) AFM 作表面(mian)形(xing)貌分析(xi)(xi)。

6、開路(lu)(lu)/短路(lu)(lu)（O/S）電測

TFT 溝道(dao)(dao)(dao)刻(ke)蝕主(zhu)要是(shi)(shi)刻(ke)掉非晶硅表(biao)面的(de)(de)一(yi)(yi)層N 型參(can)雜(za)的(de)(de)接觸層。這一(yi)(yi)層具有改善接觸電(dian)阻(zu)的(de)(de)作用。但這一(yi)(yi)層在溝道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)部分必須完全刻(ke)蝕干凈，否則溝道(dao)(dao)(dao)短路(lu)或漏電(dian)流(liu)偏大。溝道(dao)(dao)(dao)是(shi)(shi)否刻(ke)蝕干凈，用光學的(de)(de)辦法(fa)不能檢測(ce)，因為(wei) N 型參(can)雜(za)層是(shi)(shi)透明(ming)的(de)(de)。所(suo)以在溝道(dao)(dao)(dao)刻(ke)蝕后插入開路(lu)/短路(lu)（O/S）電(dian)測(ce)。

開路/短路電測的原理很簡單：將兩個探針放在電極的兩端，檢測電流以判斷電極是否開路；將兩個探針放在相鄰的兩個電極上，檢測電流以判斷這兩個電極間是否短路。下圖是原理的示意圖和相關設備圖：

7、TEG（Test Element Group）電測

在陣列制作的工藝過程中，有許多中間環節的電氣性能直接影響到產品的最終性能，必須加以檢測。如層間的接觸電阻，電極間的電容等。為了檢測這些中間環節的電氣性能，會在正常顯示屏電氣線路以外的區域，專門設計一些檢測中間性格的電氣單元（Test Element Group），并通過專門的TEG 檢測設備作測試(shi)。常見(jian)的(de)TEG 電(dian)氣單元有(you): 引線電(dian)阻(zu)、TFT、存儲電(dian)容、接觸(chu)電(dian)阻(zu)、跨越臺階(jie)的(de)引線電(dian)阻(zu)等。TEG 的(de)位置及設計范例(li)如下(xia)圖：

8、陣列電測

陣列電(dian)路(lu)制作完(wan)成(cheng)后，其(qi)(qi)電(dian)氣(qi)性能如何需要作陣列電(dian)測，以挑(tiao)出有缺陷的(de)屏，不讓(rang)其(qi)(qi)流到后面的(de)工序(xu)，減少(shao)材料(liao)的(de)損(sun)失。

陣列電測大致分為電荷檢測、電子束檢測和光學檢測三種檢測方法。這三種檢測方法各有優劣。目前天馬采用光學的檢測方法。其原理和相關設備見下圖：

9、激光修補

對在 AOI 或電測中發現的問題，如短路、開路等，一般考慮采用激光修補的辦法進行補救。這一辦法對大屏的制作尤其有效。常見的激光修補設備見下圖：

三、返工工藝流程

以上介紹(shao)的是(shi)正常工(gong)藝流(liu)(liu)程(cheng)。在生產過程(cheng)中由于品質管控的要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，在某些指標達不到(dao)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)時，產品會進入返(fan)(fan)工(gong)流(liu)(liu)程(cheng)。陣(zhen)列段最(zui)常見的返(fan)(fan)工(gong)是(shi)：PR 返(fan)(fan)工(gong)和(he)Film 返(fan)(fan)工(gong)。

1、PR 返工

在(zai)曝光、顯(xian)影(ying)后，膜層刻蝕(shi)前，如(ru)果被 AOI 或(huo)MAC/MIC 檢測發現(xian)嚴重(zhong)質量(liang)問題，如(ru)果不(bu)返工會(hui)導致產品報(bao)廢或(huo)合格率很低。這時產品會(hui)進入 PR 返工流程，即(ji)先(xian)脫(tuo)膜，然后從新作光刻。

2、Film 返工

Gate 電(dian)極(ji)和S/D 電(dian)極(ji)在刻蝕后，如果被AOI 或MAC/MIC 檢(jian)測發現嚴(yan)重質量(liang)問題，如果不返工會導致產品(pin)報廢或合格(ge)率很(hen)低。這時產品(pin)會進入 Film 返工流程，即先脫膜后，濕刻掉所有金屬膜，然后從新作(zuo)成膜。 

四、陣列段完(wan)整工藝流程

在主要工藝流程和制程的基礎上，加入輔助工藝制程和返工流程，一個陣列段完整的工藝流程如下圖：

圖中同時給出了制作高開口率的有機膜工藝流程和半反半透膜工藝流程。

五(wu)、設備維護及工(gong)藝狀態監控工(gong)藝流程

產(chan)品是靠生(sheng)產(chan)線(xian)和(he)設備作(zuo)出來的(de)(de)，所以(yi)生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)(de)狀態和(he)設備狀況直接(jie)關系到產(chan)品的(de)(de)質量。定(ding)時對設備作(zuo)維護（Prevent Maintenance）和(he)對設備、環境狀態作(zuo)監(jian)測是有效管(guan)理(li)的(de)(de)的(de)(de)必(bi)然選擇。通常的(de)(de)做法是采用白玻(bo)璃（Dummy Glass）作(zuo)某個(ge)(ge)工藝(yi)制程(cheng)，之(zhi)后(hou)拿去檢測。這樣(yang) Dummy Glass 就有一個(ge)(ge)流程(cheng)。

1、白(bai)玻(bo)璃（Dummy Glass）的用途在生產(chan)線遇到以下幾種情(qing)況時，需要流通白(bai)玻(bo)璃：

A、在新的生(sheng)產線安裝調試階段，用(yong)白(bai)玻璃作(zuo)一系列的試驗；

B、設備或工藝調整后，用(yong)白玻(bo)璃確認工藝狀況；

C、設(she)備作維護保養后(hou)，用(yong)白玻(bo)璃確認工藝(yi)狀況

D、設備(bei)和工藝(yi)狀態需要作定期監(jian)測時

E、工藝潔(jie)凈環境需要作定期監測時

2、白玻璃的流程

根據使用白玻璃(li)的(de)(de)目的(de)(de)的(de)(de)不(bu)同，其(qi)流(liu)通流(liu)程也完(wan)全不(bu)同。這里只簡單舉一個例子(zi)。例如(ru)，如(ru)果我(wo)們需要了解(jie)設(she)備內(nei)的(de)(de)清潔狀態，白玻璃(li)會流(liu)過以下制(zhi)程：

白玻璃清洗→要檢測的設備→異物檢測機