TFT—LCD生產中HPMJ清洗工藝的研究

林瑯 王亞莉

摘 要：以玻璃基板表面殘留的各種微粒（Particles）的去除率為依據，研究TFT—LCD生產清洗工藝中HPMJ的洗凈壓力、NOZZLE和洗凈對象物間的距離等因素對玻璃基板表面Particles清洗效果的影響，探討這些因素的作用機理，為TFT-LCD生產提供最佳的超高壓清洗工藝方法。

關鍵詞：TFT-LCD；HPMJ；洗凈工藝

在TFT—LCD（Thin Film Transistor 薄膜場效應晶體管LCD）生產過程中，清洗的主要目的是去除玻璃基板表面殘留的Particles。目前TFT—LCD制程的清洗工藝經常采用的清洗方法有超紫外清洗、毛刷滾刷清洗、超高壓微射流清洗HPMJ（SUPER HIGH PRESSURE MICRO JET）以及超純水沖洗等。其中HPMJ洗凈對于粒徑1～5um的Particles的清洗效果很好。它利用高壓泵加壓壓縮將洗浄液霧化為高速噴射的微小液滴沖撞對象物體，利用崩潰時的Jetting去除Particles。具有洗凈性大、洗凈液的使用量少、洗凈范圍廣等特點。本文通過改變HPMJ的壓力和Nozzle與洗凈對象的距離，以Particles去除率為依據，探討了HPMJ各硬件條件對清洗效果的影響。并從抑制N+小泡的角度，得出最佳的HPMJ硬件調整參數。

1 試驗方法

1.1 試驗樣品與設備 試驗的樣品采用康寧0.5T玻璃基板50枚并完成GATE層的制作及鍍上N+非金屬膜，尺寸為1500mm X 1800mm。清洗設備為ASAHI AF6200S清洗機，主設備為東京電子CL1700。Particles數量測試的設備采用Particle Counter（微粒計量機）。Particles測試結果根據Particles的粒徑大小分為S（3um以下）、M（3～5 um）。

1.2 試驗方法 ①分別用9MPa、10MPa、11MPa的壓力加壓洗凈液，其他清洗條件相同。清洗前后測試殘留在玻璃表面的Particles數量，計算Particles的去除率，計算公式為：Particles去除率=（清洗前Particles數量-清洗后Particles數量）/清洗前Particles數量。另一方面統計N+小泡的發生率。②Nozzle和洗凈對象物間的距離分別調整為80mm、90mm、100mm，并搭配9MPa、10MPa、11MPa的洗凈壓力，清洗前后使用Particle Counter設備測試清洗之后玻璃表面的Particles數量，通過計算清洗前后玻璃表面的Particles的去除率，得到HPMJ Nozzle與洗凈對象的距離最佳工藝。

2 試驗結果及其討論

2.1 HPMJ 的壓力與洗凈效果的關系 表1是HPMJ設備的高壓PUMP分別采用三種條件下進行清洗得到的Particles去除率的結果。

從結果看，PUMP加壓11MPa的清洗效果優于其他方法。這是因為HPMJ的氣壓往復泵將正常壓力的水不停的加壓，送上安裝機臺端的噴頭。由于噴頭噴出的水需要較大的洗凈壓力才能夠將水極度霧化變成極小的顆粒但是具有較高的噴射速度，打擊Particles表面使其松動脫落。所以壓力越大，洗凈效果越好。但是，由于HPMJ主要是用于液晶面板生產線中的曝光工藝，在曝光工藝前玻璃基板表面根據需要會鍍一層金屬或非金屬膜。尤其是N+非金屬膜層由于材料和附著力的問題，較大的清洗壓力有可能造成膜脫落變形，形成N+小泡，造成后段制程的線不良。通過PHOTO后KOI量測50枚基板發現采用9MPa、10MPa的洗凈壓力后N+小泡的發生率幾乎為0（分別只有1顆、2顆），而采用11MPa的洗凈壓力，N+小泡發生率高達0.13顆/sheet。所以考慮到此風險，采用10MPa的洗凈壓力應該是比較理想的。

2.2 NOZZLE和洗凈對象物間的距離對清洗效果的影響

圖1 NOZZLE和洗凈對象物間的距離與PARTICLES去除率的關系

如圖1所示是HPMJ的洗凈NOZZLE和洗凈對象物間的距離搭配不同的洗凈壓力與Particles總數計算得到的去除率的關系，從圖中1可以看出，NOZZLE和洗凈對象物間的距離為90mm，搭配10MPa清洗壓力時，總Particles去除率最高，達到71%。在采用10MPa的清洗壓力時，NOZZLE和洗凈對象物間的距離采用80mm和90mm，Particles的去除率基本相同， 但都比100mm時高5%左右。因為間距100mm的時候，HPMJ對于沉積在膜層中的Particles或者強力附著在玻璃表面的Particles的洗凈JET作用力較小，去除效果不好。這說明Particles去除率隨著NOZZLE和洗凈對象物間的距離減少而不斷增大，但是到達90mm左右時逐漸穩定。考慮到由于HPMJ對洗凈角度有要求，但是設備端噴頭間Pitch和數量又是確定的情況下，只能通過改變NOZZLE和洗凈對象物間的距離來做調整。太遠導致需要更大的流量和壓力，對越小顆粒Particles的洗凈能力越差，太近無法完整覆蓋，洗凈基板表面達不到清洗效果。所以，90mm間隙的時候水打擊在基板上幾乎不會引起玻璃基板的顫動和搬送異常，不會造成二次污染，清洗效果優秀。而80mm間隙的缺點是水對基板的打擊力稍大，引起玻璃基板上下顫動，玻璃基板前進不穩定，甚至容易產生偏移引發破片等重大制程不良。所以經過試驗，90mm是HPMJ洗凈NOZZLE和洗凈對象物間的距離的最佳選擇。

3 結論

①本文研究了HPMJ 的洗凈壓力對于清洗效果的影響，HPMJ采用11MPa的洗凈壓力對玻璃基板進行清洗，清洗效果優于其他壓力，Particles去除率達到69.9% ，Particles去除效果良好。但是由于有N+小泡出現的風險，實際工藝流程中還是以10MPa的洗凈壓力為最佳。②在NOZZLE和洗凈對象物間的距離為90mm，洗凈壓力為10MPa時進行清洗，總的Particles去除率最高，達到71%，各種粒徑的particles的去除率都較好。