譚代木

（南京華日液晶顯示技術(shù)有限公司，江蘇南京 210038）

L C D光刻膠涂布質(zhì)量淺析

譚代木

（南京華日液晶顯示技術(shù)有限公司，江蘇南京 210038）

通過(guò)對(duì)液晶顯示器制造過(guò)程中的關(guān)鍵工序——光刻膠涂布工藝、原理進(jìn)行分析，對(duì)光刻膠涂布設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整等，為生產(chǎn)LCD提高合格率提供參考。

光刻膠；涂布；顯示器；液晶

平板顯示，作為信息產(chǎn)業(yè)的重要構(gòu)成部分。平板顯示中液晶顯示的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，市場(chǎng)需求量急速增長(zhǎng)，為了提高LCD產(chǎn)品質(zhì)量，把好生產(chǎn)過(guò)程中的工藝關(guān)、光刻工藝中光刻膠涂布質(zhì)量的好壞直接影響光刻質(zhì)量從而影響LCD質(zhì)量。本文重點(diǎn)闡述了光刻膠涂布對(duì)LCD的影響。

1 光刻工藝及原理

1.1 工藝

要在透明導(dǎo)電玻璃上制造出顯示字符圖案，就要用到一種在薄膜和半導(dǎo)體工業(yè)中常用到光刻工藝-具有科學(xué)性質(zhì)的技術(shù)。在液晶顯示器生產(chǎn)過(guò)程中，光刻的目的就是按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，在導(dǎo)電玻璃上涂覆感光膠，并進(jìn)行曝光，然后利用光刻膠的保護(hù)作用對(duì)ITO導(dǎo)電層進(jìn)行選擇性的化學(xué)腐蝕，從而在ITO導(dǎo)電玻璃上得到與掩摸版完全對(duì)應(yīng)的圖形。

光刻是液晶顯示器制造過(guò)程中的關(guān)鍵工藝之一，涂光刻膠是光刻工藝的關(guān)鍵，顯示屏上的圖形越來(lái)越復(fù)雜，精密度越來(lái)越高，光刻技術(shù)就顯得更為重要。

目前在生產(chǎn)中最普遍采用的光刻方法是接觸爆光法。光刻工藝流程：

ITO玻璃→前清洗→IR、UV烘干→涂光刻膠→前烘→曝光→顯影→豎膜→刻蝕→剝離去膜→水洗

1.2 光刻膠的配制

光刻膠的性能與光刻膠的配比有關(guān)，配比的原則是既要使光刻膠具有良好的抗蝕能力，又要有較高的分辨率。但往往是互相矛盾的。不能同時(shí)達(dá)到。因此必須根據(jù)不同的光刻對(duì)象和要求選取不同的對(duì)比。因?yàn)楣饪棠z中溶劑的多少?zèng)Q定光刻膠的稀稠，從而影響光刻膠的厚薄。故當(dāng)刻蝕細(xì)小圖形時(shí)，為提高分辨率，必須采用較稀的光刻膠，使光刻膠膜薄一些，這樣的光的散射和衍射作用影響較弱。光刻出來(lái)的圖形清晰、邊緣整齊。但當(dāng)被刻蝕的ITO層較厚時(shí)，由于腐蝕時(shí)間較長(zhǎng)，為了滿足抗蝕能力的要求，需采用較濃的光刻膠。

光刻膠在暗室和黃燈下進(jìn)行配制的光刻膠經(jīng)過(guò)過(guò)濾（過(guò)濾方法有加壓法、吸引法、自然滴下法、離心沉淀等）除去膠中的雜質(zhì)微粒，過(guò)濾好的光刻膠應(yīng)裝在暗色的玻璃瓶中，并保存在陰涼和干燥的暗箱內(nèi)。

1.3 光刻膠涂布原理

涂膠是光刻的首道工序。主要在ITO玻離表面上涂一層光刻膠。涂膠效果的好壞直接影響光刻質(zhì)量，因此在操作時(shí)應(yīng)將光刻膠按要求準(zhǔn)備好并控制好光刻膠的涂層厚度及均勻性、涂層表面狀態(tài)等。

光刻膠一般是在低溫避光條件下儲(chǔ)存。因此在使用光刻膠前一定要把膠從低溫條件下取出，在使用場(chǎng)地放置至瓶?jī)?nèi)膠的濃度與環(huán)境程度相同時(shí)才能打開(kāi)瓶蓋，膠在使用前要對(duì)其黏度進(jìn)行測(cè)試。因膠的黏度高時(shí)，涂層厚抗蝕性雖然提高但分辨率下降；而膠的黏度低時(shí)，分辨率能提高但抗蝕性差。因此根據(jù)產(chǎn)品的工藝加工精度要求將光刻膠黏度控制在一定范圍內(nèi)。通常膠的黏度的調(diào)整是使用稀釋方法，即將高黏度調(diào)成低黏度。方法是根據(jù)原濃度的大小加入一定量的稀釋劑充分?jǐn)嚢瑁o置一段時(shí)間測(cè)量其黏度值，使達(dá)到其要求的黏度。

涂膠前的ITO玻璃表面狀況好壞，對(duì)光膠與ITO層粘附質(zhì)量影響極大，在生產(chǎn)中為保證ITO膜與光刻膠間有良好的接觸和粘附。清洗后的玻璃經(jīng)紫外光照射對(duì)其表面進(jìn)行活化處理然后再涂光刻膠。

1.4 涂光刻膠質(zhì)量要求

（1）光刻膠與ITO粘附良好，不能有膠脫落現(xiàn)象，涂層厚度均勻一致不能有厚有薄，不然在顯影、刻蝕時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖形缺陷；涂層表面狀態(tài)不能有條紋、針孔、突起等缺陷。

（2）涂膠環(huán)境。涂膠工序應(yīng)在洗凈的條件下進(jìn)行，環(huán)境溫度要求在22℃±3℃,濕度低于63%（48%±2%）并在不含紫外光成分的黃光條件下進(jìn)行操作。

（3）涂膠方法與設(shè)備。涂膠方法有浸涂、甩涂、輥涂等。其中輥涂的涂復(fù)質(zhì)量好于其他兩種，一般現(xiàn)行采用滾筒涂布機(jī)涂光刻膠。

2 涂光刻膠設(shè)備概況及原理

2.1 設(shè)備概況

根據(jù)涂光刻膠原理及要求，一般采用滾筒涂布機(jī)設(shè)備較多，現(xiàn)以日本DNS公司生產(chǎn)的型號(hào)RC-553-P為例，對(duì)其原理進(jìn)行分析：設(shè)備由電源控制系統(tǒng)（PLC程序控制）、面板操作指示系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、藥液供給系統(tǒng)、調(diào)整系統(tǒng)等組成。

2.2 工作原理

（1）光刻膠液供給系統(tǒng)。在磁力計(jì)量泵的驅(qū)動(dòng)下，從專用的光刻膠瓶將光刻膠通過(guò)管道系統(tǒng)→過(guò)濾器過(guò)濾后再由噴嘴將藥液滴在均膠輪與涂膠輪之間。噴嘴通過(guò)無(wú)桿汽缸來(lái)回移動(dòng)將膠均勻滴在兩輪之間。涂膠輪由電機(jī)，經(jīng)減速器帶動(dòng)，均膠輪調(diào)到一定壓力由摩擦力原理將涂膠輪上的膠均勻（涂膠輪上不得存在膠線等缺陷），然后涂布。多余的光刻膠經(jīng)涂膠輪兩邊的溝槽滴入回收盤(pán)的回收廢液瓶。供液量的大小主要是調(diào)整磁力泵的沖程和頻率：生產(chǎn)前跑勻時(shí)沖程、頻率調(diào)90%，正常生產(chǎn)時(shí)沖程、頻率調(diào)50%。按流量20 ml/min計(jì)算沖程、頻率調(diào)50%時(shí)，即滴液量為：20×50%×50%＝5 ml/min。

（2）氣動(dòng)控制系統(tǒng)。由動(dòng)力供給的DRY AIR→球閥→壓力控制器→油水過(guò)濾器→減壓閥→壓力表→速度調(diào)節(jié)閥→磁藕合無(wú)桿氣缸→帶動(dòng)噴咀來(lái)回移動(dòng)

（3）傳動(dòng)系統(tǒng)。基板傳動(dòng)：涂膠輪上的光刻膠均布后，基板（ITO玻璃）由電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)支撐輪轉(zhuǎn)動(dòng)、支撐輪上的錐齒輪→錐齒輪）帶動(dòng)傳動(dòng)軸。傳動(dòng)軸上的斜齒輪→斜齒輪，帶動(dòng)各傳動(dòng)軸，使傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)基板前進(jìn)。經(jīng)過(guò)與支撐輪和涂膠輪，此時(shí)基板表面ITO膜上均勻涂上一層光刻膠，流入下道工序?；鍌鲃?dòng)速度：電機(jī)由驅(qū)動(dòng)控制器調(diào)節(jié)電流大小、而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，來(lái)調(diào)節(jié)速度。一般傳動(dòng)速度為5.2 m/min（根據(jù)工藝可調(diào)節(jié)）涂膠輪轉(zhuǎn)速通過(guò)共用一個(gè)調(diào)節(jié)速度控制旋鈕與支撐輪轉(zhuǎn)速相同。

2.3 各系統(tǒng)的調(diào)整和設(shè)定

涂膠輪、均膠輪、支撐輪之間的間隙、壓入量、光刻膠供給系統(tǒng)、過(guò)濾器、更換輪子的過(guò)程中，如果調(diào)整不好，將影響光刻膠涂布質(zhì)量。

（1）涂膠輪的間隙設(shè)定。與處理基板的厚度相對(duì)應(yīng)，調(diào)整涂膠輪和支撐輪之間的間隙。處理不同的基板其間隙不同，如果間隙過(guò)大涂膠輪的光刻復(fù)制不良、部分不能涂布。如果間隙過(guò)小，基板上的涂膜發(fā)生氣泡或線不均勻。通過(guò)旋轉(zhuǎn)板厚手柄，觀看指示器數(shù)量與處理厚度的值相對(duì)應(yīng)，如表1所示。

表1 不同玻璃厚度間隙調(diào)整范圍

（2）均膠輪的壓入量。均膠輪的調(diào)整與表顯示數(shù)值相對(duì)應(yīng)，壓入量1～1.1 mm。如1.1 mm的玻璃基板其壓入量為1.03 mm，如壓入量過(guò)小，涂膠輪表面發(fā)生線不均，過(guò)大時(shí)，光刻膠量變少，基板上的膜厚變薄。

（3）光刻膠供給。光刻膠的供給，在涂膠輪間隙及均膠輪的壓入量設(shè)定后，邊運(yùn)轉(zhuǎn)邊進(jìn)行。把新的光刻膠的瓶子放入孔里，準(zhǔn)備排液回收瓶，用速度調(diào)整盤(pán)調(diào)到搬運(yùn)速度為5.2 m/min.按操作屏的[藥液供給]鍵。設(shè)備工作開(kāi)始滴液時(shí)，氣泵功率控制在：沖程量90%、頻率90 Hz；輪子走勻開(kāi)始涂膠時(shí)，氣泵功率控制在沖程量60%、頻率60 Hz；輪子走勻生產(chǎn)過(guò)程中，氣泵功率控制在沖程量45%、頻率45 Hz。光刻膠的最小供給量約為4～5 ml/min，如果壓力指示器達(dá)0.28 MPa時(shí)，必須更換過(guò)濾器。

（4）除去輪表面的膠線不均。如果在運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)發(fā)生膠線不均可用以下方法來(lái)清除 ：運(yùn)轉(zhuǎn)中觀察輪子的狀態(tài)，均膠輪押入量增加0.5～1.0 mm，在瞬時(shí)拉斷[搬送]鍵，用此方法反復(fù)進(jìn)行幾次、通?？梢郧宄z線不均。如果這樣仍有不均，可以回到基本狀態(tài)，使均膠輪壓入量為1mm左右。

（5）ITO基板的清洗。在涂布前，基板要進(jìn)行清洗，清洗不足時(shí)，有光刻膠涂不到的地方。清洗方法很多，例如堿清洗、水清洗、IR、UV爐烘干等。

（6）更換光刻過(guò)濾器。過(guò)濾器的內(nèi)壓力達(dá)0.28 MPa以上時(shí)，就不能起到過(guò)濾器的作用，必須更換；在拆卸時(shí)，打開(kāi)泄漏塞拴，除掉過(guò)濾器配管內(nèi)的光刻膠，拆下各部件進(jìn)行更換。

（7）各輪子調(diào)整。輪子的調(diào)整，在更換輪子時(shí)，各輪之間的間隙需進(jìn)行重新調(diào)整。

3 光刻膠涂布工藝試驗(yàn)分析

光刻膠涂膠設(shè)備：影響光刻膠涂布質(zhì)量的因素很多，通過(guò)改變主要影響質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)用1.1 mm基板玻璃，其結(jié)果見(jiàn)表2～表4。

通過(guò)對(duì)光刻膠涂布工藝試驗(yàn)分析，影響光刻膠涂布質(zhì)量，通過(guò)改變主要影響質(zhì)量的參數(shù)有：

（1）均膠輪壓入量取-1.2 mm為適；

表2 調(diào)整壓入量--對(duì)涂布質(zhì)量的影響（均膠輪壓入涂膠輪的量用負(fù)值）

表3 調(diào)整涂布轉(zhuǎn)速--對(duì)涂布質(zhì)量的影響（即涂膠輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度）

表4 調(diào)整光刻膠黏度--對(duì)涂布質(zhì)量的影響（光刻膠采用FH2730膠，稀釋劑采用正膠稀釋劑RZR-3100）

（2）涂布輪轉(zhuǎn)速取23 r/min為適；

（3）采用FH2730膠不加稀釋劑為適。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)光刻膠涂布工藝原理、設(shè)備原理及工藝試驗(yàn)對(duì)比分析對(duì)光刻膠涂布質(zhì)量的影響結(jié)論為：涂布工藝技術(shù)參數(shù)制定是提高LCD光刻膠涂布質(zhì)量的關(guān)鍵。

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[1]范志新.液晶器件工藝基礎(chǔ)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2000.

[2]李維諟，郭強(qiáng).液晶顯示應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000.

LCD Light-sensitive Lacquer Coating Quality Is Simple Analysis

TAN Daimu
（Nanjing Huari LCD technical Ltd,Nanjing 210038，China）

Abstract:Based on the key working procedure in the process of LCD manufacture-photoresist coating process,principle analysis,adjust photoresist coating equipment parameters etc,provide reference for production improve the qualified rate of LCD.

Keywords:Lithography glue；Coating；Display；Liquid crystal

TN305.7

A

1004-4507（2013）07-0044-04

2013-06-18

譚代木（1957-），男，工程師，南京華日液晶顯示技術(shù)有限公司，主要從事設(shè)備維修管理工作。