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TFT—LCD生产中HPMJ清洗工艺的研究
作者：林琅 王亚莉
来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2015年第12期
摘 要：以玻璃基板表面残留的各种微粒（Particles）的去除率为依据，研究TFT—LCD生产清洗工艺中HPMJ的洗净压力、NOZZLE和洗净对象物间的距离等因素对玻璃基板表面Particles清洗效果的影响，探讨这些因素的作用机理，为TFT-LCD生产提供最佳的超高压清洗工艺方法。
关键词：TFT-LCD；HPMJ；洗净工艺
在TFT—LCD（Thin Film Transistor 薄膜场效应晶体管LCD）生产过程中，清洗的主要目的是去除玻璃基板表面残留的Particles。目前TFT—LCD制程的清洗工艺经常采用的清洗方法有超紫外清洗、毛刷滚刷清洗、超高压微射流清洗HPMJ（SUPER HIGH PRESSURE MICRO JET）以及超纯水冲洗等。其中HPMJ洗净对于粒径1～5um的Particles的清洗效果很好。它利用高压泵加压压缩将洗浄液雾化为高速喷射的微小液滴冲撞对象物体，利用崩溃时的Jetting去除Particles。具有洗净性大、洗净液的使用量少、洗净范围广等特点。本文通过改变HPMJ的压力和Nozzle与洗净对象的距离，以Particles去除率为依据，探讨了HPMJ各硬件条件对清洗效果的影响。并从抑制N+小泡的角度，得出最佳的HPMJ硬件调整参数。 1 试验方法
1.1 试验样品与设备 试验的样品采用康宁0.5T玻璃基板50枚并完成GATE层的制作及镀上N+非金属膜，尺寸为1500mm X 1800mm。清洗设备为ASAHI AF6200S清洗机，主设备为东京电子CL1700。Particles数量测试的设备采用Particle Counter（微粒计量机）。Particles测试结果根据Particles的粒径大小分为S（3um以下）、M（3～5 um）。
1.2 试验方法 ①分别用9MPa、10MPa、11MPa的压力加压洗净液，其他清洗条件相同。清洗前后测试残留在玻璃表面的Particles数量，计算Particles的去除率，计算公式为：Particles去除率=（清洗前Particles数量-清洗后Particles数量）/清洗前Particles数量。另一方面统计N+小泡的发生率。②Nozzle和洗净对象物间的距离分别调整为80mm、90mm、100mm，并搭配9MPa、10MPa、11MPa的洗净压力，清洗前后使用Particle Counter设备测试清洗之后玻璃表面的Particles数量，通过计算清洗前后玻璃表面的Particles的去除率，得到HPMJ Nozzle与洗净对象的距离最佳工艺。 2 试验结果及其讨论
2.1 HPMJ 的压力与洗净效果的关系 表1是HPMJ设备的高压PUMP分别采用三种条件下进行清洗得到的Particles去除率的结果。
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从结果看，PUMP加压11MPa的清洗效果优于其他方法。这是因为HPMJ的气压往复泵将正常压力的水不停的加压，送上安装机台端的喷头。由于喷头喷出的水需要较大的洗净压力才能够将水极度雾化变成极小的颗粒但是具有较高的喷射速度，打击Particles表面使其松动脱落。所以压力越大，洗净效果越好。但是，由于HPMJ主要是用于液晶面板生产线中的曝光工艺，在曝光工艺前玻璃基板表面根据需要会镀一层金属或非金属膜。尤其是N+非金属膜层由于材料和附着力的问题，较大的清洗压力有可能造成膜脱落变形，形成N+小泡，造成后段制程的线不良。通过PHOTO后KOI量测50枚基板发现采用9MPa、10MPa的洗净压力后N+小泡的发生率几乎为0（分别只有1颗、2颗），而采用11MPa的洗净压力，N+小泡发生率高达0.13颗/sheet。所以考虑到此风险，采用10MPa的洗净压力应该是比较理想的。 2.2 NOZZLE和洗净对象物间的距离对清洗效果的影响
图1 NOZZLE和洗净对象物间的距离与PARTICLES去除率的关系
如图1所示是HPMJ的洗净NOZZLE和洗净对象物间的距离搭配不同的洗净压力与Particles总数计算得到的去除率的关系，从图中1可以看出，NOZZLE和洗净对象物间的距离为90mm，搭配10MPa清洗压力时，总Particles去除率最高，达到71%。在采用10MPa的清洗压力时，NOZZLE和洗净对象物间的距离采用80mm和90mm，Particles的去除率基本相同， 但都比100mm时高5%左右。因为间距100mm的时候，HPMJ对于沉积在膜层中的Particles或者强力附着在玻璃表面的Particles的洗净JET作用力较小，去除效果不好。这说明Particles去除率随着NOZZLE和洗净对象物间的距离减少而不断增大，但是到达90mm左右时逐渐稳定。考虑到由于HPMJ对洗净角度有要求，但是设备端喷头间Pitch和数量又是确定的情况下，只能通过改变NOZZLE和洗净对象物间的距离来做调整。太远导致需要更大的流量和压力，对越小颗粒Particles的洗净能力越差，太近无法完整覆盖，洗净基板表面达不到清洗效果。所以，90mm间隙的时候水打击在基板上几乎不会引起玻璃基板的颤动和搬送异常，不会造成二次污染，清洗效果优秀。而80mm间隙的缺点是水对基板的打击力稍大，引起玻璃基板上下颤动，玻璃基板前进不稳定，甚至容易产生偏移引发破片等重大制程不良。所以经过试验，90mm是HPMJ洗净NOZZLE和洗净对象物间的距离的最佳选择。 3 结论
①本文研究了HPMJ 的洗净压力对于清洗效果的影响，HPMJ采用11MPa的洗净压力对玻璃基板进行清洗，清洗效果优于其他压力，Particles去除率达到69.9% ，Particles去除效果良好。但是由于有N+小泡出现的风险，实际工艺流程中还是以10MPa的洗净压力为最佳。②在NOZZLE和洗净对象物间的距离为90mm，洗净压力为10MPa时进行清洗，总的Particles去除率最高，达到71%，各种粒径的particles的去除率都较好。
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