L C D光刻胶涂布质量浅析

谭代木

（南京华日液晶显示技术有限公司，江苏南京 210038）

L C D光刻胶涂布质量浅析

谭代木

（南京华日液晶显示技术有限公司，江苏南京 210038）

通过对液晶显示器制造过程中的关键工序——光刻胶涂布工艺、原理进行分析，对光刻胶涂布设备参数进行调整等，为生产LCD提高合格率提供参考。

光刻胶；涂布；显示器；液晶

平板显示，作为信息产业的重要构成部分。平板显示中液晶显示的生产技术不断提高，市场需求量急速增长，为了提高LCD产品质量，把好生产过程中的工艺关、光刻工艺中光刻胶涂布质量的好坏直接影响光刻质量从而影响LCD质量。本文重点阐述了光刻胶涂布对LCD的影响。

1 光刻工艺及原理

1.1 工艺

要在透明导电玻璃上制造出显示字符图案，就要用到一种在薄膜和半导体工业中常用到光刻工艺-具有科学性质的技术。在液晶显示器生产过程中，光刻的目的就是按照产品设计要求，在导电玻璃上涂覆感光胶，并进行曝光，然后利用光刻胶的保护作用对ITO导电层进行选择性的化学腐蚀，从而在ITO导电玻璃上得到与掩摸版完全对应的图形。

光刻是液晶显示器制造过程中的关键工艺之一，涂光刻胶是光刻工艺的关键，显示屏上的图形越来越复杂，精密度越来越高，光刻技术就显得更为重要。

目前在生产中最普遍采用的光刻方法是接触爆光法。光刻工艺流程：

ITO玻璃→前清洗→IR、UV烘干→涂光刻胶→前烘→曝光→显影→竖膜→刻蚀→剥离去膜→水洗

1.2 光刻胶的配制

光刻胶的性能与光刻胶的配比有关，配比的原则是既要使光刻胶具有良好的抗蚀能力，又要有较高的分辨率。但往往是互相矛盾的。不能同时达到。因此必须根据不同的光刻对象和要求选取不同的对比。因为光刻胶中溶剂的多少决定光刻胶的稀稠，从而影响光刻胶的厚薄。故当刻蚀细小图形时，为提高分辨率，必须采用较稀的光刻胶，使光刻胶膜薄一些，这样的光的散射和衍射作用影响较弱。光刻出来的图形清晰、边缘整齐。但当被刻蚀的ITO层较厚时，由于腐蚀时间较长，为了满足抗蚀能力的要求，需采用较浓的光刻胶。

光刻胶在暗室和黄灯下进行配制的光刻胶经过过滤（过滤方法有加压法、吸引法、自然滴下法、离心沉淀等）除去胶中的杂质微粒，过滤好的光刻胶应装在暗色的玻璃瓶中，并保存在阴凉和干燥的暗箱内。

1.3 光刻胶涂布原理

涂胶是光刻的首道工序。主要在ITO玻离表面上涂一层光刻胶。涂胶效果的好坏直接影响光刻质量，因此在操作时应将光刻胶按要求准备好并控制好光刻胶的涂层厚度及均匀性、涂层表面状态等。

光刻胶一般是在低温避光条件下储存。因此在使用光刻胶前一定要把胶从低温条件下取出，在使用场地放置至瓶内胶的浓度与环境程度相同时才能打开瓶盖，胶在使用前要对其黏度进行测试。因胶的黏度高时，涂层厚抗蚀性虽然提高但分辨率下降；而胶的黏度低时，分辨率能提高但抗蚀性差。因此根据产品的工艺加工精度要求将光刻胶黏度控制在一定范围内。通常胶的黏度的调整是使用稀释方法，即将高黏度调成低黏度。方法是根据原浓度的大小加入一定量的稀释剂充分搅拌，静置一段时间测量其黏度值，使达到其要求的黏度。

涂胶前的ITO玻璃表面状况好坏，对光胶与ITO层粘附质量影响极大，在生产中为保证ITO膜与光刻胶间有良好的接触和粘附。清洗后的玻璃经紫外光照射对其表面进行活化处理然后再涂光刻胶。

1.4 涂光刻胶质量要求

（1）光刻胶与ITO粘附良好，不能有胶脱落现象，涂层厚度均匀一致不能有厚有薄，不然在显影、刻蚀时会出现图形缺陷；涂层表面状态不能有条纹、针孔、突起等缺陷。

（2）涂胶环境。涂胶工序应在洗净的条件下进行，环境温度要求在22℃±3℃,湿度低于63%（48%±2%）并在不含紫外光成分的黄光条件下进行操作。

（3）涂胶方法与设备。涂胶方法有浸涂、甩涂、辊涂等。其中辊涂的涂复质量好于其他两种，一般现行采用滚筒涂布机涂光刻胶。

2 涂光刻胶设备概况及原理

2.1 设备概况

根据涂光刻胶原理及要求，一般采用滚筒涂布机设备较多，现以日本DNS公司生产的型号RC-553-P为例，对其原理进行分析：设备由电源控制系统（PLC程序控制）、面板操作指示系统、传动系统、药液供给系统、调整系统等组成。

2.2 工作原理

（1）光刻胶液供给系统。在磁力计量泵的驱动下，从专用的光刻胶瓶将光刻胶通过管道系统→过滤器过滤后再由喷嘴将药液滴在均胶轮与涂胶轮之间。喷嘴通过无杆汽缸来回移动将胶均匀滴在两轮之间。涂胶轮由电机，经减速器带动，均胶轮调到一定压力由摩擦力原理将涂胶轮上的胶均匀（涂胶轮上不得存在胶线等缺陷），然后涂布。多余的光刻胶经涂胶轮两边的沟槽滴入回收盘的回收废液瓶。供液量的大小主要是调整磁力泵的冲程和频率：生产前跑匀时冲程、频率调90%，正常生产时冲程、频率调50%。按流量20 ml/min计算冲程、频率调50%时，即滴液量为：20×50%×50%＝5 ml/min。

（2）气动控制系统。由动力供给的DRY AIR→球阀→压力控制器→油水过滤器→减压阀→压力表→速度调节阀→磁藕合无杆气缸→带动喷咀来回移动

（3）传动系统。基板传动：涂胶轮上的光刻胶均布后，基板（ITO玻璃）由电机经减速器带动支撑轮转动、支撑轮上的锥齿轮→锥齿轮）带动传动轴。传动轴上的斜齿轮→斜齿轮，带动各传动轴，使传动轴转动带动基板前进。经过与支撑轮和涂胶轮，此时基板表面ITO膜上均匀涂上一层光刻胶，流入下道工序。基板传动速度：电机由驱动控制器调节电流大小、而改变电机的转速，来调节速度。一般传动速度为5.2 m/min（根据工艺可调节）涂胶轮转速通过共用一个调节速度控制旋钮与支撑轮转速相同。

2.3 各系统的调整和设定

涂胶轮、均胶轮、支撑轮之间的间隙、压入量、光刻胶供给系统、过滤器、更换轮子的过程中，如果调整不好，将影响光刻胶涂布质量。

（1）涂胶轮的间隙设定。与处理基板的厚度相对应，调整涂胶轮和支撑轮之间的间隙。处理不同的基板其间隙不同，如果间隙过大涂胶轮的光刻复制不良、部分不能涂布。如果间隙过小，基板上的涂膜发生气泡或线不均匀。通过旋转板厚手柄，观看指示器数量与处理厚度的值相对应，如表1所示。

表1 不同玻璃厚度间隙调整范围

（2）均胶轮的压入量。均胶轮的调整与表显示数值相对应，压入量1～1.1 mm。如1.1 mm的玻璃基板其压入量为1.03 mm，如压入量过小，涂胶轮表面发生线不均，过大时，光刻胶量变少，基板上的膜厚变薄。

（3）光刻胶供给。光刻胶的供给，在涂胶轮间隙及均胶轮的压入量设定后，边运转边进行。把新的光刻胶的瓶子放入孔里，准备排液回收瓶，用速度调整盘调到搬运速度为5.2 m/min.按操作屏的[药液供给]键。设备工作开始滴液时，气泵功率控制在：冲程量90%、频率90 Hz；轮子走匀开始涂胶时，气泵功率控制在冲程量60%、频率60 Hz；轮子走匀生产过程中，气泵功率控制在冲程量45%、频率45 Hz。光刻胶的最小供给量约为4～5 ml/min，如果压力指示器达0.28 MPa时，必须更换过滤器。

（4）除去轮表面的胶线不均。如果在运转开始时发生胶线不均可用以下方法来清除 ：运转中观察轮子的状态，均胶轮押入量增加0.5～1.0 mm，在瞬时拉断[搬送]键，用此方法反复进行几次、通常可以清除胶线不均。如果这样仍有不均，可以回到基本状态，使均胶轮压入量为1mm左右。

（5）ITO基板的清洗。在涂布前，基板要进行清洗，清洗不足时，有光刻胶涂不到的地方。清洗方法很多，例如碱清洗、水清洗、IR、UV炉烘干等。

（6）更换光刻过滤器。过滤器的内压力达0.28 MPa以上时，就不能起到过滤器的作用，必须更换；在拆卸时，打开泄漏塞拴，除掉过滤器配管内的光刻胶，拆下各部件进行更换。

（7）各轮子调整。轮子的调整，在更换轮子时，各轮之间的间隙需进行重新调整。

3 光刻胶涂布工艺试验分析

光刻胶涂胶设备：影响光刻胶涂布质量的因素很多，通过改变主要影响质量的参数进行对比，试验用1.1 mm基板玻璃，其结果见表2～表4。

通过对光刻胶涂布工艺试验分析，影响光刻胶涂布质量，通过改变主要影响质量的参数有：

（1）均胶轮压入量取-1.2 mm为适；

表2 调整压入量--对涂布质量的影响（均胶轮压入涂胶轮的量用负值）

表3 调整涂布转速--对涂布质量的影响（即涂胶轮转动速度）

表4 调整光刻胶黏度--对涂布质量的影响（光刻胶采用FH2730胶，稀释剂采用正胶稀释剂RZR-3100）

（2）涂布轮转速取23 r/min为适；

（3）采用FH2730胶不加稀释剂为适。

4 结论

通过对光刻胶涂布工艺原理、设备原理及工艺试验对比分析对光刻胶涂布质量的影响结论为：涂布工艺技术参数制定是提高LCD光刻胶涂布质量的关键。

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[1]范志新.液晶器件工艺基础[M].北京：北京邮电大学出版社，2000.

[2]李维諟，郭强.液晶显示应用技术[M].北京：电子工业出版社，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

谭代木（1957-），男，工程师，南京华日液晶显示技术有限公司，主要从事设备维修管理工作。