1 Einführung in die Reinigungsmethoden
Die wichtigsten Reinigungsmethoden und -techniken lassen sich in Nass- und Trockenreinigungsmethoden unterteilen.
Die Nassreinigung umfasst die physikalische Reinigung (einschließlich Bürsten, Hochdruck-Wassersäulenreinigung, Zweiflüssigkeits-Spray, Ultraschallreinigung (20~50khz) und die chemische Reinigung (je nach Schadstoffauswahl organische Lösungsmittel, neutrale Reinigungsmittel, chemische Reinigungslösungen und reines Wasser). Zu den Trockenreinigungsmethoden gehören ultraviolettes Ozon, Laserreinigung und Plasma, wobei die ultraviolette Ozonreinigung die gebräuchlichste ist. Die Reinigung von TFT-Display-Array-Substraten ist eine umfassende Anwendung verschiedener Reinigungstechnologien, und je nach den Eigenschaften der Reinigungsmaterialien und des Schmutzes werden unterschiedliche Reinigungskombinationen verwendet.
1.1 Nassreinigung
1.1.1 Bei der nasschemischen Reinigung wird die Oberfläche eines Substrats mit einer flüssigen Mischung aus Säure, alkalischen Lösungsmitteln und entionisiertem Wasser gereinigt und getrocknet. Die chemische Reinigung entfernt nicht nur organische Stoffe, sondern auch anorganische Stoffe wie Metalle. Häufig verwendete Reinigungsmittel zur Entfernung von organischen Stoffen sind Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösungen oder Chromsäure-Schwefelsäure-Mischungen. Verdünnte Flusssäurelösungen können zur Entfernung anorganischer Verunreinigungen verwendet werden.
1.1.2 Bürsten: Eine mechanische Reinigungsmethode, bei der eine Bürste über die Oberfläche des Substrats gerollt wird, um Partikel und organische Filme zu entfernen. Sie ist sehr effektiv bei der Entfernung von Partikeln, die größer als 5 um im Durchmesser sind.
1.1.3 Hochdruck-Flüssigkeitssprühverfahren: Die Verwendung von Flüssigkeitsaufprall auf der Glasoberfläche, um Partikel zu entfernen, steht in engem Zusammenhang mit der Höhe der Grenzschicht und der Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die Entfernungsrate von kleinen Partikeln ist nicht hoch.
1.1.4 Zwei-Fluid-Spritzreinigung: Das Prinzip ist ähnlich wie bei der Hochdruck-Flüssigkeitsspritzung. Das Zwei-Fluid-System wird durch eine Mischung aus Druckluft und Flüssigkeit gebildet, so dass die Flüssigkeit zu einer Hochgeschwindigkeitsflüssigkeit wird. Wie das SBJ-Gerät.
1.1.5 Ultraschallreinigung: Ihre Prinzipien werden von sehr komplexen und vielfältigen Faktoren beeinflusst. Die entscheidende Theorie wurde noch nicht aufgestellt, aber sie hat im Allgemeinen die folgenden drei Funktionen:
a. Kavitation mit Ultraschall
Wenn der Flüssigkeit starke Ultraschallwellen zugefügt werden, verändert die Reinigungsflüssigkeit den Druck der Luft in der zentralen Ruhezone. Wenn der Druck unter 0 fällt, werden das gelöste O2 und andere winzige Bläschen in der Flüssigkeit zum Kern und bilden zahlreiche winzige Hohlräume nahe dem Vakuum (Kavitationsphänomen). Unter dem positiven Druck des Ultraschalls werden diese winzigen Hohlräume adiabatisch komprimiert und schließlich zerquetscht. Im Moment der Zerkleinerung wird eine starke Schockwelle erzeugt, die den Schmutz direkt zerstört und in die zu reinigende Flüssigkeit vertreibt. Aufgrund der reinigenden Wirkung dieser Kavitation auf Öl und Schmutz wird sie hauptsächlich für die Reinigung mechanischer Teile eingesetzt. Im Allgemeinen wird eine Reinigungsmaschine mit einer Frequenz von etwa 28 kHz bis 50 KHz und einer Intensität von 0,5 bis 1 w/cm2 verwendet. lcd-Modul
b. Ultraschall-Vibration
Wenn Ultraschall zu einer Flüssigkeit hinzugefügt wird, vibrieren die Flüssigkeitsmoleküle. Die Beschleunigung dieser Schwingung beträgt das 103-fache der Erdbeschleunigung bei 28kHz und das 105-fache der Erdbeschleunigung bei 950kHz. Mit dieser starken Beschleunigung kann Schmutz von der Oberfläche des zu reinigenden Objekts abgetragen werden. 950kHz-Ultraschall kann kein Öl reinigen, da er keine Löcher erzeugt und Schmutz im Submikrometerbereich entfernen kann. Er wird auch für die Reinigung von Halbleitern verwendet, da er Metalloberflächen nur schwer abtragen kann.
c. Physikalisch-chemische Erleichterung der Reaktion
Je nach der lokalen hohen Temperatur und dem Druck der Löcher (1000 Luftdruck, 5500°C) können Emulgierung und Dispersion aufgrund chemischer oder physikalischer Effekte wie Vibration und Rühren auftreten. Diese können chemische Reaktionen fördern.
1.2 Chemische Reinigung
Die Trockenreinigung besteht hauptsächlich aus photochemischer Reinigung (UV), physikalischer Reinigung und Plasmareinigung.
1.2.1 Bei der Ultraviolettchemie (UV) werden Gasmoleküle mit ultraviolettem Licht von 185 nm und 254 nm bestrahlt, das von Quecksilber-Niederdrucklampen erzeugt wird. Dadurch zerfallen sie in energiereiche freie Radikale, die dann mit der behandelten Substanz reagieren, um die Wirkung der Entfernung zu erzielen. Mit dieser Methode werden hauptsächlich organische Schadstoffe entfernt.
1.2.2 Bei der Plasmaentfernung (Plasma) werden mit Hilfe von Plasma freie Radikale erzeugt, die mit Verunreinigungen reagieren. Sauerstoffplasma entfernt zum Beispiel Photoresist und feine organische Stoffe. Anschließend werden die Produkte mit einem Luftstrom aus dem Reaktionstank befördert.
1.2.3 Die lasergestützte Systempartikelentfernungstechnologie entfernt Partikel von 0,1 um oder weniger. Das Prinzip besteht darin, dass die Lasererwärmung die lichtschwache Umgebung zerstört, in der die Partikel anhaften, und so die Partikel entfernt. Im Allgemeinen verursacht die geringe Energiedichte des Lasers nur geringe oder gar keine Schäden am Substrat.
Darüber hinaus ist die Technologie zur Entfernung von Partikeln durch einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom sehr effektiv bei der Entfernung von Partikeln von der Oberfläche des Substrats.
1.3 Vergleich verschiedener gängiger Reinigungsmethoden
2.0 Quellen, Klassifizierung und Auswirkungen von Schadstoffen
2.1 Quellen von Schadstoffen
Die Schadstoffe stammen hauptsächlich aus der Verschmutzung von Rohstoffen, der Verschmutzung durch Prozesse und der Umweltverschmutzung. Zur Rohstoffverschmutzung gehören einige Verunreinigungen, die bei der Lieferung, der Verpackung, dem Transport und der Lagerung von Glas entstehen. Zu den Prozessverschmutzungen gehören die Rückstände von Reagenzien im Prozess, mechanische Abnutzung in der Prozesskammer und chemische Reaktionen auf der Prozessoberfläche. Umweltverschmutzung umfasst menschliche Haare, Hautschuppen, Fasern, Staub in der Luft, Abnutzung mechanischer Geräte, Fette usw.
2.2 Klassifizierung von Schadstoffen
Verunreinigungen lassen sich in anorganische Kategorien wie Partikel, Metalle und Oxide, Fasern, Fette, Bakterien und andere organische Verbindungen unterteilen. Bei Partikeln handelt es sich hauptsächlich um Staub, Verunreinigungen in Hohlräumen und Ätzverunreinigungen, die an der Grundoberfläche haften. Metallische Verunreinigungen entstehen hauptsächlich bei der Metallbildung und dem Mapping, können aber auch andere Staubquellen sein. Amorphe Siliziumatome neigen dazu, in sauerstoff- und wasserhaltigen Umgebungen Oxidschichten zu bilden. Wenn die n+ amorphe Siliziumschicht oxidiert wird, erhöht sich der Kontaktwiderstand von Source und Drain. Organische Verunreinigungen gibt es in vielen Formen, z.B. menschliches Hautschuppenfett, Maschinenöl, Vakuumfett, Reinigungsmittel und andere Flüssigkristallmodule.
2.3 Auswirkungen der verschiedenen Verschmutzungsquellen
3.0 TFT-LCD-Reinigungsgeräte
Reinigungsgeräte für TFT-LCDs bestehen im Allgemeinen aus Förderbändern, ultraviolettem Licht, Plasmareinigung (AP), Hochdruck-Spritzreinigung, Ultraschallreinigung, Bürsten (RB), Wasser-Luft-Spritzen (SBJ) und Luftmessertrocknung (AK) oder Trocknung. Hier sind einige der wichtigsten Geräte.
3.1 AP-Einheit
Bei Raumtemperatur und Druck reagieren die durch Hochspannungsionisation erzeugten Ionen mit Verunreinigungen auf der Glasoberfläche und beschießen sie, um Flecken und Fremdkörper zu entfernen. Die Gate/SD-Schicht wird in der Produktion nicht verwendet, da sie die Metallschicht beschädigt und AP-Fehler verursacht.
Prozessbedingungen: N2-Durchfluss 150lpm, CDA-Durchfluss 0,3lpm, Abstand -5mm, Spannung 7kv.
Die Erhöhung des N2- und CDA-Durchflusses führt zur Erzeugung einer hohen Dichte und mehr freier Radikale, um den Reinigungseffekt zu verbessern, erfordert aber auch eine größere Anregungsspannung; die Verkleinerung des Spalts zwischen dem Substrat und der Elektrode verbessert ebenfalls den Reinigungseffekt, aber der Spalt ist zu klein, um eine Beschädigung des Substrats zu verhindern; die Erhöhung der Anregungsspannung erzeugt mehr freie Radikale und verbessert den Reinigungseffekt, erfordert aber eine höhere Stromversorgung und Antistatik der Ausrüstung und die Zunahme hochenergetischer Partikel wird die AP-Defekte verschlimmern. lcd-Modul
3.2 RB-Einheit
Das Bürsten wird hauptsächlich zur Entfernung relativ großer Partikel (>5um) verwendet. Die Wirksamkeit des Bürstens hängt von der Geschwindigkeit des Substrattransports, der Höhe des auf die Bürste ausgeübten Drucks sowie der Richtung und Geschwindigkeit der Bürstendrehung ab. Die Partikelentfernung nimmt bei hohen Substrattransportgeschwindigkeiten ab; einige Partikel werden auch durch die Vibration der Bürsten entfernt, wenn die Druckbeaufschlagung null oder positiv ist. Die Partikelentfernung nimmt zu, wenn der ausgeübte Druck zunimmt. Ein zu hoher Druck kann jedoch die Filmoberfläche beschädigen.
Für die Einstellung des Nullpunkts der Bürste definieren wir die Position, an der die Bürste das Substrat vollständig tangiert, als den Nullpunkt der Bürste. Die Position des Nullpunkts steht in direktem Zusammenhang mit dem tatsächlichen Ausmaß der Anpressung, daher ist die Einstellung des Nullpunkts der Bürste sehr wichtig. Die Schritte für die Nulleinstellung des Pinsels sind wie folgt: ① Verwenden Sie neu geformtes Aluminiumfilmglas (Glasdicke von 0,5 mm, Aluminiumfilmdicke von 1500-2000 Ω); ② Stellen Sie die obere und untere Druckstärke des Pinsels auf 0,0 mm ein, schalten Sie den AP aus und verwenden Sie ihn nicht. Legen Sie das Glas mit der Aluminiumfolie zur Reinigung ein. Nach der Reinigung nehmen Sie das Aluminiumfilmglas heraus und bringen es zu MCR (oder mar), um sich das Aussehen anzusehen; ③ Außerdem müssen Sie während der Reinigung des Aluminiumfilmglases an die Seite der Bürste gehen und hören, ob bei der Rotation der Bürste abnormale Geräusche zu hören sind. o.k. Beurteilungsstandard: Es gibt keine offensichtlichen Kratzer auf dem gereinigten Aluminiumfilmglas oder nur leichte Kratzer am vorderen und/oder hinteren Ende; es gibt keine abnormalen Geräusche, wenn die Bürste rotiert.
3.3 Ultraviolette Geräte
Das UV-Gerät ist mit einer Niederdruck-Quecksilberlampe ausgestattet, die UV-Licht bei 172/185/254 Nanometern erzeugt. In Gegenwart von UV-Licht werden Sauerstoffmoleküle zur Bildung von Sauerstoffradikalen angeregt, die mit organischen Schadstoffen interagieren, die chemischen Bindungen der organischen Stoffe aufbrechen und sie in Gase wie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasser verflüchtigen lassen. Das spezifische Reaktionsprinzip ist wie folgt:
3.4 Reinigung mit Ultraschall
Mehrere Faktoren beeinflussen die Wirksamkeit der Ultraschallreinigung:
Zusammenhang mit der Frequenz: Im Allgemeinen gilt: Je niedriger die Frequenz, desto deutlicher ist der Kavitationseffekt, aber der Lärm ist relativ hoch. Anwendbar auf Objekte mit relativ flacher Oberfläche. Je höher die Frequenz, desto schlechter ist der Kavitationseffekt, aber das Geräusch ist relativ gering. Geeignet für Objekte mit mehr mikroporösen Sacklöchern und elektronischen Kristallen.
Temperaturabhängig: Im Allgemeinen wird die beste Reinigungswirkung bei einer mittleren Temperatur von 30°C-50°C erzielt.
Bezogen auf die Schallintensität: Je nach Frequenz liegt die Schallintensität im Allgemeinen bei 1-2w/cm2.
Bezogen auf die Reinigungsflüssigkeit: Generell gilt: Je niedriger die Viskosität der Reinigungsflüssigkeit und je höher der Luftanteil, desto besser ist die Reinigungswirkung.
Dies hängt mit der Tiefe der Reinigungslösung und der Lage des zu reinigenden Objekts zusammen.
3.5 Trocknungseinheit
3.6 Trocknen auf der Heizplatte
4.0 Bestätigung der Reinigungswirkung
4.1 Partikelabscheidegrad
Abtragsrate (%) = (Anzahl der Partikel vor der Reinigung - Anzahl der Partikel nach der Reinigung) / Anzahl der Partikel vor der Reinigung x 100%.
Standard: t≤100EA; über 3um≤40EA
4.2 Kontaktwinkeltest
Ein Wassertropfen ist halbkugelförmig auf einer Membran. Wenn die Höhe D und der Radius r ist, ist der Kontaktwinkel θ= 2arctand/r.
Die Größe des Kontaktwinkels misst die Entfernung von organischen Stoffen vom Substrat. Je kleiner der Kontaktwinkel, desto weniger organische Stoffe, desto höher die Sauberkeit der Wäsche und desto besser die Tröpfchenpenetration.
Standard: θ≤7°