第一節 陣列段流程

一、主要工藝流程和工藝制程

（一）工藝流程

（二）工藝制程：1、成膜：PVD、CVD 2、光刻：塗膠、圖形曝光、顯影3、刻蝕：濕刻、幹刻 4、脫膜

二、輔助工藝制程

1、清洗 2、打标及邊緣曝光 3、AOI 4、Mic、Mac 觀測 5、成膜性能檢測（RS meter、Profile、RE/SE/FTIR） 6、O/S 電測 7、TEG 電測 8、陣列電測 9、激光修補

三、返工工藝流程

1、PR 返工

2、Film 返工

四、陣列段完整工藝流程

五、設備維護及工藝狀态監控工藝流程

1、Dummy Glass 的用途

2、Dummy Glass 的流程

第二節 制盒段流程

1、取向及PI 返工流程

2、制盒及Spacer Spray 返工流程切割、電測、磨邊

3、貼偏光片及脫泡、返工

第三節 模塊段流程

1、激光切線、電測

2、COG 邦定、FPC 邦定、電測裝配、電測

3、加電老化包裝出貨

TFT 顯示器的生産可以分成四個工序段：CF、TFT、Cell、Module。其相互關系見下圖：

陣列段是從投入白玻璃基闆，到基闆上電氣電路制作完成。具體見下圖：

CF 工序是從投入白玻璃基闆，到黑矩陣、三基色及ITO 制作完成。具體見下圖：

Cell 工序是從将TFT 基闆和 CF 基闆作定向處理後對貼成盒，到切割成單粒後貼上片光片。具體見下圖：

Module 工序是從 LCD 屏開始到驅動電路制作完成，形成一個顯示模塊。具體示意圖如下：

在以下的各節中，我們将逐一介紹TFT、Cell、Module 的工藝制程

第一節 陣列段流程

一、主要工藝流程和工藝制程

（一）工藝流程

采用背溝道刻蝕型（BCE）TFT 顯示象素的結構。具體結構見下圖：

對背溝道刻蝕型TFT 結構的陣列面闆，根據需要制作的膜層的先後順序和各層膜間的相互關系，其主要工藝流程可以分為 5 個步驟（5 次光照）

第一步：栅極（Gate）及掃描線形成

具體包括：Gate 層金屬濺射成膜，Gate 光刻，Gate 濕刻等工藝制程（各工藝制程的具體介紹在随後的章節中給出）。經過這些工藝，最終在玻璃基闆上形成掃描線和栅電極，即Gate 電極。工藝完成後得到的圖形見下圖：

第二步：栅極絕緣層及非晶矽小島（Island）形成

具體包括：PECVD 三層連續成膜，小島光刻，小島幹刻等工藝制程（各工藝制程的具體介紹在随後的章節中給出）。經過這些工藝，最終在玻璃基闆上形成TFT 用非晶矽小島。工藝完成後得到的圖形見下圖：

第三步：源、漏電極（S/D）、數據電極和溝道（Channel）形成

具體包括：S/D 金屬層濺射成膜，S/D 光刻，S/D 濕刻，溝道幹刻等工藝制程（各工藝制程的具體介紹在随後的章節中給出）。經過這些工藝，最終在玻璃基闆上形成TFT 的源、漏電極、溝道及數據線。到此，TFT 已制作完成。工藝完成後得到的圖形見下圖：

第四步：保護絕緣層（Passivition）及過孔（Via）形成

具體包括：PECVD 成膜，光刻，過孔幹刻等工藝制程（各工藝制程的具體介紹在随後的章節中給出）。經過這些工藝，最終在玻璃基闆上形成 TFT 溝道保護絕緣層及導通過孔。工藝完成後得到的圖形見下圖：

第五步：透明象素電極ITO 的形成

具體包括：ITO 透明電極層的濺射成膜，ITO 光刻，ITO 濕刻等工藝制程

（各工藝制程的具體介紹在随後的章節中給出）。經過這些工藝，最終在玻璃基闆上形成透明象素電極。至此，整個陣列工序制作完成。工藝完成後得到的圖形見下圖：

至此，整個陣列工序制作完成。簡單來說 5 次光照的陣列工序就是：5 次成膜＋5 次刻蝕。

（二）工藝制程

在上面的工藝流程中，我們提到，陣列的工藝流程是成膜、光刻、刻蝕等工藝制程的反複使用。以下就這些工藝制程作具體的介紹。

1、成膜

顧名思義，成膜就是通過物理或化學的手段在玻璃基闆的表面形成一層均勻的覆蓋層。在TFT 陣列制作過程中，我們會用到磁控濺射（Sputter，或稱物理氣相沉積PVD）和等離子體增強型化學氣相沉積（PECVD）。

A）磁控濺射（Sputter）

濺射是在真空條件下，用 He 氣作為工作氣體。自由電子在直流 DC 電場的作用下加速獲得能量，高能電子碰撞 He 原子，産生等離子體。He 離子在

DC 電場的作用下，加速獲得能量，轟擊在靶材上，将靶材金屬或化合物原子濺射出來，沉積在附近的玻璃基闆上，最後形成膜。磁場的作用是控制等離子體的分布，使成膜均勻。磁控濺射的原理示意圖如下：

具體濺射原理的介紹和詳細的設備介紹參見後面相關的章節。

B）PECVD

PECVD 是通過化學反應在玻璃基闆表面形成透明介質膜。等離子體的作用是使反應氣體在低溫下電離，使成膜反應在低溫下得以發生。其原理示意圖如下：

具體PECVD 原理的介紹和詳細的設備介紹參見後面相關的章節。

2、光刻：塗膠、圖形曝光、顯影

光刻的作用是将掩模版（Mask）上的圖形轉移到玻璃表面上，形成PR

Mask。具體通過塗膠、圖形曝光、顯影來實現。見以下示意圖：

A) 塗膠

在玻璃表面塗布一層光刻膠的過程叫塗膠。對于小的玻璃基闆，一般使用旋轉塗布的方式。但對大的基闆，一般使用狹縫塗布的方式。見以下示意 圖：

B) 圖形曝光

塗膠後的玻璃基闆經幹燥、前烘後可以作圖形曝光。對于小面積的基 闆，可以采用接近式一次完成曝光。但對大面積的基闆，隻能采用多次投影曝光的方式。下圖是Canon 曝光機的工作原理圖：

由于大面積的均勻光源較難制作，Canon 采用線狀弧形光源。通過對

Mask 和玻璃基闆的同步掃描，将Mask 上的圖形轉移到玻璃基闆上。

C) 顯影

經圖形曝光後，Mask 上的圖形轉移到玻璃基闆上，被光阻以潛影的方式記錄下來。要得到真正的圖形，還需要用顯影液将潛影顯露出來，這個過程叫顯影。如果使用的光阻為正性光阻，被 UV 光照射到的光阻會在顯影過程中被溶掉，剩下沒有被照射的部分。

顯影設備往往會被連接成線，前面為顯影，後面為漂洗、幹燥。示意圖

如下：

3、刻蝕：濕刻、幹刻

刻蝕分為濕刻和幹刻兩種。濕刻是将玻璃基闆浸泡于液态的化學藥液中，通過化學反應将沒有被PR 覆蓋的膜刻蝕掉。濕刻有設備便宜、生産成本低的優點，但由于刻蝕是各向同性的，側蝕較嚴重。

幹刻是利用等離子體作為刻蝕氣體，等離子體與暴露在外的膜層進行反應而将其刻蝕掉。等離子體刻蝕有各向異性的特點，容易控制刻蝕後形成的截面形态；但但高能等離子體對膜的轟擊會造成傷害。濕刻與幹刻的原理見下 圖：

濕刻的設備一般與後面清洗、幹燥的設備連成線，見下圖：

幹刻設備與PVD 及PECVD 設備一樣，一般采用多腔體枚葉式布局。由于設備内是真空環境，玻璃基闆進出設備需要 1－2 個減壓腔。其餘腔體為工藝處理腔。見以下示意圖：

4、脫膜

刻蝕完成後，需要将作掩模的光阻去除，去除光阻的過程叫脫膜。一般脫膜設備會與其随後的清洗、幹燥設備連線。見下圖：

二、輔助工藝制程

陣列工序的工藝流程中，除了以上介紹的主要工藝制程外，為了監控生産線的狀态，提高産品的合格率，方便對産品的管理和增加了一些輔助的制 程，如：清洗、打标及邊緣曝光、AOI、 Mic/Mac 觀測、成膜性能檢測、電測等。以下就這些輔助工藝制程逐一作個簡單介紹。

1、清洗

清洗，顧名思義就是将玻璃基闆清洗幹淨。這是整個LCD 工藝流程中使用最頻繁的工藝制程。在每次成膜前及濕制程後都有清洗。清洗有濕洗和幹 洗，有物理清洗和化學清洗。其作用和用途詳見下表：

具體在工藝流程中，玻璃基闆流入生産線前有預清洗；每次成膜前有成膜前清洗；每次光阻塗布前有清洗；每次濕刻後及脫膜後也有清洗。一般清洗設備的結構如下：

由于清洗設備的結構與濕刻及脫膜設備的結構非常相識，所以這三個制程往往統稱為濕制程。

2、打标及邊緣曝光

為了方便生産線的管理，我們需要對在生産線流通的每一張玻璃基闆和

Panel 打上ID，這是通過打标制程來完成的。通常打标制程會放在栅極光刻制程中，即栅極圖形曝光後，顯影前。打标一般采用激光頭寫入。

随着玻璃基闆的增大，曝光機的制作和大面積均勻光源的獲得變得較 難。為了有效利用曝光設備，在圖形曝光時隻對玻璃基闆中間有圖形的有效區域進行曝光。之後采用一種不需要Mask 的邊緣曝光設備對邊緣區域曝光，然後去做顯影。這一過程叫邊緣曝光。

3、自動光學檢測（AOI）

為了提高産品的合格率，在每次顯影後和刻蝕後，一般會作一次光學檢測。一般采用線性 CCD 對玻璃基闆上的圖形進行掃描，将掃描後的圖像作計算機合成處理後，與設計圖形作比對，以發現可能存在的問題。此過程即稱為自動光學檢測。其典型設備如下圖：

4、宏微觀檢查（MAC/MIC）

微觀檢查主要是通過顯微鏡對 AOI 或其他檢測過程中發現的問題作進一步觀測确認。

宏觀檢測是利用人眼對光和圖像的敏銳觀察，以發現顯影後或刻蝕後大面積的不均勻。

微觀、宏觀檢查往往設計在同一機器上。典型的機器見下圖：

5、成膜性能檢測

在陣列的制程中有 5 次成膜。成膜質量的好壞直接關系到産品的性能和合格率的高低。所以生産中有許多對膜性能作檢測的工序，盡管這些工序也許隻是抽測。

對導電膜，一般會用四探針測試儀（RS Meter）作膜層方塊電阻測試；用反射光譜儀（SR）作反射性能測試。

對介質膜，一般會用橢偏儀（SE）作膜厚和透過性能測試；用付氏紅外分析儀（FTIR）作成分分析。

對所有的膜層都會用台階儀（Profile）作膜厚分析；用Mac 作宏觀檢查；用 AFM 作表面形貌分析。

6、開路/短路（O/S）電測

TFT 溝道刻蝕主要是刻掉非晶矽表面的一層N 型參雜的接觸層。這一層具有改善接觸電阻的作用。但這一層在溝道的部分必須完全刻蝕幹淨，否則溝道短路或漏電流偏大。溝道是否刻蝕幹淨，用光學的辦法不能檢測，因為 N 型參雜層是透明的。所以在溝道刻蝕後插入開路/短路（O/S）電測。

開路/短路電測的原理很簡單：将兩個探針放在電極的兩端，檢測電流以判斷電極是否開路；将兩個探針放在相鄰的兩個電極上，檢測電流以判斷這兩個電極間是否短路。下圖是原理的示意圖和相關設備圖：

7、TEG（Test Element Group）電測

在陣列制作的工藝過程中，有許多中間環節的電氣性能直接影響到産品的最終性能，必須加以檢測。如層間的接觸電阻，電極間的電容等。為了檢測這些中間環節的電氣性能，會在正常顯示屏電氣線路以外的區域，專門設計一些檢測中間性格的電氣單元（Test Element Group），并通過專門的TEG 檢測設

備作測試。常見的TEG 電氣單元有: 引線電阻、TFT、存儲電容、接觸電阻、跨越台階的引線電阻等。TEG 的位置及設計範例如下圖：

8、陣列電測

陣列電路制作完成後，其電氣性能如何需要作陣列電測，以挑出有缺陷的屏，不讓其流到後面的工序，減少材料的損失。

陣列電測大緻分為電荷檢測、電子束檢測和光學檢測三種檢測方法。這三種檢測方法各有優劣。目前天馬采用光學的檢測方法。其原理和相關設備見下圖：

詳細的設備介紹見後面相關章節。

9、激光修補

對在 AOI 或電測中發現的問題，如短路、開路等，一般考慮采用激光修補的辦法進行補救。這一辦法對大屏的制作尤其有效。常見的激光修補設備見下圖：

三、返工工藝流程

以上介紹的是正常工藝流程。在生産過程中由于品質管控的要求，在某些指标達不到要求時，産品會進入返工流程。陣列段最常見的返工是：PR 返工和Film 返工。

1、PR 返工

在曝光、顯影後，膜層刻蝕前，如果被 AOI 或MAC/MIC 檢測發現嚴重質量問題，如果不返工會導緻産品報廢或合格率很低。這時産品會進入 PR 返工流程，即先脫膜，然後從新作光刻。

2、Film 返工

Gate 電極和S/D 電極在刻蝕後，如果被AOI 或MAC/MIC 檢測發現嚴重質量問題，如果不返工會導緻産品報廢或合格率很低。這時産品會進入 Film 返工流程，即先脫膜後，濕刻掉所有金屬膜，然後從新作成膜。

四、陣列段完整工藝流程

在主要工藝流程和制程的基礎上，加入輔助工藝制程和返工流程，一個陣列段完整的工藝流程如下圖：

圖中同時給出了制作高開口率的有機膜工藝流程和半反半透膜工藝流程。其器件原理參見其他文獻的介紹。

以上工藝流程圖的詳細工藝步驟描叙，請參見本章後的詳細的具體附

表。

五、設備維護及工藝狀态監控工藝流程

産品是靠生産線和設備作出來的，所以生産線的狀态和設備狀況直接關系到産品的質量。定時對設備作維護（Prevent Maintenance）和對設備、環境狀态作監測是有效管理的的必然選擇。通常的做法是采用白玻璃（Dummy Glass）作某個工藝制程，之後拿去檢測。這樣 Dummy Glass 就有一個流程。

1、白玻璃（Dummy Glass）的用途在生産線遇到以下幾種情況時，需要流通白玻璃：

A、在新的生産線安裝調試階段，用白玻璃作一系列的試驗；

B、設備或工藝調整後，用白玻璃确認工藝狀況；

C、設備作維護保養後，用白玻璃确認工藝狀況

D、設備和工藝狀态需要作定期監測時

E、工藝潔淨環境需要作定期監測時

2、白玻璃的流程

根據使用白玻璃的目的的不同，其流通流程也完全不同。這裡隻簡單舉一個例子。例如，如果我們需要了解設備内的清潔狀态，白玻璃會流過以下制程：

白玻璃清洗→要檢測的設備→異物檢測機

對于各種情況下白玻璃的詳細流程，請參考本章附表。

第二節 制盒段流程

Cell 段的工藝流程可以大概分為四塊：取向、成盒、切斷、貼偏光片。以下簡單介紹一下各塊工藝目的和主要工藝制程。

一、取向工藝

取向工藝的目的是在TFT 和CF 基闆上制作一層透明的PI 膜，經摩擦後，使液晶分子沿摩擦方向排列。其原理請自己查看相關文獻。所以在這一塊，有兩個主要的工藝制程：PI 印刷和摩擦。

1、PI 印刷

PI（Polyimide）是一種透明的有機高分子材料，有主鍊和側鍊，經塗布烘烤後，會牢固地附着在CF 和TFT 基闆表面。PI 的塗布采用一種凸版印刷的技術。其工作原理見以下示意圖：

PI 印刷除凸版印刷的主工藝制程外，還有一些輔助的工藝制程，如：印刷前清洗、印刷後預烘、自動光學檢查、固化，以及PI 返工制程等。這裡不再逐一介紹。

2、摩擦

摩擦的作用是用絨布在PI 上摩過，将PI 的側鍊梳理到一個方向。示意圖如下：

二、ODF 成盒工藝

成盒就是将CF 和TFT 玻璃基闆對貼、粘結起來，同時要在兩個玻璃基闆間的間隙中（盒中）放入液晶并控制盒的厚度。傳統的成盒工藝是先完成空盒制作，然後灌注液晶。現在的 ODF（One Drop Filling）工藝是先在TFT 或

CF 玻璃基闆上滴下液晶，然後在真空環境下對貼制盒，最後經紫外固化和熱固化後成盒。

ODF 成盒工藝可以分成四塊：襯墊料噴灑，邊框料、銀點料、液晶塗布，真空環境下對貼制盒，紫外固化和熱固化。以下逐一作簡單介紹：

1、襯墊料噴灑

盒厚控制是靠選擇設定的球形襯墊料的直徑來實現的。襯墊料需要在貼合前均勻地噴灑到玻璃基闆地表面，這是通過一種讓襯墊料帶電後幹噴的設備完成的。其示意圖如下：

2、邊框料、銀點料、液晶塗布

邊框料的作用有三：一是将CF 與TFT 基闆粘結在一起；二是将盒厚固定下來；三是将液晶限制在盒内。銀點料的作用是導通 CF 和TFT 上的

Common 電極。對ODF 工藝而言，邊框料和銀點料必須是采用快速固化的 UV 固化膠。液晶（Liquid Crystal）的作用是改變盒的光學狀态。這三種材料的塗布都是采用一種叫Dispensor 的塗布頭來完成的。其示意圖分别如下：

ODF 制盒完成後，為了防止 CF 與TFT 玻璃基闆的相對移動，在四個角

滴上 UV 膠，并作 UV 固化。

4、紫外固化和熱固化

前面已經提到，對 ODF 工藝而言，邊框料和銀點料必須是采用快速固化的 UV 固化膠。ODF 制盒完成後，對貼好的玻璃會作 UV 固化處理，使邊框料和銀點料固化。為了防止 UV 光對液晶的破壞，邊框以外有液晶的地方會用Mask 遮擋。若 UV 光從CF 側照射，CF 可以起到Mask 的作用。若 UV 光從TFT 側照射，需要準備專用的Mask。

UV 型邊框料有快速固化的特點，但粘接強度不如熱固化型膠。且當 UV

從TFT 側照射時，在引線下的邊框料 UV 光照射不到。為了解決以上問題，

ODF 邊框料一般都是 UV 型與熱固化型環氧樹脂的混合體。UV 固化後還必須經過充分的熱固化。

以上是ODF 的主要工藝制程。此外還有一些輔助工藝制程，

如：摩擦後（襯墊料散布前）清洗，襯墊料返工，邊框料、液晶塗布前 USC 幹洗，邊框料塗布後自動光學檢查，邊框固化後目測、盒厚檢測、及偏位檢測等。

三、切割、磨邊、電測

1、切割

由于玻璃基闆的尺寸一定，而各産品的尺寸不同，在一張玻璃基闆上會排列有多個産品盒。見下圖：

在産品盒制作完成後，需要将這些排列在一起的盒分割成獨立的屏。這個過程就稱為切割。切割是通過金剛刀輪在玻璃表面滑過來完成的。其原理圖如下：

通常切割後還有裂片的工藝。但随着刀輪技術的改進，目前已有切痕很深的技術，其切割後不需要裂片。

2、磨邊

玻璃切割成單個屏後，每個屏的邊會有許多細小的裂紋。為了防止這些裂紋在随後的流通中因碰撞而造成崩裂，需要作磨邊處理。

3、電測

電測是生産的輔助工序，在生産的過程中多次使用。但此處電測非常重要，因為這是第一次加電檢測LCD 的顯示性能。其檢測原理很簡單，即在個顯示象素上加上電，通過偏光片，觀察盒的顯示性能。此處一般利用陣列檢測的短路條加電。電測後，将不良的屏挑出來，以免流到後面造成材料的浪費。

其他輔助工藝制程包括：切割後目測，磨邊後清洗等。

四、貼偏光片

LCD 是通過偏振光來工作的，偏光片的貼附是必須的工藝制程。其工作原理圖如下：

其他輔助工藝制程包括：貼片前清洗，貼片後消泡，偏光片返工，貼片後電測等。

第三節 模塊段流程

模塊的主要工藝制程包括：COG、FPC 邦定，裝配等。以下逐一介紹。

1、COG、FPC 邦定

COG（Chip on Glass）和 FPC （Flexible Printed Circuit）是一種電路的連接方式。由于電極多，一對一的排線連接很困難。現在通常的做法是将玻璃上的引線作成陣列，IC/FPC 上的引線也作成對應陣列，通過一種各向異性導電膜（ACF）将IC/FPC 上的電極與玻璃上的電極一對一連接導通。玻璃上的引線電極陣列示意圖如下：

邦定後IC/FPC、屏、及 ACF 的相對位置如下圖：

對自動化生産線而言，COG 邦定與 FPC 邦定一般連成一條線。其設備的布局示意圖如下：

2、組裝

組裝是将背光源、屏、控制電路闆、及觸摸屏等部件組合在一起，形成一個完整的顯示模塊。組裝一般是由手工來完成的，熟練的技術工人在這裡非常重要。見下圖：

模塊段除去以上主要工藝制程外，還有一些輔助的工藝制程，如：激光切線，切線後電測，邦定後電測，組裝後電測，切線後顯微鏡檢查，綁定後顯微鏡檢查或自動光學檢查，IC 邦定後剪切力剝離測試，FPC 邦定後拉力剝離測試，組裝後加電老化，包裝出貨等。

以上兩節提到Cell 和 Module 段的工藝制程可以歸納為以下工藝流程

圖：

文章來源：小胡講觸控技術

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