Εφαρμογές ηλεκτρονικών ειδικών αερίων στην κατασκευή TFT-LCD και τεχνική ανάλυση συστημάτων παράδοσης υπερυψηλής καθαρότητας

Εισαγωγή

Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων λεπτού υμενίου (TFT-LCD) είναι σήμερα η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία επίπεδης οθόνης, και η διαδικασία κατασκευής τους περιλαμβάνει πολύπλοκες φυσικές και χημικές διεργασίες. Τα εξειδικευμένα ηλεκτρονικά αέρια (εφεξής αναφερόμενα ως «εξειδικευμένα ηλεκτρονικά αέρια») χρησιμεύουν ως βασικά υλικά διεργασίας στα στάδια εναπόθεσης υμενίου και χάραξης της κατασκευής συστοιχιών TFT-LCD· η καθαρότητα, η σταθερότητα και η ασφάλεια παράδοσής τους καθορίζουν άμεσα την απόδοση και την απόδοση της οθόνης. Αυτή η εργασία ξεκινά με τη διαδικασία κατασκευής TFT-LCD, ανασκοπεί συστηματικά την εφαρμογή ηλεκτρονικών εξειδικευμένων αερίων σε κάθε βασικό βήμα της διεργασίας και αναλύει την τεχνική αρχιτεκτονική των συστημάτων παράδοσης εξειδικευμένων αερίων εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας.

Το TFT-LCD είναι σήμερα η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία επίπεδης οθόνης (εικόνα για επεξηγηματικούς σκοπούς μόνο)

Επισκόπηση Διαδικασιών Κατασκευής TFT-LCD

                                Διάγραμμα Ροής Διεργασίας TFT-LCD (Μόνο για αναφορά)

Η διαδικασία κατασκευής οθονών TFT-LCD μπορεί να χωριστεί σε τρία κύρια στάδια: η διεργασία συστοιχίας εμπρόσθιου άκρου (Array), η διεργασία συναρμολόγησης κυψέλης μεσαίου άκρου (Cell) και η διεργασία συναρμολόγησης μονάδας οπίσθιου άκρου (Module). Μεταξύ αυτών, τα εξειδικευμένα ηλεκτρονικά αέρια χρησιμοποιούνται κυρίως στα στάδια εναπόθεσης υμενίου και ξηρής χάραξης της διεργασίας συστοιχίας εμπρόσθιου άκρου.

Ο πυρήνας της διεργασίας συστοιχίας είναι η κατασκευή μιας πολυστρωματικής δομής τρανζίστορ λεπτού υμενίου

(TFT), συμπεριλαμβανομένου του μεταλλικού στρώματος πύλης, του στρώματος μονωτή πύλης (SiNx), του ημιαγωγικού στρώματος άμορφου πυριτίου

(a-Si), των μεταλλικών στρωμάτων ηλεκτροδίων πηγής και απαγωγής, και του στρώματος ηλεκτροδίου pixel ITO. Η εναπόθεση και η διαμόρφωση κάθε στρώματος λεπτού υμενίου βασίζονται σε συγκεκριμένα αέρια διεργασίας.

Εφαρμογές Εξειδικευμένων Αερίων σε Βασικές Διεργασίες Κατασκευής

Διεργασία Εναπόθεσης CVD

Η χημική εναπόθεση ατμών (CVD), ιδιαίτερα η χημική εναπόθεση ατμών ενισχυμένη με πλάσμα (PECVD), είναι μια βασική διεργασία για την εναπόθεση μη μεταλλικών λεπτών υμενίων στη διαδικασία κατασκευής συστοιχιών TFT-LCD. Αυτή η διεργασία ενεργοποιεί τα μόρια αερίου μέσω ενός πλάσματος, προκαλώντας χημικές αντιδράσεις στην επιφάνεια του υποστρώματος και οδηγώντας στην εναπόθεση λεπτών υμενίων στερεάς κατάστασης. Τα κύρια ηλεκτρονικά εξειδικευμένα αέρια που χρησιμοποιούνται στη διεργασία PECVD περιλαμβάνουν:

Σιλάνιο (SiH₄): Λειτουργεί ως πηγή πυριτίου για την εναπόθεση ημιαγωγικών στρωμάτων άμορφου πυριτίου (a-Si) και μονωτικών στρωμάτων νιτριδίου πυριτίου (SiNx)

Αμμωνία (NH₃): Αντιδρά με το σιλάνιο για να σχηματίσει υμένια νιτριδίου πυριτίου και λειτουργεί ως πηγή αζώτου

Φωσφίνη (PH₃): Χρησιμοποιείται για ημιαγωγικά στρώματα άμορφου πυριτίου τύπου n (n⁺ a-Si) για τον σχηματισμό στρωμάτων ωμικής επαφής

Υποξείδιο του αζώτου (N₂O): Αντιδρά με το σιλάνιο για την εναπόθεση υμενίων διοξειδίου του πυριτίου (SiO₂)

Τριφθοριούχο άζωτο (NF₃): Χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό του θαλάμου CVD με πλάσμα για την απομάκρυνση εναποθέσεων από τα τοιχώματα του θαλάμου

Επιπλέον, αέρια χύδην όπως υδρογόνο υψηλής καθαρότητας (H₂) και άζωτο υψηλής καθαρότητας (N₂) χρησιμοποιούνται επίσης στη διεργασία, λειτουργώντας ως αέριο φορέας, αέριο καθαρισμού και αέριο ατμόσφαιρας διεργασίας, αντίστοιχα.

    Shenzhen Wofly Technology Έργο Παροχής Αερίων CVD (Για αναφορά)

Διεργασία Αποσπειρώσεως

Η αποσπείρωση μαγνητρονίου εμπίπτει στην κατηγορία της φυσικής εναπόθεσης ατμών (PVD) και χρησιμοποιείται κυρίως για την εναπόθεση μεταλλικών υμενίων όπως ηλεκτρόδια πύλης, ηλεκτρόδια πηγής/απαγωγής και ηλεκτρόδια pixel οξειδίου του κασσιτέρου-ινδίου (ITO).

Η βασική αρχή της εναπόθεσης υμενίου με αποσπείρωση περιλαμβάνει τον βομβαρδισμό της επιφάνειας ενός στόχου με φορτισμένα σωματίδια σε θάλαμο κενού, προκαλώντας την εκτόξευση ατόμων από τον στόχο και την εναπόθεσή τους στο υπόστρωμα. Η διεργασία αποσπειρώσεως έχει συγκεκριμένες απαιτήσεις για τα αέρια διεργασίας: το αέριο εναπόθεσης δεν πρέπει να αντιδρά χημικά με το υλικό στόχο· επομένως, τα αδρανή αέρια είναι η καταλληλότερη επιλογή. Στη βιομηχανική παραγωγή, το αργό (Ar) χρησιμοποιείται συνήθως ως αέριο εργασίας αποσπειρώσεως, αν και το ήλιο (He) χρησιμοποιείται επίσης σε ορισμένα σενάρια διεργασίας.

Για διεργασίες αντιδραστικής αποσπειρώσεως (όπως η εναπόθεση διαφανών αγώγιμων υμενίων ITO), εισάγεται οξυγόνο (O₂) στο αδρανές αέριο για να αντιδράσει με τη σύνθεση του υλικού στόχου και να σχηματίσει ένα υμένιο οξειδίου.

Εξοπλισμός Επικάλυψης Αποσπειρώσεως Μαγνητρονίου Υψηλού Κενού Υψηλής Ενέργειας (Μόνο για αναφορά)

Διεργασία Χάραξης

Η διεργασία χάραξης είναι ένα βασικό βήμα για τη μεταφορά του προτύπου φωτοανθεκτικού στο υποκείμενο υμένιο. Η διεργασία συστοιχίας TFT-LCD χρησιμοποιεί κυρίως ξηρή χάραξη (χάραξη με πλάσμα), η οποία χρησιμοποιεί δραστικές ελεύθερες ρίζες στο πλάσμα για να αντιδράσει χημικά με το υλικό που χαράσσεται, παράγοντας πτητικά υποπροϊόντα που στη συνέχεια απομακρύνονται με αντλία κενού. Διαφορετικοί συνδυασμοί αερίων χάραξης πρέπει να επιλέγονται για τη χάραξη διαφορετικών στρωμάτων υλικών:

• Χάραξη μη μεταλλικών υμενίων (π.χ., SiNx, a-Si): Κοινώς χρησιμοποιούμενα είναι αέρια που περιέχουν φθόριο ή χλώριο όπως εξαφθοριούχο θείο (SF₆), τετραφθοριούχο άνθρακα (CF₄) και χλώριο (Cl₂)
• Χάραξη μεταλλικών υμενίων (π.χ., Al, Mo, Cr): Κοινώς χρησιμοποιούμενα αέρια περιλαμβάνουν χλώριο (Cl₂), υδροχλώριο (HCl) και τριχλωριούχο βόριο (BCl₃)
• Χάραξη ITO: Μπορεί να χρησιμοποιηθούν αέρια που περιέχουν υδρογόνο ή μικτά αέρια με βάση το υδροχλώριο

Τα εξειδικευμένα αέρια που χρησιμοποιούνται στη διεργασία χάραξης είναι κυρίως εύφλεκτα, εκρηκτικά, εξαιρετικά τοξικά ή εξαιρετικά διαβρωτικά· επομένως, απαιτούνται εξαιρετικά υψηλά πρότυπα για το σύστημα παράδοσης αερίου’Ακεραιότητα Σφράγισης, ασφάλεια και ικανότητα επεξεργασίας καυσαερίων.

                        Εσωτερική Δομή Θαλάμου Χάραξης (Μόνο για αναφορά)

Ανάλυση της Αρχιτεκτονικής ενός Συστήματος Παράδοσης Εξειδικευμένων Αερίων Εξαιρετικά Υψηλής Καθαρότητας

Ένα πλήρες σύστημα παράδοσης εξειδικευμένων αερίων εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας αποτελείται από μονάδες όπως αποθήκευση πηγής αερίου, πρωτογενής ρύθμιση πίεσης, καθαρισμός και φιλτράρισμα, δευτερογενής διανομή και τελική χρήση. Αυτές οι μονάδες συνδέονται μέσω σωληνώσεων από ανοξείδωτο χάλυβα υψηλής καθαρότητας για να σχηματίσουν ένα σύστημα παροχής αερίου κλειστού βρόχου, ελεγχόμενο.

Ντουλάπι Κυλίνδρων

Το ντουλάπι κυλίνδρων λειτουργεί ως άκρο πηγής αερίου ενός συστήματος εξειδικευμένου αερίου, που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση κυλίνδρων και την εκτέλεση πρωτογενούς μείωσης πίεσης και εναλλαγής παροχής αερίου. Οι βασικές του λειτουργίες περιλαμβάνουν:

• Ασφάλιση και σύνδεση κυλίνδρων, εξοπλισμένο με πίνακα αυτόματης εναλλαγής για να επιτρέπει την απρόσκοπτη εναλλαγή μεταξύ πρωτογενούς και εφεδρικής πηγής αερίου
• Μια πρωτογενής βαλβίδα μείωσης πίεσης μειώνει την υψηλή πίεση αερίου σε ενδιάμεση πίεση (συνήθως 0,3-0,5 MPa)
• Σχεδιασμός εξαερισμού αρνητικής πίεσης διατηρεί αρνητική πίεση εντός του ντουλαπιού για να αποτρέψει τη διαφυγή αερίου που έχει διαρρεύσει
• Εξοπλισμένο με ανιχνευτή αερίου για την παρακολούθηση των συγκεντρώσεων αερίου εντός του ντουλαπιού σε πραγματικό χρόνο· σε περίπτωση ανωμαλίας, ενεργοποιεί ηχητικούς και οπτικούς συναγερμούς και απενεργοποιεί αυτόματα την παροχή αερίου

      Shenzhen wofly Technology: Διάφοροι Τύποι Ειδικού Εξοπλισμού Αερίων Κατασκευασμένο κατά παραγγελία

Κουτί Βαλβίδων (VMB)

Το Κουτί Συλλέκτη Βαλβίδων (VMB) είναι μια μονάδα δευτερογενούς διανομής σε συστήματα παράδοσης εξειδικευμένων αερίων. Βρίσκεται μεταξύ του δωματίου εξειδικευμένων αερίων και του εξοπλισμού διεργασίας στην καθαρή αίθουσα, αναφέρεται συχνά ως η «τελευταία μίλια» της παράδοσης εξειδικευμένων αερίων. Οι κύριες λειτουργίες του είναι:

• Διανομή μιας ενιαίας πηγής αερίου σε πολλαπλούς κλάδους, καθένας από τους οποίους τροφοδοτεί διαφορετικό εξοπλισμό διεργασίας
• Κάθε κλάδος είναι εξοπλισμένος με ανεξάρτητη βαλβίδα διαφράγματος, μειωτή πίεσης και αισθητήρα πίεσης για να επιτρέπει ανεξάρτητο έλεγχο
• Ο σχεδιασμός κλειστού περιβλήματος, εξοπλισμένος με θύρα εξαερισμού, είναι κατάλληλος για επικίνδυνα αέρια όπως SiH₄, NH₃ και Cl₂
• Υποστηρίζει ανεξάρτητο καθαρισμό και συντήρηση μεμονωμένων κλάδων χωρίς να επηρεάζει την κανονική παροχή αερίου σε άλλους κλάδους

              Shenzhen wofly Technology Έργα Μεταφοράς Αερίων (Μόνο για αναφορά)

Καθαριστής

Οι καθαριστές εγκαθίστανται στην πηγή αερίου ή ανάντη του σημείου χρήσης για την πλήρη απομάκρυνση ακαθαρσιών από το αέριο. Κοινές τεχνολογίες καθαρισμού περιλαμβάνουν:

• Καταλυτική αποξυγόνωση: Χρήση καταλύτη για να αντιδράσει το οξυγόνο ακαθαρσίας με υδρογόνο για να σχηματίσει νερό, το οποίο στη συνέχεια απομακρύνεται από προσροφητικό
• Προσρόφηση μοριακού κόσκινου: Απομακρύνει πολικές ακαθαρσίες όπως υδρατμούς και διοξείδιο του άνθρακα μέσω φυσικής προσρόφησης
• Καθαρισμός Getter: Χρησιμοποιεί απορροφητικούς παράγοντες αερίου όπως κράματα ζιρκονίου-αλουμινίου για την προσρόφηση δραστικών ακαθαρσιών σε υψηλές θερμοκρασίες
• Διαχωρισμός με μεμβράνη: Διαχωρίζει ακαθαρσίες εκμεταλλευόμενος διαφορές στους ρυθμούς διείσδυσης αερίου

Οι καθαριστές που διαμορφώνονται για διεργασίες υψηλής τεχνολογίας μπορούν να αυξήσουν την καθαρότητα του αερίου σε 7N ή υψηλότερη, ελέγχοντας τα επίπεδα ακαθαρσιών σε εύρος ppb ή ακόμη και ppt.

        Shenzhen wofly Technology Μηχανική Συστήματος Καθαρισμού (Μόνο για αναφορά)

Ανιχνευτές Αερίου και Ασφαλείς Αλληλεπιδράσεις

Οι ανιχνευτές αερίου αναπτύσσονται σε ειδικά δωμάτια αερίου, περιοχές εγκατάστασης VMB και γύρω από τον εξοπλισμό διεργασίας. Χρησιμοποιούν αρχές ανίχνευσης όπως ηλεκτροχημικές, υπέρυθρης απορρόφησης ή τεχνολογίες ημιαγωγών για την εκτέλεση παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο των αερίων-στόχων. Το σύστημα συνδέεται με την κεντρική αίθουσα ελέγχου (GSM)· όταν ανιχνεύεται διαρροή αερίου, εκτελεί αυτόματα τις ακόλουθες ενέργειες αλληλεπίδρασης:

• Ενεργοποίηση ηχητικών και οπτικών συναγερμών
• Αυτόματη απενεργοποίηση της βαλβίδας παροχής αερίου της αντίστοιχης γραμμής αερίου
• Ενεργοποίηση του συστήματος έκτακτης ανάγκης εξαερισμού
• Ανέβασμα πληροφοριών συναγερμού στο κεντρικό σύστημα παρακολούθησης

                Shenzhen Wofly Technology Έργα Συστήματος Συναγερμού (Μόνο για αναφορά)

Σύστημα Επεξεργασίας Καυσαερίων

Τα καυσαέρια που εκπέμπονται από τον εξοπλισμό διεργασίας περιέχουν αχρησιμοποίητα εξειδικευμένα αέρια και υποπροϊόντα αντίδρασης, και πρέπει να υποβάλλονται σε επεξεργασία από ένα σύστημα επεξεργασίας καυσαερίων (scrubber) για να πληρούν τα ρυθμιστικά πρότυπα πριν από την απόρριψή τους. Κοινές μέθοδοι επεξεργασίας περιλαμβάνουν:

• Υγρό Scrubber: Χρησιμοποιεί ψεκασμένο χημικό διάλυμα για την απορρόφηση και εξουδετέρωση όξινων ή αλκαλικών αερίων
• Plasma Scrubber: Αποσυνθέτει τοξικά και επιβλαβή αέρια χρησιμοποιώντας πλάσμα υψηλής θερμοκρασίας
• Combustion Scrubber: Οξειδώνει και αποσυνθέτει εύφλεκτα αέρια σε υψηλές θερμοκρασίες

Shenzhen Wofly Technology Εξοπλισμός Επεξεργασίας Καυσαερίων με Πλύση Νερού (Μόνο για αναφορά)