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選擇和使用正確的 TFT 製造方法

FPD 工業是從半導體工業演變而來的，因此，FPD 製造方法已出現採用半導體製造方法之趨勢。也就是說，FPD 製造常常涉及採用靜態沈積技術的「批次」(batch)或「叢聚」(cluster)型塗膜機。但是，隨著 FPD 基材尺寸的增加，很容易設想，可以對其他周邊市場（如建築玻璃塗膜）中的技術加以改變來改進製造製程。在這方面，建築玻璃工業尤其引人關注，因為它擁有針對大面積塗膜而高度開發的技術。

雖然借鑒周邊工業這種做法有著正面優點，但同樣要記住，像 TFT（薄膜電晶體）這樣的 FPD 設備有著獨特的要求。FPD 的確可利用於不少建築玻璃塗膜方法，然而，在成功使用的建築玻璃塗膜中某些技術對於 TFT 製造來說是完全不適合的。記住這一點，您就可以順利地選擇製造方法並加以使用。

以下將介紹靜態沈積方法對於 TFT 製造的重要性，這些內容還將這種方法與成功用於大型建築玻璃基材塗膜的動態沈積過程進行了比較。透過了解本資訊，您將能夠進一步優化 FPD 製造系統。

靜態沈積：減少顆粒產生

為什麼 FPD TFT 工業使用靜態沈積製程？原因在於最後得到的顯示具有很高材料成分，具有與 TFT 相關的較高技術成分，並且獲得較高成品率十分重要。

與 TFT 製造相比，玻璃塗膜對顆粒具有相對較高的承受能力，而顆粒物質常常會導致塗膜中存在缺陷。由於具有這種高承受能力，建築玻璃採用的是「動態」製程，其中，基材在沈積過程中在陰極前面連續移動。在動態沈積過程中，用於將基材在陰極前面移動的大型載體會因振動和與接觸導軌而產生大量顆粒。

然而，與半導體相類似，TFT 非常容易受到顆粒污染的影響，從而降低製程的成品率和產量。因此，動態沈積所產生的大量顆粒物質使它不適合做為 TFT 製造的可行方法。相反，TFT 製造必須使用一種靜態沈積方法，其中，基材在陰極前面保持靜止不動。在沈積過程中沒有基材的移動，沈積是在一種得到更大程度控制的環境中完成。因此，產生的顆粒物質比較少。由於消除了產生塗膜缺陷的重要原因，因此降低了產品不成功率。

靜態策略：優化您的製造過程

雖然靜態系統被認為是用於 TFT 製造的標準方法，但對動態系統與生俱來的某些優點進行研究仍然是有益無害。這些資訊可幫助發現通過使用更高級的技術設備和其他方法對靜態系統進行優化的機會。

鍍膜品質

在動態系統中，每個陰極都會產生一個不同的濺射材料層。如果在一個層中發現了一個缺陷（如針孔），其隨後的層就可以通過覆蓋而將其「修復」。但在靜態系統中只有一層，基材塗膜中的一個針孔可導致無法彌補的破壞。由於針孔可由電弧導致，因此在靜態系統中所採取的強有力的電弧管理措施與動態系統相比更加有益。

防止電弧破壞

您的電弧管理策略應採用一個反應靈敏和能力較大的電源，儘可能縮短電源到陰極間電纜線長度，以及較高電纜的品質。>

電源反應時間 — 選擇一個採用高效電弧管理技術的電源。高品質電源可迅速偵測到電弧。偵測到電弧與產生反應之間應該是瞬間極短的時間。電源應該立即移去電弧的能量，並立即關閉使電弧完全熄滅。隨後它必須能再次迅速接通，以便沈積過程在受到最低程度干擾的情況下繼續進行。另外，由於具有改變電源的電弧管理特性這種能力，還可以進一步提高製程效能。AE 電源中所具有的電弧管理技術是通過實際現場製造條件及製程資料所進行高度開發和設計的。其他競爭廠牌的電源可能會提供或產生電弧過量、破壞性能量，而 AE 電源與眾不同之處在於它們可以極高精確度和速度偵測到電弧並將其熄滅。

電源能力 — 對於具有一流電弧管理技術的最佳電源來說，一些能量也會在電弧熄滅之前通過。提供給電弧的能量大小取決於電源的能力以及儲存在電纜中的能量（參見下面的 電纜品質和長度）。所傳輸的電弧能量與過程的功率成正比。隨著工業朝向更高的功率等級發展，所傳輸的電弧能量變得越來越重要，原因是一個電弧事件中，所傳輸的總能量可能過大，甚至超過了過程所能承受的能量大小。電源必須在偵測到電弧並關閉之後，具有極小的儲存能量（用 mJ / kW 表示）。具有較低儲存能量的電源可在電弧熄滅前，可向電弧提供這較小的能量。因此，電弧所導致的破壞比較小。

在市場上供應的電源當中，AE 電源具有最低的儲存能量，Pinnacle® 電源可儲存的能量小於 2 mJ / kW 輸出，而 Summit® 電源可輸送的能量小於 1 mJ / kW。最佳總體電弧管理解決方案之中，AE 電源提供了優異的電弧管理，極小的儲存能量可將由電弧導致的破壞進一步降低。

電纜品質和長度 — 能量以感應方式儲存在電纜中，每米電纜都具有一定大小的電感。透過減少電纜長度並使用低電感之電纜，可降低電源-電纜-陰極系統中儲存的能量。因此，在電源與陰極之間儘可能使用較短和較低電感的電纜。

製程生產效率和執行時間

在一個動態系統中，如果一個陰極出現故障，生產可以繼續進行，不過速度降低。例如，在一個具有四個陰極的系統中（圖1），基材被塗以相同材料的四個塗層，每個陰極塗一層，直到基材通過。如果其中的一個陰極出現故障，其餘的三個陰極將會塗上三層而不是四層材料。通過降低基材通過系統的速度，該過程就會通過加厚其餘三層材料的厚度來補償「缺失」的一層。隨著基材的移動，剩下工作的陰極會因其他產生的故障而「加緊工作」，從而使最終產品的均勻性不會明顯變化，雖然生產效率會因生產速度的降低而受到負面影響。

圖 1：缺少一個陰極的動態系統 — 系統運轉速度變慢，産生三層膜而不是四層膜，但保持了總體均勻性。因此，生産可繼續進行，不過速度因此放慢。

另一方面，在靜態沈積過程中，一個陰極出現的故障會使整個系統陷入停頓。生產效率不僅僅是降低，而是立即降低為零。由於基材保持固定，因此在靜態沈積過程中僅產生一個塗層，每個陰極與基材上的一個特定區域相對應。當一個陰極出現故障時，相應區域就會接收到少得多的材料，從而在膜上產生一個凹陷（圖 2）。必須要將生產完全停止，直到陰極修復完成。相比之下，在動態沈積過程中，每個陰極都與基材整個表面上面的一個特定層相對應，系統可對出故障陰極所產生的效果加以補償。

圖 2：缺少一個陰極的靜態系統 — 連續操作可在膜上産生一個大凹陷。因此，必須將生産完全停止以進行維修。

保持高生產效率

靜態系統中陰極故障所帶來的災難性停止生產的結果使設備可靠性變得更加重要，設備可靠性以及快速、方便地維修或更換設備的能力，是保持生產效率和產品品質的重要關鍵。AE 電源因具有極高的可靠性而適用於靜態系統，它將陰極因電源故障而出現故障的可能性降到了最低程度。在需要進行維修時，與其他競爭廠牌的產品相比，本公司的電源產品易於接觸、維修和更換。並且，AE 的全球服務支援體系可在世界範圍內的任何地點提供快速支援與維修服務。因此，在極少發生的需要維修的情況下，生產中斷時間被縮短到了最低程度。

結論

雖然靜態沈積系統在製程設定和執行過程中會產生獨特的議題，但是存在眾多的工具和技術可幫助您輕鬆地將問題解決。這樣，您就會因靜態系統可產生較少的顆粒物質而全面獲益。

如果您具有關於靜態沈積系統的設定、操作或優化方面的問題，請與我們聯絡。

您是否正在竭力從您的 FPD 生產製程中獲得更大利潤？

AE 公司的平板顯示器業務全球市場經理 Bruce Fries 和 AE 公司的平板顯示器全球市場工程師 Ken Nauman，可以回答您提出的一些困難問題。請將您的問題或評論送到電子信箱 FPDapplications@aei.com。

1. 我如何確定直流脈衝適合我的 FPD 製程？
2. 通過直流脈衝，電壓反轉過程中缺乏濺射會影響濺射速率嗎？
3. 有可通過提高封包層的品質來延長 OLED 壽命的技術嗎？
4. 在開發 OLED 和其他高級製程過程中，我可以從何處獲得幫助？
5. 現有的什麼產品技術有益於 FPD？

1. 我如何確定直流脈衝適合我的 FPD 製程？
   回答：如果您擁有對破壞性電弧事件非常敏感的生產製程，則直流脈衝一定會有所助益。介電材料表面上的電荷積累是每種靶材與生俱來的。直流脈衝可週期性地將電壓反轉並將積累的電荷中和，從而防止 PVD 製程中產生破壞性電弧。
   
   與普通直流相比，直流脈衝可產生較好的塗膜品質以及較高的成本節省、成品率和產量。它可降低針孔缺陷的發生率，並通過降低電阻率來提高電氣效能。它還可通過提高靶材利用率並允許使用不太昂貴的靶材而降低材料成本，同時不會對塗膜品質產生負面影響。這樣就戲劇性提高了製程生產效率和產量。
   
   對於現有的直流供電的 PVD 製程來說，可以通過整合一個配件（如 AE 的 Pulsar^®），而相對容易地將這種寶貴的脈衝特性整合到您的系統當中。
   
   
2. 通過直流脈衝，電壓反轉過程中缺乏濺射會影響濺射速率嗎？
   只是些微有影響。AE 獨特的直流脈衝技術允許在電壓反轉過程中儲存能量，這種能量隨後在濺射過程中被釋放。因此，所提供的平均功率與類似的直流濺射製程大體相等。
   
   上面所說的濺射速率十分複雜，它受許多變數的影響，包括：
   
   • 濺射室的幾何形狀和陰極/陽極設計
   • 工作壓力
   • 氣體混合
   • 靶材冷卻
   • 靶材厚度
   • 磁場強度
   • 工作功率
   • 靶基距離

   
   對濺射系統進行優化是科學也是一種藝術 — 它是在成本、濺射速率以及薄膜品質之間的一種平衡。關鍵是要知道並完全理解您的濺射室和濺射製程。要想全面了解直流脈衝如何影響您的製程，請在比實際製程執行時間還要長的時間內進行初始速度執行，以了解濺射室和製程的特性。要想了解實際製程過程中所發生的情況，您可以在較低功率下嘗試這些初始試驗，然後每次緩慢提高功率，作為系統特性的一種方法。
   

3. 有可通過提高封包層的品質來延長 OLED 壽命的技術嗎？
   薄膜封包可顯著延長 OLED 壽命，它可以產生一個防止接觸空氣和濕氣的孤立層。這個封包層對於柔性顯示器尤其有益，因為目前所使用的各種基材（如柔性聚合物）都可透過液體和氣體。不良薄膜品質可能會使水分和空氣擴散到基材內，從而對有機層造成污染。
   
   為了產生這個阻擋層，所用的薄膜具有適合您的應用的薄膜效能十分重要，包括不存在針孔以及具有所需的薄膜密度和結晶度。您還可通過各種電漿體製程來控制能量，以取得有效封包所需的高薄膜特性。
   
   AE 提供的產品可達到適宜的能量等級以及電弧管理能力，可以防止出現電弧所導致的針孔。我們的各種不同產品組合中包含直流、直流脈衝和射頻產品，它們可以應對這種前沿應用所提出的挑戰。有關詳細資訊，請與我們聯絡。
   
   
4. 在開發 OLED 和其他高級製程過程中，我可以從何處獲得幫助？
   回答：周邊薄膜市場中的專業知識對於 FPD 製程創新極為有用。獲得更佳發光效率的趨勢以及軟性顯示器 (OLED) 等新設備和數位特性的引入，產生了對更先進製造製程的需求，以使最終產品的生產成本降低。下表列出了未來的 FPD 製造製程與今日的周邊薄膜製程之間的共同點。
   
   

   FPD 應用	周邊薄膜應用	共同點
   所有下一代 FPD 設備	半導體	極為精確的製程
   軟性顯示器	輪轉塗布	柔性基材 產量非常高 大面積基材
   大型顯示器	建築玻璃	大面積基 設備採購策略 提高功率要求
   OLED	光伏特電池	製造操作設計[1] 技術更新

   [1] 光伏特電池可將光能轉換為電能，而 OLED 可以執行相反的操作，將電能轉換為光能。因此，這兩個應用使用的材料、設備、製程和步驟十分相似。這些共同點的一些範例包括透明導電氧化物、導體和封包層（有關封包的詳細資訊，請參見上面的問題 3）。
   
   那麼，您可在何處找到涉及所有這些薄膜工業的專業知識呢？25 年以來，AE 公司一直對採用精確電漿體製程的技術進行著更新。我們擁有上面列出的所有周邊薄膜應用的經驗，可以成為您進行製程開發寶貴的合作夥伴[2]。
   
   一旦完成了製程設計，AE 就可以協助在現場進行系統整合。我們也可以執行廣泛的實地測試，以幫助確保新設計成功。這是十分重要，因為目前趨勢是進行有限初始驗收試驗 (IAT) 並在最終使用者處僅執行最終驗收試驗 (FAT)[2]。有關 AE 支援服務的詳細資訊，請與我們聯絡。
   
   如果您有具體應用開發方面的問題，我們將欣然為您做出回答。請與我們聯絡，電子郵件地址為 FPDapplications@aei.com。
   
   

   [2] 請向您的設備供應商詢問，以了解有哪些 AE 支援選項適合您。

   
   
   
5. 現有的什麼產品技術有益於 FPD？
   回答：在製造技術方面，今日的 FPD 市場實際上比早期的半導體工業相比存在著優勢。半導體工業的初期發展沒有什麼技術基礎，而 FPD 卻是從半導體設備與方法演變而來的。因此，它從一開始就擁有了基礎穩固、高度發展的製造技術。這就帶來了與其他工業相比更加迅速的進展。隨著 FPD 市場的成熟，來自其他市場的現有技術將繼續帶來好處。
   
   為 FPD 製造帶來好處的技術包括：
   

   技術	好處
   電弧管理	減少基材缺陷 提高成品率 可針對高產量而提高功率水準
   流量控制	提高製程穩定性和薄膜均勻性 快速地實現製程過渡，具有較少的製程步驟
   匹配網路技術	提高功率傳輸準確度和效率，獲得更加薄膜品質和成品率
   精確功率傳輸	提高成品率
   精確子系統控制和監視功能	使製程控制和更新變得容易 提高製程生產效率和成品率 延長執行時間
   直流脈衝	提高薄膜品質和成品率 降低材料成本

   AE 擁有眾多產品， 25 年來，我們在這行業之中，陸續開發出來許多高品質產品。請利用電子郵箱 FPDapplications@aei.com 與我們聯絡，了解上面所列出的技術如何可與您的特定製程結合並獲益