FLAT PANEL FOCUS® NEWSLETTER Q2 2007
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Fokus Flachbildschirm-Rundbrief 2. Quartal 2007

Die richtige TFT-Herstellungsmethode wählen und verwenden


Die FPD-Industrie entwickelte sich aus der Halbleiter-Technologie, und als solche hatten FPD-Herstellungsmethoden die Tendenz, den Methoden, die in der Halbleiter-Technologie verwendet wurden, zu folgen. FPD-Fertigung involviert nämlich oft Beschichter vom Typ „Batch“ oder „Cluster“, welche statische Abscheidung nutzen.Wenn sich allerdings FPD Substratgrößen erhöhen, ist es einfach anzunehmen, dass Erfahrungen von anderen verwandten Märkten, wie z.B. der Architekturglasbeschichtung, übernommen werden können, um den Prozess zu verbessern. Die Architekturglasindustrie mag in dieser Hinsicht wegen ihrer hochentwickelten Techniken für Großflächenbeschichtung einen besonderen Anreiz haben.

Obwohl es sicherlich Vorteile hat, Erfahrungen bei verwandten Industrien zu übertragen, ist es ebenso wichtig, die einzigartigen Anforderungen von FPD-Geräten wie TFTs (Thin Film Transistors) zu berücksichtigen. Es ist wahr, dass FPD Vorteile aus den vielen Architekturglasbeschichtungsmethoden ziehen kann. Gewisse Techniken jedoch, die mit Erfolg für Architekturglasbeschichtung verwendet werden, sind völlig ungeeignet für die TFT-Herstellung. Diese Idee im Hinterkopf zu behalten, kann Ihnen helfen, Ihre Herstellungsmethode mit dem größten Erfolg zu wählen und einzusetzen.

Die folgenden Abschnitte erklären die Wichtigkeit der statischen Beschichtungsmethoden bei der TFT-Herstellung. Sie vergleichen diese Methode auch mit dem dynamischen Beschichtungsprozess, der ziemlich erfolgreich eingesetzt wird, um große Architekturglasträgermaterialien zu beschichten. Mit diesen Informationen und dem Verständnis werden Sie in der Lage sein, Ihr FPD-Herstellungssystem weiter zu optimieren.

Statische Abscheidung: Reduzierte Partikelkontamination


Warum verwendet die FPD TFT-Industrie einen statischen Beschichtungsprozess? Der Grund hierfür liegt im hohen Materialinhalt der sich daraus ergebenden Displays, der höheren Technik, mit der TFTs verbunden sind und der dementsprechenden Wichtigkeit eines hohen Ertrages.

Verglichen mit der TFT-Herstellung hat die Architekturglasbeschichtung eine relative hohe Toleranz für Partikel, was oft Filmdefekte verursacht. Wegen dieser hohen Toleranz hat Architekturglas einen „dynamischen“ Prozess übernommen, wobei sich das Trägermaterial während der Abscheidung kontinuierlich vor den Kathoden bewegt. Während der dynamischen Abscheidung generieren die riesigen Träger, die das Material vor den Kathoden bewegen, eine bedeutende Anzahl an Partikeln, aufgrund der Vibration und dem Kontakt mit dem Führer.

TFTs jedoch sind höchst gefährdet für Partikelkontamination, die Prozessertrag und –durchsatz vernichten können. Daher schließt der hohe Grad an Partikelbildung die dynamische Beschichtung als eine brauchbare Methode zur TFT-Herstellung aus. Stattdessen muss die TFT-Herstellung eine statische Abscheidungsmethode verwenden, in der das Substrat vor den Kathoden „geparkt“ verbleibt. Es findet keine Substratbewegung während der Abscheidung statt und ist daher an sich eine wesentlich kontrollierbarere Umgebung. Folglich werden weniger Partikel produziert. Dies beeinflusst sofort den Ertrag durch den Ausschluss eines bedeutenden Grunds für Filmdefekte.

Statische Strategien: Optimierung Ihrer Produktion


Obwohl statische Systeme als Norm für die TFT-Herstellung betrachtet werden, so ist es dennoch förderlich, gewisse Vorteile der dynamischen Systeme zu betrachten. Diese Informationen helfen, die Möglichkeiten zur Optimierung Ihres statischen Systems durch die Nutzung fortschrittlicher Ausrüstung und anderer Strategien zu identifizieren.

Filmqualität

In dynamischen Systemen erzeugt jede Kathode eine verschiedene Schicht von Sputtermaterial. Wenn ein Defekt wie ein Nadelloch in einer Schicht auftritt, ist es möglich, dass die nachfolgenden Schichten dies „reparieren“ können, indem sie sie abdecken. In einem statischen System gibt es allerdings nur eine Schicht, so dass ein Nadelloch in der Trägermaterialbeschichtung unwiderrufliche Schäden verursacht. Da ein Nadelloch durch Bogenentladungen verursacht werden kann, ist eine starke Bogenentladungssteuerung in einem statischen System weitaus vorteilhafter als in einem dynamischen System.

Bogenentladungsschäden vorbeugen

Ihr Strategie zum Arc Handling sollte ein hoch ansprechbares und fähiges Stromversorgungssystem, eine niedrige Kabellänge von Stromversorgungssystem zu Kathode und eine hohe Kabelqualität einschließen.

Stromversorgungssystemresonanz—Wählen Sie eine Stromversorgung mit hocheffektiver Bogenentladungssteuerungs-Technologie. Ein hochqualitatives Stromversorgungssystem entdeckt schnell Bogenentladungen. Die Zeit zwischen Entdeckung der Bogenentladung und die Resonanz sollte nahezu unmittelbar sein. Das Stromversorgungssystem sollte sofort Energie von der Bogenentladung abziehen und gerade lang genug abschalten, um sie vollständig zu löschen. Sie muss dann den Strom schnell wieder einschalten, damit die Abscheidung mit minimaler Unterbrechung fortgesetzt werden kann. Zusätzlich wird die Fähigkeit, die Eigenschaften der Bogenentladungssteuerung des Stromversorgungssystems zu variieren, weitere Prozessverbesserungen zulassen.

Die Bogenentladungs-Steuerungstechnologie in AEs Stromversorgungssystemen ist hochentwickelt und ausgereift anhand von Daten aus echten Herstellungsbedingungen. Anders als konkurrierende Stromversorgungssysteme, die exzessive und damit schädigende Energie für Bogenentladungen abgeben, entdecken und schalten AE Produkte diese mit Sorgfalt und Schnelligkeit ab.

Kapazität des Stromversorgungssystems—Sogar mit dem besten Stromversorgungssystem mit erstklassiger Bogenentladungssteuerung kommt etwas Energie durch, bevor die Bogenentladung abgelöscht ist. Die Menge an Energie, die an eine Bogenentladung abgegeben wird, hängt vom Potenzial Ihres Stromversorgungssystems ab sowie von der Energie, die in Ihrem Kabel gespeichert ist (Lesen Sie unten Kabelqualität und -länge). Die gelieferte Bogenentladungsenergie ist proportional zum Prozessstrom. Während sich die Industrie in Richtung höherer Stromgrade bewegt, wird die gelieferte Bogenentladungsenergie damit sogar noch kritischer, da die Aggregatenergie, die während einem Bogenentladungsmoment abgegeben wird , zu groß wird, um vom Prozess toleriert zu werden. Stromversorgungssysteme müssen nach der Abschaltung, die auf die Entdeckung einer Bogenentladung folgt, minimale gespeicherte Energie haben (bezeichnet als mJ pro kW). Ein Stromversorgungssystem mit geringerer gespeicherter Energie bietet weniger Energie für die Bogenentladung, bevor diese abgelöscht ist. Deshalb verursacht die Bogenentladung weniger Schaden.

AE Stromversorgungssysteme haben die niedrigste, gespeicherte Energie, die käuflich erhältlich ist. Pinnacle® Stromversorgungssysteme speichern weniger als 2 mJ pro 1 kW Ausgabe, während die Summit® Stromversorgungssysteme weniger als 1 mJ pro 1 kW liefern Für die beste, umfassende Bogenentladungssteuerungslösung stellen AE Stromversorgungssysteme überlegene Bogenentladungssteuerungslösungen bereit, plus minimaler gespeicherter Energie, um Schäden durch Bogenentladungen zu mindern.

Kabelqualität und -länge—Energie wird induktiv in Verkabelungen gespeichert und Kabel besitzen eine bestimmte Induktivitätsmenge pro Meter. Sinkende Kabellängen und die Nutzung eines Niederinduktivitätskabels reduzieren die gespeicherte Energie im Stromversorgungs-Kabel-Kathoden-System. Deshalb benutzen Sie das kürzest-mögliche Niedrigstinduktivitätskabel zwischen der Stromversorgung und der Kathode.

Prozessproduktivität und Betriebszeit

In einem dynamischen System kann die Herstellung fortgesetzt werden, falls eine Kathode aufgrund eines Ausrüstungsfehlers herunterfährt, wenn auch mit einer langsameren Rate. Zum Beispiel in einem System mit vier Kathoden (Abbildung 1), wird das Trägermaterial mit vier individuellen Schichten desselben Materials beschichtet, eine pro Kathode, beim Durchlauf. Wenn eine Kathode herunterfährt, legen die verbliebenen Kathoden drei anstatt vier Schichten ab. Indem die Geschwindigkeit des Trägermaterials beim Durchlaufen des Systems gedrosselt wird, kann der Prozess die „fehlende“ Schicht durch Verdicken der verbliebenen ausgleichen. Während sich das Material bewegt, übernehmen die verbleibenden Kathoden den Dienst, und schließlich – obwohl die Produktivität negativ beeinflusst wurde durch die Herstellungsverlangsamung – wird sich die Gleichmäßigkeit des Endproduktes nicht wesentlich verändern.



Dynamic system with one missing cathode<

Abb. 1. Dynamisches System mit einer fehlenden Kathode—das System läuft langsamer und erzeugt drei anstatt vier Schichten, aber erhält insgesamt die Gleichmäßigkeit. Deshalb kann die Produktion fortfahren, wenn auch mit einer langsameren Rate.

 

Andererseits bringt das Versagen von sogar nur einer Kathode während der statischen Beschichtung das komplette System zum Stillstand. Die Produktivität wird nicht nur verlangsamt, sondern wird sofort auf null reduziert. Da das Material unbeweglich bleibt, wird während der statischen Beschichtung nur eine Schicht erzeugt, da jede Kathode einem bestimmten Bereich des Materials zugehörig ist. Wenn eine Kathode herunterfährt, erhält der zugehörige Bereich wesentlich weniger Material, was ein langes Tal auf dem Film erzeugt (Abbildung 2). Die Produktion muss vollständig heruntergefahren werden, bis die Kathode wiederhergestellt ist. Im Gegensatz dazu korrespondiert jede Kathode, während der dynamischen Abscheidung, mit einer bestimmten Schicht über die gesamte Oberfläche des Materials und das Tool kann die Effekte der heruntergefahrenen Kathode ausgleichen.



Static system with one missing cathode

Abb. 2. Ein statisches System mit einer fehlenden Kathode—die fortgesetzte Aktion erzeugt ein großes Tal auf dem Film. Aus diesem Grund muss die Produktion für die Reparatur vollständig heruntergefahren werden.

 

Erhalt hoher Produktivität

Der katastrophale Effekt eines Kathodenversagens in einem statischen System erhöht die Wichtigkeit einer zuverlässigen Ausrüstung. Diese sowie die Fähigkeit, Ihre Ausrüstung schnell und einfach zu reparieren oder zu ersetze, ist der Schlüssel zum Erhalt von Produktivität und Produktqualität. AE Designs sind ideal für statische Systeme wegen ihrer extrem hohen Zuverlässigkeit, die die Möglichkeit minimiert, dass eine Kathode aufgrund von Stromversorgungsfehlern herunterfährt. Im Falle einer nötigen Reparatur kann man auf unsere Stromversorgungen einfach zugreifen, sie sind im Vergleich zu einigen konkurrierenden Produkten einfach zu warten und zu ersetzen. Des weiteren ermöglicht AEs globale Supportinfrastruktur schnellen Support und Reparatur überall auf der Welt. Für den seltenen Fall, dass trotzdem einmal Service nötig sein sollte, ist daher die Ausfallzeit auf ein absolutes Minimum reduziert.

Schlussfolgerung

 

Wenngleich statische Beschichtungssysteme während des Prozess-Setups und des Prozesses selbst einzigartige Probleme hervorrufen, existieren eine Reihe von Tools und Technologien, die Ihnen dabei helfen können, diese Probleme einfach zu beheben. Dies ermöglicht es Ihnen, von den niedrigen Partikelbildungslevels, die statische Systeme bieten, zu profitieren.

Bitte kontaktieren Sie uns wenn Sie Fragen haben zur Installation oder Optimierung Ihres statischen Beschichtungssystems.


Fragen Sie die FPD Experten

Würden Sie gerne mehr Profit aus Ihrem FPD Prozess ziehen?

Bruce Fries, AEs globaler Segmentmanager für den Bereich Flachbildschirme, und Ken Nauman, AEs globaler Segmentingenieur, beantworten Ihnen einige ihrer schwierigen Fragen. Übermitteln Sie Ihre Frage oder Ihren Kommentar an FPDapplications@aei.com.

  1. Wie stelle ich fest, ob gepulster Gleichstrom am besten passt für meinen FPD-Prozess?
  2. Beeinflusst der Mangel an Sputtering während der Spannungsumkehrung meine Sputterrate bei gepulstem Gleichstrom?
  3. Gibt es Technologien, die die OLED Lebensdauer verlängert durch Verbesserung der Qualität der Verkapselungsschicht?
  4. Wo kann ich Hilfe für die Entwicklung von OLED oder anderen fortgeschrittenen Prozessen bekommen?
  5. Von welchen existierenden Produkttechnologien kann FPD profitieren?

  1. Wie stelle ich fest, ob gepulster Gleichstrom am besten passt für meinen FPD-Prozess?
    Antwort: Wenn Sie Prozesse haben, die sehr sensibel für schädigende Bogenentladungsmomente sind, dann wird gepulster Gleichstrom sicherlich helfen. Aufladungsaufbau auf dielektrischen Oberflächen gehört zu jeder Vorgabe. Gepulster Gleichstrom dient dazu, Bogenentladungsschäden in PVD-Prozessen durch periodisches Umkehren der Spannung und Neutralisieren dieses Aufbaus vorzubeugen.

    Gepulster Gleichstrom erzeugt fast immer bessere Filmqualität, Kostenersparnis, sowie höheren Ertrag und Durchsatz als schlichter Gleichstrom. Er reduziert das Auftreten von Nadellochdefekten und verbessert elektrische Eigenschaften durch Reduzierung der Widerstandsfähigkeit. Er kann auch Materialkosten senken, indem die Targetnutzung verbessert wird und die Nutzung von weniger teuren Targets ohne negativen Effekt auf die Filmqualität ermöglicht wird. Dies erhöht dramatisch die Prozessproduktivität und den Ertrag.

    Für bestehende Gleichstrom gespeiste PVD-Prozesse ist es relativ einfach, diese wertvolle Pulsfunktion hinzuzufügen, indem Zubehör, wie z.B. AEs Pulsar®, in Ihr System integriert wird.

  2. Beeinflusst der Mangel an Sputtering während der Spannungsumkehrung meine Sputterrate bei gepulstem Gleichstrom?
    Antwort: Nur geringfügig. AEs einzigartige gepulste Gleichstrom Topologie berechnet Energiespeicherung während des Spannungsumkehrungsschritts ein. Diese Energie wird dann während des nachfolgenden Sputterschritts freigesetzt. Im Wesentlichen ist daher der gelieferte durchschnittliche Strom gleich zu ähnlichen Sputterprozessen.

    Das heißt, die Sputterrate ist komplex und beeinflusst durch viele Variablen, einschließlich:
    • Kammergeometrie und Kathoden/Anoden-Aufbau
    • Betriebsdruck
    • Gasmischung
    • Targetkühlung
    • Targetdicke
    • Magnetstärke
    • Betriebsstromstärke
    • Target-Substrat-Abstand


    Die Optimierung Ihres Sputtersystems ist eine Kunst und eine Wissenschaft zugleich—eine Balance zwischen Kosten, Sputterrate und Filmqualität. Der wahre Schlüssel ist, Ihre Kammergeometrie und Ihren Sputterprozess ganz genau zu kennen und zu verstehen. Um vollständig zu verstehen, wie gepulster Gleichstrom Ihren Prozess beeinflusst, führen Sie anfängliche Ratendurchläufe längeranhaltend als Ihre eigentlichen Prozessdurchläufe durch, damit Sie den Charakter Ihrer Kammer und Ihres Prozesses kennen lernen. Um zu lernen, was während eines echten Prozesses zu erwarten ist, können Sie diese Erstdurchläufe bei niedrigem Strom testen und jedes Mal den Strom langsam anheben. Dies ist eine Methode zur Systemcharakterisierung.

  3. Gibt es Technologien, die die OLED Lebensdauer verlängern durch eine Verbesserung der Qualität der Verkapselungsschicht?
    Antwort: Thin-Film-Verkapselung verbessert wesentlich die OLED Lebensdauer durch Erzeugen einer Barriere gegen Luft und Feuchtigkeit. Diese Schicht kann besonders vorteilhaft sein für flexible Displays, da die verschiedenen berücksichtigten Substrate, wie zum Beispiel flexible Polymere, durch Flüssigkeiten und Gase durchdrungen werden können. Schlechte Filmqualität kann zulassen, dass Wasser und Luft die organischen Schichten durch Ausbreitung im Material verschmutzen könnenl.

    Um diese Barriere zu erzeugen ist es notwendig, die entsprechenden Filmeigenschaften für Ihre Anwendung zu kennen, einschließlich des Ausbleibens von Nadellöchern sowie Ihr gewünschtes Level an Filmdichte und Kristallinität. Verschiedene Plasmaprozesse erlauben Ihnen, Energie zu kontrollieren, um die verbesserten Filmcharakteristika zu ermöglichen, die die effektive Verkapselung benötigt.

    AE hat Produkte, welche die entsprechenden Energielevel erreichen können sowie Fähigkeiten zur Bogenentladungssteuerung, die Nadellöcher bedingt durch Bogenentladungen vorbeugt. AEs vielfältiges Portfolio zeigt Gleichstrom-, gepulsten Gleichstrom- und HF-Produkte, die entworfen wurden, um die Herausforderungen zu lösen, die durch solche Spitzenanwendungen gestellt wurden. Bitte nehmen Sie für zusätzliche Informationen Kontakt mit uns auf unter FPDapplications@aei.com.

  4. Wo kann ich Hilfe für die Entwicklung von OLED oder anderen fortschrittlichen Prozessen bekommen?
    Antwort: Fachkenntnis in verwandten Thin-Film-Märkten ist extrem hilfreich für die FPD-Prozessinnovation. Der Bedarf an besserer Leuchteffizienz und die Vorstellung neuer Geräte wie zum Beispiel flexible Displays (OLEDs) und digitale Beschilderung schaffen die Notwendigkeit fortschrittlicher Herstellungsprozesse, die eine Kostenreduktion für das Endprodukt ermöglicht. Die folgende Tabelle zieht generelle Parallelen zwischen zukünftiger FPD-Herstellung und heutigen verwandten Thin-Film-Prozessen.



    FPD-Anwendung


    Verwandte Thin-Film-Anwendung
    Gemeinsamkeiten
    Alle FPD-Geräte der nächsten Generation
    Halbleiter Extrem präzise Prozesse
    Flexible displays
    Web Coating
    Flexible Materialien
    Sehr hoher Durchsatz
    Niedrigtemperaturprozesse
    Großdisplays
    Architekturglas
    Großflächige Materialien
    Strategien zur Ausrüstungsbeschaffung
    Steigende Stromanforderungen
    OLEDs Photovoltaik Herstellungsaufbau[1]
    Technologieinnovation

    [1] Photovoltaik konvertiert Licht in Energie, während OLEDs eine umgekehrte Aktion durchführen, konvertieren von Elektrizität in Licht. Deshalb haben die beiden Anwendungen extrem ähnliche Materialien, Ausrüstung, Prozesse und Prozeduren. Einige dieser Gemeinsamkeiten schließen transparente konduktive Oxide, Konduktoren und Verkapselungsschichten ein. Lesen Sie oben die Frage 3 für Details zur Verkapselung.



    Wo also finden Sie Fachkenntnis, die alle diese Thin-Film-Industrien umfasst? AE entwickelt seit über 25 Jahren Technologien,  die präzise Plasmaprozesse ermöglichen. Mit Erfahrung in allen diesen oben aufgelisteten angrenzenden Thin-Film-Anwendungen können wir ein wertvoller Partner in Ihren Prozessentwicklungsbestrebungen sein[2].

    Sobald der Prozessaufbau abgeschlossen ist, kann AE mit Vor-Ort-Systemintegration assistieren. Wir können zudem ausführliche Vor-Ort-Tests durchführen, um Ihnen zu helfen, den Erfolg ihres neuen Aufbaus zu sichern. Dies kann aufgrund des Trend, die Erstakzeptanztests (IAT) zu beschränken und nur finale Akzeptanztests (FAT) beim Endverbraucher durchzuführen[2], kritisch werden.

    Wenn Sie Fragen zu Ihren speziellen geplanten Applikationen haben, freuen wir uns, diese zu beantworten. Bitte nehmen Sie Kontakt mit uns unter FPDapplications@aei.com auf.

    [2] Überprüfen Sie bitte Ihren Ausrüstungsanbieter, um zu sehen, welche AE Supportoption bei Ihnen zum Tragen kommen.



  5. Von welchen existierenden Produkttechnologien kann FPD profitieren?
    Antwort: Was Herstellungstechnologie betrifft, hat der heutige Markt einen Vorteil gegenüber der früheren Halbleiterindustrie. Während die  Halbleiterentwicklung keine Technologiegrundlage hatte, von der sie ausgehen konnte, leitet sich FPD vom Halbleiterequipment und den  –methoden ab. Daher startete die FPD-Technologie mit starken, hochentwickelten Herstellungstechniken. Dies hat ferner eine schnellere Weiterentwicklung begünstigt verglichen mit anderen Industrien. Während sich der FPD-Markt weiterentwickelt, bieten bestehende Technologien aus anderen Märkten weiterhin Vorteile.

    Technologien, die Vorteile für die FPD-Herstellung bieten, sind:



    Technologie


    Vorteile
    Arc Management
    Reduziert Substratschäden (Nadellöcher)
    Verbessert den Ertrag
    Erlaubt höhere Stromlevel für höheren Ertrag
    Flow Control
    Erhöht Prozessstabilität
    Ermöglicht schnellere Prozessübergang und kürzere Prozessschritte
    Passende Netzwerktechnologie
    Verbessert Genauigkeit und Effizienz der Stromversorgung für bessere Filmqualität und Ertrag
    Präzise Stromversorgung Verbessert den Ertrag
    Präzise Subsystemkontrolle und Überwachungsfunktionen
    Erleichtert Prozessmanipulation und Innovation
    Erweitert Prozessproduktivität und Ertrag
    Erhöht die Betriebszeit
    Gepulster Gleichstrom Verbessert Filmqualität und Ertrag
    Reduziert Materialkosten

    AE bietet eine breite Auswahl an High-Performance-Produkten, die über 25 Jahre in der Industrie entwickelt wurden. Nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf unter FPDapplications@aei.com, um herauszufinden, wie die oben aufgelisteten Technologien Ihren Prozess begünstigen können.