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东京电子:DIC 2017 FPD 技术路线及TEL的应对

作者:电子信息产业网来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2017-10-17 13:30我要评论

倪晓峰:尊敬的各位领导,各位同行,早上好!我是负责TEL中国FPD部门的倪晓峰,今天我为大家汇报一下FPD的技术路线以及TEL的应对。

主要内容包括市场趋势,技术路线,在大尺寸的TV及中小屏方面的应对。

根据HIS的预测,平板显示市场处于稳定增长的状态,从2017年到2024年,每年的复合增长率预计在5.4%%,其中OLED TV的增长达到44%%,手机及LCD电视也对整体增长起到了稳定推动的作用。

技术路线这块,手机、Pad为代表中小尺寸,在不断提高分辨率的同时,不断地把柔性这个的优势逐步推进,应该在不久的将来,折叠手机等创新性的产品就可以见到了。

而电视除了往8K发展,主流尺寸也在不断增大,随着10.5代的投产,65寸以上的产品将大量涌现。同时,大尺寸的轻薄和柔性化也推动了壁挂、卷轴式电视的发展。

为了实现上述产品的特性,目前手机LTPS-OLED的技术,将在2019年转到LTPS-Flexible OLED。Tablet在a-Si和IGZO-LCD的技术并进的情况下,2019年的主流也将转到LTPS-Flexible OLED。而电视虽然有IGZO-OLED,但LCD目前仍以a-Si为主,到2020年随着8K,高刷新频率的大尺寸产品的增加,LCD也将大量应用IGZO技术。

TEL从1991年进入平板显示行业,开发并提供平板显示设备。随着平板显示技术的发展,玻璃基板的尺寸从当年G1的300x400,发展到了G10.5的2940x3370,扩大了80多倍。目前65英寸以上电视面板将主要以G10.5生产,G8.5 LCD-TV产线也可以导入IGZO工艺为OLED-TV提供背板,而高分辨率的LPTS面板主要以G5.5/G6产线生产。

TEL时刻站在技术的前沿,开发了各种相应的设备。面向最新的技术要求,TEL在G6,G10.5及G8.5方面,提供了Dry Etch、Coater/Developer,以及喷墨打印等设备。

接下来我就以Dry Etch为中心,具体说明一下TEL的应对方案。

首先说一下Dry Etch的作用。

在经过成膜,曝光等工序后,Dry Etch最终实现设计所需形状。刻蚀速率固然重要,但Plasma的均匀性及选择比等与形状控制相关的部分也尤为重要。同时在Dry Etch工艺完成后,许多曝光、显影、成膜等其他工艺隐藏的问题,也会同时显露出来,但怎样判别哪道工序的问题,一直是干刻人的一个非常头痛的问题。

而拥有性能优异,状态稳定的Dry Etch设备,首先能解决干刻本身面临的各种技术挑战,同时也有助于为整合部门及早判断其他工序的问题,甚至可以通过干刻的优异性能去cover一些其他工序不能克服的问题,这对整个产线的效率提高,对产品性能的提高也非常重要。

那我先以电视为对象说明TEL的应对。

电视的需求在今后几年会继续增加,但50寸以上大尺寸的比例上升明显,从切割效率的角度看,也需要更大的基板,所以各家工厂的投资也从8.5代往10.5代转变。

目前投资10.5代线的客户有BOE(合肥及武汉),CSOT,Foxconn,LG,大部分的投资都在中国进行。

相比目前半导体最大的300mm的晶圆,G8.5是它的60倍,而G10.5是它的110倍。

那玻璃基板大型化带来的挑战是什么呢?Plasma的稳定性及均匀性。

在基于Plasma波长特性的情况下,Chamber尺寸的增大,使Plasma的均匀化变得更加困难。

同时整体Power的增大,damage, Arcing等RF相关问题严重化

TEL从G6世代最初的RIE Mode开始,开发了ECCP Mode,并且一直对应到G10。但超过G10的尺寸后,ECCP也没法产生稳定的Plasma,在这个情况下,针对G10.5的需求,TEL将ECCP的技术进一步优化,开发了ECCP+。

如左图所示,以前的ECCP随着Plasma区域的扩大,中间和周边的差异明显增大,在G10.5的情况下,Plasma分布恶化,导致均匀性变差,甚至引起ESD、Arcing等问题的高发。针对这些问题,TEL进一步开发了ECCP+,使Plasma能均匀产生,很好的解决地这些问题。

具体可以看下一页的比较,从观察窗孔可以直观的看到ECCP+的Plasma均匀性要比之前改善很多。

目前G10.5的ECCP+的设备已经Release给客户,正在现场顺利装机。

这个图上可以看到,设备的尺寸是非常大的,已经到了日本道路运输的极限。

而从技术趋势来看

电视在大型化的同时,8K高分辨率,以及超薄,高对比度,高扫描频率等技术需求也在不断增加

为了实现这些目标,驱动技术的提升是关键。

这幅图反映的是屏幕尺寸和电子迁移率的关系。横轴是TV的Size,纵轴是需要的迁移率,以目前主流的4K配120HZ的话,80英寸以上a-Si就很难驱动,而8K加120HZ的话,IGZO更是必不可少的。这也是各家都在积极讨论IGZO的原因。

如果开发IGZO的技术,通常都会采用Etch Stoper,Back Chanel Etch以及Top Gate的构造,但无论是何种构造,高精细化及均匀性的要求都是非常高的。

为了实现对IGZO的氧化物的高效刻蚀,并实现高均匀性的要求,TEL将以前针对中小尺寸高精细化面板开发的ICP技术,进一步提升为PICP,提升了Plasma密度,并使均匀性得以进一步提升。同时进行PICP的大型化开发,以适应下世代大尺寸电视的需求。目前G10.5的PICP设备已经在开发过程中了。

而针对中小面板的技术路线,首先从下面的比较开始。

即使以对TV来说是已经算高精细化的4K及8K技术,分辨率也只在几十到一百多ppi,从中小型面板的角度来说这样的分辨率是远远不够的。现在主流的手机屏幕的分辨率在400ppi,将来VR甚至必须要到1000ppi以上。

下面这张表体现了精细化的变化趋势,同时OLED面板的流行,柔性化的需求,都对Panel的器件、布线的微细化,以及均匀性提出更高的要求。

为了应对这些需求,如刚才介绍的,TEL在ICP的基础上开发出的最新的PICP,并且也已经release给了客户。

以G6的金属工艺SD工艺的结果为例,uniformity和Taper角度都非常好,特别是CD Loss方面,从Center到Edge的各个点,CD结果几乎都一样,这就能使各个器件的特性保持一致。

在大尺寸及中小尺寸的对应开发以外,为了提升量产性,TEL在可挂3个Chamber的Impression平台的基础上,开发了能挂5个Process chamber的Betelex平台。

综上所述,

FPD在TV、手机及新应用的推动下持续成长

TEL开发了ECCP+来应对G10.5的大尺寸电视

同时针对下一代电视的需求,在开发G10.5的PICP

面相中小尺寸,G6/G8的PICP表现出优异的性能

在提升量产性方面,TEL推出了能挂5 Chamber的Betelex 平台

最后,TEL将在秉承客户第一的基础上,不断开发新的技术,为FPD产业的繁荣发展做出应有的贡献。

谢谢!


责任编辑:赵强

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