Aplikasi Gas Spesialisasi Elektronik dalam Manufaktur TFT-LCD dan Analisis Teknis Sistem Pengiriman Ultra-High Purity

Perkenalan

Layar kristal cair transistor film tipis (TFT-LCD) saat ini merupakan teknologi layar panel datar yang paling banyak digunakan, dan proses pembuatannya melibatkan proses fisik dan kimia yang kompleks. Gas elektronik khusus (selanjutnya disebut sebagai “gas elektronik khusus”) berfungsi sebagai bahan proses inti dalam tahap pengendapan film dan pengetsaan pada fabrikasi susunan TFT-LCD; kemurnian, stabilitas, dan keamanan pengirimannya secara langsung menentukan hasil dan kinerja panel. Makalah ini dimulai dengan proses manufaktur TFT-LCD, meninjau secara sistematis penerapan gas khusus elektronik di setiap langkah proses utama, dan menganalisis arsitektur teknis sistem pengiriman gas khusus dengan kemurnian sangat tinggi.

TFT-LCD saat ini merupakan teknologi layar panel datar yang paling banyak digunakan (gambar hanya untuk tujuan ilustrasi)

Ikhtisar Proses Manufaktur TFT-LCD

Diagram Alir Proses TFT-LCD (Hanya Untuk Referensi)

Proses pembuatan panel TFT-LCD dapat dibagi menjadi tiga tahap besar: proses susunan ujung depan (Array), proses perakitan sel ujung tengah (Cell), dan proses perakitan modul ujung belakang (Module). Di antaranya, gas elektronik khusus terutama digunakan dalam tahap deposisi film dan etsa kering pada proses susunan ujung depan.

Inti dari proses array adalah membangun struktur multilayer transistor film tipis

(TFT), termasuk lapisan logam gerbang, lapisan isolator gerbang (SiNx), lapisan semikonduktor silikon amorf

(a-Si), lapisan logam elektroda sumber dan pembuangan, dan lapisan elektroda piksel ITO. Deposisi dan pola setiap lapisan film tipis bergantung pada gas proses tertentu.

Penerapan Gas Khusus dalam Proses Manufaktur Inti

Proses Deposisi CVD

Deposisi uap kimia (CVD), khususnya deposisi uap kimia yang ditingkatkan plasma (PECVD), adalah proses inti untuk mendeposisi film tipis non-logam dalam proses fabrikasi susunan TFT-LCD. Proses ini mengaktifkan molekul gas melalui plasma, menyebabkan reaksi kimia terjadi pada permukaan substrat dan mengakibatkan pengendapan film tipis padat. Gas khusus elektronik utama yang digunakan dalam proses PECVD meliputi:

Silane (SiH₄): Berfungsi sebagai gas sumber silikon untuk menyimpan lapisan semikonduktor silikon amorf (a-Si) dan lapisan isolasi silikon nitrida (SiNx)

Amonia (NH₃): Bereaksi dengan silan untuk membentuk film silikon nitrida dan berfungsi sebagai sumber nitrogen

Fosfin (PH₃): Digunakan untuk lapisan silikon amorf doping tipe-n (n⁺ a-Si) untuk membentuk lapisan kontak ohmik

Nitrous oksida (N₂O): Bereaksi dengan silan menghasilkan lapisan silikon dioksida (SiO₂)

Nitrogen trifluorida (NF₃): Digunakan untuk pembersihan plasma ruang CVD untuk menghilangkan endapan dari dinding ruang

Selain itu, gas curah seperti hidrogen dengan kemurnian tinggi (H₂) dan nitrogen dengan kemurnian tinggi (N₂) juga digunakan dalam proses tersebut, masing-masing berfungsi sebagai gas pembawa, gas pembersih, dan gas atmosfer proses.

Pameran Proyek Pasokan Gas CVD Teknologi Wofly Shenzhen (Hanya Untuk Referensi)

Proses Penyemprotan

Sputtering magnetron termasuk dalam kategori deposisi uap fisik (PVD) dan terutama digunakan untuk menyimpan film logam seperti elektroda gerbang, elektroda sumber/saluran, dan elektroda piksel indium tin oxide (ITO).

Prinsip dasar deposisi film sputtering melibatkan pemboman permukaan target dengan partikel bermuatan dalam ruang vakum, menyebabkan atom dari target terlontar dan disimpan ke substrat. Proses sputtering mempunyai persyaratan khusus untuk gas proses: gas deposisi tidak boleh bereaksi secara kimia dengan bahan target; oleh karena itu, gas inert adalah pilihan yang paling sesuai. Dalam produksi industri, argon (Ar) biasanya digunakan sebagai gas kerja sputtering, meskipun helium (He) juga digunakan dalam beberapa skenario proses.

Untuk proses sputtering reaktif (seperti pengendapan film konduktif transparan ITO), oksigen (O₂) dimasukkan ke dalam gas inert untuk bereaksi dengan komposisi bahan target dan membentuk film oksida.

Peralatan Pelapis Sputtering Magnetron Berdenyut Energi Tinggi Vakum Ultra-Tinggi (Hanya Untuk Referensi)

Proses Pengetsaan

Proses etsa adalah langkah kunci dalam mentransfer pola photoresist ke film yang mendasarinya. Proses susunan TFT-LCD terutama menggunakan etsa kering (etsa plasma), yang memanfaatkan radikal bebas reaktif dalam plasma untuk bereaksi secara kimia dengan bahan yang sedang dietsa, menghasilkan produk sampingan yang mudah menguap yang kemudian dievakuasi dengan pompa vakum. Kombinasi gas etsa yang berbeda harus dipilih untuk mengetsa lapisan material yang berbeda:

• Etsa film non-logam (misalnya, SiNx, a-Si): Yang umum digunakan adalah gas yang mengandung fluor atau klor seperti sulfur heksafluorida (SF₆), karbon tetrafluorida (CF₄), dan klor (Cl₂)
• Etsa film logam (misalnya Al, Mo, Cr): Gas yang umum digunakan antara lain klorin (Cl₂), hidrogen klorida (HCl), dan boron triklorida (BCl₃)
• Pengetsaan ITO: Gas yang mengandung hidrogen atau gas campuran berbasis asam klorida dapat digunakan

Gas khusus yang digunakan dalam proses etsa sebagian besar mudah terbakar, mudah meledak, sangat beracun, atau sangat korosif; oleh karena itu, standar yang sangat tinggi diperlukan untuk Integritas Segel, keselamatan, dan kapasitas pengolahan gas buang sistem pengiriman gas.

Struktur Internal Ruang Etsa (Hanya Untuk Referensi)

Analisis Arsitektur Sistem Pengiriman Gas Khusus dengan Kemurnian Ultra Tinggi

Sistem pengiriman gas khusus dengan kemurnian sangat tinggi yang lengkap terdiri dari unit-unit seperti penyimpanan sumber gas, pengaturan tekanan primer, pemurnian dan filtrasi, distribusi sekunder, dan penggunaan akhir. Unit-unit ini dihubungkan melalui pipa baja tahan karat dengan kemurnian tinggi untuk membentuk sistem pasokan gas loop tertutup yang dapat dikontrol.

Kabinet Silinder

Kabinet silinder berfungsi sebagai ujung sumber gas dari sistem gas khusus, digunakan untuk menyimpan silinder dan melakukan pengurangan tekanan primer dan peralihan pasokan gas. Fungsi intinya meliputi:

• Mengamankan dan menghubungkan silinder, dilengkapi dengan panel peralihan otomatis untuk memungkinkan peralihan tanpa hambatan antara sumber gas primer dan cadangan
• Katup pengurang tekanan primer mengurangi gas bertekanan tinggi ke tekanan menengah (biasanya 0,3–0,5 MPa)
• Desain ventilasi tekanan negatif mempertahankan tekanan negatif di dalam kabinet untuk mencegah kebocoran gas keluar
• Dilengkapi dengan detektor gas untuk memantau konsentrasi gas di dalam kabinet secara real time; jika terjadi anomali, ini akan memicu alarm suara dan visual dan secara otomatis mematikan pasokan gas

Teknologi Shenzhen wofly: Berbagai Jenis Peralatan Gas Khusus yang Dibuat Sesuai Pesanan

Kotak Katup (VMB)

Valve Manifold Box (VMB) adalah unit distribusi sekunder dalam sistem pengiriman gas khusus. Terletak di antara ruang gas khusus dan peralatan proses di ruang bersih, sering disebut sebagai “mil terakhir” pengiriman gas khusus. Fungsi utamanya adalah:

• Untuk mendistribusikan satu sumber gas ke beberapa cabang, masing-masing memasok peralatan proses yang berbeda
• Setiap cabang dilengkapi dengan katup diafragma independen, peredam tekanan, dan sensor tekanan untuk memungkinkan kontrol independen
• Desain penutup tertutup, dilengkapi dengan lubang pembuangan, cocok untuk gas berbahaya seperti SiH₄, NH₃, dan Cl₂
• Mendukung pembersihan dan pemeliharaan independen masing-masing cabang tanpa mempengaruhi pasokan gas normal ke cabang lain

Proyek Pengangkutan Gas Teknologi wofly Shenzhen (Hanya Untuk Referensi)

Alat pembersih

Pemurni dipasang di sumber gas atau di hulu titik penggunaan untuk menghilangkan kotoran dari gas secara menyeluruh. Teknologi pemurnian umum meliputi:

• Deoksigenasi katalitik: Menggunakan katalis untuk menyebabkan oksigen pengotor bereaksi dengan hidrogen membentuk air, yang kemudian dihilangkan dengan adsorben
• Adsorpsi saringan molekuler: Menghilangkan kotoran polar seperti uap air dan karbon dioksida melalui adsorpsi fisik
• Pemurnian pengambil: Menggunakan bahan penyerap gas seperti paduan zirkonium-aluminium untuk menyerap kotoran reaktif pada suhu tinggi
• Pemisahan membran: Memisahkan kotoran dengan memanfaatkan perbedaan tingkat permeasi gas

Pemurni yang dikonfigurasi untuk proses kelas atas dapat meningkatkan kemurnian gas hingga 7N atau lebih tinggi, mengendalikan tingkat pengotor hingga kisaran ppb atau bahkan ppt.

Rekayasa Sistem Pemurnian Teknologi Wofly Shenzhen (Hanya Untuk Referensi)

Detektor Gas dan Interlock Keamanan

Detektor gas ditempatkan di ruang gas khusus, area instalasi VMB, dan di sekitar peralatan proses. Mereka memanfaatkan prinsip deteksi seperti teknologi elektrokimia, penyerapan inframerah, atau semikonduktor untuk melakukan pemantauan online terhadap gas target secara real-time. Sistem terhubung ke ruang kendali pusat (GSM); ketika kebocoran gas terdeteksi, secara otomatis menjalankan tindakan interlock berikut:

• Memicu alarm suara dan visual
• Matikan katup pasokan gas secara otomatis untuk saluran gas yang sesuai
• Aktifkan sistem pembuangan darurat
• Unggah informasi alarm ke sistem pemantauan pusat

Proyek Sistem Alarm Teknologi Wofly Shenzhen (Hanya Untuk Referensi)

Sistem Perawatan Knalpot

Gas buang yang dikeluarkan dari peralatan proses mengandung gas khusus yang belum bereaksi dan produk sampingan reaksi, dan harus diolah oleh sistem pengolahan gas buang (scrubber) untuk memenuhi standar peraturan sebelum dibuang. Metode pengobatan yang umum meliputi:

• Scrubber Basah: Menggunakan larutan kimia yang disemprotkan untuk menyerap dan menetralkan gas asam atau basa
• Scrubber Plasma: Menguraikan gas beracun dan berbahaya menggunakan plasma suhu tinggi
• Scrubber Pembakaran: Mengoksidasi dan menguraikan gas yang mudah terbakar pada suhu tinggi

Peralatan Pengolahan Gas Buang Pencucian Air Teknologi Wofly Shenzhen (Hanya Untuk Referensi)