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電容觸摸屏制造設(shè)備（一）
[二]ITO 圖形制備工藝
透明導(dǎo)電氧化物薄膜主要包括號In、Zn、Sb和Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物薄膜材料，具有禁帶寬、可見光譜區(qū)光透射率高和電阻率低，對紫外線的吸收率大于85%,對紅外線的反射率大于70%等特性。透明導(dǎo)電薄膜以摻錫氧化銦（Indium TinOxinde）ITO為代表，廣泛地應(yīng)用于平板顯示、太陽能電池、特殊功能窗口涂層及其它光電器件領(lǐng)域，它的特性是當厚度降到 1800埃 (1埃 =10－ 10米 )以下時會突然變得透明，透光率為80％，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時又上升到80％。ITO是所有電阻技術(shù)觸屏及電容技術(shù)觸摸屏都用到的主要材料，實際上電阻和電容技術(shù)觸摸屏的工作面就是ITO涂層。
一、ITO的特性
ITO就是在In2O3里摻入Sn后，Sn元素可以代替In2O3晶格中的In元素而以SnO2的形式存在，因為In2O3中的In元素是三價，形成SnO2時將貢獻一個電子到導(dǎo)帶上，同時在一定的缺氧狀態(tài)下產(chǎn)生氧空穴，形成1020至1021cm-3的載流子濃度和10至30cm2/vs的遷移率。這個機理提供了在10-4Ω.cm數(shù)量級的低薄膜電阻率，所以ITO薄膜具有半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。
目前ITO膜層之電阻率一般在5*10-4左右，最好可達5*10-5，已接近金屬的電阻率，在實際應(yīng)用時，常以方塊電阻來表征ITO的導(dǎo)電性能，ITO膜之透過率和阻值分別由In2O3與Sn2O3之比例控制，增加氧化錮比例則可提高ITO之透過率，通常Sn2O3： In2O3=1：9，因為氧化錫之厚度超過200Å時，通常透明度已不夠好--雖然導(dǎo)電性能很好。
如用是電流平行流經(jīng)ITO脫層的情形，其中d為膜厚，I為電流，L1為在電流方向上膜厚層長度，L2為在垂直于電流方向上的膜層長主，當電流流過方形導(dǎo)電膜時，該層電阻R=PL1/dL2式中P為導(dǎo)電膜之電阻率，對于給定膜層，P和d可視為定值，P/d，當L1=L2時，其正方形膜層，無論方塊大小如何，其電阻均為定值P/d，此即方塊電阻定義： R□=P/d，式中R□單位為：奧姆/□（Ω/□），由此可所出方塊電阻與IOT膜層電阻率P和ITO膜厚d有關(guān)且ITO膜阻值越低，膜厚越大。
ITO膜層的電阻對高溫和酸堿比較敏感，因為通常的電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中要使用高溫烘烤及各種酸堿液的浸泡，而一般在300°C *30min的環(huán)境中，會使R□增大2-3倍，而在10wt%NaOH*5min及6wt%HCL*2min（60°C）下也會增到1.1倍左右，由此可知，在生產(chǎn)工藝中不宜采用高溫生產(chǎn)及酸堿的長時清洗，若無法避免，則應(yīng)盡量在低溫下進行并盡量縮短動作時間。
ITO 膜在電子行業(yè)應(yīng)用中，除了作為電子屏蔽、紫外線吸收阻斷、紅外線反射阻斷等應(yīng)用外，還有一大應(yīng)用就是在平板顯示器領(lǐng)域作為透明電極線路使用，利用ITO膜制作透明電極線路的方法主要為化學(xué)蝕刻、激光刻蝕兩種。
二、ITO膜的制作方式
1、真空磁控濺射鍍膜。
ITO磁控濺射示意圖
濺射過程中，在高氧流量的情況下，從靶材中轟擊出的金屬In、Sn原子在真空室內(nèi)或襯底表面能充分和氧反應(yīng)生成In2O3和SnO2
2、真空蒸鍍。
上世紀八十年代初的技術(shù)，基本已淘汰。
3、溶膠－凝膠法
這種方式不適合用于量產(chǎn)，目前僅用于一些科研機構(gòu)分析使用。
4、絲印或噴墨打印法
目前僅日本住友有絲印法的實用技術(shù)，用于該公司自有產(chǎn)品上使用，據(jù)說品質(zhì)上要比傳統(tǒng)方式好些。一般微晶ITO粉劑制劑用絲印方式生產(chǎn)較合理，納米級ITO粉劑制劑則可以使用噴墨找印法。
這種方式無疑在生產(chǎn)效率上是最高的，在絕大部分場合，省去了后面的刻蝕工序，直接生產(chǎn)所需要的ITO透明電極圖形，是以后的主要研究和發(fā)展方向。
5、半導(dǎo)體制程之Lift-off 作法
可以另外在PET薄膜基材上先進行印刷負型圖案，接著進行ITO鍍膜，最后將印刷油墨去除。
三、化學(xué)蝕刻法進行ITO圖形制備
目前行業(yè)中應(yīng)用最廣的ITO膜，絕大部分都是利用磁控濺射的方式生產(chǎn)的。磁控濺射所生成的ITO層，可以理解為一些單個的原子或原子團經(jīng)氧化后堆積在一起所形成的薄膜，所以從宏觀上講，它可以理解為具有各向同性的特性，也就是在光、電、化學(xué)等性能上，各個方向基本上是一致的。這個特性可以讓ITO膜在進行化學(xué)蝕刻時，各個方向的化學(xué)反應(yīng)速度都一致，從而得到很好的圖形重現(xiàn)性。因為即使在圖形邊緣進行三到五倍的過蝕時間，也只是在邊緣損失幾百到幾千埃的側(cè)蝕區(qū)，對于微米級以上的線路而言，埃級的公差可以完全忽略。ITO層在宏觀上理解為各向同性特性這點與一些場合強調(diào)ITO是一種非等鍵晶體結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的各向異性是完全不同的概念，強調(diào)其晶體結(jié)構(gòu)，是為了強調(diào)表述其微觀結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定性能夠具體描述它的一些物理化學(xué)參數(shù)的相對恒定值，然而從宏觀上講，ITO不可能真正的成為完整結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)。
ITO的原子與晶粒排布（電子掃描）
在絕大多數(shù)的場合中，化學(xué)蝕刻法是ITO圖形制備最成熟和可行的技術(shù)，它可以根據(jù)你的需要，生成目前足夠精細的圖案和相對比較少的前期投資。隨著深紫外線技術(shù)在曝光設(shè)備上的應(yīng)用，微米的精度，早已被大多數(shù)廠家所實現(xiàn)。它具有高效率、批次穩(wěn)定性和重復(fù)性好、設(shè)備投資額低、配套技術(shù)完善等諸多優(yōu)點，目前仍是大規(guī)模生產(chǎn)的主要方向，使用的原料有蝕刻膏、抗蝕油墨、光刻膠三種。
1、蝕刻膏工藝
化學(xué)蝕刻法有以下幾種方式實現(xiàn)：一種是直接在產(chǎn)品電極圖形區(qū)域外印制蝕刻膏，等反應(yīng)完全后，用蝕刻膏溶劑，一般是水清洗干凈，留下所需的電極圖形。這種方式對于一些線寬和線距要求在0.2mm以上的光電產(chǎn)品如低檔TN顯示器、電阻式觸摸屏、按鍵式電容屏、光伏電池等，因為不用耗費大量的化學(xué)物品，對環(huán)境污染影響更小，節(jié)省大量水、電費、場地費用，前期投資費用低廉，一般的絲印行業(yè)就可以掌握大部分技術(shù)等因素，有日趨發(fā)展的勢頭。它主要的控制點就在于溫度對于蝕刻速度的控制，設(shè)計時要充分考慮邊緣效應(yīng)這兩點上，一般可以用比較簡單的工場實地實驗，就可以得到比較準備的參數(shù)。
2、抗蝕油墨工藝
化學(xué)蝕刻法第二種方法，剛好與第一種相反，它是在產(chǎn)品電極圖形區(qū)域內(nèi)印制是阻蝕油墨保護起來，然后把產(chǎn)品浸入化學(xué)蝕刻液中，讓產(chǎn)品電極圖形區(qū)域外部分與化學(xué)蝕刻液完全反應(yīng)后，再把阻蝕油墨從產(chǎn)品電極圖形表面剝離下來，形成產(chǎn)品電極圖形。它的線寬和線距做到0.08mm，仍可以達到95%以上的蝕刻良率。這種方法在PCB線路板、薄膜開關(guān)、電阻式觸摸屏、光伏電池等產(chǎn)品生產(chǎn)上，目前占據(jù)主流的地位。
按照最后剝離去的方式不同，阻蝕油墨分為物理剝離型和化學(xué)溶液剝離型。其中物理剝離型阻蝕油墨，除了用在電子產(chǎn)品圖形制備生產(chǎn)中，更多的是用在產(chǎn)品表面防護上，以阻止外力損傷產(chǎn)品，隔絕外面環(huán)境中的水、電、氣，防止它們腐蝕產(chǎn)品。其中在電子行業(yè)里應(yīng)用最多的就是電路板絕緣保護膠，和觸摸屏生產(chǎn)中的表面保護膠。由于物理剝離型阻蝕油墨，如果在產(chǎn)品轉(zhuǎn)序過程中，需要去除的話，是使用物理外力撕下剝離的，所以一般它的絲印厚度要求在化學(xué)溶液剝離型阻蝕油墨的絲印厚度的二到三倍以上，并且在固化程度上，不能象化學(xué)溶液剝離型阻蝕油墨一樣，只要達到表面固化即可，也要求一定要完全固化，這樣在生產(chǎn)的后續(xù)加工過程中，邊緣部分不會因為擠壓而變形破裂，在需要移除的時候，產(chǎn)生邊緣殘留。在觸摸屏的生產(chǎn)過程中，表面保護膠的邊緣殘留，是影響產(chǎn)品生產(chǎn)效率和品質(zhì)良品率的主要因素之一。
化學(xué)溶液剝離型阻蝕油墨，按最后剝離時的方式不同，也分為一種是溶解型的，一種是膨脹型的。兩都在蝕刻效果上沒有什么區(qū)別，只是在剝離清洗過程中，溶解型的阻蝕油墨不需要強堿，對一些對堿濃度比較敏感的產(chǎn)品更適合，它的缺點是，為了提高油墨絲印的性能，添加了一些填料在油墨中以增加油墨粘度和定型能力，這些填料，會在剝離溶解過程中，因附壁效應(yīng)，依附殘留在產(chǎn)品表面，比較難以清洗干凈。這些缺點，在膨脹型的油墨中則不會出現(xiàn)，但膨脹型油墨在剝離時，對堿的濃度要求較高，并且剝離后的油墨呈片狀，在剝離設(shè)備的堿液循環(huán)系統(tǒng)中，要有相應(yīng)的過濾和隔離措施，以免阻塞管路和重復(fù)污染產(chǎn)品。
阻蝕油墨的關(guān)鍵參數(shù)是針孔度和粘度，由于一般都是制作線寬線距0.08mm以上的產(chǎn)品，一般的針孔度都能達到要求，所以在實際生產(chǎn)過程，主要關(guān)注的是粘度變化。
3、光刻膠工藝
化學(xué)蝕刻方法在線寬線距要求在0.07mm以下的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，上面的兩種方式就很難達到要求了，這時就需要一種更為精細的第三種化學(xué)蝕刻方式，光刻膠化學(xué)蝕刻。
光刻膠又稱光致抗蝕劑，由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。感光樹脂經(jīng)光照后，在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應(yīng)，使得這種材料的物理性能，特別是溶解性、親合性等發(fā)生明顯變化。經(jīng)適當?shù)娜軇┨幚?，溶去可溶性部分，得到所需圖像。光刻膠廣泛用于印刷電路和集成電路的制造以及印刷制版等過程。光刻膠的技術(shù)復(fù)雜，品種較多。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機理和顯影原理，可分負性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負性膠；反之，對某些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。利用這種性能，將光刻膠作涂層，就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形?；诟泄鈽渲幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)，光刻膠可以分為三種類型。①光聚合型，采用烯類單體，在光作用下生成自由基，自由基再進一步引發(fā)單體聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特點。②光分解型，采用含有疊氮醌類化合物的材料，經(jīng)光照后,會發(fā)生光分解反應(yīng),由油溶性變?yōu)樗苄?，可以制成正性膠。③光交聯(lián)型，采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,其分子中的雙鍵被打開，并使鏈與鏈之間發(fā)生交聯(lián)，形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而起到抗蝕作用，這是一種典型的負性光刻膠?？逻_公司的產(chǎn)品KPR膠即屬此類。
感光樹脂在用近紫外光輻照成像時，光的波長會限制分辨率的提高。為進一步提高分辨率以滿足超大規(guī)模集成電路工藝的要求，必須采用波長更短的輻射作為光源。由此產(chǎn)生電子束、X 射線和深紫外(＜250nm)刻蝕技術(shù)和相應(yīng)的電子束刻蝕膠，X射線刻蝕膠和深紫外線刻蝕膠，所刻蝕的線條可細至1μm以下。
微細加工技術(shù)是人類迄今所能達到的精度最高的加工技術(shù)，光刻膠是其重要支撐條件之一，這是由微電子信息產(chǎn)業(yè)微細加工的線寬所決定的
光刻膠在微電子信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用有很多，如用于平板顯示器行業(yè)，用于印制電路板行業(yè)中的光固化阻焊油墨、干膜、濕膜、ED抗蝕劑等等。近年來，電子信息產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代速度不斷加快，新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，對光刻膠的需求不論是品種、還是質(zhì)量和數(shù)量都大大增多?？梢院敛豢鋸埖卣f，光刻膠已成為微電子信息產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的重要工藝支撐條件之一。
除了上述在平面顯示器領(lǐng)域的應(yīng)用外，光刻膠產(chǎn)品在微細加工技術(shù)中的應(yīng)用將隨著高集成度、超高速、超高頻集成電路及元器件的開發(fā)，集成電路與元器件特征尺寸越來越精細的趨勢，其加工尺寸將達到深亞微米、百納米直至納米級，應(yīng)用光刻膠的發(fā)展趨勢為了適應(yīng)微電子行業(yè)亞微米圖形加工技術(shù)要求，光刻膠的開發(fā)已從普通紫外光發(fā)展到紫外光刻膠、深紫外光刻膠、電子束膠、X射線膠、離子束膠等。目前的開發(fā)重點是深紫外光刻膠和電子束化學(xué)放大抗蝕劑(CAR)。CAR是以聚4-羥基苯乙烯為化學(xué)平臺，加入光產(chǎn)酸劑、交聯(lián)劑及其他成分而成。在輻射源曝光時，其光化學(xué)增益可達102～108，從而得到高精度圖形。
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