CSOT T8|內部研發進度

Open Mask 鍍層移除藥水|研發進度

更新日期:2026-07-18(第二輪定案) 三大路線定案・粗篩實驗待開跑
PROJECT BRIEF|專案輪廓

這次要解決什麼?

重點不是單純把鍍層洗掉,而是要在 8 分鐘內完成,同時守住精密遮罩本體。

客戶
華星光電 CSOT
T8 廠
處理對象
OLED 蒸鍍 Open Mask
(Invar 鐵鎳合金基材)
開發目標
一款酸性或中性偏酸的溫和藥水,剝除兩種鍍層且不傷遮罩。

前提已定案:清洗對象是 Open Mask(不是 FMM 細金屬遮罩),基材為 Invar 鐵鎳合金。藥水必須高選擇性——剝掉表面鍍層的同時,Invar 本體零損傷:不失重、不點蝕、不變粗糙、孔徑不變。正式遮罩不可直接當首輪試片。

TWO COATINGS|兩種鍍層

同一槽,要面對兩種組合

IZO 是氧化銦鋅導電膜;CPL 是最外層的有機保護層,需先被溶劑泡軟或溶解,藥水才碰得到下方金屬。

尚無真實試片

鍍層一

Yb 鐿 Ag 銀 IZO 氧化銦鋅

現階段用銀粉、Yb 顆粒與 IZO 顆粒做粗篩。塊材與粉末不能代表真實薄膜的剝除速度,但足以排序配方、並驗證會不會出現不溶殘渣與二次沉澱。

已有真實試片

鍍層二

Mg-Ag 鎂銀 CPL 有機保護層

可直接驗證 CPL 能否被泡軟剝除、Mg-Ag 是否在時限內去乾淨,以及處理後表面是否還有殘留。

NON-NEGOTIABLES|硬條件

開發不能退讓的界線

01 室溫、8 分鐘內

20–25°C 不靠加熱;每 1 分鐘目視,鍍層消失就停,不多泡。

02 Invar 零損傷(硬性關卡)

單次失重 ≤0.001 mg/cm²、10 次循環累積 ≤0.005,無點蝕、粗糙度變化 ≤5%、孔徑不變。

03 超音波 60–80 kHz

實測功率密度 10–20 W/L(量熱法校正),中低功率間歇開,防空蝕把表面打毛。

04 無列管原料(台灣)

毒化物與優先管理化學品一律不進配方;硫脲確定出局。

05 成本 ≤NT$100/公升

三條路線原料估 NT$10–20/公升,只用掉目標的一到二成。

06 工業級藥水壽命

不能洗幾片就失效;容量上限、監控指標與換液紅線都已量化。

TAIWAN COMPLIANCE|法規紅線

原料先過台灣法規這一關

初期開發只用「買得到、不用向政府申請」的原料;清單以環境部化學物質管理署與勞動部職安署公告為準。

原料台灣管制狀態本案處置
硫脲(CAS 62-56-6) 第四類毒性化學物質,列管編號 144-01,管制濃度 1%;運作前須向縣市主管機關申報毒理資料並取得核可、每年申報運作量 不使用(效果再好也不用)
二氧化硫脲(TDO) 勞動部「優先管理化學品」,達門檻需備查 不使用(且本質是還原劑,幫不了溶銀)
N,N'-二甲基硫脲(DMTU) 未見列管,但屬硫脲衍生物 只當實驗室對照,不進商用配方(客戶 EHS 審查風險)
硫代硫酸鈉甲硫胺酸、半胱胺酸 皆無列管 前兩者入選為硫脲替代品第一、二名
MSA、檸檬酸、甘胺酸、DMSO、DPM、EDTA-2Na 無毒化物列管 可用
雙氧水 濃度 ≥36wt% 屬消防法第六類公共危險物品(單一場所管制量 300 kg) 採 35% 規格避開;囤量大時留意消防申報

硫脲替代邏輯:硫脲抓銀靠的是「硫原子的配位能力」。同樣帶硫供體、又完全合法的替代是 硫代硫酸鈉(抓銀最強、最便宜,但只能在中性附近工作,遇強酸會分解出硫)與 甲硫胺酸(食品級胺基酸、帶硫醚官能基,酸中可用、無味無列管,抓力較溫和需搭配 PVP 使用)。

MILESTONES|研發進度

已經知道什麼,接著驗證什麼

綠色實心為已完成;灰色虛線為尚未完成。

  1. 已完成|第一輪(07-18 凌晨)

    文獻與專利初查:確立「弱酸+氧化劑+溶劑」大方向,排除草酸、鹽酸、硝酸、NMP。

  2. 已完成|第二輪・前提修正

    對象定案 Open Mask(Invar 基材):台灣法規三重查證完成,硫脲確認列管、正式出局;替代品與全部原料的管制狀態逐一過關。

  3. 已完成|第二輪・學理定量

    機制、離子交互與壽命全部算過:電位表確認保護 Invar 只能靠動力學;銀反鍍與二次沉澱的條件、防範配體都已量化;雙氧水容量算出每公升約可吃 5.4–8.6 克銀。

  4. 已完成|第二輪・實驗設計

    三大路線+36 組 DOE 矩陣定稿:含粗篩換算公式、助理記錄表、判停紅線與評分權重(Invar 為硬性關卡)。

  5. 下一步|未完成

    三路線 1 公升配製單+採購清單:把濃度換成可秤量、可重複的操作文件,直接發給助理。

  6. 下一步|未完成

    粗篩開跑:用 Ag 粉、Yb 顆粒、IZO 顆粒與 Invar 對比片跑 36 組矩陣,數據回饋後修配方。

  7. 之後|未完成

    真試片驗證:入選配方上 Mg-Ag+CPL 真實試片,做混合負載挑戰與壽命曲線,定版超音波條件。

THREE ROUTES|三大實驗路線

三條路並行,數據說了算

三條化學邏輯截然不同的路線同時粗篩,用同一套評分互相對照;全部無列管原料、成本都在目標的兩成以內。

Route A|首選

弱酸絡合體系

檸檬酸 0.10 M+檸檬酸鈉 0.03 M+MSA 0.05 M、H2O2 0.15 M、甲硫胺酸 0.03 M、PVP 0.5 g/L、DPM 5%,pH 2.3±0.2

  • 檸檬酸兼任緩衝與螯合,屏蔽銦、鐿水解沉澱
  • 甲硫胺酸+PVP 壓制銀反鍍
  • 風險:銀速度可能不夠快;檸檬酸也會絡合鐵
原料約 NT$10–15/L
Route B|最保護遮罩

近中性硫代硫酸鹽體系

硫代硫酸鈉 0.25 M、EDTA-2Na 0.03 M、甘胺酸 0.10 M、Fe(III)-EDTA 5 mM、鉬酸鈉 0.5 g/L、BTA 0.2–0.3 g/L、DPM 5%,pH 6.2±0.3

  • 游離銀離子壓到最低(約 10-14 M),反鍍抑制最強
  • pH 6 附近 Invar 最安全
  • 風險:IZO 可能溶太慢;硫代硫酸鹽會被氧化老化、失效時有黑色硫化銀風險
原料約 NT$12–20/L
Route C|最快但最危險

強酸快攻+緩蝕組合

MSA 體系 0.25 M(pH 1.5±0.15)、H2O2 0.10 M、甲硫胺酸 0.05 M、PVP 1 g/L、BTA 0.3 g/L、DPM 5%

  • 鎂、鐿、IZO 速度最高,最有機會 8 分鐘內完成
  • 甲基磺酸銀溶解度極高,不怕鹽類沉澱
  • 風險:Invar 腐蝕風險三條中最高;緩蝕劑在強酸中效果打折
原料約 NT$10–18/L

資源排序:A 先找可用窗口 → C 驗證「更快」能不能換到零損傷 → B 當反鍍與壽命對照(IZO 若明顯太慢就砍掉,不硬撐)。三條路線最需要被實驗打臉的三件事:DPM 5% 能否真的泡開 CPL、緩蝕組合在雙氧水下撐不撐得過 8 分鐘、高負載後銀會不會反鍍。

CORE CHEMISTRY|核心化學

藥水到底怎麼把各層移掉?

整槽不是單一反應:金屬靠氧化還原、IZO 靠酸溶、CPL 靠溶劑。

展開/收合關鍵反應式

先記住一個殘酷事實:從標準電位表看,鐵和鎳其實比銀「更容易」被氧化——所以世界上不存在「只溶銀、不咬 Invar」的魔法藥水。保護遮罩靠的是動力學四招:把游離銀離子壓到極低、氧化劑控量、緩蝕劑在表面結保護膜、時間到立刻離槽水洗。符號:MSA 寫成 CH3SO3H;↑ 代表氣體逸出。

銀:靠雙氧水把銀氧化,再由 MSA 帶進溶液

銀不會被一般酸直接溶掉;H2O2 是點火的氧化劑,但過濃反而讓銀表面鈍化變慢。另一個修正:甲基磺酸根其實「抓不住」銀離子(溶解度高不等於絡合力),防反鍍要靠另外加的甲硫胺酸或硫代硫酸根。

2Ag + H2O2 + 2H+ → 2Ag+ + 2H2O 2Ag + H2O2 + 2CH3SO3H → 2CH3SO3Ag(可溶)+ 2H2O

鎂與鐿:活性金屬遇酸,溶進液體並放出氫氣

Mg 比 Ag 活潑,Mg-Ag 會先失去 Mg,留下較疏鬆的銀,再由 H2O2 收尾。

Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Mg + 2CH3SO3H → Mg(CH3SO3)2 + H2 2Yb + 6H+ → 2Yb3+ + 3H2 2Yb + 6CH3SO3H → 2Yb(CH3SO3)3 + 3H2

IZO:不用氧化劑,單靠酸就能溶

IZO 內的氧化銦與氧化鋅已是氧化物,這裡是酸鹼反應,沒有電子轉移。

In2O3 + 6H+ → 2In3+ + 3H2O ZnO + 2H+ → Zn2+ + H2O

CPL:不是化學反應,是被溶劑泡軟、溶解

DMSO 或二醇醚先讓 CPL 溶脹或進入溶劑相,再用溫和超音波協助破裂剝離。

CPL 有機小分子 ── DMSO/二醇醚溶脹溶解 ──→ 進入溶劑相

頭號敵人:銀離子「反鍍」回遮罩

溶進液裡的銀離子,一碰到更活潑的金屬就會自己還原、重新鍍上去(括號內是電位差,越大越兇)。防範三招:用配體把游離銀離子壓低十幾個數量級、槽液保持流動不留死水、出槽立刻大量沖洗。

對鎂:2Ag+ + Mg → 2Ag↓ + Mg2+(電位差 3.17 V,最兇) 對鐵:2Ag+ + Fe → 2Ag↓ + Fe2+(1.25 V) 對鎳:2Ag+ + Ni → 2Ag↓ + Ni2+(1.06 V)

二次沉澱警戒線:pH 一漂就出渣

以液中金屬約千分之一莫耳濃度估算,各離子「開始變氫氧化物沉澱」的 pH:鐵 2.2、銦 2.7(工程警戒設 2.8)、鐿 6.6、鋅 7.2、鎳 7.9、鎂 9.9。另外三個地雷鹽:痕量氯離子就生氯化銀、微量硫離子就黑成硫化銀、硫酸根累積太多會限制銀容量。對策:酸性路線用檸檬酸當螯合屏蔽,氯離子與磷酸鹽嚴禁進槽。

要避免的兩條副反應

第一條會咬遮罩,而且溶出來的鐵會回頭催化第二條(Fenton 反應),形成惡性循環;第二條讓雙氧水自己耗掉、壽命縮短。對策:工作液現配、雙氧水最後加、槽體用塑膠材質避開銅件,可小試錫酸鈉或 HEDP 穩定劑。

腐蝕遮罩:Fe + H2O2 + 2H+ → Fe2+ + 2H2O 氧化劑自解:2H2O2 → 2H2O + O2↑(溶出的 Fe2+ 會催化加速)
CONTROL WINDOW|風險與旋鈕

H2O2 是雙面刃

真正的成敗,不是「加不加雙氧水」,而是找到濃度、時間與超音波強度的交集。

要找的是中間的操作窗口

太稀
銀溶不動
合適
剝銀且守住遮罩
太濃
鈍化、咬 Invar、自解快

第一輪估的 1–2 M 已確認太高,本輪定案的掃描範圍是 0.05–0.20 M:過濃只會讓銀鈍化、咬 Invar、自解變快。實務容量:0.15 M 起始,每公升約能吃 5.4–8.6 克銀(約當 5 片 1 m² 全覆蓋 100 nm 銀膜)。

① 雙氧水滴定

低於新液七成先補料;補完 30 分鐘內又快速下降=槽液已中毒,換液。

② 總酸滴定+pH

酸剩不到六、七成或 pH 漂移超過 ±0.2,鎂、鐿、IZO 會開始溶不動。

③ ORP+電導率+ICP

同 pH 下 ORP 掉逾 50 mV、電導漲兩三成,或 ICP 達警戒值(銀 3–5 g/L、銦 0.5–1.5 g/L)。

④ 標準片剝除時間

超過新液 1.25 倍、出現黑色沉澱或 Invar 發黑,最直觀的立即換液訊號。

SCREENING & DOE|粗篩與實驗矩陣

沒有真試片,照樣能篩配方

手上只有鐿顆粒、IZO 顆粒、銀粉與 Invar 片——粗篩足以把配方排出高下,但不能拿來保證真鍍層 8 分鐘,這兩件事分開講。

項目作法
標準粗篩 每個配方開 4 瓶(各 100 mL):銀粉 100 mg/鐿顆粒 100 mg/IZO 顆粒 100 mg/Invar 片 ≥20 cm²。先分開測、看清各自機制;入選配方再混合做負載挑戰。鐿顆粒別長時間吹潮濕空氣。
速率換算 顆粒用「縮球模型」:記溶完時間,蝕刻速率 ≈ 顆粒半徑 ÷ 溶完時間;過程中撈出稱重,畫「重量開立方根對時間」應近直線才算數。粒徑分布、氧化膜、團聚會讓誤差差到數倍,所以粗篩只拿來排序配方。
實驗矩陣 三條路線各跑 L9 直交表(4 因子 × 3 水準)+中心點重複,共 36 組;執行順序隨機化,避免雙氧水放久老化造成假差異;三條路線不可整天連做同一條。
助理必記 配液批號與加料順序;溫度、pH、ORP(開始、每 2 分鐘、結束);雙氧水滴定(前後);超音波實測功率;固體在 1、2、4、6、8 分鐘的失重;溶液顏色與出現時間;濁度與濾渣重;氣泡出在顆粒還是 Invar 上;銀有無發黑或鏡面析出;Invar 失重、變色、點蝕;水洗後殘留。
立即判停 Invar 出現定位氣泡、黑點或失重超標;槽液溫升超過 5°C;出現黑色硫化銀樣沉澱;水洗後 Invar 帶銀鏡;空白液 8 分鐘內雙氧水掉超過兩成。任一條成立,該配方當場出局。
評分權重 銀 30%+IZO 20%+鐿 15%+Invar 安全 25%+穩定性 10%;Invar 是硬性關卡,速度再快都不能抵。
WORKING MODEL|開發模式

AI 當大腦,一位助理就能跑

法規查證、機制推導、配方設計、實驗矩陣由 AI 研究引擎完成;線下只需要一雙手操作與記錄。

① AI 設計

配方、矩陣、記錄表、判停紅線一次備齊;本輪從法規到 36 組矩陣在一天內完成。

② 助理實驗

照表操作與記錄,不需資深背景;紅線內建在 SOP 裡,不會燒壞客戶遮罩。

③ 數據回饋

當天數據回饋 AI 重算,修正濃度與因子範圍,錯的方向當天就砍。

④ 下一輪矩陣

迭代週期=實驗時間本身,設計零等待;收斂速度遠快於傳統試錯。

對外承諾的誠實邊界:目前不宣稱「已有零損傷的單槽藥水」;能宣稱的是三條可執行、成本與失效模式都已量化的路線,以及一套讓數據快速說話的閉環。人力需求:一位實驗助理。

QUESTIONS|提問區

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REFERENCES|參考來源

本階段查證依據

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