光刻膠剝離制程中的問題分析

摘 要: 光刻膠剝離制程為TFT-LCD中重要的制程，其剝離效果及洗凈程度將直接影響TFT質量，本文主要闡述了TFT- LCD 生產中光刻膠剝離制程可影響產品質量的問題，并根據產線的情況對這些問題產生原因進行了分析， 對實際生產過程中出現的問題提出了相應的解決方案。

關鍵詞: 光刻膠剝離； Mura；腐蝕；光刻膠殘留

中圖分類號：TN305.7 文獻標識碼：A

在TFT-LCD生產的陣列段內，光刻膠剝離制程是使用有機性、堿性剝離液洗去TFT基板上的用于保護非蝕刻部分的光刻膠，是每道制程中最后一步，其質量控制點在于：光刻膠的去除能力，Mura（色差）的控制，金屬層的腐蝕，Particle（細小顆粒）的控制。由于光刻膠剝離制程存在于TFT制程中的每一道，清洗的質量將直接影響后續制程，且光刻膠剝離機的Tact time（節拍）較短，只有40秒/片，產品的抽檢為每10~20批抽檢1批，所以光刻膠剝離制程一旦出現問題，產品將影響多批，所以保持光刻膠剝離設備的制程穩定性顯得尤為重要。

公司目前設備常發生Mura，光刻膠回粘，和金屬層腐蝕問題，使用光刻膠剝離液有TOK106（MEA 70% ，DMSO 30%）。理論聯系實際，通過實驗找尋解決問題，改善產品質量的方法。

一、TOK106剝離液。

TOK106剝離液的主要成分為，MEA(70%， HO-CH2-CH2-NH2乙醇胺)作用：浸潤能力，與光刻膠形成微胞。DMSO（30%，（CH3）2SO 二甲基亞砜），溶劑，作用：浸潤能力。TOK106剝離液與光刻膠作用的步驟：

第一步：機臺通過液刀，低壓噴嘴等將剝離液均勻噴灑至基板表面，剝離液將光刻膠浸潤，軟化。其中DMSO溶劑將膨脹光刻膠，MEA在光刻膠和基板間交互。

第二步：一般通過高壓噴嘴噴出的剝離液擊打已被軟化的光刻膠，將光刻膠擊碎，分解，形成微胞。

第三步：利用藥液循環作用，洗凈基板表面殘留光刻膠，并降低剝離液內光刻膠含量，防止產生光刻膠回粘在基板上

二、光刻膠剝離常見的制程的問題

常見的光刻膠剝離制程產品問題有以下：

1、剝離不凈。

2、光刻膠回粘。

3、Particle

4、Mura

5、Al腐蝕

6、刮傷基板

其中刮傷問題多因機臺機構異常，機構直接與基板接觸，導致刮傷產生； Particle的防控多以控制水洗單元的流量，清潔干燥單元有關本文不表。

筆者將常見的制程問題進行比對和再劃分，分為（1）剝離單元剝離能力。（2）光刻膠回粘洗凈能力。（3）水洗置換能力。

三、剝離單元剝離能力

剝離單元的剝離能力不足導致光刻膠剝離不凈。

剝離單元常使用的制程：先正常中低壓噴灑，用以泡脹光刻膠，再用高壓噴灑擊碎光刻膠，最后用正常中低壓噴灑清洗，用較潔凈的藥液置換臟污的藥液。其中在第二步中，如果用高壓和低壓間隔噴灑，稱為MSJ（高低壓混合型噴灑）。如果只用高壓噴灑，稱為連續JET。

連續JET，由于藥液浸潤只在光刻膠的表層，下層的光刻膠沒有得到充分的浸潤，經過連續JET也只能將表層的光刻膠洗去，下層光刻膠清洗不凈易導致殘渣的發生。

MSJ，每經過浸潤的光刻膠都會被接下來的高壓JET擊碎、洗去，再浸潤高壓JET，反復多次直至洗凈全部光刻膠。

目前公司常發生光刻膠殘留的設備。連續的中壓沖洗，去光刻膠能力弱于MSJ。建議改造方案：（1）將DMSO室改造為剝離室。增加剝離的制程時間，增加水洗室水量，防止金屬層腐蝕和Mura產生，實驗證明，DMSO室可直接改造成剝離室，但生產出的產品有Mura（將在第5章詳述）。同時產品因機臺異常停在水洗時，會發生金屬層腐蝕。但由于不使用DMSO藥液，將節約DMSO液的使用量，從而節省藥液并降低生產成本。（2）將剝離3室改造為高壓沖洗，需更換泵的型號，并需增加上壓滾輪防止因噴灑壓力增大導致基板傳送問題發生。（3）將剝離2和剝離3室的幾排噴嘴用外殼包起，使其在噴灑的時形成氣泡，通過氣泡的破裂形成高壓。

四、光刻膠回粘清潔能力

光刻膠回粘清洗能力取決于：藥液中的光刻膠含量及第一道水的洗凈能力。

藥液中的光刻膠含量：為了節省剝離液的使用量，在藥液的運用上常是最先發生反應的單元藥液中光刻膠含量越高，最后反應的制程光刻膠含量越少，由基板帶到水洗室的剝離液中的光刻膠含量越少，被洗的可能性就越大。使用析光度分析儀，通過對Tank4內藥液做光的折射率分析來判斷tank4內的光刻膠含量，這種方法也可以使用肉眼觀察分析來做簡單鑒定。

現有機臺藥液的運用方法，使得隨基板帶到水洗的的光刻膠含量是某5代線剝離3帶到剝離4的含量，不同的光刻膠含量運用同樣的水洗能力去洗凈殘留光刻膠得到的效果必然不同。

（1）參照國內某5代線的藥液運用方式改造現有機臺，將Tank1A與Tank1B由現有的交替供應剝離1，2室，改為Tank1A對應剝離1，Tank1B對應剝離2。這種改造，管路變動較大，泵無需增加，改造費用較高，但效果明顯。

（2）增加藥液更換頻率，浪費藥液使Tank2達到某5代線Tank3的效果。這種方案將浪費較多藥液。實驗證明，將所有藥液更換成新藥液生產實驗產品，光刻膠回粘依舊存在。對比機臺間的異同，焦點將集中在水洗置換能力。

五、水洗置換能力

將Mura和金屬層腐蝕合并成一類，即因MEA與水反應生成強堿腐蝕金屬層，因為Mura的產生就是局部色差，根據漫反射原理，發生色差的區域必定和其他區域有不同的。同時由于全部使用新藥液實驗仍會發生光刻膠回粘現象，故水洗置換能力也與光刻膠回粘關聯起來。

現有設備的Mura狀況如圖8，這種Mura在陣列廠無法檢測到，經過實驗，將DMSO室的藥液換為剝離液，生產實驗貨，該Mura在陣列斜光檢查可見，且樣式一直。可以得出結論，該Mura的產生式MEA和水反應的結果。機臺已經使用DMSO液先置換剝離液中的MEA，為什么仍會存在Mura問題呢? 筆者將所以Mura產生批與DMSO藥液使用片數聯系在一起，發現Mura發生片都在DMSO使用超過4500片后發生 如圖9。而國內的某5代線直接使用水置換剝離液，為什么不產生Mura呢？

提升水洗室水洗能力，現有設備第一段水洗流量為90L/min，傳送速度3300mm/min，而某5代線的第一段水洗流量210L/min，傳送速度6000mm/min由于兩種設備的傳輸速度不同，現有設備如需達到同樣的清洗能力，水量提升至115L/min，現有設備需在第一段水洗額外增加液刀或噴嘴以求達到所需流量。

實驗：將液刀流量提升至120L/min，除液刀噴灑開叉產生光刻膠回粘，其余正常處無異常。

六、結 論

本文從制程角度分析了現有剝離設備產生的多種制程問題，并針對Mura，光刻膠回粘，光刻膠殘留進行了分析。從現象追蹤到制程， 并通過調整制程參數，改造現有設備解決問題，同時本文還對光刻膠剝離和制備技術進行了比較全面的闡述。