SLOC傳感器光刻干燥不良的改善

李石雷, 劉超強， 吳東起， 邱靖文， 鄭曉虎， 劉 群， 李 偉， 張澤軍

(重慶京東方光電科技有限公司，重慶400715)

1 引 言

隨著科技的進步，觸控面板的產品應用越來越廣泛，而液晶面板上配單層觸控傳感器 (Single Layer On Cell，SLOC)產品的觸控顯示面板因工藝制程簡單具有較大優勢。目前SLOC產品的制作方式是在陣列和彩膜(CF)對盒后的基板CF側制作觸控感應層[1]。

目前制作觸控感應層的方法是在對盒后的彩膜(CF)基板一側沉積一層氧化銦錫(ITO)層，然后在ITO層上涂布一層正性光刻膠，經過曝光、顯影、刻蝕、剝離后形成ITO網線，ITO網線與外部控制電路連接后實現觸控功能[2-3]。

在進行SLOC產品傳感器光刻(Sensor Photo)工藝生產時，基板上會有干燥不良(Mura)異常。不良是評價CF宏觀視覺品質的關鍵參數，因此對生產工藝中產生的Mura管控越來越嚴格(Mura一詞源自日語，是液晶面板生產中出現的各種色斑類不良現象總稱[4])。我們對異常區域的關鍵尺寸(Critical Dimension，CD)進行測量，CD明顯偏大，甚至超管控指標，并且SLOC產品在后段的缺陷不良持續高發，經匹配，與CD偏大區域基本一致，相關性大。

本文通過對干燥不良產生的原因進行分析，對造成干燥不良的設備進行改造，有效地解決了干燥不良問題，同時SLOC產品的CD均一性得以提升，缺陷不良率得以降低。

2 現象描述

在進行傳感器光刻工藝時，用宏觀檢查機 (Macro)觀察基板，在CF倒角側，基板上有大面積的不良，發生在所有的SLOC產品上。對產品進行CD測量，不良區CD明顯大于其他區域，如圖1、圖2所示。

圖1 基板上CD偏大區

圖2 基板上干燥不良區

以我司生產的某款產品為例，CD 管控指標為(11.6±1) μm，生產時任意選取兩枚基板，測試其CD，結果如圖3所示。

圖3 產品CD值

根據測量的CD數據，均一性偏差已達3.3%，超出3%的管控指標，且CD波動差(Range)高達1.3。

另外，在生產后段模組，SLOC產品的缺陷不良率持續高發，各產品的缺陷不良率平均已達2.82%，由此造成的良率損失嚴重。根據缺陷不良發生的位置分布，與干燥不良和CD偏大區域有較大匹配性，以我司生產的某款產品為例，分析其缺陷不良分布與CD偏大區域關系，如圖4、圖5所示。

圖4 缺陷不良分布圖

圖5 CD趨勢圖

如圖4所示，紅框內為缺陷不良高發區；如圖5所示，紅框內為CD偏大區域。缺陷不良高發區域與CD偏大區域基本吻合。

本論文將主要分析SLOC產品在生產時干燥不良產生的原因并分析改善方案，通過改善干燥不良，提升SLOC產品傳感器光刻的CD均一性和降低缺陷不良發生率，提升產品品質和降低良率損失。

3 原因分析

3.1 干燥不良產生原因

從宏觀檢查機觀察[5]，干燥不良發生位置均在基板CF倒角側，在產線的流片方向為基板流片末端。產線內有可能在生產中產生此不良的設備包括涂布機及顯影機，對上述設備分別進行基板旋轉測試，測試結果如下：

(1)將基板進行旋轉涂布測試，即基板在進入涂布機前，對其進行180°旋轉，然后再進行涂布。涂布完成后，在進入曝光機前再將基板方向旋轉為正常基板流片方向，并繼續完成后續工藝流程。當宏觀檢查機工藝完成后，進行宏觀檢查機觀察，干燥不良位置沒有變化，即排除干燥不良由涂布機涂布時產生。

(2)將基板進行旋轉顯影測試，即基板在進入顯影機前，對其進行180°旋轉，使原本的基板流片前端變成了流片末端。當基板完成顯影工序及后續工藝后，進行宏觀檢查機觀察，干燥不良位置變化與原有干燥不良位置相反，但均為基板在顯影機內的流片末端。

由上述測試判斷，干燥不良產生位置在顯影機，遂對基板在顯影機內的流片情況進行觀察。觀察發現，由于宏觀檢查機工藝使用的CF顯影機，為避免出現孔點(ITO Open)不良，在進行宏觀檢查機工藝時，顯影機的顯影1(DEV#1)區間只開啟前端的液刀而不開啟噴頭(Nozzle)噴淋，造成基板在顯影機內由顯影1區間進入顯影2(DEV#2)區間時，基板的流片末端逐漸干燥，導致該區域的顯影異常，隨即產生干燥不良，圖6為顯影機顯影區結構圖。

圖6 顯影機顯影區結構圖

3.2 干燥不良區CD偏大及缺陷不良原因

由于基板在顯影機的流片末端出現干燥問題，導致基板的流片末端的顯影效果比其他區域的顯影效果差，即出現顯影不足。當基板末端出現顯影不足時，則會造成此區域的CD值偏大[6-7]。

當在進行宏觀檢查機工藝時，如果CD偏大，在后續的刻蝕工藝時，無法刻蝕完全，就會造成在后段工藝中缺陷不良發生的概率上升；尤其是SLOC產品的距離越窄，由CD偏大造成的缺陷不良的概率也會越大，主要原因為由于CD偏大，造成距離被壓縮[8-10]。根據現有SLOC產品的距離及缺陷不良發生率也可以得出相同的結論。當某款產品的制定距離(Develop Inspection Space，DI Space)為5.59 μm時，它的缺陷不良發生率為3.94%；另外一款產品的制定距離為9.49 μm，它的缺陷不良發生率則為1.01%。但由于制定距離為產品設計特性，難以變更，因此只能通過改善基板CD改善缺陷不良發生率。

4 改善方案

4.1 干燥不良改善方案

干燥不良產生的原因為基板末端從DEV#1腔室進入DEV#2腔室時提前干燥，導致顯影不良，因此改善干燥不良的方向為延緩基板流片末端干燥，即讓基板從DEV#1進入DEV#2時基板仍保持潤濕狀態。經過深入分析與討論，得出如下兩個改善方案：

(1)基板開始減速位置變更。對基板開始減速的傳感器增加延時時間，改變基板在顯影機內開始減速的位置，從而延緩基板流片末端的干燥。

(2)增加二次液切。在DEV#1腔室內增加二次液切，保證基板從DEV#1進入DEV#2時膜面均勻潤濕。

上述兩個方案，方案(1)僅需要軟體修改即可，改造簡單，且改造周期短，費用低，所以優先進行方案(1)改善干燥不良。

4.2 基板開始減速位置變更改造

基板從過渡區間(NT)進入DEV#1時為高速搬送。當DEV#1內①號傳感器亮起，NT內③號傳感器熄滅時，基板即從高速搬送變為低速搬送，如圖7所示。通過軟體修改，將基板高速變低速的方式變更為DEV#1內①號傳感器亮起，NT內③號傳感器熄滅若干秒之后再進行減速，延時時間可以自主在觸摸屏上進行修改和輸入。通過此方法，可以減少基板在DEV#1內停留時間，從而避免基板流片末端出現大面積的干燥，具體改造方案如圖8所示。

圖7 原有基板減速方式

圖8 增加基板減速延時時間

圖9 基板減速設置不同延時時間后CD測試結果對比

分別將延時時間設置為1,2，3 s進行流片觀察及測試，測試結果如圖9所示。從測試結果看，增加延時時間可以改善流片末端CD偏大問題，但改善效果有限，不能消除流片末端CD偏大問題，另外CD均一性依然偏大，在2.6%左右。從宏觀檢查機觀察宏觀現象，干燥不良區域雖有減少，但依然存在較大區域。

從測試結果來看，通過方案(1)改變基板在顯影機開始減速位置，不能有效解決干燥不良問題。

4.3 增加二次液切改造

通過改造，在DEV#1腔室內增加二次液切(Aqua Knife)。由于液切采用狹縫(SLIT)方式向基板表面均勻地噴灑藥液，噴淋均一性大于94%，可以更好地保證基板膜面的均勻性，且能夠保證基板從DEV#1進入DEV#2時基板表面保持潤濕狀態，具體改造方案如圖10、圖11所示。

圖10 改造前DEV#1腔室結構圖

圖11 改造后DEV#1腔室結構圖

改造時，二次液切安裝在兩組搖擺(OSC)支架之間，且需拆除一根噴淋管路留足液切安裝空間。搖擺傳感器(PD Sensor)向NT方向移動220 mm，避免與二次液切位置重疊。當生產SLOC產品時，開啟二次液切，液切流量根據生產需求可以進行調整。

4.4 增加二次液切后改善狀況

4.4.1 干燥不良改善

二次液切使用后，干燥不良現象基本消除，流片末端易干燥區域明顯減少，具體結果如圖12所示。觀察SLOC基板流片狀況，流片末端易干燥區域明顯減小。用宏觀檢查機觀察，干燥不良現象已不可見。

圖12 改造前后干燥不良對比

4.4.2 CD均一性改善

二次液切使用后，CD均一性得以明顯提升。以我們生產的某款產品為例，CD均一性由3.3%提升到1.9%，流片末端CD偏大現象基本消除，CD 波動差由1.3 μm降低到0.8 μm，具體結果如圖3所示。

圖13 改造前后CD均一性對比

4.4.3 缺陷不良改善

由于CD均一性提升，CD偏大區域得以改善，缺陷不良同樣得以改善，從增加二次液切后的SLOC生產良率數據可知，SLOC產品的缺陷不良率由改善前的平均2.82%降低到改善后的0.27%。

5 結 論

本文對SLOC產品傳感器光刻工藝生產時的干燥不良現象進行分析，明確了CD均一性差及缺陷不良高發的原因，并通過干燥不良產生的位置得出干燥不良產生的原因為基板從DEV#1進入DEV#2時流片末端提前干燥造成，從而研究干燥Mura的改善方案。但單純通過改變基板在DEV#1腔室的停留時間，雖然干燥不良區域稍有減小，卻并不能完全改善干燥不良問題；通過在DEV#1腔室內增加二次液切，則可以有效地改善基板從DEV#1進入DEV#2的膜面潤濕狀況，干燥不良問題得以有效改善。通過解決傳感器光刻生產時的干燥不良問題，SLOC產品的傳感器光刻CD均一性和缺陷不良率明顯得到改善，傳感器光刻 CD均一性從改善前的3.3%提升到1.9%，缺陷不良率從改善前的平均2.82%降低到改善后的0.27%。