改善PECVD制程良率的方法初探

张小忠

（重庆京东方光电科技有限公司，重庆 400700）

现阶段，PECVD的应用逐渐广泛，对PECVD制程良率进行改善显得十分必要。在本文研究的主要领域为液晶显示器的研发，尤其对于PECVD的改良方式进行了细致的研究与优化。在改善过程中，从特征方面了解到，厚度H1与H相比较小，改善中使用的毛刷为滚轴毛刷，并且毛刷的数量要有多个。

1 改善PECVD制程良率的必要性

在TFT-LCD制程过程中，良率损失主要受到膜下异物的不良影响，导致制程良率长期受到损害。由于PECVD的生产技术十分严格，在生产时不能产生任何颗粒物质，因此往往会采用清洗玻璃基板沉膜、保养机台、在沉膜后实施RPSC clean的方式，防止颗粒物质的产生与积累，进而最大限度的保障膜层不会受到外界损害。在PECVD中，Active膜沉膜在Gate膜的上方，Active膜属于半导体膜，能够划分为5个层次，由上至下分别为：NP层、AH层、AL层、GL层、GH层，对于任意层次来说都具有各自的独特作用。其中，GH层处于最下方，主要成分为SiNx，能够与Gate膜产生直接接触，并且对Gate膜进行绝缘保护，但是当沉膜完毕后，很容易使杂物混入到Gate膜与GH层当中，由于Gate膜属于金属膜，更容易增加异物的混入概率，从而对PECVD薄膜混入的品质产生更大的影响。由此可见，采用相应措施对PECVD制程良率进行改善显得十分必要。

2 PECVD制程良率改善步骤

从上文中的分析可知，如若不对PECVD制程良率进行有效的改善，则很容易由于异物的混入对PECVD薄膜品质产生负面影响，因此本文将对PECVD制程良率的改善方式进行研究，主要的改善步骤如下。

（1）在PECVD中，Active膜沉膜在Gate膜的上方，Gate膜属于金属膜，设置在玻璃基板之上，而Active膜属于半导体膜，能够划分为5个层次，GH膜与上述两种膜产生直接接触，厚度为H，该膜的主要特征为。预沉膜、清洗、再沉膜。

（2）选择一定厚度的GH层进行沉膜处理，厚度为H1，通过毛刷清洗的方式将表面杂物清理干净，将半成品表面异物去除后，留下一些异物残留下的凹坑与痕迹。

（3）在二次沉膜的过程中，主要针对表面凹凸不平之处，在GH层中选择适当的厚度进行沉膜，厚度为H2，H2属于H与H1的差值；在GH层中凹坑的厚度为H与凹坑深度间的差值，随着H2数值的不断减小，使PECVD制程良率得到有效的改善。

另外，值得注意的是，通常情况下GH层的厚度为3500埃，预沉膜过程中GH层的厚度为1500埃，利用毛刷清洗以后，沉膜中的异物将得到有效的去除，但同时也会留下异物残留下的凹坑；在对其进行二次沉膜的过程中，应重点针对剩余的GH层中的2000埃进行处理，直至凹坑被彻底填满，然后对剩余的Active膜层进行沉膜处理。反复上述操作，即便此时膜下仍然有异物存在，也不会对Active层的绝缘性产生过大的影响，进而使Active膜中，由于异物的存在而产生的漏笔、亮点与点带线等问题得到有效的解决。

3 PECVD制程良率改善方法的实施

在TFT-LCD行业中，PECVD设备的应用能够为金属电路提供切实保护，在PECVD工艺制程过程中，腔体设计的复杂性较强，设计条件较为苛刻，很容易导致生产出的产品品质不良，因此需要对其进行定期改进与优化。

通过对PM作业的分析可以整理出PM时序表，并且将PM细化到各个环节当中，采用精益生产管理模式，在设备停机之前完成Parts更换、LID拆装、组装等项目。当设备正式停机以后，在较短的时间内进行切换，同时将内部作业转变为外部作业，降低PM设备的停机时间，使设备稼动率提升。

3.1 腔体的改善

根 据G8.5 玻 璃 基 板 尺 寸 大 小， 即2500mm×2200mm，通过现场调查的方式对LID内部尺寸进行细致的测量，以此来保障LID尺寸的完全吻合。检漏工具的主要作用体现在对LID作业的检测方面，在此基础上应切实保障自身不存在漏点，为后续检漏工作提供极大的便利，不会对设备的正常使用产生不利影响，且能够随时进行维护。在对腔体进行检漏的过程中，采用硬度较大的5052铝材，避免在使用过程中与LID设备发生接触，导致LID受到磨损。同时，采用阳极氧化的方式，使检漏工具更具耐磨性与坚硬性，有利于LID对位，使误差被控制在0～2mm之间。在LID中堵孔凸台与密封圈应相互对应，以此来减少漏气发生的概率，提升本底的真空能力。要想提升破真空、抽真空等功能，则需要在腔体的底部进行开孔设计，使滤网的数量增加，避免有粉尘、颗粒等异物进入到腔体当中，影响PECVD薄膜品质。

3.2 结构设计的改善

为了实现对腔体的有效支撑，采用G8.5 玻璃基板，焊接尺寸为2500mm×2200mm，按照所受应力的不同，应用适当的软件进行模拟，以此来检验钢架的强度，钢架的最大负载为5t。由于受Particle的影响，管控力度较为严格，因此需要对钢架进行整体喷黑处理，防止其掉色产生颗粒异物。另外，还设置了脚轮与地脚，能够通过移动与切换等功能对产线进行反复检测，在此功能的支持下使设备使用起来变得更加方便快捷。结构改善的方式为以下几点。

负载加载：底座的设计应与压力F相结合，F1的数值为2.5×104N，按照业内安全系统为2，则可计算总负载的数值为55×104N。

支撑选择：底座最好选择超过4个支撑点。

构建模型求解：底座处于2.5t荷载之下，最大应力为2.99×107Pa，能够与设计需求相符合。

3.3 真空系统的改善

真空系统在制程良率中发挥着重要作用，该系统主要组成部分为进气过滤器、三通接口、手动高真空挡板阀等，系统在运行时产生的造成在70dB左右，属于正常范围，无需进行降噪处理。在真空情况下，使异物产生的概率提高，需要在真空阀门的位置添加一个过滤器，以此来减少异物对制程良率产生的不利影响。在此基础上，对电气控制柜进行设计与优化，使其能够将系统内部的真空状态直接显现出来，使系统状态能够得到实时掌握。检测系统主要为数显仪与真空计，按照设备压力方面的需求，选取TR91真空计，对腔体内部进行实时监控，并且应保障设备计量单位的统一，以此来实现对真空系统的改善。

4 PECVD制程良率的改善效果

在改善方式实施的过程中，应保障厚度H1小于厚度H，并且毛刷尽量选择滚轴毛刷，且数量充足。同时，Active沉膜的步骤为预沉膜、毛刷清理、再沉膜的方式，能够使Active沉膜过程中产生的异物量得到有效控制，进而在很大程度上改善异物对PECVD薄膜品质产生的不利影响。在TFT-LCD制程过程中，良率损失主要由于受到膜下异物的不良影响，导致制程良率长期受到损害。由于PECVD的生产技术十分严格，在生产时不能产生任何颗粒物质，因此往往会采用清洗玻璃基板沉膜、保养机台、在沉膜后实施RPSCclean的方式，防止颗粒物质的产生与积累，进而最大限度的保障膜层不会受到外界损害。

在Active沉膜中，最容易产生异物的时期通常为初期，采用上述沉膜方式则能够有效降低Gate层与Active层相接触后产生的异物数量，同时这种新型工艺还能够通过对相同批次玻璃进行反复CVD腔室镀膜的方式，有效的缓解机台产能低问题，进而防止机台静置现象的产生。一旦机台处于静置状态，则其中产生异物的几率将明显增加，而采用上述措施则能够在很大程度上防止particle的产生。

5 结论

综上所述，现阶段PECVD得到了广泛的应用，但是在应用中又存在问题，而制程良率属于对PECVD薄膜品质产生影响的主要因素，因此需要采用积极有效的措施对其进行抑制和解决。基于此，本文提出一种新型的改善措施，即预沉膜、清洗、再沉膜的方式，将表面凹凸不平处得到有效的改善和调节。另外，通过系统设计的方式，对真空系统、结构与腔体进行有效的改善，也能够使整个PECVD产品的品质得到显著的提升。