SLOC传感器光刻干燥不良的改善

李石雷, 刘超强， 吴东起， 邱靖文， 郑晓虎， 刘 群， 李 伟， 张泽军

(重庆京东方光电科技有限公司，重庆400715)

1 引 言

随着科技的进步，触控面板的产品应用越来越广泛，而液晶面板上配单层触控传感器 (Single Layer On Cell，SLOC)产品的触控显示面板因工艺制程简单具有较大优势。目前SLOC产品的制作方式是在阵列和彩膜(CF)对盒后的基板CF侧制作触控感应层[1]。

目前制作触控感应层的方法是在对盒后的彩膜(CF)基板一侧沉积一层氧化铟锡(ITO)层，然后在ITO层上涂布一层正性光刻胶，经过曝光、显影、刻蚀、剥离后形成ITO网线，ITO网线与外部控制电路连接后实现触控功能[2-3]。

在进行SLOC产品传感器光刻(Sensor Photo)工艺生产时，基板上会有干燥不良(Mura)异常。不良是评价CF宏观视觉品质的关键参数，因此对生产工艺中产生的Mura管控越来越严格(Mura一词源自日语，是液晶面板生产中出现的各种色斑类不良现象总称[4])。我们对异常区域的关键尺寸(Critical Dimension，CD)进行测量，CD明显偏大，甚至超管控指标，并且SLOC产品在后段的缺陷不良持续高发，经匹配，与CD偏大区域基本一致，相关性大。

本文通过对干燥不良产生的原因进行分析，对造成干燥不良的设备进行改造，有效地解决了干燥不良问题，同时SLOC产品的CD均一性得以提升，缺陷不良率得以降低。

2 现象描述

在进行传感器光刻工艺时，用宏观检查机 (Macro)观察基板，在CF倒角侧，基板上有大面积的不良，发生在所有的SLOC产品上。对产品进行CD测量，不良区CD明显大于其他区域，如图1、图2所示。

图1 基板上CD偏大区

图2 基板上干燥不良区

以我司生产的某款产品为例，CD 管控指标为(11.6±1) μm，生产时任意选取两枚基板，测试其CD，结果如图3所示。

图3 产品CD值

根据测量的CD数据，均一性偏差已达3.3%，超出3%的管控指标，且CD波动差(Range)高达1.3。

另外，在生产后段模组，SLOC产品的缺陷不良率持续高发，各产品的缺陷不良率平均已达2.82%，由此造成的良率损失严重。根据缺陷不良发生的位置分布，与干燥不良和CD偏大区域有较大匹配性，以我司生产的某款产品为例，分析其缺陷不良分布与CD偏大区域关系，如图4、图5所示。

图4 缺陷不良分布图

图5 CD趋势图

如图4所示，红框内为缺陷不良高发区；如图5所示，红框内为CD偏大区域。缺陷不良高发区域与CD偏大区域基本吻合。

本论文将主要分析SLOC产品在生产时干燥不良产生的原因并分析改善方案，通过改善干燥不良，提升SLOC产品传感器光刻的CD均一性和降低缺陷不良发生率，提升产品品质和降低良率损失。

3 原因分析

3.1 干燥不良产生原因

从宏观检查机观察[5]，干燥不良发生位置均在基板CF倒角侧，在产线的流片方向为基板流片末端。产线内有可能在生产中产生此不良的设备包括涂布机及显影机，对上述设备分别进行基板旋转测试，测试结果如下：

(1)将基板进行旋转涂布测试，即基板在进入涂布机前，对其进行180°旋转，然后再进行涂布。涂布完成后，在进入曝光机前再将基板方向旋转为正常基板流片方向，并继续完成后续工艺流程。当宏观检查机工艺完成后，进行宏观检查机观察，干燥不良位置没有变化，即排除干燥不良由涂布机涂布时产生。

(2)将基板进行旋转显影测试，即基板在进入显影机前，对其进行180°旋转，使原本的基板流片前端变成了流片末端。当基板完成显影工序及后续工艺后，进行宏观检查机观察，干燥不良位置变化与原有干燥不良位置相反，但均为基板在显影机内的流片末端。

由上述测试判断，干燥不良产生位置在显影机，遂对基板在显影机内的流片情况进行观察。观察发现，由于宏观检查机工艺使用的CF显影机，为避免出现孔点(ITO Open)不良，在进行宏观检查机工艺时，显影机的显影1(DEV#1)区间只开启前端的液刀而不开启喷头(Nozzle)喷淋，造成基板在显影机内由显影1区间进入显影2(DEV#2)区间时，基板的流片末端逐渐干燥，导致该区域的显影异常，随即产生干燥不良，图6为显影机显影区结构图。

图6 显影机显影区结构图

3.2 干燥不良区CD偏大及缺陷不良原因

由于基板在显影机的流片末端出现干燥问题，导致基板的流片末端的显影效果比其他区域的显影效果差，即出现显影不足。当基板末端出现显影不足时，则会造成此区域的CD值偏大[6-7]。

当在进行宏观检查机工艺时，如果CD偏大，在后续的刻蚀工艺时，无法刻蚀完全，就会造成在后段工艺中缺陷不良发生的概率上升；尤其是SLOC产品的距离越窄，由CD偏大造成的缺陷不良的概率也会越大，主要原因为由于CD偏大，造成距离被压缩[8-10]。根据现有SLOC产品的距离及缺陷不良发生率也可以得出相同的结论。当某款产品的制定距离(Develop Inspection Space，DI Space)为5.59 μm时，它的缺陷不良发生率为3.94%；另外一款产品的制定距离为9.49 μm，它的缺陷不良发生率则为1.01%。但由于制定距离为产品设计特性，难以变更，因此只能通过改善基板CD改善缺陷不良发生率。

4 改善方案

4.1 干燥不良改善方案

干燥不良产生的原因为基板末端从DEV#1腔室进入DEV#2腔室时提前干燥，导致显影不良，因此改善干燥不良的方向为延缓基板流片末端干燥，即让基板从DEV#1进入DEV#2时基板仍保持润湿状态。经过深入分析与讨论，得出如下两个改善方案：

(1)基板开始减速位置变更。对基板开始减速的传感器增加延时时间，改变基板在显影机内开始减速的位置，从而延缓基板流片末端的干燥。

(2)增加二次液切。在DEV#1腔室内增加二次液切，保证基板从DEV#1进入DEV#2时膜面均匀润湿。

上述两个方案，方案(1)仅需要软体修改即可，改造简单，且改造周期短，费用低，所以优先进行方案(1)改善干燥不良。

4.2 基板开始减速位置变更改造

基板从过渡区间(NT)进入DEV#1时为高速搬送。当DEV#1内①号传感器亮起，NT内③号传感器熄灭时，基板即从高速搬送变为低速搬送，如图7所示。通过软体修改，将基板高速变低速的方式变更为DEV#1内①号传感器亮起，NT内③号传感器熄灭若干秒之后再进行减速，延时时间可以自主在触摸屏上进行修改和输入。通过此方法，可以减少基板在DEV#1内停留时间，从而避免基板流片末端出现大面积的干燥，具体改造方案如图8所示。

图7 原有基板减速方式

图8 增加基板减速延时时间

图9 基板减速设置不同延时时间后CD测试结果对比

分别将延时时间设置为1,2，3 s进行流片观察及测试，测试结果如图9所示。从测试结果看，增加延时时间可以改善流片末端CD偏大问题，但改善效果有限，不能消除流片末端CD偏大问题，另外CD均一性依然偏大，在2.6%左右。从宏观检查机观察宏观现象，干燥不良区域虽有减少，但依然存在较大区域。

从测试结果来看，通过方案(1)改变基板在显影机开始减速位置，不能有效解决干燥不良问题。

4.3 增加二次液切改造

通过改造，在DEV#1腔室内增加二次液切(Aqua Knife)。由于液切采用狭缝(SLIT)方式向基板表面均匀地喷洒药液，喷淋均一性大于94%，可以更好地保证基板膜面的均匀性，且能够保证基板从DEV#1进入DEV#2时基板表面保持润湿状态，具体改造方案如图10、图11所示。

图10 改造前DEV#1腔室结构图

图11 改造后DEV#1腔室结构图

改造时，二次液切安装在两组摇摆(OSC)支架之间，且需拆除一根喷淋管路留足液切安装空间。摇摆传感器(PD Sensor)向NT方向移动220 mm，避免与二次液切位置重叠。当生产SLOC产品时，开启二次液切，液切流量根据生产需求可以进行调整。

4.4 增加二次液切后改善状况

4.4.1 干燥不良改善

二次液切使用后，干燥不良现象基本消除，流片末端易干燥区域明显减少，具体结果如图12所示。观察SLOC基板流片状况，流片末端易干燥区域明显减小。用宏观检查机观察，干燥不良现象已不可见。

图12 改造前后干燥不良对比

4.4.2 CD均一性改善

二次液切使用后，CD均一性得以明显提升。以我们生产的某款产品为例，CD均一性由3.3%提升到1.9%，流片末端CD偏大现象基本消除，CD 波动差由1.3 μm降低到0.8 μm，具体结果如图3所示。

图13 改造前后CD均一性对比

4.4.3 缺陷不良改善

由于CD均一性提升，CD偏大区域得以改善，缺陷不良同样得以改善，从增加二次液切后的SLOC生产良率数据可知，SLOC产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 结 论

本文对SLOC产品传感器光刻工艺生产时的干燥不良现象进行分析，明确了CD均一性差及缺陷不良高发的原因，并通过干燥不良产生的位置得出干燥不良产生的原因为基板从DEV#1进入DEV#2时流片末端提前干燥造成，从而研究干燥Mura的改善方案。但单纯通过改变基板在DEV#1腔室的停留时间，虽然干燥不良区域稍有减小，却并不能完全改善干燥不良问题；通过在DEV#1腔室内增加二次液切，则可以有效地改善基板从DEV#1进入DEV#2的膜面润湿状况，干燥不良问题得以有效改善。通过解决传感器光刻生产时的干燥不良问题，SLOC产品的传感器光刻CD均一性和缺陷不良率明显得到改善，传感器光刻 CD均一性从改善前的3.3%提升到1.9%，缺陷不良率从改善前的平均2.82%降低到改善后的0.27%。