改善PECVD制程良率的方法初探

張小忠

（重慶京東方光電科技有限公司，重慶 400700）

現(xiàn)階段，PECVD的應(yīng)用逐漸廣泛，對PECVD制程良率進(jìn)行改善顯得十分必要。在本文研究的主要領(lǐng)域?yàn)橐壕э@示器的研發(fā)，尤其對于PECVD的改良方式進(jìn)行了細(xì)致的研究與優(yōu)化。在改善過程中，從特征方面了解到，厚度H1與H相比較小，改善中使用的毛刷為滾軸毛刷，并且毛刷的數(shù)量要有多個。

1 改善PECVD制程良率的必要性

在TFT-LCD制程過程中，良率損失主要受到膜下異物的不良影響，導(dǎo)致制程良率長期受到損害。由于PECVD的生產(chǎn)技術(shù)十分嚴(yán)格，在生產(chǎn)時不能產(chǎn)生任何顆粒物質(zhì)，因此往往會采用清洗玻璃基板沉膜、保養(yǎng)機(jī)臺、在沉膜后實(shí)施RPSC clean的方式，防止顆粒物質(zhì)的產(chǎn)生與積累，進(jìn)而最大限度的保障膜層不會受到外界損害。在PECVD中，Active膜沉膜在Gate膜的上方，Active膜屬于半導(dǎo)體膜，能夠劃分為5個層次，由上至下分別為：NP層、AH層、AL層、GL層、GH層，對于任意層次來說都具有各自的獨(dú)特作用。其中，GH層處于最下方，主要成分為SiNx，能夠與Gate膜產(chǎn)生直接接觸，并且對Gate膜進(jìn)行絕緣保護(hù)，但是當(dāng)沉膜完畢后，很容易使雜物混入到Gate膜與GH層當(dāng)中，由于Gate膜屬于金屬膜，更容易增加異物的混入概率，從而對PECVD薄膜混入的品質(zhì)產(chǎn)生更大的影響。由此可見，采用相應(yīng)措施對PECVD制程良率進(jìn)行改善顯得十分必要。

2 PECVD制程良率改善步驟

從上文中的分析可知，如若不對PECVD制程良率進(jìn)行有效的改善，則很容易由于異物的混入對PECVD薄膜品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響，因此本文將對PECVD制程良率的改善方式進(jìn)行研究，主要的改善步驟如下。

（1）在PECVD中，Active膜沉膜在Gate膜的上方，Gate膜屬于金屬膜，設(shè)置在玻璃基板之上，而Active膜屬于半導(dǎo)體膜，能夠劃分為5個層次，GH膜與上述兩種膜產(chǎn)生直接接觸，厚度為H，該膜的主要特征為。預(yù)沉膜、清洗、再沉膜。

（2）選擇一定厚度的GH層進(jìn)行沉膜處理，厚度為H1，通過毛刷清洗的方式將表面雜物清理干凈，將半成品表面異物去除后，留下一些異物殘留下的凹坑與痕跡。

（3）在二次沉膜的過程中，主要針對表面凹凸不平之處，在GH層中選擇適當(dāng)?shù)暮穸冗M(jìn)行沉膜，厚度為H2，H2屬于H與H1的差值；在GH層中凹坑的厚度為H與凹坑深度間的差值，隨著H2數(shù)值的不斷減小，使PECVD制程良率得到有效的改善。

另外，值得注意的是，通常情況下GH層的厚度為3500埃，預(yù)沉膜過程中GH層的厚度為1500埃，利用毛刷清洗以后，沉膜中的異物將得到有效的去除，但同時也會留下異物殘留下的凹坑；在對其進(jìn)行二次沉膜的過程中，應(yīng)重點(diǎn)針對剩余的GH層中的2000埃進(jìn)行處理，直至凹坑被徹底填滿，然后對剩余的Active膜層進(jìn)行沉膜處理。反復(fù)上述操作，即便此時膜下仍然有異物存在，也不會對Active層的絕緣性產(chǎn)生過大的影響，進(jìn)而使Active膜中，由于異物的存在而產(chǎn)生的漏筆、亮點(diǎn)與點(diǎn)帶線等問題得到有效的解決。

3 PECVD制程良率改善方法的實(shí)施

在TFT-LCD行業(yè)中，PECVD設(shè)備的應(yīng)用能夠?yàn)榻饘匐娐诽峁┣袑?shí)保護(hù)，在PECVD工藝制程過程中，腔體設(shè)計的復(fù)雜性較強(qiáng)，設(shè)計條件較為苛刻，很容易導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品品質(zhì)不良，因此需要對其進(jìn)行定期改進(jìn)與優(yōu)化。

通過對PM作業(yè)的分析可以整理出PM時序表，并且將PM細(xì)化到各個環(huán)節(jié)當(dāng)中，采用精益生產(chǎn)管理模式，在設(shè)備停機(jī)之前完成Parts更換、LID拆裝、組裝等項(xiàng)目。當(dāng)設(shè)備正式停機(jī)以后，在較短的時間內(nèi)進(jìn)行切換，同時將內(nèi)部作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠孔鳂I(yè)，降低PM設(shè)備的停機(jī)時間，使設(shè)備稼動率提升。

3.1 腔體的改善

根 據(jù)G8.5 玻 璃 基 板 尺 寸 大 小， 即2500mm×2200mm，通過現(xiàn)場調(diào)查的方式對LID內(nèi)部尺寸進(jìn)行細(xì)致的測量，以此來保障LID尺寸的完全吻合。檢漏工具的主要作用體現(xiàn)在對LID作業(yè)的檢測方面，在此基礎(chǔ)上應(yīng)切實(shí)保障自身不存在漏點(diǎn)，為后續(xù)檢漏工作提供極大的便利，不會對設(shè)備的正常使用產(chǎn)生不利影響，且能夠隨時進(jìn)行維護(hù)。在對腔體進(jìn)行檢漏的過程中，采用硬度較大的5052鋁材，避免在使用過程中與LID設(shè)備發(fā)生接觸，導(dǎo)致LID受到磨損。同時，采用陽極氧化的方式，使檢漏工具更具耐磨性與堅硬性，有利于LID對位，使誤差被控制在0～2mm之間。在LID中堵孔凸臺與密封圈應(yīng)相互對應(yīng)，以此來減少漏氣發(fā)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，則需要在腔體的底部進(jìn)行開孔設(shè)計，使濾網(wǎng)的數(shù)量增加，避免有粉塵、顆粒等異物進(jìn)入到腔體當(dāng)中，影響PECVD薄膜品質(zhì)。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計的改善

為了實(shí)現(xiàn)對腔體的有效支撐，采用G8.5 玻璃基板，焊接尺寸為2500mm×2200mm，按照所受應(yīng)力的不同，應(yīng)用適當(dāng)?shù)能浖M(jìn)行模擬，以此來檢驗(yàn)鋼架的強(qiáng)度，鋼架的最大負(fù)載為5t。由于受Particle的影響，管控力度較為嚴(yán)格，因此需要對鋼架進(jìn)行整體噴黑處理，防止其掉色產(chǎn)生顆粒異物。另外，還設(shè)置了腳輪與地腳，能夠通過移動與切換等功能對產(chǎn)線進(jìn)行反復(fù)檢測，在此功能的支持下使設(shè)備使用起來變得更加方便快捷。結(jié)構(gòu)改善的方式為以下幾點(diǎn)。

負(fù)載加載：底座的設(shè)計應(yīng)與壓力F相結(jié)合，F(xiàn)1的數(shù)值為2.5×104N，按照業(yè)內(nèi)安全系統(tǒng)為2，則可計算總負(fù)載的數(shù)值為55×104N。

支撐選擇：底座最好選擇超過4個支撐點(diǎn)。

構(gòu)建模型求解：底座處于2.5t荷載之下，最大應(yīng)力為2.99×107Pa，能夠與設(shè)計需求相符合。

3.3 真空系統(tǒng)的改善

真空系統(tǒng)在制程良率中發(fā)揮著重要作用，該系統(tǒng)主要組成部分為進(jìn)氣過濾器、三通接口、手動高真空擋板閥等，系統(tǒng)在運(yùn)行時產(chǎn)生的造成在70dB左右，屬于正常范圍，無需進(jìn)行降噪處理。在真空情況下，使異物產(chǎn)生的概率提高，需要在真空閥門的位置添加一個過濾器，以此來減少異物對制程良率產(chǎn)生的不利影響。在此基礎(chǔ)上，對電氣控制柜進(jìn)行設(shè)計與優(yōu)化，使其能夠?qū)⑾到y(tǒng)內(nèi)部的真空狀態(tài)直接顯現(xiàn)出來，使系統(tǒng)狀態(tài)能夠得到實(shí)時掌握。檢測系統(tǒng)主要為數(shù)顯儀與真空計，按照設(shè)備壓力方面的需求，選取TR91真空計，對腔體內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并且應(yīng)保障設(shè)備計量單位的統(tǒng)一，以此來實(shí)現(xiàn)對真空系統(tǒng)的改善。

4 PECVD制程良率的改善效果

在改善方式實(shí)施的過程中，應(yīng)保障厚度H1小于厚度H，并且毛刷盡量選擇滾軸毛刷，且數(shù)量充足。同時，Active沉膜的步驟為預(yù)沉膜、毛刷清理、再沉膜的方式，能夠使Active沉膜過程中產(chǎn)生的異物量得到有效控制，進(jìn)而在很大程度上改善異物對PECVD薄膜品質(zhì)產(chǎn)生的不利影響。在TFT-LCD制程過程中，良率損失主要由于受到膜下異物的不良影響，導(dǎo)致制程良率長期受到損害。由于PECVD的生產(chǎn)技術(shù)十分嚴(yán)格，在生產(chǎn)時不能產(chǎn)生任何顆粒物質(zhì)，因此往往會采用清洗玻璃基板沉膜、保養(yǎng)機(jī)臺、在沉膜后實(shí)施RPSCclean的方式，防止顆粒物質(zhì)的產(chǎn)生與積累，進(jìn)而最大限度的保障膜層不會受到外界損害。

在Active沉膜中，最容易產(chǎn)生異物的時期通常為初期，采用上述沉膜方式則能夠有效降低Gate層與Active層相接觸后產(chǎn)生的異物數(shù)量，同時這種新型工藝還能夠通過對相同批次玻璃進(jìn)行反復(fù)CVD腔室鍍膜的方式，有效的緩解機(jī)臺產(chǎn)能低問題，進(jìn)而防止機(jī)臺靜置現(xiàn)象的產(chǎn)生。一旦機(jī)臺處于靜置狀態(tài)，則其中產(chǎn)生異物的幾率將明顯增加，而采用上述措施則能夠在很大程度上防止particle的產(chǎn)生。

5 結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)階段PECVD得到了廣泛的應(yīng)用，但是在應(yīng)用中又存在問題，而制程良率屬于對PECVD薄膜品質(zhì)產(chǎn)生影響的主要因素，因此需要采用積極有效的措施對其進(jìn)行抑制和解決。基于此，本文提出一種新型的改善措施，即預(yù)沉膜、清洗、再沉膜的方式，將表面凹凸不平處得到有效的改善和調(diào)節(jié)。另外，通過系統(tǒng)設(shè)計的方式，對真空系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與腔體進(jìn)行有效的改善，也能夠使整個PECVD產(chǎn)品的品質(zhì)得到顯著的提升。