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）

現階段，PECVD的應用逐漸廣泛，對PECVD制程良率進行改善顯得十分必要。在本文研究的主要領域為液晶顯示器的研發(fā)，尤其對于PECVD的改良方式進行了細致的研究與優(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，導致制程良率長期受到損害。由于PECVD的生產技術十分嚴格，在生產時不能產生任何顆粒物質，因此往往會采用清洗玻璃基板沉膜、保養(yǎng)機臺、在沉膜后實施RPSC clean的方式，防止顆粒物質的產生與積累，進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特作用。其中，GH層處于最下方，主要成分為SiNx，能夠與Gate膜產生直接接觸，并且對Gate膜進行絕緣保護，但是當沉膜完畢后，很容易使雜物混入到Gate膜與GH層當中，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薄膜混入的品質產生更大的影響。由此可見，采用相應措施對PECVD制程良率進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制程良率進行有效的改善，則很容易由于異物的混入對PECVD薄膜品質產生負面影響，因此本文將對PECVD制程良率的改善方式進行研究，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，設置在玻璃基板之上，而Active膜屬于半導體膜，能夠劃分為5個層次，GH膜與上述兩種膜產生直接接觸，厚度為H，該膜的主要特征為。預沉膜、清洗、再沉膜。

（2）選擇一定厚度的GH層進行沉膜處理，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層中選擇適當的厚度進行沉膜，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；在對其進行二次沉膜的過程中，應重點針對剩余的GH層中的2000埃進行處理，直至凹坑被徹底填滿，然后對剩余的Active膜層進行沉膜處理。反復上述操作，即便此時膜下仍然有異物存在，也不會對Active層的絕緣性產生過大的影響，進而使Active膜中，由于異物的存在而產生的漏筆、亮點與點帶線等問題得到有效的解決。

3 PECVD制程良率改善方法的實施

在TFT-LCD行業(yè)中，PECVD設備的應用能夠為金屬電路提供切實保護，在PECVD工藝制程過程中，腔體設計的復雜性較強，設計條件較為苛刻，很容易導致生產出的產品品質不良，因此需要對其進行定期改進與優(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細化到各個環(huán)節(jié)當中，采用精益生產管理模式，在設備停機之前完成Parts更換、LID拆裝、組裝等項目。當設備正式停機以后，在較短的時間內進行切換，同時將內部作業(yè)轉變?yōu)橥獠孔鳂I(yè)，降低PM設備的停機時間，使設備稼動率提升。

3.1 腔體的改善

根 據G8.5 玻 璃 基 板 尺 寸 大 小， 即2500mm×2200mm，通過現場調查的方式對LID內部尺寸進行細致的測量，以此來保障LID尺寸的完全吻合。檢漏工具的主要作用體現在對LID作業(yè)的檢測方面，在此基礎上應切實保障自身不存在漏點，為后續(xù)檢漏工作提供極大的便利，不會對設備的正常使用產生不利影響，且能夠隨時進行維護。在對腔體進行檢漏的過程中，采用硬度較大的5052鋁材，避免在使用過程中與LID設備發(fā)生接觸，導致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相互對應，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行開孔設計，使濾網的數量增加，避免有粉塵、顆粒等異物進入到腔體當中，影響PECVD薄膜品質。

3.2 結構設計的改善

為了實現對腔體的有效支撐，采用G8.5 玻璃基板，焊接尺寸為2500mm×2200mm，按照所受應力的不同，應用適當的軟件進行模擬，以此來檢驗鋼架的強度，鋼架的最大負載為5t。由于受Particle的影響，管控力度較為嚴格，因此需要對鋼架進行整體噴黑處理，防止其掉色產生顆粒異物。另外，還設置了腳輪與地腳，能夠通過移動與切換等功能對產線進行反復檢測，在此功能的支持下使設備使用起來變得更加方便快捷。結構改善的方式為以下幾點。

負載加載：底座的設計應與壓力F相結合，F1的數值為2.5×104N，按照業(yè)內安全系統(tǒng)為2，則可計算總負載的數值為55×104N。

支撐選擇：底座最好選擇超過4個支撐點。

構建模型求解：底座處于2.5t荷載之下，最大應力為2.99×107Pa，能夠與設計需求相符合。

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)主要組成部分為進氣過濾器、三通接口、手動高真空擋板閥等，系統(tǒng)在運行時產生的造成在70dB左右，屬于正常范圍，無需進行降噪處理。在真空情況下，使異物產生的概率提高，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生的不利影響。在此基礎上，對電氣控制柜進行設計與優(yōu)化，使其能夠將系統(tǒng)內部的真空狀態(tài)直接顯現出來，使系統(tǒng)狀態(tài)能夠得到實時掌握。檢測系統(tǒng)主要為數顯儀與真空計，按照設備壓力方面的需求，選取TR91真空計，對腔體內部進行實時監(jiān)控，并且應保障設備計量單位的統(tǒng)一，以此來實現對真空系統(tǒng)的改善。

4 PECVD制程良率的改善效果

在改善方式實施的過程中，應保障厚度H1小于厚度H，并且毛刷盡量選擇滾軸毛刷，且數量充足。同時，Active沉膜的步驟為預沉膜、毛刷清理、再沉膜的方式，能夠使Active沉膜過程中產生的異物量得到有效控制，進而在很大程度上改善異物對PECVD薄膜品質產生的不利影響。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，導致制程良率長期受到損害。由于PECVD的生產技術十分嚴格，在生產時不能產生任何顆粒物質，因此往往會采用清洗玻璃基板沉膜、保養(yǎng)機臺、在沉膜后實施RPSCclean的方式，防止顆粒物質的產生與積累，進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層相接觸后產生的異物數量，同時這種新型工藝還能夠通過對相同批次玻璃進行反復CVD腔室鍍膜的方式，有效的緩解機臺產能低問題，進而防止機臺靜置現象的產生。一旦機臺處于靜置狀態(tài)，則其中產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的產生。

5 結論

綜上所述，現階段PECVD得到了廣泛的應用，但是在應用中又存在問題，而制程良率屬于對PECVD薄膜品質產生影響的主要因素，因此需要采用積極有效的措施對其進行抑制和解決。基于此，本文提出一種新型的改善措施，即預沉膜、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節(jié)。另外，通過系統(tǒng)設計的方式，對真空系統(tǒng)、結構與腔體進行有效的改善，也能夠使整個PECVD產品的品質得到顯著的提升。