摘要：所谓CF即Color filter面板行业中的彩膜制程。在RGB三道彩膜制程前需要成形规整的黑矩阵格子来承载RGB色条，形成的这个黑矩阵即为BM Black Matrix。为了确定曝光出来的BM图形与设计所需图形的吻合程度，一个重要的SPC监控特性值是BM TP。TP即Total Pitch线长，即图案实际长度与设计长度的误差容忍值，一般以ppm为单位。目前行业内BM TP会监控8条边，规格要求为±0.8ppm，计算公式为：（实际线长-设计线长）/设计线长*1000000，并要求制程稳定度CPK≥1.33。通过分析本文内容可以看出，提升BM TP的CPK除了传统的变更Scan Speed和机台模板Offset补正外，变更Scan layout方向，对BM TP CPK的改善也起到很大的作用。鉴于此，本文就BM TP CPK不达标的分析及改善展开探讨，以期为相关工作起到参考作用｡
关键词：TP、CPK、Scan Speed、Offset补正、Scan layout
1、BM制程曝光系统的简单说明
曝光机使用的是尼康曝光机，一般制程曝光的方法主要是以对位曝光为主。但CF BM为首制程，基板为白玻璃无相应对位mark可供抓取，所以BM制程使用的是强制曝光。强制曝光的实际图形与设计图形吻合程度需多次实验才能得到一套较好的工艺参数。
曝光机各主要部件有Illumination（照度系统）、Projection Lens（投影透镜）、Mask Stage（光罩台面）、Mask Loader（光罩载入台）、Plate Stage（基板台面）、Plate Loader（基板载入台）、Alignment System（对位系统）、Auto Focus（自动对焦）等组成。具体示意如图1所示。
曝光系统是将设计在Mask（光罩）上的电路图形转移到Plate（玻璃基板）上（1：1正像）；曝光方式：扫描式曝光；控制的主要参数：Scan Speed，Offset，Plate温度（只有0.2℃的波动范围，不作为改善方向分析）
1.BM TP分布说明及CPK达标状况
本文所述8条BM TP分布于玻璃基板上的位置，如图2所示。TP是通过抓取相应的坐标点位计算得出，如TP01长度为Y1~Y36，以此类推。6.9TED产品首次投产BM TP CPK达标状况如表1所示｡
3.BM TP不达标的原因分析
3.1数据分析
在上表1中可以看出，8条TP中TP08 CPK不达标。捞取数据，发现存在规律性波动，如图3所示。需先确认机台差异，通过捞取数据区分机台分析发现主要问题为1B2机台TP08总体偏正，导致精确度和准确度异常CPK不达标，如下图4所示。故1B2机台TP08作为后续改善重点。
3.2点位Mapping
为了进一步确认1B2 TP08的状况，随机挑选一片玻璃进行点位Mapping如下图5所示。TP08左下角偏离目标值明显。
4.BM TP08改善对策
4.1 Scan Speed速度变更
在不同Scan Speed下都有对应的TP比较稳定如图6所示，对应TP CPK情况如表2所示。TP08 CPK由0.6提升至0.96，但对其他TP产生反向作用，导致TP01/TP05/TP06 CPK下降且不达标，故此方法无法采用。
4.2 机台模板Offset补正
在机台模板中进行Offset补正。清零后收集数据确认模板补正方向，渐进式进行整体offset和单点补正，在相应offset值下TP波动推移图如下图6所示。
由试验结果可知，Offset-0.3时，整体TP状况较为收敛。本批次补正后各TP CPK达标率如表3红框内所示，TP08大幅度改善CPK达标1.49≥1.33，但母批跑片后TP01~TP04受影响均不达标。采用补正方式持续再进行两个批次的补正，最终只收敛到了两条不达标，如表3蓝色框所示。效果并不理想。
4.3 Scan layout方向变更
因传统改善方法均无法改善整体的BM TP CPK状况。于是对曝光机具体Scan Layout进行确认。正常玻璃四个Shot的Scan layout方向如下图7蓝色箭头所示。
思考：TP06曝光位置与TP08位置是相同的（曝光时通过移动玻璃载台进行各Shot图形曝光，故TP06和TP08的位置是相同的）。而TP06 CPK不进行补正时或offset调整后均可达标且比较稳定。
基于如上发现，决定变更TP08的Scan layout方向来确认是否对CPK有改善，变更方向如图8中红色箭头。试跑一卡Mapping图形与首片时图形较一致且稳定。再进行两批次持续跟踪，确认Scan layout方向变更对CF BM TP的CPK有大幅度的改善。CPK状况如表4蓝框所示。
4.结果与讨论
通过调整Scan Speed TP08的CPK从0.6提升至0.96，但是TP01/TP05/TP06恶化到不达标，故不采纳；通过机台模板Offset补正方式，整体和单点的持续补正，可以提升TP08到达标状态，但同样存在其他TP受影响而CPK未达标的问题。最终通过分析TP06的状况，选择变更TP08 Scan layout方向来解决TP08 CPK不达标状况，这一对策很好的改善了整体CF BM TP的CPK｡
5.结语
通过以上研究与实验可知，在面板曝光过程中，Scan Layout方向对CF BM TP有一定的改善作用。在传统调整Scan Speed和机台模板Offset整体和单点补正无法得到较好的改善效果时可以尝试变更Scan layout方向来提升CF BM TP的CPK。
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论文作者:陈奕红
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
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