CN100363839C - 液晶显示面板前段阵列制造工艺中第一道光刻腐蚀方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示面板前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法，包括以下步骤：在玻璃基板上沉积Mo/AlNd或MoW/AlNd或MoW/Al双层金属层，接着以光致抗蚀剂定义出栅极以及字元线的图案，随后再分别以含氧/含氟(SiF6/O2)混合蚀刻气体以及氧气/含氯混合蚀刻气体，蚀刻出具有稍微倾斜侧壁的金属线条，通过(1)增加蚀刻均匀度；(2)拉大Mo与AlNd的蚀刻选择比；(3)提高制造工艺压力；(4)增加Mo蚀刻速率，加大与AlNd的蚀刻选择比，减少光致抗蚀剂灰化速率，使侦测上盖层Mo金属蚀刻终点得以704nm波长蚀刻终点侦测器执行。

Description

液晶显示面板前段阵列制造工艺中第一道光刻腐蚀方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器的前段阵列金属蚀刻制造工艺，特别涉及液晶显示面板的前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法(photo-etching-process，简称为PEP-1)，使蚀刻钼/铝钕合金双层金属(Mo/AlNd)或MoW/AlNd或MoW/Al金属线的上层Mo或MoW时，可以采用终点侦测法(end point detection，简称为EPD)进行终点判定，同时可以改善面板的水波纹(Mura)缺陷以及白板(white pad)效应。
背景技术
液晶显示面板的前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法(photo-etching-process，简称为PEP-1)乃该行业者所熟知的技术，其基本上包括有于玻璃基板上沉积Mo/AlNd或MoW/AlNd或MoW/Al双层金属层，接着以光致抗蚀剂定义出栅极以及字元线的图案，随后再分别以含氧/含氟混合蚀刻气体以及氧气/含氯混合蚀刻气体，蚀刻出具有稍微倾斜侧壁的金属线条。氧气/含氟混合蚀刻气体是用来蚀刻Mo/AlNd或MoW/AlNd或MoW/Al双层金属的上层Mo或MoW金属，通常是以时间模式(time mode)辅以适当的过度蚀刻(over etch)进行，而并非以对品质及线宽较容易控制的终点侦测法(end point detection，简称为EPD)进行。这是由于上层Mo或MoW金属与下层AlNd金属的蚀刻选择比不够大所造成的结果。然而，如此一来却产生所谓的水波纹(Mura)缺陷。
公知在液晶显示面板的前段阵列金属蚀刻制造工艺中，由于部分产品在PEP-1所使用的金属材料为Mo/AlNd或MoW/AlNd或MoW/Al双层金属，其经蚀刻后，玻璃基板中心会有圆形水波纹对比影像，有时在整个玻璃基板亦会呈现不规则水波纹缺陷，而到最终检视(array final inspection)时仍隐约可见。分别经由光学及电子显微镜观察，圆形水波纹中央部分的侧倾壁斜较正常部分粗糙，而不规则水波纹部分则是在上盖层Mo金属层与下层AlNd金属层之间的间距较正常部分为小。
根据Mura分布情形及经由光学及电子显微镜所得结果分析，Mura型态与蚀刻进行时的蚀刻率分布有绝大的关系，其中在多层蚀刻时，尤以上盖层Mo金属蚀刻造成的影响最大。由于Mo与AlNd蚀刻速率及分布本身就不相同，在蚀刻上盖层Mo金属时，如造成些微残留或者由于本身蚀刻分布差异，在紧接着的AlNd蚀刻方法中，由于蚀刻配方不同，故对于残留下来的Mo金属及裸露的AlNd下层金属就会产生蚀刻不均的情况。虽然最后残留Mo金属区块仍会在紧接着的AlNd蚀刻方法中被蚀刻殆尽，但就产生了线宽的差距及倾斜壁的粗糙度，也就因此产生肉眼上所见到的水波纹型态(圆形水波纹)。此种水波纹型态不仅限于上盖层Mo金属残留，若对上盖层Mo金属蚀刻分布均匀度过差，虽可蚀刻殆尽，但也产生另一种形式的水波纹，亦即不规则水波纹型态。
由于过去的上盖层Mo金属蚀刻在仅有一冲洗头(one shower head)的情况下，很难达到有绝佳的均匀度，因此仅能根据单层膜所得到的MQC资料(蚀刻速率及均匀度)及薄膜所提供的膜厚度，换算成时间模式蚀刻，而较慢的蚀刻区域，以过度蚀刻补偿。此种方式容易造成蚀刻线宽的飘动且无法精确掌握蚀刻时间。此外，公知由于光致抗蚀剂灰化速率过快，使得金属裸露部分产生所谓的白板效应。因此，如何改善上盖层Mo金属蚀刻，解决水波纹缺陷并达到精确制造工艺掌控，即成为当前该行业者亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种液晶显示面板的前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法(PEP-1)，使蚀刻Mo/AlNd或MoW/AlNd或MoW/Al金属线的上层Mo或MoW时，可以采用终点侦测(EPD)模式，取代公知变异较大的时间模式蚀刻，以解决上述问题。
在本发明的优选实施例中，揭露了一种液晶显示器的前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法(PEP-1)，包括以下步骤：在一玻璃基板上沉积Mo/AlNd或MoW/AlNd或MoW/Al双层金属层，接着以一光致抗蚀剂定义出栅极以及字元线的图案，随后再分别以含氧/含氟(SiF6/O2)混合蚀刻气体以及氧气/含氯混合蚀刻气体，蚀刻出具有稍微倾斜侧壁的金属线条，通过(1)增加蚀刻均匀度；(2)拉大Mo与AlNd的蚀刻选择比；(3)提高制造工艺压力；(4)增加Mo蚀刻速率，加大与AlNd的蚀刻选择比，减少光致抗蚀剂灰化速率，使侦测上盖层Mo金属蚀刻终点得以704nm波长蚀刻终点侦测器执行。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1为本发明提供二例与公知的蚀刻配方相比较表。
图2为光致抗蚀剂灰化速率比较表。
图3为蚀刻速率分布及均匀度示意图。
具体实施方式
本发明涉及液晶显示面板的前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法(PEP-1)，使蚀刻钼/铝钕合金双层金属(Mo/AlNd)或MoW/AlNd或MoW/Al金属线的上层Mo或MoW时，可以采用终点侦测法(EPD)进行终点判定，同时可以改善面板的水波纹(Nura)缺陷以及白板(white pad)效应。基本上包括有于玻璃基板上沉积Mo/AlNd或MoW/AlNd或MoW/Al双层金属层，接着以光致抗蚀剂定义出栅极以及字元线的图案，随后再分别以含氧/含氟混合蚀刻气体以及氧气/含氯混合蚀刻气体，蚀刻出具有稍微倾斜侧壁的金属线条。本案将原本PEP-1对Mo/AlNd蚀刻中的Mo蚀刻配方作修改，并将原本的时间模式更改为EPD模式，结果发现所有的Mura成因大都来自于上盖层Mo金属层的蚀刻分布不均所致，故本发明着重于改善上盖层Mo金属层的蚀刻分布及均匀度，以将Mura产生原因消除。此外，并增加蚀刻速率以便与下层AlNd金属层拉大选择比，俾使EPD模式得以采用。同时，光致抗蚀剂可因配方改善后减少灰化损失，进而减少白板产生的机率。
本发明修改上盖层Mo金属层蚀刻的方式主要朝下列方向进行：(1)增加蚀刻均匀度；(2)拉大Mo与AlNd的蚀刻选择比；(3)提高制造工艺压力；(4)增加Mo蚀刻速率，加大与AlNd的蚀刻选择比，减少光致抗蚀剂灰化速率；(5)以704nm波长蚀刻终点侦测器，侦测上盖层Mo金属蚀刻终点，并以100％过度蚀刻。通过提高制造工艺压力，增加化学性蚀刻方式，得以改善均匀度，故将20mTorr提高至25mTorr以上。而将制造工艺气体SiF6/O2比值从650sccm/650scccm提高至700sccm/300sccm，则可增加Mo蚀刻速率，加大与AlNd的蚀刻选择比，减少光致抗蚀剂灰化速率。
依据本发明的优选实施例，本发明特别应用在单一冲洗头(one showerhead)的蚀刻机台中，而不论是感应耦合等离子体(induced coupled plasma，ICP)式或变压耦合等离子体(transformer coupled plasma，TCP)式，本发明并不设限。如图1所示，本发明提供二例与公知的蚀刻配方相比较。公知的上电极功率(source power)为2500W，偏压功率(bias power)为1200W，制造工艺压力为20mTorr，氧气流量为650sccm，含氟气体，例如SF6，的流量为650sccm，以上述参数配方所得到的蚀刻率为743 angstroms/min，而均匀度约为29.5％。本发明提供的第一例中，上电极功率为3000W，偏压功率为1200W，制造工艺压力为60mTorr，氧气流量为200sccm，含氟气体SF6的流量为800sccm，以上述参数配方所得到的蚀刻率增加为1436angstroms/min，而均匀度降为20.9％。本发明提供的第二例中，上电极功率为3000W，偏压功率为1200W，制造工艺压力为25mTorr，气体流量为300sccm，含氟气体SF6的流量为700sccm，以上述参数配方所得到的蚀刻率增加为2101 angstroms/min，而均匀度降为21％。为改善Mura情况，可从上盖层Mo金属层蚀刻配方开始调整，调高制造工艺压力，增加氟氧比例。从实验结果显示，上述例二具有很好的性能，包括：正确补抓蚀刻终点、蚀刻速率及均匀度消除各种Mura、光致抗蚀剂损耗变小使白板产生机率变少。
如前所述，由于过去的上盖层Mo金属蚀刻在仅有一冲洗头(one showerhead)的情况下，很难达到有绝佳的均匀度，因此仅能根据单层膜所得到的MQC资料(蚀刻速率及均匀度)及薄膜所提供的膜厚度，换算成时间模式蚀刻，而较慢的蚀刻区域，以过度蚀刻补偿。此种方式容易造成蚀刻线宽的飘动且无法精确掌握蚀刻时间。公知的配方是玻璃基板中央部位蚀刻区域最慢，尤其是在经过连续跑片后，差距更大，如图2所示。故本发明在调整时以提高中央区域的蚀刻速率，且在经过连续跑片后蚀刻速率仍不会变慢为目标。实验中乃针对每一种配方的蚀刻进行的分布做记录追踪，并选出一组最佳配方，此配方能同时减少灰化速率，避免造成白板效应，而同时在配方中，以减量氧气为另一目标。如图3所示，由于氧比例下降，故蚀刻反应中对光致抗蚀剂灰化速率减慢，对光致抗蚀剂的耗损就相对减轻，使得白板效应得以消除。
相较于公知背光模组，本发明利用(1)增加蚀刻均匀度；(2)拉大Mo与AlNd的蚀刻选择比；(3)提高制造工艺压力；(4)增加Mo蚀刻速率，加大与AlNd的蚀刻选择比，减少光致抗蚀剂灰化速率，使侦测上盖层Mo金属蚀刻终点得以704nm波长蚀刻终点侦测器执行。此外，通过提高制造工艺压力，增加化学性蚀刻方式，得以改善均匀度，故将20mTorr提高至25mTorr以上。而将制造工艺气体SiF6/O2比值从650sccm/650scccm提高至700sccm/300sccm，则可增加Mo蚀刻速率，加大与AlNd的蚀刻选择比，减少光致抗蚀剂灰化速率，将Mura产生原因消除。增加蚀刻速率以便与下层AlNd金属层拉大选择比，使EPD模式得以采用。光致抗蚀剂可因配方改善后减少灰化损失，进而减少白板产生的机率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种液晶显示面板前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法，包括以下步骤：在一玻璃基板上沉积Mo/AlNd或MoW/AlNd或MoW/Al双层金属层，接着以一光致抗蚀剂定义出栅极以及字元线的图案，随后再分别以含氧/含氟混合蚀刻气体以及氧气/含氯混合蚀刻气体，蚀刻出具有稍微倾斜侧壁的金属线条，其特征在于通过(1)拉大Mo与AlNd的蚀刻选择比；(2)提高制造工艺压力至3.33Pa(25mTorr)以上，增加化学性蚀刻方式，以增加蚀刻均匀度；和(3)提高所述含氧/含氟混合蚀刻气体的比值，以增加Mo蚀刻速率，加大与AlNd的蚀刻选择比，减少光致抗蚀剂灰化速率，使侦测上盖层Mo金属蚀刻终点得以704nm波长蚀刻终点侦测器执行。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法，其特征在于，侦测上盖层Mo金属蚀刻终点之后，另有以100％过度蚀刻的方法。
3.如权利要求1所述的液晶显示面板前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法，其特征在于所述含氧/含氟混合蚀刻气体为SiF6/O2。
4.如权利要求3所述的液晶显示面板前段阵列制造工艺中的第一道光刻腐蚀方法，其特征在于，将含氧/含氟混合蚀刻气体SiF6/O2比值从650sccm/650sccm提高至700sccm/300sccm，以增加Mo蚀刻速率，加大与AlNd的蚀刻选择比，减少光致抗蚀剂灰化速率。
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