紅/藍/綠 層 RGB layer

RGB filter layers 評估的重點如下:

1. 光阻剝落極限

2. 光阻(Pigment)殘留極限 3. CD，烘烤後收縮，斷面檢查 4. RGB material Q-time (在室溫)

簡述RGB 的特性，因彩色濾光片材料含有 5 ~ 10 wt %的 RGB pigment，故 會吸收大部份曝光之i-line 光源(365 nm)，造成起始劑 (initiator) 感光不足，

特別是RGB layer film 的底部，起始劑(initiator)所受到的曝光更少，光阻圖 案易產生undercut，造成光阻剝落，如圖 3-4 所示。

圖 3- 4 彩色濾光片 Pattern undercut 示意圖

起始劑(initiator)其實是 photo radicals 產生，即在曝光後產生 radicals，

進而發生交差聚合反應，此反應在室溫即可進行，也屬於對曝光較關鍵的(可 不用PEB)。圖 3-5 是 Red、Green 和 Blue 對 i-line 的穿透率頻譜(transmittance spectra)，以 Red layer 的 transmittance 最高(~ 20 % at 1.0um)，可想而知只要 所有的製程參數設定相同，Red layer 的光阻剝落極限必定最大，Blue layer 最小。同時此頻譜也透露出，Green layer 和 Blue layer 的製程條件遠較 Red layer 難修正許多，因穿透率隨膜厚提高下降速度過快，在 1.0 um 時，兩者 的穿透率近乎於零。

圖 3- 5 彩色濾光片 RGB 對 i-line 的穿透率頻譜(transmittance spectra) 以0.25 EP Shuttle 2 為例，RGB 光阻剝落極限整理成下表 3-4，CAD pitch 為5.6PB 和 PEB 的設定是利用溫度 matrix 來搜尋最佳條件。Ep 為最低不 會光阻剝落的曝光量，Eo 為兩倍 Ep，以上的數據是建構在 0.6um 膜厚，若 是膜厚1.0um 時，Ep 將 up-shift，因為膜厚愈厚，穿透率愈低，愈易光阻剝 落。而Blue 對 i-line 的穿透率最低，亦較易光阻剝落，故將 PEB 設得較高 (80°C/90sec)。

表 3- 4 彩色濾光片光阻剝落極限

對光阻殘留極限而言，特別是pigment 殘留常是關鍵。在敘述 pigment 殘留之前，先簡介CF layout，目前業界大都採用 Bayer color filter array，主 要原因是光線干擾較少和具有較好的色彩解析力，pattern layout 如圖 3-6，

Red 和 Blue 都是獨立的 pattern，只有 Green 是 dense pattern，每一個 Red 和 Blue 四方皆是 Green，由此可知以 single layer 而言，Green 因四周沒有 間隙，residue 沖洗的效率較差，故 Green layer 的光阻殘留通常較嚴重。

圖 3- 6 彩色濾光片圖案 Layer

下圖 3-7 是 Red 和 Blue 的 SEM 照片(製程條件如前述)，小顆粒的 residue 尚可接受，而 Green 僅在 pattern 的周遭較嚴重，其餘區域雖不比 Red 和 Blue 佳，但仍在可接受的範圍內，且 Green 是 RGB 中最後上的 layer (B→R→G)，故不必擔心光阻殘留。Green pattern 間的 cross-linkage 程度不 足會影響到光阻剝落極限，可用提高曝光量或光罩over-sizing (0.1 um/side) 來改善。

Red Blue

Green

圖 3- 7 彩色濾光片紅藍綠單獨 Pattern SEM 示意圖

這次RGB 排列順序為 B→R→ G，與之前的排列順序是一樣的，Blue 之所以優先上的原因是為了增加sensitivity，若 Blue layer 太厚，將使 sensitivity 過低，故 Blue 必定最薄，又因最薄的 layer 必須先上，因段差問 題會造成膜厚控制上的困難。Green 之所以最後上的原因是基於光阻剝落和 光阻殘留的考量，因 Green 的光阻剝落和光阻殘留極限皆較 Red 差，若最 後上將可避免光阻殘留。下圖 3-8 為 B→R 和 B→R→ G 的 SEM 照片，製程 條件除了轉速不同之外，其餘皆相同，膜厚估計Blue layer 0.6um、Red layer

1.0 um 和 Green layer 1.0um，因此從膜厚高低的判斷，即可得知何者為 Blue layer，何者為 Red layer。在 B→R 中，有輕微殘留情況，但尚可接受，而在 B→R→G 中，RGB pattern 並不是緊密接合，曝光量需要再提高，以確保無 間隙。

B→R B→R→ G 圖 3- 8 彩色濾光片紅藍綠 Pattern SEM 示意圖

在烘烤後，RGB 收縮量顯示如下(CAD pitch=5.6 um )，RGB 各顏色的 曲線分別代表烘烤前的CD trend，粉紅色的曲線代表各顏色烘烤後的 CD trend，平均的收縮量~ 0.15um。

圖 3- 9 彩色濾光片藍色光阻烘烤後收縮量示意圖

G G

圖 3-9 彩色濾光片紅色光阻烘烤後收縮量示意圖

圖 3- 10 彩色濾光片綠色光阻烘烤後收縮量示意圖

請注意，上述資料是建構在膜厚為0.6um 上，若不同膜厚須再 check。以 烘 烤後之CD 為準，若 RGB 要改變 0.1um 之 CD，則 Red、Green 和 Blue 的 曝光量分別需 70、130 和 160 msec，Blue 仍是最遲鈍的。