CN102163567B - 一种工艺终点控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种工艺终点控制方法，搜索光谱信号中的波峰或平地，将所述搜到的波峰或平地作为拐点；所述波峰是指在其左右两侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度的光谱信号；所述平地是指在其左侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度，且其右侧连续一个以上的光谱信号强度只作符合要求的小幅波动的光谱信号；根据所述搜索到的拐点，确定所述光谱信号的工艺终点时间。本发明实施例同时公开了一种工艺终点控制装置。应用本发明实施例所述的方法和装置，能够准确方便地确定出较小暴露面积(Low Open Area)工艺的终点时间。

Description

一种工艺终点控制方法和装置

技术领域

本发明涉及工艺终点控制技术，特别涉及一种较小暴露面积(Low OpenArea)工艺中的终点控制方法和装置。

背景技术

在半导体工艺处理过程中，需要在硅片(Wafer)上加工出极细微尺寸的图形。而这些图形的形成方式，就是采用光刻技术将掩膜板上的电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上，再采用刻蚀技术，在硅片上没有光刻胶(电路图形)保护的区域留下永久的图形。

在刻蚀过程中，对于刻蚀深度有着严格的要求，如果刻蚀深度不足或过度，都会对工艺结果造成严重影响。而刻蚀深度与工艺步骤进行的时间有关，所以要控制刻蚀深度，就要控制各步骤的终点时间，即要进行工艺的终点控制(EPD，End Point Detection)。

终点控制是半导体工艺生产中的一项关键技术。近年来，随着半导体设计与制造技术的快速发展，该技术也变得愈加重要。终点控制的基本原理是：刻蚀材料以及刻蚀气体中的元素在刻蚀过程中会产生发射光谱，不同的元素具有不同波长(频率)的发射光谱，在刻蚀过程中，各元素对应的发射光谱随包含该元素的反应物或生成物的量进行变化。反应物或生成物的量越多，元素的发射光谱的强度越强，反之，元素的发射光谱的强度就越弱。当工艺进行步骤切换时，即终止一个步骤并开始一个新的步骤时，由于所使用的刻蚀气体以及刻蚀材料的不同，刻蚀过程中的一些主要元素，比如硅、碳、氟、氯等的发射光谱会发生明显的变化。终点控制软件通过对这些元素中的一个或多个的光谱信号进行数学分析，即可准确地找出工艺终点时间。

现有用于终点控制的方法主要包括：阈值(Threshold)方法以及差分/斜率(Slope)方法。

Threshold方法的基本思想是：设置一触发阈值(Trigger Percent)以及满意时间(Satisfaction Time)Δt，若某一时刻t1光谱信号的变化量小于设置的TriggerPercent，并且t1之后的Satisfaction Time内所有时间点对应的光谱信号的变化量均小于Trigger Percent，则确定工艺的终点时间为t1+Δt。图1为现有Threshold方法的实现原理图，具体步骤如下：

步骤1：对工艺光谱信号进行滤波及延时(Delay)处理，为该光谱信号设置一规范时间(Normalize Time)，计算位于Normalize Time内的各时间点对应的光谱信号的平均强度E，即对各时间点对应的光谱信号强度进行相加并求平均。

由于位于时间点初期的光谱信号波动较大，所以在实际应用中，可以先对光谱信号进行Delay处理，等信号平稳后再进行后续处理。本步骤中的NormalizeTime的具体取值可根据实际需要或根据经验设置。

步骤2：从Normalize Time之后的时间点开始，搜索满足Trigger Percent的第一个信号点S。

本步骤中的Trigger Percent为预先设置，其具体取值可根据实际需要或根据经验设置。搜索满足Trigger Percent的第一个信号点S，即指从Normalize Time之后的第一个时间点开始，判断哪个时间点上的光谱信号强度与E的差值小于预先设置的Trigger Percent，如果是，则确定该光谱信号为所需的信号点S。

当然，本步骤中判断哪个时间点上的光谱信号强度与E的差值小于预先设置的Trigger Percent，只是一种可用的判断光谱信号是否满足Trigger Percent的方式，在实际应用中，还可以采用其它方式，比如，判断哪个时间点上的光谱信号强度与E的差值绝对值小于预先设置的Trigger Percent；判断哪个时间点上的光谱信号强度与E求差值后的结果与E的比值小于预先设置的TriggerPercent；判断哪个时间点上的光谱信号强度与E求差值绝对值后的结果与E的比值小于预先设置的Trigger Percent等。

步骤3：在确定出的第一信号点S对应的时间点之后紧接着设置一Satisfaction Time，若Satisfaction Time内所有时间点上的光谱信号均满足TriggerPercent，则确定第一个信号点S对应的时间点加上Satisfaction Time之后得到的时间点为工艺的终点时间。

本步骤中的Satisfaction Time为预先设置，其具体取值可根据实际需要或根据经验设置。这里所提到的Satisfaction Time内所有时间点上的光谱信号均满足Trigger Percent，是指Satisfaction Time内所有时间点上的光谱信号强度与E的差值，或差值绝对值，或所述差值或差值绝对值与E的比值均小于预先设置的Trigger Percent。

如果Satisfaction Time内所有时间点上的光谱信号不完全满足TriggerPercent，即至少有一个光谱信号不满足TriggerPercent，则重新搜索时间点S，即重复执行步骤2，不再赘述。

对于一般的工艺，如，对于硅片的Open Area大于50％的工艺来说，由于硅片的Open Area比较大，在刻蚀过程中，一些主要元素的反应物或生成物的量比较多，各主要元素的发射光谱的强度都比较大，所以光谱信号的变化比较明显，终点控制过程中能够很容易地通过光谱信号变化的大小和趋势来确定工艺终点时间。其中，Open Area是指可刻蚀区域面积与硅片的总面积的比值。但是，对于一些Low Open Area的复杂工艺，由于工艺过程中一些主要元素的反应物或生成物的量都很小，相应地，各元素发射光谱的信号强度也都比较小，信号变化也不明显，所以，如果仍然采用Threshold方法进行终点控制，会很难准确确定终点时间。

现有技术中还提供了另外一种终点控制方法，Slope方法，具体实现如下：

步骤1：对工艺光谱信号进行滤波及Delay处理，为该光谱信号设置一差分阈值(S_C，Slope Count)以及一差分时间(S_T，Slope Time)。

Slope Count以及Slope Time的具体取值可根据实际需要或根据经验设置。

步骤2：计算第i点光谱信号的差分，具体计算方式为：

D_S(i)＝E_S(i)-E_S(i-1)＝Slope_S(i)×ΔT。

其中，D_S(i)表示第i点光谱信号的差分；E_S(i)表示第i点光谱信号强度；E_S(i-1)表示第i-1点，即第i点之前的时间点上的光谱信号强度；Slope_S(i)表示第i点光谱信号的斜率；ΔT表示采样周期。

原则上，在计算光谱信号的差分时，i的取值从时间点的起始位置开始，但在实际应用中，由于根据经验可知时间点的起始位置不可能为工艺的终点时间，所以通常将i的初始取值设置为30左右。

步骤3：若D_S(i)≤S_C，则将第i点光谱信号称为触发信号(Trigger Signal)，在接下来的Slope Time时间内，若所有的光谱信号均满足D_S(k∈S_T)≤S_C，则工艺的终点时间等于Trigger Signal对应的时间点加上Slope Time时间后对应的时间点；反之，若Slope Time时间内有光谱信号不满足D_S(k∈S_T)≤S_C，则需重新搜索Trigger Signal，即重复执行步骤2，不再赘述。

与Threshold方法一样，Slope方法也只适用于硅片的Open Area比较大的工艺，对于一些Low Open Area的复杂工艺，采用Slope方法很难准确确定终点时间。

发明内容

本发明实施例提供一种工艺终点控制方法，能够准确方便地确定出LowOpen Area工艺中的终点时间。

本发明实施例提供一种工艺终点控制装置，能够准确方便地确定出LowOpen Area工艺中的终点时间。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种工艺终点控制方法，该方法包括：

搜索光谱信号中的波峰或平地，将所述搜到的波峰或平地作为拐点；

所述波峰是指在其左右两侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度的光谱信号；所述平地是指在其左侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度，且其右侧连续一个以上的光谱信号强度只作符合要求的小幅波动的光谱信号；

根据所述搜索到的拐点，得到所述光谱信号的工艺终点时间。

所述搜索光谱信号中的波峰或平地之前，进一步包括：

对所述光谱信号进行滤波以及延时处理。

所述根据搜索到的拐点，得到所述光谱信号的工艺终点时间包括：

当所述搜索到的拐点为波峰时，紧邻所述拐点对应的时间点之后设置一满意时间；

判断所述满意时间内各时间点对应的光谱信号强度是否均小于所述拐点的强度，如果是，则将所述拐点对应的时间点加上所述满意时间后对应的时间点作为所述光谱信号的工艺终点时间；

当所述搜索到拐点为平地时，紧邻所述拐点对应的时间点之后设置一满意时间；

判断所述满意时间内各时间点对应的光谱信号强度是否均作符合要求的小幅波动，如果是，则将所述拐点对应的时间点加上所述满意时间后对应的时间点作为所述光谱信号的工艺终点时间。

所述根据搜索到的拐点，得到所述光谱信号的工艺终点时间包括：

对所述拐点前后两端的光谱信号分别采用不同的信号变换方式进行处理，使得所述拐点前端的光谱信号强度作符合要求的小幅波动，所述拐点后端的光谱信号强度呈明显下降趋势；

按照阈值或差分方法得到所述光谱信号的工艺终点时间。

所述对拐点前后两端的光谱信号分别采用不同的信号变换方式进行处理包括：

对所述拐点前端的每个光谱信号i按照以下方式进行处理：

求取拐点前所有光谱信号强度的最大值与拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值，以及变换前光谱信号i的强度与所述拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值；

求取所述变换前光谱信号i的强度与所述拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值与所述拐点前所有光谱信号强度的最大值与拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值的商；

求取所述商与拐点前所有光谱信号强度的标准差及预先设定的系数m的乘积；

求取拐点前所有光谱信号强度的平均值与所述乘积的和；

对所述拐点后端的每个光谱信号j按照以下方式进行处理：

求取拐点后所有光谱信号强度的最大值与拐点后所有光谱信号强度的最小值的差值，以及所述拐点后所有光谱信号强度的最大值与变换前光谱信号j的强度的差值；

求取所述拐点后所有光谱信号强度的最大值与变换前光谱信号j的强度的差值与所述拐点后所有光谱信号强度的最大值与拐点后所有光谱信号强度的最小值的差值的商；

求取所述商与拐点后所有光谱信号强度的标准差及预先设定的系数n的乘积；

求取拐点后所有光谱信号强度的平均值与所述乘积的差。

一种工艺终点控制装置，包括：搜索单元以及确定单元；

所述搜索单元，用于搜索光谱信号中的波峰或平地，将所述搜索到的波峰或平地作为拐点；所述波峰是指在其左右两侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度的光谱信号；所述平地是指在其左侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度，且其右侧连续一个以上的光谱信号强度只作符合要求的小幅波动的光谱信号；

所述确定单元，用于根据所述搜索单元搜索到的拐点，得到所述光谱信号的工艺终点时间。

该装置中进一步包括：

处理单元，用于对所述光谱信号进行滤波以及延时处理，并将所述经滤波及延时处理后的光谱信号发送给所述搜索单元。

所述搜索单元中进一步包括：波峰搜索子单元以及平地搜索子单元；

所述波峰搜索子单元，用于搜索光谱信号中的波峰，将所述搜索到的波峰作为拐点；

所述平地搜索子单元，用于搜索光谱信号中的平地，将所述搜索到的平地作为拐点。

所述确定单元中进一步包括：设置子单元以及判断子单元；

所述设置子单元，用于在紧邻所述拐点对应的时间点之后设置一满意时间；

所述判断子单元，用于判断所述满意时间内各时间点对应的光谱信号强度是否均小于所述拐点的强度，如果是，则将所述拐点对应的时间点加上所述满意时间后对应的时间点作为所述光谱信号的工艺终点时间；或者，判断所述满意时间内各时间点对应的光谱信号强度是否均作符合要求的小幅波动，如果是，则将所述拐点对应的时间点加上所述满意时间后对应的时间点作为所述光谱信号的工艺终点时间。

所述确定单元中进一步包括：信号变换子单元以及确定子单元；

所述信号变换子单元，用于对所述拐点前后两端的光谱信号分别采用不同的信号变换方式进行处理，使得所述拐点前端的光谱信号强度作符合要求的小幅波动，所述拐点后端的光谱信号强度呈明显下降趋势；

所述确定子单元，用于按照阈值方法或差分方法得到所述光谱信号的工艺终点时间。

与现有技术相比，本发明实施例所述方案针对Low Open Area工艺中的光谱信号特点，通过搜索光谱信号中的波峰或平地来获取拐点，并进而根据获取到的拐点确定终点时间，从而实现了准确方便地确定Low Open Area工艺中的终点时间。

附图说明

图1为现有Threshold方法的实现原理图。

图2为现有Low Open Area工艺中常用的两条光谱信号曲线示意图。

图3为本发明工艺终点控制方法实施例的流程图。

图4为本发明工艺终点控制装置实施例的组成结构示意图。

图5为本发明实施例中某一Low Open Area工艺中的两光谱曲线示意图。

图6为本发明实施例中对图5所示光谱曲线进行按本发明实施例所述方案进行信号变换后得到的光谱曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步地详细说明。

图2为现有Low Open Area工艺中常用的两条光谱信号曲线示意图(以下简称为光谱曲线)。其中，上面的图为OES220(波长为220nm)的元素对应的光谱曲线；下面的图为OES251(波长为251nm)的元素对应的光谱曲线。从图2可以看出，在通过多次实验确定出的工艺终点时间T＝108秒附近，两条光谱曲线都没有像现有Open Area比较大的工艺下对应的光谱曲线一样，在终点时间附近出现光谱信号强度大幅减少的“正常”趋势，而是变化趋势各异且变化很不明显，这也正是现有Threshold以及Slope方法不能准确确定出Low Open Area工艺中的终点时间的原因。但是，图2所示两条光谱曲线在终点时间附近也分别形成了一定的趋势：对于OES220的光谱曲线，在终点时间附近，光谱信号强度的变化趋势是先上升后下降，在终点时间前形成了一个小波峰；而对于OES251的光谱曲线，在终点时间附近，光谱信号强度的变化趋势是先上升然后再作小幅波动，在终点时间前形成了一块平地。由于图2所示两条光谱曲线为现有Low Open Area工艺中常用的两条光谱曲线，所以图2所示光谱信号强度变化趋势可以推广为所有LowOpen Area工艺中的光谱曲线的变化趋势。

通过上述分析可知，在实际应用中，可以通过搜索光谱信号中的波峰或平地，来实现Low Open Area工艺中的终点时间确定。基于上述思想，本发明实施例中提出了一种新的工艺终点控制方法，即，搜索光谱信号中的波峰或平地，将搜到的波峰或平地作为拐点；其中，波峰是指在其左右两侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度的光谱信号；平地是指在其左侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度，且其右侧连续一个以上的光谱信号强度只作符合要求的小幅波动的光谱信号；根据搜索到的拐点，确定光谱信号的终点时间。

下面通过具体的实施例，对本发明所述方案作进一步的详细说明：

图3为本发明工艺终点控制方法实施例的流程图。如图3所示，包括以下步骤：

步骤301：对获取到的光谱信号进行滤波处理以及Delay处理。

本步骤中，可以采用现有各种常用的滤波方式，如中值滤波、算术滤波以及一阶滞后滤波等，对获取到的光谱信号进行滤波，以降低光谱信号中的噪声。另外，由于位于时间点初期的光谱信号波动较大，所以在实际应用中，可以对光谱信号进行Delay处理，等信号平稳后再进行后续处理。

步骤302：搜索光谱信号中的波峰或平地，将搜到的波峰或平地作为拐点。

基于之前的介绍可知，Low Open Area工艺下光谱信号强度的变化一般会呈现两种趋势，即，先上升后下降，在终点时间前形成一个波峰；以及先上升后小幅波动，在终点时间前形成一块平地。也就是说，波峰，就是指其左右两侧连续多个光谱信号强度均小于波峰强度的光谱信号；平地是指在其左侧连续多个光谱信号强度均小于平地强度，且其右侧连续多个光谱信号强度只作符合要求的小幅波动的光谱信号。其中，哪种小幅波动算是符合要求可预先设置，比如，上下浮动范围不超过预先设置的阈值等。

本步骤中，可以按照上述波峰以及平地的特点对波峰和平地进行具体的定义，在进行波峰或平地的搜索时，按照所作定义进行相应搜索即可。比如：

定义1：如果某一光谱信号i同时满足

E(i)-E(i-1)≥0，E(i)-E(i-2)≥0，---，E(i)-E(i-k)≥0；

E(i)-E(i+1)≥0，E(i)-E(i+2)≥0，---，E(i)-E(i+k)≥0

则可确定该光谱信号i为波峰。

或者，如果某一光谱信号i同时满足

E(i)-E(i-1)≥0，E(i-1)-E(i-2)≥0，---，E(i-k+1)-E(i-k)≥0；

E(i)-E(i+1)≥0，E(i+1)-E(i+2)≥0，---，E(i+k-1)-E(i+k)≥0；

则可确定该光谱信号i为波峰。

其中，E(i)表示光谱信号i的强度；E(i-1)表示位于光谱信号i前一时间点上的光谱信号强度；待定参数k为波峰信号的判断条件数，为一大于0的整数，k越大，搜索到的波峰越准确，其值大小可根据实际需要或经验进行设置，建议将其设置为〔8，10〕中的一个值，即8、9或10。需要说明的是，上述定义中光谱信号i左右两侧所对应的k的取值也可以不相等，但通常情况下如本实施例所示设置为同一个值。

可以看出，上述定义1的两种定义方式中，后一种定义方式与前一种定义方式相比，要求更加严格，不但要求波峰两端的光谱信号强度都要小于波峰处的强度；而且，波峰左侧的各光谱信号强度必须遵循严格的递增顺序，而波峰右侧的各光谱信号强度必须遵循严格的递减顺序。

对于平地，可以采用如下的定义方式：

定义2：如果某一光谱信号i同时满足

E(i)-E(i-1)≥0，E(i)-E(i-2)≥0，---，E(i)-E(i-k)≥0；

|E(i+1)-E_M|≤E_S，|E(i+2)-E_M|≤E_S，---，|E(i+k)-E_M|≤E_S；

则确定该光谱信号i为平地。

或者，如果某一光谱信号i同时满足

E(i)-E(i-1)≥0，E(i-1)-E(i-2)≥0，---，E(i-k+1)-E(i-k)≥0；

|E(i+1)-E_M|≤nE_S，|E(i+2)-E_M|≤nE_S，---，|E(i+k)-E_M|≤nE_S；

则确定该光谱信号i为平地。

其中，E(i)表示光谱信号i的强度；E_M、E_S分别表示光谱信号强度数组E(i+1)、E(i+2)、---、E(i+k)的平均值与标准差，即方差的平方根；待定参数k为平地信号的判断条件数，为一大于0的整数，k越大，搜索到的平地信号越准确，其值大小可根据实际需要或经验进行设置，建议将其设置为〔8，10〕中的一个值，即8、9或10；n为E_S的系数，其具体取值也可根据实际需要或经验进行预先设置。

当然，上述定义1和定义2仅用于举例说明，并不用于限制本发明的技术方案，如果采用其它的定义方式，只要符合本发明实施例所述思想，能够完成本发明实施例所述功能，也是可以的。其它可能的具体定义方式不再一一列举。

按照上述对波峰以及平地的定义方式，在经过步骤301处理后的光谱信号中进行波峰以及平地的搜索，即搜索满足定义1或定义2所述条件的光谱信号。原则上，本步骤所述搜索过程需要按各光谱信号对应的时间点的顺序，从时间点的起始位置处开始进行搜索，但是根据经验可知，工艺终点时间不会位于起始时间点处，所以在实际应用中，可以从某一时间点，比如30秒处左右开始进行搜索。一旦搜索到波峰或平地后，则结束搜索过程。搜索到的波峰或平地即为本发明实施例中所需的拐点。

步骤303：根据搜索到的拐点，确定光谱信号的终点时间。

本步骤中，可以采用两种方式来确定光谱信号的终点时间：方式一，通过设置Satisfaction Time来确定终点时间，其中Satisfaction Time时间内各时间点对应的光谱信号都需要满足定义1或定义2中所定义的拐点右侧特性要求。方式二，通过在拐点前后两端采用不同的信号变换方式，使得终点时间附近的光谱信号变化具有明显的特征和规律，比如，通过不同的信号处理方式，使得拐点前端的光谱信号强度作符合要求的小幅波动，拐点后端的光谱信号强度呈明显下降趋势。然后，再按照现有Threshold或slope方法来确定光谱信号的终点时间。下面对这两种方式分别进行具体介绍：

方式一：

当搜索到的拐点为波峰时，在紧邻该拐点对应的时间点之后设置一Satisfaction Time；判断Satisfaction Time内各时间点对应的光谱信号强度是否均小于拐点处的强度，如果是，则用拐点对应的时间点加上Satisfaction Time，将计算得到的时间点确定为光谱信号的终点时间。

当搜索到拐点为平地时，在紧邻拐点对应的时间点之后设置一SatisfactionTime；判断Satisfaction Time内各时间点对应的光谱信号强度是否均作符合要求的小幅波动，如果是，则用拐点对应的时间点加上Satisfaction Time，将计算得到的时间点确定为光谱信号的终点时间。

方式二：

本发明实施例中提出一种新的信号变换方式，即，对于拐点前端的每个光谱信号i按照以下方式进行处理：

求取拐点前所有光谱信号强度的最大值与拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值，以及变换前光谱信号i的强度与拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值；求取变换前光谱信号i的强度与拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值与拐点前所有光谱信号强度的最大值与拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值的商；求该商与拐点前所有光谱信号强度的标准差及预先设定的系数m的乘积；求取拐点前所有光谱信号强度的平均值与所述乘积的和。

对拐点后端的每个光谱信号j按照以下方式进行处理：

求取拐点后所有光谱信号强度的最大值与拐点后所有光谱信号强度的最小值的差值，以及拐点后所有光谱信号强度的最大值与变换前光谱信号j的强度的差值；求取拐点后所有光谱信号强度的最大值与变换前光谱信号j的强度的差值与拐点后所有光谱信号强度的最大值与拐点后所有光谱信号强度的最小值的差值的商；求该商与拐点后所有光谱信号强度的标准差及预先设定的系数n的乘积；求取拐点后所有光谱信号强度的平均值与所述乘积的差。

具体实现如下所示：

将拐点前端的每个光谱信号按照E_A(i)＝Mean(Q)+m*Std(Q)*[(E_B(i)-Min(Q))/(Max(Q)-Min(Q))]方式进行变换。

其中，E_A(i)表示变换后的光谱信号的强度；E_B(i)表示变换前的光谱信号的强度；Mena(Q)表示拐点前所有光谱信号强度的平均值；Std(Q)表示拐点前所有光谱信号强度的标准差；Min(Q)表示拐点前所有光谱信号强度的最小值；Max(Q)表示拐点前所有光谱信号强度的最大值。

将拐点后端的每个光谱信号按照E_A(j)＝Mean(H)-n*Std(H)*[(Max(H)-E_B(j))/(Max(H)-Min(H))]方式进行变换。

其中，E_A(j)表示变换后的光谱信号的强度；E_B(j)表示变换前的光谱信号的强度；Mena(H)表示拐点后所有光谱信号强度的平均值；Std(H)表示拐点后所有光谱信号强度的标准差；Min(H)表示拐点后所有光谱信号强度的最小值；Max(H)表示拐点后所有光谱信号强度的最大值。

m、n分别为Std(Q)和Std(H)的系数，具体取值为可根据实际需要或根据经验预先设定。

将拐点前后两端的光谱信号分别按照上述方式进行处理后，即可使得终点时间附近的光谱信号变化具有明显的特征和规律，这样，后续按照现有Threshold或slope方法，即可确定光谱信号的终点时间。比如，可采用Threshold方法，在步骤302中搜索到的拐点之后设置一Satisfaction Time，并设置一个Trigger Percent；若Satisfaction Time内的所有时间点对应的光谱信号强度与拐点处的强度的差值均小于所设置的Trigger Percent，则将拐点处对应的时间点加上Satisfaction Time后对应的时间点作为所确定的光谱信号的终点时间。slope方法与Threshold方法类似，不再赘述。

当然，除方式二外，还可以采用其它的信号变换方式，对拐点前后两端的光谱信号进行处理，以使得终点时间附近的光谱信号变化具有明显的特征和规律，比如，幂函数变化、指数变换、对数变换以及其它已知的变换方式等。

上述方式一和方式二中的Satisfaction Time的具体取值可根据实际需要进行设置。通常情况下，采用本发明实施例所述方案确定出的拐点和待确定的终点时间离得很近。待确定的终点时间通常位于拐点对应的时间点之后的一两秒左右的时间点上。

基于上述方法，图4为本发明工艺终点控制装置实施例的组成结构示意图。如图4所示，该装置包括：搜索单元401以及确定单元402；

搜索单元401，用于搜索光谱信号中的波峰或平地，将搜到的波峰或平地作为拐点；其中，波峰是指在其左右两侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度的光谱信号；平地是指在其左侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度，且其右侧连续一个以上的光谱信号强度只作符合要求的小幅波动的光谱信号；

确定单元402，用于根据搜索单元401搜索到的拐点，确定光谱信号的终点时间。

此外，装置中还可进一步包括：处理单元403，用于对光谱信号进行滤波以及Delay处理，并将经滤波及Delay处理后的光谱信号发送给搜索单元401。

上述搜索单元401中进一步包括：波峰搜索子单元4011以及平地搜索子单元4012；

波峰搜索子单元4011，用于搜索光谱信号中的波峰，将搜索到的波峰作为拐点；具体实现可以是：按时间顺序依次判断光谱信号i是否同时满足

E(i)-E(i-1)≥0，E(i)-E(i-2)≥0，---，E(i)-E(i-k)≥0；

E(i)-E(i+1)≥0，E(i)-E(i+2)≥0，---，E(i)-E(i+k)≥0；

如果是，则确定光谱信号i为波峰；

或者，按时间顺序依次判断光谱信号i是否同时满足

E(i)-E(i-1)≥0，E(i-1)-E(i-2)≥0，---，E(i-k+1)-E(i-k)≥0；

E(i)-E(i+1)≥0，E(i+1)-E(i+2)≥0，---，E(i+k-1)-E(i+k)≥0；

如果是，则确定该光谱信号i为波峰；其中，E(i)表示光谱信号i的强度；E(i-1)表示位于光谱信号i前一时间点上的光谱信号强度；k为大于0的整数，取值为预先设定。

平地搜索子单元4012，用于搜索光谱信号中的平地，将搜索到的平地作为拐点；具体实现可以是：按时间顺序依次判断光谱信号i是否同时满足

E(i)-E(i-1)≥0，E(i)-E(i-2)≥0，---，E(i)-E(i-k)≥0；

|E(i+1)-E_M|≤E_S，|E(i+2)-E_M|≤W_S，---，|E(i+k)-E_M|≤E_S；

如果是，则确定该光谱信号i为平地；

或者，按时间顺序依次判断光谱信号i是否同时满足

E(i)-E(i-1)≥0，E(i-1)-E(i-2)≥0，---，E(i-k+1)-E(i-k)≥0；

|E(i+1)-E_M |≤nE_S，|E(i+2)-E_M|≤nE_S，---，|E(i+k)-E_M|≤nE_S；

如果是，则确定该光谱信号i为平地；

其中，E(i)表示光谱信号i的强度；E(i-1)表示位于光谱信号i前一时间点上的光谱信号强度；E_M、E_S分别表示光谱信号强度数组E(i+1)、E(i+2)、---、E(i+k)的平均值与标准差；k为大于0的整数，取值为预先设定；n为E_S的系数，取值为预先设定。

上述确定单元402中进一步包括：设置子单元4021以及判断子单元4022；

设置子单元4021，用于在紧邻所述拐点对应的时间点之后设置一Satisfaction Time；

判断子单元4022，用于判断Satisfaction Time内各时间点对应的光谱信号强度是否均小于拐点的强度，如果是，则将拐点对应的时间点加上SatisfactionTime后对应的时间点确定为光谱信号的终点时间；或者，判断Satisfaction Time内各时间点对应的光谱信号强度是否均作符合要求的小幅波动，如果是，则将拐点对应的时间点加上Satisfaction Time后对应的时间点确定为光谱信号的终点时间。

或者，上述确定单元402中进一步包括：信号变换子单元4023以及确定子单元4024；

信号变换子单元4023，用于采用不同的信号变换方式，分别对拐点前后两端的光谱信号进行处理，使得拐点前端的光谱信号强度作符合要求的小幅波动，拐点后端的光谱信号强度呈明显下降趋势；

确定子单元4024，用于按照Threshold或slope方法确定光谱信号的终点时间。

其中，信号变换子单元4023具体用于，对拐点前端的每个光谱信号按照E_A(i)＝Mean(Q)+m*Std(Q)*[(E_B(i)-Min(Q))/(Max(Q)-Min(Q))]方式进行处理；E_A(i)表示变换后光谱信号的强度；E_B(i)表示变换前光谱信号的强度；Mena(Q)表示拐点前所有光谱信号强度的平均值；Std(Q)表示拐点前所有光谱信号强度的标准差；Min(Q)表示拐点前所有光谱信号强度的最小值；Max(Q)表示拐点前所有光谱信号强度的最大值；

对拐点后端的每个光谱信号按照E_A(j)＝Mean(H)-n*Std(H)*[(Max(H)-E_B(j))/(Max(H)-Min(H))]方式进行处理；E_A(j)表示变换后光谱信号的强度；E_B(j)表示变换前光谱信号的强度；Mena(H)表示拐点后所有光谱信号强度的平均值；Std(H)表示拐点后所有光谱信号强度的标准差；Min(H)表示拐点后所有光谱信号强度的最小值；Max(H)表示拐点后所有光谱信号强度的最大值；m、n分别Std(Q)和Std(H)的系数，取值为预先设定。

可见，与现有技术相比，本发明实施例所述方案的最大特点就是引入了波峰以及平地两拐点的思想，并提出了一种新型的信号变换方法，使得终点时间附近的光谱信号变化具有明显的特征和规律，从而更好地根据所述拐点确定终点时间。为了更好地表现本发明实施例所述方案在Low Open Area工艺中确定终点时间时的准确性和可靠性，下面通过具体的仿真实例来作进一步地说明：

图5为本发明实施例中某一Low Open Area工艺中的两光谱曲线示意图。如图5所示，其中的上图为OES220的光谱曲线；下图为OES251的光谱曲线。由于实际的OES220和OES251光谱曲线数据量过大，所以图5所示两幅图中仅分别显示了终点时间附近的部分光谱曲线。两光谱曲线对应的工艺终点时间大约在T＝108秒左右。该值为通过多次实验确定或预先已知的一个准确值。

按照图3所示本发明方法对图5所示两条光谱曲线中的光谱信号进行处理，假设Delay时间设置为30秒，参数k设置为8。那么，可得到两条光谱曲线的拐点分别为T＝107.2秒以及T＝106.6秒。之后，对拐点前后两端的光谱信号，按照本发明实施例所述的信号变换方法进行处理，其中参数n和m分别设置为3和9，得到图6所示变换后的两条光谱曲线示意图。从图6可以看出，经过处理后，终点时间前后两端的光谱信号强度变化趋势明显。后续即可根据图6所示变换后的光谱信号强度信息确定终点时间，不再赘述。

总之，采用本发明实施例的技术方案，能够准确方便地确定出Low OpenArea工艺中的终点时间。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种工艺终点控制方法，其特征在于，该方法包括：

搜索光谱信号中的波峰或平地，将搜到的波峰或平地作为拐点；

所述波峰是指在其左右两侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度的光谱信号；所述平地是指在其左侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度，且其右侧连续一个以上的光谱信号强度只作符合要求的小幅波动的光谱信号；

根据所述拐点，得到所述光谱信号的工艺终点时间，包括：

对所述拐点前后两端的光谱信号分别采用不同的信号变换方式进行处理，使得所述拐点前端的光谱信号强度作符合要求的小幅波动，所述拐点后端的光谱信号强度呈明显下降趋势；按照阈值或差分方法得到所述光谱信号的工艺终点时间；

其中，所述对拐点前后两端的光谱信号分别采用不同的信号变换方式进行处理包括：

对所述拐点前端的每个光谱信号i按照以下方式进行处理：

求取拐点前所有光谱信号强度的最大值与拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值，以及变换前光谱信号i的强度与所述拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值；

求取所述变换前光谱信号i的强度与所述拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值与所述拐点前所有光谱信号强度的最大值与拐点前所有光谱信号强度的最小值的差值的商；

求取所述商与拐点前所有光谱信号强度的标准差及预先设定的系数m的乘积；

求取拐点前所有光谱信号强度的平均值与所述乘积的和；

对所述拐点后端的每个光谱信号j按照以下方式进行处理：

求取拐点后所有光谱信号强度的最大值与拐点后所有光谱信号强度的最小值的差值，以及所述拐点后所有光谱信号强度的最大值与变换前光谱信号j的强度的差值；

求取所述拐点后所有光谱信号强度的最大值与变换前光谱信号j的强度的差值与所述拐点后所有光谱信号强度的最大值与拐点后所有光谱信号强度的最小值的差值的商；

求取所述商与拐点后所有光谱信号强度的标准差及预先设定的系数n的乘积；

求取拐点后所有光谱信号强度的平均值与所述乘积的差。

2.根据权利要求1所述的工艺终点控制方法，其特征在于，所述搜索光谱信号中的波峰或平地之前，进一步包括：

对所述光谱信号进行滤波以及延时处理。

3.一种工艺终点控制装置，其特征在于，该装置包括：搜索单元以及确定单元；

所述搜索单元，用于搜索光谱信号中的波峰或平地，将搜索到的波峰或平地作为拐点；所述波峰是指在其左右两侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度的光谱信号；所述平地是指在其左侧连续一个以上的光谱信号强度均小于其自身强度，且其右侧连续一个以上的光谱信号强度只作符合要求的小幅波动的光谱信号；

所述确定单元，用于根据所述搜索单元搜索到的拐点，得到所述光谱信号的工艺终点时间；

其中，所述确定单元中进一步包括：信号变换子单元以及确定子单元；

所述信号变换子单元，用于对所述拐点前后两端的光谱信号分别采用不同的信号变换方式进行处理，使得所述拐点前端的光谱信号强度作符合要求的小幅波动，所述拐点后端的光谱信号强度呈明显下降趋势；

所述确定子单元，用于按照阈值方法或差分方法得到所述光谱信号的工艺终点时间。

4.根据权利要求3所述的工艺终点控制装置，其特征在于，该装置中进一步包括：

处理单元，用于对所述光谱信号进行滤波以及延时处理，并将经滤波及延时处理后的光谱信号发送给所述搜索单元。

5.根据权利要求3所述的工艺终点控制装置，其特征在于，所述搜索单元中进一步包括：波峰搜索子单元以及平地搜索子单元；

所述波峰搜索子单元，用于搜索光谱信号中的波峰，将搜索到的波峰作为拐点；

所述平地搜索子单元，用于搜索光谱信号中的平地，将搜索到的平地作为拐点。

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