CN105845604A - 一种蚀刻过程中酸浓度的监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蚀刻过程中酸浓度的监控方法及系统。本发明通过获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量，根据产品数量和已建立的表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系的酸浓度变化模型，确定蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值。通过上述方式，本发明能够准确、快速确定蚀刻体系中不同酸的浓度值。

Description

一种蚀刻过程中酸浓度的监控方法及系统

技术领域

本发明涉及一种蚀刻过程中酸浓度的监控方法及系统。

背景技术

在TFT的制造过程中，蚀刻是必不可少的步骤，蚀刻酸液浓度的控制对于栅极和源、漏极蚀刻形状的形成和蚀刻线宽的控制具有极其重要的意义。如对于位于整个TFT基板最下层的栅极来说，蚀刻形状的好坏对以后各层膜的生长都有很大影响；对于源漏极来说，酸浓度过高会造成过蚀刻，从而引起驱动电流不足和显示不良；酸浓度过低则会造成蚀刻不足，引起开口率降低进而导致亮度及对比度降低。

在形成栅极和源、漏电极的蚀刻过程中，蚀刻酸液中的酸会不断地消耗，酸的浓度会逐渐降低，为避免以上蚀刻不良的发生，因而控制硝酸和醋酸的浓度精确至关重要。

现有的蚀刻工艺中，一般是通过在线光学式浓度计对蚀刻体系中的酸液进行浓度测定，然后基于测定值对蚀刻体系酸液进行补充。但是由于在线光学式浓度计是基于吸光光度法进行测量的，对于蚀刻过的酸液来说，体系中含有多种蚀刻产物，这些蚀刻产物中也有干扰吸收的物质，因而使浓度计量测值大于实际理论值。随着蚀刻片数的增加和酸液寿命的延长，蚀刻酸液中不断增大的蚀刻产物造成的酸浓度偏差会越来越大，系统会误认为酸浓度达标而减小不同酸的补液量，严重影响蚀刻质量。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何准确、快速确定蚀刻体系中不同酸的浓度值。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种蚀刻过程中酸浓度的监控方法，所述方法包括：获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量；根据所述产品数量和已建立的对应所述蚀刻体系的酸浓度变化模型，确定所述蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，所述酸浓度变化模型用于表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系。

其中，所述获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量之前，还包括：分别获取所述蚀刻体系在蚀刻不同产品数量后，蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值；根据获取的产品数量以及对应的蚀刻所述产品数量后蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值，以所述产品数量为自变量，所述不同酸的实际浓度值为函数，建立所述酸浓度变化模型。

其中，所述方法还包括：基于确定的所述蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，对所述蚀刻体系所消耗的酸液进行补充以满足蚀刻需求。

其中，所述蚀刻酸液中不同酸分别为硝酸、磷酸和冰醋酸。

其中，所述酸浓度变化模型为：

Y_HAC＝a3×x^q1+b3×x^q2+c3×x^q3+...+k3×x+m3；

其中，除所述Y_HNO3、Y_H3PO4、Y_HAC和x外，其余都为常数，且所述a1、b1、c1和k1，a2、b2、c2和k2，a3、b3、c3和k3不同时为0。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种蚀刻过程中酸浓度的监控系统，所述系统包括获取模块和确定模块，其中：所述获取模块用于获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量；所述确定模块用于根据所述产品数量和已建立的对应所述蚀刻体系的酸浓度变化模型，确定所述蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，所述酸浓度变化模型用于表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系。

其中，所述系统还包括模型构建模块，其特征在于，其中：所述获取模块用于分别获取所述蚀刻体系在蚀刻不同产品数量后，蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值；所述模型构建模块用于根据获取的产品数量以及对应的蚀刻所述产品数量后蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值，以所述产品数量为自变量，所述不同酸的实际浓度值为函数，建立所述酸浓度变化模型。

其中，所述系统还包括补液模块，其中：所述补液模块用于基于确定的所述蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，对所述蚀刻体系所消耗的酸液进行补充以满足蚀刻需求。

其中，所述蚀刻酸液中不同酸分别为硝酸、磷酸和醋酸。

其中，所述酸浓度变化模型为：

Y_HAC＝a3×x^q1+b3×x^q2+c3×x^q3+...+k3×x+m3；

其中，除所述Y_HNO3、Y_H3PO4、Y_HAC和x外，其余都为常数，且所述a1、b1、c1和k1，a2、b2、c2和k2，a3、b3、c3和k3不同时为0。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量，根据产品数量和已建立的表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系的酸浓度变化模型，确定蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值。从而可以最大程度减少蚀刻体系中随蚀刻产品数量增加而增多的蚀刻产物的干扰，实现准确、快速地在线测定和监控蚀刻酸液中各酸的浓度，并及时进行调整，为形成精准的蚀刻形状和稳定的蚀刻线宽提供保障。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种蚀刻过程中酸浓度的监控方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的构建模型的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种样品的酸浓度随蚀刻产品片数的变化关系示意图；

图4是本发明实施例提供的一种蚀刻过程中酸浓度的监控系统的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种蚀刻过程中酸浓度的监控方法的流程图，如图所示，本发明的蚀刻过程中酸浓度的监控方法包括以下步骤：

S101：获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量。

这里的已蚀刻的产品数量为已蚀刻的TFT的个数。

S102：根据产品数量和已建立的对应蚀刻体系的酸浓度变化模型，确定蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值。

本发明实施例中，酸浓度变化模型是用于表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系的。这里的不同酸，分别是指不同酸液中的硝酸、磷酸和冰醋酸。比如铝蚀刻液中，初始酸的含量大概为硝酸(1.8％～2.0％)、磷酸(70～72％)、冰醋酸(9.5％～10.5％)，不同蚀刻体系所用酸的含量会有所不同。随着蚀刻产品不断增加，则蚀刻液中的酸液会不断消耗从而使得不同酸的浓度会不断降低。

其中，在步骤S102之前，本发明实施例的方法还包括构建模型的步骤。其中，请参阅图2，本发明实施例的构建模型可以包括以下步骤：

S21：分别获取蚀刻体系在蚀刻不同产品数量后，蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值。

收集蚀刻不同产品数量后的蚀刻混酸样品，比如蚀刻A、A+N、A+2N、A+3N、A+4N……片后的蚀刻混酸样品。采用离线电位滴定仪准确量测混酸中各酸的实际浓度值。其中A为蚀刻A片时取的第一个样品，可根据实际蚀刻产品的类型和酸浓度的降低取值；N的取值可以灵活多变，举例来说，可以为50/100/200……等间隔，N取值越小搜集出来的数据越密集，拟合出来的函数模型越接近实际。另外，为使拟合出来的函数模型更符合实际，可以多次取点取样量测，用多次取点量测的平均值来建立模型。

S22：根据获取的产品数量以及对应的蚀刻产品数量后蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值，以产品数量为自变量，不同酸的实际浓度值为函数，建立酸浓度变化模型。

以当前蚀刻的产品片数为自变量，当前蚀刻酸液中不同酸的实际浓度值为函数，分别构建不同酸的浓度随蚀刻产品片数之间的函数模型。其中，其中一种样品的酸浓度随蚀刻产品片数的变化关系示意图可参阅图3。

其中，通过本发明的上述方法构建得到的不同酸的函数模型(Y_HNO3、Y_H3PO4、Y_HAC分别代表硝酸、磷酸和冰醋酸的浓度)分别为：

Y_HAC＝a3×x^q1+b3×x^q2+c3×x^q3+...+k3×x+m3；

其中，除所述Y_HNO3、Y_H3PO4、Y_HAC和x外，其余都为常数，且a1、b1、c1和k1，a2、b2、c2和k2，a3、b3、c3和k3不同时为0。

通过以上函数模型，可以获取蚀刻任意片数后蚀刻酸液中不同酸的实际浓度值。

在获取到蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量后，将产品数量导入酸浓度变化模型内，即可根据产品数量和已建立的对应蚀刻体系的酸浓度变化模型，确定蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值。

后续可以定期对函数模型进行确认和修正，以便通过模型确定的酸的浓度值更接近于实际值。

另外，在确定了不同酸的浓度值后，对蚀刻体系所消耗的酸液进行补充以满足蚀刻需求。也就是说，对蚀刻产品后的酸液进行补充到目标浓度后再进行下一次的蚀刻，从而避免因酸浓度降低而影响蚀刻效果。

本发明上述实施例中的蚀刻过程中酸浓度的监控方法，通过获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量，根据产品数量和已建立的表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系的酸浓度变化模型，确定蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值。从而可以最大程度减少蚀刻体系中随蚀刻产品数量增加而增多的蚀刻产物的干扰，实现准确、快速地在线测定和监控蚀刻酸液中各酸的浓度，并及时进行调整，为形成精准的蚀刻形状和稳定的蚀刻线宽提供保障。

同时，本发明能顺应TFT行业资源充分高效利用的潮流，可在排除蚀刻产物干扰的前提下，大大延长蚀刻液液药液的使用寿命，达到节约资源和药液降低成本的目的。

请参阅图4，图4是本发明实施例提供的一种蚀刻过程中酸浓度的监控系统的结构示意图，本实施例的监控系统用于执行上述图1-图2所示实施例的方法，如图所示，本实施例的监控系统100包括获取模块11以及确定模块12，其中：

获取模块11用于获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量。

这里的已蚀刻的产品数量为已蚀刻的TFT的个数。

确定模块12用于根据产品数量和已建立的对应蚀刻体系的酸浓度变化模型，确定蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，酸浓度变化模型用于表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系。

本发明实施例中，酸浓度变化模型是用于表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系的。这里的不同酸，分别是指不同酸液中的硝酸、磷酸和冰醋酸。比如铝蚀刻液中，初始酸的含量大概为硝酸(1.8％～2.0％)、磷酸(70～72％)、冰醋酸(9.5％～10.5％)，不同蚀刻体系所用酸的含量会有所不同。随着蚀刻产品不断增加，则蚀刻液中的酸液会不断消耗从而使得不同酸的浓度会不断降低。

其中，请继续参阅图4，本发明实施例的监控系统100还包括模型构建模块13，其中，模型构建模块13用于构建上述酸浓度变化模型。

其中，本实施例中的获取模块11还用于分别获取蚀刻体系在蚀刻不同产品数量后，蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值。

获取模块11具体用于收集蚀刻不同产品数量后的蚀刻混酸样品，比如蚀刻A、A+N、A+2N、A+3N、A+4N……片后的蚀刻混酸样品。采用离线电位滴定仪准确量测混酸中各酸的实际浓度值。其中A为蚀刻A片时取的第一个样品，可根据实际蚀刻产品的类型和酸浓度的降低取值；N的取值可以灵活多变，举例来说，可以为50/100/200……等间隔，N取值越小搜集出来的数据越密集，拟合出来的函数模型越接近实际。另外，为使拟合出来的函数模型更符合实际，可以多次取点取样量测，用多次取点量测的平均值来建立模型。

模型构建模块13用于根据获取的产品数量以及对应的蚀刻产品数量后蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值，以产品数量为自变量，不同酸的实际浓度值为函数，建立酸浓度变化模型。

模型构建模块13以当前蚀刻的产品片数为自变量，当前蚀刻酸液中不同酸的实际浓度值为函数，分别构建不同酸的浓度随蚀刻产品片数之间的函数模型。

其中，通过本发明的上述方法构建得到的不同酸的函数模型(Y_HNO3、Y_H3PO4、Y_HAC分别代表硝酸、磷酸和冰醋酸的浓度)分别为：

Y_HAC＝a3×x^q1+b3×x^q2+c3×x^q3+...+k3×x+m3；

其中，除所述Y_HNO3、Y_H3PO4、Y_HAC和x外，其余都为常数，且a1、b1、c1和k1，a2、b2、c2和k2，a3、b3、c3和k3不同时为0。

通过以上函数模型，可以获取蚀刻任意片数后蚀刻酸液中不同酸的实际浓度值。

在获取到蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量后，确定模块12将产品数量导入酸浓度变化模型内，即可根据产品数量和已建立的对应蚀刻体系的酸浓度模型，确定蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值。

另外，模型构建模块13后续可以定期对函数模型进行确认和修正，以便通过模型确定的酸的浓度值更接近于实际值。

另外，请继续参阅图4，本实施例的系统100还可以进一步包括补液模块14，补液模块14用于基于确定的蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，对蚀刻体系所消耗的酸液进行补充以满足蚀刻需求。

补液模块14用于在确定了不同酸的浓度值后，对蚀刻体系所消耗的酸液进行补充以满足蚀刻需求。也就是说，对蚀刻产品后的酸液进行补充到目标浓度后再进行下一次的蚀刻，从而避免因酸浓度降低而影响蚀刻效果。

上述本发明实施例提供的蚀刻过程中酸浓度的监控方法及系统，通过获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量，根据产品数量和已建立的表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系的酸浓度变化模型，确定蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值。通过本发明的方法，能克服蚀刻体系中不断增大的蚀刻产物的干扰，准确、快速地在线测定和监控铝蚀刻液混酸中各酸浓度，从而及时补充消耗的硝酸和醋酸用量。对于栅极和源、漏极蚀刻速度的调整，以及良好蚀刻形状的形成和稳定蚀刻线宽的控制，具有重大意义。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种蚀刻过程中酸浓度的监控方法，其特征在于，所述方法包括：

获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量；

根据所述产品数量和已建立的对应所述蚀刻体系的酸浓度变化模型，确定所述蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，所述酸浓度变化模型用于表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量之前，还包括：

分别获取所述蚀刻体系在蚀刻不同产品数量后，蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值；

根据获取的产品数量以及对应的蚀刻所述产品数量后蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值，以所述产品数量为自变量，所述不同酸的实际浓度值为函数，建立所述酸浓度变化模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于确定的所述蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，对所述蚀刻体系所消耗的酸液进行补充以满足蚀刻需求。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻酸液中不同酸分别为硝酸、磷酸和冰醋酸。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述酸浓度变化模型为：

$Y_{{\mathrm{HNO}}_3}=a1\×x^{n1}+b1\×x^{n2}+c1\×x^{n3}+...+k1\×x+m1;$

$Y_{H_3{\mathrm{PO}}_4}=a2\×x^{p1}+b2\×x^{p2}+c2\×x^{p3}+...+k2\×x+m2;$

Y_HAC＝a3×x^q1+b3×x^q2+c3×x^q3+…+k3×x+m3；

其中，除所述Y_HNO3、Y_H3PO4、Y_HAC和x外，其余都为常数，且所述a1、b1、c1和k1，a2、b2、c2和k2，a3、b3、c3和k3不同时为0。

6.一种蚀刻过程中酸浓度的监控系统，其特征在于，所述系统包括获取模块和确定模块，其中：

所述获取模块用于获取蚀刻体系当前已蚀刻的产品数量；

所述确定模块用于根据所述产品数量和已建立的对应所述蚀刻体系的酸浓度变化模型，确定所述蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，所述酸浓度变化模型用于表征蚀刻酸液中不同酸的浓度随蚀刻产品数量的变化关系。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括模型构建模块，其特征在于，其中：

所述获取模块用于分别获取所述蚀刻体系在蚀刻不同产品数量后，蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值；

所述模型构建模块用于根据获取的产品数量以及对应的蚀刻所述产品数量后蚀刻酸液中的不同酸的实际浓度值，以所述产品数量为自变量，所述不同酸的实际浓度值为函数，建立所述酸浓度变化模型。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括补液模块，其中：

所述补液模块用于基于确定的所述蚀刻体系当前蚀刻酸液中不同酸的浓度值，对所述蚀刻体系所消耗的酸液进行补充以满足蚀刻需求。

9.根据权利要求6-8任一项所述的系统，其特征在于，所述蚀刻酸液中不同酸分别为硝酸、磷酸和醋酸。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述酸浓度变化模型为：

$Y_{{\mathrm{HNO}}_3}=a1\×x^{n1}+b1\×x^{n2}+c1\×x^{n3}+...+k1\×x+m1;$

$Y_{H_3{\mathrm{PO}}_4}=a2\×x^{p1}+b2\×x^{p2}+c2\×x^{p3}+...+k2\×x+m2;$

Y_HAC＝a3×x^q1+b3×x^q2+c3×x^q3+…+k3×x+m3；

其中，除所述Y_HNO3、Y_H3PO4、Y_HAC和x外，其余都为常数，且所述a1、b1、c1和k1，a2、b2、c2和k2，a3、b3、c3和k3不同时为0。