CN1252457A - 根据累积处理数目而采用不同蚀刻时间的蚀刻系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种蚀刻系统及方法,利用一个单一定量的蚀刻剂蚀刻多个基板上的涂层而形成预定的图案时,根据基板的累积处理数目变化而采用不同的蚀刻时间。此系统包括:一蚀刻设备,其包括为了利用一个单一定量的蚀刻剂蚀刻多个基板上的涂层,从而形成预定的图案的蚀刻处理部和为了临时储藏内装有基板的卡匣的装载部;及一控制部,控制上述蚀刻设备的作业过程,该蚀刻设备是根据基板的累积处理数目不同,而采用不同的蚀刻时间。
Description
本发明涉及如半导体元件或液晶显示器(liquid crystal display；以下简称：LCD)等微电子装置的蚀刻系统及其蚀刻方法，特别是涉及一种根据微电子装置的累积处理数目而采用不同蚀刻时间的蚀刻系统及蚀刻方法。
如半导体元件及液晶显示器等微电子装置，集积有许多微细图案，而这种图案是通过多个制造工序而形成。其中有一种蚀刻工序，它包括：利用液体蚀刻剂的湿式蚀刻法，及利用等离子体(plasma)的干式蚀刻法。
下面，以LCD为例对过去使用的湿式蚀刻法做说明。
在制造液晶显示器时，有必要形成如闸极线和数据线等金属图案，这种金属图案是由含有硝酸(HNO3)的蚀刻剂蚀刻而成。在LCD上形成金属图案(或其他图案)而使用蚀刻剂时，为了降低制造成本，用一个单一的、预定用量的蚀刻剂制造多个LCD。但是，在使用一个预定量的蚀刻剂蚀刻多个LCD时，随着使用于蚀刻作业中的LCD数目(以下称‘累积处理数目’)增加，而导致蚀刻剂中的硝酸成份减少，所以，蚀刻比(etching ratio)也下降。因此，以相同的时间进行蚀刻工作而不考虑累积处理数目时，随着累积处理数目的增加，金属图案的临界尺寸(critical dimension；以下称‘CD’)也会增加。
图1是表示根据过去技术制造LCD时，累积处理数目与CD之间关系的图。
如图1所示，根据过去技术制造LCD时，蚀刻是以一预定时间(过蚀刻率‘overetch rate’)进行，而与累积处理数目无关。如图所示，当以此方式制造LCD时，随着累积处理数目的增加，CD值几乎是以直线增加。所以，在过去的LCD制造过程中，当CD值达到预定值(CD0)时，即300个装置时，就须替换蚀刻剂。
因此，利用这种现有技术制造LCD时，会相当浪费蚀刻剂，而增加制造成本。
本发明是为了解决上述问题而提出。
本发明的目的在于，根据装置的累积处理数目而采用不同的蚀刻时间，使CD值得到调整，从而减少蚀刻剂的替换次数。
为了实现上述目的，根据本发明一特征的蚀刻方法，是利用一个蚀刻剂，蚀刻多个基板上的涂层(layer)而形成预定的图案时，根据上述基板的累积处理数目而采用不同的蚀刻时间。
在此，采用不同蚀刻时间的方法，具体地说是，当上述基板的累积处理数目为从1至N个时，以T1蚀刻时间进行蚀刻，当上述基板的累积处理数目为N+1个以上时，以大于T1的T2蚀刻时间进行蚀刻工程，及根据上述基板的累积处理数目的变化而采用与之一一对应的蚀刻时间进行蚀刻工程。
根据本发明一特征的蚀刻系统包括：
一蚀刻处理部，用以利用一个蚀刻剂，蚀刻多个基板上的涂层而形成各自预定的图案；一蚀刻设备，其具有用以临时储藏内部含有上述基板的卡匣(cassette)的装载器；和，一控制部，用以控制上述蚀刻设备的蚀刻作业。在此，上述蚀刻设备根据上述基板的累积处理数目而设定不同的蚀刻时间。
此时，当上述基板的累积处理数目为从1至N个时，控制部向蚀刻设备部传送以T1时间为进行蚀刻工程时间的第一作业方法，当上述基板的累积处理数目为N+1个以上时，控制部向蚀刻设备传送以大于T1的T2时间为进行蚀刻工程时间的第二作业方法。上述蚀刻设备根据上述第一作业方法及第二作业方法进行蚀刻作业。
另外，上述蚀刻设备也可以根据与上述不同基板的累积处理数目一一对应的不同蚀刻时间进行蚀刻作业。这时，蚀刻设备可以预先把对基板的累积处理数目的蚀刻时间函数值储存在存储器中，然后，利用该函数值进行蚀刻作业。也可以预先通过试验测出上述基板的累积处理数目的最佳蚀刻时间，并把测得的值储存在存储器中，然后，从存储器中读取与上述累积处理数目相对应的最佳蚀刻时间进行蚀刻作业。
图1是表示根据过去技术制造LCD时，累积处理数目与CD之间关系的图；
图2是表示根据本发明实施例的蚀刻系统图；
图3是表示根据本发明第一实施例的蚀刻设备与控制部之间通讯内容的图；
图4是表示根据本发明第一实施例的累积处理数目、蚀刻时间与CD之间关系的图；及
图5是表示根据本发明第二实施例的累积处理数目、蚀刻时间与CD之间关系的图。
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
图2是表示根据本发明实施例的蚀刻系统图。
如图2所示，根据本发明实施例的蚀刻系统包括：蚀刻设备100和控制部200。蚀刻设备100包括：装载部120；蚀刻处理部140；和，搬运机器人160。
控制部200对蚀刻设备100的作业进行控制，具体地说，当相应的卡匣被装载到装载部120时，控制部200向蚀刻设备100传送应对卡匣内的玻璃基板进行蚀刻作业的作业方法，比如，蚀刻时间、蚀刻剂、蚀刻剂替换时间等。
装载部120是为了临时储存从自动运输装置(未图示)搬运来的卡匣，该卡匣内含有应在蚀刻设备中进行蚀刻作业的玻璃基板，当相应的卡匣被装载到装载部时，装载部就向控制部200传送卡匣已装载完毕的信息。
搬运机器人160，从上述卡匣内的玻璃基板中，取出应在蚀刻处理部140进行作业的玻璃基板，并搬运到蚀刻处理部140。
蚀刻处理部140根据控制部200传送来的作业方法，对上述玻璃基板进行蚀刻作业。
在本发明中，根据玻璃基板的累积处理数目的不同而采用不同的蚀刻时间，这时，控制不同蚀刻时间的方法有两种：一种是通过控制部200进行控制；另一种方法是通过蚀刻设备100自身进行控制。
下面，对通过控制部200进行蚀刻时间控制的本发明第一实施例进行说明。
在本发明第一实施例的蚀刻控制方法中，控制部200备有两个可在蚀刻设备中进行蚀刻作业的作业方法，各作业方法的蚀刻时间(过蚀刻率)互不相同。这时，作业方法是由控制部200向蚀刻设备100传送。具体而言，当替换蚀刻剂后，对第1至400个玻璃基板采用T1蚀刻时间(30％过蚀刻率)的作业方法进行蚀刻作业，对401至1000个玻璃基板采用T2蚀刻时间(60％过蚀刻率)的作业方法进行蚀刻作业，而第二蚀刻时间T2较第一蚀刻时间T1为长。如上所述，本发明的第一实施例在累积处理数目少于预定的数目(比如，400个)时，和大于预定的数目时，采用具有不同的蚀刻时间(过蚀刻率)的作业方法进行蚀刻工程。
关于玻璃基板数目(即累积处理数目)的判断，是通过控制部200从蚀刻设备接收装载到装载部120的卡匣开始到目前为止的累积处理数目的资料而完成。使用此一资料，控制部200能够，当累积处理数目少于所预定的数400个时，采用过蚀刻率为30％的作业方法，而在累积处理数目大于401个时，采用过蚀刻率为60％的作业方法进行蚀刻作业。
对此，参照图3进行详细说明。
图3是根据本发明第一实施例的设备100与控制部200之间通讯兡热莸图。首先，蚀刻设备100向控制部200传送要求装载卡匣的信息S11。得到要求装载卡匣的信息的控制部200，检索自身的数据库，查出内装有应在蚀刻设备100中进行作业的玻璃基板的卡匣的编号，然后向自动运送装置(未图示)下达指令，使上述正确的卡匣装载到蚀刻设备100上S12。如此，自动运送装置就从库存(未图示)中取出相应的卡匣，放到蚀刻设备的装载部120上，之后蚀刻设备100就向控制部200传送卡匣已装载完毕的信息S13。
此后，控制部200就向蚀刻设备100传送应答信号S14，并传送一要求至蚀刻设备100，要求有关玻璃基板的累积处理数目的信息S15。蚀刻设备100把计算出的累积处理数目资料传送给控制部200S16，接着，控制部200就把包括根据蚀刻设备传送的累积处理数目而选出的蚀刻时间(overetchrate)的作业方法传送给蚀刻设备，同时向蚀刻设备下达开始作业命令S17。那么，蚀刻设备100向控制部200传送应答信号S18，并开始启动设备S19。
如上所述，根据本发明第一实施例的蚀刻系统，把多个根据不同的累积处理数目而设定不同蚀刻时间的作业方法预先储存在存储器中，当玻璃基板被装载到装载部时，从蚀刻设备获得累积处理数目资料，然后，从多个作业方法中选出合适的作业方法传送给蚀刻设备，从而启动蚀刻设备。
另外，根据本发明第一实施例的蚀刻系统，当在装载部120中有玻璃基板的情况下替换蚀刻剂时，因累积处理数目发生变化，所以收到开始命令后，自动停止对等待中的玻璃基板的作业。当蚀刻剂替换完成后，从停止的蚀刻设备获得新的累积处理数目的信息，然后，依据该信息从新自动启动蚀刻设备。
图4是表示根据本发明第一实施例的累积处理数目、蚀刻时间与CD之间关系的图。如图4所示，当完成替换蚀刻剂后，累积处理数目从0至400个是以过蚀刻率为30％的蚀刻时间进行了蚀刻作业。这时，CD值随累积处理数目的增加而增加。相对的，当累积处理数目为401个以上时，是以过蚀刻率为60％的蚀刻时间进行蚀刻作业。这样，CD值在累积处理数目为401个时就减小，接着开始随累积处理数目的增加而增加。
所以，在同一CD值范围内，本发明与过去的蚀刻方法相比，用一定量的蚀刻剂可以制造更多的LCD。
下面的图表1，比较了根据过去技术的CD值和根据本发明的第一实施例方法的CD值。
图表1
| 累积处理数目 | 过蚀刻率(overetch rate) | ACI(μm)(目标4.1μm) | |
| 过 去 | 1-1000个基板 | 30％ | 4.312 |
| 第一实施例 | 1-400个基板 | 30％ | 4.131 |
| 401-1000个基板 | 60％ | 4.080 | |
| 平 均 | 4.105 | ||
如上图表1所示，过去的技术是与累积处理数目无关，以过蚀刻率为30％的蚀刻时间进行蚀刻作业，其结果ACI(after cleaning inspection)为4.312μm。这比目标值(4.1μm)大0.212μm。
但是，在本发明的第一实施例中，累积处理数目从1至400个是以过蚀刻率为30％的蚀刻时间进行蚀刻作业，累积处理数目从401至1000个是以过蚀刻率为60％的蚀刻时间进行了蚀刻作业。其结果各自的ACI值分别为4.312μm和4.080μm。因此，根据本发明的第一实施例的ACI平均值为4.105μm，这与目标值4.1μm是相一致的。
如上所示，根据本发明的第一实施例，与图1中过去的蚀刻作业方法相比，在接近目标值的CD范围内，能够对更多的LCD进行处理。
下面，对在设备中进行蚀刻时间控制的本发明第二实施例进行说明。
本发明第二实施例是利用设备100本身所具有的偏移程式(offsetprogram)进行控制的方法，即，设备100在同一作业方法内，根据累积处理数目自动变化蚀刻时间(过蚀刻率)进行蚀刻作业。也就是说，本发明的第二实施例与第一实施例不同，其并不以累积处理数目达到一定数时改变蚀刻时间(也就是过蚀刻率)，即，不是以不连续地变换蚀刻时间，而是在同一作业方法内根据累积处理数目的变化，采取与之相对应的蚀刻时间(过蚀刻率)进行蚀刻作业。所以，能够以一个作业方法进行蚀刻作业，对搬运到装载部120的玻璃基板可以用同一个作业方法启动设备开始作业。
这种在同一作业方法中，根据累积处理数目的变化而采取不同蚀刻时间的方法，可以有如下两种：第一种是采用对累积处理数目的工程时间函数值，进行蚀刻作业；及，第二种是预先根据累积处理数目测出最佳蚀刻时间，并把该值储存到存储器中，随后，设备可以从存储器中读取对应于累积处理数目的蚀刻时间进行玻璃基板的蚀刻作业。
图5是表示根据本发明第二实施例的累积处理数目、蚀刻时间与CD之间关系的图。如图5所示，根据本发明第二实施例的方法，在替换蚀刻剂后，随着累积处理数目的增加而增加了蚀刻时间，这样使CD值保持在一定范围内。所以，与图1中的过去使用的蚀刻技术相比，在同一CD范围内，能够制造更多的LCD。
以上对本发明的实施例做了说明，但本发明并不局限在上述实施例，其他多种变更与变型并不超出本发明的精神范围。比如，在本发明的第一实施例中，对具有两个蚀刻时间(作业方法)的蚀刻系统作了说明，但也可以使用在具有三个以上蚀刻时间的蚀刻系统中。
另外，上述实施例是以LCD为例做了说明，但是适用于除LCD以外其他半导体元件等微电子装置，是理所当然的。
如上所述，根据本发明，随累积处理数目的不同而设置不同的蚀刻作业时间进行蚀刻作业，就可以减少蚀刻剂的替换次数，从而能够增加产量，降低生产成本。
Claims (13)
1.一种利用一个单一定量蚀刻剂蚀刻多个基板上的涂层(laver)而形成预定图案的蚀刻方法，其特征是蚀刻时间根据基板的累积处理数目不同而改变。
2.按照权利要求1所述的蚀刻方法，其特征是上述基板的累积处理数目为从1至N个时，以T1蚀刻时间进行蚀刻作业，累积处理数目为大于N+1时，以大于T1的T2蚀刻时间进行蚀刻作业。
3.按照权利要求1所述的蚀刻方法，其特征是根据基板的累积处理数目不同，采用与之一一对应的不同蚀刻时间进行蚀刻作业。
4.按照权利要求3所述的蚀刻方法，其特征是利用对基板的不同累积处理数目的蚀刻时间函数值进行蚀刻作业。
5.按照权利要求3所述的蚀刻方法，其特征是其特征是根据基板的累积处理数目不同，采用与之一一对应的不同蚀刻时间进行蚀刻作业。不同累积处理数目的最佳蚀刻时间是由试验导出，且该最佳蚀刻时间被预存于一存储器中，并被蚀刻设备用以实行蚀刻。
6.按照权利要求1所述的蚀刻方法，其特征是上述基板为液晶显示器基板。
7.一种蚀刻系统，其包括：
一蚀刻设备，其包括为了利用一个单一定量的蚀刻剂蚀刻多个基板上的涂层，从而形成预定图案的蚀刻处理部和为了临时储藏内装有基板的卡匣的装载部；及
一控制部，用以控制上述蚀刻设备的作业过程，
其中该蚀刻设备是根据基板的累积处理数目不同，而采用不同的蚀刻时间。
8.按照权利要求7所述的蚀刻系统，其特征是当基板的累积处理数目为从1至N个时，控制部向蚀刻设备传送以T1蚀刻时间进行蚀刻作业的第一作业方法，当基板的累积处理数目为大于N+1时，控制部向蚀刻设备传送以大于T1的T2蚀刻时间进行蚀刻作业的第二作业方法，其中上述蚀刻设备是根据上述第一及第二作业方法进行蚀刻作业。
9.按照权利要求8所述的蚀刻系统，其特征是控制部在卡匣被装载到装载部时，从蚀刻设备获得累积处理数目的资料，然后向上述蚀刻设备传送第一或第二作业方法。
10.按照权利要求7所述的蚀刻系统，其特征是上述蚀刻设备是以与基板的不同累积处理数目相一一对应的不同蚀刻时间进行蚀刻作业。
11.按照权利要求10所述的蚀刻系统，其特征是上述蚀刻设备预先储存有对基板的累积处理数目的蚀刻时间函数值，并利用其函数值进行蚀刻作业。
12.按照权利要求10所述的蚀刻系统，其特征是不同累积处理数目的最佳蚀刻时间是由试验导出，且该最佳蚀刻时间被预存于存储器中，并被蚀刻设备用以实行蚀刻。
13.按照权利要求7所述的蚀刻系统，其特征是上述基板是液晶显示器基板。
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