TWI659258B

TWI659258B - 蝕刻時間偵測方法及蝕刻時間偵測系統

Info

Publication number: TWI659258B
Application number: TW107117485A
Authority: TW
Inventors: 蕭郁倫
Original assignee: 亞智科技股份有限公司
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2019-05-11
Also published as: CN110530825A; TW202004331A

Abstract

一種蝕刻時間偵測方法，包括以下步驟：依據配方資料執行蝕刻製程；於蝕刻時間中的判斷時間內接收由複數組光感測元件所傳輸之透光率數值；依據配方資料，分別擷取由各組光感測元件所傳輸之複數個透光率數值，以產生相應之複數個計算數值；於判斷時間內處理計算數值，以產生相應各組光感測元件之數值分佈資料；以及比對數值分佈資料，以決定一過蝕刻時間。此外，一種蝕刻時間偵測系統亦被提出。

Description

蝕刻時間偵測方法及蝕刻時間偵測系統

本發明是有關於一種製程方法與製程系統，且特別是有關於一種用於濕製程之蝕刻時間偵測方法與蝕刻時間偵測系統。

在濕製程蝕刻中，製程溶液濃度越高或溫度越高，基板上的薄膜被移除的速率就越快，但是過高的蝕刻率會造成嚴重的底切(under-cutting)現象，或過低的蝕刻率會造成蝕刻不足(under-etching)而發生局部完成之現象，因此蝕刻率必須被適當的控制。

再者，蝕刻的時間係與製程溶液對薄膜材質的蝕刻率有關，為避免蝕刻速率不均的情況，因此需要一過蝕刻製程的方式以移除殘餘的薄膜，而習用技術係以在設定固定的時間之後執行過蝕刻(Over-etching)的製程，但因製程中其他參數變化(例如：被蝕刻物、腔內溫度、藥液濃度、基板傾斜程度或板面殘餘藥液)而時常有殘餘薄膜厚度在蝕刻期間的不均。習用技術係由工程人員依其經驗法則替換製程溶液來調整配方，以維持過蝕刻時間在一定控制範圍內，但不同產品會有不同的過蝕刻時間，亦無法通用上述經驗法則去替換，或者工程人員必須視產品特性去控管製程溶液的品質；又或者，即便是同一產品，製程溶液衰退時，過蝕刻時間的判斷點會偏移(shift)，因而無法精確判斷過蝕刻之起始時間，造成過度蝕刻或蝕刻不全，進而影響產品品質與良率，且也徒增製程監控與製程藥液操作上的困難度，並且花費時程高。

另外，習用技術偵測基板時，基板的薄膜厚度在蝕刻製程期間會不斷變化，如何有效判讀有效訊號亦是一大難題。又或者，習用技術容易受到噴灑溶液或殘存於基板上的水氣的影響，導致接收到無效的光雜訊，而基板若進行左右搖擺時或基板之擺放位置或傾斜情況，亦會造成無效偵測訊號之回授，因此這些情況均會造成判讀有效偵測訊號的困難度，進而降低對於蝕刻時間偵測的判斷。

因此，如何改良並能提供一種『蝕刻時間偵測方法與蝕刻時間偵測系統』來避免上述所遭遇到的問題，係業界所亟待解決之課題。

本發明的一目的在於，能精確判斷過蝕刻時間，同時降低製程監控與製程藥液操作上的困難度。

本發明的一目的在於，藉由過蝕刻時間之判斷，達到完整蝕刻基板之目的。

本發明的另一目的在於，能有效判讀透光率數值之偵測訊號，可藉此濾除不必要之雜訊，這些不必要之雜訊包含因噴灑溶液或位於基板上的水氣造成之回授訊號，因基板擺放位置與方位造成回授訊號誤差，或因基板左右搖擺的影響造成偵測位置不定。

本發明的一實施例提出一種蝕刻時間偵測方法，包括以下步驟：依據一配方資料執行一蝕刻製程，其中配方資料包括一蝕刻時間；於蝕刻時間中的一判斷時間內接收由複數組光感測元件所傳輸之複數個透光率數值；依據配方資料，分別擷取由各組光感測元件所傳輸之複數個透光率數值，以產生相應之複數個計算數值；於判斷時間內處理計算數值，以產生相應各組光感測元件之一數值分佈資料；以及比對數值分佈資料，以決定一過蝕刻時間。

本發明之一實施例提出一種蝕刻時間偵測系統，包括一參數儲存單元、一製程單元以及一資料處理單元。參數儲存單元用以提存一配方資料。製程單元包括複數組光感測元件。資料處理單元連接參數儲存單元與製程單元，資料處理單元將配方資料傳輸至製程單元，製程單元依據配方資料執行一蝕刻製程，且資料處理單元接收由各組光感測元件所傳輸之複數個透光率數值，其中資料處理單元包括一濾波模組與一演算模組，濾波模組依據配方資料分別擷取由各組光感測元件所傳輸之複數個透光率數值，以產生相應複數個計算數值，演算模組處理計算數值，以產生相應各組光感測元件之數值分佈資料，演算模組比對數值分佈資料，以決定一過蝕刻時間。

基於上述，在本發明的蝕刻時間偵測方法與蝕刻時間偵測系統，係以複數組光感測元件偵測基板之透光率數值，藉由配方資料並比對各組光感測元件之數值分佈資料，來過濾出無效或不合理之雜訊與數值分佈資料，以判斷出過蝕刻時間，並經由過蝕刻時間之判斷，達到完整蝕刻基板之目的。

再者，本發明係依據時間區間之透光率數值狀態，以計算出預測時間區間的預測數值範圍，進而判定預測時間區間接收之透光率數值是否符合預設數值範圍，使得預測時間區間接收之透光率數值係能與時間區間之透光率數值有較佳之關聯程度，如此一來，若受到噴灑溶液或殘存於基板上的水氣的影響，導致光感測元件偵測之透光率數值有雜訊之狀況，使得接收之透光率數值與時間區間之透光率數值差異甚大而導致接收到無效的透光率數值，或者前後時間之透光率數值之走向有誤而導致接收到不合理之透光率數值，本發明可藉此濾除無效或不合理之透光率數值，來降低造成無效偵測訊號之回授的情況；更甚者，基板若進行左右搖擺時，透光率數值亦會隨著基板擺動狀況而有變動，但本發明仍可有效維持透光率數值之走向，達到濾除雜訊之目的，進而提升對於蝕刻時間偵測的判斷。

為讓本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此限制本發明的保護範圍。

圖1為本發明之蝕刻時間偵測系統的示意圖。圖2為圖1之製程單元之一實施例的示意圖。請先參閱圖1。在本實施例中，蝕刻時間偵測系統10係適用於各種濕蝕刻製程，蝕刻時間偵測系統10包括一製程單元11、一參數儲存單元12以及一資料處理單元13。

製程單元11中設有複數組光感測元件112，光感測元件112於本實施例中為一穿透式光感測元件，以圖2為例，本發明製程單元11例如為一蝕刻槽V1，待蝕刻之基板F1自製程單元11一側被送入來進行蝕刻，基板F1於其邊緣具有無效區F3，無效區F3之範圍可依實際產品之不同需求而設定，基板F1上具有待蝕刻之薄膜F2，基板F1底下可配置滾輪(未繪示)來使基板F1來回擺動，基板F1於蝕刻槽V1內進行蝕刻製程。光感測元件112例如為一穿透式光感測元件，其包含複數組對應之一光訊號發射裝置B1與一光訊號接收裝置B2，光訊號發射裝置B1用以對基板F1發射光訊號L1，光訊號接收裝置B2用以接收光訊號發射裝置B1發射並穿透基板F1之光訊號L1，以光訊號L1之強弱以判讀透光率數值，而基板F1之薄膜F2厚度係與透光率數值成反比，故可藉由光感測元件112收集這些透光率數值，以取得薄膜F2被蝕刻移除之程度。在本實施例中，光感測元件112例如為3組，然本發明不限制光感測元件112之數量與配置。

請復參見圖1，參數儲存單元12係作為一資料庫，可透過硬體(例如積體電路)、軟體(例如處理器執行之程式指令)或其組合來實現通訊連線與提存之功能，例如記憶體。參數儲存單元12係用以提存一配方資料122，使用者可依據實際機台與製程之不同需求而設定或預先存儲配方資料122之參數，舉例而言，參數包括蝕刻液種類，例如為鋁酸；參數包括藥液種類，例如為硝酸、醋酸及磷酸等組成物；參數包括蝕刻時間，例如為120秒；參數可為判斷時間，此判斷時間中，資料處理單元13，判斷是否達到過蝕刻時間，例如為40秒；參數可為製程數值，在此以蝕刻率為200/秒為例，在其他實施例中，製程數值可為透光率；參數可為單位時間，例如以1秒作為單位時間；參數可為每單位時間資料量，例如以每秒讀取光感測元件112傳輸訊號資料量為10筆；參數可為取樣範圍，以界定所需擷取製程數值之上、下限值；參數可為允許誤差值，例如為20%；參數可為藥液使用時間或循環次數；參數可為各組光感測元件112之補償值，以補償光感測元件112與基板F1之配置角度造成的誤差值。

資料處理單元13連接製程單元11，資料處理單元13係可透過硬體(例如積體電路)、軟體(例如處理器執行之程式指令)或其組合來實現通訊連線與邏輯判斷之功能，例如電腦或其他計算機裝置。在本實施例中，資料處理單元13係接收外部設備14之連線請求並等待接收外部設備14之命令C，外部設備14可為一電腦或其他計算機裝置輸入介面。資料處理單元13接收該命令C後並傳輸至製程單元11，例如對基板F1進行蝕刻之命令。

另一方面，資料處理單元13連接參數儲存單元12，資料處理單元13包括一濾波模組132與一演算模組134，濾波模組132連接演算模組134。資料處理單元13用以接收由參數儲存單元12所傳輸之配方資料122，並將配方資料122傳輸至製程單元11，製程單元11依據配方資料122，以對基板F1執行蝕刻製程，與此同時，資料處理單元13用以收集或接收由前述複數組光感測元件112所傳輸之複數個透光率數值，濾波模組132依據配方資料122分別擷取由各組光感測元件112所傳輸之複數個透光率數值，濾波模組132係可依據一時間區間之製程數值與允許誤差值，以產生一預測時間區間之一預測數值範圍，濾波模組132依據預測數值範圍，擷取符合預測數值範圍內每個光感測元件112之透光率數值，以產生相應各組光感測元件112的複數個計算數值，並將計算數值存取至演算模組134。演算模組134處理處理各組光感測元件112的複數個計算數值，以產生各組光感測元件112的一數值分佈資料，演算模組134比對各組光感測元件112之數值分佈資料，以決定一過蝕刻時間(Over- Etching Time)，亦即決定開始過蝕刻製程的時間點。需說明的是，蝕刻終點在於一蝕刻製程結束蝕刻一基板之時間點，本發明在於推定過蝕刻時間來判斷蝕刻終點，在其他實施例中，蝕刻終點可為基板結束蝕刻進入風乾階段之時間點等。

圖3為本發明的蝕刻時間偵測方法的流程圖。請參閱圖3，本實施例的蝕刻時間偵測方法S10係可用於如圖1所示蝕刻時間偵測系統10。蝕刻時間偵測方法S10包括以下步驟S11~S15。進行步驟S11，依據一配方資料122執行一蝕刻製程，其中配方資料122包括一蝕刻時間。以圖1為例，資料處理單元13係接收外部設備14之連線請求並等待接收外部設備14之命令C，資料處理單元13接收該命令C後並傳輸至製程單元11，製程單元11依據配方資料122執行蝕刻製程，配方資料122之參數包括蝕刻液種類、藥液種類、蝕刻時間、判斷時間、製程數值、單位時間、每單位時間資料量、取樣範圍、允許誤差值、藥液使用時間或循環次數以及各組光感測元件112之補償值。

接著進行步驟S12，於蝕刻時間中的一判斷時間內接收由複數個光感測元件112所傳輸之複數個透光率數值。以圖1與圖2為例，每一組光感測元件112對基板F1擷取透光率數值，並傳輸至資料處理單元13。接著，進行步驟S13，依據配方資料122，分別擷取由各組光感測元件112所傳輸之複數個透光率數值，以產生相應之複數個計算數值。以圖1為例，濾波模組132依據配方資料122分別擷取由各組光感測元件112所傳輸之複數個透光率數值，據以計算出各組光感測元件112相對應之複數個計算數值。此外，濾波模組132依據配方資料122中每單位時間資料量之數量來擷取光感測元件112傳輸之透光率數值。

具體而言，步驟S13可包括以下步驟S132至步驟S136，請參閱圖4，圖4為圖3中依據配方資料擷取透光率數值的流程圖。蝕刻時間依據一單位時間區分成複數個時間區間，蝕刻時間包含連續之一時間區間與一預測時間區間，其中預測時間區間為時間區間加上單位時間。進行步驟S132，依據配方資料122中的一製程數值與一允許誤差值，以產生預測時間區間之一預測數值範圍，其中製程數值係為在時間區間之各組光感測元件112相應之計算數值，允許誤差值係在預測時間區間依據配方資料所調整。以圖1為例，濾波模組132依據時間區間之狀態，由參數儲存單元12提取配方資料122而具有一動態參數矩陣，動態參數矩陣係依據配方資料122(包含製程條件)對應不同之時間所計算出的一線性物理模型，並藉由配方資料122中的製程數值與允許誤差值計算出預測時間區間之一預測數值範圍，其中配方資料112中的製程數值係為在時間區間之各組光感測元件112相應之計算數值，計算數值即符合預測數值範圍內各組光感測元件112的透光率數值，而允許誤差值係依據蝕刻時間及不同的時間而有不同之增益。具體為例，時間區間例如為蝕刻時間中的某一時間區間，預測時間區間則為某一時間區間的下一時間區間，其中下一時間區間為某一時間區間加上單位時間，光感測元件112在下一時間區間(預測時間區間)輸入之透光率數值係與某一時間區間(時間區間)輸入之透光率數值有關係。預測時間區間輸入之透光率數值、時間區間輸入之透光率數值以及允許誤差值分別具有相應之動態參數矩陣，故可由現在時間(時間區間)之透光率數值來計算下一時間(預測時間區間)之預測數值範圍，亦即，會以現在時間(時間區間)輸入之透光率數值為基準，計算預測下一時間(預測時間區間)之透光率數值。

進行步驟S134，依據預測數值範圍，擷取符合預測數值範圍內各組光感測元件112的透光率數值，以作為預測時間區間之各組光感測元件112相應之計算數值。以圖1為例，濾波模組132依據預測數值範圍，濾波模組132將預測時間區間符合預測數值範圍內各組光感測元件112的各透光率數值，作為預測時間區間之各組光感測元件112相應之各計算數值；反之，濾波模組132判斷光感測元件112之某些透光率數值並未符合預測數值範圍內，濾波模組132將會修正動態參數矩陣，例如使動態參數矩陣的數值為零，進而讓此預測時間區間的透光率數值無法被讀取至資料處理單元13，藉此達到濾除雜訊之目的。進行步驟S136，更新預測時間區間之各組光感測元件112相應之計算數值至製程數值。以圖1為例，濾波模組132將步驟S134中預測時間區間之各組光感測元件112相應之計算數值更新至製程數值，作為下一次計算依據，直到蝕刻時間中的判斷時間內為止。

由上述步驟S132至步驟S136可知，本實施例之蝕刻時間偵測方法S10係依據時間區間之透光率數值狀態，以計算出預測時間區間的預測數值範圍，進而判定預測時間區間接收之透光率數值是否符合預設數值範圍，使得預測時間區間接收之透光率數值係能與時間區間之透光率數值有較佳之關聯程度，如此一來，若受到噴灑溶液或殘存於基板上的水氣的影響，導致光感測元件112偵測之透光率數值有雜訊之狀況，使得接收之透光率數值與時間區間之透光率數值差異甚大而導致接收到無效的透光率數值，或者前後時間之透光率數值之走向有誤而導致接收到不合理之透光率數值，本發明可藉此濾除無效或不合理之透光率數值；又或者，本實施例之蝕刻時間偵測方法S10藉由上述作法，不會受到基板之擺放位置或傾斜情況的影響，降低造成無效偵測訊號之回授的情況；更甚者，基板若進行左右搖擺時，透光率數值亦會隨著基板擺動狀況而有變動，但經由本實施例蝕刻時間偵測方法S10之上述作法，可有效維持透光率數值之走向，達到濾除雜訊之目的，進而提升對於蝕刻時間偵測的判斷。

請復參見圖3，於步驟S13濾除無效或不合理之透光率數值後，以圖11A為例，圖11A為透光率數據分布資料一實施例的示意圖，圖11A之縱軸為透光率，圖11A之縱軸橫軸為時間，各計算點N1係對應於各時間區間各組光感測元件112相應之各計算數值，於圖11A之橫軸上依據單位時間區分有第一時間區間T1、第二時間區間T2、第三時間區間T3、第四時間區間T4、第五時間區間T5與第六時間區間T6，且第一時間區間T1、第二時間區間T2、第三時間區間T3、第四時間區間T4、第五時間區間T5與第六時間區間T6內分別有複數個計算點N1；於圖11A之縱軸上依據配方資料122設定之上限值R1與下限值R2。進行步驟S14，於判斷時間內處理計算數值，以產生相應各組光感測元件112之數值分佈資料。以圖1為例，演算模組134接收由前述濾波模組132所傳輸各組光感測元件112之計算數值，演算模組134處理每個計算數值，以產生相應各組光感測元件112之數值分佈資料。具體而言，步驟S14可包括以下步驟S142至步驟S144，請參閱圖5，圖5為圖3中產生光感測元件的數值分佈資料的流程圖。進行步驟S142，在一取樣範圍內，演算模組134依據各時間區間內各組光感測元件112的各計算數值，以產生相應之一初步分佈資料(見圖11B)。步驟S142可包括以下步驟S21至步驟S22，請參閱圖6，圖6為圖5中產生初步分佈資料的流程圖。進行步驟S21，於各時間區間比較各組光感測元件112的計算數值，以圖11A為例。演算模組134分別於第一時間區間T1、第二時間區間T2、第三時間區間T3、第四時間區間T4、第五時間區間T5與第六時間區間T6內比較每個計算點N1之計算數值。接著，進行步驟S22，演算模組134選取各組光感測元件112在各時間區間複數個計算點N1之計算數值的最大值，以作為相應之第一擷取數值，以圖11B為例，圖11B為產生初步分佈資料一實施例的示意圖，圖11B之縱軸為透光率，圖11B之橫軸為時間，透過步驟S22，演算模組134分別於第一時間區間T1、第二時間區間T2、第三時間區間T3、第四時間區間T4、第五時間區間T5與第六時間區間T6內選取每個計算點N1之計算數值的最大值並作為第一擷取點P1，初步分佈資料包括複數個第一擷取點P1，各第一擷取點P1係對應於各時間區間各組光感測元件112的一第一擷取數值。

接著，進行步驟S144，演算模組134依據各組光感測元件112的初步分佈資料中第一擷取點P1之間之數值變化關係，以篩選出相應之數值分佈資料。步驟S144可包括以下步驟S23至步驟S24，請參閱圖7，圖7為圖5中篩選出數值分佈資料的流程圖。進行步驟S23，在取樣範圍內，依各時間區間之時序，擷取符合一斜率條件之第一擷取點作為相應之一第二擷取點。步驟S23可包括以下步驟S232至步驟S236，請參閱圖8，圖8為圖7中擷取第二擷取點的流程圖。進行步驟S232，在取樣範圍內，演算模組134依各時間區間之時序，由各第一擷取點之間尋找一初始點與一最末點。以圖11B為例，位於第一時間區間T1內之第一擷取點P1即為初始點，位於第六時間區間T6內之第一擷取點P1即為最末點。接著，進行步驟S234，由初始點開始至最末點，計算連續三個第一擷取點之兩斜率，以圖11C為例，圖11C為計算斜率一實施例的示意圖。演算模組134計算連續三個時間區間之第一擷取點之兩斜率：由第一時間區間T1開始，演算模組134計算第一時間區間T1、第二時間區間T2與第三時間區間T3之第一擷取點P1之兩斜率，第一時間區間T1之第一擷取點P1至第二時間區間T2之第一擷取點P1之間的斜率為第一斜率M1，第二時間區間T2之第一擷取點P1至第三時間區間T3之第一擷取點P1之間的斜率為第二斜率M2；接著，演算模組134計算第二時間區間T2、第三時間區間T3與第四時間區間T4之第一擷取點P1之兩斜率，第二時間區間T2之第一擷取點P1至第三時間區間T3之第一擷取點P1之間的斜率為第二斜率M2，第三時間區間T3之第一擷取點P1至第四時間區間T4之第一擷取點P1之間的斜率為第三斜率M3；接著，演算模組134計算第三時間區間T3、第四時間區間T4與第五時間區間T5之第一擷取點P1之兩斜率，第三時間區間T3之第一擷取點P1至第四時間區間T4之第一擷取點P1之間的斜率為第三斜率M3，第四時間區間T4之第一擷取點P1至第五時間區間T5之第一擷取點P1之間的斜率為第四斜率M4；接著，演算模組134計算第四時間區間T4、第五時間區間T5與第六時間區間T6之第一擷取點P1之兩斜率，第四時間區間T4之第一擷取點P1至第五時間區間T5之第一擷取點P1之間的斜率為第四斜率M4，第五時間區間T5之第一擷取點P1至第六時間區間T6之第一擷取點P1之間的斜率為第五斜率M5。

進行步驟S236，參閱圖11C與圖11D，圖11D為數值分布資料一實施例的示意圖，演算模組134比較兩斜率的方向，若兩斜率的方向相同，將符合兩斜率的方向相同的各第一擷取點作為相應之第二擷取點。以圖11C為例，第一時間區間T1內之第一擷取點P1做為初始點，以第一斜率M1的方向為基準，第二斜率M2的方向不同於第一斜率M1的方向，故不會擷取第三時間區間T3之第一擷取點P1，進而需要將第二時間區間T2之第一擷取點P1連接到第四時間區間T4之第一擷取點P1，第二時間區間T2之第一擷取點P1至第四時間區間T4之第一擷取點P1之間的斜率為第六斜率M6，進而判斷第一斜率M1與第六斜率M6的方向，由於第一斜率M1的方向相同於第六斜率M6的方向，故將第一時間區間T1之第一擷取點P1、第二時間區間T2之第一擷取點P1以及第四時間區間T4之第一擷取點P1作為相應之第二擷取點P2(如圖11D所示)。同理，第四斜率M4的方向不同於第一斜率M1的方向，故不會擷取第五時間區間T5之第一擷取點P1，進而需要將第四時間區間T4之第一擷取點P1連接到第六時間區間T6之第一擷取點P1，第四時間區間T4之第一擷取點P1至第六時間區間T6之第一擷取點P1之間的斜率為第七斜率M7，進而判斷第六斜率M6與第七斜率M7的方向，由於第六斜率M6的方向相同於第七斜率M7的方向，故將第四時間區間T4之第一擷取點P1以及第六時間區間T6之第一擷取點P1作為相應之第二擷取點P2(如圖11D所示)。

在步驟S23找到第二擷取點P2之後，進行步驟S24，在取樣範圍內，演算模組134依各時間區間之時序，判斷各第二擷取點P2是否符合一路徑條件。步驟S24可包括以下步驟S242至步驟S246，請參閱圖9，圖9為圖7中判斷各第二擷取點是否符合路徑條件的流程圖，進行步驟S242，在取樣範圍內，演算模組134依各時間區間之時序，計算連續兩個第二擷取點P2之一連線距離。接著，進行步驟S244，依各時間區間之時序，在各連線距離之間，搜尋各時間區間中各組光感測元件112的計算點N1與任一第二擷取點P2之距離是否小於相應之連線距離。以圖11D為例，第一時間區間T1之第二擷取點P2至第二時間區間T2之第二擷取點P2之連線距離為基準，搜尋第二時間區間T2內之每個計算點N1與第一時間區間T1之第二擷取點P2之距離是否小於前述之連線距離，若有，進行步驟S246，將計算點取代為第二擷取點P2。

請復參閱圖3，於步驟S14，產生每組光感測元件112之數值分佈資料後，進行步驟S15，比對各數值分佈資料，以決定一過蝕刻時間，亦即決定開始過蝕刻製程的時間點。需說明的是，蝕刻終點在於一蝕刻製程結束蝕刻一基板之時間點，本發明在於推定過蝕刻時間來判斷蝕刻終點，在其他實施例中，蝕刻終點可為基板結束蝕刻進入風乾階段之時間點等。步驟S15可包括以下步驟S151至步驟S159，請參閱圖10，圖10為圖3中比對複數個數值分佈資料的流程圖，進行步驟S151，演算模組134將各數值分佈資料中的各第二擷取點連線，以產生相應之一特徵曲線E1，其中各特徵曲線依據各時間區間區分成複數個時域曲線。以圖11E為例，圖11E為產生特徵曲線一實施例的示意圖，特徵曲線E1依據第一時間區間T1、第二時間區間T2、第三時間區間T3、第四時間區間T4、第五時間區間T5以及第六時間區間T6區分成一第一時域曲線D1、第二時域曲線D2、第三時域曲線D3、第四時域曲線D4、第五時域曲線D5以及第六時域曲線D6。

接著，進行步驟S153，演算模組134比對各數值分布資料中相鄰之各時間區間之相應之各時域曲線之面積比率及斜率，藉此搜尋相似之數值分佈資料。針對斜率，以圖11E為例，第一時域曲線D1之斜率為第一斜率M11；第二時域曲線D2之斜率為第二斜率M21；第三時域曲線D3之斜率為第三斜率M31；第四時域曲線D4之斜率為第四斜率M41；第五時域曲線D5之斜率為第五斜率M51；第六時域曲線D6之斜率為第六斜率M61。同理，另一組光感測元件132之數值分佈資料也應有對應上述之各時域曲線之第一斜率、第二斜率、第三斜率、第四斜率、第五斜率以及第六斜率。在本實施例中，係將某一組光感測元件之數值分佈資料的第一斜率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第一斜率；某一組光感測元件之數值分佈資料的第二斜率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第二斜率；某一組光感測元件之數值分佈資料的第三斜率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第三斜率；某一組光感測元件之數值分佈資料的第四斜率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第四斜率；某一組光感測元件之數值分佈資料的第五斜率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第五斜率；某一組光感測元件之數值分佈資料的第六斜率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第六斜率，以此類推。針對面積比率，以圖11E為例，第一時域曲線D1的面積為在第一時間區間T1內對應至透光率之積分面積；第二時域曲線D2的面積為在第二時間區間T2內對應至透光率之積分面積；第三時域曲線D3的面積為在第三時間區間T3內對應至透光率之積分面積；第四時域曲線D4的面積為在第四時間區間T4內對應至透光率之積分面積；第五時域曲線D5的面積為在第五時間區間T5內對應至透光率之積分面積；第六時域曲線D6的面積為在第六時間區間T6內對應至透光率之積分面積。第一時域曲線D1與第二時域曲線D2之面積比率為第一面積比率；第二時域曲線D2與第三時域曲線D3之面積比率為第二面積比率；第三時域曲線D3與第四時域曲線D4之面積比率為第三面積比率；第四時域曲線D4與第五時域曲線D5之面積比率為第四面積比率；第五時域曲線D5與第六時域曲線D6之面積比率為第五面積比率。同理，另一組光感測元件132之數值分佈資料也應有對應上述之各時域曲線之第一面積比率、第二面積比率、第三面積比率、第四面積比率以及第五面積比率。在本實施例中，係將某一組光感測元件之數值分佈資料的第一面積比率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第一面積比率；某一組光感測元件之數值分佈資料的第二面積比率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第二面積比率；某一組光感測元件之數值分佈資料的第三面積比率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第三面積比率；某一組光感測元件之數值分佈資料的第四面積比率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第四面積比率；某一組光感測元件之數值分佈資料的第五面積比率比對至另一組光感測元件之數值分佈資料的第五面積比率，以此類推。由此可知，針對面積比率，本實施例之步驟S153係比對相鄰之時間區間之相應之各時域曲線之面積比率，並非直接將某一組光感測元件之數值分佈資料的特徵曲線之面積與另一組光感測元件之數值分佈資料的特徵曲線之面積作比對。

接著，進行步驟S155，依據相鄰之各時間區間之相應之各時域曲線之面積比率及斜率之變化，若至少任兩個數值分佈資料中相鄰之各時間區間之相應之各該時域曲線之面積比率數值及斜率數值差異不大於一閥值，擷取至少兩個數值分佈資料。舉例而言，某一組光感測元件之數值分布資料的各個時域曲線之面積比率及斜率作為基準，另一組光感測元件之之數值分布資料的各個時域曲線之面積比率及斜率之變化依據前述步驟S153作比對，若某一組光感測元件的各個時域曲線之面積比率數值及斜率數值與另一組光感測元件的各個時域曲線之面積比率數值及斜率數值之差異不大於一閥值，其中閥值例如為10%，亦即，某一組光感測元件之數值分布資料與另一組光感測分布資料之相似度要高達90%，則這兩組光感測元件112之數值分佈資料就為有效的資料，而可被演算模組134所擷取使用。舉例而言，以圖1為例，三組光感測元件112若有兩組光感測元件112之數值分佈資料相似度高達90%，則這兩組光感測元件112之數值分佈資料就被判定有效的資料。當然，上述係以三組光感測元件112作為舉例，在其他較佳實施例中，若光感測元件112之組數大於三，則仍可依使用者設定之方式進行，例如若五組取三組符合判定標準，亦可視為有效之數值分佈資料。

接著，進行步驟S157，若有相似之各數值分佈資料，演算模組134搜尋各數值分佈位在取樣範圍之一下限值之下一時序之時間區間之計算點之計算數值。以圖11E為例，演算模組134搜尋位在取樣範圍之一下限值R2之下一時序之時間區間之計算點，即第六時間區間T6之後的計算點PN，該計算點PN同樣依據前述步驟擷取第六時間區間T6之後各該計算點之計算數值的最大值。如圖11F所示，圖11F為產生過蝕刻時間一實施例的示意圖，依據步驟S157找到第一計算點PN1與第二計算點PN2，其中第一計算點PN1對應於一組光感測元件112，第二計算點PN2係對應於另一組光感測元件112。接著，進行步驟S159，處理各計算數值對應之蝕刻時間之時序，以產生過蝕刻時間，在本實施例中，將各計算數值對應之蝕刻時間之時序平均。以圖11F為例，第一計算點PN1對應之蝕刻時間之時序為第一過蝕刻時間TN1，第二計算點PN2對應之蝕刻時間之時序為第二過蝕刻時間TN2，將第一過蝕刻時間TN1與第二過蝕刻時間TN2之時間平均後，可產生一過蝕刻時間TE。然本發明不對此加以限制，於其他實施例，可取第一過蝕刻時間TN1與第二過蝕刻時間TN2之最大值作為過蝕刻時間TE。當然，上述係以演算模組134擷取至兩組光感測元件112作為舉例，若符合前述步驟S151至步驟S155之判定標準符合之有效之數值分佈資料的光感測元件112之組數數量越多，演算模組134亦可依據前述步驟S157至步驟S159來產生過蝕刻時間。需說明的是，蝕刻終點在於一蝕刻製程結束蝕刻一基板之時間點，本發明在於推定過蝕刻時間來判斷蝕刻終點，在其他實施例中，蝕刻終點可為基板結束蝕刻進入風乾階段之時間點等。

綜上所述，在本發明的蝕刻時間偵測方法與蝕刻時間偵測系統，係以複數組光感測元件偵測基板之透光率數值，藉由配方資料並比對各組光感測元件之數值分佈資料，來過濾出無效或不合理之雜訊與數值分佈資料，以判斷出過蝕刻時間，並經由過蝕刻時間之判斷，達到完整蝕刻基板之目的。

此外，本發明並非直接將某一組光感測元件之數值分佈資料的特徵曲線之面積與另一組光感測元件之數值分佈資料的特徵曲線之面積作比對，而是比對不同組光感測元件之數值分布資料中各時間區間之相應之各時域曲線之面積比率及斜率，故依據時序透過相鄰時間區間之面積比率與斜率來判定不同組光感測元件之數值分布資料之趨勢與走向，較能有效判定不同組光感測元件之數值分布資料是否相似，故本發明不會受到基板之擺放位置或傾斜情況的影響。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧蝕刻時間偵測系統

11‧‧‧製程單元

112‧‧‧光感測元件

12‧‧‧參數儲存單元

122‧‧‧配方資料

13‧‧‧資料處理單元

132‧‧‧濾波模組

134‧‧‧演算模組

14‧‧‧外部設備

B1‧‧‧光訊號發射裝置

B2‧‧‧光訊號接收裝置

C‧‧‧命令

D1‧‧‧第一時域曲線

D2‧‧‧第二時域曲線

D3‧‧‧第三時域曲線

D4‧‧‧第四時域曲線

D5‧‧‧第五時域曲線

D6‧‧‧第六時域曲線

E1‧‧‧特徵曲線

F1‧‧‧基板

F2‧‧‧薄膜

F3‧‧‧無效區

L1‧‧‧光訊號

M1、M11‧‧‧第一斜率

M2、M21‧‧‧第二斜率

M3、M31‧‧‧第三斜率

M4、M41‧‧‧第四斜率

M5、M51‧‧‧第五斜率

M6、M61‧‧‧第六斜率

M7‧‧‧第七斜率

N1‧‧‧計算點

P1‧‧‧第一擷取點

P2‧‧‧第二擷取點

PN‧‧‧計算點

PN1‧‧‧第一計算點

PN2‧‧‧第二計算點

T1‧‧‧第一時間區間

T2‧‧‧第二時間區間

T3‧‧‧第三時間區間

T4‧‧‧第四時間區間

T5‧‧‧第五時間區間

T6‧‧‧第六時間區間

TN1‧‧‧第一過蝕刻時間

TN2‧‧‧第二過蝕刻時間

TE‧‧‧過蝕刻時間

R1‧‧‧上限值

R2‧‧‧下限值

V1‧‧‧蝕刻槽

S10‧‧‧蝕刻時間偵測方法

S11~S15‧‧‧步驟

S132~S136‧‧‧步驟

S142~S144‧‧‧步驟

S21~S24‧‧‧步驟

S232~S236‧‧‧步驟

S242~S246‧‧‧步驟

S151~S159‧‧‧步驟

圖1為本發明之蝕刻時間偵測系統的示意圖。圖2為圖1之製程單元之一實施例的示意圖。圖3為本發明的蝕刻時間偵測方法的流程圖。圖4為圖3中依據配方資料擷取透光率數值的流程圖。圖5為圖3中產生光感測元件的數值分佈資料的流程圖。圖6為圖5中產生初步分佈資料的流程圖。圖7為圖5中篩選出數值分佈資料的流程圖。圖8為圖7中擷取第二擷取點的流程圖。圖9為圖7中判斷各第二擷取點是否符合路徑條件的流程圖。圖10為圖3中比對複數個數值分佈資料的流程圖。圖11A為透光率數據分佈資料一實施例的示意圖。圖11B為產生初步分佈資料一實施例的示意圖。圖11C為計算斜率一實施例的示意圖。圖11D為數值分佈資料一實施例的示意圖。圖11E為產生特徵曲線一實施例的示意圖。圖11F為產生過蝕刻時間一實施例的示意圖。

Claims

一種蝕刻時間偵測方法，包括以下步驟：依據一配方資料執行一蝕刻製程，其中該配方資料包括一蝕刻時間；於該蝕刻時間中的一判斷時間內接收由複數組光感測元件所傳輸之複數個透光率數值；依據該配方資料，分別擷取由各組該光感測元件所傳輸之該些透光率數值，以產生相應之複數個計算數值；於該判斷時間內處理該些計算數值，以產生相應各組該光感測元件之數值分佈資料；以及比對該些數值分佈資料，以決定一過蝕刻時間。
如申請專利範圍第1項所述之蝕刻時間偵測方法，其中該蝕刻時間依據一單位時間區分成複數個時間區間，該蝕刻時間包含連續之一時間區間與一預測時間區間，該預測時間區間為該時間區間加上該單位時間，所述依據該配方資料，分別擷取由各組該光感測元件所傳輸之該些透光率數值，以產生相應之該些計算數值的步驟，包括以下步驟：依據該配方資料中的一製程數值與一允許誤差值，以產生該預測時間區間之一預測數值範圍，其中該製程數值係為在該時間區間之各組該光感測元件相應之該些計算數值，該允許誤差值係在該預測時間區間依據該配方資料所調整；依據該預測數值範圍，擷取符合該預測數值範圍內各組該光感測元件的該些透光率數值，以作為該預測時間區間之各組該光感測元件相應之該些計算數值；以及更新該預測時間區間之各組該光感測元件相應之該些計算數值至該製程數值。
如申請專利範圍第2項所述之蝕刻時間偵測方法，其中所述於該判斷時間內處理該些計算數值，以產生相應各組該光感測元件之該數值分佈資料的步驟，包括以下步驟：在一取樣範圍內，依據各該時間區間內各組該光感測元件的該些計算數值，以產生相應之一初步分佈資料，其中該初步分佈資料包括複數個第一擷取點，各該第一擷取點係對應於各該時間區間各組該光感測元件的一第一擷取數值；以及依據各組該光感測元件的該初步分佈資料中各該第一擷取點之間之數值變化關係，以篩選出相應之該數值分佈資料。
如申請專利範圍第3項所述之蝕刻時間偵測方法，其中所述依據各組該光感測元件的該初步分佈資料中該些第一擷取點之間之數值變化關係，以篩選出相應之該數值分佈資料的步驟，包括以下步驟：於各該時間區間比較各組該光感測元件的該些計算數值；以及選取各組該光感測元件在各該時間區間該些計算數值的最大值，以作為相應之該第一擷取數值。
如申請專利範圍第4項所述之蝕刻時間偵測方法，其中所述依據各組該光感測元件的該初步分佈資料中該些第一擷取點之間之數值變化關係，以篩選出相應之該數值分佈資料的步驟，包括以下步驟：在該取樣範圍內，依各該時間區間之時序，擷取符合一斜率條件之該些第一擷取點作為相應之一第二擷取點；以及在該取樣範圍內，依各該時間區間之時序，判斷該些第二擷取點是否符合一路徑條件。
如申請專利範圍第5項所述之蝕刻時間偵測方法，其中所述擷取符合該斜率條件之該些第一擷取點作為相應之該第二擷取的步驟，包括以下步驟：在該取樣範圍內，依各該時間區間之時序，由該些第一擷取點之間尋找一初始點與一最末點；由該初始點開始至該最末點，計算連續三個該第一擷取點之兩斜率；以及比較各該兩斜率的方向，若該兩斜率的方向相同，將符合該兩斜率的方向相同的各該第一擷取點作為相應之該第二擷取點。
如申請專利範圍第5項所述之蝕刻時間偵測方法，其中所述判斷該些第二擷取點是否符合該路徑條件的步驟，包括以下步驟：在該取樣範圍內，依各該時間區間之時序，計算連續兩個該第二擷取點之一連線距離；依各該時間區間之時序，在該些連線距離之間，搜尋各該時間區間中各組該光感測元件的該些計算點與任一該第二擷取點之距離是否小於相應之該連線距離，其中該些計算點係對應於各該時間區間各組該光感測元件相應之該些計算數值；以及若有，將該計算點取代為該第二擷取點。
如申請專利範圍第7項所述之蝕刻時間偵測方法，其中所述比對該些數值分佈資料，以決定該過蝕刻時間的步驟，包括以下步驟：將該些數值分佈資料中的該些第二擷取點連線，以產生相應之一特徵曲線，其中各該特徵曲線依據各該時間區間區分成複數個時域曲線；比對該些數值分布資料中相鄰之該些時間區間之相應之該時域曲線之面積比率及斜率；依據相鄰之各該時間區間之相應之該時域曲線之面積比率及斜率之變化，若至少任兩個該數值分佈資料中相鄰之各該時間區間之相應之該時域曲線之面積比率數值及斜率數值差異不大於一閥值，擷取該至少兩個該數值分佈資料；以及若有相似之該些數值分佈資料，搜尋該些數值分佈資料位在該取樣範圍之一下限值之下一時序之該時間區間之該計算數值；以及處理該些計算數值對應之該蝕刻時間之時序，以產生該過蝕刻時間。
如申請專利範圍第8項所述之蝕刻時間偵測方法，其中所述處理該些計算數值對應之該蝕刻時間之時序的步驟，包括以下步驟：將該些計算數值對應之該蝕刻時間之時序平均。
一種蝕刻時間偵測系統，包括：一參數儲存單元，用以提存一配方資料；一製程單元，包括複數組光感測元件；以及一資料處理單元，連接該參數儲存單元與該製程單元，該資料處理單元將該配方資料傳輸至該製程單元，該製程單元依據該配方資料執行一蝕刻製程，且該資料處理單元接收由各組該光感測元件所傳輸之複數個透光率數值，其中該資料處理單元包括一濾波模組與一演算模組，該濾波模組依據該配方資料分別擷取由各組該光感測元件所傳輸之該複數個透光率數值，以產生相應複數個計算數值，該演算模組處理該些計算數值，以產生相應各組該光感測元件之數值分佈資料，該演算模組比對該些數值分佈資料，以決定一過蝕刻時間。
如申請專利範圍第10項所述之蝕刻時間偵測系統，其中該濾波模組依據該配方資料中的一製程數值與一允許誤差值，以產生一預測時間區間之一預測數值範圍，該製程數值係為在一時間區間之各組該光感測元件相應之該些計算數值，該允許誤差值係在該預測時間區間依據該配方資料所調整，該濾波模組依據該預測數值範圍，擷取符合該預測數值範圍內各組該光感測元件的該些透光率數值，以作為該預測時間區間之各組該光感測元件相應之該些計算數值。
如申請專利範圍第11項所述之蝕刻時間偵測系統，其中該濾波模組更新該預測時間區間之各組該光感測元件相應之該些計算數值至該製程數值。
如申請專利範圍第10項所述之蝕刻時間偵測系統，其中在一取樣範圍內，該演算模組依據複數個時間區間內各組該光感測元件的該些計算數值，以產生相應之一初步分佈資料，該初步分佈資料包括複數個第一擷取點，各該第一擷取點係對應於各該時間區間各組該光感測元件的一第一擷取數值，該演算模組依據各組該光感測元件的該初步分佈資料中各該第一擷取點之間之數值變化關係，以篩選出相應之該數值分佈資料。
如申請專利範圍第13項所述之蝕刻時間偵測系統，其中該演算模組於各該時間區間比較各組該光感測元件的該些計算數值之數值，該演算模組選取各組該光感測元件在各該時間區間該些計算數值之數值的最大值，以作為相應之該第一擷取數值。
如申請專利範圍第13項所述之蝕刻時間偵測系統，其中在該取樣範圍內，依各該時間區間之時序，該演算模組擷取符合一斜率條件之該些第一擷取點作為相應之一第二擷取點，該演算模組在該取樣範圍內，依各該時間區間之時序，判斷該些第二擷取點是否符合一路徑條件。
如申請專利範圍第15項所述之蝕刻時間偵測系統，其中在該取樣範圍內，依各該時間區間之時序，該演算模組由該些第一擷取點之間尋找一初始點與一最末點，該演算模組由該初始點開始至該最末點，計算連續三個該第一擷取點之兩斜率，該演算模組比較各該兩斜率的方向，若該兩斜率的方向相同，將符合該兩斜率的方向相同的各該第一擷取點作為相應之該第二擷取點。
如申請專利範圍第15項所述之蝕刻時間偵測系統，其中在該取樣範圍內，依各該時間區間之時序，該演算模組計算連續兩個該第二擷取點之一連線距離，該演算模組依各該時間區間之時序，在該些連線距離之間，搜尋各該時間區間中各組該光感測元件的該些計算點與任一該第二擷取點之距離是否小於相應之該連線距離，該些計算點係對應於各該時間區間各組該光感測元件相應之該些計算數值，若有，該演算模組將該計算點取代為該第二擷取點。
如申請專利範圍第17項所述之蝕刻時間偵測系統，其中該演算模組將該些數值分佈資料中的各該第二擷取點連線，以產生相應之一特徵曲線，各該特徵曲線依據各該時間區間區分成複數個時域曲線，該演算模組比對該些數值分布資料中相鄰之該些時間區間之相應之該時域曲線之面積比率及斜率，該演算模組依據相鄰之各該時間區間之相應之該時域曲線之面積比率及斜率之變化，若至少任兩個該數值分佈資料中相鄰之該時間區間之相應之各該時域曲線之面積比率數值及斜率數值差異不大於一閥值，該演算模組擷取該至少兩個該數值分佈資料，若有相似之該些數值分佈資料，該演算模組搜尋該些數值分佈資料位在該取樣範圍之一下限值之下一時序之該時間區間之該計算數值，該演算模組處理該些計算數值對應之該蝕刻時間之時序，以產生該過蝕刻時間。
如申請專利範圍第18項所述之蝕刻時間偵測系統，其中該演算模組將該些計算數值對應之該蝕刻時間之時序平均。