一种刻蚀装置、刻蚀系统及刻蚀终点探测方法
技术领域
本发明涉及刻蚀技术领域,尤其涉及一种刻蚀装置、刻蚀系统及刻蚀终点探测方法。
背景技术
目前,在干法刻蚀过程中,通常应用EPD(End Point Detector;刻蚀终点探测)系统监控刻蚀装置中的刻蚀过程。参阅图1所示,刻蚀装置1包括EPD窗口2,EPD系统包括电荷耦合元件(CCD)3,电流/频率(I/F)回路4,以及计算机5;其中,EPD窗口2位于刻蚀装置1中刻蚀腔侧壁上的开口处,用于将刻蚀装置1在刻蚀过程中辉光放电产生的光信号透传至CCD3;CCD3将EPD窗口2发送的光信号转换为电信号后发送至I/F回路4,I/F回路将上述电信号进行处理后发送至计算机5,计算机5根据上述处理后的电信号的变化情况,判断是否到达刻蚀终点,以控制刻蚀装置1中的刻蚀过程。
通常,在干法刻蚀过程中,当刻蚀终点到达后,为了保证刻蚀完全,在刻蚀装置1中仍需要进行预设时长的过刻过程。在过刻过程中,由于EPD窗口2中的石英窗6位于刻蚀装置1侧壁中的开口处,因此,干法过刻过程中的等离子体等刻蚀气体将与石英窗6发生反应,从而腐蚀石英窗6;石英窗6与刻蚀气体反应后生成的物质将附着于石英窗6之上,导致EPD窗口2光强透过率下降,造成刻蚀终点检测错误,进而影响刻蚀工艺质量。
由此可见,目前存在刻蚀装置中EPD窗口损耗大,导致刻蚀装置稼动率低以及刻蚀终点检测不准确的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种刻蚀装置、刻蚀系统及刻蚀终点探测方法,用以解决现有技术中存在刻蚀装置稼动率低以及刻蚀终点检测不准确的问题。
本发明实施例提供的具体技术方案如下:
一种刻蚀装置,包括刻蚀腔,所述刻蚀腔包括终点探测窗口;其中:
所述终点探测窗口包括探测窗、终点探测窗口保护结构以及终点探测窗口保护结构驱动装置;
所述终点探测窗口保护结构,位于所述探测窗内侧,用于到达刻蚀终点时遮挡所述探测窗;
所述终点探测窗口保护结构驱动装置,与所述终点探测窗口保护结构连接,用于驱动所述终点探测窗口保护结构的打开或关闭。
一种刻蚀系统,包括如上所述的刻蚀装置,以及刻蚀终点探测系统,其中:
所述刻蚀终点探测系统包括信号处理装置,以及电荷耦合元件;
所述电荷耦合元件,位于所述刻蚀装置中的电荷耦合元件支架上,用于将所述刻蚀装置在刻蚀过程中产生的光信号转换为模拟电信号;
所述信号处理装置,与所述电荷耦合元件连接,用于将所述模拟电信号转换为数字电信号。
一种刻蚀终点探测方法,用于探测刻蚀装置的刻蚀终点,所述刻蚀装置包括设置有终点探测窗口的刻蚀腔,且所述终点探测窗口包括探测窗、终点探测窗口保护结构以及终点探测窗口保护结构驱动装置,所述方法包括:
从所述终点探测窗口探测所述刻蚀腔内刻蚀过程中所发射的光,并转换为电信号;
根据所述电信号判断是否到达刻蚀终点;
若达到刻蚀终点,所述终点探测窗口中的终点探测窗口保护结构驱动装置驱动所述终点探测窗口中的终点探测窗口保护结构遮挡所述探测窗。
本发明实施例中,刻蚀装置中的终点探测窗口包括终点探测窗口保护结构以及终点探测窗口保护结构驱动装置,且终点探测窗口保护结构用于完全遮挡或者不遮挡终点探测窗口。采用本发明技术方案,在刻蚀装置的终点探测窗口中添加终点探测窗口保护结构以及终点探测窗口保护结构驱动装置,当刻蚀装置中进行的刻蚀过程的刻蚀终点到达时,通过终点探测窗口保护结构驱动装置驱动终点探测窗口保护结构遮挡探测窗,从而保护了探测窗不受过刻过程中刻蚀气体的腐蚀,延长了探测窗的使用寿命,保证了终点检测的准确性,提高了刻蚀装置的稼动率。
附图说明
图1为现有技术中EPD系统结构示意图;
图2为本发明实施例一中刻蚀装置截面结构示意图一;
图3为本发明实施例一中刻蚀装置结构示意图;
图4为本发明实施例一中刻蚀装置俯视结构示意图;
图5为本发明实施例一中刻蚀装置截面结构示意图二;
图6为本发明实施例一中刻蚀装置截面结构示意图三;
图7为本发明实施例二中刻蚀系统结构示意图;
图8为本发明实施例三中终点刻蚀探测流程示意图;
图9(a)为本发明实施例中探测窗未受到腐蚀对应的光信号变化情况示意图;
图9(b)为本发明实施例中探测窗受到腐蚀后对应的光信号变化情况示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在刻蚀装置稼动率低以及刻蚀终点检测不准确的问题。本发明实施例中,在刻蚀装置的终点探测窗口中添加终点探测窗口保护结构以及终点探测窗口保护结构驱动装置,当刻蚀装置中进行的刻蚀过程的刻蚀终点到达时,通过终点探测窗口保护结构驱动装置驱动终点探测窗口保护结构遮挡探测窗,从而保护了探测窗不受过刻过程中刻蚀气体的腐蚀,延长了探测窗的使用寿命,保证了终点检测的准确性,提高了刻蚀装置的稼动率。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
实施例一
请参阅图2,为本发明实施例一中提供的刻蚀装置截面结构示意图一。如图2所示,实施例一提供的刻蚀装置包括刻蚀腔1′,且刻蚀腔1′包括终点探测窗口2′,其中,该刻蚀腔1′用于执行刻蚀过程,如干法刻蚀过程等,终点探测窗口2′用于透传刻蚀过程中生成的光信号。
具体的,终点探测窗口2′包括探测窗3′、终点探测窗口保护结构4′,终点探测窗口保护结构驱动装置5′,以及电荷耦合元件支架6′;其中,终点探测窗口保护结构4′,位于探测窗3′内侧,用于在刻蚀过程到达刻蚀终点时遮挡探测窗3′;终点探测窗口保护结构驱动装置5′,与终点探测窗口保护结构4′连接,用于驱动终点探测窗口保护结构4′向上移动或者向下移动;电荷耦合元件支架6′,位于探测窗3′除探测窗3′内侧以外的其他侧面,用于承载终点探测窗口2′中的各个部件。
可选的,上述探测窗3′可以为石英窗。
可选的,终点探测窗口保护结构4′的面积大于等于刻蚀腔1′中开口1″(参见图2中椭圆虚线框所示位置)的面积,以使得在刻蚀终点到达时,终点探测窗口保护结构4′能够完全遮挡探测窗3′,从而避免了过刻过程中刻蚀气体以及刻蚀生成物对探测窗3′造成的腐蚀,达到保护探测窗3′的目的,进而提高了刻蚀装置的稼动率以及保证了刻蚀终点检测的准确性。
可选的,上述终点探测窗口保护结构4′可以为一个阀门。此时,当刻蚀终点到达时,终点探测窗口保护结构驱动装置5′驱动终点探测窗口保护结构4′关闭;当刻蚀过程结束后,终点探测窗口保护结构驱动装置5′驱动终点探测窗口保护结构4′打开。
可选的,参阅图2所示,终点探测窗口保护结构4′位于电荷耦合元件支架6′内侧,且终点探测窗口保护结构驱动装置5′固定在电荷耦合元件支架6′外侧,终点探测窗口保护结构4′和终端探测窗口保护结构驱动装置5′之间为电荷耦合元件支架6′的底板(如图2中底板6″)。
可选的,参阅图2所示,终点探测窗口保护结构4′与终点探测窗口保护结构驱动装置5′之间还包括驱动杆7′,且驱动杆7′穿过电荷耦合元件支架6′中固定终点探测窗口保护结构驱动装置5′的底板6″,用于在终点探测窗口保护结构驱动装置5′的作用下驱动终点探测窗口保护结构4′向上移动或者向下移动,以使终点探测窗口保护结构4′完全遮挡或者不遮挡探测窗3′。其中,上述驱动杆7′可以为一个可伸缩杆状结构,通过终点探测窗口保护结构驱动装置5′驱动该驱动杆7′伸长或者缩短,以使终点探测窗口保护结构4′向上或者向下移动;驱动杆7′还可以为一个不可伸缩杆状结构,驱动杆7′的一部分位于终点探测窗口保护结构驱动装置5′中,通过终点探测窗口保护结构驱动装置5′驱动该驱动杆7′伸出或者收回,以使终点探测窗口保护结构4′向上或者向下移动。
请参阅图3,为本发明实施例一中图2所示刻蚀装置沿AA′方向的截面结构示意图。如图3所示,终点探测窗口保护结构驱动装置5′与电荷耦合元件支架6′之间还包括密封圈8′,且密封圈8′环绕驱动杆7′的四周。
可选的,在终点探测窗口保护结构驱动装置5′中固定在电荷耦合元件支架6′的侧面上设置一个密封圈8′相匹配的凹槽,将密封圈8′置于该凹槽中,且密封圈8′略高于凹槽所在的侧面。其中,密封圈8′的形状可以为环状,可以为矩形,也可以为不规则图形。采用上述技术方案,在终点探测窗口保护结构驱动装置5′和电荷耦合元件支架6′之间设置密封圈8′,且密封圈8′环绕驱动杆7′,使刻蚀腔1′、电荷耦合元件支架6′以及探测窗3′组成的结构为密封结构,从而防止刻蚀腔1′漏气,保证了刻蚀过程的顺利进行。
可选的,参阅图3所示,在电荷耦合元件支架6′上还包括导轨9′,导轨9′位于电荷耦合元件支架6′上与终点探测窗口保护结构4′的aa′边以及bb′边相对应的位置,用于使终点探测窗口保护结构4′沿着预设轨迹向上或者向下移动。
请参阅图4,为本发明实施例一中图3所示刻蚀装置沿BB′方向的俯视结构示意图。如图4所示,驱动杆7′截面面积小于终点探测窗口保护结构驱动装置5′的截面面积,具体驱动杆7′的截面面积与终点探测窗口保护结构驱动装置5′的截面面积之间的比例根据驱动杆7′的硬度,终点探测窗口保护结构4′的质量,以及终点探测窗口保护结构4′在移动过程中受到的摩擦力确定,即驱动杆7′的截面面积设置原则为足以驱动终点探测窗口保护结构4′向上或者向下移动。
请参阅图5,为本发明实施例一中提供的刻蚀装置截面结构示意图二。如图5所示,刻蚀装置还包括终点探测窗口保护结构手动按钮10′,位于终点探测窗口保护结构驱动装置5′上,用于手动控制终点探测窗口保护结构4′向上移动或者向下移动。当刻蚀装置无法获取到刻蚀终点到达信号时,可以通过终点探测窗口保护结构手动按钮10′使终点探测窗口保护结构驱动装置5′打开或者关闭终点探测窗口保护结构4′;或者,当需要临时打开或关闭终点探测窗口保护结构4′,如需要打开刻蚀腔1′执行保养或者故障处理等相关操作时,可以通过终点探测窗口保护结构手动按钮10′使终点探测窗口保护结构驱动装置5′打开或者关闭终点探测窗口保护结构4′。较佳的,刻蚀装置可以包含两个终点探测窗口保护结构手动按钮10′,一个终点探测窗口保护结构手动按钮用于控制终点探测窗口保护结构驱动装置5′驱动终点探测窗口保护结构4′向下移动,另一个终点探测窗口保护结构手动按钮用于控制终点探测窗口保护结构驱动装置5′驱动终点探测窗口保护结构4′向上移动;此外,上述终点探测窗口保护结构手动按钮10′还可以具有微调功能。
可选的,在电荷耦合元件支架底板6″′上增加密封装置,使终点探测窗口保护结构4′到达电荷耦合元件支架底板6″′时,能够与电荷耦合元件支架底板6″′紧密贴合,从而保证刻蚀腔1′中的刻蚀气体以及刻蚀生成物无法泄漏至终点探测窗口保护结构4′外侧,从而保护探测窗3′避免受到腐蚀。
请参阅图6,为本发明实施例一中提供的刻蚀装置截面结构示意图三。如图6所示,刻蚀装置还包括终点探测窗口保护结构位置检测装置11′,用于检测终点探测窗口保护结构4′是否完全遮挡探测窗3′。
采用上述技术方案,在刻蚀装置中增加终点探测窗口保护结构4′,当刻蚀终点到达时,通过该终点探测窗口保护结构4′完全遮挡探测窗3′,缩短了探测窗3′与刻蚀气体以及刻蚀生成物的接触时间,延长了探测窗3′的使用寿命,有效提高了刻蚀装置的稼动性;并且,由于通过探测窗3′将刻蚀过程中生成的光信号传递至其他设备,由其他设备检测刻蚀终点,因此,使探测窗3′避免受到腐蚀能够有效提高刻蚀终点检测的准确性,保证刻蚀过程的稳定性;此外,在刻蚀装置中增加手动按钮10′,当刻蚀装置出现异常无法获取刻蚀终点时,或者需要临时打开或关闭刻蚀装置时,能够通过手动按钮10′控制终点探测窗口保护结构4′,使探测窗3′在任何情况下都不受刻蚀气体以及刻蚀生成物的腐蚀,具有更强的可操作性。
实施例二
请参阅图7,为本发明实施例二中提供的刻蚀系统结构示意图。如图7所示,刻蚀系统包括刻蚀终点探测系统,以及如实施例一中所述的刻蚀装置;其中:刻蚀终点探测系统包括电荷耦合元件12′,信号处理装置13′,以及刻蚀终点检测设备14′。
具体的,电荷耦合元件12′位于刻蚀装置中的电荷耦合元件支架6′上,用于将刻蚀装置在刻蚀过程中产生的光信号转换为模拟电信号;信号处理装置13′,与电荷耦合元件12′连接,用于将上述模拟电信号转换为数字电信号;刻蚀终点检测设备14′,与信号处理装置13′连接,用于实时监控信号处理装置13′发送的数字电信号的变化量,并根据该数字电信号的变化量确定刻蚀终点是否到达。
可选的,刻蚀装置中的终点探测窗口保护结构驱动装置5′与刻蚀终点检测设备14′电连接,接收刻蚀终点检测设备14′发送的刻蚀终点到达信号。
可选的,上述信号处理装置13′可以通过电流/频率(I/F)回路实现,刻蚀终点检测设备14′可以通过计算机实现。
采用上述技术方案,通过终点探测窗口保护结构4′保护探测窗3′避免受到刻蚀气体已经刻蚀生成物的腐蚀,使刻蚀过程中产生的光信号能够顺利透传至刻蚀终点检测设备14′,从而保证了刻蚀终点检测结果的准确性。
实施例三
基于上述刻蚀终点探测系统,本发明实施例提供一种刻蚀终点探测方法,用于探测刻蚀装置中正在进行的刻蚀过程的刻蚀终点,参阅图7所示,该刻蚀装置包括设置有终点探测窗口2′的刻蚀腔1′,且终点探测窗口2′包括探测窗3′,终点探测窗口保护结构4′以及终点探测窗口保护结构驱动装置5′,参阅图8所示,探测刻蚀装置中进行的刻蚀过程终点的过程包括:
步骤800:从终点探测窗口2′探测刻蚀腔1′内刻蚀过程中所发射的光,并转换为电信号。
本发明实施例中,参阅图7所示,终点探测窗口2′将刻蚀腔1′内刻蚀过程中所发射的光进行透传,由刻蚀终点探测系统中的电荷耦合元件12′接收到终点探测窗口2′透传的光,并将该光转换为模拟电信号;由刻蚀终点探测系统中的信号处理装置13′将电荷耦合元件12′发送的模拟电信号转换为数字电信号。
步骤810:根据上述电信号判断是否到达刻蚀终点。
本发明实施例中,刻蚀终点探测系统中的刻蚀终点检测设备14′根据信号处理装置13′发送的数字电信号的变化量检测是否到达刻蚀终点。
步骤820:若达到刻蚀终点,终点探测窗口2′中的终点探测窗口保护结构驱动装置5′驱动终点探测窗口2′中的终点探测窗口保护结构4′遮挡探测窗3′。
本发明实施例中,当刻蚀终点检测设备14′检测到达刻蚀终点时,刻蚀终点检测设备14′向刻蚀装置发送刻蚀终点到达信号;刻蚀装置接收到该刻蚀终点到达信号时,终点探测窗口保护结构驱动装置5′驱动终点探测窗口保护结构4′遮挡探测窗3′。
可选的,刻蚀装置中的终点探测窗口保护结构驱动装置5′与刻蚀终点检测设备14′电连接,接收刻蚀终点检测设备14′发送的刻蚀终点到达信号。
可选的,参阅图7所示,刻蚀装置还包括终点探测窗口保护结构手动按钮10′,位于终点探测窗口保护结构驱动装置5′上;当终点探测窗口保护结构手动按钮10′接收到用户输入的关闭指令时,由终点探测窗口保护结构驱动装置5′根据上述关闭指令,关闭终点探测窗口保护结构4′。
可选的,刻蚀装置还包括终点探测窗口保护结构位置检测装置11′;当终点探测窗口保护结构位置检测装置11′检测到终点探测窗口保护结构4′到达指定位置时,指示终点探测窗口保护结构驱动装置5′停止关闭终点探测窗口保护结构4′。
采用本发明提供的刻蚀系统,改善刻蚀过程中刻蚀气体对探测窗的腐蚀,以及降低刻蚀生成物的附着,延长了探测窗的使用寿命(如探测窗的使用寿命可以由可以刻蚀出800片产品延长至8000片产品),有效降低了设备维护成本;并且,当对探测窗进行维护保养时,可手动操作终点探测窗口保护结构关闭探测窗口,无需打开刻蚀腔,从而不破坏刻蚀腔中的真空环境,有效提高了设备稼动率,提高了产能。此外,请参阅图9(a),为本发明实施例中探测窗未受到腐蚀对应的光信号变化情况示意图,图9(b)为本发明实施例中探测窗受到腐蚀后对应的光信号变化情况示意图,由图9(a)和图9(b)可见,当探测窗受到腐蚀后,能够使刻蚀终点检测设备检测的光强强度变化量出现误差,从而影响到刻蚀终点的准确定位,而采用本发明提供的终点探测窗口保护结构能够保护探测窗不受刻蚀气体以及刻蚀过程的腐蚀,保证了刻蚀终点定位的准确性。
综上所述,本发明实施例中,刻蚀装置包括刻蚀腔1′,且刻蚀腔1′包括终点探测窗口2′,终点探测窗口2′包括探测窗3′、终点探测窗口保护结构4′,终点探测窗口保护结构驱动装置5′;其中,终点探测窗口保护结构4′,位于探测窗3′内侧,用于在刻蚀过程到达刻蚀终点时遮挡探测窗3′;终点探测窗口保护结构驱动装置5′,与终点探测窗口保护结构4′连接,用于驱动终点探测窗口保护结构4′向上移动或者向下移动。采用本发明技术方案,在刻蚀装置的终点探测窗口中添加终点探测窗口保护结构以及终点探测窗口保护结构驱动装置,当刻蚀装置中进行的刻蚀过程的刻蚀终点到达时,通过终点探测窗口保护结构驱动装置驱动终点探测窗口保护结构遮挡探测窗,从而保护了探测窗不受过刻过程中刻蚀气体的腐蚀,延长了探测窗的使用寿命,保证了终点检测的准确性,提高了刻蚀装置的稼动率。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样,倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。