CN111105972B - 光信号采集装置和刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光信号采集装置，所述光信号采集装置包括安装套筒、光信号收集件和透光件。所述光信号收集件包括导光腔，所述光信号收集件的导光腔的入口形成在所述光信号收集件的一端。所述安装套筒与所述光信号收集件上形成有所述导光腔的入口的一端固定连接。所述透光件设置在安装套筒内或所述安装套筒与所述光信号收集件之间，且从安装套筒的内腔出射的光能够穿过所述透光件进入所述导光腔。本发明还提供一种包括该光信号采集装置的刻蚀设备，在拆装所述刻蚀设备时，可以先将所述光信号采集装置以整体形式拆装，从而可以节省设备拆装的时间成本，提高生产效率。

Description

光信号采集装置和刻蚀设备

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种光信号采集装置和一种包括该光信号采集装置的刻蚀设备。

背景技术

在集成电路(IC，Integrated Circuit)的制造工艺中，刻蚀机是必不可少的设备，随着刻蚀制程的逐渐减小和wafer膜层结构的逐渐复杂，对刻蚀过程的控制和监测变得尤为重要。现有的控制方法主要是光学发射光谱(OES，Optical Emission Spectroscopy)方法，对刻蚀工艺中的等离子体的光谱进行收集，从而实现对等离子体的实时监测，通过对光谱的分析和比较实现对工艺过程的控制。

现有的光信号采集装置结构如图1所示。其关键零件包括OES观察窗套筒101、OES观察窗102、观察窗安装法兰103、OES连接件安装法兰104、OES连接件105及保护窗108。其中OES连接件105为信号放大装置，后接采集分析系统，用于辉光的收集和分析。

安装时，需在刻蚀腔的壁210上逐个安装上述零件，拆卸时，对于OES观察窗套筒101及其内部的保护窗108，则需拆卸内衬220后，从对侧顶出，步骤过多且耗时较长。

因此，如何简化光信号采集装置的拆卸步骤、提高拆卸和安装效率成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光信号采集装置和一种包括该光信号采集装置的刻蚀设备，所述光信号采集装置易于安装。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种光信号采集装置，所述光信号采集装置包括安装套筒、光信号收集件和透光件。

所述光信号收集件包括导光腔，所述光信号收集件的导光腔的入口形成在所述光信号收集件的一端，所述安装套筒与所述光信号收集件上形成有所述导光腔的入口的一端固定连接。

所述透光件设置在所述安装套筒内或所述安装套筒和所述光信号收集件之间，且从安装套筒的内腔出射的光能够穿过所述透光件进入所述导光腔。

优选地，所述光信号收集件包括第一固定凸缘和收集本体。所述导光腔形成在所述收集本体中，所述第一固定凸缘设置在所述光信号收集件上形成有所述导光腔的入口的一端，且环绕收集本体的外表面设置。

所述光信号采集装置还包括压环，所述压环包括第一安装孔，所述收集本体的一部分设置在所述第一安装孔中，以使得所述压环环绕所述收集本体设置，且所述第一安装孔的直径小于所述第一固定凸缘的外径，并且，所述压环通过紧固件与所述安装套筒固定连接。

作为本发明的一种优选实施方式，优选地，所述安装套筒包括安装筒部和第二固定凸缘，所述第二固定凸缘设置在安装筒部用于与所述光信号收集件固定的一端，且环绕所述安装筒部的外表面设置。所述第二固定凸缘与所述压环相对设置，所述紧固件连接所述第二固定凸缘和所述压环。

优选地，所述安装套筒与所述光信号收集件之间的连接为密封连接。密封的形式包括但并不限于密封圈密封、垫片密封、油封。

优选地，所述压环上形成有第一顶丝孔，所述第一顶丝孔沿厚度方向贯穿所述压环。所述第二固定凸缘上形成有第二顶丝孔，所述第二顶丝孔沿厚度方向贯穿所述第二固定凸缘，且所述第一顶丝孔与所述第二顶丝孔同轴设置。

其中，所述第一顶丝孔和所述第二顶丝孔中的一者为螺纹孔，另一者为光孔，所述光孔的直径不小于所述螺纹孔的外径。

优选地，所述光信号采集装置还包括顶丝，所述顶丝表面形成有顶丝螺纹，且所述顶丝螺纹能够与所述螺纹孔的螺纹相匹配，所述顶丝的长度满足所述顶丝的一端能够旋出所述第二顶丝孔背离所述压环的一端。

优选地，所述光信号采集装置还包括安装板，所述安装板包括安装板本体和形成在所述安装板本体上的结构孔，所述结构孔沿安装板的厚度方向贯穿所述安装板，所述结构孔包括同轴的容纳孔和透光孔。所述容纳孔的一个开口和所述透光孔的一开口分别形成在所述安装板的两个相对表面上。所述透光件的至少一部分容纳在所述容纳孔中。

优选地，所述安装套筒朝向光信号收集件的端面上形成有安装槽，所述安装板形成有容纳孔的表面位于所述安装槽中，所述安装板本体与所述安装套筒固定连接，以固定所述透光件。

优选地，在所述安装套筒的所述安装槽的底部还形成有第二容纳孔，所述透光件的一部分容纳在所述第二容纳孔中。

进一步优选地，所述安装套筒与所述透光件之间的连接为密封连接。密封的形式包括但并不限于密封圈密封、垫片密封、油封。

优选地，所述安装套筒由金属材料制成。所述金属材料包括但并不限于铝合金。

优选地，所述安装套筒的内腔表面上形成有防腐蚀层。

作为本发明的另一个方面，提供一种刻蚀设备，刻蚀设备包括刻蚀腔和光信号采集装置。所述光信号采集装置为上一实施例中的光信号采集装置，所述刻蚀腔的壁上形成有贯穿壁厚的第二安装孔，所述安装套筒的一部分设置在所述第二安装孔中，以使得所述安装套筒远离所述光信号收集件的一端位于所述第二安装孔中。

作为本发明的一种优选实施方式，当所述安装套筒包括安装筒部和第二固定凸缘时，所述安装套筒的安装筒部设置在所述第二安装孔中，所述安装套筒的第二固定凸缘与所述刻蚀腔的壁的外侧可拆卸地固定连接。

优选地，所述第二固定凸缘与所述刻蚀腔的壁的外表面之间形成密封，密封的形式包括但并不限于密封圈密封、垫片密封、油封。

本发明将光信号收集件和透光件直接与安装套筒固定连接，这样在机台上安装本发明的光信号采集装置时，可以先通过将光信号收集件和透光件安装在安装套筒上，得到光信号采集装置的整体，再将光信号采集装置整体安装在机台上，拆卸时也可以先将光信号采集装置整体从机台上卸下，再对光信号采集装置进行拆卸。

由此，光信号采集装置的各组件的安装和拆卸可以摆脱机台操作空间、操作视野的限制，实现操作可视化，节省了设备拆装的时间成本，从而大大提高了生产效率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中的光信号采集装置的剖视图

图2为本发明的光信号采集装置的剖视图；

图3为本发明实施方式中安装套筒与光信号收集件固定连接的示意图；

图4为本发明实施方式中光信号采集装置的A向视图；

图5为本发明实施方式中安装套筒与透光件固定连接的示意图；

图6为本发明实施方式中安装套筒的结构示意图；

图7为本发明实施方式中安装板的结构示意图；

图8为本发明实施方式中刻蚀设备的剖视图。

附图标记说明

10：刻蚀设备 100：光信号采集装置

101：OES观察窗套筒 102：OES观察窗

103：观察窗安装法兰 104：OES连接件安装法兰

105：OES连接件 108：保护窗

110：安装套筒 111：安装筒部

112：第二固定凸缘 113：安装槽

114：第二容纳孔 120：透光件

130：安装板 131：安装板本体

132：容纳孔 133：透光孔

140：压环 150：光信号收集件

151：第一固定凸缘 152：收集本体

170：顶丝 210：刻蚀腔的壁

220：内衬

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一个方面，如图2所示，提供一种光信号采集装置100，光信号采集装置100包括安装套筒110、光信号收集件150和透光件120。

光信号收集件150包括导光腔，光信号收集件150的导光腔的入口形成在光信号收集件150的一端，安装套筒110与光信号收集件150上形成有所述导光腔的入口的一端固定连接。

透光件120设置在安装套筒110内或安装套筒110和光信号收集件150之间，且从安装套筒110的内腔出射的光能够穿过透光件120进入所述导光腔。

本发明将光信号收集件150和透光件120直接与安装套筒110固定连接，这样在机台上安装本发明的光信号采集装置100时，可以先通过将光信号收集件150和透光件120安装在安装套筒110上，得到光信号采集装置100的整体，再将光信号采集装置100整体安装在机台上，拆卸时也可以先将光信号采集装置100整体从机台上卸下，再对光信号采集装置100进行拆卸。

由此，光信号采集装置100的各组件的安装和拆卸可以摆脱机台操作空间、操作视野的限制，实现操作可视化，节省了设备拆装的时间成本，从而大大提高了生产效率。

为了在实现光信号收集件150与安装套筒110连接的同时，提高导光腔的密封性，如图3所示，优选地，光信号收集件150包括第一固定凸缘151和收集本体152。导光腔形成在收集本体152中，第一固定凸缘151设置在光信号收集件150上形成有导光腔的入口的一端，且环绕收集本体152的外表面设置。

与第一固定凸缘151相配合地，光信号采集装置100还包括压环140，压环140包括第一安装孔，收集本体152的一部分设置在所述第一安装孔中，以使得压环140环绕收集本体152设置。所述第一安装孔的直径小于第一固定凸缘151的外径，并且，压环140通过紧固件与安装套筒110固定连接。

本发明通过压环140与安装套筒110之间的紧固连接，将光信号收集件150的第一固定凸缘151压紧在安装套筒110上。与第一固定凸缘151通过紧固件直接固定连接在安装套筒110上的方案相比，第一固定凸缘151受力均匀，不容易出现缝隙，因此能够更紧密地密封导光腔，避免外界影响光信号收集件150对光信号的收集。

作为本发明的一种优选实施方式，为便于在不影响光信号收集的前提下实现安装套筒110与压环140的固定连接，如图3所示，优选地，安装套筒110包括安装筒部111和第二固定凸缘112。第二固定凸缘112设置在安装筒部111用于与所述光信号收集件固定的一端，且环绕安装筒部111的外表面设置，第二固定凸缘112与压环140相对设置，紧固件连接第二固定凸缘112和压环140。

除了便于连接之外，设置第二固定凸缘112的优点还在于，可以省去保护窗(即，图1中的保护窗108)，简化光信号采集装置的结构。具体地，本发明所提供的光信号采集装置用于采集刻蚀过程中的辉光的光信号，因此，安装套筒110的安装筒部111穿过设置在刻蚀腔的壁上的通孔。刻蚀过程中的等离子体会进入安装套筒的内部。

由于第二固定凸缘112具有一定的厚度，将透光件120固定在第二固定凸缘112朝向光信号收集件150的端面上之后，可以增加透光件120与安装套筒110的入口之间的距离。由于透光件120与安装套筒110的入口之间的距离增加，那么等离子体很难移动至透光件120处，从而可以避免刻蚀过程中的等离子体对透光件120造成刻蚀损伤，延长了透光件120的使用寿命。

为更大程度地避免外界影响对光信号的收集，进一步优选地，安装套筒110与光信号收集件150之间的连接为密封连接。密封的形式包括但并不限于密封圈密封、垫片密封、油封。

为了方便光信号采集装置100从机台上整体拆下，优选地，如图4所示，压环140上形成有第一顶丝孔，所述第一顶丝孔沿厚度方向贯穿压环140。第二固定凸缘112上形成有第二顶丝孔，所述第二顶丝孔沿厚度方向贯穿第二固定凸缘112，且所述第一顶丝孔与所述第二顶丝孔同轴设置。

其中，所述第一顶丝孔和所述第二顶丝孔中的一者为螺纹孔，另一者为光孔，所述光孔的直径不小于所述螺纹孔的外径。

光信号采集装置100还包括顶丝170，顶丝170表面形成有顶丝螺纹，且所述顶丝螺纹能够与所述螺纹孔的螺纹相匹配，顶丝170的长度满足所述顶丝的一端能够旋出所述第二顶丝孔背离压环140的一端。例如，顶丝170的长度可以大于所述第一顶丝孔的轴向长度与所述第二顶丝孔的轴向长度之和。

在拆卸光信号采集装置100时，只需将顶丝170从压环140侧旋转进入所述第一顶丝孔和所述第二顶丝孔，当顶丝170从第二固定凸缘112探出时，顶丝170的头部将顶在机台上，继续转动顶丝170，则光信号采集装置100会在反作用力的推动下远离机台，直至被全部拔出。

本发明通过设置顶丝170、所述第一顶丝孔和所述第二顶丝孔，与第二固定凸缘112相配合，不需要拆卸机台内部结构，仅从机台外侧操作就能将光信号采集装置100整体卸下，提高了光信号采集装置100的拆卸效率。

为了在安装透光件120的同时更好地密封安装套筒110的内腔，如图5至图7所示，优选地，光信号采集装置100还包括安装板130，安装板130包括安装板本体131和形成在安装板本体131上的结构孔，所述结构孔沿安装板130的厚度方向贯穿安装板130。

所述结构孔包括同轴的容纳孔132和透光孔133，容纳孔132的一个开口和透光孔133的一个开口分别形成在安装板130的两个相对表面上。透光件120的至少一部分容纳在容纳孔132中。

本发明通过上述安装板130将透光件120压紧在安装套筒110上的内腔出口处，更好地保证了透光件120与安装套筒110之间的均匀配合，与现有技术中透光件120直接安装在机台上的方案相比，本发明更容易将安装套筒110的内腔与外界环境隔绝，避免机台内部的反应气体通过安装套筒110的内腔逸出。

为了不影响前述光信号收集件150与安装套筒110之间的密封效果，优选地，安装套筒110朝向光信号收集件150的端面上形成有安装槽113。

安装板130形成有容纳孔132的表面位于安装槽113中，安装板本体131与安装套筒110固定连接，以固定所述透光件。

与现有技术中将光信号收集件150安装在用于压紧透光件120的安装板130上的方案相比，本发明在安装套筒110的端面上开设了用于容纳安装板130的安装槽113，因此安装套筒110在安装槽区域外围的端面可以直接与光信号收集件150接触，从而避免了用于固定信号收集件150的压环140通过安装板130间接连接至安装套筒110其间造成的同轴度误差积累，保证了导光腔的密封性和方向的精确性。

可选地，如图5、图6所示，在安装套筒110的安装槽113的底部还形成有第二容纳孔114，透光件120的一部分容纳在第二容纳孔114中。

本发明通过安装套筒110上的第二容纳孔114与安装板130上的容纳孔132共同实现对透光件120的定位，更大程度地保证了安装套筒110内腔的密封性。

为更大程度地避免机台内部的反应气体通过安装套筒110的内腔逸出，进一步优选地，安装套筒110与透光件120之间的连接为密封连接，密封的形式包括但并不限于密封圈密封、垫片密封、油封。

为方便安装套筒110的加工成形，优选地，安装套筒110由金属材料制成，金属材料包括但并不限于铝合金。

为提高安装套筒110对反应气体的耐腐蚀性能，优选地，安装套筒110的内腔表面上形成有防腐蚀层。

作为本发明的另一个方面，提供一种刻蚀设备10，如图8所示，刻蚀设备10包括刻蚀腔和光信号采集装置。所述光信号采集装置为上一实施例中的光信号采集装置100，刻蚀腔的壁210上形成有贯穿壁厚的第二安装孔，安装套筒110的一部分设置在第二安装孔中，以使得安装套筒110远离光信号收集件150的一端位于第二安装孔中。

与现有技术中将筒状的安装套筒全部插入第二安装孔的方案相比，本发明的刻蚀设备10只需要拧入顶丝即可平稳地顶出光信号采集装置100。因此，拆卸时无需进行腔室内衬的拆卸，避免了在开腔及拆卸过程中，腔室内零件的损坏，降低了腔室漏率增大的风险，提高了拆卸效率。

作为本发明的一种优选实施方式，当安装套筒110包括安装筒部111和第二固定凸缘112时，安装套筒110的安装筒部111设置在第二安装孔中，安装套筒110的第二固定凸缘112与刻蚀腔的壁210的外侧可拆卸地固定连接。

为防止外界物质进入刻蚀腔，进一步优选地，第二固定凸缘112与刻蚀腔的壁210的外表面之间形成密封。密封的形式包括但并不限于密封圈密封、垫片密封、油封。

与现有技术中将筒状的安装套筒全部插入第二安装孔，并在安装套筒与第二安装孔之间设置密封圈的方案相比，本申请中安装套筒110与刻蚀腔的壁210之间的密封连接设置在刻蚀腔的壁210的外侧，安装时可视性更好。拆卸时密封圈等密封件也不会对拆卸形成阻碍，从而提高了安装和拆卸效率。

作为一种优选实施方式，刻蚀设备10的壁210的内表面上形成有内衬220。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种光信号采集装置，所述光信号采集装置包括安装套筒、光信号收集件和透光件，所述光信号收集件包括导光腔，所述光信号收集件的导光腔的入口形成在所述光信号收集件的一端，其特征在于，所述安装套筒的一端与所述光信号收集件上形成有所述导光腔的入口的一端固定连接，所述透光件设置在所述安装套筒内或所述安装套筒和所述光信号收集件之间，且从安装套筒的内腔出射的光能够穿过所述透光件进入所述导光腔；

所述光信号收集件包括收集本体和第一固定凸缘，所述导光腔形成在所述收集本体中，所述第一固定凸缘设置在所述光信号收集件上形成有所述导光腔的入口的一端，且环绕收集本体的外表面设置；

所述光信号采集装置还包括具有第一安装孔的压环，所述收集本体穿过所述第一安装孔，以使得所述压环环绕所述收集本体设置，且所述第一安装孔的直径小于所述第一固定凸缘的外径，并且，所述压环通过紧固件与所述安装套筒固定连接。

2.根据权利要求1所述的光信号采集装置，其特征在于，所述安装套筒包括安装筒部和第二固定凸缘，所述第二固定凸缘设置在安装筒部用于与所述光信号收集件固定的一端，且环绕所述安装筒部的外表面设置，所述第二固定凸缘与所述压环相对设置，所述紧固件连接所述第二固定凸缘和所述压环。

3.根据权利要求2所述的光信号采集装置，其特征在于，所述压环上形成有第一顶丝孔，所述第一顶丝孔沿厚度方向贯穿所述压环；

所述第二固定凸缘上形成有第二顶丝孔，所述第二顶丝孔沿厚度方向贯穿所述第二固定凸缘，且所述第一顶丝孔与所述第二顶丝孔同轴设置；

其中，所述第一顶丝孔和所述第二顶丝孔中的一者为螺纹孔，另一者为光孔，所述光孔的直径不小于所述螺纹孔的外径；

所述光信号采集装置还包括顶丝，所述顶丝表面形成有顶丝螺纹，且所述顶丝螺纹能够与所述螺纹孔相匹配，所述顶丝的长度满足所述顶丝的一端能够旋出所述第二顶丝孔背离所述压环的一端。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光信号采集装置，其特征在于，所述光信号采集装置还包括安装板，所述安装板包括安装板本体和形成在所述安装板本体上的结构孔，所述结构孔沿安装板的厚度方向贯穿所述安装板，所述结构孔包括同轴的容纳孔和透光孔，所述容纳孔的一个开口和所述透光孔的一开口分别形成在所述安装板的两个相对表面上；

所述透光件的至少一部分容纳在所述容纳孔中；

所述安装套筒朝向光信号收集件的端面上形成有安装槽，所述安装板形成有容纳孔的表面位于所述安装槽中，所述安装板本体与所述安装套筒固定连接，以固定所述透光件。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的光信号采集装置，其特征在于，所述安装套筒由金属材料制成。

6.根据权利要求5所述的光信号采集装置，其特征在于，所述安装套筒的内腔表面设置有防腐蚀层。

7.一种刻蚀设备，包括刻蚀腔和光信号采集装置，其特征在于，所述光信号采集装置为权利要求1至6中任意一项所述的光信号采集装置，所述刻蚀腔的壁上形成有贯穿壁厚的第二安装孔，所述安装套筒的一部分设置在所述第二安装孔中，以使得所述安装套筒远离所述光信号收集件的一端位于所述第二安装孔中。

8.根据权利要求7所述的刻蚀设备，其特征在于，所述光信号采集装置为权利要求2所述的光信号采集装置，所述安装套筒的安装筒部设置在所述第二安装孔中，所述安装套筒的第二固定凸缘与所述刻蚀腔的壁的外侧可拆卸地固定连接。

9.根据权利要求8所述的刻蚀设备，其特征在于，所述第二固定凸缘与所述刻蚀腔的壁的外表面之间形成密封。

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