CN113447243B - 一种终点检测装置、蚀刻设备以及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种终点检测装置、蚀刻设备及检测方法。所述终点检测装置包括：石英件、第一滤光片、第二滤光片以及光检测模块，本发明提供的终点检测装置通过设置分别用于加工产生的光和检测光源发出的光通过的第一滤光片和第二滤光片，以及用于检测通过所述第一滤光片和所述第二滤光片的光的强度的光检测模块，能够实现加工过程中的终点检测功能，同时能够通过检测通过第二滤光片的光的强度是否与检测光源发出的光的强度一致来实现自检。

Description

一种终点检测装置、蚀刻设备以及检测方法

技术领域

本发明涉及半导体加工领域，尤其涉及一种终点检测装置、蚀刻设备以及检测方法。

背景技术

在半导体加工领域中，终点检测装置用于检测加工的终点，对于加工精度起着非常重要的作用，但是，在现有技术中的终点检测装置无法进行自身检测，而终点检测装置自身故障会导致终点失败，从而产生产品报废。

因此，如何使得终点检测装置能够自检是亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种终点检测装置、蚀刻设备以及检测方法，旨在解决现有技术中终点检测装置无法自检的问题。

本发明提供一种终点检测装置，其中，所述终点检测装置应用于蚀刻设备，所述终点检测装置包括：

石英件，用于对加工产生的第一波长的光以及检测光源发出的第二波长的光进行聚光，并将所述第一波长的光出射至第一滤光片以及将所述第二波长的光出射至第二滤光片；

所述第一滤光片，用于过滤除所述第一波长之外的光，以透过所述第一波长的光至光检测模块；

所述第二滤光片，用于过滤除所述第二波长之外的光，以透过所述第二波长的光至所述光检测模块；

所述光检测模块，用于检测从所述第一滤光片透过的所述第一波长的光的强度和从所述第二滤光片透过的所述第二波长的光的强度。

上述终点检测装置，通过设置分别用于透过加工产生的第一波长的光和检测光源发出的第二波长的光的第一滤光片和第二滤光片，以及用于检测透过所述第一滤光片和所述第二滤光片的光的强度的光检测模块，既能够实现加工过程中的终点检测功能，同时能够通过检测通过第二滤光片的光的强度是否与检测光源发出的光的强度一致来实现自检。

可选地，所述的终点检测装置，其中，所述石英件包括第一光通道和第二光通道；

所述第一光通道与所述第一滤光片连接，所述第一光通道用于将所述第一波长的光出射至所述第一滤光片；

所述第二光通道与所述第二滤光片连接，所述第二光通道用于将所述第二波长的光出射至所述第二滤光片。

可选地，所述的终点检测装置，其中，所述蚀刻设备包括工作状态，所述光检测模块包括：

电荷耦合模块，所述电荷耦合模块分别与所述第一滤光片和所述第二滤光片连接；

在所述工作状态时，所述电荷耦合模块，用于将透过所述第一滤光片传递至所述的电荷耦合模块的所述第一波长的光的第一光信号转换为第一电信号；

光处理模块，所述光处理模块与所述电荷耦合模块连接；

在所述加工状态时，所述光处理模块，用于接收所述电荷耦合模块传递的所述第一电信号，并对所述第一电信号进行筛选，得到目的电信号；并确定所述目的电信号对应的光的强度。

可选地，所述的终点检测装置，其中，所述蚀刻设备包括检测状态，所述光检测模块包括：

电荷耦合模块，所述电荷耦合模块分别与所述第一滤光片和所述第二滤光片连接；

在所述检测状态时，所述电荷耦合模块，还用于将透过所述第二滤光片传递至所述的电荷耦合模块的所述第二波长的光的第二光信号转换为第二电信号；

光处理模块，所述光处理模块与所述电荷耦合模块连接；

在所述检测状态时，所述光处理模块，还用于接收所述电荷耦合模块传递的所述第二电信号，并对所述第二电信号进行筛选，得到目的电信号；并确定所述目的电信号对应的光的强度。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种蚀刻设备，所述蚀刻设备包括蚀刻腔体，以及如上述任一项所述的终点检测装置。

可选地，所述的蚀刻设备，其中，还包括：

数模转换电路板，所述数模转换电路板与所述终点检测装置连接，用于接收所述终点检测装置输出的电信号，并将所述电信号转换为数字信号；

示波器，所述示波器与所述数模转换电路板连接，用于显示所述电信号对应的光的强度的强度曲线。

可选地，所述的蚀刻设备，其中，所述蚀刻腔体的内壁上设置有所述检测光源，所述石英件设置在所述蚀刻腔体上与所述检测光源相对的一侧的外壁上。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种检测方法，其中，所述检测方法应用于终点检测装置，所述检测方法包括：

控制所述检测光源发光；

确定所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出的光照强度。

可选地，所述的检测方法，其中，所述确定所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出的光照强度，包括：

获取所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出至示波器上的的光的强度曲线。

可选地，所述的检测方法，其中，所述方法还包括：

确定所述强度曲线与预设曲线是否匹配，所述预设曲线为预先根据所述检测光源发出的所述第二波长的光的强度生成的强度曲线；

若不匹配，发出报警信号至控制中心。

附图说明

图1为本发明提供的终点检测装置的实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的终点检测装置的实施例中石英件的结构示意图一；

图3为本发明提供的终点检测装置的实施例中石英件的结构示意图二；

图4为本发明提供的蚀刻设备的实施例的结构示意图；

图5为本发明提供的蚀刻设备的工作原理图；

图6为本发明提供的检测方法的实施例的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

发明人发现，在半导体加工领域中，终点检测装置用于检测加工的终点，对于加工精度起着非常重要的作用，但是，在现有技术中的终点检测装置无法进行自身检测，而终点检测装置自身故障会导致终点失败，从而产生产品报废。

基于此，本发明希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

本发明提供了一种终点检测装置，如图1所示，所述终点检测装置的一个实施例中，所述终点检测装置包括：

石英件100，所述石英件100用于对加工产生的第一波长的光以及检测光源发出的第二波长的光进行聚光，并将所述第一波长的光出射至第一滤光片210以及将所述第二波长的光出射至第二滤光片220，所述第一滤光片210用于过滤除所述第一波长之外的光，以透过所述第一波长的光至光检测模块300，所述第二滤光片220用于过滤除所述第二波长之外的光，以透过所述第二波长的光至所述检测模块300。

具体地，终点检测装置是用于检测加工终点的装置，本发明提供的终点检测装置是基于发射光谱法来实现终点检测的，具体地，发射光谱法是指利用被激发原子发出的辐射线形成的光谱与标准光谱比较，识别物质中含有何种物质的分析方法，在蚀刻等加工过程中，加工的反应物或生成物会发出特定波长的光，通过检测特定波长的光的强度，可以得知反应物或生成物的量，从而确定加工进行的程度，实现检测加工是否达到终点的目的。

在本实施例中，所述的终点检测装置包括两个滤光片，分别为所述第一滤光片210和所述第二滤光片220，所述第一滤光片210用于过滤除所述第一波长之外的光，所述第一波长为加工产生的光的波长，也就是说，只有加工产生的特定波长(例如，在蚀刻设备中的等离子体中处于激发态的原子或分子基团会发出特定波长的光)的光才能通过所述第一滤光片210，所述第一波长可以是加工的反应物和/或生成物发出的光的波长。所述第二滤光片220用于过滤除所述第二波长的光之外的光，所述第二波长为所述检测光源发出的光的波长，也就是说，只有所述检测光源发出的波长的光才能通过所述第二滤光片220，所述检测光源是用于检测所述终点检测装置是否存在故障的光源。

为了使得加工产生的光以及所述检测光源发出的光能够到达所述第一滤光片和所述第二滤光片，所述石英件100用于对加工产生的光以及所述检测光源发出的光进行聚光，以使得加工产生的光以及所述检测光源发出的光到达所述第一滤光片210和第二滤光片220。

如图2-3所示，图2为所述石英件100的主视图，图3为所述石英件100的俯视图，所述石英件100包括第一光通道110和第二光通道120，所述第一光通道110与所述第一滤光片210连接，所述第二光通道120与所述第二滤光片连接。所述第一光通道110用于将所述第一波长的光出射至所述第一滤光片210，所述第二光通道120用于将所述第二波长的光出射至所述第二滤光片220。

请再次参阅图1，所述终点检测装置还包括光检测模块300，所述光检测模块300用于检测从所述第一滤光片210透过的所述第一波长的光的强度和从所述第二滤光片220透过的所述第二波长的光的强度。

具体地，所述光检测模块300包括电荷耦合模块(CCD，Charged-Coupled Device)和光处理模块，所述电荷耦合模块分别与所述第一滤光片210和所述第二滤光片220连接，所述光处理模块与所述电荷耦合模块连接。

本实施例提供的终点检测装置，是应用于蚀刻设备，所述蚀刻设备包括工作状态，当所述蚀刻设备中进行等离子体反应时，所述蚀刻设备处于所述工作状态，在所述工作状态时，所述电荷耦合模块用于将透过所述第一滤光片传递至所述电荷耦合模块的所述第一波长的光的第一光信号转换为第一电信号，具体地，在所述工作状态下，所述蚀刻设备加工的反应物或生成物发出的所述第一波长的光会透过所述第一滤光片210，而其他的光会被过滤掉，所述电荷耦合模块将透过所述第一滤光片210传递至所述电荷耦合模块的所述第一波长的光的第一光信号转换为第一电信号。

所述光处理模块用于接收所述电荷耦合模块传递的所述第一电信号，并对所述第一电信号进行筛选，得到目的电信号，并确定所述目的电信号对应的光的强度。具体地，在所述工作状态下，由于所述第一光信号以及所述第一电信号在传输的过程中，可能存在干扰，所述光处理模块接收到所述第一电信号后，对所述第一电信号进行筛选，去除干扰信号，得到所述目的电信号，不难看出，所述目的电信号对应的光的强度与透过所述第一滤波片210的所述第一波长的光的强度相对应，即，可以通过检测所述目的电信号对应的光的强度确定加工的生成物或反应物的量，进而实现检测加工的终点。

在一种可能的实现方式中，所述光处理模块包括：MCA(Multi-Channel Analyzer，多通道分析仪)、controller(控制器)。当然，本领域技术人员也可以通过上述说明，选择其他的器件以实现所述光处理模块对应的功能。

进一步地，所述蚀刻设备包括检测状态，当所述检测光源发光时，所述蚀刻设备处于所述检测状态，在所述检测状态时，所述电荷耦合模块用于将透过所述第二滤光片传递至所述电荷耦合模块的所述第二波长的光的第二光信号转换为第二电信号，具体地，在所述工作状态下，所述检测光源发出的所述第二波长的光会透过所述第二滤光片220，而其他的光会被过滤掉，所述电荷耦合模块将透过所述第二滤光片220传递至所述电荷耦合模块的所述第二波长的光的第二光信号转换为第二电信号。

所述光处理模块用于接收所述电荷耦合模块传递的所述第二电信号，并对所述第二电信号进行筛选，得到目的电信号，并确定所述目的电信号对应的光的强度。具体地，在所述检测状态下，由于所述第二光信号以及所述第二电信号在传输的过程中，可能存在干扰，所述光处理模块接收到所述第二电信号后，对所述第二电信号进行筛选，去除干扰信号，得到所述目的电信号，不难看出，所述目的电信号对应的光的强度与所述检测光源发出的透过所述第二滤波片220的所述第二波长的光的强度相对应，那么，可以通过检测所述目的电信号对应的光的强度(即被所述终点检测装置检测到的所述检测光源的光的强度)与所述检测光源实际发出的光的强度进行比较，确定所述终点检测装置是否存在故障，即，实现对所述终点检测装置的自检。

综上所述，本发明提供的终点检测装置，通过设置分别用于加工产生的光和检测光源发出的光通过的第一滤光片和第二滤光片，以及用于检测通过所述第一滤光片和所述第二滤光片的光的强度的光检测模块，既能够实现加工过程中的终点检测功能，同时能够通过检测通过第二滤光片的光的强度是否与检测光源发出的光的强度一致来实现自检。

基于上述的终点检测装置，本发明还提供一种蚀刻设备，所述蚀刻设备的一个实施例如图4所示，所述蚀刻设备包括蚀刻腔体20以及如上述的终点检测装置。所述第一滤光片210、所述第二滤光片220(图4中未示出)以及所述光检测模块300设置在所述蚀刻腔体20的外部，所述蚀刻腔体20内设置有用于蚀刻的上电极21以及下电极22，用于对所述终点检测装置进行自检的所述检测光源30设置在所述蚀刻腔体20的内壁上，为了更加方便所述检测光源30发出的光能够被所述石英件100所聚光，如图4所示，所述石英件100是设置在所述蚀刻腔体20上与所述检测光源30相对的一侧，所述石英件100可以是设置在所述蚀刻腔体20上与所述检测光源30相对的一侧的外壁上，也可以是设置在所述蚀刻腔体20上与所述检测光源30相对的一侧的内壁上。所述蚀刻腔体20内进行的蚀刻加工产生的光能够通过所述石英件100到达所述第一滤光片(图4中未示出)，所述蚀刻腔体20内壁上的所述检测光源30发出的光也可以通过所述石英件100到达所述第二滤光片(图4中未示出)。

所述蚀刻设备还包括：

数模转换电路板，所述数模转换电路板与所述终点检测装置连接，用于接收所述终点检测装置输出的电信号，并将所述电信号转换为数字信号。

如图5所示，在所述终点检测装置正常工作时，所述检测光源不发光，所述终点检测装置输出的所述第一波长的光对应的所述目的电信号输入至所述数模转换电路板，所述数模转换电路板将所述第一波长的光对应的所述目的电信号转化为数字信号，所述数模转化电路板与主系统相连接，所述主系统能够控制加工的进度，当所述数模转化电路板输出的所述数字信号与加工终点对应的信号一致时，则所述主系统可以控制停止加工。在所述终点检测装置进行自检时，所述检测光源发出所述第二波长的光，所述终点检测装置输出的所述第二波长的光对应的所述目的电信号输入至所述数模转换电路板，所述数模转换电路板将电信号转化为数字信号，所述数模转化电路板与主系统相连接，所述主系统能够控制送料机台，当所述数模转化电路板输出的所述数字信号与预设的所述检测光源发出的光对应的信号一致时，则所述终点检测装置没有故障，加工可以正常进行，当所述数模转化电路板输出的所述数字信号与所述检测光源发出的光对应的信号不一致时，说明所述终点检测装置发生了故障，此时，所述主系统控制送料机台传送停止，即不再进料，防止由于终点检测不准确导致的产品报废。

在一种可能的实现方式中，由于在进行正常加工以及自检时用于与所述数模转换电路板输出的数字信号相比对的信号不同，在进行正常加工以及自检时需要分别设置，这会导致工艺中的不便，因此，在一种可能的实现方式中，所述光检测模块还包括示波器，所述示波器与所述数模转换电路板连接，用于显示所述终点检测装置输出的电信号对应的光的强度曲线，具体地，所述数模转换电路板输出通过所述第二滤光片220的所述第二波长的光对应的数字信号，所述示波器接收所述数字信号并转化为可视化的曲线进行显示，同时，所述示波器内存储有预设曲线，所述预设曲线为预先根据所述检测光源发出的所述第二波长的光生成的强度曲线，如图5所示，所述示波器与所述主系统通信连接，当透过所述第二滤光片220的所述第二波长的光的强度曲线与所述预设曲线不一致时，则说明所述终点检测装置发生了故障，所述示波器发出信号给所述主系统，以使得所述主系统控制送料机台停止传送。所述蚀刻设备还包括送料机台，所述送料机台用于向所述蚀刻腔体内传送待蚀刻的晶圆，所述送料机台与所述光检测模块通信连接，这样，当所述光检测模块检测到通过所述第二滤光片的光的强度与所述检测光源发出的光的强度不一致时，可以控制所述送料机台停止传送，避免晶圆在终点检测装置有故障时被送入所述蚀刻腔体进行蚀刻。

基于上述的终点检测装置，本发明还提供一种检测方法，所述检测方法应用于终点检测装置，如图6所示，所述检测方法包括步骤：

S100、控制所述检测光源发出第二波长的光；

S200、确定所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出的光照强度。

在对所述终点检测装置进行检测时，是先控制所述检测光源发出所述第二波长的光，再确定所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出的光照强度，具体地，所述确定所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出的光照强度包括：

获取所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出至示波器上的光的强度曲线。

所述终点检测装置可以如前所述，接收所述检测光源发出的所述第二波长的光，并将接收到的所述第二波长的光转化为电信号，输出至示波器，在所述示波器上显示所述终点检测装置检测到的所述第二波长的光的强度曲线。

所述检测方法还包括：

确定所述强度曲线与预设曲线是否匹配；

若不匹配，发出报警信号至控制中心。

所述预设曲线为预先根据所述检测光源发出的所述第二波长的光的强度生成的强度曲线，将所述示波器显示的所述强度曲线与所述预设曲线进行比对，确定所述强度曲线与所述预设曲线是否匹配，若匹配，则反映了所述终点检测装置正常，若不匹配，说明所述终点检测装置有故障，此时，发出报警信号至控制中心，使得所述控制中心可以控制加工停止，避免产品由于终点检测不准确导致报废。

综上所述，本发明提供一种终点检测装置、蚀刻设备以及检测方法，所述终点检测装置通过设置分别用于加工产生的光和检测光源发出的光通过的第一滤光片和第二滤光片，以及用于检测通过所述第一滤光片和所述第二滤光片的光的强度的光检测模块，既能够实现加工过程中的终点检测功能，同时能够通过检测通过第二滤光片的光的强度是否与检测光源发出的光的强度一致来实现自检。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种终点检测装置，其特征在于，应用于蚀刻设备，所述装置包括：

石英件，用于对加工产生的第一波长的光以及检测光源发出的第二波长的光进行聚光，并将所述第一波长的光出射至第一滤光片以及将所述第二波长的光出射至第二滤光片；

所述第一滤光片，用于过滤除所述第一波长之外的光，以透过所述第一波长的光至光检测模块；

所述第二滤光片，用于过滤除所述第二波长之外的光，以透过所述第二波长的光至所述光检测模块；

所述光检测模块，用于检测从所述第一滤光片透过的所述第一波长的光的强度和从所述第二滤光片透过的所述第二波长的光的强度；

所述石英件包括第一光通道和第二光通道；

所述第一光通道与所述第一滤光片连接，所述第一光通道用于将所述第一波长的光出射至所述第一滤光片；

所述第二光通道与所述第二滤光片连接，所述第二光通道用于将所述第二波长的光出射至所述第二滤光片。

2.根据权利要求1所述的终点检测装置，其特征在于，所述蚀刻设备包括工作状态，所述光检测模块包括：

电荷耦合模块，所述电荷耦合模块分别与所述第一滤光片和所述第二滤光片连接；在所述工作状态时，所述电荷耦合模块，用于将透过所述第一滤光片传递至所述电荷耦合模块的所述第一波长的光的第一光信号转换为第一电信号；

光处理模块，所述光处理模块与所述电荷耦合模块连接；

在所述加工状态时，所述光处理模块，用于接收所述电荷耦合模块传递的所述第一电信号，并对所述第一电信号进行筛选，得到目的电信号；并确定所述目的电信号对应的光的强度。

3.根据权利要求1所述的终点检测装置，其特征在于，所述蚀刻设备包括检测状态，所述光检测模块包括：

电荷耦合模块，所述电荷耦合模块分别与所述第一滤光片和所述第二滤光片连接；

在所述检测状态时，所述电荷耦合模块，还用于将透过所述第二滤光片传递至所述的电荷耦合模块的所述第二波长的光的第二光信号转换为第二电信号；

光处理模块，所述光处理模块与所述电荷耦合模块连接；

在所述检测状态时，所述光处理模块，还用于接收所述电荷耦合模块传递的所述第二电信号，并对所述第二电信号进行筛选，得到目的电信号；并确定所述目的电信号对应的光的强度。

4.一种蚀刻设备，其特征在于，所述蚀刻设备包括蚀刻腔体，以及如权利要求1-3任一项所述的终点检测装置。

5.根据权利要求4所述的蚀刻设备，其特征在于，还包括：

数模转换电路板，所述数模转换电路板与所述终点检测装置连接，用于接收所述终点检测装置输出的电信号，并将所述电信号转换为数字信号；

示波器，所述示波器与所述数模转换电路板连接，用于显示所述电信号对应的光的强度曲线。

6.根据权利要求4所述的蚀刻设备，其特征在于，所述蚀刻腔体的内壁上设置有所述检测光源，所述石英件设置在所述蚀刻腔体上与所述检测光源相对的一侧的外壁上。

7.一种检测方法，其特征在于，所述检测方法应用于终点检测装置，所述终点检测装置包括：石英件，用于对加工产生的第一波长的光以及检测光源发出的第二波长的光进行聚光，并将所述第一波长的光出射至第一滤光片以及将所述第二波长的光出射至第二滤光片；

所述第一滤光片，用于过滤除所述第一波长之外的光，以透过所述第一波长的光至光检测模块；

所述第二滤光片，用于过滤除所述第二波长之外的光，以透过所述第二波长的光至所述光检测模块；

所述光检测模块，用于检测从所述第一滤光片透过的所述第一波长的光的强度和从所述第二滤光片透过的所述第二波长的光的强度；

所述石英件包括第一光通道和第二光通道；

所述第一光通道与所述第一滤光片连接，所述第一光通道用于将所述第一波长的光出射至所述第一滤光片；

所述第二光通道与所述第二滤光片连接，所述第二光通道用于将所述第二波长的光出射至所述第二滤光片；

所述检测方法包括：

控制所述检测光源发出所述第二波长的光；

确定所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出的光照强度。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述确定所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出的光照强度，包括：

获取所述终点检测装置基于所述第二波长的光输出至示波器上的光的强度曲线。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述强度曲线与预设曲线是否匹配，所述预设曲线为预先根据所述检测光源发出的所述第二波长的光的强度生成的强度曲线；

若不匹配，发出报警信号至控制中心。

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