CN117102156A - 一种石墨舟干法清洗装置及清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨舟干法清洗装置及清洗方法，装置包括：清洗腔室、电极板、炉门、放电单元、真空单元、进气单元和光谱测试单元，石墨舟放置在清洗腔室内部进行清洗；清洗腔室的一端设有便于石墨舟进出的炉门，另一端与真空单元连接，以实现抽真空；清洗腔室外侧均布有多组放电单元，用于实现工艺气体在清洗腔室内部电离，以清洗石墨舟；清洗腔室底部设有进气单元和光谱测试单元，进气单元用于输送工艺气体至清洗腔室内部，光谱测试单元采用光谱法对清洗过程产生的等离子辉光进行监测，得到清洗前后的光谱变化，根据光谱变化判断石墨舟的清洗终点。本发明具有结构紧凑、操作便捷、清洗效率高且能够精准判定石墨舟清洗终点等优点。
Description
技术领域
本发明属于半导体设备技术领域，具体涉及一种石墨舟干法清洗装置及清洗方法。
背景技术
当前，对于非晶硅沉积的石墨舟的清洗主要采用的是湿法槽式清洗，然而传统的湿法槽式清洗需要将整个石墨舟长时间浸泡在酸洗或碱洗溶液中处理，然后进行长时间的漂洗烘干，具有清洗步骤多且复杂，清洗时间长，清洗效率低等缺点。此外，清洗完成后需要对酸碱废水进行处理，还需要额外建设洗舟房和配备专门的洗舟人员，洗舟房投资成本大和人员成本高。因此，针对上述问题，现在越来越多的人开始关注石墨舟的干法清洗，这种方法具有清洗简单，清洗时间短，尾气处理方便，无需洗舟房和专门的洗舟人员等优点，大大增加了石墨舟的时效性。但是，在生产过程中由于每个石墨舟上沉积的薄膜厚度可能存在差异，导致石墨舟清洗的时间会有差异，此时需要有终点检测手段来判定石墨舟是否清洗干净，从而决定清洗工艺是否停止。
目前的石墨舟干法清洗设备主要存在以下问题：
(1)目前市场上没有用于大尺寸石墨舟干法清洗设备的终点检测装置及检测方法，只能通过透明观察窗查看外观变化来决定石墨舟是否清洗干净，外观检测的结果具有主观性和不确定性，没有明确的方法判定石墨舟是否清洗干净。
(2)透明观察窗经过一段时间的等离子清洗后会被等离子体刻蚀导致观察窗变模糊，此时也无法通过外观变化确定石墨舟是否清洗干净。
(3)现有的光发射光谱仪结构复杂，安装比较困难且价格昂贵，不适用于量产型大尺寸石墨舟干法清洗设备。
现有技术中有提及采用光谱法探测样品来精准分析是否达到刻蚀终点，例如中国专利申请201911422790.1公开了一种基于光谱仪的离子刻蚀终点检测装置及应用其的刻蚀系统，由光学探头，光谱仪和处理器组成，其将光学探头放置在清洗腔室内对着刻蚀样品，从而进行精准分析，得到刻蚀前后的光谱变化，从而确定刻蚀终点。但是这种终点检测存在以下缺点：(1)该技术方案中的终点检测装置主要应用于小尺寸硅片表面薄膜的刻蚀终点检测，对于较大尺寸的石墨舟/石英舟等部件的刻蚀清洗和终点检测较难实现；(2)该技术方案没有明确指出何种工艺气体的终点检测，未进行选择性刻蚀清洗；而对于石墨舟和石英舟的等离子刻蚀清洗，需要只对石墨舟和石英舟表面薄膜进行刻蚀清洗，同时石英舟和石墨舟本体不受到刻蚀损伤，这就需要对其进行选择性刻蚀；(3)该技术方案中光学探头深入到腔室内，容易受到腔室内的刻蚀等离子体的污染，导致光学探头受到损坏；(4)该技术方案中光学探头，光纤，光谱仪和处理器等部件是非集成的，导致安装测试比较麻烦。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、操作便捷、清洗效率高、能够实现石墨舟均匀清洗且能够精准判定石墨舟清洗终点的石墨舟干法清洗装置及清洗方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种石墨舟干法清洗装置，包括：清洗腔室、炉门、放电单元、真空单元、进气单元和光谱测试单元，所述石墨舟放置在所述清洗腔室内部进行清洗；所述清洗腔室的一端设有炉门，以便于石墨舟进出清洗腔室，清洗腔室的另一端与真空单元连接，以实现清洗腔室内部抽真空；所述清洗腔室外侧沿水平方向均布有多组放电单元，用于实现工艺气体在清洗腔室内部电离，以清洗石墨舟；所述清洗腔室底部设有进气单元和光谱测试单元，所述进气单元用于输送工艺气体至清洗腔室内部，所述光谱测试单元采用光谱法对石墨舟清洗过程产生的等离子辉光进行监测，并得到石墨舟清洗前后的光谱变化，进而根据光谱变化判断石墨舟的清洗终点。
作为本发明的进一步改进，所述光谱测试单元包括：光学探测组件、套筒、光谱仪和控制器；所述套筒的一端与清洗腔室底部连接，套筒的一端与光谱仪连接，控制器与光谱仪连接，所述光学探测组件设置在套筒内，用于采集石墨舟清洗过程产生的等离子辉光的光谱信号，并传输至光谱仪，光谱仪对光谱信号进行分离并转换为电信号，控制器对光谱仪发送的电信号进行数据处理，并得到相应的光谱图，通过监测判定光谱图中特征峰的存在与否来判断是否达到清洗终点。
作为本发明的进一步改进，所述光学探测组件包括：光学探头、光纤和透镜，所述光学探头与清洗腔室底部连接，光学探头通过光纤与透镜连接。
作为本发明的进一步改进，所述套筒不透光，用于实现光路与外部环境隔离，实现光学探测组件处于黑暗环境。
作为本发明的进一步改进，所述清洗腔室底部和炉门上均设有观察窗；所述光学探头与清洗腔室底部的观察窗连接，以探测和收集清洗腔室内的工艺气体在等离子体轰击下引发的光。
作为本发明的进一步改进，所述观察窗包括外层玻璃和内层玻璃，所述内层玻璃的厚度小于外层玻璃的厚度，且内层玻璃可拆卸。
作为本发明的进一步改进，所述观察窗还包括固定件、螺钉和密封圈，所述外层玻璃和内层玻璃与固定件连接，固定件通过螺钉固定在清洗腔室底部和炉门上，固定件与清洗腔室底部和炉门的连接处设有密封圈；所述固定件内侧设有螺纹，用于连接套筒。
作为本发明的进一步改进，所述放电单元包括上电极板、下电极板和电源组件，所述上电极板和下电极板分别位于清洗腔室顶部和底部，所述电源组件位于上电极板顶部，上电极板和下电极板通过电源组件进行电连接，并采用电容耦合形式放电。
作为本发明的进一步改进，所述真空单元包括真空管道、控制阀和真空泵，所述真空管道分别与清洗腔室和真空泵连接，且真空管道上设有控制阀。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了基于上述清洗设备的清洗方法，包括以下步骤：
S1、将沉积有氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜的石墨舟放入清洗腔室中，关闭炉门，然后开始抽真空；
S2、当清洗腔室内的压力小于预设值时，通入三氟化氮(NF3)作为工艺气体，使得清洗腔室内压力保持在20～200Pa，NF3流量为500～3000sccm；
S3、通过放电单元向清洗腔室内施加射频电源，电源频率为13.56MHz，电源功率为2000～5000W；多个电源组件进行同步放电，达到预设电源功率后，保持60～120mi n；
S4、工艺气体被电离，与石墨舟表面的氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜发生化学反应，以清除氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜；
S5、反应完成后，抽出清洗腔室中反应形成的挥发性产物；
S6、向清洗腔室充入氮气至常压，打开炉门，然后取出石墨舟。
作为本发明的进一步改进，利用光谱测试单元收集并分析OES信号对石墨舟进行清洗终点监控；在清洗过程中，石墨舟上存在非晶硅(a-Si)或者氧化硅(SiOx)薄膜，氟等离子与非晶硅(a-Si)或者氧化硅(SiOx)反应形成SiF4气体，在等离子作用下辉光形成SiF*等自由基，从而得到SiF*的OES信号；当达到清洗终点时，石墨舟表面的a-Si或SiOx薄膜被清除，以SiF*的OES信号消失作为石墨舟清洗的终点。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的石墨舟干法清洗装置，通过将沉积有氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜的石墨舟放置到清洗腔室内，将清洗腔室与真空单元连接，实现了清洗腔室内部抽真空的同时也便于将清洗反应过程中产生的废气抽走；通过在清洗腔室外侧沿水平方向均布有多组放电单元，实现了工艺气体均匀电离产生高密度等离子体以清洗石墨舟；通过在清洗腔室底部设有进气单元，实现了工艺气体平稳输送至清洗腔室内，由于采用了炉口进气、炉尾抽气的进气系统，工艺气体从左自右的分布于清洗腔室内，实现了工艺气体在腔室内的均匀分布，从而实现了高能等离子体在腔室内的均匀分布，提高了石墨舟的清洗质量；通过在清洗腔室底部设置光谱测试单元，采用光谱法对石墨舟清洗过程产生的等离子辉光进行监测，并得到石墨舟清洗前后的光谱变化，进而根据光谱变化判断石墨舟的清洗终点，本发明具有结构紧凑、操作便捷、清洗效率高且能够实现精准判断石墨舟均匀终点等优点，很好地解决了石墨舟清洗结果的不确定性问题，提高了石墨舟的清洗质量。
2、本发明的石墨舟干法清洗装置，通过将光学探头，光纤，光谱仪和控制器等集成在一个清洗设备上，得到了结构简单、易于安装的终点检测装置；通过将光学探头设置在透明的双层观察窗外，解决了光学探头安装在腔室内容易受到等离子刻蚀而造成探头损坏的问题，延长了检测装置的使用寿命；以SiF*的OES信号峰快速消失或减弱作为刻蚀清洗终点，控制器检测到SiF*的OES信号峰快速消失或减弱时便控制石墨舟清洗工艺的停止，实现了石墨舟清洗终点的精准判断，降低了石墨舟清洗工艺的成本。
3、本发明的石墨舟清洗方法，通过采用干法刻蚀方法对石墨舟表面氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜镀层进行去除，以三氟化氮(NF3)作为工艺气体，利用射频电源放电产生氟等离子体，以轰击立式石墨舟表面的掺杂非晶硅和氧化硅薄膜并与其进行反应，得到了SiF4等挥发性的气态物质，从而实现了石墨舟表面镀层的清洗，具有清洗速度快，清洗范围大，清洗均匀，清洗成本低廉等优点，而且石墨舟不需要放在强酸或强碱溶液中，对石墨舟没有损伤，可以极大地提高石墨舟的使用寿命并减少工业废水的处理，降低生产成本；由于刻蚀终止条件可控，可根据偏置电源中偏置电压的变化实时检测到清洗是否完成，提高了清洗效率，同时也确保了清洗质量；采用光谱测试单元测试清洗过程中的等离子体成分变化来进行终点检测，解决了石墨舟干法清洗只能靠外观判断是否清洗干净的问题题，显著提高了清洗终点判断的精准性，节约了清洗时间。
附图说明
图1为本发明石墨舟干法清洗装置的结构原理示意图。
图2为本发明中观察窗的结构原理示意图。
图3为本发明具体实施例中测试的OES光谱图，其中，图(a)为清洗过程中(NF3/Si)测试的OES光谱图，图(b)为清洗完成后(NF3)测试的OES光谱图。
图4为本发明具体实施例中波长为777nm的SiF*OES信号在整个刻蚀清洗过程中的变化曲线图。
图5为本发明立式石墨舟清洗方法的流程示意图。
图例说明：1、清洗腔室；2、上电极板；3、下电极板；4、支撑座；5、石墨舟；6、炉门；7、电源组件；8、进气单元；9、真空管道；10、控制阀；11、真空泵；12、观察窗；13、光学探头；14、光纤；15、透镜；16、套筒；17、光谱仪；18、控制器；121、外层玻璃；122、内层玻璃；123、固定件；124、螺钉；125、螺纹；126、密封圈。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本发明的石墨舟干法清洗装置，包括：清洗腔室1、炉门6、放电单元、真空单元、进气单元8和光谱测试单元。石墨舟5放置在清洗腔室1内部进行清洗；清洗腔室1的入口端设有炉门6，以便于石墨舟5进出清洗腔室1，清洗腔室1的尾端与真空单元连接，以实现清洗腔室1内部抽真空。清洗腔室1外侧沿水平方向均布有多组放电单元，用于实现工艺气体在清洗腔室1内部电离，以清洗石墨舟5。清洗腔室1底部设有进气单元8和光谱测试单元，进气单元8用于输送工艺气体至清洗腔室1内部，光谱测试单元采用光谱法对石墨舟5清洗过程产生的等离子辉光进行监测，并得到石墨舟5清洗前后的光谱变化，进而根据光谱变化判断石墨舟5的清洗终点。
本实施例中，光谱测试单元包括：光学探测组件、套筒16、光谱仪17和控制器18。套筒16的一端与清洗腔室1底部连接，套筒16的一端与光谱仪17连接，控制器18与光谱仪17连接，光学探测组件设置在套筒16内，用于采集石墨舟5清洗过程产生的等离子辉光的光谱信号，并传输至光谱仪17，光谱仪17对光谱信号进行分离并转换为电信号，控制器18对光谱仪17发送的电信号进行数据处理，并得到相应的光谱图，通过监测判定光谱图中特征峰的存在与否来判断是否达到清洗终点。
如图1所示，本实施例中，光学探测组件包括：光学探头13、光纤14和透镜15，光学探头13与清洗腔室1底部连接，光学探头13通过光纤14与透镜15连接。套筒16不透光，用于实现光路与外部环境隔离，实现光学探测组件处于黑暗环境。控制器18具体可以采用处理器和计算机的组合形式。
本实施例中，石墨舟是太阳能电池生产过程中的硅片载具，不需要像集成电路中多晶硅栅极氧化物的刻蚀终点检测那样达到精准控制的目的，本实施例中石墨舟的刻蚀清洗只需要在等离子体刻蚀清洗过程中利用光谱仪17监测出特定光谱信号的明显变化即可以判定出石墨舟是否清洗干净，因此可以采用比较简单的光谱测试结构，从而降低终点检测装置的成本。
如图1所示，本实施例中，清洗腔室1底部和炉门6上均设有观察窗12。光学探头13和套筒16与清洗腔室1底部的观察窗12连接，以实现光谱测试单元与清洗腔室1连接。光学探头13用于探测和收集工艺气体在等离子体轰击下引发的光，光纤14用于传输光学探头13探测的光，透镜15用于将传输过来的光聚焦并引导到光谱仪17中，光谱仪17由光栅、光路、光电信号转换器和信号放大器等组成，用于将收集的光谱信号分离并转换为电信号。观察窗12和光谱仪17之间采用圆形套筒16连接，圆形套筒16上连接观察窗的一端外围具有螺纹，可以与观察窗12进行简易连接，圆形套筒16的作用是将光路与外部环境隔离，保持内部处于黑暗环境，减小外部环境干扰。光谱仪17将光谱信息转换为电信号后，由控制器18对信号进行数据处理得到对应判定元素的光谱图，通过监测判定元素的光谱图中特征峰的存在与否来判断是否达到离子清洗终点。
如图2所示，本实施例中，观察窗12包括外层玻璃121和内层玻璃122，所述内层玻璃122的厚度小于外层玻璃121的厚度，且内层玻璃122可拆卸。进一步地，外层玻璃121和内层玻璃122均采用石英玻璃。由于刻蚀清洗过程中，石英玻璃也比较容易被刻蚀掉，导致观察窗变模糊从而会影响腔室内观察结果和终点检测的测试结果，通过采用双层透明石英玻璃，并且内层玻璃122易于拆下，可以很好地解决所述问题。
如图2所示，本实施例中，观察窗12还包括固定件123、螺钉124和密封圈126。外层玻璃121和内层玻璃122与固定件123连接，固定件123通过螺钉124固定在清洗腔室1底部和炉门6上，固定件123与清洗腔室1底部和炉门6的连接处设有密封圈126。固定件123内侧设有螺纹125，用于连接套筒16，实现套筒16与观察窗12可拆卸连接。通过螺纹结构可以在石墨舟清洗设备上容易实现光谱测试单元的安装和拆卸，光学探头13设置在透明观察窗12外，解决了光学探头13安装在清洗腔室1内容易受到等离子刻蚀而造成光学探头13损坏的问题。
本实施例中，放电单元包括上电极板2、下电极板3和电源组件7，上电极板2和下电极板3分别位于清洗腔室1顶部和底部，电源组件7位于上电极板2顶部，上电极板2和下电极板3通过电源组件7进行电连接，并采用电容耦合形式放电。电源组件7包括陶瓷板，线圈和射频电源(图中未示出)，陶瓷板位于上电极板2上方，线圈分布在陶瓷板上方，射频电源与线圈相连。电源组件7采用阵列式分布在上电极板2上，共分为四个放电单元，射频电源采用的电源频率是13.56MHz。
本实施例中，进气单元8包括正方形不锈钢法兰和进气导管(图中未示出)，法兰与清洗腔室1连接，法兰上均匀分布有多个大小相同的气孔，工艺气体在清洗腔室1外的进气导管内充分混合后再经由法兰上的气孔进入到清洗腔室1内。通过采用炉口进气、炉尾抽气的进气系统，工艺气体从左至右的分布于清洗腔室1内，实现了工艺气体在腔室内的均匀分布，从而实现了高能等离子体在腔室内的均匀分布，提高了石墨舟5的清洗效率和清洗质量。
如图1所示，本实施例中，真空单元包括真空管道9、控制阀10和真空泵11，真空管道9分别与清洗腔室1和真空泵11连接，且真空管道9上设有控制阀10。具体地，真空泵11设置在清洗腔室1外部，清洗腔室1侧部中间开孔并使用真空管道9连接，真空管道9上设置有一控制阀10，用于控制清洗腔室1内的压力，真空管道9另一端连接到真空泵11上，用于使清洗腔室1内部产生真空状态，并抽走反应后的挥发性产物和未反应的工艺气体。本实施例中，控制阀10具体可以采用真空蝶阀。
本实施例中，采用光谱法对石墨舟清洗过程中等离子辉光进行监测，得到清洗前后的SiF*的OES信号峰的变化，从而根据SiF*的OES信号峰快速消失或减弱来判断清洗终点，结果准确；进一步地，光学探头安装在真空腔室外，不会受到等离子体刻蚀，使用寿命长。光谱测试单元的各个零部件实现集成，结构简单、安装和拆卸方便。
实施例2
如图5所示，本发明的立式石墨舟清洗方法，是基于实施例1中的石墨舟干法清洗装置实施的，包括以下步骤：
S1、将沉积有氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜的石墨舟5放入清洗腔室1中，关闭炉门6，然后开始抽真空。
S2、当清洗腔室1内的压力小于预设值时，通入三氟化氮NF3作为工艺气体，使得清洗腔室1内压力保持在20～200Pa，NF3流量为500～3000sccm。
S3、通过放电单元向清洗腔室1内施加射频电源，电源频率为13.56MHz，电源功率为2000～5000W；四个电源组件7进行同步放电，达到预设电源功率后，保持60～120mi n。进一步地，电源功率可以是2000、3000、4000或5000w等优选功率。由于电源组件7有四个阵列排布在上电极板2上，因此四个射频电源需要进行网络匹配实现电源同步放电，在优选功率下保持60～120mi n。产生的氟等离子体与石墨舟表面的氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜发生化学反应形成SiF4和其他挥发性副产物，再由真空泵11将其抽出清洗腔室1，从而实现石墨舟表面镀层的清洗。
S4、工艺气体被电离，与石墨舟5表面的氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜发生化学反应，以清除氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜。
S5、反应完成后，抽出清洗腔室1中反应形成的挥发性产物。
S6、向清洗腔室1充入氮气至常压，打开炉门6，然后取出石墨舟5。
光学发射光谱法(OES)的原理是利用检测等离子体中某种反应性化学基团或挥发性基团所发射波长的光强的变化，来实现终点检测。等离子体中的原子或分子被电子激发到激发态后，在返回到另一个能态时，会伴随着这一过程发射出来特定波长的光线。
光线的强度变化可以采用光发射光谱仪(OES)设备检测。不同的原子或分子所激发的光线波长各不相同，光线强度的变化反应出等离子体中原子或分子浓度的变化。被检测的波长可能会有两种变化趋式：一种是在刻蚀清洗终点时，反应物所发出的光线强度增加；另一种情形是光线强度减弱或消失。
在等离子刻蚀清洗过程中，气相反应物及产物，吸收的基团等都会释放出200～800nm波段的发射光谱。在等离子体刻蚀清洗的终点，会同时在气相和薄膜上发生化学组分的改变。这种化学改变通过发射光谱信号的强度的变化表现出来。通过监控来自等离子体反应中一种产物，或反应物的某一特定发射光谱峰或波长，在预期的刻蚀终点处可探测到的发射光谱的改变就是发射光谱可检测的刻蚀终点。这就是在等离子体刻蚀清洗中运用OES终点检测的基础。
本实施例中，利用光谱测试单元收集并分析OES信号对石墨舟5进行清洗终点监控。在清洗过程中，石墨舟5上存在非晶硅(a-Si)或者氧化硅(SiOx)薄膜，氟等离子与非晶硅(a-Si)或者氧化硅(SiOx)反应形成SiF4气体，在等离子作用下辉光形成SiF*等自由基，从而得到Si F*的OES信号；当达到清洗终点时，石墨舟表面的a-Si或SiOx薄膜被清除，以SiF*的OES信号消失作为石墨舟(5)清洗的终点。本实施例中，运用OES进行终点检测的方法也可以用于光伏行业中非晶硅石墨舟干法清洗的终点检测。
如图3所示为波长在500～800nm范围内的清洗过程中(NF3/Si)和清洗完成后(NF3)的OES光谱。加上RF电源后，在清洗腔室1内产生起辉，产生氟等离子体，由于石墨舟5上存在非晶硅薄膜，因而可以检测到位于777nm处的Si F*信号峰和528.8nm处的NF*信号峰。当清洗完成后，石墨舟5上的非晶硅薄膜被完全刻蚀掉，此时清洗腔室1内只剩下NF3放电，Si F*信号峰消失，NF*信号峰减弱。
图4是波长为777nm的Si F*信号在整个刻蚀清洗过程中的变化曲线图。从图中可以看到，在非晶硅刻蚀的前后，Si F*信号的强度变化非常明显，并且在刻蚀120mi n后有一个明显的转折点，此时的Si F*信号变得非常弱，说明此时达到了清洗终点。
虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (11)
1.一种石墨舟干法清洗装置，其特征在于，包括：清洗腔室(1)、炉门(6)、放电单元、真空单元、进气单元(8)和光谱测试单元，所述石墨舟(5)放置在所述清洗腔室(1)内部进行清洗；所述清洗腔室(1)的一端设有炉门(6)，以便于石墨舟(5)进出清洗腔室(1)，清洗腔室(1)的另一端与真空单元连接，以实现清洗腔室(1)内部抽真空；所述清洗腔室(1)外侧沿水平方向均布有多组放电单元，用于实现工艺气体在清洗腔室(1)内部电离，以清洗石墨舟(5)；所述清洗腔室(1)底部设有进气单元(8)和光谱测试单元，所述进气单元(8)用于输送工艺气体至清洗腔室(1)内部，所述光谱测试单元采用光谱法对石墨舟(5)清洗过程产生的等离子辉光进行监测，并得到石墨舟(5)清洗前后的光谱变化，进而根据光谱变化判断石墨舟(5)的清洗终点。
2.根据权利要求1所述的石墨舟干法清洗装置，其特征在于，所述光谱测试单元包括：光学探测组件、套筒(16)、光谱仪(17)和控制器(18)；所述套筒(16)的一端与清洗腔室(1)底部连接，套筒(16)的一端与光谱仪(17)连接，控制器(18)与光谱仪(17)连接，所述光学探测组件设置在套筒(16)内，用于采集石墨舟(5)清洗过程产生的等离子辉光的光谱信号，并传输至光谱仪(17)，光谱仪(17)对光谱信号进行分离并转换为电信号，控制器(18)对光谱仪(17)发送的电信号进行数据处理，并得到相应的光谱图，通过监测判定光谱图中特征峰的存在与否来判断是否达到清洗终点。
3.根据权利要求2所述的石墨舟干法清洗装置，其特征在于，所述光学探测组件包括：光学探头(13)、光纤(14)和透镜(15)，所述光学探头(13)与清洗腔室(1)底部连接，光学探头(13)通过光纤(14)与透镜(15)连接。
4.根据权利要求3所述的石墨舟干法清洗装置，其特征在于，所述套筒(16)不透光，用于实现光路与外部环境隔离，实现光学探测组件处于黑暗环境。
5.根据权利要求3所述的石墨舟干法清洗装置，其特征在于，所述清洗腔室(1)底部和炉门(6)上均设有观察窗(12)；所述光学探头(13)与清洗腔室(1)底部的观察窗(12)连接，以探测和收集清洗腔室(1)内的工艺气体在等离子体轰击下引发的光。
6.根据权利要求5所述的石墨舟干法清洗装置，其特征在于，所述观察窗(12)包括外层玻璃(121)和内层玻璃(122)，所述内层玻璃(122)的厚度小于外层玻璃(121)的厚度，且内层玻璃(122)可拆卸。
7.根据权利要求6所述的石墨舟干法清洗装置，其特征在于，所述观察窗(12)还包括固定件(123)、螺钉(124)和密封圈(126)，所述外层玻璃(121)和内层玻璃(122)与固定件(123)连接，固定件(123)通过螺钉(124)固定在清洗腔室(1)底部和炉门(6)上，固定件(123)与清洗腔室(1)底部和炉门(6)的连接处设有密封圈(126)；所述固定件(123)内侧设有螺纹(125)，用于连接套筒(16)。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的石墨舟干法清洗装置，其特征在于，所述放电单元包括上电极板(2)、下电极板(3)和电源组件(7)，所述上电极板(2)和下电极板(3)分别位于清洗腔室(1)顶部和底部，所述电源组件(7)位于上电极板(2)顶部，上电极板(2)和下电极板(3)通过电源组件(7)进行电连接，并采用电容耦合形式放电。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的石墨舟干法清洗装置，其特征在于，所述真空单元包括真空管道(9)、控制阀(10)和真空泵(11)，所述真空管道(9)分别与清洗腔室(1)和真空泵(11)连接，且真空管道(9)上设有控制阀(10)。
10.一种基于权利要求1至9中任意一项所述的石墨舟干法清洗装置的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将沉积有氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜的石墨舟(5)放入清洗腔室(1)中，关闭炉门(6)，然后开始抽真空；
S2、当清洗腔室(1)内的压力小于预设值时，通入三氟化氮(NF3)作为工艺气体，使得清洗腔室(1)内压力保持在20～200Pa，NF3流量为500～3000sccm；
S3、通过放电单元向清洗腔室(1)内施加射频电源，电源频率为13.56MHz，电源功率为2000～5000W；多个电源组件(7)进行同步放电，达到预设电源功率后，保持60～120min；
S4、工艺气体被电离，与石墨舟(5)表面的氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜发生化学反应，以清除氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜；
S5、反应完成后，抽出清洗腔室(1)中反应形成的挥发性产物；
S6、向清洗腔室(1)充入氮气至常压，打开炉门(6)，然后取出石墨舟(5)。
11.根据权利要求10所述的清洗方法，其特征在于，利用光谱测试单元收集并分析OES信号对石墨舟(5)进行清洗终点监控；在清洗过程中，石墨舟(5)上存在非晶硅(a-Si)或者氧化硅(SiOx)薄膜，氟等离子与非晶硅(a-Si)或者氧化硅(SiOx)反应形成SiF4气体，在等离子作用下辉光形成SiF*等自由基，从而得到SiF*的OES信号；当达到清洗终点时，石墨舟表面的a-Si或SiOx薄膜被清除，以SiF*的OES信号消失作为石墨舟(5)清洗的终点。
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