CN209843671U - 一种辉光监测电路、辉光监测装置及刻蚀机 - Google Patents

Abstract

本申请适用于辉光监测技术领域，提供了一种辉光监测电路、辉光监测装置及刻蚀机，所述辉光监测电路包括：用于将辉光转换为对应的监测电压信号的光电信号转换模块；用于将监测电压信号与参考电压源输出的预设参考电压阈值信号进行比较，并输出对应的电压比较信号的比较模块；根据电压比较信号和监测控制信号输出对应的逻辑控制信号的逻辑处理模块；根据逻辑控制信号生成对应的互锁开关信号，以控制所述刻蚀机的工作状态的监测开关模块。通过对辉光进行实时监控，在辉光出现异常时及时暂停刻蚀工艺，避免了工艺异常只能在下一步工艺完成后才能发现，从而导致产品质量不合格且产品无法返工而报废，极大的降低了刻蚀机的产品良率的问题。

Description

一种辉光监测电路、辉光监测装置及刻蚀机

技术领域

本申请属于辉光监测技术领域，特别涉及一种辉光监测电路、辉光监测装置及刻蚀机。

背景技术

现代化大规模集成电路制造需要使用到数十种工艺设备进行几百道的工艺处理过程，集成电路制造工厂里的设备通常被分为沉积、光刻、刻蚀、扩散等几个区域，每个区域均由进行相同或相近工艺处理的半导体设备所组成。工厂物料传输/管理系统进行不同的区域之间的物料传输，而整个硅片的生产工艺由制造执行系统负责协调，统一管理物料在不同区域的不同机台之间的协调，进而完成整个复杂的半导体工艺制造流程。随着集成电路制造特征尺寸的不断减小，所加工硅片表面积的不断扩大，半导体生产对于工厂自动化水平的要求也不断提高，机台之间的工艺转换时间不断缩短。半导体刻蚀技术，是按照掩膜图形或设计要求对半导体衬底表面进行选择性腐蚀或者剥离的技术，刻蚀机是集成电路生产工艺过程中必不可少的一项工艺设备。例如，Lam Auto Etch系列机台通常用于刻蚀多晶硅、氮化硅、去除光刻胶浮渣以及扫硅渣等工艺。

然而，产品的关键尺寸和形貌的均匀性是产品质量的一个重要衡量标准，在刻蚀过程中，氮化硅局部过刻或轻微残留不能在当前步骤发现异常，而去光刻胶浮渣，扫硅渣等工艺目前的检验和测量手段在当前步骤不能发现，若工艺有异常通常要等下一步工艺完成后才能发现，这两个步骤之间存在时间差，在该时间差内生产的产品会因为产品质量不合格且产品无法返工而报废，极大的降低了刻蚀机的产品良率。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种辉光监测电路、辉光监测装置及刻蚀机，旨在解决工艺有异常通常要等下一步工艺完成后才能发现，这两个步骤之间存在时间差，在该时间差内生产的产品会因为产品质量不合格且产品无法返工而报废，极大的降低了刻蚀机的产品良率的问题。

本申请实施例提供了一种辉光监测电路，与监测控制信号源连接，应用于刻蚀机，所述辉光监测电路包括：

用于将所述辉光转换为对应的监测电压信号的光电信号转换模块；

与所述光电信号转换模块连接，用于将所述监测电压信号与预设的参考电压阈值信号进行比较，并输出对应的电压比较信号的比较模块；

与所述比较模块和所述监测控制信号源连接，用于接收所述电压比较信号和所述监测控制信号源输出的监测控制信号，并根据所述电压比较信号和所述监测控制信号输出对应的逻辑控制信号的逻辑处理模块；

与所述逻辑处理模块连接，用于接收所述逻辑控制信号，并根据所述逻辑控制信号生成对应的互锁开关信号，以控制所述刻蚀机的工作状态的监测开关模块。

可选的，所述监测开关模块包括：

工作电源；

与所述逻辑处理模块连接，用于接收所述逻辑控制信号，并根据所述逻辑控制信号进行导通或者关断的开关单元；

与所述工作电源和所述开关单元串联，用于根据所述开关单元的导通或者关断输出对应的继电器开关信号的继电器单元；

与所述继电器单元连接，用于接收所述继电器开关信号，并根据所述继电器开关信号输出对应的互锁开关信号的互锁控制单元。

可选的，所述继电器单元包括：继电器线圈和继电器常闭触点；

所述继电器线圈的第一端与所述工作电源连接，所述继电器线圈的第二端与所述开关单元的电流输入端连接，所述继电器常闭触点的第一端与所述互锁控制单元的第一端连接，所述继电器常闭触点的第二端与所述互锁控制单元的第二端连接。

可选的，所述监测开关模块包括：报警单元；

所述继电器单元还包括：继电器常开触点；

其中，所述继电器常开触点的第一端与所述工作电源连接，所述继电器常开触点的第二端与所述报警单元的第一端连接，所述报警单元的第二端接地。

可选的，所述开关单元包括电子开关管，所述电子开关管的电流输入端与所述继电器单元连接，所述电子开关管的电流输出端接地，所述电子开关管的控制端与所述逻辑处理模块连接。

可选的，所述电子开关管为NPN型三极管、N型MOS管中的任意一项。

可选的，所述比较模块包括电压比较器和参考电压源，所述参考电压源用于输出预设的参考电压阈值信号，所述电压比较器的反相输入端与所述光电信号转换模块连接，所述电压比较器的正相输入端与所述参考电压源连接，所述电压比较器的输出端与所述逻辑处理模块连接。

可选的，所述逻辑处理模块包括与门，所述与门的第一输入端与所述比较模块连接，所述与门的第二输入端与所述监测控制信号源连接，所述与门的输出端与与所述监测开关模块连接。

本申请实施例还提供了一种辉光监测装置，包括：

监测控制信号源；以及

如上述任一项所述的辉光监测电路，所述辉光监测电路与所述监测控制信号源连接。

本申请实施例还挺了一种刻蚀机，包括：

监测控制信号源；以及

如上述任一项所述的辉光监测电路，所述辉光监测电路与所述监测控制信号源连接；

其中，所述监测控制信号源为所述刻蚀机中的质量流量控制器输出的控制信号，所述光电信号转换模块用于将所述刻蚀机中的真空腔体内的辉光信号转换为对应的监测电压信号。

本申请实施例提供了一种辉光监测电路、辉光监测装置及刻蚀机，通过将所述辉光转换为对应的监测电压信号，并将监测电压信号与预设的参考电压阈值信号进行比较，并根据电压比较信号和所述监测控制信号输出对应的逻辑控制信号以控制所述刻蚀机的工作状态。如此，通过对辉光进行实时监控，在辉光出现异常时及时暂停刻蚀工艺，避免了工艺异常只能在下一步工艺完成后才能发现，从而导致产品质量不合格且产品无法返工而报废，极大的降低了刻蚀机的产品良率的问题。

附图说明

图1是本申请的一个实施例提供的辉光监测电路的结构示意图；

图2是本申请的一个实施例提供的监测开关模块40的结构示意图；

图3是本申请的另一个实施例提供的辉光监测电路的结构示意图；

图4是本申请的一个实施例提供的加装了辉光监测电路的刻蚀机的工作构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

刻蚀机是集成电路生产工艺过程中必不可少的一项工艺设备，Lam Auto Etch系列机台是Lam Research公司上世纪80年代研发生产的机台，其型号包括Lam490、Lam590以及Lam690等，其中，Lam490主要用于刻蚀多晶硅和氮化硅,Lam590主要用于刻蚀氧化层，Lam690主要用于刻蚀MTL(安全栅)，目前6寸及以下的工艺制造还在大量应用Lam490和Lam590进行刻蚀氮化硅、去除光刻胶浮渣以及扫硅渣等工艺。这三个工艺的特点是：氮化硅局部过刻或轻微残留不能在当前步骤发现异常，而去光刻胶浮渣，扫硅渣等工艺目前的检验和测量手段在当前步骤不能发现，三种工艺有异常要等下一步工艺完成后才能发现，两个步骤之间有时间差，这个时间内作业过去的产品就产生产品异常，异常产品无法返工而报废。

Lam Auto Etch系列机台辉光检测是检测功率设定目标值与功率实际值间的差异，而功率目标设定值通过人为外部存储卡或EAP系统下载，若下载过程有误使功率目标值为零，刻蚀机台的自带检测系统无法发现问题。Lam后期高级的机台Rianbow系列，TCP系列菜单均固定在机台硬盘里，在工作时选择调用，不会产生Auto Etch系列机台问题。

为了解决Lam490和Lam590存在的工艺出现异常时通常要等下一步工艺完成后才能发现的问题，本申请实施例提供了一种辉光监测电路，图1为本申请的一个实施例提供的辉光监测电路的结构示意图，参见图1所示，本实施例中的本申请实施例提供了一种辉光监测电路，与监测控制信号源50连接，应用于刻蚀机，所述辉光监测电路包括：

用于将所述辉光转换为对应的监测电压信号的光电信号转换模块10；

与所述光电信号转换模块10连接，用于将所述监测电压信号与预设的参考电压阈值信号进行比较，并输出对应的电压比较信号的比较模块20；

所述比较模块20连接，用于接收所述电压比较信号和所述监测控制信号源5050输出的监测控制信号，并根据所述电压比较信号和所述监测控制信号输出对应的逻辑控制信号的逻辑处理模块30；

与所述逻辑处理模块30连接，用于接收所述逻辑控制信号，并根据所述逻辑控制信号生成对应的互锁开关信号，以控制所述刻蚀机的工作状态的监测开关模块40。

在本实施例中，光电信号转换模块10用于将所述刻蚀机中的真空腔体内的辉光信号转换为对应的监测电压信号，比较模块20对将所述监测电压信号与预设的参考电压阈值信号进行比较，并输出对应的电压比较信号，逻辑处理模块30据所述电压比较信号和所述监测控制信号输出对应的逻辑控制信号，监测开关模块40根据所述逻辑控制信号生成对应的互锁开关信号，以控制所述刻蚀机的工作状态，例如，若辉光发生异常时，光电信号转换模块10生成的监测电压信号与辉光对应，此时，监测电压信号同样发生异常，若监测电压信号与预设的参考电压阈值信号之间的差值高于设定的范围，则比较模块20生成的电压比较信号为高电平，逻辑处理模块30输出的逻辑控制信号为高电平，此时监测开关模块40接收到该逻辑控制信号后生成对应的互锁开关信号，该互锁开关信号用于控制刻蚀机暂停。

在一个实施例中，参见图2所示，所述监测开关模块包括：

工作电源41；

与所述逻辑处理模块30连接，用于接收所述逻辑控制信号，并根据所述逻辑控制信号进行导通或者关断的开关单元43；

与所述工作电源41和所述开关单元43串联，用于根据所述开关单元的导通或者关断输出对应的继电器开关信号的继电器单元42；

与所述继电器单元42连接，用于接收所述继电器开关信号，并根据所述继电器开关信号输出对应的互锁开关信号的互锁控制单元44。

在本实施例中，继电器单元42与所述工作电源41和所述开关单元43串联，当开关单元43接收到逻辑控制信号进行导通或关断时，继电器单元42进行对应的导通或关断，从而对互锁控制单元44输出的互锁开关信号进行控制，例如，若辉光异常，则逻辑处理模块30输出的逻辑控制信号为高电平，则开关单元43导通，此时继电器单元42输出对应的继电器开关信号，此时互锁控制单元44断开，从而促使刻蚀机暂停。

在一个实施例中，参见图3所示，所述继电器单元42包括：继电器线圈K1和继电器常闭触点K3；

所述继电器线圈K1的第一端与所述工作电源41连接，所述继电器线圈K1的第二端与所述开关单元43的电流输入端连接，所述继电器常闭触点K3的第一端与所述互锁控制单元44的第一端连接，所述继电器常闭触点K3的第二端与所述互锁控制单元44的第二端连接。

在本实施例中，继电器常闭触点K3与互锁控制单元44连接，在刻蚀机正常工作时，继电器线圈K1中没有电流流过，继电器常闭触点K3闭合，互锁控制单元44正常导通。当刻蚀机真空腔中的辉光减弱时，逻辑处理模块10生成的逻辑控制信号控制开关单元43导通，此时继电器线圈K1充电，继电器常闭触点K3断开，互锁控制单元44断开，从而控制刻蚀机暂停工作。

在一个实施例中，参见图3所示，所述监测开关模块40包括：报警单元45；

所述继电器单元42还包括：继电器常开触点K2；

其中，所述继电器常开触点K2的第一端与所述工作电源连接，所述继电器常开触点K2的第二端与所述报警单元45的第一端连接，所述报警单元45的第二端接地。

在本实施例中，刻蚀机正常工作时，继电器线圈K1中没有电流流过，继电器常开触点K2打开，互锁控制单元44正常导通。当刻蚀机真空腔中的辉光减弱时，逻辑处理模块10生成的逻辑控制信号控制开关单元43导通，此时继电器线圈K1充电，继电器常开触点K2闭合，报警单元45通电后发出警报。

在一个实施例中，报警单元45可以为蜂鸣器或者声光报警器。

在一个实施例中，参见图3所示，所述开关单元43包括电子开关管，所述电子开关管的电流输入端与所述继电器单元连接，所述电子开关管的电流输出端接地，所述电子开关管的控制端与所述逻辑处理模块连接。

在一个实施例中，所述电子开关管为NPN型三极管、N型MOS管中的任意一项。

在一个实施例中，所述比较模块20包括电压比较器21和参考电压源22，所述参考电压源22用于输出预设的参考电压阈值信号，所述电压比较器21的反相输入端与所述光电信号转换模块10连接，所述电压比较器21的正相输入端与所述参考电压源22连接，所述电压比较器21的输出端与所述逻辑处理模块30连接。

在本实施例中，若辉光减弱，则光电信号转换模块10输出的监测电压信号下降，若监测电压信号比参考电压源22输出的参考电压阈值信号低，此时电压比较器21输出的电压比较信号为高电平。

在一个实施例中，参见图3所示，所述逻辑处理模块30包括与门31，所述与门31的第一输入端与所述比较模块20连接，所述与门31的第二输入端与所述监测控制信号源50连接，所述与门31的输出端与与所述监测开关模块40连接。

在本实施例中，监测控制信号源50用于通过逻辑处理以控制辉光监测电路是否开启，若监测控制信号源50输出的监测控制信号为低电平，则不管比较模块20输出的电压比较信号是否为高电平，逻辑处理模块30输出的逻辑控制信号均为低电平，此时开关单元43均处于关断状态，辉光监测电路处于关闭状态。

在一个实施例中，监测控制信号源50可以为刻蚀机中的质量流量控制器输出的控制信号，即在刻蚀工艺开始时就输出对应的控制信号，以控制辉光监测电路启动工作，从而达到节省能耗的效果。

本申请实施例还提供了一种辉光监测装置，包括：

监测控制信号源；以及

如上述任一项所述的辉光监测电路，所述辉光监测电路与所述监测控制信号源连接。

本申请实施例还挺了一种刻蚀机，包括：

监测控制信号源；以及

如上述任一项所述的辉光监测电路，所述辉光监测电路与所述监测控制信号源连接；

其中，所述监测控制信号源为所述刻蚀机中的质量流量控制器输出的控制信号，所述光电信号转换模块用于将所述刻蚀机中的真空腔体内的辉光信号转换为对应的监测电压信号。

在本实施例中，本实施例中的刻蚀机相对于现有的刻蚀机Lam490和Lam590增加了辉光监测电路以进行辉光检测处理，图4为加装了辉光监测电路工作示意图，参见图4所示，监测控制信号源输出的控制信号即为检测开始信号，该检测开始信号与辉光开始信号同步，辉光监测电路对真空腔体内的辉光进行检测处理，互锁控制单元44处于常闭状态，若辉光监测电路检测真空腔内没有辉光或者辉光变弱，则互锁控制单元44打开，此时机台处理器与功率发生器断开，机台处理器接收互锁开路信号，刻蚀机暂停工作。

在一个实施例中，互锁控制单元44可以为控制机台处理器和功率发生器之间的开关模块。

本申请实施例提供了一种辉光监测电路、辉光监测装置及刻蚀机，通过将所述辉光转换为对应的监测电压信号，并将监测电压信号与预设的参考电压阈值信号进行比较，并根据电压比较信号和所述监测控制信号输出对应的逻辑控制信号以控制所述刻蚀机的工作状态。如此，通过对辉光进行实时监控，在辉光出现异常时及时暂停刻蚀工艺，避免了工艺异常只能在下一步工艺完成后才能发现，从而导致产品质量不合格且产品无法返工而报废，极大的降低了刻蚀机的产品良率的问题。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辉光监测电路，与监测控制信号源连接，应用于刻蚀机，其特征在于，所述辉光监测电路包括：

用于将辉光转换为对应的监测电压信号的光电信号转换模块；

与所述光电信号转换模块连接，用于将所述监测电压信号与预设的参考电压阈值信号进行比较，并输出对应的电压比较信号的比较模块；

与所述比较模块和所述监测控制信号源连接，用于接收所述电压比较信号和所述监测控制信号源输出的监测控制信号，并根据所述电压比较信号和所述监测控制信号输出对应的逻辑控制信号的逻辑处理模块；以及

与所述逻辑处理模块连接，用于接收所述逻辑控制信号，并根据所述逻辑控制信号生成对应的互锁开关信号，以控制所述刻蚀机的工作状态的监测开关模块。

2.如权利要求1所述的辉光监测电路，其特征在于，所述监测开关模块包括：

工作电源；

与所述逻辑处理模块连接，用于接收所述逻辑控制信号，并根据所述逻辑控制信号进行导通或者关断的开关单元；

与所述工作电源和所述开关单元串联，用于根据所述开关单元的导通或者关断输出对应的继电器开关信号的继电器单元；

与所述继电器单元连接，用于接收所述继电器开关信号，并根据所述继电器开关信号输出对应的互锁开关信号的互锁控制单元。

3.如权利要求2所述的辉光监测电路，其特征在于，所述继电器单元包括：继电器线圈和继电器常闭触点；

所述继电器线圈的第一端与所述工作电源连接，所述继电器线圈的第二端与所述开关单元的电流输入端连接，所述继电器常闭触点的第一端与所述互锁控制单元的第一端连接，所述继电器常闭触点的第二端与所述互锁控制单元的第二端连接。

4.如权利要求3所述的辉光监测电路，其特征在于，所述监测开关模块包括：报警单元；

所述继电器单元还包括：继电器常开触点；

其中，所述继电器常开触点的第一端与所述工作电源连接，所述继电器常开触点的第二端与所述报警单元的第一端连接，所述报警单元的第二端接地。

5.如权利要求2所述的辉光监测电路，其特征在于，所述开关单元包括电子开关管，所述电子开关管的电流输入端与所述继电器单元连接，所述电子开关管的电流输出端接地，所述电子开关管的控制端与所述逻辑处理模块连接。

6.如权利要求5所述的辉光监测电路，其特征在于，所述电子开关管为NPN型三极管、N型MOS管中的任意一项。

7.如权利要求1所述的辉光监测电路，其特征在于，所述比较模块包括电压比较器和参考电压源，所述参考电压源用于输出预设的参考电压阈值信号，所述电压比较器的反相输入端与所述光电信号转换模块连接，所述电压比较器的正相输入端与所述参考电压源连接，所述电压比较器的输出端与所述逻辑处理模块连接。

8.如权利要求1所述的辉光监测电路，其特征在于，所述逻辑处理模块包括与门，所述与门的第一输入端与所述比较模块连接，所述与门的第二输入端与所述监测控制信号源连接，所述与门的输出端与所述监测开关模块连接。

9.一种辉光监测装置，其特征在于，包括：

监测控制信号源；和

如权利要求1-8任一项所述的辉光监测电路，所述辉光监测电路与所述监测控制信号源连接。

10.一种刻蚀机，其特征在于，包括：

监测控制信号源；和

如权利要求1-8任一项所述的辉光监测电路，所述辉光监测电路与所述监测控制信号源连接；

其中，所述监测控制信号源为所述刻蚀机中的质量流量控制器输出的控制信号，所述光电信号转换模块用于将所述刻蚀机中的真空腔体内的辉光信号转换为对应的监测电压信号。