等离子刻蚀机清洁装置、方法及等离子刻蚀机与流程

本公开涉及半导体刻蚀，特别是涉及等离子刻蚀机清洁装置、方法及等离子刻蚀机。

背景技术：

1、在半导体器件的制造工艺中，需要对反应气体进行离子化以产生等离子体，进而对位于处理室内的晶圆表面的膜层产生刻蚀。在等离子体刻蚀工艺中，半导体刻蚀机台的气体分配装置中的气体源提供的工艺气体从气体管道流出，汇集到气体分流器中，经由气体扩散器划分的不同区域将工艺气体扩散到晶圆表面。

2、在等离子刻蚀过程中，经过一定的反应时间后，在侧壁及终点检测窗口的透光片内表面会随刻蚀吸附生成物等副产物积累，造成终点检测(end point detection，epd)接收到的信号变弱，甚至导致epd误抓造成产品异常。

3、然而，刻蚀机台腔壁较厚，在做日常干法清洁期间，等离子无法直接清洁到终点检测窗口内的透光片，传统方法是定期更换透光片，但在更换过程机台需要破除真空开腔体清洁，造成机台浪费大量时间，影响生产排程及产能，增加成本。因此，如何对透光片内表面进行清洁，延长透光片使用寿命是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种等离子刻蚀机清洁装置、方法及等离子刻蚀机，可实现解决如何对透光片内表面进行清洁，延长透光片使用寿命的问题。

2、一种等离子刻蚀机清洁装置，等离子刻蚀机清洁装置包括监测部以及气体解离部，监测部用于获取刻蚀腔体内目标光的信号强度，并在信号强度低于预设阈值的情况下执行预设自清洁动作，执行预设自清洁动作包括控制刻蚀腔体通入预设清洁气体及生成气体解离控制信号，其中，目标光为经由位于刻蚀终点检测窗口处的透光片透过的光，刻蚀终点检测窗口开设于刻蚀腔体的腔壁；气体解离部设置于刻蚀终点检测窗口远离透光片的一侧，与监测部连接，被配置为响应气体解离控制信号，将进入刻蚀终点检测窗口内的预设清洁气体解离成目标等离子体，以去除附着于透光片表面的生成物。

3、上述等离子刻蚀机清洁装置，通过监测部来获取刻蚀腔体内的目标光的信号强度，监测部在信号强度低于预设阈值的情况下执行预设自清洁动作，执行预设自清洁动作包括控制刻蚀腔体通入预设清洁气体及生成气体解离控制信号；气体解离部设置于刻蚀终点检测窗口远离透光片的一侧，与监测部连接，在监测部接收到的信号强度低于预设阈值的情况下，控制刻蚀腔体向刻蚀终点检测窗口通入清洁气体，监测部发出气体解离控制信号，可以在通入的清洁气体稳定后，控制气体解离部将进入刻蚀终点检测窗口内的预设清洁气体解离成目标等离子体，以去除附着于透光片表面的生成物，监测部可以在接收到的信号强度达到目标透光强度阈值后，停止清洁。本实施例的等离子刻蚀机清洁装置通过清洁气体直接对透光片内表面进行清洁，延长透光片使用寿命，使得透光片的更换频率大大降低，节省生产成本。

4、可选地，等离子刻蚀机清洁装置还包括负偏压电极，负偏压电极设置于透光片背离刻蚀终点检测窗口的一侧，与监测部连接，用于响应气体解离控制信号，向刻蚀终点检测窗口内的目标等离子体提供预设负偏压，将目标等离子引流至透光片的内表面进行清洁处理。负偏压电极可以使本公开对透光片的清洁更完善，提高透光片的清洁效率。

5、可选地，负偏压电极包括环状金属膜，环状金属膜设置于透光片背离刻蚀终点检测窗口的表面，且环绕刻蚀终点检测探头。可以利用环状金属膜、电源及发射器构成负偏压电极回路，用来将目标等离子引流至透光片的内表面进行清洁处理。

6、可选地，等离子刻蚀机清洁装置还包括发射器，发射器设置于刻蚀终点检测窗口的内壁，用于发射预设波长的光。发射器发出特定波长的光可被监测部接收，在监测部接收到的信号强度低于预设阈值的情况下，执行预设自清洁动作直至清洁干净。在监测部接收到的信号强度达到目标透光强度阈值的情况下，停止清洁。虽然epd本身也可以检测信号强度，但在透光片被附着于其表面的生成物遮挡的情况下，导致epd检测信号强度与实际信号强度差异较大；本实施例通过增设发射器，在没有对待刻蚀物进行等离子刻蚀期间，控制发射器发射预设波长的光，通过检测经由检测透光片透过光的信号强度来判断是否需要启动自清洁功能，，使得清洁装置对透光片的清洁更加及时，减少epd误抓造成产品异常的情况发生。

7、可选地，气体解离部包括第一保护罩、第二保护罩、第一感性线圈及第二感性线圈，第一保护罩至少部分设置于刻蚀终点检测窗口的内壁的第一子表面，与刻蚀腔体的内壁形成第一保护腔；第二保护罩至少部分设置于刻蚀终点检测窗口的内壁的第二子表面，与刻蚀腔体的内壁形成第二保护腔，第二子表面与第一子表面相对设置；第一感性线圈与射频发生器连接，位于第一保护腔内；以及第二感性线圈与射频发生器连接，位于第二保护腔内。可以利用第一感性线圈、第二感性线圈及射频发生器构成回路，第一感性线圈可以作为上电极的一部分，第二感性线圈可以作为下电极的一部分，通过回路将射频功率加到线圈上，线圈通过射频电流，并产生射频磁通，在腔体内部形成射频电场，腔体内的清洁气体被电场电离放出电子而成为正离子，对透光片的内表面进行化学和物理清洁处理。

8、可选地，预设清洁气体包括反应气体；目标等离子体包括反应等离子体；等离子刻蚀机清洁装置还包括流量检测仪，流量检测仪设置于刻蚀腔体的内侧，与监测部连接，用于检测预设清洁气体的流量；监测部执行预设自清洁动作包括在预设清洁气体的流量位于预设流量范围内的情况下，生成气体解离控制信号。流量检测仪在清洁气体通入后检测气体气压，在气压稳定的情况下生成气体解离控制信号，确保清洁气体的浓度足够且流量稳定后再开始执行自清洁动作，保证清洁效果良好，提高执行自清洁动作的效率。

9、可选地，预设清洁气体包括反应气体；目标等离子体包括反应等离子体；气体解离部被配置为响应气体解离控制信号，将反应气体解离成反应等离子体，使利用反应等离子体与透光片的内表面的刻蚀附属物发生化学反应并进行清洁处理。

10、可选地，预设清洁气体包括惰性气体；目标等离子体包括惰性等离子体；气体解离部被配置为响应气体解离控制信号，将惰性气体解离成惰性等离子体，利用惰性等离子体对透光片的内表面进行物理清洁处理。

11、可选地，监测部包括信号强度检测单元及控制器，信号强度检测单元设置于刻蚀终点检测探头靠近刻蚀终点检测窗口的一侧，用于获取刻目标光的信号强度；控制器与信号强度检测单元及气体解离部连接，被配置为在信号强度低于预设阈值的情况下执行预设自清洁动作。

12、基于同样的发明构思，本公开还提供一种等离子刻蚀机，等离子刻蚀机包括气体扩散环以及上述任一实施例中的等离子刻蚀机清洁装置，气体扩散环设置于刻蚀腔体的进气口；等离子刻蚀机清洁装置用于在执行预设自清洁动作的过程中控制气体扩散环打开，使得刻蚀腔体通入预设清洁气体。

13、上述等离子刻蚀机通过监测部来获取刻蚀腔体内的目标光的信号强度，监测部在信号强度低于预设阈值的情况下执行预设自清洁动作，执行预设自清洁动作包括控制刻蚀腔体通入预设清洁气体及生成气体解离控制信号；气体解离部设置于刻蚀终点检测窗口远离透光片的一侧，与监测部连接，气体扩散环设置于刻蚀腔体，在监测部接收到的信号强度低于预设阈值的情况下，打开气体扩散环，使得刻蚀腔体通入预设清洁气体，监测部生成气体解离控制信号，可以在通入的清洁气体稳定后，控制气体解离部将进入刻蚀终点检测窗口内的预设清洁气体解离成目标等离子体，以去除附着于透光片表面的生成物，监测部可以在接收到的信号强度达到目标透光强度阈值后，停止清洁。本公开的等离子刻蚀机通过清洁气体直接对透光片内表面进行清洁，延长透光片使用寿命，使得透光片的更换频率大大降低，节省生产成本。

14、基于同样的发明构思，本公开还提供一种等离子刻蚀机清洁方法，等离子刻蚀机清洁方法包括：获取刻蚀腔体内目标光的信号强度；其中，目标光为经由位于刻蚀终点检测窗口处的透光片透过的光，刻蚀终点检测窗口开设于刻蚀腔体的腔壁；在信号强度低于预设阈值的情况下执行预设自清洁动作，执行预设自清洁动作包括控制刻蚀腔体通入预设清洁气体及生成气体解离控制信号；根据气体解离控制信号控制气体解离部将进入刻蚀终点检测窗口内的预设清洁气体解离成目标等离子体，以去除附着于透光片表面的生成物。

15、上述等离子刻蚀机清洁方法，通过获取刻蚀腔体内的目标光的信号强度；其中，目标光为经由位于刻蚀终点检测窗口处的透光片透过的光，刻蚀终点检测窗口开设于刻蚀腔体的腔壁；在信号强度低于预设阈值的情况下执行预设自清洁动作，执行预设自清洁动作包括控制刻蚀腔体通入预设清洁气体及生成气体解离控制信号；在通入的清洁气体稳定的情况下，根据气体解离控制信号控制气体解离部将进入刻蚀终点检测窗口内的预设清洁气体解离成目标等离子体，以去除附着于透光片表面的生成物；在信号强度达到目标透光强度阈值的情况下停止清洁。本实施例的等离子刻蚀机清洁方法通过清洁气体直接对透光片内表面进行清洁，延长透光片使用寿命，使得透光片的更换频率大大降低，节省生产成本。

16、可选地，执行预设自清洁动作包括在刻蚀腔体内预设清洁气体的流量位于预设流量范围内的情况下，生成气体解离控制信号，以提高气体解离控制信号控制气体解离部对刻蚀终点检测窗口内预设清洁气体解离的效率，从而提高利用目标等离子体对透光片的内表面进行清洁处理的效率及清洁效果。

17、可选地，预设清洁气体包括反应气体；目标等离子体包括反应等离子体；根据气体解离控制信号控制气体解离部将进入刻蚀终点检测窗口内的预设清洁气体解离成目标等离子体，包括根据气体解离控制信号控制气体解离部将反应气体解离成反应等离子体，利用反应等离子体与生成物发生化学反应，以去除生成物。

18、可选地，预设清洁气体包括惰性气体；目标等离子体包括惰性等离子体；根据气体解离控制信号控制气体解离部将进入刻蚀终点检测窗口内的预设清洁气体解离成目标等离子体，包括：根据气体解离控制信号控制气体解离部将惰性气体解离成惰性等离子体，以利用惰性等离子体撞击并去除生成物。

19、基于同样的发明构思，本公开还提供一种等离子刻蚀机，等离子刻蚀机还包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中等离子刻蚀机清洁方法的步骤。