终点检测装置及刻蚀设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种终点检测装置及刻蚀设备。


背景技术：

2.epd(end point detection终点检测)是干法刻蚀工艺的重要部件之一，用于准确判断晶圆刻蚀过程中等离子体刻蚀终点，对于加工精度起着非常重要的作用。根据不同物质一般发射谱线不同和谱线强度与物质的多少相关的原理，epd可以监控某些刻蚀反应物或生成物量的多少，自动检测刻蚀过程，控制刻蚀时间。由于epd探头均为高精度光学元件，不能直接与腔体接触，行业内一般做法是在腔体上开孔，在开孔处安装10mm厚度的蓝宝石，以保持足够硬度不被压差损坏，并将epd探头安装在蓝宝石上，epd探头依然可以通过蓝宝石接收反应腔内的谱线。
3.然而，一般情况下反应腔内的生成物会慢慢附着在蓝宝石上，久而久之，这些附着物会影响epd探头的侦测结果和侦测效率，甚至导致epd探头完全无法侦测到谱线，从而无法准确进行终点检测。往往需开腔更换蓝宝石片，而更换厚蓝宝石的成本较高，且真空腔体每次开腔需关闭真空腔室各设备，一般至少影响12h产能，从而影响生产节拍和生产效率。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种终点检测装置及刻蚀设备，旨在解决蓝宝石使用寿命短需经常更换且更换时需打开真空腔而影响产能的技术问题。
5.本技术提提供的一种终点检测装置，用于反应腔的终点检测，所述反应腔的腔壁上设置有检测通道，所述终点检测装置包括：
6.透光组件，覆设于所述检测通道的出口处，所述透光组件包括透光件和疏水膜，所述疏水膜贴附于所述透光件朝向检测通道的一侧；
7.检测组件，设置于所述透光组件背离所述检测通道的一侧；以及
8.控制阀组件，包括设置于所述检测通道上的第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀较所述第二控制阀更靠近所述反应腔，所述第一控制阀配置为使所述检测通道在真空导通状态和真空阻隔状态间切换，所述第二控制阀配置为对所述检测通道导入或阻隔外部气体。
9.上述终点检测装置，通过在透光件朝向反应腔的表面贴附一层疏水膜，使刻蚀生成物附着在透光件表面的沉积量降低，以延长透光件的使用寿命；通过在检测通道上设置第一控制阀和第二控制阀，能够避免更换透光组件时的破真空操作(即无需打开反应腔)，可降低停机时间，增加产能，提高机台稼动率。
10.可选地，所述疏水膜的材质为硅氟材料，所述疏水膜的厚度小于所述透光件的厚度。
11.上述结构，疏水膜采用硅氟材质，能够使疏水膜具备降低其表面沉积生成物的效
果，疏水膜也可采用其他氟素聚合物；疏水膜厚度小于透光件厚度，利于透光件和疏水膜在满足其使用要求的同时，降低成本。
12.可选地，所述疏水膜的外周尺寸与所述透光件的外周尺寸相同。
13.上述结构，利于疏水膜与透光件的贴合装配，同时，不会影响整个透光组件所占用空间。
14.可选地，所述透光件为蓝宝石。
15.上述结构，采用蓝宝石作为透光件，既能够满足透光率的要求，同时满足硬度要求。
16.可选地，所述第二控制阀具有外部通气口，所述外部通气口在第二控制阀打开时用于向检测通道通入大气或惰性气体，所述外部通气口在第二控制阀关闭时封堵检测通道。
17.上述结构，通过第二控制阀上设置的外部通气口，能够便于在更换透光组件时，打开第二控制阀，从而通过外部通气口向检测通道中通入大气或惰性气体以达到标准大气压，以便拆除透光组件；在正常工作时，关闭第二控制阀，以关闭外部通气口，使检测通道保持真空状态，以便检测组件检测。
18.可选地，所述第一控制阀为真空隔离阀，所述第二控制阀为手阀或气动阀。
19.上述结构，通过真空隔离阀能够阻断或导通反应腔与检测通道之间的真空，通过手阀或气动阀便于控制外部气体对检测通道的导入或阻断。
20.可选地，所述检测组件包括检测探头、信号传输线及信号处理器，所述检测探头的检测端对准透光组件，所述信号传输线分别与所述检测探头和信号处理器连接。
21.上述结构，便于检测探头接收所述反应腔内的反应光线，并通过信号处理器对反应光线的光信号进行处理，以便获知刻蚀终点。
22.可选地，所述终点检测装置还包括第一连接法兰和第二连接法兰，所述第一连接法兰套设在检测通道上并位于所述透光组件朝向检测通道的一侧，所述第二连接法兰位于所述透光组件背离检测通道的一侧，且所述第二连接法兰通过锁紧件与第一连接法兰连接，所述检测组件连接于所述第二连接法兰上。
23.上述结构，通过第一连接法兰和第二连接法兰能够便于透光组件与检测通道的装配，且连接方式简单可靠，成本低廉。
24.可选地，所述第一连接法兰与透光组件之间设置有第一密封件，所述第二连接法兰与透光组件之间设置有第二密封件。
25.上述结构，通过第一密封件和第二密封件，保证第一连接法兰与透光组件之间的密封性，以及第二连接法兰与透光组件之间的密封性，从而保证检测效果。
26.基于同样的实用新型构思，本技术还提供一种刻蚀设备，包括反应腔以及如上所述的终点检测装置，所述终点检测装置与所述反应腔连接。
27.上述刻蚀设备，通过采用所述终点检测装置，能够使刻蚀生成物附着在透光件表面的沉积量降低，以延长透光件的使用寿命；并且，能够避免更换透光组件时的破真空操作(即无需打开反应腔)，可降低停机时间，增加产能，提高机台稼动率。
附图说明
28.图1为本实用新型实施例的终点检测装置结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例的透光组件组合结构示意图；
30.图3为本实用新型实施例的检测通道处于真空阻隔状态的示意图；
31.图4为本实用新型实施例的检测通道处于真空导通状态的示意图。
32.附图标记说明：
33.10-透光组件；11-透光件；12-疏水膜；
34.20-检测组件；21-检测探头；22-信号传输线；
35.30-控制阀组件；31-第一控制阀；32-第二控制阀；
36.41-第一连接法兰；42-第二连接法兰；43-锁紧件；44-第一密封件；45-第二密封件；
37.100-反应腔；110-检测通道。
具体实施方式
38.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术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技术的公开内容理解的更加透彻全面。
39.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术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，不是旨在于限制本技术。
40.现有半导体制造中，对半导体工艺过程的严格控制愈发重要。在刻蚀工艺过程中，基板表面上的沉积层或生长层会涉及多个刻蚀步骤，如果工艺控制不合理，会出现过度刻蚀而造成下一层材料的损伤或刻蚀不足，从而影响下一步工艺，进而造成器件失效。为了获知晶圆表面上的薄膜是否被蚀刻至必要的厚度，需要采用刻蚀终点检测(epd)进行检测，以实时监控刻蚀过程以及刻蚀量。刻蚀终点检测装置利用反应物或生成物光线的波长的变化以侦测蚀刻终点。通俗而言，就是通过检测反应腔里光线的变化来进行检测。由于epd探头不能直接与腔体接触，通常在腔体上开孔，并在开孔处安装蓝宝石，epd探头安装在蓝宝石上，epd探头依然可以通过蓝宝石接收反应腔内的谱线。然而，随着使用时长的增加，反应腔内的生成物会慢慢附着在蓝宝石上，随着生成物在蓝宝石表面沉积量的增加，会影响蓝宝石的透光度，久而久之，epd探头便无法准确侦测到谱线，此时需开腔更换蓝宝石片，而更换厚蓝宝石的成本较高，且真空腔体每次开腔一般至少影响12h产能，从而影响生产节拍和生产效率。
41.基于此，本技术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。
42.参阅图1，本技术提供一种终点检测装置，用于反应腔100的终点检测，所述反应腔100的腔壁上设置有检测通道110，所述终点检测装置包括透光组件10、检测组件20以及控制阀组件30，其中，所述透光组件10，覆设于所述检测通道110的出口处，所述透光组件10包括透光件11和疏水膜12，所述疏水膜12贴附于所述透光件11朝向检测通道110的一侧；所述
检测组件20，设置于所述透光组件10背离所述检测通道110的一侧；所述控制阀组件30，包括设置于所述检测通道110上的第一控制阀31和第二控制阀32，所述第一控制阀31较所述第二控制阀32更靠近所述反应腔100，所述第一控制阀31配置为使所述检测通道110在真空导通状态和真空阻隔状态间切换，所述第二控制阀32配置为对所述检测通道110导入或阻隔外部气体。
43.上述终点检测装置，通过在透光件11朝向反应腔100的表面贴附一层疏水膜12，使刻蚀生成物附着在透光件11表面的沉积量降低，以延长透光件11的使用寿命；
44.通过在检测通道110上设置第一控制阀31和第二控制阀32，能够避免更换透光组件10时的破真空操作(即无需打开反应腔100)，可降低停机时间，增加产能，提高机台稼动率。
45.具体的，所述反应腔100的腔壁上开设有便于进行终点检测的检测窗，所述检测通道110与检测窗连接。检测通道110的出口处设置透光组件10，检测通道110上设置有第一控制阀31和第二控制阀32，检测组件20位于透光组件10背离检测通道110的一侧，检测光线经检测窗和检测通道110到达检测组件20，检测组件20接收和检测反应腔100内的光谱，从而便于根据光线波长的变化进行刻蚀终点检测。
46.具体的，参阅图2，沉积在透光件11表面的生成物的主要成分为gacl3,若能够在透光件11表面形成一层抗拒gacl3的薄膜或将粗糙度减小到一定水平同时又不降低透光率，便可延长设备保养周期，提高稼动率。gacl3属于离子晶体，属极性离子化合物，在透光件11的表面贴附一层疏水膜12，由于疏水膜12表面存在表面能极低的极性物质，极性物质不易黏附，将透光件11表面贴一层疏水膜12，可大大降低gacl3同一时间内在透光件11上的沉积量，从而能够延长透光件11的使用寿命，节约成本。
47.并且，通过在检测通道110上设置第一控制阀31和第二控制阀32，当需要更换透光组件10时，参阅图1和图3，关闭第一控制阀31且打开第二控制阀32，检测通道110处于真空阻隔状态，即第一控制阀31与反应腔100之间的检测通道110(图中a区)保持真空状态，反应腔100内仍旧保持高真空状态，第二控制阀32打开会导入外部气体，使得第一控制阀31与透光组件10之间的检测通道110(图中b区)保持大气状态，此时可拆除透光组件10，并进行更换；当正常工作时，参阅图1和图4，打开第一控制阀31且关闭第二控制阀32，反应腔100内与检测通道110连通，第二控制阀32阻隔外部气体，检测通道110(图中c区)处于真空导通状态，即整个检测通道110保持真空状态。
48.在一些实施方式中，所述疏水膜12的材质为硅氟材料，所述疏水膜12的厚度小于所述透光件11的厚度。具体的，疏水膜12采用硅氟材质，能够使疏水膜12具备降低其表面沉积生成物的效果，疏水膜12也可采用其他氟素聚合物。疏水膜12厚度小于透光件11厚度，通过疏水膜12与透光件11的配合结构，利于透光件11和疏水膜12在满足其使用要求的同时，降低成本。在其他实施例中，透光件11和疏水膜12的厚度可根据实际需求选定，这里不作赘述。
49.在一些实施方式中，所述疏水膜12的外周尺寸与所述透光件11的外周尺寸相同。具体的，为了匹配检测通道110，透光件11和疏水膜12均设置为圆盘形，且二者的外周尺寸相同，如此，可利于疏水膜12与透光件11的贴合装配，同时，不会影响整个透光组件10所占用空间。
50.在上述各实施方式中，所述透光件11为蓝宝石。采用蓝宝石作为透光件11，既能够满足透光率的要求，同时满足硬度要求。
51.可以理解的，所述第二控制阀32具有外部通气口(图未示)，所述外部通气口在第二控制阀32打开时用于向检测通道110通入大气或惰性气体，所述外部通气口在第二控制阀32关闭时封堵检测通道110。具体的，所述惰性气体可采用n2，其成本低廉容易获取。或者，直接向检测通道110通入大气也可。如此，通过第二控制阀32上设置的外部通气口，能够便于在更换透光组件10时，打开第二控制阀32，从而通过外部通气口向检测通道110中通入大气或惰性气体以达到标准大气压，以便拆除透光组件10；在正常工作时，关闭第二控制阀32，以关闭外部通气口，使检测通道110保持真空状态，以便检测组件20进行检测。
52.参阅图1、图3和图4，在上述实施方式中，所述第一控制阀31为真空隔离阀，所述第二控制阀32为手阀或气动阀。具体的，真空隔离阀能够有效地阻隔反应腔100内的真空，本实施例中，真空隔离阀能够阻隔的真空度为1
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pa。在关闭第一控制阀31时，能够使检测通道110处于真空阻隔状态，使得反应腔100与第一控制阀31之间的检测通道110仍旧保持真空，从而不影响反应腔100内的真空状态；第一控制阀31与透光组件10之间的检测通道110可通过开启第二控制阀32引入外部气体而破除真空，具体第二控制阀32采用手阀或气动阀可根据实际使用要求选定；在打开第一控制阀31且关闭第二控制阀32时，能够使检测通道110处于真空导通状态，从而进行正常工作。上述结构，通过真空隔离阀能够阻断或导通反应腔100与检测通道110之间的真空，通过手阀或气动阀便于控制外部气体对检测通道110的导入或阻断。
53.继续参阅图1，在一些实施方式中，所述检测组件20包括检测探头21、信号传输线22及信号处理器(图未示)，所述检测探头21的检测端对准透光组件10，所述信号传输线22分别与所述检测探头21和信号处理器连接。具体的，检测探头21用于接收所述反应腔100内的反应光线，通过信号处理器对反应光线的光信号进行处理，以便获知刻蚀终点。
54.继续参阅图1，在一些实施方式中，所述终点检测装置还包括第一连接法兰41和第二连接法兰42，所述第一连接法兰41套设在检测通道110上并位于所述透光组件10朝向检测通道110的一侧，所述第二连接法兰42位于所述透光组件10背离检测通道110的一侧，且所述第二连接法兰42通过锁紧件43与第一连接法兰41连接，所述检测组件20连接于所述第二连接法兰42上。具体的，所述第一连接法兰41与第二连接法兰42同轴设置，且第一连接法兰41上沿其周向上设置有多个第一连接孔，第二连接法兰42上沿其周向上设置有多个第二连接孔，通过锁紧件43(例如螺栓)穿设在第一连接孔和第二连接孔上，能够将第一连接法兰41与第二连接法兰42连接，并同时将位于第一连接法兰41和第二连接法兰42之间的透光组件10装配连接在检测通道110上。第二连接法兰42的中部开设有安装孔，检测探头21的检测端连接于所述安装孔中。上述结构，通过第一连接法兰41和第二连接法兰42能够便于透光组件10与检测通道110的装配，且连接方式简单可靠，成本低廉。
55.继续参阅图1，在上述实施方式中，所述第一连接法兰41与透光组件10之间设置有第一密封件44，所述第二连接法兰42与透光组件10之间设置有第二密封件45。具体的，第一密封件44和第二密封件45可采用密封圈，保证其连接密封性。如此，通过第一密封件44和第二密封件45，保证第一连接法兰41与透光组件10之间的密封性，以及第二连接法兰42与透光组件10之间的密封性，从而保证检测效果。
56.本技术还提供一种刻蚀设备，包括反应腔100以及如上所述的终点检测装置，所述终点检测装置与所述反应腔100连接。上述刻蚀设备，通过采用所述终点检测装置，能够使刻蚀生成物附着在透光件11表面的沉积量降低，以延长透光件11的使用寿命；并且，能够避免更换透光组件10时的破真空操作(即无需打开反应腔100)，可降低停机时间，增加产能，提高机台稼动率。
57.应当理解的是，本实用新型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实用新型所附权利要求的保护范围。