[发明专利]半导体加工设备

说明书

本发明提供了半导体加工设备，包括腔室和光学发射光谱监测装置，在腔室的腔室壁上设置有透明窗，光学发射光谱监测装置包括透镜、不透光的筒体、光电转换器和接收器；透镜和光电转换器设置在筒体内，透镜，与透明窗相对设置，用于将腔室内自透明窗出射的光信号聚焦至光电转换器上；光电转换器，用于将光信号转换为电信号并发送至接收器；接收器，用于接收光电转换器发送的电信号，以根据电信号监测腔室内的工艺状态。本发明提供的半导体加工设备，其光学发射光谱监测装置不仅能够实现半导体工业上的应用，而且成本较低、结构简单；不需要采用现有的算法软件进行谱线复原处理，从而使得整个过程相对较简单，而且操作工程师不需要对谱线进行分析。

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种半导体加工设备。

背景技术

工艺的终点控制技术是半导体工艺生产中比较关键的技术。随着刻蚀关键尺寸的逐渐减小和基片膜层结构的逐渐复杂，对终点控制的要求也就越来越高。现有的实现工艺终点控制的方法主要是光学发射光谱(Optical Emission Spectroscopy，简称OES)监测方法，其主要原理是：获取工艺刻蚀过程中产生的聚合物发射出的光信号，根据该光信号的光谱采用阈值控制方法或斜率控制方法来准确抓取工艺终点。

请参阅图1，图1为具有现有的采用OES监测装置的腔室的结构示意图，该OES监测装置主要应用了包含光谱仪和算法软件的光谱仪系统，具体地，腔室1内产生的等离子体2辐射出的光信号经过光纤optical fiber进入光谱仪spectrometer经过光栅grating衍射分光后再聚焦至电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称CCD)进行光电信号转换后经过放大器amplifier进行信号放大，放大后的信号还需要通过算法软件recorder进行谱线复原处理，由于工艺气体放电辐射的特征谱线的强度随着时间的变化反应工艺过程的变化，因此，需要在线监测该特征谱线。

由于上述在OES控制装置会存在以下问题：

其一，光谱仪系统的价格一般较为昂贵，造成成本较高；

其二，需要借助光谱仪系统中的算法软件进行谱线复原处理，使得整个过程较复杂；

其三，特征谱线是经光栅衍射分光后的信号，其强度很弱，对于特定的集成化光谱仪其CCD放大能力一定情况下，特征谱线强度可能在整个光谱范围内其强度并不是很强，这样就会造成信噪比较低，不能准确反映工艺过程变化以及拐点变化趋势不明显；

其四，针对复杂应用时，例如，当工艺过程中，两个工艺步骤间采用同一特征谱线作为标定监测，如SF₆与C₄F₈均采用F原子谱线时，能否单独通过检测F的辐射强度来反映过程变化，是否还需进行相应的数据处理，需要工程师进行确认，此时对工程师要求较高，需对光谱分析有一定的掌握；最后，复杂的算法与数据分析处理对使用者要求较高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体加工设备，其光学发射光谱监测装置不仅能够实现半导体工业上的应用，而且成本较低、结构简单；不需要采用现有的算法软件进行谱线复原处理，从而使得整个过程相对较简单，而且操作工程师不需要对谱线进行分析。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种半导体加工设备，包括腔室和光学发射光谱监测装置，在所述腔室的腔室壁上设置有透明窗，所述光学发射光谱监测装置包括透镜、不透光的筒体、光电转换器和接收器；所述透镜和所述光电转换器设置在所述筒体内，所述透镜，与所述透明窗相对设置，用于将所述腔室内自所述透明窗出射的光信号聚焦至光电转换器上；所述光电转换器，用于将所述光信号转换为电信号并发送至接收器；所述接收器，用于接收所述光电转换器发送的电信号，以根据所述电信号监测腔室内的工艺状态。