一种石墨舟干法清洗设备及清洗方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨舟干法清洗设备及清洗方法，设备包括：清洗腔室

【技术实现步骤摘要】
一种石墨舟干法清洗设备及清洗方法


[0001]本专利技术属于半导体设备
，具体涉及一种石墨舟干法清洗设备及清洗方法
。

技术介绍

[0002]目前，针对石墨舟的清洗方法主要涉及氢氟酸等液体，需要将石墨舟放在槽式机内进行反复浸泡
、
冲洗
、
烘干等步骤，工艺流程复杂，同时对液体浓度和浸泡时间的控制都有较高要求
。
例如，整个工艺时间均超
10
小时，石墨舟中的连接杆等陶瓷器件在酸中浸泡时间过久容易损坏，存在效率低
、
成本高
、
危险系数高等劣势
。
因此，越来越多的人关注石墨舟的干法清洗，这种方法工艺流程简单
、
工艺时间短
、
安全性高
、
成本低，很大程度上提高了石墨舟清洗的效率，促进了太阳能电池的制备
。
但是在实际的使用中，不同生产流程对石墨舟上沉积的薄膜厚度存在差异，这种膜层厚度不能通过简单的手段进行测量，无法确定需要刻蚀的深度，从而判断刻蚀时间，而过刻会导致资源的浪费和效率的降低
。
因此，设计一种能够确定被刻蚀层何时被刻蚀完的终点检测装置是十分有必要的
。
[0003]与此同时，现有的石墨舟干法清洗设备主要存在以下问题：
[0004](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
。
[0005](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
。
[0006](3)
现有的清洗终点检测方法大多是基于对小尺度晶圆片的刻蚀终点检测，且均使用到相对复杂和昂贵的外加检测设备
。
[0007]常见的几种终点检测方法包括：光发射谱法
(OES)
，利用等离子体中反应基团或产物的光谱发射强度的变化来判断刻蚀终点；激光干涉法
(I EP)
，利用激光束反射在被刻蚀表面和下层界面上，形成干涉条纹，通过测量干涉条纹的移动速度和方向，可以计算出刻蚀速率和深度，从而确定刻蚀终点；电容耦合法
(CCP)
，利用等离子体与电极之间形成的电容变化来判断刻蚀终点，当等离子体与电极之间的距离变化时，电容也会变化，通过测量电容的变化，可以推断出等离子体与电极之间的距离变化，从而确定刻蚀终点；质谱法
(MS)
，利用等离子体中反应基团或产物的质谱信号的变化来判断刻蚀终点
。
以上方法均是基于对小尺度晶圆片的刻蚀终点检测，且均使用到相对复杂和昂贵的外加检测设备
。
[0008]中国专利申请
200510002964.0
提及了一种多晶硅栅刻蚀终点的检测方法及检测装置，将不同的终点检测方式进行结合，采用偏压补偿终点检测对较低刻蚀选择比的刻蚀过程进行预报终点，再通过对
OES
终点检测方法，检测具有很高选择比的刻蚀过程
。
但是，这种终点检测技术方案仍然存在检测步骤繁琐，需要使用到价格昂贵而复杂的检测装置，且仅仅只适用于小尺寸的晶圆上制备的多晶硅栅极氧化层的刻蚀终点检测
。
[0009]美国专利申请
US9104772
公开了一种等离子体蚀刻系统的终点检测方法，该方法
通过在蚀刻过程中监测阴极的直流偏置电压，在等离子体蚀刻基板的介电层时检测即将到来的端点
。
直流偏置电压给出了基板的阻抗的间接读数，它在介电层的蚀刻通过之前有明显的变化，然后终止等离子体蚀刻过程
。
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)
该方法是通过刻蚀介电层结束到达下面的导体层时，由于导体层的阻抗较小，直流偏置电压变低的原理进行控制的，由于石墨舟中存在陶瓷环，它的阻抗比导体层还要大，该信号收集方法运用到石墨舟的刻蚀是不准确的
。

技术实现思路

[0010]本专利技术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设备及清洗方法
。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]一种石墨舟干法清洗设备，包括：清洗腔室
、
炉门
、
放电单元
、
真空单元
、
进气单元和偏置电压检测单元，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偏置电压检测单元，所述进气单元用于输送工艺气体至清洗腔室内部，所述偏置电压检测单元采用直流偏置电压法对石墨舟清洗过程产生的电子密度和离子能量进行监测，并得到石墨舟清洗前后的偏压值变化，进而根据偏压值变化判断石墨舟的清洗终点
。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述偏置电压检测单元包括：偏压电压表
、
偏压探头
、
偏压电源和控制终端；所述偏压电压表设置在炉门上，并与偏压探头连接，用于实时显示偏压数值；所述偏压探头设置在清洗腔室底部内侧，用于监测清洗腔室底部的直流偏置电压变化；所述偏压电源的两端分别连接清洗腔室底部和控制终端，所述控制终端用于控制偏压电源将直流偏置电压耦合到清洗腔室底部
。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述偏置电压检测单元还包括数据采集卡，所述数据采集卡的两端分别连接偏压探头和控制终端，数据采集卡用于采集偏压探头上的电信号，并将电信号数据传输至控制终端，控制终端对数据进行处理，并将处理结果与预设的标准数值进行比对，进而判断是否达到等离子体刻蚀清洗终点
。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述放电单元包括上电极板
、
下电极板和放电元件，所述上电极板和下电极板分别位于清洗腔室顶部和底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种石墨舟干法清洗设备，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)
和偏置电压检测单元，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)
和偏置电压检测单元，所述进气单元
(8)
用于输送工艺气体至清洗腔室
(1)
内部，所述偏置电压检测单元采用直流偏置电压法对石墨舟
(5)
清洗过程产生的电子密度和离子能量进行监测，并得到石墨舟
(5)
清洗前后的偏压值变化，进而根据偏压值变化判断石墨舟
(5)
的清洗终点
。2.
根据权利要求1所述的石墨舟干法清洗设备，其特征在于，所述偏置电压检测单元包括：偏压电压表
(12)、
偏压探头
(13)、
偏压电源
(14)
和控制终端
(16)
；所述偏压电压表
(12)
设置在炉门
(6)
上，并与偏压探头
(13)
连接，用于实时显示偏压数值；所述偏压探头
(13)
设置在清洗腔室
(1)
底部内侧，用于监测清洗腔室
(1)
底部的直流偏置电压变化；所述偏压电源
(14)
的两端分别连接清洗腔室
(1)
底部和控制终端
(16)
，所述控制终端
(16)
用于控制偏压电源
(14)
将直流偏置电压耦合到清洗腔室
(1)
底部
。3.
根据权利要求2所述的石墨舟干法清洗设备，其特征在于，所述偏置电压检测单元还包括数据采集卡
(15)
，所述数据采集卡
(15)
的两端分别连接偏压探头
(13)
和控制终端
(16)
，数据采集卡
(15)
用于采集偏压探头
(13)
上的电信号，并将电信号数据传输至控制终端
(16)
，控制终端
(16)
对数据进行处理，并将处理结果与预设的标准数值进行比对，进而判断是否达到等离子体刻蚀清洗终点
。4.
根据权利要求1至3中任意一项所述的石墨舟干法清洗设备，其特征在于，所述放电单元包括上电极板
(2)、
下电极板
(3)
和放电元件
(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，所述放电元件
(7)
位于上电极板
(2)
顶部，上电极板
(2)
和下电极板
(3)
通过放电元件
(7)

【专利技术属性】
技术研发人员：邓新新，黄嘉斌，赵增超，李明，成秋云，蔡先武，
申请(专利权)人：湖南红太阳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：