[发明专利]一种智能清洗薄膜沉积腔室的方法及系统

说明书

本发明公开了一种智能清洗薄膜沉积腔室的方法及系统，该系统包括采集模块、处理分析模块和清洗模块；采集模块通过傅里叶红外光谱仪采集腔室内部含硅元素化学键的红外光谱图；处理分析模块根据红外光谱分析结果得出含硅元素化学键的实际强度值，通过比较实际强度值与预设强度值的大小，处理分析模块做出是否需要清洗腔室的指示，清洗模块针对各个含硅元素化学键进行清洗工作。本发明提供的智能清洗薄膜沉积腔室的方法及系统，保证腔室在工作状态下保持实时的清洁环境，有效地控制每片晶圆在工艺过程中腔室环境的一致性，显著提升薄膜沉积设备在连续晶圆生产中的工艺稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体中腔室清洗系统及方法，尤其涉及一种智能清洗薄膜沉积腔室的方法及系统。

背景技术

目前半导体晶圆连续生产过程中，设备腔室的清洁度与产品良率有着密切的关系。薄膜沉积工艺过程中会有大量硅元素的产物(待沉积薄膜)和副产物产生，除了大部分会被抽气管路带走之外，还会有部分沉积在腔室内的侧壁，尽管通常都有等离子清洗工艺，但时间的长短难以控制，如果清洗时间过长，不仅会增加使用成本、降低产能，还会对腔体有等离子体损伤；如果时间短，则达不到清洗效果。所以，当批量作业时，通常存在首尾片的工艺环境不一致性。除此之外，腔室在两批晶圆之间存在不同长度的闲置时间，也会对工艺产生影响。所以，若是能做到有效地控制设备进行每片晶圆工艺时的腔室环境的一致性，就能够显著提升薄膜沉积设备在连续生产中的工艺稳定性。

现有技术中，在腔室连续工作一段时间或腔室闲置了一段时间后，为了保证工艺的稳定性，需要进行清洗工艺来清洁腔室的环境。目前常采用的清洗方法是经过一段闲置时间后，手动跑清洗工艺。

但是，在跑完清洗工艺恢复腔室环境之后，不能确定腔室是否达到预期的环境，例如腔室内是否还存在清洗尾气等，因为有很多不确定性因素，每次生产都带入或多或少的工艺不稳定的风险。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的薄膜沉积腔室在工艺生产时，内部含硅元素化学键含量过高而影响后续生产的问题，而提出的一种智能清洗薄膜沉积腔室的方法及系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种智能清洗薄膜沉积腔室系统，包括采集模块、处理分析模块和清洗模块；

所述采集模块包括傅里叶红外光谱仪和薄膜沉积腔室，傅里叶红外光谱仪包括外光光源、干涉仪、检测器，所述薄膜沉积腔室为中空的圆柱结构，薄膜沉积腔室的腔壁上开设有至少一对光束穿透孔，光束穿透孔上密封设有透明观察窗，傅里叶红外光谱仪的外光光源发出的红外光线经干涉仪穿过上述的一对光束穿透孔的透明观察窗至检测器；

所述处理分析模块包括数据库和运算程序，所述数据库包含各个含硅元素化学键的预设强度值；所述运算程序可自动对比含硅元素化学键的实际强度值与含硅元素化学键预设强度值，并向清洗模块发送指令；

所述清洗模块包括清洗预警以及用于降低各个含硅元素化学键强度值的清洗程序，清洗预警接收处理分析模块发送的指令，清洗程序包括对应各个含硅元素化学键的清洗菜单。

作为更进一步的优选方案，所述薄膜沉积腔室上开设的一对光束穿透孔，位于圆柱结构的一条直径两端。

作为更进一步的优选方案，所述数据库包含的含硅元素化学键为Si-F键、Si-H键、Si-O键、Si-N键、Si-C键。

作为更进一步的优选方案，所述透明观察窗的材质为蓝宝石或石英玻璃材质。

一种智能清洗薄膜沉积腔室系统的清洗方法，包括以下步骤：

步骤一：设备闲置时，傅里叶红外光谱仪开启，傅里叶红外光谱仪通过薄膜沉积腔室四周的腔壁上开设的若干对光束穿透孔发射经干涉仪的红外光线，该光谱仪的检测器进行接收经过透明观察窗以后的光谱；