Plazma kazım sürecinin ve spektrometrelerle son nokta izlemesinin uygulanmaları

1. Geçmiş.

Plazma kazımı, yarı iletken üretiminde ve diğer mikro / nano işleme alanlarında yaygın olarak kullanılan kuru kazım teknolojisidir.Plasmadaki yüksek enerjili iyonları ve radikalleri kullanarak fiziksel olarak bombardıman yapar ve maddenin yüzeyiyle kimyasal olarak reaksiyona girer.Plasma kazım süreci karmaşık fiziksel ve kimyasal etkileşimleri içerir.yüklü parçacıklar arasındaki etkileşimleri ve kimyasal reaksiyonların hızlarını ve mekanizmalarını içerenBu süreçlerin tamamen simüle edilmesi ve teorik olarak analiz edilmesi zordur ve deneysel yöntemlerle gerçek zamanlı izleme ve kontrol gerektirir.

2. Yöntemler

Çizim işlemini izlemek için kütle spektrometri, Langmuir probları, impedans yöntemleri, optik reflektometri ve optik emisyon spektroskopi (OES) gibi çeşitli yöntemler vardır.OES, yaygın olarak kullanılan ana akım son nokta tespit teknolojisidir.OES, belirli koşullar altında yayılan spektrumları ölçerek maddelerin bileşimini ve özelliklerini belirleyen gerçek zamanlı, in situ analiz tekniğidir.Plazma kazım sürecini rahatsız etmez ve kazım sürecinde uç noktası değişikliklerini ve parametreler değişimlerini algılayabilir.

3. OES izleme ilkesini

Plazma kazma işleminde, OES tarafından tespit edilen elementler kazılan malzemenin bileşimine ve kazma sırasında oluşan olası reaksiyon ürünlerine ve uçucu gruplara bağlıdır.OES, plazmadan yayılan spektrumları analiz ederek elementlerin türlerini ve konsantrasyonlarını belirler., böylece kazım sürecini izler.

Özellikle, OES, metal elementler (örneğin, alüminyum, bakır, demir), metal olmayan elementler (örneğin, silikon, oksijen, azot),ve kazım işlemi sırasında oluşabilecek uçucu bileşiklerPlasma kazımının silikon bazlı malzemeler için sıklıkla kullanıldığı yarı iletken üretiminde, OES, silikonun spektral özelliklerine odaklanır.Fluor veya klor içeren gazlar (e. örneğin, SF6, Cl2) kazım sırasında kullanılırken, OES ayrıca flor veya klor spektral sinyallerini de algılayabilir.

OES tarafından tespit edilen elementler ve konsantrasyonlar, plazma uyarılma koşulları, spektrometre çözünürlüğü ve hassasiyeti ve numunenin özellikleri gibi faktörlerden etkilenir.uygun OES algılama koşulları ve parametrelerinin belirli kazım işlemlerine ve malzemelere dayanarak seçilmesi gerekir..

Gelişmiş bir izleme tekniği olarak, OES, özellikle uç noktası algılamasında yarı iletken kazım süreçlerinde çok önemli bir rol oynar.Çizim süreci ilerledikçe ve üst film yavaş yavaş kaldırılır, alt malzemenin ortaya çıkması, plazma içindeki gaz ortamının önemli ölçüde değişmesi.plazmadaki nötr maddelerin konsantrasyonunu ve buna karşılık gelen emisyon spektrumlarının yoğunluğunu doğrudan etkiler.OES sinyalinin zamansal değişimlerini sürekli izleyerek, dielektrik katmanın kazım ilerlemesi doğru bir şekilde izlenebilir ve aşırı kazım etkin bir şekilde önlenebilir.

OES ayrıca plazma içindeki kirlilik sinyallerini de tespit edebilir.Potansiyel sistem sorunlarını teşhis etmek için güçlü bir araç sağlarÖrneğin, spektreleri karşılaştırmak, hava sızıntısı olup olmadığını, yardımcı gaz akışı anomalilerine neden olan kitle akış kontrolörlerinin (MFC) uygunsuz ayarlanmasını,veya kirlilik gazları ile kirlenme.

OES, plazma ve kimyasal kazı maddelerinin wafer üzerinde eşit dağılımını sağlayarak yüksek kaliteli kazı elde etmek için çok önemli olan plazma ve kazı tekilliğini değerlendirebilir.Çoklu optik yol ölçüm yöntemleri kullanılarak, OES, proses optimizasyonu için değerli veriler sağlayarak radyal kazım tekdüzelik dağılımını haritalayabilir.Deneyler, farklı wafer konumlarında OES sinyali yoğunluğu ve kazım tekilliği arasında yakın bir ilişki göstermiştirPlasma parametrelerini dinamik olarak ayarlamak, radyal kazım eşitsizliğini etkili bir şekilde kontrol edebilir ve azaltabilir.

OES, plazma içindeki nötr parçacıkların, iyonların ve radikallerin konsantrasyonlarını doğrusal emisyon spektrumları ile niceliksel olarak ölçebilir.düşük konsantrasyonlu Ar) maruz kalma gazları olarakKarakteristik emisyon çizgileri ölçülen aktif kimyasal iyonlarınkine benzer olan, plasma parçacıklarının göreceli konsantrasyonlarının dolaylı olarak hesaplanmasını sağlar.

Cl2 ve Ar karışık gaz kazım ortamlarında, Cl2 konsantrasyonu ve RF gücü arasındaki ilişki karmaşıktır.RF gücünün artmasıyla spektrum yoğunluğu azalır, karmaşık plazma ortamlarında OES'nin hassasiyetini ve uygulama değerini vurgulamaktadır.

OES, bileşen tanımlama, kazım ekipmanlarıyla yüksek entegrasyon ve yeni süreç geliştirme ve analizi için sağlam destekle, uç noktası tespitinde tercih edilen bir araçtır.Ancak, veri yorumunun karmaşıklığı ve ham verilerin büyük hacmi pratik uygulamalarda zorluklar yaratıyor.

4Sistem bileşenleri

Bir OES algılama sistemi, geniş dalga boyu aralığı kapsamı (UV-görülebilir-yakın IR), yüksek çözünürlük, düşük sapık ışık, yüksek hassasiyet,Düşük gürültü, yüksek sinyal-gürültü oranı ve yüksek hızlı test için kolay yazılım entegrasyonu.Kosinüs düzelticisi, reaksiyon odasından camdan plazma spektrumları toplar., optik fiber ile sinyalleri işleme sokmak için spektrometre iletecek ve analiz için izleme spektrumları çıkaracak.