Toepassingen van het plasmagraafproces en het monitoren van eindpunten met spectrometers

1Achtergrond.

Plasma-etsen is een veelgebruikte droogetsentechnologie in de halfgeleiderproductie en andere micro/nano-verwerkingsvelden.Het maakt gebruik van hoge energie ionen en radicalen in het plasma om fysiek te bombarderen en chemisch te reageren met het materiaaloppervlakHet plasma-etsen omvat complexe fysische en chemische interacties.met inbegrip van de interacties tussen geladen deeltjes en de snelheden en mechanismen van chemische reactiesDeze processen zijn moeilijk theoretisch volledig te simuleren en te analyseren en vereisen realtime monitoring en controle door middel van experimentele methoden.

2. Methoden

Er zijn verschillende methoden om het etsen proces te controleren, zoals massa spectrometrie, Langmuir-sonden, impedantiemethoden, optische reflectometrie en optische emissie spectroscopie (OES).OES is een veelgebruikte technologie voor het detecteren van eindpuntenOES is een real-time, in-situ analyse-techniek die de samenstelling en kenmerken van stoffen bepaalt door de uitgezonden spectra onder specifieke omstandigheden te meten.Het stoort het plasma-etsenproces niet en kan veranderingen in eindpunten en variaties in parameters in het etsenproces detecteren.

3. Beginsel van OES-monitoring

In het plasma-etsenproces zijn de door OES gedetecteerde elementen afhankelijk van de samenstelling van het geëtste materiaal en de mogelijke reactieproducten en vluchtige groepen die tijdens het etsen zijn gevormd.OES bepaalt de soorten en concentraties van elementen door het uit het plasma uitgezonden spectrum te analyseren, waardoor het etseringsproces wordt gevolgd.

Specifiek kunnen OES elementen detecteren zoals metalen elementen (bijv. aluminium, koper, ijzer), niet-metalen elementen (bijv. silicium, zuurstof, stikstof),en vluchtige verbindingen die zich tijdens het etsen kunnen vormenIn de productie van halfgeleiders, waar plasma-etsen vaak wordt gebruikt voor op silicium gebaseerde materialen, richt OES zich op de spectrale kenmerken van silicium.als fluor- of chloorhoudende gassen (e.g., SF6, Cl2) worden gebruikt tijdens het etsen, kan OES ook fluor- of chloorspektralsignalen detecteren.

De door OES gedetecteerde elementen en concentraties worden beïnvloed door factoren zoals de plasmastimulatieomstandigheden, de resolutie en gevoeligheid van de spectrometer en de eigenschappen van het monster.de juiste OES-detectieomstandigheden en -parameters moeten worden geselecteerd op basis van specifieke etsenprocessen en materialen;.

Als geavanceerde monitoringtechniek speelt OES een cruciale rol in halfgeleideretsen, met name bij het detecteren van eindpunten.Naarmate het etsen vordert en de bovenste film geleidelijk wordt verwijderd, waardoor het onderliggende materiaal wordt onthuld, verandert de gasomgeving in het plasma aanzienlijk.rechtstreeks van invloed is op de concentratie van neutrale stoffen in het plasma en de bijbehorende intensiteit van het emissie spectrumDoor de tijdsvariaties van het OES-signaal voortdurend te controleren, kan de etseringsvooruitgang van de dielektrische laag nauwkeurig worden gevolgd, waardoor over-etsen effectief wordt voorkomen.

Onder normale en abnormale bedrijfsomstandigheden van de etserende machine vertoont het OES-spectrum aanzienlijke verschillen.een krachtig hulpmiddel voor het diagnosticeren van potentiële systeemproblemenHet vergelijken van spectra kan bijvoorbeeld snel identificeren of er luchtlekkage is, onjuiste aanpassing van massa-stroomcontrollers (MFC) die bijkomende gasstroom anomalieën veroorzaakt,of verontreiniging door verontreinigingsgassen.

OES kan de gelijkheid van plasma en etsen beoordelen, wat cruciaal is voor het bereiken van een hoogwaardige etsen door een uniforme verdeling van plasma en chemische etsen op de wafer te waarborgen.Met behulp van multi-optische padmetingsmethoden, kan OES de uniformiteitsverdeling van radiële etsen in kaart brengen en waardevolle gegevens verstrekken voor procesoptimalisatie.Experimenten hebben een nauwe relatie aangetoond tussen de OES-signaalintensiviteit op verschillende waferlocaties en de gelijkmatigheid van het etsenHet dynamisch aanpassen van de plasmaparameters kan de radiële etseringsniet-eenvormigheid effectief beheersen en verminderen.

OES kan kwantitatief de concentraties van neutrale deeltjes, ionen en radicalen in het plasma met behulp van lineaire emissie spectra meten.lage concentratie Ar) als blootstellingsgassen, waarvan de kenmerkende emissielijnen lijken op die van de te meten actieve chemische ionen, maakt het mogelijk om de relatieve concentraties van plasma deeltjes indirect te berekenen.

In gemengde gas-etseromgevingen met Cl2 en Ar is de relatie tussen de Cl2-concentratie en RF-vermogen complex.de intensiteit van het spectrum neemt af met toenemende RF-vermogen, waarbij de gevoeligheid en de toepassingswaarde van OES in complexe plasmaomgevingen worden benadrukt.

OES, met zijn gemak bij het identificeren van componenten, hoge integratie met etseringsapparatuur en robuuste ondersteuning voor nieuwe procesontwikkeling en -analyse, is een voorkeurstool bij het detecteren van eindpunten.TochDe complexiteit van de interpretatie van de gegevens en de grote hoeveelheid ruwe gegevens vormen een uitdaging voor de praktische toepassing.

4. Systeemcomponenten

Een OES-detectiesysteem kan instrumenten gebruiken zoals de Jinsp SR100Q-spectrometer, die een breed golflengtebereik biedt (UV-zichtbaar-nabij-IR), hoge resolutie, laag stralingslicht, hoge gevoeligheid,laag geluidHet kan worden aangepast met anti-aging vezels en cosine correctoren om een bewakingssysteem op te zetten.De cosineuscorrector verzamelt plasma spectra uit de reactie kamer door het venster, die signalen via glasvezel naar de spectrometer verzendt voor verwerking, waarbij monitoringspectra voor analyse worden geproduceerd.