플라즈마 에칭 프로세스 및 스펙트모터로 끝점 모니터링의 응용

1배경

플라즈마 에칭은 반도체 제조 및 기타 마이크로 / 나노 처리 분야에서 널리 사용되는 건조 에칭 기술입니다.그것은 고에너지 이온과 플라즈마의 급성자를 이용해서 물질 표면과 물리적으로 폭격하고 화학적으로 반응합니다., 정밀한 재료 발각을 달성합니다. 플라즈마 발각 과정은 복잡한 물리적 및 화학적 상호 작용을 포함합니다.전하 입자 간의 상호 작용과 화학 반응의 속도와 메커니즘을 포함하여이러한 과정은 이론적으로 완전히 시뮬레이션하고 분석하기가 어렵고 실험적 방법을 통해 실시간 모니터링과 통제가 필요합니다.

2방법

에칭 프로세스를 모니터링하는 다양한 방법이 있습니다. 질량 분광, 랭무이어 프로브, 임피던스 방법, 광학 반사 측정 및 광학 방출 분광 (OES).OES는 널리 사용되는 주류 엔드포인트 탐지 기술입니다.OES는 특정 조건에서 방출된 스펙트럼을 측정함으로써 물질의 구성과 특성을 결정하는 실시간, 현장 분석 기술입니다.그것은 플라즈마 에칭 프로세스를 방해하지 않습니다 그리고 에칭 프로세스에서 엔드포인트 변화와 매개 변수 변화를 감지 할 수 있습니다..

3OES 모니터링의 원칙

플라즈마 발각 과정에서 OES에 의해 검출되는 원소는 발각된 물질의 구성과 발각 과정에서 형성된 가능한 반응 제품 및 휘발성 그룹에 달려 있습니다.OES는 플라즈마에서 방출되는 스펙트럼을 분석하여 원소의 종류와 농도를 결정합니다., 따라서 에치 프로세스를 모니터링합니다.

특히, OES는 금속 원소 (예를 들어, 알루미늄, 구리, 철), 비 금속 원소 (예를 들어, 실리콘, 산소, 질소),그리고 발열 과정에서 형성될 수 있는 휘발성 화합물반도체 제조에서 플라즈마 에칭이 종종 실리콘 기반 물질에 사용됩니다. OES는 실리콘의 스펙트럼 특성에 중점을두고 있습니다.플루오르 또는 염소를 함유 한 가스 (e예를 들어, SF6, Cl2) 는 발열 과정에서 사용되며, OES는 또한 플루오르 또는 클로린 스펙트럼 신호를 감지 할 수 있습니다.

OES에 의해 검출 된 원소와 농도는 플라스마 흥분 조건, 분광기 해상도 및 민감도 및 샘플의 특성과 같은 요인에 의해 영향을 받는다. 따라서적절한 OES 탐지 조건과 매개 변수를 특정 발열 과정과 재료에 따라 선택해야 합니다..

첨단 모니터링 기술로서 OES는 반도체 에칭 프로세스, 특히 엔드포인트 검출에서 중요한 역할을 합니다.에칭 과정이 진행되고 상단 필름이 점차 제거됨에 따라, 하위 물질을 드러내는, 플라즈마 내부의 가스 환경은 크게 변화합니다. 이 변화는 하위 물질에 의해 방출되는 휘발성 발각 부산물 때문에,플라즈마 내 중성 물질의 농도와 그에 따른 방출 스펙트럼 강도에 직접적으로 영향을 미친다.OES 신호의 시간적 변동을 지속적으로 모니터링함으로써, 다이 일렉트릭 층의 발각 진행은 정확하게 추적될 수 있으며, 과잉 발각을 효과적으로 방지할 수 있다.

OES는 또한 플라즈마 내의 불순물 신호를 감지 할 수 있습니다.잠재적인 시스템 문제를 진단하는 강력한 도구를 제공예를 들어, 스펙트럼을 비교하면 공기 누출, 부적절한 질량 흐름 조절기 (MFC) 조정이 보조 가스 흐름 이상 현상을 유발하는지 빠르게 식별 할 수 있습니다.또는 불순물 가스 오염.

OES는 플라즈마와 화학적 에칭이 웨이퍼에 균일하게 분포되도록 함으로써 고품질의 에칭을 달성하기 위해 결정적인 플라즈마 및 에칭 균일성을 평가할 수 있습니다.다중 광 경로 측정 방법을 사용, OES는 방사성 에칭 균일성 분포를 지도화 할 수 있으며 프로세스 최적화를 위해 귀중한 데이터를 제공합니다.실험은 다양한 웨이퍼 위치에서 OES 신호 강도와 에칭 균일성 사이의 밀접한 관계를 보여주었습니다.. 플라즈마 매개 변수를 동적으로 조정하면 방사성 에칭 비 일률성을 효과적으로 제어하고 줄일 수 있습니다.

OES는 선형 방출 스펙트럼을 통해 플라즈마 내의 중립 입자, 이온 및 급진의 농도를 정량적으로 측정 할 수 있습니다. 알려진 농도의 무활성 가스 (예를 들어,낮은 농도의 Ar) 가 노출 가스로, 그 특징적 방출 선은 측정되는 활성 화학 이온과 유사하며, 플라즈마 입자의 상대적 농도를 간접적으로 계산 할 수 있습니다.

Cl2와 Ar 혼합 가스 에칭 환경에서는 Cl2 농도와 RF 전력 사이의 관계는 복잡합니다. 실험 데이터는 밝은 필드 모드에서스펙트럼 강도는 RF 전력 증가에 따라 감소합니다., 복잡한 플라즈마 환경에서 OES의 민감성과 응용 가치를 강조합니다.

OES는 부품 식별에 편리하고, 에칭 장비와 높은 통합, 새로운 프로세스 개발 및 분석에 대한 강력한 지원으로 엔드포인트 검출에서 선호되는 도구입니다.하지만, 데이터 해석의 복잡성과 원료 데이터의 대용량은 실제 응용에서 과제를 제기합니다.

4시스템 구성 요소

OES 탐지 시스템은 Jinsp SR100Q 스펙트럼미터와 같은 기구를 사용할 수 있습니다. Jinsp SR100Q 스펙트럼은 넓은 파장 범위 (UV-visible-near IR) 를 커버하고, 고 해상도, 낮은 방랑광, 높은 감도,낮은 소음, 높은 신호-소음 비율, 그리고 빠른 테스트를 위한 쉬운 소프트웨어 통합. 그것은 고령화 방지 섬유와 코시노스 교정기와 함께 모니터링 시스템을 설정 할 수 있습니다.코시노스 교정기는 창문을 통해 반응 챔버에서 플라즈마 스펙트럼을 수집, 광섬유를 통해 신호를 전송하여 스펙트모터를 처리하고 분석을 위해 모니터링 스펙트럼을 출력합니다.