Zastosowanie procesu etsu plazmowego i monitorowania punktu końcowego za pomocą spektrometrów

1- Temat.

Etycja plazmowa jest szeroko stosowaną technologią etycji suchej w produkcji półprzewodników i innych dziedzinach przetwarzania mikro/nano.Wykorzystuje wysokoenergetyczne jony i rodniki w osoczu do fizycznego bombardowania i chemicznej reakcji z powierzchnią materiałuProces etsu plazmowego obejmuje złożone interakcje fizyczne i chemiczne,w tym interakcje między naładowanymi cząstkami oraz szybkość i mechanizmy reakcji chemicznychProcesy te są trudne do pełnej symulacji i analizy teoretycznej, wymagając monitorowania i kontroli w czasie rzeczywistym za pomocą metod eksperymentalnych.

2Metody

Istnieją różne metody monitorowania procesu etsu, takie jak spektrometria masowa, sondy Langmuira, metody impedancji, refleksometria optyczna i spektroskopia emisji optycznej (OES).OES jest powszechnie stosowaną technologią wykrywania punktów końcowychOES jest techniką analizy in situ w czasie rzeczywistym, która określa skład i właściwości substancji poprzez pomiar emitowanych widm w określonych warunkach.Nie zakłóca procesu etsu plazmowego i może wykrywać zmiany punktu końcowego i zmiany parametrów w procesie etsu.

3Zasada monitorowania OES

W procesie etasowania plazmowego pierwiastki wykryte przez OES zależą od składu materiału etasowanego oraz możliwych produktów reakcji i grup lotnych powstałych podczas etasowania.OES określa rodzaje i stężenia pierwiastków poprzez analizę widma emitowanego z plazmy, monitorując w ten sposób proces etasowania.

W szczególności OES może wykrywać takie pierwiastki, jak pierwiastki metalowe (np. aluminium, miedź, żelazo), pierwiastki niemetalowe (np. krzem, tlen, azot),i lotnych związków, które mogą powstać podczas procesu etsuW produkcji półprzewodników, gdzie etycja plazmowa jest często stosowana do materiałów na bazie krzemu, OES koncentruje się na cechach widmowych krzemu.jeżeli gazy zawierające fluor lub chlor (e.g., SF6, Cl2) są używane podczas etasowania, OES może również wykrywać sygnały widmowe fluoru lub chloru.

Elementy i stężenia wykrywane przez OES są pod wpływem takich czynników, jak warunki podniecenia plazmy, rozdzielczość i wrażliwość spektrometru oraz właściwości próbki.Należy wybrać odpowiednie warunki i parametry wykrywania OES w oparciu o określone procesy i materiały etsu..

Jako zaawansowana technika monitorowania, OES odgrywa kluczową rolę w procesach etsu półprzewodników, szczególnie w wykrywaniu punktów końcowych.W miarę postępu procesu etasowania i górna folia jest stopniowo usuwana, ujawnianie materiału bazowego, środowisko gazowe w plazmie znacząco się zmienia.bezpośrednio wpływa na stężenie substancji neutralnych w osoczu i ich odpowiednią intensywność widma emisjiDzięki ciągłemu monitorowaniu zmienności czasowych sygnału OES można dokładnie śledzić postęp grafowania warstwy dielektrycznej, skutecznie zapobiegając nadmiernemu grafowaniu.

W normalnych i nieprawidłowych warunkach pracy maszyny etsującej widmo OES wykazuje znaczące różnice,zapewniając potężne narzędzie do diagnozowania potencjalnych problemów z systememNa przykład porównując widma można szybko zidentyfikować, czy istnieje wyciek powietrza, niewłaściwe ustawienie kontrolerów przepływu masy (MFC) powodujących anomalie przepływu gazu pomocniczego,lub zanieczyszczenia gazami zanieczyszczającymi.

OES może oceniać jednolitość plazmy i grafowania, co ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia wysokiej jakości grafowania poprzez zapewnienie jednolitego rozmieszczenia plazm i etantów chemicznych na płytce.Wykorzystanie metod pomiaru ścieżki wielooptycznej, OES może mapować rozkład jednorodności radialnego grafowania, dostarczając cennych danych do optymalizacji procesu.Eksperymenty wykazały bliski związek między intensywnością sygnału OES w różnych lokalizacjach płytek i jednolitością grafowaniaDynamiczne dostosowywanie parametrów plazmy może skutecznie kontrolować i zmniejszać nienormalność radialnego grafowania.

OES może ilościowo mierzyć stężenie cząstek neutralnych, jonów i rodników wewnątrz plazmy poprzez liniowe spektrum emisji.niskie stężenie Ar) jako gazy ekspozycyjne, których charakterystyczne linie emisji przypominają linie emisji mierzonych aktywnych jonów chemicznych, pozwalają pośrednio obliczyć względne stężenia cząstek plazmowych.

W środowiskach oczyszczania gazowego mieszanego z Cl2 i Ar związek między stężeniem Cl2 a mocą RF jest złożony.Intensywność widma zmniejsza się wraz ze wzrostem mocy RF, podkreślając wrażliwość i wartość zastosowania OES w złożonych środowiskach plazmowych.

OES, ze swoją wygodą w identyfikacji komponentów, wysoką integracją z sprzętem etsującym i solidnym wsparciem dla rozwoju i analizy nowych procesów, jest preferowanym narzędziem w wykrywaniu punktów końcowych.Jednakże, złożoność interpretacji danych i duża ilość danych surowych stwarzają wyzwania w praktycznych zastosowaniach.

4. System Komponenty

System wykrywania OES może wykorzystywać instrumenty takie jak spektrometr Jinsp SR100Q, który oferuje szeroki zakres długości fali (UV widoczny w pobliżu IR), wysoką rozdzielczość, niskie światło błąkające się, wysoką czułość,niski hałasMożna go dostosować do potrzeb użytkownika z wykorzystaniem włókien anty-aging i korektorów kosynusu w celu utworzenia systemu monitorowania.Korektor kosynusa zbiera widma plazmy z komory reakcyjnej przez okno, przesyłając sygnały przez światłowody do spektrometru do przetwarzania, wypuszczając widma monitorowania do analizy.