การใช้งานของกระบวนการทํากรวยพลาสมาและการติดตามจุดปลายด้วยเครื่องดูแสง

1. ประวัติ

การถักพลาสมาเป็นเทคโนโลยีถักแห้งที่ใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตครึ่งตัวนําและสาขาการแปรรูปไมโคร / นาโนอื่น ๆมันใช้ไอออนพลังงานสูงและรังสีในพลาสมา เพื่อระเบิดและปฏิกิริยาทางเคมีกับพื้นผิวของวัสดุ, การบรรลุการถักวัตถุที่แม่นยํา กระบวนการถักพลาสมามีส่วนเกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพและเคมีที่ซับซ้อนรวมถึงการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคที่มีพลังงาน และอัตราและกลไกของปฏิกิริยาเคมีกระบวนการเหล่านี้ยากที่จะจําลองและวิเคราะห์อย่างสมบูรณ์แบบทางทฤษฎี และจําเป็นต้องติดตามและควบคุมในเวลาจริงด้วยวิธีการทดลอง

2. วิธีการ

มีวิธีการต่างๆ ในการติดตามกระบวนการถัก เช่น สเปคตรเมตรมวล, โซน Langmuir, วิธีการอุปสรรค, สเปคตรเมตรสะท้อนแสง, และสเปคตรเมตรการปล่อยแสง (OES).OES เป็นเทคโนโลยีการตรวจสอบจุดปลายที่ใช้กันทั่วไป. OES เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ในสถานที่ในเวลาจริงที่กําหนดองค์ประกอบและคุณสมบัติของสารโดยการวัดสเป็คตรัมที่ปล่อยออกภายใต้สภาวะเฉพาะมันไม่ได้รบกวนกระบวนการถักพลาสมาและสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงจุดปลายและการเปลี่ยนแปลงปารามิเตอร์ในกระบวนการถัก.

3หลักการติดตาม OES

ในกระบวนการถักพลาสมา ธาตุที่ตรวจพบโดย OES ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัสดุถัก และผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาและกลุ่มระเหยที่เกิดขึ้นในระหว่างการถักOES กําหนดประเภทและปริมาณธาตุโดยการวิเคราะห์สเปคตรที่ออกมาจากพลาสมา, โดยการติดตามกระบวนการถัก

โดยเฉพาะเจาะจง OES สามารถตรวจจับธาตุ เช่นธาตุโลหะ (เช่น อลูมิเนียม ทองแดง เหล็ก) ธาตุที่ไม่ใช่โลหะ (เช่น ซิลิคอน ไอน้ําออกซิเจน ไนโตรเจน)และสารประกอบระเหยที่อาจเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการถักในการผลิตครึ่งประสาท ที่การฉลากพลาสมามักถูกใช้สําหรับวัสดุที่ใช้ซิลิคอน OES เน้นถึงลักษณะสายสีของซิลิคอนถ้าก๊าซที่มีฟลูอเรนหรือคลอเรน (e.e., SF6, Cl2) ใช้ในการกะทะ OES ยังสามารถตรวจจับสัญญาณสเปคตรของฟลูอรินหรือคลอรินได้

ธาตุและปริมาณปริมาณที่ตรวจพบโดย OES มีอิทธิพลจากปัจจัย เช่น สภาพการตื่นเต้นของพลาสมา, ความละเอียดและความรู้สึกของเมตรพีชคณะ, และคุณสมบัติของตัวอย่างสภาพการตรวจสอบ OES ที่เหมาะสมและพารามิเตอร์ต้องถูกเลือกขึ้นอยู่กับกระบวนการและวัสดุการถักเฉพาะเจาะจง.

ในฐานะเทคนิคการติดตามที่ก้าวหน้า OES มีบทบาทสําคัญในกระบวนการถักครึ่งประสาท โดยเฉพาะการตรวจจับจุดปลายในขณะที่กระบวนการถักขีดความก้าวหน้าและฟิล์มด้านบนจะค่อย ๆ ถอนออก, เปิดเผยวัสดุพื้นฐาน, สิ่งแวดล้อมก๊าซภายในพลาสมาเปลี่ยนแปลงอย่างสําคัญ. การเปลี่ยนแปลงนี้, เนื่องจากผลิตภัณฑ์ข้างเคียงการถักระเหยที่ปล่อยโดยวัสดุพื้นฐาน,ส่งผลโดยตรงต่อปริมาณสารเฉลี่ยในพลาสมา และความเข้มข้นของสเป็คตราการปล่อยที่ตรงกันโดยการติดตามต่อเนื่องความแตกต่างทางเวลาของสัญญาณ OES, ความคืบหน้าการถักของชั้น dielectric สามารถติดตามได้อย่างแม่นยํา, ป้องกันการถักเกิน.

OES ยังสามารถตรวจจับสัญญาณปริศษะในพลาสมาได้ ภายใต้สภาพการทํางานปกติและผิดปกติของเครื่องฉีด OES สเปคเตอร์แสดงความแตกต่างที่สําคัญการให้เครื่องมือที่มีพลังในการวินิจฉัยปัญหาระบบที่อาจเกิดขึ้นตัวอย่างเช่น การเปรียบเทียบสเปคเตอร์สามารถระบุได้อย่างรวดเร็วว่ามีการรั่วไหลของอากาศ การปรับปรับที่ไม่ถูกต้องของตัวควบคุมการไหลของมวล (MFC) ที่ทําให้เกิดความผิดปกติของการไหลของก๊าซหรือปนเปื้อนด้วยก๊าซปนเปื้อน.

OES สามารถประเมินความเหมือนกันของพลาสมาและการถัก ซึ่งมีความสําคัญในการบรรลุการถักที่มีคุณภาพสูง โดยการประกันการกระจายของพลาสมาและสารถักทางเคมีในแผ่นการใช้วิธีการวัดเส้นทางหลายสายแสง, OES สามารถแผนที่การกระจายความเหมือนกันการฉลาก radial, ให้ข้อมูลที่มีคุณค่าสําหรับการปรับปรุงกระบวนการ.การทดลองได้แสดงความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างความเข้มข้นของสัญญาณ OES ที่สถานที่ต่าง ๆ ของแผ่นและความเหมือนกันของการถักการปรับปรุงพารามิเตอร์พลาสมาอย่างไดนามิคสามารถควบคุมและลดความไม่เท่าเทียมกันใน radial etching ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

OES สามารถวัดปริมาณความเข้มข้นของอนุภาคเฉลี่ย, ยออน, และรังสรรค์ภายในพลาสมาโดยใช้สายสีสเปคเตอร์การปล่อยเชิงเส้นคอนเซ็นทรัล Ar) ในปริมาณก๊าซ, ซึ่งเส้นการปล่อยที่ลักษณะคล้ายกับเส้นของไอออนเคมีที่ใช้ในการวัด, ทําให้สามารถคํานวณโดยตรงของปริมาณความเข้มข้นของอนุภาคพลาสมา

ในสภาพแวดล้อมก๊าซผสม Cl2 และ Ar ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณ Cl2 และพลัง RF เป็นที่ซับซ้อนความเข้มข้นของสเปคตรัมลดลงเมื่อพลัง RF เพิ่มขึ้น, เน้นความรู้สึกและคุณค่าการใช้งานของ OES ในสภาพแวดล้อมพลาสมาที่ซับซ้อน

OES ด้วยความสะดวกในการระบุองค์ประกอบ การบูรณาการสูงกับอุปกรณ์การถัก และการสนับสนุนอย่างแข็งแกร่งสําหรับการพัฒนาและวิเคราะห์กระบวนการใหม่ เป็นเครื่องมือที่นิยมในการตรวจจับจุดปลายอย่างไรก็ตาม, ความซับซ้อนของการตีความข้อมูลและปริมาณข้อมูลที่ไม่ถูกผลิตเป็นจํานวนมาก ทําให้เกิดปัญหาในการใช้งานจริง

4องค์ประกอบระบบ

ระบบการตรวจสอบ OES สามารถใช้เครื่องมือเช่น Jinsp SR100Q spectrometer ที่ให้ความสามารถในการครอบคลุมระยะความยาวคลื่นที่กว้าง (UV-visible-near IR), ความละเอียดสูง, แสงแพร่น้อย, ความรู้สึกสูงเสียงเสียงต่ํา, อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงสูง และการบูรณาการซอฟต์แวร์ที่ง่ายสําหรับการทดสอบความเร็วสูง. สามารถปรับแต่งด้วยเส้นใยต้านการแก่ตัวและเครื่องแก้ไขโคไซน์เพื่อตั้งระบบการติดตามเครื่องแก้ไขโคไซน์จะรวบรวมสเป็คตราพลาสมาจากห้องปฏิกิริยาผ่านหน้าต่าง, การส่งสัญญาณผ่านไฟเบอร์ออปติก ไปยังเครื่องวัดสเปคตรเมตรเพื่อการประมวลผล, ผลิตสเปคตรการติดตามเพื่อการวิเคราะห์.