Приложения процесса плазменного офорта и мониторинга конечной точки с помощью спектрометров

1. История

Плазменное гравирование является широко используемой технологией сухого гравирования в производстве полупроводников и других областях микро/нанообработки.Он использует высокоэнергетические ионы и радикалы в плазме для физической бомбардировки и химической реакции с поверхностью материала.Процесс плазменного гравирования включает в себя сложные физические и химические взаимодействия.включая взаимодействия между заряженными частицами и скорости и механизмы химических реакцийЭти процессы трудно полностью моделировать и анализировать теоретически, что требует мониторинга и контроля в режиме реального времени с помощью экспериментальных методов.

2. Методы

Существуют различные методы мониторинга процесса офорта, такие как спектрометрия масс, зонды Лангмура, методы импеданса, оптическая рефлектометрия и оптическая спектроскопия эмиссии (OES).OES - широко используемая технология обнаружения конечных точекOES - это метод анализа в режиме реального времени, который определяет состав и характеристики веществ путем измерения излучаемых спектров в определенных условиях.Он не нарушает процесс плазменного офорта и может обнаруживать изменения конечной точки и изменения параметров в процессе офорта.

3Принцип мониторинга ОЭС

В процессе плазменного гравирования элементы, обнаруженные OES, зависят от состава гравированного материала и возможных продуктов реакции и летучих групп, образованных во время гравирования.ОЭС определяет типы и концентрации элементов путем анализа спектров, излучаемых плазмой, тем самым контролируя процесс офорта.

В частности, OES может обнаруживать такие элементы, как металлические элементы (например, алюминий, медь, железо), неметаллические элементы (например, кремний, кислород, азот),и летучие соединения, которые могут образовываться во время процесса гравированияВ полупроводниковом производстве, где плазменное гравирование часто используется для материалов на основе кремния, OES фокусируется на спектральных характеристиках кремния.если содержащие фтор или хлор газы (e.g., SF6, Cl2) используются во время офорта, OES также может обнаруживать фторные или хлорные спектральные сигналы.

На элементы и концентрации, обнаруженные OES, влияют такие факторы, как условия возбуждения плазмы, разрешение и чувствительность спектрометра, а также свойства образца.необходимо выбрать соответствующие условия и параметры обнаружения ОЭС на основе конкретных процессов и материалов офорта.

Как передовая техника мониторинга, OES играет решающую роль в процессах гравирования полупроводников, особенно в обнаружении конечных точек.По мере прогресса процесса офорта и постепенного удаления верхней пленки, раскрывая основной материал, газообразная среда внутри плазмы значительно меняется.напрямую влияет на концентрацию нейтральных веществ в плазме и соответствующую интенсивность спектра эмиссииПостоянно отслеживая временные изменения сигнала OES, можно точно отслеживать ход гравирования диэлектрического слоя, эффективно предотвращая перегравирование.

При нормальных и ненормальных условиях работы машины для гравирования спектр OES показывает значительные различия,предоставление мощного инструмента для диагностики потенциальных системных проблемНапример, сравнивая спектры можно быстро определить, есть ли утечка воздуха, неправильное регулирование контроллеров массового потока (MFC), вызывающих аномалии вспомогательного потока газа,или загрязнение загрязнительными газами.

OES может оценивать однородность плазмы и гравировки, что имеет решающее значение для достижения высококачественного гравирования, обеспечивая равномерное распределение плазмы и химических гравировки по пластине.Использование методов измерения многооптических путей, OES может отображать распределение равенства радиального гравирования, предоставляя ценные данные для оптимизации процесса.Эксперименты показали тесную связь между интенсивностью сигнала OES в разных местах вафры и однородностью гравированияДинамическое регулирование параметров плазмы может эффективно контролировать и уменьшать неравномерность радиального офорта.

OES может количественно измерять концентрации нейтральных частиц, ионов и радикалов в плазме с помощью линейных спектров эмиссии.низкая концентрация Ar) как газы экспозиции, чьи характеристические линии выбросов напоминают характеристики измеряемых активных химических ионов, позволяет косвенно рассчитывать относительные концентрации частиц плазмы.

В среде смешанного газового гравирования Cl2 и Ar связь между концентрацией Cl2 и мощностью RF сложна.интенсивность спектра уменьшается с увеличением мощности RF, подчеркивая чувствительность и ценность применения ОЭС в сложных плазменных средах.

OES, с его удобством в идентификации компонентов, высокой интеграцией с оборудованием для офорта и надежной поддержкой для разработки и анализа новых процессов, является предпочтительным инструментом в обнаружении конечных точек.Однако, сложность интерпретации данных и большой объем необработанных данных создают проблемы в практическом применении.

4. Система компонентов

Система обнаружения OES может использовать такие инструменты, как спектрометр Jinsp SR100Q, который предлагает широкий диапазон длин волн (UV-видимый-близкий IR), высокое разрешение, низкий рассеянный свет, высокую чувствительность,низкий шум, высокое соотношение сигнал-шум и легкая интеграция программного обеспечения для высокоскоростного тестирования.Косинус корректор собирает спектры плазмы из реакционной камеры через окно, передавая сигналы через оптическое волокно в спектрометр для обработки, выпуская спектры мониторинга для анализа.