Εφαρμογές της διαδικασίας χαρακτικής πλάσματος και της παρακολούθησης των τελικών σημείων με φασματομετρητές

1Πίσω.

Η εικόνα πλάσματος είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία ξηρής εικόνας στην κατασκευή ημιαγωγών και σε άλλους τομείς επεξεργασίας μικρο/νανο.Χρησιμοποιεί ιόντα υψηλής ενέργειας και ρίζες στο πλάσμα για να βομβαρδίσει φυσικά και να αντιδράσει χημικά με την επιφάνεια του υλικούΗ διαδικασία έκθεσης πλάσματος περιλαμβάνει πολύπλοκες φυσικές και χημικές αλληλεπιδράσεις.συμπεριλαμβανομένων των αλληλεπιδράσεων μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων και των ρυθμών και μηχανισμών των χημικών αντιδράσεωνΟι διαδικασίες αυτές είναι δύσκολο να προσομοιωθούν πλήρως και να αναλυθούν θεωρητικά, απαιτώντας παρακολούθηση και έλεγχο σε πραγματικό χρόνο μέσω πειραματικών μεθόδων.

2. Μέθοδοι

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για την παρακολούθηση της διαδικασίας χαρακτικής, όπως η φασματομετρία μάζας, οι ανιχνευτές Langmuir, οι μέθοδοι αντίστασης, η οπτική αντανακλωματομετρία και η οπτική φασματοσκοπία εκπομπών (OES).Η OES είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία ανίχνευσης τελικών σημείωνΤο OES είναι μια τεχνική ανάλυσης in situ σε πραγματικό χρόνο που καθορίζει τη σύνθεση και τα χαρακτηριστικά των ουσιών με τη μέτρηση των εκπεμπόμενων φάσμων υπό συγκεκριμένες συνθήκες.Δεν διαταράσσει τη διαδικασία χαλάρωσης πλάσματος και μπορεί να ανιχνεύσει αλλαγές στο τελικό σημείο και μεταβολές παραμέτρων στη διαδικασία χαλάρωσης.

3. Αρχή παρακολούθησης των ΟΕΣ

Κατά τη διαδικασία χαρακτικής πλάσματος, τα στοιχεία που ανιχνεύονται από το OES εξαρτώνται από τη σύνθεση του χαραγμένου υλικού και τα πιθανά προϊόντα αντίδρασης και πτητικές ομάδες που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της χαρακτικής.Το OES καθορίζει τους τύπους και τις συγκεντρώσεις των στοιχείων με την ανάλυση των φάσμων που εκπέμπονται από το πλάσμα, επομένως παρακολουθεί τη διαδικασία χαρακτικής.

Συγκεκριμένα, το OES μπορεί να ανιχνεύσει στοιχεία όπως μεταλλικά στοιχεία (π.χ. αλουμίνιο, χαλκό, σίδηρο), μη μεταλλικά στοιχεία (π.χ. πυρίτιο, οξυγόνο, άζωτο),και πτητικές ενώσεις που μπορεί να σχηματιστούν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χαρακτικήςΣτην παραγωγή ημιαγωγών, όπου η χαρακτική πλάσματος χρησιμοποιείται συχνά για υλικά με βάση το πυρίτιο, η OES επικεντρώνεται στα φασματικά χαρακτηριστικά του πυριτίου.αν τα αέρια που περιέχουν φθόριο ή χλώριο (eΟυσίες που χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της χαρακτικής μπορούν επίσης να ανιχνεύσουν φθοριούχα ή χλωριούχα φασματικά σήματα.

Τα στοιχεία και οι συγκεντρώσεις που ανιχνεύονται από το OES επηρεάζονται από παράγοντες όπως οι συνθήκες διέγερσης του πλάσματος, η ανάλυση και η ευαισθησία του φασματομέτρου και οι ιδιότητες του δείγματος.Πρέπει να επιλέγονται κατάλληλες συνθήκες ανίχνευσης OES και παραμέτρους με βάση συγκεκριμένες διαδικασίες χαρακτικής και υλικά..

Ως προηγμένη τεχνική παρακολούθησης, το OES διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στις διεργασίες χαρακτικής των ημιαγωγών, ιδιαίτερα στην ανίχνευση τελικών σημείων.Καθώς η διαδικασία χαρακτικής προχωρά και το επάνω φιλμ αφαιρείται σταδιακά, αποκαλύπτοντας το υποκείμενο υλικό, το αέριο περιβάλλον μέσα στο πλάσμα αλλάζει σημαντικά.επηρεάζει άμεσα τη συγκέντρωση ουσιών στο πλάσμα και την αντίστοιχη ένταση του φάσματος εκπομπώνΜε τη συνεχή παρακολούθηση των χρονικών διακυμάνσεων του σήματος OES, μπορεί να παρακολουθείται με ακρίβεια η πρόοδος της χαρακτικής του διηλεκτρικού στρώματος, αποτρέποντας αποτελεσματικά την υπερ- χαρακτική.

Το φάσμα OES μπορεί επίσης να ανιχνεύσει σήματα ακαθαρσίας στο πλάσμα.παρέχοντας ένα ισχυρό εργαλείο για τη διάγνωση πιθανών προβλημάτων του συστήματοςΓια παράδειγμα, η σύγκριση φασμάτων μπορεί να προσδιορίσει γρήγορα εάν υπάρχει διαρροή αέρα, αν η ακατάλληλη ρύθμιση των ελεγκτών ροής μάζας (MFC) προκαλεί ανωμαλίες βοηθητικής ροής αερίου,ή μόλυνση από αέρια ρύπων.

Το OES μπορεί να αξιολογήσει την ομοιομορφία πλάσματος και χαρακτικής, κρίσιμη για την επίτευξη υψηλής ποιότητας χαρακτικής, εξασφαλίζοντας την ομοιόμορφη κατανομή πλάσματος και χημικών χαρακτικών πάνω στην πλάκα.Χρησιμοποιώντας μεθόδους μέτρησης πολλαπλών οπτικών διαδρομών, το OES μπορεί να χαρτογραφήσει τη διανομή ομοιομορφίας ακτινοειδούς χαρακτικής, παρέχοντας πολύτιμα δεδομένα για βελτιστοποίηση της διαδικασίας.Τα πειράματα έχουν δείξει στενή σχέση μεταξύ της έντασης του σήματος OES σε διαφορετικές τοποθεσίες των πλακών και της ομοιομορφίας χαρακτικήςΗ δυναμική ρύθμιση των παραμέτρων πλάσματος μπορεί να ελέγξει αποτελεσματικά και να μειώσει τη μη ομοιομορφία της ακτινικής χαρακτικής.

Το OES μπορεί να μετρήσει ποσοτικά τις συγκεντρώσεις ουδέτερων σωματιδίων, ιόντων και ριζικών στο πλάσμα μέσω γραμμικών φάσμων εκπομπών.χαμηλής συγκέντρωσης Ar) ως αέρια έκθεσης, των οποίων οι χαρακτηριστικές γραμμές εκπομπής μοιάζουν με εκείνες των ενεργών χημικών ιόντων που μετρούνται, επιτρέπει τον έμμεσο υπολογισμό των σχετικών συγκεντρώσεων των σωματιδίων πλάσματος.

Σε περιβάλλοντα χαλαρώσεως με μικτά αέρια Cl2 και Ar, η σχέση μεταξύ της συγκέντρωσης Cl2 και της ισχύος ραδιοσυχνοτήτων είναι περίπλοκη.Η ένταση του φάσματος μειώνεται με την αύξηση της ισχύος ραδιοσυχνοτήτων, τονίζοντας την ευαισθησία και την αξία εφαρμογής των OES σε περίπλοκα περιβάλλοντα πλάσματος.

Το OES, με την ευκολία του στην ταυτοποίηση των εξαρτημάτων, την υψηλή ολοκλήρωση με τον εξοπλισμό χαρακτικής και την ισχυρή υποστήριξη για την ανάπτυξη και ανάλυση νέων διαδικασιών, είναι ένα προτιμώμενο εργαλείο στην ανίχνευση τελικών σημείων.Παρόλα αυτά, η πολυπλοκότητα της ερμηνείας των δεδομένων και ο μεγάλος όγκος των πρώτων δεδομένων θέτουν προκλήσεις στις πρακτικές εφαρμογές.

4. Συστατικά του συστήματος

Ένα σύστημα ανίχνευσης OES μπορεί να χρησιμοποιήσει όργανα όπως το φασματομέτρο Jinsp SR100Q, το οποίο προσφέρει ευρεία κάλυψη εύρους μήκους κύματος (UV-visible-near IR), υψηλή ανάλυση, χαμηλό πεταχτό φως, υψηλή ευαισθησία,χαμηλό θόρυβοΗ συσκευή μπορεί να προσαρμοστεί με αντιγηραντικές ίνες και διορθωτές κοσινού για τη δημιουργία ενός συστήματος παρακολούθησης.Ο διορθωτής κοσινού συλλέγει φάσματα πλάσματος από τον θάλαμο αντίδρασης μέσω του παραθύρου, που μεταδίδει σήματα μέσω οπτικών ινών στο φασματομέτρο για επεξεργασία, παράγοντας φάσματα παρακολούθησης για ανάλυση.