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In-Situ Messung von Cleanätzraten bei CVD-Anlagen mittels optischer Emissionsspektroskopie

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017437D
Original Publication Date: 2001-Jan-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 2 page(s) / 25K

Publishing Venue

Siemens

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Dirk Knobloch: AUTHOR [+4]

Abstract

Beim Abscheideprozess mittels CVD (Chemical Vapor Deposition) wird auf einem in einer Kammer befindlichen Wafer eine Schicht abgeschieden, z. B. aus Siliziumoxid. An der Kammerwand wird dabei ebenfalls eine Schicht abgeschieden. Letztere muss nach Erreichen einer bestimmten maximalen Dicke entfernt werden, da es sonst zur Partikelgeneration kommen kann. Dazu wird in der Kammer ein Ätzplasma gezündet, z. B. in Anwesenheit von NF 3 . Um eine Beschädigung der Kammerwände zu verhindern, muss dieser Ätzprozess nach Abtragen der abgeschiedenen Schicht gestoppt werden. Bei bekannter Schichtdicke und Abätzrate kann das durch eine Zeitsteuerung geschehen. Problematisch ist in diesem Zusammenhang, dass die Cleanätzrate nur durch aufwändige Messungen bestimmt werden kann. Herkömmlicherweise wird die Ätzrate auf einer Kammerwand mit Hilfe von Proben einer zu ätzenden Schicht bestimmt, die an den Kammerwänden angebracht werden. Durch eine Schichtdickenmessung vor und nach dem Ätzprozess kann bei bekannter Ätzzeit auf die Ätzrate geschlossen werden. Um Schwankungen des Cleanprozesses abzufangen, wird üblicherweise ein Überätzen der Kammerwand eingestellt, wodurch diese angegriffen wird.

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Bauelemente

In-Situ Messung von Cleanätzraten bei CVD-Anlagen mittels optischerEmissionsspektroskopie

Idee: Dirk Knobloch, Dresden; Alexander Hausmann, Dresden; Jörg Radecker, Dresden;

Stefan Eckert, Dresden

Beim Abscheideprozess mittels CVD (Chemical Vapor Deposition) wird auf einem in einerKammer befindlichen Wafer eine Schicht abgeschieden, z. B. aus Siliziumoxid. An derKammerwand wird dabei ebenfalls eine Schicht abgeschieden. Letztere muss nach Erreicheneiner bestimmten maximalen Dicke entfernt werden, da es sonst zur Partikelgeneration kommenkann. Dazu wird in der Kammer ein Ätzplasma gezündet, z. B. in Anwesenheit von NF 3 . Um eineBeschädigung der Kammerwände zu verhindern, muss dieser Ätzprozess nach Abtragen derabgeschiedenen Schicht gestoppt werden. Bei bekannter Schichtdicke und Abätzrate kann dasdurch eine Zeitsteuerung geschehen. Problematisch ist in diesem Zusammenhang, dass dieCleanätzrate nur durch aufwändige Messungen bestimmt werden kann.

Herkömmlicherweise wird die Ätzrate auf einer Kammerwand mit Hilfe von Proben einer zuätzenden Schicht bestimmt, die an den Kammerwänden angebracht werden. Durch eineSchichtdickenmessung vor und nach dem Ätzprozess kann bei bekannter Ätzzeit auf die Ätzrategeschlossen werden. Um Schwankungen des Cleanprozesses abzufangen, wird üblicherweise einÜberätzen der Kammerwand eingestellt, wodurch diese angegriffen wird.

Eine weitere Methode ist die Beobachtung der Veränderung von Intensitäten einzelnerWellenlängen (Endpunktsteuerung) und die Verwendung von Restgasanalysen (RGA).

Nachteilig ist aber an beiden Methoden, dass kein eindeutiger Rückschluss auf die Ätzratemöglich ist, da nur der Endpunkt der Messung detektiert werden kann.

Die im Folgenden vorgestellte Methode vermeidet die dargestellten Nachteile und erlaubt einedirekte Bestimmung der Ätzrate während des Prozesses mit geringem experimentellen Aufwand.Sie erlaubt, unterschiedliche Cleanrezepte schnell zu vergleichen und Variationen in der Ätzratewährend des Prozesses zu detektieren.

Benutzt wird ein optisches Emissionssystem zur Detektierung von Interferenzsignalen während desÄtzprozesses, aus denen die Ätzrate berechnet wird. Die Lichtquelle für die Bildung dieserSignale ist das Plasmaleuchten selbst. Abweichend von ähnlichen bekannten Verfahren zurÜberwachung der Ätzung von Halbleiterstr...