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Verfahren zur Detektion unerwünschter Plasmaentladungen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017441D
Original Publication Date: 2001-Jan-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 2 page(s) / 15K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Josef Mathuni: AUTHOR [+2]

Abstract

Bei im Rahmen der Halbleiterherstellung eingesetzten Plasmaprozessen kann es zu ungewollten Plasmaentladungen an Teilen der Prozesskammer und/oder an der Probe selbst kommen. Dieses sogenannte Arcing tritt z.B. durch fehlerhafte Stellen in der Kammeranodisierung, durch bestimmte Schichtenfolgen im Substrat oder durch eine kritische Prozessführung auf. Durch den dabei entstehenden Funken, in dem sich die Plasmaentladung kurzzeitig konzentriert, werden kleinste Materialteilchen abgesprengt, die Defekte auf den prozessierten Substraten induzieren. Problematischer Weise werden diese Arcingprobleme wegen des Fehlens geeigneter Überwachungsverfahren häufig erst bei Folgeprozessen durch eine außergewöhnlich hohe Defektdichte oder am Prozessende durch eine bezeichnend niedrige Ausbeute entdeckt, so dass entsprechend viele Substrate fehlerhaft prozessiert wurden. Um ein Auftreten dieser unerwünschten Plasmaentladungen frühzeitig festzustellen und somit die fehlerhafte Prozessierung vieler Substrate zu vermeiden wird folgend ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem es unter Zuhilfenahme eines speziellen Detektors möglich ist, das Plasma kontinuierlich zu überwachen. Hierfür wird die Tatsache ausgenutzt, dass bei einem Arc das elektrische Feld in der Prozesskammer für kurze Zeit ein- oder sogar vollkommen zusammenbricht. Um dies zu detektieren wird eine entsprechend dimensionierte Antenne in der Nähe einer Kammeröffnung außerhalb der Kammer positioniert. Das von der Antenne empfangene Signal wird verstärkt, umgeformt und über einen A/D-Wandler einem digitalen Signalprozessor zugeführt, der das Signal schnell abtastet und über einen speziellen Algorithmus eine erste Auswertung durchführt. Dabei werden die Daten sehr stark komprimiert, so dass eine mehrminütige lückenlose Aufzeichnung mit einem geringen Speichervolumen zu realisieren ist. Die derart komprimierten Daten werden von einem Microcontroller erfasst, auf Warnkriterien hin untersucht und gegebenenfalls an einen PC weitergegeben, wo sie visualisiert und ausgewertet werden können. Da bei dem beschriebenen Verfahren zwischen dem Signalempfang und der Datenauswertung maximal wenige Sekunden liegen, kann die Abschaltung der Plasmakammer schon bei den ersten Arcing-Erscheinungen erfolgen, so dass keine weiteren Wafer bzw. Chargen über die defekte Kammer prozessiert werden müssen.

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Bauelemente

Verfahren zur Detektion unerwünschter Plasmaentladungen

Idee: Dr. Josef Mathuni, München; Dr. Joachim Oberzier, Haimhausen

Bei im Rahmen der Halbleiterherstellung eingesetzten Plasmaprozessen kann es zu ungewolltenPlasmaentladungen an Teilen der Prozesskammer und/oder an der Probe selbst kommen. Diesessogenannte Arcing tritt z.B. durch fehlerhafte Stellen in der Kammeranodisierung, durchbestimmte Schichtenfolgen im Substrat oder durch eine kritische Prozessführung auf. Durch dendabei entstehenden Funken, in dem sich die Plasmaentladung kurzzeitig konzentriert, werdenkleinste Materialteilchen abgesprengt, die Defekte auf den prozessierten Substraten induzieren.Problematischer Weise werden diese Arcingprobleme wegen des Fehlens geeigneterÜberwachungsverfahren häufig erst bei Folgeprozessen durch eine außergewöhnlich hoheDefektdichte oder am Prozessende durch eine bezeichnend niedrige Ausbeute entdeckt, so dassentsprechend viele Substrate fehlerhaft prozessiert wurden.

Um ein Auftreten dieser unerwünschten Plasmaentladungen frühzeitig festzustellen und somit diefehlerhafte Prozessierung vieler Substrate zu vermeiden wird folgend ein Verfahren vorgeschlagen,mit dem es unter Zuhilfenahme eines speziellen Detektors möglich ist, das Plasma kontinuierlich zuüberwachen. Hierfür wird die Tatsache ausgenutzt, dass bei einem Arc das elektrische Feld in derProzesskammer für kurze Zeit ein- oder sogar vollkommen zusammenbricht. Um dies zudetektieren wird eine entsprechend dimensionierte Antenne in der Nähe ...