Масс-спектрометрический метод (МСМ) – позволяет с достаточной точностью регистрировать

Масс-спектрометрический метод (МСМ) – позволяет с достаточной точностью регистрировать момент окончания процесса по наличию в масс-спектре пика, соответствующего иону, характеризующему продукт травления (например, при травлении Si3N4, Si, SiO2 в CF4+O2 основной продукт реакции SiF4, а ион, который ее характеризует, SiF3+). Наиболее удовлетворяют требованиям квадрупольные и времяпролетные масс-спектрометры. Однако МСМ практически не используется в промышленных установках из-за сложности, больших габаритов и стоимости аппаратуры и необходимости доработки реактора для ее установки.

Эмиссионно-спектральный метод (ЭСМ) (рис. 2.18) основан на регистрации оптического спектра собственного излучения возбужденных в плазме атомов и молекул. Контроль ведется по изменению интенсивности спектральной линии соединения, характеризующего процесс травления.

 

Например, при травлении алюминия и его сплавов в хлорсодержащей плазме контроль ведется по интенсивности излучения AlCl3, при травлении SiO2 в C2F6 или CHF3 – по спектральной линии CO, а при травлении поликремния в CF4+O2 – по линии излучения фтора, а в хлорсодержащей плазме – по линии атомарного кремния.

ЭСМ реализуется следующим образом. Излучения плазмы из реактора через линзу Л поступает в монохроматор М (самонастраиваемый фильтр), где выделяется искомый оптический сигнал из спектра излучения плазмы. Выделенный сигнал далее фиксируется фотодетектором Д, который имеет максимальную чувствительность в выбранном диапазоне длин волн. Сигнал фотодетектора усиливается усилителем У и регистрируется регистратором Р (самописец, вольтметр, экран дисплея).

Достоинством ЭСМ является его высокая информативность о процессах ВПТ и отсутствие влияния на характеристики разряда. Однако ЭСМ обладает и рядом существенных недостатков. Его использование для ВПТ ограниченно областью плазмы разряда и практически невозможно, если травление происходит вне плазмы (например, при процессе РТ). Кроме того, в спектре наблюдаются только излучающие свет компоненты, а не все, поэтому интенсивность излучения не связана непосредственно с концентрацией соответствующего компонента в плазме. Определение окончание процесса затруднено вследствие плавного спада интенсивности излучения (рис. 2.18,в), а также сложности идентификации спектров на фоне интенсивного свечения плазмы.

Фотометрический метод основан на измерении коэффициента отражения света пленками из различных материалов. Источником света служит HeNe лазер, приемником отраженного луча – оптический детектор. Окончание процесса травления верхнего слоя структуры обнаруживается по заметному изменению коэффициента отражения. Аппаратура сравнительно дешева и не сложна в эксплуатации. Нет необходимости искать наиболее чувствительную спектральную линию как в ЭСМ, или массовое число, как МСМ. Однако применение метода ограничено возможностью изменение оптических свойств элементов системы под воздействием загрязнений: помутнение стекол окон из-за взаимодействия с ХАЧ, загрязнение окон, зеркал, линз и фильтров, а также обрабатываемой пленки, продуктами реакции и другими частицами в процессе обработки.

Интерферационный метод (рис. 2.19) используется для контроля травления прозрачных диэлектрических пленок путем наблюдения интеренфирационной картины. При известной длине волны λ используемого монохроматического света и известном показателе преломления n изменение толщины пленки будет соответствовать появлению минимумов и максимумов на интенсивности отраженного света, причем расстояние между соседними минимумами (или максимумами) составляет λ/2n. По количеству изменений интенсивности определяется толщина стравленной пленки, а по изменению частоты осцилляций во времени – изменение скорости травления (рис. 2.19,б).

Интерферационный метод реализуется следующим образом. Излучение
HeNe лазера Л падает на поляризационный светоделитель СД и почти полностью отражается в левую сторону (к окну реактора). Луч проходит через расширитель пучка Р и через окно реактора попадает на поверхность обрабатываемой подложки, а затем отражается от него и расщепляется на несколько пучков. Отраженный свет проходит через поляризационный светоделитель СД и попадает в фотоприемник ФП, выходной сигнал которого усиливается усилителем У и отображается регистрирующим прибором С.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector