Спектральный метод диагностики, страница 4

Заселение возбужденных уровней атомов в обоих случаях происходит в основном за счет прямого электронного удара, о чем свидетельствует прямо пропорциональная зависимость интенсивности от тока разряда.

Возбуждение ионов аргона также происходит прямым электронным ударом из основного состояния нейтрального атома. Вследствие этого ионные линии пропорциональны току разряда.

Существуют значения давления, при которых условия образования ионов аргона оптимальны. Эти значения находятся в диапазоне 0,08—0,12 Па. Оптимальным значениям давления, в силу взаимосвязанности параметров разряда, соответствуют оптимальные значения тока 0,7—0,8 А.

Экспериментально получено, что интенсивность излучения является удобным параметром контроля и управления протекающих в плазме процессов, так как она наиболее чувствительна к изменению давления, тока, мощности. Интенсивность ионных спектральных линий линейно зависит от отношения мощности к давлению.

ИНДИКАТОРЫ СПЕКТРАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Применение индикаторов спектрального контроля обеспечивает точность фиксации момента окончания процесса плазмохимического травления в пределах ±5%.

Измерение интенсивности излучения спектральных линий и полос из разряда в процессе плазмохимического травления многослойных структур является эффективным методом определения момента начала и завершения процесса травления.

Для реализации данного метода разработаны фотоэлектрические индикаторы спектрального контроля ИУП-1, ИУП-2 (см. рисунок), выполненные на базе интерференционных светофильтров и фотоприемников.

Датчик спектрального контроля ИУП-2

Момент окончания процесса фиксируется в индикаторе по изменению значения первой производной сигнала (в этом случае скорость отвода продуктов реакции вносит минимальную погрешность в результат). Точность фиксации окончания процесса Т, характеризующая отношение времени перетрава пластин к общей продолжительности процесса, может быть определена по формуле:

,                                                где      - отношение шум/сигнал;

 - разброс времени травления по партии пластин;

 - среднее время пребывания частиц в реакторе;

 - толщина слоя;

 — скорость травления.

Из приведенной зависимости следует, что эффективность используемого метода контроля значительно выше при поштучной обработке пластин за счет значительного уменьшения величины .

Успешное применение спектральных индикаторов требует знания минимальной площади травления , при которой контроль процесса еще возможен:

,                                                     где     k - коэффициент, устанавливаемый экспериментально из зависимостей чувствительности рассматриваемого метода контроля от произведения площади травления на скорость процесса;

Ф~0.1 - требуемое отношение шум/сигнал;

К_i - коэффициент, учитывающий вклад каждого из параметров;

δ_i - стабильность поддержания внешних параметров плазмы.

Для практических расчетов можно считать К = 1 и учитывать только стабильность поддержания расхода газа и ВЧ мощности. Чувствительность определяется как отношение сигнала в ходе плазмохимического процесса к фоновому значению.

При эксплуатации индикаторов спектрального контроля в установках 08 ПХО-100Т-004 на операциях травления и удаления нитрида кремния достигнута точность фиксации момента их окончания в пределах 5-8% от необходимой продолжительности плазмохимического процесса.