DD254781A1

DD254781A1 - Vorrichtung zur plasmachemischen anregung fuer die emissionsspektroskopische kontrolle von gasgemischen

Info

Publication number: DD254781A1
Application number: DD29687986A
Authority: DD
Inventors: Jens-Peter Moench; Gunnar Suchaneck; Klaus Schade; Rainer Moeller
Original assignee: Tech Mikroelektronik Forsch
Priority date: 1986-12-01
Filing date: 1986-12-01
Publication date: 1988-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines intensiven Plasmas eines mit Hilfe der optischen Emissionsspektroskopie zu analysierenden Gases. Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich vor allem auf Gasphasenprozesse und die Gasanalytik in der Halbleiter- und Vakuumtechnik. Die Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung konstruktiv einfach zu gestalten und gleichzeitig fuer die Emissionsspektroskopie optimale plasmachemische Anregungsbedingungen zu schaffen, wird dadurch geloest, dass eine von zwei Elektroden einer Diodenstrecke durchbohrt und mit einem Rohrstutzen versehen wird, in dem sich eine Zone erhoehter Plasmadichte einstellt und dass die koaxiale Anordnung der Elektrodenbohrung und des Rohrstutzens gleichzeitig als Gaseintritt und als Auskoppelstelle der zu analysierenden Strahlung ausgebildet ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur plasmachemischen Anregung für die emissionsspektroskopische Kontrolle von Gasgemischen, die vorteilhaft bei der Analyse von Prozeßgas- bzw. Restgasgemischen in der mikroelektronischen Verfahrenstechnik eingesetzt werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Allgemein bekannt ist die Emissionsspektroskopie bei Verfahren, die unter Anwendung einer Plasmaentladung arbeiten. Das trifft z. B. für die Plasmaätz- bzw. Plasmaabscheideverfahren im Fertigungsprozeß mikroelektronischer Bauelemente zu. Bei Verfahren, die ohne eine Plasmaaktivierung z.B. auf rein thermischer Grundlage arbeiten, ist zur emissionsspektrometrischen Analyse von Gasgemischen eine Zusatzentladungsquelle notwendig. Das ist auch der Fall, wenn bei Plasmaprozessen die Optimalparameter des Arbeitsplasmas mit denen des für die Emissionsspektroskopie notwendigen Plasmas nicht übereinstimmen.

Der Stand der Technik bei Zusatzentladungsquellen ist durch eine induktive Einkopplung der notwendigen HF-Leistung gekennzeichnet. Das dabei entstehende räumlich inhomogene Plasma erschwert eine quantitative emissionsspektroskopische Auswertung erheblich.

Zusatzentladungsquellen mit kapazitiver Einkopplung der HF-Energie erschweren die Auskopplung der vom Plasma emittierten elektromagnetischen Strahlung erheblich bzw. ist mit ihnen die Realisierung erforderlicher Anregungsbedingungen nicht möglich. Durch ein zusätzliches axiales Magnetfeld bei senkrecht zum Magnetfeld befindlichen Elektroden (IP 107825) können die diesbezüglichen Verhältnisse etwas verbessert werden, ohne eine befriedigende Lösung zu realisieren.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur plasmachemischen Anregung für die emissionsspektroskopische Kontrolle von Gasgemischen anzugeben, die mit geringem Aufwand eine sehr empfindliche quantitative emissionsspektroskopische Auswertung ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zusatzentladungsquelle konstruktiv einfach zu gestalten und dabei gleichzeitig optimale plasmachemische Anregungsbedingungen für die emissionsspektroskopische Analyse von Gasgemischen zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine der zwei Elektroden einer Diodenanordnung durchbohrt und mit einem Rohrstutzen vom Innendurchmesser dieser Bohrung, der so gewählt worden ist, daß sich im Reaktorstutzen eine Zone erhöhter Plasmadichte ausbildet, versehen ist, wobei Bohrung und Rohrstutzen eine koaxiale Anordnung bilden, die gleichzeitig als Gaseintritt des zu analysierenden Gases und als Auskopplungsstelle der spektroskopisch zu analysierenden Strahlung ausgebildet ist.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen darin, daß sich nach dem Zünden eines Plasmas in der herkömmlichen Diodenanordnung (kapazitive HF-Einkopplung) eine Zone erhöhter Plasmadichte im Rohrstutzen, durch den das zu analysierende Gas zwangsweise einströmt, ausbildet und sich die optimale Meßwerterfassung gerade auf dieses Gebiet konzentriert. Damit ist gewährleistet, daß eine intensive Anregung des gesamten zu analysierenden Gasstromes erfolgt und daß die durch die Anregung in diesem intensiven Plasmagebiet erzeugte Strahlung optimal für die Emissionsspektroskopie erfaßt wird. Als Summe dieser Effekte steht eine sehr empfindliche Vorrichtung zur Anwendung für die Emissionsspektroskopie zur Verfügung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden (Fig.).

In einem Rohr 1 vom Innendurchmesser 60mm befinden sich zwei Nickelelektroden 2,3.

Die dem Gaseinlaß 4 zugeordnete Elektrode ist mit einem Loch 5 von S mm Durchmesser versehen, an das sich koaxial der Rohrstutzen 6 anschließt, der von einem Edelstahlnetz 7 begrenzt wird. Ein optisches Fenster 8 dient dem Austritt der durch das Plasma erzeugten Strahlung. Schmalbondfilter 9 und Sekundärelektronenvervielfacher 10 erlauben die spektroskopische Auswertung. Über den Flansch 11 wird die Vorrichtung an eine Vakuumpumpe angeschlossen.

Claims

Vorrichtung zur plasmachemischen Anregung für emissionsspektroskopische Kontrolle von Gasgemischen, gekennzeichnet durch in einem einseitig verschlossenen Rohr (1) abstandsweise axial angeordnete Elektroden (2; 3) einer Diodenanordnung, deren Elektrode (3) eine Bohrung (5) und einen mit dieser koaxial in Verbindung stehenden Rohrstutzen (6) mit einem dessen innenliegende Öffnung abdeckenden Netz (7) aufweist, daß der Rohrstutzen (6) ferner mit einem Gaseinlaß (4) verbunden ist, dessen radialer Teil mit einer Gasquelle und dessen axialer Teil über ein optisches Fenster (8) und einen Schmalbandfilter (9) mit einem Sekundärelektronenvervielfacher (10) als Auskoppelstelle der zu analysierenden Strahlung in Wirkverbindung steht.

Hierzu 1 Seite Zeichnung