DE102006009460A1 - Process device used in production of integrated circuits comprises process chamber, holder within chamber for holding substrate, radiation source, radiation detector and control and evaluation unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Prozessgerät sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Substrats in dem Prozessgerät. Die Erfindung betrifft insbesondere solche Prozessgeräte, mit denen physikalisch verstärkte chemische Abscheideverfahren (PECVD), Trockenätzverfahren oder Sputterprozesse (Kathodenzerstäubung) durchgeführt werden können, bei denen Plasmaquellen eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft auch die Verarbeitung von Substraten in Niedertemperaturprozessen.The The invention relates to a process device and a method for determining the temperature of a substrate in the process device. The invention particularly relates such process devices, with which physically reinforced chemical deposition (PECVD), dry etching or sputtering processes (Cathode) carried out can be where plasma sources are used. The invention relates also the processing of substrates in low-temperature processes.
Integrierte Schaltungen werden im Allgemeinen anhand eines schichtweisen Aufbaus von Materiallagen unterschiedlicher elektrischer Eigenschaften sowie eines jeweils nachfolgenden lithographischen Strukturierungsprozesses hergestellt.integrated Circuits are generally based on a layered structure of material layers of different electrical properties as well a respective subsequent lithographic patterning process produced.
Eine solche Materiallage wird zum Beispiel in einem Abscheideverfahren auf einem Substrat aufgebracht, bei dem es sich um einen Halbleiterwafer oder eine Photomaske handeln kann, bevor die eigentliche lithographische Strukturierung stattfindet. Je nach gewünschter Homogenität des Profils der auf einer bestehenden Topographie aufgebrachten Schicht stehen unterschiedliche Abscheideverfahren zur Verfügung.A such material layer is, for example, in a deposition process applied to a substrate, which is a semiconductor wafer or a photomask can act before the actual lithographic Structuring takes place. Depending on the desired homogeneity of the profile the layer applied to an existing topography different deposition methods available.
Anschließend wird zum Beispiel ein photoempfindlicher Resist aufgebracht, belichtet und entwickelt, so dass eine dem gewünschten Muster der Schaltung entsprechende Ätzmaske zurückbleibt. In einem Ätzverfahren können die bei der vorherigen Entwicklung freigelegten Strukturen von der Ätzmaske in eine unterliegende Schicht übertragen werden.Subsequently, will For example, a photosensitive resist applied, exposed and designed so that the desired pattern of the circuit corresponding etching mask remains. In an etching process can the structures exposed in the previous development from the etch mask transferred to an underlying layer become.
Mit fortschreitender Verringerung der Strukturbreiten in den herzustellenden integrierten Schaltungen wachsen auch die Anforderungen an die Qualität nicht nur des lithographischen Schrittes selbst, sondern auf der jeweiligen Nachprozessierung. Dies betrifftauch das Ätzen zur Übertragung des Musters in die unterliegende Schicht oder den nachfolgenden Aufbau weiterer Schichten durch Abscheidung von Materiallagen.With progressive reduction of the structural widths in the products to be produced Integrated circuits also do not meet the quality requirements only the lithographic step itself, but on the respective Nachprozessierung. This also applies to the etching to transfer the pattern into the underlying layer or the subsequent structure of other layers by deposition of material layers.
Insbesondere beim Ätzen werden dabei nicht mehr rein chemische Ätzprozesse eingesetzt, es werden vielmehr Trockenätzprozesse bevorzugt. Mit diesen können die in der Resist- oder einer Hartmaske gebildeten Strukturen anisotrop in das unterliegende Material übertragen werden. Die Maßhaltigkeit ist dabei erheblich verbessert.Especially during etching are no longer used purely chemical etching processes, it will be rather, dry etching processes prefers. With these can the structures formed in the resist or a hard mask anisotropic transferred to the underlying material become. The dimensional accuracy is significantly improved.
Solche Ätz- oder Abscheideprozesse werden üblicherweise durch Erzeugung eines Plasmas durchgeführt, in welchem reaktive Spezies oder zumindest hochenergetische Ionen entsteht, die aufgrund ihrer Ladung in Bezug auf eine Elektrode beschleunigt werden, auf der das zu prozessierende Substrat beispielsweise abgelegt ist. Durch den Ionenbeschuss wird im Falle des Ätzens eine chemische Ätzreaktion ausgelöst, an welcher die Ionen gegebenenfalls auch selbst teilnehmen können.Such etch or Separation processes usually become by generating a plasma in which reactive species or at least high-energy ions are formed, due to their Charge to be accelerated with respect to an electrode on the the substrate to be processed is stored, for example. By the ion bombardment becomes a chemical etching reaction in the case of etching fires where the ions may also participate themselves.
Im Fall des plasma-verstärkten chemischen Aufdampfverfahrens (PECVD, plasma enhanced chemical vapor deposition) werden im Plasma zum Beispiel aus entsprechenden Gasen Ionen erzeugt, die als Reaktionspartner für die zu bildende Schicht dienen. Diese werden zur Substratoberfläche beschleunigt, wo sie entsprechend reagieren und zur Bildung der Schicht abgeschieden werden.in the Case of plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD, plasma enhanced chemical vapor deposition) in plasma, for example, from appropriate gases Generates ions that serve as reactants for the layer to be formed. These become the substrate surface accelerates, where they react accordingly and to the formation of the Layer are deposited.
Beim Sputtern werden die im Plasma erzeugten Ionen verwendet, um an der Gegenelektrode das auf dem Substrat aufzubringende Material herauszuschlagen, von wo sich das Material in Richtung auf das an der Elektrode abgelegte Substrat bewegt. Je nachdem, mit welcher Energie die Teilchen auf dem Substrat angelagert werden, können auch hier bereits angelagerte Teilchen herausgeschlagen und an anderem Ort auf dem Substrat wieder angelagert werden, so dass Einfluss auf das Schichtprofil genommen werden kann.At the Sputtering uses the ions generated in the plasma to be used at the Counter electrode to knock out the material to be applied to the substrate, from where the material is deposited in the direction of the electrode Substrate moves. Depending on what energy the particles are on attached to the substrate, can also be attached here Particles are knocked out and elsewhere on the substrate again be attached so that influence is taken on the layer profile can be.
Die vorbeschriebenen Prozesse, welche eine Prozessierung der Substratoberfläche mittels Erzeugung eines Plasmas bewirken, sind eng miteinander verwandt und können auch miteinander kombiniert werden, wie beispielsweise die HDP-Abscheidung (high density plasma) Elemente des PECVD- sowie des Sputter-Verfahrens aufweist. Solche Plasmaprozesse werden üblicherweise über eine Anzahl von Prozessparametern gesteuert. Dazu zählen beispielsweise die Einstellung der Frequenz sowie der Leistung des Hochfrequenzgenerators zur Erzeugung des Plasmas, die Steuerung der Gasflussraten für die reaktiven Gase sowie die Dichte innerhalb der Prozesskammern der jeweiligen Prozessgeräte.The above-described processes, which a processing of the substrate surface by means of generation effect of a plasma are closely related and can be related combined, such as HDP deposition (High density plasma) elements of the PECVD and the sputtering method has. Such plasma processes are usually via a Number of process parameters controlled. These include, for example, the setting the frequency and power of the high frequency generator for generating of the plasma, the control of the gas flow rates for the reactive gases as well the density within the process chambers of the respective process devices.
Nach dem Stand der Technik moderne Prozessgeräte können zwei unterschiedliche Hochfrequenzgeneratoren aufweisen, von denen der eine die Erzeugung des Plasmas steuert, während der andere für die Beschleunigung der Ionen zum Substrat hin sorgt. Beispiele sind Prozessgeräte zum Ätzen mit induktiv gekoppelter Plasmaquelle (ICP, inductively coupled plasma).To The state of the art modern process devices can be two different Have high frequency generators, one of which the generation the plasma controls while the other for accelerating the ions towards the substrate. examples are process equipment for etching with inductively coupled plasma source (ICP, inductively coupled plasma).
Eine Prozess- oder Qualitätskontrolle kann mit Hilfe von Testsubstraten durchgeführt werden, welche vorab prozessiert und anschließend einer Messung in einem Metrologiemessgerät zugeführt werden. Bekannt ist auch, das Plasma selbst zu beobachten, etwa durch Aufnahme eines Spektrums des vom Plasma emittierten Lichts.A Process or quality control can be carried out with the aid of test substrates, which are processed in advance and subsequently be supplied to a measurement in a metrology meter. It is also known to observe the plasma itself, for example by recording a spectrum of the light emitted by the plasma.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Prozessgeräte für die Durchführung der vorbeschriebenen Prozesse insoweit zu verbessern, als die Qualität dieser Prozesse erhöht wird.It is an object of the present invention tion to improve process equipment for the implementation of the above-described processes in so far as the quality of these processes is increased.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Prozessgerät zum Anwenden eines Prozessschrittes auf ein Substrat für die Herstellung integrierter Schaltungen, umfassend:
- – Eine Prozesskammer mit Außenwänden;
- – eine Halterung innerhalb der Prozesskammer zur Aufnahme des Substrat während der Anwendung des Prozessschrittes;
- – eine Strahlungsquelle zur Erzeugung eines im infraroten Wellenlängenbereich emittierten Lichtstrahls;
- – einen Strahlungsdetektor, welcher eingerichtet ist, den Lichtstrahl, welcher von der Strahlungsquelle auf einer Oberfläche des auf der Halterung in der Prozesskammer abgelegten Substrats eingestrahlt und von diesem reflektiert wird, zu detektieren;
- – eine mit dem Strahlungsdetektor und/oder der Strahlungsquelle verbundene Steuer- und Auswerteeinheit, anhand welcher (a) aus dem detektierten Lichtstrahl die Wellenlänge einer für das Material an der Oberfläche des Substrats charakteristischen Absorptionskante bestimmt werden kann, und (b) aus der bestimmten Wellenlänge eine Temperatur des Substrats berechnet werden kann.
- - A process chamber with outer walls;
- A holder within the process chamber for receiving the substrate during the application of the process step;
- A radiation source for generating a light beam emitted in the infrared wavelength range;
- A radiation detector arranged to detect the light beam radiated from and reflected from the radiation source on a surface of the substrate deposited on the support in the process chamber;
- A control and evaluation unit connected to the radiation detector and / or the radiation source, by means of which (a) the wavelength of an absorption edge characteristic of the material at the surface of the substrate can be determined from the detected light beam, and (b) from the determined wavelength a temperature of the substrate can be calculated.
Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Substrattemperatur während der Anwendung eines Prozessschrittes in einem Prozessgerät auf das Substrat, wobei der Prozessschritt der Herstellung integrierter Schaltungen dient, umfassend:
- – Bereitstellen des Substrats auf einer Halterung in dem Prozessgerät;
- – Beginnen der Anwendung des Prozesses auf das Substrat und dessen Oberfläche, wobei das Substrat eine Temperatur annimmt;
- – Emittieren eines Lichtstrahls im infraroten Wellenlängenbereich auf die Oberfläche des Substrats mittels einer Strahlungsquelle;
- – Detektieren des von der Oberfläche reflektierten Strahls durch einen Strahlungsdetektor;
- – aus dem detektierten Lichtstrahl bestimmen einer Wellenlänge einer für das Material an der Oberfläche des Substrats charakteristischen Absorptionskante;
- – aus der bestimmten Wellenlänge berechnen der vom Substrat angenommenen Temperatur.
- - Providing the substrate on a holder in the process device;
- - beginning the application of the process to the substrate and its surface, the substrate assuming a temperature;
- - emitting a light beam in the infrared wavelength range on the surface of the substrate by means of a radiation source;
- Detecting the surface-reflected beam by a radiation detector;
- From the detected light beam, determine a wavelength of an absorption edge characteristic of the material on the surface of the substrate;
- From the determined wavelength calculate the temperature assumed by the substrate.
Es ist vorgesehen, während der Durchführung eines Prozesses für die Herstellung integrierter Schaltungen die Temperatur des Substrats zu bestimmen. Es handelt sich hierbei um eine in-situ Temperaturmessung. Das Prozessgerät, mit welchem der Prozess durchgeführt wird, ist entsprechend mit einer Temperaturmessvorrichtung ausgestattet. Der Vorschlag geht dahin, die Temperatur mit Hilfe von Infrarotspektroskopie zu ermitteln. Die Temperaturmessvorrichtung umfasst daher eine im infraroten Wellenlängenbereich emittierende Strahlungsquelle sowie einen Strahlungsdetektor, der zur Detektion der Strahlung dieser Wellenlängen geeignet ist. Die Strahlung gelangt durch Bestrahlung der Oberfläche des Substrates mittels der Strahlungsquelle sowie der direkten Reflexion der Strahlung von dieser Oberfläche weg zum Strahlungsdetektor.It is provided while the implementation a process for the manufacture of integrated circuits the temperature of the substrate to determine. This is an in-situ temperature measurement. The process device, with which the process performed is equipped accordingly with a temperature measuring device. The proposal goes, the temperature by means of infrared spectroscopy to investigate. The temperature measuring device therefore comprises an im infrared wavelength range emitting radiation source and a radiation detector, the is suitable for detecting the radiation of these wavelengths. The radiation passes by irradiation of the surface of the substrate by means the radiation source as well as the direct reflection of the radiation from this surface away to the radiation detector.
In der von der Oberfläche des Substrats reflektierten Strahlung ist eine Information über die aktuelle Temperatur des Substrats beziehungsweise der Substratoberfläche enthalten. Aus der eingestrahlten infraroten Strahlung wird bei einer für das Material an der Oberfläche charakteristischen Wellenlänge ein Anteil der Strahlungsintensität durch die Anregung von Gitterschwindungen im Kristallgitter des Substrats absorbiert. Die durch Photonen übertragene Energie kann Phononen anregen. Durch eine erhöhte Dichte dicht beieinander liegender Energieniveaus in dem Kristallgitter finden sich im Absorptionsspektrum signifikante Band- oder Absorptionskanten.In from the surface The radiation reflected by the substrate is information about the contain current temperature of the substrate or the substrate surface. From the radiated infrared radiation is at one for the material on the surface characteristic wavelength a proportion of the radiation intensity due to the excitation of lattice shrinkages absorbed in the crystal lattice of the substrate. The transmitted by photons Energy can stimulate phonons. Due to an increased density close together lying energy levels in the crystal lattice can be found in the absorption spectrum significant band or absorption edges.
Die Positionen solcher Absorptionskanten innerhalb des Spektrums sind temperaturabhängig. Es ist beispielsweise vorgesehen, die Wellenlänge einer solchen Absorptionskante zu ermitteln und anhand einer vorab durchgeführten Kalibrierung (Tabelle, vorbestimmte Relation) daraus eine Temperatur abzuleiten.The Positions of such absorption edges within the spectrum are temperature dependent. For example, the wavelength of such an absorption edge is provided and based on a previously performed calibration (table, predetermined Relation) to derive a temperature from it.
Einem Aspekt zufolge sind in den Außenwänden der Prozesskammer des Prozessgerätes Fenster vorgesehen, durch welche der im infraroten Wellenlängenbereich emittierte Lichtstrahl in die Prozesskammer auf das Substrat gelenkt werden kann. Auf gleichem Wege kann der Lichtstrahl durch Reflektion von dem Substrat zum Strahlungsdetektor aus der Prozesskammer herausgeführt werden. Es kann sich dabei um das gleiche oder um ein anderes Fenster handeln. Wichtig ist, dass das Fenster in der Außenwand der Prozesskammer transparent gegenüber dem Lichtstrahl im infraroten Wellenlängenbereich ist, und dass in dem interessierenden Ausschnitt des Wellenlängenbereichs durch das Fensterglas dem Spektrum keine Signatur zugefügt wird, insbesondere weitere Absorptionslinien, welche die Auswertung des Spektrums erschweren.a According to the aspect, in the outer walls of the Process chamber of the process device window provided by which the in the infrared wavelength range emitted light beam is directed into the process chamber on the substrate can be. In the same way, the light beam by reflection be led out of the process chamber from the substrate to the radiation detector. It can be the same or another window. It is important that the window in the outer wall of the process chamber is transparent across from the light beam in the infrared wavelength range, and that in the region of interest of the wavelength range through the window glass no signature is added to the spectrum, in particular more Absorption lines, which complicate the evaluation of the spectrum.
Gemäß vorteilhaften Aspekten ist vorgesehen, die Temperaturmessvorrichtung in Prozessgeräten mit Plasmaquelle einzurichten. Die Erfindung ist also in PECVD-, Sputter-, HDP-, Trockenätzanlagen und vielen ähnlichen Vorrichtungen einsetzbar. Der Vorteil ist darin zusehen, dass die Temperatur der Substrate während der Durchführung der entsprechenden Prozesse als unter 400°C liegend angenommen werden kann.According to advantageous aspects, it is provided to set up the temperature measuring device in process devices with a plasma source. Thus, the invention can be used in PECVD, sputtering, HDP, dry etching and many similar devices. The advantage is to see that the temperature of the substrates during the implementation of the corre sponding may be assumed to be below 400 ° C.
Die Substrattemperaturen können sich dabei in erheblichem Maße von den Temperaturen des Plasmas oder der übrigen Gase in der Prozesskammer unterscheiden. Es wurde vorliegend herausgefunden, dass eine über die bisherige Abschätzung hinausgehende genaue Bestimmung der Temperatur des Substrats selbst von erhöhter Bedeutung sein kann.The Substrate temperatures can doing so to a considerable extent from the temperatures of the plasma or other gases in the process chamber differ. It has been found here that one about the previous estimate In addition, accurate determination of the temperature of the substrate itself from elevated Meaning can be.
Es kann zum Beispiel das im Verlaufe der bisherigen Prozessierung erfahrene Temperaturbudget des Substrats zu berücksichtigen sein. So kann der Unterschied erheblich sein sein, ob ein Substrat mit 350°C oder mit 400°C in einer Prozesskammer mit Plasmaquelle prozessiert wurde. Die Temperaturentwicklung kann beispielsweise Diffusionsprofile von bereits im Substrat gebildeten aktiven Gebieten beeinflussen.It can, for example, the experienced in the course of the previous processing Be aware of the temperature budget of the substrate. So can the Difference be substantial, whether a substrate with 350 ° C or with 400 ° C in a process chamber was processed with plasma source. The temperature development For example, diffusion profiles of already formed in the substrate influence active areas.
Es ist grundsätzlich auch eine Temperaturbestimmung mittels Pyrometern in Betracht zu ziehen, jedoch wurde herausgefunden, dass diese sich eigentlich nur für Lösungen bei Substrattemperaturen oberhalb von 400°C eignen. Da bei Pyrometern die Temperatur des untersuchten Objekts aus der Strahlungsintensität als solcher ermittelt wird (Schwarzkörperstrahlung), kann die in dem Raum zwischen Beobachter/Detektor und Substrat erzeugte Plasmastrahlung einen das Messergebnis verfälschenden Einfluss ausüben.It is basically also a temperature determination by means of pyrometers into consideration but it has been found that these are actually only for solutions at substrate temperatures above 400 ° C are suitable. Because with pyrometers the Temperature of the examined object from the radiation intensity as such is determined (black body radiation), can be generated in the space between observer / detector and substrate Plasma radiation exercise a falsifying the measurement result influence.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, die Temperaturmessvorrichtung außerhalb der Prozesskammer eines Parallelplattenreaktors als Plasmaquelle einzurichten. In diesem Fall stellt die Halterung des Substrats eine erste Elektrode (Kathode) dar, während die zweite Elektrode (Anode) dieser ersten Elektrode gegenüber liegt. Die zweite Elektrode kann mit dem Deckel der Prozesskammer identisch sein. Das Fenster, durch welches die infraroten Strahlung in die Prozesskammer eingebracht werden kann, und durch welches die reflektierte Strahlung auch wieder hinausgeführt wird, ist dabei in dem als Elektrode ausgeführten Deckel eingefasst.A Particularly advantageous embodiment provides, the temperature measuring device except for Set up the process chamber of a parallel plate reactor as a plasma source. In this case, the holder of the substrate constitutes a first electrode (Cathode) while the second electrode (anode) lies opposite this first electrode. The second electrode can be identical to the lid of the process chamber be. The window through which the infrared radiation in the Process chamber can be introduced, and through which the reflected Radiation also led out again is in this case enclosed in the lid designed as an electrode.
Die Strahlung wird demnach durch die Elektrode (Anode) hindurch senkrecht auf die Oberfläche des Substrats eingestrahlt. Der reflektierte Strahl nimmt daher im Wesentlichen den gleichen Weg zurück zu dem Fenster, so dass auch nur ein Fenster vorgesehen zu sein braucht. Weil konventionelle Prozessgeräte mit Parallelplattenreaktor häufig ohnehin ein Fenster an dieser Stelle aufweisen, das allerdings bisher nur zur Beobachtung des Plasmas eingerichtet war, sind diesem Aspekt zufolge nur geringfügige strukturelle Änderungen an den Prozessgeräten erforderlich.The Radiation therefore becomes perpendicular through the electrode (anode) on the surface of the Substrate irradiated. The reflected beam therefore substantially decreases the same way back to the window, so that only one window to be provided needs. Because conventional process equipment with parallel plate reactor often anyway have a window at this point, but so far only for the observation of the plasma was this aspect according to only minor structural changes on the process devices required.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die im infraroten Wellenlängenbereich emittierende Strahlungsquelle. Hierfür kann ein Laser vorgesehen sein, der schmalbandig einen fokussierten Lichtstrahl emittiert, wobei dieser Laser in der Wellenlänge durchstimmbar ist. Es ist dadurch möglich den hier interessierenden Ausschnitt des Wellenlängenbereiches mit der Absorptionskante anhand des Lasers durchzustimmen. Es wird folglich ein Spektrum aufgezeichnet. Der Strahlungsdetektor weist in diesem Fall eine über den Wellenlängenausschnitt hinweg im wesentlichen homogene Empfindlichkeit auf, ist also hinreichend breitbandig.One Another aspect of the invention relates to those in the infrared wavelength range emitting radiation source. For this purpose, a laser can be provided, the narrowband emits a focused beam of light, wherein This laser tunable in wavelength is. It is possible the interest here section of the wavelength range with the absorption edge using the laser to tune. It therefore becomes a spectrum recorded. The radiation detector has in this case one over the Wavelength cut is substantially homogeneous sensitivity, so is sufficient broadband.
Umgekehrt kann auch der Strahlungsdetektor durchgestimmt werden bzw. eine Vielzahl von Kanälen aufweisen, mit denen jeweils unterschiedliche Wellenlängenbereiche des reflektierten Lichts untersucht werden können. Dann sollte die Strahlunsgquelle hinreichend breitbandig ausgebildet sein.Vice versa can also be tuned to the radiation detector or a Variety of channels each having different wavelength ranges of the reflected light can be examined. Then the Strahlunsgquelle be formed sufficiently broadband.
Die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor werden vorteilhafterweise mit einer Steuer- und Auswerteeinheit gekoppelt, so dass die vom Strahlungsdetektor gemessene Intensität mit der aktuell von der Strahlungsquelle durchgestimmten Wellenlänge in Verbindung gebracht werden kann. Das aufgezeichnete Spektrum besteht in einer Zuordnung von gemessenen Intensitätswerten zu Wellenlängen.The Radiation source and the radiation detector are advantageously coupled to a control and evaluation unit, so that the radiation from the detector measured intensity with the wavelength currently tuned by the radiation source can be brought. The recorded spectrum consists in one Assignment of measured intensity values to wavelengths.
Die Position der Absorptionskante kann zum Beispiel bestimmt werden, indem eine Mustererkennung für die Absorptionskante in dem aufgezeichneten Spektrum durchgeführt wird. Das Muster der zu untersuchenden Absorptionskante kann dabei hinterlegt sein. Alternativ ist es auch möglich, in dem betreffenden Wellenlängenausschnitt diejenige Wellenlänge zu ermitteln, für die die gemessene Intensität gerade ein Minimum annimmt. Die Erfindung ist dabei auf keine der genannten Beispiele beschränkt.The Position of the absorption edge can be determined, for example, by a pattern recognition for the absorption edge is performed in the recorded spectrum. The pattern of the absorption edge to be examined can be deposited here be. Alternatively, it is also possible in the relevant wavelength section that wavelength to determine, for the measured intensity just takes a minimum. The invention is in none of the above Examples limited.
Einem weiteren Aspekt zufolge wird die Steuer- und Auswerteeinheit mit einem Kühlmechanismus für die Halterung gekoppelt, auf welcher das Substrat während des Prozesses abgelegt wird. In plasmaquellen-basierten Prozessgeräten findet die Kühlung üblicherweise durch einfache Wärmeleitung von dem Substrat auf die Halterung statt, wobei durch elektrostatische Anziehung der Kontakt zwischen Substrat und Halterung verbessert werden kann.a Another aspect is that the control and evaluation unit with a cooling mechanism for the Mounted on which the substrate is deposited during the process becomes. In plasma source-based process devices, cooling usually takes place by simple heat conduction of the substrate is held on the holder, whereby by electrostatic Attraction of contact between substrate and holder improved can be.
Eine alternative Ausführung sieht vor, eine Rückkopplung der Temperaturbestimmung auf die Kühlung bzw. Heizung des Substrats (durch den Prozess) dadurch zu bewirken, dass die Steuer- und Auswerteeinheit mit der Steuerung der Hochfrequenzgeneratoren des Prozessgerätes verbunden ist. So kann in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur die Ionenflussdichte und/oder die Ionenenergie angepasst werden. Dadurch wird zum Beispiel die Erhaltung einer konstanten Zieltemperatur erreicht, und/oder es wird eine Temperaturänderung bei Überschreiten eines Schwellwertes bewirkt.An alternative embodiment provides to effect a feedback of the temperature determination on the cooling or heating of the substrate (by the process) in that the control and evaluation unit is connected to the control of the high-frequency generators of the process device. Thus, depending on the measured temperature, the ion flux density and / or the ions energy to be adjusted. As a result, for example, the maintenance of a constant target temperature is achieved, and / or a temperature change is effected when a threshold value is exceeded.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigen:The Invention will now be based on embodiments with the help a drawing closer explained become. Show:
Das
Substrat
Über die
untere Elektrode
Die
obere, geerdete Elektrode
Es
ist anzumerken, dass ein Ätzprozess grundsätzlich erfolgen
kann durch unter anderem Energieeintrag und Sputtereffekt von beispielsweise
Argon-Ionen, durch Energieeintrag und Sputtereffekt verschiedenster
Ionen des Prozessgases, durch chemische Reaktionen der Ionen des
Prozessgases und vor allem auch durch chemische Reaktionen von aktivierten Neutralteilchen.
Die Ionen
Durch
den Ionenbeschuss und die Ätzrektionen
heizt sich die Oberfläche
Die
insoweit beschriebenen Merkmale eines beispielhaften Prozessgeräts
Wie
weiter in
Von
der Oberfläche
Die
Strahlungsquelle
Durch
den Strahlungsdetektor
Ein
solches IR-Spektrum ist beispielhaft in
Die
Steuer- und Auswerteeinheit
Bei
der Steuer- und Auswerteeinheit
Die
Temperaturmessvorrichtung
Die
Prozesskammer
Die
Prozesskammer besitzt Außenwände
Hervorzuheben
ist in diesem Beispiel die Verbindung zwischen der zentralen Steuereinheit
Diese
Verbindung ermöglicht
es zum Beispiel, eine Rückkopplung
von der ermittelten Temperatur auf den Prozessablauf durchzuführen. So
kann der Gasdurchfluss, die Dichte, der Druck, die Ionenflussdichte,
die Ionenbeschleunigung etc. in Abhängigkeit von der Temperatur
beeinfußt
werden. Auch kann eine Verbindung zum Mechanismus
Zuletzt kann auch ein Warnsignal erzeugt werden, das anzeigt, dass ein Temperaturschwellwert überschritten worden ist. Darüber hinaus kann auch eine Endpunkterkennung erfolgen, nämlich wenn die Bandkanten im aufgezeichneten Spektrum verschwinden, weil eine aktuell zu ätzende Schicht entfernt wurde und die weiter unterliegende Schicht die entsprechende Bandkante nicht als Merkmal zumindest in dem untersuchten Wellenlängenbereich aufweist.Last A warning signal may also be generated indicating that a temperature threshold has been exceeded has been. About that In addition, an end point detection can take place, namely if the band edges in the recorded spectrum disappear because one currently too corrosive Layer was removed and the further underlying layer the corresponding band edge not as a feature at least in the examined Has wavelength range.
- 1a,1b1a, 1b
- Prozessgerätprocess unit
- 1010
- Prozesskammerprocess chamber
- 12, 1412 14
- Elektrodenelectrodes
- 16, 1716 17
- Plasmaplasma
- 1818
- Substratsubstratum
- 2020
- Trägermaterialsupport material
- 2222
- Schichtlayer
- 2424
- Struktur im Resiststructure in the resist
- 2525
- reflektierende Oberfläche des Substratsreflective surface of the substrate
- 2626
- enger Auftreffbereich des Lichtstrahlsclose Impact area of the light beam
- 27–2927-29
- HochfrequenzgeneratorenHigh Frequency Generators
- 3030
- Außenwände der ProzesskammerExterior walls of the process chamber
- 3131
- Kammerdeckel (zu öffnende Außenwand)chamber cover (opening Exterior wall)
- 3232
- Verbindungconnection
- 3434
- Temperaturmessvorrichtung (Quelle und Detektor)Temperature measuring device (Source and detector)
- 3636
- Strahlungsquelle (IR-Laser)radiation source (IR laser)
- 3838
- Strahlungsdetektorradiation detector
- 40, 40a, 40b40 40a, 40b
- Fenster in Außenwandwindow in outer wall
- 4242
- Öffnung in ElektrodeOpening in electrode
- 4343
- Auswerte- und Steuereinheit für Temperaturbestimmungevaluation and control unit for temperature determination
- 44, 4644 46
- Untereinheitensubunits
- 4848
- Ionenions
- 5050
- einfallender IR-Lichtstrahlincident IR light beam
- 5252
- reflektierter IR-Lichtstrahlreflected IR light beam
- 5454
- Spule für induktives eingekoppeltes Wechselfeld (ICP)Kitchen sink for inductive coupled alternating field (ICP)
- 5656
- Einlassinlet
- 5858
- Auslassoutlet
- 6060
- Kühlmechanismuscooling mechanism
- 6262
- zentrale Steuereinheit für Prozessgerätcentral Control unit for process unit
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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8131 | Rejection |