DD221203A1 - Vorrichtung zur mehrkanaligen prozesskontrolle von plasmaprozessen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mehrkanaligen Prozesskontrolle von Plasmaprozessen, vorzugsweise beim Plasmaaetzen, Zerstaeuben und Plasma CVD von Halbleitern und deren Verbindungen. Ziel der Erfindung ist es, bei Plasmaprozessen zwei oder mehr Spektralkomponenten der prozessrelevanten Lichtemission mittels einer Vorrichtung zeitgleich zu erfassen und somit eine exakte Prozesskontrolle und -steuerung zu ermoeglichen. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass fuer die Aufteilung der Lichtstrahlen in mehrere unabhaengige Strahlengaenge vertikal gestockte und verschiebbare Austrittsspalte vorgesehen sind. Diesen Austrittsspalten sind jeweils drehbare Planspiegel und verschiebbare Fotoempfaenger nachgeordnet.

Description

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Vorrichtung zur mehrkanaligen Prozeßkontrolle von ' '.'. Plasmaprozessen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mehrkanaligen Prozeßkontrolle von Plasmaprozeasen, vorzugsweise beim Plasmaätzen, Zerstäuben und Plasma CVD von Halbleitern und deren Verbindungen, Gläsern und keramische ; .Materialien, Metallen und deren Verbindungen sowie organischen Materialien.

ν Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vorrichtungen 'zur Selektion prozeßrelevanter Spektralkomponenten aus der Lichtemission des Plasmas während des^: Prozesses sind bekannt. So wird in dem DD VVP 147 ein Verfahren zur gleichzeitigen Erfassung von mehreren Spektralkomponenten beschrieben, durch welches die Aussagekraft der Meßwerte erhöht werden kann. Für dieses Verfahren geeignete Vorrichtungen lassen sich beispielsweise durch Verwendung von mehreren Interferenzfiltern aufbauen. \, Diese Lösung hat jedoch den Mangel, daß die Wellenlängen der einzusetzenden Interferenzfilter genau bekannt sein müssen und für jedes technologische Problem spezielle Filter einzusetzen sind (z.B. DE - OS 30 19 583). ', Bekannte durchstimmbare Vorrichtungen auf der Basis von Gittermonochromatoren (z.B. US - PS 4 312 732) haben den

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Nachteil, daß sich nur eine spektrale Komponente gleichzeitig erfassen läßt. Die Verwendung mehrerer gleichartiger Vorrichtungen ist aber aus Kosten- und Platzgründen meist nicht zu vertreten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei Plasmaprozessen zwei oder mehr Spektralkomponenten der prozeßrelevahten Lichtemission mittels nur einer Vorrichtung zeitgleich zu erfassen und somit eine exakte Prozeßkontrolle und -steuerung zu ermöglichen. ' ' :' [''' '

Darlegung'des Wesens der Erfindung ^: _;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine mehr- ., .kanälige Prozeßkontrolle von Plasmaprozessen eine Vorrichtung zu schaffen, die mit kosten- und volumengünstigen optischen Bauelementen eine Aufteilung der Lichtstrahlung in mehrere unabhängige Strahlengänge ermöglicht.· '". ..-'.'-'---.'V- -- -' . . '· ·. ..-:. ; Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Aufteilung der entsprechend ihrer Wellenlänge gebeugten Lichtstrahlen in mehrere unabhängige Strahlengänge vertikal gestockte Und verschiebbare Austrittsspalteh vorgesehen sind, wobei den Austrittsspalten jeweils ein mit einem Drehmechaniamus in Wirkungsverbindung stehender drehbar gelagerter Planspiegel und ein axial verschiebbarer Fotoempfänger zugeordnet sind. Vorzugsweise sind die Austrittsspalten über Prismenführungen geradlinig verschiebbar so angeordnet, daß sie die Brennebene in zwei Punkten schneiden.

Die Fotoempfänger und die Austrittsspalte sind auf den gleichen Prismenführungen gelagert, so daß bei einer Verschiebung dieser Baugruppen zur mittigen Ausleuchtung

der Fotoempfänger eine entsprechende Verdrehung der Planspiegel selbsttätig über den Drehmechanismus erfolgt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Abstimmelemente wird die gleichzeitige Erfassung von mehreren Spektral^ komponenten möglich, die unabhängig und kontinuierlich im Meßbereich einstellbar sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der optischen

Bauelemente ohne Prismenführung Fig. 2 eine Seitenansicht von Fig. i Pig. 3 die Prismenführung für die Verschiebung der Austrittsspalte und Fotoempfänger

Das aus dem nicht dargestellten Plasmareaktor austretende Lichtstrahlenbündel I trifft nach dem Passieren "einer Aperturblende 1 und des Eintrittsspaltes 2 auf den im , Brennpunktabstand angeordneten Hohlspiegel 3. Das von dort reflektierte Strahlenbündel II gelangt als nahezu paralleles Licht auf den Gittermonochromätojr 4. Bei der Anordnung treffen die am Gittermonochromator entsprechend ihrer Wellenlänge gebeugten Lichtstrahlen III erneut auf den Hohlspiegel 3. Je nach Vorpositionierung des Gittermonochromators erfolgt die Abbildung des Beugungaspektrums in der Brennebene B des Hohlspiegels bzw. in der durch den Planspiegel 5 gespiegelten Brennebene B¹. Durch die verschiebbare Anordnung der Austrittsspalte 6a, 7a, 8a in der Brennebene B¹ und der nachfolgenden Fotoempfänger 6c, 7c, 8c lassen sich die gewünschten Spektralkomponenten aussondern. Die Austrittsspalten 6a, 7a, 8a sind in der Spaltebene IV verschiebbar und vertikal übereinander angeordnet und wirken als Abstimmelemente. Die Selektion der zu untersuchenden Spektral-

komponente V innerhalb des vorgegebenen Selektionsbereiches VI erfolgt dadurch, daß der zugehörige Austrittsspalt der drei Fotoempfänger 6c, 7c und 8c in die Position der Spektralkomponente gefahren wird· Zur Erzielung eines günstigen optischen Äufbaus, besonders zur. Realisierung eines möglichst großen Meßbereichs bei geringen äußeren Abmessungen der Vorrichtung weisen die Baugruppen der Empfangskanale einige besondere konstruktive Details auf.

Die Verschiebung der Austrittsspalten 6a, 7a, 8a in der Spaltebene IV wird mit Hilfe einer präzisen Prismenführung 10 so realisiert, daß durch zweifache Schneidung der (gekrümmten) Brennebene eine gute Approximation (Fig. 2) beider Ebenen zueinander erzielt wird· ¥ach den Auetrittsspalten 6a, 7a, 8a erfolgt die Weiterleitung des Lichtes für ^eden Kanal in geschlossenen Lichtschachten 9 (Fig. 3), die zusammen mit den Fotoempfängern 6c, 7c, 8c den Führungsprismen 10 und den Schlitten 11 für jeden Kanal eine kompakte Einheit bilden, die durch die Antriebsspindel 12 verstellt werden.

Die Fötoempfanger 6c, 7c, 8c bestimmen die Größe der Baugruppen. Sie sind vorteilhafterweise in Form eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet, was sich als besonders raumsparend erwiesen hat.

Die im Strahlengang angeordneten Planspiegel 6b, 7b, 8b dienen zur Umlenkung der Lichtbündel auf die Fotoempfänger 6c, 7c, 8c· Durch eine geringe Neigung zur optischen Achse realisieren sie eine mittige Ausleuchtung der Fotoempfänger. Da die Lichtbündel der Spektralkomponenten, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit unterschiedlichen Winkeln auf die Spaltebene auftreffen, ist es erforderlich, daß die Planspiegel 6b, 7b und 8b bei einer Verschiebung der Fotoempfänger in ihrer Stellung verändert (verschwenkt ) werden müssen, um eine gleichmäßige

Ausleuchtung der Fotoempfänger zu ermöglichen. Dies erfolgt selbsttätig über den Drehmechanismus 13 bei der Verschiebung der Baugruppe auf der Prismenführung 10.>

Claims (3)

1. Erfindunganspruch '

   1V Vorrichtung zur mehrkanaiigen Prozeßkontrolle von Plasffiäproaessen durch gleichseitige Erfassung der Intensität von zwei oder mehr Spektralkomponenten der prozeßrelevanten Lichtemission bestehend im wesentlichen aus Aperturblende, Eintrittsspalt, Gittermono- chromator ein oder mehreren Hohlspiegel und verschiedenen Planspiegel sowie Fotoempfänger, gekennzeichnet , dadurch, daß für die Aufteilung^er entsprechend ihrer Wellenlänge gebeugten Lichtstrahlen (III) in mehrere unabhängige Strahlengänge vertikal gestockte und verschiebbare Austrittsspalten (6ä, Za, 8a^N) vorgesehen sind, wobei den Austrittsspalten (6a, 7a,\ 8a) jeweils ein mit einem Drehmechanismus (13) in Wirkungsverbindung stehender drehbar gelagerter Planspiegel (6b, 7b, 8b) und ein axial verschiebbarer Fotoempfämger"(6c, 7c, 8c) zugeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Austrittsspalten (6a, 7a, 8a) über Pr^Lsmenführungen (10) geradlinig verschiebbar so angeordnet sind, daß sie die Brennebene in zwei Punkten schneiden.
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2,., gekennzeichnet dadurch, daß die Fotoempfänger (6c, 7c, 8c) und die Austrittsspalten (6aj 7a, 8a) auf den gleichen Prismenführungen (10.) gelagert sind, so daß bei einer Verschiebung dieser Baugruppen zur mittigen Ausleuchtung der Fotoempfänger eine entsprechende Verdrehung der Planspiegel (6b, 7b, 8b) selbsttätig über den Drehmecha- ' nismus (13) erfolgt.

   ~ Hierzu'3 Blatt Zeichnungen -