Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Development of sensors for the measurement of chamber wall depositions

Entwicklung von Sensoren für die Messung von Kammerwandbelegungen in Halbleiterfertigungsgeräten
 
: Schneider, C.; Pfitzner, L.; Ryssel, H.; Marx, E.; Schneider, T.

Advanced Equipment Control/Advanced Process Control XIII. AEC/APC Symposium. Proceedings. CD-ROM
Banff, 2001
Advanced Equipment Control and Advanced Process Control Symposium (AEC/APC) <13, 2001, Banff>
Englisch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IIS B ( IISB) ()
sensor; Schichtdicke; Kammerwand

Abstract
Ziel:
Ziel dieses Teilprojektes war die Entwicklung und der Test von Sensoren zur Messung der Schichtdicke von dielektrischen Kammerwandbelegungen. Mit der Kenntnis der aktuellen Schichtdicke kann der optimale Reinigungszeitpunkt bestimmt und somit Kosten reduziert werden.

Status vor Projektbeginn:
An den Kammerwänden von Plasmaätzanlagen bilden sich im Betrieb Polymerabscheidungen welche den Prozeß beeinflussen und bei hohen Schichtdicken zur Partikelgeneration führen. Dieser Umstand führt dazu daß häufig Reinigungszyklen durchgeführt werden müssen, welche lange Stillstandszeiten und damit hohe Kosten zur Folge haben.

Durchgeführte Arbeiten:
In einem ersten Schritt wurden in einer umfangreichen Recherche mögliche Schichtdickenmessverfahren ermittelt und auf ihre Anwendbarkeit zur Messung von Kammerwandbelegungen geprüft. In Übereinstimmung mit SC300 wurden aus der großen Zahl dieser Prinzipien drei Meßverfahren ausgewählt und näher untersucht. Dabei handelte es sich um ein optisches, auf der Absorption von Licht beruhendes Meßverfahren, um ein interferometrisches Meßverfahren und um ein kapazitives Verfahren welches letztendlich in eine Prozeßkammer von Infineon integriert und getestet wurde. Prinzipiell erwiesen sich alle drei der näher untersuchten Meßverfahren als geeignet die gesteckten Ziele zu erreichen. Die Entscheidung für das kapazitive Schichtdickenmessverfahren fiel aufgrund der bestechenden Einfachkeit und vor allem der niedrigen Kosten für das System. Bild 1 zeigt die 4., die Endversion des kapazitiven Schichtdickensensors inklusive des Adapters zur Integration in das Sichtfenster einer Plasmaätzanlage. Die Auswerteelektronik ist an die Rückseite des Adapters angeflanscht. Die kapazitive Schichtdickenmessung beruht auf der Messung der dielektrischen Eigenschaften der Schicht. Hierzu wird ein Interdigitaler Sensor so in die Wand der Prozeßkammer integriert daß die zu messende Schicht auf der Oberfläche des Sensors, also im Streufeld des Interdigitalkondensators abgeschieden wird. Aus der Kapazität des Kondensators sowie der Sensortemperatur wird die aktuelle Schichtdicke ermittelt. Der Meßbereich des Systems ist ebenso wie die erreichbare Auflösung von der Strukturbreite der Elektroden abhängig und ist somit an den jeweiligen Anwendungsbereich anpassbar. Aufgrund der aggressiven Umgebungsbedingunden die in Plasmaätzkammern herrschen und um einer Kontamination der Kammer vorzubeugen wird die Sensoroberfläche von einer Al2O3 Passivierungsschicht geschützt.
Erzielte Ergebnisse:
Im Frühjahr 2001 wurde das kapazitive Sensorsystem in eine Prozeßkammer von Infineon integriert und getestet. 100 mit Fotolack beschichtete 300mm Wafer wurden je 2 mal geätzt und die auf dem Sensor abgeschiedene Polymerschicht gemessen. Es konnte gezeigt werden, daß das System sowohl für die Messung von dicken als auch für dünne Polymerschichten geeignet ist. Der Meßbereich beträgt etwa 200µm die erreichte Auflösung liegt für dünne Schichten bei 25 nm.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-9146.html