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Andreas Kinne

• Charakterisierung von Ätzprodukten in Trockenätzplasmen mittels Infrarot-Absorptionsmessung. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Messung von Siliciumtetrafluorid (SiF4). Mit Hilfe der Absorptionsspektroskopie und dem Quantenkaskadenlaser ist es möglich, ätzrelevante Größen, wie die absolute Konzentration von Ätzprodukten, zu diagnostizieren. Durch den direkten und quantitativen Zugang zu diesen Größen ergeben sich Möglichkeiten der Überwachung für Reproduzierbarkeit und Stabilität bis hin zur Regelung durch direkten Eingriff auf Prozessparameter. Es wurde ein Weg aufgezeigt, wie mittels des Messgerätes Q-MACS Etch der Firma neoplas control GmbH in Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP Greifswald e.V.) der prinzipielle Ablauf für das Einbringen in eine bestehende produktive Ätzkammer der Halbleiterfertigung erfolgen müsste. Mit Hilfe der theoretischen Grundlagen und physikalischen Gesetzmäßigkeiten wurde durch zahlreiche Messungen, der daraus resultierenden linearen Regression, die Voraussetzung geschaffen, dass eine Messung des SiF4 Moleküls als Ätzprodukt auch unter Plasmabedingungen möglich ist. In einem Plasmaexperiment wurden mittels eines DoEs die Einflussgrößen Druck, RF-Leistung und der partielle Fluss von NF3 in Verbindung mit N2 als unmittelbare Wirkung auf die absolute Konzentration von SiF4 untersucht. In diesem Experiment ist der Nachweis erfolgt, dass sich im Plasma, in Verbindung mit dem Siliziumwafer als Substrat, die Molekülverbindung SiF4 bildet. Diese messbare Zielgröße konnte in einem Modell für den betrachteten Parameterraum sehr gut bestimmt werden. Ein zweites umfangreiches Experiment wurde mit SiF4 und N2 als Trägergas durchgeführt. Auch hier wurde durch das Setup ein Parameterraum für die Größen Druck, RF-Leistung und Partialfluss von SiF4 festgelegt. Mittels statistischer Auswertung wurden die Abhängigkeiten der Parameter auf die Zielgröße bestimmt. Die Ergebnisse können als Basis für eine kontrollierte Regelung dienen. Grundsätzlich wurde der Nachweis erbracht, dass sich mit der vorgestellten Messmethode eine außerordentlich interessante Möglichkeit für prozessnahe Überwachung und Regelung ohne negative Störungen auf das System bietet.