ГЛАВА 5. Методы контроля плазмы, плазмохимических и ионно-плазменных процессов

7. Контроль по изменению электрофизических параметров плазмы

Контроль моментов начала и окончания процессов травления в плазме может проводиться по изменению электрофизических параметров плазмы. Эти изменения имеют место вследствие изменения состава газовой фазы разряда за счет газификации продуктов гетерогенного взаимодействия. В промышленных реакторах плазменного травления при возбуждении плазмы ВЧ полем наиболее часто реализуется контроль по изменению импеданса разрядного промежутка , который определяется отношением , где  - напряжение между электродами и  - мощность, вкладываемая в разряд. Например, при образовании продуктов взаимодействия с потенциалами ионизации ниже, чем у частиц плазмообразующего газа, импеданс снижается при протекании процесса травления, а затем вновь принимает первоначальное значение. Чувствительность метода может быть охарактеризована параметром  (- напряжение на электродах во время травления,  - после завершения процесса травления) и зависит от давления газа, ширины разрядного промежутка, скорости травления и параметров цепи согласования нагрузки с генератором. В плазме CCl₄ при уменьшении давления импеданс плазмы увеличивается, поэтому чувствительность метода, равная 1.3 при  = 8 Па, возрастает до значения 2.2 при  = 4 Па. Чувствительность метода прямо пропорциональна скорости травления, однако практически не зависит от скорости потока газа через реактор. На основании этого был сделан вывод, что основным фактором, определяющим чувствительность, является концентрация продуктов реакции в газовой фазе. Сравнивая результаты данного метода с результатами эмиссионной спектроскопии можно видеть, что контроль по изменению импеданса плазмы обеспечивает более раннюю регистрацию момента окончания травления Al в плазме CCl₄.

Для регистрации момента окончания удаления фоторезиста в водородной плазме можно контролировать уровень отраженной ВЧ мощности, при этом окончание процесса соответствует установившемуся низкому уровню отраженной мощности.

Для контроля момента окончания травления металлических диэлектрических пленок может быть использовано измерение тока датчика, выполненного в виде двух введенных в реактор электродов, подключенных к внешнему источнику постоянного напряжения. Фактически такая система представляет двойной зонд Лангмюра, поэтому любое изменение состава плазмы при изменении концентрации продуктов травления в газовой фазе вызовет изменение тока в цепи зондов.

Достоинством рассмотренных методов является их простота, отсутствие необходимости использования дополнительного дорогостоящего оборудования. Однако чувствительность их невысока, поэтому применимость также ограничена.