Method for Determining an Ion Angular Distribution Function in Plasma Processes at a Substrate Surface

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This patent describes a method for accurately determining the angular distribution of ions (Ion Angular Distribution Function, IADF) impacting a substrate during plasma processes. The system uses a MEMS-based sensor with a tiltable, perforated plate and an ion detector. By tilting the plate and measuring ion current at different angles, the system can iteratively calculate the real angular distribution of ions hitting a surface.

Use CasesContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Characterization and optimization of plasma etching and deposition processes in semiconductor manufacturing
• Quality control and process monitoring in microelectronics fabrication
• Fundamental research on ion-surface interactions in plasma physics
• Development and calibration of plasma processing equipment

BenefitsContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Enables precise measurement and understanding of ion impact angles during plasma processing
• Improves control over surface treatment outcomes in semiconductor manufacturing
• Facilitates optimization of plasma processes for better yields and device performance
• Allows iterative and automated adjustment for accurate, real-time data collection
• Provides a robust method compatible with compact, integrated MEMS devices

Technical Classifications (CPCs)

Inventors & Applicants

Patent Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Ionenwinkelverteilungsfunktion in Plasmaprozessen an einer Substratoberfläche, aufweisend eine Recheneinheit und einen damit verbundenen Sensor mit einem mikroelektromechanischen System (MEMS) und einem darunter angeordneten oder in das MEMS integrierten Ionendetektor, wobei das MEMS eine auslenkbare Platte mit einer Perforation aufweist, durch die Ionen hindurch auf den Ionendetektor treffen. Die Platte wird mittels wenigstens eines Aktors in einen Kippwinkel harmonisch ausgelenkt, wobei die Platte die Ionen anhand ihres Ioneneinfallswinkels senkrecht zur Oberfläche der Platte selektiert und mittels des lonendetektors eine Ionenstromstärke in Abhängigkeit des Ioneneinfallswinkels und einer Amplitude des Kippwinkels der Platte erfasst und an die Recheneinheit überträgt und wobei die Recheneinheit eine simulierte Ionenstromstärke aus einer angenommenen oder zuvor bestimmten Ionenwinkelverteilungsfunktion (IADF) in Form eines IADF-Parameters und einer einfallswinkelabhängigen, die geometrischen Gegebenheiten der Perforationen in Form einer Filterwirkung berücksichtigenden Transferfunktion iterativ ermittelt, wobei ein Abgleich einer Abweichung zwischen der gemessenen Ionenstromstärke am Ionendetektor und der simulierten Ionenstromstärke der Recheneinheit erfolgt und wobei nach dem Abgleich der gemessenen Ionenstromstärke und der errechneten Ionenstromstärke eine Anpassung des IADF-Parameters für eine erneute Simulation erfolgt oder die Iteration bei Unterschreiten einer festgelegten Abweichung oder eines Minimums der Abweichung beendet wird.