Способ определения момента окончания процесса ионного травления пленок

 

Использование: в технологии полупроводниковых приборов, в частности в способах контроля процессов ионного травления пленок. Сущность изобретения: облучают пленку ультрафиолетовым излучением. Регистрируют зависимость изменения фотото- .ка от времени травления, по виду которой определяют момент окончания процесса. 2 ил. -. -..

„„Ы2„„1806419 А3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (sl)s Н 01 1 21/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

: К ПАТЕНТУ

1 О

Изобретение относится к области тех- излучением оптического диапазона, преднологии полупроводниковых приборов. почтительно ультрафиолетовым, Цель изобретения — повышение точно-: При этом энергия бомбардирующего сти определения момента окончания про- фотона находится в диапазоне между рабо.цесса ионноготравления пленки.. той выхода электрона с пленки и уровнем

На фиг.1 представлен график зависимо- энергии дна валентной зоны пленки. сти фотоэмиссиокного тока от времени до При освещении измеряют ток вторичслучая, когда работа выхода электрона с ныхэлектронов(токфотоэмиссии) взависипленки больше работы выхода электрона с . мости от времени; подложки, где по оси аосцисс отложено вре- . При достижении точки перегиба на этой С мя травления, а по оси ординат ток фото- кривой(точки Аи В соответственно на фиг.1 (Ь эмиссйи; на фиг.2 — такая же зависимость . и 2), т.е. по достижении переходного слоя, фь : для случая, когда работа выхода электрона изменяютэнергиюбомбардирующегофотос пленки меньше работы выхода электрона - на на величину Лр, удовлетворяющую усс подложки. . : ловию ю

Способ определения - момента окончания процесса ионного травления пленок=.-.: . h,p >! р1 — у з I, осуществляется следующим образом, Образец с тонкой пленкой толщиной, равной длине свободного пробега электрона, 0 т.е. 10 А освещают электромагнитным где p> — работа выхода электрона с пленки; /з — работа выхода электрона подложки. причем измененная энергия фотона р4 удовлетворяет условию

1 (21) 4923949/25 (22) 25.02;91 (46) 30.03;93, Бюл, N 12 (71) Рижский технический университет (72) l0.Д. Дехтяр, Ю,А. Квелде, А.B. Куницын, Г.Н, Маркелова, В.А. Носков и Г.Л. Сагал ович (73) Ю.Д. Дехтяр (56) Патент Канады ¹ 1071579; кл. Н 01 (21/465, опубл.. 1980, Патент США № 4085022, кл. G 01 Я 31/26, опубл. 1978.

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА

ОКОНЧАНИЯ ПРОЦЕССА ИОННОГО ТРАВЛЕНИЯ ПЛЕНОК (57) Использование: в технологии полупроводниковых приборов, в частности в способах контроля процессов ионного травления пленок. Сущность изобретения: облучают пленку ультрафиолетовым излучением. Регистрируют зависимость изменения фототока от времени травления, по виду которой определяют момент окончания процесса. 2 ил.

1806419

Р1 <Р с р2, ф4 >@+A@, если р1 <уз

p4 >p — Ap, если >pi <фз

Точку перегиба определяют по второй производной Ф I/д Р = Q., Таким образом, энергию бомбардирующего фотона надо увеличить при условии, что работа выхода электрона с пленки меньше работы выхода электрона с подложки и соответственно уменьшить при обратном условии.

П ри этом, т.к, за изменение химической связи ответственны валентные электроны, то во всех случаях энергия бомбардирующего фотона должна находиться в диапазоне уровней дна валентных зон соответственно пленки и подложки.

Изменение энергии бомбардирующего фотона приведет к скачку тока фотоэмиссии (точки С и D соответственно фиг.1 и 2), а затем ток фотоэмиссии во времени будет либо монотонно падать (фиг,1), либо возрастать (фиг.2) до достижения постоянного значения, т.е. до условия 81/д t = О, что свидетельствует о полном стравливании пленки, Пример 1. Исследовался образец, тонкой пленки сплава РС-ЗОООК толщиной

ЗОО Ао, нанесенной на термически окисленную кремниевую подложку, Фотоэлектрическая работа выхода электрона с подло>кки—

10 эВ. Образец подвергался ионна-химическому травлению в реакторе установки

УРМ.3.279.026. Травителем являлись ионы газа SFg, образующиеся в источнике ионов

ИИ вЂ” 4-0.15 при давлении 10 Па.

Контроль ионно-химического травления осуществлялся каждые 2 минуты, при этом источник ионов отключался, Образец с пленкой освещался ультрафиолетовым светом, пропускаемым. через дифракционный монохроматор и фильтр

БС-12. Энергия бомбардирующего фотона равнялась, т.е. расположена в диапазоне

9,8 >-4,95 > 4,5 эВ (фотоэлектрическая работа выхода электрона с пленки 4,5 эВ), В процессе освещения измеряли вели.чину фотоэмиссионного тока I с пленки с ошибкой не более 1070.

Достижение точки перегиба на кривой зависимости тока фотоэмиссии от времени (точка А фиг.1) свидетельствует о том, что достигнут переходной слой с другой химической структурой толщиной не более 10-20

А . В этом режиме контроль ведут каждые

30 с. Энергию бомбардирующего фотона увеличивают на 5,6 эВ, при этом результи4 рующая энергия бомбардирующего фотона располо>кена в диапазоне уровней энергий валентных зон подло>кки и пленки, С помощью монохроматора изменяют зйер5 гию бомбардирующего фотона и ток фотоэмиссии скачкообразно возрастает, а затем монотонно спадает до практически постоянного значения, определенного фоном. Достижение этого значения, "0 т.е, 8 I/д t = О, свидетельствует о полном стравливании пленки, Пример 2; Исследовался образец о тонкой пленки РО2 толщиной 100 А, тер15 мически выращенный на кремниевой подложке, Фотоэлектрическая работа электрона с подло>кки 5,1 эВ.

Режим травления и период травления аналогичен примеру 1.

Тонкую пленку освещали светом по методике, описанной выше. Энергия фотонов равнялась 10 эВ. В процессе травления ток фотоэмиссии возрастает, Травление продолжали до достижения на кривой I(t) точки

25 перегиба (точка В на фиг,2), что свидетельствует о дости>кении переходного слоя. Затем энергию бомбардирующего фотона уменьшают на величину 4,9 эВ. После изменения энергии бомбардирующих фотонов

3р ток фотоэмиссии резко падает (точка D на фиг.2), а затем начинает монотонно возрастать до постоянного значения, что свидетельствует об окончании процесса травления.

35 По сравнению с .известными данный способ обеспечивает повышение точности контроля момента окончания процесса ионного травления на 20, с возмо>кностью его применения при стравливании тонких пле40 о нок толщиной менее 700 А .

Формула изобретения

Способ определения момента окончания процесса ионного травления пленок, включающий облучение пленок зондирующим излучением, определение зависимости изменения тока электронной эмиссии от времени травления, по которой определяют момент окончания процесса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения, в качестве зондирующего используют ультрафиолетовое излу55 чение с энергией фотона р, удовлетворяющей условию;

1806419 и по достижении значения второй производной функции, отражающей укаэанную зависимость, равного нулю, изменяют энергию фотона на величину А р, удовлетворяющую условию

bp >! pi — рэ где p> — работа выхода электрона пленки;

p2 — уровень энергии дна валентной эонь! пленки; р — работа выхода электрона подложки, причем измененная энергия фотона р4 удовлетворяет условию!

5 р4 >у+Ар, если р> «р р4)p — hp, если р> <р

10 а момент окончания процесса травления определяют по достижению первой производной указанной функции нулевого значения.