Способ сухого травления структур с проводящим слоем на поверхности в двухкамерных установках

Способ сухого травления структур с проводящим слоем на поверхности в двухкамерных установках

Реферат

 

Использование: микроэлектроника, производство СБИС. Сущность изобретения: обработку пластин проводят в двух реакционных камерах, а прибор спектрального контроля подключают к первой или второй камере в зависимости от значения выражения (t_ст + t_з) (100 - R)V/100h + 2R/100 + R, где V - скорость травления проводящего слоя, нм/с; h - толщина проводящего слоя, нм;t_ст - время стабилизации разряда, с; t_з - время обработки необходимое для удаления закороток. с; R - неравномерность травления проводящего слоя.%: при значениях выражения больше 1 прибор спектрального контроля подключают к первой камере, а закоротки удаляют во второй камере, при этом значении 1 момент окончания травления определяют во второй камере (прибор спектрального контроля подключают к второй камере), а в первой камере проводят обработку пластин в течение времени = t_обр-[t_з+t_ст+200Rh/V(100+R)(100-R)] определяемого из выражения если это время меньше t_обр/2 или в течение времени t_обр/2 в противоположном случае, где t_обр. - полное время обработки. Способ позволяет увеличить производительность и воспроизводимость процесса травления. 1 табл.

Изобретение относится к обработке материалов и может быть использовано в производстве СБИС на операциях сухого травления проводящих слоев. Известен способ сухого травления структур с проводящим слоем на поверхности, включающий обработку слоя в плазме ВЧ-разряда на установке с одной реакционно-разрядной камерой. Однако данный способ не обеспечивает требуемую производительность, т.к. обработка ведется в одном реакционном объеме. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ сухого травления структур с проводящим слоем на поверхности, включающий обработку проводящего слоя в плазме ВЧ-разряда последовательно в двух реакционных объемах, определение момента окончания по изменению интенсивности линий спектра излучения плазмы и продолжение обработки после момента окончания травления для удаления закороток на рельефе поверхности структуры. При этом, однако, отсутствует критерий распределения времени обработки между реакционными объемами и того, в каком реакционном объеме выполнять определение момента окончания травления. Критерий половинного распределения времени обработки между реакционными объемами в ряде случаев приводит к невоспроизводимости в определении момента окончания. Например, при удалении в первом реакционном объеме большей части толщины слоя и переводе пластины для дотравливания, определения момента окончания травления и удаления закороток во второй реакционный объем, за время зажигания и стабилизации разряда, во время которого контроль момента окончания невозможен из-за большого шумового фона, возможно удаление остаточной толщины слоя. Это приводит к невоспроизводимости в определении момента окончания травления. Попытка решить эту проблему уменьшением времени обработки в первом реакционном объеме не всегда оправдана, поскольку может привести к нерациональному распределению времени обработки между реакционными объемами, что снижает производительность процесса. Целью изобретения является повышение выхода годных структур при оптимальной производительности за счет уменьшения вероятности попадания момента окончания травления на период стабилизации разряда во втором реакционном объеме, при минимальной разнице времен обработки в двух реакционных объемах. Цель достигается тем, что в способе сухого травления структур с проводящим слоем на поверхности в двухкамерных установках, включающем обработку проводящего слоя в плазме ВЧ-разряда в двух реакционных объемах камер, определение момента окончания травления проводящего слоя по изменению интенсивности линий спектра излучения плазмы, обработку до определения момента окончания травления выполняют в первой камере, а прибор спектрального контроля подключают к первой камере при выполнении неравенства + > 1 где V скорость травления проводящего слоя, нм/с; h толщина проводящего слоя, нм; t_ст время стабилизации разряда, с; t₃ время обработки, необходимое для удаления закороток, с; R неравномерность травления проводящего слоя, а при выполнении неравенства + 1 определение момента окончания травления выполняют во второй камере, прибор спектрального контроля подключают ко второй камере, а обработку в первой камере проводят в течение фиксированного времени , определяемого из выражения t_обр-t_з+t_ст+ если < t_обр/2, а если t_обр/2, то обработку проводят в течение времени t_обр/2, где t_обр суммарное время обработки проводящего слоя в двух камерах. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного тем, что обработку до определения момента окончания травления выполняют в первой камере, а прибор спектрального контроля подключают к первой камере при выполнении неравенства + > 1 где V скорость травления проводящего слоя, нм/c; h толщина проводящего слоя, нм; t_ст время стабилизации разряда, с; t_з время обработки, необходимое для удаления закороток, с; R неравномерность травления проводящего слоя, а при выполнении неравенства + 1 определение момента окончания травления выполняют во второй камере, прибор спектрального контроля подключают ко второй камере, а обработку в первой камере проводят в течение фиксированного времени , определяемого из выражения t_обр-t_з+t_ст+ если < t_обр/2, а если t_обр/2, то обработку проводят в течение времени t_обр/2, где t_обр суммарное время обработки проводящего слоя в двух камерах. Воспроизводимое определение момента окончания травления при минимальной разнице времени обработки в обоих реакционных объемах в заявляемом способе достигается за счет следующего. При половине времени обработки половинное распределение времени обработки между реакционными объемами приводит к невоспроизводимости в определении момента окончания травления. Во избежание этого возможны два варианта распределения времени между реакционными объемами: a) t_R11+t_R21и б) t_R12+t_R22 где t_R1 и t_R2 время обработки соответственно в первом и втором реакционном объемах. При этом учтено время стабилизации разряда, в течение которого контроль невозможен. В варианте а) момент окончания травления определяют в первом реакционном объеме, а в варианте б) во втором. Максимальной производительности соответствует тот из двух названных вариантов, для которого разница времени обработки в обоих реакционных объемах меньше, т.е. для которого меньше (t_R1 t_R2). Исходя из этого, условие реализации варианта а) т.е. определения момента окончания травления в первом реакционном объеме, а продолжение обработки для удаления закороток во втором, запишется следующим образом: t_R11 t_R21< t_R22 t_R12, (1) или, учитывая составляющие каждого из слагаемых: t_от t₃ < t₃ + t_ст + t_н (t_от t_ст t_н), (2) где t_от время травления до момента окончания; t_н время нарастания сигнала, характеризующее неравномерность травления. После преобразования (2) имеем: t₃ + t_cт + t_н > t_ст (3) Время травления слоя до момента окончания определяется делением толщины слоя на минимальную скорость травления слоя, т.е. t_от= (4) где R [(V_max V_min)/(V_max + V_min)] 100% неравномерность травления; h толщина слоя. Время t_н представляет собой время покрытия поверхности структуры под слоем поликремния. Это время, очевидно, запишется следующим образом: t_н= (5) Подставляя (5) и (4) в (3), после преобразования получаем окончательное выражение: + > 1 (6) Полученное выражение представляет собой критерий реализации варианта а), при котором обеспечивается воспроизводимость определения момента окончания травления и минимальная разница времени обработки в обоих реакционных объемах. Невыполнение выражения (6), соответственно, указывает на необходимость реализации варианта б). При этом время обработки в первом реакционном объеме t_R12 составляет: t= t_обр-t_з+t_ст+ , (7) где t_обр полное время обработки. Выражение (7) справедливо относится для случая, когда выражение (7) меньше t_обр/2. В противоположном случае справедлив и работает критерий половинного распределения, т.е. время обработки в первом реакционном объеме выбирают равным t_обр/2. Заявляемый способ проиллюстрируем на примере сухого травления слоя поликремния для формирования рисунка затворов ДОЗУ 64К. На поликремниевые пластины с рисунком изолирующего окисла и вертикальным рельефом первого уровня разводки и участками подзатворного окисла кремния толщиной 32,5 нм наносили слой поликремния 0,35 и 0,50 мкм, слой поликремния легировали диффузией фосфора и формировали на его поверхности фоторезистивную маску. Травление поликремния выполняли на двухкамерной установке реактивного ионного травления "Лада-35" S. Контроль момента окончания травления осуществляли прибором спектрального контроля "Digisem-220" на длине волны 704 нм. Время обработки для удаления закороток составило 35 с и 47 с для толщин, соответственно, 0,35 мкм и 0,50 мкм. Другие параметры, характеризующие процесс травления, были следующими: скорость травления поликремния V 8,4 нм/c; время стабилизации разряда t_ст 6 с; неравномерность травления 6% Воспроизводимость определения момента окончания травления оценивали по разбросу остаточной толщины подзатворного окисла от пластины к пластине и от партии к партии. Отбраковку проводили по критерию наличия затравов в сток-истоковые области. Для каждого из вариантов было обработано две партии по 50 пластин в каждой. Результаты приведены в таблице. Для толщин поликремния 0,50 мкм и 0,35 мкм рассчитанные значения составляют, соответственно, 0,95 и 1,04, они приведены во второй колонке таблицы. В соответствии с заявляемым способом при значении 1,04 > 1 определение момента окончания травления выполняют в первом реакционном объеме, при 0,95 < 1 во втором реакционном объеме. Из таблицы видно, что при значении 0,95 определение момента окончания в первом реакционном объеме приводит к увеличению разницы времен обработки в первом и втором реакционных объемах, что снижает производительность процесса (эксп. N 4). То же происходит, когда определение момента окончания выполняют во втором реакционном объеме при значении 1,04 (эксп. N 6). При значении 0,95, рассчитанное в соответствии с заявляемым способом, время обработки в первом реакционном объеме составляет 50". При времени обработки в первом реакционном объеме, меньшем этого значения (эксп. N 1), увеличивается разница времен обработки в первом и втором реакционных объемах, при большем увеличивается разброс остаточной толщины окисла, что говорит об увеличении невоспроизводимости в определении момента окончания травления. Из таблицы также следует, что заявляемый способ обеспечивает в сравнении с прототипом повышение выхода годных структур в среднем с 82,2 до 97,8% что обусловлено повышением воспроизводимости определения момента окончания травления, о чем свидетельствует уменьшение среднего разброса остаточной толщины подзатворного окисла с 168А в прототипе до 52А в заявленном способе. Таким образом, заявляемый способ обеспечивает в сравнении с прототипом увеличение выхода годных за счет уменьшения вероятности попадания момента окончания травления на период стабилизации разряда во втором реакционном объеме, при минимальной разнице времен обработки в двух реакционных объемах.

Формула изобретения

СПОСОБ СУХОГО ТРАВЛЕНИЯ СТРУКТУР С ПРОВОДЯЩИМ СЛОЕМ НА ПОВЕРХНОСТИ В ДВУХКАМЕРНЫХ УСТАНОВКАХ, включающий обработку проводящего слоя в плазме ВЧ-разряда в двух реакционных объемах камер, определение момента окончания травления проводящего слоя прибором спектрального контроля по изменению интенсивности линий спектра излучения плазмы, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных структур при оптимальной производительности за счет уменьшения вероятности попадания момента окончания травления на период стабилизации разряда во втором реакционном объеме при минимальной разнице времен обработки в двух реакционных объемах, обработку до определения момента окончания травления выполняют в первой камере, а прибор спектрального контроля подключают к первой камере при выполнении неравенства где V скорость травления проводящего слоя, нм/с; h толщина проводящего слоя, нм; t_ст время стабилизации разряда, с; t_з время обработки, необходимое для удаления закороток, с, R неравномерность травления проводящего слоя, а при выполнении неравенства определение момента окончания травления выполняют во второй камере, прибор спектрального контроля подключают к второй камере, а обработку в первой камере проводят в течение фиксированного времени , определяемого из выражения если < t_обр/2, а если t t_обр/2, то обработку проводят в течение времени t_обр/2, где t_обр суммарное время обработки проводящего слоя в двух камерах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000