Способ определения момента окончания процесса ионного травления пленок

/66 ДАРСТВЕННОЕ МСТВО СССР АТЕНТ СССР(71) Рижский технический университет(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИОКОНЧАНИЯ ПРОЦЕССА ИОНЛЕНИЯ 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 Я МОМЕНТА НОГО ТРАВк жу)4" Изобретение относится к области тех- излучением оптического диапазона, преднологии полупроводниковых приборов. почтительно ультрафиолетовым,Цель изобретения - повышение точно-: При этом энергия бомбардирующегости определения момента окончания про- фотона находится в диапазоне между рабо.цесса ионноготравления пленки.той выхода электрона с пленки и уровнемНа 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 абсцисс отложено вре- . При достижении точки перегиба на этоймя травления, а по оси ординат ток фото- кривой(точки Аи В соответственно на фиг.1эмиссйи; на фиг.2 - такая же зависимость. и 2), т.е. по достижении переходного слоя,; для случая, когда работа выхода электрона изменяютэнергиюбомбардирующегофотос пленки меньше работы выхода электрона - на на величину Лр, удовлетворяющую усс подложки,ловию4 ЭСпособ определения момента окончания процесса ионного травления пленок;- Лр) р 1 - рз 1,осуществляется следующим образом,Образец с тонкой пленкой толщиной, где р 1 - работа выхода электрона с плен и;равной длине свободного пробега электрона, уз - работа выхода электрона подло3 ки, причем измененная энергия фотонат,е. 10 А освещают электромагнитнымудовлетворяет условиюф р+Лр, если р 1 узф 4 -Лр, если р рз Точку перегиба определяют по второй производной 3 1/д Р = О,Таким образом, энергию бомбардирующего фотона надо увеличить при условии,что работа выхода электрона с пленки меньше работы выхода электрона с подложки исоответственно уменьшить при обратномусловии.При этом, тж, за изменение химическойсвязи ответственны валентные электроны,то во всех случаях энергия бомбардирующего фотона должна находиться в диапазонеуровней дна валентных зон соответственнопленки и подложки.Изменение энергии бомбардирующегофотона приведет к скачку тока фотоэмиссии(точки С и О соответственно фиг.1 и 2), азатем ток фотоэмиссии во времени будетлибо монотонно падать (фиг,1), либо возрастать (фиг,2) до достижения постоянногозначения, т,е. до условия 01/д 1 = О, чтосвидетельствует о полном стравливаниипленки,П р и м е р 1. Исследовался образец. тонкой пленки сплава РС-ЗОООК толщиной300 Ао, нанесенной на термически окисленную кремниевую подложку, Фотоэлектрическая работа выхода электрона с подлокки -10 эВ. Образец подвергался ионна-химическому травлению в реакторе установкиУРМ.3.279,026. Травителем являлись ионыгаза ЯГ 6, образующиеся в источнике ионовИИ - 4-0.15 при давлении 10 Па.Контроль ионно-химического травленияосуществлялся каждые 2 минуты, при этомисточник ионов отключался,Образец с пленкой освещался ультрафиолетовым светом, пропускаемым черездифракционный монохроматор и фильтрБС. Энергия бомбардирующего фотонаравнялась, т,е. расположена в диапазоне9,84,954,5 эВ (фотоэлектрическая работа выхода электрона с пленки 4,5 эВ),В процессе освещения измеряли вели.чину фотоэмиссионного тока 1 с пленки сошибкой не более 10%,Достижение точки перегиба на кривойзависимости тока фотоэмиссии от времени(точка А фиг.1) свидетельствует о том, чтодостигнут переходной слой с другой химической структурой толщиной не более 10-20оА. В этом режиме контроль ведут каждые30 с, Энергию бомбардирующего фотонаувеличивают на 5,6 эВ, при этом результирующая энергия бомбардирующего фотонарасполокена в диапазоне уровней энергийвалентных зон подложки и пленки, С помощью монохроматора изменяют зйер 5 гию бомбардирующего фотона и токфотоэмиссии скачкообразно возрастает,а затем монотонно спадает до практически постоянного значения, определенного фоном, Достижение этого значения,10 т.е, д 1/д 1 = О, свидетельствует о полномстравливании пленки,П р и м е р 2; Исследовался образецотонкой пленки РО 2 толщиной 100 А, тер 15 мически выращенный на кремниевой подложке, Фотоэлектрическая работаэлектрона с подлокки 5,1 эВ.Режим травления и период травленияаналогичен примеру 1,20 Тонкую пленку освещали светом по методике, описанной выше, Энергия фотоновравнялась 10 эВ. В процессе травления токфотоэмиссии возрастает, Травление продолжали до достижения на кривой(1) точки25 перегиба (точка В на фиг,2), что свидетельствует о достикении переходного слоя. Затем энергию бомбардирующего фотонауменьшают на величину 4,9 эВ, После изменения энергии бомбардирующих фотонов30 ток фотоэмиссии резко падает (точка О нафиг,2), а затем начинает монотонно возрастать до постоянного значения, что свидетельствует об окончании процессатравления.35 По сравнению с .известными данныйспособ обеспечивает повышение точностиконтроля момента окончания процесса ионного травления на 200 с возмокностью егоприменения при стравливании тонких пле 40онок толщиной менее 100 А .Формула изобретенияСпособ 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 ю. щ и й с я тем, что, с целью повышенияточности определения, в качестве зондирующего используют ультрафиолетовое излу чение с энергией фотона р,удовлетворяющей условию;Р 1фР 2и по достижении значения второй производной функции, отражающей укаэанную зависимость, равного нулю, изменяют энергию Фотона на величину Ьр, удовлетворяющую условиюЛу) 1 р 1 - рэ,где 1 - работа выхода электрона пленки;д)2 - уровень энергии дна валентнойэонь пленки; рз - работа выхода электрона подложки,причем измененная энергия фотонауа удовлетворяет условию:5а ф+Ьр, если р рзрар - Ьр, если р 1 д 10 а момент окончания процесса травления определяют по достижению первой производной указанной функции нулевого значения.