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

51) 6 Н 01 Ь 21/3 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ одственное об Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам авторскому свидетельству(21 4836566/25(22) 08.06.90 (46) 27.04.96 Бюл,12 (72) Базнлепко М.В., Гулевич А.Н., ЦыбулыкоИ , (71) Научнс произв ъединение"Интеграл" (56) "Технология СВИС". М.: Мир, т.2, с.45. Виа 1 СЬааЬег. Эгу. Е 1 сЬ. Зуз 1 еа. - ЗоИд З 1 а 1 е ТесЬпоо 8 у, Мау, 1988, р,201-203. (54) СПОСОБ СУХОГО ТРАВЛЕНИЯ СТРУКТУР С ПРОВОДЯЩИМ СЛОЕМ НА ПОВЕРХНОСТИ В ДВУХКАМЕРНЫХ У ТАНОВКАХ (57) Использование; микроэлектроника, производство СВИС. Сущное ь изобретения: обработку пластин проводят в двух рсакционных камерах, а прибор . спектрального контроля подключают к первой или второй камсрс в зависимости от значения выражения (1 ст + 1 з) (100 - Р)Ч/100 Ь + 2 Р/100 + Р, где Ч - скорость травления проводящего слоя, нм/с; Ь - толщина проводящего слоя,19) ЗУ 11 1805788 (1 з А 1 нм;1 ст - время стабилизации разряда, с; ив время обработки необходимое для удаления закороток. с; Р - неравномерность травления проводящего слоя,%; при значениях выражения больше 1 прибор спектрального контроля подключают к первой камере, а закоротки удаляют во второй камере, при этом значении1 момент окончания травления определяют во второй камере (прибор спектрального контроля подключают к второй камере), а в первой камере проводят обработку пластин в течение времени г, 1 обр 11 з+1 ст+200 Р Ь/Ч(100+Р) (100-Р) 1 опрсделяемого из выражениягесли это время меньше 1 обр/2 или в течсние времени 1 обр/2 в противоположном случае, где 1 обр - полнос 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 сухоготравления проводящих слоев.Известен способ сухого травленияструктур с проводящим слоем на поверхности, включающий обработку слоя в плазмеВЧ-разряда на установке с одной реакционно-разрядной камерой. Однако данныйспособ не обеспечивает требуемую производительность, т.к. обработка ведется в однойреакционном. объеме,," ЙЭИболйблиэКим техническим реше ниеьдЯрЩйфиому является способ сухоготравдеймя.сгруктфспроводящим слоем на 15поверхности, 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 обработкипосле момента окончания травления дляудаления эакороток на рельефе поверхности структуры. При этом, однако, отсутствует критерий распределения времени 25обработки между реакционными объемамии того, в каком реакционном объеме выпол-.нять определение момента окончания травления. Критерий половинногораспределения времени обработки между ЗОреакционными объемами в ряде случаевприводит к невоспроиэводимости в определении момента окончания, Например, приудалении в первом реакционном объемебольшей части толщины слоя и переводе 35плаСтины для дотравливания, определениямомента окончания травления и удалениязакороток во второй реакционный объем, завремя зажигания и стабилизации разряда,во время которого контроль момента окончания невозможен из-за большого шумового фона, возможно удаление остаточнойтолщины слоя. Это приводит к невоспроизводимости в определении момента окончания травления. Попытка решить зту 45проблему уменьшением времени обработки в первом реакционном обьеме не всегда оправдана, поскольку может привестик нерациональному распределению времени обработки между реакционными объемами что снижает производительность" процесса,Целью изобретения является повышенйе выхода годных структур при оптимальной производительности за счет 55уменьшения вероятности попадания момента окончания травления на период стабилиЭации разряда во втором реакционномобъеме, при минимальной разнице временобработки 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 +1) (100-В) Чст э100 Ь 100+Вгде Ч - скорость травления проводящего слоя, нм/с,й - толщина проводящего слоя, нм; тст - время стабилизации разряда, с;1 з - время обработки, необходимое для удаления закороток, с;В - неравномерность травления проводящего слоя, ,а прйвыполнении неравенства(1 +1 ) (100-В) Чст э100 Ь100+Вопределение момента окончания травления выполняют во второй камере, прибор спектрального контроля подключают ко второй камере, а обработку в первой камере проводят в течение фиксированного времени г, определяемого из выражения200 В Ьобюэ ст 100+В)(100-В) если 71 б /2, э если 7 1 бр/2, то обработку проводят в течение времени т бр/2, где т,б - суммарное время обработки йроводящего слоя в двух камерах.Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое реше-. ние отличается от известного тем, что обработку до определения момента окончаниятравления выполняют в первой камере, а прибор спектрального контроля подключают к первой камере при выполнении неравенства(1 +1 ) (100-В)Чст э100 й 100+Вгде Ч - скорость травления проводящего слоя, нм/с;.и - толщина проводящего слоя, нм;тст - время стабилизации разряда, с; тэ - время обработки, необходимое для удаления эакороток, с;В - неравномерность травления проводящего слоя, ,а при выполнении неравенства( + )(1 оо-В)ч1 ООЬ 100+Вопределение момента окончания травления выполняют во второй камере, прибор спектрального контроля подключают ко второй камере, а обработку в первой камере проводят в течение фиксированного времени ю, определяемого иэ выраженияЛОО В 11обез ст (100+В)(100-В)если хт б /2 а если ттобр/2, тообработку проводят в течение времени 1 б /2, где т,б - суммарное время обработки йроводящего слоя в двух камерах.Воспроизводимое определение момента окончания травления при минимальной разнице времени обработки в обоих реакционных обьемах в заявляемом способе достигается за счет следующего.При половине времени обработки половинное распределение времени обработки между реакционными обьемами приводит к, невоспроизводимости в определении момента окончания травления. Во избежание этого возмОжны два варианта распределения времени между реакционными объемами: а) тй 11+гй 21 и б) тй 12+тй 22 где тй 1 и тй 2 - время обработки соответственно в первом и втором реакционном обьемах. При этом учтено время стабилизации разряда, в течение которого контроль невозможен. В варианте а) момент окончания травления определяют в первом реакционном обьеме, 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 (тй 1 - тй 2). 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:тй 11 тй 21 Тй 22 тй 12 (1) или, учитывая составляющие каждого из слагаемых:Сот - тэтз+ Сст+ тн - (Тот - 1 ст - 1 н), (2) ГДЕ Сст - ВРЕМЯ тРаВЛЕНИЯ ДО МОМЕНта ОКОНчания;1, - время нарастания сигнала, характеризующее неравномерность травления,После преобразования (2) имеем: 1 Э + гст + 1 н1 ст (3)Время травления слоя до момента окончания определяется делением толщины слоя йа минимальную скорость травления слоя, т.е.5Ь 100от ЧПОО) (4) где й - Ч - Ч 1)l(Ч+ Ч,100 - неравномерность травленая;10 т 1 - толщина слоя,Время тн представляет собой время покрытия поверхности структуры под слоем поликремния. Это время, очевидно, запишется следующим образом:15(5) 20 где тсбр полное время обработки.Выражение (7) справедливо относитсядля случая, когда выражение (7) меньше 45 т 0 бр/2. В противоположном случае справедлив и работает критерий половинного распределения, т.е, время обработки в первом реакционном объеме выбирают равным тобр/2.Заявляемый способ проиллюстрируем - на примере сухого травления слоя поликремния для формирования рисунка затворов ДОЗУ 64 К. На поликремниевые пластины с рисунком изолирующего окисла 55 и вертикальным рельефом первого уровняразводки и участками подэатворного окисла кремния толщиной 32,5 нм наносили слой поликремния 0,35 и 0,50 мкм, слой поли- кремния легировали диффуэией фосфора и Подставляя (5) и (4) в (3), после преобразования получаем окончательное выражение:25 (т, +С )(1 ОО-В)Чст з 2 В10011 100+ВПолученное выражение представляетсобой критерий реализации варианта а), при30 котором обеспечивается воспроизводимость определения момента окончаниятравления и минимальная разница времениобработки в обоих реакционных объемах,Невыполнение выражения (6), соответст 35 венно, указывает на необходимость реализации варианта б). При этом времяобработки в первом реакционном объеметй 12 составляет:40( +т + 2 оо В 1й 1 обрз ст Ч( 100+В) ( 100-В) Р)формировали на его поверхности фоторезистивную маску. Травление поликремния выполняли на двухкамерной установке реактивного ионного травления "Лада" Я, 5Контроль момейта окончания травления осуществляли прибором спектрального контроля "О 9 эее" на длине волны 704 нм.Время обработки для удаления эакороток доставило 35 с и 47 с для толщин, соот ветственно, 0,35 мкм и 0,50 мкм, Другие параметры, характеризующие процесс травления, были следующими; скорость травления поликремния Ч = 8,4 нм/с; время стабилизации разряда 1 с = 6 с; неравномер ность травления + 6, Воспроизводимость определения момента окончания травления оценивали по разбросу остаточной толщины подзатворного окисла от пластины к пластине и от партии к партии. 20 Отбраковку проводили по критерию наличия затравов в сток-истоковые области, Для каждого йз вариантов было обработано две партии по 50 пластин в каждой, Результаты приведены в таблице. 25Для толщин поликремния 0,50 мкм и 0,35 мкм рассчитанные значения составляют, соответственно, 0,95 и 1,04, они приведеньг во второй колонке таблицы; В соответствии с заявляемым способом при 30 значении 1,041 определение момента окончания травления выполняют в первом реакционном объеме, при 0,951 - ,во втором реакционном объеме, Иэ таблицы видно, что при значении 0,95 определение 35 момента окончания в первом реакционном объеме приводит к увеличению разницы времен обработки в первом и втором реакционных объемах, что снижает производительность процесса (зксп. М 4). То же происходит, когда определение момента окончания выполняют во втором реакционном объеме при значении 1,04 (зксп. В 6). При значении 0,95, рассчитанное в соответствии с заявляемым способом, время обра- ботки в первом реакционном объеме составляет 50". При времени обработки в первом реакционном объеме, меньшем этого значения (эксп. М 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 обеспечиваетв 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 168 А в прототипедо 52 А 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.1 О 1805788 Продолжение таблицы ормула изобретен рово де Ч - скорость травленио слоя, нм/с; СПОСОБ СУХОГО ТРАВЛЕНИЯСТРУКТУР С ПРОВОДЯЩИМ СЛОЕМНА ПОВЕРХНОСТИ В ДВУХКАМЕРНЫХУСТАНОВКАХ, включающий обработку 5проводящего слоя в плазме. ВЧ-разрядав двух реакционных объемах камер, определение момента окончания травления проводящего слоя прибором спектрального контроля по изменению 1интенсивности линий спектра излученияплазмы, отличающийся тем, что, сцелью повышения выхода годных структур при оптимальной производительности за счет уменьшения вероятности 1попадания момента окончания травления на период стабилизации разрядаво втором реакционном объеме при минимальной разнице времен обработки вдвух реакционных обьемах, обработкудо определения момента окончаниятравления выполняют в первой камере,а прибор спектрального контроля подключают к первой камере при выполнении неравенства,( + )(1 оо-н)чст э1 оо л 1 ОО+К лоя, нм;азряда, с; обходимо толщина проводящего с- время стабилизации рвремя обработки, ндля удаления закороток, снеравномерность траводящего слоя, ,при выполнении нераве+т, )(1 оа-я)чст э1 оол 1 ОО+В ения протва определение мотравления выполняютприбор спектральногочают к второй камерпервой камере проводсирован ного временииз выраженият=1 -1+1 ента окончания во второй камере, контроля подклюе, а обработку в ят в течение фикт, определяемого 2 Поо ТГбт Сли т тобр/2, ТО течение времени марное время облоя в двух камеЕСЛИ г( тобр обработку пров тобр/2, ГДЕ Ьбр работки проводя рах. су его П р и м е ч а н и е:- обработка в первом реакционном объеме до момента окончантравления,