Пристрій для контролю процесу травлення покриттів

Изобретение касается контроля процессов обработки изделий. Цель изобретения — повышение точности контроля процессов травления покрытий. Система изме 46—87 фиг! рительных электродов (Э) 4—6 выполнена в виде трех зондов, расположенных между подложкодержателем (П) 3 и откачиым патрубком 10 камеры 1 Рабочие концы зондов расположены в плоскости, параллельной поверхности П 3. Отношение суммы площадей рабочих концов зонды к площади П 3 меньше единицы. В процессе травления вблизи П 3 возникает градиент плотности заряженных частиц, что приводит к вочникновению перепада проводимости, т. е. разницы в проводимости двух соседних участков плазмы, находящихся между Э 4—6. Если расстояние между Э 4—6 меньше расстояния, на ко тором заметно меняются параметры плазмы, то проводимость участьов плазмы примерно одинаковы. При травлении возникает разбаланс моста с образованием сигнала в диагонали 4.6. 1 *.. п. ф-лы, 2 ил 1 1360245 Изобретение касается контроля процессов обработки изделий электрическими средствами и может быть использовано для контроля процессов травления покрытий образцов в вакуумно-плазменной технологии. Целью изобретения является повышение точности контроля процессов травления покрытий за счет исключения фонового сигнала. На фиг. І изображена принципиальная схема усіройства для контроля процессов травления покрытий; на фиг 2 — график процесса травления. Устройство состоит из вакуумной камеры 1, объема 2 горения плазмы, подложкодержателя 3, измерительных электродов 4, 5 и б соответственно Si, S2, S3, измерительного прибора 7 — милливольтметра (микроамперметра) постоянного тока, источника 8 постоянного напряжения, переменного сопротивления 9 (потенциометр), откачного патрубка І0 камеры, патрубка 11 напуска рабочего газа. Устройство работает следующим образом. В процессе травления вблизи подложки возникает градиент плотности заряженных частиц, связанный с образованием и ионизацией летучих продуктов реакции и их уходом на периферию камеры 1. Это приводит к возникновению перепада проводимости, т. е разницы в проводимостях двух соседних участков плазмы, находящихся между тремя измерительными электродами 4, ь, Ь, расположенными последовательно в направлении ухода продуктов реакции вблизи подложки. Если размеры этих участков и расстояние между ними меньше расстояния, на котором заметно меняются параметры плазмы, т. е. много меньше размеров однородной области плазмы в этом направлении, то проводимости (и сопротивления) участков одинаковы в отсутствии травления и одинаково меняются при изменении параметров технологического режима. Эти участки плазмы включены в противоположные плечи электрического моста, сбалансированного с помощью переменного сопротивления 9 в отсутствие продуктов травления так, чтобы разность потенциалов в измерительной диагонали А-—6 равнялось нулю. Так как при изменении параметров всего объема 2 плазмы (при изменении условий технологического режима) сопротивления участков 4 — 5 и 5—6 плазмы меняются одинаково, то это не приводит к разбалансу моста и появлению сигнала в диагонали. В процессе травления, наоборот, возникает разница в проводимостях этих участков плазмы, т. е. разница а сопротивлениях плеч моста, приводящая к его разбалансу и возникновению сигнала в диагонали 4—6. Этот сигнал контролируется при помощи измерительного прибора 7, и по харак 10 15 20 25 30 35 40 45 .. 50 терному изменению во времени этого сигнала фиксируется момент окончания травления слоя и многослойного покрытия (см. фиг. 2). При зажигании разряда происходит пробой рабочего газа, что соответствует резкому изменению потенциала (тока) в измерительном устройстве, и происходит его стабилизация за время to. В момент ti начинается процесс травления, что соответствует резкому изменению потенциала (тока) в устройстве контроля процесса травления. В течение некоторого времени процесс травления идет равномерно, что соответствует постоянству напряжения (тока) в устройстве контроля травления. К окончанию травления первого слоя ток резко изменяется. В момент І2 начинается трави ление следующего слоя и заканчивается в момент U. Начинается травление третьего слои. При равномерном травлении слоя потенциал (ток) в устройстве контроля остается на постоянном уровне t>-t4Уровень сигнала „й скорости его изменения во времени, измеряемые при контроле процессов травления, зависят от материала покрытий и условий разряда, при которых происходит травление. Пример. В вакуумную камеру 1 установки типа ПХО на электрод-подложкодержатель диаметром 200 мм поместили образец диаметром 70 мм с покрытием (подложка — Si, покрытие — поли-Si), со стороны откачного патрубка 10 на расстоянии 10 мм над подложкой поместили измерительные электроды 4, 5 и 6, сделанные в виде цилиндров диаметром 1 мм и длиной 3 мм. Расстояние между электродами 4, 5 и 6 3 мм. Откачали вакуумную камеру 1 до давления 10 мм рт. ст, произвели напуск рабочего газа ПФК№100 до раббчего давления 8- 10~4 мм рт. ст., включили внешнее магнитное поле 300 Э, зажгли разряд в камере 1 путем подачи напряжения от высокочастотного генератора с частотой 13,56 МГц. Вводимая ВЧ-мощность в разряд равнялась 500 Вт. Разность потенциалов в измерительной диагонали моста измерялась прибором 7 М95 с наружным шунтом Р4. Переменное сопротивление 9 1 МОм. Постоянное напряжение, подаваемое в схему от источника 8 постоянного напряжения (универсальный источник питания «Электроника») 30 В. Схема измерения предварительно была сбалансирована. Величина разности потенциалов (тока) в течение Діі = 2,5 мин увеличивалась до 5 мкА и в течение ДІ2 = 1 мин оставалась постоянной, а затем А1з=1,5 мин величина тока уменьшалась до 0,5 мкА и в течение АІ4 = 30 с оставалась постоянной. Процесс травления прекратили. 55 Контроль обработанной поверхности проведен с помощью микроскопа, который показал полное стравливание покрытия поли 1360245 кремния со всей поверхности образца, а подложка не травилась Устройство позволяет повысить точность контроля процессов травления покрытий образцов, приводит к сокращению процента брака и увеличению выхода годной продукции, увеличению срока службы технологи ческого оборудования, экономии рабочего газа и вакуумных масел, используемых в насоса процесса травления за счет исключения фонового сигнала,система измерительных электродов выполнена в виде трех зондов, разметенных последовательно один за дру5 гим между подложкодержателем и откачным патрубком, а их рабочие концы расположены в плоскости, параллельной рабочей поверхности подложкодержателя, причем отношение суммы площадей рабочих концов зондов к площади подложкодержателя мень1П ше единицы Формула изобретения 2 Устройство по п I, отличающееся тем, что блок контроля снабжен потен 1 Устройство для контроля процесса циометром, вольтметром и источником пос травления покрытий, содержащее систему измерительных электродов и подложкодер- 15 тоянного напряжения, центральный элек трод электрически соединен через источжатель, размещенные в зоне разряда, отник постоянного напряжения с движком качной патрубок и блок контроля, элекпотенциометра, а крайние электроды электрически соединенный с системой измеритрически соединены с входами потенциотельных электродов, отличающееся тем, что, метра и вольтметра с целью повышения точности контроля фи? 2 Составитель И Фишель Редактор! Клюкина Техред И Верес Корректоре Черни Заказ 15ЬЗ/ДСП Тираж 703 Подписное ВНИИПИ Пл\дарственного комитета СССР но делам изобретений и открытии I 11035, Москва, Ж—35 Раушская и6 . д 4/5 Производственно полиграфическое прелпрнятие г Ужгород уп Проектная, 4 «M,