СПОСОБ КОНТРОЛЯ УДЕЛЬНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОНКИХ РЕЗИСТИВНЫХ ПЛЕНОК В ПРОЦЕССЕ ОСАЖДЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H01C17/08 H01L21/66 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для контроля осаждения резистивных пленок при изготовлении плат микросхем, микросборок и пленочных резисторов.

Известен способ контроля удельного поверхностного сопротивления тонких резистивных пленок в процессе их осаждения, основанный на измерении с помощью омметра сопротивления контрольного образца, снабженного контактами и помещен- ного вместе с рабочими подложками в зону нанесения резистивных пленок. Процесс нанесения прекращают в момент достижения величины сопротивления заданного значения (ОСТ 4 ГО.054.238, с. 67).

Недостатком данного способа является невысокая точность из-за неодинаковых условий осаждения пленки на контрольный образец и рабочие подложки, в частности, вследствие влияния электрического поля, создаваемого источником напряжения измерительного прибора. На начальных стадиях роста пленки электростатические заряды влияют на равновесную форму зародышевого островка, поскольку его свободная энергия изменяется в присутствии заряда.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля удельного поверхностного сопротивления тонких резистив- ных пленок в процессе их осаждения, включающий размещение контрольного образца вместе с рабочими подложками в зоне осаждения, осаждение резистивного материала на поверхности контрольного образца и рабочих подложек, подключение омметра к контрольному образцу после образования на его поверхности сплошной пленки и прекращение осаждения резистивного материала в момент достижения заданного значения величины сопротивления.

Однако большую часть времени осаждения процесс ведется без активного контроля условий осаждения пленки, т.е. без возможности определения и регулирования работы источника частиц (испарителя). Кроме того, момент времени, когда пленка становится сплошной, для каждого конкрет- ного случая является величиной неизвестной и зависит от множества контролируемых и неконтролируемых факторов.

Для обеспечения активного контроля на протяжении всего процесса осаждения пленки производят последовательное измерение с помощью омметра сопротивления двух контрольных образцов, снабженных контактами и помещенных в зону осаждения резистивных пленок, и прекращают осаждение в момент достижения величины сопротивления заданного значения. При этом оба контрольных образца помещают одновременно с рабочими подложками в зону осаждения резистивных пленок, контролируют сопротивление дополнительного контрольного образца и при достижении значения сопротивления в Ом R_I=(1,2-1,4)R, где R - заданное значение сопротивления контрольного образца, соответствующее необходимому удельному сопротивлению рабочих подложек, подключают к омметру основной контрольный образец, по сопротивлению которого управляют процессом осаждения.

Новым является то, что в зоне осаждения размещают дополнительный контрольный образец, перед осаждением резистив- ного материала к дополнительному контрольному образцу подключают омметр, а подключение омметра к основному контрольному образцу осуществляют в момент достижения на дополнительном контрольном образце толщины резистивной пленки, соответствующей значению сопротивления R_I в Ом, выбранному из соотношения R_I=(1,2--1,4)R, где R - заданное значение величины сопротивления основного контрольного образца, соответствующее заданному значению удельного поверхностного сопротив- ления в Ом.

Такая последовательность операций, когда контроль начальной стадии осаждения производят по дополнительному контрольному образцу, а непосредственно перед окончанием процесса осаждения резистивной пленки омметр подключают к основному контрольному образцу, позволяет исключить влияние электрического поля вдоль поверхности контрольного образца на процесс зародышеобразования и, соответственно, на структуру и физико-химические свойства резистивных пленок, а также осуществлять коррекцию в установленных пределах управляющих параметров технологического процесса. Для металлических пленок и пленок сплавов "достаточность" толщины определяется переходом от несплошной к электрически сплошной пленке. В случае керметных пленок это определение более расплывчато, поскольку физически сплошные керметные пленки не являются электрически сплошными. При значении R_I>1,4R пленка на основном контрольном образце не стала еще сплошной, т.е. в ней возможны структурные измерения под действием электрического напряжения. При значениях R_I < 1,2 возможен "перепыл" сопротивления партии подложек, т.е. получение значений удельного сопротивления ниже установленного уровня, что в дальнейшем требует дополнительных затрат на лазерную подгонку.

Осаждение пленки резистивного сплава РС-3710 с удельным сопротивлением 500 Ом/м производят методом ионно-плазменного распыления мишени на установке вакуумного напыления УВН-75-1 при следующих значениях параметров:
Давление в рабочей камере (4-6,6) ˙10^-2 Па
Напряжение на мишени 2,5-3,0 кВ
Температура подложки 623 К
На барабан вакуумной установки устанавливают 20 поликоровых подложек и контрольные образцы. Дополнительный контрольный образец, с помощью которого контролируют начальную стадию осаждения, изготавливают на ситалловой подложке. Образец имеет следующие размеры: длина 30 мм, ширина 3 мм, длина контактов по 4,5 мм с каждой стороны. Основной контрольный образец изготавливают на поликоровой подложке путем нанесения контактов шириной 6 мм так, что образуется свободное поле размером 48 х 48 мм. После достижения требуемого вакуума и температуры подложек подключают дополнительный контрольный образец к омметру М 218. При закрытой заслонке выводят распылительное устройство на режим, включают омметр и затем открывают заслонку. Расчетное значение сопротивления первого контрольного образца с учетом технологических поправок составило 2,8 кОм. При достижении значения сопротивления первого контрольного образца 3,7 и 3,3 кОм подключают к омметру основной контрольный образец, и прекращают осаждение, экранируя поток распыляемых частиц заслонкой, при достижении им значения сопротивления 450 и 460 Ом. Время осаждения находится в пределах 5-6 мин.

В таблице приведены статистические данные по результатам осаждения резистивных пленок.

Значения коэффициентов корреляции между сопротивлением контрольного образца и средним удельным сопротивлением в партии подложек составляют 0,038 (для дополнительного контрольного образца) и 0,814 (для основного контрольного образца), что подтверждает эффективность контроля.

Использование: в электронной технике, в частности для контроля процесса осаждения резистивных пленок при изготовлении плат микросхем, микросборок и пленочных резисторов. Сущность изобретения: в зону осаждения резистивных пленок одновременно с рабочими подложками помещают основной и дополнительный контрольные образцы, производят осаждение резистивного материала на поверхность контрольных образцов и рабочих подложек. Перед осаждением резистивного материала к дополнительному контрольному образцу подключают омметр, а подключение омметра к основному контрольному образцу осуществляют в момент достижения на дополнительном контрольном образце толщины резистивной пленки, соответствующей значению сопротивления R₁ в Ом, выбранному из соотношения R₁= (1,2-1,4)R , где R - заданное значение величины сопротивления основного контрольного образца, соответствующее заданному значению удельного поверхностного сопротивления в Ом. Прекращают осаждение резистивного материала в момент достижения на основном контрольном образце заданного значения величины сопротивления. 1 табл.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ УДЕЛЬНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОНКИХ РЕЗИСТИВНЫХ ПЛЕНОК В ПРОЦЕССЕ ОСАЖДЕНИЯ, включающий размещение основного контрольного образца вместе с рабочими подложками в зоне осаждения, осаждение резистивного материала на поверхности основного контрольного образца и рабочих подложек, подключение омметра к основному контрольному образцу после образования на его поверхности сплошной пленки и прекращение осаждения резистивного материала в момент достижения заданного значения величины сопротивления, отличающийся тем, что в зоне осаждения размещают дополнительный контрольный образец, перед осаждением резистивного материала к дополнительному контрольному образцу подключают омметр, а подключение омметра к основному контрольному образцу осуществляют в момент достижения на дополнительном контрольном образце толщины резистивной пленки, соответствующей значению сопротивления R₁, выбранному из соотношения
R₁ = (1,2 - 1,4)R,
где R - заданное значение величины сопротивления основного контрольного образца, соответствующее заданному значению удельного поверхностного сопротивления, Ом.