3.1 Контроль толщины пленки в процессе осаждения

В при­веденном описании применительно к операции получения плен­ки использован термин «процесс», так как кроме осаждения пленки в системах с загрузочной шлюзовой камерой проводится также реактивное ионное и плазменное травление. В производстве СБИС существенным фактором является контроль толщины токопроводящей пленки, поскольку меньшая по сравнению с требуемой толщина пленки может привести к избыточной плотности тока и отказам при функционировании прибора. В то же время излишняя толщина может создать проблемы при проведении операции травления. Использование датчиков контроля толщины пленки является обычным при осаждении пленок методами испарения и магнетронного распы­ления, когда подложки расположены на держателе планетарно­го типа. В некоторых процессах магнетронного распыления толщина пленки не контролируется во время процесса осажде­ния, а измеряется после распыления.

Наиболее часто употребляемым датчиком контроля толщи­ны пленок является пластина резонатора, изготовленного из кристалла кварца. Пластина ориентирована относительно глав­ных кристаллических осей, так что ее резонансная частота от­носительно нечувствительна к небольшим колебаниям темпера­туры. Акустический импеданс и дополнительная масса лю­бой осажденной на резонатор пленки вызывает изменение час­тоты, которое может быть точно измерено. После калибровки датчика в установке осаждения он может быть использован для управления скоростью осаждения пленки так же, как и оконча­тельной толщиной осажденной пленки. Кристалл резонатора имеет ограниченный срок службы, по истечении которого он должен быть заменен.

Калибровать такие системы и измерять толщину пленки, по­лученной в процессе без использования датчиков управления, можно, по крайней мере, двумя способами. Простейший метод включает в себя использование микровесов для взвешивания подложки до и после осаждения.

Согласно другой методике, используют прибор, измеряющий профиль поверхности пленки. Тонкое перо, обычно алмазное, прочерчивает поверхность подложки и фиксирует высоту ступе­нек, образованных в областях, где пленка стравлена или поверх­ность подложки была замаскирована во время осаждения. Пол­ная высота ступеньки определяется из измерений дифференци­альной емкости или индуктивности. Калибровку систем измере­ния толщины пленки проводят с использованием периодически проверяемых стандартных образцов. С помощью таких прибо­ров может быть измерена толщина пленки менее 10 нм. Другие методы измерения толщины проводящей пленки включают ме­тоды оптической интерференции и измерения вихревого тока.

3.2 Методы осаждения

Существуют различные методы осаждения Аl и (в некоторой степени) его сплавов:

1) испарение с ис­пользованием резистивного нагрева, 2) электронно-лучевое ис­парение, 3) испарение с использованием индукционного нагре­ва, 4) магнетронное распыление, 5) химическое осаждение из парогазовых смесей. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, которые необходимо принять во внимание, прежде чем остановиться на каком-либо из них в конкретном случае.