Устройство для свч-плазменной обработки материалов

 

Устройство для СВЧ-плазменной обработки материалов относится к области плазмохимии и может быть использовано в микроэлектронной промышленности в производстве интегральных схем и дискретных полупроводниковых приборов при травлении и осаждении материалов и выращивании собственного диэлектрика на полупроводниках и металлах. Технический результат - повышение эффективности использования СВЧ-энергии за счет использования как падающей, так и отраженной волн, а также обеспечение двусторонней обработки пластин. В устройстве для СВЧ-плазменной обработки материалов установлен СВЧ-генератор, соединенный через магистральный прямоугольный волновод с плазмотроном волноводного типа на волне Н₁₀, который содержит прямоугольный волновод плазмотрона и диэлектрическую разрядную трубку, расположенную перпендикулярно широкой стенке этого волновода и проходящую через его середину, а также подсоединяемую к ней рабочую камеру. Устройство дополнительно содержит второй аналогичный плазмотрон, расположенный так, что одним своим концом он соединен через прямоугольный волновод плазмотрона с магистральным прямоугольным волноводом и первым плазмотроном с помощью Е-тройника и волноводных поворотов, при этом противоположные концы прямоугольных волноводов плазмотронов соединены между собой с помощью дополнительных волноводных поворотов, а диэлектрические разрядные трубки плазмотронов размещены коаксиально в круглых волноводах, подсоединенных как и диэлектрические разрядные трубки к вакуумной рабочей камере, расположенной между ними. 1 ил.

Изобретение относится к области плазмохимии и может быть использовано в микроэлектронной промышленности в производстве интегральных схем и дискретных полупроводниковых приборов при травлении и осаждении материалов и выращивании собственного диэлектрика на полупроводниках и металлах.

Известно устройство для СВЧ-плазменной обработки материалов с использованием электронного циклотронного резонанса, состоящее из СВЧ-генератора, прямоугольного волновода, круглого волновода, диэлектрической разрядной трубы, электромагнита и реакционной камеры (К. Suzuki et al. "Mikrowaye Plazma Etching", Japanise Jourmal of Aplied Phusies, vol.l6, N11, 1977, p.1979).

Однако это устройство недостаточно полно использует энергию СВЧ и не дает возможность проводить двустороннюю плазменную обработку материалов.

Известно устройство для СВЧ-плазменной обработки материалов, принятое за прототип, содержащее СВЧ-генератор, соединенный через магистральный прямоугольный волновод с плазмотроном волноводного типа на волне H₁₀, который содержит прямоугольный волновод плазмотрона и диэлектрическую разрядную трубку, расположенную перпендикулярно широкой стенке этого волновода и проходящую через его середину, а также подсоединяемую к ней рабочую камеру ("Теоретическая и прикладная плазмохимия" Полак Л.С. и др., Наука, 1975, стр. 21).

Однако это устройство обладает теми же недостатками, что и устройство, описанное в аналоге.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности использования СВЧ-энергии за счет использования как падающей, так и отраженной волн, а также обеспечения двусторонней обработки (травления, осаждения, выращивания собственного диэлектрика) пластин.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для СВЧ-плазменной обработки материалов, содержащем СВЧ-генератор, соединенный через магистральный прямоугольный волновод, с плазмотроном волноводного типа на волне H₁₀, который содержит прямоугольный волновод плазмотрона и диэлекрическую разрядную трубку, расположенную перпендикулярно широкой стенке этого волновода и проходящую через его середину, а также подсоединяемую к ней рабочую камеру, новым является то, что оно дополнительно содержит второй аналогичный плазмотрон, расположенный так, что одним своим концом он соединен через прямоугольный волновод плазмотрона с магистральным прямоугольным волноводом и первым плазмотроном с помощью E-тройника и волноводных поворотов, при этом противоположные концы прямоугольных волноводов плазмотронов соединены между собой с помощью дополнительных волноводных поворотов, а диэлектрические разрядные трубки плазмотронов размещены коаксиально в круглых волноводах, подсоединенных как и диэлектрические разрядные трубки к вакуумной рабочей камере, расположенной между ними.

Повышение степени использования СВЧ-энергии, как и возможность одновременной двусторонней плазменной обработки пластин, происходит за счет разделения волны H₁₀, идущей от СВЧ-генератора, на две волны H₁₀, отличающиеся друг от друга по фазе на 180^o. В свою очередь, отраженные СВЧ-волны от плазмы в каждом из двух плазмотронов меняют фазу на 180^o и совпадают по фазам с падающими волнами в противоположных плечах E-тройника, т.е. отраженная волна одного плазмотрона совпадает с падающей волной для другого плазмотрона и таким образом дает эффект подсоединения дополнительного источника СВЧ-энергии. Замыкание с помощью волноводных поворотов противоположных от E-тройника концов прямоугольных волноводов плазмотронов повышает степень использования уже прошедшей волны аналогично вышеописанному.

На чертеже приведено предлагаемое устройство для СВЧ-плазменной обработки материалов.

Устройство содержит СВЧ-генератор 1, сочлененный через магистральный прямоугольный волновод 2, соединенный E-тройником 3 с помощью волноводных поворотов 4 с прямоугольными волноводами плазмотрона 5, перпендикулярно широкой стенке которых расположены кварцевые разрядные трубки 6, размещенные коаксиально в круглых волноводах 7 и соединенные с вакуумной рабочей камерой 8, расположенной между ними. Противоположные концы прямоугольных волноводов ппазмотронов 5 соединены между собой через волноводные повороты 9.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ-волна H₁₀ от генератора 1 по прямоугольному волноводу 2 приходит на E-тройник 3, где разделяется на две волны H₁₀, но с фазами, отличающимися на 180^o. Далее эти волны по прямоугольным волноводным поворотам 4 проходят к плазмотронам и по прямоугольным волноводам 5 плазмотронов к области генерации плазмы (пересечению с круглыми волноводами 7 с коаксиально проходящими через них кварцевыми разрядными трубками 6), где происходит их частичное поглощение, отражение и прохождение, и по волноводным поворотам 9 подходят к противоположным плазмотронам. Прошедшие волны поглощаются в противоположных плазмотронах. Отражаясь, волны меняют свою фазу на 180^o, движутся к E-тройнику и проходят в его противоположные плечи, в которых совпадают по фазе с падающей волной от генератора после E-тройника. Таким образом, исходные волны циркулируют между плазмотронами, многократно отражаясь до тех пор, пока не поглотятся. В силу того, что используется и прошедшая волна, повышается не только степень использования СВЧ-энергии, но и равномерность плазмы по ее плотности в сечении кварцевой разрядной трубы 6, а значит и равномерность плазменной обработки экспериментального образца в вакуумной рабочей камере 8.

Формула изобретения

Устройство для СВЧ-плазменной обработки материалов, содержащее СВЧ-генератор, соединенный через магистральный прямоугольный волновод с плазмотроном волноводного типа на волне H₁₀, который содержит прямоугольный волновод плазмотрона в диэлектрическую разрядную трубку, расположенную перпендикулярно широкой стенке этого волновода и проходящую через его середину, а также подсоединяемую к ней рабочую камеру, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит второй, аналогичный плазмотрон, расположенный так, что одним своим концом он соединен через прямоугольный волновод плазмотрона с магистральным прямоугольным волноводом и первым плазмотроном с помощью Е-тройника и волноводных поворотов, при этом противоположные концы прямоугольных волноводов плазмотронов соединены с помощью дополнительных волноводных поворотов, а диэлектрические разрядные трубы плазмотронов размещены коаксиально в круглых волноводах, подсоединенных, как и диэлектрические разрядные трубки, к вакуумной рабочей камере, расположенной между ними.

РИСУНКИ

Рисунок 1