Плазмохимический реактор с электронным пучком

 

< >812148

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцмалистичвскнк

Республик е(6l.) Дополнительное к авт. свил-ву (22) 3е<е4еНО 07.05.79 (21) 2762713/18 — 25 (51)М. Кл. с присоединением заявки №

Н05 Н 100

1ве7Аарстеекмый кеимтет (2;3) Приоритет

Опубликовано 23.11,82. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 23.12.82 ео делан мзееретеммй (53) "Д1(533.9 (088.8) к открытий

В. М. Атаманов, А. Т. Буравцев, А, А. Иванов, В. I<,-.-Краса1юв, Г. Б. Левадный, В. И..Логунов, Ю. А. Митин, Ю. Ф,": Наседкин,, Е. А. Перышкин, Г. Х. Сатаров и В. В. Шапкин

1

i (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР С ЭЛЕКТРОННЫМ

ПУЧКОМ

Изобретение относится к оборудованию для осаждения и травления тонких пленок при пониженном давлении за счет плаэмохимических реакций и может быть использовано в электронной технике, в частности в микроэлектронике..

Известен плазмохимическнй реактор 31), ис- 5 пользующий разрез. Однако этот реактор не обеспечивает эффективной плазмохнмической обработки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является плазмохимический реактор с электронным пучком, содержащий электронную т3ушку, трубку дифференциаль. ной откачки, устройства напуска „газа, прием. ник пучка электронов, катушки для создания магнитного поля и- устройства сбора продуктов реакции (2).

Это устройство основано на создании химически активной неравновесной плазмы с помощью пучково — плазменного разряда, который хлрактеризуется высокой и регулируемой степенью ионизации (от 10 з до 1) и позволяет работать в диапазоне давлений от 10 до нескольких мм рт. ст. Эти качества обеспечи2. веют высокую эффективность плазмохимической обработки по сравнению с другими типами разрядов (тлеющей, дуговой, ВЧ, СВЧ).

Недостатком известного плазмохимического реактора является низкая эффективность использования рабочего газа, так как значительная часть газового потока может обтекать электронный пучок без диссоциации, что в ряде случаев является недопустимым с точки эрен я воздействия на обрабатываемый образец и окружающую среду.

Кроме того, нв обеспечивается достаточная равномерность обработки деталей, так как конструкция не является симметричной относительно оси пучка Геометрическая неоднородность приводит к неоднородным условиям возникновения пучково — плазменного разряда и к ухудшению КПД передачи энергии от пучка к,плазме. Неоднородность обработки связана не толь ко с геометрической несимметрией, но и неод-нородным составом продуктов диссоциации рабочего газа в различных направлениях.

Существенным недостатком прототипа является малая площадь реакционной зоны,, Плазмохимический реактор с электронным пучком для создания плазмопучкового разряда, содержащий реакционную камеру, устройство напуска газа, электронную пушку, катушки для создания магнитного поля, диафрагмы дифференциальной откачки электронной пушки, устройство для установки обрабатываемых деталей, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности использования рабочего газа и повышения равномерности . обработки деталей, электронная пушка выполнена формирующей трубчатый пучок, а устройство напуска газа расположено на оси электронной пушки, коаксиально с устройством для установки обрабатываемых деталей..

3 812148 через которую продувается рабочий газ (равную произведению . диаметра пучка на его длину), что ограничивает возможность повышения производительности устройства. Дифференциальная откачка производится через трубки; что затрудняет обеспечение необходимого перепада давлений между пушкой и реакционной камерой для пучков большого диаметра.

Белью изобретиния является устранение ука- занных недостатков. 10

Эта цель достигается тем, что в плаэмохимическом реакторе с электронным пучком для создания пучково — плазменного разряда, содержащем реакционную камеру, устройство напуска газа, электронную пушку, катушки для созда- 15 ния магнитного поля, диафрагмы дифференци/ альной откачки электронной пушки, устройство . для установки обрабатываемых деталей, электронная пушка выйолнена формирующей трубчатый пучок электронов, а устройство напусти ка газа расположено на оси электронной пушки, коаксиально с устройством для установки обрабатываемых деталей, а диафрагмы дифференциальной откачки выполнены в виде кольцевых щелей, повторяющих форму поперечного сечения 5 электронного пучка.

При этом весь поток рабочего газа проходит через зону разряда трубчатой формы и обтекание невозможно..

На чертеже схематично изображен плазмохи- З0 мический реактор с электронным пучком.

Плазмохимический реактор содержит реакционную камеру.1. На фланце реакционной камеры 1 смонтированы устройство 2 напуска рабочего газа, выполненное в виде трубки

35 с отверстиями (на чертеже не показаны), и, приемник электронов 3. Внутри камеры расположены устройство 4 сбора продуктов реакции, диафрагмы 5 дифференциальной откачки, опирающиеся на трубку 2. На фланце камеры

40 справа расположена электронная пушка 6 с коль,цевым катодом 7. Сверху камеры 1 располо;жены катушки 8 магнитного поля, Описанный плазмохимический реактор работает следующим образом.

Реакционная камера 1 откачивается до . 4 давления порядка 1 10" мм рт..ст., обьем электронной пушки 6 откачивается; до давления 5 ° 10"б мм рт. ст. Включаются катушки 8 магнитного поля. Электронный трубчатый пучок

9 транспортируется в реакционную камеру 1

50 вдоль магнитного поля. Приемник электронов

3 находится в рассеянном магнитном поле. Это снижает плотйость энергии и облегчает теплосъем. Рабочий газ подается в трубку устройства

2 напуска газа, которая находится внутри элек- 55 тронного трубчатого пучка 9. Рабочий газ поступает внутрь электронного трубчатого пучка

При создании необходимых условий в реакци4 онной камере возникает плазмолучковый разряд трубчатой формы. При этом весь. газовый поток проходит через зону взаимодействия в плазмо-; пучковом разряде. Продукты плазмохимических реакций попадают на детали, расположенные на устройстве 4, приводят (в зависимости от назначения) к травлению деталей или к осаждению пленки. При этом обеспечивается равномерность обработки. так как все детали, расположенные на устройстве 4, находятся в одинаковых условиях в связи с наличием осевой симметрии.

Осевая симметрия разряда и устройство напуска газа обеспечивает,; кроме того, однород-! ,ный состав продуктов диссоциации рабочего газа после прохождения реакционной зоны, что также способствует равномерности обработки. Производительность устройства определяется в этом случае площадью поверхности цилиндра, образованного разрядной зоной, равнойР0( (D — диаметр цилиндрического пучка, 1

его длина). Первеанс трубчатогозпучка существенно больше, чем у цилиндрического. Дифференци-. альная откачка обеспечивает перепад давления между реакционной камерой и пушкой. Обеспечение этого перепада облегчается за счет того, что кольцевые щели диафрагмы повторяют форму поперечного сечения пучка и поэтому имеют минимальные размеры.

Предлагаемое устройство дает следующий технико — экономический эффект: существенно, повышается производительность реактора, обеспечивается однородная обработки пластин, что является необходимым условием производcrsa интегральных схем в микроэлектронике, экономятся реагенты, обеспечиваются более чистые условия в зоне обработки, возможно применение менее мощных (более дешевых) откачных средств.

Формула изобретения

5 812148 б

2. Плазмохимический реактор по и. l, o т - 1. Иванов $. А. и Соболева Т. К.. Неравл и ч а ю шийся тем, что диафрагмй новесная плазмохимия, М., Атомиздат, 1978, диффеРенциальной откачки выполнены в виде е. 2)4, кольцевых щелей, повторяющих форму попереч- 2. Иванов А. А. и Никифоров В.А. Примеие4 ,.ного сечения электронного пучка 5 ние плаэменно — пучкового разряда в плаэмохи ;

Источники информации . мии. "Химия плазмы", вып. 5, 1978> Атомиздат, принятые во внимание при экспертизе с. 171-173 (прототип).

Составитель В. Ким

Техред М.Тенер

Корре.ктор Г. Решетняк

Редактор Н. Аристова

Заказ 10535/8 Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ПодписноеФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.