Устройство для обработки изделий в вакууме

Устройство для обработки изделий в вакууме

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОВРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ В ВАКУУМЕ, содержащее магнитную систему, выполненную в виде коаксиально расположенных магнитов и полюсных наконечников, размещенную между магнитами тороидальную разрядную камеру с анодом и газовым коллектором , катод, установленный за тороидальной камерой со стороны выходных отверстий газового коллектора, и систему электропитания, о т л и ч аю щ е а с я тем, что, с целью повышения качества обработки за счет уменьшения загрязнения подпожки продуктами распыления оснастки устройства и повьппения производительности эа счет интенсификации разряда, одиоименные полюса магнитов ориентированы в одну сторону, полюсные наконечники размещены на противоположных торцах магнитов, а анод выполнен в виде колец , расположенных коаксиально магнитам .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.Р1)g С 23 С 14/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 356 И 62/24-21 (22) 05.03.83 (46) 23.11..90. .Бюл. .У 43 (72) С.В.Наталочка (53) 621.793.7(088.8) (56) Заявка Великобритании

В 2086434, кл. С 23 С IS/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 774273, кл. С 23 С IS/00ý 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ИЗДЕЛИЙ В ВАКУУМЕ, содержащее магнитную систему, выполненную в виде коаксиально расположенных магнитов и полюсных наконечников, размещенную между магнитами тороидальную разрядную камеру с анодом и газовым коллекИз бретение относится к области вакуу|" чой технологии обработки изделий, например в микроэлектронике для очистки и травления слоев материалов подложек.

Известно устройство для обработки . изделий в вакууме, содержащее держатель, магнитную систему из коаксиальных магнитов, систему подачи газа катод, выполненный в виде двух коаксиальных колец, размещенных между магнитами, анод, размещенный между коаксиальными кольцами, и систему электропитания.

Между коаксиальными кольцами ссздается магнитное поле магнитной системой из коаксиальных магнитов. Коаксиальные кольца подключены к отрицательному полюсу системы электропитания, а анод — к положительному. Прн подаче газа через систему подачи ra„„SU„„1144417 А 1

2 тором, катод, установленный sa тороидальной камерой со стороны выходных отверстий газового коллектора„ и систему электропитания, о т л и ч аю щ е г с я тем, что, с целью повышения качества обработки за счет уменьшения загрязнения подложки продуктами распыления оснастки устройства и повышения производительности эа счет интенсиФикации разряда, одноименные полюса магнитов ориентированы в одну сторону, полюсные наконечники размещены на противоположных торцах магнитов, а анод выполнен в виде колец, расположенных коаксиально магнитам. за и напряжения от системы электропитания между анодом и хоаксиальными кольцами возбуждается разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях, локализованный в пространстве между коаксиальнымн кольцами. Ионы газового разряда двигаются в направлении подложки и производят ее бомбардировку. Однако работа устройства происходит при высоких давлениях газа в области обрабатываемых изделий, порядка 0,665 Па. Поскольку длина свободного пробега иона газа (обычно аргона) при таком давлении мала, возникает необходимость близкого расположения держателя к разрядной области, прн этом ухудшается равномерность обработки. Это приводит к необходимости обеспечения определенного вида движения держателя с изделием относительно устройства.

3 1144417

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройства для обработки изделий в вакууме, содержащее магнитную систему, вьгполненную в виде коаксиально расположенных магнитов и полюсных наконечников, размещенную между магнита-! ми тороидальную разрядную камеру с анодом и газовым коллектором, катод, установленный за тороидальной камерой со стороны выходных отверстий газового коллектора, и систему электропитания. При этом катод и газовый

10 коллектор электрически соединены с магпитной системой. Между анодом и катодом в разрядной камере возбуждается разряд в газе, поступающем через газовый коллектор. Часть ионов газового разряда используется для поддер- 20 жания разряда,,а другая часть ионов для обработки изделий, закрепленных на держателе. Разряд локализован в ду анодом и катодом и магнитном, создаваемом магнитной системой полей в разрядной камере. Благодаря подаче газа через газовый коллектор непосрядную область, давление газа в области обрабатываемых изделий ниже, чем давление в реакционной камере.

Однако значительная часть ионов газового разряда, интенсивно бомбардируя сторону катода, обратную держателю, для поддержания разряда сильно распыляет ее. Распыленные атомы материала катода загрязняют обрабатывающий

35 поток ионов и, осаждаясь на иэделиях, ухудшают качество обработки их(изде- 40 лнй} ионным пучком. Наблюдается также распыление различных поверхностен катода. и элементов технологической камеры, в которой размещают устройст-. во для проведения обработки изделий, из-за возникновения катодных пятен для нейтрализации заряда ионного пуч" ка, так как электроны разряда замаг, ннчены в сильном поперечном движению ионов магнитном поле.

Целью изобретения является повышение качества обработки за счет уменьшения загрязнения подложек про; дуктами распыления оснастки устройства и повьппение производительности за счет интенсификации разряда.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обработки изделий в вакууме, содержащем магнитную области скрещенных электрическом меж25 редствепно в разрядную камеру и в раз30 систему, выполненную в виде коакси- ально расположенных магнитов и полюсных наконечников, размещенную между магнитами тороидальную разрядную камеру с анодом и газовым коллектором, катод, установленный за тороидальной, камерой со стороны выходных отверстий газового коллектора, и систему электропитания, одноименные полюса магнитов ориентированы в одну сторону, полюсные наконечники размещены на противоположных торцах магнитов, а анод выполнен в виде колец, расположенных коаксиально магнитам.

Устройство схематически изображено на чертеже.

Устройство содержлт коаксиальные магниты 1 и 2 и полюсные наконечники

3 и 4, расположенные с противоположных торцов магнитов, составляющие магнитную систему устройства. Между коаксиальными магнитами размец1ена торо-: идальная разрядная камера 5, в которой расположены анод 6, выполненный в виде двух коаксиальных колец, и газовый коллектор 7, соединенный с системой 8 подачи газа. Между держателем 9 обрабатываемых изделий и полюсными наконечниками 3 размещен катод

10, подключенный к отрицательному полюсу системы ll электропитания.

Устройство работает следующим образом.

Технологическая камера, в которой размещается устройство, откачивается до давления порядка 0,0001 Па, а затем по системе 8 подачи газа подают газ в разрядную камеру S и устанавливают необходимый его расход через газовый коллектор 7. На анод 6 и катод 10 подают постоянное напряжение от системы 11 электропитания, при этом магнитная система из коаксиальных магнитов 1 и 2 и полюсных нако- нечников 3 и 4 и газовый коллектор

7 могут быть под "плавающим" потенциалом "оторванными" от системы 11 электропитания или могут быть подключены к системе 1! электропитания через балластные сопротивления или дополнительные источники электропита-. ния.

В результате подачи газа и напряжения в разрядной камере 5 возбу.кдается разряд, локализованный между коаксиальными кольцами анода 6 в скрещенных электрическом и магнитном полях. Ионы газового разряда

S 11 жутся в сторону катода 10 и, достигая держателя 9, производят обработку закрепленных на держателе иэделий.

Злектроизолированный, не подключенный к системе 11 электропитания газовый коллектор 7 заряжается в разряде положительно и служит отражателем для ионов разряда, "подталкивая" их в сторону катода 10. Благодаря этому увеличивается плотность тока ионов на выходе устройства и, как следствие, производительность обработки изделий.

За счет значительно большей доли ионов,. достигающих держателя 9 и производящих обработку изделий, по сравнению с общим их числом в разряде значительно выше коэффициент использования рабочего газа.

Наличие четырех независимых электродов (катода 10 анода 6, газового коллектора 7 и полюсного наконечника 3) позволяет изменять и подбирать. характер, вид разряда, менять его параметры, выбирать режимы работы устройства за счет подачи на электроды различных потенциалов относительно друг друга и держателя 9, что расширяет технологические возможности устройства.

Магнитная система устройства cosдает магнитное поле, силовые линии которого между коаксиальными кольца-: ми анода 6 параллельны оси устройJ

44417 б ства. Электроны, дрейфующие как по . азимуту между коаксиальными кольцами анода 6, так и по магнитным силовым линиям, частично увлекаются ионным потоком, распространяющимся вдоль магнитных силовых линий в сторону катода 10 и держателя 9, что нейтрализует положительный заряд ионного пучка. Улучшение условий нейтрализации заряда пучка позволяет исключить возникновение катодных пятен.

Отсутствует и интенсивное распыление катода 10. Большинство ионов проходит к держателю 9. Таким. образом, уровень загрязнений обрабатываемых изделий значительно снижается, повышается качество обработки изделий.

Предлагаемое устройство позволя20 ет повысить производительность обра- ботки иэделий в вакууме, повысить коэффициент использования газа, расширить технологические возможности, улучшить качество обработки изделий.

25 Сравнительные испытания предлагаемого устройства и устройства по схеме прототипа показали, что при давлении аргона 0,1 Па и расстоянии от устройства до обрабатываемого

30 изделия (кремниевой подложки, покрытой окислом), равном 100 мм, скорости распыпения двуокиси кремния у известного устройства и по изобретению о о соответственно 150 А/мин и 900 А/мин

35 при напряжениях и токах разрядов соответственно кВ, 25 мА и 1 кВ, 150 мА, 1!44417

Техред Il. Qëèéíûê Корректор Л >«

Редактор Л.Письман

Заказ 4343 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101