УСТРОЙСТВО СВЧ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2015 года по МПК H01J37/00 

Изобретение относится к устройствам СВЧ плазменной обработки материалов и может быть использовано при создании твердотельных приборов микро- и наноэлектроники, мощных дискретных твердотельных электронных приборов, в производстве подложек для электронных приборов, работающих в экстремальных условиях.

Из предшествующего уровня техники известно устройство СВЧ плазменной обработки материалов с использованием электронного циклотронного резонанса, состоящее из СВЧ-генератора, прямоугольного волновода, круглого волновода, диэлектрической разрядной трубы, электромагнита и реакционной камеры [K. Suzuki et al. “Microwave Plasma Etching”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.16, 1977, pp.1979-1984]. Однако это устройство очень громоздко и не дает возможность проводить нагрев пластины с помощью СВЧ.

Известно устройство для СВЧ плазменной обработки материалов, содержащее СВЧ-генератор, соединенный через магистральные 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 реакционную 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 выше.

Известно устройство СВЧ плазменной обработки материалов, позволяющее проводить двустороннюю плазменную обработку материалов. В устройстве установлен СВЧ-генератор, соединенный посредством магистрального волновода и Е-тройника с двумя плазмотронами волноводного типа на волне H₁₀, который содержит прямоугольный волновод, диэлектрическую разрядную трубку, расположенную перпендикулярно широкой стенке этого волновода и проходящую через его середину, а также подсоединяемую к плазмотронам рабочую реакционную камеру [RU 2157061 C1, H05H 1/30, 27.09.2000]. Принято за прототип. К недостаткам этого устройства следует отнести громоздкость и низкую эффективность (из-за способа подвода) СВЧ-нагрева обрабатываемой пластины при условии, что предпринимаются специальные действия по предотвращению поджига плазмы, что, в свою очередь, очень неудобно.

Техническим результатом является отсутствие громоздкого волноводного тракта и построение компактной реакционно-разрядной камеры, а также отсутствие резистивно нагреваемого предметного столика, что способствует повышению эффективности введения энергии в кремниевую пластину, а значит улучшается управляемость процессом нагрева.

Технический результат достигается за счет того, что в прототипе волноводные плазмотроны как таковые, заменены плоским кварцевым окном в рабочей реакционной камере и расположенной на нем плоской спиральной СВЧ-антенной. Вторая плоская антенна располагается в непосредственной близости от обрабатываемой пластины, что позволяет производить эффективный нагрев и управлять процессом ее нагрева. В результате таких изменений получается очень компактное устройство СВЧ плазменной обработки и нагрева пластины.

Изобретение поясняется чертежом. Устройство состоит из СВЧ-генератора 1, волноводного тракта с Е-тройником 2, двух коаксиально-волноводных переходов 3, двух коаксиальных (50-омных) кабелей 4, двух аттенюаторов 5, двух спиральных антенн 6, разрядно-реакционной камеры 7, кварцевого окна 8 с расположенной на нем спиральной антенной для поджига и поддержания плазмы и спиральной антенной для нагрева обрабатываемой пластины 9. В устройстве имеются газовводы 10 для подачи технологических газов, система откачки 11 для создания вакуума требуемой степени.

Устройство работает следующим образом: СВЧ-энергия от генератора 1 распространяется по волноводному тракту с Е-тройником 2, где разветвляется на два направления (со сдвигом фаз относительно друг друга на 180°), далее в каждом плече располагаются аттенюаторы 5 и следом коаксиально-волноводные переходы 3. Аттенюаторы возможно размещать и после коаксиально-волноводного перехода (определяется тем, какие имеются у потребителя аттенюаторы - волноводные или коаксиальные). Далее СВЧ-энергия по коаксиальным кабелям 4 поступает на спиральные антенны 6, одна из которых располагается на кварцевом окне 8 и вводит СВЧ-энергию в разрядно-реакционную камеру 7, где поджигается технологическая плазма, состав которой определяется газами, подаваемыми по газовводам 10. Вторая спиральная антенна служит для нагрева обрабатываемой пластины 9, а требуемая степень вакуума создается с помощью системы откачки 11.

Изобретение относится к устройствам СВЧ плазменной обработки материалов и может быть использовано при создании твердотельных приборов микро- и наноэлектроники, мощных дискретных твердотельных электронных приборов, в производстве подложек для электронных приборов, работающих в экстремальных условиях. Технический результат - повышение эффективности введения энергии в кремниевую пластину, а значит улучшается управляемость процессом нагрева. Это достигается за счет использования плоской спиральной антенны для ввода в реакционно-разрядную камеру СВЧ-энергии для поджига плазмы и проведения с ее помощью технологических процессов. Устройство дополнительно содержит вторую плоскую спиральную СВЧ-антенну, используемую для нагрева обрабатываемой пластины.1 ил.

Устройство СВЧ плазменной обработки материалов, содержащее СВЧ-генератор, соединенный магистральным волноводом с Е-тройником, отличающееся тем, что с помощью аттенюаторов, коаксиально-волноводных переходов и коаксиальных кабелей СВЧ-энергия от генератора передается к плоским спиральным антеннам, одна из которых размещена на диэлектрическом окне и служит для поджига технологической плазмы, а другая размещена вблизи обрабатываемой пластины и служит для ее нагрева.