АППАРАТ ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ПОДЛОЖЕК Российский патент 2023 года по МПК C23C16/452 C23C16/455 H01J37/32 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам для обработки подложек и к соответствующему аппарату. В частности, но не исключительно, изобретение относится к реакторам для плазменного атомно-слоевого осаждения АСО (ALD, англ. atomic layer deposition).

Уровень техники

Данный раздел содержит полезную информацию, касающуюся истории вопроса, но при этом не предполагается, что какая-либо описанная здесь технология представляет существующий уровень ее развития. Тем не менее, описываемую конструкцию реактора можно лучше понять, если обратиться к выданному патенту US 9 095 869 В2.

В способах химического осаждения, таких как атомно-слоевое осаждение, для обеспечения необходимой дополнительной энергии для реакций на поверхности может быть использована плазма. Однако, использование источника плазмы может приводить к определенным требованиям или особым проблемам для реактора осаждения. Одна такая проблема заключается в том, что реакционно-активные компоненты в плазме имеют ограниченное время жизни.

Раскрытие изобретения

Задача определенных вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в том, чтобы решить проблему ограниченного времени жизни плазмы, или по меньшей мере предложить иной вариант существующей технологии.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен аппарат для обработки подложек, содержащий:

- реакционную камеру,

- плазменную подающую линию для ввода компонентов плазмы в реакционную камеру для мишени осаждения, причем

плазменная подающая линия содержит входной элемент, выполненный с возможностью увеличения скорости газовой струи.

Согласно определенным вариантам осуществления, аппарат содержит источник плазмы. В определенных вариантах источник плазмы (относительно направления движения плазмы) расположен перед входным элементом. В определенных вариантах источник плазмы содержит трубу (трубу, которая проходит через источник плазмы). Согласно определенным вариантам осуществления, реакционно-активные компоненты плазмы создаются внутри указанной трубы источника плазмы. Согласно определенным вариантам, входной элемент и труба источника плазмы являются соосными деталями.

Согласно определенным вариантам осуществления, аппарат содержит плазменную подающую линию между источником плазмы и мишенью осаждения для ввода реакционно-активных компонентов плазмы в реакционную камеру для мишени осаждения.

Согласно определенным вариантам осуществления, мишень осаждения расположена внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам, мишенью осаждения является подложка. Согласно определенным вариантам, мишенью осаждения является пакет подложек. Согласно определенным вариантам, подложка является полупроводниковой пластиной. Согласно определенным вариантам, подложки в пакете подложек ориентированы вертикально.

Согласно определенным вариантам осуществления, входной элемент расположен между источником плазмы и реакционной камерой. В определенных вариантах источник плазмы является удаленным. В определенных вариантах источник плазмы расположен снаружи реакционной камеры.

Согласно определенным вариантам осуществления, реакционно-активные компоненты плазмы представляют собой газовую плазму. Согласно определенным вариантам, реакционно-активные компоненты плазмы содержат радикалы. В определенных вариантах реакционно-активные компоненты плазмы содержат ионы.

Согласно определенным вариантам осуществления, входной элемент расположен соосно с плазменной подающей линией. В определенных вариантах внутренний диаметр входного элемента меньше внутреннего диаметра других деталей / остальных деталей в плазменной подающей линии. В определенных вариантах внутренний диаметр плазменной подающей линии является наименьшим внутренним диаметром входного элемента. В определенных вариантах входной элемент обеспечивает наименьшую ширину канала плазменной подающей линии.

Согласно определенным вариантам осуществления, входной элемент выполнен в форме входного вкладыша, расположенного в держателе. В определенных вариантах входной вкладыш содержит трубчатую часть. В определенных вариантах входной вкладыш является прозрачным для видимого света. В определенных вариантах входной вкладыш является химически инертным. В определенных вариантах входной вкладыш (внутренняя труба) является электроизолирующим. В определенных вариантах входной элемент содержит внутреннюю трубу, окруженную наружной трубой или наружной частью. Согласно определенным вариантам, внутренняя труба и наружная труба являются соосными деталями. Согласно определенным вариантам, внутренняя труба и наружная труба имеют кольцевое поперечное сечение. Согласно определенным вариантам, внутренняя труба и наружная труба плотно подогнаны друг к другу. Согласно определенным вариантам, наружная часть или наружная труба является держателем для внутренней трубы. Согласно определенным вариантам, наружная часть или наружная труба является электропроводящей. Согласно определенным вариантам, к наружной части или наружной трубе приложен определенный электрический потенциал, например, потенциал земли системы. Согласно определенным вариантам, входной элемент закреплен между трубчатыми участками.

Согласно определенным вариантам осуществления, входной элемент является съемной деталью. Согласно определенным вариантам, внутренняя труба является съемной деталью. Согласно определенным вариантам, входной элемент образует плазменную подающую линию с резким сокращением сечения или сужением для увеличения скорости газовой струи. В определенных вариантах входной элемент образует плазменную подающую линию со ступенчатым сужением канала. В определенных вариантах за входным элементом следует пространство расширения, увеличивающееся в направлении реакционной камеры. В определенных вариантах путь движения плазмы от источника плазмы к реакционной камере содержит ступенчатое расширение в месте перехода или в месте, связанном с переходом от входного элемента к пространству расширения. В определенных вариантах осуществления входной элемент содержит узел, который не предназначен для приведения в действие, например, не является клапаном. В определенных вариантах осуществления входной элемент является пассивным узлом (т.е. неактивным узлом). В определенных вариантах площадь поперечного сечения плазменной подающей линии (пространства расширения) непосредственно после входного элемента больше площади поперечного сечения плазменной подающей линии (трубы источника плазмы) непосредственно перед входным элементом (относительно направления движения плазмы).

Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера окружена вакуумной камерой.

Согласно определенным вариантам осуществления, реакционно-активный газ плазмы возбуждают высокочастотным (радиочастотным) излучением. Согласно определенным вариантам, реакционно-активный газ плазмы возбуждают микроволновым излучением. Согласно определенным вариантам, реакционно-активный газ плазмы подают в трубу источника плазмы без инжекции. Согласно определенным вариантам, реакционно-активный газ плазмы, при желании вместе с несущим и/или инертным газом, подают в трубу источника плазмы без инжекции указанного газа в трубу источника плазмы. Соответственно, реакционно-активный газ плазмы, при желании вместе с несущим и/или инертным газом, вводят в трубу источника плазмы по (обычному) трубопроводу (т.е. без специальных устройств инжекции). Указанный трубопровод, согласно определенным вариантам, содержит по меньшей мере один клапан (или клапан импульсной подачи реакционно-активных компонентов плазмы).

Согласно определенным вариантам осуществления, плазменная подающая линия включает в себя вертикальную трубу источника плазмы, содержащую участок формирования плазмы. В определенных вариантах плазменная подающая линия проходит вертикально через участок формирования плазмы и сужение.

Согласно определенным вариантам осуществления, аппарат содержит схему с сужающимся соплом или схему с сужающимся-расширяющимся соплом для увеличения скорости газовой струи.

Согласно определенным вариантам осуществления, аппарат выполнен с возможностью осуществления последовательных самонасыщаемых реакций с поверхностью подложки в реакционной камере. Согласно определенным вариантам, аппарат выполнен с возможностью осуществления атомно-слоевого осаждения, усиленного плазмой

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен способ, содержащий:

- ввод компонентов плазмы через плазменную подающую линию в реакционную камеру для мишени осаждения в аппарате для обработки подложек, и

- увеличение скорости газовой струи внутри плазменной подающей линии посредством входного элемента.

Согласно определенным вариантам осуществления изобретения, предусматривают входной вкладыш струйного сопла. Согласно определенным вариантам, входной вкладыш струйного сопла представляет собой трубчатый элемент. Согласно определенным вариантам, внутренний диаметр указанного элемента существенно меньше внутренних диаметров других элементов канала подачи газа. Отмечено, что скорость газовой струи увеличивается внутри указанного элемента, поскольку его поперечное сечение меньше поперечного сечения трубы источника плазмы и реакционной камеры. В основе указанного увеличения может лежать, например, эффект дросселирования потока. Также отмечено, что скорость газовой струи оказывается увеличенной не только внутри входного элемента, но также и на сравнительно большом расстоянии после входного элемента, и даже вблизи мишени осаждения. Полученный струйный поток минимизирует время доставки компонентов от источника плазмы до мишени осаждения. Указанный струйный поток в некоторых вариантах осуществления находится в контакте с окружающим газом, и таким образом площадь поверхности контакта с твердым материалом минимальна. Это дополнительно улучшает доставку реакционно-активных компонентов (или компонентов плазмы) к мишени осаждения, поскольку увеличивается среднее время жизни реакционно-активных компонентов.

Согласно определенным вариантам осуществления, входной элемент содержит трубчатую часть, внутренний диаметр которой меньше внутреннего диаметра подающей линии (или меньше внутреннего диаметра трубы источника плазмы). В определенных вариантах входной элемент содержит трубчатую часть, которая является химически инертной. В определенных вариантах входной элемент содержит трубчатую часть, которая является электроизолирующей. В определенных вариантах входной элемент содержит наружную часть или трубу, которая заключает в себе внутреннюю трубу.

Согласно определенным вариантам осуществления способа, реакционную камеру окружают вакуумной камерой.

Согласно определенным вариантам осуществления, способ содержит: осуществление последовательных само насыщаемых реакций с поверхностью подложки в реакционной камере.

Выше были иллюстрированы различные примеры аспектов и вариантов осуществления, которые не носят ограничительного характера. Рассмотренные выше варианты осуществления изобретения используются просто для пояснения избранных аспектов или этапов, которые могут быть использованы при реализации настоящего изобретения. Некоторые варианты осуществления изобретения могут быть представлены только со ссылкой на определенные аспекты. Следует понимать, что соответствующие варианты осуществления применимы также и к другим аспектам. Могут быть образованы любые подходящие комбинации вариантов осуществления.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано только посредством примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает аппарат, соответствующий определенным вариантам осуществления изобретения,

фиг. 2 изображает аппарат, соответствующий другим вариантам осуществления изобретения

фиг. 3 изображает аппарат фиг. 2 в положении загрузки,

фиг. 4 изображает входной элемент, соответствующий определенным вариантам осуществления изобретения,

фиг. 5 изображает результаты моделирования скорости газовой струи в аппарате, соответствующем определенным вариантам осуществления изобретения,

фиг. 6 схематически изображает аппарат с сужающимся соплом, соответствующий определенным вариантам осуществления изобретения,

фиг. 7 схематически изображает аппарат с сужающимся-расширяющимся соплом, соответствующий определенным вариантам осуществления изобретения

Осуществление изобретения

В последующем описании в качестве примера используется технология атомно-слоевого осаждения АСО.

Специалистам известен механизм роста слоя при АСО. Технология АСО представляет собой специальный метод химического осаждения, основанный на последовательном нанесении по меньшей мере на одну подложку по меньшей мере двух реакционно-активных компонентов - прекурсоров. Базовый цикл АСО осаждения состоит из четырех последовательных этапов: импульса А, удаления А, импульса В и удаления В. Импульс А состоит из подачи паров первого прекурсора, а импульс В - подачи паров другого прекурсора. Для удаления газообразных реакционно-активных побочных продуктов и остаточных молекул реагентов из реакционного пространства во время этапа удаления А и этапа удаления В обычно используют инертный газ и вакуумный насос. Программа осаждения содержит по меньшей мере один цикл осаждения. Циклы осаждения повторяют, пока посредством программы осаждения не будет получена тонкая пленка ли покрытие требуемой толщины. Циклы осаждения также могут быть более простыми или более сложными. Например, циклы могут содержать три или более импульсов подачи паров реагентов, разделенных этапами удаления, или определенные этапы удаления могут быть опущены. Или, если говорить о рассматриваемом в настоящем изобретении плазменном атомно-слоевом осаждении АСО, например, АСО, усиленном плазмой (PEALD, plasma enhanced atomic layer deposition), то одному или более этапам осаждения может помочь необходимая дополнительная энергия для реакций на поверхности посредством подачи плазмы, или один из реакционно-активных прекурсоров может быть заменен энергией плазмы, причем последний вариант приводит к процессам АСО с одним прекурсором. Соответственно последовательность импульсов и удалений может быть разной в зависимости от каждого конкретного случая. Циклы осаждения образуют временную последовательность осаждения, которой управляют посредством логического устройства или микропроцессора. Тонкие пленки, выращенные посредством АСО, отличаются плотностью, отсутствием микроотверстий, и обладают однородной толщиной.

Что касается этапов обработки подложки, то указанную по меньшей мере одну подложку обычно подвергают воздействию разделенных во времени импульсов подачи прекурсоров в реакционном сосуде (или камере), чтобы получить осаждение материала на поверхности подложки за счет последовательных самонасыщаемых реакций с поверхностью подложки. В контексте настоящего изобретения термин АСО заключает в себе все применимые технологии атомно-слоевого осаждения и любые эквиваленты или близкие технологии, например, такие как следующие подтипы АСО: молекулярно-слоевое осаждение МСО (MLD, англ. molecular layer deposition), АСО усиленное плазмой, например, PEALD (англ. plasma enhanced atomic layer deposition), и фотостимулированное АСО (известное также как flash-enhanced ALD или photo-ALD).

Однако, изобретение не ограничивается технологией АСО, но может быть применимо в разнообразных аппаратах для обработки подложек, например, в реакторах химического осаждения из паровой фазы (CVD, chemical vapor deposition) или реакторах для травления, например, атомно-слоевого травления (ALE, atomic layer etching).

На фиг. 1 изображен аппарат 100, соответствующий некоторым вариантам осуществления изобретения. Аппарат 100 представляет собой аппарат для обработки подложки, который может являться, например, реактором плазменного АСО. Аппарат содержит реакционную камеру 130 и подающую линию 115 (или подающее устройство) для ввода плазмы, например, газовой плазмы для мишени 160 осаждения, расположенной в реакционной камере 130. Мишенью 160 осаждения может служить подложка (или полупроводниковая пластина) или пакет подложек.

Аппарат 100 дополнительно содержит линию 145 откачки, которая ведет к вакуумному насосу 150. Реакционная камера 130 может в общем иметь форму цилиндра с закругленным дном, или камера может быть адаптирована для любой другой формы подложки. Линия 145 откачки, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, расположена в закругленном дне реакционной камеры 130. Вакуумный насос 150 создает разрежение для реакционной камеры 130. Аппарат, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, содержит наружную камеру, вакуумную камеру 140 вокруг реакционной камеры 130. Инертный защитный газ можно подавать в промежуточное пространство между вакуумной камерой 140 и реакционной камерой 130. Давление в указанном промежуточном пространстве поддерживается путем накачки газа до более высокого уровня по сравнению с преимущественным давлением в реакционной камере 130. Для организации исходящего течения (инертного газа) из промежуточного пространства может быть использован тот же самый вакуумный насос 150 или другой насос.

Подающая линия 115 для ввода плазмы (или плазменная подающая линия) в реакционную камеру 130 построена от источника плазмы или удаленного источника плазмы. Подача осуществляется от верхней стороны реакционной камеры 130. Компоненты плазмы перемещаются из трубы 125 источника плазмы в направлении вниз. В определенных вариантах осуществления труба 125 источника плазмы образует часть плазменной подающей линии 115. Плазменная подающая линия 115 содержит входной элемент 110, который выполнен с возможностью увеличения скорости газа. В определенных вариантах осуществления входной элемент 110 по ходу движения газа расположен после трубы 125 источника плазмы. В определенных вариантах осуществления входной элемент 110 представляет собой трубчатую часть, внутренний диаметр которой меньше диаметра трубы 125 источника плазмы, которая предшествует входному элементу 110. В определенных вариантах осуществления труба 125 источника плазмы образует часть источника плазмы. В определенных вариантах осуществления между трубой 125 источника плазмы и входным элементом 110 может находиться участок другой трубы.

Когда компоненты плазмы поступают во входной элемент 110, их скорость увеличивается. Время доставки указанных компонентов к мишени 160 осаждения соответственно уменьшается.

Входной элемент 110 может быть сформирован из части наружной трубы 111, которая заключает в себе внутреннюю трубу 112. Наружная труба 111 может быть выполнена, например, из металла. Материалом может служить, к примеру, алюминий или сталь. Это может быть электропроводящая часть. Внутренняя труба 112 может быть химически инертной. В определенных вариантах осуществления внутренняя труба 112 выполнена из кварца. В определенных вариантах внутренняя труба выполнена из сапфира. Внутренняя труба 112 может быть электроизолирующей. Наружная труба 111 в своей нижней части может содержать выступающий внутрь участок, на который опирается внутренняя труба 112. Кроме того, наружная труба 111 в своей верхней части может содержать выступающий наружу участок для крепления входного элемента 110 между участками труб при помощи крепежных средств 113 или аналогичных. Внутренняя труба 112 может представлять собой внутренний вкладыш для наружной трубы 111. Внутренняя труба 112 может образовывать входной вкладыш струйного сопла.

Согласно определенным вариантам осуществления, входной элемент 110 в своей верхней части содержит впускное отверстие для приема компонентов плазмы внутрь внутренней трубы 112. Внутренняя труба 112 обеспечивает прямой цилиндрический канал, чтобы компоненты плазмы могли течь вниз до тех пор, пока не будут высвобождены из выпускного отверстия внутренней трубы 112 в нижней части входного элемента 110 с увеличенной скоростью в реакционную камеру 130. В определенных вариантах осуществления, как показано на фиг. 1, при выходе компонентов плазмы внутрь реакционной камеры 130, указанные компоненты испытывают скачкообразное расширение пути движения. Соответственно, согласно определенным вариантам осуществления, путь движения компонентов после указанного расширения ограничен с боковых сторон цилиндрической стенкой реакционной камеры 130.

На фиг. 2 изображен аппарат 200, соответствующий определенным вариантам осуществления изобретения. Аппарат 200 и его работа в целом соответствуют устройству и работе аппарата 100. Следовательно, при описании аппарата 200 можно ссылаться на предшествующее описание. Однако, в конструкции, изображенной на фиг. 2, представлены дополнительные отличительные признаки, касающиеся загрузки и выгрузки подложек.

Питающий элемент 221 изменяемой формы расположен между входным элементом 110 и мишенью 160 осаждения. Питающий элемент 221 может находиться в закрытом состоянии для режима обработки подложки, например, плазменным АСО, и в открытом состоянии для режима загрузки подложки. При закрытом состоянии питающий элемент 221 выдвинут, а при открытом состоянии - убран. Закрытое состояние изображено на фиг. 2, а открытое состояние - на фиг. 3.

Питающий элемент 221 изменяемой формы содержит набор вложенных суб-элементов или кольцевых элементов, которые можно перемещать, чтобы они двигались внутри друг друга. В конструкции, изображенной на фиг. 2 и 3, число таких суб-элементов равно двум. Суб-элементы 201 и 202 образуют телескопическую конструкцию. В примере фиг. 2 и 3 верхний суб-элемент 201 прикреплен к стенке вакуумной камеры 140. Крепление может быть к верхней стенке вакуумной камеры 140 или к другому подходящему месту в зависимости от варианта осуществления. Согласно другим вариантам осуществления, верхний суб-элемент может быть прикреплен к выходу входного элемента 110. Таким образом вместо скачкообразного расширения может быть обеспечен постепенно расширяющийся путь движения плазмы от входного элемента 110 вовнутрь реакционной камеры 130. В определенных вариантах осуществления, таких, что показаны на фиг. 2 и 3, нижний суб-элемент 202 либо закрывает промежуток между собой и реакционной камерой 130 (или стенкой реакционной камеры), как показано на фиг. 2, либо обеспечивает загрузочный промежуток для загрузки подложки в реакционную камеру, как показано на фиг. 3.

Как показано на фиг. 3, убираемый рычаг подъемника 190 прикреплен к питающему элементу 221 изменяемой формы, или соединен с питающим элементом. Подъемник 190 приводит в действие питающий элемент 221 изменяемой формы. Подложку 260 (или пакет подложек) загружают в реакционную камеру 130 через загрузочный порт 205 посредством загрузчика 206 (концевого захвата, загрузочного робота или подобного устройства) через загрузочный промежуток, образованный в вертикальном направлении питающим элементом 221 изменяемой формы, приведенным в открытое состояние.

Компоненты плазмы движутся в виде вертикального потока из источника плазмы через трубу 125 источника плазмы и через входной элемент 110 с увеличивающейся скоростью к выпускному отверстию входного элемента 110, а из элемента по постепенно расширяющемуся пути к мишени 160 осаждения.

В определенных вариантах осуществления предусмотрен ввод потока 235 инертного защитного газа в вертикальном направлении вниз, вокруг входного элемента 110 (фиг. 2).

Фиг. 4 изображает входной элемент 110, соответствующий определенным вариантам осуществления. Входной элемент 110 содержит наружную трубу 111, которая заключает в себе внутреннюю трубу или входной вкладыш 112. Как вариант, входной элемент 110 содержит отверстие 114, которое проходит радиально сквозь наружную трубу 111 по меньшей мере с одной стороны (но не сквозь внутреннюю трубу 112) для наблюдения за плазмой в боковом направлении. В определенных вариантах осуществления в отверстии 114 располагают датчик 118 давления.

На фиг. 5 изображены результаты моделирования скорости газа в аппарате в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Аппарат относится к типу, показанному на предшествующих фиг. 1-3, особенно на фиг. 2-3. Соответственно аппарат содержит трубу 125 источника плазмы, за которой следует входной элемент (с показанной внутренней трубой 112), внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра трубы 125. За входным элементом следует объем расширения (элемент 121 или подобный), который расширяется в направлении мишени 160 осаждения в реакционную камеру 130. Для целей моделирования труба 125 источника плазмы имела диаметр 22 мм, внутренняя труба 112 имела внутренний диаметр 15 мм. Отмечено, что скорость газа увеличивалась не только внутри трубы 112, но также и на сравнительно большом расстоянии после трубы 112 вплоть до мишени 160 осаждения.

На фиг. 6 схематически изображен аппарат, соответствующий определенным вариантам осуществления изобретения. В указанных вариантах входной элемент 110 (см. предшествующие фиг. 1-4) реализован в виде сужающегося сопла 605. В варианте фиг. 6 реагент плазмы (или образованные компоненты плазмы) поступает в сопловую часть 112' (как показано стрелкой 601). Сопловая часть 112' может быть в других отношениях подобна внутренней трубе или входному вкладышу 112 предшествующих конструкций, но вместо канала с неизменной геометрией и диаметром, сопловая часть 112' обеспечивает сужающийся канал. В качестве примера, сопловая часть 112' может представлять собой перевернутый усеченный конус 112', который образует сужающийся канал.

В сужающемся канале, образованном сопловой частью 112', скорость газа увеличивается. Сопловая часть 112' на своем конце, обращенном к реакционной камере, содержит скачкообразное расширение канала (пути движения плазмы). В данной точке компоненты плазмы высвобождаются с увеличенной скоростью в направлении мишени 160 осаждения (в реакционной камере 130), как показывают стрелки 602. Подачу неплазменных прекурсоров в реакционную камеру 130 организуют по другому пути (т.е. пути, который не проходит через сужающееся сопловое устройство 605). В определенных вариантах осуществления подачу неплазменных прекурсоров организуют (после сужающегося соплового устройства 605) с боковой стороны или боковых сторон реакционной камеры 130, в то время как втекание компонентов плазмы в реакционную камеру происходит с верхней стороны реакционной камеры.

На фиг. 7 схематически изображен аппарат, соответствующий определенным другим вариантам осуществления изобретения. В указанных вариантах вместо сужающегося соплового устройства 605 аппарат содержит сужающееся-расширяющееся сопловое устройство 705. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 7, реагент плазмы (или образованные компоненты плазмы) поступает в сопловую часть 112" (как показано стрелкой 701). Сопловая часть 112" может быть в других отношениях подобна сопловой части 112', но вместо просто сужающегося канала, образованного частью 112', сопловая часть 112" обеспечивает сужающийся канал, за которым следует расширяющийся (в объеме) канал. Согласно определенным вариантам осуществления, сужающийся и расширяющийся участки канала содержат между собой переходный участок, который обеспечивает ступенчатое расширение канала (пути движения плазмы). Указанное ступенчатое расширение служит для того, чтобы предотвратить рекомбинацию плазмы за счет столкновений с боковыми стенками канала. В качестве примера, сопловая часть 112" может представлять собой перевернутый усеченный конус, который образует сужающийся канал для течения плазмы, за которым следует другой усеченный конус 221', который образует расширяющийся канал для течения плазмы. Скорость газа увеличивается внутри сужающегося канала, образуемого сопловой частью 112". В переходной зоне между сужающимся и расширяющимся каналами компоненты плазмы высвобождаются с увеличенной скоростью в направлении мишени 160 осаждения (расположенной в реакционной камере 130), как показано стрелками 702. Подачу неплазменных прекурсоров в реакционную камеру 130 организуют по другому пути (т.е. пути, который не проходит через сужающееся-расширяющееся сопловое устройство 705). В определенных вариантах осуществления подачу неплазменных прекурсоров организуют (после сужающегося-расширяющегося соплового устройства 705) с боковой стороны или боковых сторон реакционной камеры 130, в то время как втекание компонентов плазмы в реакционную камеру происходит с верхней стороны реакционной камеры. С сужающимся-расширяющимся сопловым устройством 705 возможно даже получение сверхзвуковой газовой струи.

Принцип сужающегося сопла и принцип сужающегося-расширяющегося сопла, представленные в вариантах осуществления, изображенных на фиг. 6 и 7, применимы во всех других рассмотренных вариантах осуществления изобретения. Аналогично, принципы других вариантов осуществления применимы в вариантах фиг. 6 и 7.

Далее, без ограничения объема и интерпретации пунктов формулы изобретения, можно сказать об определенных технических эффектах одного или более раскрытых в описании примеров осуществления изобретения. Технический эффект заключается в обеспечении улучшенной доставки реакционно-активных компонентов к мишени осаждения. Дополнительный технический эффект заключается в формировании химически стойкого барьерного слоя между металлическими частями и компонентами плазмы.

Вышеприведенное описание предоставлено посредством не носящих ограничительного характера примеров конкретных реализаций или вариантов осуществления изобретения, и посредством полного и информативного описания варианта, который в настоящее время считается наилучшим для осуществления изобретения. Однако для специалистов должно быть понятно, что изобретение не ограничено деталями представленных вариантов осуществления, и может быть реализовано в других вариантах с использованием эквивалентных средств без отступления от характеристик изобретения.

Кроме того, некоторые из принципов раскрытых вариантов осуществления изобретения могут быть эффективно использованы без соответствующего использования других принципов. В сущности, вышеприведенное описание следует рассматривать просто как иллюстрацию принципов настоящего изобретения, а не как ограничение. Поэтому объем изобретения ограничен только пунктами прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к способам для обработки подложек и к соответствующему аппарату. В частности, изобретение относится к реакторам для плазменного атомно-слоевого осаждения. Предлагается аппарат (100) для обработки подложек и соответствующий способ, содержащий реакционную камеру (130) и плазменную подающую линию (115), по которой компоненты плазмы вводят в реакционную камеру (130) для мишени (160) осаждения. Плазменная подающая линия (115) содержит съемный входной элемент (110), выполненный с возможностью увеличения скорости газовой струи. Съемный входной элемент (110) образован наружной трубой, которая заключает в себе трубчатый входной вкладыш, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра подающей линии. Технический результат изобретения заключается в обеспечении улучшенной доставки реакционно-активных компонентов к мишени осаждения, а также в формировании химически стойкого барьерного слоя между металлическими частями и компонентами плазмы. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Аппарат для обработки подложек, выполненный с возможностью введения плазмы в реакционную камеру, содержащий:

- реакционную камеру,

- плазменную подающую линию для ввода компонентов плазмы в реакционную камеру для мишени осаждения, причем

плазменная подающая линия содержит съемный входной элемент, выполненный с возможностью увеличения скорости газовой струи,

при этом съемный входной элемент образован наружной трубой, которая заключает в себе трубчатый входной вкладыш, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра подающей линии.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что входной элемент содержит трубчатую часть, которая является химически инертной.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что входной элемент содержит трубчатую часть, которая является электроизолирующей.

4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что входной элемент содержит съемный трубчатый входной вкладыш.

5. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что содержит вакуумную камеру, окружающую реакционную камеру.

6. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что содержит сужающееся сопло или сужающееся-расширяющееся сопло для увеличения скорости газовой струи.

7. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью осуществления последовательных самонасыщаемых реакций с поверхностью подложки в реакционной камере.

8. Способ для введения плазмы в реакционную камеру, содержащий:

- ввод компонентов плазмы через плазменную подающую линию в

реакционную камеру для мишени осаждения в аппарате для обработки подложек,

и

- увеличение скорости газовой струи внутри плазменной подающей линии посредством съемного входного элемента,

при этом съемный входной элемент образован наружной трубой, которая заключает в себе трубчатый входной вкладыш, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра подающей линии.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что входной элемент содержит трубчатую часть, которая является химически инертной.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что входной элемент содержит трубчатую часть, которая является электроизолирующей.

11. Способ по п. 8, отличающийся тем, что входной элемент содержит съемный трубчатый входной вкладыш.

12. Способ по п. 8, отличающийся тем, что реакционную камеру окружают вакуумной камерой.

13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что содержит осуществление последовательных самонасыщаемых реакций с поверхностью подложки в реакционной камере.