Устройство для обработки изделий в вакууме Советский патент 1990 года по МПК C23C14/00 

Из бретение относится к области вакуу юй технологии обработки изделий, например в микроэлектронике для очистки и травления слоев материалов подложеко

Известно устройство дпя 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 магнитовв Коаксиальные кольца подключены к отрицательному полюсу системы электропитания, а анод - к положительному При подаче газа через систему подачи газа и напряжения от системы электропитания между анодом и коаксиальными кольцами возбуждается разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях, локализованный в пространстве

4 4 4 между коаксиальными кольцами. Ионы газового разряда двигаются в направлении подложки и производят ее бомбардировкуо 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, при этом ухудшается равномерность обработки. Это приводит к необходимости обеспечения определениого вида движения держателя с изделием относительно устройства Наиболеебллзким по технической сущности к изобретению является устройство для обработки изделий в вакууме, содержшчее магнитную систему, выполненную в ви/де коаксиально расположенных магнитов и полюсных наконечников, размещенную мелоду магнита|мн тороидальную разрядную камеру с I анодом и газовым коллектором, катод, установленный за тороидальной камерой со стороны выходных отверстий газового коллектора, и систему элек тропитаниЯо При этом ка.тод и газовый коллектор электрически соединены с магнитной системойо Между анодом и катодом в разрядной камере возбуждается разряд в газе, поступающем чере газовый коллектор. Часть ионов газового разряда используется для поддер жания разряда, ,а другая часть ионов для обработки изделий, закрепленных на дерл ателео Разряд локализован в области скрещенных электрическом меж ду анодом и катодом и магрштном, создаваемом магнитной системой полей в разрядной камере о Благодаря подаче газа через газовый коллектор непосредственно в разрядную камеру и в ра рядную область, давление газа в области обрабатываемых изделий ниже, чем давление в реакционной камере Однако з ачительная часть ионов газо вого разряда, интенсивно бомбардируя сторону катода, обратную держателю, для поддержания разряда сильно распт шяет ее о Распыленш11е атомы материала катода.загрязняют обрабатывающий поток ионов и, осазкдалсь на изделиях ухудшают качество обработки их/изделнй) ионным пучкомо Наблюдается также расвдшеьше различных поверхностей 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 Hiineiibi в сильном поперечном движению ненов магнитном поле Целью изобретения является повы шеиие качества обработки за счет уменьшения загрязнения подпожек продуктами распыления оснастки устройства и повьшение производительности за счет интенсйфикаьщи разряда Поставленная цель достигается тем что в устройстве для обработки изделий в вакууме, содержащем магнитную систему, выполненную в виде коаксиально расположенных магнитов и полюсных наконечников, размещенную меж ду магнитами тороидальную разрядную камеру с анодом и газовым коллектором, катод, установленшлй за тороидальной, камерой со стороны выходных отверстий газового коллектора, и систему электропитания, одноименные полюса магнитов ориентированы в одну сторону, полюсные наконечьшкй размещены на противоположных торцах мап-штов, а анод выполнен в виде колец, расположенных коаксиально магнитам Устройство схематически изображено на чертежео Устройство содержит коаксиальные магниты 1 и 2 и полюсные наконечники 3 и 4, расположенные с противоположных торцов магнитов, составляющие магнитную систему устройства Между коаксиальны1-1и магнитами размещена торо-: идальнаяразрядная камера 5, в которой расположены анод 6, выполненный в виде двух коаксиальных колец, и газовый коллектор 7, соединенный с системой 8 подачи газао Между держателем 9 обрабатываемых изделий и полюсными наконечниками 3 размещен катод 10, подключенный к отрицательному полюсу системы П электр01штания. Устройство работает следующим образомТехнологическая камера, в которой размещается устройство, откачивается до давления порядка 0,0001 Па, а затем по системе 8 подачи газа подают газ в разрядную камеру 5 и устанавливают необходимый его расход через газовый коллектор 7 о На анод 6 и катод 10 подают постоянное напрюкение от системы 11 электропитания, при этом магнитная система из коаксиальных мап-штов 1 и 2 и полюсных нш опечников 3 и 4 и газовый коллектор 7 могут быть под плавающим потенциалом оторванными от системы 1I электропитания или могут быть подключены к системе 1I электропитаьшя через балластные сопротивления или ополнительные источ1-шки электропита-. ния о В результате подачи газа и напряжения в разрядной камере 5 возбу;хдается разряд, локализованный между коаксиальными кольцами анода 6 в скрещенных электрическом и магнитном полях. Ионы газового разряда

5

жутся в сторону катода 10 и, достигая держателя 9, производят обработку закрепленных на держателе издеЛИЙ о

Электроизолированный, 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 сравнегшю с обпщм 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 режимь работы устройства за счет подачи на электроды различных потенциалов относительно друг друга и держателя 9, что расширяет технологические возможност устройствао

Магнитная система устройства создает магнитное поле, силовые линии которого между коаксиальными кольцами анода 6 параллельны оси устрой4417 :6

ствао Электронь;, дрейфующие как по . азимуту мелсду коаксиальными кольцами анода 6, так и по магнитным силовым линиям, частично увлекаются ионным

потоком, распространяющимся вдоль j магнитных силовых ли1шй в сторону катода 10 и держателя 9, что нейтрализует положительный заряд ионного

Q пучка Улучшение условий нейтрализации заряда пучка позволяет исключить возникновение катодных пятен Отсутствует и интенсивное распыление катода 10о Большинство ионов проходит

5 к держателю 9, Таким образом, уро- i вень загрязнений обрабатываемых из- делий значительно сштасается, повышается качество обработки изделий

Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность обра0ботки изделий в вакууме, повысить коэффициент использования гаэа, расширить технологические возможности, улучшить качество обработки изделий

Сравнительные испытания предла5гаемого устройства и устройства по схеме прототипа показали, что при давлении аргона О,1 Па и расстоянии от устройства до обрабатываемого

0 изделия (кремгшевой подложки, покрытой окислом), равном 100 мм, скорости распыления двуокиси кремния у известного устройства и по изобретению ;соответственно 150 А/мин и 900 А/мин при напряжениях и токах разрядов со5ответственно I кВ, 25 мА и 1 кВ, 150 мАо

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 а- ю 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.