УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ Советский патент 1995 года по МПК H01L21/302 C23C14/02 

Изобретение относится к области плазмохимического травления и может быть использовано в электронной технике при изготовлении изделий микроэлектроники.

Целью изобретения является повышение скорости ионно-плазменной обработки и уменьшение загрязнения обрабатываемого изделия продуктами распыления электродов разрядной камеры.

На чертеже показано устройство для ионно-плазменной обработки.

Устройство содержит вакуумную камеру в виде прямоугольного параллелепипеда 1 и пристыкованной к нему цилиндрической части камеры 2. В камере 1 расположены ВЧ плоский электрод 3 с отверстием в его геометрическом центре, размер которого превышает диаметр отверстия в плоском заземленном промежуточном электроде 4, размещенном параллельно электроду 3, а также дополнительный плоский электрод 5, размещенный на противоположном торце камеры. В цилиндрической части вакуумной камеры 2 размещен подложкодержатель 6 с расположенным на нем обрабатываемым изделием 7. ВЧ-электрод 3 и подложкодержатель 6 подключены к двум независимым источникам 8 и 9 ВЧ-напряжения. Дополнительный электрод 5 может быть заземлен или подключен к потенциалу Земли через конденсатор переменной емкости с верхним пределом регулирования, на порядок превышающим конструктивную емкость данного дополнительного электрода 5 на заземленные элементы вакуумной камеры. Вакуумная камера в месте расположения ВЧ-электрода 3 и разрядного электрода 5 охвачена двумя группами магнитных катушек 10, причем катушки каждой группы подключены к независимым источникам питания.

Устройство для ионно-плазменной обработки работает следующим образом.

После откачки в вакуумную камеру напускают рабочую смесь газов. Включают источники питания магнитных катушек 10 и источник 8 ВЧ-напряжения, соединенный с ВЧ-электродом. При этом над промежуточным электродом 4 возбуждается ВЧ-разряд в скрещенных переменном электрическом и постоянном магнитном полях, который является источником химически активных радикалов, распространяющихся через отверстие в промежуточном электроде 4 в область пространства к подложкодержателю 6. Включают источник 9 ВЧ-напряжения, соединенный с подложкодержателем 6. В цилиндрической части вакуумной камеры 2 в пространстве над обрабатываемым изделием 7 возбуждается ВЧ-разряд, являющийся источником ионов, ускоряющихся в электрическом поле слоя объемного заряда у подложкодержателя к изделию 7. Регулируя ВЧ-мощность в разряде над промежуточным электродом 4 и токи в магнитных катушках 10, а также независимо ВЧ-мощность в разряде под промежуточным электродом 4, устанавливают требуемую скорость ионно-плазменной обработки при заданной анизотропии и селективности.

Данная конструкция обеспечивает локализацию ВЧ-разряда источника химически активных радикалов в теневых областях между верхним и разрядным электродами вне отверстия в промежуточном электроде, что уменьшает влияние двух разрядов по обе стороны от этого электрода.

Снижается величина электрического поля и коэффициента поперечной диффузии плазмы за счет воздействия на разрядный промежуток магнитным полем, скрещенным с ВЧ-электрическим. В результате повышается эффективность процессов диссоциации и возбуждения молекул рабочего вещества электронным ударом за счет уменьшения энергии электронов до величины, оптимальной для указанных процессов, и уменьшается распыление верхнего и разрядного электродов и загрязнение поверхности обрабатываемого изделия вследствие понижения энергии ионного потока.

Уменьшается распыление противостоящей обрабатываемому изделию части разрядного электрода, так как его площадь из-за отсутствия отверстия в нем больше площади верхнего электрода, а в разряде источнике химически активных радикалов, устанавливается такое распределение потоков частиц, при котором под отрицательным потенциалом автосмещения оказывается верхний электрод, не проецирующийся непосредственно на обрабатываемое изделие. В результате дополнительно снижается загрязнение последнего.

Дополнительно уменьшается связь разряда над промежуточным электродом и разряда-источника заряженной компоненты в области у нижнего электрода вследствие действия поперечной по направлению к потоку плазмы составляющей магнитного поля, возникающей при синфазном включении ближних катушек.

В результате в области пространства, не проецирующейся непосредственно на обрабатываемое изделие, обеспечивается локализация ВЧ-разряда с параметрами, оптимальными для генерации химически активных нейтральных радикалов, а также достигается независимое управление параметрами этого разряда и разряда у обрабатываемого изделия, который является источником заряженной компоненты, ответственной за анизотропию ионно-плазменной обработки. Поэтому в данном устройстве всегда может быть создана плазма оптимального для заданного технического процесса состава, т.е. обеспечена максимальная скорость травления.

Кроме того, в данном устройстве сведено к минимуму загрязнение обрабатываемого изделия за счет распыления противостоящих ему электродов.

По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет в 1,5-2,0 раза повысить скорость ионно-плазменной обработки за счет оптимизации процесса генерации химически активных радикалов. Кроме того, ожидается более чем двухкратное снижение степени загрязнения поверхности обрабатываемого изделия, обусловленное локализацией ВЧ-разряда источника химически активных радикалов, возбуждаемого в зоне, размещенной вне прямой видимости с обрабатываемым изделием.

Изобретение относится к области ионно-плазменной обработки и может найти применение в микроэлектронике при производстве интегральных схем. Целью изобретения является повышение скорости ионно-плазменной обработки (ИПО) и уменьшение загрязнения обрабатываемого изделия (И) продуктами распыления электродов (Э) разрядной камеры (К). Для достижения поставленной цели вакуумная К выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда 1 и пристыкованной к нему цилиндрической части К 2. В прямоугольной К расположены ВЧ-плоский Э 3 с отверстием, размер которого превышает диаметр отверстия в плоском промежуточном Э 4, размещенном параллельно Э 3, а также дополнительный плоский Э 5, размещенный на противоположном торце К. В цилиндрической К размещен подложкодержатель 6 изделия 7. Э 3 и подложкодержатель 6 подключены к независимым источникам 8 и 9. К 1 в месте размещения Э 3 Э 5 охвачена двумя группами катушек 10, подключенных к источникам питания. Данная контрукция обеспечивает локализацию ВЧ-разряда с параметрами, оптимальными для генерации химически активных нейтральных радикалов. Кроме того, достигается независимое управление параметрами этого разряда и разряда у И, который является источником заряженной компоненты, ответственной за анизотропию ИПО. Устройство позволяет 1,5 2,0 раза повысить скорость ИПО за счет оптимизации процесса генерации химически активных радикалов. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ, содержащее вакуумную камеру, в которой размещены разрядные электроды, подключенные к двум независимым источникам ВЧ-напряжения и разделенные промежуточным заземленным электродом с отверстием, при этом обрабатываемое изделие размещено на одном из разрядных электродов против отверстия промежуточного электрода, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости ионно-плазменной обработки и уменьшения степени загрязнения обрабатываемого изделия, оно снабжено дополнительным электродом, размещенным на противоположном торце камеры, камера выполнена в виде параллелепипеда, охватывающего разрядный, промежуточный и дополнительный электрод, формы которых повторяет сечение камеры, и присоединенного к нему цилиндра соосно с отверстием промежуточного электрода, в котором размещен разрядный электрод с изделием, причем отверстие промежуточного электрода меньше диаметра разрядного электрода, а вакуумная камера в месте расположения разрядного и дополнительного электродов охвачена двумя группами электромагнитных катушек, каждая группа которых подключена к независимым источникам питания.