Установка для плазменной обработки материалов с системой регламентной чистки Советский патент 1992 года по МПК B08B3/08 

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к оборудованию для плазменного травления функциональных слоев в интегральных схемах.

В процессах плазменного травления различных материалов, и особенно алюминия, на внутренних поверхностях реакторов скапливаются загрязнения, являющиеся продуктами химической реакции в плазме рабочего газа. Постепенно отслаиваясь, эти загрязнения в виде микрочастиц попадают на обрабатываемую подложку, что приводит к появлению брака. Помимо этого, накопление на внутренних поверхностях реактора загрязнений приводит к ухудшению воспроизводимости технологических параметров процесса травления материалов что также снижает выход годных изделий. Таким образом, по мере накопления загрязнений внутри реактора, должна проводиться его регламентная чистка,

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является установка для плазменного травления, которая содержит реактор, низкотемпературную ловушку, расположенную между реактором и средствами откачки, ва- куумно-откачную систему, трубопроводы и клапаны для подачи в реактор и низкотемпературную ловушку очищающих реагентов.

Система трубопроводов и клапанов позволяет подавать в реактор через отверстия в верхнем электроде горячую воду или пар, которые растворяют загрязнения, скапли- вающиес я в процессе плазменного травления материалов на внутренних поверхностях реактора. При этом раство 400 О 00 VI vl

ренные водой загрязнений поступают через сливное отверстие в дне реактора в низкотемпературную ловушку, где замораживаются. В установке предусмотрен клапан для герметичного разделения объемов низкотемпературной ловушки и реактора, а также трубопроводы и клапаны подачи и удаления очищающих реагентов для очистки низкотемпературной ловушки, что позволяет про- водитрегламентнуючистку

низкотемпературной ловушки независимо от реактора. Указанная выше система трубопроводов и клапанов служит также для подачи в реактор и низкотемпературную ловушку нагретого азота, который их осушает.

Недостатком прототипа является невысокая эффективность очистки внутренних поверхностей реактора. Неполностью удаленные загрязнения являются источником твердых частиц, попадающих на подложку и приводящих к браку Этот недостаток обусловлен тем, что в конструкции прототипа количество подаваемой в реактор воды ограничивается возможностями низкотемпературной ловушки по ее вымораживанию. Кроме того, при подаче в реактор горячей воды или пара через отверстия в верхнем электроде не обеспечивается очистка некоторых участков внутренних поверхностей реактора, так как происходит лишь частичное заполнение его водой.

Целью изобретения является повышение качества очистки реактора.

Указанная цель достигается тем, что в установке содержащей реактор и низкотемпературную ловушку, имеющие патрубки с запорными органами в верхних и нижних частях реактора и ловушки, связанную с ловушкой посредством трубопровода с запор- ным органом, систему откачки, причем ловушка связана с нижним патрубком реактора посредством трубопровода и систему подачи очищающих реагентов, имеющую напорные трубопроводы для связи с одним из патрубков реактора и ловушки, система подачи очищающих реагентов имеет сливную магистраль, связанную посредством запорных органов с верхними патрубками реактора и ловушки, напорные трубопроводы связаны с нижними патрубками реактора и ловушки, трубопровод, соединяющий нижний патрубок реактора и ловушку, имеет запорный орган для обеспечения независимой прокачки реагентов через реактор и ловушку, причем, каждый напорный трубопровод связан посредством запорного органа со сливной магистралью для обеспечения слива реагентов самотеком из реактора и ловушки. Для повышения качества очистки реактора система регламентной очистки дополнительно содержит узел механической очистки реактора, имеющий смонтированный на корпусе последнего и сообщающийся с ним герметичный полый

корпус, размещенный в полом корпусе рабочий орган механического воздействия на внутреннюю поверхность реактора и привод рабочего органа для перемещения его из полого корпуса внутрь реактора и обеспечения рабочего движения этого органа, причем полый корпус узла механической очистки имеет вакуумный затвор для изоляции от полости реактора.

На фиг. 1 схематически изображена

конструкция установки для плазменной обработки материалов с системой регламентной чистки; на фиг. 2 - конструкция узла механической очистки реактора; на. фиг. 3 - конструкция узла механической очистки реактора, рабочий орган которого выполнен в виде волновода ультразвуковых колебаний. Установка для плазменного травления материалов с системой регламентной очистки содержит реактор 1, в состав которого

входят вакуумная камера 2 с размещенными в ней электродом-держателем пластины с обрабатываемым материалом 3 и противоположным электродом 4, система подачи рабочих газов 5. К днищу реактора и к верхней

его части присоединены соответственно напорный 6 и сливной 7 патрубки. Установка также содержит средства откачки 9 и 10, расположенную между вакуумной камерой 2 и насосом 9, низкотемпературную ловушку 11 с запорными органами (вакуумными клапанами) 12,13. В установке имеется также система подачи в реактор 1 и в низкотем- пературную ловушку 11 очищающих реагентов. Она содержит трубопроводы, запорные органы (вакуумные клапаны) 14-17, клапаны 18-22 и нагреватель 23 для нагрева подаваемых в устройство очищающих реагентов. Установка также дополнительно снабжена узлом 24 для механической очистки реактора 1. Этот узел 24 содержит герметичный полый корпус 25, внутренняя полость которого соединена с объемом реактора 1 при помощи окна 26, выполненного в стенке реактора 1. В состав узла 24 входит

вакуумный затвор 27, с помощью которого внутренняя полость герметичного корпуса 26 может быть изолирована от объема реактора 1, Узел 24 может быть реализован в виде, показанном на фиг. 2. В этом случае,

в корпусе 25 размещен вал 28, со щеткой 29 и с приводом вращения 30. Корпус 25 герметизирован в месте входа в него вала 28 вводом вращения 31. Вал 28 соединен с приводами продольного 32 и поперечного

33 перемещения. Возможна реализация узла 24 в виде, показанном на фиг, 3. В этом случае в корпусе 25 размещен волновод 34, соединенный с источником ультразвуковых колебаний 35, связанный с приводами продольного 32 и поперечного 33 перемеще- ния.

Очистку проводят следующим образом. После завершения технологического процесса травления вакуумные клапаны 12 и 13 закрывают, вакуумные насосы 9 и 10 отклю- чают, в низкотемпературную ловушку 11 и в вакуумную камеру 2 напускают азот или воздух для достижения в них атмосферного давления.

Очистка реактора 1 и низкотемператур- ной ловушки 11 может проводиться независимо.

При очистке ловушки 11 выполняют следующую последовательность действий. Включают нагреватель 23, по трубопроводу, через клапаны 18 и 16 в низкотемпературную ловушку 11 подают горячую воду. Вода проходит через ловушку 11, очищая ее от загрязнений, и через клапаны 14 и 21, по трубопроводам, попадает в слив на очистку и регенерацию. После удаления загрязнений клапаны 18 и 21 закрывают, открывают клапаны 20 и 22. Отработанная вода из низкотемпературной ловушки поступает самотеком в слив. После этого клапан 20 закрывают, открывают клапан 19 и в ловушку 1 i подают нагретый азот для удаления из нее остатков влаги. Отработанный азот удаляют по трубопроводу через клапан 22. Затем клапаны 19, 16, 14, 22 закрывают, низкотемпературная ловушка 11 готова к дальнейшей эксплуатации в составе устройства.

Очистку реактора проводят следующим образом. Включают нагреватель 23. Через клапан 18, 15, трубопровод и патрубок 6 горячая вода поступает в реактор 1 и полностью заполняет его. Отработанная вода из реактора выходит через патрубок 7 в верхней части реактора и далее по трубопроводу через клапаны 17 и 21 поступает в слив. В этом режиме протока, когда через запол ненный реактор проходит вода, включают в работу узел 24 для механической очистки реактора 1, При использовании узла 24, кон- струкция которого показана на фиг. 2, открывают вакуумный затвор 27, при этом внутренняя полость герметичного корпуса 25 будет сообщаться с объемом реактора 1. Через окно 26 в стенке реактора 1 в реактор 1 вводят при помощи привода 32 вал 28 с прикрепленной к нему щеткой 29 Включают привод 30, который вращает вал 28 со щеткой 29. Приводы 32 и 33 перемещают вал 28 со щеткой 29 вдоль очищаемых поверхностей реактора 1: при этом щетка 9 счищает загрязнения с этих поверхностей. По окончании очистки привод 30 отключают, вал 28 со щеткой 29 отводят внутрь корпуса 25. При использовании узла 24, конструкция которого показана на фиг. 3, открывают вакуумный затвор 27, через окно 26 в реактор 1 вводят при помощи привода продольного перемещения 32 волновод 34. Включают генератор ультразвуковых колебаний 35, волновод 34 перемещают вдоль очищаемых поверхностей реактора 1 приводами 32 тЗЗ. При этом ультразвуковые колебания, возникающие в воде, оказывают механическое воздействие на внутренние поверхности реактора 1 и обеспечивают очистку их от загрязнений. По окончании очистки генератор 35 отключают, волновод 34 отводят внутрь корпуса 25. После этого клапан 18 и 21 закрывают, открывают клапаны 20 и 22 и вода из реактора удаляется самотеком через патрубок 6, клапаны 15 и 20 по трубопроводам в слив После слива воды клапан 20 закрывают, клапан 19 открывают и подают в реактор 1 нагретый азот для осушки его внутренних поверхностей. Отработанный азот поступает из реактора 1 через патрубок 7, 17 и 22 по трубопроводам в вытяжную систему После окончания осушки реактора 1 все клапаны закрывают, нагреватель 23 выключают, реактор установки для плазменного травления материалов с системой регламентной чистки готов к проведению технологического процесса плазменного травления

То, что система подачи очищающих реагентов имеет сливные трубопроводы с запорными органами, связанные с верхними патрубками реактора и ловушки, напорные трубопроводы, с запорными органами, связанные с нижними патрубками реактора и ловушки, причем каждый напорный трубопровод связан со сливной магистралью для обеспечения слива реагентов из реактора и ловушки самотеком, существенно повышает эффективность очистки внутренних поверхностей реактора от загрязнений, так как растворение загрязнений происходит при заполнении растворителем всего обье- ма реактора и растворенные загрязнения за с«ет протока быстро удаляются из реактора. Заполнение всего обьема реактора очищающим реагентом с последующим сливом этого реагента самотеком улучшает условия очистки внутренних поверхностей реактора, так как исключает возможность образования в реакторе полостей, в которые не попадает очищающий реагент Помимо этого, то, что трубопровод, соединяющий нижний патрубок реактора и ловушку имеет

запорный орган для обеспечения возможности независимости подачи очищающих реагентов в реактор и в ловушку, в которой концентрация загрязнений выше, позволяет защитить реактор от дополнительного загрязнения. Более эффективная очистка реактора позволяет, в свою очередь, существенно повысить процент выхода годных выпускаемой продукции за счет снижения в реакторе концентрации загрязняющих подложки частиц. Кроме того, повышается безопасность труда обслуживающего персонала, так как при чистке реактора без его вскрытия исключается попадание токсичных и канцерогенных веществ в атмосферу производственного помещения. Увеличивается срок службы вакуумных насосов благодаря более полной очистке вымораживающей ловушки,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Установка для плазменной обработки материалов с системой регламентной очистки, содержащая реактор и низкотемпературную ловушку, имеющие Ьатрубки с запорными органами в верхней и нижней части реактора и ловушки, связанную с ловушкой посредством трубопровода с запор- ным органом систему откачки, причем ловушка связана с нижним патрубком реактора посредством трубопровода, и систему подачи очищающих реагентов, имеющую напорные трубопроводы для связи с одним

p.. + ™№

&д;:/лг .,

,

.

,(:

I

i

#А.

iX;KЙНЭЙй :

.; . н ,-/. 1. j,i И- С : V. :

(-,.

из патрубков реактора и ловушки, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества очистки, система подачи очищающих реагентов имеет сливную магистраль,

связанную посредством запорных органов с верхними патрубками реактора и ловушки, напорные трубопроводы связаны с нижними патрубками реактора и ловушки, трубопровод, соединяющий нижний патрубок

реактора и ловушку, имеет запорный орган для обеспечения возможности независимой прокачки реагентов через реактор и ловушку, причем каждый напорный трубопровод связан посредством запорного органа со

сливной магистралью для обеспечения слива реагентов самотеком из реактора и ловушки.

2. Установка по п, 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что система регламентной очистки дополнительно содержит узел механической очистки реактора, имеющий смонтированный на корпусе последнего и сообщенный с ним герметичный полый корпус, размещенный в полом корпусе рабочий орган механического воздействия на внутреннюю поверхность реактора и привод рабочего органа для перемещения его из полого корпуса внутрь реактора и обеспечения рабочего движения этого органа, причем полый

корпус узла механической очистки имеет вакуумный затвор для изоляции от полости реактора. .-...

:.

% ..

;

,

Фйг

ьи

Использование: для очистки устройства плазменной обработки. Сущность изобретения: установка содержит реактор, вакуумно- откачную систему, низкотемпературную ловушку, расположенную между реактором и средствами откачки, систему трубопроводов и клапанов для подачи очищающих реагентов в реактор и низкотемпературную ловушку для очищающих реагентов и их удаления. Трубопровод для подачи очищающих реагентов присоединен к отверстию в дне реактора, а трубопровод для их удаления присоединен к отверстию в верхней части реактора. Системы подачи и удаления очищающих реагентов для реактора и низкотемпературной ловушки разделены дополнительными клапанами, образуют два независимых друг от друга контура. Данная конструкция позволяет проводить очистку внутренних поверхностей реактора при заполнении всего его обьема жидким очищающим реагентов в режиме протока. Устройство также дополнительно снабжено элементом для механического воздействия на внутренние поверхности реактора. Элемент может быть выполнен в виде волновода ультразвуковых колебаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ч. Ё