Плазмохимический реактор с электронным пучком Советский патент 1982 года по МПК H05H1/00 

Изобретение относится к оборудованию для осаждения и травления тонких пленок при пониженном давлении за счет плазмохимических реакций и может быть использовано в электрон ной технике, в частности в микрозпектронике. Известен плазмохимический реактор 1, ис пользующий разрез. Однако этот реактор не обеспечивает эффективной плазмохимической обработки. Наиболее .близким техническим решением к изобретению является плазмохимический реактор с злектротплм пучком, содержащий электронную tfyiuKy, трубку дифференциала ной откачки, устройства иалуска газа, приемник пучка электронов, катушки для создания магнитного поля и устройства сбора продуктов реакции 2. Это устройство основано на создании химически активной неравновесной плазмы с помощью пучково-плазменного разряда, который характертзуется высокой и регулируемой степенью ионизации (от д& 1) и позволяет работать в диапазоне давлений от 10 до нескольких мм рт. ст. Эти качества обеспечивают высокую эффективность плазмохимической обработки по сравнению с другими типами разрядов ( тлеющей, дуговой, ВЧ, СВЧ). Недостатком известного плазмохимического реактора является низкая эффективность использования рабочего газа, Tak как значительная часть газового потока может обтекать электронный пучок без диссоциации, что в ряде . случаев является недопустимым с точки зрения воздействия на обрабатьшаемый образец и окружающую среду. Кроме того, не- обеспечивается достаточная равномерность обработки деталей, так как конструкция не является симметричной относительно оси пучка. Геометрическая неоднородность приводит к неоднородным условиям возникновения пучково-плазменного разряда и к ухудшению КПД передачи зкергии от пучка к отазме. Неоднородность обработки связана не толь-ко с геометрической несимметрией, но и неод- нородным составом продуктов диссоциации рабочего газа в различных направлениях. Существенным недостатком прототипа является малая площадь реакционной зоны,. 381 через которую продувается рабочий газ (равную произведению . диаме1фа пучка на его длину), что ограничивает возможность повышения производительности устройства. Дифференциальная откачка производится через трубки, что затрудняет обеспечение необходимого перепада давлений между пушкой и редакционной камеро , для пучков большого диаметра. Целью изобретиния является устранение указанных недостатков, Эта цель достигается тем, что в плазмохими ческом реакторе с электронным пучком для создания пучково-плазменного разряда, содержа щем реакционную камеру, устройство напуска газа, электронную пушку, катушки для создания магнитного поля, диафрагмы дифференциальной откачки электронной пушки, устройство для установки обрабатьшаемых деталей, электронная пушка вьШолнейа формирующей трубчатый пучок электронов, а устройство напу к а газа расположено на оси электронной пушки коаксиаяьно с устройством для установки обрабатываемых деталей, а диафрагмы дифференциальной откачки выполнены в виде кольцевйх щелей, повторяющих форму поперечного сечения электронного пучка. При этом весь поток рабочего газа проходит через зону разряда трубчатой формы и обтекакие невозможно.. .. : На чертеже схематично изображен плазмохимический реактор с электрошп 1м пучком. Плазмохимический реактор содержит реакционную камеру-1. На фланце реакционной Камеры 1 смонтированы устройство 2 напуска рабочего газа, вьтолненное в виде трубкя с отверстиями (на чертеже не показаны), и , приемник, электронов 3. Внутри камеры распо ложены устройство 4 сбора продуктов реакции, диафрагмы 5 дифференциальной откачки , опирающиеся на трубку 2. На фланце камеры справа расположена электронная пушка 6 с кол ;цевым катодом 7. Сверху камеры 1 располо1жены катушки 8 магнитного поля. Описанный Плазмохимический реактор рабо-. тает следующим образом. Реакционная камера 1 откачивается до давления порядка Ь 10 мм рт. ст., Электронной пушки 6 откачивается; до давления мм рт. ст. Включаются катушки 8 магнитного поля. Электронный трубчатый пучок 9 транспортируется в реакционную камеру 1 вдоль магнитного поля. Пртемник электронов 3 находится в рассеянном магнитном поле. Это снижает плотность энергии и облегчает тепло съем. Рабочий газ подается в трубку устройства 2 напуска газа, которая находатся внутри электронного трубчатого пучка 9. Рабочий газ поступает внутрь электронного трубчатого пучка. При создании необходимых условий в реакционной камере возникает плазмопучковый разряд трубчатой формы. При этом весь, газовый поток проходит через зону взаимодействия в плазмо-; пучковом разряде. Продукты плазмохнмических реакций попадают на детали, расположённые на устройстве 4, приводят (в зависимости от назначения) к травлению деталей или к осаждению пленки. При этом обеспечивается равномерность обработки, так как все детали, расположенные на устройстве 4, находятся в одинаковых условиях в связи с наличием осевой симметрии. Осевая симметрия разряда и устройство напуска газа обеспечивает, кроме того, однород:ный состав продуктов диссоциации рабочего газа после прохождения реакционной зоны, что также способствует равномерности обработки. Производительность устройства определяется в этом случае площадью поверхности цилиндра, образованного разрядной зоной, равной TfDL (О - диаметр цилиндрического пучка, L - его длина). Первешс трубчатогоJпучка существенно больше, чем у цш1инд{жческого. Дифференци-. альная откачка обеспечивает перепад давления между реакционной камерой и пушкой. Обеспечение этого перепада облегчается за счет того, что кольцевые щели диафрагмы повторяют форму поперечного сечения пучка и поэтому имеют минимальные размеры. Предлагаемое устройство дает следующий технико-экономический эффект: существенно повышается производательность реактора, обеспечивается однородная обработки пластин, что является необходимым условием производства интегральных схем в микроэлектронике, экономятся реагенты, обеспечиваются более чистью условия в зоне обработки, возможно применение менее мощных (более дешевых) откачных средств. Формула йзобр е т е н и я Плазмохимический реактор с электронным пучком для создания плазмопучкового разряда, содержащий реаюцгонную камеру, устройство напуска газа, электронную пушку, катушки для создания магнитного поля, диафрагмы дифференциальной откачки электронной пушки, устройство для установки обрабатьтаемых деталей, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности использования рабочего гаэа и повьшения равномерности обработки деталей, электронная пушка выполнена формирующей трубчатый пучок, а устройство напуска газа расположено на оси электронной пушки, коаксиально с ycтpoйcтвo для установки обрабатьтаемых деталей

2. Плазмохимический реактор по п, 1, о т личающийся тем, что диафрагмы дифферетшальной откачки вьтолнены й виде колшевых щелей, повторя1б1цих форму попереч,.ного сечения электронного .5

Источники информашш, .,

принятые во внимание при экспертизе

I . Иванов Д. А. и Соболева Т. К.. Неравновесная плаэмохимия, М., Атомнэдат, 1978, с. 214,

2. Иванов А. А. я Никифоров В.А. Пряменение штаэменно-пучкового разряде в плазмохин, мни. Химия плазмы, вып. S, 1978, Атомиздат, с. 171-173 (прототип).

/