Пристрій для іонно-плазмової обробки

Устройство для ионно-плазменной обра ботки, содержащее вакуумную камеру, в ко торой размещены разрядные электроды, подключенные к двум независимым источ никам ВЧ-напряжения и разделенные про межуточным заземленным электродом с отверстием, при этом обрабатываемое изделие размещено на одном из разрядных электродов напротив отверстия промежуточного электрода, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным электродом, размещенным на противоположном торце камеры, камера выполнена в виде параллелепипеда, охватывающего разрядный, промежуточный и дополнительный электроды, форма которых повторяет сечение камеры, и присоединенной к нему соосно с отверстием промежуточного электрода цилиндрической части, в которой 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. С > оо г Изобретение относится к области плазмохимического травления и может быть использовано в электронной технике при изготовлении изделий микроэлектроники. Известен реактор для сухого травления [1], состоящий из верхнего и нижнего электродов, подключенных к двум независимым источникам ВЧ напряжения и разделенных заземленным промежуточным электродом с набором отверстий диаметром 3 мм, расположенных в круге 060 мм^зд обрабатываемым издедием размещенным на нижнем электроде. Основным недос^ат&ом'этого ус тройства является то, что в таком реакторе возможно загрязнение поверхности обрабатываемого изделия продуктами распыления промежуточного электрода, которое вызвано ионной бомбардировкой поверхностей, ограничивающих отверстие диаметром 3 мм. Для уменьшения такого загрязнения возникает необходимость изготовления промежуточного электрода из специальных материалов, например графита, покрытого карбидом кремния Известна установка сухого травления [2], которая состоит из вакуумной камеры, в 5642 которой расположены два разрядных электрода, подключенные к двум независимым источникам ВЧ напряжения и разделенные промежуточным заземленным электродом с отверстием, диаметр которого превышает 5 диаметр обрабатываемого изделия. При этом обрабатываемое изделие размещено на одном из разрядных электродов напротив отверстия промежуточного электрода. Данное техническое решение является 10 наиболее близким к заявляемому изобрете нию по сущности и достигаемому результату и выбрано в качестве прототипа. В прототи пе сведено к минимуму загрязнение обраба тываемого изделия продуктами распыления 15 промежуточного электрода, но не исключе но загрязнение изделия продуктами распы ления верхнего электрода. Кроме того, в данной установке из-за взаимного влияния разрядов над и под промежуточным элект- 20 родом не удается обеспечить оптимальный состав плазмы по нейтральной и заряжен ной компонентам и достичь максимальной скорости травления для данной величины вводимой в плазму ВЧ мощности. 25 Задачей изобретения является повышение скорости ионно-плазменной обработки при прецизионном плазмохимическом травлении материалов микроэлектроники в ВЧ разрядных реакторных системах и уменьше- 30 ние степени загрязнения обрабатываемого изделия из-за распыления материала электродов реактора путем создания условий для независимого управления параметрами разрядов - источников радикальной и ионной 35 компонент и достижения оптимального состава плазмы для данного технологического процесса. Поставленная задача решается тем, что устройство для ионно-плазменной обработ- 40 ки, содержащее вакуумную камеру, в которой размещены разрядные электроды, подключенные к двум независимым источникам ВЧ-напряжения и разделенные промежуточным заземленным электродом с 45 отверстием, при этом обрабатываемое изделие размещено на одном из разрядных электродов напротив отверстия промежуточного электрода, согласно изобретению снабжено дополнительным электродом, размещен- 50 ным на противоположном торце камеры, камера выполнена в виде параллелепипеда, охватывающего разрядный, промежуточный и дополнительный электроды, форма которых повторяет сечение камеры, и при- 55 соединенной к нему соосно с отверстием промежуточного электрода цилиндрической части, в которой размещен разрядный электрод с изделием, причем отверстие промежуточного электрода меньше диаметра разрядного электрода, а вакуумная камера в месте расположения разрядного и дополнительного электрода охвачена двумя группами электромагнитных катушек, каждая группа которых подключена к независимым источникам питания. Устройство для ионно-плазменной обработки схематично представлено на чертеже. Устройство содержит вакуумную камеру в виде прямоугольного параллелепипеда 1 и пристыкованной к нему цилиндрической части камеры 2. В прямоугольной камере 1 расположены ВЧ плоский разрядный 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 разрядный электрод - подложкодержатель б с расположенным на нем обрабатываемым изделием 7. ВЧ плоский электрод 3 и подложкодержатель 6 подключены к двум независимым источникам ВЧ напряжения 8 и 9. Дополнительный разрядный электрод 5 может быть заземлен или подключен к потенциалу Земли через конденсатор переменной емкости с верхним пределом регулирования, на порядок превышающем конструктивную емкость данного дополнительного электрода 5 на заземленные элементы вакуумной камеры. Вакуумная камера в месте расположения ВЧ электрода 3 и дополнительного разрядного электрода 5 охвачена двумя группами магнитных катушек 10, причем катушки каждой группы подключены к независимым источникам питания (на черт, не показаны). 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 3. При этом между промежуточным электродом 4 и дополнительным электродом 5 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 подложкодержатепю 6. Включают источник 9 ВЧ напряжения, соединенный с подложкодержателем 6. В цилиндрической части 2 вакуумной камеры 5642 в пространстве над обрабатываемым изделием 7 возбуждается ВЧ разряд, являющийся источником ионов, ускоряющихся в электрическом поле слоя объемного заряда у подложкодержателя к изделию 7. Регули- 5 руя 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 10 скорость ионно-плазменной обработки при заданной анизотропии и селективности. Данная конструкция реактора обеспечивает: локализацию ВЧ разряда - источника химически активных радикалов в теневых 15 областях между верхним и разрядным электродами вне отверстия в промежуточном электроде, что уменьшает влияние двух разрядов по обе стороны от этого электрода; - снижение величины электрического 20 поля и коэффициента поперечной диффузии плазмы за счет воздействия на разрядный промежуток магнитным полем, скрещенным с ВЧ-электрическим. В результате повышается эффективность процессов диссоциации 25 и возбуждения молекул рабочего вещества электронным ударом за счет уменьшения энергии электронов до величины, оптимальной для указанных процессов и уменьшается распыление дополнительного и разрядного 30 электродов и загрязнение поверхности обрабатываемого изделия вследствие понижения энергии ионного потока; - уменьшение распыления противо стоящей обрабатываемому изделию час- 35 ти дополнительного электрода, так как его площадь из-за отсутствия отверстия в нем больше площади верхнего электрода, а в разряде - источнике химически активных ра дикалов, устанавливается такое распределе- 40 ние потоков частиц , при котором под отрицательным потенциалом автосмещения оказывается верхний электрод, не проеци рующийся непосредственно на обрабатываемое изделие - в результате дополнительно снижается загрязнение последнего; - дополнительное уменьшение связи 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 реакторе всегда может быть создана плазма оптимального для заданного техпроцесса состава, то есть обеспечена максимальная скорость травления. Кроме того, в данном реакторе сведено к минимуму загрязнение обрабатываемого изделия за счет распыления противостоящих ему электродов. По сравнению с известным данный реактор позволяет в 1,5-2 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. 5642 Упорядник В. Семенюк Замовлення 616 Техред М.Моргентал Коректор М. Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород. вул.ГагарІна, 101