Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ
СПОСОБ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

СПОСОБ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в электронной технике для прецизионного травления и осаждения материалов. Сущность изобретения: способ включает воздействие на обрабатываемое изделие химически активных нейтральных и заряженных частиц, инерцию которых осуществляют в физически разделенных пространствах. В пространстве генерации химически активных нейтральных частиц возбуждают электронную плазменную волну с частотой в области нижнегибридного резонанса и с продольной по отношению к магнитному полю фазовой скоростью, не превышающей трехкратной тепловой скорости плазменных электронов, при этом амплитуда напряженности электрического поля возбуждаемой волны превосходит пороговое значение модуляционной неустойчивости. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2053583
Класс(ы) патента: H01L21/26
Номер заявки: 4947211/25
Дата подачи заявки: 18.06.1991
Дата публикации: 27.01.1996
Заявитель(и): Специальное конструкторско-технологическое бюро с экспериментальным производством Института ядерных исследований АН УССР (UA)
Автор(ы): Семенюк Валерий Федорович[UA]
Патентообладатель(и): Проектно-технологическое предприятие "Интра" (UA)
Описание изобретения: Изобретение может быть использовано в электронной технике для прецизионного травления и осаждения материалов микроэлектроники, очистки поверхности перед вакуумной металлизацией, а также при изготовлении изделий микромеханики.
Известен способ ионно-плазменной обработки, реализованный в установке для сухого травления [1] заключающийся в том, что ионно-плазменная обработка происходит в результате воздействия на обрабатываемое изделие химически активных радикалов и потоков заряженных частиц, генерация которых происходит в физически разделенных объемах.
Основной недостаток этого способа состоит в том, что при его реализации может происходить изменение состава химически активных радикалов при распространении ионного пучка через всю область ВЧ разряда-источника радикала и, как следствие, не исключено уменьшение скорости ионно-плазменной обработки.
Известен также способ ионно-плазменной обработки [2] который заключается в том, что на область раздела пространств, где происходит генерация химически активных радикалов и ионов, воздействуют магнитным полем с компонентой, параллельной плоскости обрабатываемого изделия.
Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату и выбрано в качестве прототипа. Этот способ ионно-плазменной обработки позволяет независимо управлять физическими процессами в каждой из зон генерации химически активных радикалов и потоков заряженных частиц.
Недостатком этого способа является то, что при увеличении ВЧ мощности в разряде-источнике радикалов с целью повышения скорости их генерации возрастает падение ВЧ напряжения на разряде, повышается ВЧ электрическое поле и энергия электронов плазмы до величины, превышающей оптимальное значение для генерации химически активных радикалов. В результате может происходить даже падение скорости ионно-плазменной обработки. Отсюда следует, что в прототипе ограничен сверху диапазон возможного повышения скорости ионно-плазменной обработки.
Цель изобретения повышение скорости ионно-плазменной обработки.
Цель достигается тем, что в пространстве генерации химически активных частиц возбуждают электронную плазменную волну с частотой в области нижнегибридного резонанса и с продольной по отношению к магнитному полю фазовой скоростью, не превышающей трехкратной тепловой скорости плазменных электронов, при этом напряженность электрического поля возбуждаемой волны превышает пороговое значение для модуляционной неустойчивости.
Способ ионно-плазменной обработки заключается в введении в ВЧ разряд-источник активных радикалов ВЧ мощности за счет возбуждения электронной плазменной волны с частотой fо в области нижнегибридного резонанса и с продольной по отношению к магнитному полю фазовой скоростью Vфо, не превышающей трехкратной тепловой скорости плазменных электронов Vте.
Способ ионно-плазменной обработки осуществляют путем создания в области генерации химически активных нейтральных частиц условий для турбулентного поглощения вводимой в разряд ВЧ мощности медленными плазменными электронами. Это достигается за счет возбуждения модуляционной неустойчивости нижнегибридных волн, сопровождающейся дроблением пространственного масштаба возбуждаемой волны и передачей энергии резонансным электронам с малыми скоростями, близкими к тепловой скорости.
Один из примеов осуществления способа ионно-плазменной обработки приведен на чертеже.
Генерация химически активных частиц в нем происходит в пространстве 1, в котором возбуждается модуляционная неустойчивость плазменной волны в области нижнегибридного резонанса. Условия для возбуждения модуляционной неустойчивости создают за счет наложения на разрядный промежуток, заключенный между цилиндрами 2 и 3, магнитного поля электромагнитной катушки 4. Исходная электронная плазменная волна с фазовой скоростью v ≲ 3v возбуждается системой возбуждения 5, представляющей собой набор металлических кольцевых электродов, охватывающих диэлектрический цилиндр 3, служащий одновременно стенкой вакуумной камеры. Кольцевые электроды системы возбуждения 5 соединены между собой через один и подключены к выходу ВЧ-генератора (не показан). При частоте ВЧ-генератора fо 13,56 МГц и типичных значениях температуры электронов плазмы Те≃ 2-5 эВ для выполнения условия v ≲ 3v расстояние между кольцевыми электродами должно составлять 5-10 см.
Для превышения порогового значения электрического поля возбуждаемой плазменной волны, обеспечивающего возникновение модуляционной неустойчивости при частоте 13,56 Гц и напряженности магнитного поля 20-200 Э, на соседние пары кольцевых электродов системы 5 подают ВЧ-напряжение величиной более 15-35 В. Возникающие в результате турбулентного поглощения ВЧ-мощности в плазме в пространстве 1 химически активные нейтральные частицы направляют в пространство 6, где тем или иным способом создают заряженные частицы, воздействующие на обрабатываемое изделие 7 совместно с поступающими из пространства 1 химически активными радикалами.
Для повышения эффективности работы устройства в него может быть введена дополнительная электромагнитная катушка 8, включенная встречно по отношению к основной катушке 4. В результате в кольцевой зоне, соединяющей области 1 и 6, создается магнитное поле с компонентой, параллельной плоскости обрабатываемого изделия 7, и обеспечивается независимое управление параметрами плазмы в областях 1 и 6, где осуществляют генерацию химически активных нейтральных и заряженных частиц.
По сравнению с известными техническими решениями способ ионно-плазменной обработки позволяет примерно в 2-3 раза повысить скорость ионно-плазменной обработки из-за расширения диапазона ВЧ-мощности, вводимой в разряд без снижения эффективности генерации химически активных радикалов, т. е. в конечном счете за счет увеличения их концентрации.
Формула изобретения: СПОСОБ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ, включающий воздействие на обрабатываемое изделие химически активных нейтральных и заряженных частиц, генерацию которых осуществляют в физически разделенных пространствах, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости ионно-плазменной обработки, в пространстве генерации химически активных нейтральных частиц возбуждают электронную плазменную волну с частотой в области нижнегибридного резонанса и с продольной по отношению к магнитному полю фазовой скоростью, не превышающей трехкратной тепловой скорости плазменных электронов, при этом амплитуда напряженности электрического поля возбуждаемой волны превосходит пороговое значение модуляционной неустойчивости и определяется соотношением

где Eo - амплитуда напряженности электрического поля возбуждаемой волны, В/см;
fo - частота электрического поля, Гц;
Te - температура плазменных электронов.
- тепловая скорость плазменных электронов.