Устройство для плазменной обработки материалов

(51) Н 011 211302 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (ВУ)(72) Авторы Бордусов Сергей Валентинович Варатницкий Владимир Владимирович Достанко Анатолий Пав лович Ануфриев Леонид Петрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (ВУ)Устройство для плазменной обработки материалов, содержащее планарное разрядное устройство Е-типа и магнитную систему, отличающееся тем, что разрядное устройство содержит диэлектрическую разрядную камеру, выполненную в виде вертикально расположенного и герметично закрытого с обоих торцов полого кварцевого Цилиндра с размещеннь 1 ми внутри верхним и нижним плоскопараллельными электродами, а магнитная система выполнена в виде двух соленоидов, расположенных друг над другом вокруг кварЦевого Цилиндра, обмотки которых расположены между ограничительными стальными дисками магнитопроводами, причем нижний диск верхнего соленоида и верхний диск нижнего соленоида расположены на уровнях поверхностей, соприкасающихся с плазмой верхнего и нижнего плоскопараллельных электродов соответственно.Изобретение относится К области вакуумной И газоразрядной электроники, в частности К технологии удаления с полупроводниковых И диэлектрических подложек слоев фоторезиста,поли- и монокристаллического кремния, оксида и нитрида кремния, тонких металлических пленок, и может быть использовано в электронной промышленности при изготовлении полупроводниковых приборов, интегральных схем и приборов функциональной электроники.Известны аналогичные устройства для плазменной обработки отдельных подложек 13, реализующие газовый разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях с целью повышения концентрации ионов и радикалов в плазме. К недостаткам подобных устройств следует отнести то, что магнитное поле формируется только у одного из электродов, вследствие чего происходит уход заряженных частиц плазмы за пределы разрядного объема.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является плазменный реактор 4, в котором обеспечивается равномерность распределения плотности заряженных частиц за счет магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами, запрессованными в тело плоских электродов диодной системы. Недостатком известного устройства является сложность технической реализации таких электродов, а также невозможность изменения параметров и конфигурации магнитного поля.Задача изобретения - повыщение скорости и качества обработки за счет увеличения концентрации и равномерности распределения активных радикалов и заряженных частиц плазмы в разрядном объеме без увеличения расхода рабочих газов и мощности зажигающего газовый разряд электромагнитного НЧ или ВЧ поля.Поставленная задача достигается тем, что устройство для плазменной обработки материалов, содержащее планарное разрядное устройство Е-типа и магнитную систему, разрядное устройство содержит диэлектрическую разрядную камеру, выполненную в виде вертикально расположенного и герметично закрытого с обоих торцов полого кварцевого цилиндра с размещенными внутри верхним и нижним плоскопараллельными электродами, а магнитная система выполнена в виде двух соленоидов, расположенных друг над другом вокруг кварцевого цилиндра, обмотки которых расположены между ограничительными стальными дисками-магнитопроводами, причем нижний диск верхнего соленоида и верхний диск нижнего соленоида расположены на уровнях поверхностей, соприкасающихся с плазмой верхнего и нижнего плоскопараллельных электродов соответственно.Сущность изобретения заключается в том, что адиабатические магнитные ловущки предотвращают выход заряженных частиц плазмы за пределы разрядного объема, вследствие чего увеличивается энерговклад электромагнитного поля в плазмообразование и,соответственно, происходит повыщение степени ионизации плазмы, скорость и качество обработки.На фигуре изображено предлагаемое устройство.Разрядное устройство представляет собой вертикально расположенный полый кварцевый цилиндр 1, герметично закрытый с обоих торцов крыщками 2 и 3. Внутри камеры размещены плоскопараллельные электроды 4 и 5, с помощью которых создается НЧ или ВЧ газовый разряд Е-типа. Через щтуцер 6 в верхней крыщке осуществляется напуск рабочего газа, через щтуцер 7 в нижней - откачка продуктов реакции.Потенциальный электрод-подложкодержатель 5 располагается в изолирующих втулках 8 горизонтально - с целью исключения специальных вспомогательных элементов для крепления на нем обрабатываемых пластин. Конструкция электрода позволяет обеспечивать термостабилизацию обрабатываемого образца. С этой целью в электроде выполнена внутренняя полость, через которую прокачивается имеющая определенную температуру жидкость, в частности вода. Заземленный электрод выполнен цельным. Электроды вводятся в разрядный объем через крыщки, закрывающие торцы кварцевой трубы. Конструкция узлов ввода 9 обеспечивает вакуумное соединение и электрическую развязку электродов.В качестве магнитной системы 10 Используются два соленоида, расположенные друг над другом вокруг кварцевого цилиндра. Соленоиды изготовлены из нормального проводника, располагающегося внутри стальных ограничительных дисков, которые одновременно являются магнитопроводами. Через соленоиды пропускают постоянные токи встречных направлений, так что их магнитные поля взаимодействуют одноименными полюсами. Поэтому направление силовых линий магнитных полей внутри разрядной камеры близко к параллельному поверхностям электродов на уровне соприкосновения с плазмой,а характер распределения силовых линий имеет следующий вид в вертикальном осевом сечении разрядной камеры максимумы плотностей находятся на уровне электродов, причем плотность убывает от внутренних стенок кварцевого цилиндра к его оси.Таким образом предотвращается уход заряженных частиц плазмы за пределы разрядного объема и обеспечивается их максимальная концентрация у поверхности образца. Кроме того,наложение магнитного поля приводит к значительному изменению траекторий движения заряженных частиц (в частности, электронов плазмы), вследствие чего происходит увеличение степени ионизации плазмы и концентрации активных радикалов, а также равномерности их распределения по объему. За счет этого увеличивается скорость и качество обработки при тех же режимах плазмообразования.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.