Плазмохимический реактор с электронным пучком

(и 812148 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯк двтовском свидетильствю Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Ф(61.) Дополнительное к авт. свил-ву(54) ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР С ЭЛЕКТРОННЫМПУЧКОМ Изобретение относится к оборудованию для осаждения н травления тбнких пленок при пониженном давлении за счет плаэмохимических реакций и может быть использовано в электронной технике, в частности в микроэлектроникеИзвестен плазмохимический реактор (1), ис 5 пользующий разрез, Однако этот реактор не обеспечивает эффективной плазмохимической обработки,Наиболее близким техническим решением к изобретению является плазмохимический реактор с электронным пучком, содержащий электронную т 1 ушку, трубку дифференциаль ной откачки, устройства напуска газа, прием ник пучка электронов, катушки для создания магнитного поля и- устройства сбора продуктовреакции (2).Это устройство основано на создании химически активной неравновесной плазмы с помощью пучково - плазменного разряда, который характеризуется высокой н регулируемой степенью нонизации (от 10 з до 1) и позволяет работать в диапазоне давлений от 10 до нескольких мм рт. ст. Эти качества обеспечи 2.веют высокую эффективность плазмохимической обработки по сравнению с другими типами разрядов ( тлеющей, дуговой, ВЧ, СВЧ).Недостатком известного плазмохнмического реактора является низкая эффективность использования рабочего газа, так как значительная часть газового потока может обтекать электронный пучок без диссоциации, что в ряде случаев является недопустимым с точки зреюя воздействия на обрабатываемый образец и окружающую среду.Кроме того, нвобеспечивается достаточная равномерность обработки деталей, так как конструкция не является симметричной относитель но оси пучка Геометрическая неоднородность приводит к неоднородным условиям возникновения пучково - плазменного разряда и к ухудшению КПД передачи энергии от пучка к,плазме, Неоднородность обработки связана не толь ко с геометрической несимметрией, но и неод- породным составом продуктов диссоциации рабочего газа в различных направлениях.Существенным недостатком прототипа является малая площадь реакционной зоныПлазмохимический реактор с электронным пучком для создания плазмопучкового разряда, содержащий реакционную камеру, устройство напуска газа, электронную пушку, катушки для создания магнитного поля, диафрагмы дифференциальной откачки электронной пушки, устройство для установки обрабатываемых деталей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения эффективности использования рабочего газа и повышения равномерности . обработки деталей, электронная пушка выполнена формирующей трубчатый пучок, а устройство напуска газа расположено на оси элект. ронной пушки, коаксиально с устройством для установки обрабатываемых деталей 3 812148через которую продувается рабочий газ (равнуюпроизведению . диаметра пучка на его длину),что ограничивает возможность повышения производительности устройства. Дифференциальнаяоткачка производится через трубки; что затрудняет обеспечение необходимого перепададавлений между пушкой и реакционной камеройдля пучков большого диаметра.Оелью изобретиния является устранение ука-занных недостатков. 1 ОЭта цель достигается тем, что в плаэмохимическом реакторе с электронным пучком длясоздания пучково - плазменного разряда, содержащем реакционную камеру, устройство напускагаза, электронную пушку, катушки для создания магнитного поля, диафрагмы дифференциФальной откачки электронной пунпси, устройство.для установки обрабатываемых деталей,электронная пушка выполнена формирующейтрубчатый пучок электронов, а устройство напус 20ка газа расположено на оси электронной пушки,коаксиально с устройством для установки обрабатываемых деталей, а диафрагмы дифференциальной откачки выполнены в виде кольцевыхщелей, повторяющих форму поперечного сечениямиэлектронного пучка.При этом весь поток рабочего газа проходитчерез зону разряда трубчатой формы и обтекание невозможноНа чертеже схематично изображен плазмохи- З 0мический реактор с электронным пучком.Плазмохимический реактор содержит реакционную камеру 1, На фланце реакционнойкамеры 1 смонтированы устройство 2 напускарабочего газа, выполненное в виде трубки35с 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 камеры40справа расположена электронная пушка 6 с коль,цевым катодом 7. Сверху камеры 1 располо;жены катушки 8 магнитного поля,Описанный плазмохимический реактор рабо.тает следующим образом.Реакционная камера 1 откачивается до " ф 5давления порядка 1 10" мм рт,.стобъемэлектронной пушки 6 откачивается; до давления 510"б мм рт. ст. Включаются катушки 8магнитного поля. Электронный трубчатый пучок9 транспортируется в реакционную камеру 150вдоль магнитного поля. Приемник электронов3 находится в рассеянном мапппном поле. Этоснижает плотйость энергии и облегчает теплосъем. Рабочий газ подается в трубку устройства2 напуска газа, которая находится внутри электронного трубчатого пучка 9, Рабочий газ поступает внутрь электронного трубчатого пучкаПри создании необходимых условий в реакци 4онной камере возникает плазмопучковый разряд трубчатой формы. При этом весь. газовый поток проходит через зону взаимодействия в плазмо-, пучковом разряде, Продукты плазмохимических реакций попадают на детали, расположенные 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 обработ. ки. Производительность устройства определяется в этом случае площадью поверхности цилиндра, образованного разрядной зоной, равной Р 01.(О - диаметр цилиндрического пучка, 1. - его длина), Первеанс трубчатогозпучка существенно больше, чем у цилиндрического. Дифференциальная 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 производительность реактора, обеспечивается однородная обработки пластин, что является необходимым условием производства интегральных схем в микроэлектронике, экономятся реагенты, обеспечиваются более чистые условия в зоне обработки, возможноприменение менее мощных (более дешевых) откачных средств. формула изобретения5 ь 8 2148 б2. Плаэмохимический реактор по и. 1, о т - 1. Иванов . А. и Соболева Т, К,. Нерав.л и ч а ю 1 п и й с я тем, что диафрагмй новесная плаэмохимия, М., Атомиэдат, 1978диффеРендизльной откачки выполнены в виде е. 214,кольдевых целей, новторяющих форму попереч. 2, Иванов А, А, и Никифоров В,А, Примеие 4,.ного сечения электронного пучка З ние плаэменно - пучкового разряда в плаэмохи,Источники информадин . мии. Химия плаэмы, вып, 5, 1978 Атомиздатпринятые во внимание при экспертиэе с, 171-173 (прототип). Составитель В. КРедактор Н, Аристова Техред М,Тенер Кор Закаэ 10535/8 ВНИИПИ Госу по делам изо 113035, МосквТираж 862 рственного комитета СССР тений и открытий Ж.35, Раушская наб д. 4/5