FI117368B - Plasmareaktori päällystys- tai syövytysmenetelmää varten - Google Patents

Description

117368

Plasmareaktori päällystys- tai syövytysmenetelmää varten Tämä keksintö koskee plasmareaktoria päällystys- tai syövytysmenetelmää varten.

5

On tunnettua, että tämän tyyppisistä laitteista induktiivisilla plasmanmuodostajilla voidaan saada paljon - suuruusluokaltaan noin 100 kertaa - suurempia ionitiheyksiä kuin tyypiltään kapasitiivisilla plasmanmuodostajilla.

10

Esimerkiksi julkaisusta W0 86/06923 on tullut tunnetuksi tyypiltään induktiivinen plasmanmuodostuslaite, jossa sylinterimäiseen tilaan kytketään antennilla radiotaajuinen energia yli 200 mm:n pituudelle· 15

Plasmanmuodostuslähteen tällainen järjestely aikaansaa suuren ionitiheyden pienillä paineilla, mutta tämän tiheyden radiaalinen profiili ei kuitenkaan ole tasainen lähteessä tai lähellä plasmanmuodostusvyöhykettä.

20

Tasaisen ionitiheysprofiilin aikaansaamiseksi käsiteltävän substraatin tasolle substraatti sijoitetaan kauas lähteestä diffuusioplasma-alueelle. Tämän ionitiheys on pieni, jopa erittäin pieni elektronegatiivisilla kaasuil-25 la kuten SF6, C2F6 tai Cl2, joilla tiheys putoaa nopeasti ·*·* paineen (alle noin 10-3 mbar) ja lähteen ja substraatin etäisyyden funktiona. Tällaisia kaasuja käytetään kuiten- * * * ••1' kin tyypillisesti yli 10’2 mbarin paineissa nopeaan sy- • · ; väsyövytykseen tai PECVD-pinnoitukseen (Plasma Enhance * · · 30 Chemical Vapor Deposition).

• · · # · *

Myös julkaisusta EP 413 282 tunnetaan tyypiltään induk-,.li* tiivinen plasmanmuodostuslaite, jossa syöttöantenni on V : tasomainen ja muodostuu spiraalimaisesta kierukasta.

35 •

Laitteen tällaisella järjestelyllä saadaan hyvä ioni- . tasaisuus. Verrattuna muihin tunnettuihin induktiivisiin ·,*·: lähteisiin sillä saavutetaan parempi tasaisuus suurissa «·» ·· · 2 117368 paineissa (yli 10"2 mbar). Muihin tunnettuihin induktiivisiin lähteisiin verrattuna sillä saadaan parempi ioniti-heys myös elektronegatiivisia kaasuja - kuten edellä mainittuja SF6/ C2F6 tai Cl2 - käytettäessä.

5 Tällaista antennia plasmanmuodostuslähteenä käytettäessä on sähkömagneettinen kenttä suhteellisen voimakas kaukana antennista, jolloin ionisoidut hiukkaset saavat suuren energiamäärän, mikä syövytyksen ollessa kyseessä voi va-10 hingoittaa syövytettävää pintaa.

Julkaisussa EP 403 418 on myös kuvattu suuritiheyksinen plasmapäällystys- ja syövytyslaite, jossa herätysantenni muodostuu kahdesta ympyräsilmukasta, jotka on sijoitettu 15 päällekkäin ja samansuuntaisesti käsiteltävän pinnan kanssa.

Nämä kaksi silmukkaa on yhdistetty johtimilla ja laitetta syötetään radiotaajuustehogeneraattorista. Antenni on 20 sijoitettu kvartsisen eristeputken ympärille.

Tällaisessa laitteessa on kuitenkin havaittu putken voimakasta syöpymistä kahta silmukkaa yhdistävien johtimien ..il' kohdalla.

«it : 25 :V: Tämän keksinnön tarkoituksena on edellä kuvattujen tun- •V; nettujen laitteiden haittojen poistaminen, ja sitä varten • · keksinnön tuloksena on aikaansaatu plasmareaktori pääl- ** * * lystys- tai syövytysmenetelmää varten, johon kuuluu tyh- * a * 30 jökammio, joka on tarkoitettu vastaanottamaan käsiteltä- . vän substraatin, sekä välineet ionisoitavan kaasun si- • · * säänsyöttämiseksi, jolloin säiliössä muodostettava plasma • · *·* * synnytetään käyttäen antennia, jota syötetään radiotaa- *:··: juustehogeneraattorista, reaktorille ollessa tunnusomais- ·:··· 35 ta se, että antenni muodostuu sähkö johtimesta, joka kä- . sittää yhden ainoan ympyräsiImukan, jonka kaksi diametri- ·,,· sesti vastakkaista kohtaa on kytketty syöttöjohtimiin.

• « 3 117368

Erään toisen tunnuspiirteen mukaisesti radiotaajuusteho-generaattori syöttää antennia sovituspiirin kautta, johon kuuluu ensimmäinen säätökondensaattori, joka on kytketty sarjaan toisen säätökondensaattorin kanssa, joka on jär-5 jestetty rinnakkain antennin napojen kanssa.

Keksinnön muut tunnuspiirteet käyvät ilmi sen suoritus-esimerkkien seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta, joka suoritetaan viittaamalla samalla oheisiin piirustuk-10 siin, joissa:

Kuva 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista plasma-reaktoria; ja 15 Kuva 2 esittää suuremmassa mittakaavassa keksinnön mukaista antennia.

Kuvassa 1 esitettyyn plasmareaktoriin kuuluu olennaisesti tyhjökanunio 1, joka on pumpattu tyhjäksi pumppuyksiköllä 20 2. Ionisoitava käsittelykaasu, esim. SF6, C2F6, Cl2, jne, syötetään sisään rei'istä 3.

Kammion alaosa on suljettu alaosastolla 4, jossa on suu- ··· ···; aukko 27 pumppuyksikön 2 liittämistä varten. Tämä ala- *·: : 25 osasto 4 on varustettu substraatin kannattimella 25, joka * · \V suoritettavasta menetelmästä riippuen (päällystys tai *# * * syövytys) mahdollistaa substraatin 5 polaroinnin, kuumensi* nuksen tai jäähdytyksen sekä sen pystyasemoinnin.

» *« • » · • ft · * 30 Yläosastaan kammio on suljettu "knallimaisena" säiliöllä 6, joka on kvartsia tai muuta käsittelyn kanssa yhteenso-pivaa eristemateriaalia. Kammion 1 sivuseinä 7 on ei-mag- ...

neettista materiaalia.

ft ft · *:**: 35 Plasman muodostukseen kammiossa 1 tarkoitettu herätysläh- : de muodostuu antennista 8, joka ympäröi plasmasäiliön 6 • ♦* l··* puolipallon muotoista osaa 30.

• * «·* 4 117368 Tämä antenni 8 on muodostettu sähköjohtimesta 9, joka käsittää yhden ainoan ympyräsilmukan, jonka kaksi diamet-risesti vastakkaista kohtaa 10 ja 11 on kytketty syöttö-johtimiin 12 ja 13, jotka siten syöttävät rinnakkain sil-5 mukan 9 kahta puolikasta 9a ja 9b.

Syöttöjohtimet 12 ja 13 on kytketty 13,56 MHz:n radiotaa-juustehogeneraattoriin 14 sovituspiirin välityksellä, johon kuuluu ensimmäinen säätökondensaattori 15, joka on 10 kytketty suoraan generaattoriin 14 ja joka on kytketty sarjassa toisen, antennin 8 napojen kanssa rinnakkain järjestetyn säätökondensaattorin 16 yhteen napaan, jonka toinen napa on kytketty radiotaajuusgeneraattorin 14 paluuseen 26, joka on sähköisesti kytketty maan muodosta-15 vaan koteloon 17. Säätökondensaattoreita 15 ja 16 säädetään moottoreilla 18 ja 19, joita ohjataan automaattisella sovituspiirillä tai käsin. Antenni 8 on edullisesti vesij äähdytteinen♦ 20 Antennin 8 ympärille on sijoitettu ensimmäinen sähkökela 20 siten, että se muodostaa antennin 8 tasoon nähden kohtisuoran magneettikentän.

♦ ..ΙΓ Koko kammion 1 ympäri on lisäksi sijoitettu kestomagneet- * a * V: 25 teja 21,jotka on polaroitu radiaalisesti ja peräkkäin :Ys vastakkaisiin suuntiin toistensa suhteen siten, että ne Γ·’: muodostavat "moninapaisen" rajakentän plasmalle.

• * a a·· • a a a a

Kammion 1 ympärille on myös sijoitettu toinen sähkökela 30 22 siten, että se muodostaa magneettikentän, joka on koh tisuorassa sen tason suhteen, joka sijaitsee antennin ja *;;; substraatin välissä substraatin suuntaisena. Kelan 22 * a * '·* * asema on säädettävä, kuten kaksoisnuolella 23 on esitet- *:*·; ty. Tasavirtasyöttöisten kelojen 20 ja 22 tehtävänä on 35 plasman ja menetelmän intensiteetin ja tasaisuuden opti-. mointi substraatin 5 tasolla.

aa· * ·· • ♦ ··« « « • · «·· 5 117368

Keksinnön lähteessä (antenni 8) plasmanmuodostussäiliön 6 tilavuus on pieni verrattuna selityksen yleisessä osassa kuvatun ensimmäisen tekniikan tason julkaisun sylinteri-mäiseen lähteeseen, minkä vuoksi radiotaajuusteho kytkey-5 tyy plasmaan tehokkaammin, jolloin hyötysuhde ilmaistuna kokonaisvuona wattia kohti on suurempi kuin edellisellä lähteellä.

Antennin kahden rinnakkaissyöttöisen puoliympyräpuolik-10 kaan 9a ja 9b ansiosta antennin induktanssi on merkittävästi alempi kuin yleisessä osassa kuvatuilla tekniikan tason julkaisujen antenneilla. Tämän johdosta plasmaan indusoituu ensinnäkin heikompi sähkökenttä, mikä minimoi varattujen hiukkasten energian substraatilla 5, ja toi-15 seksi tehon siirron hyötysuhde radiotaajuusgeneraattoris-ta plasmaan on parempi.

Keloilla 20, 22 tuotetun staattisen magneettikentän läsnäolo mahdollistaa seisovien resonanssiaaltojen muodostu-20 misen plasmaan, jotka parantavat radiotaajuusenergian kytkennän tehokkuutta ja hyötysuhdetta plasman elektroneihin. Termalisoituneiden elektronien energia siirtyy plasmaan törmäysten vaikutuksesta aikaansaaden näin suu-ren ionitiheyden.

: : : 25 :V: Keksinnön plasmareaktorilla tuotettua plasmaa voidaan :*·'· käyttää reaktiivisiin ja selektiivisiin ioni syö vytysmene- telmi in, sumupuhdistukseen tai ohuiden kerrosten PECVD- ··· · päällystykseen (Plasma enhanced chemical vapour deposi-30 tion) substraatille.

· · #*·· t·· · ♦ • ♦ · « 9 ♦ f • » * • ♦ • ♦ · • 99 9 · : : ···

Claims (5)

6 117368

1. Plasmareaktori päällystys- tai syövytysraenetelmää varten, johon kuuluu tyhjökammio (1), joka on tarkoitettu 5 vastaanottamaan käsiteltävän substraatin (5), sekä välineet (3) ionisoitavan kaasun sisäänsyöttämiseksi, jolloin säiliössä (6) muodostettava plasma synnytetään käyttäen antennia (8), jota syötetään radiotaajuustehogeneraatto-rista (14), tunnettu siitä, että antenni muodostuu sähkö-10 johtimesta (9), joka käsittää yhden ainoan ympyräsilmu-kan, jonka kaksi diametrisesti vastakkaista kohtaa (10, 11. on kytketty syöttöjohtimiin (12, 13).

2. Vaatimuksen 1 mukainen plasmareaktori tunnettu siitä, 15 että radiotaajuustehogeneraattori (14) syöttää antennia (8) sovituspiirin kautta, johon kuuluu ensimmäinen säätö-kondensaattori (15), joka on kytketty sarjaan toisen sää-tökondensaattorin (16) kanssa, joka on järjestetty rinnakkain antennin (8) napojen kanssa. 20

3. Vaatimuksien 1 tai 2 mukainen plasmareaktori, tunnettu siitä, että tyhjökammion (1) ympärille on sijoitettu useita kestomagneetteja (21), jotka on polaroitu radiaa- *111 lisesti ja peräkkäin vastakkaisiin suuntiin toistensa • · I *·* * 25 suhteen. • f • · · * * m « e« «

4. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen plasmareaktori, tunnettu siitä, että kammion (1) ympärille on sijoitettu :T: tasavirtasyöttöinen sähkökela (22), jonka akseli on koh- 30 tisuorassa antennin (8) tason suhteen, ja jonka asema on säädettävissä akselin pituussuunnassa. • ® · < · · • · «

5. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen plasmareaktori, ' | tunnettu siitä, että antennin (8) ympärille on sijoitettu ***** 35 tasavirtasyöttöinen sähkökela (20), jonka akseli on koh- tisuorassa antennin (8) tason suhteen. * * • · · t # • t 7 117368