RU2133998C1 - Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур - Google Patents
Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133998C1 RU2133998C1 RU98105773A RU98105773A RU2133998C1 RU 2133998 C1 RU2133998 C1 RU 2133998C1 RU 98105773 A RU98105773 A RU 98105773A RU 98105773 A RU98105773 A RU 98105773A RU 2133998 C1 RU2133998 C1 RU 2133998C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spiral inductor
- main
- matching system
- reactor
- additional
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Использование: микроэлектроника. Сущность изобретения: реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур содержит камеру с системой подвода и отвода газа, подложкодержатель, установленный в основании камеры с возможностью подачи на него потенциала смещения, и систему генерации плазмы, состоящую из спирального индуктора, расположенного над диэлектрическим экраном, и системы согласования для соединения спирального индуктора с ВЧ-генератором. Система согласования содержит трансформатор с ферритовым сердечником, индуктивность и емкость, причем емкость соединена параллельно со спиральным индуктором, а для подачи потенциала смещения на подложкодержатель использована цепочка из дополнительных индуктивности и емкости, подсоединенная к системе согласования. Кроме того, спиральный индуктор может быть выполнен в виде двух плоских секций, основной и дополнительной, причем дополнительная секция расположена над основной, имеет меньший внешний диаметр и включена навстречу основной. Спиральный индуктор может быть выполнен в виде двух плоских секций, основной и дополнительной, причем дополнительная секция расположена над основной и имеет внешний диаметр, равный внешнему диаметру основной секции, и включена последовательно с основной. Центральные витки спирального индуктора могут быть расположены на большем расстоянии от диэлектрического экрана, чем периферийные. Цепочка из дополнительных индуктивности и емкости может быть подсоединена к системе согласования к одному из концов спирального индуктора или к первичной обмотке трансформатора. Техническим результатом изобретения является улучшение согласования генератора, импеданса реактора и системы подачи смещения на подложку, повышение однородности горения разряда, снижение вероятности возникновения паразитных разрядов в области подложки при подаче на нее смещения, обеспечение более точного регулирования величины подаваемого на подложку смещения. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к реакторам для высокоплотной и высокочастотной плазменной обработки полупроводниковых структур.
При создании современных СБИС выявилась одна из основных проблем, препятствующих дальнейшему снижению размеров элементов до 0,5-0,25 мкм. Это ограничения существующей плазмохимической технологии и оборудования по воспроизведению таких элементов с приемлемыми характеристиками. Применительно к указанным выше размерам элементов требуемые технологические параметры могут быть получены лишь при одновременном сочетании таких несовместимых для традиционных плазмохимических реакторов характеристик, как высокая плотность ионного тока (1-10 мА/см2) и низкая энергия ионов (20-50 эВ). Существующие плазмохимические реакторы в подавляющем большинстве своем обеспечивают лишь на один - два порядка меньшую плотность ионного тока при соответственно большей, до 1000 эВ, энергии ионов. Попытки снижения энергии ионов за счет уменьшения мощности разряда приводят к резкому снижению скорости травления так же, как и попытки увеличения анизотропии путем снижения рабочего давления.
Общепризнано, что трудность работы с ВЧ-источниками при низком давлении заключается в быстром падении ионной плотности при снижении давления. Это, в свою очередь, вызывает снижение скорости травления и производительность. Увеличение мощности или напряжения смещения на пластине ведет к увеличению скорости травления, но при этом возникают проблемы с высокоэнергетическими ионами из-за повышенного дефектообразования в полупроводниковых структурах. Преимуществом работы при низком давлении является высокая анизотропия, позволяющая воспроизводить субмикронные размеры, а также "чистота" процесса, так как при низком давлении продукты реакции травления более летучи и легко удаляются, сводя к минимуму образование загрязняющих частиц и выпадение осадков. Таким образом, плазмохимический реактор для современной технологии СБИС должен обеспечивать весьма высокую плотность плазмы при очень низком давлении.
К таким реакторам относятся реакторы на основе электронно-циклотронного резонанса (ЭЦР) [1]. Для усовершенствования плазменных ЭЦР техпроцессов имеются большие возможности. Однако при промышленном использовании реакторы на ЭЦР проигрывают из-за высокой стоимости, так как они могут быть в три раза дороже обычных плазменных реакторов.
Наиболее близким к заявляемому является реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур, содержащий камеру с системой подвода и отвода газа, подложкодержатель, установленный в основании камеры с возможностью подачи на него потенциала смещения, и систему генерации плазмы, состоящую из спирального индуктора и системы согласования для соединения спирального индуктора с ВЧ-генератором, в верхней части корпуса камеры выполнено окно, закрытое диэлектрическим экраном, над которым размещен спиральный индуктор [2]. В известном реакторе из-за несовершенства системы согласования оказываются несогласованными плазма основного разряда и плазма разряда, связанная с подачей на подложку смещения, обеспечивается недостаточная однородность горения разряда, имеется вероятность возникновения паразитных разрядов в области подложки при подаче на нее смещения.
Техническим результатом изобретения является улучшение согласования генератора, импеданса реактора и системы подачи смещения на подложку, повышение однородности горения разряда, снижение вероятности возникновения паразитных разрядов в области подложки при подаче на нее смещения, обеспечение более точного регулирования величины подаваемого на подложку смещения. В совокупности это приведет к более плавному управлению параметрами процесса, скоростью, анизотропией, селективностью и равномерностью во всем диапазоне рабочих давлений от 0,1 до 100 Па. При этом плазма основного разряда и плазма разряда, связанная с подачей на подложку смещения, оказываются самосогласованными.
Указанный технический результат достигается тем, что в реакторе для плазменной обработки полупроводниковых структур, содержащем камеру с системой подвода и отвода газа, подложкодержатель, установленный в основании камеры с возможностью подачи на него потенциала смещения и систему генерации плазмы, состоящую из спирального индуктора, расположенного над диэлектрическим экраном, и системы согласования для соединения спирального индуктора с ВЧ-генератором, система согласования содержит трансформатор с ферритовым сердечником, индуктивность и емкость, причем емкость соединена параллельно со спиральным индуктором, а для подачи потенциала смещения на подложкодержатель использована цепочка из дополнительных индуктивности и емкости, подсоединенная к системе согласования. Кроме того, спиральный индуктор может быть выполнен в виде двух плоских секций, основной и дополнительной, причем дополнительная секция расположена над основной, имеет меньший внешний диаметр и включена навстречу основной. Спиральный индуктор может быть выполнен в виде двух плоских секций, основной и дополнительной, причем дополнительная секция расположена над основной, имеет внешний диаметр, равный внешнему диаметру основной секции, и включена последовательно с основной. Центральные витки спирального индуктора могут быть расположены на большем расстоянии от диэлектрического экрана, чем периферические. Цепочка из дополнительных индуктивности и емкости может быть подсоединена к системе согласования к одному из концов спирального индуктора или к первичной обмотке трансформатора.
Принцип реализации заявленного реактора схематично изображен на фиг. 1. Реактор имеет окно 1 в верхней части корпуса камеры. Диэлектрический кварцевый экран 2 расположен в окне и отсекает внутренний объем рабочей камеры, но при этом позволяет магнитному полю, которое создается спиральным индуктором 4 проникать через него в зону возбуждения плазмы. Спиральный индуктор размещается в пределах и вблизи диэлектрического экрана. Индуктор представляет собой спираль, изготовленную из медной трубки диаметром порядка 6 мм и имеющую центральный и внешний выводы. Наружный диаметр катушки составляет порядка 150 мм. Количество витков спирали n=5, расстояние между витками l=14 мм. Витки катушки в данном случае располагаются параллельно как диэлектрическому экрану, так и подложкодержателю 5. При таком размещении катушка создает однородную плазму внутри объема рабочей камеры. Расстояние между катушкой и поверхностью подложкодержателя d=60 мм. Спиральный индуктор может быть выполнен в виде двух плоских секций, расположенных одна над другой. При этом внешние диаметры этих секций могут быть равны либо внешний диаметр верхней секции меньше внешнего диаметра секции, расположенной снизу. Также витки индуктора могут быть расположены на разном расстоянии от экрана. Для улучшения теплоотвода от обрабатываемой подложки предусмотрено водяное охлаждение подложкодержателя и подача газообразного гелия в промежуток между подложкодержателем и подложкой. Рабочая смесь газов подается во внутренний объем реактора через отверстие в боковой стенке. Для увеличения равномерности газораспределения во внутреннем объеме реактора используется разделительное кольцо 3, размещенное около подложкодержателя. Конфигурация разделительного кольца такова, что от внутреннего кольцевого паза к центру кольца сформировано множество отверстий диаметром d1=1 мм. Это позволяет поступающему в рабочий объем реакционному газу равномерно распределяться в области подложкодержателя. Вакуумная откачка из внутреннего объема рабочей камеры осуществляется из бокового отверстия реактора с помощью механического и турбомолекулярного насосов, обеспечивающих предельное рабочее давление P=1-2 Па.
На фиг. 2 показана система питания планарной катушки от ВЧ-генератора. Рабочая частота ВЧ-генератора f=13,56 МГц. Выход генератора подсоединяется с помощью коаксиального кабеля к развязывающей цепи. Развязывающая цепь состоит из трансформатора Тр.1, позволяющего устранить емкостную составляющую в плазменном разряде и, таким образом, обеспечить только индуктивный разряд. Устройство согласования, состоящее из индуктивности (L1) и переменной емкости (C1), служит для согласования резонансной частоты цепи с частотным выходом ВЧ-генератора. Также предусмотрена система смещения потенциала подложки (L2 и C2) с помощью подачи ВЧ-потенциала к планарной катушке и подложкодержателю. Запитываясь от системы, показанной на фиг. 2, планарная катушка вызывает магнитное поле, проникающее через диэлектрический экран. Внутри рабочего объема магнитное поле может быть представлено как векторная сумма магнитного поля планарной катушки и магнитного поля, вызванного электронным потоком в плазме. Так как магнитное поле плазмы противодействует магнитному полю планарной катушки, то для однородности результирующего магнитного поля требуется, чтобы магнитное поле катушки было более интенсивно по направлению к центру. Спиральная форма катушки удовлетворяет этому требованию и обеспечивает однородное результирующее магнитное поле и, как следствие этого, однородную плазму. Так, была получена плотность ионного тока порядка 4 мА/см2 при мощности ВЧ-разряда W= 400 Вт, Uсм= -80 В и давлении Ar плазмы P= 1 Па. При травлении SiO2 получены скорости травления vтр. = 0,4 мкм/мин при мощности W= 400 Вт, давлении P = 1,5 Па и vтр. = 0,6 мкм/мин при той же мощности и давлении P = 50 Па. Однородность травления по пластине диаметром 100 мм была не хуже 97%.
Разработанная система согласования для соединения спирального индуктора с ВЧ-генератором, а также схема подачи смещения на подложку в реакторе данной конструкции обеспечивает получение указанного выше технического результата.
Источники
1. H. Kimura et al. Highly selective contact hole etching using ECR plasma. Jpn.J.Appl.Phys. Vol.34(1995), p.2114-2118.
1. H. Kimura et al. Highly selective contact hole etching using ECR plasma. Jpn.J.Appl.Phys. Vol.34(1995), p.2114-2118.
2. US 4948458 A, H 01 L 21/306, 1990.
Claims (5)
1. Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур, содержащий камеру с системой подвода и отвода газа, подложкодержатель, установленный в основании камеры с возможностью подачи на него потенциала смещения, и систему генерации плазмы, состоящую из спирального индуктора и системы согласования для соединения спирального индуктора с ВЧ-генератором, в верхней части камеры выполнено окно, закрытое диэлектрическим экраном, над которым размещен спиральный индуктор, отличающийся тем, что система согласования содержит трансформатор с ферритовым сердечником, индуктивность и емкость, причем емкость соединена параллельно со спиральным индуктором, а для подачи потенциала смещения на подложкодержатель использована цепочка из дополнительных индуктивности и емкости, подсоединенная к системе согласования.
2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что спиральный индуктор выполнен в виде двух плоских секций, основной и дополнительной, причем дополнительная секция расположена над основной, имеет меньший внешний диаметр и включена навстречу основной.
3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что спиральный индуктор выполнен в виде двух плоских секций, основной и дополнительной, причем дополнительная секция расположена над основной, имеет внешний диаметр, равный внешнему диаметру основной секции, и включена последовательно с основной.
4. Реактор по п.1, отличающийся тем, что центральные витки спирального индуктора расположены на большем расстоянии от диэлектрического экрана, чем периферические.
5. Реактор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что цепочка из дополнительных индуктивности и емкости может быть подсоединена к системе согласования к одному из концов спирального индуктора или к первичной обмотке трансформатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105773A RU2133998C1 (ru) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105773A RU2133998C1 (ru) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2133998C1 true RU2133998C1 (ru) | 1999-07-27 |
Family
ID=20204017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98105773A RU2133998C1 (ru) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2133998C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483501C2 (ru) * | 2010-07-30 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" | Плазменный реактор с магнитной системой |
RU2529633C1 (ru) * | 2013-03-27 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСТО-Вакуум" | Устройство для плазмохимического травления |
RU2670249C1 (ru) * | 2017-12-22 | 2018-10-19 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" | Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур |
RU2678506C1 (ru) * | 2017-11-21 | 2019-01-29 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" | Реактор для плазмохимического травления полупроводниковых структур |
RU2714864C1 (ru) * | 2019-06-10 | 2020-02-19 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Электронное специальное-технологическое оборудование" | Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур |
RU2753823C1 (ru) * | 2020-12-21 | 2021-08-23 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" | Реактор для плазмохимической обработки полупроводниковых структур |
-
1998
- 1998-04-07 RU RU98105773A patent/RU2133998C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
H. Kimura et al. Highly selective contact hole etching using ECR plasma. Jpr. J. Appl. Phys. V.34(1995), p.2114-2118. Данилин Б.С., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. - М.: Энергоиздат, 1987, с.136. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483501C2 (ru) * | 2010-07-30 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" | Плазменный реактор с магнитной системой |
RU2529633C1 (ru) * | 2013-03-27 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСТО-Вакуум" | Устройство для плазмохимического травления |
RU2678506C1 (ru) * | 2017-11-21 | 2019-01-29 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" | Реактор для плазмохимического травления полупроводниковых структур |
RU2670249C1 (ru) * | 2017-12-22 | 2018-10-19 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" | Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур |
RU2714864C1 (ru) * | 2019-06-10 | 2020-02-19 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Электронное специальное-технологическое оборудование" | Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур |
RU2753823C1 (ru) * | 2020-12-21 | 2021-08-23 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" | Реактор для плазмохимической обработки полупроводниковых структур |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5622635A (en) | Method for enhanced inductive coupling to plasmas with reduced sputter contamination | |
JP2635267B2 (ja) | Rfプラズマ処理装置 | |
US4948458A (en) | Method and apparatus for producing magnetically-coupled planar plasma | |
US6855906B2 (en) | Induction plasma reactor | |
US6184488B1 (en) | Low inductance large area coil for an inductively coupled plasma source | |
US5580385A (en) | Structure and method for incorporating an inductively coupled plasma source in a plasma processing chamber | |
US5241245A (en) | Optimized helical resonator for plasma processing | |
US5824605A (en) | Gas dispersion window for plasma apparatus and method of use thereof | |
KR100278232B1 (ko) | 균일한 전기장이 유전체 창에 의해 유도되는 플라즈마 처리 장치 및 방법 | |
US5430355A (en) | RF induction plasma source for plasma processing | |
US5759280A (en) | Inductively coupled source for deriving substantially uniform plasma flux | |
US5650032A (en) | Apparatus for producing an inductive plasma for plasma processes | |
US6030667A (en) | Apparatus and method for applying RF power apparatus and method for generating plasma and apparatus and method for processing with plasma | |
US6679981B1 (en) | Inductive plasma loop enhancing magnetron sputtering | |
JP2001028298A (ja) | 材料処理のための新規なrfプラズマソース | |
KR100444189B1 (ko) | 유도결합 플라즈마 소스의 임피던스 정합 회로 | |
JPH0684811A (ja) | プラズマ発生装置 | |
JPH06112166A (ja) | 電磁rf結合を用いたプラズマ反応装置及びその方法 | |
RU2133998C1 (ru) | Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур | |
US6462483B1 (en) | Induction plasma processing chamber | |
KR100743842B1 (ko) | 자속 채널에 결합된 플라즈마 챔버를 구비한 플라즈마반응기 | |
RU2408950C1 (ru) | Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур | |
JP4527833B2 (ja) | プラズマ処理装置および方法 | |
JP2635267C (ru) |