RU2714864C1 - Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур - Google Patents

Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур Download PDF

Info

Publication number
RU2714864C1
RU2714864C1 RU2019117899A RU2019117899A RU2714864C1 RU 2714864 C1 RU2714864 C1 RU 2714864C1 RU 2019117899 A RU2019117899 A RU 2019117899A RU 2019117899 A RU2019117899 A RU 2019117899A RU 2714864 C1 RU2714864 C1 RU 2714864C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
semiconductor structures
plasma
plasma processing
spring washer
fragment
Prior art date
Application number
RU2019117899A
Other languages
English (en)
Inventor
Георгий Константинович Виноградов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Электронное специальное-технологическое оборудование"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Электронное специальное-технологическое оборудование" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Электронное специальное-технологическое оборудование"
Priority to RU2019117899A priority Critical patent/RU2714864C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2714864C1 publication Critical patent/RU2714864C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Использование: для изготовления полупроводниковых устройств высокой степени интеграции. Сущность изобретения заключается в том, что в реакторе плазменной обработки полупроводниковых структур, содержащем вакуумную камеру с системой подвода газов и системой откачки, подложкодержатель, установленный в зоне основания вакуумной камеры и соединенный с блоком ВЧ смещения, систему генерации плазмы, включающую газораспределитель и генератор плазмы, скрепленные между собой соединительными модулями, каждый соединительный модуль включает модуль компенсации термомеханических напряжений, установленный между газораспределителем и генератором плазмы. Технический результат: обеспечение возможности повышения надежности реактора. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области нанотехнологий и полупроводниковых производств и может быть использовано в различных технологических процессах изготовления полупроводниковых устройств высокой степени интеграции посредством нанесения и травления функциональных материалов, включая проводники, полупроводники и диэлектрики на подложках различных полупроводников, например, кремния, германия, А3В5, карбида кремния, нитрида галлия, сапфира.
Известны реакторы плазменной обработки полупроводниковых структур, содержащие вакуумную камеру с системой подвода газов и системой откачки, подложкодержатель, установленный в зоне основания вакуумной камеры и соединенный с блоком ВЧ смещения, систему генерации плазмы, состоящую из модуля термостабилизации с блоком теплообмена и модуля формирования газовых потоков, включающего газораспределитель и генератор плазмы [Патент US 6267074, патент US 8635971].
Общим недостатком этих реакторов является то, что у них низкая эксплуатационная надежность, связанная с тем, что при термоциклировании может разрушаться генератор плазмы, т.к., учитывая специфику физико-химических процессов формирования плазмы, трудно подобрать близкие коэффициенты термического разрешения материалов, из которых изготавливают газораспределитель и генератор плазмы.
Известен также реактор плазменной обработки полупроводниковых структур, содержащий вакуумную камеру с системой подвода газов и системой откачки, подложкодержатель, установленный в зоне основания вакуумной камеры и соединенный с блоком ВЧ смещения, систему генерации плазмы, состоящую из модуля термостабилизации с блоком теплообмена и модуля формирования газовых потоков, включающего газораспределитель и генератор плазмы, скрепленные между собой соединительными модулями [заявка US 2013/0065396].
Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.
Недостаток этого устройства заключается в его низкой надежности, связанной с возможностью разрушения генератора плазмы при термоциклировании. Это может возникать из-за того что газораспределитель обычно изготавливают из алюминиевого сплава, а генератор плазмы - из монокристаллического высокоомного кремния, кварца или керамики, коэффициенты термического расширения которых сильно различаются. При этом соединительные модули не обеспечивают компенсации сдвиговых напряжений между газораспределителем и генератором плазмы.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства.
Сущность изобретения заключается в том, что в реакторе плазменной обработки полупроводниковых структур, содержащем вакуумную камеру с системой подвода газов и системой откачки, подложкодержатель, установленный в зоне основания вакуумной камеры и соединенный с блоком ВЧ смещения, систему генерации плазмы, включающую газораспределитель и генератор плазмы, скрепленные между собой соединительными модулями, каждый соединительный модуль включает модуль компенсации термомеханических напряжений, установленный между газораспределителем и генератором плазмы.
Существует вариант, в котором каждый модуль компенсации термомеханических напряжений включает винт с головкой винта, сопряженный с резьбовой втулкой, закрепленной в генераторе плазмы, при этом между головкой винта и газораспределителем установлены плоская шайба и пружинная шайба, сопряженные друг с другом.
Существует также вариант, в котором пружинная шайба имеет конусообразный фрагмент с плоским торцом, сопряженным с плоской шайбой.
Существует также вариант, в котором пружинная шайба имеет конусообразный фрагмент с, по меньшей мере, двумя выборками, расположенными в плоскости оси симметрии конусообразного фрагмента.
Существует также вариант, в котором пружинная шайба имеет C-образный фрагмент с плоским торцом, сопряженным с плоской шайбой.
Существует также вариант, в котором пружинная шайба имеет C-образный фрагмент с, по меньшей мере, двумя выборками, расположенными в плоскости оси симметрии C-образного фрагмента.
На фиг. 1 изображена структурная схема реактора плазменной обработки полупроводниковых структур.
На фиг. 2 изображен вариант выполнения модуля компенсации термомеханических напряжений.
На фиг. 3 изображен вариант выполнения пружинной шайбы в виде конусообразного фрагмента.
На фиг. 4 изображен вариант выполнения пружинной шайбы в виде Сообразного фрагмента.
Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур содержит вакуумную камеру 1 (фиг. 1) с системой подвода газов 2 и системой откачки 3. В качестве системы откачки 3 можно использовать вакуумные агрегаты сухой откачки, включающие также турбонасос для обеспечения высокой скорости откачки при низком давлении и больших потоках газа. Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур содержит подложкодержатель 4, выполненный, например, в виде электростатического или механического прижимного стола, установленный в зоне основания камеры 6 и соединенный с блоком ВЧ смещения 7. Блок ВЧ смещения может быть выполнен в виде ВЧ генератора соединенного с оконечным согласующим LC-устройством.
Устройство плазменной обработки полупроводниковых структур содержит также систему генерации плазмы 8, состоящую из модуля термо стабилизации 9 с блоком теплообмена 10 и модуля формирования газовых потоков 11, включающего газораспределитель 12 и генератор плазмы 13, скрепленные между собой соединительными модулями 14. Газораспределитель 12 может быть выполнен из алюминиевого сплава, а генератор плазмы 13 из - высокоомного материала, например, кремния, кварца или алюминиевой керамики. При этом генератор плазмы 13 может включать в себя электромагнитные индукционные антенны (не показано).
Отличием предложенного устройства от известного является то, что каждый соединительный модуль 14 включает модуль компенсации термомеханических напряжений 15, установленный между газораспределителем 12 и генератором плазмы 13.
Существует также вариант, в котором каждый модуль компенсации термомеханических напряжений 15 (фиг. 2) включает винт 16 с головкой винта 17, сопряженный с резьбовой втулкой 18, закрепленной в генераторе плазмы 13, при этом между головкой винта 17 и газораспределителем 12 установлены плоская шайба 19 и пружинная шайба 20, сопряженные друг с другом. Винт 16 может быть изготовлен из нержавеющей стали. Резьбовая втулка 18 может быть изготовлена из полиимида или полиамидоимида. Плоская шайба 19 может быть изготовлена из нержавеющей стали. Пружинная шайба 20 может быть изготовлена из пружинной нержавеющей стали, фосфористой или бериллиевой бронзы.
Существует также вариант, в котором пружинная шайба 20 (фиг. 3) имеет конусообразный фрагмент 21 с плоским торцом 22, сопряженным с плоской шайбой 19. Соприкасающиеся поверхности плоской шайбы 19 и пружинной шайбы 20 могут иметь высоту микронеровностей в диапазоне 1 мкм -10 мкм.
Существует также вариант, в котором пружинная шайба 20 имеет конусообразный фрагмент 21 с, по меньшей мере, двумя выборками 23, расположенными в плоскости оси симметрии конусообразного фрагмента 21. Выборки 23 могут быть выполнены на глубину от 1/3 до 2/3 расстояния между головкой вина 17 и плоской шайбой 19. Соприкасающиеся поверхности плоской шайбы 19 и пружинной шайбы 20 могут иметь высоту микронеровностей в диапазоне 5 мкм -20 мкм.
Существует также вариант, в котором пружинная шайба 20 (фиг. 4) имеет C-образный фрагмент 24 с плоским торцом 25, сопряженным с плоской шайбой 19. Соприкасающиеся поверхности плоской шайбы 19 и пружинной шайбы 20 могут иметь высоту микронеровностей в диапазоне 1 мкм -10 мкм. Существует также вариант, в котором пружинная шайба 20 имеет C-образный фрагмент 24 с, по меньшей мере, двумя выборками 26, расположенными в плоскости оси симметрии C-образного фрагмента 24. Выборки 26 могут быть выполнены на глубину от 1/3 до 2/3 расстояния между головкой вина 17 и плоской шайбой 19. Соприкасающиеся поверхности плоской шайбы 19 и пружинной шайбы 20 могут иметь высоту микронеровностей в диапазоне 5 мкм -20 мкм.
Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур работает следующим образом.
После предварительной откачки и дегазации вакуумной камеры 1 задают температуры в диапазоне 60°С - 180°С ее внутренних рабочих поверхностей, соприкасающихся с рабочей средой, химически активной плазмой. Задание температуры генератора плазмы 13 с модулем формирования газовых потоков 11 осуществляют через модуль термостабилизации 9, в котором циркулирует теплоноситель или вмонтированы электрические нагреватели (не показаны).
При повышении температуры реактора за счет термического расширения возникает тянущее усилие в радиальных направления от центра реактора на всех соединительных модулях 14 между газораспределителем 12 и генератором плазмы 11, поскольку они изготовлены из разных материалов, и имеют разные коэффициенты термического расширения.
При этом соединительные модули 14 с модулями компенсации термомеханических напряжений 15 принимают это механическое расширение на себя, предотвращая возникновение разрушающих напряжений в хрупком материале генератора плазмы 13.
После установления стабильной заданной температуры в вакуумную камеру 1 подают рабочие газы, устанавливают заданные расходы газовых компонентов и рабочее давление.
Затем производят зажигание газового разряда и генерируется химически активная плазменная среда для обработки полупроводниковой подложки 5.
Термостабилизация системы генерации плазмы 8 при этом осуществляется за счет контроля температуры теплоносителя в блоке теплообмена 10. Температура системы генерации плазмы 8 измеряется контактными термометрами (не показаны), вмонтированными в материал генератора плазмы 13. Обычно температуру измеряют с помощью термопарных или резистивных датчиков.
То, что каждый соединительный модуль 14 включает модуль компенсации термомеханических напряжений 15, установленный между газораспределителем 12 и генератором плазмы 13, позволяет компенсировать температурные сдвиги между ними, что минимизирует возможность разрушения генератора плазмы 13 и повышает надежность устройства.
То, что каждый модуль компенсации термомеханических напряжений 15 включает винт 16 с головкой винта 17, сопряженный с резьбовой втулкой 18, закрепленной в генераторе плазмы 13, при этом между головкой винта 17 и газораспределителем 12 установлены плоская шайба 19 и пружинная шайба 20, сопряженные друг с другом, позволяет компенсировать температурные сдвиги между газораспределителем 12 и генератором плазмы 13, по координатам X, Y, Z, что повышает надежность устройства.
То, что пружинная шайба 20 имеет конусообразный фрагмент 21 с плоским торцом 22, сопряженным с плоской шайбой 19, улучшает возможности сдвига между конусообразным фрагментом 21 и плоской шайбой 19, что улучшает термокомпенсацию по координатам X, Y и повышает надежность устройства.
То, что пружинная шайба 20 имеет конусообразный фрагмент 21 с, по меньшей мере, двумя выборками 23, расположенными в плоскости оси симметрии конусообразного фрагмента 21, сохраняет возможности сдвига между конусообразным фрагментом 21 и плоской шайбой 19 при повышенных температурных изменениях размеров элементов по координате Z и повышает надежность устройства.
То, что пружинная шайба 20 имеет C-образный фрагмент 24 с плоским торцом 25, сопряженным с плоской шайбой 19 улучшает возможности сдвига между конусообразным фрагментом 21 и плоской шайбой 19, что повышает термокомпенсацию по координатам X, Y при повышенных температурных изменениях размеров элементов по координате Z и повышает надежность устройства.
То, что пружинная шайба 20 имеет C-образный фрагмент 24 с, по меньшей мере, двумя выборками 26, расположенными в плоскости оси симметрии C-образного фрагмента 24, улучшает термокомпенсацию по координатам X, Y при повышенных температурных изменений элементов по координате Z, что повышает надежность устройства.

Claims (6)

1. Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур, содержащий вакуумную камеру с системой подвода газов и системой откачки, подложкодержатель, установленный в зоне основания вакуумной камеры и соединенный с блоком ВЧ смещения, систему генерации плазмы, состоящую из модуля термостабилизации с блоком теплообмена и модуля формирования газовых потоков, включающего газораспределитель и генератор плазмы, скрепленных между собой соединительными модулями, отличающийся тем, что каждый соединительный модуль включает модуль компенсации термомеханических напряжений, установленный между газораспределителем и генератором плазмы.
2. Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур по п. 1, отличающийся тем, что каждый модуль компенсации термомеханических напряжений включает винт с головкой винта, сопряженный с резьбовой втулкой, закрепленной в генераторе плазмы, при этом между головкой винта и модулем формирования газовых потоков установлены плоская шайба и пружинная шайба, сопряженные друг с другом.
3. Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур по п. 2, отличающийся тем, что пружинная шайба имеет конусообразный фрагмент с плоским торцом, сопряженным с плоской шайбой.
4. Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур по п. 3, отличающийся тем, что пружинная шайба имеет конусообразный фрагмент с по меньшей мере двумя выборками, расположенными в плоскости оси симметрии конусообразного фрагмента.
5. Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур по п. 2, отличающийся тем, что пружинная шайба имеет C-образный фрагмент с плоским торцом, сопряженным с плоской шайбой.
6. Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур по п. 5, отличающийся тем, что пружинная шайба имеет C-образный фрагмент с по меньшей мере двумя выборками, расположенными в плоскости оси симметрии C-образного фрагмента.
RU2019117899A 2019-06-10 2019-06-10 Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур RU2714864C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117899A RU2714864C1 (ru) 2019-06-10 2019-06-10 Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117899A RU2714864C1 (ru) 2019-06-10 2019-06-10 Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714864C1 true RU2714864C1 (ru) 2020-02-19

Family

ID=69625885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117899A RU2714864C1 (ru) 2019-06-10 2019-06-10 Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2714864C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2133998C1 (ru) * 1998-04-07 1999-07-27 Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского института электронной техники Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур
RU2408950C1 (ru) * 2009-10-13 2011-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет), (МИЭТ) Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур
US20130065396A1 (en) * 2004-04-30 2013-03-14 Lam Research Corporation Apparatus including gas distribution member supplying process gas and radio frequency (rf) power for plasma processing
RU2483501C2 (ru) * 2010-07-30 2013-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" Плазменный реактор с магнитной системой
RU2670249C1 (ru) * 2017-12-22 2018-10-19 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур
US20180308664A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Kenneth S. Collins Plasma reactor with filaments and rf power applied at multiple frequencies

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2133998C1 (ru) * 1998-04-07 1999-07-27 Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского института электронной техники Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур
US20130065396A1 (en) * 2004-04-30 2013-03-14 Lam Research Corporation Apparatus including gas distribution member supplying process gas and radio frequency (rf) power for plasma processing
RU2408950C1 (ru) * 2009-10-13 2011-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет), (МИЭТ) Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур
RU2483501C2 (ru) * 2010-07-30 2013-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" Плазменный реактор с магнитной системой
US20180308664A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Kenneth S. Collins Plasma reactor with filaments and rf power applied at multiple frequencies
RU2670249C1 (ru) * 2017-12-22 2018-10-19 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11158527B2 (en) Thermal management systems and methods for wafer processing systems
US20240112893A1 (en) Multi-plate electrostatic chucks with ceramic baseplates
TWI501347B (zh) 靜電夾盤之邊緣環
CN106463449B (zh) 具有凸起的顶板及冷却通道的静电夹盘
US9779975B2 (en) Electrostatic carrier for thin substrate handling
JP7376623B2 (ja) ウエハ処理システム向けの熱管理のシステム及び方法
US6905984B2 (en) MEMS based contact conductivity electrostatic chuck
US6444040B1 (en) Gas distribution plate
TW201735215A (zh) 靜電卡盤機構以及半導體加工裝置
KR20080110652A (ko) 오염물질이 저감되는 가스 주입 시스템 및 이용 방법
JP7419483B2 (ja) 一体型サーマルチョークによる高温rf接続
TW202002156A (zh) 靜電夾盤及基板固定裝置
RU2714864C1 (ru) Реактор плазменной обработки полупроводниковых структур
JP5382602B2 (ja) ウエハ保持体および半導体製造装置
KR20190031151A (ko) 플라즈마 처리 장치
US11521884B2 (en) Electrostatic chuck sidewall gas curtain
JP5846077B2 (ja) 樹脂膜のパターニング方法およびそれを用いたセンサの製造方法
US12009182B2 (en) Temperature control method and temperature control device
US20220375728A1 (en) Temperature control method and temperature control device
JP2022510429A (ja) 多重ヒータアレイを備えた静電チャックのための長寿命かつ拡張温度範囲の埋め込みダイオード設計
RU2718132C1 (ru) Устройство плазменной обработки полупроводниковых структур
JP2024002949A (ja) プラズマ処理装置、リング、静電チャックの検査方法及び基板処理方法
KR102080109B1 (ko) 기판처리장치의 제어방법
TW202333193A (zh) 用於冷卻電漿處理製程構件的方法及電漿蝕刻方法和系統
TW202144757A (zh) 氣體感測裝置