SU1144417A1

SU1144417A1 - Apparatus for treating articles in vacuum

Info

Publication number: SU1144417A1
Application number: SU833561162A
Authority: SU
Inventors: С.В. Наталочка
Original assignee: Предприятие П/Я В-8495
Priority date: 1983-03-05
Filing date: 1983-03-05
Publication date: 1990-11-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОВРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ В ВАКУУМЕ, содержащее магнитную систему, выполненную в виде коаксиально расположенных магнитов и полюсных наконечников, размещенную между магнитами тороидальную разр дную камеру с анодом и газовым коллектором , катод, установленный за тороидальной камерой со стороны выходных отверстий газового коллектора, и систему электропитани , о т л и ч а- ю щ е а с тем, что, с целью повышени качества обработки за счет уменьшени загр знени подпожки продуктами распылени оснастки устройства и повьппени производительности эа счет интенсификации разр да, одиоименные полюса магнитов ориентированы в одну сторону, полюсные наконечники размещены на противоположных торцах магнитов, а анод выполнен в виде колец , расположенных коаксиально магнитам .DEVICE FOR CUTTING PRODUCTS IN VACUUM, containing a magnetic system made in the form of coaxially arranged magnets and pole pieces, a toroidal discharge chamber with an anode and a gas collector placed between magnets, and a cathode installed behind the toroidal chamber from the outlet side of the gas collector, and the electrical system , so that, in order to improve the quality of processing by reducing the contamination of the substrate, the products of the spraying of the equipment of the device and the ea productivity by intensifying discharge, odioimennye pole magnets are oriented in one direction, the pole pieces are located at opposite ends of the magnets and the anode is in the form of rings arranged coaxially magnets.

Description

Из бретение относитс к области вакуу юй технологии обработки изделий , например в микроэлектронике дл очистки и травлени слоев материалов подложекоThis applies to the field of vacuum technology for processing products, for example, in microelectronics for cleaning and etching layers of substrate materials.

Известно устройство дп обработки изделий в вакууме, содержащее держатель , магнитную систему из коаксиальных магнитов, систему подачи газа катод, выполненный в виде двух коаксиальных колец, размещенных между . магнитами, анод, размещенный между коаксиальными кольцами, и систему электропитани .It is known a device dp of processing products in vacuum, containing a holder, a magnetic system of coaxial magnets, a cathode gas supply system, made in the form of two coaxial rings placed between. magnets, an anode placed between coaxial rings, and a power supply system.

Между коаксиальными кольцами ссздаетс магнитное поле магнитной системой из коаксиальных магнитовв Коаксиальные кольца подключены к отрицательному полюсу системы электропитани , а анод - к положительному При подаче газа через систему подачи газа и напр жени от системы электропитани между анодом и коаксиальными кольцами возбуждаетс разр д в скрещенных электрическом и магнитном пол х , локализованный в пространстве A magnetic field is generated between the coaxial rings by the magnetic system from the coaxial magnets. The coaxial rings are connected to the negative pole of the power supply system, and the anode to the positive one. When gas is supplied through the gas supply system and the voltage from the power supply system between the anode and the coaxial rings, the cross-section is electrically and electrically crossed. magnetic fields localized in space

4 4 4 между коаксиальными кольцами. Ионы газового разр да двигаютс в направлении подложки и производ т ее бомбардировкуо Однако работа устройства .происходит при высоких давлени х газа в области обрабатываемых изделий, пор дка 0,665 Па Поскольку длина свободного пробега иона газа (обычно аргона) при таком давлении мала, возникает необходимость близкого расположени держател к разр дной области , при этом ухудшаетс равномерность обработки. Это приводит к необходимости обеспечени определениого вида движени держател с изделием относительно устройства Наиболеебллзким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл обработки изделий в вакууме , содержшчее магнитную систему, выполненную в ви/де коаксиально расположенных магнитов и полюсных наконечников , размещенную мелоду магнита|мн тороидальную разр дную камеру с I анодом и газовым коллектором, катод, установленный за тороидальной камерой со стороны выходных отверстий газового коллектора, и систему элек тропитаниЯо При этом ка.тод и газовый коллектор электрически соединены с магнитной системойо Между анодом и катодом в разр дной камере возбуждаетс разр д в газе, поступающем чере газовый коллектор. Часть ионов газового разр да используетс дл поддер жани разр да, ,а друга часть ионов дл обработки изделий, закрепленных на дерл ателео Разр д локализован в области скрещенных электрическом меж ду анодом и катодом и магрштном, создаваемом магнитной системой полей в разр дной камере о Благодар подаче газа через газовый коллектор непосредственно в разр дную камеру и в ра р дную область, давление газа в области обрабатываемых изделий ниже, чем давление в реакционной камере Однако з ачительна часть ионов газо вого разр да, интенсивно бомбардиру сторону катода, обратную держателю, дл поддержани разр да сильно распт ш ет ее о Распыленш11е атомы материала катода.загр зн ют обрабатывающий поток ионов и, осазкдалсь на издели х ухудшают качество обработки их/изделнй ) ионным пучкомо Наблюдаетс также расвдшеьше различных поверхностей катода и элементов технологической камеры, в которой размещают устройст во дл проведени обработки изделий, из-за возникновени катодных п тен дл нейтрализации зар да ионного пуч ка, так как электроны разр да замаг Hiineiibi в сильном поперечном движению ненов магнитном поле Целью изобретени вл етс повы шеиие качества обработки за счет уменьшени загр знени подпожек продуктами распылени оснастки устройства и повьшение производительности за счет интенсйфикаьщи разр да Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве дл обработки изделий в вакууме, содержащем магнитную систему, выполненную в виде коаксиально расположенных магнитов и полюсных наконечников, размещенную меж ду магнитами тороидальную разр дную камеру с анодом и газовым коллектором , катод, установленшлй за тороидальной , камерой со стороны выходных отверстий газового коллектора, и систему электропитани , одноименные полюса магнитов ориентированы в одну сторону, полюсные наконечьшкй размещены на противоположных торцах мап-штов , а анод выполнен в виде колец, расположенных коаксиально магнитам Устройство схематически изображено на чертежео Устройство содержит коаксиальные магниты 1 и 2 и полюсные наконечники 3 и 4, расположенные с противоположных торцов магнитов, составл ющие магнитную систему устройства Между коаксиальны1-1и магнитами размещена торо-: идальна разр дна камера 5, в которой расположены анод 6, выполненный в виде двух коаксиальных колец, и газовый коллектор 7, соединенный с системой 8 подачи газао Между держателем 9 обрабатываемых изделий и полюсными наконечниками 3 размещен катод 10, подключенный к отрицательному полюсу системы П электр01штани . Устройство работает следующим образом Технологическа камера, в которой размещаетс устройство, откачиваетс до давлени пор дка 0,0001 Па, а затем по системе 8 подачи газа подают газ в разр дную камеру 5 и устанавливают необходимый его расход через газовый коллектор 7 о На анод 6 и катод 10 подают посто нное напрюкение от системы 11 электропитани , при этом магнитна система из коаксиальных мап-штов 1 и 2 и полюсных нш опечников 3 и 4 и газовый коллектор 7 могут быть под плавающим потенциалом оторванными от системы 1I электропитани или могут быть подключены к системе 1I электропитаьш через балластные сопротивлени или ополнительные источ1-шки электропита-. ни о В результате подачи газа и напр жени в разр дной камере 5 возбу;хдаетс разр д, локализованный между коаксиальными кольцами анода 6 в скрещенных электрическом и магнитном пол х. Ионы газового разр да4 4 4 between coaxial rings. The gas discharge ions move in the direction of the substrate and bombard it. However, the device operates at high gas pressures in the area of processed products, on the order of 0.665 Pa. Since the free path of a gas ion (usually argon) at such pressure is small, it becomes necessary to close the location of the holder to the discharge region, while the uniformity of processing deteriorates. This leads to the need to provide a definition of the type of movement of the holder with the product relative to the device. The most technical aspect of the invention is a device for processing products in vacuum, containing a magnetic system made in the video / de coaxially arranged magnets and pole pieces, placed melody of the magnet | plural toroidal a discharge chamber with an I anode and a gas collector, a cathode mounted behind a toroidal chamber on the side of the outlet openings of the gas collector, and a system This path and the gas collector are electrically connected to the magnetic system. A discharge in the gas entering through the gas collector is excited between the anode and the cathode in the discharge chamber. A part of the gas discharge ions is used to maintain the discharge, and the other part of the ions for the treatment of products fixed on the core is localized in the area of the electric field between the anode and cathode and the magnetic field created by the magnetic field system in the discharge chamber. the gas supply through the gas collector directly into the discharge chamber and into the distant region, the gas pressure in the area of the processed products is lower than the pressure in the reaction chamber. However, a significant part of the gas discharge ions, but to the bombardor, the cathode side opposite to the holder, to maintain the discharge, strongly disperses its atomization of the atoms of the cathode material. The processing flow of ions is charged up and, degraded on the products, deteriorates the quality of their / part processing by the ion beam. Also, different surfaces of the cathode are observed and elements of the process chamber in which the device is placed for processing products, due to the occurrence of cathode spots to neutralize the ion beam charge, since the electrons of Hiineiibi magnets in a strong the transverse motion is not a magnetic field. The aim of the invention is to improve the quality of processing by reducing the contamination of the residues by the spraying products of the device and increasing the productivity due to the intensification of the discharge. The aim of the device for processing products in vacuum containing a magnetic system a kind of coaxially arranged magnets and pole tips, placed between the magnets, a toroidal discharge chamber with an anode and a gas collector, a cathode installed behind the toroidal chamber on the side of the gas manifold outlet openings, and the power supply system, the same poles of the magnets are oriented to one side, the pole lugs are placed on opposite ends of the card shta, and the anode is made in the form of rings arranged coaxially to the magnets. The device is shown schematically in the drawing The device contains coaxial magnets 1 and 2 and pole tips 3 and 4, located at opposite ends of the magnets, constituting the magnetic system of the device. There are 1–1 magnets placed in a toroidal: uniform chamber 5, in which the anode 6 is located, made in the form of two coaxial rings, and a gas collector 7 connected to the gas supply system 8. The cathode 10 is placed between the holder 9 of the products to be processed and the pole tips 3 connected to the negative pole of the system P elektr01shtani. The device operates as follows. The process chamber in which the device is located is pumped out to a pressure of about 0.0001 Pa, and then gas is supplied to discharge chamber 5 via the gas supply system 8 and its required flow is set through the gas collector 7 o To anode 6 and the cathode 10 is supplied with a constant voltage from the power supply system 11, with the magnetic system of coaxial shafts 1 and 2 and pole NS of guardians 3 and 4 and the gas collector 7 may be under a floating potential cut off from the power supply system 1I or may It is connected to the system 1I elektropitash through ballast resistances or Accessory istoch1 shki elektropita-. As a result of the gas supply and voltage in the discharge chamber 5, excitement occurs, a discharge localized between the coaxial rings of the anode 6 in crossed electric and magnetic fields. Gas discharge ions

5five

жутс в сторону катода 10 и, достига держател 9, производ т обработку закрепленных на держателе издеЛИЙ оzhuts in the direction of the cathode 10 and, reaching the holder 9, make processing fixed on the holder of the articles about

Электроизолированный, не подключенный к системе 11 электропитани газовый коллектор 7 зар жаетс в разр де положительно и служит отражателем дл ионов разр да, подталкива их в сторону катода 10. Благодар этому увеличиваетс плотность тока ионов на выходе устройства и, как следствие, производительность обработки изделийAn electrically insulated gas collector 7 that is not connected to the power supply system 11 is positively charged and acts as a reflector for the discharge ions, pushing them towards the cathode 10. This increases the current density of the output ions of the device and, as a result, the processing performance of the products

За счет значительно большей доли ионов, достигающих держател 9 и производ щих обработку изделий, по сравнегшю с обпщм их числом в разр де значительно выше коэффициент использовани рабочего газа,,Due to the significantly larger proportion of ions reaching the holder 9 and processing products, compared with the number of them in the discharge, the utilization rate of the working gas,

Наличие четырех независимых электродов (катода 10, анода 6, газового коллектора 7 и полюсного наконечника 3) позвол ет измен ть и подбирать характер, вид разр да, мен ть его параметры выбирать режимь работы устройства за счет подачи на электроды различных потенциалов относительно друг друга и держател 9, что расшир ет технологические возможност устройстваоThe presence of four independent electrodes (cathode 10, anode 6, gas collector 7 and pole tip 3) allows changing and selecting the character, type of discharge, changing its parameters, choosing the mode of operation of the device due to supplying different potentials to the electrodes relative to each other and holder 9, which expands the technological capabilities of the device

Магнитна система устройства создает магнитное поле, силовые линии которого между коаксиальными кольцами анода 6 параллельны оси устрой4417 :6The magnetic system of the device creates a magnetic field whose power lines between the coaxial rings of the anode 6 are parallel to the axis of the device4417: 6

ствао Электронь;, дрейфующие как по . азимуту мелсду коаксиальными кольцами анода 6, так и по магнитным силовым лини м, частично увлекаютс ионнымElectron ;, drifting as in. the azimuth of the Melsdu coaxial rings of the anode 6, and along the magnetic field lines, is partially entrained by the ionic

потоком, распростран ющимс вдоль j магнитных силовых ли1шй в сторону катода 10 и держател 9, что нейтрализует положительный зар д ионногоthe flux propagating along j of the magnetic force to the side of the cathode 10 and the holder 9, which neutralizes the positive charge of the ionic

Q пучка Улучшение условий нейтрализации зар да пучка позвол ет исключить возникновение катодных п тен Отсутствует и интенсивное распыление катода 10о Большинство ионов проходитQ beam Improving the conditions for neutralizing the charge beam eliminates the occurrence of cathode spots. There is also no intense sputtering of the cathode 10 o Most ions pass

5 к держателю 9, Таким образом, уро- i вень загр знений обрабатываемых из- делий значительно сштасаетс , повышаетс качество обработки изделий5 to the holder 9. Thus, the level of contamination of the processed products is significantly worsened, the quality of processing of the products is improved.

Предлагаемое устройство позвол ет повысить производительность обра0 ботки изделий в вакууме, повысить коэффициент использовани гаэа, расширить технологические возможности, улучшить качество обработки изделийThe proposed device makes it possible to increase the productivity of product processing in vacuum, increase the utilization rate of a gas generator, expand technological capabilities, and improve the quality of product processing.

Сравнительные испытани предла5 гаемого устройства и устройства по схеме прототипа показали, что при давлении аргона О,1 Па и рассто нии от устройства до обрабатываемогоComparative tests of the proposed device and the device according to the prototype scheme showed that at an argon pressure O, 1 Pa and the distance from the device to the processed

0 издели (кремгшевой подложки, покрытой окислом), равном 100 мм, скорости распылени двуокиси кремни у известного устройства и по изобретению ;соответственно 150 А/мин и 900 А/мин при напр жени х и токах разр дов со5 ответственно I кВ, 25 мА и 1 кВ, 150 мАо0 products (an oxide coated silicon substrate) equal to 100 mm, a silicon dioxide sputtering rate of a known device and the invention; 150 A / min and 900 A / min, respectively, at voltages and currents of currents Co5 responsibly I kV, 25 mA and 1 kV, 150 mAo

Claims

DEVICE FOR PROCESSING PRODUCTS IN VACUUM, containing a magnetic system made in the form of coaxially arranged magnets and pole lugs, a toroidal discharge chamber with anode and gas collector placed between the magnets, a cathode installed behind the toroidal chamber on the side of the gas manifold outlet openings, and a power supply system , characterized in that, in order to improve the quality of processing by reducing the contamination of the substrate by the spray products of the snap-in device and increase productivity ti due to intensification of the discharge, like poles of the magnets are oriented in one direction, the pole pieces are located at opposite ends of the magnets and the anode is in the form of rings arranged coaxially magnets.

5§