CS264840B1

CS264840B1 - Discharging magnetron

Info

Publication number: CS264840B1
Application number: CS874486A
Authority: CS
Inventors: Jozef Ing Matuska; Rudolf Prof Ing Csc Harman
Original assignee: Jozef Ing Matuska; Rudolf Prof Ing Csc Harman
Priority date: 1987-06-18
Filing date: 1987-06-18
Publication date: 1989-09-12
Also published as: CS448687A1

Abstract

Očelom riešenia je konštrukcia leptacieho magnetrónu, ktorý je určený pre umiestnenie vo vnútri vákuovej komory a pri montáži nevyžaduje úpravu vákuovej aparatúri. Uvedeného účelu sa dosiahne tým, že katoda leptacieho magnetrónu má tvar hranola, na podstavách ktorého sú umiestnené pólové nástavce a vo vnútri ktorého je umiestnený magnetický obvod. Uspořiadanie magnetického obvodu je volené tak, aby siločiary magnetickej indukcie boli rovnoběžné s jednou stěnou, alebo s niekolkými stěnami katody, pričom na túto stenu je umiestnená vzorka s leptanou vrstvou samostatné alebo na držiaku podložiek. Leptací magnetrón podlá riešenia umožňuje tvarovanie izolačných, polovodičových a kovových vrstiev leptáním cez vhodné masky. Poskytuje vyššiu rýchlosť leptania ako v súčasnom období najviac rozšířená metoda reaktívneho iónového leptania. Napr. magnetrónovýra leptáním je možné zvýšit rýchlosť leptania SÍO2 v plazme CHF3 na 1,1,/im/min pri selektívnom pomere SÍO2/SÍ - 9,5 oproti rýchlosti 22 nm/min pri použití metody reaktívneho iónového leptania. Kedže leptací magnetrón podlá vynálezu možě byť umiestnený v tej istej komoře ako vzorka, može tvořit vhodný doplnok experimentálněj vákuovej aparatúry pre naprašovanie vrstiev, kde umožňuje dočistenie povrchu vzorky před depozíciou vrstvy resp. jej leptanie počas depozície za účelom získania vrstiev špeciálnych vlastností.The solution is the etching construction magnetron that is designed for placement inside the vacuum chamber and during assembly does not require adjustment of the vacuum apparatus. the purpose is achieved by having a cathode etching magnetron has the shape of a prism, on the bases of which the pole pieces are located and inside it is located magnetic circuit. Magnetic Arrangement The circuit is chosen to make magnetic field lines induction were parallel to one wall, or with several cathode walls, wherein a sample is placed on the wall with etched layer alone or on holder washers. Etching magnetron according to the solution allows for forming of insulating, semiconductor and metal layers by etching over suitable masks. Provides higher speed etching as widespread in the current period a method of reactive ion etching. E.g. Magnetron etching is possible to increase the etching rate of SiO2 in plasma CHF3 to 1.1 µm / min at a selective ratio SiO 2 / Si - 9.5 vs. 22 nm / min using a reactive ionic method etching. Since etching magnetron by the invention can be placed in the same chamber as a sample, may be suitable supplement to the experimental vacuum apparatus for sputtering layers where it allows cleaning the sample surface before deposition layers respectively. etching during deposition in order to obtain special layers properties.

Description

Vynález sa týká leptacieho magnetrónu, u ktorého sa rieši umiestnenie vo vákuovej komoře, konštrukoia magnetrónu a přísun vzorky do pracovného priestoru magnětrónu.The present invention relates to an etching magnetron in which a vacuum chamber, a magnetron design and a sample feed into the working space of a magneton are solved.

Doposial vyvinuté leptacie magnetróny, používané pre tvarovanie vrstiev pre mikroelektronické aplikácie, majú oddelene umiestnený magnetický obvod od pristoru vzorky. Vlastná konštrukcia leptacieho magnetrónu je v pomocnej vákuovej komoře, ktorá je čerpaná napr. difuznou vývevou a oddělená od pracovnej komory tenkým nemagnetickým plechom. Magnetrón je v tomto priestore mechanicky pohybovaný, pričom jeho pracovně magnetické pole preniká cez deliaci plech do pracovnej komory, kde sposobí pri tlaku 0,1 až 10 Pa zapálenie anomálneho tlejivého výboja a leptanie vrstvy na vzorke. Vzorka je umiestnená na deliacom plechu zo strany hlavněj komory. Celková konštrukcia komory je preto zložitá, vyžaduje separátně čerpanie, mechanicky rozmietaný magnetický obvod a nerieši přesun vzorky po skončení operácie leptania. Ďalšia používaná konštrukcia leptacieho magnetrónu je umiestnená na stene vákuovej komory a vzorka prechádza cez výboj magnetrónu umiestnená na palete. Nedostatkom takejto konštrukcie je, že vákuová aparatúra musí obsahovat prírubu pre uchytenie magnetrónu, a zariadenie nie je možné polohovat vo vákuovej komoře pre potřeby leptania vrstvy počas depozície vrstvy.Previously developed etching magnetrons, used to form layers for microelectronic applications, have a separate magnetic circuit from the sample holder. The actual construction of the etching magnetron is in the auxiliary vacuum chamber, which is pumped e.g. by diffusion pump and separated from the working chamber by a thin non-magnetic sheet. Magnetron is mechanically moved in this space and its working magnetic field penetrates through the separating plate into the working chamber where it causes ignition of an anomalous glow discharge and etching of the layer on the sample at a pressure of 0.1 to 10 Pa. The sample is placed on the separating plate from the side of the barrel chamber. The overall design of the chamber is therefore complex, requiring separate pumping, mechanically sweeping the magnetic circuit, and does not solve the sample transfer after the etching operation is completed. Another used etching magnetron design is located on the wall of the vacuum chamber and the sample passes through a magnetron discharge located on the pallet. A drawback of such a construction is that the vacuum apparatus must comprise a flange for holding the magnetron, and the device cannot be positioned in the vacuum chamber for etching the layer during deposition of the layer.

Vyššie uvedené nedostatky sú odstránené leptacím magnetrónem podlá vynálezu, ktorý je umiestnený vo vnútri vákuovej komory a ktorého podstata spočívá v tom, že katoda magnetrónu má tvar hranola, na podstavách ktorého sú umiestnené pólové nástavce, a vo vnútri ktorého je umiestnený magnetický obvod. Usporiadanie magnetického obvodu je volené tak, aby siločiary magnetíckej indukcie bolí rovnoběžné s jednou stranou alebo niekolkými stranami katody. Na stene katody, s ktorou sú siločiary magnetíckej indukcie rovnoběžné, alebo rovnoběžně s touto stěnou katody, je umiestnená podložka s leptanou vrstvou samostatné, alebo na držiaku podložky.The above drawbacks are overcome by the etching magnetron according to the invention, which is located inside the vacuum chamber, which is characterized in that the magnetron cathode has a prism shape, on the base of which the pole pieces are located, and inside the magnetic circuit. The magnetic circuit arrangement is selected such that the magnetic induction field lines are parallel to one or more sides of the cathode. On the cathode wall with which the magnetic induction field lines are parallel to or parallel to the cathode wall, there is a substrate with an etched layer on its own or on a substrate holder.

Výhodou leptacieho magnetrónu podlá vynálezu je, že magnetrón nevyžaduje pre umiestnenie vo vnútri vákuovej komory špeciálne príruby, pretože je uchytený pomocou dvoch priechodiek vodnej a elektrickej priechodky, alebo pomocou jednej kombinovanej vodnej-elektrickej priechodky. Ďalšou výhodou je, že nevyžaduje k prevádzke separátně čerpaný vákuový priestor, preto leptací magnetrón je umiestnený v tej istej vákuovej komoře ako vzorka, je konštrukčne jednoduchý, neobsahuje rozmietaný magnetický obvod, ani samotný leptací magnetrón nie je mechanicky pohybovaný, a relativný pohyb medzi leptacím magnetrónom a vzorkou zabezpečuje držiak vzoriek, na ktorom móže byt vzorka upevněná, a pohybom ktorého prechádza vzorka postupné výbojom leptacieho magnetrónu.An advantage of the etching magnetron of the present invention is that magnetron does not require special flanges for placement inside the vacuum chamber, since it is attached by means of two water and electrical bushings or by one combined water-electrical bushing. Another advantage is that it does not require a separately pumped vacuum space to operate, therefore the etching magnetron is located in the same vacuum chamber as the sample, is simple in design, does not contain a swept magnetic circuit, nor is the etching magnetron itself mechanically moved, and and the sample provides a sample holder on which the sample can be mounted, and the movement of which the sample passes sequentially through the etching magnetron discharge.

Na pripojenom výkrese je na obr. 1 zjednodušené znázorněný příklad realizácie leptacieho magnetrónu podlá vynálezu.In the attached drawing, FIG. 1 shows a simplified embodiment of an etching magnetron according to the invention.

Leptací. magnetrón je umiestnený vo vnútri vákuovej komory 1. Celková zostava magnetrónu je zložená z vlastného telesa katody 5 a kombinovanej vodnej-elektrickej vákuovej priechodky 10, ktorá pomocou prívodných rúr 2 zabezpečuje pozíciu magnetrónu vo vnútri vákuovej komory JI. Magnetický obvod magnetrónu 6 je tvořený zostavou permanentných magnetov, vloženou do vnútra telesa katody 5. Pólové nástavce 8, ktoré zabezpečujú požadované tvarovanie magnetického póla, sú ku katodě připevněné rozoberatelne, a podlá požiadaviek na tvar leptacej zóny sa možu vymieňať. Teleso katody má tvar 4-bokého hranola. Pri uvedenej konštrukcii sú siločiary magnetickej indukcie 7 rovnoběžné s každou stěnou katody. Výboj magnetrónu £ hoří preto nad všetkými stěnami katody, a na ne sú premiestnené vzorky J3 počas leptania. Vzorka sa može na stenu katody položit, alebo može byť premiestnená pomocou držiaka vzoriek 2_. Pri premiestnení vzorky na držiaku, ked vzorka prechádza pri hrané katody, výboj zhasne, ale pri situovaní před celou stěnou katody J5 sa výboj 4 opSt zapálí a sposobí leptanie povrchu vzorky 2·Etching. The magnetron assembly is comprised of a cathode body 5 itself and a combined water-electric vacuum bushing 10, which, by means of supply pipes 2, ensures the position of the magnetron within the vacuum chamber 11. The magnetic circuit of the magnetron 6 is formed by a set of permanent magnets inserted into the interior of the cathode body 5. The pole pieces 8, which provide the desired magnetic pole shape, are detachably attached to the cathode, and may be exchanged as desired. The cathode body has the shape of a 4-sided prism. In this construction, the magnetic field lines 7 are parallel to each cathode wall. The magnetron discharge 6 therefore burns above all the walls of the cathode, and onto them the samples 13 are moved during etching. The sample can be placed on the cathode wall, or it can be moved using the sample holder 2. When the specimen is moved on the holder while the specimen passes at the cathode edge, the discharge goes out, but when positioned in front of the entire cathode wall J5, the 4 opSt discharge ignites and causes sample surface etching 2 ·

Leptací magnetrón podlá vynálezu umožňuje tvarovanie izolačných, polovodičových a kovových vrstiev leptáním cez vhodné masky. Poskytuje vyššiu rýchlost leptania ako v súčasnom období najviac rozšířená metoda reaktívneho iónového leptania. Napr. magnetrónovým leptáním je možné zvýšit rýchlost leptania SiO₂ v plazme CHF₃ na 1,1 ^im/min pri selektívnom pomere SiO₂/Si - 9,5 oproti rýchlosti 22 nm/min pri použití metody reaktívneho iónového leptania.The etching magnetron according to the invention allows the forming of insulating, semiconductor and metal layers by etching through suitable masks. It provides a higher etching rate than the most widespread reactive ion etching method currently used. E.g. By magnetron etching it is possible to increase the etching rate of SiO ₂ in CHF ₃ plasma to 1.1 µm / min at a selective SiO ₂ / Si ratio of 9.5 compared to 22 nm / min using the reactive ion etching method.

Kedže leptací magnetrón podlá vynálezu može byt umiestnený v tej istej komoře ako vzorka a nevyžaduje špeciálnu úpravu vákuovej aparatúry, može tvoriť vhodný doplnok experimentálněj vákuovej aparatúry pre naprašovanie vrstiev, kde umožňuje dočistenie povrchu vzorky před depozíciou vrstvy resp. jej leptanie počas depozície za účelom zlskania vrstiev špeciálnych vlastností.Since the etching magnetron of the present invention can be housed in the same chamber as the sample and does not require special treatment of the vacuum apparatus, it can provide a suitable complement to the experimental vacuum apparatus for sputtering layers, allowing the surface of the sample to be cleaned prior to deposition. its etching during deposition in order to obtain layers of special properties.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

An etching magnetron located inside a vacuum chamber, characterized in that the magnetron cathode (5) has a prism shape on the base of which the pole pieces (8) are located and inside which a magnetic circuit (6) having magnetic field induction lines is located. (7) parallel to one or more narrow prism walls, wherein a sample (3) with an etched layer is placed on the cathode wall (5) with which the magnetic induction field lines (7) are parallel or parallel to the cathode wall (5) separate or on the sample holder (2).