RU2539872C1 - Microwave plasma processing device - Google Patents
Microwave plasma processing device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539872C1 RU2539872C1 RU2013130852/28A RU2013130852A RU2539872C1 RU 2539872 C1 RU2539872 C1 RU 2539872C1 RU 2013130852/28 A RU2013130852/28 A RU 2013130852/28A RU 2013130852 A RU2013130852 A RU 2013130852A RU 2539872 C1 RU2539872 C1 RU 2539872C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction chamber
- waveguide
- plasma
- tiers
- discharge tubes
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к СВЧ плазменным установкам для проведения процессов травления и осаждения слоев - металлов, полупроводников, диэлектриков при пониженных давлениях и может быть использовано в технологических процессах создания полупроводниковых приборов с высокой степенью интеграции.The invention relates to microwave plasma systems for conducting etching and deposition of layers of metals, semiconductors, dielectrics at reduced pressures and can be used in technological processes for creating semiconductor devices with a high degree of integration.
Известно устройство СВЧ плазменной обработки материалов при пониженных давлениях, состоящее их СВЧ генератора, прямоугольного волноводного тракта, пересекаемого перпендикулярно его широкой стенки кварцевой разрядной трубкой, соединенной с реакционной камерой, в свою очередь, соединенной с вакуумным постом. Реакционные газы подаются от специальных расходомеров как в кварцевую трубку, так и область обрабатываемой пластины. Другой конец волноводного тракта (противоположный от СВЧ генератора) подсоединяется или к согласованной нагрузке или коротко замыкающему поршню. Соответственно, реализуется либо режим бегущей волны и плазмотрон на бегущей волне, либо режим стоячей волны и плазмотрон на стоячей волне [«Теоретическая и прикладная плазмохимия». Полак Л.С. и др., -Наука, 1975, стр.21]. Однако в данном устройстве трудно (невозможно) управлять (настраивать) равномерностью обработки пластин большого диаметра (более 40 мм).A device for microwave plasma processing of materials at reduced pressures is known, consisting of a microwave generator, a rectangular waveguide tract intersected perpendicular to its wide wall with a quartz discharge tube connected to a reaction chamber, in turn, connected to a vacuum post. Reaction gases are supplied from special flowmeters to both the quartz tube and the area of the plate being processed. The other end of the waveguide path (opposite from the microwave generator) is connected to either a matched load or a short-circuit piston. Accordingly, either the traveling wave mode and the plasmatron on the traveling wave, or the standing wave mode and the plasmatron on the standing wave, are realized [“Theoretical and Applied Plasma Chemistry”. Polak L.S. and others, Science, 1975, p.21]. However, in this device it is difficult (impossible) to control (tune) the uniformity of processing plates of large diameter (more than 40 mm).
Известна СВЧ плазменная установка волноводного типа обработки материалов при пониженных давлениях, состоящая из СВЧ генератора, волноводного тракта, огибающего реакционную камеру и заканчивающегося короткозамыкающим поршнем или согласованной нагрузкой. В нескольких местах широкую стенку волноводного тракта пересекают кварцевые разрядные трубки перпендикулярно ее поверхности, один конец которых входит в реакционную камеру, а через другой подается газ (или газы). В местах входа и выхода кварцевых трубок в волноводный тракт накладывается магнитное поле, и реализуются условия электронного циклотронного резонанса (ЭЦР). В разрядных трубках загорается плазма, которая «впрыскивается» в реакционную камеру, в которой происходит обработка (травление, осаждение слоев и пленок) кремниевых пластин [«Устройство СВЧ плазменной обработки пластин большого диаметра» Сборник материалов «3-й международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии».- Иваново, 2002, том 2, стр.472-474]. Недостатками аналога являются:Known microwave plasma installation of the waveguide type of processing materials at reduced pressures, consisting of a microwave generator, a waveguide tract enveloping the reaction chamber and ending with a short-circuit piston or matched load. In several places, a wide wall of the waveguide path is crossed by quartz discharge tubes perpendicular to its surface, one end of which enters the reaction chamber, and gas (or gases) is supplied through the other. At the places of entry and exit of quartz tubes in the waveguide tract, a magnetic field is superimposed, and the conditions of electron cyclotron resonance (ECR) are realized. Plasma is ignited in the discharge tubes, which is “injected” into the reaction chamber, in which silicon wafers are processed (etched, deposited layers and films) [“Device for microwave plasma processing of large-diameter wafers” Collection of materials “3rd International Symposium on Theoretical and Applied plasmochemistry. ”- Ivanovo, 2002,
- трудно настроить одинаковое горение плазмы в каждой разрядной трубке (плотность плазмы разрядов в каждой трубке отличаются);- it is difficult to adjust the same plasma burning in each discharge tube (the plasma density of the discharges in each tube is different);
- практически трудно управлять равномерностью обработки по пластине (хотя и возможно).- it is practically difficult to control the uniformity of processing on the plate (although it is possible).
Известен ближайший аналог (прототип), устройство плазменной обработки [RU 2368032 C1, H01L 21/3065, 20.09.2009], состоящее из реакционной вакуумной камеры с вводами источников СВЧ-плазмы, количество которых нерегламентировано, расположенными перпендикулярно боковой стенке, и расположенного в реакционной вакуумной камере подогреваемого или охлаждаемого пьедестала для подложек, имеющего возможность вертикального перемещения и возможность электрического смещения относительно плазмы. Вне камеры над местом размещения подложек на пьедестале расположен ВЧ-индуктор, причем стенка камеры, в месте ее примыкания к индуктору, выполнена из материала, прозрачного для ВЧ электромагнитного поля. Основным недостатком устройства является неравномерность обработки пластин (приблизительно 2%), что особенно сказывается при переходе к наноразмерным толщинам функциональных слоев и наноразмерным топологическим элементам.The closest analogue (prototype) is known, a plasma processing device [RU 2368032 C1, H01L 21/3065, 09/20/2009], consisting of a reaction vacuum chamber with inputs of microwave plasma sources, the amount of which is unregulated, located perpendicular to the side wall, and located in the reaction a vacuum chamber of a heated or cooled pedestal for substrates having the possibility of vertical movement and the possibility of electric displacement relative to the plasma. Outside the chamber, above the placement of the substrates, an RF inductor is located on the pedestal, and the chamber wall, in the place where it adjoins the inductor, is made of a material transparent to the RF electromagnetic field. The main disadvantage of the device is the uneven processing of the plates (approximately 2%), which is especially true when switching to nanoscale thicknesses of functional layers and nanoscale topological elements.
Техническим результатом изобретения является улучшение равномерности обработки кремниевых пластин, упрощение настройки горения плазмы в каждой разрядной трубке. The technical result of the invention is to improve the uniformity of the processing of silicon wafers, simplifying the setting of plasma combustion in each discharge tube.
Изобретение поясняется фиг.1 и фиг.2.The invention is illustrated in figure 1 and figure 2.
Технический результат достигается за счет того, что волноводный тракт 1, огибающий боковую стенку реакционной камеры 2, делается кольцевым и возбуждается с двух диаметрально противоположных сторон посредством волноводных тройников. Волны в противоположных плечах тройников отличаются друг от друга по фазе на 180° и не «видят» друг друга. Поэтому возбуждение ЭЦР плазмы в каждой разрядной трубке 3, проходящей через центр широкой стенки волноводного тракта и перпендикулярно ей, посредством наложения магнитного поля с помощью электромагнитов 4 и магнитопроводов 5 в местах входа и выхода из волноводного тракта производится как бы от двух источников СВЧ. Отраженные волны совпадают по фазе с падающей волной в противоположном плече тройника, то есть идет «подпитка» каждого источника за счет отраженной волны и, тем самым, резко повышается коэффициент полезного использования СВЧ энергии генератора и равномерность горения плазмы в каждой разрядной трубке (плотность плазмы в каждой разрядной трубке практически одинакова). Таким образом, в реакционную камеру «впрыскивается» плазма из всех разрядных трубок с практически одинаковой плотностью в телесные углы, которые пересекаются, и образуется область распадающейся плазмы с высокой степенью однородности параметров плазмы, в которую и помещают пластину. При обработке пластин до 76 мм в диаметре неравномерность обработки составляет порядка 2÷3%. При обработке пластин до 150 мм в диаметре неравномерность обработки составляет до 5%. Для снижения такой неравномерности обработки заявленное изобретение состоит из нескольких ярусов возбуждения плазмы в реакционной камере, причем вводы разрядных трубок в реакционную камеру одного яруса смещаются относительно другого яруса и размещаются точно посередине промежутка между трубками смежного яруса. Таким образом, равномерность параметров «технологической» плазмы в реакционной камере повышается и позволяет обрабатывать пластины диаметром до 150 мм с неравномерностью 1÷1,5%.The technical result is achieved due to the fact that the
Для обеспечения возможности управления параметрами плазмы (технологическим процессом) с помощью постоянного или высокочастотного поля смещения в реакционную камеру вводится дополнительный изолированный от корпуса реакционной камеры электрод 6. Подогреваемый предметный столик 7 для размещения обрабатываемых пластин 8 также изолирован от корпуса реакционной камеры.In order to be able to control the plasma parameters (technological process) using a constant or high-frequency bias field, an
Для расширения технологических возможностей устройства дополнительный вышеуказанный электрод выполняется в виде «душа» 6, через который вводятся дополнительные газы. Для решения этой же задачи вблизи предметного столика размещают кольцевой электрод (газораспределитель) 9.To expand the technological capabilities of the device, the additional electrode mentioned above is made in the form of a “shower” 6 through which additional gases are introduced. To solve the same problem, a ring electrode (gas distributor) 9 is placed near the stage.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013130852/28A RU2539872C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Microwave plasma processing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013130852/28A RU2539872C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Microwave plasma processing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013130852A RU2013130852A (en) | 2015-01-10 |
RU2539872C1 true RU2539872C1 (en) | 2015-01-27 |
Family
ID=53279124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013130852/28A RU2539872C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Microwave plasma processing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539872C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5389154A (en) * | 1992-06-23 | 1995-02-14 | Nippon Telegraph And Telephone | Plasma processing apparatus |
RU2106716C1 (en) * | 1992-04-27 | 1998-03-10 | Равиль Кяшшафович Яфаров | Plant for microwave vacuum-plasma treatment of condensed media |
JP2000277492A (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Hitachi Ltd | Plasma processing apparatus, plasma processing method, and semiconductor manufacturing method |
RU2299929C2 (en) * | 2005-08-11 | 2007-05-27 | ООО "Оптосистемы" | Uhf plasma reactor |
RU2368032C1 (en) * | 2005-12-08 | 2009-09-20 | Георгий Яковлевич Павлов | Device for plasma treatment |
-
2013
- 2013-07-05 RU RU2013130852/28A patent/RU2539872C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2106716C1 (en) * | 1992-04-27 | 1998-03-10 | Равиль Кяшшафович Яфаров | Plant for microwave vacuum-plasma treatment of condensed media |
US5389154A (en) * | 1992-06-23 | 1995-02-14 | Nippon Telegraph And Telephone | Plasma processing apparatus |
JP2000277492A (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Hitachi Ltd | Plasma processing apparatus, plasma processing method, and semiconductor manufacturing method |
RU2299929C2 (en) * | 2005-08-11 | 2007-05-27 | ООО "Оптосистемы" | Uhf plasma reactor |
RU2368032C1 (en) * | 2005-12-08 | 2009-09-20 | Георгий Яковлевич Павлов | Device for plasma treatment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013130852A (en) | 2015-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102656763B1 (en) | Plasma processing system with plasma shield | |
KR101357123B1 (en) | Plasma processing equipment | |
KR200253559Y1 (en) | Antenna Structure of Inductively Coupled Plasma Generating Device | |
TWI502619B (en) | Electrode for plasma processing apparatus, plasma processing apparatus, and method for generating plasma using plasma processing apparatus | |
US20030155079A1 (en) | Plasma processing system with dynamic gas distribution control | |
JP2008235901A (en) | Plasma species and uniformity control through pulsed vhf operation | |
KR20050103504A (en) | Antenna for producing uniform process rates | |
KR101092511B1 (en) | Plasma processing device and plasma generating device | |
TWI472268B (en) | Plasma source antenna having ferrite structures and plasma generating apparatus employing the same | |
JPH11135438A (en) | Semiconductor plasma processing apparatus | |
KR101274515B1 (en) | Plasma processing apparatus | |
TW201230892A (en) | Apparatus for plasma processing | |
KR20190086699A (en) | Plasma discharge ignition method for reducing surface particles | |
KR20210129719A (en) | Systems and methods for VHF plasma processing | |
KR100786537B1 (en) | Multiple Plasma Generation Sources Used in Semiconductor Substrate Process Chambers | |
US20170316921A1 (en) | Vhf z-coil plasma source | |
KR101572100B1 (en) | Plasma reactor using multi-frequency | |
RU2539872C1 (en) | Microwave plasma processing device | |
KR101788918B1 (en) | Top dielectric quartz plate and slot antenna concept | |
JP7220944B2 (en) | Radical source containing plasma | |
RU136636U1 (en) | MICROWAVE PLASMA PROCESSING DEVICE | |
CN101211687B (en) | Inductance coupling coil and inductance coupling plasma device applying same | |
TWI829156B (en) | Plasma source array, plasma processing apparatus, plasma processing system and method for processing workpiece in plasma processing apparatus | |
RU2539863C1 (en) | Microwave plasma plate processing device | |
KR20150022703A (en) | Semiconductor device manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190706 |