УСТРОЙСТВО СВЧ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройствам СВЧ плазменной обработки материалов и может быть использовано при создании твердотельных приборов микро и наноэлектроники, мощных дискретных твердотельных электронных приборов, в производстве подложек для электронных приборов работающих в экстремальных условиях.
Из предшествующего уровня техники известно устройство СВЧ плазменной обработки материалов с использованием электронного циклотронного резонанса, состоящее из СВЧ генератора, прямоугольного волновода, круглого волновода, диэлектрической разрядной трубы, электромагнита и реакционной камеры [К. Suzuki et al. "Microwave Plasma Etching", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 16, 1977, pp.1979-1984]. Однако, это устройство очень громоздко и не дает возможность проводить нагрев пластины с помощью СВЧ.
Известно устройство для СВЧ плазменной обработки материалов, содержащее СВЧ генератор, соединенный через магистральный прямоугольный волновод с плазмотроном волноводного типа на волне Ню, который содержит прямоугольный волновод плазмотрона и диэлектрическую разрядную трубку, расположенную перпендикулярно широкой стенке этого волновода и проходящую через его середину, а также подсоединяемую к ней рабочую реакционную камеру [«Теоретическая и прикладная плазмохимия» Полак Л.С. и др., Наука, 1975, стр. 21]. Однако, это устройство обладает теми же недостатками, что и устройство, описанное выше.
Известно устройство СВЧ плазменной обработки материалов, позволяющее проводить двустороннюю плазменную обработку материалов. В устройстве установлен СВЧ генератор, соединенный посредством магистрального волновода и Е-тройника с двумя плазмотронами
10
волноводного типа на волне Н который содержит прямоугольный волновод, диэлектрическую разрядную трубку, расположенную перпендикулярно широкой стенке этого волновода и проходящую через его середину, а также подсоединяемую к плазмотронам рабочую реакционную камеру [RU 2157061 C1, Н05Н 1/30, 27.09.2000]. Принято за прототип. К недостаткам этого устройства следует отнести громоздкость и низкую эффективность (из-за способа подвода) СВЧ нагрева обрабатываемой пластины при условии, что предпринимаются специальные действия по предотвращению поджига плазмы, что, в свою очередь, очень неудобно.
Техническим результатом является отсутствие громоздкого волноводного тракта и построение компактной реакционно-разрядной камеры, а также отсутствие резистивно нагреваемого предметного столика, что способствует повышению эффективности введения энергии в кремниевую пластину, а значит, улучшается управляемость процессом нагрева.
Технический результат достигается за счет того, что в прототипе волноводные плазмотроны как таковые, заменены плоским кварцевым окном в рабочей реакционной камере и расположенной на нем плоской спиральной СВЧ антенной. Вторая плоская антенна располагается в непосредственной близости от обрабатываемой пластины, что позволяет производить эффективный нагрев и управлять процессом ее нагрева. В результате таких изменений получается очень компактное устройство СВЧ плазменной обработки и нагрева пластины.
Полезная модель поясняется чертежом. Устройство состоит из СВЧ генератора 1, волноводного тракта с Е-тройником 2, двух коаксиально-волноводных переходов 3, двух коаксиальных (50-ти омных) кабелей 4, двух аттенюаторов 5, двух спиральных антенн 6, разрядно-реакционной камеры 7, кварцевого окна 8 с расположенной на нем спиральной антенной для поджига и поддержания плазмы и спиральной антенной для нагрева обрабатываемой пластины 9. В устройстве имеются газовводы 10 для подачи технологических газов, система откачки 11 для создания вакуума требуемой степени.
Устройство работает следующим образом: СВЧ энергия от генератора 1 распространяется по волноводному тракту с Е-тройником 2, где разветвляется на два направления (со сдвигом фаз друг относительно друга на 180°), далее в каждом плече располагаются аттенюаторы 5 и следом коаксиально-волноводные переходы 3. Аттенюаторы возможно размещать и после коаксиально-волноводного перехода (определяется тем, какие имеются у потребителя аттенюаторы - волноводные или коаксиальные). Далее СВЧ энергия по коаксиальным кабелям 4 поступает на спиральные антенны 6, одна из которых располагается на кварцевом окне 8 и вводит СВЧ энергию в разрядно-реакционную камеру 7, где поджигается технологическая плазма, состав которой определяется газами, подаваемыми по газовводам 10. Вторая спиральная антенна служит для нагрева обрабатываемой пластины 9, а требуемая степень вакуума создается с помощью системы откачки 11.