RU2106716C1 - Plant for microwave vacuum-plasma treatment of condensed media - Google Patents

Abstract

FIELD: vacuum-plasma treatment of layers and films of materials for microelectronics by flows of ions, atoms and radicals in plasma of inert or chemically active gases. SUBSTANCE: plant for microwave vacuum-plasma treatment of condensed media has microwave generator 1, round single-mode waveguide 3, matched multistep junction 5 and multimode operational chamber 6 connected in series, devices 10 to form longitudinal magnetic field made in the form of multisectional solenoid which sections are put on first two steps of round waveguide 3 of matched junction 5, section 11 with electromagnets installed in pairs for formation of radial rotating magnetic field mounted between devices 10, multified magnetic system 12 fabricated in the form of set of permanent magnets positioned on operational chamber 6 to ensure emergence of electron cyclotrone resonance over its peripheral region. EFFECT: enhanced functional efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке (травлению, осаждению, очистке и т.д.) слоев и пленок материалов микроэлектроники потоками ионов, атомов, молекул и радикалов в плазме инертных или химически активных газов. The invention relates to vacuum-plasma processing (etching, deposition, cleaning, etc.) of layers and films of microelectronic materials by flows of ions, atoms, molecules and radicals in a plasma of inert or chemically active gases.

Известно устройство для микроволновой плазменной обработки с электронно-циклотронным резонансом полупроводниковых пластин [1], в которых реализуется одноволновый режим передачи СВЧ энергии низким типом волн от генератора через прямоугольный волновод в круглый. Обработка проводится в круглом волноводе, который разделен на две части, одна из которых соединена воздушным промежутком с прямоугольным волноводом. В другой части, изолированной от первой диэлектрическим окном и связанной с вакуумными средствами откачки, образуется область разряда. A device for microwave plasma processing with electron-cyclotron resonance of semiconductor wafers [1], which implements a single-wave mode of transmission of microwave energy by low type waves from the generator through a rectangular waveguide into a round one. Processing is carried out in a circular waveguide, which is divided into two parts, one of which is connected by an air gap with a rectangular waveguide. In another part, isolated from the first dielectric window and connected with vacuum pumping means, a discharge region is formed.

Недостатком описанного устройства является то, что при одноволновом режиме передачи энергии на частоте 2,45 ГГц сечение плазменного пучка и диаметр однородно обрабатываемых пластин ограничен величиной 76-100 мм, что делает невозможным его применение для обработки пластин диаметром 150-200 мм. The disadvantage of the described device is that in the single-wave mode of energy transfer at a frequency of 2.45 GHz, the plasma beam cross section and the diameter of uniformly processed plates are limited to 76-100 mm, which makes it impossible to use it for processing plates with a diameter of 150-200 mm.

Известен также источник СВЧ плазмы с магнитной подстройкой местоположения ЭЦР слоя [2], который снабжен рупорным волноводом, обеспечивающим согласованный переход от одноволнового круглого волновода к многомодовой операционной камере с размерами, достаточными для обработки пластин большого диаметра. Многосекционный соленоид постоянного диаметра, который охватывает камеру ионизации, включающий в себя рупорный волновод и операционную камеру, обеспечивает управление распределением магнитного поля вдоль оси системы. There is also a known source of microwave plasma with magnetic adjustment of the location of the ECR layer [2], which is equipped with a horn waveguide that provides a coordinated transition from a single-wave circular waveguide to a multimode operating chamber with dimensions sufficient to process large-diameter plates. A multi-section solenoid of constant diameter, which covers the ionization chamber, which includes a horn waveguide and an operating chamber, provides control of the distribution of the magnetic field along the axis of the system.

Недостатками описанной конструкции являются большие размеры и вес магнитной системы, обусловленные, с одной стороны, большой протяженностью рупорного перехода, а с другой - большим сечением операционной камеры. Недостаточно высоки производительность и однородность обработки пластин по диаметру. Все это влияет на стоимость установки и технологии. The disadvantages of the described design are the large size and weight of the magnetic system, due, on the one hand, to the large length of the horn transition, and on the other, to the large cross section of the operating chamber. The productivity and uniformity of processing the plates in diameter are not high enough. All this affects the cost of installation and technology.

Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является генератор плазмы, основанный на применении электронно-циклотронного резонанса, в котором используются постоянные магниты, расположенные так, что они создают более сильное магнитное поле в периферийной области плазменной камеры. В центральной части плазмы магнитное поле отсутствует или пренебжеримо мало. Затем плазма попадает в другую (вспомогательную) камеру большего диаметра, в которой электрические поля отсутствуют. На обрабатываемые пластины плазма выводится с помощью многосеточной экстракторной системы. The closest in technical essence adopted for the prototype is a plasma generator based on the use of electron cyclotron resonance, which uses permanent magnets located so that they create a stronger magnetic field in the peripheral region of the plasma chamber. In the central part of the plasma, the magnetic field is absent or negligible. Then the plasma enters another (auxiliary) chamber of a larger diameter, in which there are no electric fields. Plasma is displayed on the wafers to be processed using a multigrid extraction system.

Описанное устройство имеет определенные преимущества и недостатки. Обладая преимуществом в компактности и однородности плотности плазмы, ЭЦР СВЧ-источники с одним только многополюсным удержанием плазмы постоянными магнитами, имеют общий недостаток, который состоит в отсутствии гибкости управления параметрами низкоэнергетичного плазменного пучка за счет изменения распределения продольного магнитного поля, которое характерно для волноводных камер с соленоидными катушками. Кроме того, отсутствие продольных градиентных магнитных полей обусловливает очень низкие токи на обрабатываемые пластины. Это требует создания адекватных экстракторных систем с управлением внешним электрическим полем, трудности изготовления и эксплуатации которых возрастают увеличением площади плазменных пучков. Другим недостатком является то, что повышенная плотность плазмы, ограниченная объемом ЭЦР слоя, находящегося в периферийной области данной плазменной камеры, распределяется внутри нее диффузией внутрь центральной части камеры. Поэтому максимальное значение плотности плазмы в таких источниках с периферийным ЭЦР ниже, чем в волноводных камерах с соленоидальным ЭЦР и не превышает 1,5•10¹⁰ см^-3, а спад плотности плазмы от максимума, находящегося у стенок камеры к ее центру достигает 20%. Это затрудняет возможность повышения плотности и равномерности плазмы в больших объемах.The described device has certain advantages and disadvantages. Having the advantage of compactness and uniformity of plasma density, ECR microwave sources with only multipolar plasma confinement by permanent magnets have a common drawback, which is the lack of flexibility in controlling the parameters of a low-energy plasma beam due to a change in the longitudinal magnetic field distribution, which is typical for waveguide chambers with solenoid coils. In addition, the absence of longitudinal gradient magnetic fields leads to very low currents on the processed plates. This requires the creation of adequate extractor systems with control of an external electric field, the difficulties of manufacturing and operation of which increase with an increase in the area of plasma beams. Another disadvantage is that the increased plasma density, limited by the volume of the ECR layer located in the peripheral region of the given plasma chamber, is distributed inside it by diffusion into the central part of the chamber. Therefore, the maximum value of the plasma density in such sources with peripheral ECR is lower than in waveguide chambers with a solenoidal ECR and does not exceed 1.5 • 10 ¹⁰ cm ^-3 , and the decrease in the plasma density from the maximum located at the walls of the chamber to its center reaches 20% . This makes it difficult to increase the density and uniformity of plasma in large volumes.

Целью изобретения является повышение производительности и однородности при обработке пластины большого диаметра, уменьшение веса и габаритов установки. The aim of the invention is to increase productivity and uniformity in the processing of large-diameter plates, reducing the weight and dimensions of the installation.

Достигается это тем, что согласованный переход из одноволнового волновода в многомодовую круглую камеру генерации плазмы выполнен многоступенчатым. Количество и размер ступеней определяются разностью диаметров одноволнового волновода и операционной камеры. Устройства в виде многосекционных соленоидов, создающие продольное магнитное поле, могут иметь различные внутренние диаметры и устанавливаться на первых двух (со стороны волновода) ступенях этого перехода. Протяженность такого многоступенчатого согласованного перехода значительно меньше плавного рупорного. Между устройствами, создающими продольное магнитное поле с зоной электронно-циклотронного резонанса, могут устанавливаться несколько пар электромагнитов, создающих радиальное сканирующее внешнее магнитное поле. По боковым стенкам операционной камеры и прилегающих к ней ступеней многоступенчатого перехода расположена мультипольная магнитная система, пристеночные магнитные поля которой обеспечивают существование периферийного распределенного ЭЦР. За счет этого достигаются высокие производительность и равномерность обработки пластин большого диаметра. This is achieved by the fact that the coordinated transition from a single-waveguide to a multimode circular chamber for plasma generation is performed in multistage. The number and size of steps is determined by the difference in the diameters of the single-wave waveguide and the operating chamber. Devices in the form of multi-section solenoids creating a longitudinal magnetic field can have different internal diameters and are installed on the first two (from the waveguide side) steps of this transition. The length of such a multi-stage coordinated transition is much less than a smooth horn. Between devices creating a longitudinal magnetic field with an electron cyclotron resonance zone, several pairs of electromagnets can be installed, creating a radial scanning external magnetic field. A multipole magnetic system is located along the side walls of the operating chamber and adjacent steps of the multi-stage transition, the near-wall magnetic fields of which ensure the existence of a peripheral distributed ECR. Due to this, high productivity and uniformity of processing of plates of large diameter are achieved.

На фиг. 1 приведена конструкция устройства. Здесь: 1 - генератор микроволнового излучения, 2 - прямоугольный волновод, 3 - круглый волновод, 4 - вакуумно-плотное окно связи, 5 - согласованный многоступенчатый переход, 6 - операционная камера, 7 - держатель объекта обработки, 8 - средства откачки газов, 9 - средства подачи газов, 10 - устройства в виде многосекционных соленоидов разного диаметра, создающие продольное магнитное поле, 11 - секция с попарно соединенными электромагнитами, 12 - мультипольная магнитная система. In FIG. 1 shows the design of the device. Here: 1 - microwave radiation generator, 2 - rectangular waveguide, 3 - round waveguide, 4 - vacuum-tight communication window, 5 - coordinated multi-stage transition, 6 - operating chamber, 7 - holder of the processing object, 8 - gas evacuation means, 9 - gas supply means, 10 - devices in the form of multi-section solenoids of different diameters creating a longitudinal magnetic field, 11 - section with electromagnets connected in pairs, 12 - multipole magnetic system.

Установка представляет собой генератор 1, расположенный на прямоугольном волноводе 2, сопряженным с круглым волноводом 3. Круглый волновод 3 через вакуумно-плотное окно связи 4 и согласованный многоступенчатый переход 5 соединен с операционной камерой 6, держателем объекта обработки 7, средствами откачки 8 и подачи газов 9. На первых двух от одномодового волновода ступенях многоступенчатого перехода установлены устройства 10, создающие продольное магнитное поле. Между ними - секция с попарно соединенными электромагнитами 11, создающими вращающее радиальное магнитное поле. Операционная камера и все предшествующие ей ступени многоступенчатого согласованного перехода, на которых не установлены устройства, создающие продольное магнитное поле, окружены мультипольной магнитной системой 12. The installation is a generator 1 located on a rectangular waveguide 2, conjugated with a circular waveguide 3. A round waveguide 3 through a vacuum-tight communication window 4 and a coordinated multi-stage transition 5 is connected to the operating chamber 6, the holder of the processing object 7, means for pumping 8 and supplying gases 9. At the first two steps of a multi-stage transition from a single-mode waveguide, devices 10 are installed that create a longitudinal magnetic field. Between them is a section with electromagnets 11 connected in pairs, creating a rotating radial magnetic field. The operating chamber and all the steps of a multi-stage coordinated transition preceding it, on which devices creating a longitudinal magnetic field are not installed, are surrounded by a multipole magnetic system 12.

Микроволновое излучение, нарабатываемое генератором 1, направляется через прямоугольный волновод 2 в сопряженный с ним круглый волновод 3, который рассчитан на одномодовый режим передачи энергии с низшим типом волны H₁₁. Согласованный переход 5 из волновода в операционную камеру выполнен многоступенчатым. Это значительно уменьшает его протяженность. На первых двух от круглого волновода ступенях многоступенчатого перехода установлены многосекционные соленоиды - устройства (10), создающие продольное магнитное поле, которые имеют минимальные внутренние и внешние диаметры, определяемые диаметром одномодового (или близким к нему) волновода на данной рабочей частоте, нарабатываемой генератором 1. Это дает возможность иметь минимальные массогабаритные показатели для магнитных катушек. Применение многосекционных соленоидов (токовых магнитных катушек) в отличие от противопоставляемого объекта дает возможность, во-первых, изменять величину и конфигурацию продольного магнитного поля путем изменения постоянного тока через катушки соленоида, во-вторых, магнитные катушки создают в поперечном сечении круглого волновода магнитное поле, близкое к однородному, в отличие от магнитной системы из постоянных катушек, используемых в противопоставляемом устройстве и создающей нерегулируемое (неизменное) и очень неоднородное по сечению плазменной камеры магнитное поле, которое прижато к стенкам вакуумной камеры устройства.The microwave radiation generated by the generator 1 is directed through a rectangular waveguide 2 into a circular waveguide 3 conjugated with it, which is designed for a single-mode mode of energy transfer with the lowest type of wave H ₁₁ . The coordinated transition 5 from the waveguide to the operating chamber is multistage. This significantly reduces its length. At the first two stages of a multi-stage transition from a circular waveguide, multi-section solenoids are installed - devices (10) that create a longitudinal magnetic field that have minimum internal and external diameters determined by the diameter of a single-mode (or close to it) waveguide at a given operating frequency generated by generator 1. This makes it possible to have minimum weight and size indicators for magnetic coils. The use of multi-section solenoids (current magnetic coils), in contrast to the opposed object, makes it possible, firstly, to change the magnitude and configuration of the longitudinal magnetic field by changing the direct current through the solenoid coils, and secondly, the magnetic coils create a magnetic field in the cross section of a circular waveguide, close to homogeneous, in contrast to the magnetic system of constant coils used in the opposed device and creating unregulated (unchanged) and very heterogeneous with cheniyu plasma chamber a magnetic field which is pressed against the walls of the vacuum chamber device.

Секция с попарно соединенными электромагнитами расположена между соленоидами. В обмотки каждой пары электромагнитов подается ток, сдвинутый по фазе относительно тока в соседней паре электромагнитов. Вследствие этого появляется вращающая радиальная компонента магнитного поля, вызывающая отклонение результирующего магнитного поля на заданный угол α от продольного направления и сканирование плазменного пучка по всей поверхности подложки, что обеспечивает равномерность ее обработки. Одновременно при этом увеличивается эффективность поглощения СВЧ-мощности при низких давлениях за счет действия механизма затухания Ландау, который выражается в бесстолкновительном поглощении СВЧ-мощности в результате линейной трансформации электромагнитных колебаний во внутренние плазменные и зависит от градиента концентрации электронов n в плазме, угла α между grad n и направлением силовых линий магнитного поля. A section with electromagnets connected in pairs is located between the solenoids. A current shifted in phase with respect to the current in an adjacent pair of electromagnets is supplied to the windings of each pair of electromagnets. As a result, a rotating radial component of the magnetic field appears, causing the resulting magnetic field to deviate by a predetermined angle α from the longitudinal direction and to scan the plasma beam over the entire surface of the substrate, which ensures uniform processing. At the same time, the efficiency of absorption of microwave power at low pressures increases due to the action of the Landau damping mechanism, which is expressed in the collisionless absorption of microwave power as a result of the linear transformation of electromagnetic waves into internal plasma and depends on the gradient of electron concentration n in the plasma, angle α between grad n and the direction of the magnetic field lines.

Применение мультипольной магнитной системы 12, расположенной по боковым стенкам операционной камеры и многоступенчатого перехода, уменьшает потери заряженных частиц, а также способствует дополнительной их генерации за счет пристеночных ЭЦР, следовательно, возрастает производительность и равномерность обработки пластин большого диаметра. The use of a multipole magnetic system 12, located on the side walls of the operating chamber and a multi-stage transition, reduces the loss of charged particles, and also contributes to their additional generation due to near-wall ECR, therefore, the productivity and uniformity of processing of large-diameter plates increases.

Предлагаемая совокупность конструктивных признаков, известных в отдельности, в том числе и из противопоставляемых заявок, обладает новизной и реализует новое свойство конструкции, несовпадающее с суммой свойств отдельных конструктивных признаков. Рассмотрим этот вопрос подробнее. The proposed set of design features, known separately, including from opposing applications, has novelty and implements a new design property that does not coincide with the sum of the properties of individual design features. Let's consider this question in more detail.

В предлагаемом устройстве магнитные поля соленоидных магнитных катушек, установленных на круглом волноводе, создают в нем магнитное поле с необходимой продольной конфигурацией и интенсивностью, обеспечивающей создание сосредоточенности ЭЦР, сконцентрированного вблизи оси системы. Мультипольные магнитные системы на постоянных магнитах, установленные на ступенях согласованного перехода и по периметру операционной камеры формирует пристеночные азимутальное или продольное распределения поля с ЭЦР, уменьшают одновременно попадание плазмы на внутреннюю поверхность камеры обработки. Такое конструктивное расположение соленоидных катушек с токовым управлением распределения магнитного поля по оси системы на круглом волноводе и мультипольных систем на других частях согласованного многомодового волноводного тракта дает возможность реализовать следующие новые свойства конструкции (фиг. 2). In the proposed device, the magnetic fields of solenoidal magnetic coils mounted on a round waveguide create a magnetic field in it with the necessary longitudinal configuration and intensity, which ensures the concentration of ECR concentrated near the axis of the system. Permanent magnet multipole magnetic systems installed on the steps of the coordinated transition and along the perimeter of the operating chamber form near-wall azimuthal or longitudinal field distributions with ECRs and simultaneously reduce plasma penetration into the inner surface of the processing chamber. Such a constructive arrangement of solenoidal coils with current control of the distribution of the magnetic field along the axis of the system on the circular waveguide and multipole systems on other parts of the matched multimode waveguide path makes it possible to realize the following new design properties (Fig. 2).

1. Пространственное рассредоточение областей ЭЦР и возможность управления им дает возможность регулировать форму (конфигурацию) и положение ЭЦР плазменного сгустка относительно обрабатываемого объекта. На фиг. 2 показана динамика пространственной локализации области ЭЦР при изменении тока через катушки соленоида. В первом случае зоны ЭЦР от катушек и мультипольных систем полностью рассредоточены. При увеличении тока через катушки центральная часть плазменного сгустка вытесняется из соленоида, а пристеночные области ЭЦР внутри ступенчатого перехода и операционной камеры, зависящие, в основном, от неизменного магнитного поля постоянных магнитов, остаются практически на месте. Таким образом, путем изменения тока через соленоид удается существенно изменять конфигурацию результирующего ЭЦР плазменного сгустка (от положительной до отрицательной кривизны) и, следовательно, управлять параметрами технологического процесса (однородностью плазменного пучка, спектром энергий активации частиц и скоростью обработки). 1. The spatial dispersion of ECR regions and the possibility of controlling them makes it possible to adjust the shape (configuration) and position of the ECR of a plasma bunch relative to the object being processed. In FIG. Figure 2 shows the dynamics of the spatial localization of the ECR region with a change in the current through the solenoid coil. In the first case, ECR zones from coils and multipole systems are completely dispersed. As the current through the coils increases, the central part of the plasma bunch is displaced from the solenoid, and the near-wall ECR regions inside the step transition and the operating chamber, which depend mainly on the constant magnetic field of the permanent magnets, remain practically in place. Thus, by changing the current through the solenoid, it is possible to significantly change the configuration of the resulting ECR of the plasma bunch (from positive to negative curvature) and, therefore, control the parameters of the technological process (uniformity of the plasma beam, spectrum of particle activation energies and processing speed).

2. В случае применения соосных соленоидного и продольного пристеночного мультипольного магнитных полей улучшается равномерность распределения по азимуту зон ЭЦР и появляется возможность создания с их помощью различных конфигураций распределения напряженностей магнитных полей. За каждой из таких конфигураций стоят различные физические явления в намагниченной плазме, которые влияют на оптимизируемые процессы. Их совместное использование позволяет, например, образовать в аксиальном направлении распределения магнитной индукции имеющей вид двойной потенциальной ямы для электронов с переменным пробочным отношением как по длине, так и по диаметру операционной камеры (фиг. 3). Это увеличивает темп генерации электронов и степень ионизации плазмы. Достигается извлечение из ЭЦР СВЧ-плазмы более плотного и равномерного по сечению камеры потока низкоэнергетических ионов без приложения внешних электрических полей, появляется возможность более эффективно управлять пространственной конфигурацией и положением плазменного сгустка относительно обрабатываемого объекта. 2. In the case of using coaxial solenoidal and longitudinal near-wall multipole magnetic fields, the distribution uniformity along the azimuth of ECR zones improves and it becomes possible to create various configurations of the distribution of magnetic field strengths with their help. Behind each of these configurations are various physical phenomena in a magnetized plasma that affect the processes being optimized. Their joint use allows, for example, to form in the axial direction of the distribution of magnetic induction having the form of a double potential well for electrons with a variable cork ratio both in length and in diameter of the operating chamber (Fig. 3). This increases the rate of electron generation and the degree of plasma ionization. Achieving the extraction of a denser and more uniform stream of low-energy ions from an ECR microwave plasma without applying external electric fields makes it possible to more effectively control the spatial configuration and position of the plasma bunch relative to the object being processed.

3. При изучении многомодовых устройств, предложенных в настоящей заявке, было установлено, что резонансные характеристики волноводных структур, состоящих из одноволнового волновода, согласованного ступенчатого перехода и операционной камеры, определяются всей системой в целом. 3. When studying the multimode devices proposed in this application, it was found that the resonance characteristics of waveguide structures consisting of a single-waveguide, a matched step transition and an operating chamber are determined by the whole system.

Возбуждаются колебания с высокой добротностью на частотах:

,
где
d - диаметр операционной камеры; ε_mn, μ_mn - значения n-го корня функции Бесселя n-го порядка и ее производной, соответственно.High-Q oscillations are excited at frequencies:

,
Where
d is the diameter of the operating chamber; ε _mn , μ _mn are the values of the nth root of the n-order Bessel function and its derivative, respectively.

При увеличении диаметра камеры количество типов волн возрастает, последовательности значений ε_mn, μ_mn сгущаются, и, в частности, может случиться, что будут выполнены соотношения f~f_lmng или f~f_hmng, где f - частота внешнего возбуждения. Среди резонансных типов колебаний могут оказаться вырожденные, или почти вырожденные, т.е. те, для которых f_lm'n'g'~f_{lm'' n'' g''} или f_hm'n'g'~ f_{gm'' n'' g''} с различными значениями радиального n, азимутального m и продольного g индексов.As the diameter of the chamber increases, the number of wave types increases, the sequences of values ε _mn , μ _mn thicken, and, in particular, it may happen that the relations f ~ f _lmng or f ~ f _{hmng are fulfilled} , where f is the frequency of external excitation. Among the resonance types of oscillations, degenerate, or almost degenerate, i.e. those for which f _{lm'n'g '} ~ f _{lm'' n'' g''} or f _hm'n'g' ~ f _{gm '' n '' g ''} with different values of radial n, azimuthal m and longitudinal g indices.

Такая ситуация в случае плазменного наполнения камеры при небольшом изменении величины и конфигурации магнитного поля, описанных выше, может приводить к селекции необходимых результирующих колебаний и, в частности, к перескоку колебаний с одного резонансного типа на другой. В соответствии с этим будут меняться радиальное, азимутальное и продольное распределение напряженности электрических полей в операционной камере и, следовательно, произойдет изменение плотности и однородности плазмы по поперечному ее сечению. Such a situation in the case of plasma filling of the chamber with a small change in the magnitude and configuration of the magnetic field described above can lead to the selection of the necessary resulting vibrations and, in particular, to a jump in the oscillations from one resonance type to another. In accordance with this, the radial, azimuthal and longitudinal distribution of the electric field strength in the operating chamber will change and, consequently, a change in the density and uniformity of the plasma over its cross section will occur.

Приведем пример. При диаметре камеры d = 200 мм резонансные частоты H-типов колебаний, удовлетворяющих соотношению (2), составляют:
(3) f_h41g = 2,52 ГГц и f_h12g = 2,54 ГГц.We give an example. With a chamber diameter of d = 200 mm, the resonant frequencies of the H-types of oscillations satisfying relation (2) are:
(3) f _h41g = 2.52 GHz and f _h12g = 2.54 GHz.

Наличие плазмы понижает резонансную частоту колебаний, поэтому частоты (3) понизятся и могут сравняться с частотой возбуждения f = 2,45 ГГц. При этом, поскольку f_h12g и f_h41g очень близки, возможны перескоки колебаний между типами H₁₂ и H₄₁, структуры полей которых сильно отличаются друг от друга.The presence of a plasma lowers the resonant frequency of oscillations; therefore, frequencies (3) will decrease and can be compared with the excitation frequency f = 2.45 GHz. Moreover, since f _h12g and f _{h41g are} very close, jumps between the types of H ₁₂ and H ₄₁ are possible, the field structures of which are very different from each other.

Таким образом, благодаря совместному применению управляемого соленоидного поля и мультипольных систем на постоянных магнитах, описанных в предлагаемом устройстве, может быть выбрана оптимальная структура многомодовых колебаний в операционной камере установки, удовлетворяющих заданным требованиям по интенсивности и однородности плазменной обработки большого диаметра. Thus, due to the combined use of a controlled solenoid field and multipole permanent magnet systems described in the proposed device, the optimal structure of multimode oscillations in the operating chamber of the installation can be selected that satisfy the given requirements for the intensity and uniformity of large diameter plasma processing.

Описанное сочетание соленоидных и мультипольных магнитных систем с одно-, многомодовым волноводным вводом СВЧ-энергии позволяет не только совместить преимущества различных типов ЭЦР СВЧ-источников, сделать их достаточно простыми, надежными и удобными при эксплуатации, но и получить новые качества - значительно повысить равномерность ионно-плазменных пучков с большим поперечным сечением, увеличить плотность и управляемость параметрами низкоэнергетического плазменного потока, повысить производительность обработки. The described combination of solenoidal and multipole magnetic systems with single-, multi-mode waveguide input of microwave energy allows not only to combine the advantages of various types of ECR microwave sources, to make them simple enough, reliable and convenient to use, but also to obtain new qualities - significantly increase the uniformity of ion -plasma beams with a large cross-section, increase the density and controllability of the parameters of the low-energy plasma flow, increase processing productivity.

Claims (3)

1. Установка для микроволновой вакуумно-плазменной обработки конденсированных сред, содержащая последовательно соединенные микроволновый генератор, круглый одномодовый волновод, согласованный переход и многомодовую операционную камеру, мультипольную магнитную систему, выполненную в виде набора постоянных магнитов, размещенных на операционной камере для обеспечения появления по ее периферийной области электронного циклотронного резонанса, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройства для создания продольного магнитного поля, выполненные в виде многосекционного соленоида, секции которого установлены на первых двух от круглого волновода ступенях согласованного перехода, выполненного ступенчатым, и секцию с попарно соединенными электромагнитами для создания радиального вращающегося магнитного поля, установленную между устройствами для создания продольного магнитного поля. 1. Installation for microwave vacuum-plasma processing of condensed matter, containing a serially connected microwave generator, a round single-mode waveguide, a matched transition and a multi-mode operating chamber, a multipole magnetic system made in the form of a set of permanent magnets placed on the operating chamber to ensure the appearance on its peripheral area of electron cyclotron resonance, characterized in that it further comprises a device for creating a longitudinal magnetic field, designed as a multi solenoid section which is mounted on the first two stages of the circular waveguide transition coherent performed stepwise and pairwise joined section with electromagnets to create a rotating radial magnetic field established between the devices to generate a longitudinal magnetic field. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что мультипольная магнитная система устанавливается на предшествующих операционной камере ступенях согласованного перехода, на которых не установлены устройства, создающие продольное магнитное поле, и секция с попарно соединенными электромагнитами. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the multipole magnetic system is installed on the steps of the coordinated transition preceding the operating chamber, on which devices creating a longitudinal magnetic field and a section with electromagnets connected in pairs are not installed. 3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что мультипольная магнитная система создает магнитное поле, совпадающее по направлению с магнитным полем многосекционного соленоида. 3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the multipole magnetic system creates a magnetic field that coincides in direction with the magnetic field of a multi-section solenoid.

Images