Устройство для осаждения слоев из газовой фазы

Устройство для осаждения слоев из газовой фазы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

САНИЁ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП И (11) 567 401 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 13. 12.74 (21) 2082908/26 с приссединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано05.08.77. Бюллетень № 2о (45) Дата опубликования описания 22.08.77 (51) М. Кл.

В 01 J l 7/32

Государственный номнтет

Совета Мнннстров СССР по делам нзабретеннй н открытнй (53) УДК 6 - 1.315.502 (088.Р) (72) Автор изобретения

В. И. Иванов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СЛОЕВ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

Изобретение относится к технологическому оборудованию для осаждения слоев разин шых материалов из газовой фазы и может быть использовано в радиоэлектрон-. ной промышленности, в частности, для осаждения диэлектрических, полупроводниковых и металлических слоев.

Все известные устройства для осаждения слоев из газовой фазы имеют два основных типа реактора; реактор с горячей стенкой, t9 имеющий теплоизолирующий слой, и реактор с холодной стенкой, не имеющий теплоизолтшии и отличающийся высокими энергетическими затратами на 1-2 порядка выше, чем у первого типа. 15

Несмотря на указанный недостаток, реакторы с холодной стенкой в настоящее время получили более широкое распространение благодаря возможности локализации процесса осаждения только на обрабатываемых 20 подложках и подложкодержателе, являющимся тепловоспринимающим телом. Реакторы с.. холг>дпой стенкой, эксплуатируемые в нро.зьнвлениости, изготавливаются преимуьч ".твонт>г> из чистого кварца (прозрачного 25 материала как для электромагнитных волн, так и для потока лучистой энергии, излучаемой нагретым до высокой температуры подложкодержателем) . Весь поток лучистой энергии от нагретого подложкодержателя теряется безвозвратно, проходя через проарачные стенки реактора и поглощаясь холодными металлическими фланцами.

Примером конструкции такого реактора с вертикальным расположением подложкодержателя является установка УНЕС-2ПВ-Л1 (Ц

Известно также устройство, подложкодержатель в котором выполнен в виде усеченной пирамиды с наклонными гранями, на которых установлены обрабатываемые подложки. Полезная площадь на поверхности подложкодержателя, занимаемая обрабатываемыми подложками, составляет менее

50%„„a нижний и верхний торцы, являющиеся нерабочей поверхностью (свободной от обрабатываемых подложек), составляют примерно 30% от общей поверхности. Соответственно, тепловые потери с торцов составляют также около 30%. В вертикал

567491 ных реакторах тепловые потери излучением с торцов подложкодержателя создают большие конструктивные трудности благодари необходимости интенсивного or. òàæäåíèÿ торцов, уплотнений и различного рода ssoдов. Применение непрозрачных экранов из металла является нерациональным иэ-эа увеличения металлической горячей поверхности, вызывающей снижение чистоты при» цесса. 30

Таким образом, известные реакторы с холодной стенкой из кварца имеют высокие тепловые потери и нерациональное ис пользование исходных реагентов парогазе вой смеси. Это определяется наличием больших горячих поверхностей на подлож . кодержателе, не используемых для разме . щения обрабатываемых подложек и контак тирующих с парогазовой смесью.

Цель предложенного изобретении — сниже-Р ние тепловых потерь и расхода исходных реагентов парогазовой смеси.

С этой целью реактор снабжен одним или

Ъ несколькими теплоизолнрующнми телами, уо», тановлрнными у поверхности подложкодержа тели, свободной от подложек. Каждое тепло . изолирующее тело выполнено в виде вакууми рованной емкости из кварца, заполненной, керамическим волокном и имеющей форму, подобную форме той части реактора, в кото

30 рой оно установлено. Когда подложкодержа тель выполнен в виде усеченной пирамиды, теплоиэолирующие тела устанавливают у торцов.

Введение теплоиэолирующих тел внутрь

35 реактора и установка их у поверхности йодложкодержателя, свободного от обраба . тываемых подложек, ноэволяет теплоизоли-. ровать эти места и закрыть их от омывания газовой смесью. Открытая поверхность

40 теплоиэолнрующих тел имеет более низкую тем пературу и на ней не происходит реакции осаждения. В результате в вертикальном юреакторе тепловые потери удается сокра, тить примерно на 25%. Одновременно вы 4 равнивается температурное поле на поверх ности,подложкодержателя и повышается

КПД исходных реагентов парогазовой смеси, Кроме того, введение в реактор полых теплоизолирующих тел позволяет сократить в нем свободные объемы, уменьшить тем самым массоперенос путем вынужденной конвекции и обеспечить выбором их формы наиболее рациональное движение газовых потоков вдоль поверхности подложкодержа» теля беэ нарушения полупроводниковой чиототы процесса, На чертеже приведено устройство пред.. ложенного реактора, поперечный разрез.

Реактор представляет герметичный объем, ограниченный кварцевым колпаком 1 и неподвижным металлическими фланцем 2 Связь между ними осуществлена через подвижный о нижний фланец 3 с уплотнениями 4. Вокруг кварцевого колпака 1 коаксиально располо жена цилиндрическая водоохлаждаемая ру-, башка 5, уплотненная между н>жним фланцем 3 и верхним фланцем 6.

Через неподвижный фланец 2 введен вал вращения 7, на котором установлено опорное кольцо 8 и цилиндрическое теплоизолирующее тело 8, выполняющее роль опоры и теплоизолирующее нижний торец располо женного на нем подложкодержателя 10.

Подложкодержатель 10 имеет форму усеченной пирамиды, на боковых гранях кото рой устанавливаются обрабатываемые подложки 11. Нагревается подложкодержатель 10 от индуктора 12. Для теплоизоляции верх него торца подложкодержателя 10 на нем установлено второе теплоизолирующее тело

13, имеющее форму обтекателя, направляю» щего и организующего поток газовой смеси в реакторе. Газовая смесь подается через верхний ввод 14, движется сверху вниз, омывает только рабочую (боковую} поверх« ность подложкодержателя 10, на которой происходит осаждение из парогазовой смеси слои того или иного вещества, например кремнии. На других поверхностях благодаря их более низкой температуре осаждение слои не происходит, а горячая нерабочая поверхность подложкодержателя экранирована от потока парогазовой смеси теплоиэо лирующими телами. Выход прореагировав. шей газовой смеси осуществляется в не-. подвижном фланце 2 через отверстие 15.

Форма и размеры обоих теплоиэолнрующих тел 9 и 13 соответствует форме и размерам колпака 1 реактора и подложкодер-. жателя 10, с которым они образуют сопра гаемые поверхности для оптимальной органа эации потока парогазовой смеси. Теплоизолирующие тела 8 и 13 уменьшают сво бодные объемы внутри реактора, что сни- жает влияние вынужденной конвекции на однородность потока парогазовой смеси.

Как указывалось выше, теплоизолирующие тела 9 и 13, снижая тепловые потери по торцам подложкодержателя 10, позволаот выравнять температурное поле по его вы, соте, что в конечном итоге приводит к по» нижению однородности физических свойств и тошшпы осаждаемого слоя. Оба тепло изолирующих тела 9 и 13, имеющие обо-, лочку из кварца, заполнены керамическим волокном, например, коалинового состава, вакуумированы и затем герметично запаяны

867491

Такая конструкция теплоизолирующих тел позволяет осуществлять аффективную тейлоизоляцию. Падение температуры с .1200 до 200 С происходит при толщине о теплоизоляции всего лишь 2О-30 мм. На личие кварцевой оболочки исключает про . никновение каких-либо загрязнений внутрь реактора. Набивка внутренней полости ке рамическим волокном исключает возможную деформацшо кварцевой оболоки при воз действии высокой температуры и внешнего избыточного давления.

Формула изобретения

1. Устройство для осаждения слоев из газовой фазы, вкшочающее реактор с ох-. лаждаемыми стенками, расположенный внут ри него подложкодержатель с подложками, нагреватель и средства ввода и вывода парогазовой смеси, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью снижения тепловых потерь и расхода см и, реактор снабжен оАННМ или несколькими теплоизолируюutHMR ,тел ми, установленными у поверхности подложкодержателя, свободной от подложек.

2. Устройство по п. 1. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что теплоизолирующее те ло выполнено в виде вакуумированной емкости из кварца, заполенной керамическим волокном и имущей форму, подобную форме

10 той части реактора, в которой оно установ лечо.

3, Устройство по п. 1 н/или 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что подложк держатель выполнен в виде усеченной пира»

15 миды, у торцов которой установлены тепло изолирующие тела.

Источники информации, принятые so внн мание при экспертизе:

20 1. Установка УНЗС-2ПВ-М - дЕМ2.

030.010.

2. Патент Франции l4 1454664, кл. В 01 J 29Я8 66Сr>r:тавитын k4. Ьез6ородс ва

Редактор Л. Ку ын пи 1 еxред И. l I иинкаи Корректор C. 1атрушева

Заказ 2()10/4 1 ираж 047 llоднисное

1!11ИИ11И I о(удсrkrc i Ве1ннн ri к о 1и 1 r."ò;1 Сонета М инистрон CCCP

1rI ) дена I lr и r l r<:ò<. н и Й и Открн1тий

113035, М(>(инар Мв-3 iр k i/Ill(;каи нао,, д, 4/5

В

Филиал 111111 "11атент", и. Ужгород, ул. П1 оектная, 4