Устройство для осаждения материалов из газовой фазы

Устройство для осаждения материалов из газовой фазы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1..,д э-т с 1 (. ) - /- ц

Союа Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.07.76 (21) 2385343/22-02 (51) М. Кл г с присоединением заявки № 2385344/22-02

С 23 С 11/00

Гасударственный квнитет (23) Приоритет— (53) УДК 621.793...16 (088.8) Опубликовано 05.04.80. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 15.04.80 ао делан нзебретений и етерытнй

Ю. М. Королев, А. В. Рычагов, В. Ф. Соловьев и В. И. Столяров (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ MATFPHAJIOB

ИЗ ГАЗОВОИ ФАЗЫ

Изобретение относится к технике получения металлических и неорганических материалов путем химического осаждения из газовой фазы. Оно может быть использовано в металлургии, электронике, радиотехнике и электротехнике при создании конструкций с покрытиями различного назначения и изготовления изделий из труднообрабатываемых материалов.

При осаждении из газовой фазы металлсодержащие соединения взаимодействуют с другими компонентами газовой смеси на нагретой поверхности подложки и образуют слой металла, интерметаллического соединения, окисла, карбида, силицида, нитрида или других соединений. Для осуществления этого процесса газовую смесь заданного состава пропускают над поверхностью подложки, нагретой до температуры осаждения требуемого материала.

Известно устройство для осаждения материалов из газовой фазы, состоящее из вертикально расположенной цилиндрической камеры, внутри которой размещены. обогреваемые нити (подложки), и съемных днищ, одно из которых (верхнее) имеет приспособление для крепления подложек. Газо-

2 вая смесь вводится в реакционную камеру через отверстие в боковой стенке перпендикулярно осям подложек и выводится через отверстие в нижнем днище (1).

Недостатком данного устройства является неравномерное осаждение материала как по диаметру, так и по длине подложек, В частности, разнотолщинность осадка, получаемого на трубчатой подложке диаметром

20 — 22 мм, достигает по диаметру 80%, а по длине увеличивается на 20 — 30% на каж10 дые 100 мм.

Наиболее близким к предложенному является устройство для осаждения материалов из газовой фазы, рабочий объем которого ограничен цилиндрическим корпусом и двумя съемными днищами, снабженными приспособлениями для вертикального закрепления съемных обогреваемых подложек, а также смесителями с каналами для подачи и вывода газовой смеси, располо о женными концентрически относительно подложки (2) .

В этом устройстве газовая смесь движется в направлении оси подложки, обеспечивает равномерное осаждение материала как

72

" гго диаметру, так и по длине изделия при высокой эфф ктивности процесса.

Недостаток данного устройства заключается в том, что оно предназначено для получения одного изделия. При массовом производстве изделий необходимо большое количество уст".íîâîê, .однов.ременное обслуживание которых создает определенные трудности. Кроме того, возрастает объем капитальных затрат. Увеличение количестга подложск при TOM же конструктивном выполнении устройства сопровождается значительным ухудшением равномерности осаждаемого слоя. В частности, неравномерность осаждения по диаметру при исгользовании трубчатых подложек диаметром 20 мм достигает 60 — -100"/о.

Цель изобретения — повышение равномерности осаждения материалов при одновременной обработке нескольких подложек

Поставленная цель достигается тем, что оси смежных подложек расположены на расстоянии 2 — 4 их диаметров, а смесители снабжены перфорированными перегородка ми, суммарное проходное сечение которых в каждой последующей, в направлении рабочего объема, перегородке меньше, чем в предыдущей. Каналы для подачи и вывода газовой смеси расположены по оКружности диаметром, составляющим 1,6 — 3,0 диаметра подложки, а отверстия в смежных перегородках взаимно смещены по углу и/или дна метру.

Предложенное устройство в двух вариантах выполнения представлено на фиг. 1 и 2.

Устроиство состоит из вертикально расположенного цилиндрического корпуса 1 и двух съемных днищ 2, снабженных приспособлениями 3 для вертикального закрепления нескольких съемных обогреваемых подложек 4, причем последние равномерно расположены пс» сечению рабочего объема таким образом, чтобы расстояние между ося ми смежных подложек было равным 2 — 4 их диаметрам. Например, при наличии 3 — 6 подложек (фиг. 1), их равномерно распола : гают по- окружности диаметром 0;55 — 0,65 диаметра корпуса, равного 5 — 12 диаметрам подложки; при размещении одной подложки по оси корпуса остальные располагаются по шестиугольной решетке с шагом S, равным 2 — 4 диаметрам подлржки при общем количестве подложек 1 + Е бп, где п = 1-:—

- - . 5(предпочтительно) — число рядов под ложек, концентрически расположенных относительно центральной подложки. Диаметр корпуса в этом случае выбирается равным (0,95 —:!,1) S(1-+2n).

В днищах также предусмотрены объемы 5 для смешения компонентов газовой смеси и перфорированные перегородки 6. Каналы

7 для ввода газовой смеси в рабочий объем и вывода продуктов реакции из него расположены концентрически относительно оси каждой подложки равномерно по окружно6212

Д сти диаметром равным 1,6 — 3,0 диаметра подложки. Отверстия 8 в смежных перегородках взаимно смещены по углу и/или диаметру. При этом суммарное проходное сечение отверстий в перегородках и каналов уменьшается в направлении рабочего объема.

Устройство работает следующим образом.

Б приспособлениях 3 закрепляют необходимое количество подложек 4. Через одно из днищ 2 напускают инертный газ. В среде инертного газа или водорода нагревают подложки до температуры осаждения с помощью нагревателей, расположенных внутри подложек (не показаны), илй прямым пропусканием электрического тока. После этого через верхнее днище в рабочий объем устройства подают газовую смесь заданного состава, а продукты реакции выводят через нижнее днище. По истечении определенного времени (обычно 50 — -80% общей продолжительности процесса) направление движения газовой смеси изменяют на обратное, т. е. вводят ее через нижнее днище и выводят про-дукты реакции через верхнее. Равномерность покрытия может быть повышена за счет положительного градиента темпера гуры подложки по длине, компенсирующего снижение скорости осаждения при обеднении газовой смеси по основным реагентам.

Предложенное устройство обеспечивает одновременное получение нескольких десятког; изделий (до 91 шт) в едином технологическом цикле при высокой равномерности осаждсния (неравномерность покрытий не превып:ает 10% при длине изделий 360 мм) и эффективном использовании исходных реагентов (50- — 70%) > что позволяет повысить гроизводительность труда, с кономить используемые дорогостоящие материалы и улучшить качество получаемых. изделий.

Формула изобретения

1. Устройство для осаждения :а..ериалов из газовой фазы„рабочий объем которого ограничен цилиндрическим корпусом и двумя съемными днищами, снабженными приспособлениями для вертикального закрепления съемных обогреваемых подложек, а также смесителями с каналами для подачи и вывода газовой смеси, расположенными концентрически относит:.льно подложки, отли /аюи!ееся тем, что, с целью повышения равномерности осаждения материалов при одновременной обработке нескольких подложек., оси смежных подложек расположены на расстоянии 2 — -4 их диаметров, а смесит.:ли снабжены перфорированными перегородками, суммарное проходное сечение которых в каждои последующей, в направ-, лении рабочего объема, меньше, чем в предыдущей.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что каналы расположены по окружности диаметром 1,6 — 3,0 диаметра подложки.

726212

Составитель В. Трегубов

Редактор Т. Орловская Текред К.Шуфрич Корректор Г. Решетник

Заказ 2494/51 Тираж 1074 Подписное

LIHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПП1 ° патент» г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличаюцееся тем, что отверстия в смежных перегородках". взаимно смещены по углу и/или диаметру.

Источники инфорглации, принятые во внимание при экспертизе

1."Осаждение из газовой фазы."Под ред, К. Пауэлла и др. (перевод с английского).

М., Атомиздат 1970, с. 103.

2. Авторское свидетельство СССР № 554310, кл. С 23 С 11/00, 1976 (прототип) .