Устройство для осаждения слоев из газовой фазы

САНИ Союз Советских Социалистических Республик32 с приссединением (23) Приоритет -вк сударственный номнтетавета Мнннстреа СССРпе делам нзабретеннйн открытнй Бюлле 1 еиь2;.Нсания 22.08.77 53) УД 1,315,5028.8)(/2) Автор изобретени т. Ивано 71) Занвител СТРОЙСТВО ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ С ИЗ ГАЗОВОИ ФАЗЬ 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 поглоцтаясь холодными металлическими фланцами.Примером конструкции такого реактора с вертикальным расположением подложкодержателя является установка УНЕСПВ-Л 1 ( 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%а 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 вертикаль(45) Дата опубликования Изобретение относится к технологическому оборудованию для осаждения слоев разин шых материалов из газовой фазы и может быть использовано в радиоэлектронной 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, 1 О имеющий теплоизолирующий слой, и реактор с холодной стенкой, не имеющий теплоизоляции и отличающийся высокими энергетическими затратами на 1-2 порядка выше, чем у первого типа. 16Несмотря 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 холгдпой стенкой, эксплуатируемые в 1 топ пиленности, изготавливаются преимуа ".твонвг из чистого кварца (прозрачного 25 сь;. "В т Ъ и т н о -; е :;,. з ч 1 " н д щных реакторах тепловые потери излучениемс торцов подложкодержвтеля создают большие конструктивные трудности благодаринеобходимости интенсивного охлажденияторцов, уплотнений и различного рода вводов. Применение непрозрачных экранов изметалла является нерациональным из-заувеличения металлической горячей поверхности, выэыввющей снижение чистоты придесса, 30Таким образом, известные реакторы схолодной стенкой из хварцв имеют высокие тепловые потери и нерациональное использование исходных реагентов парогазевой смеси. Это определяется наличиембольших горячих поверхностей на подлож. кодержателе, не используемых для разме .щения обрабатываемых подложек и контахтирующих с парогазовой смесью.Цель предложенного изобретении - сниже.0ние тепловых потерь и расхода исходныхреагентов парогазовой смеси.С этой целью реактор снабжен одним илинесколькими теплоизолнрующнми телами, уо,твновлрнными у поверхности подложкодержатели, свободной от подложек. Каждое тепло .изолирующее тело выполнено в виде вакуумироввнной емкости из кварца, заполненной, керамическим волокном и имеющей форму,подобную форме той части реактора, в кото30рой оно установлено. Когда подложходержатель выполнен в виде усеченной пирамиды,теплоиэолирующие тела устанввливаот уторцов,Введение теплоиэолирующих тел внутрьМреактора и установка их у поверхностиподложходержателя, свободного от обраба .тываемых подложек, ноэволяет теплоизоли-,ровать эти места и закрыть их от омывания газовой смесью. Открытая поверхность40Мтеплоиэолнрующих тел имеет более низкую тем.пературу и на ней не происходит реакцииосаждения. В результате и вертикальном .реакторе тепловые потери удается сократить примерно на 25%. Одновременно вырввнивается температурное поле на поверхности,подложкодержателя и повышаетсяКПц исходных реагентов парогазовой смеси,. Кроме того, введение в реактор полыхтеплоизолирующих тел позволяет сократитьв нем свободные объемы, уменьшить темсамым мвссоперенос путем вынужденнойконвекции и обеспечить выбором их формынаиболее рациональное движение газовыхпотоков вдоль поверхности подложходержателя беэ нарушения полупроводниковой чиототы процесса,Нв чертеже приведено устройство вредложенного реактора, поперечный разрез,Реактор представляет герметичный объем,ограниченный кварцевым колпаком 1 и неподвижным металлическими фланцем 2 Связь между ними осуществлена через подвижныйонижний фланец О с уплотнениями 4. Вокруг кварцевого колпака 1 коаксиально располо жена цилиндрическая водоохлаждаемая ру-, башка 5, уплотненная между нижним фланцем 3 и верхним фланцем 6.Через неподвижный фланец 2 введен ввл вращения 7, на котором установлено опорное хольцо 8 и цилиндрическое теплоизолирующее тело 9, выполняющее роль опоры и теплоизолирующее нижний торец располо- женного на нем подложкодержателя 10.Подложкодержвтель 10 имеет форму усеченной пирамиды, на боковых гранях которой устанавливаются обрабатываемые подложки 11. Нагревается подложкодержвтель 10 от индуктора 12. Для теплоизоляции верх него торца подложходержателя 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 освждение слои не происходит в горячая нерабочая поверхность подложкодержвтеля экранироввна от потока парогазовой смеси теплоиэо лирующими телами. Выход прореагировав . шей газовой смеси осуществляется в не-. подвижном фланце 2 через отверстие 1 б. форма и размеры обоих теплоиэолнрующих тел 9 и 13 соответствует форме и размерам колпака 1 реактора и подложкодержателя 10, с которым они образуют сопрягаемые поверхности для оптимальной органаэации потока парогазовой смеси. Теплоизолирующие тела 9 и 13 уменьшают свободные объемы внутри реактора, что сни-жает влияние вынужденной конвекции наоднородность потока парогазовой смеси.Квк указывалось выше, теплоизолирующиетела 9 и 13, снижая тепловые потери поторцам подложкодержвтеля 10, позволаотвыравнять температурное поле по его вы,соте, что в конечном итоге приводит к понижению однородности физических свойстви толщины осаждаемого слоя. Оба теплоизолирующих тела 9 и 13, имеющие обо-,лочку из хвврцв, заполнены керамическимволокном, например, коалинового состава,ввкуумироввны и затем герметично запаяныТакая конструкция теплоизолирующих тел позволяет осуществлять аффективную тейлоизоляцию. Падение температуры с .1200 до 200 С происходит при толщинеотеплоизоляции всего лишь 20-30 мм. На личие кварцевой оболочки исключает про . ниановение каких-либо загрязнений внутрь реактора. Набивка внутренней полости ке рамическим волокном исключает возможную деформацию кварцевой оболоки при воздействии высокой температуры и внешнего избыточного давления.Формула изобретения1. Устройство для осаждения слоев из газовой фазы, вюаочающее реактор с ох-. лаждаемыми стенками, расположенный внутри 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 смеси, реактор снабжен одним или несколькими теплоизолирующими телами, установленными у поверхности подложкодержателя, свободной от подложек.5 2 е Устройство по пе 1 е О т л и ч а юеащ е е с я тем, что теплоизолирующее те ло выполнено в виде вакуумированной емкости из кварца, заполенной керамическим волокном и имеющей форму, подобную форме 10 той части реактора, в которой оно установлечо.3; Устройство по п. 1 и/нли 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что подложкэдержатель выполнен в виде усеченной пира 15 миды, у торцов которой установлены теплоизолирующие тела. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:20 1. Установка УНЭСПВ-М - дЕМ 2.030,010,2Патент Франции % 1454664,кл. В 01,7 29.08.66.Сос:твиты 11. Ь;о 60 одиедяктгр Л. Кураода 1 екред М, . икая Корректо с)с 1 7 2 .)19/4Ш 1 ИИ 11 И 1 о. К 13035,1 П "11 лтет " . Ужрод ) 11 ектия фи иду 1 и 1:.ж дс 1 етйе) о