Устройство для осождения слоев из газовой фазы

 

Союз Советских

Соцнаннстнческнх

Рес убанк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»>769834 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 2Q0778 (21) 2653457/23-26 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 070981.бюллетень 89 33

Дата опубликования описания 070981 (51)pA. Кл.З

В 01 J 17/32

Государствеииый комитет

СССР по аелам изобретеиий и открытий (5З) УАК 621. 315 ° 592 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Б ° 3 ° Кантер и A.Â. Кожухов (73) Заявитель

Институт физики полупроводников Сибирского отделения AH СССР (54) УСТРОЙСТВО Д31Я ОСАЖДЕНИЯ СЛОЕВ ИЗ

ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

k «6"(Р """1 И((j! 2

Изобретение относится к устройствам для получения тонких слоев различных материалов, например полупроводников, металлов, диэлектриков, из газовой фазы и может быть использовано в процессах диффузии, окисления и других, требующих точного поддержания температуры и чистоты процесса.

В настоящее время используются реакторы для осаждения тонких слоев из газовой фазы с периодической загрузкой и выгрузкой подложек на лодочках (1).

Переходные тепловые процессы нагрева лодочки и нестационарность температурного поля реактора приводят к разбросу условий ведения процесса для различных подложек. Следствием является малая воспроиэводимость па- 20 раметров осаждаеьвах слоев от партии к партии, разброс параметров внутри партии и по подложке, относительно низкая производительность иэ-эа потери времени на предварительных операциях (загрузка, откачка, выгрузка) .

Известен промышленный реактор для непрерывного осаждения слоев диэлектрика иэ газовой фазы, состоящий из горизонтальной реакционной камеры, З0 системы ввода и вывода газов, шлюзовых камер для загрузки и разгрузки подложек, средства для непрерывного поступательного перемещения подложек (2) °

Недостатками данного реактора являются наличие подвижной транспортирующей ленты, перемещающейся через все зоны реактора, что может приводить к загрязнению нежелательньвки примесями рабочей камеры, наличие трущихся частей механизма в рабочей камере, из-эа чего увеличивается запыленность газовой среды, отсутствие вращения подложек, что обусловливает неравномерность осаждения слоев на подложке в направлении поперек реактора.

Целью изобретения является повышение чистоты процесса и улучшение однородности осаждаемых слоев путем одновременного поступательного перемещения и вращения в реакторе.

Поставленная цель достигается тем, что средство для перемещения подложек выполнено из трех трубок, установленных параллельно оси реактора, средняя иэ которых неподвижна, а две крайние с помощью кривошипно-шатунных механизмов установлены с воэ769834

„.важностью перемещения в вертикальной щтоскости синфазно, а в горизонталь.ной плоскости-противофазно.

На фиг. 1 представлена схема реактора1 на фиг. 2 - кинематическая схема перемещаемого механизма.

Реактор 1 размещен внутРи нагрева теля 2 (печь сопротивления) . Шлюзовые камеры 3 обеспечивают герметичность рабочего пространства реактора и подачу полупроводниковых подложек 4 в реактор, а также выгрузку подложек из реактора. Во время перемещения через рабочую камеру подложки совершают поступательное и одновременно вращательное движение вокруг собственной оси. Средство для перемещения состоит иэ подвижных трубок 5, неподвижной трубки б и кривошипно-шатунного механизма 7, который приводится н движение от мотора 8. К трубкам 5 по всей длине приварены ограничители

9, которые не позволяют подложкам уходить в сторону от оси реактора.

Ограничители 9, приваренные по всей длине к трубке б, обеспечивают устойчивость подложек во время холостого хода перемещающегося устройства.

На фиг. 1 и 2 подвижные трубки 5 показаны в крайнем верхнем (рабочем) положении, Механизмы 7 с противоположных сторон реактора работают синхронно.

Весь кривошипно-шатунный механизм и герм.- .тичный ввод вращения от вала мотора расположены в камере 10, которая стоит. между реактором 1 и шлюзовыми камерами 3. Герметичность обеспечивается специальными уплотнениями. устройство работает следующим образом.

При вращении вала Мотора 8 оба плеча преобразователя поднимаются и опускаются одновременно, так как ось преобразователя расположена вертикально и жестко закреплена. Одновременно поднимаются и опускаются крайние трубки 5. На уровне середины траектории подвижных трубок расположена неподвижная трубка б, на которую опускается подложка, когда подвижные трубки 5 находятся ниже среднего уровня. Время прохождения подвижных трубок ниже неподвижной опоры - это время холостого хода, когда подложка находится в покое, а крайние трубки возвращаются в исходное положение.

Кйждая точка плеч преобразователя совершает движение по траектории в форме эллипса или окружности (н зависимости от расстояния до оси преобразователя). Горизонтальные составляющие траектории (вдоль оси реактора) для точек, расположенных с разных сторон от оси, имеют противоположные направления. Соответственно подвижные трубки в направлении оси реактора движутся н противофазе, что приводит к повороту подложки на некоторый угол но время рабочего хода трубок. Во время холостого хода трубки возвращаются в исходное положение и цикл повторяется. За некоторое

-число циклон подложка совершает полный оборот вокруг своей оси.

Подвижные трубки расположены на разных расстояниях от оси преобразо® вателя. Амплитуды перемещения трубок вдоль оси реактора различны в разных направлениях. Это приводит к шаговому поступательному перемещению подложек вдоль оси реактора в направлении днижения трубки с большей амплитудой но время рабочего хода.

Таким образом, подложки перемещаются вдоль оси реактора и одновременно вращаются вокруг своей оси.

Разброс времени прохождения под33 ложек через весь реактор составляет не более g 3:5, Подложки применялись со срезом для определения кристаллографических направлений. Измерения стабильности скорости движения правоа д дились при температуре 850 С.

Описанный процесс перемещения подложек через реакционную камеру исключает возможность загрязнения рабочей зоны реактора из средства перемещения, так как элементы последнего совершают колебательные движения с небольшой амплитудой (3-10 мм).

В то же время подложки при движении вращаются, что обеспечивает равномерное осаждение слоев, так как исключаются эффекты, обусловленные радиальной неоднородностью распределения температуры и газового потока.

Предложенный реактор был выполнен для осаждения слоев нитрида кремния

49 толщиной 1000А на кремниевые подложки диаметром 40 мм. Осаждение нитрида кремния проводится в результате взаимодействия силана и аммиака в . потоке газа-носителя-аргона при температуре 700-850 С. Давление — атмосферное. Трубки устройства перемещения подложек через реактор выполнены иэ кварца.

Производительность непрерывно работающего реактора составляет для данного процесса 30-50 подложек в 1 ч. Скорость перемещения подложек можно перестраивать (максимальная производительность до 200 подложек в 1 ч.), неранномерность толщины слоя нитрида кремния не превышает 5%.

Предложенная конструкция реактора может быть использована для непрерывного осаждения слоев диэлектриков, полупроводников и металлов из газо4©, образных соединений с активацией процесса нагревом, электрическим разрядом или излучением. Реактор может быть использован для газового травления полупроводниковых материалов и для плаэмохимического травления

769834

Формула изобретения

Фиг. 2

ВНИИПИ Заказ 6757/65 Тираж 567 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

C ожных структур в тех случаях, когда необходимо обеспечивать высокую равномерность отработки в непрерыв- i ном режиме. с

Применение настоящего изобретения дает такие преимущества, как

5, увеличение чистоты ведения процесса, увеличение воспроизводимости и равномерности осаждения слоев, увеличение выхода годных и КПД за счет большей 1О равномерности осаждения и чистоты процесса, относительно простая технология изготовления элементов ус,тройства перемещения иэ стандартных иэделий, низкая стоимость и доступность материала.

Устройство для осаждения слоев иэ Я газовой фазы, включающее горизонтальный трубчатый реактор, внутри которого размещены средства для непрерывного поступательного перемещения подложек, шлюзовые камеры, установ.ленные по торцам реак-.ора, для ввода и вывода подложек, средства для ввода и вывода газов и нагреватель, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чистоты процесса и улучшения однородности осаждаемых слоев путем одновременного поступательного перемещения и вращения подложек в реакторе, средство для их перемещения выполнено из"трех трубок, установленных параллельно оси реактора, средняя иэ которых неподвижна, а две крайние с помощью кривошипношатунных механизмов установлены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости синфазно, а в горизонтальной плоскости — противофазно

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Solid State Technol, 1975

18, 9 12, р 23-33.

2. Бо11.Й St>te ТесЬпо1,1973, 16, Р 11, р. 37-42 (прототип) .