СИСТЕМА ТОКОПРИЕМНИКА Российский патент 2007 года по МПК C23C16/46 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к системе токоприемника для устройства, выполненного с возможностью обработки подложек и/или пластин.

Уровень техники

Для изготовления интегральных схем необходимо обрабатывать подложки и/или пластины; они могут быть выполнены из одного материала (полупроводникового или изоляционного) или из нескольких материалов (проводящего, полупроводникового и изоляционного); понятие «подложка» и понятие «пластина» на практике часто относятся к одному и тому же, т.е. к тонкому элементу, который очень часто имеет форму диска; первое понятие обычно используется, когда элемент служит в основном для опоры слоев или структур полупроводникового материала; второе понятие используется во всех остальных случаях.

Имеются чисто тепловые обработки и физико-химические обработки, которые включают нагревание.

Обычно для эпитаксиального выращивания полупроводниковых материалов (Si, Ge, SiGe, GaAs, AlN, GaN, SiC, ...) на подложке необходимы высокие температуры, если качество выращиваемого материала должно подходить для применения в микроэлектронике. Для полупроводниковых материалов, таких как кремний, обычно используются температуры от 1000°С до 1100°С. Для полупроводниковых материалов, таких как карбид кремния, необходимы еще более высокие температуры, обычно от 1500°С до 2000°С.

Поэтому реактор для эпитаксиального выращивания карбида кремния или аналогичного материала требует наличия, среди прочего, системы, которая создает тепло так, чтобы эти температуры обеспечивать внутри реакционной камеры; естественно, желательно, чтобы система создавала тепло не только эффективно, но и продуктивно. Поэтому в реакторах этого типа используются реакционные камеры с горячими стенками.

Одним из наиболее подходящих способов нагревания стенок реакционной камеры является способ, основанный на электромагнитной индукции; для этого предусматривается элемент, выполненный из проводящего материала, индукционная катушка и электрический переменный ток (имеющий частоту обычно между 2 кГц и 20 кГц), электрический ток пропускают через индукционную катушку для создания изменяющегося магнитного поля, элемент располагают так, что он погружен в изменяющееся магнитное поле; наводимые в элементе изменяющимся магнитным полем электрические токи вызывают нагревание элемента за счет теплового действия тока; нагревательный элемент этого типа известен как токоприемник и его можно использовать непосредственно в качестве стенки реакционной камеры, если используется подходящий материал.

Реактор для эпитаксиального выращивания карбида кремния или аналогичного материала требует также наличия реакционной камеры, хорошо теплоизолированной от внешнего окружения, в частности, для ограничения тепловых потерь и хорошо герметизированной для предотвращения, с одной стороны, загрязнения окружающей среды за счет рассеяния химически активных газов и, с другой стороны, проникновения газов из окружающей среды, загрязняющих среду реакции.

Ниже приводится краткое описание некоторых известных токоприемников, подходящих для использования в реакторах для выращивания карбида кремния.

В патенте США US 5879462 описан цилиндрический токоприемник (с круглым поперечным сечением), который имеет внутреннюю полость (которая действует в качестве реакционной камеры), проходящую в продольном направлении и имеющую по существу прямоугольное поперечное сечение; этот токоприемник выполнен полностью из карбида кремния в порошковом виде; нагревание выполняется с помощью средств, которые окружают токоприемник и излучают радиочастотное поле.

В патенте США US 5674320 описан цилиндрический токоприемник (по существу с эллиптическим поперечным сечением), который имеет две внутренние полости (которые действует в качестве реакционных камер), проходящие в продольном направлении и имеющие идентичное и по существу прямоугольное поперечное сечение; этот токоприемник может быть образован в виде единой части или в виде двух идентичных частей, каждая из которых имеет внутреннюю полость; части токоприемника выполнены из графита и покрыты тонким слоем карбида кремния; в состоящем из двух частей реакторе части соединены друг с другом механически с помощью графитных винтов и электрически изолированы друг от друга, в частности, слоем карбида кремния; нагревание осуществляется посредством электромагнитной индукции с помощью средств, которые окружают токоприемник: электрические токи, наводимые в графите, проходят вокруг каждой полости.

В патенте США US 5792257 описан цилиндрический токоприемник (с круглым поперечным сечением), который имеет внутреннюю полость (которая действует в качестве реакционной камеры), проходящую в продольном направлении и имеющую по существу прямоугольное поперечное сечение; токоприемник выполнен из графита и покрыт слоем карбида кремния; нагревание выполняется посредством электромагнитной индукции; электрические токи, наводимые в графите, проходят вокруг полости; для защиты зоны полости, на которую опирается подложка, подлежащая выращиванию, предусмотрена небольшая пластина из карбида кремния, установленная на нижнюю стенку полости, и подложку помещают на нее.

В патенте США US 5695567 описан призматический токоприемник (с шестиугольным поперечным сечением), который имеет внутреннюю полость (которая действует в качестве реакционной камеры), проходящую в продольном направлении и имеющую прямоугольное поперечное сечение; этот токоприемник выполнен из четырех частей; части токоприемника соединены друг с другом механически с помощью графитных винтов; две пластины из карбида кремния покрывают верхнюю и нижнюю части токоприемника для отделения боковых частей от верхней и нижней частей; нагревание осуществляется посредством электромагнитной индукции; электрические токи, наводимые в графите, проходят внутри каждой части, которая ограничивает полость.

Раскрытие изобретения

Целью данного изобретения является создание системы токоприемника для устройства указанного типа, выполненной с возможностью обработки подложек и/или пластин, пригодной для нагревания посредством электромагнитной индукции, которая нагревает камеру равномерно, эффективно и продуктивно, не имеющая проблем, связанных с электрическими искровыми разрядами, и также имеющая простую конструкцию.

Цель достигнута с помощью системы токоприемника, имеющей признаки, указанные в независимом пункте 1 формулы изобретения.

Основная идея, на которой основано изобретение, состоит в создании камеры обработки в виде полости, ограниченной четырьмя стенками, но при этом только две из четырех стенок используются для активного нагревания камеры, а две другие стенки используются для пассивного нагревания камеры и для разделения двух других стенок с электрической изоляцией.

Предпочтительные характеристики системы токоприемника, согласно данному изобретению, представлены в пунктах формулы изобретения, которые непосредственно или опосредованно зависят от пункта 1.

Согласно другому аспекту, данное изобретение относится также к устройству обработки подложек и/или пластин, имеющему характеристики, указанные в независимом пункте 15 формулы изобретения.

Предпочтительные характеристики устройства, согласно данному изобретению, представлены в пунктах формулы изобретения, которые непосредственно или опосредованно зависят от пункта 15.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания изобретения ниже приводится его подробное описание со ссылками на чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - система токоприемника, согласно данному изобретению, с некоторыми дополнительными элементами, в изометрической проекции;

фиг.2 - разрез части системы токоприемника, согласно данному изобретению, с некоторыми дополнительными элементами;

фиг.3А и 3В - нижняя стенка системы токоприемника, согласно данному изобретению, снабженная кареткой, соответственно, с полностью введенной кареткой и с удаленной кареткой, в изометрической проекции;

фиг.4 - частичный разрез нижней стенки системы токоприемника, согласно данному изобретению, с кареткой и поворотным диском; и

фиг.5 - каретка, согласно фиг.4, без диска, на виде сверху.

Осуществление изобретения

Ниже приводится описание данного изобретения со ссылками на варианты выполнения, показанные на фиг.1, 2 и 3, однако изобретение не ограничивается этими вариантами выполнения.

Система токоприемника, согласно данному изобретению, создана специально для устройства типа, выполненного с возможностью обработки подложек и/или пластин; оно снабжено полостью, обозначенной позицией 1, которая служит камерой для обработки подложек и/или пластин и которая проходит в продольном направлении.

Полость ограничена верхней стенкой, обозначенной на чертежах позицией 2, нижней стенкой, обозначенной на чертежах позицией 3, правой боковой стенкой, обозначенной на чертежах позицией 4, и левой боковой стенкой, обозначенной на чертежах позицией 5.

Верхняя стенка 2 образована, по меньшей мере, одной деталью из электрически проводящего материала, подходящего для нагревания посредством электромагнитной индукции; нижняя стенка 3 образована, по меньшей мере, одной деталью из электрически проводящего материала, подходящего для нагревания посредством электромагнитной индукции; правая боковая стенка 4 образована, по меньшей мере, одной деталью из инертного, отражательного и электрически изолирующего материала; левая боковая стенка 5 образована, по меньшей мере, одной деталью из инертного, отражательного и электрически изолирующего материала. Поэтому верхняя стенка 2 электрически изолирована от нижней стенки 3.

В показанном на фиг.1 варианте выполнения система токоприемника образована просто лишь из четырех деталей, образующих четыре стенки 2, 3, 4, 5.

В варианте выполнения, показанном частично на фиг.2, в систему токоприемника дополнительно включены два элемента, однако детали, содержащие четыре стенки, тем не менее образуют ее сердцевину.

Таким образом, камера обработки в виде полости ограничена четырьмя стенками системы токоприемника; две из этих стенок (верхняя стенка 2 и нижняя стенка 3) нагревают камеру активно, в то время как другие две стенки (боковые стенки 4 и 5) нагревают камеру пассивно; кроме того, электрические искровые разряды могут происходить лишь непосредственно между верхней стенкой 2 и нижней стенкой 3, а это невозможно вследствие расстояния; наконец, токи, наводимые в верхней стенке 2 и в нижней стенке 3, не зависят друг от друга.

В вариантах выполнения, показанных на чертежах, каждая из стенок 2, 3, 4, 5 образована единственной деталью; это является предпочтительным с точки зрения простоты конструкции.

Веществом, которое особенно пригодно для изготовления деталей, выполненных из проводящего материала для стенки 2 и стенки 3, является графит; однако графит не может выдерживать типичную для камеры обработки среду и поэтому должен быть покрыт слоем материал, который является более устойчивым с химической и тепловой точек зрения.

Соединением, пригодным для образования защитного слоя является карбид кремния; однако если камера используется также для эпитаксиального выращивания карбида кремния, то предпочтительно использовать еще более стойкие соединения, такие как карбид ниобия, карбид бора или карбид тантала; среди прочего, два последних соединения имеют преимущество электрической проводимости.

Другими соединениями, пригодными для создания защитного слоя, являются некоторые нитриды, среди них нитрид кремния, нитрид алюминия и, в частности, можно упомянуть нитрид бора. Нитриды следует использовать с большой осторожностью, если следует обрабатывать в камере, например, карбид кремния; действительно, если атомы азота будут отделяться от покрывающего слоя, то они будут легировать карбид кремния.

Естественно, что покрытие графита обязательно необходимо лишь в зонах деталей, которые являются смежными с полостью 1, однако в некоторых случаях может быть более удобным создавать сплошное покрытие или, по меньшей мере, за пределами необходимого минимума.

Следует отметить, что указанные выше химические вещества имеют физические характеристики, которые зависят от их аллотропной модификации, а также от процесса изготовления; например, углерод, карбид кремния и нитрид бора имеют более одной стабильной аллотропной модификации с весьма различными физическими свойствами; опять же, с помощью графита можно создавать материалы с хорошей тепловой и электрической проводимостью и материалы с плохой тепловой и электрической проводимостью; наконец, добавление химических компонентов в материал может изменять некоторые их физические свойства.

Защитный слой можно создавать, в основном, двумя способами: с помощью химических реакций или с помощью физического нанесения. Например, слой, выполненный из карбида, можно создавать в целом более просто с помощью химической реакции на графитовой части. Имеются фирмы, которые специализируются на изготовлении таких слоев.

Что касается толщины защитного слоя, то для карбида кремния она может составлять, например, 100 мкм и для карбида тантала, например, 20 мкм; используемая толщина может зависеть, среди прочего, от свойств материала и от требуемых функций.

Соединением, особенно пригодным для изготовления деталей, выполненных из инертного, отражательного и электрически изолирующего материала для боковых стенок 4 и 5, является карбид кремния; кроме того, в этом случае детали хорошо проводят тепло и тем самым обеспечивают хорошее пассивное нагревание.

Другим соединением, которое особенно пригодно для изготовления деталей, выполненных из инертного, отражательного и электрически изолирующего материала для боковых стенок 4 и 5, является нитрид бора; в этом случае детали также хорошо проводят тепло и тем самым обеспечивают хорошее пассивное нагревание; действительно, это соединение имеет гексагональную аллотропную модификацию с физическими свойствами, аналогичными свойствам графита, и кубическую аллотропную модификацию с физическими свойствами, аналогичными свойствам алмаза; ту или другую аллотропную модификацию можно создавать в соответствии с процессом изготовления.

Наружная форма поперечного сечения системы токоприемника, согласно данному изобретению, является предпочтительно по существу равномерной в продольном направлении и является по существу круговой или по существу эллиптической; таким образом, система токоприемника действительно проста в изготовлении и ее можно просто соединять с индукционной катушкой для нагревания.

Форма поперечного сечения полости, т.е. камеры обработки, предпочтительно также является по существу равномерной в продольном направлении; таким образом, действительно упрощается ее изготовление.

В известных реакторах поперечное сечение камеры сужается в продольном направлении для компенсации уменьшающейся концентрации исходных веществ. Вместо этого данное изобретение решает эту проблему посредством приведения во вращение подложек и/или пластин и использования большого потока химически активного газа; этот большой поток газа также имеет преимущество эффективного и быстрого удаления любых твердых частиц из реакционной камеры.

Средняя ширина камеры обработки, предпочтительно, в три раза, даже, более предпочтительно, в пять раз, превышает среднюю высоту камеры обработки; таким образом, нагревание камеры обработки в действительности обеспечивается за счет большой длины стенок 2 и 3, т.е. стенок, которые активно нагревают камеру.

Детали для боковых стенок могут просто иметь поперечное сечение, имеющее по существу прямоугольную или трапециевидную форму; это имеет место в показанных на фиг.1 и 2 вариантах выполнения.

В соответствии с особенно эффективным решением, деталь для верхней стенки 2 и/или деталь для нижней стенки 3 имеют поперечные сечения, имеющие наружную форму в виде по существу сегмента круга или эллипса; это имеет место в показанных на фиг.1 и 2 вариантах выполнения; таким образом, площадь, пересекаемая магнитным полем индукционной катушки, действительно является большой, и поэтому наводимые токи являются большими.

Детали для четырех стенок можно просто располагать вблизи друг друга и вставлять в подходящее отделение, как показано на фиг.1. Деталь для верхней стенки 2 и/или деталь для нижней стенки 3, предпочтительно, имеют ребра и/или канавки в продольном направлении для соединения с деталями для боковых стенок 4, 5; в этом случае структура системы токоприемника является более прочной, хотя составляющие части являются более сложными в изготовлении; это имеет место в показанном на фиг.2 варианте выполнения, в котором стенка 2 имеет две боковые канавки 22 (из которых изображена на фигуре лишь одна) и стенка 3 имеет две боковые канавки 32 (из которых изображена на фигуре лишь одна).

Во всех показанных на фигурах вариантах выполнения деталь для верхней стенки и/или деталь для нижней стенки являются полыми; таким образом, масса системы токоприемника является очень небольшой и поэтому может нагреваться (а также охлаждаться) очень быстро.

Если деталь является полой, т.е. имеет большое сквозное отверстие, которое проходит в продольном направлении, то наводимые в стенке токи обязательно заключены в периферийной зоне и, тем самым, проходят очень близко от камеры обработки, в которой они создают тепло. Число сквозных отверстий в каждой стенке может быть в действительности более одного, однако действие значительно не изменяется.

В показанных на фиг.1 и 2 вариантах выполнения каждая верхняя стенка 2 и нижняя стенка 3 имеют единственное сквозное отверстие, обозначенные, соответственно, позициями 21 или 31.

Показанный на фиг.3 вариант выполнения имеет различные предпочтительные характеристики, описание которых приводится ниже.

Система токоприемника, согласно данному изобретению, может предпочтительно содержать каретку, обозначенную позицией 6 на фиг.3, установленную внутри полости 1, т.е. камеры обработки, и подходящую для опоры, по меньшей мере, одной подложки или, по меньшей мере, одной пластины; каретка 6 может скользить управляемым образом в продольном направлении; тем самым упрощаются операции введения и удаления подложек или пластин; действительно, с подложками или пластинами можно выполнять манипуляции снаружи камеры обработки, а затем вводить и удалять посредством перемещения каретки.

На практике удобно выполнять нижнюю стенку, обозначенную позицией 3 на фиг.3, с направляющей, обозначенной позицией 33 на фиг.3, которая пригодна для размещения каретки, обозначенной позицией 6 на фиг.3, и которая проходит в продольном направлении так, что каретка может скользить по направляющей. В показанном на фиг.3 варианте выполнения направляющая образована полностью внутри стенки 3, и каретка 6 имеет плоскую верхнюю поверхность, которая по существу выровнена с плоской верхней поверхностью стенки; таким образом, эффективное поперечное сечение камеры обработки является по существу прямоугольным и равномерным (как если бы не было каретки).

Для обеспечения более равномерной обработки подложек или пластин, каретка может содержать, по меньшей мере, один диск, пригодный для опоры, по меньшей мере, одной подложки или, по меньшей мере, одной пластины, и может быть предусмотрено углубление для размещения диска с возможностью вращения; в показанном на фиг.3 варианте выполнения каретка 6 снабжена углублением 62 и содержит единственный диск 61.

Что касается материалов диска и каретки, то показанный на фиг.3 вариант выполнения выполнен следующим образом.

Каретка 6 выполнена из графита, покрытого слоем карбида тантала; тем самым каретка 6 действует в качестве токоприемника, поскольку она погружена в магнитное поле и является электрическим проводником; кроме того, наводимые в стенке 3 токи могут проходить также в каретке 6, поскольку слой карбида тантала является электрическим проводником и поэтому электрически не изолирует каретку 6 от стенки 3.

Диск 61 выполнен из графита, покрытого слоем карбида тантала; тем самым диск 61 также действует в качестве токоприемника, поскольку он погружен в магнитное поле и является электрическим проводником; однако, наводимые в стенке 3 и в каретке 6 токи не могут проходить в диск 61, поскольку при вращении диска 61 он удерживается слегка поднятым над кареткой (оставаясь по существу внутри ее углубления 62) потоком газа.

В устройстве обработки подложек и/или пластин, в частности, в эпитаксиальных реакторах, обычно вращают опору для подложек; это вращение обычно осуществляется с помощью электродвигателя, который расположен вне камеры обработки и который приводит во вращательное движение опору через подходящие передаточные средства.

Этот способ вращения работает хорошо, но имеет тот недостаток, что необходимы либо передаточные средства, которые могут выдерживать среду камеры обработки, либо уплотнительные средства, которые позволяют передавать вращательное движение, либо оба из них; эти требования особенно сложно удовлетворить в реакторах для выращивания таких материалов, как карбид кремния, из-за очень высоких температур; кроме того, в токоприемнике с кареткой, как показано на фиг.3, приводные/передаточные средства необходимо открывать, когда каретку удаляют, и закрывать, когда каретку вводят, что очень трудно осуществлять.

Для решения этой проблемы предлагается другой способ вращения, основанный на использовании потока газа.

Ниже приводится описание предложенного решения со ссылками на фиг.4 и 5 применительно к эпитаксиальному реактору, что, однако, не имеет ограничительного характера.

Для заданного количества подложек (например, одной, трех, четырех, пяти, ...) предусмотрена опора 610; опора 610 имеет по существу форму тонкого диска и имеет на своей верхней стороне выемки (не изображены) для размещения подложек, а на своей нижней стороне - центральный цилиндрический штифт 611, который выступает из небольшого цилиндрического углубления 612; штифт 611 служит для удерживания опоры 610 и для направления его вращения; кроме того, две торцевые поверхности опоры 610 являются плоскими.

Предусмотрена также каретка 600 для размещения опоры 610; каретка 610 имеет по существу форму толстой прямоугольной пластины; на своей верхней стороне каретка 610 имеет большую цилиндрическую выемку 601 для полного введения опоры 610, при этом из этой выемки выступает небольшой центральный цилиндр 602 с глухим отверстием 603 для полного введения штифта 611 опоры 610; в основании большой выемки 601 имеется первая плоская, центральная цилиндрическая выемка 604 с намного меньшим диаметром, например, наполовину; в основании большой выемки 601 имеется заданное количество очень плоских прямых каналов 605 (на фиг.5 показаны 4 канала, однако их может быть также три или пять, шесть, семь, восемь, ...), которые начинаются у первой плоской выемки 604 и проходят по касательной от нее; в основании большой выемки 601, вблизи ее периметра, также имеется глубокая круговая канавка 606; внутри каретки 600 образован также выходной канал (не изображен), начинающийся от канавки 606; на своей нижней стороне каретка 600 имеет вторую плоскую цилиндрическую выемку 607, которая расположен центрально относительно первой плоской выемки 600 и соединена с ней с помощью заданного числа коротких, наклонных цилиндрических каналов 608, которые в качестве альтернативного решения могут быть вертикальными (на фиг.5 показано два канала, но их может быть также один, три, четыре или более).

Наконец, одна стенка 300 системы токоприемника имеет направляющую (не изображена) для размещения каретки 600; каретка 600 может скользить по направляющей, но остается неподвижной во время процесса эпитаксиального выращивания; стенка 300 имеет также длинный канал 301, который входит в основание направляющей в вертикальном направлении, в зоне второй плоской выемки 607 каретки 600 (как показано на фиг.4, канал 301 входит в центральном положении, однако он может входить в смещенном от центра положении относительно оси симметрии опоры 610).

Описание предлагаемого способа приводится ниже.

Поток газа впускают в расположенный в стенке канал 301, который выходит в основании направляющей для каретки; поток газа входит в выемку 607 каретки, проходит через выемку 604 каретки через каналы 608 каретки и создает в выемке 604 каретки давление, которое слегка поднимает опору 610; находящийся под давлением газ в выемке 604 каретки выталкивается в каналы 605 каретки и собирается в канавке 606 каретки; поток газа в каналах 605 каретки вызывает за счет трения вращение слегка поднятой опоры 610.

Система токоприемника этого типа обычно используется в устройстве типа, выполненного с возможностью обработки подложек и/или пластин; оно является другим аспектом данного изобретения.

Ниже приводится описание устройства, согласно данному изобретению, со ссылками на фиг.1 и 2, что однако не имеет ограничительного характера.

Устройство, согласно данному изобретению, содержит по существу систему токоприемника, снабженную полостью, которая действует в качестве камеры обработки, проходит в продольном направлении и ограничена проводящей верхней стенкой, проводящей нижней стенкой, изолирующей правой боковой стенкой и изолирующей левой боковой стенкой.

Устройство, согласно данному изобретению, может, предпочтительно, содержать также первую отражательную и теплоизоляционную структуру 7, которая подходит для окружения системы токоприемника (образованной на фиг.1 четырьмя стенками 2, 3, 4, 5) и состоит по существу из трубы из высокопористого графита или аналогичного отражательного и теплоизоляционного материала, которая проходит в продольном направлении.

Известные отражательные и теплоизоляционные структуры для таких устройств выполнены в виде одной детали.

На экспериментальной стадии данного изобретения планировалось изготовление структуры этого типа с помощью двух или более деталей из высокопористого графита, что было бы очень удобным с точки зрения конструкции, и размещение графита, имеющего мягкую, войлокообразную структуру, между деталями для обеспечения хорошего соединения между различными деталями и для сохранения теплоизоляции.

Если одна из этих известных структур выполнена из материала, который является, по меньшей мере, слегка проводящим (такого как высокопористый графит), и если она используется в устройстве, нагреваемом посредством электромагнитной индукции, то внутри структуры могут появляться электрические токи; эти токи могут частично обуславливаться электромагнитной индукцией внутри структуры и частично контактом с токоприемником; если некоторые токи, наведенные в токоприемнике, рассеиваются в другом месте, то за счет этого уменьшается эффективность и продуктивность токоприемника.

Для решения этой проблемы планировалось выполнять структуру этого типа с помощью двух деталей из высокопористого графита или аналогичного проводящего материала, который был бы очень удобным с точки зрения конструкции, и размещать элементы из отражательного, теплоизоляционного и электрически изолирующего материала между деталями; например, в качестве этих материалов можно использовать карбид кремния или нитрид бора, предпочтительно пористые.

В показанном на фиг.2 варианте выполнения труба из графита разделена в продольном направлении на две половины 71 и 72 трубы; структура 7 содержит дополнительно к двум полутрубам 71 и 72 два элемента 73 (из которых изображен лишь один) из отражательного, теплоизоляционного и электрически изолирующего материала, которые проходят в продольном направлении и которые расположены между двумя полутрубами 71 и 72.

Устройство, согласно данному изобретению, может также предпочтительно содержать вторую, герметичную структуру 8, подходящую для окружения первой структуры 7; это облегчает выбор материалов.

Герметичная структура может быть образована по существу трубой из кварца или подобного материала, которая окружает отражательную структуру, проходит в продольном направлении и имеет по существу круговую или по существу эллиптическую форму поперечного сечения, как в показанном на фиг.1 варианте выполнения.

В качестве альтернативного решения, герметичная структура может быть образована трубой из кварца или аналогичного материала, которая окружает отражательную структуру и которая проходит в продольном направлении, и металлической трубой, которая окружает кварцевую трубу; в этом случае наружная форма поперечного сечения кварцевой трубы не является очень важной, поскольку механические напряжения воспринимаются металлической трубой.

Устройство, согласно данному изобретению, может, предпочтительно, содержать также электрически проводящие средства 9, которые пригодны для нагревания системы токоприемника посредством электромагнитной индукции и которые наматываются вокруг первой структуры 7 или второй структуры 8, как показано на фиг.1.

Если система токоприемника устройства имеет стенки, снабженные сквозными отверстиями, как в вариантах выполнения, показанных на фигурах, то устройство может предпочтительно содержать средства, пригодные для обеспечения прохождения, по меньшей мере, одного потока газа внутри, по меньшей мере, одного из отверстий; поток газа может служить для удаления любых частиц, которые отделяются от внутренних стенок отверстия; поток газа может также служить для легкого изменения температуры системы токоприемника; для первой функции подходит, в частности, аргон или, более обобщенно, инертный газ; для последней функции и, в частности, для охлаждения подходит, в частности, например, водород.

Устройство, согласно данному изобретению, можно использовать при добавлении других компонентов в качестве реактора для эпитаксиального выращивания карбида кремния или аналогичного материала на подложках.

Карбид кремния является полупроводниковым материалом, который является многообещающим, но также очень трудным при обработке; большинство указанных выше характеристик предназначены, в частности, для такого использования и для такого материала.

Устройство, согласно данному изобретению, можно использовать при добавлении других компонентов в качестве устройства для высокотемпературной обработки пластин.

Данное изобретение относится к системе токоприемника для устройства, выполненного с возможностью обработки подложек и/или пластин. Система токоприемника имеет полость (1), которая служит камерой для обработки подложек и/или пластин и которая проходит в продольном направлении и ограничена верхней стенкой (2), нижней стенкой (3), правой боковой стенкой (4), и левой боковой стенкой (5). Верхняя стенка (2) образована, по меньшей мере, одной деталью из электрически проводящего материала, подходящего для нагревания посредством электромагнитной индукции. Нижняя стенка (3) образована, по меньшей мере, одной деталью из электрически проводящего материала, подходящего для нагревания посредством электромагнитной индукции. Правая боковая стенка (4) образована, по меньшей мере, одной деталью из инертного, отражательного и электрически изолирующего материала, левая боковая стенка (5) образована, по меньшей мере, одной деталью из инертного, отражательного и электрически изолирующего материала. Каждая деталь верхней стенки (2) электрически хорошо изолирована от каждой детали нижней стенки (3). Технический результат заключается в обеспечении равномерного нагрева камеры, что позволяет получать качественные покрытия, а также заключается в простоте конструкции системы токоприемника и устройства для обработки подложек и/или пластин. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система токоприемника для устройства, выполненного с возможностью обработки подложек и/или пластин, при этом система токоприемника снабжена полостью (1), которая служит камерой для обработки подложек и/или пластин и которая проходит в продольном направлении и ограничена верхней стенкой (2), нижней стенкой (3), правой боковой стенкой (4), и левой боковой стенкой (5), при этом верхняя стенка (2) образована, по меньшей мере, одной деталью из электрически проводящего материала, подходящего для нагревания посредством электромагнитной индукции, нижняя стенка (3) образована, по меньшей мере, одной деталью из электрически проводящего материала, подходящего для нагревания посредством электромагнитной индукции, правая боковая стенка (4) образована, по меньшей мере, одной деталью из инертного, отражательного и электрически изолирующего материала, левая боковая стенка (5) образована, по меньшей мере, одной деталью из инертного, отражательного и электрически изолирующего материала, так что каждая деталь верхней стенки (2) электрически изолирована от каждой детали нижней стенки (3), а деталь или каждая деталь боковых стенок (4, 5) выполнена из карбида кремния или нитрида бора, при этом детали (2, 3, 4, 5) входят в систему токоприемника.2. Система по п.1, в которой каждая из стенок (2, 3, 4, 5) образована одной деталью.3. Система по любому из п.1 или 2, в которой деталь или каждая деталь верхней стенки (2) и нижней стенки (3) выполнена из графита или аналогичного электрически проводящего материала и покрыта слоем карбида кремния, тантала, ниобия или бора, или нитрида кремния, бора или алюминия, или аналогичного инертного и отражательного материала, по меньшей мере, в зонах, смежных с полостью (1).4. Система по п.1, в которой наружная форма поперечного сечения системы токоприемника является, по существу, равномерной в продольном направлении и является, по существу, круговой или эллиптической.5. Система по п.1, в которой форма поперечного сечения полости (1) является, по существу, равномерной в продольном направлении.6. Система по п.1, в которой средняя ширина полости (1), по меньшей мере, в три раза, более предпочтительно, по меньшей мере, в пять раз превышает среднюю высоту полости (1).7. Система по п.1, в которой детали боковых стенок (4, 5) имеют поперечное сечение, по существу, прямоугольной или трапециевидной формы.8. Система по п.1, в которой деталь верхней стенки (2) и/или деталь нижней стенки (3) имеют поперечное сечение, имеющее наружную форму, по существу, сегмента круга или сегмента эллипса.9. Система по п.1, в которой деталь верхней стенки (2) и/или деталь нижней стенки (3) имеют канавки (22, 32) и/или ребра в продольном направлении для соединения с деталями боковых стенок (4, 5).10. Система по п.1, в которой деталь верхней стенки (2) и/или деталь нижней стенки (3) являются полыми, т.е. имеют, по меньшей мере, одно отверстие (21, 31), предпочтительно сквозное отверстие, которое проходит в продольном направлении.11. Система по п.1, содержащая каретку (6), установленную внутри полости (1) и подходящую для опоры, по меньшей мере, одной подложки или, по меньшей мере, одной пластины, при этом каретка (6) установлена с возможностью скольжения управляемым образом в продольном направлении.12. Система по п.11, в которой нижняя стенка (3) имеет направляющую (33), которая пригодна для размещения каретки (6) и которая проходит в продольном направлении, так что каретка (6) может скользить по направляющей (33).13. Система по любому из п.11 или 12, в которой каретка (6) содержит, по меньшей мере, один диск (61), пригодный для опоры, по меньшей мере, одной подложки или, по меньшей мере, одной пластины, и снабжена углублением (62), пригодным для размещения с возможностью вращения диска (61).14. Устройство, выполненное с возможностью обработки подложек и/или пластин, характеризующееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одну систему (2, 3, 4, 5) токоприемника по любому из пп.1-13.15. Устройство по п.14, содержащее первую отражательную и теплоизоляционную структуру (7), которая окружает систему (2, 3, 4, 5) токоприемника и образована по существу трубой из высокопористого графита или аналогичного материала и которая проходит в продольном направлении.16. Устройство по п.15, в котором труба разделена в продольном направлении на две полутрубы (71, 72), и первая структура (7) дополнительно содержит два элемента (73) из отражательного, теплоизоляционного и предпочтительно электрически изолирующего материала, которые проходят в продольном направлении и расположены между двумя полутрубами (71, 72).17. Устройство по п.14, содержащее вторую, герметичную структуру (8), пригодную для окружения первой структуры (7).18. Устройство по п.14, содержащее электрически проводящее средство (9), которое пригодно для нагревания системы токоприемника посредством электромагнитной индукции и которые намотаны вокруг первой структуры (7) или вокруг второй структуры (8).19. Устройство по п.14, содержащее средства для обеспечения, по меньшей мере, одного потока газа, по меньшей мере, в одном сквозном отверстии (21, 31) системы токоприемника.20. Устройство по п.14, характеризующееся тем, что оно является реактором для эпитаксиального выращивания карбида кремния или аналогичного материала на подложках.21. Устройство по п.14, характеризующееся тем, что оно является устройством для высокотемпературной тепловой обработки пластин.