РЕАКТОР Российский патент 2010 года по МПК C23C16/455 C23C16/54 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к реактору согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, в частности к реактору для осуществления метода послойного атомного осаждения, содержащему вакуумную камеру, имеющую первую торцевую стенку, содержащую монтажный люк, вторую торцевую стенку, содержащую сервисный люк, боковые стенки/корпус, соединяющие первую и вторую торцевые стенки, и по меньшей мере один фитинг для подачи материалов источника в вакуумную камеру реактора.

В реакторах согласно предшествующему уровню техники, применяемых для осуществления методов послойного атомного осаждения (ALD), химические вещества материала источника подаются в приемник пониженного давления, вакуумную камеру, с ее первого конца, и, таким же образом, реактор загружается и разгружается с противоположного конца. Это представляло собой преимущество, поскольку приемник пониженного давления мог быть изготовлен из трубы, что, в свою очередь, снижало стоимость приемника. Обычно эти приемники пониженного давления изготавливали из металла и нагревали снаружи, так что средняя часть трубчатого приемника помещалась в печь таким образом, что его конец, содержащий монтажный люк, был выдвинут из печи достаточно далеко, чтобы эластомерные уплотнения люка оставались холодными. Внутри трубчатой вакуумной камеры имелись трубчатый источник, реакционный и выпускной трубопроводы, которые помещались в реактор через его концевые фланцы. В стенке трубчатой вакуумной камеры имелись фитинги, самое большее, для линии откачки, и даже эти фитинги для линии откачки размещались рядом с концевыми фланцами вакуумной камеры.

Недостаток описанного устройства состоит в том, что соединение фитингов источника, помещаемых в вакуумную камеру через сервисный люк, т.е. через задний фланец, представляет собой трудную задачу, которая выполняется вслепую, поскольку пользователь не может в действительности видеть эти соединения. Кроме того, реактор имеет такую конструкцию, что фитинги, помещаемые в вакуумную камеру, подвергаются напряжению при повторяющихся циклах нагрева.

Кроме того, в существующих устройствах применяются вакуумные камеры кубической формы, содержащие источники тепла и реакционную камеру. В такой вакуумной камере твердые источники находятся над и под реакционной зоной или, альтернативно, в два ряда по бокам. Фитинги для твердых и жидких (газовых) источников расположены в заднем фланце, и вакуумная камера загружается, и/или реакционная камера монтируется через монтажный, т.е. передний, люк. Откачивающая линия также проходит через задний фланец. Недостаток такого решения состоит в том, что для соединения источников требуются сложные промежуточные трубопроводы, содержащие большое количество соединений, в результате чего затрудняется загрузка и разгрузка источников и для их обслуживания требуется два человека. Кроме того, резисторы для внутреннего нагрева вакуумной камеры соединяются с тем же задним фланцем, что и фитинги источника, что затрудняет их обслуживание. Согласно одному из решений соединения резисторов предусматриваются также в стенке вакуумной камеры, так что они содержат несколько отдельных резисторных выводов. Однако такое решение дорого и увеличивает количество вводов.

Раскрытие изобретения

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание реактора для осуществления метода послойного атомного осаждения, позволяющего решить указанные проблемы. Задача настоящего изобретения решается при помощи реактора, имеющего вакуумную камеру, содержащую реакционную камеру и имеющую первую торцевую стенку, содержащую монтажный люк, вторую торцевую стенку, содержащую сервисный люк, боковые стенки/корпус, соединенные с первой и второй торцевыми стенками, и по меньшей мере один фитинг материала источника для подачи материалов источника в вакуумную камеру реактора.

Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

В основе настоящего изобретения лежит идея изменения конструкции реактора для осуществления метода послойного атомного осаждения таким образом, чтобы фитинг источника находился в боковых стенках вакуумной камеры реактора, а не в заднем фланце, т.е. в сервисном люке, позади вакуумной камеры, как в известных решениях. Таким образом, вакуумная камера реактора содержит монтажный люк в первой торцевой стенке и сервисный люк во второй торцевой стенке, причем резисторы предпочтительно предусмотрены в сервисном люке для нагрева вакуумной камеры реактора. В настоящем контексте под монтажным люком подразумевается люк и/или стенка, выполненные с возможностью открывания, что позволяет помещать через них в вакуумную камеру реакционную камеру и другие устройства для монтажа в вакуумной камере. Под сервисным люком, в свою очередь, понимается задний фланец, расположенный напротив монтажного люка. Боковые стенки, образующие бока вакуумной камеры, проходят между первой и второй торцевыми стенками вакуумной камеры. В зависимости от формы вакуумной камеры, боковые стенки являются стенками, проходящими между торцевыми стенками. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено вакуумной камерой определенной формы, но вакуумная камера может быть выполнена в форме, например, куба или прямой призмы. Вакуумная камера может также быть выполнена в форме, например, цилиндра, в случае чего цилиндрический корпус образует боковую стенку вакуумной камеры. Согласно настоящему изобретению фитинги материала источника и, возможно, также другие газовые фитинги, помещаемые в такую вакуумную камеру, соединены с боковой стенкой или боковыми стенками вакуумной камеры между первой и второй торцевыми стенками. Другими словами, предпочтительно в монтажном и сервисном люках, выполненных с возможностью открывания, фитинги материала источника не предусмотрены.

Преимущество способа и устройства согласно изобретению состоит в том, что при соединении фитингов материала источника с боковыми стенками вакуумной камеры подающие трубопроводы для фитингов материала источника в реактор становятся простыми и линейными и, кроме того, расположение фитинговых соединений позволяет легко осуществлять их визуальный контроль. Следовательно, монтаж и разборку фитингов материала источника может осуществлять один человек. Кроме того, поскольку задний фланец уже не содержит фитингов материала источника, в нем могут быть безопасно установлены нагревательные элементы, что также позволяет при необходимости присоединить к ним добавочные части. Кроме того, упрощается конструкция монтажного и сервисного люков.

Краткое описание чертежей

Далее со ссылками на прилагаемый чертеж будут подробно описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения.

На чертеже схематично представлен вид сбоку вакуумной камеры в соответствии с вариантом реализации согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

На чертеже схематично представлен вид сбоку вакуумной камеры 1 в соответствии с вариантом реализации согласно настоящему изобретению. В соответствии с этим вариантом реализации вакуумная камера 1 выполнена в форме цилиндра, но она может также иметь любую другую форму, такую как куб, прямая призма, конус, многогранная призма и т.д. Вакуумная камера 1 по чертежу имеет первую торцевую стенку 2 и вторую торцевую стенку 3. Первая торцевая стенка 2 содержит монтажный люк, позволяющий установить через него реакционную камеру и, возможно, также другие устройства, предусмотренные внутри вакуумной камеры. Альтернативно монтажный люк может также содержать загрузочный люк, позволяющий помещать в вакуумную камеру и извлекать из нее продукт, подлежащий обработке. Вторая торцевая стенка 3, в свою очередь, содержит задний фланец, т.е. сервисный люк вакуумной камеры. Обычно вакуумная камера 1 содержит также реакционную камеру (не показана), установленную внутри вакуумной камеры.

Первая и вторая торцевые стенки 2, 3 соединены боковой стенкой, т.е. цилиндрическим корпусом 4. Если вакуумная камера имеет форму куба или прямой призмы, количество таких боковых стенок равно четырем, и они соединяют первую и вторую торцевые стенки 2, 3. Предпочтительно две из этих боковых стенок по существу вертикальны, тогда как другие две по существу горизонтальны, таким образом, что эти по существу горизонтальные боковые стенки составляют верхнюю и нижнюю боковые стенки.

Фитинги 5 материала источника по чертежу, количество которых может составлять один и более, для подачи химических веществ в вакуумную камеру, предусмотрены в корпусе 4, т.е. в боковой стенке вакуумной камеры. В этом варианте реализации настоящего изобретения фитинги 5 материала источника введены в вакуумную камеру через корпус 4 по существу поперечно по отношению к корпусу, т.е. по существу параллельно поверхностям торцевых стенок 2, 3. Фитинги 5 материала источника могут также быть введены через корпус перпендикулярно. Согласно предпочтительному варианту реализации эти фитинги 5 материала источника проходят горизонтально через корпус вакуумной камеры, что позволяет максимально просто управлять ими при работе реактора. При необходимости фитинги 5 материала источника могут также быть введены через корпус так, что они проходят наклонно вверх или вниз или даже прямо вверх или вниз от вакуумной камеры. При желании, фитинги 5 материала источника могут, однако, проходить через корпус 4 наклонно, так что они могут быть направлены к одной из двух торцевых стенок 2, 3. Следует отметить, что указанные замечания, сделанные в связи с корпусом цилиндрической вакуумной камеры, также применимы к вакуумным камерам другой формы, такой как куб и прямая призма.

Фитинги 5 материала источника могут являться фитингами для газовых, жидких и твердых материалов источника. Это дает возможность предусмотреть фитинги загрузки и разгрузки порошкового материала источника в верхней и нижней боковых стенках, например, кубической вакуумной камеры. Следует заметить, что в настоящем описании под фитингом материала источника понимается фитинг и для загрузки, и для разгрузки материалов источника. В некоторых случаях фитинги, предусмотренные в боковых стенках или корпусе вакуумной камеры, могут также использоваться для пропускания удлиненных деталей, продуктов, предназначенных для обработки в реакторе, таких как проволока, волокно, прутья, трубки и т.д., через реактор. В этом случае вакуумная камера содержит, по меньшей мере, два фитинга материала источника, предпочтительно расположенных на одном уровне друг с другом в противоположных боковых стенках вакуумной камеры или на противоположных сторонах корпуса 4, что позволяет пропускать через вакуумную камеру обрабатываемые детали через указанные фитинги. Такая конструкция реактора позволяет пропускать через него штучные товары, что было невозможно в обычных реакторах. Прохождение через реактор может осуществляться не только горизонтально, но и вертикально, или под другим углом. Кроме того, заготовка может подаваться и извлекаться через передний и задний фланцы. Дополнительно к тому, что заготовка является твердой, она может также быть в виде порошка, гранул, цепочки или может состоять из мелких компонентов.

Решение согласно настоящему изобретению может также применяться, например, посредством установки в вакуумной камере других фитингов через боковые стенки вакуумной камеры. Эти фитинги могут содержать вакуумные фитинги, реакционные фитинги, разгрузочные фитинги, откачивающие фитинги и т.п.

На чертеже торцевая часть, составляющая задний фланец, снабжена источником 6 тепла, представляющим собой внутренний источник нагрева. Источник тепла может быть выполнен с резисторами, обеспечивающими главным образом симметричный нагрев цилиндра. В качестве альтернативы источник нагрева может быть также прямоугольным или основываться на прямом контакте с заготовкой/реакционной камерой. Источник тепла, установленный в заднем фланце, легко вынимается для очистки. Для этой цели реактор может иметь передвижной кронштейн для поддержки заднего фланца при его снятии. Передвижной кронштейн также упрощает установку и обслуживание фланца. Источник тепла, установленный в заднем фланце, прост в изготовлении, обслуживании и чистке, и внутренний объем вакуумной камеры используется эффективно. Вместо резисторов могут использоваться другие излучающие источники тепла.

Вместо внутреннего нагревания вакуумной камеры может применяться внешнее нагревание, от внешнего источника тепла. В таком случае нет необходимости устанавливать источник тепла внутри вакуумной камеры, что особенно предпочтительно при использовании низких температур процесса и/или когда нет необходимости охлаждать вакуумную камеру между процессами или при непрерывном процессе.

Задний фланец в одной торцевой стенке вакуумной камеры может также использоваться для расширения реактора. Это просто, поскольку задний фланец не содержит фитингов материала источника, что затруднило бы расширение реактора.

Вакуумная камера 1 по чертежу имеет горизонтальное положение, но следует заметить, что реактор может также иметь другое положение.

Если фитинги 5 материала источника расположены на боковых стенках вакуумной камеры реактора для осуществления метода послойного атомного осаждения относительно монтажного люка вакуумной камеры, пользователю реактора обеспечен прямой доступ к сети подающих трубопроводов для фитингов материала источника. Кроме того, такая конструкция реактора позволяет пользователю видеть все соединения фитингов материала источника, благодаря чему монтажом и разборкой фитингов может заниматься один человек. Кроме того, нет необходимости отсоединять фитинги материала источника для чистки вакуумной камеры, и при необходимости расширение реактора может осуществляться без затрагивания фитингов материала источника. Согласно настоящему изобретению фитинги материала источника относительно загрузочного люка расположены на боковых сторонах вакуумной камеры, между торцевыми фланцами, причем они введены в вакуумную камеру через ее боковые стенки/корпус. Однако следует заметить, что изобретение не ограничивает направление, в котором фитинги материала источника вставляются в вакуумную камеру через боковые стенки/корпус. Количество фитингов материала источника может быть достаточно велико и, при желании, они могут вставляться в вакуумную камеру с разных направлений. Важно, что в открывающемся монтажном люке не содержится фитингов материала источника. Следовательно, в направлении, определенном этим монтажным люком и задним фланцем, т.е. в сервисном направлении, газы не подаются в реактор и не выводятся из него, а проходят в поперечном направлении относительно сервисного направления, в направлении газов, через боковые стенки вакуумной камеры.

Следует понимать, что с усовершенствованием технологии основная идея настоящего изобретения может осуществляться различными способами. Изобретение и варианты его реализации, таким образом, не ограничиваются вышеописанными примерами, но могут изменяться в рамках формулы изобретения.

Изобретение относится к реактору для послойного атомного осаждения. Реактор содержит вакуумную камеру (1), имеющую первую торцевую стенку (2) с монтажным люком, вторую торцевую стенку (3) с задним фланцем, боковые стенки/корпус (4), соединяющие первую и вторую торцевые стенки (2, 3), и по меньшей мере один фитинг (5) материала источника для подачи материалов источника в вакуумную камеру (1) реактора. По меньшей мере один из фитингов (5) материала источника расположен в боковой стенке/корпусе (4) вакуумной камеры (1) реактора. В реакторе обеспечен визуальный контроль, упрощена конструкция реактора. 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Реактор для послойного атомного осаждения, содержащий вакуумную камеру (1), которая содержит реакционную камеру и имеет первую торцевую стенку (2), снабженную монтажным люком, вторую торцевую стенку (3), снабженную сервисным люком, боковые стенки/корпус (4), соединяющие первую и вторую торцевые стенки (2, 3), и по меньшей мере один фитинг (5) материала источника для подачи материалов источника в вакуумную камеру реактора (1), отличающийся тем, что по меньшей мере один из фитингов (5) материала источника установлен в боковой стенке/корпусе (4) вакуумной камеры (1) реактора.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что вакуумная камера выполнена в форме куба, так что она имеет две, по существу, вертикальные боковые стенки (4), по меньшей мере одна из которых снабжена по меньшей мере одним фитингом (5) материала источника.

3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что вакуумная камера выполнена в форме прямой призмы, так что она имеет две, по существу, вертикальные боковые стенки (4), по меньшей мере одна из которых снабжена по меньшей мере одним фитингом (5) материала источника.

4. Реактор по п.2, отличающийся тем, что вакуумная камера дополнительно имеет, по существу, горизонтальные верхнюю и нижнюю стенки, по меньшей мере, одна из которых снабжена фитингом источника для порошковых материалов источника.

5. Реактор по п.1, отличающийся тем, что вакуумная камера выполнена в форме цилиндра, так что она имеет, по существу, круглые первую и вторую торцевые стенки (2, 3) и корпус (4), снабженный по меньшей мере одним фитингом (5) материала источника.

6. Реактор по п.1, отличающийся тем, что фитинг или фитинги (5) материала источника расположены, по существу, в поперечном направлении по отношению к боковым стенкам/корпусу (4).

7. Реактор по п.6, отличающийся тем, что фитинги (5) материала источника расположены, по существу, перпендикулярно по отношению к боковым стенкам/корпусу (4).

8. Реактор по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один из фитингов (5) материала источника расположен в вакуумной камере, по существу, горизонтально.

9. Реактор по п.1, отличающийся тем, что вакуумная камера содержит по меньшей мере два фитинга (5) материала источника, установленных на одном уровне на противоположных сторонах вакуумной камеры или на противоположных сторонах корпуса (4).

10. Реактор по п.1, отличающийся тем, что вакуумная камера содержит по меньшей мере два фитинга (5) материала источника, применяемых для подачи заготовки или заготовок через вакуумную камеру.

11. Реактор по п.1, отличающийся тем, что монтажный и сервисный люки выполнены с возможностью подачи заготовки через вакуумную камеру.

12. Реактор по п.1, отличающийся тем, что вакуумная камера содержит внутренний источник (6) нагрева.

13. Реактор по п.12, отличающийся тем, что сервисный люк содержит резисторы для нагрева вакуумной камеры (1).

14. Реактор по п.1, отличающийся тем, что вакуумная камера имеет внешний источник нагрева.

15. Реактор по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит передвижной кронштейн для поддержки сервисного люка при его снятии.

16. Реактор по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит средства для создания низкого давления в вакуумной камере.