Установка для получения покрытий осаждением из газовой фазы Советский патент 1978 года по МПК H01L21/205 

1

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, а именно к устройствам для получения покрытий из газовой фазы, например маскирующих покрытий для фотошаблонов.

Известна установка для получения покрытий осаждением из газовой фазы, состоящая из реакционной камеры, газового блока, нагревателя подложек, зонта для подачи ламинарного газового потока 1. Парогазовая смесь поступает в реакционную камеру, где ее компоненты взаимодействуют между собой на поверхности нагретых подложек с образованием покрытия. Однако эта установка непригодна для получения пленок из соединений, которые сами или продукты их разложения образуют взрывоопасиые смеси с другими, находящимися в реакторе газами. Кроме того, производительность ее низка.

Известна также установка, содержащая камеру смешения, реакционную камеру с нагревателем подложек, выполненным из теплопроводного материала, зонт подачи ламинарного газового потока, зонт отвода продуктов реакции, снабженный штуцером для разбавления токсичных и взрывоопасных продуктов реакции 2.

При осаждении из газовой фазы образование покрытия происходит в результате гетерогенной химической реакции, характеризующейся высокой чувствительностью к состоянию поверхности и температуре подложек. Для нейтрализации эффекта обеднения газа и увеличения зоны равномерного роста в данной установке используется подставка сложной формы, которая затрудняет выравнивание температуры по поверхности подложек, вносит дополнительное сопротивление

газовому потоку и вместе с другими деталями конструкции реактора приводит к неконтролируемым изменениям газодинамических параметров. Это вызывает неравномерность состава растущих пленок по площади подложек. Производительность установки при использовании подложек больших размеров резко падает. Например, при изготовлении фотошаблонов металлические или окисные пленки необходимо наносить на стеклянные

пластины размером 70X70 мм; ЮОхЮО мм; 120X120 мм. Использование для таких подложек вращающейся подставки в виде пирамиды неэффективно из-за низкой производительности. Кроме того, неудобство загрузки,

выгрузки подложек, очистки реакционной камеры приводит к увеличению дефектности получаемых покрытий.

Цель изобретения - увеличение производительности и улучшения качества получаемых

покрытий. Поставленная цель достигается тем, что реактор состоит из соединенных н-од углом 1-20° камеры смешения исходных газов реакционной камеры, вынолненной с равномерно изменяющейся площадью проходного сечения, на конце которой расположено устройство регулирования площади выходного сечения.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Она содержит реактор 1 с подложками 2, нагреватель 3, зонты 4, 5 для подачи ламинарного газового потока и отвода продуктов реакции из реакционной камеры.

Реактор 1 состоит из камеры смешения 6 с штуцерами 7 для ввода исходных газов реакционной камеры в. Для камеры 6, 8 реактора соединены под углом 1-20° и разделены решетчатой перегородкой 9. Рост пленки происходит в камере 8 щелевого типа прямоугольного или овального сечения. Дно 10 камеры 8, являющееся одновременно нагревателем подложек 2, выполнено из теплопроводного материала, например меди. Остальные грани камеры 8 могут быть стеклянными, металлическими, кварцевыми и т. д. При необходимости может быть предусмотрено воздушное или водяное охлаждение этих граней. Обе части камеры 8 соединяются между собой при пОМощи уплотнения. Такая конфигурация реактора 1 делает удобными загрузку, разгрузку реактора и его очистку.

Для нейтрализации эффекта истощения рабочей смеси площадь проходного сечения в камере 8 не остается постоянной, а уменьщается но ходу потока. На выходе камеры 8 смонтировано устройство 11, с помощью которого можно изменять выходное сечение камеры. Это устройство позволяет регулировать газодинамические условия в камере 8 и нейтрализует влияние внешних потоков на газовую динамику -в реакторе 1.

Перечисленные особенности конструкции,а также отсутствие подставки для подложек и других деталей, затрудняющих прохождение парогазовой смеси в реакторе, наряду с очень высокой равномерностью температуры позволяют получить зону равномерного осаждения пленки длиной 800-1000 мм и щириной от 200 до 300 мм. Это позволяет в одном процессе наносить покрытие на 50-60 пластин размером 70X70 мм. При этом разброс толщины по поверхности пластин не превышает 3-5%. Реактор может располагаться в реакционной камере и вертикально, в этом случае рабочая смесь должна подаваться снизу. У выхода реактора 1 смонтирован зонт 5, снабженный штуцером 12.

Установка работает следующим образом.

Во время процесса исходные газы поступают в камеру смещения 6, а затем в реакционную камеру 8. На поверхности нагретых 5 подложек 2 протекает гетерогенная реакция с образованием пленки. Например:

4Fe (СО) 5+302- 2Ре20з+20СО

Газообразные продукты реакции выводятся

0 из реакционной камеры с помощью зонта 5. Для их разбавления через штуцер 2 в полость зонта подается дополнительный поток газа. Этот цоток может содержать вещества, которые взаимодействуют с токсичными продуктами реакции и нейтрализуют их. Зонт 4 служит для подачи ламинарного потока воздуха в реакционную камеру. Это предотвращает попадание пыли на подложки 2 во время загрузки, и продуктов реакции в полость

0 реакционной камеры во время процесса. Если продукты реакции образуют взрывоопасную смесь с другими компонентами рабочей смеси (в нащем примере СО с кислородом), то предлагаемая установка дает возмож5 ность избежать попадания концентраций во взрывоопасную область и делает возможной работу с многими ранее не использовавшимися соединениями. Предлагаемая установка обеснечивает безопасность работы и позволяет в 5-6 раз увеличить производительность. При этом дефектность получаемых покрытий не превыщает 0,05-0,1 см-.

Формула изобретения

Установка для получения покрытий осаждением из газовой фазы, например маскирующих покрытий для фотошаблонов, содержащая

камеру смешения, реакционную камеру с нагревателем подложек, зонт подачи ламинарного газового потока, зонт отвода продуктов реакции, снабженный штуцером для разбавления токсичных и взрывоопасных продуктов

реакции, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества покрытий, увеличения производительности, камера смешения расположена под углом 1-20° к реакционной камере, выполненной с равномерно изменяющейся площадью проходного сечения, на конце которой расположено устройство регулирования площади выходного сечения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3.603.284, кл. 118-48, опубл. 1971.

2. Патент США № 3.690.290, кл. 118-48, опубл. 1972 г.