Держатель полупроводниковых пластин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4874343/25 (22) 03,08,90 (46) 15.09.92. Бюл. N 34 (71) Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов (72) В.А.Кагадей, Д,И.Проскуровский и Е.Б.Янкелевич (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1498307, кл. Н 01 L 21/268, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1596803, кл, С 23 С 14/50, 1988, (54) ДЕРЖАТЕЛЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ПЛАСТИН

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, а именно — к устройству держателей полупроводниковых пластин при обработке последних с помощью потоков лучистой энергии.

Известны устройства для импульсной термообработки полупроводниковых пластин, в которых описаны держатели полупроводниковых пластин для обработки последних с помощью потока некогерентного электромагнитного излучения. В обоих случаях держатель выполнен в виде трезубца и кварцевого стекла, на концах которого сделаны прорези, В эти прорези вставляется обрабатываемая пластина.

Недостатки данных держателей следующие:

1, Значительная площадь контакта держателя и полупроводниковой пластины, а также значительная площадь затенения держателем ее рабочего поля. что приводит к температурным градиентам по поверхности пластины в местах контакта, а это, в свою

„„5U „„1 762339 А1 (я)5 Н 01 1 21/268, С 23 С 14/50 (57) Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при обработке полупроводниковых пластин потоками лучистой энергии. Держатель имеет опору в форме трезубца или кольца и прикрепленные к опоре фиксаторы.

Фиксаторы выполнены в виде трех пар скрещивающихся лезвий толщиной 0,08-0,2 мм, причем лезвия фиксаторов образуют между собой угол 15-40 . При использовании держателя для обработки пластин потоками заряженных частиц лезвия фиксаторов выполнены из тугоплавкого материала. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. очередь, приводит к появлению линий скольжения и, например, в случае отжига ионно-легированных слоев к недостаточной степени активации имплантированной примеси в месте контакта и затенению.

2. Невозможность проведения нагрева пластин с помощью пучков заряженных частиц (например, электронов), т.к. держатель из кварцевого стекла, являясь диэлектриком, не обеспечивает сток электрического заряда с обрабатываемой пластины.

3. Конструкция держателя предполагает возможность перемещения и расположения пластины только в вертикальной плоскости, что уменьшает гибкость технологического и роцесса.

Известна, также коне грукция держателя, взятая нами за прототип, содержащая рамку с натянутыми на ней двумя парами струн из тугоплавкого металла, Данная конструкция r.èøåíà недостатков вышеупомянутых конструкций. Однако данный держатель не позволяет проводить высоко1762339 температурные обработки (Т>800 С) при вертикальном расположении обрабатываемых пластин большого диаметра (>100 мм), При высокотемпературном нагреве удлинение струн становится значительным, и они уже не удерживают пластину. В кремниевой технологии, когда диаметр обрабатываемых пластин >100 мм, проводить высокотемпературные обработки можно только при вертикальном расположении пластины, т,к, при горизонтальном расположении происходит ее провисание, приводящее к генерации линий скольжения, Целью изобретения является повышение качества высокотемпературной обработки полупроводниковых пластин большого диаметра пучками лучистой энергии.

Для достижения этой цели в предлагаемом держателе фиксаторы полупроводниковой пластины выполнены в виде трех пар перекрещивающихся лезвий, расположенных, в случае обработки пластин, перемещение и конечное положение которых осуществляется только s вертикальной плоскости, на опоре в виде трезубца, и расположенных через 120 по периметру опоры в виде кольца в случае обработки пластин, перемещение и конечное положение которых осуществляется влюбой плоскости. При обработке полупроводниковых пластин с помощью пучков заряженных частиц, лезвия выполнены из тугоплавко"o металла, Во всех случаях толщина лезвий 0,08-0,2 мм и определяется только их конструктивной прочностью.

Если опора выполнена в виде трезубца

1 (см, фиг. 1), то в каждой паре лезвия 2 соединены между собой жестко. Загрузка и выгрузка пластины 3 осуществляется сверху.

Если опора выполнена в виде кольца 1 (см. фиг.2), то по крайней мере в одном из трех закрепленных на ней фиксаторов одно

J из лезвий 2, закреплено с возможностью поворота относительно другого лезвия 2, например. с помощью винтового соединения, что необходимо для осуществления загрузки-выгрузки пластин 3.

Материал лезвий должен отвечать следующим требованиям:

1. Быть хорошим проводником для обеспечения стока электрического заряда при обработке пластин пучками заряженных частиц;

2. Иметь низкую теплопроводность для достижения минимального теплоотвода от обрабатываемой пластины;

3. Иметь высокую температуру плавления и достаточную химическую пассивность;

4, Иметь хорошую конструкционную прочность.

Всем этим требованиям в достаточной степени удовлетворяют тугоплавкие металлы, например, W, Та, Мо.

Толщина лезвий должна быть минимальной с точки зрения наименьшего затенения рабочей площади обрабатываемой пластины и определяться их конструкционной прочностью. Экспериментально авторами установлено, что толщина лезвий d e интервале 0,08

Угол а между парой лезвий каждого фиксатора выбирается из условия надежности крепления пластины в держателе, что имеет особую важность в случае, когда пластина закрепляется в рамке, выполненной в виде трезубца. Авторами установлено, что оптимальный угол а находится в диапазоне от 15 до 40 .

Пример, Для проведения высокотемпературной обработки в вакууме пластин кремния диаметром 100 мм с помощью широкоапертурного электронного пучка было изготовлено два держателя. Один из них выполнен с опорой в виде трезубца (фиг,1), второй с опорой в виде кольца (фиг. 2). Опоры в обоих случаях были изготовлены из немагнитной нержавеющей стали. Фиксаторы изготовлялись из вольфрамовой ленты толщиной 0,1 мм и утонялись с рабочих кромок с помощью электрохимического травления в 5 / растворе КОН. Соединение лезвий между собой и крепление фиксаторов к рамке осуществлялось контактной сваркой. В случае кольцевой рамки лезвия в двух парах соединялись жестко с помощью контактной сварки, а лезвия третьей пары соединялись с помощью винтового соединения, что позволяло производить загрузкувыгрузку пластин.

Использование держателей предложенных конструкций, позволило провест высокотемпературную обработку полупроводниковых пластин в температурном диапазоне от 800 С до 1300 С без искажения температурного поля по площади пластины

Это особенно важно при производстве кремниевых интегральных схем, когда требуется высокотемпературный отжиг будь то: отжиг ионно-легированных слоев формирование силицидов тугоплавких ме1762339 таллов или отжиг слоев поликристаллического кремния, В качестве источников нагрева можно применять как пучки заряженных частиц, так и электромагнитное излучение, Кроме того, предложенные держатели могут использоваться в любых других технологических операциях, таких как: ионная имплантация, нанесение металлизации на обе стороны пластины, очистка, плазмо-химическое и ионное травление. С помощью таких держателей можно проводить многооперационную обработку пластин в едином вакуумном цикле, что особенно важно при изготовлении интегральных схем с субмикронными размерами элементов, Испытания предложенных держателей показали, что они долговечны и удобны в работе. Их использование при высокотемпературных обработках полупроводниковых пластин позволило существенно улучшить качество пластин за счет уменьшения дефектности.

Формула изобретения

1. Держатель полупроводниковых пластин, содержащий опору и прикрепленные к ней фиксаторы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества высокотемпературной обработки пластин потоками лучистой энергии и надежности

5 крепления пластин, фиксаторы выполнены в виде трех пар скрещивающихся лезвий толщиной 0.08-0.2 мм, причем лезвия фиксаторов образуют между собой угол 15-40 .

10 2. Держатель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что опора выполнена в форме трезубца, а фиксаторы прикреплены к вершинам трезубца.

3. Держатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и й15 с я тем, что опора выполнена в виде кольца, на котором через 120 закреплены фиксаторы, причем по крайней мере в одной паре фиксаторов одно из лезвий закреплено с возможностью поворота относительно дру20 гого лезвия.

4. Держатель по и, 1. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью использования его для обработки пластин потоками заряженных частиц, лезвия фиксаторов выполнены из

25 тугоплавкого материала.

1762339

/- )!

Д -4

Составитель В,Кагадей

Техред М,Моргентал Корректор О.Густи

Редактор А,Бер

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3262 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5