Реактор для осаждения из газовой фазы (cvd-реактор) с технологической камерой, нагреваемой с помощью высокочастотного излучения (rf-излучения)

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процесса осаждения из газовой фазы кристаллических слоев на кристаллическую подложку. Устройство для осаждения, в частности, кристаллических слоев на, по меньшей мере, одну, в частности, кристаллическую подложку с образованной несколькими стеновыми частями 1, 2, 3, 4 технологической камерой 5, стеновые части 1, 2, 3, 4 которой электропроводны и стыкуются друг с другом с образованием контактов 2', 2'', 3', 3'' касания, с заключающим в себе стеновые части 1, 2, 3, 4 технологической камеры, состоящим из неэлектропроводного материала корпусом 6 реактора и с окружающей стеновые части 1, 2, 3, 4 технологической камеры нагревательной катушкой 7 высокой частоты, содержит расположенную между корпусом 6 реактора и стенками 1, 2, 3, 4 технологической камеры, выполненную в виде одной детали, массивную экранирующую нагревательную трубку 8, материал которой является электропроводным в такой степени, что она нагревается от вихревых токов, индуцированных созданным посредством катушки 7 высокой частоты высокочастотным полем, в значительном объеме подавляет высокочастотное поле и окружает технологическую камеру 5 таким образом, что стеновые части 1, 2, 3, 4 технологической камеры нагреваются с помощью теплового излучения. Изобретение позволяет предотвратить локальное нагревание в области зон касания отдельных стеновых частей технологической камеры, что обеспечивает внутри нее равномерный температурный профиль. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к устройству для осаждения, в частности, кристаллических слоев на, по меньшей мере, одну, в частности, кристаллическую подложку, с технологической камерой, образованной несколькими стеновыми частями, которые электропроводны и стыкуются друг с другом с образованием контактов касания, с корпусом реактора, состоящим из неэлектропроводного материала, окружающим стеновые части технологической камеры, и с окружающей стеновые части технологической камеры нагревательной катушкой высокой частоты.

Устройство такого типа описано в DE 10055182 A1. Это устройство состоит из кварцевой трубки, внутри которой находится технологическая камера. Стенки технологической камеры состоят из нескольких выполненных из графита частей, а именно потолка, двух стенок и основания. Отдельные графитовые стеновые части примыкают друг к другу, соприкасаясь. Известное устройство окружено катушкой высокой частоты, которая создает внутри корпуса реактора высокочастотное поле. Последнее производит в стенках технологической камеры вихревые токи. Вследствие контактного сопротивления в областях, где отдельные стеновые части примыкают друг к другу, могут иметь место локальные нагревы или даже искровые перекрытия.

В основе изобретения лежит задача усовершенствовать устройство указанного типа в той степени, чтобы температурный профиль внутри технологической камеры был более равномерным.

Решается задача с помощью изобретения, представленного в пунктах формулы изобретения.

Все пункты формулы изобретения описывают и заявляют, в принципе, самостоятельные решения, даже если они формально сформулированы в качестве зависимых пунктов формулы. Отдельные пункты формулы могут комбинироваться друг с другом в любой форме.

Пункт 1 формулы изобретения предусматривает сначала и в основном экранирующую нагревательную трубку. Эта трубка должна быть расположена внутри корпуса реактора, но вне технологической камеры и быть электропроводной настолько, чтобы создаваемое высокочастотной катушкой высокочастотное поле наводило там вихревые токи. Эти вихревые токи должны нагревать экранирующую нагревательную трубку и одновременно подавлять силу высокочастотного поля таким образом, чтобы в электропроводных стенках технологической камеры индуцировалась лишь часть вихревых токов, какие имеют место в уровне техники, так чтобы нагревание происходило в основном в материале экранирующей нагревательной трубки. Это приводит к тому, что предотвращается наблюдаемое в уровне техники локальное нагревание в области зон касания отдельных стеновых частей технологической камеры. Вследствие этого получается гомогенизированный температурный профиль внутри технологической камеры реактора с горячими стенками. В дальнейшем усовершенствовании изобретения предусмотрено, что экранирующая нагревательная трубка состоит из графита. Она выполнена в виде одной детали и массивна. Трубку можно изготовить, например, путем сверления из цельного материала, которому перед этим придана цилиндрическая форма с помощью токарной обработки. Толщина стенок экранирующей нагревательной трубки выбирается такой, чтобы возник требуемый эффект экранирования. Кроме того, внутренняя стенка экранирующей нагревательной трубки имеет предпочтительно профилированные участки, с помощью которых технологическая камера может удерживаться внутри экранирующей нагревательной трубки. Эти удерживающие средства могут быть выполнены в виде вырезанных выемок или также в виде выступов, которые выступают от внутренних стенок экранирующей нагревательной трубки внутрь в радиальном направлении. Над потолком технологической камеры и под основанием технологической камеры между стенкой технологической камеры, с одной стороны, и экранирующей нагревательной трубкой, с другой стороны, находится полое пространство. Это полое пространство может использоваться для охлаждения всего устройства, когда химический процесс осаждения закончен. Охлаждение можно осуществлять, например, путем подачи холодного газа. Однако также предусмотрено, что для охлаждения в эти полости вводится твердое тело с соответствующими охлаждающими жидкостями. В дальнейшем усовершенствовании изобретения предусмотрено, что основание технологической камеры имеет съемную загрузочную плиту, на которой установлен держатель подложки, на который накладывается подложка. В отношении формы такой загрузочной плиты делается ссылка на документ DE 10055182 A1, публикуемое содержание которого полностью включается в настоящую заявку. Так, в частности, предусмотрено, что в основании стенок технологической камеры проходит проточный канал, через который подается газ-носитель, который выходит в выходные сопла под держателем подложки, чтобы создать вращающуюся газовую подушку для держателя подложки.

Примеры выполнения изобретения поясняются далее на основе прилагаемых чертежей. На чертежах показано:

фиг.1 - поперечное сечение корпуса реактора первого примера выполнения,

фиг.2 - поперечное сечение корпуса реактора второго примера выполнения,

фиг.3 - разрез по линии III-III фиг.1,

фиг.4 - другой пример выполнения изобретения в изображении согласно фиг.1, и

фиг.5 - элемент выреза V на фиг.4.

При устройствах, описанных в примерах выполнения, речь идет о реакторах для осаждения из газовой фазы, которые имеют технологическую камеру 5, внутри которой проходит процесс осаждения. Речь идет о реакторах для осаждения из паровой фазы (CVD-реакторах), в частности, III-V или II-VI слоев полупроводника на III-V или II-VI подложки. Реакционные газы через впускное устройство 14 для газа вводятся в нагреваемую со всех сторон технологическую камеру 5. Под реакционными газами подразумеваются предпочтительно хлориды металлов, например хлорид галлия или хлорид индия, или гидриды, например арсин или фосфин. При пиролитическом разложении внутри технологической камеры 5 на подложку осаждается кристаллический слой. Дополнительно в технологическую камеру вводятся соответствующие газы-носители, такие как водород или азот.

Предусмотрен специальный трубопровод 16 для подачи газа, через который газ-носитель, например водород, вводится в основание 4 технологической камеры. Этот трубопровод 16 для газа входит в основание ступени, на которой расположена загрузочная плита 13. Вход трубопровода 16 для подачи газа окружен кольцевым пазом, в который входит кольцевой уплотнительный выступ основания загрузочной плиты 13. Из образованной за счет этого кольцевой камеры поступающий туда через трубопровод 16 для подачи газа газ через тонкие газопроводы попадает в выемку в загрузочной плите 13, в которой расположен держатель 15 подложки. Держатель 15 подложки имеет круглую форму, и на нем расположена подложка. Введенный под держателем подложки газ вызывает вращение и приподнимание держателя 15 подложки, так что он находится во взвешенном состоянии на газовой подушке.

Загрузочная плита 13 с помощью соответствующих манипуляционных устройств может извлекаться из технологической камеры. Детально это описано в DE 10055182 A1.

Стенки камеры реактора образованы кварцевой трубкой 6. Она в области впускного устройства 14 для газа закрыта перекрывающей плитой 17. На стороне выпуска газа предусмотрена аналогичная непоказанная перекрывающая плита.

Вокруг кварцевой трубки 6 намотана катушка высокой частоты. Она состоит из большого числа витков, которые располагаются друг за другом по оси, так что осевой участок технологической камеры лежит в области высокочастотного поля, создаваемого высокочастотной катушкой 7.

Приблизительно по всей длине катушки 7 высокой частоты внутри кварцевой трубки 6 проходит графитовая трубка 8. Эта графитовая трубка 8 является экранирующей нагревательной трубкой. В ней высокочастотное поле катушки высокой частоты наводит вихревые токи, так что графитовая трубка 8 нагревается. Графитовая трубка 8, кроме того, способствует подавлению высокочастотного поля, чтобы в стеновых частях 1, 2, 3, 4 технологической камеры индуцировались лишь небольшие вихревые токи, чтобы, таким образом, технологическая камера нагревалась в целом, по существу, с помощью теплового излучения, поступающего от экранирующей нагревательной трубки.

Технологическая камера 5 окружена верхним потолком 1 и нижним основанием 4. На краевых участках основания 4 стоят боковые части 2, 3, которые связаны с основанием 4 или потолком 1 технологической камеры с геометрическим замыканием. Шипы боковых частей 2, 3 входят в соответствующие пазы в потолке 1 технологической камеры и основании 4 технологической камеры. Эти участки образуют контактные зоны 2', 2'', 3' и 3'' касания.

В показанном на фиг.1 примере выполнения технологическая камера имеет прямоугольную форму, причем ее ширина значительно больше ее высоты. Угловые области основания 4 лежат в угловых выемках 9 внутренней стенки экранирующей нагревательной трубки 8. Напротив этих угловых выемок 9 расположены другие угловые выемки 10, которые заключают в себе углы потолка 1 технологической камеры. Части 1, 2, 3, 4 технологической камеры расположены в угловых выемках 9, 10 с достаточным зазором в расчете на тепловое расширение.

В примере выполнения, показанном на фиг.2, из внутренней стенки экранирующей нагревательной трубки 8 выдаются выступы 9, которые также образуют угловые выемки, в которые входят угловые области основания 4 технологической камеры.

Существенное значение имеет радиальная толщина графитовой экранирующей нагревательной трубки в сочетании с ее электрической проводимостью. Она должна быть достаточно большой, чтобы достигалось достаточно высокое подавление для того, чтобы в зонах 2', 2'', 3', 3'' касания не производилось никаких высоких напряжений, которые могли бы привести к локальным нагревам.

Преимуществом являются, далее, две диаметрально противолежащие друг другу полости 11, 12, которые находятся под основанием 4 и соответственно над потолком 1 технологической камеры. Эти полости 11, 12 можно использовать для того, чтобы в них ввести тела охлаждения. Через эти полые пространства можно также пропускать жидкие или газообразные охлаждающие среды другого типа. В простейшем случае можно там вводить со стороны выпуска газа или со стороны впуска газа не показанные на чертежах охлаждающие стержни. Эти охлаждающие стержни могут охлаждаться водой, чтобы быстро отводить тепло из реактора.

В примере выполнения, показанном на фиг.4 и 5, экранирующая нагревательная трубка изготовлена из графита и со стороны внутренней стенки имеет выполненные в виде уголков галтели 9, которые принимают в себя нижние краевые кромки основания 4 технологической камеры. Технологическая камера здесь образована из двух частей. На краях основания 4 покоятся профилированные полки 1' выполненного в U-образной форме, состоящего из графита потолка 1.

Экранирующая нагревательная трубка 8 окружена графитовой пеной 18. Она имеет два расположенных диаметрально противоположно друг другу температурных зазора 19. Состоящий из двух получаш корпус 18 из графитовой пены поддерживает экранирующую нагревательную трубку 8 в коаксиальном положении относительно состоящей из кварца трубки 6 корпуса реактора. В отношении формы графитовой пены делается ссылка на DE 10055182 A1.

Все раскрытые признаки являются (сами по себе) существенными для изобретения. В раскрытие заявки тем самым включается полностью также опубликованное содержание соответствующих/прилагаемых приоритетных материалов (копия первичной заявки), также для того, чтобы признаки этих приложений включить в пункты формулы настоящего изобретения.

1. Устройство для осаждения, в частности, кристаллических слоев на, по меньшей мере, одну, в частности, кристаллическую подложку, с образованной несколькими стеновыми частями (1, 2, 3, 4) технологической камерой (5), стеновые части (1, 2, 3, 4) которой электропроводны и стыкуются друг с другом с образованием контактов (2', 2'', 3', 3'') касания, с заключающим в себе стеновые части (1, 2, 3, 4) технологической камеры, состоящим из неэлектропроводного материала корпусом (6) реактора и с окружающей стеновые части (1, 2, 3, 4) технологической камеры нагревательной катушкой высокой частоты, отличающееся тем, что содержит расположенную между корпусом (6) реактора и стенками (1, 2, 3, 4) технологической камеры, выполненную в виде одной детали массивную экранирующую нагревательную трубку (8), материал которой является электропроводным в такой степени, что она нагревается от вихревых токов, индуцированных созданным посредством катушки (7) высокой частоты высокочастотным полем, в значительном объеме подавляет высокочастотное поле и окружает технологическую камеру (5) таким образом, что стеновые части (1, 2, 3, 4) технологической камеры нагреваются с помощью теплового излучения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревательная трубка (8) состоит из графита.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стеновые части (1, 2, 3, 4,) технологической камеры состоят из, по меньшей мере, двух отделяемых друг от друга частей.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стеновые части (1, 2, 3, 4) технологической камеры удерживаются в корпусе (6) реактора с помощью экранирующей нагревательной трубки (8).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено входящими в угловую область стенок (1, 2, 3, 4) технологической камеры удерживающими средствами (9, 10) экранирующей нагревательной трубки (8).

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что удерживающие средства (9, 10) являются выемками или выступами во внутренней стенке экранирующей нагревательной трубки (8).

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между стеновыми частями (1, 2, 3, 4) технологической камеры и экранирующей нагревательной трубкой (8) расположены полости (11, 12).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в полости (11, 12) могут быть введены охлаждающие элементы.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что у основания стенок технологической камеры расположена загрузочная плита (13) для размещения подложки.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что загрузочная плита (13), вводимая с помощью манипуляционного устройства или подобного устройства в технологическую камеру и выводимая из нее, несет на себе держатель (15) подложки.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что держатель (15) подложки может приводиться во вращательное движение на газовой подушке.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что у основания (4) технологической камеры расположен трубопровод для газа, который входит в области основания в ступень, в которой расположена загрузочная плита (13), имеющая на своей нижней стороне уплотнительное средство для герметизации выходного отверстия для газа газопровода (16) таким образом, чтобы поступающий оттуда газовый поток мог проходить через сквозные отверстия в загрузочной плите для приведения во вращение вложенной в выемку загрузочной плиты (13), выполненной в форме круглого диска плиты (15), поддерживающей держатель подложки.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в технологической камере проводится процесс осаждения из газовой фазы, причем, в частности, осаждаются с образованием кристаллов элементы III и V или II и VI основной группы.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что элементы III основной группы подаются в виде хлоридов, и элементы V основной группы - в виде гидридов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения частиц с монокристаллической структурой алмаза путем выращивания из паровой фазы в условиях плазмы. .

Изобретение относится к системе токоприемника для устройства обработки подложек и/или пластин, снабженной камерой обработки, ограниченной, по меньшей мере, двумя стенками и, по меньшей мере, одним нагревательным соленоидом.

Изобретение относится к способу выращивания пленки нитрида металла группы (III) химическим осаждением из газовой фазы с удаленной плазмой, устройству для осуществления способа и пленке нитрида металла группы (III) и может найти применение при изготовлении светоизлучающих диодов, лазерных светодиодов и других сверхвысокочастотных транзисторных приборов высокой мощности

Изобретение относится к устройству и способу управления температурой поверхности, по меньшей мере, одной подложки, лежащей в технологической камере реактора CVD

Изобретение относится к устройствам для получения пиролизом монофиламентных карбидокремниевых волокон

Изобретение относится к устройствам для получения борных волокон

Изобретение относится к способу осаждения одного или нескольких тонких слоев. Осуществляют введение органического материала для осаждения компонентов светоизлучающих диодов в виде газа или образующего полимер технологического газа вместе с газом-носителем с помощью газовпускного устройства (3) в осадительную камеру (8), чтобы на поверхности (7′) субстрата (7), размещенного на несущей поверхности (4′) держателя подложки, который расположен напротив газовпускного устройства (3), осадить тонкий слой из компонентов светоизлучающих диодов или в виде полимера. Перед введением в осадительную камеру (8) упомянутых материалов осуществляют термостатирование газовпускного устройства (3) и/или несущей поверхности (4′) держателя подложки так, что температура (TS) несущей поверхности (4′) держателя подложки ниже температуры (TG) газовпускного устройства (3). Проводят стабилизацию температуры субстрата (7) при давлении (Р1) более 100 Па в осадительной камере (8) путем отведения теплоты к держателю (4) подложки до температуры (TD) субстрата, которая выше температуры (TS) несущей поверхности (4′) держателя подложки, но ниже температуры (TG) газовпускного устройства (3). Затем давление (Р1) в осадительной камере (8) снижают до рабочего давления (Р2). При достижении рабочего давления (Р2) в осадительную камеру (8) подают органический материал для осаждения компонентов светоизлучающих диодов в виде газа или образующий полимер технологический газ, транспортируемый посредством газа носителя. Обеспечивается нанесение покрытия при температуре субстрата, превышающей температуру несущей поверхности держателя подложки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.
Изобретение относится к способу нанесения палладиевого покрытия на подложку и может быть использовано при изготовлении водородопроницаемых палладийсодержащих мембран. Подложку помещают в реактор, который откачивают до 1·101 Па. Подложку нагревают до необходимой температуры и доставляют пары прекурсора в зону реактора, в которой расположена подложка. Подложку нагревают до температуры 150-300°C, дискретно последовательно подают в зону реакции пары прекурсора бис-гексафторацетилацетонат палладия (II) с температурой 55-70°C и газ-реагент водород, выдерживают реакционную смесь в течение заданного времени и проводят откачку реактора. Далее в реактор напускают азот, выдерживают заданное время и откачивают реактор до первоначального давления, при этом процесс повторяют в импульсном режиме цикл за циклом до формирования заданной толщины покрытия. В частных случаях осуществления изобретения время одного цикла процесса составляет не менее 30 секунд, объемы используемых газа-реагента водорода и азота задают в зависимости от количества вводимого в реактор прекурсора с помощью компьютерной программы. В качестве материала подложки используют пористую сталь, пористую сталь, покрытую оксидом металла, кремний или медь. Обеспечивается возможность получения палладиевых покрытий в широком интервале толщин (10нм-10мкм) при повышении качества покрытия и получении плотных палладиевых слоев. 3 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение относится к металлургии получения особо чистых материалов и может быть использовано при получении защитного покрытия карбида кремния на кварцевом изделии осаждением из газовой фазы на нагретую поверхность, применяемого для технологической оснастки в процессах получения особо чистых элементов и веществ. Проводят очистку упомянутого изделия и метана. При достижении температуры нагрева упомянутого изделия 950-1250°C через реактор с кварцевым изделием продувают инертный газ, а затем метан до получения требуемой толщины покрытия. Затем образовавшиеся продукты разложения и непрореагировавшие вещества удаляют из реактора. Упрощается процесс нанесения защитного покрытия из карбида кремния. 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к технологии получения вольфрама, легированного ниобием или танталом, и может быть использовано в электровакуумном приборостроении, электронике. Способ осаждения монокристаллических сплавов на основе вольфрама методом химических транспортных реакций на трубчатую монокристаллическую молибденовую подложку, установленную внутри сырьевой трубы из вольфрама, включает разогрев подложки при помощи внутреннего нагревателя до температуры осаждения сплава 1500÷1800°C и подачу пентахлорида легирующего металла в объем реакционного аппарата при температуре подложки ниже температуры осаждения сплава (500÷1000°C), при этом температуру в зоне осаждения сплава в течение всего процесса осаждения поддерживают постоянной в диапазоне температур 1500÷1800°C путем постепенного увеличения температуры подложки по мере увеличения толщины осаждаемого сплава. Изобретение позволяет получить химически однородный по толщине легированный сплав за счет обеспечения неизменности состава газовой фазы в зоне разложения галогенидов с течением времени. 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 пр.

Изобретение относится к способам формирования тонкой пленки на основе фторуглеродного полимера на поверхности детали. Осуществляют стадии, на которых пропускают исходный газ через пористый нагревательный элемент c хаотично расположенными порами, причем указанный пористый нагревательный элемент имеет температуру, достаточную для расщепления исходного газа с образованием реакционноспособных частиц (CF2)n, где n=1 или 2 радикала, при этом реакционноспособные частицы находятся вблизи поверхности детали, на которой должен быть сформирован фторуглеродный полимер, и поддерживают температуру поверхности детали ниже температуры пористого нагревательного элемента для стимулирования осаждения и полимеризации (CF2)n, где n=1 или 2 радикала, на поверхности детали. В варианте осуществления указанного способа исходный газ выбирают из группы, состоящей из CF3CF(O)CF2 (HFPO), C2F4, C3F8, CF3H, CF2H2, CF2N2, CF3COCF3, CF2ClCOCF2Cl, CF2ClCOCFCl2, CF3COOH, CF2Br2, CF2HBr, CF2HCl, CF2C12 и CF2FC1, C3F6, C3F4H2, C3F2Cl4, C2F3C13, C3F4C12, (CF3)3PF2, (CF3)2PF3, (CF3)PF4, (CF3)3P, (CF3)2P-P(CF3)2 и (CF3)2PX, и CF3PX2, где X - это F, Cl или H. Получаются тонкие пленки на основе фторуглеродного полимера, которые представляют собой гладкие однородные покрытия, характеризующиеся достаточной гибкостью для выдерживания механического изгибания трехмерной детали. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано для получения износостойких покрытий при восстановлении и упрочнении прецизионных деталей из низколегированных сталей дорожно-строительных, почвообрабатывающих, сельскохозяйственных, лесозаготовительных машин в условиях ремонтных предприятий. Способ нанесения износостойкого железоникелевого покрытия на прецизионные детали из низколегированных сталей, в котором на поверхность детали сначала наносят слой никелевого покрытия толщиной от 9 до 11 мкм посредством подачи паров тетракарбонила никеля на нагретую до температуры от 225 до 235°C поверхность детали со скоростью от 1 до 2 л/ч при остаточном давлении от 190 до 210 Па в течение от 5 до 10 мин с термическим разложением паров тетракарбонила никеля, после чего наносят слой железоникелевого покрытия посредством подачи смеси паров тетракарбонила никеля, пентакарбонила железа и монооксида углерода в объемном соотношении 1:6(±0,5):15(±1) со скоростью подачи паровой смеси от 110 до 130 л/ч на поверхность детали, охлажденную до температуры от 175 до 185°C в течение от 25 до 35 мин, с термическим разложением паров тетракарбонила никеля и пентакарбонила железа. Обеспечивается покрытие, эффективное в достижении оптимальных значений прочности сцепления, микротвердости, шероховатости, что способствует увеличению износостойкости деталей и увеличению ресурса сборочной единицы, содержащей указанную деталь. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к технологии получения бесцветного (то есть прозрачного для УФ-, видимого и ИК-излучения) монокристаллического алмаза с высокой скоростью роста
Наверх