Устройство для молекулярнолучевой эпитаксии

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОЛЕКУЛЯР- НО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ, включающее камеру роста, камеру анализа и камеру очистки подложек, соединенные через вакуумные затворы, средства для загрузки ивыгрузки подложек и систему их перемещения из камеры в камеру, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и чистоты процесса, средства для загрузки и выгрузки подложек размещены в отдельных камерах, снабженных вакуумными затворами, а система для перемещения подложек выполнена в виде транспортного канала, снабженного самостоятельным средством вакуумирования, кареткой, соединенной с механизмом перемещения и размещенной внутри канала на направляющих, и боковыми фланцами, для соединения с вакуумными затворами всех камер.2. Устройство по П.1, о т л и ч а ю ще ес я тем, что, с целью проведения дополнительных технологических операций, транспортный канал имеет резервные фланцы.t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) ((l) (5!)5 С 30 В 23/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2832992/26 (22) 14,08.79 (46) 15,11.91, Бюл. № 42 (72) Н;И.Гребнев, А.Г,Денисов, Г.С.Дорджин, А.А.Крошков, Н.А,Кузнецов, А,В.Ржанов, А.Г.Томашевский и Ю.М.Щекочихин (53) 621.315,592 (088.8) (56) "Pregr, Solid State Chem,", 1977, v 10, ¹

3; 157.

"Дэнсип дзайре, Electron Partsand

Mater", 1978, 17, ¹ 11, 104-109, (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ, включающее камеру роста, камеру анализа и камеру очистки подложек, соединенные через вакуумные затворы, средства для загрузки и

Изобретение относится к вакуумной технике. Преимущественное использование устройства — производство методами моле-, кулярно-лучевой эпитаксии (МЛ Э) тонкопленочных многослойных электронных устройств с управляемыми характеристиками микро-, опто-, акустоэлектроники и интегральной оптики.

К настоящему времени известны устройства для получения эпитаксиальных пленок иэ молекулярных пучков. Это типичные вакуумные устройства с предельным вакуумом до 1 0 тор, имеющие источники молекулярных пучков, прерыватели молекулярных пучков, камеру с аналитической аппаратурой, держатель подложки и манипулятор с устройством подогрева подвыгрузки подложек и систему их перемещения из камеры в камеру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и чистоты процесса, средства для за-. грузки и выгрузки подложек размещены в отдельных камерах, снабженных вакуумными затворами, а система для перемещения подложек выполнена в виде транспортного канала, снабженного самостоятельным средством вакуумирования, кареткой, сое. диненной с механизмом перемещения и размещенной внутри канала на направляющих, и боковыми фланцами, для соединения с вакуумными затворами всех камер.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью проведения дополнительных технологических операций, транспортный канал имеет резервные фланцы. ложки, средства очистки поверхности подложки и средства откачки.

Указанные устройства предназначены для исследовательских работ, имеют низкую производительность и ограничены по технологическом возможностям, Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является установка МВЕ1000.

В этом устройстве имеются три камеры, соединенные между собой последовательно. В центре устройства расположена камера очистки подложек, которая соединяется с камерой анализа и камерой роста через вакуумные затворы. Все камеры откачиваются ионными и сублимационными насосами, а в камере роста дополнительно

799521 предусмотрен гелиевый криогенный насос, Камеры вместе с откачными средствами образуют модули. В камере очистки подложек монтируют средства для их загрузки и выгрузки, ионную пушку и печь прогрева под- . ложки. В камере анализа монтируют средства для контроля поверхности подложки и анализа готовых структур, а в камере роста установлены средства для осуществления процесса контролируемого выращивания структур на подложке. Подложки вводят в камеру очистки, осуществляют предварительную обработку подложки прогревом печью и очистку поверхности ионной пушкой. Когда поверхность подложки обработана, открывают вакуумный затвор и подложку переносят с помощью манипулятора на держатель в камеру анализа. В камеру роста подложку переносят при открытых вакуумных затворах камер анализа и очистки. Выращенная на подложке структура может быть возвращена обратно в камеру анализа или выгружена через камеру очистки.

Эагруэочно-транспортная система этого устройства как и других известных установок для МЛЭ, состоит из камеры загрузки и передающего манипулятора, проходящего через все камеры и имеет ряд недостатков, наиболее существенными из которых являются следующие, При переносе подложки иэ камеры анализа в камеру роста и обратно, все камеры открыты и соединены между собой, что приводит к снижению вакуума и загрязнению камер за счет камеры очистки, в которой поддерживается более низкий вакуум и присутствуют продукты распыления от предварительной обработки подложек, Применение такого устройства перемещения исключает дальнейшее увеличение камер, так как приводит к значительному увеличению длины передающего манипулятора и к снижению его работоспособности, что ограничивает технологические возможиости этих установок..

Загрузочно-транспортная система обуславливает жесткую связь между всеми камерами, т.е. в случае выхода любой из указанных камер, устройство перестает функционировать, что снижает надежность ее работы. Обработка подложек, рост и ана. лиз производятся последовательно и поочередно над каждой подложкой. В каждый момент времени работает только одна из камер, что приводит к эначительномууменьшению производительности установки.

Источники молекулярных пучков имеют небольшой объем исходного материала для выращивания структуры (на 20-40 ч работы) 5

10 и поэтому требуют частой подзарядки,. которая приводит к выключению установки на

40-50 ч, что также снижает производительность этих установок.

Кроме того, такая компановка камер и наличие жесткой связи существенно усложняет ремонт и запуск устройства..ограничивает возможность перестройки на другую технологию.

Цель изобретения — повышение производительности и чистоты процесса.

Эта цель достигается тем, что средства для загрузки и выгрузки подложек размещены в отдельных камерах, снабженных ваку15 умными затворами, а система для перемещения подложек выполнена в виде транспортного канала, снабженного самостоятельным средством вакуумирования, кареткой, соединенной с механизмом пере20 мещения и размещенной внутри канала на направляющих, и боковыми фланцами для соединения с вакуумными затворами всех камер.

С целью проведения дополнительных

25 технологических операций транспортный канал имеет резервные фланцы.

Такое выполнение позволяет повысить производительность за счет параллельной работы камер на нескольких подложках од30 новременно и введения в линию нескольких однотипных модулей на лимитирующих операциях, например, несколько модулей для выращивания структуры, Повышение производительности и нэ35 дежности обеспечивается за счет введения дублирующих модулей, возможности замены вышедших из строя модулей или их частей без полной остановки линии и йспольэования камер загрузки и выгрузки в

40 качестве накопителей.

Расширение технологических возможностей линии достигается путем введения новых модулей при изменении технологии на более прогрессивную (например, введе45 нием камер для нанесения диэлектрических покрытий. металлизации и т.д,);

На чертеже изображена схема устройства. Оно состоит из транспортной магистрали 1, камер загрузки и выгрузки 2 и 3 и

50 модулей 4-6 — очистки, анализа и роста. соответственно.

Транспортная магистраль представляет собой канал 7, откачиваемый до сверхвысокого вакуума с помощью вакуумной системы

55 8, в котором расположены направляющие 9 для перемещения каретки 10 от привода 11.

Вроль канала имеются фланцы, в котором через вакуумные затворы 12 присоединяют камеры загрузки 2 и выгрузки 3, модуль очистки 4. модуль анализа 5 и модуль роста 6.

799521

На магистрали имеются резервные фланцы

13 и 14 для подсоединения дублирующих или дополнительных технологических модулей.

8 камерах загрузки и выгрузки имеются 5 кассеты 15 и подложками 16, средство для шагового перемещения 17 кассет и средство для передачи 18 подложек из кассеты на каретку 10 транспортной магистрали для возврата ее в кассету. Камеры загрузки и 10 выгрузки имеют автономные откачные средства.

Модули 4-6 выполнены по единой схеме и отличаются компановкой вакуумных камер и составом устройств, входящих в них. 15

Каждый модуль выполнен на подвижной платформе и включает вакуумную камеру

19. систему сверхвысоковакуумной откачки с криогенным насосом 20 и передающий манипулятор 21 для подачи подложки 16 из 20 магистрали в камеру и обратно. Вакуумная часть модуля обезгаживается съемной электрической печью (на схеме не показана). В камере модуля очистки 4 установлены печь прогрева и ионная пушка для очистки 25 подложки. В камере модуля анализа 5 установлены датчики приборовдля контроля поверхности подложки и анализа готовых структур, в камере модуля роста 6 средства для контролируемого процесса выращивв- 30 ния структур на подложке, Каретка 10 может останавливаться против каждого вакуумного затвора по заданной программе. Во время передачи 35 подложки на каретку или удаления ее с каретки, затвор. против которого стоит каретка, должен быть открыт. Передачу подложки осуществляет передающий манипулятор, находящийся против затвора; 40

Устройство работает следующим образом, Каретка 10 останавливается против камеры загрузки 2. Устройство для передачи

18 извлекает иэ кассеты 15 подложку 16 и переносит ее на каретку. Каретка перемещает подложку к камере модуля очистки 4. где передающий манипулятор 21 камеры очистки снимает подложку с каретки и переносит в камеру, После завершения очистки этот же манипулятор передает очищенную подложку на каретку, которая подставляет ее к камере модуля анализа 5 и операции перемещения подложки повторяются. Во время анализа поверхности подложки освободившаяся каретка может возвратиться к камере загрузки за другой подложкой. Iloсле камеры модуля анализа подложка поступает в камеру модуля роста 6 и дальше в камеру выгрузки 3, где имеется пустая кассета 15 или же, при необходимости, снова в камеру анализа. Так продолжается; пока все подложки, последовательно пройдя весь режим, не перенесутся из камеры загрузки в камеру выгрузки, после чего камера выгрузки вскрывается и извлекаются готовые изделия. Кассеты в камере загрузки заменяют по мере их полной выгрузки.

Изобретение резко повышает производительность установок для изготовления иэделий микроэлектроники методом МЛЭ за счет параллельной работы камер и сокращения времени на смену молекулярных источников при введении дублирующих модулей роста и обеспечивает чистоту и интеграцию вакуумных технологических процессов для полного изготовления приборов микроэлектроники или их частей путем добавления соответствующих технологических модулей.

799521

Техред M.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор М.Ленина

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

Заказ 4639 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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