Установка для обработки полупроводниковых пластин
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЗЬСТВУ
Союз Соввтсинк
Соцналнстнчвсина республик
{51) М. Кл . F 27 В 1/10 )деударетеиивй квинтет CCCP ио авлан изе4ретеиий и еткрытий Опубликовано 23.01.82, бюллетень М 3 Дата опубликования описания 23.01.82 {53) УДК621.783..245 (088.8) (72) Авторы изобретения Э. П. Калошкин, А. Д. Рычаго, П. П. Долгий, В. А/Марцуть, В. С. Крутько, В, Н Гончаров, Г. А. Фомин, В.. Иванов .и Н. О. Зуева б / (7|) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЪ|Х ПЛАСТИН Изобретение относится к оборудованию для обработки полупроводниковых пластин в газовой среде при высоких давлениях и температурах, например при окислении полупроводниковых пластин, и может найти применение в различных отраслях промышленности, связанных с использованием технологии обработки в газовых средах, например, при химико-термической обработке (аэотирование, цементации, цианировании и т.n.) металлических деталей в машиностроении и при диффузионных процессах в электронной промышленности. Известно устройство для обработки полупроводниковых пластин, состоящее иэ стационарной камеры высокого давления с крышкой, герметизирующей камеру посредством завинчивания расположенных йа крышке болтов. Внутри камеры установлена закрываемая с торца кварцевая труба с полупроводниковыми пластинами, окруженная снаружи нагревателем. Установка содержит два газовых питателя, подающих инертный газ в зону нагревателя, а рабочий газ — в кварцевув трубу. Кроме того, в установке имеются два регулятора давления, позволяющих поддерживать незначительный перепад давлении в рабочей зоне и зоне нагревателя при рабочем давлении в камере до 10 кгс/см (1). Наиболее близким техническим решением является установка обработки полупроводниковых пластин, содержащая каркас, кварцевый реактор и подставку, гндропривод, устройство герметизации, нагреватель, систему подачи газа. Опускание камеры происходит под действием массы реактора, и герметизация осуществляется посредством ручных винтовых зажимов (2) . Однако для замены обработанной партии полупроводниковых пластин необходимо длительное время для открывания винтовых зажимов (или болтовых соединений), что снижает производительность устройства; при подаче рабочих газов в реактор отсутствует 20 равномерное распределение газа по сечению реактора, что снижает качество техпроцесса. При замене пластин происходят значительные потери тепла через открытое отверстие камеры и для проведения следующего цикла необходимо дополнительное время для вывода нагревательного устройства камеры на рабочий температурный режим, .то увеличивает цикл обработки пластин и соответственно их деформацию. Кроме того, в случае необходимости замены кварцевого реактора демонтаж требует значительного времени из-за большого количества демонтируемых деталей, а герметизация камеры высокого давления посредством вращения винтовых зажимов вручную является малопроизводительной. Цель изобретения — повышение производительности установки, улучшение безопасности ев эксплуатации, обеспечение равномерного распределения рабочих газов по сечению камеры, снижение потерь тепла, уменьшение перепада температуры в реакторе. Поставленная цель достигается тем, что установка для обработки полупроводниковых пластин, содержащая каркас, кварцевый реактор и подставку, гидропривод, устройство герметизации, нагреватель, систему подачи газа, снабжена камерой высокого давления с заСлонкой и с устройством герметизации, выполненной в виде стенда с установленной на нем подставкой и колпака с реактором, и механизмом вертикального перемещения колпака, а система подачи газа имеет газораспределительное устройство; газораспределительное устройство состоит из автономных эон — внешней и внутренней, причем внешняя зона образована вертикальными каналами, расголоженными в стенках колпака, кольцевым каналом в стенде и соединенными с ним боковыми вертикальными каналами, расположенными по окружности в стенде и совпадающими с каналами в колпаке, а внутренняя зона образована центральным каналом, соединенным с внутренней полостью подставки, которая имеет отверстия на боковой ее поверхности; устройство герметизации камеры выполнено в виде гидроцилиндра, установленного соосно с камерой и шаровой опорой, связанной со штоком гидроцилиндра; механизм вертикального перемещения колпака выполнен в виде укрепленных на стенде силовых штанг и размещенных на них роликовых опор, установленных на колпаке, при этом силовые штанги соединены с гидроцилиндром, а ролики имеют эксцентриковые регуляторы зазора, выполненные .в виде эксцентриковых осей с фиксаторами их поворота; с целью обеспечения равномерности температуры нагреватель выполнен в виде цилиндрической спирали с торцовой навивкой в верхней части камеры, 90008 э 1О 4 Кроме того, с целью обеспечения демонтажа реактора боковые стенки .колпака в зоне загрузочного отверстия имеют продольные пазы, соединенную с ними кольцевую проточку, распорное кольцо с выступами по наружному диаметру и с упорными винтами; кольцевой проточке боковых стенок колпака установлен ограничительный штифт. На фиг. 1 показана установка с опущенной камерой, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — камера в поднятом состоянии; на фиг. 4 — разрез Б — Б на фиг. 1; на фиг. э — разрез  — В на фиг. 1; на фиг. 6 — крепление кварцевого реактора, продольный разрез; на фиг. 7— разрез à — Г на фиг. 6; на фиг, 8 — разрез Д вЂ” Д на фиг. 2. Установка состоит из шкафа 1 управления, гидроагрегата 2, источника 3 технологических газов высокого давления, каркаса 4, устройства 5 равного давления, цилиндрической камеры высокого цавления, состоящей из колпака 6, стенда 7, силовых штанг 8, гидроцилиндра, состоящего из корпуса 9, штока 10, шаровой опоры 11, заслонки 12, нагреватели 13, кварцевого реактора 14, устройства 15 контроля температуры, кварцевой подставки 16 с отверстиями 17, кварцевого держателя 18 полупроводниковых пластин, вертикальных газовых отверстий 19 в колпаке 6, совпадающих с ними вертикальных газовых отверстий 20 стенда 7, кольцевого канала 21, центрального канала 22, распорного кольца с наружными выступами 23, ограничительного штифта 24, упорных винтов 25, продольных пазов 26, кольцевой проточки 27, загрузочного отверстия 28, роликовых опор 29, эксцентриковых осей 30 и фиксаторов 31 их поворота. Установка работает следующим образом. Держатель с полупроводниковыми пластинами 18 устанавливается на кварцевую подставку 16. Открывается заслонка 12 и колпак 6 гидроцилиндром опускается на стенд 7 и герметизируется усилием штока 10 гидроцилиндра посредством прижатия к стенду. Шаровая опора 11 позволяет обеспечить установку колпака 6 на стенд 7 без перекосов. Управление гидроцилиндром осуществляется посредством шкафа 1 управления и гидроагрегата 2, Из источника 3 технологических газов высокого давления газы поступают в устройство 5 равного давления, из которого с одинаковым давлением поступают в колпак 6 по каналам и отверстиям. Колпак 6 разделен кварцевым реактором 14 на две зоны: внутреннюю рабочую зону, в которой установлен держатель 18 с полупроводниковыми пластинами, и внешнюю зону нагрева900085 э теля, в которой установлен спиральный нагреватель 13 с торцовой навивкой сверху. В рабочую зону подается рабочий газ (например кислород) и в зону нагревателя инертный гаэ (например аргон) . Устройство а 5 равного давления позволяет подавать газы в обе зоны с незначительным перепадом давлений при высоком давлении обоих газов (до 100 кгс/см ). Малый перепад давлений в двух зонах определяется жэначительный 10 прочностью кварцевого реактора 14. После подачи. давления нагреватель 13 доводит температуру газов в колпаке 6 до рабочей. Температура контролируется посредством устройства 15 контроля температуры. д Для увеличения длины рабочей зоны в камере нагреватель 13 выполнен с торцовой навивкой сверху, а кварцевая подставка 16 входит в реактор 14. После окончания процесса обработки полупроводниковых пластин давление газов в обоих зонах колпака 6 посредством устройства 5 равного давления снижается до атмосферного, колпак 6 поднимается штоком 10 гидроцилиндра по направляющим силовым штангам 8 при помощи роликовых опор 29. Зазор между роликами 29 и штангами 8 регулируется посредством поворота зксцентриковой осн 30 с последующим ее закреплением фиксатором 31. Роликовые опоры 29 позволяют обеспечить точное совмещение колпака 6 и стенда 7 и совпадение их газовых каналов. После подьема колпака 6 его загрузочное отверстие 28 закрывается заслонкой отсекающего устройства 12, нагреватель 13 продол- 3$ жает работать н поддерживает в рабочей зоне температуру, близкую к рабочей. Держатель 18 с обработанными полупроводниковыми пласгинами заменяется новым, необработанными пластинами. Затем процесс обработки полу- 40 проводник овых пластин повторяется аналогично вышеизложенному. Изобретение позволит значительно увеличить процент выхода годных изделий на операциях термического окисления полупроводниковых пластин за счет повышения однородности полученной окисной пленки по толщине, сокращения гремени нахождения нластнн в зоне нагрева и, соответственно, уменьшения изгиба и термической деформации пластин; повысить производительность процесса за счет совмещения времени загрузки и герметизации, сокращения времени герметизации и разгерметизации камеры, повышения выхода годных изделий, а также полностью автоматизировать процесс получения окисных пленок и, тем самым, увеличить безопасность эксплуатации подобного типа оборудования. Формула изобретения 1. Установка для обработки полупроводниковых пластин, содержащая каркас, кварцеЗ вый реактор и подставку, гидропрнвод, устройство герметизации, нагреватель, систему подачи газа, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности установки и безопасности ее эксплуатации, она снабжена камерой высокого давления с заслонкой и устройством герметизации, выполненной в виде стенда с установленной на нем подставкой и колпака с реактором, и механизмом вертикального перемещения колпака, а система подачи газа имеет газораспределительное устройство. 2.Установкапоп.1, отличающ а я с я тем, что газораспределнтельное устройство состоит из автономных зон-внешней и внутренней, причем внешняя зона образована вертикальными каналами, расположенными в стенках колпака, кольцевым каналом в стенде и соединенными с ним боковыми вертикальными каналами, расположенными по окружности в стенде и совпадающими с каналами в колпаке, а внутренняя эона образована центральным каналом, соединенным с внутренней полостью подставки, которая имеет отверстия на боковой ее поверхности. 3. Установка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что устройство герметизации камеры выполнено в виде гидроцилиндра, установленного соосно с камерой, и шаровой опоры, связанной со штоком гидроцилиндра. 4. Установка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что механизм вертикального перемещения колпака выполнен в виде укрепленных на стенде силовых штанг и размещенных на них роликовых опор, установленных на колпаке, при этом силовые штанги соединены с гидроцилиндром, а ролики имеют эксцентрнковые регуляторы зазора, выполненные в виде эксцентриковых осей с Фиксаторами их поворота. 5. Установка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения равномерности температуры, нагреватель выполнен в виде цилиндрической спирали с торцовой навивкой в верхней части камеры. 6. Установканоп. 1, отличающ а я с я тем, что, с целью обеспечения демонтажа реактора боковые стенки колпака в зоне загрузочного отверстия имеют продольные пазы и соединенную с ними кольце1 вую проточку и распорное кольцо с выступами по наружному диаметру и упорными винтами. 7, Установка поп.6, о тли ча ющ а я с я тем, что в кольцевой проточке боковых стенок колпака установлен ограничительный штифт. 900085 8 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 4018184, кл. 118 — 419, 1977. 2. Николаев И. И. Оборудование и технология производства полупроводниковых приборов, М., "Высшая школа", 1977, с. 114. Фиг. 1 900085 Фиг.6 Фиг. 7 Фиг.Р Составитель Ю. Усатый Техред А. Бабинец Корректор M. Пожо Редактор T. Кисилева Тираж 641 11одписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 12160/56 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
