Реактор для термической обработки полупроводниковых пластин в газовой среде или вакууме

 

Полезная модель относится к области термической обработки полупроводниковых материалов, предназначенных для изготовления приборов, используемых в микроэлектронике. В реакторе для термической обработки полупроводниковых пластин 1 в газовой среде или вакууме, содержащем вакуумную камеру, источник инфракрасного излучения и средство поддержки полупроводниковой пластины 1 в вакуумной камере, корпус 2 вакуумной камеры выполнен с двойными стенками из металла, пространство 3 между стенками корпуса 2 вакуумной камеры сообщено с источником подачи охлаждающей среды и магистралью ее отвода, в верхней части корпуса 2 вакуумной камеры выполнено окно 6, которое закрыто пластиной 7 из кварцевого стекла, герметично уплотненной относительно корпуса 2 вакуумной камеры, источник инфракрасного излучения размещен над кварцевой пластиной, при этом в корпусе 2 вакуумной камеры с нижней стороны полупроводниковой пластины 1 установлен отражатель 12 инфракрасного излучения, снабженный системой охлаждения. Обеспечивается возможность повышения максимальной температуры и продолжительности проведения термической обработки полупроводниковых пластин 1 в условиях газовой среды или вакуума, а также повышается производительность установки.

Полезная модель относится к области термической обработки полупроводниковых материалов, предназначенных для изготовления приборов, используемых в микроэлектронике.

Известно устройство для термической обработки полупроводниковых пластин, содержащее размещенные в корпусе отражательный экран с водоохлаждающей рубашкой, источник инфракрасного излучения и систему подачи газа; устройство снабжено расположенной над отражательным экраном прозрачной пластиной с выполненными в ней сквозными наклонными отверстиями, служащими для прохода газа, а источник инфракрасного излучения расположен между отражательным экраном и прозрачной пластиной, SU 443234.

Данное техническое решение имеет ряд недостатков. Прежде всего, следует отметить, что источник инфракрасного излучения находится в корпусе устройства в полости, в которую подается газ. Это не позволяет использовать химически активные газы или газовые смеси в процессе термообработки. Кроме того, наличие сквозных отверстий в прозрачной пластине не позволяет создать вакуум в камере и осуществлять термическую обработку полупроводниковых пластин в вакууме.

Известен реактор для термической обработки полупроводниковых пластин в газовой среде или вакууме, содержащий вакуумную камеру, корпус которой выполнен из кварцевого стекла. Источник инфракрасного излучения представляет собой совокупность галогенных ламп накаливания, размещенных с верхней и нижней сторон корпуса вакуумной камеры вне ее. Внутри корпуса размещено средство поддержки полупроводниковой пластины, US 6051512.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.

Ввиду интенсивного нагрева корпуса вследствие расположения ламп инфракрасного излучения с двух сторон вакуумной камеры и отсутствия системы охлаждения, температура и время проведения процесса термической обработки полупроводниковых пластин ограничены. В подобных камерах при максимально возможной температуре 1200°С процесс можно проводить не более 30 секунд, в ином случае происходит деградация материала корпуса вакуумной камеры. Тем не менее, во многих случаях необходимо проведение термической обработки полупроводниковых пластин при более высоких температурах (до 1350°С) в течение значительно более продолжительного времени (до 1 часа). Кроме того, в устройстве-прототипе отсутствуют средства для быстрого охлаждения обработанной пластины, что снижает производительность установки.

Задачей настоящей полезной модели является обеспечение возможности повышения максимальной температуры и продолжительности проведения термической обработки полупроводниковых пластин в условиях газовой среды или вакуума, а также повышение производительности установки.

Согласно полезной модели в реакторе для термической обработки полупроводниковых пластин в газовой среде или вакууме, содержащем вакуумную камеру, источник инфракрасного излучения и средство поддержки полупроводниковой пластины в вакуумной камере, корпус вакуумной камеры выполнен с двойными стенками из металла, пространство между стенками корпуса вакуумной камеры сообщено с источником подачи охлаждающей среды и магистралью ее отвода, в верхней части корпуса вакуумной камеры выполнено окно, которое закрыто пластиной из кварцевого стекла, герметично уплотненной относительно корпуса вакуумной камеры, источник инфракрасного излучения размещен над кварцевой пластиной, при этом в корпусе вакуумной камеры с нижней стороны полупроводниковой пластины установлен отражатель инфракрасного излучения, снабженный системой охлаждения.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - продольный разрез устройства;

на фиг.2 - вид сверху;

на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1.

Реактор для термической обработки полупроводниковых пластин 1 содержит вакуумную камеру, включающую корпус 2, выполненный с двойными стенками из металла, в конкретном примере, из нержавеющей стали. Внутренняя поверхность корпуса 2 отполирована и имеет зеркальную поверхность. Пространство 3 между стенками корпуса 2 вакуумной камеры сообщено через штуцер 4 с источником подачи охлаждающей жидкости (не показан), в частности воды, и через штуцер 5 - со сливной магистралью (не показана). В верхней части корпуса 2 вакуумной камеры выполнено окно 6, которое закрыто пластиной 7 из кварцевого стекла толщиной 10 мм, герметично уплотненной относительно корпуса 2 с помощью кольцевого уплотнения 8. Источник инфракрасного излучения размещен над кварцевой пластиной и содержит совокупность галогенных ламп 9 накаливания с вольфрамовой спиралью типа PHILIPS PLUS LINE PRO - 1500W. Полупроводниковая пластина 1 при осуществлении процесса термической обработки расположена на средстве поддержки, содержащем три держателя 10, выполненных из кварцевого стекла и приводимых в движение механизмом 11. В корпусе 2 вакуумной камеры с нижней стороны полупроводниковой пластины 1 установлен отражатель 12 инфракрасного излучения. Отражатель 12 представляет собой полый диск, через который по проточной системе 13 охлаждения проходит охлаждающая среда, в данном примере, вода. Обращенная к полупроводниковой пластине 1 поверхность отражателя 12 выполнена зеркальной. К отражателю 12 снизу герметично пристыкован дополнительный корпус 14 с проточной системой 15 охлаждения, в котором установлен механизм 11 и вводы 16 измерительных приборов (оптических пирометров, на чертеже не показаны). Корпус 2 вакуумной камеры имеет загрузочно-разгрузочное отверстие 17, перекрываемое дверцей 18 с проточной системой 19 водяного охлаждения. Дверца 18 приводится в движение пневмоцилиндрами 20. Откачка воздуха из корпуса 2 вакуумной камеры производится через штуцер 21. В случае проведения процесса в газовой среде после откачки воздуха газ подается в полость корпуса 2 через штуцер 22, установленный в съемной заглушке 23, снабженной проточной системой 24 водяного охлаждения.

Устройство работает следующим образом.

Полупроводниковую пластину 1 загружают в корпус 2 вакуумной камеры через загрузочно-разгрузочное отверстие 17 и устанавливают на держатели 10, после чего отверстие 17 герметично закрывают при помощи дверцы 18, приводимой в движение пневмоцилиндрами 20. Затем из корпуса 2 вакуумной камеры через штуцер 21 откачивают воздух до создания вакуума, в данном примере 5Па, и включают галогенные лампы 9 накаливания. Начинается процесс термической обработки полупроводниковой пластины 1, при этом инфракрасное излучение поступает к пластине 1 как непосредственно от ламп 9, так и с другой стороны от отражателя 12. В пространство 3 между стенками корпуса 2 в процессе термической обработки подают через штуцер 4 охлаждающую жидкость - воду; в полость отражателя 12 подают воду с помощью проточной системы 13 охлаждения отражателя 12; дополнительный корпус 14 охлаждают с помощью проточной системы 15 охлаждения; дверцу 18 охлаждают посредством системы 19 водяного охлаждения, а съемную заглушку 23 - с помощью проточной системы 24 водяного охлаждения.

В процессе термической обработки положение полупроводниковой пластины 1 относительно окна 6 с пластиной 7 из кварцевого стекла регулируют с помощью механизма 11. После окончания процесса лампы 9 выключают, пластину 1 с помощью механизма 11 опускают на охлаждаемый отражатель 12 для ее быстрого охлаждения. После охлаждения пластины 1 дверцу 18 открывают и извлекают пластину 1 через отверстие 17.

При осуществлении процесса в газовой среде после откачки воздуха из корпуса 2 в него через штуцер 22 подают газ, в данном примере азот, и проводят термическую обработку так же, как в вакууме.

Благодаря выполнению корпуса вакуумной камеры с двойными стенками и подаче охлаждающей среды в пространство между ними, а также к другим элементам вакуумной камеры, обеспечивается возможность повышения максимальной температуры (до 1350°С) и продолжительности (до 1 часа) проведения процесса. Благодаря тому, что нагрев пластины снизу осуществляется отражателем (а не лампами накаливания), охлаждаемым с помощью воды и служащим средством для быстрого охлаждения устанавливаемой на нем после завершения процесса пластины, значительно, в несколько раз, сокращается время охлаждения обработанной пластины перед ее извлечением из вакуумной камеры. Это позволяет существенно повысить производительность установки за счет уменьшения общего времени обработки пластины.

Реактор для термической обработки полупроводниковых пластин в газовой среде или вакууме, содержащий вакуумную камеру, источник инфракрасного излучения и средство поддержки полупроводниковой пластины в вакуумной камере, отличающийся тем, что корпус вакуумной камеры выполнен с двойными стенками из металла, пространство между стенками корпуса вакуумной камеры сообщено с источником подачи охлаждающей среды и магистралью ее отвода, в верхней части корпуса вакуумной камеры выполнено окно, которое закрыто пластиной из кварцевого стекла, герметично уплотненной относительно корпуса вакуумной камеры, источник инфракрасного излучения размещен над кварцевой пластиной, при этом в корпусе вакуумной камеры с нижней стороны полупроводниковой пластины установлен отражатель инфракрасного излучения, снабженный системой охлаждения.



 

Похожие патенты:

Лампа // 93132
Наверх