DD143127A1 - DEVICE FOR CARRYING OVER THERMAL WORK PROCESSES, ESPECIALLY IN THE SEMICONDUCTOR INDUSTRY - Google Patents

DEVICE FOR CARRYING OVER THERMAL WORK PROCESSES, ESPECIALLY IN THE SEMICONDUCTOR INDUSTRY Download PDF

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DD143127A1
DD143127A1 DD21235079A DD21235079A DD143127A1 DD 143127 A1 DD143127 A1 DD 143127A1 DD 21235079 A DD21235079 A DD 21235079A DD 21235079 A DD21235079 A DD 21235079A DD 143127 A1 DD143127 A1 DD 143127A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung vorwiegend thermischer Arbeitsprozesse, insbesondere der Scheibenprozesse in der Halbleiterindustrie und der Vergütungsverfahren in der Optik mit hohen Forderungen an - die Reinheit der Atmosphäre in der Vorrichtung, - die räumliche Temperaturkonstanz - die Länge der temperaturkonstanten Zone - die Möglichkeit der Realisierung zeitlicher und räumlicher Temperaturgradienten und - die Chargenstückzahl.The invention relates to a device for carrying out mainly thermal work processes, in particular the wafer processes in the semiconductor industry and the refining process in optics with high demands on - the purity of the atmosphere in the device, - the spatial temperature stability - the length of the temperature-constant zone - the possibility of Realization of temporal and spatial temperature gradients and - the batch quantity.

Description

212350 -ι-212350 -ι-

Titel der ErfindungTitle of the invention

Vorrichtung zur Durchführung vorwiegend thermischer Arbeitsprozesse, insbesondere in der Halbleiterindustrie»Device for carrying out mainly thermal work processes, in particular in the semiconductor industry »

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine universelle-Vorrichtung zur Durchführung vorwiegend thermischer Arbeitsprozesse, insbesondere der Scheibenprozesse in der Halbleiterindustrie und der Vergütungsverfahren in der Optik mit hohen Forderungen anThe invention relates to a universal device for carrying out predominantly thermal work processes, in particular the wafer processes in the semiconductor industry and the compensation process in optics with high demands on

- die Reinheit der Atmosphäre in der Vorrichtung- The purity of the atmosphere in the device

- die räumliche Temperaturkonstanz- the spatial temperature stability

- die Länge der temperaturkonstanten Zone- the length of the temperature-constant zone

- die Möglichkeit zur Realisierung zeitlicher und räumlicher Temperaturgradienten undthe possibility to realize temporal and spatial temperature gradients and

- die Chargenstückzahl.- the batch quantity.

-a- 2123 50-a- 2123 50

Die Verfahrenstechniken der Flüssigphasenepitaxie, wie Schiebeverfahren, Tauchverfahren, Beschickung mit und Entfernung von Schmelzen mittels Zentrifugalkraft und/ oder Schwerkraft sind realisierbar. Die Durchführung der Mehrfachepitaxie und die Herstellung von Vielschicht-JStrukturen können im Rahmen der Massenfertigung erfolgen.The liquid phase epitaxy techniques, such as the sliding method, dipping method, charging and removing of molten masses by centrifugal force and / or gravity, are feasible. The implementation of multiple epitaxy and the production of multilayer structures can be carried out as part of mass production.

Auch Bearbeitungsprozesse, die mit gasförmig zugeführten Eeaktanden arbeiten, wie Gasphasenepitaxie von A B -Verbindungen, Siliziumepitaxie, Gasphasendiffusiont Planartechnik, chemische Dampfphasenabscheidung, Ätz- und Oxidationsprozesse und Bedampfungsprozesse sind als Massenfertigungsprozesse durchführbar.Also machining processes that use gas supplied Eeaktanden as vapor phase epitaxy of AB compounds, silicon epitaxy, vapor diffusion t planar technology, chemical vapor deposition, etch and oxidation processes and vapor deposition processes can be carried out as mass production processes.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Thermische Behandlungsverfahren zeichnen sich allgemein durch die partienweise Behandlung der Arbeitsgegenstände aus, wobei eine optimale Chargenkapazität angestrebt wird. Technische Lösungen für Durchlaufverfahren bei ständiger Aufrechterhaltung der Prozeßbedingungen sind auf wenige Anwendungen begrenzt und erfordern die an-" spruchsvollsten apparativen, steuerungs- und regelungstechnischen Bedingungen.Thermal treatment methods are generally characterized by the batchwise treatment of the work items, with an optimal batch capacity is sought. Technical solutions for continuous processes with constant maintenance of the process conditions are limited to a few applications and require the most demanding apparatus, control and regulation conditions.

Allgemein üblich sind Vorrichtungen, die Prozeßbedingungen periodisch reproduzieren. Sie haben den gemeinsamen Nachteil geringer Chargenkapazität.Commonly used are devices that periodically reproduce process conditions. They have the common disadvantage of low batch capacity.

Diese Vorrichtungen beinhalten horizontale oder vertikale lineare Reaktoren und Heizeinrichtungen. Der Arbeitsraum wird durch lineare rohrförmige Körper gebildet und von der Heizeinrichtung umhüllt. Ihre nutzbare Länge wird durch die Länge der temperaturkonstanten Zone bestimmt, die nur einen Bruchteil der Reaktor länge einnimmt und durch andere Abstrahlungsbedingungen an den Ofenrandzonen sowie Unterschiede in Leistungseingabe, Wärmedurchgang und Wärmestrahlung nach innen oder außen - begrenzt wird.These devices include horizontal or vertical linear reactors and heaters. The working space is formed by linear tubular bodies and enveloped by the heater. Their usable length is determined by the length of the temperature-constant zone, which occupies only a fraction of the reactor length and by other radiation conditions at the edge zones of the furnace as well as differences in power input, heat transfer and heat radiation to the inside or outside - limited.

-5- 212350-5- 212350

Historisch sind zu jedem Arbeitsverfahren spezielle Einrichtungen konzipiert worden, so daß heute eine Vielzahl der unterschiedlichsten Reaktorvarianten, Heizeinrichtungen und Anlagengeometrien in Betrieb sind und gleichermaßen unterschiedlich ersetzt oder neu konzipiert werden.Historically, special facilities have been designed for each work process, so that today a variety of different reactor variants, heaters and system geometries are in operation and equally different replaced or redesigned.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer universell einsetzbaren Vorrichtung mit einfachem, dem Verwendungszweck anpaßbaren Aufbau und höchster Chargenkapazität♦The object of the invention is to provide a universally applicable device with a simple, adaptable to the purpose of construction and maximum charge capacity ♦

Darlegung des V/esens der ErfindungStatement of the invention

Die technische Aufgabenstellung beinhaltet eine Heizeinrichtung mit möglichst langer temperaturkonstanter Zone. Als Idealfall gilt dabei, daß Ofenlänge gleich nutzbarer Länge wird. Weiterhin muß die Rückführung der vorhandenen Variantenvielfalt von Reaktor- und Gefäßsystemen auf ein universell verwendbares Arbeitsgefäßprinzip zur Realisierung eines Baukastensystems mit wenigen Anpaßteilen für verschiedene Verwendungszwecke erfolgen. Im Ergebnis kann außerdem durch gleiche Einbaugeometrien eine typisierte Anlagengeometrie mit den drei Grundbestandteilen Reaktoraufbau, Medienversorgung und allgemeines Steuer- und Regelsystem konzipiert werden.The technical task includes a heater with the longest possible temperature-constant zone. The ideal case is that kiln length becomes the same usable length. Furthermore, the return of the existing variety of variants of reactor and vessel systems must be made on a universally usable vessel principle for the realization of a modular system with few Anpaßteilen for various uses. As a result, a standardized system geometry with the three basic components reactor design, media supply and general control system can be designed by the same installation geometries.

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabenstellung sieht als Grundelement eine horizontal liegende und ringförmig geschlossene Heizeinrichtung (Toroidalsystem) vor, weiterhin eine kreisringförmige, von der Heizeinrichtung umschlossene und um die zentrale Achse der Vorrichtung rotierende Aufnahmefläche für zweckentsprechend gestaltete Magazine und zum Abschluß gegen die Außenatmosphäre ein Arbeitsgefäß.The inventive solution of the problem provides as a basic element a horizontally disposed and annularly closed heating device (Toroidalsystem) before, also an annular, surrounded by the heater and rotating about the central axis of the device receiving surface for appropriately designed magazines and the conclusion against the outside atmosphere a working vessel.

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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen und Beispielen näher erläutert und in ihren Anwendungsvarianten beschrieben·The invention will be explained in more detail with reference to drawings and examples and described in their application variants.

Ausführungsbeispieleembodiments

Pig· 1 zeigt eine allgemeine Darstellung der Vorrichtung als WarmwandreaktorPig * 1 shows a general representation of the device as a hot wall reactor

Fig. 2 zeigt eine allgemeine Darstellung der Vorrichtung als KaltwandreaktorFig. 2 shows a general representation of the device as a cold wall reactor

Pig· 5 zeigt das Gaszufuhr- und AntriebssystemPig · 5 shows the gas supply and drive system

Pig· 4 zeigt die Ausrüstungsvariante Liquidepitaxie-Vorrichtung zum epitaktischen Aufwachsen von Material aus der FlüssigphasePig. 4 shows the equipment variant liquid epitaxy device for the epitaxial growth of material from the liquid phase

Pig. 5 zeigt die Ausrüstungsvariante Liquidepitaxie-Schi ebe verfahr en (dreifach gestocktes Magazin)Pig. 5 shows the equipment variant Liquidepitaxie-Schei ebe Verfahr s (tripod magazine)

Pig. 6 zeigt die Ausrüstungsvariante Liquidepitaxie-TauchverfahrenPig. 6 shows the equipment variant Liquid epitaxy immersion method

Pig· 7 zeigt die Ausrüstungsvariante Gasphasenepitaxie A B -Verbindungen, Siliziumepitaxie, Gasphasendiffusion, Planartechnik, Oxidation, ÄtzenPig · 7 shows the equipment variant gas phase epitaxy A B compounds, silicon epitaxy, gas phase diffusion, planar technology, oxidation, etching

Beispiel 1example 1

Gemäß Pig· 1 und 2 besteht die Anordnung aus einer horizontal liegenden und ringförmig geschlossenen Heizeinrichtung mit dem Oberteil 1 und dem Unterteil 2. Die konzentrisch angeordneten Heizer 3» 4· und 5 dienen zur Medienvorheizung oder zur Realisierung einer oder mehrerer zusätzlicher Heizzonen. Mit dieser Anordnung werden konstante Abstrahlungsbedingungen über die gesamte Ofenlänge erreicht, so daß die nutzbare Länge gleich der Ofenlänge wird.According to Pig. 1 and 2, the arrangement consists of a horizontally disposed and annularly closed heating device with the upper part 1 and the lower part 2. The concentrically arranged heater 3 »4 · and 5 are used for media preheating or to realize one or more additional heating zones. With this arrangement, constant radiation conditions are achieved over the entire furnace length so that the usable length becomes equal to the furnace length.

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Die Aufnahmefläche 6 für Magazine mit zu behandelnden Elementen folgt der Anordnung der Heizeinrichtung, besitzt Kreisringform und rotiert mit dem Trägerrohr 7 um die zentrale Achse der Vorrichtung.The receiving surface 6 for magazines with elements to be treated follows the arrangement of the heater, has a circular ring shape and rotates with the support tube 7 about the central axis of the device.

Damit werden lokale Temperaturunterschiede verschiedener Umfangsstellen der Heizeinrichtung durch die Wärmeträgheit der gesamten Einsatzmasse auf die Größe der Regelschwankungen reduziert sowie der Einsatz unkomplizierter, schneller, d· h. nicht wärmeträger Heizeinrichtungen ermöglicht (Widerstandsheizer, Strahlungsheizer), die auch große zeitliche Temperaturgradienten erlauben.In this way, local temperature differences of different peripheral points of the heating device are reduced to the magnitude of the control fluctuations by the thermal inertia of the entire insert mass, and the use is less complicated, faster, slower. non-thermal heating devices (resistance heaters, radiant heaters), which also allow large temporal temperature gradients.

Unterschiedliche Temperaturbedingungen in Abhängigkeit von der Lage des Einsatzgutes existieren somit nicht. Radiale Temperaturgradienten über den Substratscheiben überschreiten die Werte linearer Rohröfen durch die angepaßte Form nicht. Die Chargenkapazität wird damit eine Funktion des Durchmessers der Vorrichtung.Different temperature conditions as a function of the position of the starting material thus do not exist. Radial temperature gradients across the substrate disks do not exceed the values of linear tube furnaces due to the adapted shape. The batch capacity thus becomes a function of the diameter of the device.

Der Arbeitsraum wird durch zwei übereinandergestülpte glockenförmige Gefäße gebildet. Dabei verbleibt das innere kleinere Gefäß 8 stets in seiner Lage, während das äußere Gefäß 9 mittels einer Hubeinrichtung (nicht dargestellt) zum Beschicken und Reinigen einschließlich der Heizer 1 und 5 angehoben werden kann. Der Arbeitsraum wird damit voll zugänglich.The working space is formed by two bell-shaped vessels placed one above the other. In this case, the inner smaller vessel 8 always remains in its position, while the outer vessel 9 by means of a lifting device (not shown) for loading and cleaning including the heaters 1 and 5 can be raised. The work space is thus fully accessible.

Die Einführung der Trägerrotation 10, die Einführung von Differenzbewegungen 11 der Magazinteile gegeneinander φ - rotatorisch und/oder vertikal - und die Medienzufuhr . erfolgen im Bereich der zentralen Achse des Unterteiles des Arbeitsgefäßes mittels der Anordnung 12.The introduction of the carrier rotation 10, the introduction of differential movements 11 of the magazine parts against each other φ - rotatory and / or vertical - and the media supply. take place in the region of the central axis of the lower part of the working vessel by means of the arrangement 12.

-β- 212350-β- 212350

Eine Stabilisierung des langen Rotorsystems erfolgt mit den Graphitlagerringen 14 und 15-Stabilization of the long rotor system takes place with the graphite bearing rings 14 and 15

Die abzuführenden gasförmigen Medien gelangen über den äußeren Zwischenraum der beiden Gefäße durch die Aüfnahmeplatte 15 in die Abgasleitung.The discharged gaseous media pass through the outer space of the two vessels through the Aüfnahmeplatte 15 in the exhaust pipe.

Sämtliche erforderlichen Dichtungen liegen außerhalb der temperaturbelasteten Bereiche.All required seals are outside the temperature-stressed areas.

Verfahrensbedingte Zusatzeinrichtungen können nach Bedarf Verwendung finden (Quellengefäße, Gasleiteinrichtungen, Abschirmungen).Process-related additional equipment can be used as required (source vessels, gas-conducting facilities, shielding).

Die Anordnung von zu behandelnden Elementen, vorzugsweise von Substratscheiben, kann, bedingt durch den isothermen Effekt der Gesamtanordnung und die radiale Gäszuführung bei allen Gasprozessen, hintereinander stehend erfolgen. Bei den Liquidprozessen erfolgt die Anordnung je nach Verfahren. Grundsätzlich sind höchste Packungsdichten als Voraussetzung für Massenarbeitsprozesse erzielbar.The arrangement of elements to be treated, preferably of substrate disks, can take place in succession due to the isothermal effect of the overall arrangement and the radial gas supply in all gas processes. In liquid processes, the order is made according to the procedure. In principle, highest packing densities can be achieved as a prerequisite for mass work processes.

In Fig. 2 (Kaltwandreaktor) liegen lediglich die angepaßten Heizeinrichtungen (vorzugsweise Quarzstrahler) im Inneren des Reaktors, wobei die polierte Innenseite der doppelwandigen Arbeitsgefäße als Strahlungsreflektor dient. Der Zwischenraum 16 wird vom Kühlmittel durchflossen.In Fig. 2 (cold wall reactor) are only the matched heaters (preferably quartz emitters) inside the reactor, the polished inside of the double-walled working vessels serves as a radiation reflector. The gap 16 is traversed by the coolant.

Beispel 2Example 2

Fig· 3 zeigt das Medienzufuhr- und Antriebssystem in einer umfassenden Variante, die je nach Verwendungszweck vereinfacht werden kann.Fig. 3 shows the media supply and drive system in a comprehensive variant, which can be simplified depending on the intended use.

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-?- 212350 -? - 212350

Der Grundkörper 1 wird an der Aufnahmeplatte der gesamten Vorrichtung befestigt und mittels einer stopfbuchsartigen Verschraubung 2 am Zentralrohr 3 des Innenteiles des Arbeitsgefäßes vakuumdicht angeschlossen. Die Medienzufüh-' rungen 4 bis ? sind mittels eines speziellen Schneidringsystems mit dem Grundkörper verbunden. Der Innenkörper 8 trägt auf dem wiederum fest eingespannten Rohr 9 die Aufnahmefläche für zu behandelnde Elemente und führt die Hauptrotation aus. Das Innenteil 10 dient zur Einleitung der Differenzbewegungen von Magazinteilen (Nebenrotation und/oder Hub), die mit dem fest eingespannten Doppelrohr 11 eingeführt werden.The base body 1 is attached to the receiving plate of the entire device and vacuum-tight connected by means of a gland-like screw 2 on the central tube 3 of the inner part of the working vessel. The media feeds 4 to? are connected by means of a special cutting ring system with the main body. The inner body 8 carries on the turn firmly clamped tube 9, the receiving surface for the elements to be treated and performs the main rotation. The inner part 10 serves to initiate the differential movements of magazine parts (secondary rotation and / or stroke), which are introduced with the clamped double tube 11.

Ein der Arbeitsaufgabe entsprechend gestaltetes und codiertes Antriebssystem (nicht dargestellt) wird am unteren Ende der Anordnung befestigt. Die Medienwege werden mittels Dreh- und Schiebedurchführungen gegeneinander und gegen Außenatmo-. sphäre gedichtet. Die Medien werden bis zum Eintritt in den heißen Teil des Reaktors getrennt geführt". Zur Durchführung von Zentrifugalverfahren erfolgt eine Kugellagerung 12 und 15 für den Eauptrotor.A task designed and coded drive system (not shown) is attached to the lower end of the assembly. The media routes are by means of rotary and sliding bushings against each other and against Außenatmo-. sphere sealed. The media are fed separately until entry into the hot section of the reactor. "To carry out centrifugal processes, a ball bearing 12 and 15 is provided for the main rotor.

Die Arbeitsgefäße, die Träger- und Zufuhrelemente bestehen vorzugsweise aus Quarz bzw. hochlegiertem Stahl (X5CrNiMo 18.9)1 das Medienzufuhr- und Antriebssystem aus hochlegiertem Stahl (X^CrNiMo 18.9) und die Dichtungselemente aus Pluorkautschuk (Viton).The work vessels, the carrier and feed elements are preferably made of quartz or high-alloy steel (X5CrNiMo 18.9) 1, the media supply and drive system made of high-alloy steel (X ^ CrNiMo 18.9) and the sealing elements made of rubber plutonium (Viton).

Beispiel 3Example 3

Figur 4 zeigt den Einsatz einer Vorrichtung für eine Liquidepitaxievariante für alle Schichtstrukturen.FIG. 4 shows the use of a device for a liquid epitaxy variant for all layer structures.

212350212350

Vorteilhaft wirken sich die mehrfachen K^-Spülströme aus, die .Magazin und Substratscheiben von der hoch temperaturbelasteten Wandung des Quarzgefäßes abschirmen (Übergang , von Silizium und 02-Diffusion).Advantageous effect of the multiple K ^ purging currents, the .Magazine and substrate discs from the high-temperature-loaded wall of the quartz vessel shield (transition, of silicon and 0 2 diffusion).

Bei einem Durchmesser des Arbeitsgefäßes von 500 mm beträgt die Chargenkapazität dieser Vorrichtung ca. Scheiben von 50 mm Durchmesser.With a working vessel diameter of 500 mm, the batch capacity of this device is about 50 mm diameter discs.

Beispiel 4Example 4

Figur 5 stellt die Vorrichtung für die Durchführung der Schiebevariante des Liquidepitaxieverfahrens mit 3fach Magazin dar.FIG. 5 shows the device for carrying out the sliding variant of the 3-times magazine liquid epitaxy method.

Das Doppelrohr 1 erhält im oberen Teil als Mitnehmer .eine angepaßte Geometrie und verliert seine Punktion als Gaszuführung. Die eingesteckten Quarzs"täbe 3» 4 und 5 stellen eine formschlüssige Verbindung zu den Schiebekassetten 6, 7 und 8 her. Die Substrataufnahmen 9» 10 und 11 werden lagenweise mit Substraten 12 beschickt und auf der Aufnahmefläche fixiert.The double tube 1 receives in the upper part as a driver .An adapted geometry and loses its puncture as a gas supply. The inserted quartz rods 3 4 and 5 form a positive connection to the slide cassettes 6, 7 and 8. The substrate holders 9 10 and 11 are loaded in layers with substrates 12 and fixed on the receiving surface.

Im Medienzufuhr- und Antriebssystem kann nach Fig. 3 der Medienanschluß 5 offen bleiben, und das Innenteil 10 wird in geeigneter V/eise in seiner Höhe fixiert (nicht dargestellt). ·In the media supply and drive system of FIG. 3, the media port 5 remain open, and the inner part 10 is fixed in its appropriate height in its appropriate height (not shown). ·

Bei einem Durchmesser des Arbeitsgefäßes von 500 mm beträgt die Chargenkapazität dieser Vorrichtung ca. 60 Scheiben von 50 mm Durchmesser (Einschichtepitaxie), wobei Scheibendurchmesser von 80 mm möglich sind.With a working vessel diameter of 500 mm, the batch capacity of this device is about 60 discs of 50 mm diameter (single-layer epitaxy), with disc diameters of 80 mm being possible.

Beispiel 5Example 5

Figur 6 stellt die Vorrichtung für die Durchführung der Tauchvariante des LiquidVerfahrens dar. Das innere Doppelrohr 1 erhält oben eine angepaßte Geometrie zum Einhängen der unter 45° geneigten Scheiben 2. Das Tauchgefäß. 3 wird auf der Aufnahmeflache fixiert.Figure 6 illustrates the device for carrying out the immersion variant of the LiquidVerfahrens. The inner double tube 1 receives above an adapted geometry for suspending the tilted at 45 ° slices 2. The immersion vessel. 3 is fixed on the receiving surface.

Bei Einschichtepitaxie können ca· 120 Scheiben gleichzeitig beschichtet werden und der Antriebszapfen für Nebenrotation wird in geeigneter T/eise an die Hauptrotation fixiert.In monolayer epitaxy, about 120 discs can be coated simultaneously and the drive journal for secondary rotation is fixed in suitable manner to the main rotation.

Bei Mehrschichtepitaxie ergibt sich die Chargenkapazität aus dem Quotienten von 120 und der Anzahl der Schichtkomponenten. Alle drei Bewegungssysteme werden benötigt.In multilayer epitaxy, the batch capacity is calculated as the quotient of 120 and the number of layer components. All three motion systems are needed.

Beispiel 6 . .Example 6. ,

Figur 7 stellt die Vorrichtung für Gasphasenepitaxie von TTT VFIG. 7 illustrates the device for vapor phase epitaxy of TTT V

Ax B -Verbindungen dar.A x B compounds.

Kfebenrotation und Hubbewegung werden fixiert. Reaktanden und Substrate sind wieder vorteilhaft von der Quarzwandung abgeschirmt und die Außenräume werden mit H2 gespült. Die Zuführung der korrosiven und stark toxischen Medien, wie HCl-, Arsin- oder Phosphin-7/asserstoffgemische erfolgen im Hedienzufuhr- und Antriebssystem nach Pig. 3 am Anschluß 5; HCl und Wasserstoff werden bei 6 eingespeist. Damit sind die Einspeisungssteilen der kor-Kfebenrotation and lifting movement are fixed. Reactants and substrates are again advantageously shielded from the quartz wall and the exterior spaces are flushed with H 2 . The supply of corrosive and highly toxic media, such as HCl, arsine or phosphine-7 / acid mixtures take place in Hedienzufuhr- and drive system according to Pig. 3 at the terminal 5; HCl and hydrogen are fed at 6. Thus, the feed-in parts of the cor-

•25 rosiven und stark toxischen Medien an der Drehdurchführung von den Anschlüssen 4 und 7 mit Wasserstofführung zusätzlich nach außen abgeschirmt.• 25 rosy and highly toxic media on the rotary feedthrough from ports 4 and 7 with hydrogen guide additionally shielded from the outside.

-ίο- 212350-ί- 212350

Die Einstellbarkeit des .thermodynamischen Gleichgewichts in Gasphasenepitayiesystemen u. a. für A B -Verbindungen zur definierten Abscheidung ist durch die getrennt steuerbaren Heizzonen für GaCl-Zone, Mischzone und Abscheidungszone gesichert. Die gezeigte Anordnung erfüllt ebenfalls die gaskinetischen Anforderungen.The adjustability of the thermodynamic equilibrium in gas phase epitaying systems u. a. for A B compounds for defined separation is secured by the separately controllable heating zones for GaCl zone, mixing zone and separation zone. The arrangement shown also meets the gas kinetic requirements.

Es ist wiederum eine Beschichtung von ca. 120 Scheiben pro Charge möglich, wobei der Scheibendurchmesser ca. 80 mm betragen kann. - .Again, a coating of about 120 slices per batch is possible, with the disc diameter can be about 80 mm. -.

Die in Pig. 7 gezeigte Anordnung kann mit gleichem Magazin bei T/eiterer Vereinfachung (ohne Zusatzheizzonen und Quellengefäß) z. B. unmittelbar für Siliziumepitaxie, Diffusion, Planarprozesse, Oxidations- und Ätzprozessegenutz t werden, wenn die geeigneten Reaktanden eingespeist werden.The one in Pig. 7 arrangement shown with the same magazine at T / eiterer simplification (without additional heating zones and source vessel) z. Directly for silicon epitaxy, diffusion, planar processes, oxidation and etching processes, when the appropriate reactants are fed.

Die bisher beschriebenen Varianten erfordern neben dem jeweils angepaßten Magazin nur geringfügige Modifizierungen der Grundeinrichtung (nach Pig. 1, 2, 3) im Oberteil des Doppelrohres 11 aus Fig. 3.The variants described so far require, in addition to the respectively adapted magazine, only minor modifications of the basic device (according to Pig. 1, 2, 3) in the upper part of the double tube 11 from FIG.

Die gemeinsame Reaktorgeoraetrie ermöglicht weitere grundlegende Realisierungsstrategien:The joint reactor moretrics enables further basic realization strategies:

a) Erarbeitung eines Universalanlagentyps mita) Development of a universal system type with

- universellem Reaktorsystem einschließlich Zubehör- universal reactor system including accessories

- universellem Medienversorgungssystem und- universal media supply system and

- universellem Steuer- und Regelsystem mit austauschbarem Prozeßprogrammgeber (einschließlich Temperaturprogramm) .- universal control system with exchangeable process programmer (including temperature program).

-11- 2123 50-11- 2123 50

b) Einsatz von Universalanlagen mit wechselndem Prod.uktionsspektrum und Wechselprogrammgeber oderb) Use of universal systems with changing product spectrum and interchangeable programmer or

c) Einsatz von Einzweckanlagen mit konstantem Produktionsspektrum unter Vernachlässigung nicht benötigter Teile oder Baugruppen bei gleicher .Anlagenge ome-c) Use of single-purpose systems with a constant production spectrum, ignoring unneeded parts or assemblies with the same system geometry.

Weitere Scheibenprozesse, wie chemische Dampfphasenabscheidung, Vakuumbedampfungstechuiken u. a., lassen sich ebenfalls in den dargestellten Anlagentyp eingliedern# *Further disk processes, such as chemical vapor deposition, vacuum evaporation techniques u. a., can also be integrated into the type of plant shown # *

Der übliche kostenintensive Sondermaschinenbau derar-• tiger Betriebseinrichtungen mit zweckbezogener Entwick-. lung, konstruktiver Durcharbeitung und Einzelanfertigung kann erfindungsgemäß bei entscheidender Verbesserung der Prozeßparameter (Reinheit, Temperaturkonstanz, Chargenetückzahl) durch einen kostengünstigen Serienbau abgelöst werden·The usual cost-intensive special machine construction derar- • tiger operating facilities with purpose-related development. Development, constructive processing and custom-made can be replaced by a cost-effective mass production according to the invention in crucial improvement of the process parameters (purity, temperature stability, batch number) ·

Claims (1)

2123.50-1*-2123.50-1 * - Erfindungsanspruchinvention claim 1# Vorrichtung zur Durchführung vorwiegend thermischer Arbeitsprozesse, insbesondere in der Halbleiterinduetriej, gekennzeichnet dadurch, daß die Heizeinrichtung die Arbeitsfläche in Form eines kreisförmig gebogenen Rohres (Toroid) ganz oder teilweise umschließt,1 # Apparatus for carrying out predominantly thermal work processes, in particular in the semiconductor industry, characterized in that the heating device wholly or partially surrounds the work surface in the form of a toroidally curved tube, 2» Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur vertikalen Hauptachse des Systems konzentrische Heizzonen realisierbar sind*2 »Device according to item 1, characterized in that the vertical main axis of the system concentric heating zones can be realized * 3· Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Geometrie der Aufnahmefläche für Magazine und/oder zu bearbeitende Elemente eine geschlossene, horizontal liegende Kreis- oder Kreisringfläche darstellt«3 · Device according to items 1 and 2, characterized in that the geometry of the receiving surface for magazines and / or elements to be processed is a closed, horizontal circular or annular surface « 4# Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Länge der temperaturkonstanten Zone der Ofenlänge entspricht«4 # Apparatus according to items 1 to 3 »characterized in that the length of the temperature-constant zone corresponds to the length of the oven« 5# Vorrichtung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Minimierung der räumlichen Temperaturtoleranzen für die zu bearbeitenden Elemente entlang des Kreisringes der Arbeitsfläche bis auf die Größe der Regeischwankungen mittels rotatorischer Bewegung der Arbeitsfläche um die zentrale vertikale Achse der Vorrichtung erfolgt·5 # Device according to points 1 to 4, characterized in that the minimization of the spatial temperature tolerances for the elements to be processed along the annulus of the working surface down to the size of the control variations by means of rotational movement of the working surface around the central vertical axis of the device S0 Vorrichtung nach Punkt 1 bis 5> gekennzeichnet dadurch, daß der Einsatz eines kreisringförmigen Magazins aus einem Stück, die kreisförmige Aneinanderreihung von Einzelmagazinen oder eine scheibenförmige Anordnung möglich sind· S 0 Device according to point 1 to 5> characterized in that the use of a circular magazine in one piece, the circular juxtaposition of individual magazines or a disc-shaped arrangement are possible · -U--U- 212350212350 7# Vorrichtung nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Arbeitsraum durch ein angepaßtes zweiteiliges, vertikal voll zu öffnendes Arbeitsgefäß, vorzugsweise aus Quarz oder anderen beständigen Materialien, gegen die Außenatmosphäre abgeschlossen wird, dessen Dichtungen außerhalb der "temperaturbelasteten Bereiche liegen und das als* Warm- oder Kaltwandreaktor ausgebildet sein kann«7 # Device according to items 1 to 6, characterized in that the working space is closed by an adapted two-part, vertically fully open working vessel, preferably made of quartz or other resistant materials, against the outside atmosphere, the seals are outside the "temperature-stressed areas and the can be designed as * hot or cold wall reactor « 8# Vorrichtung nach Punkt 1 bis 7> gekennzeichnet dadurch, daß die Einführung der rotatorischen Bewegung der Aufnahmefläche, der Bewegung von Magazinteilen gegeneinander, der Bewegung von anderen verfahrensbedingten Einrichtungen und die Einführung . der Medien über die zentrale vertikale Achse der Vorrichtung erfolgen kann und die außerhalb derCharacterized in that the introduction of the rotational movement of the receiving surface, the movement of magazine parts against each other, the movement of other procedural devices and the introduction. the media can be made across the central vertical axis of the device and outside the . temperaturbelasteten Bereiche eingeführt und gegen Atmosphäre abgedichtet werden., temperature-loaded areas are introduced and sealed against the atmosphere. 9« Vorrichtung nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet da- ·· durch, daß die Zuführung von Medien zu jeder beliebigen Stelle der Vorrichtung erfolgen kann«9 «Apparatus according to items 1 to 8, characterized by the fact that the supply of media can take place anywhere in the apparatus« 10, Vorrichtung nach Punkt 1 bis 9> gekennzeichnet dadurch, daß eine beliebige Anordnung von verfahrensbedingten Zusatzeinrichtungen im und am Arbeitsgefäß erfolgen kann*10, device according to items 1 to 9> characterized in that any arrangement of process-related additional equipment can be made in and on the working vessel * 1 1 1 1 11· Vorrichtung nach Punkt 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß aufgrund der Temperaturverteilung und der Anordnung Bedingungen für das Erzielen hoher Packungsdichten zu bearbeitender scheibenförmiger Elemente bis zur hintereinander stehenden Anordnung gegeben sind.11 · Device according to items 1 to 10, characterized in that due to the temperature distribution and the arrangement conditions for achieving high packing densities to be processed disc-shaped elements are given to the successive arrangement. 21 Z 3 5 U21 Z 3 5 U 12# Vorrichtung nach Punkt 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Fixierung der zu bearbeitenden Elemente durch Zentrifugalkraft erfolgen kann«12 # Apparatus according to items 1 to 11, characterized in that the fixing of the elements to be processed can be effected by centrifugal force « 13# Vorrichtung nach Punkt 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die in der Halbleitertechnik üblichen13 # Device according to items 1 to 12, characterized in that the usual in semiconductor technology •Arbeitsprozesses» die mit flüssigen oder gasförmigen Reaktanden, Schutz- oder Trägergasen sowie Unteroder Überdruck operieren, z# B· I&quidphasen-Epitaxie als Einfach- oder Mehrfachepitaxie sowie zur Erzeugung von Vielschichtstrukturen zweier oder mehrerer Komponenten, die Verfahren der Gasphasenepitaxie, Diffusion, Planarprozesse, Oxidations- und Ätzprozesse auf ein gemeinsames Arbeitsgefäß und eine gemeinsame Heizeinrichtung als Grundlage eines Baukastensystems für Massenarbeitsprozesse zurückgeführt werden· • work process "operating pressure with liquid or gaseous reactants, protective or carrier gases, as well as sub Or, z # B · I quidphasen epitaxy as a single or multiple epitaxy and for the production of multilayer structures of two or more components, the process of vapor phase epitaxy, diffusion, Planarprozesse, Oxidation and etching processes to a common working vessel and a common heating device as the basis of a modular system for mass work processes 14· Vorrichtung nach Punkt 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß für alle Prozeßvarianten schnelle Heiz-, einrichtungen mit geringer Wärmeträgheit eingesetzt werden können, die temperaturstationäre und/oder temperaturzeitabhängige Prozesse zulassen·14. Device according to items 1 to 13, characterized in that rapid heating devices with low thermal inertia can be used for all process variants, which allow temperature-stationary and / or temperature-time-dependent processes. 15*. Vorrichtung nach Punkt 3 und 5 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß bei entsprechender Modifikation des Arbeitsgefäßes mit gleicher Aufnahmegeometrie Plächenheizer und andere verfahrensbedingte Zusatzeinrichtungen, ζ. Β, für chemische Dampfphasenabscheidung und Bedampfungstechniken u# a,, einsetzbar sind·15 *. Apparatus according to point 3 and 5 to 12, characterized in that, with a corresponding modification of the working vessel with the same receiving geometry Plächheizer and other process-related additional equipment, ζ. Β, for chemical vapor deposition and vapor deposition techniques u # a ,, can be used · 2123 502123 50 16» Vorrichtung nach Punkt 1 bis 15t gekennzeichnet dadurch, daß mit der erfindungsgemäßen Reaktorgeometrie Prozeßverbesserungen eintreten, die es gestatten, einen Universalanlagentyp für die Halbleiterindustrie und/oder ein jeweils prozeßbezogen realisierbares Anlagen-Baukastensystem anstelle von Sonder- und Spezialeinrichtungen bei wesentlichen Kostensenkungen zu verwenden*16 »device according to item 1 to 15t characterized in that occur with the reactor geometry according to the invention process improvements that allow to use a universal system type for the semiconductor industry and / or each process-related feasible modular system system instead of special and special facilities at significant cost reductions Hierzu....?.....Seiten ZeichnungenFor this ....? ..... pages drawings
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4926793A (en) * 1986-12-15 1990-05-22 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of forming thin film and apparatus therefor
US4969416A (en) * 1986-07-03 1990-11-13 Emcore, Inc. Gas treatment apparatus and method
US5517001A (en) * 1992-06-15 1996-05-14 Thermtec, Inc. High performance horizontal diffusion furnace system

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