RU199380U1 - UNIT OF HEATING AND POSITIONING OF SUBSTRATES - Google Patents
UNIT OF HEATING AND POSITIONING OF SUBSTRATES Download PDFInfo
- Publication number
- RU199380U1 RU199380U1 RU2020106298U RU2020106298U RU199380U1 RU 199380 U1 RU199380 U1 RU 199380U1 RU 2020106298 U RU2020106298 U RU 2020106298U RU 2020106298 U RU2020106298 U RU 2020106298U RU 199380 U1 RU199380 U1 RU 199380U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deposition
- substrates
- layers
- heaters
- heating
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 15
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 15
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 9
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000809 Alumel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- H01L21/203—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при проектировании и изготовлении исследовательских установок осаждения функциональных тонкопленочных слоев различными методами ионно-плазменного распыления, термического, электроннолучевого и лазерного испарения. Технический результат состоит в возможности одновременного осаждения слоев в идентичных условиях на несколько подложек, находящихся при различной температуре. Поставленная цель достигается установкой на вращающуюся планшайбу УНПП нескольких держателей подложек со встроенными нагревателями, температура которых задается и поддерживается индивидуально. Предложенная конструкция дает возможность получения за один цикл осаждения полной информации о температурной зависимости скорости осаждения, структуры и функциональных характеристик осаждаемых слоев. 3 ил.The utility model relates to electrical engineering and can be used in the design and manufacture of research installations for the deposition of functional thin-film layers by various methods of ion-plasma sputtering, thermal, electron-beam and laser evaporation. The technical result consists in the possibility of simultaneous deposition of layers under identical conditions on several substrates at different temperatures. This goal is achieved by installing several substrate holders with built-in heaters, the temperature of which is set and maintained individually, on a rotating faceplate UNPP. The proposed design makes it possible to obtain, in one deposition cycle, complete information on the temperature dependence of the deposition rate, structure and functional characteristics of the deposited layers. 3 ill.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель:The technical field to which the utility model belongs:
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при проектировании и изготовлении исследовательских установок осаждения функциональных тонкопленочных слоев различными методами ионно-плазменного распыления, термического, электроннолучевого и лазерного испарения. Технический результат состоит в возможности одновременного осаждения слоев в идентичных условиях на несколько подложек, находящихся при различной температуре.The utility model relates to electrical engineering and can be used in the design and manufacture of research installations for the deposition of functional thin-film layers by various methods of ion-plasma sputtering, thermal, electron-beam and laser evaporation. The technical result consists in the possibility of simultaneous deposition of layers under identical conditions on several substrates at different temperatures.
Уровень техники:Vehicle tier:
Известны конструкции узлов нагрева и позиционирования подложек (УНПП), в которых нагреваемый держатель с подложками в процессе осаждения вводится в зону распыления и устанавливается неподвижно напротив (face to face) источника материала. Такая концепция реализована в большинстве малогабаритных исследовательских установок, например, в установке VSE - PVD - DESK - PRO производства ООО «Вакуумные системы и электроника» (Россия). Основным недостатком таких узлов является значительная неоднородность слоев по толщине, обусловленная расходящимся характером потока реагентов от источника к подложке при различных физических методах осаждения.Known designs of units for heating and positioning substrates (UNPP), in which a heated holder with substrates during deposition is introduced into the sputtering zone and is stationary opposite (face to face) the material source. This concept is implemented in most small-sized research facilities, for example, in the VSE - PVD - DESK - PRO unit manufactured by OOO Vacuum Systems and Electronics (Russia). The main disadvantage of such assemblies is a significant inhomogeneity of the layers in thickness, due to the divergent nature of the flow of reagents from the source to the substrate with various physical methods of deposition.
Известны конструкции УНПП планетарного типа, в которых подложки, установленные на держатели, не имеющие собственных индивидуальных нагревателей для повышения однородности осаждаемых слоев по толщине совершают сложное планетарное движение относительно источника материала, расположенного неподвижно с фронтальной стороны подложек и неподвижного ИК (инфракрасного) нагревателя, расположенного с тыльной стороны JPH 032535568, US 2010294658. Такой узел реализован, например, в установке ORIOLE производства фирмы РОБВАК (Россия). Основными недостатками таких узлов является значительная сложность и низкая надежность конструкции, ограничение максимальной температуры подложек на уровне 300°C, низкая энергетическая эффективность, обусловленная значительной массой нагреваемых конструкций и необходимостью установки контура водяного охлаждения как корпуса ИК - нагревателя, так и всей рабочей камеры.Known constructions of the planetary type, in which the substrates mounted on holders that do not have their own individual heaters to increase the uniformity of the deposited layers in thickness, perform a complex planetary motion relative to the material source located motionless on the front side of the substrates and a stationary IR (infrared) heater located with the rear side JPH 032535568, US 2010294658. Such a unit is implemented, for example, in the ORIOLE device manufactured by ROBVAK (Russia). The main disadvantages of such assemblies are significant complexity and low reliability of the design, limitation of the maximum substrate temperature at 300 ° C, low energy efficiency due to the significant mass of heated structures and the need to install a water cooling circuit for both the IR heater body and the entire working chamber.
Наиболее близкой по технической сущности является конструкция УНПП барабанного типа, в которых барабан с установленными подложками вращается с заданной скоростью относительно установленных неподвижно систем ИК (инфракрасного) нагрева и источников материала (распылительных магнетронов, термических испарителей и.т.д), реализованная в ряде промышленных установок вакуумного напыления, таких, например, как установка «УВН - 74П3» или «МАГНЕТРОН» (Россия). Такая конструкция значительно проще и надежнее планетарной системы, однако ей также присущи все остальные недостатки планетарных систем, приведенные выше.The closest in technical essence is the design of a drum-type UNPP, in which a drum with installed substrates rotates at a predetermined speed relative to fixed IR (infrared) heating systems and material sources (spray magnetrons, thermal evaporators, etc.), implemented in a number of industrial installations of vacuum spraying, such as, for example, the installation "UVN - 74P3" or "MAGNETRON" (Russia). This design is much simpler and more reliable than the planetary system, but it also has all the other disadvantages of the planetary systems listed above.
Общим недостатком всех приведенных узлов, при их использовании в исследовательских установках является отсутствие возможности индивидуального задания температуры каждого держателя подложек и как следствие осаждения слоев в едином цикле на подложки, находящиеся при различной температуре, что существенно снижает идентичность условий осаждения, а также увеличивает длительность этапа разработки и тестирования новых функциональных слоев.A common disadvantage of all the above units, when used in research facilities, is the lack of the possibility of individually setting the temperature of each substrate holder and, as a consequence of the deposition of layers in a single cycle on substrates at different temperatures, which significantly reduces the identity of the deposition conditions, and also increases the duration of the development stage. and testing new functional layers.
Раскрытие сущности полезной модели:Disclosure of the essence of the utility model:
Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является возможность одновременного осаждения слоев в идентичных условиях на несколько подложек, находящих при различной температуре.The technical result provided by the utility model is the possibility of simultaneous deposition of layers under identical conditions on several substrates at different temperatures.
Поставленная цель достигается установкой на вращающуюся планшайбу УНПП нескольких держателей подложек со встроенными нагревателями, температура которых задается и поддерживается индивидуально.This goal is achieved by installing several substrate holders with built-in heaters, the temperature of which is set and maintained individually, on a rotating faceplate UNPP.
Предложенная конструкция дает возможность получения за один цикл осаждения полной информации о температурной зависимости скорости осаждения, структуры и функциональных характеристик осаждаемых слоев. Дополнительным преимуществом такой конструкции является снижение энергопотребления и увеличение рабочего ресурса исследовательских напылительных установок, ускорение процессов тестирования новых материалов функциональных слоев и оптимизации режимов их осаждения.The proposed design makes it possible to obtain complete information about the temperature dependence of the deposition rate, structure and functional characteristics of the deposited layers in one deposition cycle. An additional advantage of this design is a decrease in energy consumption and an increase in the working life of research sputtering installations, acceleration of testing processes for new materials of functional layers and optimization of their deposition modes.
Краткое описание чертежей:Brief Description of Drawings:
На фигуре 1 представлен заявляемый узел подложек в разрезе.Figure 1 shows the inventive substrate assembly in section.
Узел нагрева и позиционирования подложек смонтирован на верхнем подъемном фланце (1) вертикальной цилиндрической рабочей камеры напылительной установки. Основой УНПП является дисковая планшайба (2), на которой с помощью угловых кронштейнов (3) установлены несколько держателей подложек (4) со встроенными нихромовыми спиральными нагревателями и термопарами ХА (хромель-алюмель). Нагреватели изолированы от корпуса держателя с помощью кварцевых трубок. В центр планшайбы соосно вмонтирован полый вал (6), через который соединительные провода от нагревателей и холодные концы термопар (5) выведены в вакуумный разъем (7) и подсоединены к соответствующим верхним внутренним концам вакуумных электрических вводов (8). Нижние внешние концы вакуумных вводов через систему скользящих контактов (9) выведены на разъем (10) для подключения к индивидуальным блокам задания и контроля температуры, установленным в стойке управления. Полый вал сопряжен с верхним фланцем рабочей камеры через вакуумный ввод вращения (11). Вращение планшайбе УНПП передается от шагового двигателя (12) через червячный редуктор (13), установленный аксиально на вал. Маховик (14), установленный на тыльный выход вала шагового двигателя, служит для ручного позиционирования подложек относительно источников осаждаемого материала. Для защиты от подпыления и радиационного нагрева подводящих проводов и керамических изоляторов на торцевой поверхности планшайбы установлен экран (15). Подложки (16) фиксируются на рабочей поверхности держателей (4) с помощью клинового упора (17), установленного на нижний торец держателя и четырех боковых подпружиненных прижимов (показаны на фигуре 2). Детали 1, 2, 7, 11 и 14 изготовлены из алюминиевого сплава Д16Т, а детали 3, 4, 6, 15, 17 - из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т.The unit for heating and positioning the substrates is mounted on the upper lifting flange (1) of the vertical cylindrical working chamber of the sputtering unit. The basis of the UNPP is a disk faceplate (2), on which, using corner brackets (3), several substrate holders (4) with built-in nichrome spiral heaters and KhA thermocouples (chromel-alumel) are installed. The heaters are isolated from the holder body by quartz tubes. A hollow shaft (6) is coaxially mounted in the center of the faceplate, through which the connecting wires from the heaters and the cold ends of thermocouples (5) are brought out to the vacuum connector (7) and connected to the corresponding upper inner ends of the vacuum electrical bushings (8). The lower outer ends of the vacuum leads through a system of sliding contacts (9) are brought out to the connector (10) for connection to individual temperature setting and control units installed in the control rack. The hollow shaft is mated with the upper flange of the working chamber through a vacuum rotation input (11). Rotation of the face plate UNPP is transmitted from the stepper motor (12) through a worm gear (13) mounted axially on the shaft. The flywheel (14), mounted on the rear output of the stepper motor shaft, serves for manual positioning of the substrates relative to the sources of the deposited material. To protect against dusting and radiation heating of the lead wires and ceramic insulators, a screen (15) is installed on the end surface of the faceplate. The substrates (16) are fixed on the working surface of the holders (4) using a wedge stop (17) mounted on the lower end of the holder and four side spring-loaded clamps (shown in figure 2).
В качестве примера исполнения изготовлен узел нагрева и позиционирования подложек для исследовательской установки магнетронного распыления.As an example of execution, a unit for heating and positioning substrates for a research setup for magnetron sputtering was made.
На фигуре 2 представлен внешний вид УНПП в сборе с боковым экраном (а) и без бокового экрана (б).Figure 2 shows the external view of the UNPP assembled with a side shield (a) and without a side shield (b).
На вращающейся планшайбе УНПП установлены 3 идентичных держателя подложек с индивидуальными нагревателями с максимальной рабочей температурой 500°C и 1 держатель без нагревателя, находящийся при комнатной температуре, что обеспечивает получение за один цикл осаждения четырех образцов, синтезированных в абсолютно идентичных условиях, но при различных температурах подложек. Для снижения тепловых потерь и выравнивания температурного поля держатели подложек снабжены системой радиационных экранов. На планшайбе также установлен экран, для предварительного тренировочного распыления мишени.On the rotating faceplate of the UNPP, there are 3 identical substrate holders with individual heaters with a maximum operating temperature of 500 ° C and 1 holder without a heater at room temperature, which provides four samples synthesized in one deposition cycle, synthesized under absolutely identical conditions, but at different temperatures. substrates. To reduce heat losses and equalize the temperature field, the substrate holders are equipped with a system of radiation shields. The faceplate also has a screen for preliminary training spraying of the target.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106298U RU199380U1 (en) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | UNIT OF HEATING AND POSITIONING OF SUBSTRATES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106298U RU199380U1 (en) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | UNIT OF HEATING AND POSITIONING OF SUBSTRATES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU199380U1 true RU199380U1 (en) | 2020-08-31 |
Family
ID=72421205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020106298U RU199380U1 (en) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | UNIT OF HEATING AND POSITIONING OF SUBSTRATES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU199380U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU222960U1 (en) * | 2023-11-21 | 2024-01-25 | Сергей Арсеньевич Кукушкин | Substrate heating unit, applicable for semiconductor materials production plants |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA7111C2 (en) * | 1993-12-10 | 2000-11-15 | Данило Андрійович Дудко | Method for ion-beam sputtering and device for realization thereof |
| CN100560786C (en) * | 2006-06-02 | 2009-11-18 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | Sputtering apparatus and jet-plating method |
| RU120811U1 (en) * | 2012-01-10 | 2012-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | DEVICE FOR PREPARATION OF LONG-DIMENSIONAL HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTIVE TAPES OF THE SECOND GENERATION USING LASER ABLATION |
| RU185109U1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-11-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Изовак" | MOBILE TARGET ASSEMBLY FOR VACUUM SPRAY CAMERA |
-
2020
- 2020-02-10 RU RU2020106298U patent/RU199380U1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA7111C2 (en) * | 1993-12-10 | 2000-11-15 | Данило Андрійович Дудко | Method for ion-beam sputtering and device for realization thereof |
| CN100560786C (en) * | 2006-06-02 | 2009-11-18 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | Sputtering apparatus and jet-plating method |
| RU120811U1 (en) * | 2012-01-10 | 2012-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | DEVICE FOR PREPARATION OF LONG-DIMENSIONAL HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTIVE TAPES OF THE SECOND GENERATION USING LASER ABLATION |
| RU185109U1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-11-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Изовак" | MOBILE TARGET ASSEMBLY FOR VACUUM SPRAY CAMERA |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU222960U1 (en) * | 2023-11-21 | 2024-01-25 | Сергей Арсеньевич Кукушкин | Substrate heating unit, applicable for semiconductor materials production plants |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100591778C (en) | Heated air circulation bake oven | |
| CN104911544B (en) | Temperature control disk | |
| RU199380U1 (en) | UNIT OF HEATING AND POSITIONING OF SUBSTRATES | |
| DE3864008D1 (en) | VACUUM OVEN FOR HEAT TREATMENT OF METAL WORKPIECES. | |
| US4195820A (en) | Precise thermal processing apparatus | |
| KR101985039B1 (en) | Wafer holder and temperature conditioning arrangement and method of manufacturing a wafer | |
| CN103938168A (en) | Magnetron sputtering coating system | |
| CN101968312A (en) | Debinding furnace | |
| CN111074222B (en) | Arc electron source enhanced glow discharge heating process applied to PVD (physical vapor deposition) coating | |
| CN101084570A (en) | Device and method of depositing near infra red transmitting multi-layered thin film on surface of quartz lamp heater | |
| US5569361A (en) | Method and apparatus for cooling a sputtering target | |
| WO2020238080A1 (en) | Vapor deposition source cleaning device and vapor deposition system | |
| KR20100117236A (en) | Magnetron sputtering apparatus for thick layer | |
| CN102653857A (en) | Closed magnetic field unbalanced magnetron sputtering filming equipment | |
| CN201015384Y (en) | Upright shaft rotating type gas catalytic combustion infrared oven with double-side baking | |
| CN201909532U (en) | Debinding furnace | |
| CN216404520U (en) | Vacuum evaporation coating equipment | |
| CN202643826U (en) | Unbalanced magnetron sputtering coating equipment for closed magnetic field | |
| CN100432286C (en) | Multipair target thin film sputterying instrument | |
| CN103159400B (en) | A kind of glass-ceramic rotary processing stove | |
| CN118109786A (en) | Device and method for preparing thermal barrier coating by oxygen dissociation assisted physical vapor deposition | |
| CN206204371U (en) | A kind of tempering furnace heater and a kind of tempering furnace | |
| WO2016012038A1 (en) | Target arrangement, processing apparatus therewith and manufacturing method thereof | |
| CN215216980U (en) | High-temperature dewatering device for crystals | |
| CN100350207C (en) | Heating apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201025 |
|
| NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20220407 |