181779. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés különböző elemekből álló atmokból összetett vékony filmréteg növesztésére valamely hordozó felületén
7 181779 8 vékony film növesztése során. A reaktív gőzimpulzusok átmennek a kamrán és valamilyen vivőgáz szállítja azokat, amely diffúziós gátakat létesít a reaktív gőzök impulzusai között. A találmány szerinti eljárás úgy is megvalósítható, hogy olyan kiviteli alakokat alkalmazunk, amelyek diffúziós gátakat alkotó más, lokálisan rögzített gázáramokkal egymástól elkülönített, lokálisan rögzített reaktív gőzáramokkal rendelkeznek. Ilyen kiviteli alakokban a ciklusosán változó egymásrahatásokat a hordozó felülete és mindegyik reaktív gőzáram között rotációval vagy a hordozók szabályos időközökben ismétlődő mechanikus mozgatásával létesítjük. A hordozó felületének szempontjából a helyzet hasonló mindkét esetben, ahol a hordozót egymás után tesszük ki mindegyik reaktív gőz hatásának egy gázfázisú közegben, mely utóbbi a reaktív gőzöket elkülönítve tartja a köztük létrehozott diffúziós gátak segítségével. Lokálisan rögzített reaktiv gázáramokkal működő kiviteli alakokat szemléltetnek a 8., a 9A., a 9B., 9C., valamint a 13. és a 14. ábrák. A 8., 9A., 9B. és 9C ábrák szerinti kiviteli alakoknál két - 53 és 54 - reaktív gőzforrás van elhelyezve a készülék 60 terének szemben levő 51 és 52 oszlopaiban. A gőzforrásokat 56 fűtő elemekkel melegítjük. A reaktív gőzök diffúzió útján vagy vivőgázok segítségével felfelé áramlanak és találkoznak all hordozókkal, amelyek 61 forgó tartókban helyezkednek el és vízikerékhez hasonló szerkezetet alkotnak. Abban az esetben, ha a „vizikerék” forog, a hordozók találkoznak minden egyes reagáló gőzárammal, amint azok átmennek az 51 és 52 oszlopokon. A vivőgázáramok a 66 és 67 csövekből az 55 oszlopon magukkal viszik a hordozók között levő reaktív gőzöket, miközben azok átmennek az 55 oszlopokon. A hordozók közötti csatornákban az áramlási körülmények közel azonosak a 10. és 11. ábrák szerinti kiviteli alakoknál uralkodó áramlási körülményekkel. A 8. ábrán a hordozó forgatására a 64 eszköz szolgál, a reakciózónánál 68 fűtőelemek helyezkednek el, a 9A ábrán az 51’, 52’, 55’ és 57’ függőleges oszlopok között 57 falak vannak elhelyezve, melyeknek a 9C. ábrán az 51, 52, 55 és 57 elemek felelnek meg. A 13. és 14. ábrák szerinti kiviteli alakoknál a hordozó felület és a reaktív gőzök közötti egymásrahatást all’ hordozó váltakozó mozgásával hozzuk létre a 75 forrásnyílások, a 73 vivőgáznyílások és a 74 szellőzőnyílások felett, a megadott sorrendben. A hordozófelület és a 72 gázáramvezető test között E diffúziós gátak képződnek. Az alábbiakban ismertetésre kerülő számítások szerint különféle műveletek végezhetők el ezzel a kiviteli alakkal, légköri nyomáson, gyakorlatilag nem nagy vivőgáz összáramlási sebességgel. A 13. és 14. ábrákon a 77 vivőgázbetápláló cső, 79 forráscsatlakozó és a 82 reaktív gázforrások láthatók. Valamely ALE típusú eljárás általában ezer > egyedi felületi reakciólépésből áll a vékony film növesztése ' során, a teljes műveleti idő, tp, hajlamos arra, hogy hosszúra nyúljék, kivéve, ha ügyelünk arra, hogy a lehető legkisebbre csökkentsük a késést a reakcióciklusban. Általában egy vékony filmfelvitel E minőségi mutatóját a következő egyenlet fejezi ki, 4 ( E=T‘ Mtp+tL) (1) ahol T a filmvastagság, As a bevonandó hordozó felület, tp a műveleti idő és tL a készülék betöltéséhez és ürítéséhez szükséges idő. A készülékköltségeket, az energiafogyasztást és a forrásanyag hasznosítási fokát nem vettük figyelembe. Valamely ALE típusú eljárásnál a vékony film vastagságát a következő egyenlet fejezi ki, T=N • T0 (2) ahol T0 az egy reakcióciklusban kapott vastagság és N a ciklusok száma. A tp műveleti időt a következő egyenlet adja, tp—N • t0 (3) ahol az egy ciklus ideje, t0, különböző reaktív gőzök tj, Í2 . ■ • tm impulzus-idejének és a diffúziós gátak felépítése közötti t^, ti2,. .. tim időintervallumoknak az összege. Egyszerű AB biner összetétel esetén tQ a következő egyenlettel írható le: to=tA+tiA+tB+tiB (4) Az As hordozó felületet valamely eljárásváltozatnál főként a készülék mérete határozza meg és széles határok között változhat a találmány szerinti kiviteli alakoknál. A műveleti elemzés, amely á készülék méretének a hatását is magában foglalja, gyakorlatilag a tra és tim idők összehasonlításából áll egy reakcióciklusban. Részletes elemzést végeztünk a 2., 3., 10. és 11. ábrák szerinti kiviteli alakok esetében, ahol a vivőgáz áramlási sebessége v a cső alakú reakciókamrában, a szabad keresztmetszeti felület pedig A az 1. ábra szerint, ahol az össznyomás pr és az Ax és By reaktív gőzimpulzusok p„ parciális nyomását vivőgázárammal segítettük x irányban. A reaktív gőzimpulzusok hajlamosak arra, hogy szélesedjenek a növesztés folyamán. Ez a diffúziónak köszönhető a vivőgázban, amely a következő egyenlettel írható le, 9p —=DVíp (5) ahol D a reaktív gőz diffúziós állandója a vivőgázban. Lamináris áramlási körülmények között a reakciócsőben, és a sugárirányú sebesség elhanyagolása esetén az (5) egyenlet valamely egydimenziós egyenlettel helyettesíthető az x irányban: Egyszerűség kedvéért a p0 nyomást az impulzusok széleinél állandónak tételezzük fel a diffúzió folyamán, amely a határoknál jelentkezik, és ez a feltételezés érvényes a diffúziós gát tekintetében is lokálisan rögzített esetekben, így a 6. és 7. ábrák sze-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
