PL89600B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób nanosfenia na podloza cienkich jednorodnych warstw za pomoca reakcji chemicznej przebiegajacej w fazie gazowej lub w stanie pary i wydzielenia produktów reakcji na ogrzanych podlozach, oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.

Znane sa sposoby i urzadzenia do nanoszenia cienkich warstw ze zwiazków o wysokiej reaktywnosci (na przyklad zwiazki metaloorganiczne, karbonylowe i nitrozylowe).

Wszystkie te sposoby w ogólnosci polegaja na tym, ze skladnik czynny mieszaniny reagujacej rozciencza sie za pomoca obojetnego gazu tak silnie, iz reakcja z innym skladnikiem, to jest wydzielenie pozadanej warstwy w reaktorze ogranicza sie do powierzchni ogrzanego podkladu.

Wedlug innych znanych sposobów próbuje sie nanosic warstwy w ten sposób, ze czynny skladnik doprowadza sie do podloza za pomoca dyszy i tu miesza sie dopiero z drugim skladnikiem reakcji, tak ze przemiana chemiczna zachodzi w przestrzeni pomiedzy dysza i podlozem, w bezposredniej bliskosci ogrzanego podloza.

Wada pierwszego z wymienionych sposobów jest to, ze z powodu bardzo malego stezenia zwiazku, szybkosc wydzielania warstwy pozadanej moze byc zmieniana jedynie w waskich granicach i ogólnie biorac jest niewielka, skutkiem czego niemozliwe jest wytwarzanie takich warstw w duzej skali.

Podniesienie stezenia czynnika reagujacego prowadzi do reakcji nie tylko na podlozu, ale i w przestrzeni gazowej, przez co dochodzi do wydzielania osadu w postaci proszku na scianach reaktora i na podkladzie lub przy gwaltownej reakcji moze prowadzic do uszkodzen reaktora.

Sposoby polegajace na doprowadzaniu czynnego skladnika za pomoca dyszy w bezposrednie* sasiedztwo podloza i poddaniu go tam reakcji maja te niedogodnosci, ze nie wykluczaja mozliwosci zatkania dyszy, co ma ten skutek, ze szybkosc osadzania jest nierównomierna i trudno powtarzalna. Nastepnie, przy zbyt malej odleglosci dyszy od podkladu wydzielone warstwy sa niejednorodne. Przy zbyt wielkim odstepie pomiedzy wylotem reagujacego zwiazku z dyszy i podlozem moze ponownie dochodzic do reakcji w przestrzeni gazowej,2 89 600 które daja ten skutek, ze traci sie wieksza czesc produktu reakcji wytraconego na scianach reaktora, czesc substancji wydzielanej na podlozu zmaleje i moze wydzielic sie proszek.

Celem wynalazku jest skrócenie czasu osadzania warstw, obnizenie strat substancji osadzanej i nakladów eksploatacyjnych oraz uzyskanie warstwy o poprawionej jakosci.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu i urzadzenia, za pomoca których przy wysokim stezeniu reagujacego zwiazku w stanie gazu lub pary, reakcja poszczególnych skladników nastepuje w bezposredniej bliskosci podloza przewidzianego do pokrycia. Powinno sie tez osiagnac mozliwie równomierne i jednorodne pokrycie materialu na ogrzanym podlozu.

Zadanie to rozwiazano wedlug wynalazku w ten sposób, ze strumien jednej lub wiecej wysoko reaktywnych substancji i strumien jednego lub wiecej skladników w postaci gazu lub pary, przewidzianych do reakcji chemicznej do ogrzanych jego plytek podloza tak, ze dyfuzja czastek zdolnych do reakcji nastepuje dopiero w bezposredniej bliskosci ogrzanych plytek podloza, co powoduje reakcje i wydzielanie produktów reakcji na ogrzanym podlozu.

Odnosnie urzadzenia wedlug wynalazku zadanie to rozwiazano w taki sposób, ze w reaktorze znajduje sie ogrzewany element podtrzymujacy, powyzej którego w regulowanych odleglosciach znajduje sie uklad doprowadzania gazu skladajacy sie z co najmniej czterech koncentrycznych otworów wlotowych, z których srodkowy jest wysuniety w stosunku do pozostalych, uksztaltowanych w formie szczelin pierscieniowych usytuowanych wylotami w kierunku plytek podloza. Korzystnie jest, jesli strumienie gazów i/lub par wychodza pionowo z wlotowych gazu a ogrzany element podtrzymujacy usytuowany jest symetrycznie wzgledem osi pionowej pod ukladem doprowadzenia gazu. Pojemnik reaktora posiada scianki nie podgrzewane.

Zalety sposobu wedlug wynalazku polegaja na tym, ze przy duzej wydajnosci wydzielania osadza sie jednorodna warstwa wolna od utracen proszkowych, przy czym nie wystepuja reakcje w przestrzeni poza podlozem i osadzanie na sciankach reaktora. Wyeliminowanie tych ubocznych zjawisk umozliwia wieksze wykorzystanie urzadzenia i surowców a wyeliminowanie dysz zapobiega zaklóceniom w pracy urzadzenia oraz umozliwia jednoczesne osadzanie na calej powierzchni podloza, a tym samym jednorodna budowe warstwy.

Przedmiot wynalazku wyjasniono blizej w przykladzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono w pionowym przekroju obrotowo symetryczne urzadzenie do osadzania na podlozach, cienkich jednorodnych warstw, zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku.

W górnej czesci pojemnika reaktora 1 znajduje sie osadzony przesuwnie uklad doprowadzania gazu 2 a w dolnej czesci, pionowo pod ukladem doprowadzania gazu 2 jest ogrzewany element podtrzymujacy 3 do umieszczania plytek 4, przeznaczonych do pokrycia warstwa.

Uklad doprowadzania gazu 2 sklada sie z co najmniej czterech koncentrycznych wlotów 5, 6, 7, 8.

W korzystnym przykladzie wykonania srodkowy otwór wlotowy 5 znajduje sie okolo 5—30 mm ponizej pozostalych otworów wlotowych 6, 7 i 8, wykonanych jako pierscieniowe szczeliny. Odstep pomiedzy otworami wlotowymi 6, 7 i 8 i,plytkami 4 lezacymi na ogrzewanym elemencie podtrzymujacym 3 wynosi 50—250 mm.

W dolnej czesci pojemnika reaktora 1 znajduja sie otwory wylotowe 9 gazu nosnego, gazu lub pary obojetnej i nadmiaru nie przereagowanych substratów.

Sposób wedlug Wynalazku mozna zilustrowac nastepujacym przykladem. Na podloze krzemowe nalezy naniesc warstwe glinu. Jako zwiazek reagujacy stosuje sie ograniczony zwiazek glinu — trójetyloglin i tlen lub zwiazek wydzielajacy tlen. W nie uwidocznionym na rysunku parowniku powierzchniowym nasyca sie gaz nosny, na przyklad azot, trójetylocjlinejm i wprowadza przez wlot 7. Tlen wprowadza sie wlotem 5. W celu niedopuszczenia do przedwczesnej] reakcji, wlotem 6 wprowadza sie rozdzielajacy strumien obojetnego gazu na przyklad azotu, a przez wlot 8 st/umien obojetnego gazu ukierunkowujacego przeplyw trójetyloglinu, równiez azotu; Przy dobraniu szybkosci przeplywu i stezenia doprowadzanych gazów i/lub par, temperatury plytek podloza i odstepów pomiedzy wlotami ukladu doprowadzania gazu i ogrzanym podlozem, dyfuzja reagujacych gazów i/lub par zachodzi bezposrednio nad ogrzanym podlozem, tak ze wydzielanie produktu reakcji - tlenku glinu — nastepuje w znacznym stopniu lub wylacznie na ogrzanych plytkach.

Wylot gazu nosnego, gazów lub par obojetnych i nadmiaru reagentów znajduje sie w poblizu ogrzewanego podloza.

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób osadzania na podlozu cienkich jednorodnych warstw za* pomoca reakcji chemicznej przebiegajacej w fazie gazowej lub wstanie pary i wydzielania produktów reakcji na ogrzanych elementach podloza, z n.a mienny tym, ze doprowadza sie do ogrzanych elementów podloza, strumien jednej lub wiecej wysoko reaktywnych substancji i strumien jednego lub wiecej skladników wlasciwych dla reakcji89 600 3 chemicznej z tymi substancjami w postaci gazu lub pary, rozdzielone strumieniem obojetnego gazu lub par tak, ze dyfuzja czastek zdolnych do reakcji nastepuje dopiero w bezposredniej bliskosci ogrzanego podloza.

2. Urzadzenie do stosowania sposobu, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w pojemniku reaktora (1) znajduje sie ogrzewany element podtrzymujacy (3) do umieszczania plytek podloza (4) i elementu podtrzymujacego (3), co najmniej jeden otwór wylotowy gazu (9) znajdujacy sie w obudowie reaktora, przy czym powyzej ogrzewanego elementu podtrzymujacego (3) znajduje sie w nastawnej odleglosci uklad doprowadzania gazu (2) zlozony z co najmniej czterech koncentrycznych wlotów (5, 6, 7, 8), z których wlot srodkowy (5) w stosunku do pozostalych wlotów (6, 7, 8), uksztaltowanych jako szczeliny pierscieniowe, jest wysuniety w kierunku ogrzewanego elementu podtrzymujacego.

3. Urzadzenie, wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze wloty ukladu doprowadzania gazu usytuowane sa pionowo.

4. Urzadzenie, wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze ogrzewany element podtrzymujacy (3) usytuowany jest pod ukladem doprowadzania gazu, symetrycznie wzgledem osi pionowej. ^m&m.. ._«am_ jrswSC 4- 3 7^4 )n nr