PL98131B1 - Urzadzenie do wytwarzania elementarnego krzemu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ twarzania elementarnego krzemu z fazy gazowej.Znane z patentu glównego nr 93312 urzadzenie sklada sie z plyt lub podstawy talerzowej oraz klosza kwarcowego lub szkla nalozonego szczel¬ nie na podstawe, w którym srebrne plyty lub srebrna talerzowa podstawa oraz klosz z kwarcu lub ze szkla, umieszczone sa wewnatrz zbiornika cisnieniowego, przy czym podczas procesu wydzie¬ lania sie krzemu, zbiornik cisnieniowy jest za¬ mkniety i napelniony gazem obojetnym, zwlaszcza azotem pod takim cisnieniem, ze mimo obecnosci gazu reakcyjnego we wnetrzu jego wystepuje ga¬ zoszczelne zamkniecie miedzy podstawa i krawe¬ dzia klosza z kwarcu lub ze szkla.Wedlug wynalazku zbiornik cisnieniowy zaopa¬ trzony jest w elementy sluzace do wstepnego na¬ grzewania podlozy i/lub chlodzenia klosza oraz ewentualnie w elementy do chlodzenia sprezonego gazu doprowadzanego do zbiornika cisnieniowego.Zbiornik cisnieniowy otaczajacy wspólsrodkowo w niewielkiej odleglosci klosz korzystnie jest zao¬ patrzony w przylegajacy z zewnatrz uklad rur chlodzacych.Uklad rur chlodzacych umieszczony jest we¬ wnatrz naczynia cisnieniowego i jest wspólsrodko- wy z chlodzonym kloszem oraz zbudowany jest z pretów chlodzacych, na przyklad w ksztalcie U, zamocowanych i przeprowadzonych gazoszczelnie przez" dno i/lub pokrywe zbiornika cisnieniowego. 2 Uklad rur chlodzacych wewnatrz zbiornika cisnie¬ niowego jest w postaci zwojów chlodzacych ota¬ czajacych wspólsrodkowo klosz i polaczony jest z chlodziarka.Elementy sluzace do wstepnego nagrzewania sa umieszczone ewentualnie wewnatrz zbiornika ci¬ snieniowego i na zewnatrz klosza w odleglosci od klosza nie wiekszej niz odleglosc ukladu rur chlodzacych od zbiornika cisnieniowego.Elementy do wstepnego nagrzewania podlozy w postaci pretów stanowia ogrzewane elektrycz¬ nie elementy w postaci pretów usytuowanych w zbiorniku cisnieniowym na zewnatrz klosza rów¬ nolegle do pionowo zorientowanych podlozy. Prety grzejne sluzace do wstepnego nagrzewania usta¬ wione sa promieniowo do przyporzadkowanych im podlozy w postaci pretów i symetrycznie wzgle¬ dem osi zbiornika reakcyjnego.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladach wykonania na rysunku fig. 1 i 2.Podstawa 1 w postaci plyty ze srebra posiada pewna ilosc obwodów, w których sa gazoszczelnie umieszczone dysze doprowadzajace 2 dla swiezego gazu reakcyjnego i dysze odprowadzajace 3 dla zuzycia gazu reakcyjnego, jak równiez wykonane jako elektrody doprowadzajace prad uchwyty 4 dla podlozy 5 w postaci pretów krzemowych. W przypadku, gdy uchwyty 4 wykonane sa w posta¬ ci elektrod doprowadzajacych, pobierany ze zró¬ dla pradu 6, prad do podlozy 5, sluzacy do na- 98 13198 131 grzewania tych pretów, miedzy elektroda i pod¬ stawa 1 musi byc stworzona odpowiednia izolacja elektryczna, przez zastosowanie izolujacego elek¬ trycznie materialu usczzelniajacego.Z drugiej strony, obydwa podloza sa po stronie niezamocowanej w uchwytach 4, uzupelnione mo¬ stkiem 7 z zaroodpornego materialu przewodzace¬ go, zwlaszcza z grafitu pokrytego krzemem o wy¬ sokiej czystosci w celu zamkniecia obwodu pradu.Przestrzen reakcyjna z podlozami 5 jest od dolu ograniczona podstawa 1 i od góry kloszem 8 na¬ sadzonym na podstawe 1. W celu uzyskania gazo¬ szczelnego polaczenia miedzy podstawa 1 i klo¬ szem 8, calosc znajduje sie w autoklawie 9 ze zdejmowana pokrywa 10 i odpornym na cisnienie oknem grawitacyjnym 11. Doprowadzenie do au¬ toklawu 9 sprezonego gazu powodujacego gazo¬ szczelne polaczenie klosza 8 i podstawy 1, w szcze¬ gólnosci azotu, odbywa sie przez zawór 12.Korzystne jest, gdy urzadzenie sprzezone jest z urzadzeniem chlodzacym, które utrzymuje spre¬ zony gaz znajdujacy sie w zbiorniku w tak ni¬ skiej temperaturze, ze wprowadzany do autokla¬ wu 9, powoduje on znaczne chlodzenie klosza 8.Klosz 8 z reguly wymaga chlodzenia podczas pra¬ cy, gdy jego temperatura nie powinna byc wyz¬ sza niz od 600°C (przy zastosowaniu w charakte¬ rze gazu reakcyjnego SiH) i do 900°C (przy za¬ stosowaniu w charakterze gazu reakcyjnego SiCU lub SiHCb). Poniewaz ze wzgledu na oszczednosc i lepsze wykorzystanie gazu reakcyjnego, jak rów¬ niez wobec wysokiego kosztu wytwarzania klosza sluzacego do osadzania materialu pólprzewodniko¬ wego z fazy gazowej, podloza znajduja sie w po¬ blizu scianek klosza, zawsze ma miejsce nagrze¬ wanie sie klosza.Zastosowanie chlodzonego gazu sprezonego moze oczywiscie przeciwdzialac nagrzewaniu sie klosza.Jesli proces osadzania trwa dluzszy czas, wyko¬ rzystuje sie przeplywajacy przez autoklaw 9 ochlodzony gaz sprezony, który przy wychodzeniu z autoklawu przepuszczany jest przez uklad roz¬ prezony, w ten sposób, ze sprezony gaz gromadzi sie dla osiagniecia wymaganego docisku klosza 8 do podstawy 1. Sprezony gaz moze byc, na przy¬ klad doprowadzany do autoklawu 9 chlodzonym przewodem. Korzystne jest zwlaszcza, gdy auto¬ klaw jest bezposrednio sprzezony z ukladem chlo¬ dzacym.Taki zestaw przedstawiony jest na fig. 1. Na zewnetrznej sciance autoklawu 9 otaczajacego wspólsrodkowo, przy zachowaniu niewielkiego od¬ stepu klosz 8, umieszczone sa na róznych wyso¬ kosciach klosza 8 wspólsrodkowo z nim pierscie¬ nie chlodzace lub krótkie zwoje chlodzace 13, 14 i 15, przez które podczas pracy zestawu przeply¬ wa odpowiedni czynnik chlodzacy o niskiej tem¬ peraturze.Przy ustawieniu podlozy jak pokazano na figu¬ rach, najbardziej goraca bedzie, zgodnie z wyna¬ lazkiem, czesc scianki klosza .lezaca bezposrednio ponizej mostków chlodzacych i dlatego tam za¬ lecane jest szczególnie intensywne chlodzenie.Zwoje chlodzace 13, 14 i 15 moga byc równiez umieszczone wewnatrz autoklawu 9. Jest to rów¬ noznaczne z odpowiednim wzrostem intensywnosci chlodzenia, ale jednoczesnie oznacza wzrost zuzy- - cia materialu uszczelniajacego.Oprócz chlodzenia klosza 9 podczas pracy, w po- czatkowej fazie nagrzewania pradem istotna role odgrywa wstepne podgrzewanie podlozy 5, gdy podloza wykonane sa z materialu pólprzewodniko¬ wego o wysokiej czystosci, zwlaszcza z krzemu.W takim wypadku na podloza 5 jest poczatkowo io podawane wyzsze napiecie grzejne, niz to które jest stosowane podczas wlasciwego osadzania. Jed nakze jednoczesnie podloza sa sprzegane ze zród¬ lem promieniowania cieplnego, które podczas wla¬ sciwego osadzania nie jest juz potrzebne.Urzadzenie wedlug wynalazku wyposaza sie rów¬ niez w elementy do wstepnego podgrzewania po¬ dlozy w postaci pretów, przy czym zaleca sie, aby byly one umieszczone wewnatrz przestrzeni auto¬ klawu 9, do której wprowadzany jest gaz sprze- zony. Przy tym dazy sie do mozliwie niewielkie¬ go oddalenia miedzy podlozem 5 i urzadzeniem do ogrzewania go, na przyklad pretem grzejnym dla kazdego podloza 5, co jednak napotyka istotne ograniczenie, jako ze w celu utrzymania czystosci osadzanego materialu pólprzewodnikowego odleg¬ losc wewnetrznej scianki klosza 8 i podlozy 5 nie moze byc mniejsza niz 5 cm. Celowe jest równiez, gdy ilosc pretów grzejnych jest równa ilosci pre¬ tów — podlozy 5, z ustawieniem pretów grzejnych 16 widzianych od strony osi glównej, bezposrednio za podlozami 5. Odpowiedni uklad pokazany jest na fig. 2. Prety grzejne oznaczono numerem 16.Ich górne konce sa zamocowane w plaszczu auto¬ klawu 9, a one same sa ustawione wspólosiowo z kloszem 8. Niezbedny pret grzejny, wylaczony podczas wlasciwego procesu osadzania, jest do nich doprowadzany izolowanymi przewodami elektrycz¬ nymi poprowadzonymi przez plaszcz autoklawu 9.Dzialanie pretów grzejnych 16 ma miejsce pod- 40 czas obecnosci w autoklawie 9 sprezonego gazu.Ponadto w zestawie wedlug wynalazku pokaza- rym na fig. 2 przewidziane sa prety chlodzace 17 w ksztalcie U, przez które przeplywa czynnik chlodzacy, poprowadzone przez pokrywe 10 auto- 45 klawu od góry w okolice chlodzonego klosza. Rów¬ niez i tutaj pozadany jest uklad wspólsrodkowy.Prety chlodzace 17 sa celowo umieszczone mie¬ dzy pretami grzejnymi 16 i znajduja sie w bez¬ posrednim sasiedztwie scianki klosza 8. so inne rozwiazanie elementów chlodzacych stano¬ wi nawinieta wspólsrodkowo na klosz 8 rura chlo¬ dzaca, która zamocowana jest na pokrywie lub na dnie autoklawu 9. Elementy sluzace do wstepnego nagrzewania, na przyklad prety grzejne, sa wów- 59 czas umieszczone wewnatrz skretki chlodzacej i na zewnatrz klosza 8. Na rysunku zostalo ono pomi¬ niete.Zasilanie rury chlodzacej 17 wzglednie wspom¬ nianej skretki chlodzacej przeplywajacym czynni- 60 kiem chlodzacym mozliwe jest róznymi sposobami.Czesto wystarcza podlaczenie do wodociagu. Szcze¬ gólnie intensywne chlodzenie osiaga sie przy za¬ stosowaniu zamknietego obiegu chlodzenia przez sprezanie i adiabytyczne rozprezanie doprowadzo- 65 nego do niskiej temperatury latwo parujacego98 131 czynnika chlodzacego jak NHs,. CCI2F2 i innych substancji stosowanych w chlodnictwie. Tutaj rów¬ niez mozna uzyskac latwa regulacje, jesli w naj¬ bardziej goracym miejscu zewnetrznej scianki klo¬ sza umiesci sie czujnik regulacyjny, na przyklad 5 termoelement lub bolometr i przy - jego pomocy reguluje sie chlodziarke, z która polaczony jest umieszczony wewnatrz autoklawu 9 uklad chlo¬ dzacy, wykonany w szczególnosci z rury miedzia¬ nej lubsrebrnej. 10 PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do wytwarzania elementarnego krzemu wydzielanego z fazy gazowej, skladajace 15 sie z plyt lub podstawy talerzowej oraz klosza kwarcowego lub ze szkla nalozonego szczelnie na podstawe, w którym srebrne plyty lub srebrna ta¬ lerzowa podstawa oraz klosz z kwarcu lub ze szkla umieszczone sa wewnatrz zbiornika cisnie- 20 niowego, przy czym podczas procesu wydzielania sie krzemu, zbiornik cisnieniowy jest zamkniety i napelniony gazem obojetnym zwlaszcza azotem pod takim cisnieniem, ze mimo obecnosci gazu reakcyjnego, we wnetrzu jego nastepuje gazo- 25 szczelne zamkniecie miedzy podstawa i krawedzia klosza z kwarcu lub ze szkla wedlug patentu nr 93312, znamienne tym, ze zbiornik cisnieniowy zao¬ patrzony jest w elementy sluzace do wstepnego nagrzewania podlozy (5) i/lub chlodzenia klosza 30 (8).
2. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ma elementy do chlodzenia sprezonego gazu doprowadzanego do zbiornika cisnieniowego.
3. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 2, znamien- 35 ne tym, ze zbiornik cisnieniowy otaczajacy wspól- sródkowo w niewielkiej odleglosci naczynie reak¬ cyjne jest zaopatrzony w przylegajacy z zewnatrz uklad rur chlodzacych.
4. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze uklad rur chlodzacych usytuowany jest we¬ wnatrz zbiornika cisnieniowego, wspólsrodkowy z chlodzonym kloszem (8).
5. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze uklad rur chlodzacych wewnatrz naczynia ci¬ snieniowego stanowia prety chlodzace (17), w ksztalcie U, zamocowane gazoszczelnie w dnie i/lub pokrywie (10) zbiornika cisnieniowego.
6. 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze uklad rur chlodzacych wewnatrz zbiornika ci¬ snieniowego ma postac zwojów chlodzacych, ota¬ czajacych wspólsrodkowo klosz (8).
7. 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 5 albo 6, znamien¬ ne tym, ze uklad rur chlodzacych jest polaczony z chlodziarka.
8. 8. tJrzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze elementy sluzace do wstepnego nagrzewania sa umieszczone wewnatrz zbiornika cisnieniowego i na zewnatrz klosza (8) w odleglosci od klosza (8) nie wiekszej niz odleglosc ukladu rur chlodzacych od zbiornika cisnieniowego.
9. 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze elementy do wstepnego nagrzewania podlozy (5) stanowia ogrzewane elektrycznie elementy w po¬ staci pretów grzejnych (16) usytuowane w zbior¬ niku cisnieniowym na zewnatrz klosza (8) równo¬ legle do pionowo umieszczonych podlozy (5):
10. 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze prety grzejne (16) sluzace do wstepnego nagrze¬ wania, ustawione sa promieniowo do przyporzad¬ kowanych im podlozy (5) w postaci pretów i sy¬ metrycznie wzgledem osi klosza. -^^h-U-C^ c ~~—¦ c—^\ f—a^*— 10 a^£- PL