Устройство для создания газового и теплового барьеров в многозоннб1х установках

 

О П И С А Ы И Е 379641

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Ме

М. Кл. С 21d 1/74

Заявлено 04.Ill.1971 (№ 1629277/26-25) с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 20Л т/.1973. Бюллетень 1ч" 20

Дата опубликования описания 18ХП.1973

Комитет оо делам иаобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.02(OSS.S) Авторы изобретения В. А. Коненков, В. Г. Зеленин, Б. А. Суходаев и Л. Н. Захапов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГАЗОВОГО И ТЕПЛОВОГО

БАРЬЕРОВ В МНОГОЗОННЫХ УСТАНОВКАХ

Изобретение относится к устройствам для образования газового и теплового барьеров и может быть использовано в установках для термохимической обработки изделий и материалов в электронной технике.

В установках методического действия, совмещающих в одном непрерывном цикле обработки несколько технологических операций, например отжиг и травление подложек в первой технологической зоне, наращивание эпитаксиальных слоев во второй зоне, осаждение диэлектрических пленок на эпитаксиальные структуры в третьей зоне, качество полученных структур определяется составом газовой среды и температурой подложек. Поэтому необходимо обеспечить средство, эффективно предотвращающее смешивание газов, а также создать резкий температурный градиент между двумя смежными зонами.

Известно устройство для создания газового и теплового барьеров, применяемое в высокотемпературной двухзонной конвейерной печи, содержащее средство для наддува газа, выполненное в виде тороидального коллектора с отверстиями, и каналы для отсоса газа, образованные пластинами с центральным отверстием. Тороидальный коллектор и пластины охватывают конвейерную ленту с обрабатываемыми деталями. Пластины выполнены водоохла>кдаемыми, они представляют собой радий циойные экраны, выполняющие роль теплового барьера. Однако при использовании в качестве средства для наддува тороидального коллектора со свободным истечением газа из отверстий невозможно создать достаточно надежную газовую завесу для предотвращения миграции газа из одной зоны в другую.

Цель изобретения — повышение надежно10 сти устройства.

Цель достигается тем, что средством для наддува газа является газовый коллектор из нескольких камер, выполненных пз профилированных пластин, которые образуют на вы15 ходе систему сопло — диффузор — сопло.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для создания газового и теплового барьеров в сборке с муфелями двухзонной печи;

20 на фиг. 2 — предлагаемое устройство, вид спереди по линии перемещения обрабатываемых изделий; на фиг. 3 — вид по стрелке А на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез по Б — Б на фиг. 2.

Предлагаемое устройство выполнено из не25 ржавеющей стали в виде съемной секции.

Устройство разделяет водоохла>кдаемый муфель 1 печи на две температурные зоны Тт и

Т>, заполненные различными газами соответственно, например Hq+SIC14 и Hq+SIH4+

+СО,.

379647

Я

Для подачи рабочего газа в каждую из зон имеются распределители устройства 2, 3, соединенные с трубами 4, 5. Для удаления продуктов реакции из зон Т и Т предназначены коллекторы 6, 7, которые соединены с выходными трубами 8, 9. Внутри муфеля 1 печи размещен транспортер 1 для перемещения обрабатываемых изделий 11 вдоль муфеля.

Корпус 12 устройства для создания газового и теплового барьеров выполнен сварным и с помощью пластин 18 — 20 разделен на семь кольцевых камер 21 — 27. Каждая пластина имеет центральное отверстие 28, профиль которого соответствует профилю механизма перемещения с обрабатываемыми изделиями.

Профилированные пластины 15 — 18 изогнуты так, что пластины 15, 16 образуют камеру 28, а пластины 17, 18 — камеру 25, которые в ооласти центрального отверстия 28 переходят в сопла 29, 30. Пластины 16, 17 образуют камеру 24, которая в области центрального отверстия переходит в диффузор 81.

В камеры 28, 25 по трубке 82 через отверстия ЗЗ, 84 в коллекторе 85, расположенном в основании 86 теплового и газового барьера, подается газ — водород, используем ый в системе для наддува газового барьера. В камеру 24 газ подается по трубке 87 через отверстие 88 в основании газового барьера. Внутри камер 23, 24, 25 имеются перфорированные перегородки 89, 40, 41, предназначенные для равномерного распределения газа по камерам. Пластины 14, 15, 18, 19 и перфорированные перегородки 42, 43 образуют кольцевые камеры 22, 26, из которых производится отсос газа с помощью газового эжектора 44, соединенного через вентиль 45, трубу 46, коллектор 47 и отверстия 48, 49 с камерами.

К перегородкам 42, 43 приварены пластины

50, 51, разделяющие пополам канал отсоса газа между пластинами 14, 15 и 18, 19. Отсасываемый газ посту ахает в камеры 22, 26 через отверстия 52, 53, 54, 55 в перфорированных перегородках. Боковые пластины 13, 14 и 19, 20 образуют кольцевые камеры 21, 27, в которых циркулирует охла кдающая вода. Трубки 56, 57 и отверстия 58, 59 в корпусе 12 служат для подвода и отвода охлаждающей воды из камер 21, 27, соединенных между собой с помощью канала 60 с отверстиями 61, 62. Газовый и тепловой барьер устанавливается в разборном муфеле 1, уплотнение его осуществляется с помощью колец 68, 64 из вакуумной резины.

При включении газового барьера в работу газ под давлением по трубкам 32, 87 через отверстия 88, 84, 88 поступает в камеры 28, 25, 24, имеющие на выходе, соответственно, сопла 29, 80 и диффузор 31. Выходное сечение сопел, и входной щели диффузора мало, а объем камер сравнительно велик, поэтому истечение газа из сопел и входной щели 65 диффузора по всему периметру равномерно и давление в камерах 28, 25, 24 уменьшается незначительно в течение рассматриваемого

45 промежутка времени. Из камеры 24 газ через входную щель 65 поступает в диффузор 31, в котором происходит торможение газового потока и преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления.

Таким образом, в области диффузора 31 давление немного больше, чем в рабочих зонах Т и Т, Образовавшаяся «газовая пробка» надежно отделяет зону Т> от Т . При этом газ, истекающии из сопел 29, 30 с большой скоростью, отклоняется в противоположные стороны, образуя газовую завесу.

Одновременно в результате разрежения, создаваемого эжектором 44, из камер 22, 26 производится отсос газа, подаваемого на наддув из сопел 29, 80 и диффузора 31, а также из рабочих зон печи по каналам, образованным пластинами 14, 50, 15 и 18, 51, 19. Разрежение, создаваемое в камерах 22, 26, должно быть таким, чтобы скорость отсасываемого газа была примерно ранна скорости, с которой газ поступает из рабочих зон 7, и Т и из зоны наддува в газовом барьере. Потоки газа, поступающего из сопел и диффузора, и потоки газа в зонах отсоса предотвращают перетекание газа из зоны Т> в зону Т>, а также перетекание газа из зоны наддува в рабочие зоны. Кроме того, исключается возможность лучистого и конвективного переноса тепла из зоны Т в зону Т . Газовый и тепловой барьер может действовать несколько иначе (без изменения конструкции): камера 24, связанная с диффузором, может быть соединена с отсасывающим устройством, тогда дополнительно отсос газа происходит между соплами 29, 80. При этом количество сопел и камер отсоса между ними может быть больше двух, и газовый барьер представляет собой простое чередование сопел и каналов газа, что не вносит принципиальных изменений в изобретение.

Предлагаемое устройство для образования газового и теплового барьеров испытано и использовано в установке непрерывного действия для осаждения диэлектрических пленок нитрида кремния на эпитаксиальные структуры.

Предмет изобретения

Устройство для создания газового и теплового барьеров в многозонных установках для обработки изделий, содержащее корпус и стенки с проходом для транспортного средства с изделиями, между которыми вокруг транспортного средства расположен газовый коллектор, причем стенки выполнены полыми для циркуляции хладагента, отлача ощееея тем, что, с целью повышения надежности устройства, газовый коллектор состоит из нескольких камер, выполненных из профилированных пластин, которые образуют на выходе из камер систему сопло — диффузор— сопло.

379647

22 Ы 4д Л 25 2д

Составитель Н. Преображенская

Редактор Э. Мельниченко Техред Л. Грачева Корректор Е. Михеева

Заказ 1916/15 Изд. № 1503 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС1

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2