УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C30B15/00 C30B15/32 

Изобретение относится к получению полупроводниковых материалов, в частности к получению стержней поликристаллического кремния как исходного сырья для выращивания монокристаллов кремния.

Известна конструкция установки для получения поликристаллов кремния "Поликристалл" 24-3-01, содержащая реактор, выполненный в виде герметичного цилиндрического сосуда, внутри которого на нижнем днище расположены токовводы, на которых в узлах крепления вертикально установлены основы для выращивания на них поликристаллов кремния. Верхняя часть камеры сделана съемной. Установка основ на токовводы и выгрузка стержней производится вручную при снятом корпусе.

Недостатком является возможность изгиба вертикально расположенных основ при выращивании поликристаллического кремния с последующим соприкосновением их друг с другом, что вызывает короткое замыкание. Кроме того, при остывании выращенных стержней может произойти их растрескивание и при ручной выгрузке разрушение стержней с засорением зоны выращивания, что увеличивает время и трудоемкость цикла подготовки установки к следующему выращиванию.

Известна также конструкция установки для получения поликристаллического кремния, содержащая разъемный реактор, установленный на опорной конструкции, систему электроснабжения и подачи компонентов. Реактор представляет собой вертикальный герметичный цилиндрический сосуд, состоящий из цилиндрической обечайки и двух днищ. В цилиндрической обечайке расположены окна. Подвижная часть реактора выполнена в виде крышек окон, при открытии которых образуется погрузочно-разгрузочная зона с доступом во внутреннюю полость. На верхней стенке реактора размещены токовводы с узлами крепления основ, на которые подвешиваются основы для выращивания на них стержней поликристаллического кремния методом водородного восстановления хлорсиланов. Подача и установка основ на токовводы производится через окна вручную. Через эти же окна производят выгрузку выращенных стержней после их остывания путем обламывания мест подвески токовводов и поочередного удаления вручную из полости реактора (см. А.Я. Ношельский. "Производство полупроводниковых материалов" М. Металлургия, 1989, с. 125).

Данная конструкция принята за прототип.

Недостатками известной конструкции являются большая трудоемкость одиночной подачи основ для выращивания, снятия и укладки выращенных стержней. Возможно загрязнение и повреждение основ для выращивания при загрузке, что вызывает получение некачественного кремния.

Сущность изобретения заключается в том, что установка для получения стержней поликристаллического кремния, содержащая разъемный реактор, часть которого с размещенными на ее верхней стенке токовводами с узлами крепления основ установлена на опорной конструкции, а другая ее часть выполнена подвижной относительно первой части с образованием погрузочно-разгрузочной зоны, системы электропитания и подачи компонентов, снабжена контейнером с гнездами, выполненным в соответствии с размещением токовводов, и средством ориентации его в погрузочно-разгрузочной зоне и вертикального перемещения.

Опорная конструкция выполнена в виде вертикальной стойки, реактор выполнен с горизонтальным разъемом и его верхняя часть неподвижно закреплена на стойке, которая снабжена направляющими, на которых установлен подъемник с замковым устройством, выполненным с возможностью сцепления с нижней частью реактора и контейнером. Кроме того, гнезда контейнера снабжены донными амортизаторами.

Новым является то, что установка снабжена контейнером с гнездами, выполненными в соответствии с размещением токовводов, и средством ориентации его в погрузочно-разгрузочной зоне и вертикального перемещения. Опорная конструкция выполнена в виде вертикальной стойки, реактор выполнен с горизонтальным разъемом и его верхняя часть неподвижно закреплена на стойке, которая снабжена направляющими, на которых установлен подъемник с замковым устройством, выполненным с возможностью сцепления с нижней частью реактора и контейнером, кроме того, гнезда контейнера снабжены донными амортизаторами.

За счет снабжения установки контейнером с гнездами, выполненными в соответствии с размещением токовводов и средствами ориентации в погрузочно-разгрузочной зоне и вертикального перемещения, обеспечивается возможность одновременной подачи основ в погрузочную зону, ориентации их по отношению к токовводам, исключается возможность загрязнения и повреждения основ, повышается тем самым качество получаемого кремния. Кроме того, уменьшается трудоемкость разгрузочных работ за счет одновременного удаления выращенных стержней поликристаллического кремния из зоны разгрузки. Одновременно исключается возможность загрязнения погрузочно-разгрузочной зоны в случае разрушения стержней.

Были проанализированы различные варианты расположения плоскости разъема реактора, а соответственно и расположения погрузочно-разгрузочной зоны. Например, корпус реактора имеет разъем в вертикальной плоскости, контейнер при этом может быть составным, погрузочно-разгрузочная зона расположена сбоку установки и др. Анализ показал, что наиболее оптимальным является выбранный вариант, при котором реактор выполнен с горизонтальным разъемом, опорная конструкция в виде вертикальной стойки, закрепление верхней части реактора на стойке, которая снабжена направляющими, на которых установлен подъемник с замковым устройством, выполненный с возможностью сцепления с нижней частью реактора и контейнером, что позволяет образовать погрузочно-разгрузочную зону снизу установки, обеспечивая удобство удаления отстыкованной подъемником нижней части корпуса реактора, подвода контейнера под выращенные стержни, ориентации его и подъема с последующей разгрузкой, а также для обслуживания реактора с целью подготовки его к следующему циклу выращивания. Снабжение гнезд контейнера донными амортизаторами позволяет уменьшить возможность разрушения выращенных стержней при их разгрузке и удалении из зоны выращивания.

Все другие варианты выполнения разъема реактора, а следовательно расположения погрузочно-разгрузочной зоны усложняют уплотнительные элементы, усложняют конструкцию контейнера, увеличивают трудоемкость и снижают надежность работы установки.

На фиг. 1 изображена установка для получения стержней поликристаллического кремния, общий вид; на фиг. 2 контейнер с основами в положении загрузки; на фиг. 3 контейнер с основами перед загрузкой; на фиг. 4 контейнер на подъемнике в момент разгрузки; на фиг. 5 контейнер на тележке со стержнями после разгрузки.

Установка для получения стержней поликристаллического кремния включает в себя разъемный реактор 1, вертикальную стойку 2, контейнер 3, подъемник 4, систему подачи компонентов 5, транспортировочную тележку 6. Верхняя часть 7 реактора 1 закреплена неподвижно на вертикальной стойке 2, нижняя часть 8 реактора 1 выполнена подвижной. Подъемник 4 установлен на направляющих 9 стойки 2 и замковым устройством 10 сцепляется с нижней частью реактора 8 или с контейнером 3. В верхней части 7 реактора размещены токовводы 11 с узлом крепления основ 12. Контейнер 3 имеет гнезда 13 с донными амортизаторами 14, размещенными в соответствии с размещением токовводов 11. К нижней части реактора 8 подведены магистрали подачи компонентов от блока подачи компонентов 5 и магистрали удаления газообразных и жидких продуктов реакции. Установка имеет площадку обслуживания 15.

Установка работает следующим образом. Перед началом процесса в положении загрузки контейнер 3 с установленными в гнезда 13 основами 6 подвозится на тележке 6 к реактору 1, от которого отстыковывается нижняя часть 8, ориентируется и при помощи подъемника 4 поднимается вверх в положение загрузки. Аппаратчик, находящийся на площадке обслуживания 15, производит установку основ 16 в узлы крепления 12 на токовводы 11. После чего контейнер 3 подъемником 4 опускается на тележку 6 и увозится. Нижняя часть 8 подвозится под реактор 1, подъемником 4 поднимается и стыкуется с верхней частью 7. Производится процесс выращивания стержней поликристаллического кремния методом водородного восстановления хлорсиланов, после завершения которого отстыковывается нижняя часть реактора 8, подъемником 4 опускается на тележку 6 и отвозится в сторону. Контейнер 3 на тележке 6 подвозится под реактор 1 и подъемником 4 поднимается в положение разгрузки до контакта нижних концов выращенных стержней 17 с донными амортизаторами 14 гнезд 13 контейнера 3. Аппаратчик, обходя реактор 1 по площадке обслуживания 15, поочередно отделяет от токовводов 11 стержни поликристаллов кремния 17, которые остаются зафиксированными в гнездах 13 контейнера 3. Затем контейнер 3 со стержнями поликристаллов кремния 17 опускается подъемником 4 вниз на тележку 6 и убирается из погрузочно-разгрузочной зоны.

Использование: изобретение относится к получению полупроводниковых материалов, в частности к получению стержней поликристаллического кремния как исходного материала для выращивания монокристаллов кремния. Сущность изобретения: установка включает в себя разъемный реактор, вертикальную стойку, контейнер, подъемник, систему подачи компонентов, транспортировочную тележку. Верхняя часть реактора закреплена неподвижно на вертикальной стойке, нижняя часть реактора выполнена подвижной. Подъемник установлен на направляющих стойки и замковым устройством сцепляется с нижней частью реактора или с контейнером. В верхней части реактора размещены токовводы с узлами крепления основ. Контейнер имеет гнезда с донными амортизаторами, размещенными в соответствии с размещением токовводов. К нижней части реактора подведены магистрали подачи компонентов от блока подачи компонентов и магистрали удаления жидких и газообразных продуктов реакции. Установка имеет площадку обслуживания. Загрузка реактора производится поднятием подъемников контейнера с установленными в гнезда основаниями. Аппаратчик, находящийся на площадке обслуживания, производит установку основ в узлы крепления на токовводы. После чего нижняя часть подводится под реактор подъемником, поднимается и стыкуется с верхней частью. Производится выращивание стержней поликристаллического кремния методом водородного восстановления хлорсиланов. Разгрузка производится в гнезда контейнера. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка для получения стержней поликристаллического кремния, содержащая разъемный реактор, часть которого с размещенными на ее верхней стенке токовводами с узлами крепления основ установлена на опорной конструкции, а другая его часть выполнена подвижной относительно первой части с образованием погрузочно-разгрузочной зоны, системы электропитания и подачи компонентов, отличающаяся тем, что она снабжена контейнером с гнездами, выполненными в соответствии с размещением токовводов, и средством ориентации его в погрузочно-разгрузочной зоне и вертикального перемещения. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что опорная конструкция выполнена в виде вертикальной стойки, реактор выполнен с горизонтальным разъемом и его верхняя часть неподвижно закреплена на стойке, которая снабжена направляющими, на которых установлен подъемник с замковым устройством, выполненным с возможностью сцепления с нижней частью реактора и контейнером. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что гнезда контейнера снабжены донными амортизаторами.