ДОЗАТОР ГОМОГЕННОЙ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ Российский патент 2004 года по МПК G01F11/28 

Изобретение относится к устройствам для образования паровой и парогазовой смеси, используемой при высокотемпературной обработке изделий в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известно устройство для получения парогазовой смеси, выполненное в виде сосуда, служащего одновременно резервуаром для испаряемой жидкости (реагента) и камерой испарения, снаружи сосуда имеется нагреватель, который поддерживает определенный температурный режим реагента. В верхней части сосуда находится патрубок, через который пар отводится в реакционную зону, предварительно смешиваясь с газом-носителем. (Основы технологии кремниевых интегральных схем. Окисление. Диффузия. Эпитаксия/ Под редакцией Р.Бургера и Р.Донована. Перевод с английского / Под редакцией В.Н.Мардюкевича и Ф.П. Пресса. - М.: Мир, 1969, с. 180, фиг.4.15)

Данное устройство имеет ряд недостатков, к основным из которых относятся: большая инерционность, т. к. нагревается весь объем реагента в сосуде; зависимость расхода и концентрации паров от температуры подаваемого газа в зоне их смешивания; низкая воспроизводимость получаемых параметров обрабатываемых изделий в одном и последующих процессах, зависящих от объема испаряемого реагента, находящегося в сосуде, и особенно при очень малых или больших по времени процессах.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является дозатор гомогенной парогазовой смеси (а.с. 473903 "Дозатор гомогенной парогазовой смеси", авторы И.П.Канорушкин, Ю.И.Прохоров и А.А.Осипов, G 01 F 11/28, опубликовано 14.06.75) содержащий резервуар с реагентом, нагреватель, размещенный во внутренней трубке, систему регулирования температуры, камеру испарения с патрубками, причем камера испарения образована двумя эксцентрично расположенными одна в другой трубками, образующими щелевой переменного поперечного сечения капиллярный зазор вдоль трубок.

Такая конструкция исключает влияние температуры подаваемого газа на расход реагента и состав парогазовой смеси, т.е. позволяет образовывать однородный состав парогазовой смеси при проведении процессов с любой длительностью по времени и от процесса к процессу.

Одним из недостатков этого дозатора является низкая надежность в работе, т.к. при заполнении капиллярного зазора переменного поперечного сечения реагентом, он не позволяет получать равномерное "пузырчатое" кипение из-за того, что кварцевые трубки не имеют по своей поверхности активных центров парообразования.

При поступлении реагента из резервуара в камеру испарения за счет "капиллярных" сил он перемещается вдоль капиллярного зазора в места с минимальным зазором между внутренней трубкой и внешней, где, соприкасаясь с горячей стенкой внутренней трубки с нагревателем, прогревается и закипает.

Так как стенки трубок не имеют достаточного количества активных центров парообразования, то реагент прогревается выше критической температуры, т.е. выше температуры абсолютного кипения реагента, и поэтому кипение носит "взрывной" характер.

"Взрывной" характер кипения нарушает стабильность работы дозатора за счет вытеснения части реагента в резервуар, а также приводит к поломке внутренней трубки с нагревателем, поскольку "взрывное" кипение происходит в щели между трубками.

При поломке внутренней трубки реагент попадает на спираль нагревателя, и в итоге происходит выход из строя самого дозатора, загрязнение парогазовой смеси, а следовательно, реактора и обрабатываемых в нем изделий.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности работы дозатора и получении воспроизводимых прецизионных параметров.

Поставленная задача решается в дозаторе гомогенной парогазовой смеси, содержащем резервуар с реагентом, нагреватель, размещенный во внутренней трубке, систему регулирования температуры, камеру испарения с патрубками, причем камера испарения образована двумя эксцентрично расположенными одна в другой трубками, образующими щелевой переменного поперечного сечения капиллярный зазор вдоль трубок, причем в капиллярном зазоре в нижней части поверхности внутренней трубки по всей ее длине нанесены капиллярные каналы с острошероховатой внутренней поверхностью.

Указанные признаки позволяют достичь технического результата, заключающегося в повышении надежности и качества работы дозатора.

На рисунке изображен предложенный дозатор.

Дозатор гомогенной парогазовой смеси состоит из резервуара с реагентом 1, нагревателя 2, размещенного во внутренней трубке 3, системы регулирования температуры 4, камеры испарения 5 с патрубками 6.

Камера испарения 5 образована двумя эксцентрично расположенными одна в другой трубками разного диаметра, причем внутренняя трубка 3 с нагревателем 2 лежит на внутренней поверхности наружной трубки 7 в нижней ее части, образующими щелевой переменного поперечного сечения капиллярный зазор вдоль трубок. В капиллярном зазоре в нижней части поверхности внутренней трубки нанесены по всей ее длине капиллярные каналы 8 с острошероховатыми внутренними стенками 9, которые, в свою очередь, являются активными центрами парообразования и усиливают эффект капиллярных сил при заполнении канала реагентом.

Дозатор работает следующим образом.

Реагент из резервуара попадает в капиллярный зазор между внутренней и внешней трубками, встречаясь с горячей острошероховатой поверхностью стенок капиллярных каналов внутренней трубки, за счет капиллярных сил быстро их заполняет, прогревается с трех сторон канала и закипает на большом количестве активных центрах парообразования, создавая равномерное безынерционное "пузырчатое" кипение, чем исключается "взрывное" кипение, а следовательно, и поломка дозатора и за счет этого повышается надежность его в работе.

Расположение внутренней трубки в нижней части внешней трубки устраняет застой реагента в дозаторе при его выключении.

Для получения парогазовой смеси в камеру испарения 5 подается газ через патрубок 6, который, проходя через камеру испарения, прогревается, смешиваясь с парами реагента, образуя необходимую смесь.

Равномерность кипения реагентов в дозаторе в любом интервале времени позволяет получать прецизионные параметры на обрабатываемых изделиях, а следовательно, повышается качество параметров обрабатываемых изделий.

Предложенная конструкция дозатора, обеспечивает его безотказную работу в любом интервале времени более 1 года, в то время как срок службы дозатора, взятого за прототип, составляет от 0,5 до 6 месяцев.

Изобретение относится к средствам для образования паровой и парогазовой смеси, используемой при высокотемпературной обработке изделий в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем. Дозатор гомогенной парогазовой смеси содержит резервуар с реагентом, нагреватель, размещенный во внутренней трубке, систему регулирования температуры, камеру испарения с патрубками, образованную двумя эксцентрично расположенными одна в другой трубками, образующими щелевой переменного поперечного сечения капиллярный зазор вдоль трубок. В капиллярном зазоре в нижней части поверхности внутренней трубки нанесены по всей ее длине капиллярные каналы с острошероховатой внутренней поверхностью. Такая конструкция дозатора позволяет повысить надежность его работы и получать воспроизводимые прецизионные параметры обрабатываемых изделий. 1 ил.

Дозатор гомогенной парогазовой смеси, содержащий резервуар с реагентом, нагреватель, размещенный во внутренней трубке, систему регулирования температуры, камеру испарения с патрубками, образованную двумя эксцентрично расположенными одна в другой трубками, образующими щелевой переменного поперечного сечения капиллярный зазор вдоль трубок, отличающийся тем, что в капиллярном зазоре в нижней части поверхности внутренней трубки нанесены по всей ее длине капиллярные каналы с острошероховатой внутренней поверхностью.