Затвор реактора для газовой эпитаксии Советский патент 1991 года по МПК C30B25/08 

Изобретение относится к затвору реактора, предназначенного для нанесения монокристаллических слоев полупроводниковых материалов на монокристаллические подложки, у которого вращение подложкодержателя осуществляют при помощи зубчатой передачи, а для экранирования торцовой поверхности затвора используют экран.

В известных затворах реакторов для уплотнения вращающихся частей используют специальную прокладку из высоко химически и термостойкого материала Калрекс. Однако этот материал намного дороже, чем обычно используемые уплотнения и трудно- доступен.Торцовая поверхность затвора в большинстве случаев экранирована шитком из кварцевого стекла, варианты форм и отражающее возможности которого ограничены

Описанные недостатки устраняет предлагаемый затвор для эпитаксиального реактора, который состоит из кольцевого, охлаждаемого жидкостью фланца с экраном, вращающегося подвешенного подложкодержателя, пирометра, размещенного в кожухе, зубчатой передачи, газораспределительной системы и манжет штока. Кожух пирометра установлен внутри штока подложкодержателя, установленного по оси фланца. В фланце выполнена газораспределительная система в виде кольцевого кол- лектора, из которого радиально выходят по направлению к периметру фланца каналы с отверстиями для подачи газа в пространст- во над экраном и каналы, расположенные параллельно оси фланца для подачи газа к манжетам. Фланец неподвижно соединен с корпусом, в котором установлено с возможностью вращения приводное зубчатое колеО

О

ы о о

со, закрепленное на штоке подложкодержа- теля. Это зубчатое колесо соединено с зубчатым колесом, расположенным на валу мотора. В верхней части корпуса закреплен кожух пирометра. При водное зубчатое колесо свободно размещено между верхним и нижним подшипниками скольжения и уплотнено манжетами и уплотнительной кромкой нижнего подшипника, Газораспределительная система выполнена так, что часть чистого газа поступает в пространство манжет штока, а оттуда через центр штока подложкодержателя в реактор. Манжеты штока не соприкасаются с агрессивными материалами, используемыми в процессе эпитаксии, и охлаждаются протекающим газом. Вторая часть газа подводится в зазор между экраном и фланцем и полностью про- паласкивается газом. Экран термоэкрани- рует фланец и обеспечивает подогрев верхней части подложкодержателя возвратным излучением. Это конструктивное реше- ние позволяет использовать для уплотнения вращающихся валов дешевых и доступных манжет и одновременно препят- стует осаждению продуктов реакции над экраном, которые являются источником загрязнения кремниевых пластин.

На чертеже изображен затвор вертикального реактора для газовой эпитакции, сечение.

Затвор содержит фланец 1 из коррози- онностойкой стали, снабженный вводом 13 и выводом 14 охлаждающей жидкости, В прорезях, расположенных по периметру фланца 1, размещен экран 11. Через отверстие в центре фланца 1 проходит трубчатый шток 2 подложкодержателя 12, который прочно соединен с подвижно расположенным приводным зубчатым колесом 3. Приводное зубчатое колесо 3 с помощью зубчатой передачи приводят в движение зубчатым колесом 4, закрепленным на валу редукторного микродвигателя 5. Зубчатое колесо 3,расположено между врехним 6 и нижним 7 подшипниками скольжения, в корпусах которых выполнены отверстия для прохождения водорода. Нижний край нижнего подшипника 7 имеет уплотнительную

кромку, охватывающую шток 2 подложкодержателя 12 и отделяющую пространство манжет 8 штока 2 от реактора. Манжеты 8 герметизируют вращающиеся части на

внешних втулках зубчатого колеса 3. Верхний подшипник 6 скольжения закреплен в корпусе 9, который прочно соединен с фланцем 1. В верхней части корпуса 9 закреплен кожух 10 пирометра, концентрично расположенный в штоке 2 подложкодержателя 12. Фланец 1 внутри имеет газораспределительную систему подачи водорода со средством ввода 15. Газораспределительная система выполнена в виде кольцевого коллектора 16 в средней части фланца 1, снабженного радиальными каналами 17 с отверстиями 18 для подачи водорода на экран 11. Часть водорода из коллектора 16 подают по каналам 17 и отверстиям в нижнем подшипнике 7 к манжетам 8, которые постоянно прополаскиваются водородом. Затем водород поступает дальше через отверстия в верхнем подшипнике 6 по трубчатому штоку 2 в реактор.

Формула изобретения Затвор реактора для газовой эпитаксии, содержащий водоохлаждаемый фланец, закрепленный в нем шток подложкодержателя, снабженный манжетами и соединенный через зубчатую передачу со средством вращения, газораспределительную систему, экран, установленный между фланцем и подложкодержателем, и канал для размещения пирометра, отличающийся тем, что зубчатое колесо на штоке подложкодержателя установлено между верхним и нижним подшипниками скольжения в корпусе, жестко соединенном с фланцем, и герметизировано манжетами и уплотнительной кромкой нижнего подшипника, газораспределительная система выполнена в виде кольцевого коллектора, имеющего радиальные каналы с отверстиями для подачи газа

в зазор между фланцем и экраном, и вертикальные каналы для подачи газа к манжетам, канал для размещения пирометра выполнен по оси фланца внутри штока подложкодержателя.

/М 5

-ш

Изобретение обеспечивает использование для уплотнения вращающегося штока подложкодержателя обычных употребляемых и допступных манжет и исключение при этом загрязнения кремниевых пластин в процессе эпитаксиального выращивания. Затвор содержит водоохлаждаемый фланец, по оси которого закреплен шток подложкодержателя. На штоке закреплено зубчатое колесо, соединенное с другим зубчатым колесом, установленным на валу двигателя. Зубчатое колесо на штоке подложкодержателя установлено между двумя подшипниками скольжения в корпусе. Корпусе жестко соединен с фланцем. Зубчатое колесо на штоке герметизировано манжетами и уплотнительной кромкой нижнего подшипника. Во фланце выполнена газораспределительная система в виде кольцевого коллектора. Коллектор имеет радиальные каналы с отверстиями для подачи газа на экран, закрепленный под фланцем. А также вертикальные каналы для подачи газа к манжетам. Шток выполнен полым и внутри него размещен пирометр. 1 ил.