УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ

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 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. Производство полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1989, с. 125).

Недостатками известной конструкции является 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.

Эта задача решена в установке для получения стержней поликристаллического кремния, содержащей разъемный реактор, верхняя неподвижная часть которого с размещенными на ее верхней стенке токовводами с узлами крепления основ установлена на вертикальной стойке с образованием под реактором погрузочно-разгрузочной зоны и отделена от нижней подвижной части горизонтальным разъемом, контейнер с гнездами, выполненными в соответствии с размещением токовводов, и средством ориентации его в погрузочно-разгрузочной зоне, подъемник со средствами для сцепления с нижней частью реактора и с контейнером, системы электропитания и подачи компонентов (Патент РФ 2095494, МПК С 30 В 28/12 от 10 ноября 1997 года). Данное изобретение является ближайшим аналогом.

Недостатком этой конструкции является отсутствие защитного ограждения при выгрузке выращенных стержней с момента снятия нижней части реактора вместе с его оболочкой до момента подъема контейнера для приема выращенных стержней. В этот момент, в случае возникновения нештатной ситуации, облома стержня или растрескивания его от термических напряжений при выключении электропитания, осколки разлетаются в разные стороны и могут травмировать обслуживающий персонал, кроме того, они падают на пол, что приводит к их загрязнению и выходу в брак.

Задача, которую решает предлагаемое изобретение - повышение безопасности работы обслуживающего персонала и предохранение стержней от загрязнения в случае их самопроизвольного облома или растрескивания при выгрузке.

Поставленная задача решена за счет того, что в установке для получения стержней поликристаллического кремния, содержащей разъемный реактор, верхняя неподвижная часть которого с размещенными на ее верхней стенке токовводами с узлами крепления основ установлена на вертикальной стойке с образованием под реактором погрузочно-разгрузочной зоны и отделена от нижней подвижной части горизонтальным разъемом, контейнер с гнездами, выполненными в соответствии с размещением токовводов, и средством ориентации его в погрузочно-разгрузочной зоне, подъемник со средствами для сцепления с нижней частью реактора и с контейнером, системы электропитания и подачи компонентов, в отличие от ближайшего аналога, нижняя подвижная часть реактора разделена дополнительным горизонтальным разъемом на донную часть и обечайку, контейнер снабжен защитной обечайкой, охватывающей гнезда, выполненной с возможностью вхождения в обечайку реактора. Кроме того, подъемник сцеплен замковым устройством с обечайкой реактора, которая снабжена средством для сцепления с контейнером.

За счет того, что подвижная часть реактора разделена дополнительным горизонтальным разъемом на донную часть и обечайку в момент отстыковки донной части, обечайка реактора служит защитным ограждением от падения обломившегося стержня в сторону и от разлетания осколков до момента подстыковки контейнера. Снабжение контейнера защитной обечайкой, охватывающей гнезда и выполненной с возможностью вхождения в обечайку реактора, обеспечивает создание защитной зоны (ограждения) после установки контейнера под реактор, тем самым, в случае падения стержней, исключается опасность для обслуживающего персонала и загрязнение стержней, т. к. осколки остаются внутри защитной обечайки контейнера. Для упрощения конструкции выполнено сцепление подъемника с обечайкой реактора, которая, в свою очередь, обеспечена средством для сцепления с контейнером.

На фиг. 1 изображена установка для получения стержней поликристаллического кремния, общий вид;
на фиг.2 - контейнер с основами, установленный после снятия нижнего днища реактора, перед загрузкой;
на фиг.3 - контейнер с основами в положении загрузки;
на фиг.4 - контейнер, установленный после снятия донной части реактора, перед разгрузкой стержней;
на фиг.5 - контейнер в положении разгрузки стержней.

Установка для получения стержней поликристаллического кремния содержит разъемный реактор 1 (Фиг.1), вертикальную стойку 2, контейнер 3, подъемник 4, системы электропитания (на эскизе не показана) и подачи компонентов 5. Верхняя часть 6 реактора 1 закреплена неподвижно на вертикальной стойке 2 с образованием погрузочно-разгрузочной зоны и отделена от нижней подвижной части герметичным горизонтальным разъемом 7. Нижняя часть реактора разделена дополнительным горизонтальным разъемом 8 на обечайку 9 и донную часть 10. Подъемник 4 установлен на направляющих 11 стойки 2 и замковым устройством 12 сцеплен с обечайкой 9. Возможно, как и в ближайшем аналоге, выполнить сцепление подъемника с донной частью и с контейнером, но это усложнит конструкцию, т. к. тогда необходимо конструктивно обеспечить удержание обечайки реактора на определенной высоте в момент замены донной части на контейнер. На верхней стенке неподвижной части реактора размещены токовводы 13 с узлами крепления 14 основ 15. Контейнер 3 с гнездами 16, выполненными в соответствии с размещением токовводов 13, снабжен защитной обечайкой 17, охватывающей гнезда и выполненной с возможностью вхождения в обечайку 9 реактора 1. Обечайка 9 реактора снабжена средствами для сцепления с контейнером 3 (на чертеже не показаны).

К донной части 10 подведены магистрали подачи компонентов от системы подачи 5 и магистрали удаления продуктов реакции.

Для обслуживания установка имеет рабочую площадку 18.

Установка работает следующим образом. Перед началом процесса в положении загрузки донная часть 10 отстыкована, обечайка 9 поднята в верхнее положение. Контейнер 3 с установленными в гнездах 16 основами 15, подкатывается под реактор 1 (Фиг.2), ориентируется, обечайка 9 реактора 1 подъемником 4 опускается до соприкосновения с фланцем контейнера 3, при этом защитная обечайка 17 контейнера 3 входит соосно в обечайку 9, соединяется с ним и поднимается в положение загрузки. Через зазор "А" аппаратчик, находящийся на площадке 18 (Фиг. 3), поочередно устанавливает основы 15 на узлы крепления 14. Подъемником 4 оболочка 9 вместе с контейнером 3 опускается, контейнер 3 отсоединяется от оболочки 9 и увозится, а оболочка 9 соединяется с донной частью 10 и поднимается до соединения с неподвижной верхней частью 6.

Начинается процесс выращивания стержней поликристаллического кремния, по завершении которого разъединяются обечайка 9 и верхняя часть 6 по горизонтальному разъему 7. Обечайка 9 и донная часть 10 подъемником 4 опускаются вниз, донная часть 10 отстыковывается и увозится.

До момента подвоза контейнера 3 выращенные стержни 19 не имеют снизу страховки от падения, но боковая защита обечайкой 9 не дает стержням падать вбок, а в случае падения стержней или растрескивания осколки кучкой остаются внутри обечайки, при этом верхние осколки остаются чистыми. Подводится контейнер 3 (Фиг.4), обечайка 9 опускается до стыковки с фланцем контейнера, после стыковки контейнер 3 вместе с обечайкой 9 подъемником 4 поднимается в положение разгрузки. Через зазор "А" аппаратчик, находящийся на площадке 18 (Фиг. 5), поочередно отделяет от узлов крепления 14 выращенные стержни 19, которые размещаются в гнездах 16 контейнера 3. В случае растрескивания или самопроизвольного облома выращенных стержней осколки падают в зону, охваченную защитной обечайкой 17 контейнера 3 и обечайкой реактора 9. Затем обечайка 9 с контейнером 3 со стержнями 19 опускается вниз. Контейнер 3 отстыковывается, при этом защитная обечайка 17 контейнера 3 предохраняет стержни отпадения и увозится из погрузочно-разгрузочной зоны.

Установка готова к загрузке.