195360. lajstromszámú szabadalom • Epitaxiális reaktor
1 195 360 2 A találmány tárgya epitaxiális reaktor, amely reakció lefolytatására alkalmas kvarccsövet, reakciógázt elosztó egységgel ellátott bemeneti peremet,rugalmasan megtámasztott kimeneti peremet és a kvarccsövet befogó támaszt tartalmaz. A találmány szerinti reaktor félvezető anyagok monokristályos rétegeinek monokristályos anyagú munkadarabok felületére való felhordására alkalmas, a felhordás alatt a reakcióhoz szükséges gázkevcrcket folyamatosan szabályozható árammal biztosítja és a reakciótért egyszerű kialakítású kvarccsővel hozza létre. Az epitaxiális reaktorok eddig ismert változataiban a reakciótért biztosító kvarccsöveket hegesztéssel felvitt bemeneti peremmel és a gázkeverék kiömlésénél elhelyezett gömbcsiszolattal látták el. Az elvezetett gázok hűtésére szolgáló egység a reaktor mögött helyezkedik el. A reakcióban résztvevő gázkeverék felosztására különböző réseket, kitüretnléseket, szitákat, stb. használnak. Az ismert rendszerek hiányossága az, hogy a reaktorban a gáz áramlását nem lehet az igényeknek megfelelően befolyásolni, továbbá kedvezőtlen az is, hogy az eddig alkalmazott különleges kvarccsövek; mint reaktorok bonyolult felépítésük miatt költségesek. A találmány feladata olyan epitaxiális reaktor kidolgozása, amely egyszerű felépítésű kvarccsövet alkalmaz és lehetővé teszi a gázáram szükség szerinti szabályozását. A kitűzött feladat megoldására epitaxiális reaktort hoztunk létre, amely reakció lefolytatására alkalmas kvarccsövet, reakciógázt elosztó egységgel ellátott bemeneti peremet, rugalmasan megtámasztott kimeneti peremet és a kvarccsövet befogó támaszt tartalmaz, és a találmány szerint a kvarccső hossza mentén változatlan profilú, csiszolt homlokfelületekkel ellátott csőként van kialakítva, amely a támasz segítségével a bemeneti perem és a kimeneti perem között rugalmasan van befogva, és azokhoz kettős tömítéseken keresztül van illesztve, ahol a bemeneti peremnél a kvarccső nyílásától elválasztott elosztóegységgel ellátott kiegyenlítő kamra van elrendezve, amelynek a kvarccsövet lezáró oldalán egymáshoz képest egy irányban eltolhatóan elrendezett lyukasztott lemezzel és lyukasztott falat tartalmazó áramlásszabályozó egységgel van ellátva, ahol a lyukasztott fal és a lyukasztott lemez egymástól eltérő nagyságú, az eltolással egymással fedésbe hozható nyílásokkal van kialakítva. Célszerűen a lyukasztott lemez és a lyukasztott fal azonos számú nyílással van ellátva, ahol a lyukasztott lemezben az eltolás irányában kétszer nagyobb méretű nyílások vannak kialakítva, míg a kimeneti perem hűtővizet továbbító bcömlést és kiömlést tartalmazó hűtőcsővel van ellátva és rugóval van megtámasztva. A találmány szerinti epitaxiális reaktor lehetővé teszi, hogy a reakciót egyszerű felépítésű, egyenes vonalvezetésű állandó keresztmetszetű kvarccsőben folytassuk le, ami önmagában is az eddigi kvascsövekkel szemben mintegy 30 %-os költségmegtakarítást jelent. A lyukasztott lemez és a lyukasztott fal egymáshoz viszonyított eltolásával a kvascsőben a gáz áramlása folyamatosan változó karakterisztika szerint szabályozható. Ez egyúttal hozzájárul ahhoz is, hogy a monokristályos lemezkéken az epitaxiális rétegek növekedése egyenletes. Mivel a kimeneti perem hűtőegységként is szolgál, az epitaxiális reaktor beépítési hossza jelentősen csökkenthető. A találmány tárgyát a továbbiakban pcldakcnti kiviteli alak kapcsán, a csatolt rajzra liivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1.a ábra a találmány szerinti epitaxiális reaktor elölnézete keresztmetszetben, 1. b ábra az epitaxiális reaktor felülnézete ugyancsak keresztmetszetben, a 2. a ábra a bemeneti perem egy részlete elölnézetben, a 2.b ábra a bemeneti perem felülnézetben, a 2.c ábra a bemeneti perem A-A keresztmetszetben, a 2. d ábra a bemeneti perem lyukakkal ellátott lemezének kiemelt részlete, a 3. a ábra a kimeneti perem egy részlete elölnézetben,a 3.b ábra a kimeneti perem B—B metszetben. A találmány szerinti berendezés szükség szerint választható állandó profilú 3 kvarccsővel van kialakítva. A profil a 3 kvarccső teljes hossza mentén azonos marad. A 3 kvarccső homlokfelülete csiszolással van kialakítva,és 1 támasz segítségével 5 kettős tömítésen keresztül 2 bemeneti perem és 4 kimeneti perem között rugalmas befogásba van illesztve. A 2 bemeneti peremnél 12 kiegyenlítő kamra van, amelybe reakciókeveréket gáz formájában továbbító 11 elosztóegység kiömlése csatlakozik. A 3 kvarccső irányában a 12 kiegyenlítőkamra végén 6 lyukasztott fal van. A 6 lyukasztott fal mentén hozzá viszonyítva elcsúsztathatóan megvezetett és célszerűen vele azonos számú nyílással ellátott 7 lyukasztott lemez van elrendezve. A 7 lyukasztott lemezben azonban a nyílások a 6 lyukasztott falhoz képest kétszeres nagyságúak. A nyílások elrendezése olyan, hogy a 7 lyukasztott lemez eltolásával a 6 lyukasztott fal és a 7 lyukasztott lemez nyílásai fedésbe hozhatók. Ezt a mozgathatóan kiképzett elemnél, például a 7 lyukasztott lemeznél a nyílások távolságának és elosztásának megválasztásakor figyelembe kell venni. A reakcióhoz szükséges gázkeverék all elosztóegységen keresztül jut a 12 kiegyenlítő kamrába és a 6 lyukasztott falon, majd a 7 lyukasztott lemezen átáramolva jut a 3 kvarccsőbe, vagyis a 7 lyukasztott lemez adott mértékű eltolásával a gáz áramlásának intenzitása szabályozható. A gázkeverék a 3 kvarccsőből a 4 kimeneti peremnél lép ki. Ez utóbbi 10 rugók segítségével az 5 kettős tömítésen keresztül a 3 kvarccső másik homlokfclületéhcz illeszkedik. A 4 kimeneti perem szerkezetében cső alakú hűtőberendezéshez hasonlít, s hűtővizet továbbító 8 beömlést és 9 kiömlést tartalmaz, amellyel a 4 kimeneti peremen áthaladó gázkeverék kívánt hőmérsékletre hűthető. A 3 kvarc-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
