Тримач прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію

Реферат: Тримач прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію включає корпус, цанговий фіксатор з каналом для розміщення прутка, який має встановлювальну частину, при цьому в корпусі виконане приймальне гніздо для приймання встановлювальної частини фіксатора. На торцевій поверхні встановлювальної частини цангового фіксатора виконана вибірка, що утворює повітряний теплоізоляційний проміжок між корпусом і зазначеною торцевою поверхнею. UA 72384 U (12) UA 72384 U UA 72384 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області виробництва напівпровідникових матеріалів, а саме до області отримання полікристалічного кремнію для потреб мікроелектроніки, сонячної енергетики, електротехніки тощо, зокрема до пристроїв для тримання прутків-підкладок для осадження на них полікристалічного кремнію в процесі водневого відновлення кремнію. Процес водневого відновлення кремнію з хлорсиланів здійснюється в реакторах різної конструкції, наприклад, з верхнім і нижнім розташуванням струмовводів і пристроїв, що приєднуються до них, для кріплення прутків-підкладок. Однією з основних вимог до зазначених пристроїв є забезпечення теплоізоляції прута-підкладки через виникнення градієнта температур, обумовленого різницею температури нагрітого прута і струмовводу/електроду, а також забезпечення надійної фіксації прута-підкладки, від чого, в свою чергу, залежить якість одержуваного кінцевого продукту, цілісність як самого прутка-підкладки, так і реактора, в якому здійснюється процес осадження полікристалічного кремнію. Існують різні конструкції зазначених пристроїв, які в тій або іншій мірі відповідають вищевказаним вимогам. Однак актуальною задачею залишається розробка найбільш оптимальної конструкції, що відповідала б усім вимогам до такого роду пристроїв у даній області техніки, і в той же час впровадження якої буде економічно доцільним. Найближчим аналогом корисної моделі, що заявляється, і вибраним як прототип є тримач прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію, описаний в міжнародній заявці WO2010133386, який включає корпус, цанговий фіксатор з каналом для розміщення прута, який має встановлювальну частину, при цьому в корпусі виконане приймальне гніздо для приймання встановлювальної частини фіксатора. Корпус виконаний ротаційно-симетричним і має встановлювальні елементи для його встановлення в струмовводі установки для осадження полікристалічного кремнію, при цьому в зібраному стані між корпусом і струмовводом забезпечується технологічний проміжок. До недоліків описаної конструкції тримача можна віднести недостатню теплоізоляцію прутка-підкладки в ході процесу осадження полікристалічного кремнію, що призводить до виникнення термічних напруг у пруті, що в свою чергу призводить до виникнення тріщин в прутку-підкладці біля основи. Описані недоліки призводять до підвищення витрат на реалізацію процесу осадження полікристалічного кремнію, що обумовлює економічну недоцільність експлуатації описаного тримача. В основу корисної моделі поставлена задача розробити тримач прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію, що за рахунок найбільш оптимального конструктивного виконання дозволить забезпечити гарну теплоізоляцію прутка-підкладки, що дозволить зменшити механічні напруги в прутку, надійну фіксацію прутка-підкладки, чим буде досягнуте збільшення безпеки й ефективності перебігу процесу осадження в цілому, забезпечити високу електро- і теплопровідність між тримачем і струмовводом, можливість вирощування стрижнів полікристалічного кремнію великого діаметра, а також забезпечити економічну доцільність експлуатації тримача. Поставлена задача вирішується розробленням тримача прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію, який включає корпус, цанговий фіксатор з каналом для розміщення прутка, який має встановлювальну частину, при цьому в корпусі виконане приймальне гніздо для приймання встановлювальної частини фіксатора, а на торцевій поверхні встановлювальної частини цангового фіксатора виконана вибірка, яка утворює повітряний теплоізоляційний проміжок між корпусом і зазначеною торцевою поверхнею. Описана конструктивна реалізація тримача дозволяє забезпечити зниження поздовжнього градієнта температури в прутку, що дозволяє зменшити механічні напруги в прутку, за рахунок чого забезпечується значне зниження імовірності виникнення тріщин в прутку біля його основи в момент продування внутрішнього об'єму реактора воднем або подачі парогазової суміші. Також заявлювана конструкція дозволяє забезпечити надійну фіксацію прутка-підкладки в установці для осадження полікристалічного кремнію за рахунок наявності цангового наконечникафіксатора, який забезпечує рівномірний розподіл притискального зусилля по всій поверхні контакту прутку, який фіксується, і цангового наконечника-фіксатора, а також дозволяє збільшити його вантажопідйомність. Крім того, забезпечуване конструкцією, що заявляється, тверде кріплення прутка-підкладки дозволяє забезпечити його стабільність, що у свою чергу дозволяє забезпечити можливість одержання стрижнів полікристалічного кремнію з діаметром понад 100 мм без ризику обвалення стрижня у внутрішньому об'ємі реактора. Доцільною є така реалізація корисної моделі, що заявляється, в якій встановлювальна частина цангового фіксатора розміщена в гнізді корпуса з утворенням технологічного зазору між корпусом і торцевою поверхнею встановлювальної частини цангового фіксатора, що дозволяє забезпечити додаткову теплоізоляцію прутка-підкладки. 1 UA 72384 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Також доцільною є така реалізація корисної моделі, при якій вона включає засіб закріплення корпуса тримача в установці для осадження полікристалічного кремнію. Засіб закріплення корпуса тримача виконано у вигляді гайки. Це дозволяє забезпечити надійне закріплення тримача на струмовводі реактора. Конструктивне виконання гайки, зокрема її габаритні розміри, дозволяє збільшити площу контакту тримача із струмовводом реактора, що у свою чергу забезпечує рівномірну високу електро- і теплопровідність між струмовводом і тримачем. Переважно корпус має в цілому циліндричну форму, і в нижній його частині виконане гніздо для закріплення його на струмовводі установки для осадження полікристалічного кремнію. Переважно цанговий фіксатор має фіксуючу частину конусоподібної форми, що також сприяє надійному закріпленню прутка-підкладки. Переважно як матеріал тримача вибраний графіт. Використання графіту основане на ряді його унікальних властивостей, зокрема використання його для виготовлення електродів, нагрівальних елементів обумовлене високою електропровідністю і хімічною стійкістю графіту до практично будь-яких агресивних середовищ. Доцільною є така реалізація корисної моделі, при якій канал для розміщення прутка має перетин змінного діаметра, а саме виконаний у вигляді каналу, який звужується до низу. Таке конструктивне виконання каналу дозволяє підвищити стійкість прутка-підкладки, забезпечити рівномірний розподіл притискального зусилля по контактній поверхні. Рівномірне підтискання по всій довжині контактних поверхонь забезпечує надійний електричний контакт. Крім того підтискання контактних поверхонь, яке зростає під дією ваги, яка збільшується, стрижня, що нарощують, дозволяє знизити перехідні опори, що, з огляду на зростання струму підігріву в міру збільшення поперечного перерізу стрижня, що нарощують, істотно знижує втрати, а це у свою чергу дозволяє підвищити економічну ефективність установки й експлуатації тримача, що заявляється. Описаний вище канал утворений за допомогою виконання проточки на поверхні елементів цангового наконечника-фіксатора. Корисна модель, що заявляється, пояснюється наступними графічними матеріалами. Фіг. 1 - загальний вигляд тримача прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію. Фіг. 2 - подовжній розріз тримача прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію. На Фіг. 1 представлений загальний вигляд тримача прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію, що містить корпус 1, цанговий фіксатор 2 і засіб закріплення корпуса 1 тримача в установці для осадження полікристалічного кремнію, виконаний у вигляді гайки 3. На Фіг. 2 представлений поздовжній розріз тримача прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію, де окрім позицій, зазначених на Фіг. 1 також показані встановлювальна частина 4 фіксатора 2, гніздо 5 корпуса 1, торцева поверхня 6 встановлювальної частини 4 фіксатора 2, вибірка 7 на торцевій поверхні 6, повітряний теплоізоляційний проміжок 8, технологічний проміжок 9, фіксувальна частина 10 фіксатора, канал 11. Також на Фіг. 2 показані металевий струмоввід 12, металевий електрод 13, піддон установки 14. Корисна модель, що заявляється, здійснюється в такий спосіб. Попередньо корпус 1 встановлюють на струмоввід 11 і фіксують гайкою3. У подовжений канал 11 цангового фіксатора 2 до упору вводять пруток-підкладку, призначений для осадження на нього полікристалічного кремнію. Цанговий фіксатор 2 встановлюють у корпус 1 за допомогою розміщення встановлюваної частини 4 у відповідному гнізді 5 корпуса 1, при цьому здійснюють стискання прутка-підкладки, центруючи його по вертикальній осі, забезпечуючи його надійну фіксацію в пристрої і щільний протяжний електричний контакт. Під час встановлення фіксатора 2 у корпус 1 між торцевою поверхнею 6 встановлювальної частини 4 фіксатора 2 і гніздом 5 корпуса 1 забезпечують технологічний проміжок 9 і повітряний теплоізоляційний проміжок 8 за рахунок наявності вибірки 7. Після встановлення в реактор установки для осадження полікристалічних необхідної кількості прутків-підкладок, реактор герметизують і прутки-підкладки розігрівають пропущенням струму, при цьому в реактор подають вихідну парогазову суміш. В результаті здійснюється осадження кремнію і на пруток, і на сам тримач в залежності від діаметра стрижня полікристалічного кремнію, який зростає. Таким чином, цанговий фіксатор цілком обростає полікристалічним кремнієм, а якщо діаметр стрижня більше 150 мм, то кремній осаджується і на корпусі. Після закінчення процесу вирощені стрижні полікристалічного кремнію відокремлюють і виймають. Гайку 3 і корпус 1 можуть 2 UA 72384 U 5 10 використовувати повторно, але корпус 1 використовують тільки у випадку, якщо на нього не осаджується полікристалічний кремній. Таким чином, корисна модель, що заявляється, являє собою тримач прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію, що за рахунок найбільш оптимального конструктивного виконання дозволяє забезпечити гарну теплоізоляцію прутка-підкладки, що дозволяє зменшити механічні напруги в прутку, забезпечити надійну фіксацію прутка-підкладки, за рахунок чого буде досягнуте збільшення безпеки й ефективності перебігу процесу осадження в цілому, забезпечити високу електро- і теплопровідність між тримачем і струмовводом, можливість вирощування стрижнів полікристалічного кремнію великого діаметра, а також забезпечити економічну доцільність експлуатації тримача. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 1. Тримач прутків-підкладок установки для осадження полікристалічного кремнію, який включає корпус, цанговий фіксатор з каналом для розміщення прутка, який має встановлювальну частину, при цьому в корпусі виконане приймальне гніздо для приймання встановлювальної частини фіксатора, який відрізняється тим, що на торцевій поверхні встановлювальної частини цангового фіксатора виконана вибірка, що утворює повітряний теплоізоляційний проміжок між корпусом і зазначеною торцевою поверхнею. 2. Тримач за п. 1, який відрізняється тим, що встановлювальна частина цангового фіксатора розміщена в гнізді корпуса з утворенням технологічного проміжку між корпусом і торцевою поверхнею встановлювальної частини цангового фіксатора. 3. Тримач за п. 1, який відрізняється тим, що включає засіб закріплення корпуса тримача в установці для осадження полікристалічного кремнію. 4. Тримач за п. 3, який відрізняється тим, що засіб закріплення корпуса тримача виконаний у вигляді гайки. 5. Тримач за п. 1, який відрізняється тим, що корпус має в цілому циліндричну форму, і в нижній його частині виконане гніздо для закріплення його на струмовводі установки для осадження полікристалічного кремнію. 6. Тримач за п. 1, який відрізняється тим, що цанговий фіксатор має фіксуючу частину конусоподібної форми. 7. Тримач за п. 1, який відрізняється тим, що канал для розміщення прута має поперечний переріз змінного діаметра. 3 UA 72384 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4