3.3 Конструкції термічних камер дифузійних печей

Всі конструкції термічних камер сучасних печей мають спіральний нагрівальний елемент, що складається звичайно з трьох секцій. Крайні короткі секції нагрівача компенсують теплові втрати з боків і забезпечують можливість одержання рівномірного температурного поля в центральній секції нагрівача. Довжина крайніх секцій нагрівача дорівнює двом діаметрам його спіралі.

Конструкція термічної камери показана на рис.3.4. Довжина робочої зони кожної камери складає не менше 450600 мм, причому на цій довжині нерівномірність температури не може перевищувати (0,250,5) ^оС. Внутрішній діаметр робочої зони складає від 120 мм (установка СДО-125/3-12) до 150 мм (СДО-125/3-15, АДС-6-100), що дозволяє обробляти пластини діаметром 75100 мм. Кварцова реакційна труба 5 встановлюється всередині керамічної труби-муфеля 4, що розігрівається резистивним нагрівачем 3. Нагрівач може бути армованим тонким шаром керамічної обмазки на основі алунду (рис.3.4) або бути без обмазки. Нагрівачі виконують у вигляді спіралі 9 із дроту діаметром 5,5 мм жаростійкого сплаву ОХ27Ю5А; спіраль з'єднана за допомогою струмовводів 7 з блоком живлення. Шаг спіралі задається керамічними ізоляторами 8 і дорівнює 12,5 мм для середньої секції та

Рисунок 3.4 - Нагрiвач дифузiйної установки

10,5 мм для крайніх. В декількох ізоляторах робляться отвори для розміщення термопар 10, а виступаючі кінці ізоляторів використовуються як опори керамічної труби-муфеля 4.

Нагрівальні елементи теплоізолюють керамічним (каоліновим) волокном 2 і закривають алюмінієвим кожухом 1 з боковим теплоізолятором 6. Така теплоізоляція дозволяє досягти градієнту більше 210⁴ К/м; при цьому температура поверхні кожуха не перевищує 35^о С.

3.4 Газова шафа

Газова шафа призначена для підготовки, подачі та регулювання газових потоків при проведенні дифузії й окислення кремнієвих пластин. Пристрій підготовки і газорозподілу забезпечує почергове проведення основних технологічних операцій:

• окислення кремнієвих пластин;

• насичення поверхневого шару легіюючими домішками;

• проведення дифузії домішок вглиб пластин за рахунок збіднення поверхневого шару.

Газові системи дифузійних печей компонуються в модулі. Якщо піч багатокамерна, то модулі об'єднують у спільну шафу для зручності їх обслуговування.

Система газорозподілу містить у собі блоки дифузії (рис.3.5,а) та окислення (рис.3.5,б), що формують ПГС заданого складу та подають їх у кожну реакційну трубу.

На входи системи подаються ретельно очищені та осушені (точка роси –65 ^оС) кисень і аргон (азот). Канали для технологічних газів мають ручні запірні клапани Кр, фільтри Ф, що очищують гази від частинок пилу, регулятори тиску РТ, електромагнітні клапани К (відкриті під час роботи каналу), ротаметри Р, що контролюють витрати газів, і манометри В. При загонці домішок із рідких дифузантів на першій стадії дифузійного процесу аргон проходить через змішувач Зм (рис.3.5,а), вміщений у мікрохолодильник для стабілізації параметрів одержуваної ПГС. На етапі окислення пластин в реакційну камеру подається сухий або вологий кисень; для зволоження кисень пропус-кається через термостатований зволожувач З (рис.3.5,б).

Система автоматичного регулювання пристрою газорозподілу здійснює контроль температури холодильника, змішувача і термостата

зволожувача, а також програмне керування кожним з робочих каналів п

а б

а – змішувач (блок дифузії); б – зволожувач (блок окислення)

Рисунок 3.5 - Схема системи газорозподілу дифузійної установки

ристрою. Система забезпечує підтримування температури у випаровувачі та зволожувачі з помилкою 0,5 ^оС, її структура аналогічна автоматичній системі терморегулювання печі.