УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАГРУЗКИ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН В РЕАКТОР И ИЗ РЕАКТОРА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Полезная модель относится к области термической обработки полупроводниковых материалов, предназначенных для изготовления приборов, используемых в микроэлектронике.
Известно устройство для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин в реактор и из реактора для термической обработки, содержащее выдвижной лоток, который также служит держателем полупроводниковой пластины в процессе ее термической обработки, US 6794615 В2.
Известно также устройство для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин в реактор и из реактора для термической обработки, содержащее загрузочно-разгрузочный элемент в виде лотка, выполненный из кварцевого стекла. Лоток обеспечивает перемещение пластины в горизонтальной плоскости и также служит держателем пластины в процессе термической обработки, US 2003/0006010 А1. Лоток снабжен приводом для его возвратно-поступательного перемещения.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Недостатком прототипа, так же, как и описанного выше аналога, является то обстоятельство, что лоток не обеспечивает возможность вертикального перемещения полупроводниковой пластины в процессе ее термической обработки и, соответственно, возможность изменения расстояния между полупроводниковой пластиной и источником ее нагрева с целью управления параметрами процесса, в частности, регулирования скорости нагрева полупроводниковой пластины в соответствии с заданным режимом процесса. Кроме того, отсутствие возможности вертикального перемещения полупроводниковой пластины не позволяет опускать ее после окончания процесса термической обработки, вследствие чего не возможно организовать в реакторе ее быстрое охлаждение, которое можно было бы организовать, разместив под полупроводниковой пластиной охлаждающий элемент.
Задачей настоящей полезной модели является обеспечение возможности наряду с горизонтальным также и вертикального перемещения полупроводниковой пластины в реакторе, что позволит изменять расстояние между полупроводниковой пластиной и источником ее нагрева в процессе термической обработки и тем самым регулировать скорость нагрева, а также позволит осуществить принудительное быстрое охлаждение полупроводниковой пластины, опуская пластину на элемент для ее быстрого охлаждения, который в этом случае можно будет разместить в полости реактора ниже полупроводниковой пластины.
Согласно полезной модели в устройстве для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин в реактор и из реактора для термической обработки, содержащем загрузочно-разгрузочный элемент, снабженный приводом для его перемещения, загрузочно-разгрузочный элемент выполнен в виде поворотной пластины, установленной на вертикальном валу, часть которого с поворотной пластиной введена внутрь реактора, при этом привод состоит из двух механизмов, один из которых представляет собой двигатель, сопряженный с валом, на котором установлена поворотная пластина, а второй механизм содержит двигатель и держатели полупроводниковой пластины, с которыми он сопряжен с возможностью их вертикального перемещения.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - реактор с устройством для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин в продольном разрезе;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; загрузочно-разгрузочный элемент в виде поворотной пластины находится внутри реактора в процессе термической обработки полупроводниковой пластины;
на фиг.3 - то же, что на фиг.2, полупроводниковая пластина расположена на поворотной пластине вне реактора перед ее загрузкой;
на фиг.4 - то же, что на фиг.2, полупроводниковая пластина установлена с помощью поворотной пластины на держатели.
Устройство для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин 1 в реактор 2 для термической обработки и из него содержит загрузочно-разгрузочный элемент, выполненный в виде поворотной пластины 3. Поворотная пластина 3 установлена на вертикальном валу 4, верхняя часть которого вместе с поворотной пластиной 3 введена внутрь реактора 2. Поворотная пластина 3 снабжена приводом, который состоит из двух независимых механизмов. Один из этих механизмов представляет собой шаговый электрический двигатель 5, сопряженный с валом 4. Второй механизм содержит линейный шаговый электрический двигатель 6 и три держателя 7 полупроводниковой пластины 1, выполненные из кварцевого стекла. Шток 8 электрического двигателя 6 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и сопряжен с держателями 7 посредством монтажной пластины 9, на которой они укреплены. Нагрев полупроводниковой пластины 1 осуществляется с помощью инфракрасных ламп 10 через окно 11 в реакторе 2, закрытое кварцевым стеклом.
Под полупроводниковой пластиной 1 в полости реактора 2 установлен полый диск 12, снабженный проточной системой охлаждения. В диске 12 выполнены три канала 13 для прохождения держателей 7 через неподвижный полый диск 12. Поворотная пластина 3 входит в реактор 2 и выходит из него через щель 14, снабженную герметичной дверцей 15 с пневмоприводом 16.
Устройство работает следующим образом. Перед загрузкой в реактор 2 полупроводниковая пластина 1 расположена на поворотной пластине 3 вне реактора 2 (фиг.3). Затем с помощью электрического двигателя 5 поворотную пластину 3 с полупроводниковой пластиной 1 вводят в полость реактора 2 и закрывают дверцу 15 с помощью пневмопривода 16. С помощью электрического двигателя 6 поднимают держатели 7, которые приподнимают и принимают на себя полупроводниковую пластину 1 (фиг.4). Затем с помощью электрического двигателя 5 выводят поворотную пластину 3 из-под полупроводниковой пластины 1 (фиг.2) и начинают процесс термической обработки. В ходе этого процесса с помощью электрического двигателя 6 можно перемещать по вертикали держатели 7, изменять расстояние между полупроводниковой пластиной 1 и инфракрасными лампами 10, что позволяет регулировать скорость нагрева полупроводниковой пластины 1. По окончании процесса с помощью электрического двигателя 6 можно опустить пластину 1 вниз на охлаждающий элемент, в конкретном примере, на полый диск 12 с проточной системой охлаждения, размещение которого в реакторе 2 под полупроводниковой пластиной 1 стало возможно благодаря заявленному устройству для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин 1 в реактор 2 и из реактора 2 для термической обработки, которое позволяет перемещать полупроводниковую пластину 1 в вертикальном направлении. В результате быстрого охлаждения полупроводниковых пластин 1 значительно возрастает производительность реактора 2.
Извлечение полупроводниковых пластин 1 из реактора 2 осуществляется аналогично загрузке в обратном порядке.
В результате реализации признаков полезной модели достигается технический результат, который состоит в том, что благодаря обеспечению возможности вертикального перемещения полупроводниковой пластины в реакторе можно изменять расстояние между полупроводниковой пластиной и инфракрасными лампами, а также становится возможным опускать пластину по окончании процесса и охлаждать ее. Заявленное устройство -единственное из известных, которое позволяет осуществить быстрое охлаждение пластины внутри реактора.
Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод, что данная полезная модель соответствует критерию «Промышленная применимость».