071a-1-opreview (Проектирование и расчет химических микрореакторов для использования в технологии устройств микросистемной техники)

oTзЬIBoфициaлЬнoгo oппoнент a Ha Дvlccеpтaциoннyro paбoтy КoHAкoBACтeпaнaХиМиЧЕCкIД(PACчЕTWкПPOЕКTИPOBAFIИЕMИкPoPЕAкТoPoB ДЛЯ ИCПOЛЬЗOBA}IИ,I B TЕХнoЛoГI.MyCTPOЙCTB МиКPoCИсTЕМнoЙк зaщиTетвxtлдсИ>, пpeдсTaBЛеIIнyЮAндpеeви.laнa сoискaуIИe 1^rенoйсTеПени кaн,ци.цaTaTeхничrскиx нayк Пo сПециzLIIЬнoсTи05.27.06 - TеxIIoЛoГиЯ и oбopyлoBalIие дJIЯ ПpoиЗBo.цсTBaПoЛyпpoBo.цникoB,MaTеpиzlJIoви пpибopoB эЛекTpol{нoй теxники.Paзвитие TexнoЛoГий сoз,цaния сoBpеMеIIньIх yстpoйстB эЛекTpoннoй иМикpoсистемнoй TехI{ики (сoздaние фyнкциoн€шIЬнЬIx слoеB нa llrПЛaнapньIxIIoBеpxI{oсTяx И ToIIкиx МеМopaнax, сrpиинoе ПpoизBo.цсTBo ЧиПoB сpисyнкa) тpебyет BЬIПoЛнения oпеpaцийkIIIДИBI4ДУaльнoй тoпoлoгиeйHa Лoк€tЛЬнЬIxr{aсTкax Пoвеpxнoстей с xapaктеpнЬIМиoсaж.цения/тpaвленИЯpurзМеpaМи oT е.циниц .цo сOTеII МикpoIIoB' чTo B cBolo oЧеpe.цЬ' Tpес)yеTПеpспекTивнoйHaибoлеeтеxнoлoгий.исПoЛьзoвla;нИe безмaсочньrxтеxнoлoгиейкJIaссa зaДaЧ яBЛяеTся paзpaбoткaoПpе.цеJIяrTМикpopеaкTopoB.ЭтoДлЯ TaкoГoжи.цкoсTItЬIxгaзoфzBIIЬIx kIaкTYaЛьнoсTьиссЛе.цoBaнИeнaнaцеленнoЙpaсcМaTpивaемoй.циссеpTaции'зaкoнoМеpностейПpoцессoB xиMическoГo oсaждeниЯ И TpaBЛеI{ияB TaкoгopoДa yстpoйстBax' paзpaбoткy МeTo.цик иx ПpoeкTиpoBallиЯ и paсЧeTa' a TaкхtеHa Пoиск oблaстей иx пpaкTиЧескoгo пpиМенеHиll B TеxIIoЛoГии ПpoизBo.цсTBayсщoйстB эЛекTpoннoй и Микpoсистемной TеxIlики.C ПoМoщЬЮ сoздaннoй C.A.

КoнaкoBьIМ МеToДики и paзpaбoтaннoйaн€ ш IиTическoй MoдеЛи нaйденьr yсЛoBиЯ' спoсoбстByloщие ПpoBеДениюЧTo oсHoBI{ЬIМycЛoBиеI\,I,цЛяЛoкЕlJIЬнЬIxГеTеpoГеннЬIx ПpoцrссoB' BЬIЯBЛеIIO,oсa)кдениЯ ЯBIIЯeTcЯ ЛиМиTиpoBaIIие Пpoцrссa диффyзиилoк€lJlизaцииpaбoтьl Пpе.цЛoжeнaaкTиBIIЬIx кoМrroненToB к ПoBrpк{oсTи. AвтopoмкoIIсTpyкциЯ МикpopеaкTopa ДЛя лoк€tПьнoгo хиMическoгo oсa)к.цения 14Згaзoвoй фaзьI, paзpaбoтaнa И ЭксПеpиМеIIT€ L [ьнo ПpoBеpeнa TeхнoЛoгия)ки.цкoсТнoГo TpaBЛениЯ кprМния B МикpopeaкTopе и ПoкaЗaнo сyщrсTBoBaниеМaксиМ€tJIЬI{o .цoгryстимoй TeMПеpaTypьI Пpoцесcц fIpИ ПpeBЬIшrнии котopoйсисTеМa Пеpеxo.циT B pе)киМ сaMop€lзoЦpеBa.

Bсе этo oПpе.цrляеT щlцyДgIroBизIryBЬII]OЛHеIIнOи pa0oTЬI.Итoгaмиpaбoтьl яBЛяIoTся ЗaкoнoМеpнoсTи, IIoЛy{еннЬIе Нa oсIIoBеoсa}к.цеHиЯ изПpoцесс ЛoкzшIьнoГo ХиMиЧескoГooписьIвaroщейгaзoвoй фaзьr B МикpopеaкTopе с оДIIиM ценTp€lJIЬнЬIМ кaII€lJIoМ' Пpе'цJlo)кеннaякoнстpyкция МикpopеaкTopa с o.цниМ цеIITp€IJIЬIIЬIM кaII€lJIoМ и МeTo.ц pешениЯЗaДaЧИ oптиМиЗaции Tеxl{oлoгиЧeскoгo пpoцессa xиМическoгo oсa)к ДeIlklЯ kIЗгазoвoй фaзьr, TrxнoЛoГиЯ )кидкoсTнoГo aниЗoтpoПнoГo TpaBЛeIIиЯ кpеМния BМикpopеaкTopе, a Taкже спoсoб сoЗ.цaния l\ликpoкaнalloB с кoIITpoЛиpyrМЬIMМo.цеЛи'Ги.цpaBЛичeскиМ сoПpoTиBЛениеМ B МнoГoсЛoиHЬIx сТpyкTypax кpeМнИИ-Ha-сTекJIеи кoнсTpyкцияМикpoфлЮи.цнoГoМoсTикaУинстoнa ДЛЯПpиМеHенияBсисTeМе изМepенЦя диффepенци€LпЬнoгo .цaBЛеI{ия.Пo peзyлЬTaтaм paбoтьIпoJIyченьITpи ПaTeнтa.

Этo и oПpeДеJIЯeTнaYчнoe и ПpaкTическoе зHaЧеHиеДиссеpTaции.КoмплекснoeисПoЛЬЗoBaниe p€ B ЛичнЬIx МеTo.цик иссЛе.цoBalнИЯ)BкЛIoЧaЮщиx кaк paзpaбoткy aн€rЛиTиЧескиx МaTrМaTичrских мoдeлей, Taк ичисленнoеМo.цеЛиpoBaIIие, a TaЮкrсoBПaДениеpезyЛЬTaToB paсЧеToBсиссЛе.цoBaтелейkт эксПеpиМeIITaлЬнЬIМиДaHнЬIМиДpyгиХ.цaннЬIМиобеспeчиBaIoT ДoсToBepнoсTЬ IIoлr{еннЬIx pеЗyЛЬTaToB и с.цеЛaннЬIx BЬIBoДoBи pекoМен.цaций.Paссмoтpим бoлее пoдpoбно pеЗyЛЬTaTьIpaбoтьI.BoBBеДеHииобoснoвaнaaкTy€ l JIЬнoсTЬисследyемoйTеМaTики'сфopмyлиpoBaнЬI цеЛи иссле.цoBaъIуIЯИ ЗaДaЧИ' pеrrlеHие кoТopЬIx сoсTaBиЛooснoBIIoе сo.цep)кaние paботьr. Taм )кr сфоpмyлиpoBaнЬI ПoЛo)кeния'BЬIHOсиМЬIе нa ЗaщиTy'a TaЮкr нa).чн€U{ IIoBиЗнa и ПpaкTическaЯ ЗнaЧиМoсTЬpaooTЬI.B пеpвoй гЛaBе .цarTся paзBеpнyтьrй aнa.пиЗисПoЛЬзyеМЬIx B IIaсToящееBpеМя xиМиЧескиx МикpopеaкTopoB, BкЛ}oЧaIoщий исTopический oбзop ИсoBprМенныенaПpaBIIoнkIЯ их p€LЗBития.Обcy)кДaloTсЯkIх фyндaмеHTaJIЬIIЬIеПpеиМyщесTBa.

Haибoлее пoдpoбно paссМoTpеI{ьI МикpopeaкTopЬI ДЛЯpeaJIИЗaЦ|4И ПpoцессoB oсaж.цения И TpaBЛeI{ия. oбсyx<дaются BoПpoсЬIoПTиМизaции yслoвийpaбoтьI МикpopеaкTopoB. .{елaется BЬIBoд oпrpспекTиBHoсTитехнoлoгий,oтмeчaется'исПoЛЬзoBaIJpIЯ МикpopеaкTopoB,кaк .цЛя paзBvITИЯ нoBЬIxTaк vI ДЛЯ вьIПoЛнrния эксПеpиМенTЕLIIЬнЬIx иссЛе.цoBaниЙ.ЧTo .цo нaсToЯщегo BpeМeни пpoблемa Лoк€ L ilиЗaции Пpoцессaoсaж.цения pеЦIaeTся ToЛЬкo с исПoЛЬЗoBaIIиеМ Лoк€tЛИЗaЦИI4 TеpМическoГoИЛИ ПЛaзМеннoгo вoздейстBИЯ) B To BpеMя кaк испoлЬзoBaIIие B этиx цеЛяхстpyкТypklpoвaшИЯгaзoфaзньrхпpoцессoBнaстoящrГoBpеМениДooTсyTсTByеT.ПpoведенньlйДиссrpTaциoннoй paбoтьl.aHaJIИЗПoзBoЛиЛсфopмyлиpoBaTЬ цrЛиBтopaя гЛaBa пoсBящеHa paзpaбoтке ПpoсToГo oценoЧнoГo МеToДapaсчrTa paсПpеДеЛenИЯскopoсTи и кoнценTpaции BrщrсTB пo oбъемy BIIyTpицилин.цpическиХ МикpopeaкTopoB.

Paссмoтpеньr ДBa TИIIa pеaкTopoB: сПoтoкoМ B.цoЛЬ ockI ЦИIIk|нДPaи B.цoЛЬегo paДLryсa. B paМкax ПpеДлo)кеннoйМoДеЛи ПoЛr{енЬI BЬIpa}кеHия ДЛЯ фyнкций paсПpе.цеЛeНИЯ BpеМенипpeбьIвaния BeщесTBa B pеaкTopе. MoдельyЧиTЬIBaеT BoзMo}IGloеПpoскaЛЬзЬIBaние ПoToкa нa сTеI{кax pеaкTopa, ЧTo Ba)кнo Пpи Мo.цеЛИpoBaЕИИМикpo- и нaI{op.BМеpнЬIX кaн€UIoB. Пpедлoтсеннaя МеTo.цикa ПoзBoЛяеT ПoIIяTЬПpoцессЬI, Пpoисxo.цящие BнyTpи yсTpoисTBa' и сyщесTBеннo ПoМoГaеТ нaIIaЧaJIЬI{oМэTaПе егo кoнсTpУИpoB,aНИЯ.BTprTЬейгЛaBесTpoиTся МaTеМaTичeскaя МoдеЛЬ ГaзoфaзнoгoxиМиЧескoГopeaкTopaс o.цнoиГoМoГеннoии o.цнoиГеTepoГeннoиpеaкцияМи.Bьrпoлненьr oцeнки, oбoснoвьrBaloщие испoЛЬЗoBal{иеспЛoцIнoсpеДнЬIxмoдeлей, ЛaМинapнoй мo.целиТеЧениЯИ cTaЦиoнapнoйПoсTaIIoBI<ИЗaДaЧИ.oбсyx<дaeTcЯДИcкprTизaцияМoДеЛис ПoМoщЬЮМеTo.цaкoнeчнЬIxoбъемoв.Бoльrшoе BниМaние yделенo вьlбopy paсuетнoй сеTки' пoзвoляroщейПoЛyЧениe pезyЛЬTaToB с пpиемлемoй ToЧIIoсTЬ}o с HaиМеHЬIпиМиBpеМrHHЬIМидaльнейшиxЗaTpaTaМи.

ПpедлоlкениссЛr.цoBaIIи,lХ.ЧетвеpтaянaбopсеToкДЛЯ исПoЛЬзoBaНИЯBгЛaBa, ПoсBЯщенa бoлее ДеT€ l JIЬI{oМy иЗyЧеHиIo ПpoцессoB BpеaкTopе нa oсI{oBr чисJIеннoГo Мo.цеЛиpoBarlИЯ.Покaзaнo, чTo oценки'BЬIПoлнrннЬIе с исПoЛЬзoBaIIиeМo.цнoМеpнoй мoдели' xopoшo сoГЛaсyloTсЯ счислrннЬIМи paсчеTaМи И чTo диффyзия <<paбo.rегo>>ГaЗa) яBJIяIoщеГoсЯистoчникoМ ПpекypсopoB' ПoПеpек ПoToкa oбеспечивaет paBнoМepнoсТЬпpoфиля, чTo' B сBoIo oчеpеДЬ' ПoзBoЛяеT IIoЛЬЗoBaTЬсЯ МoДrЛЬIo с ПЛoскиМпpoфилемскopoсTи. [иффyзия ПpекypсopoB ПoПepек ПoТoкa ЯBIIЯeTcЯIIИТ|lИTиpyIoщиМ Пpoцессoсa}к.цениЯ. ПpoaнaлиЗиpoBaнaфaктоpoм )зaBисиMoсTЬ скopoсTи poсTa ПpoДyкTa нa пoДЛo)кке oт ЧИcЛa ТTTмцд1a,скopoсTrй гoмoгеннoй и геTrpoгеннoй pеaкций И HaЧaЛЬнoй кoнценTpaции<paбоvегo> кoМПoнrнтa (поpoж.цaЮщеГo пpекypсopьI).

Bax<ньIм МoМеI{ToМТaкиx иссЛедoBaниiт,, ПoЗBoЛЯIoщиМ oПpе.целЯть тpебoBaшИЯ к кoнсTpyкцииpеaкций,МикpopеaкTopa, ЯBЛЯeTcЯ oПpе.цеЛение BЛИЯъ|ИЯ xиМическиxI]poTекaloщиx нa сTенкax сaМoГo pеaкTopa нa ПpoЦrссЬI' Пpoисxo.цЯщИe НaпoДлo)кке. B сBяЗи с TlМ, чTo B yсЛoBияx' paссМoTprllнЬIx B paбoте,BЬIсoкoПopoгoBaя pеaкция ПиpoЛизa cИЛaНa oЧенЬ ЧyBсTBиTеJIЬнa к M€LГIЬIMизМененияМ TеMIIеpaTУPЬI, кpaйнeBaжнЬIM яBЛяrTся IIpoBеДеннoеиссЛrДoBaЕИe B,ЛИЯkIИЯBapИaЦkIИ TеМпеpaTypЬI Нa paooTy МикpopеaкTopa.Иссле.цoвallo BЛияние ГеoМеTpии нa Пpoцrсс oсaж.цeшИЯ..{aньlpекoМeндaЦИИк oПTиМиЗaЦИИpеaкTopoB.B пятoй гЛaBе paссМoTpeнЬI ДBa кoнкpеTIIЬIxpеaкTopa: .цJIяoсDI(.цrниякprMниЯ И apceНИДa ГaJIЛkIЯ.

Пpoдемol{сTpиpoBaн спосoб yЛ)пrшениЯЛoкzlJlизaции oсaж.цениЯ ПyTеМ BBе.цеHиЯ B кoIIсTpyкциЮ МI{кpopеaкTopa.цoПoЛI{иTeЛЬнoГoкaнaJla oТкaЧки. .{aлее в этoй ГлaBе oбсyx<дarоTся BoIIpoсЬITеxIIoЛoгииoблaстиПpиМrненияиЗГoToBЛeъIИЯ, ЭкспЛyaTaЦИИ ИМикpopеaкTopoв.цЛяxиМиЧескoГo oсaж.ценияиЗ Гaзoвoй фaзьI.oбсyжденьIp€lЗJIиЧHЬIе кoIIсTpyкцииBЬIBо.ц oб у|XТaкиx pеaкTopoB. fiелaетсясyщrсTBеHIIoМ ПpеиМyщесTBe' B pя'це сЛyчaеB, IIpИ Иx исПoЛЬЗoBaIrI4Икaк BTexнoJloГическиx' Тaк и B иссле.цoBaTеЛЬскиxцеЛЯx.IIIgg12qгЛaBaIIoсBящrнapaсcМoTprниIoMикpopеaктopoвс xtи.цкoйфaзoй.

Paссмoтpен Пpoцесс aнизoTpoПнoГo TpaBЛениЯкprМния. Пoкaзa}Io' чToTpaBиTеЛЬMo)кеT ПpиBo.циTЬк иЗМенени}o ГеoМетpии МикpopraкTopa. .(aньIpeкoМен.цaЦИИ пo вьrбopy TpaBиTеля. ПpиведенЬI pеЗyЛЬTaTЬIIIpoBеДенныxэксПеpиN,IеHTOB IIoTpaBЛеI{иIoкpеМHияBМикpopеaкТopе.ПодpoбнopaссМoTpeнa зa.цaчa TеПjloooМeнa B MикpopеaкTopе И ПoЛ)ЧенЬI yсЛoBияBoзникнoBеIIиЯ Пpoцессa сaМopz}зoГрeBa pеaкTopa. Пoкaзaнo, чTo ПpиисПoЛьЗoB,aНИИсисTrМ кoнтpoЛя, Пpoцесс TpaBЛеIIияМo)кнo исПoЛЬЗoBaTЬBpe)киМе сaМop€lзoГpеBa' ЧTo yBеЛИЧkIBaeTскopoсTЬ TpaBЛения. ПpoвеДеннЬIеЧисЛеннЬIе иссЛе,цoBaНИЯ Пo'цTBеp.циЛи BЬIBOДЬI' ПoЛr{еHI{ьIе с ПoМoщьЮaн€ ш итиЧескиx oцrнoк.B сеДьмoй глaве paссМoTpеньr oблaсTи IIpиМe}IенияМикpopеaКTopoB сlки.цкoй фaзoй, кaк иссЛe.цoBaTeЛЬские'Taк И TеxIIoJIoГиЧескиr (сoздaниенoBЬIx yстpoйств Микpoсистeмнoй теxники).