一種石墨承載盤烘烤裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨承載盤烘烤裝置，包括外殼、矩形管、加熱器，外殼的前端部上開設(shè)有用于向矩形管內(nèi)充入反應(yīng)氣的第一進(jìn)氣通道、用于向外殼內(nèi)腔中充入保護(hù)氣的第二進(jìn)氣通道，外殼的后端部上開設(shè)有與外殼內(nèi)腔氣流相通的排氣通道，矩形管的前、后兩端部上分別開設(shè)有進(jìn)氣口與出氣口，矩形管上的進(jìn)氣口與第一進(jìn)氣通道氣流相通且矩形管的前端部與第一進(jìn)氣通道相密封設(shè)置，烘烤裝置還包括排氣管，外殼內(nèi)腔中的保護(hù)氣沿排氣通道與排氣管間的間隙排出烘烤裝置外。該烘烤裝置結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，烘烤過程中，能夠?qū)κ休d盤進(jìn)行均勻的烘烤，且石墨承載盤表面的沉積物能夠清理的更干凈。
【專利說明】一種石墨承載盤烘烤裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種石墨承載盤烘烤裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]金屬有機(jī)物氣相沉積是一種利用金屬有機(jī)物和氣態(tài)源在一定溫度和壓力條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生長各種化合物半導(dǎo)體材料的技術(shù)。石墨承載盤作為襯底的載體，表面會在化學(xué)反應(yīng)的過程中附著化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化合物半導(dǎo)體材料。對石墨承載盤上附著的沉積物進(jìn)行清潔是保證MOCVD工藝穩(wěn)定性和產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素之一。
[0005]目前廣泛使用真空高溫烘烤爐利用高溫1300°01400°C，在真空環(huán)境下對石墨承載盤進(jìn)行長時(shí)間烘烤。這種方式對以大部分生長和揮發(fā)溫度較低的化合物半導(dǎo)體材料具有較好的作用。但是無法處理生長溫度較高，揮發(fā)溫度較高的化合物半導(dǎo)體材料，例如目前作為硅基氮化鎵體系必須使用的氮化鋁等材料無法有效的從石墨承載盤上去除干凈。使用腐蝕性氣氛對石墨承載盤上的殘余材料進(jìn)行烘烤就就成為了有效的處理方式。
[0006]目前的MOCVD設(shè)備不斷向著大尺寸，高產(chǎn)量和高控制精度等方向發(fā)展。石墨承載盤的烘烤處理作為MOCVD設(shè)備的關(guān)鍵部件也向著直徑更大、周轉(zhuǎn)速度要求更高和對反應(yīng)沉積物殘余要求更高的方向發(fā)展。這樣對氣氛烘烤爐的烘烤溫度均勻性和化學(xué)腐蝕烘烤的氣流和壓力都有了更高的要求。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨承載盤烘烤裝置，采用該烘烤裝置，可將石墨承載盤烘烤的更均勻，同時(shí)將石墨承載盤表面的半導(dǎo)體材料有效地去除干凈。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案是:一種石墨承載盤烘烤裝置，所述烘烤裝置包括沿前后方向設(shè)置的具有密封內(nèi)腔的外殼、沿前后方向插設(shè)在所述外殼內(nèi)腔中的矩形管、設(shè)于所述外殼內(nèi)腔中的用于在所述矩形管的徑向方向上對所述矩形管進(jìn)行加熱的加熱器，所述外殼的前端部上開設(shè)有用于向所述矩形管內(nèi)充入反應(yīng)氣的第一進(jìn)氣通道、用于向所述外殼內(nèi)腔中充入保護(hù)氣的第二進(jìn)氣通道，所述外殼的后端部上開設(shè)有與所述外殼內(nèi)腔氣流相通的排氣通道，所述矩形管的前、后兩端部上分別開設(shè)有進(jìn)氣口與出氣口，所述矩形管上的進(jìn)氣口與所述第一進(jìn)氣通道氣流相通且所述矩形管的前端部與所述第一進(jìn)氣通道相密封設(shè)置，所述烘烤裝置還包括一端密封地連接在所述矩形管出氣口上、另一端穿設(shè)通過所述排氣通道后將所述矩形管內(nèi)的反應(yīng)氣排出所述烘烤裝置外的排氣管，所述排氣管的外側(cè)壁與所述排氣通道的內(nèi)側(cè)壁間構(gòu)成一環(huán)形腔，所述外殼內(nèi)腔中的保護(hù)氣從所述環(huán)形腔中排出所述烘烤裝置外。
[0010]優(yōu)選地，所述的反應(yīng)氣選自氯氣、氯化氫、四氯化硅、氫氣、氮?dú)庵械囊环N或多種的混合。
[0011]優(yōu)選地，所述烘烤裝置還包括設(shè)于所述外殼內(nèi)腔中的用于支撐在所述矩形管徑向方向上的支撐件。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述支撐件支撐在所述矩形管的后端部上，所述支撐件為支撐架，所述支撐架內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻水腔，所述循環(huán)冷卻水腔用于對所述矩形管與所述排氣管間的密封處進(jìn)行冷卻。
[0013]優(yōu)選地，所述矩形管的后端部與所述排氣管間設(shè)有密封頭，通過所述密封頭，所述矩形管與所述排氣管相密封設(shè)置。
[0014]優(yōu)選地，所述矩形管前端部上套設(shè)有密封圈，所述矩形管通過所述密封圈與所述第一進(jìn)氣通道相密封設(shè)置。
[0015]優(yōu)選地，所述的加熱器為帶保溫層的電阻加熱器。
[0016]優(yōu)選地，烘烤時(shí)，所述外殼內(nèi)的烘烤溫度控制在500?1200°C間。
[0017]優(yōu)選地，烘烤過程中的烘烤壓力控制在10mbar?100mbar。
[0018]優(yōu)選地，所述外殼呈矩形狀。通過將外殼設(shè)置成矩形，在烘烤裝置使用過程中，可將多個(gè)烘烤裝置簡單組合成為一個(gè)可同時(shí)進(jìn)行多腔室烘烤的石墨承載盤烘烤裝置。
[0019]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
1)本發(fā)明的烘烤裝置，采用了矩形管作為反應(yīng)腔室，當(dāng)石墨承載盤放入其中時(shí)，因矩形管整體平面與加熱器上下表面距離很近，因此，加熱時(shí)，可使反應(yīng)腔室內(nèi)的石墨承載盤的受熱溫度均勻，采用較小的氣體流量就能使石墨承載盤表面的沉積物得到很好的反應(yīng)；
2)采用具有密封內(nèi)腔的外殼，在烘烤前可采用抽真空的方式對整個(gè)外殼內(nèi)腔進(jìn)行吹掃，避免殘留的空氣對石墨承載盤的污染，同時(shí)還可改變石墨承載盤烘烤反應(yīng)過程中的烘烤壓力，從而使得石墨承載盤得到更好的清潔效果；
3)將反應(yīng)氣和保護(hù)氣分別從排氣管的內(nèi)外兩側(cè)排出烘烤裝置外，再混合排入同一廢氣回收裝置內(nèi)，有效地防止了在外殼內(nèi)腔中，反應(yīng)氣泄露至矩形管外的內(nèi)腔中，導(dǎo)致腐蝕加熱器的現(xiàn)象發(fā)生。
[0020]
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
附圖1是本發(fā)明所述的石墨承載盤烘烤裝置的剖視圖；
上述附圖中:1、外殼；U、第一進(jìn)氣通道；12、第二進(jìn)氣通道；13、排氣通道;2、矩形管；21、進(jìn)氣口；22、出氣口；3、加熱器;4、石墨承載盤;5、排氣管;6、支撐件(支撐架);61、循環(huán)冷卻水腔;7、密封圈;8、密封頭。
[0022]
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0024]參見圖1所示，一種石墨承載盤烘烤裝置，該烘烤裝置包括沿前后方向設(shè)置的具有密封內(nèi)腔的外殼1、沿前后方向插設(shè)在外殼I內(nèi)腔中的矩形管2、設(shè)于外殼I內(nèi)腔中的用于在矩形管2的徑向方向上對矩形管2進(jìn)行加熱的加熱器3。
[0025]該外殼I的前端部上開設(shè)有用于向矩形管2內(nèi)充入反應(yīng)氣的第一進(jìn)氣通道11、用于向外殼I內(nèi)腔中充入保護(hù)氣的第二進(jìn)氣通道12，該外殼I的后端部上開設(shè)有與外殼I內(nèi)腔氣流相通的排氣通道13，該矩形管2的前、后兩端部上分別開設(shè)有進(jìn)氣口 21與出氣口 22，矩形管2上的進(jìn)氣口 21與第一進(jìn)氣通道11氣流相通且該矩形管2的前端部通過密封件與第一進(jìn)氣通道11相密封設(shè)置，該烘烤裝置還包括一端密封地連接在矩形管2出氣口 22上、另一端穿設(shè)通過排氣通道13后將矩形管2內(nèi)的反應(yīng)氣排出烘烤裝置外的排氣管5，該排氣管5的外側(cè)壁與排氣通道13的內(nèi)側(cè)壁間構(gòu)成一環(huán)形腔，外殼I內(nèi)腔中的保護(hù)氣從環(huán)形腔中排出烘烤裝置外，排出烘烤裝置外的保護(hù)氣與反應(yīng)氣再混合排入同一廢氣回收裝置內(nèi)。通過該設(shè)置方式，可有效防止反應(yīng)氣進(jìn)入到矩形管2外的外殼I內(nèi)腔中，從而導(dǎo)致腐蝕加熱器3的情況發(fā)生，起到了將反應(yīng)氣隔離的作用。
[0026]本例中，該矩形管2為矩形石英管;該加熱器3為帶保溫層的電阻加熱器3，通過將反應(yīng)腔設(shè)置成矩形，可使石墨承載盤4正面向上，水平的放置在反應(yīng)腔內(nèi)，同時(shí)將加熱器3設(shè)置在矩形管2的徑向方向上，使得在加熱過程中，能夠使矩形管2受熱均勻，同時(shí)使得石墨承載盤4整體平面與加熱器3上下的距離均較近，使其表面的沉積物能夠反應(yīng)充分，清潔的更為徹底;而且，將矩形管2設(shè)置成扁平的石英管，可以減小烘烤裝置的占用空間，同時(shí)可采用較小的氣流實(shí)現(xiàn)對石墨承載盤4表面沉積物的清潔，而且，采用矩形管2，可以在同一反應(yīng)腔內(nèi)對多片水平放置石墨盤4進(jìn)行烘烤，提高了烘烤效率。
[0027]本例中，該反應(yīng)氣選自氯氣、氯化氫、四氯化硅、氫氣、氮?dú)庵械囊环N或多種的混合;該保護(hù)氣為惰性氣體。
[0028]這里將加熱器3置于烘烤裝置內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)對烘烤內(nèi)腔及加熱器3同時(shí)進(jìn)行壓力控制。
[0029]這里的外殼I為封閉的腔室，而矩形管3與外腔在排氣管相通，使得在加熱烘烤前，可先通過抽真空的方式對整個(gè)腔室進(jìn)行吹掃，避免殘留的空氣對石墨承載盤4的污染。本例中，該外殼I可設(shè)置成與矩形管2形狀相配合的矩形狀外殼I，從而可以將多個(gè)爐體簡單的進(jìn)行組合形成一個(gè)多腔室烘烤爐使用，從而可同時(shí)對多個(gè)石墨承載盤4進(jìn)行烘烤，增加了烘烤效率。
[0030]這里，為了確保反應(yīng)腔在整個(gè)反應(yīng)過程中均處于密封狀態(tài)，這里，在矩形管2的前端部上套設(shè)有密封圈7，通過設(shè)置密封圈7，使得矩形管2與第一進(jìn)氣通道11相密封設(shè)置;該矩形管2的后端部與排氣管5間設(shè)有密封頭8，通過密封頭8，矩形管2與排氣管5相密封設(shè)置。
[0031]本例中，該烘烤裝置還包括設(shè)于外殼I內(nèi)腔中的用于支撐矩形管2的支撐件6，該支撐件6支撐在矩形管2的徑向方向上。具體的，該支撐件6為支撐在矩形管2的后端部上的支撐架6，該支撐架6內(nèi)設(shè)置有循環(huán)冷卻水腔61，通過設(shè)置循環(huán)冷卻水腔61可實(shí)現(xiàn)循環(huán)地對矩形管2與排氣管5間的密封頭8進(jìn)行冷卻，以防密封頭8位置應(yīng)溫度高造成密封效果下降的情況發(fā)生。
[0032]本例中，在烘烤過程中，其烘烤溫度應(yīng)控制在500?1200°C間，烘烤壓力控制在10mbar?100mbar。
[0033]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，所述烘烤裝置包括沿前后方向設(shè)置的具有密封內(nèi)腔的外殼、沿前后方向插設(shè)在所述外殼內(nèi)腔中的矩形管、設(shè)于所述外殼內(nèi)腔中的用于在所述矩形管的徑向方向上對所述矩形管進(jìn)行加熱的加熱器，所述外殼的前端部上開設(shè)有用于向所述矩形管內(nèi)充入反應(yīng)氣的第一進(jìn)氣通道、用于向所述外殼內(nèi)腔中充入保護(hù)氣的第二進(jìn)氣通道，所述外殼的后端部上開設(shè)有與所述外殼內(nèi)腔氣流相通的排氣通道，所述矩形管的前、后兩端部上分別開設(shè)有進(jìn)氣口與出氣口，所述矩形管上的進(jìn)氣口與所述第一進(jìn)氣通道氣流相通且所述矩形管的前端部與所述第一進(jìn)氣通道相密封設(shè)置，所述烘烤裝置還包括一端密封地連接在所述矩形管出氣口上、另一端穿設(shè)通過所述排氣通道后將所述矩形管內(nèi)的反應(yīng)氣排出所述烘烤裝置外的排氣管，所述排氣管的外側(cè)壁與所述排氣通道的內(nèi)側(cè)壁間構(gòu)成一環(huán)形腔，所述外殼內(nèi)腔中的保護(hù)氣從所述環(huán)形腔中排出所述烘烤裝置外。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，所述的反應(yīng)氣選自氯氣、氯化氫、四氯化硅、氫氣、氮?dú)庵械囊环N或多種的混合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，所述烘烤裝置還包括設(shè)于所述外殼內(nèi)腔中的用于支撐在所述矩形管徑向方向上的支撐件。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，所述支撐件支撐在所述矩形管的后端部上，所述支撐件為支撐架，所述支撐架內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻水腔，所述循環(huán)冷卻水腔用于對所述矩形管與所述排氣管間的密封處進(jìn)行冷卻。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，所述矩形管的后端部與所述排氣管間設(shè)有密封頭，通過所述密封頭，所述矩形管與所述排氣管相密封設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，所述矩形管前端部上套設(shè)有密封圈，所述矩形管通過所述密封圈與所述第一進(jìn)氣通道相密封設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，所述的加熱器為帶保溫層的電阻加熱器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，烘烤時(shí)，所述外殼內(nèi)的烘烤溫度控制在500?1200 °C間。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，烘烤過程中的烘烤壓力控制在 I OOmbar?I OOOmbar。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨承載盤烘烤裝置，其特征在于，所述外殼呈矩形狀。
【文檔編號】C23C16/44GK106086817SQ201610634415
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月5日 公開號201610634415.3, CN 106086817 A, CN 106086817A, CN 201610634415, CN-A-106086817, CN106086817 A, CN106086817A, CN201610634415, CN201610634415.3
【發(fā)明人】魏鴻源, 丁峰, 張海金, 胡小龍, 朱廷剛
【申請人】江蘇能華微電子科技發(fā)展有限公司