專利名稱：刻蝕烘烤設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種刻蝕烘烤設備，更具體地說，涉及一種氯氣或氯化物刻蝕烘烤設備的布局設計及其操作方法。
背景技術：
金屬有機化學氣相沉積設備(簡稱M0CVD)以熱分解反應方式在襯底上進行化學沉積反應，生長各種II1-V族、I1-VI族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。石墨盤作為襯底的承載平臺，在該反應過程中會有多余的化學反應殘留物沉積在石墨盤表面上。如果不對這些殘留物進行清除的話，會在新的一爐外延片生長過程中影響對應的溫度控制和表面顆粒，并最終影響到外延片生長的成品率。目前市場上還沒有對于MOCVD和外延片進行刻蝕、清潔的專用設備，目前業(yè)內(nèi)使用的石墨盤清潔方法通常采用真空燒結爐進行長時間高溫烘烤的方式，存在單爐次烘烤的時間比較長(單爐次約14小時)、烘烤溫度太高(最高溫度約1400度)而影響石墨盤循環(huán)使用的壽命等問題，同時無法對工藝生長過程中產(chǎn)生的報廢外延襯底片進行刻蝕。另外該類設備體積比較大，在凈化車間內(nèi)占用比較大的安裝和使用空間。該設備烘烤石墨盤的工作原理是使用高溫燒結的方式把氮化鎵殘留物物理性粉塵化，在運行后會產(chǎn)生大量的粉塵，同時會大量殘留在反應爐內(nèi)，所以該類設備需要經(jīng)常維護和清潔。因此，目前急需一種在MOCVD外延生長過程中對石墨盤和襯底片進行加熱刻蝕化學反應的氯氣或氯化物刻蝕烘烤設備，從而在充分清潔石墨盤表面和襯底片外延層的化學沉積物的同時，改善MOCVD的外延片的生長成品率和襯底片的重復利用率。

實用新型內(nèi)容本實用新型的一個目的在于提供一種刻蝕烘烤設備，該刻蝕烘烤設備不但可以克服上面所述的缺陷，改善MOCVD的外`延片的生長成品率和襯底片的重復利用率，而且具有相對緊湊的總體設計，減少了其占用空間。本實用新型的一個方面涉及一種刻蝕烘烤設備，該刻蝕烘烤設備包括:容納需進行烘烤的物件的反應爐；位于反應爐下方并對物件進行升降的升降裝置；在升降過程中對物件進行冷卻的層流冷卻裝置；位于反應爐內(nèi)部的第一冷卻組件，第一冷卻組件包括循環(huán)風冷卻系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)，循環(huán)風冷卻系統(tǒng)構造成通入氣流進行冷卻，水冷卻系統(tǒng)構造成通入冷卻水進行冷卻；換熱器；鼓風機；以及位于反應爐外部的第二冷卻組件，第二冷卻組件包括將循環(huán)風冷卻系統(tǒng)、換熱器和鼓風機連接成通風回路的通風管道。在一個較佳實施例中，反應爐和升降裝置可以設置在第一外部框架內(nèi)，并且與層流冷卻裝置一起構成爐體裝置。換熱器和鼓風機可以設置在通風管道內(nèi)或連接部處，并位于第二外部框架內(nèi)。第一外部框架的后側可以與第二外部框架的前側連接，以形成前后布置的框架組件，其中，換熱器可以置于第二外部框架的下方，鼓風機可以置于第二外部框架的上方。[0008]在一個最佳實施例中，通風管道可以由第一、第二和第三通風管道構成，其中，換熱器位于第一通風管道和第二通風管道之間，并將第一和第二通風管道連接起來；鼓風機位于第二通風管道和第三通風管道之間，并將第二和第三通風管道連接起來。第二通風管道可以沿上下方向安裝在第二外部框架中，并位于換熱器與鼓風機的右側。另外，第二外部框架在其相對兩側還可以設有電氣控制柜和水路系統(tǒng)主管路，電氣控制柜和水路系統(tǒng)主管路設置在換熱器的兩側?；蛘?，第一外部框架和第二外部框架可以分別安裝有可調(diào)節(jié)高度的地腳。反應爐還可以放置在爐體框架上，爐體框架可以安裝有地腳和/或萬向輪。在一個實施方式中，反應爐還可以包括反應室組件和加熱組件，其中，反應室組件包括反應罩，反應罩上側設有通氣管，反應氣體通過通氣管輸入到反應罩內(nèi)部；加熱組件包括紅外燈管組件，紅外燈管組件設置在反應罩外側，其中，第一冷卻組件包圍加熱組件設置。加熱組件還可以包括反射板組件，反射板組件設置在反應罩外側。紅外燈管組件可以包括多個紅外燈管，多個紅外燈管構造成并聯(lián)回路以進行分區(qū)溫度控制?；蛘?，加熱組件可以包括反射板，反射板設置在反應罩的上側和四周側，反射板的外側固定有冷卻板，冷卻水管盤設在冷卻板的外側。在又一個實施例中，循環(huán)風冷卻系統(tǒng)可以包括:位于反應室組件上方的頂部集氣槽；位于反應室組件下方的底部集氣槽；以及連通在頂部集氣槽和底部集氣槽之間的風腔，風腔位于反應室組件以及加熱組件四周。此時，換熱器可以連接到底部集氣槽的下游，鼓風機可以串接在循環(huán)風冷卻系統(tǒng)中，以使氣流循環(huán)運動。在再一個實施例中，反應室組件還可以包括:反應罩固定座，反應罩固定座固定支承反應罩；以及可開啟的底蓋，底蓋 設有連通位于反應室組件內(nèi)的容納物件的反應腔的尾氣通道，并且底蓋密封連接到反應罩固定座上，其中，底蓋可以設有壓力檢測口，通入反應罩內(nèi)的反應氣體的流量被控制成使反應腔內(nèi)的壓力與風腔內(nèi)的壓力大致相等。在上述各實施例中，反應罩可以由石英材料制成。在反應爐的運行過程中，通過通氣管通入的反應氣體可以包括氯氣和氣體氯化合物中的一種或多種。物件可以為至少一片石墨盤或外延襯底片，并且以豎直狀態(tài)放置在反應爐內(nèi)。另外，反應爐還可以構造成將反應爐的反應過程中的爐內(nèi)溫度控制在500°C 800°C的范圍內(nèi)。本實用新型所提供的這種刻蝕烘烤設備具有以下技術效果:利用了氯氣或氣體氯化物，在一定溫度的條件(刻蝕最高溫度800度以內(nèi))下對石墨盤或外延襯底片進行刻蝕反應，并最終達到對石墨盤表面進行有效清潔和對外延襯底片表面的不良外延層進行有效刻蝕、清潔的效果。其單爐次時間比較短，可以控制在3小時以內(nèi)完成；同時因設備尺寸和外形比較小，合理地節(jié)省了在凈化車間的安裝空間和使用空間。本實用新型的刻蝕烘烤設備通過在一定溫度條件下的化學反應的方式分解氮化鎵殘留物，其運行后的產(chǎn)物粉塵顆粒少，同時會通過尾氣排放結構及時地排出反應爐，所以可以保證多爐次重復運行，減少了設備維護和清潔的頻率，并保證設備具有比較高的使用效率。

[0019]為了進一步說明本實用新型的刻蝕烘烤設備的整體結構，下面將結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明，其中:圖1為本實用新型的刻蝕烘烤設備的立體透視圖，其示出了刻蝕烘烤設備的整體結構。圖2為設置在本實用新型的刻蝕烘烤設備中的反應爐的立體圖，其外殼被移去，以示出其內(nèi)部構件。圖3為圖2所示的反應爐的側剖視圖。圖4為圖2所示的反應爐的另一剖視圖，該剖視方位相對圖3所示方位呈轉了 90度。圖5為示出了可放置在根據(jù)圖2所示的反應爐內(nèi)的石墨盤及其支撐工裝的立體圖。圖6為紅外燈管組件的加熱原理圖。圖7為圖2所示的反應爐的水冷卻系統(tǒng)的原理圖。圖8為反射板組件的側剖視圖。
具體實施方式
以下將結 合附圖說明本實用新型的最佳實施例。請參見圖1，其中示出了本實用新型的氯氣或氯化物刻蝕烘烤設備的立體透視圖，從該圖中可以清楚地看到該刻蝕烘烤設備的整體布局?？涛g烘烤設備的正面上部布置有操作面板1006，該操作面板1006上設置有若干個控制按鈕、指示燈、觸摸屏等器件。為便于使用者的操作，可將這些器件的安裝高度設置成與使用者視線高度大致平齊?？涛g烘烤設備由前后布置的兩個外部框架1007和1008構成，即，第一外部框架1007和第二外部框架1008，其中第一外部框架1007主要容納由反應爐10、升降裝置1004和層流冷卻裝置1005構成的爐體裝置1001，第二外部框架1008主要容納通風管道1013、1014、1015。在換熱器1009和鼓風機1010外置在反應爐10外的情況下，構成反應路10外部的第二冷卻組件的第一通風管道1013、第二通風管道1014和第三通風管道1015將反應爐
10、換熱器1009和鼓風機1010連接構成通風回路。此時，換熱器1009和鼓風機1010被固定在第二外部框架1008中，其中，換熱器1009置于第二外部框架1008的下方，鼓風機1010置于第二外部框架1008的上方。在換熱器1009和鼓風機1010內(nèi)置在反應爐10內(nèi)的情況下，上述通風管道彼此相連以與反應爐10連接構成通風回路。反應爐10是一種清除石墨盤或襯底片表面的化學反應殘留物的核心部件，該部件會在后面予以詳細描述。反應爐10設置在第一外部框架1007內(nèi)部，并安放在爐體框架1003上。此時，爐體框架1003的右側就成為裝取石墨盤的操作面。如圖1中的箭頭所示，該箭頭示出了將石墨盤送入爐體裝置1001的方向。但是，也可以將裝取石墨盤的操作面設計在爐體框架1003的左側。在這兩種情況下，升降裝置1004應當布置在反應爐10的下方，并且背對裝取石墨盤的操作面。當然，升降裝置1004也可以布置成靠近爐體框架1003的前側或后側。在這兩種情況下，爐體框架1003的左側或右側就成為了裝取石墨盤的操作面。爐體框架1003用于支承反應爐10。升降裝置1004的主要作用是將待清潔的石墨盤送入反應爐10或從反應爐10中取出已清潔的石墨盤。如先前所述，該升降裝置1004設置在反應爐10的下方。在本實施例中，爐體框架1003的后側下方還設有層流冷卻裝置1005，以便在石墨盤升降過程中對其進行冷卻。當然，該層流冷卻裝置1005也可以設置在第一外部框架1007內(nèi)的任何適當?shù)奈恢锰?，只要其能夠實現(xiàn)類似的作用即可。第二外部框架1008放置于第一外部框架1007后面，第一外部框架1007的后面與第二外部框架1008的前面貼合并通過螺栓連接。當然，本技術領域的普通技術人員還易于想到的是，可以采用諸如焊接、鉚接等現(xiàn)有手段將第一外部框架1007和第二外部框架1008互相連接。繼續(xù)參見圖1，換熱器1009位于第一通風管道1013和第二通風管道1014之間，并將第一和第二通風管道連接起來，鼓風機1010位于第二通風管道1014和第三通風管道1015之間，并將第二和第三通風管道連接起來。換句話說，反應爐10的出風口與換熱器1009的進風口通過第一通風管道1013連通，換熱器1009的出風口與鼓風機1010的進風口通過第二通風管道1014連通，而鼓風機1010的出風口與反應爐10的進風口通過第三通風管道1015連通。這樣，反應爐10、換熱器1009和鼓風機1010就通過上述通風管道連接形成一個通風回路。第二通風管道1014是連接換熱器1009的出風口與鼓風機1010的進風口的通道，其沿上下方向安裝在第 二外部框架1008中，并位于換熱器1009與鼓風機1010的右側。電氣控制柜1011安裝在第二外部框架1008的右前側，并位于換熱器1009的右側。水路系統(tǒng)主管路1012安裝在與電氣控制柜1011相對的一側，即，第二外部框架1008的左前側，并位于換熱器1009的左側。當然，對于本技術領域的普通技術人員來說易于理解的是，也可以將電氣控制柜1011設計成位于換熱器1009的左側，而將水路系統(tǒng)主管路1012設計成位于換熱器1009的右側。第二外部框架1008的后部設有氣路面板1016和電氣控制面板1017，并與第二外部框架1008的前部形成相對隔開的兩個空間，其中，氣路面板1016設置在電氣控制面板1017的上方。第一外部框架1007、第二外部框架1008和爐體框架1003均分別安裝有四個可調(diào)節(jié)高度的地腳1018，以調(diào)節(jié)這些框架的高度及水平度。另外，爐體框架1003的底部還可安裝有適當數(shù)量的萬向輪1019，以便在拆裝時容易地移動爐體裝置1001。下面將具體介紹刻蝕烘烤設備的反應爐10的結構。該反應爐10包括反應室組件100和加熱組件200。加熱組件200通常設置在反應室組件100外周。根據(jù)本實用新型的一個具體實施例，反應室組件100包括由石英制成的反應罩110，加熱組件200包括紅外燈管組件210。加熱組件200對反應室組件100、特別是置于反應室組件100內(nèi)的石墨盤600或外延襯底片進行加熱。通常，外延襯底片對應放置吸附在石墨盤上的片槽內(nèi)，同石墨盤20—同放置在反應爐10內(nèi)。但這不是限制性的，外延襯底片也可以通過專用的工裝單獨放置在反應爐10內(nèi)。反應爐10內(nèi)部還設有第一冷卻組件，其設置在加熱組件200的外周，并且包括圍繞加熱組件200設置的循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310和水冷卻系統(tǒng)350。循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310構造成通入氣流進行冷卻，而水冷卻系統(tǒng)350構造成通入冷卻水進行冷卻。第一冷卻組件可以對紅外燈管組件210及相關其它部件進行冷卻，以保護紅外燈管212，延長紅外燈管212使用壽命。以下，將對反應室組件、加熱組件和第一冷卻組件作具體描述。反應室鉬件反應室組件100包括:反應罩110，該反應罩110的頂側設有通氣管111，反應罩110的底側敞開；反應罩固定座120，反應罩固定座120固定支承反應罩110 ;以及可開啟的底蓋130，該底蓋130設有連通反應腔150的尾氣通道132，并且底蓋130密封連接到反應罩固定座120上。反應罩110通常設置成頂側封閉、底部敞開的構造,反應罩110的頂側設有通氣管111，通過設置在反應罩110頂側的通氣管111，諸如氮氣、氯氣或氯化物之類反應所需的氣體可輸送到反應腔150內(nèi)。較佳地，反應罩110的頂部設有至少一層、較佳地兩層配流板112，配流板112上設有若干通孔，用于使通入的氣體散布開以均勻地通入反應腔150內(nèi)。通孔的設置位置、大小、數(shù)量可以根據(jù)需要設計而定。較佳地，當有兩層配流板112時，上層配流板112上的通孔與下層配流板112上的通孔位置錯開。反應罩110較佳地由石英材料制成，石英反應罩110的各部分 可以采用焊接的方式實現(xiàn)。此外，反應罩110頂部還設有中間通管115，用于使測溫熱電偶140直接伸入到反應腔150內(nèi)。反應室組件100中的反應罩固定座120設置在刻蝕烘烤設備10中的設備平臺400上，用于固定支承反應罩110。作為一種實施例，反應罩110的下端設有凸緣部116，反應罩110通過壓圈160接合反應罩110下端的凸緣部116將反應罩110固定到反應罩固定座120上，并且凸緣部116和壓圈160的接合部中設有耐高溫的密封件，如O型圈。反應罩固定座120具有面朝上方的第一配合面，第一配合面與反應罩110的敞開的下端的端面配合在一起。反應罩固定座120具有面朝下方的第二配合面。根據(jù)本實用新型的較佳實施例，第二配合面形成有臺階部，臺階部將第二配合面分成兩個部分，其中第二配合面的一部分與設備平臺400配合，第二配合面的另一部分與底蓋130配合。并且，在底蓋130與第二配合面之間設有密封件，如O型圈，以防反應腔150內(nèi)的氣體或熱量外泄。反應室組件100的底蓋130設有尾氣通道132，尾氣通道132的入口與反應腔150連通，用于使反應腔150中的氣體流出反應腔150。尾氣通道132的入口通常設置在底蓋130與反應罩110的敞開的底側相對應的一部分的中間位置。尾氣通道132的出口連接一個單向閥170，以排出到相應的廠區(qū)廢氣系統(tǒng)(未圖示)中。在本實施例中，單向閥170是安裝在設備平臺400上，而尾氣通道132連接到設備平臺400并且連通單向閥170。底蓋130可通過多個旋轉夾緊氣缸180緊固到設備平臺400下方。根據(jù)本實用新型的較佳實施例，旋轉夾緊氣缸180設有三個，當然，其它合理數(shù)量的氣缸也是可行的，例如二個或四個等。旋轉夾緊氣缸180固定在設備平臺400的下側面上，旋轉夾緊氣缸180具有卡爪，當旋轉夾緊氣缸180和卡爪縮緊后，卡爪壓接位于底蓋130上的輔助壓塊136，從而達到密封的功能，以滿足設備正常加熱反應的需要。此外，底蓋130上還設有壓力檢測口，用以檢測反應室組件100的內(nèi)部空間中的腔體壓力，以保證設備正常運行，特別是當使用石英反應罩110時，以防反應罩110由于罩內(nèi)外壓差過大而碎裂。加熱組件根據(jù)本實用新型的較佳實施例，加熱組件200包括紅外燈管組件210和反射板組件220。紅外燈管組件210包括第一紅外燈管組件210部和第二紅外燈管組件210部，它們分別設置在反應室組件100的相對兩個側面的外側，即反應室組件100大致位于兩個紅外燈管組件210之間，如圖2所示，兩個紅外燈管組件210設置在反應罩110的四個外周面中兩個較大的側面上。紅外燈管組件210包括紅外燈管212、對于支承紅外燈管212的紅外燈管212固定座以及固定紅外燈管212固定座的反射板。在反應罩110的四個外周面中較小的兩個側面處，設置了反射板組件220，但沒有設置紅外燈管組件210，反射板組件220用于反射由紅外燈管組件210發(fā)出的熱量。較佳地，紅外燈管組件210中的多個紅外燈管212可以構造成并聯(lián)回路以進行分區(qū)控溫。圖6為根據(jù)本實用新型的紅外燈管組件210的加熱原理圖，如圖所示，多個紅外燈管212被分成了八路并聯(lián)線路，但這只是示例性的，也可以按具體需要設定。多路并聯(lián)線路較佳可以分成三個區(qū)進行溫度控制，溫控區(qū)至上而下排列，通過從反應罩110頂側的通管115伸入到反應罩110內(nèi)的測溫組件可以對三個區(qū)進行測溫，從而進行相應的溫度控制，以使反應腔150內(nèi)的溫度均勻。第一冷卻纟目件在本實用新型的反應爐10中，第一冷卻組件包括循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310和水冷卻系統(tǒng)350，循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310構造成通入氣流對反應爐10內(nèi)的部件進行冷卻，水冷卻系統(tǒng)350構造成通入冷卻水對反應爐10內(nèi)的部件進行冷卻。循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310包括:位于反應室組件100上方的頂部集氣槽312 ;位于反應室組件100下方的底部集氣槽314 ;連通在頂部集氣槽312和底部集氣槽314之間的風腔，風腔位于反應室組件100·以及加熱組件200四周，引入風腔中的氣流能夠對加熱組件200進行冷卻。頂部集氣槽312、底部集氣槽314和連通在頂部集氣槽312和底部集氣槽314之間的風腔與反應爐10之外的通風管道(如上述第一、第二和第三通風管道)相連接，構成一個封閉的循環(huán)通風回路。在換熱器和鼓風機內(nèi)置在反應爐10內(nèi)的情況下，它們可以設置在循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310中。具體地說，換熱器可以連接到底部集氣槽314的下游，鼓風機可以串接在循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310中，以使氣流循環(huán)運動。這樣，在鼓風機驅動下，氣流通過頂部集氣槽的進口313通入到頂部集氣槽312中。隨后，氣流垂直向下流入到反應室組件四周的風腔中，并進入相應的內(nèi)風道，對加熱組件200進行冷卻，氣流接著向下流入到底部集氣槽314中，并且通過底部集氣槽的出口 315離開反應腔150，接著，收集了熱量的氣流將流到換熱器，在換熱器中氣流的溫度得以下降，例如下降約10度左右，隨后再次循環(huán)回到頂部集氣槽312用于執(zhí)行冷卻作用。此外，循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310還可連接一個補風通道，該補風通道設置在底部集氣槽314與換熱器之間，用于將溫度低于進入換熱器的氣流溫度的低溫氣體補充到循環(huán)氣流中，以避免循環(huán)氣體中熱量不斷累積。循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310中的風腔包括反射面風腔319和加熱面風腔318，其中反射面風腔319設置在設有反射板的兩個相對側面處的第一反射面風腔319和第二反射面風腔319，加熱面風腔318包括設置在設有紅外燈管組件210的兩個相對側面處的第一加熱面風腔318和第二加熱面風腔318。反射面風腔319將配流后的冷卻風從兩個風腔、進入內(nèi)部對應風道，對紅外燈管212的接頭部分進行冷卻；而第一加熱面風腔318和第二加熱面風腔318通過配流結構通向內(nèi)風腔，以對紅外燈管組件210中的紅外燈管212以及構成反應腔150的反應罩110進行冷卻，由此可避免紅外燈管212因發(fā)熱部分溫度過高而引起的石英管爆裂，另外，還可以對紅外燈管212的燈碗反射面零件進行相應的冷卻。水冷卻系統(tǒng)350可包括設置在加熱組件200上的冷卻水管353和位于反應罩固定座120中的水腔356。根據(jù)本實用新型的一個較佳方案，加熱組件200中的反射板222包括紅外燈管組件210中的反射板和反射板組件中的反射板，通常安裝有紅外燈管的反射板比未安裝紅外燈管的反射板更厚，這樣利于支承紅外燈管。這些反射板可分別設置在反應罩110的上側(反應罩的上側通常不設置紅外燈熱管)和四周側，反射板222的外側可固定有冷卻板352，冷卻板352例如可由黃銅制成，冷卻水管353按預定的長度盤設在冷卻板352的外側。反射板與冷卻板352之間的固定可以借助于例如螺栓螺母之類的螺紋緊固件。各個側面的冷卻水管353分別與一個入口 354和一個出口 355相連，以便分別輸入和輸出冷卻水。通常，冷卻水管353的入口 354和出口 355均穿過反應爐10的外殼向外通出，以便連接相應的供給源和排放系統(tǒng)。圖4中示出了反應罩固定座120中的水腔356，水腔356設有水腔入口和水腔出口，水腔入口和水腔出口均可設置于設備平臺400的下方，諸如水之類的冷卻劑從水腔入口輸入又從水腔出口輸出從而在水腔356內(nèi)循環(huán)，從而特別對O型圈起到冷卻作用。圖7為根據(jù)本實用新型的反應爐10的水冷卻系統(tǒng)350的原理圖。五個冷卻水管353和反應罩固定座120中的水腔356可并聯(lián)設置而構成反應爐10的水冷卻系統(tǒng)，但根據(jù)需要也可以對冷卻水管的設置位置和面積進行調(diào)整。冷卻水管353和水腔356的所有入口均連接同一入口水排/水管，出口接到同一出口水排/水管。以上，對反應室組件100、加熱組件200和第一冷卻組件進行了描述。如圖5所示，石墨盤600在反應爐1 0內(nèi)進行烘烤，并且以豎直位置(即圓盤面處于垂直位置)放置到烤盤工裝500上。當反應室組件100的底蓋130通過位于反應爐10下方并對石墨盤600進行升降的升降裝置1004向下移動而打開反應腔150后，烤盤工裝500連接石墨盤600放置到底蓋130上。隨后，底蓋130上升，并通過旋轉夾緊氣缸180夾緊到設備平臺的下側面上，從而關閉反應腔150。然后，開始從通氣孔通入反應氣體，致動加熱組件200，使反應腔150升溫。包括循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310和水冷卻系統(tǒng)350的冷卻組件同時開啟，對于參與光源輻射零件和熱傳導的相關零件進行必要的冷卻，從而保證反應爐10安全正常運行。在反應爐10運行過程中，從反應罩110頂上的通管115伸入到反應罩110內(nèi)的測溫組件對反應腔150內(nèi)的溫度進行監(jiān)測。較佳地，可以分區(qū)進行監(jiān)測，根據(jù)測量的結果對于加熱組件200的紅外燈管組件210進行分區(qū)控制，從而使反應腔150的溫度能夠得到精確、均勻地控制。該反應爐10在運行過程中溫度可以從室溫上升到最高800°C，較佳地，在反應爐10的反應過程中，即氯氣或氣體氯化物從反應罩110頂上的通管115通入到反應腔150內(nèi)以進行反應的過程中，反應爐10的爐內(nèi)溫度可被控制在500°C 800°C的范圍內(nèi)。此外，根據(jù)本實用新型的較佳實施例，反應罩110是由石英制成的，為此，底蓋130上還設有一個壓力檢測口，用以檢測反應室組件100的內(nèi)部空間中的反應腔150內(nèi)部壓力。為保證設備正常運行，需要避免石英反應罩110內(nèi)外的壓差過大。根據(jù)從壓力檢測口測得的壓力，操作人員可以控制通過反應室組件100的反應罩110內(nèi)的諸如氮氣、氯氣或氯化物氣體的流量，從而將腔內(nèi)壓力控制得與循環(huán)風冷卻系統(tǒng)310的風腔內(nèi)的壓力大致相等，即可避免石英反應罩110碎裂。雖然以上結合了較佳實施例對本實用新型的目的和結構作了進一步說明，但是本技術領域中的普通技術人員應當認識到，上述示例僅是用來說明的，而不能作為對本實用新型的限制。因此，可以在權利要求書的實質精神范圍內(nèi)對本實用新型進行變型，例如，對刻蝕烘烤設備中各個部件的位置進行變更或對換等。這些變型都將落在本實用新型的權利要求書所要求的范 圍之內(nèi)。
權利要求1.一種刻蝕烘烤設備，其特征在于，包括: 容納需進行烘烤的物件的反應爐(10)； 位于所述反應爐(10)下方并對所述物件進行升降的升降裝置(1004)； 在升降過程中對所述物件進行冷卻的層流冷卻裝置(1005)； 位于所述反應爐(10)內(nèi)部的第一冷卻組件，所述第一冷卻組件包括循環(huán)風冷卻系統(tǒng)(310)和水冷卻系統(tǒng)(350)，所述循環(huán)風冷卻系統(tǒng)(310)構造成通入氣流進行冷卻，所述水冷卻系統(tǒng)(350 )構造成通入冷卻水進行冷卻； 換熱器(1009)； 鼓風機(1010);以及 位于所述反應爐(10)外部的第二冷卻組件，所述第二冷卻組件包括將所述循環(huán)風冷卻系統(tǒng)(310)、所述換熱器(1009)和所述鼓風機(1010)連接成通風回路的通風管道(1013、1014、1015)。
2.如權利要求1所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述反應爐(10)和所述升降裝置(1004)設置在第一外部框架(1007)內(nèi)，并且與層流冷卻裝置(1005) —起構成爐體裝置(1001)。
3.如權利要求2所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述換熱器(1009)和所述鼓風機(1010)設置在所述通風管道(1013、1014、1015)內(nèi)或連接部處，并位于第二外部框架(1008)內(nèi)。
4.如權利要求3所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述第一外部框架(1007)的后側與所述第二外部框架(1008)的前側連接，以形成前后布置的框架組件。
5.如權利要求3所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述換熱器(1009)置于所述第二外部框架(1008)的下方，所述鼓風機(1010)置于所述第二外部框架(1008)的上方。
6.如權利要求3所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述通風管道(1013、1014、1015)由第一、第二和第三通風管道構成， 其中，所述換熱器(1009)位于第一通風管道(1013)和第二通風管道(1014)之間，并將第一和第二通風管道連接起來；所述鼓風機(1010)位于第二通風管道(1014)和第三通風管道(1015)之間，并將第二和第三通風管道連接起來。
7.如權利要求6所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述第二通風管道(1014)沿上下方向安裝在所述第二外部框架(1008)中，并位于所述換熱器(1009)與所述鼓風機(1010)的右側。
8.如權利要求3所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述第二外部框架(1008)在其相對兩側還設有電氣控制柜(1011)和水路系統(tǒng)主管路(1012)，所述電氣控制柜(1011)和所述水路系統(tǒng)主管路(1012)設置在所述換熱器(1009)的兩側。
9.如權利要求3所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述第一外部框架(1007)和所述第二外部框架(1008)分別安裝有可調(diào)節(jié)高度的地腳(1018)。
10.如權利要求1所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述反應爐(10)放置在爐體框架(1003)上，所述爐體框架(1003)安裝有地腳(1018)和/或萬向輪(1019)。
11.如權利要求1所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述反應爐(10)還包括反應室組件(100)和加熱組件(200)， 所述反應室組件(100)包括反應罩(110)，所述反應罩(110)上側設有通氣管(111)，反應氣體通過所述通氣管(111)輸入到所述反應罩(110)內(nèi)部； 所述加熱組件(200)包括紅外燈管 組件(210)，所述紅外燈管組件(210)設置在所述反應罩(I 10)外側。
12.如權利要求11所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述第一冷卻組件包圍所述加熱組件(200)設置。
13.如權利要求11所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述加熱組件(200 )還包括反射板組件(220 )，所述反射板組件(220 )設置在所述反應罩(110)外側。
14.如權利要求11所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述紅外燈管組件(210)包括多個紅外燈管(212)，所述多個紅外燈管(212)構造成并聯(lián)回路以進行分區(qū)溫度控制。
15.如權利要求11所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述加熱組件(200)包括反射板，所述反射板設置在所述反應罩(110)的上側和四周側，所述反射板的外側固定有冷卻板(352 )，所述冷卻水管(353 )盤設在所述冷卻板(352 )的外側。
16.如權利要求11所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述循環(huán)風冷卻系統(tǒng)(310)包括:位于所述反應室組件(100)上方的頂部集氣槽(312);位于所述反應室組件(100)下方的底部集氣槽(314);以及連通在所述頂部集氣槽(312)和所述底部集氣槽(314)之間的風腔，風腔位于所述反應室組件(100)以及所述加熱組件(200)四周。
17.如權利要求16所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述換熱器(1009)連接到所述底部集氣槽(314)的下游，所述鼓風機(1010)串接在循環(huán)風冷卻系統(tǒng)(310)中，以使氣流循環(huán)運動。
18.如權利要求11所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述反應室組件(100)還包括:反應罩固定座(120)，所述反應罩固定座(120)固定支承所述反應罩(110);以及可開啟的底蓋(130)，所述底蓋(130)設有連通位于所述反應室組件(100)內(nèi)的容納所述物件的所述反應腔(150)的尾氣通道(132)，并且所述底蓋(130)密封連接到所述反應罩固定座(120)上。
19.如權利要求18所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述循環(huán)風冷卻系統(tǒng)(310)包括:位于所述反應室組件(100)上方的頂部集氣槽(312);位于所述反應室組件(100)下方的底部集氣槽(314);以及連通在所述頂部集氣槽(312)和所述底部集氣槽(314)之間的風腔，所述風腔位于所述反應室組件(100)以及所述加熱組件(200)四周，所述底蓋(130)設有壓力檢測口，通入所述反應罩(110)內(nèi)的反應氣體的流量被控制成使所述反應腔(150)內(nèi)的壓力與所述風腔內(nèi)的壓力大致相等。
20.如權利要求11至19中任一項權利要求所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述反應罩(I 10)由石英材料制成。
21.如權利要求1所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述物件為至少一片石墨盤或外延襯底片。
22.如權利要求1所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述物件以豎直狀態(tài)放置在所述反應爐(10)內(nèi)。
23.如權利要求1所述的刻蝕烘烤設備，其特征在于， 所述反應爐(10)構造成將所述反應爐(10)的反應過程中的爐內(nèi)溫度控制在500°C 800°C的范圍內(nèi)·。
專利摘要本實用新型涉及一種刻蝕烘烤設備，該設備包括容納需進行烘烤的物件的反應爐；位于反應爐下方并對物件進行升降的升降裝置；在升降過程中對物件進行冷卻的層流冷卻裝置；位于反應爐內(nèi)部、包括循環(huán)風冷卻系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)的第一冷卻組件，循環(huán)風冷卻系統(tǒng)構造成通入氣流進行冷卻，水冷卻系統(tǒng)構造成通入冷卻水進行冷卻；換熱器；鼓風機；以及位于反應爐外部的第二冷卻組件，第二冷卻組件包括將循環(huán)風冷卻系統(tǒng)、換熱器和鼓風機連接成通風回路的通風管道。本實用新型所提供的這種刻蝕烘烤設備具有優(yōu)化的布局、緊湊的結構，不但可以改善MOCVD的外延片的生長成品率和襯底片的重復利用率，而且占地面積小、工作效率高，便于工業(yè)應用和推廣。
文檔編號C23F1/12GK203128652SQ20132005645
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權日2013年1月29日
發(fā)明者丁云鑫, 徐小明, 毛棋斌, 周永君, 鄔建偉 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司