專利名稱：刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐，尤其涉及一種氯氣刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐，用于清除MOCVD外延工藝生長后沉積在石墨盤表面的氮化鎵等殘留物，并可以用于清除外延片襯底表面的外延層。
背景技術(shù)：
金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備(簡稱MOCVD)以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行化學(xué)沉積反應(yīng)，生長各種II1-V族、I1-VI族化合物半導(dǎo)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(yīng)過程中會有多余的化學(xué)反應(yīng)殘留物沉積在石墨盤表面上，假如不加以清除，必然會在新的一爐外延片生長過程中影響對應(yīng)的溫度控制、表面顆粒等，并最終影響到外延片生長的成品率。另外在外延片生長過程中，會有大量的襯底片因生長不出質(zhì)量合格的外延片而報廢，因沒有專業(yè)的外延襯底片刻蝕設(shè)備，無法對這些不合格的外延片上的外延層化學(xué)沉積物進(jìn)行有效地刻蝕，無法對該類襯底片進(jìn)行重復(fù)利用，造成大量的成本浪費(fèi)和損失。目前市場上還沒有對于MOCVD和外延片進(jìn)行刻蝕、清潔的專用設(shè)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(jié)爐進(jìn)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)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(jìn)行刻蝕。另外該類設(shè)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(shè)備在烘烤石墨盤的工作原理是使用高溫?zé)Y(jié)的方式把氮化鎵殘留物物理性粉塵化，運(yùn)行后會產(chǎn)生大量的粉塵，同時會大量殘留在反應(yīng)爐內(nèi)，所以該類設(shè)備需要經(jīng)常維護(hù)和清潔。為了解決通常烤盤設(shè)備的不足，現(xiàn)提供一種新的設(shè)備，即氯氣刻蝕烘烤設(shè)備，該設(shè)備是利用氯氣或氣體氯化物，在一定溫度的條件下對石墨盤或外延襯底片進(jìn)行刻蝕反應(yīng)，并最終達(dá)到對石墨盤表面進(jìn)行有效的清潔和對外延襯底片表面的不良外延層進(jìn)行有效刻蝕的功用。
·[0004]通常石墨盤和外延襯底片是放在刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐內(nèi)里進(jìn)行清潔，該反應(yīng)爐是設(shè)備的核心部分，他的組成結(jié)構(gòu)、加熱、冷卻等各項功能都非常重要，必須滿足和保證設(shè)備正常運(yùn)行和安全需要。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐，反應(yīng)爐包括反應(yīng)室組件、加熱組件以及冷卻組件，其中，反應(yīng)室組件包括反應(yīng)罩，反應(yīng)罩上設(shè)有通氣管，反應(yīng)氣體通過通氣管輸入到反應(yīng)罩內(nèi)部；加熱組件包括紅外燈管組件，紅外燈管組件設(shè)置在反應(yīng)罩外側(cè)；冷卻組件包圍加熱組件設(shè)置。根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，加熱組件還包括反射板組件，反射板組件設(shè)置在反應(yīng)罩外側(cè)。紅外燈管組件可包括多個紅外燈管，這些紅外燈管構(gòu)造成并聯(lián)回路以進(jìn)行分區(qū)溫度控制。[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的冷卻組件包括循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)，循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)構(gòu)造成通入氣流對反應(yīng)爐內(nèi)的部件進(jìn)行冷卻，水冷卻系統(tǒng)構(gòu)造成具有冷卻水管，冷卻水管通入冷卻水以便對反應(yīng)爐內(nèi)的部件進(jìn)行冷卻。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，加熱組件通常包括反射板，反射板設(shè)置在反應(yīng)罩的上側(cè)和四周側(cè)，反射板的外側(cè)固定有冷卻板，冷卻水管盤設(shè)在冷卻板的外側(cè)。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)包括位于反應(yīng)室組件上方的頂部集氣槽；位于反應(yīng)室組件下方的底部集氣槽；連通在頂部集氣槽和底部集氣槽之間的風(fēng)腔，風(fēng)腔位于反應(yīng)室組件以及加熱組件四周。較佳地，循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)還包括:換熱器，該換熱器被連接到底部集氣槽的下游；以及串接在循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)中的、使氣流循環(huán)運(yùn)動的鼓風(fēng)機(jī)。根據(jù)本實(shí)用新型的又一個方面，反應(yīng)室組件還包括:反應(yīng)罩固定座，反應(yīng)罩固定座固定支承反應(yīng)罩；以及可開啟的底蓋，該底蓋設(shè)有連通位于反應(yīng)室組件內(nèi)的、容納石墨盤或外延襯底片的反應(yīng)腔的尾氣通道，并且底蓋密封連接到反應(yīng)罩固定座上。較佳地，反應(yīng)罩通過耐高溫的密封圈將反應(yīng)罩固定到反應(yīng)罩固定座上。較佳地，冷卻組件包括循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)，循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)構(gòu)造成通入氣流對反應(yīng)爐內(nèi)的部件進(jìn)行冷卻，循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)位于反應(yīng)室組件上方的頂部集氣槽；位于反應(yīng)室組件下方的底部集氣槽；連通在頂部集氣槽和底部集氣槽之間的風(fēng)腔，風(fēng)腔位于反應(yīng)室組件以及加熱組件四周。根據(jù)本實(shí)用新型的又一個方面，底蓋設(shè)有壓力檢測口，通入反應(yīng)罩內(nèi)的反應(yīng)氣體的流量被控制成使反應(yīng)腔內(nèi) 壓力與風(fēng)腔內(nèi)的壓力大致相等。根據(jù)本實(shí)用新型的反應(yīng)罩由石英材料制成。根據(jù)本實(shí)用新型的又一個方面，反應(yīng)氣體通過通氣管通入，反應(yīng)氣體包括氯氣和氣體氯化合物中的一種或多種。根據(jù)本實(shí)用新型的又一個方面，反應(yīng)爐內(nèi)放置石墨盤或外延襯底片。較佳地，反應(yīng)爐內(nèi)以豎直狀態(tài)放置一片或兩片石墨盤。根據(jù)本實(shí)用新型的又一個方面，所述反應(yīng)爐構(gòu)造成將所述反應(yīng)爐的反應(yīng)過程中的爐內(nèi)溫度控制在500° C -800° C的范圍內(nèi)。采用根據(jù)實(shí)用新型的反應(yīng)爐，可以較佳的控制反應(yīng)腔內(nèi)的溫度穩(wěn)定均勻，最高溫度控制在800度左右，單爐次加熱周期控制在3小時內(nèi)，從而可以適當(dāng)延長石墨盤的使用壽命O

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的反應(yīng)爐的立體圖，其外殼被移去，以示出其內(nèi)部構(gòu)件。圖2為圖1所示的反應(yīng)爐的側(cè)剖視圖。圖3為圖1所示的反應(yīng)爐的另一剖視圖，該剖視方位相對圖2所示方位呈轉(zhuǎn)了 90度。圖4為示出了可放置在根據(jù)本實(shí)用新型的反應(yīng)爐內(nèi)的石墨盤及其支撐工裝的立體圖。[0022]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型的紅外燈管組件的加熱原理圖。圖6為根據(jù)本實(shí)用新型的反應(yīng)爐的水冷卻系統(tǒng)的原理圖。圖7為根據(jù)本實(shí)用新型反射板組件的側(cè)剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。根據(jù)本實(shí)用新型刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐10主要包括三部分組件:反應(yīng)室組件100、加熱組件200以及冷卻組件。加熱組件200通常設(shè)置在反應(yīng)室組件100外周，冷卻組件又設(shè)置在加熱組件200的外周。根據(jù)本實(shí)用新型的一個具體實(shí)施例，反應(yīng)室組件100包括由石英制成的反應(yīng)罩110,加熱組件200包括紅外燈管組件210,并且冷卻組件包括圍繞加熱組件200設(shè)置的循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)310和水冷卻系統(tǒng)350。加熱組件200對反應(yīng)室組件100、特別是置于反應(yīng)室組件100內(nèi)的石墨盤600或外延襯底片(通常，外延襯底片對應(yīng)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(yīng)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(dú)放置在反應(yīng)爐10內(nèi))進(jìn)行加熱，而冷卻組件對紅外燈管組件210及相關(guān)其他部件進(jìn)行冷卻，保護(hù)紅外燈管212，延長紅外燈管212使用壽命。以下，對這三個組件作具體描述。反應(yīng)室組件反應(yīng)室組件100包括:反應(yīng)罩110，該反應(yīng)罩110的頂側(cè)設(shè)有通氣管111，反應(yīng)罩110的底側(cè)敞開；反應(yīng)罩固 定座120，反應(yīng)罩固定座120固定支承反應(yīng)罩110 ;以及可開啟的底蓋130，該底蓋130設(shè)有連通反應(yīng)腔150的尾氣通道132，并且底蓋130密封連接到反應(yīng)罩固定座120上。反應(yīng)罩110通常設(shè)置成頂側(cè)封閉、底部敞開的構(gòu)造，反應(yīng)罩110的頂側(cè)設(shè)有通氣管111，通過設(shè)置在反應(yīng)罩110頂側(cè)的通氣管111，諸如氮?dú)?、氯氣或氯化物之類反?yīng)所需的氣體可輸送到反應(yīng)腔150內(nèi)。較佳地，反應(yīng)罩110的頂部設(shè)有至少一層、較佳地兩層配流板112，配流板112上設(shè)有若干通孔，用于使通入的氣體散布開以均勻地通入反應(yīng)腔150內(nèi)。通孔的設(shè)置位置、大小、數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)計而定。較佳地，當(dāng)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(yīng)罩110較佳地由石英材料制成，石英反應(yīng)罩110的各部分可以采用焊接的方式實(shí)現(xiàn)。此外，反應(yīng)罩110頂部還設(shè)有中間通管115，用于使測溫?zé)犭娕?40直接伸入到反應(yīng)腔150內(nèi)。反應(yīng)室組件100中的反應(yīng)罩固定座120設(shè)置在刻蝕烘烤設(shè)備10中的設(shè)備平臺400上，用于固定支承反應(yīng)罩110。作為一種實(shí)施例，反應(yīng)罩110的下端設(shè)有凸緣部116，反應(yīng)罩110通過壓圈160接合反應(yīng)罩110下端的凸緣部116將反應(yīng)罩110固定到反應(yīng)罩固定座120上，并且凸緣部116和壓圈160的接合部中設(shè)有耐高溫的密封件，如O型圈。反應(yīng)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(yīng)罩110的敞開的下端的端面配合在一起。反應(yīng)罩固定座120具有面朝下方的第二配合面。根據(jù)本實(shí)用新型的較佳實(shí)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(shè)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(shè)有密封件，如O型圈，以防反應(yīng)腔150內(nèi)的氣體或熱量外泄。反應(yīng)室組件100的底蓋130設(shè)有尾氣通道132，尾氣通道132的入口與反應(yīng)腔150連通，用于使反應(yīng)腔150中的氣體流出反應(yīng)腔150。尾氣通道132的入口通常設(shè)置在底蓋130與反應(yīng)罩110的敞開的底側(cè)相對應(yīng)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(yīng)的廠區(qū)廢氣系統(tǒng)(未圖示)中。在本實(shí)施例中，單向閥170是安裝在設(shè)備平臺400上，而尾氣通道132連接到設(shè)備平臺400并且連通單向閥170。底蓋130可通過多個旋轉(zhuǎn)夾緊氣缸180緊固到設(shè)備平臺400下方。根據(jù)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，旋轉(zhuǎn)夾緊氣缸180設(shè)有三個，當(dāng)然，其他合理數(shù)量的氣缸也是可行的，例如二個或四個等。旋轉(zhuǎn)夾緊氣缸180固定在設(shè)備平臺400的下側(cè)面上，旋轉(zhuǎn)夾緊氣缸180具有卡爪，當(dāng)旋轉(zhuǎn)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(dá)到密封的功能，以滿足設(shè)備正常加熱反應(yīng)的需要。此外，底蓋130上還設(shè)有壓力檢測口，用以檢測反應(yīng)室組件100的內(nèi)部空間中的腔體壓力，以保證設(shè)備正常運(yùn)行，特別是當(dāng)使用石英反應(yīng)罩110時，以防反應(yīng)罩110由于罩內(nèi)外壓差過大而碎裂。加熱組件根據(jù)本實(shí)用新型的較佳實(shí)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部和第二紅外燈管組件部，它們分別設(shè)置在反應(yīng)室組件100的相對兩個側(cè)面的外側(cè)，即反應(yīng)室組件100大致位于兩個紅外燈管組件部之間，如圖1所示，兩個紅外燈管組件部設(shè)置在反應(yīng)罩110的四個外周面中兩個較大的側(cè)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(yīng)罩110的四個外周面中較小的兩個側(cè)面處，設(shè)置了反射板組件220，但沒有設(shè)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(gòu)造成并聯(lián)回路以進(jìn)行分區(qū)控溫。圖5為根據(jù)本實(shí)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(shè)定。多路并聯(lián)線路較佳可以分成三個區(qū)進(jìn)行溫度控制，溫控區(qū)至上而下排列，通過從反應(yīng)罩110頂側(cè)的通管115伸入到反應(yīng)罩110內(nèi)的測溫組件可以對三個區(qū)進(jìn)行測溫，從而進(jìn)行相應(yīng)的溫度控制，以使反應(yīng)腔150內(nèi)的溫度均勻。冷卻組件[0038]在本實(shí)用新型的反應(yīng)爐10中，冷卻組件包括循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)310和水冷卻系統(tǒng)350，循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)310構(gòu)造成通入氣流對反應(yīng)爐10內(nèi)的部件進(jìn)行冷卻，水冷卻系統(tǒng)350構(gòu)造成通入冷卻水對反應(yīng)爐10內(nèi)的部件進(jìn)行冷卻。循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)310包括:位于反應(yīng)室組件100上方的頂部集氣槽312 ;位于反應(yīng)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(fēng)腔，風(fēng)腔位于反應(yīng)室組件100以及加熱組件200四周，引入風(fēng)腔中的氣流能夠?qū)訜峤M件200進(jìn)行冷卻。根據(jù)本實(shí)用新型的一個較佳實(shí)施例，循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)310還包括:外接或內(nèi)置的換熱器，該換熱器可以被連接到底部集氣槽314的下游；以及串接在循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)310中的、使氣流循環(huán)運(yùn)動的鼓風(fēng)機(jī)。這樣，在鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動下，氣流通過頂部集氣槽的進(jìn)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(yīng)室組件四周的風(fēng)腔中，并進(jìn)入相應(yīng)的內(nèi)風(fēng)道，對加熱組件200進(jìn)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(yīng)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(fēng)冷卻系統(tǒng)310還可連接一個補(bǔ)風(fēng)通道，該補(bǔ)風(fēng)通道設(shè)置在底部集氣槽314與換熱器之間，用于將溫度低于進(jìn)入換熱器的氣流溫度的低溫氣體補(bǔ)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(fēng)冷卻系統(tǒng)310中的風(fēng)腔包括反射面風(fēng)腔319和加熱面風(fēng)腔318，其中反射面風(fēng)腔319設(shè)置在設(shè)有反射板的兩個相對側(cè)面處的第一反射面風(fēng)腔319和第二反射面風(fēng)腔319，加熱面風(fēng)腔318包括設(shè)置在設(shè)有紅外燈管組件210的兩個相對側(cè)面處的第一加熱面風(fēng)腔318和第二加熱面風(fēng)腔318。反射面風(fēng)腔319將配流后的冷卻風(fēng)從兩個風(fēng)腔、進(jìn)入內(nèi)部對應(yīng)風(fēng)道，對紅外燈管212的接頭部分進(jìn)行冷卻；而第一加熱面風(fēng)腔318和第二加熱面風(fēng)腔318通過配流結(jié)構(gòu)通向內(nèi)風(fēng)腔，以對紅外燈管組件210中的紅外燈管212以及構(gòu)成反應(yīng)腔的反應(yīng)罩110進(jìn)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(jìn)行相應(yīng)的冷卻。水冷卻系統(tǒng)350可包括設(shè)置在加熱組件200上的冷卻水管353和位于反應(yīng)罩固定座120中的水腔356。根據(jù)本實(shí)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(shè)置在反應(yīng)罩110的上側(cè)(反應(yīng)罩的上側(cè)通常不設(shè)置紅外燈熱管)和四周側(cè)，反射板222的外側(cè)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(yù)定的長度盤設(shè)在冷卻板352的外側(cè)。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(cè)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(yīng)爐10的外殼向外通出，以便連接相應(yīng)的供給源和排放系統(tǒng)。圖2中示出了反應(yīng)罩固定座120中的水腔356，水腔356設(shè)有水腔入口和水腔出口，水腔入口和水腔出口均可設(shè)置于設(shè)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6為根據(jù)本實(shí)用新型的反應(yīng)爐10的水冷卻系統(tǒng)350的原理圖。五個冷卻水管353和反應(yīng)罩固定座120中的水腔356可并聯(lián)設(shè)置而構(gòu)成反應(yīng)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(shè)置位置和面積進(jìn)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(yīng)室組件100、加熱組件200和冷卻組件進(jìn)行了描述。石墨盤600在由反應(yīng)室組件100、加熱組件200和冷卻組件構(gòu)成的反應(yīng)爐10內(nèi)進(jìn)行烘烤。如圖4所示，石墨盤600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(dāng)反應(yīng)室組件100的底蓋130通過自動升降機(jī)構(gòu)(未圖示)向下移動而打開反應(yīng)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(zhuǎn)夾緊氣缸180夾緊到設(shè)備平臺的下側(cè)面上，從而關(guān)閉反應(yīng)腔150。隨后，開始從通氣孔通入反應(yīng)氣體，致動加熱組件200，使反應(yīng)腔150升溫，同時包括循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)310和水冷卻系統(tǒng)350的冷卻組件開啟，對于參與光源輻射零件和熱傳導(dǎo)的相關(guān)零件進(jìn)行必要的冷卻，從而保證反應(yīng)爐10安全正常的運(yùn)行。在反應(yīng)爐10運(yùn)行過程中，從反應(yīng)罩110頂上的通管115伸入到反應(yīng)罩110內(nèi)的測溫組件對反應(yīng)腔150內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測，較佳地，可以分區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)測量的結(jié)果對于加熱組件200的紅外燈管組件210進(jìn)行分區(qū)控制，從而使反應(yīng)腔150的溫度能夠得到精確、均勻地控制。該反應(yīng)爐10在運(yùn)行過程中溫度可以從室溫上升到最高800° C，較佳地，在反應(yīng)爐的反應(yīng)過程中，即氯氣或氣體氯化物從反應(yīng)罩110頂上的通管115通入到反應(yīng)腔150內(nèi)以進(jìn)行反應(yīng)的過程中，反應(yīng)爐的爐內(nèi)溫度可被控制在500° C -800° C的范圍內(nèi)。此外，根據(jù)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，反應(yīng)罩110是由石英制成的，為此，底蓋130上還設(shè)有一個壓力檢測口，用以檢測反應(yīng)室組件100的內(nèi)部空間中的反應(yīng)腔150內(nèi)部壓力。為保證設(shè)備正常運(yùn)行，需要避免石英反應(yīng)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(yīng)室組件100的反應(yīng)罩110內(nèi)的諸如氮?dú)?、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(fēng)冷卻系統(tǒng)310的風(fēng)腔內(nèi)的壓力大致相等，即可避免石英反應(yīng)罩110碎裂。由此，本實(shí)用新型提供一種新的專用的刻蝕烘烤設(shè)備反應(yīng)爐，該反應(yīng)爐是利用氯氣或氣體氯化物，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(jìn)行刻蝕反應(yīng)，并最終達(dá)到對石墨盤表面進(jìn)行有效的清潔和對外延襯底片表面的不良外延層進(jìn)行有效刻蝕、清潔的功用。該反應(yīng)爐的單爐次時間比較短，可以控制在3小時以內(nèi)完成；同時因反應(yīng)爐的尺寸和外形比較小，合理的節(jié)省了在凈化車間對應(yīng)的安裝和使用空間。該反應(yīng)爐是通過在一定溫度條件下的化學(xué)反應(yīng)的方式來分解氮化鎵殘留物，運(yùn)行后的產(chǎn)物粉塵顆粒少，同時會通過尾氣排放結(jié)構(gòu)及時排出反應(yīng)爐內(nèi)，所以可以保證多爐次重復(fù)運(yùn)行，減少設(shè)備維護(hù)和清潔的頻率，保證設(shè)備具有比較高的使用效率。本實(shí)用新 型雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何修改。
權(quán)利要求1.一種刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，所述反應(yīng)爐包括反應(yīng)室組件(100)、加熱組件(200)以及冷卻組件，其特征在于， 所述反應(yīng)室組件(100 )包括反應(yīng)罩(110 )，所述反應(yīng)罩(110)上側(cè)設(shè)有通氣管(111 )，反應(yīng)氣體通過所述通氣管(111)輸入到所述反應(yīng)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(shè)置在所述反應(yīng)罩(110)外側(cè)； 所述冷卻組件包圍所述加熱組件(200)設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，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(shè)置在所述反應(yīng)罩(110 )外側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，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(gòu)造成并聯(lián)回路以進(jìn)行分區(qū)溫度控制。
4.如權(quán)利要求1所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，冷卻組件包括循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)(310)和水冷卻系統(tǒng)(350)，所述循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)(310)構(gòu)造成通入氣流進(jìn)行冷卻，所述水冷卻系統(tǒng)(350 )構(gòu)造成具有冷卻水管(353 )，所述冷卻水管(353 )通入冷卻水進(jìn)行冷卻。
5.如權(quán)利要求4所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，所述加熱組件(200)包括反射板，所述反射板設(shè)置在反應(yīng)罩(110)的上側(cè)和四周側(cè)，所述反射板的外側(cè)固定有冷卻板(352)，所述冷卻水管(353)盤設(shè)在冷卻板(352)的外側(cè)。
6.如權(quán)利要求4所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，所述循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)(310)包括:位于反應(yīng)室組件(100)上方的頂部集氣槽(312);位于反應(yīng)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(fēng)腔，風(fēng)腔位于反應(yīng)室組件(100)以及加熱組件(200)四周。
7.如權(quán)利要求6所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，所述循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)(310)還包括:換熱器，所述換熱器被連接到所述底部集氣槽(314)的下游；以及串接在循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)(310 )中的、使氣流循環(huán)運(yùn)動的鼓風(fēng)機(jī)。
8.如權(quán)利要求1所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，反應(yīng)室組件(100)還包括:反應(yīng)罩固定座(120)，反應(yīng)罩固定座(120)固定支承反應(yīng)罩(110);以及可開啟的底蓋(130),該底蓋(130)設(shè)有連通位于所述反應(yīng)室組件(100)內(nèi)的、容納石墨盤(600)或外延襯底片的反應(yīng)腔的尾氣通道(132)，并且底蓋(130)密封連接到反應(yīng)罩固定座(120)上。
9.如權(quán)利要求8所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，冷卻組件包括循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)(310)，所述循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)(310)構(gòu)造成通入氣流對所述反應(yīng)爐內(nèi)的部件進(jìn)行冷卻，所述循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)(310)包括位于反應(yīng)室組件(100)上方的頂部集氣槽(312)；位于反應(yīng)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(fēng)腔，風(fēng)腔位于反應(yīng)室組件(100)以及加熱組件(200)四周， 所述底蓋(130)設(shè)有壓力檢測口，通入所述反應(yīng)罩(110)內(nèi)的反應(yīng)氣體的流量被控制成使所述反應(yīng)腔的內(nèi)壓力與所述風(fēng)腔內(nèi)的壓力大致相等。
10.如前述任一項的權(quán)利要求所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，所述反應(yīng)罩由石英材 料制成。
11.如權(quán)利要求1所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，在反應(yīng)爐的運(yùn)行過程中，反應(yīng)氣體通過所述通氣管(111)通入。
12.如權(quán)利要求1或11所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，所述反應(yīng)爐內(nèi)放置石墨盤或外延襯底片。
13.如權(quán)利要求1或11所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，所述反應(yīng)爐內(nèi)以豎直狀態(tài)放置一片或兩片石墨盤。
14.如權(quán)利要求1所述的刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐(10)，其特征在于，所述反應(yīng)爐構(gòu)造成將所述反應(yīng)爐的反應(yīng)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(shí)用新型提供了一種刻蝕烘烤設(shè)備的反應(yīng)爐，所述反應(yīng)爐包括反應(yīng)室組件、加熱組件以及冷卻組件，其中，所述反應(yīng)室組件包括反應(yīng)罩，所述反應(yīng)罩上設(shè)有通氣管，反應(yīng)氣體通過所述通氣管輸入到反應(yīng)罩內(nèi)部；所述加熱組件包括紅外燈管組件，所述紅外燈管組件設(shè)置在所述反應(yīng)罩外側(cè)；所述冷卻組件包圍所述加熱組件設(shè)置。采用根據(jù)實(shí)用新型的反應(yīng)爐，可以使反應(yīng)爐可以使反應(yīng)腔內(nèi)的溫度穩(wěn)定均勻、加熱反應(yīng)周期短，從而延長石墨盤的使用壽命。
文檔編號C30B25/02GK203112961SQ201320058778
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者周永君, 徐小明, 丁云鑫, 毛棋斌 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司