CN103060769A - 刻蚀烘烤设备及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刻蚀烘烤设备及其操作方法，该设备包括：容纳需进行烘烤的物件的反应炉；位于反应炉下方并对物件进行升降的升降装置；在升降过程中对物件进行冷却的层流冷却装置；位于反应炉内部、包括循环风冷却系统和水冷却系统的第一冷却组件，循环风冷却系统构造成通入气流进行冷却，水冷却系统构造成通入冷却水进行冷却；换热器；鼓风机；以及位于反应炉外部的第二冷却组件，第二冷却组件包括将循环风冷却系统、换热器和鼓风机连接成通风回路的通风管道。本发明所提供的这种刻蚀烘烤设备具有优化的布局、紧凑的结构，不但可以改善MOCVD的外延片的生长成品率和衬底片的重复利用率，而且占地面积小、工作效率高，便于工业应用和推广。

Description

刻蚀烘烤设备及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种刻蚀烘烤设备及其操作方法，更具体地说，涉及一种氯气或氯化物刻蚀烘烤设备的布局设计及其操作方法。

背景技术

金属有机化学气相沉积设备（简称MOCVD）以热分解反应方式在衬底上进行化学沉积反应，生长各种III-V族、II-VI族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。石墨盘作为衬底的承载平台，在该反应过程中会有多余的化学反应残留物沉积在石墨盘表面上。如果不对这些残留物进行清除的话，会在新的一炉外延片生长过程中影响对应的温度控制和表面颗粒，并最终影响到外延片生长的成品率。

目前市场上还没有对于MOCVD和外延片进行刻蚀、清洁的专用设备，目前业内使用的石墨盘清洁方法通常采用真空烧结炉进行长时间高温烘烤的方式，存在单炉次烘烤的时间比较长（单炉次约14小时）、烘烤温度太高（最高温度约1400度）而影响石墨盘循环使用的寿命等问题，同时无法对工艺生长过程中产生的报废外延衬底片进行刻蚀。另外该类设备体积比较大，在净化车间内占用比较大的安装和使用空间。该设备烘烤石墨盘的工作原理是使用高温烧结的方式把氮化镓残留物物理性粉尘化，在运行后会产生大量的粉尘，同时会大量残留在反应炉内，所以该类设备需要经常维护和清洁。

因此，目前急需一种在MOCVD外延生长过程中对石墨盘和衬底片进行加热刻蚀化学反应的氯气或氯化物刻蚀烘烤设备，从而在充分清洁石墨盘表面和衬底片外延层的化学沉积物的同时，改善MOCVD的外延片的生长成品率和衬底片的重复利用率。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种刻蚀烘烤设备，该刻蚀烘烤设备不但可以克服上面所述的缺陷，改善MOCVD的外延片的生长成品率和衬底片的重复利用率，而且具有相对紧凑的总体设计，减少了其占用空间。

本发明的另一个目的在于提供一种操作上述刻蚀烘烤设备的方法。

本发明的一个方面涉及一种刻蚀烘烤设备，该刻蚀烘烤设备包括：容纳需进行烘烤的物件的反应炉；位于反应炉下方并对物件进行升降的升降装置；在升降过程中对物件进行冷却的层流冷却装置；位于反应炉内部的第一冷却组件，第一冷却组件包括循环风冷却系统和水冷却系统，循环风冷却系统构造成通入气流进行冷却，水冷却系统构造成通入冷却水进行冷却；换热器；鼓风机；以及位于反应炉外部的第二冷却组件，第二冷却组件包括将循环风冷却系统、换热器和鼓风机连接成通风回路的通风管道。

在一个较佳实施例中，反应炉和升降装置可以设置在第一外部框架内，并且与层流冷却装置一起构成炉体装置。换热器和鼓风机可以设置在通风管道内或连接部处，并位于第二外部框架内。第一外部框架的后侧可以与第二外部框架的前侧连接，以形成前后布置的框架组件，其中，换热器可以置于第二外部框架的下方，鼓风机可以置于第二外部框架的上方。

在一个最佳实施例中，通风管道可以由第一、第二和第三通风管道构成，其中，换热器位于第一通风管道和第二通风管道之间，并将第一和第二通风管道连接起来；鼓风机位于第二通风管道和第三通风管道之间，并将第二和第三通风管道连接起来。第二通风管道可以沿上下方向安装在第二外部框架中，并位于换热器与鼓风机的右侧。

另外，第二外部框架在其相对两侧还可以设有电气控制柜和水路系统主管路，电气控制柜和水路系统主管路设置在换热器的两侧。或者，第一外部框架和第二外部框架可以分别安装有可调节高度的地脚。

反应炉还可以放置在炉体框架上，炉体框架可以安装有地脚和/或万向轮。

在一个实施方式中，反应炉还可以包括反应室组件和加热组件，其中，反应室组件包括反应罩，反应罩上侧设有通气管，反应气体通过通气管输入到反应罩内部；加热组件包括红外灯管组件，红外灯管组件设置在反应罩外侧，其中，第一冷却组件包围加热组件设置。

加热组件还可以包括反射板组件，反射板组件设置在反应罩外侧。红外灯管组件可以包括多个红外灯管，多个红外灯管构造成并联回路以进行分区温度控制。

或者，加热组件可以包括反射板，反射板设置在反应罩的上侧和四周侧，反射板的外侧固定有冷却板，冷却水管盘设在冷却板的外侧。

在又一个实施例中，循环风冷却系统可以包括：位于反应室组件上方的顶部集气槽；位于反应室组件下方的底部集气槽；以及连通在顶部集气槽和底部集气槽之间的风腔，风腔位于反应室组件以及加热组件四周。此时，换热器可以连接到底部集气槽的下游，鼓风机可以串接在循环风冷却系统中，以使气流循环运动。

在再一个实施例中，反应室组件还可以包括：反应罩固定座，反应罩固定座固定支承反应罩；以及可开启的底盖，底盖设有连通位于反应室组件内的容纳物件的反应腔的尾气通道，并且底盖密封连接到反应罩固定座上，其中，底盖可以设有压力检测口，通入反应罩内的反应气体的流量被控制成使反应腔内的压力与风腔内的压力大致相等。

在上述各实施例中，反应罩可以由石英材料制成。在反应炉的运行过程中，通过通气管通入的反应气体可以包括氯气和气体氯化合物中的一种或多种。物件可以为至少一片石墨盘或外延衬底片，并且以竖直状态放置在反应炉内。另外，反应炉还可以构造成将反应炉的反应过程中的炉内温度控制在500℃～800℃的范围内。

本发明的另一方面涉及一种操作如上所述的刻蚀烘烤设备的方法，该方法可以包括以下步骤：将物件放置在升降装置上；使升降装置上升，以使物件容纳在反应炉中；将反应气体通入反应炉；对物件进行加热，同时利用第一冷却组件、第二冷却组件、换热器和鼓风机对反应炉进行冷却，以实施对物件的刻蚀；使升降装置下降，以使完成刻蚀的物件离开反应炉；以及利用层流冷却装置对物件进行冷却。

在一个较佳实施例中，在反应炉的运行过程中，通入反应炉的反应气体可以包括氯气和气体氯化合物中的一种或多种，物件可以为至少一片石墨盘或外延衬底片，并且以竖直状态放置在反应炉内。该反应炉在反应过程中的炉内温度可以控制在500℃～800℃的范围内。

本发明所提供的这种刻蚀烘烤设备具有以下技术效果：利用了氯气或气体氯化物，在一定温度的条件（刻蚀最高温度800度以内）下对石墨盘或外延衬底片进行刻蚀反应，并最终达到对石墨盘表面进行有效清洁和对外延衬底片表面的不良外延层进行有效刻蚀、清洁的效果。其单炉次时间比较短，可以控制在3小时以内完成；同时因设备尺寸和外形比较小，合理地节省了在净化车间的安装空间和使用空间。

本发明的刻蚀烘烤设备通过在一定温度条件下的化学反应的方式分解氮化镓残留物，其运行后的产物粉尘颗粒少，同时会通过尾气排放结构及时地排出反应炉，所以可以保证多炉次重复运行，减少了设备维护和清洁的频率，并保证设备具有比较高的使用效率。

附图说明

为了进一步说明本发明的刻蚀烘烤设备的整体结构，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1为本发明的刻蚀烘烤设备的立体透视图，其示出了刻蚀烘烤设备的整体结构。

图2为设置在本发明的刻蚀烘烤设备中的反应炉的立体图，其外壳被移去，以示出其内部构件。

图3为图2所示的反应炉的侧剖视图。

图4为图2所示的反应炉的另一剖视图，该剖视方位相对图3所示方位呈转了90度。

图5为示出了可放置在根据图2所示的反应炉内的石墨盘及其支撑工装的立体图。

图6为红外灯管组件的加热原理图。

图7为图2所示的反应炉的水冷却系统的原理图。

图8为反射板组件的侧剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图说明本发明的最佳实施例。

请参见图1，其中示出了本发明的氯气或氯化物刻蚀烘烤设备的立体透视图，从该图中可以清楚地看到该刻蚀烘烤设备的整体布局。

刻蚀烘烤设备的正面上部布置有操作面板1006，该操作面板1006上设置有若干个控制按钮、指示灯、触摸屏等器件。为便于使用者的操作，可将这些器件的安装高度设置成与使用者视线高度大致平齐。刻蚀烘烤设备由前后布置的两个外部框架1007和1008构成，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主要容纳由反应炉10、升降装置1004和层流冷却装置1005构成的炉体装置1001，第二外部框架1008主要容纳通风管道1013、1014、1015。

在换热器1009和鼓风机1010外置在反应炉10外的情况下，构成反应路10外部的第二冷却组件的第一通风管道1013、第二通风管道1014和第三通风管道1015将反应炉10、换热器1009和鼓风机1010连接构成通风回路。此时，换热器1009和鼓风机1010被固定在第二外部框架1008中，其中，换热器1009置于第二外部框架1008的下方，鼓风机1010置于第二外部框架1008的上方。

在换热器1009和鼓风机1010内置在反应炉10内的情况下，上述通风管道彼此相连以与反应炉10连接构成通风回路。

反应炉10是一种清除石墨盘或衬底片表面的化学反应残留物的核心部件，该部件会在后面予以详细描述。反应炉10设置在第一外部框架1007内部，并安放在炉体框架1003上。此时，炉体框架1003的右侧就成为装取石墨盘的操作面。如图1中的箭头所示，该箭头示出了将石墨盘送入炉体装置1001的方向。但是，也可以将装取石墨盘的操作面设计在炉体框架1003的左侧。在这两种情况下，升降装置1004应当布置在反应炉10的下方，并且背对装取石墨盘的操作面。

当然，升降装置1004也可以布置成靠近炉体框架1003的前侧或后侧。在这两种情况下，炉体框架1003的左侧或右侧就成为了装取石墨盘的操作面。

炉体框架1003用于支承反应炉10。升降装置1004的主要作用是将待清洁的石墨盘送入反应炉10或从反应炉10中取出已清洁的石墨盘。如先前所述，该升降装置1004设置在反应炉10的下方。在本实施例中，炉体框架1003的后侧下方还设有层流冷却装置1005，以便在石墨盘升降过程中对其进行冷却。当然，该层流冷却装置1005也可以设置在第一外部框架1007内的任何适当的位置处，只要其能够实现类似的作用即可。

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的后面与第二外部框架1008的前面贴合并通过螺栓连接。当然，本技术领域的普通技术人员还易于想到的是，可以采用诸如焊接、铆接等现有手段将第一外部框架1007和第二外部框架1008互相连接。

继续参见图1，换热器1009位于第一通风管道1013和第二通风管道1014之间，并将第一和第二通风管道连接起来，鼓风机1010位于第二通风管道1014和第三通风管道1015之间，并将第二和第三通风管道连接起来。换句话说，反应炉10的出风口与换热器1009的进风口通过第一通风管道1013连通，换热器1009的出风口与鼓风机1010的进风口通过第二通风管道1014连通，而鼓风机1010的出风口与反应炉10的进风口通过第三通风管道1015连通。这样，反应炉10、换热器1009和鼓风机1010就通过上述通风管道连接形成一个通风回路。

第二通风管道1014是连接换热器1009的出风口与鼓风机1010的进风口的通道，其沿上下方向安装在第二外部框架1008中，并位于换热器1009与鼓风机1010的右侧。电气控制柜1011安装在第二外部框架1008的右前侧，并位于换热器1009的右侧。水路系统主管路1012安装在与电气控制柜1011相对的一侧，即，第二外部框架1008的左前侧，并位于换热器1009的左侧。

当然，对于本技术领域的普通技术人员来说易于理解的是，也可以将电气控制柜1011设计成位于换热器1009的左侧，而将水路系统主管路1012设计成位于换热器1009的右侧。

第二外部框架1008的后部设有气路面板1016和电气控制面板1017，并与第二外部框架1008的前部形成相对隔开的两个空间，其中，气路面板1016设置在电气控制面板1017的上方。

第一外部框架1007、第二外部框架1008和炉体框架1003均分别安装有四个可调节高度的地脚1018，以调节这些框架的高度及水平度。另外，炉体框架1003的底部还可安装有适当数量的万向轮1019，以便在拆装时容易地移动炉体装置1001。

下面将具体介绍刻蚀烘烤设备的反应炉10的结构。

该反应炉10包括反应室组件100和加热组件200。加热组件200通常设置在反应室组件100外周。根据本发明的一个具体实施例，反应室组件100包括由石英制成的反应罩110，加热组件200包括红外灯管组件210。加热组件200对反应室组件100、特别是置于反应室组件100内的石墨盘600或外延衬底片进行加热。通常，外延衬底片对应放置吸附在石墨盘上的片槽内，同石墨盘20一同放置在反应炉10内。但这不是限制性的，外延衬底片也可以通过专用的工装单独放置在反应炉10内。

反应炉10内部还设有第一冷却组件，其设置在加热组件200的外周，并且包括围绕加热组件200设置的循环风冷却系统310和水冷却系统350。循环风冷却系统310构造成通入气流进行冷却，而水冷却系统350构造成通入冷却水进行冷却。第一冷却组件可以对红外灯管组件210及相关其它部件进行冷却，以保护红外灯管212，延长红外灯管212使用寿命。

以下，将对反应室组件、加热组件和第一冷却组件作具体描述。

反应室组件

反应室组件100包括：反应罩110，该反应罩110的顶侧设有通气管111，反应罩110的底侧敞开；反应罩固定座120，反应罩固定座120固定支承反应罩110；以及可开启的底盖130，该底盖130设有连通反应腔150的尾气通道132，并且底盖130密封连接到反应罩固定座120上。

反应罩110通常设置成顶侧封闭、底部敞开的构造，反应罩110的顶侧设有通气管111，通过设置在反应罩110顶侧的通气管111，诸如氮气、氯气或氯化物之类反应所需的气体可输送到反应腔150内。较佳地，反应罩110的顶部设有至少一层、较佳地两层配流板112，配流板112上设有若干通孔，用于使通入的气体散布开以均匀地通入反应腔150内。通孔的设置位置、大小、数量可以根据需要设计而定。较佳地，当有两层配流板112时，上层配流板112上的通孔与下层配流板112上的通孔位置错开。反应罩110较佳地由石英材料制成，石英反应罩110的各部分可以采用焊接的方式实现。此外，反应罩110顶部还设有中间通管115，用于使测温热电偶140直接伸入到反应腔150内。

反应室组件100中的反应罩固定座120设置在刻蚀烘烤设备10中的设备平台400上，用于固定支承反应罩110。作为一种实施例，反应罩110的下端设有凸缘部116，反应罩110通过压圈160接合反应罩110下端的凸缘部116将反应罩110固定到反应罩固定座120上，并且凸缘部116和压圈160的接合部中设有耐高温的密封件，如Ｏ型圈。反应罩固定座120具有面朝上方的第一配合面，第一配合面与反应罩110的敞开的下端的端面配合在一起。反应罩固定座120具有面朝下方的第二配合面。根据本发明的较佳实施例，第二配合面形成有台阶部，台阶部将第二配合面分成两个部分，其中第二配合面的一部分与设备平台400配合，第二配合面的另一部分与底盖130配合。并且，在底盖130与第二配合面之间设有密封件，如Ｏ型圈，以防反应腔150内的气体或热量外泄。

反应室组件100的底盖130设有尾气通道132，尾气通道132的入口与反应腔150连通，用于使反应腔150中的气体流出反应腔150。尾气通道132的入口通常设置在底盖130与反应罩110的敞开的底侧相对应的一部分的中间位置。尾气通道132的出口连接一个单向阀170，以排出到相应的厂区废气系统（未图示）中。在本实施例中，单向阀170是安装在设备平台400上，而尾气通道132连接到设备平台400并且连通单向阀170。

底盖130可通过多个旋转夹紧气缸180紧固到设备平台400下方。根据本发明的较佳实施例，旋转夹紧气缸180设有三个，当然，其它合理数量的气缸也是可行的，例如二个或四个等。旋转夹紧气缸180固定在设备平台400的下侧面上，旋转夹紧气缸180具有卡爪，当旋转夹紧气缸180和卡爪缩紧后，卡爪压接位于底盖130上的辅助压块136，从而达到密封的功能，以满足设备正常加热反应的需要。

此外，底盖130上还设有压力检测口，用以检测反应室组件100的内部空间中的腔体压力，以保证设备正常运行，特别是当使用石英反应罩110时，以防反应罩110由于罩内外压差过大而碎裂。

加热组件

根据本发明的较佳实施例，加热组件200包括红外灯管组件210和反射板组件220。红外灯管组件210包括第一红外灯管组件210部和第二红外灯管组件210部，它们分别设置在反应室组件100的相对两个侧面的外侧，即反应室组件100大致位于两个红外灯管组件210之间，如图2所示，两个红外灯管组件210设置在反应罩110的四个外周面中两个较大的侧面上。红外灯管组件210包括红外灯管212、对于支承红外灯管212的红外灯管212固定座以及固定红外灯管212固定座的反射板。在反应罩110的四个外周面中较小的两个侧面处，设置了反射板组件220，但没有设置红外灯管组件210，反射板组件220用于反射由红外灯管组件210发出的热量。

较佳地，红外灯管组件210中的多个红外灯管212可以构造成并联回路以进行分区控温。图6为根据本发明的红外灯管组件210的加热原理图，如图所示，多个红外灯管212被分成了八路并联线路，但这只是示例性的，也可以按具体需要设定。多路并联线路较佳可以分成三个区进行温度控制，温控区至上而下排列，通过从反应罩110顶侧的通管115伸入到反应罩110内的测温组件可以对三个区进行测温，从而进行相应的温度控制，以使反应腔150内的温度均匀。

第一冷却组件

在本发明的反应炉10中，第一冷却组件包括循环风冷却系统310和水冷却系统350，循环风冷却系统310构造成通入气流对反应炉10内的部件进行冷却，水冷却系统350构造成通入冷却水对反应炉10内的部件进行冷却。

循环风冷却系统310包括：位于反应室组件100上方的顶部集气槽312；位于反应室组件100下方的底部集气槽314；连通在顶部集气槽312和底部集气槽314之间的风腔，风腔位于反应室组件100以及加热组件200四周，引入风腔中的气流能够对加热组件200进行冷却。顶部集气槽312、底部集气槽314和连通在顶部集气槽312和底部集气槽314之间的风腔与反应炉10之外的通风管道（如上述第一、第二和第三通风管道）相连接，构成一个封闭的循环通风回路。

在换热器和鼓风机内置在反应炉10内的情况下，它们可以设置在循环风冷却系统310中。具体地说，换热器可以连接到底部集气槽314的下游，鼓风机可以串接在循环风冷却系统310中，以使气流循环运动。这样，在鼓风机驱动下，气流通过顶部集气槽的进口313通入到顶部集气槽312中。随后，气流垂直向下流入到反应室组件四周的风腔中，并进入相应的内风道，对加热组件200进行冷却，气流接着向下流入到底部集气槽314中，并且通过底部集气槽的出口315离开反应腔150，接着，收集了热量的气流将流到换热器，在换热器中气流的温度得以下降，例如下降约10度左右，随后再次循环回到顶部集气槽312用于执行冷却作用。

此外，循环风冷却系统310还可连接一个补风通道，该补风通道设置在底部集气槽314与换热器之间，用于将温度低于进入换热器的气流温度的低温气体补充到循环气流中，以避免循环气体中热量不断累积。

循环风冷却系统310中的风腔包括反射面风腔319和加热面风腔318，其中反射面风腔319设置在设有反射板的两个相对侧面处的第一反射面风腔319和第二反射面风腔319，加热面风腔318包括设置在设有红外灯管组件210的两个相对侧面处的第一加热面风腔318和第二加热面风腔318。反射面风腔319将配流后的冷却风从两个风腔、进入内部对应风道，对红外灯管212的接头部分进行冷却；而第一加热面风腔318和第二加热面风腔318通过配流结构通向内风腔，以对红外灯管组件210中的红外灯管212以及构成反应腔150的反应罩110进行冷却，由此可避免红外灯管212因发热部分温度过高而引起的石英管爆裂，另外，还可以对红外灯管212的灯碗反射面零件进行相应的冷却。

水冷却系统350可包括设置在加热组件200上的冷却水管353和位于反应罩固定座120中的水腔356。根据本发明的一个较佳方案，加热组件200中的反射板222包括红外灯管组件210中的反射板和反射板组件中的反射板，通常安装有红外灯管的反射板比未安装红外灯管的反射板更厚，这样利于支承红外灯管。这些反射板可分别设置在反应罩110的上侧（反应罩的上侧通常不设置红外灯热管）和四周侧，反射板222的外侧可固定有冷却板352，冷却板352例如可由黄铜制成，冷却水管353按预定的长度盘设在冷却板352的外侧。反射板与冷却板352之间的固定可以借助于例如螺栓螺母之类的螺纹紧固件。各个侧面的冷却水管353分别与一个入口354和一个出口355相连，以便分别输入和输出冷却水。通常，冷却水管353的入口354和出口355均穿过反应炉10的外壳向外通出，以便连接相应的供给源和排放系统。

图4中示出了反应罩固定座120中的水腔356，水腔356设有水腔入口和水腔出口，水腔入口和水腔出口均可设置于设备平台400的下方，诸如水之类的冷却剂从水腔入口输入又从水腔出口输出从而在水腔356内循环，从而特别对Ｏ型圈起到冷却作用。

图7为根据本发明的反应炉10的水冷却系统350的原理图。五个冷却水管353和反应罩固定座120中的水腔356可并联设置而构成反应炉10的水冷却系统，但根据需要也可以对冷却水管的设置位置和面积进行调整。冷却水管353和水腔356的所有入口均连接同一入口水排/水管，出口接到同一出口水排/水管。

以上，对反应室组件100、加热组件200和第一冷却组件进行了描述。如图5所示，石墨盘600在反应炉10内进行烘烤，并且以竖直位置（即圆盘面处于垂直位置）放置到烤盘工装500上。当反应室组件100的底盖130通过位于反应炉10下方并对石墨盘600进行升降的升降装置1004向下移动而打开反应腔150后，烤盘工装500连接石墨盘600放置到底盖130上。随后，底盖130上升，并通过旋转夹紧气缸180夹紧到设备平台的下侧面上，从而关闭反应腔150。然后，开始从通气孔通入反应气体，致动加热组件200，使反应腔150升温。包括循环风冷却系统310和水冷却系统350的冷却组件同时开启，对于参与光源辐射零件和热传导的相关零件进行必要的冷却，从而保证反应炉10安全正常运行。

在反应炉10运行过程中，从反应罩110顶上的通管115伸入到反应罩110内的测温组件对反应腔150内的温度进行监测。较佳地，可以分区进行监测，根据测量的结果对于加热组件200的红外灯管组件210进行分区控制，从而使反应腔150的温度能够得到精确、均匀地控制。该反应炉10在运行过程中温度可以从室温上升到最高800℃，较佳地，在反应炉10的反应过程中，即氯气或气体氯化物从反应罩110顶上的通管115通入到反应腔150内以进行反应的过程中，反应炉10的炉内温度可被控制在500℃～800℃的范围内。

此外，根据本发明的较佳实施例，反应罩110是由石英制成的，为此，底盖130上还设有一个压力检测口，用以检测反应室组件100的内部空间中的反应腔150内部压力。为保证设备正常运行，需要避免石英反应罩110内外的压差过大。根据从压力检测口测得的压力，操作人员可以控制通过反应室组件100的反应罩110内的诸如氮气、氯气或氯化物气体的流量，从而将腔内压力控制得与循环风冷却系统310的风腔内的压力大致相等，即可避免石英反应罩110碎裂。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的目的和结构作了进一步说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行变型，例如，对刻蚀烘烤设备中各个部件的位置进行变更或对换等。这些变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (29)

1.一种刻蚀烘烤设备，其特征在于，包括：

容纳需进行烘烤的物件的反应炉（10）；

位于所述反应炉（10）下方并对所述物件进行升降的升降装置（1004）；

在升降过程中对所述物件进行冷却的层流冷却装置（1005）；

位于所述反应炉（10）内部的第一冷却组件，所述第一冷却组件包括循环风冷却系统（310）和水冷却系统（350），所述循环风冷却系统（310）构造成通入气流进行冷却，所述水冷却系统（350）构造成通入冷却水进行冷却；

换热器（1009）；

鼓风机（1010）；以及

位于所述反应炉（10）外部的第二冷却组件，所述第二冷却组件包括将所述循环风冷却系统（310）、所述换热器（1009）和所述鼓风机（1010）连接成通风回路的通风管道（1013、1014、1015）。

2.如权利要求1所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述反应炉（10）和所述升降装置（1004）设置在第一外部框架（1007）内，并且与层流冷却装置（1005）一起构成炉体装置（1001）。

3.如权利要求2所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述换热器（1009）和所述鼓风机（1010）设置在所述通风管道（1013、1014、1015）内或连接部处，并位于第二外部框架（1008）内。

4.如权利要求3所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述第一外部框架（1007）的后侧与所述第二外部框架（1008）的前侧连接，以形成前后布置的框架组件。

5.如权利要求3所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述换热器（1009）置于所述第二外部框架（1008）的下方，所述鼓风机（1010）置于所述第二外部框架（1008）的上方。

6.如权利要求3所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述通风管道（1013、1014、1015）由第一、第二和第三通风管道构成，

其中，所述换热器（1009）位于第一通风管道（1013）和第二通风管道（1014）之间，并将第一和第二通风管道连接起来；所述鼓风机（1010）位于第二通风管道（1014）和第三通风管道（1015）之间，并将第二和第三通风管道连接起来。

7.如权利要求6所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述第二通风管道（1014）沿上下方向安装在所述第二外部框架（1008）中，并位于所述换热器（1009）与所述鼓风机（1010）的右侧。

8.如权利要求3所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述第二外部框架（1008）在其相对两侧还设有电气控制柜（1011）和水路系统主管路（1012），所述电气控制柜（1011）和所述水路系统主管路（1012）设置在所述换热器（1009）的两侧。

9.如权利要求3所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述第一外部框架（1007）和所述第二外部框架（1008）分别安装有可调节高度的地脚（1018）。

10.如权利要求1所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述反应炉（10）放置在炉体框架（1003）上，所述炉体框架（1003）安装有地脚（1018）和/或万向轮（1019）。

11.如权利要求1所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述反应炉（10）还包括反应室组件（100）和加热组件（200），

所述反应室组件（100）包括反应罩（110），所述反应罩（110）上侧设有通气管（111），反应气体通过所述通气管（111）输入到所述反应罩（110）内部；

所述加热组件（200）包括红外灯管组件（210），所述红外灯管组件（210）设置在所述反应罩（110）外侧。

12.如权利要求11所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述第一冷却组件包围所述加热组件（200）设置。

13.如权利要求11所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述加热组件（200）还包括反射板组件（220），所述反射板组件（220）设置在所述反应罩（110）外侧。

14.如权利要求11所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述红外灯管组件（210）包括多个红外灯管（212），所述多个红外灯管（212）构造成并联回路以进行分区温度控制。

15.如权利要求11所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述加热组件（200）包括反射板，所述反射板设置在所述反应罩（110）的上侧和四周侧，所述反射板的外侧固定有冷却板（352），所述冷却水管（353）盘设在所述冷却板（352）的外侧。

16.如权利要求11所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述循环风冷却系统（310）包括：位于所述反应室组件（100）上方的顶部集气槽（312）；位于所述反应室组件（100）下方的底部集气槽（314）；以及连通在所述顶部集气槽（312）和所述底部集气槽（314）之间的风腔，风腔位于所述反应室组件（100）以及所述加热组件（200）四周。

17.如权利要求16所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述换热器（1009）连接到所述底部集气槽（314）的下游，所述鼓风机（1010）串接在循环风冷却系统（310）中，以使气流循环运动。

18.如权利要求11所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述反应室组件（100）还包括：反应罩固定座（120），所述反应罩固定座（120）固定支承所述反应罩（110）；以及可开启的底盖（130），所述底盖（130）设有连通位于所述反应室组件（100）内的容纳所述物件的所述反应腔（150）的尾气通道（132），并且所述底盖（130）密封连接到所述反应罩固定座（120）上。

19.如权利要求18所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述循环风冷却系统（310）包括：位于所述反应室组件（100）上方的顶部集气槽（312）；位于所述反应室组件（100）下方的底部集气槽（314）；以及连通在所述顶部集气槽（312）和所述底部集气槽（314）之间的风腔，所述风腔位于所述反应室组件（100）以及所述加热组件（200）四周，

所述底盖（130）设有压力检测口，通入所述反应罩（110）内的反应气体的流量被控制成使所述反应腔（150）内的压力与所述风腔内的压力大致相等。

20.如权利要求11至19中任一项权利要求所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述反应罩（110）由石英材料制成。

21.如权利要求11所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

在所述反应炉（10）的运行过程中，通过所述通气管（111）通入的反应气体包括氯气和气体氯化合物中的一种或多种。

22.如权利要求1所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述物件为至少一片石墨盘或外延衬底片。

23.如权利要求1所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述物件以竖直状态放置在所述反应炉（10）内。

24.如权利要求1所述的刻蚀烘烤设备，其特征在于，

所述反应炉（10）构造成将所述反应炉（10）的反应过程中的炉内温度控制在500℃～800℃的范围内。

25.一种操作如权利要求1所述的刻蚀烘烤设备的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将所述物件放置在所述升降装置（1004）上；

使所述升降装置（1004）上升，以使所述物件容纳在所述反应炉（10）中；

将反应气体通入所述反应炉（10）；

对所述物件进行加热，同时利用所述第一冷却组件、所述第二冷却组件、所述换热器（1009）和所述鼓风机（1010）对所述反应炉（10）进行冷却，以实施对所述物件的刻蚀；

使所述升降装置（1004）下降，以使完成刻蚀的所述物件离开所述反应炉（10）；以及

利用所述层流冷却装置（1005）对所述物件进行冷却。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，

在所述反应炉（10）的运行过程中，通入所述反应炉（10）的反应气体包括氯气和气体氯化合物中的一种或多种。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，

所述物件为至少一片石墨盘或外延衬底片。

28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，

所述物件以竖直状态放置在所述反应炉（10）内。

29.如权利要求25所述的方法，其特征在于，

将所述反应炉（10）在反应过程中的炉内温度控制在500℃～800℃的范围内。

Images