CN105648420A - 一种mocvd反应腔室的清理装置及清理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种MOCVD反应腔室的清理装置及清理方法，属于半导体制造技术领域，本发明通过在承载盘上铰接清理手臂制作清理装置，并通过设定清理手臂与水平面的夹角α、及清理装置的旋转速度n，使清理手臂在最小转速下即可于竖直方向张开，进而对反应腔室内壁清理，减少能耗；同时实现了在不拆开反应腔室的基础上就可以将堆积于腔室内的沉积物清除干净，避免了反应腔室内部与大气接触吸附水汽、氧气等杂质。保持了反应腔室内部的洁净度，提高了在腔室维护过后机器性能的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，尤其是涉及一种MOCVD反应腔室的清理装置及清理方法。
背景技术
MOCVD（英文全称：MetalOrganicChemicalVapourdeposition，中文全称：金属有机化学气相沉积）是一种用于金属有机化学气相沉积过程的设备，被广泛用于LED的外延生长，其主要构成部分反应腔室在经过一定的气相沉积反应后会产生较多副产物，当副产物积累到一定厚度或者量时会严重影响LED外延片的光电性能，必须定期进行清理。
目前清理副产物的方法是将反应腔室拆开，并利用吸尘器将副产物抽取干净。但因反应腔室被打开而暴露在大气中，大量的水汽、氧气等吸附在腔室内壁，在维护过后很难将这些吸附的水氧去除。反应腔室内壁吸附的水、氧等如果不能有效去除，在生长过程中水、氧分子就会慢慢的释放，反应腔室内部环境的恢复会持续很长的时间，同时会造成外外延片电压高、亮度低等一系列问题。
发明内容
针对现有清理过程中的问题，本发明提供一种MOCVD反应腔室的清理装置及清理方法，旨在不打开反应腔室的情况下，对反应腔室内壁的副产物进行自动清理。
本发明提供一种MOCVD反应腔室的清理装置，至少包括：一承载盘、复数个均匀分布并铰接于承载盘上部边缘的清理手臂，所述清理手臂处于静止状态时均向所述承载盘中心方向倾斜，且清理手臂与水平面的夹角为α，0°＜α＜90°；
优选的，所述清理装置通过旋转方式清理MOCVD反应腔室，其旋转速度n、承载盘的直径D以及清理手臂长度L之间的关系符合：n≥，且。
优选的，所述清理手臂包括支撑机构及安装于支撑机构表面的擦拭机构，所述擦拭机构用于清扫反应腔室内壁。
优选的，所述支撑机构与所述擦拭机构的总厚度H大于等于所述承载盘边缘至反应腔室内壁的距离H’。
优选的，所述清理手臂的长度小于等于所述MOCVD反应腔室的垂直高度。
优选的，所述承载盘下表面中心处有一凹槽。
优选的，所述承载盘的直径小于所述MOCVD反应腔室的内径。
优选的，所述擦拭机构为无纺布、海绵、毛刷中的一种或者任意两者的组合。
优选的，所述清理手臂的个数大于等于2。
本发明还提供一种MOCVD反应腔室的清理方法，至少包括以下步骤：
S1、提供一清理装置，所述清理装置至少包括一承载盘、复数个均匀分布并并铰接于承载盘上部边缘的清理手臂，所述清理手臂处于静止状态时均向所述承载盘中心方向倾斜且两者之间的夹角为α，0°＜α＜90°；
S2、将步骤S1）的清理装置转移至MOCVD反应腔室中的承载盘旋转机构上；
S3、启动旋转机构，驱动所述承载盘进行旋转，所述清理手臂在离心力的作用下张开，贴紧所述反应腔室的内壁，对MOCVD反应腔室侧壁进行清扫；
优选的，所述承载盘的转速n满足如下公式：n≥，，D为承载盘的直径；L为清理手臂的长度；n为承载盘的转速；α为清理手臂与水平面的夹角。
优选的，所述步骤S2）还包括向MOCVD反应腔室通入氮气的过程。
优选的，所述步骤S3）还包括开启MOCVD设备的尾气处理装置的步骤。
本发明至少具有以下有益效果：1）根据清理手臂与水平面的夹角设定最小转速，节约能耗；2）实现了在不拆开反应腔室的基础上就可以将堆积于腔室内的沉积物清除干净，避免了反应腔室内部与大气接触吸附水汽、氧气等杂质；3）保持了反应腔室内部的洁净度，提高了在腔室维护过后机器性能的稳定性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1本发明实施例一之MOCVD反应腔室和清理装置的剖视图；
图2本发明实施例一之合页俯视图；
图3本发明实施例一之采用石墨盘制作的清理装置示意图；
图4本发明实施例一之采用石墨盘制作的清理装置在MOCVD中工作状态剖视图；
图5本发明实施例二之清理装置在MOCVD中工作状态剖视图；
附图标注：1:反应腔室；11：旋转机构；12顶盖；2：承载盘；2'：石墨盘；21：垫块；22：凹槽；23：合页；231：叶面；232：通孔；24：凹槽；241：凹槽表面；3：清理手臂；31：擦拭机构；32：支撑机构；321：叶面；4：尾气处理装置。
具体实施方式
实施例1
参看附图1，本实施例提供一种MOCVD反应腔室1的清理装置，其至少包括一承载盘2以及复数个均匀分布并铰接于承载盘2上部边缘的清理手臂3。
其中，承载盘2为金属盘、陶瓷盘或石墨盘，形状为圆形或正多边形，为使承载盘2自由进出反应腔室1，承载盘2的直径D设置为小于MOCVD反应腔室1的内径，承载盘2下表面中心处置还设置一凹槽22，清理装置通过凹槽22安装于反应腔室1内的旋转机构11上。进一步地，清理手臂3包括支撑机构32及安装于支撑机构32表面的擦拭机构31，所述擦拭机构31用于清扫反应腔室1，且擦拭机构31与支撑机构32的总的厚度H大于等于承载盘2边缘至反应腔室1侧壁的距离H'；为能充分的清扫反应腔室1内壁，擦拭机构31为无纺布、海绵、毛刷中的一种或者任意两者的组合。
继续参看附图1，当清理装置处于静止状态时，清理手臂3向承载盘2中心方向倾斜，并且为便于清理装置旋转时，清理手臂3可在最小转速下于竖直方向张开，清理手臂3通过铰链连接于承载盘2上，并与水平面呈一夹角α，α满足0°＜α＜90°。优选普通合页23（如附图2）连接清理手臂3与承载盘2，其无弹簧铰链功能，可在最小力的作用下打开，而当两扇叶面231的夹角小于90角时，其在自身重量的作用下则会闭合，实现清理装置在最小转速下清理MOCVD反应腔室1，节省能耗，叶面上231表面设有若干个通孔232，螺栓通过通孔232分别将两扇叶面231连接于承载盘2上部及支撑机构32伤。本发明提供的一种清理装置，其启动旋转速度n、承载盘2直径D以及清理手臂3长度L之间的关系符合：n≥，且即清理装置的最小启动速度为n=，最小转速n通过清理手臂3自身重力与其垂直方向的分力等于离心力与清理手臂3垂直方向的分力相等得出，离心力垂直于清理手臂3方向上的分力与清理手臂3自身重力垂直于清理手臂3方向的分力方向正好相反，当两个方向的分力相同时，此时的清理装置的旋转速度n即为清理手臂3旋转张开的最小转速，因此，随着转速n的增加离心力垂直于清理手臂3方向上的分力增大，为清理手臂3在竖直方向张开提供了动力。另外，当清理手臂3铰接与承载盘2上表面时，清理手臂3与水平面之间的夹角α通过设置于清理手臂3与承载盘2之间的垫块21的高度及位置调节，当然清理手臂3与水平面的夹角α也可以通过其它方式调节。
继续参看附图1，在本发明中，清理装置放置于MOCVD反应腔室1内的旋转机构11上，因此，承载盘2与反应腔室1底部具有一定高度，为保证清理手臂3能旋转清扫反应腔室1内壁，清理手臂3的长度小于或等于反应腔室1的竖直高度，承载盘2的直径小于反应腔室1的内径。
在实际生产过程中，本实施例以VeecoK465iMOCVD设备为例，简述清理装置的制作及其工作方法：
参考附图3，首先，优选石墨盘2’作为承载盘2制作清理装置，尤其是在外延生长过程中，因表面破损、附着物清除不干净等影响晶片光电性能而报废的圆形石墨盘2’，采用此类报废石墨盘2’作为承载盘2可大大节省清理装置的制作成本。其制作过成如下，首先将石墨盘2’从底部边缘处向上表面中心方向切割若干个楔形凹槽24，凹槽表面241与水平面的夹角为α，清理装置3通过普通合页23交接于凹槽24内；目前常用石墨盘2’直径D为465mm，厚度为10mm，石墨盘2’上表面至MOCVD反应腔室顶部的距离为150mm，因此清理手臂3的长度L为150mm，为保证清理装置在传送过程中能自由进入反应腔室1，优选清理手臂3的位于凹槽24内（参考附图4），由此计算出清理手臂3与水平面的夹角α为6°，进而得出所述清理装置旋转工作时的最小转速n为583转/分，选取最小转速启动清理装置，以节省能耗。
同时，优选石墨盘2’边缘至反应腔室1内壁的距离H’等于擦拭机构31与支撑机构32的总厚度H。擦拭机构31优选洁净度和吸附性较高的无纺布与弹性较大的海绵组合，首先在支撑机构32上安装一海绵，后在海绵上继续安装一无纺布，在清扫的同时防止反应腔室1内扬尘现象的产生。为保证对反应腔室1单次清扫的洁净度，清理手臂3的个数大于等于2，本实施例优选4个清理手臂3均匀铰接于石墨盘2’表面，当然也可根据实际需要选择6个或8个等。
然后，将上述清理装置转移至MOCVD反应腔室1中的旋转机构11上；同时通过反应腔室1的顶盖12向反应腔室内部通入氮气，保持反应腔室1内部压强在700~800Torr，氮气流量为100升/分钟；启动旋转机构11，驱动所述清理装置进行旋转，设定转速为583转/分，所述清理手臂3在离心力的作用下在竖直方向上张开，贴紧所述反应腔室1的内壁，对MOCVD反应腔室1侧壁进行清扫；驱动机构11旋转的同时，开启MOCVD设备的尾气处理装置4，通过氮气的吹扫及尾气处理装置4的抽气，防止MOCVD反应腔室1在清扫过程中产生的扬尘现象。
Claims (12)
1.一种MOCVD反应腔室的清理装置，至少包括：一承载盘、复数个均匀分布并铰接于承载盘上部边缘处的清理手臂，所述清理手臂处于静止状态时均向所述承载盘中心方向倾斜，且清理手臂与水平面的夹角为α，0°＜α＜90°。
2.根据权利要求1所述的一种MOCVD反应腔室的清理装置，其特征在于：所述清理手臂通过旋转方式清理MOCVD反应腔室，其旋转速度n、承载盘的直径D以及清理手臂长度L之间的关系符合：n≥，且。
3.根据权利要求1所述的一种MOCVD反应腔室的清理装置，其特征在于：所述清理手臂包括支撑机构及安装于所述支撑机构表面的擦拭机构，所述擦拭机构用于清扫反应腔室内壁。
4.根据权利要求1所述的一种MOCVD反应腔室的清理装置，其特征在于：所述支撑机构与所述擦拭机构的总厚度H大于等于所述承载盘边缘至反应腔室内壁的距离H’。
5.根据权利要求1所述的一种MOCVD反应腔室的清理装置，其特征在于：所述清理手臂的长度小于等于所述MOCVD反应腔室的垂直高度。
6.根据权利要求1所述的一种MOCVD反应腔室的清理装置，其特征在于：所述承载盘下表面中心处有一凹槽。
7.根据权利要求1所述的一种MOCVD反应腔室的清理装置，其特征在于：所述承载盘的直径小于所述MOCVD反应腔室的内径。
8.根据权利要求2所述的一种MOCVD反应腔室的清理装置，其特征在于：所述擦拭机构为无纺布、海绵、毛刷中的一种或者任意两者的组合。
9.根据权利要求1所述的一种MOCVD反应腔室的清理装置，其特征在于：所述清理手臂的个数大于等于2。
10.一种MOCVD反应腔室的清理方法，至少包括以下步骤：
S1、提供一清理装置，所述清理装置至少包括一承载盘、复数个均匀分布并铰接于承载盘上部边缘的清理手臂，所述清理手臂处于静止状态时均向所述承载盘中心方向倾斜，且清理手臂与水平面的夹角为α，0°＜α＜90°；
S2、将步骤S1）中的清理装置转移至MOCVD反应腔室中的承载盘旋转机构上；
S3、启动旋转机构，驱动所述清理装置进行旋转，所述清理手臂在离心力的作用下张开，贴紧所述反应腔室的内壁，对MOCVD反应腔室侧壁进行清扫；
其中，所述承载盘的转速n满足如下公式：n≥，D为承载盘的直径；L为清理手臂的长度；n为承载盘的转速；α为清理手臂与水平面的夹角，且。
11.根据权利要求10所述的一种MOCVD反应腔室的清理方法，其特征在于：所述步骤S2）还包括向MOCVD反应腔室通入氮气的过程。
12.根据权利要求10所述的一种MOCVD反应腔室的清理方法，其特征在于：所述步骤S3）还包括开启MOCVD设备的尾气处理装置的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |