CN106086817A - 一种石墨承载盘烘烤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨承载盘烘烤装置，包括外壳、矩形管、加热器，外壳的前端部上开设有用于向矩形管内充入反应气的第一进气通道、用于向外壳内腔中充入保护气的第二进气通道，外壳的后端部上开设有与外壳内腔气流相通的排气通道，矩形管的前、后两端部上分别开设有进气口与出气口，矩形管上的进气口与第一进气通道气流相通且矩形管的前端部与第一进气通道相密封设置，烘烤装置还包括排气管，外壳内腔中的保护气沿排气通道与排气管间的间隙排出烘烤装置外。该烘烤装置结构简单，占用空间小，烘烤过程中，能够对石墨承载盘进行均匀的烘烤，且石墨承载盘表面的沉积物能够清理的更干净。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨承载盘烘烤装置。
背景技术
金属有机物气相沉积是一种利用金属有机物和气态源在一定温度和压力条件下进行化学反应，生长各种化合物半导体材料的技术。石墨承载盘作为衬底的载体，表面会在化学反应的过程中附着化学反应产生的化合物半导体材料。对石墨承载盘上附着的沉积物进行清洁是保证MOCVD工艺稳定性和产品品质的重要因素之一。
目前广泛使用真空高温烘烤炉利用高温1300℃~1400℃，在真空环境下对石墨承载盘进行长时间烘烤。这种方式对以大部分生长和挥发温度较低的化合物半导体材料具有较好的作用。但是无法处理生长温度较高，挥发温度较高的化合物半导体材料，例如目前作为硅基氮化镓体系必须使用的氮化铝等材料无法有效的从石墨承载盘上去除干净。使用腐蚀性气氛对石墨承载盘上的残余材料进行烘烤就就成为了有效的处理方式。
目前的MOCVD设备不断向着大尺寸，高产量和高控制精度等方向发展。石墨承载盘的烘烤处理作为MOCVD设备的关键部件也向着直径更大、周转速度要求更高和对反应沉积物残余要求更高的方向发展。这样对气氛烘烤炉的烘烤温度均匀性和化学腐蚀烘烤的气流和压力都有了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种石墨承载盘烘烤装置，采用该烘烤装置，可将石墨承载盘烘烤的更均匀，同时将石墨承载盘表面的半导体材料有效地去除干净。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：一种石墨承载盘烘烤装置，所述烘烤装置包括沿前后方向设置的具有密封内腔的外壳、沿前后方向插设在所述外壳内腔中的矩形管、设于所述外壳内腔中的用于在所述矩形管的径向方向上对所述矩形管进行加热的加热器，所述外壳的前端部上开设有用于向所述矩形管内充入反应气的第一进气通道、用于向所述外壳内腔中充入保护气的第二进气通道，所述外壳的后端部上开设有与所述外壳内腔气流相通的排气通道，所述矩形管的前、后两端部上分别开设有进气口与出气口，所述矩形管上的进气口与所述第一进气通道气流相通且所述矩形管的前端部与所述第一进气通道相密封设置，所述烘烤装置还包括一端密封地连接在所述矩形管出气口上、另一端穿设通过所述排气通道后将所述矩形管内的反应气排出所述烘烤装置外的排气管，所述排气管的外侧壁与所述排气通道的内侧壁间构成一环形腔，所述外壳内腔中的保护气从所述环形腔中排出所述烘烤装置外。
优选地，所述的反应气选自氯气、氯化氢、四氯化硅、氢气、氮气中的一种或多种的混合。
优选地，所述烘烤装置还包括设于所述外壳内腔中的用于支撑在所述矩形管径向方向上的支撑件。
进一步优选地，所述支撑件支撑在所述矩形管的后端部上，所述支撑件为支撑架，所述支撑架内设有循环冷却水腔，所述循环冷却水腔用于对所述矩形管与所述排气管间的密封处进行冷却。
优选地，所述矩形管的后端部与所述排气管间设有密封头，通过所述密封头，所述矩形管与所述排气管相密封设置。
优选地，所述矩形管前端部上套设有密封圈，所述矩形管通过所述密封圈与所述第一进气通道相密封设置。
优选地，所述的加热器为带保温层的电阻加热器。
优选地，烘烤时，所述外壳内的烘烤温度控制在500~1200℃间。
优选地，烘烤过程中的烘烤压力控制在100mbar~1000mbar。
优选地，所述外壳呈矩形状。通过将外壳设置成矩形，在烘烤装置使用过程中，可将多个烘烤装置简单组合成为一个可同时进行多腔室烘烤的石墨承载盘烘烤装置。
本发明采用以上技术方案，相比现有技术具有如下优点：
1）本发明的烘烤装置，采用了矩形管作为反应腔室，当石墨承载盘放入其中时，因矩形管整体平面与加热器上下表面距离很近，因此，加热时，可使反应腔室内的石墨承载盘的受热温度均匀，采用较小的气体流量就能使石墨承载盘表面的沉积物得到很好的反应；
2）采用具有密封内腔的外壳，在烘烤前可采用抽真空的方式对整个外壳内腔进行吹扫，避免残留的空气对石墨承载盘的污染，同时还可改变石墨承载盘烘烤反应过程中的烘烤压力，从而使得石墨承载盘得到更好的清洁效果；
3）将反应气和保护气分别从排气管的内外两侧排出烘烤装置外，再混合排入同一废气回收装置内，有效地防止了在外壳内腔中，反应气泄露至矩形管外的内腔中，导致腐蚀加热器的现象发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
附图1是本发明所述的石墨承载盘烘烤装置的剖视图；
上述附图中：1、外壳；11、第一进气通道；12、第二进气通道；13、排气通道；2、矩形管；21、进气口；22、出气口；3、加热器；4、石墨承载盘；5、排气管；6、支撑件（支撑架）；61、循环冷却水腔；7、密封圈；8、密封头。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1所示，一种石墨承载盘烘烤装置，该烘烤装置包括沿前后方向设置的具有密封内腔的外壳1、沿前后方向插设在外壳1内腔中的矩形管2、设于外壳1内腔中的用于在矩形管2的径向方向上对矩形管2进行加热的加热器3。
该外壳1的前端部上开设有用于向矩形管2内充入反应气的第一进气通道11、用于向外壳1内腔中充入保护气的第二进气通道12，该外壳1的后端部上开设有与外壳1内腔气流相通的排气通道13，该矩形管2的前、后两端部上分别开设有进气口21与出气口22，矩形管2上的进气口21与第一进气通道11气流相通且该矩形管2的前端部通过密封件与第一进气通道11相密封设置，该烘烤装置还包括一端密封地连接在矩形管2出气口22上、另一端穿设通过排气通道13后将矩形管2内的反应气排出烘烤装置外的排气管5，该排气管5的外侧壁与排气通道13的内侧壁间构成一环形腔，外壳1内腔中的保护气从环形腔中排出烘烤装置外，排出烘烤装置外的保护气与反应气再混合排入同一废气回收装置内。通过该设置方式，可有效防止反应气进入到矩形管2外的外壳1内腔中，从而导致腐蚀加热器3的情况发生，起到了将反应气隔离的作用。
本例中，该矩形管2为矩形石英管；该加热器3为带保温层的电阻加热器3，通过将反应腔设置成矩形，可使石墨承载盘4正面向上，水平的放置在反应腔内，同时将加热器3设置在矩形管2的径向方向上，使得在加热过程中，能够使矩形管2受热均匀，同时使得石墨承载盘4整体平面与加热器3上下的距离均较近，使其表面的沉积物能够反应充分，清洁的更为彻底；而且，将矩形管2设置成扁平的石英管，可以减小烘烤装置的占用空间，同时可采用较小的气流实现对石墨承载盘4表面沉积物的清洁，而且，采用矩形管2，可以在同一反应腔内对多片水平放置石墨盘4进行烘烤，提高了烘烤效率。
本例中，该反应气选自氯气、氯化氢、四氯化硅、氢气、氮气中的一种或多种的混合；该保护气为惰性气体。
这里将加热器3置于烘烤装置内，可实现对烘烤内腔及加热器3同时进行压力控制。
这里的外壳1为封闭的腔室，而矩形管3与外腔在排气管相通，使得在加热烘烤前，可先通过抽真空的方式对整个腔室进行吹扫，避免残留的空气对石墨承载盘4的污染。本例中，该外壳1可设置成与矩形管2形状相配合的矩形状外壳1，从而可以将多个炉体简单的进行组合形成一个多腔室烘烤炉使用，从而可同时对多个石墨承载盘4进行烘烤，增加了烘烤效率。
这里，为了确保反应腔在整个反应过程中均处于密封状态，这里，在矩形管2的前端部上套设有密封圈7，通过设置密封圈7，使得矩形管2与第一进气通道11相密封设置；该矩形管2的后端部与排气管5间设有密封头8，通过密封头8，矩形管2与排气管5相密封设置。
本例中，该烘烤装置还包括设于外壳1内腔中的用于支撑矩形管2的支撑件6，该支撑件6支撑在矩形管2的径向方向上。具体的，该支撑件6为支撑在矩形管2的后端部上的支撑架6，该支撑架6内设置有循环冷却水腔61，通过设置循环冷却水腔61可实现循环地对矩形管2与排气管5间的密封头8进行冷却，以防密封头8位置应温度高造成密封效果下降的情况发生。
本例中，在烘烤过程中，其烘烤温度应控制在500~1200℃间，烘烤压力控制在100mbar~1000mbar。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，所述烘烤装置包括沿前后方向设置的具有密封内腔的外壳、沿前后方向插设在所述外壳内腔中的矩形管、设于所述外壳内腔中的用于在所述矩形管的径向方向上对所述矩形管进行加热的加热器，所述外壳的前端部上开设有用于向所述矩形管内充入反应气的第一进气通道、用于向所述外壳内腔中充入保护气的第二进气通道，所述外壳的后端部上开设有与所述外壳内腔气流相通的排气通道，所述矩形管的前、后两端部上分别开设有进气口与出气口，所述矩形管上的进气口与所述第一进气通道气流相通且所述矩形管的前端部与所述第一进气通道相密封设置，所述烘烤装置还包括一端密封地连接在所述矩形管出气口上、另一端穿设通过所述排气通道后将所述矩形管内的反应气排出所述烘烤装置外的排气管，所述排气管的外侧壁与所述排气通道的内侧壁间构成一环形腔，所述外壳内腔中的保护气从所述环形腔中排出所述烘烤装置外。
2.根据权利要求1所述的石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，所述的反应气选自氯气、氯化氢、四氯化硅、氢气、氮气中的一种或多种的混合。
3.根据权利要求1所述的石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，所述烘烤装置还包括设于所述外壳内腔中的用于支撑在所述矩形管径向方向上的支撑件。
4.根据权利要求3所述的石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，所述支撑件支撑在所述矩形管的后端部上，所述支撑件为支撑架，所述支撑架内设有循环冷却水腔，所述循环冷却水腔用于对所述矩形管与所述排气管间的密封处进行冷却。
5.根据权利要求1或4所述的石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，所述矩形管的后端部与所述排气管间设有密封头，通过所述密封头，所述矩形管与所述排气管相密封设置。
6.根据权利要求1所述的石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，所述矩形管前端部上套设有密封圈，所述矩形管通过所述密封圈与所述第一进气通道相密封设置。
7.根据权利要求1所述的石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，所述的加热器为带保温层的电阻加热器。
8.根据权利要求1所述的石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，烘烤时，所述外壳内的烘烤温度控制在500~1200℃间。
9.根据权利要求1所述的石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，烘烤过程中的烘烤压力控制在100mbar~1000mbar。
10.根据权利要求1所述的石墨承载盘烘烤装置，其特征在于，所述外壳呈矩形状。
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