CN108039332A - 双功能反应设备 - Google Patents

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    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
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    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs

Abstract

本发明提供一种双功能反应设备,包括:双功能反应炉、气源柜及排气柜;其中,双功能反应炉用于待处理基底表面材料层的生长及刻蚀,所述双功能反应炉包括:用于放置待处理基底的炉管、炉体、加热装置、与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长气体或刻蚀气体的进气口组件、排气口、用于将所述炉管与外部连通或隔离,并向所述炉管内传入或传出所述待处理基底的炉门组件、供气系统及排气系统。本发明即可以在待处理基底表面生长材料层,又可以对待处理基底表面存在的材料层进行刻蚀,具有生长及刻蚀双重功能;本发明的双功能反应炉中的炉门组件可以实现高温下待处理基底的装卸,无需在处理完毕后降至室温,从而显著提高其利用效。

Description

双功能反应设备
技术领域
本发明涉及反应设备技术领域,特别是涉及一种双功能反应设备。
背景技术
目前常用的薄膜生长设备有MOCVD、PECVD和管式炉等。其中MOCVD和PECVD的设备价格昂贵、维护成本高,同时工艺过程复杂、生产效率较低。管式炉设备成本低廉,且可以一次同时容纳批量反应物进行反应,但受设备工艺条件所限,其使用范围较窄,限于在特定气氛条件下的薄膜生长或退火。
当前的管式炉设备一般只能支持反应物表面的材料层生长反应,而对于去除反应物表面材料层的刻蚀反应,由于设备组件一般无法在高温、易腐蚀的环境下工作而无法支持。而采用一般的等离子干法刻蚀或者湿法刻蚀则存在设备昂贵及维护成本高的问题。
此外,管式炉设备的反应一般在高温下进行,因此在反应过程结束后,设备内部还处于高温状态,需要关闭加热系统,等待炉体温度下降到室温后才可卸载反应物,并装载下一批反应物进行反应,这也影响了设备的利用效率。
因此,有必要提出一种新的反应炉设备,解决上述问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种双功能反应设备,用于解决现有技术中的的管式炉设备存在的功能单一及利用效率低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种双功能反应设备,所述双功能反应设备包括:双功能反应炉、气源柜及排气柜;其中,
所述双功能反应炉用于待处理基底表面材料层的生长及刻蚀,所述双功能反应炉包括:
用于放置待处理基底的炉管;
炉体,位于所述炉管外围;
加热装置,位于所述炉体内,且位于所述炉管外围;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长气体或刻蚀气体的进气口组件;
排气口,与所述炉管内部相连通;
用于将所述炉管与外部连通或隔离,并向所述炉管内传入或传出所述待处理基底的炉门组件,所述炉门组件位于所述炉管的至少一端部;
供气系统,位于所述气源柜内,所述供气系统包括进气管路及供气源,所述供气源用于提供所述生长气体或所述刻蚀气体,所述进气管路一端与所述进气口组件相连接,另一端与所述供气源相连接;
排气系统,位于所述排气柜内,所述排气系统包括排气管路及动力泵,所述排气管路一端与所述排气口相连接,另一端与所述动力泵相连接;
所述气源柜顶部设有第一排风口,所述气源柜内还设有第一风量调节板,所述第一风量调节板设置于所述第一排风口处;
所述排气柜顶部设有第二排风口,所述排气柜内还设有第二风量调节板,所述第二风量调节板设置于所述第二排风口处。
优选地,所述进气口组件包括:
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长气体或生长液体的第一进气口;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入刻蚀气体或刻蚀液体的第二进气口。
优选地,所述进气口组件包括:
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长气体的第一进气口;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长液体的第二进气口;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入刻蚀气体的第三进气口;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入刻蚀液体的第四进气口。
优选地,所述双功能反应炉还包括冷却装置,所述冷却装置包括:
冷却管路,位于所述加热装置的外围,且与所述加热装置具有间距;
冷媒源,与所述冷却管路相连通。
优选地,所述双功能反应炉为卧式管式炉。所述炉门组件包括:
装卸传送装置,所述装卸传送装置包括滑轨及用于放置所述待处理晶圆的承载台,所述滑轨位于所述炉管一端外侧;所述承载台位于所述滑轨上,且可在所述滑轨上滑动;
炉门,所述炉门固定于所述承载台远离所述炉管的一侧,且所述炉门至所述承载台靠近所述炉管一侧的距离小于所述炉管的长度,以确保所述承载台移至所述炉管内时所述炉门将所述炉管与外部隔离。
优选地,所述双功能反应炉为立式管式炉,所述炉门组件包括:
炉门,所述炉门的一边与所述炉体活动连接,所述炉门打开时,所述炉管与外部相连通,所述炉门关闭时,所述炉管与外部隔离;
用于向所述炉管内传送所述待处理基底,并将处理完毕后的所述待处理基底传送出所述炉管的装卸传送装置,所述装卸传送装置位于所述炉门一侧。
优选地,所述装卸传送装置包括直角坐标式机械手、球坐标式机械手、关节式机械手或圆柱坐标式机械手的至少一种。
优选地,所述炉门组件还包括:
法兰,位于所述炉门与所述炉体之间,且套置于所述炉管靠近所述炉门一端的外围;
密封圈,位于所述法兰与所述炉门之间。
优选地,所述加热装置分多段环绕于所述炉管外围,以将所述炉管分为多个加热区域。
优选地,所述炉管内包括一恒温区,所述恒温区的长度占所述炉管总长度的1/3~1。
优选地,所述排气系统还包括:
尾气处理装置,经由管路与所述动力泵相连接;
过滤装置,位于所述排气管路上。
优选地,所述双功能反应设备还包括:用于控制所述反应炉、所述供气系统及所述排气系统工作的控制装置。
优选地,所述双功能反应设备还包括:
控制柜,所述控制装置位于所述控制柜内;
反应柜,所述炉体、所述炉管及所述炉门组件均位于所述反应柜内;所述气源柜位于所述反应柜一侧,所述排气柜位于所述反应柜底部及所述反应柜远离所述气源柜的一侧。
优选地,所述双功能反应设备还包括操作平台,所述操作平台用于装载所述待处理晶圆。
优选地,所述操作平台顶部设有第三排风口。
如上所述,本发明的双功能反应设备,具有以下有益效果:
本发明的双功能反应炉即可以在晶圆表面生长材料层,又可以对晶圆表面存在的材料层进行刻蚀,具有生长及刻蚀双重功能;同时,本发明的双功能反应炉中的炉门组件可以实现高温下晶圆的装卸,无需在处理完毕后降至室温,从而显著提高其利用效;
本发明的双功能反应炉还具有结构简单、操作容易、便于控制、可持续生产及安全性高等优点;
本发明通过设置顶部具有第一排风口且第一排风口处设有第一风量调节板的气源柜,并将供气系统置于所述气源柜内,通过第一排风口及第一风量调节板可以使得气源柜内部始终处于微负压状态,从而可以有效避免供应气体的泄露;同样,通过设置顶部具有第二排风口且第二排风口处设有第二风量调节板的排气柜,并将排气系统置于所述排气柜内,通过第二排风口及第二风量调节板可以使得排气柜内部始终处于微负压状态,从而可以有效避免尾气的泄露。
附图说明
图1显示为本发明提供的双功能反应设备的正视图。
图2显示为本发明一示例中提供的双功能反应设备中的双功能炉的炉门开启时的截面结构示意图。
图3显示为本发明一示例中提供的双功能反应设备中的双功能炉的炉门关闭时的截面结构示意图。
图4显示为本发明一示例中提供的双功能反应设备中的双功能反应炉包含两个进口的进气口组件具体结构图。
图5显示为本发明一示例中提供的双功能反应设备中的双功能反应炉包含四个进口的进气口组件具体结构图。
图6显示为本发明另一示例中提供的双功能反应设备中的双功能炉的炉门关闭时的截面结构示意图。
图7及图8显示为沿图6中A方向的侧视图,其中,图7中的炉门为翻盖式炉门,图8中的炉门为侧开式炉门。
图9显示为本发明另提供的双功能反应设备中的的气源柜的截面结构示意图。
元件标号说明
1 双功能反应炉
101 炉管
102 炉体
103 加热装置
104 进气口组件
1041 第一进气口
1042 第二进气口
1043 第三进气口
1044 第四进气口
105 排气口
106 炉门组件
1061 炉门
10611 铰链
1062 装卸传送装置
10621 承载台
10622 滑轨
1063 法兰
1064 密封圈
107 加热区域
1071 第一加热区域
1072 第二加热区域
1073 第三加热区域
108 供气系统
1081 进气管路
1082 供气源
109 排气系统
1091 排气管路
1092 动力泵
1093 尾气处理装置
1094 过滤装置
110 冷却装置
1101 冷却管路
1102 冷媒源
111 第四排风口
2 待处理基底
3 气源柜
31 第一排风口
32 第一风量调节板
4 排气柜
41 第二排风口
5 控制装置
51 三色信号灯
6 控制柜
7 反应柜
8 操作平台
81 第三排风口
91 水平调节装置
92 移动装置
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图9。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1至图3,本发明提供一种双功能反应设备,所述双功能反应设备包括:双功能反应炉1、气源柜2及排气柜3;其中,所述双功能反应炉1用于待处理基底2表面材料层的生长及刻蚀,所述双功能反应炉1包括:用于放置待处理基底的炉管101;炉体102,所述炉体102位于所述炉管101外围;加热装置103,所述加热装置103位于所述炉体101内,且位于所述炉管102外围;与所述炉管101内部相连通,且用于向所述炉管101内通入生长气体或刻蚀气体的进气口组件104;排气口105,与所述炉管101内部相连通;用于将所述炉管101与外部连通或隔离,并向所述炉管101内传入或传出所述待处理基底2的炉门组件106,所述炉门组件106位于所述炉管101的至少一端部;供气系统108,所述供气系统108位于所述气源柜3内,所述供气系统108包括进气管路1081及供气源1082,所述供气源1082用于提供所述生长气体或所述刻蚀气体,所述进气管路1081一端与所述进气口组件104相连接,另一端与所述供气源1082相连接;排气系统109,所述排气系统109位于所述排气柜4内,所述排气系统109包括排气管路1091及动力泵1092,所述排气管路1091一端与所述排气口105相连接,另一端与所述动力泵1092相连接;所述气源柜3顶部设有第一排风口31,所述气源柜3内还设有第一风量调节板32,所述第一风量调节板32设置于所述第一排风口31处;所述排气柜4顶部设有第二排风口41,所述排气柜4内还设有第二风量调节板42,所述第二风量调节板42设置于所述第二排风口41处。
作为示例,所述待处理基底2可以包括晶圆、金属基底、具有催化活性的过渡金属基底等等。所述待处理基底2可以置于以托盘或晶舟等装置中再传入所述炉管101内,也可以直接将所述待处理基底2传入所述炉管101内。
本发明中所述的双功能反应炉所采用的炉管材料包括石英、石墨、碳化硅、陶瓷或耐腐蚀金属等。所述炉管101可以根据实际使用需要定制,其大小可以容纳一次装载所需作业的待处理基底。作为本发明的一种优选方案,所述炉管101的工作温度在800摄氏度至1100摄氏度之间,在所述工作温度下,所述炉管的结构可以保持长期稳定。所述炉体102位于所述炉管101的外围,所述炉体102由保温棉或石墨棉等耐高温的保温材料构成,这可以使所述炉管101内部的工作温度维持在一个稳定的区间范围内。在所述炉管101和所述炉体102之间设置加热装置103,对所述炉管101进行加热,并将所述炉管温度维持在稳定的工作温度范围区间内。所述加热装置103可以采用炉丝、灯管或射频系统中的至少一种加热系统。所述炉管101连接进气口组件104,通过所述进气口组件104向炉管101内部通入生长气体、生长液体、刻蚀气体。通过向所述炉管101内通入上述生长气体,可以在位于所述炉管101内的所述待处理基底2表面生长材料层;通过向所述炉管101内通入上述刻蚀气体,可以对位于所述炉管101内的所述待处理基底2表面的材料层进行刻蚀。所述炉管101还需要连接排气口105,通过所述排气口105将反应结束后所述炉管101内部的残余反应气体或液体排出。这样可以防止反应完成后的残留腐蚀气体或液体残留在所述炉管101内,以免在装卸载反应物时造成危害。炉管101由炉门组件106将其与外部连通或者隔离,通过炉门1061的开启与关闭来控制炉管101是否与外部连通。同时通过炉门组件106向炉管101内部装载或者卸载所述待处理基底2
需要说明的是,所述加热装置103为灯管或射频加热装置时,所述加热装置103需裸露于所述炉管101内,而并非密封于所述炉体102内。。
在一示例中,如图2及图3所示,所述双功能反应炉1为卧式管式炉。
作为示例,请参阅图2及图3,所述炉门组件106包括:装卸传送装置1062,所述装卸传送装置1062包括滑轨10622及用于放置所述待处理基底的承载台10621,所述滑轨10622位于所述炉管101一端外侧;所述承载台10621位于所述滑轨10622上,且可在所述滑轨10622上滑动;炉门1061,所述炉门1061固定于所述承载台10621远离所述炉管101的一侧,且所述炉门1061至所述承载台10621靠近所述炉管101一侧的距离小于所述炉管101的长度,以确保所述承载台10621移至所述炉管101内时所述炉门1061将所述炉管101与外部隔离;所述炉门1061为推拉式炉门。
作为示例,滑轨10622优选使用无尘滑轨,以避免装载时产生的粉尘对反应物表面造成污染。
作为示例,所述承载台10621可以为但不仅限于碳化硅桨。
在另一示例中,请参阅图4,图4所示是进气口组件104的具体结构图。所述进气口组件104包括:与所述炉管101内部相连通,且用于向所述炉管101内通入生长气体的第一进气口1041;与所述炉管101内部相连通,且用于向所述炉管101内通入生长液体的第二进气口1042;与所述炉管101内部相连通,且用于向所述炉管101内通入刻蚀气体的第三进气口1043;与所述炉管101内部相连通,且用于向所述炉管101内通入刻蚀液体的第四进气口1044。如图4所示,作为本发明的一种优选方案,进气口组件104的一端通过炉体与进气口组件的连接部114与所述炉管101内部相连通,另一端通过管路连接气体或液体反应源,即所述第一进气口1041、所述第二进气口1042、所述第三进气口1043及所述第四进气口1044的另一端经由如图2及图3中所示的进气口管路1081与所述供气源1082相连接。
在一示例中,请参阅图5,图5所示是进气口组件104的具体结构图。所述进气口组件104包括:与所述炉管101内部相连通,且用于向所述炉管101内通入生长气体或生长液体的第一进气口1041;与所述炉管101内部相连通,且用于向所述炉管101内通入刻蚀气体或刻蚀液体的第二进气口1042。如图5所示,作为本发明的一种优选方案,进气口组件104的一端通过炉体与进气口组件的连接部114与所述炉管101内部相连通,另一端通过管路连接气体或液体反应源,即所述第一进气口1041及所述第二进气口1042的另一端经由如图2及图3中所示的进气口管路1081与所述供气源1082相连接。
作为示例,请参阅图2,所述炉门组件106还包括:法兰1063,位于所述炉门1061与所述炉体102之间,且套置于所述炉管101靠近所述炉门1061一端的外围;密封圈1064,位于所述法兰1063与所述炉门101之间。通过所述密封圈1064和所述法兰1063形成的密封结构,可以使所述炉管101内部气氛与外部隔离,使内部的反应气体不会泄露到外界。
作为示例,所述密封圈1064可以为但不仅限于O型密封圈,所述密封圈1064的材料可以为但不仅限于掺氟(F)橡胶或全氟橡胶。所述密封圈1064的数量可以根据实际需要设定为单个,两个或多个。
作为示例,请参阅图2,所述炉管101内包括一恒温区,所述恒温区的长度小于或等于所述炉管101的总长度,优选地,所述恒温区的长度占所述炉管101总长度的1/3~1,更优选地,所述恒温区的长度占所述炉管101总长度的1/3~1/2。例如图2中所示,在加热区域108中的第二加热区1082通过加热装置103将该区域温度恒定控制在工作温度,形成所述恒温区,此时所述恒温区长度为所述炉管101长度的1/3。当然,本例中也可调节第一加热区1081和第三加热区1083,将所述恒温区范围增加至整个炉管101的长度。
所述排气系统109还包括:尾气处理装置1093,所述尾气处理装置1093经由排气管路1091与所述动力泵1092相连接;过滤装置1093,所述过滤装置1093位于所述排气管路1091上。
作为示例,所述双功能反应炉还包括冷却装置110,所述冷却装置110包括:冷却管路1101,位于所述加热装置113的外围,且与所述加热装置113具有间距。冷却管路1101可以是位于炉体内的管路,也可以是环绕于炉体外的管路,例如图2中所示结构,冷却管路1101是位于炉体内的管路。冷媒源1102,与所述冷却管路1101相连通。该冷媒源1102可以是冷却气体源也可以是冷却液体源。通过使用所述冷却装置110,可以使炉管101的降温过程更迅速,也可以有效降低环境温度,维持厂房车间的恒温生产环境。
作为示例,所述进气管路1081、所述排气管路1091及其他管路均可以为但不仅限于不锈钢管路,所述管路内部镀有镀层,所述镀层可以为PTFE(聚四氟乙烯)镀层、陶瓷镀层或搪瓷镀层等等。
在另一示例中,请参阅图6至图8,所述炉门组件106包括:炉门1061,所述炉门1061的一边与所述炉体102活动连接,具体的,所述炉门1061可以通过铰链10611与所述炉体102相连接,所述炉门1061打开时,所述炉管101与外部相连通,所述炉门1061关闭时,所述炉管101与外部隔离;用于向所述炉管101内传送所述待处理基底2,并将处理完毕后的所述待处理晶圆2传送出所述炉管101的装卸传送装置,所述装卸传送装置位于所述炉门一侧;所述炉门1061为翻盖式炉门或侧开式炉门。
在一示例中,如图7所示,所述炉门1061是一种翻盖式炉门,在炉体101一侧设置炉门202,通过其上部铰链10611向上打开所述炉门101后,由装卸传送装置1062对晶圆进行装载或卸载。装卸传送装置1062可采用直角坐标式机械手、球坐标式机械手、关节式机械手或圆柱坐标式机械手的至少一种。
在另一示例中,如图8所示,所述炉门1061是一种侧开式炉门,在炉体101一侧设置炉门101,通过其侧边铰链10611打开所述炉门202后,由装卸传送装置1062对晶圆进行装载或卸载。装卸传送装置1062可采用直角坐标式机械手、球坐标式机械手、关节式机械手或圆柱坐标式机械手的至少一种。
作为示例,所述气源箱3的截面图如图9所示,所述排气柜4的截面图与图9相似,此处不再示意说明。
作为示例,所述双功能反应设备还包括:用于控制所述反应炉1、所述供气系统108及所述排气系统109工作的控制装置5。具体的,所述控制装置5可以包括温控模块(未示出)、供气系统控制模块(未示出)、排气系统控制模块(未示出)、运动控制模块(未示出)及安全保护模块(未示出)。
作为示例,所述温控模块与所述加热装置103相连接,用于对所述双功能反应炉1中的所述加热装置103进行控制,所述温控模块为精度高、重复性稳定性好的温控控制部件,其用于控制所述加热装置103对所述炉管101内的加热,同时用于提供超温报警、极限炉温报警及断偶报警等安全互锁功能;所述温控模块可以为现有的任意一种可以实现上述功能的装置或模块。
作为示例,所述供气系统控制模块与所述供气源1082相连接,用于控制所述供气源1082为所述炉管101内提供生长气体或刻蚀气体。具体的,所述供气系统108的所述进气管路1081上设置有阀门、压力计等元件,所述供气源1082一般通过压力泵将生长气体或刻蚀气体抽送至所述炉管101内,所述供气系统控制模块用于控制所述阀门、所述压力计及所述压力泵等的工作以实现向所述炉管101内提供生长气体或刻蚀气体。
作为示例,所述排气系统控制模块与所述动力泵1092相连接,用于控制所述动力泵1092对所述炉管101内的残留气体进行抽出,并且可以控制所述动力泵1092对所述炉管101内进行抽真空等操作。具体的,所述排气系统109的所述排气管路1091上设置有阀门、压力计等元件,所述排气系统控制模块还用于控制所述阀门及所述压力计等的工作。
作为示例,所述运动控制模块与所述承载台10621的驱动装置及所述炉门1061相连接,用于对所述承载台10621的运动和停止进行平稳精确的控制,并对所述炉门1061自动卡锁进行控制,同时提供所述承载台10621及所述炉门1061的运动急停、位置互锁等安全互锁及异常报警功能。
所述安全保护模块包括停电保护、EMO(紧急停止)保护、气体监测保护、热排风监测保护、冷却水流量保护、排气管路压力保护、设备状态信号灯塔(譬如,图1中的三色信号灯51)等,和机台外部的Scrubber(废气处理)报警、厂务的其他报警;气体泄漏探测、过压保护、过温保护等等。
所述双功能反应设备还包括:控制柜6,所述控制装置5位于所述控制柜6内;反应柜7,所述炉体102、所述炉管101及所述炉门组件106均位于所述反应柜7内;所述气源柜3位于所述反应柜7一侧,所述排气柜4位于所述反应柜7底部及所述反应柜远离所述气源柜3的一侧。所述反应柜7的顶部设有第四排风口111,所述第四排风口111与所述反应柜7内相连通,用于对所述双功能反应炉1进行散热。
作为示例,所述双功能反应设备还包括操作平台8,所述操作平台8用于装载所述待处理晶圆2;如图2所示的滑轨10622位于所述操作平台8上。所述操作平台8顶部设有第三排风口81,所述第三排风口81用于通风排气,以防止所述操作平台8有有害气体泄漏以对操作人员造成伤害。
作为示例,所述气源柜3、所述排气柜4及所述控制柜6的均设有水平调节装置91及移动装置92,用于水平调整及所述气源柜3、所述排气柜4及所述控制柜6的移动。
请参阅图1至图3,本发明的双功能反应设备可以便捷高效地完成待处理基底表面材料层的生长或者刻蚀过程,本发明的所述双功能反应炉的操作方法如下:
放入所述待处理晶圆2之前,所述双功能反应炉的炉门1061呈开启状态,如图2所示,所述承载台10621通过所述滑轨10622移动到最右端,此时,所述承载台10621位于所述操作台8上,将盛放有所述待处理基底2的晶舟置于所述承载台10621上,此时将待处理的待处理基底107放置到所述承载台10621上。所述待处理基底2装载完毕后,所述承载台10621沿所述滑轨10622向所述炉管101内移动,直至所述炉门1061关闭,并通过密封圈1064和法兰106e形成密封结构,如图3所示。通过所述加热装置103,将所需恒温区的温度调节至工作温度;同时,通过所述动力泵1092经所述排气口105抽取所述炉管101内的大气。所述供给源109通过所述进气口组件104向所述炉管101内通入所需的反应气体源,所述反应气体源可以为生在气体,也可以为刻蚀气体,根据实际工艺是要进行材料层生长还是进行材料层刻蚀决定,使所述炉管101内维持反应所需的反应气氛。反应在稳定的反应温度及反应气氛下进行。在反应完成后,通过所述动力泵1092经所述排气口105抽取所述炉管101内的剩余反应气体,同时所述加热装置103将所述炉管101内温度调节至装卸温度,例如本发明中优选的装卸温度为60℃~700℃。等所述炉管101内温度下降至装卸温度时,通过所述滑轨10622将所述承载台10621移动到最右端,此时,所述炉门1061再次呈打开状态,如图2所示,并使用装卸传送装置204将完成反应的所述待处理的晶圆2取出。该设计无需将所述炉管101内温度降至室温,而是60℃~700℃,减少了降温的等待时间,提高了反应炉设备的利用率。
综上所述,本发明提供一种双功能反应设备,所述双功能反应设备包括:双功能反应炉、气源柜及排气柜;其中,所述双功能反应炉用于待处理基底表面材料层的生长及刻蚀,所述双功能反应炉包括:用于放置待处理基底的炉管;炉体,位于所述炉管外围;加热装置,位于所述炉体内,且位于所述炉管外围;与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长气体或刻蚀气体的进气口组件;排气口,与所述炉管内部相连通;用于将所述炉管与外部连通或隔离,并向所述炉管内传入或传出所述待处理晶圆的炉门组件,所述炉门组件位于所述炉管的至少一端部;供气系统,位于所述气源柜内,所述供气系统包括进气管路及供气源,所述供气源用于提供所述生长气体或所述刻蚀气体,所述进气管路一端与所述进气口组件相连接,另一端与所述供气源相连接;排气系统,位于所述排气柜内,所述排气系统包括排气管路及动力泵,所述排气管路一端与所述排气口相连接,另一端与所述动力泵相连接;所述气源柜顶部设有第一排风口,所述气源柜内还设有第一风量调节板,所述第一风量调节板设置于所述第一排风口处;所述排气柜顶部设有第二排风口,所述排气柜内还设有第二风量调节板,所述第二风量调节板设置于所述第二排风口处。本发明的双功能反应炉即可以在待处理基底表面生长材料层,又可以对晶圆表面存在的材料层进行刻蚀,具有生长及刻蚀双重功能;同时,本发明的双功能反应炉中的炉门组件可以实现高温下待处理基底的装卸,无需在处理完毕后降至室温,从而显著提高其利用效;本发明的双功能反应炉还具有结构简单、操作容易、便于控制、可持续生产及安全性高等优点;本发明通过设置顶部具有第一排风口且第一排风口处设有第一风量调节板的气源柜,并将供气系统置于所述气源柜内,通过第一排风口及第一风量调节板可以使得气源柜内部始终处于微负压状态,从而可以有效避免供应气体的泄露;同样,通过设置顶部具有第二排风口且第二排风口处设有第二风量调节板的排气柜,并将排气系统置于所述排气柜内,通过第二排风口及第二风量调节板可以使得排气柜内部始终处于微负压状态,从而可以有效避免尾气的泄露。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种双功能反应设备,其特征在于,所述双功能反应设备包括:双功能反应炉、气源柜及排气柜;其中,
所述双功能反应炉用于待处理基底表面材料层的生长及刻蚀,所述双功能反应炉包括:
用于放置待处理基底的炉管;
炉体,位于所述炉管外围;
加热装置,位于所述炉体内,且位于所述炉管外围;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长气体或刻蚀气体的进气口组件;
排气口,与所述炉管内部相连通;
用于将所述炉管与外部连通或隔离,并向所述炉管内传入或传出所述待处理晶圆的炉门组件,所述炉门组件位于所述炉管的至少一端部;
供气系统,位于所述气源柜内,所述供气系统包括进气管路及供气源,所述供气源用于提供所述生长气体或所述刻蚀气体,所述进气管路一端与所述进气口组件相连接,另一端与所述供气源相连接;
排气系统,位于所述排气柜内,所述排气系统包括排气管路及动力泵,所述排气管路一端与所述排气口相连接,另一端与所述动力泵相连接;
所述气源柜顶部设有第一排风口,所述气源柜内还设有第一风量调节板,所述第一风量调节板设置于所述第一排风口处;
所述排气柜顶部设有第二排风口,所述排气柜内还设有第二风量调节板,所述第二风量调节板设置于所述第二排风口处。
2.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述进气口组件包括:
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长气体或生长液体的第一进气口;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入刻蚀气体或刻蚀液体的第二进气口。
3.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述进气口组件包括:
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长气体的第一进气口;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入生长液体的第二进气口;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入刻蚀气体的第三进气口;
与所述炉管内部相连通,且用于向所述炉管内通入刻蚀液体的第四进气口。
4.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述双功能反应炉还包括冷却装置,所述冷却装置包括:
冷却管路,位于所述加热装置的外围,且与所述加热装置具有间距;
冷媒源,与所述冷却管路相连通。
5.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述双功能反应炉为卧式管式炉。所述炉门组件包括:
装卸传送装置,所述装卸传送装置包括滑轨及用于放置所述待处理待处理基底的承载台,所述滑轨位于所述炉管一端外侧;所述承载台位于所述滑轨上,且可在所述滑轨上滑动;
炉门,所述炉门固定于所述承载台远离所述炉管的一侧,且所述炉门至所述承载台靠近所述炉管一侧的距离小于所述炉管的长度,以确保所述承载台移至所述炉管内时所述炉门将所述炉管与外部隔离。
6.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述双功能反应炉为立式管式炉,所述炉门组件包括:
炉门,所述炉门的一边与所述炉体活动连接,所述炉门打开时,所述炉管与外部相连通,所述炉门关闭时,所述炉管与外部隔离;
用于向所述炉管内传送所述待处理基底,并将处理完毕后的所述待处理基底传送出所述炉管的装卸传送装置,所述装卸传送装置位于所述炉门一侧。
7.根据权利要求6所述的双功能反应设备,其特征在于:所述装卸传送装置包括直角坐标式机械手、球坐标式机械手、关节式机械手或圆柱坐标式机械手的至少一种。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的双功能反应设备,其特征在于:所述炉门组件还包括:
法兰,位于所述炉门与所述炉体之间,且套置于所述炉管靠近所述炉门一端的外围;
密封圈,位于所述法兰与所述炉门之间。
9.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述加热装置分多段环绕于所述炉管外围,以将所述炉管分为多个加热区域。
10.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述炉管内包括一恒温区,所述恒温区的长度占所述炉管总长度的1/3~1。
11.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述排气系统还包括:
尾气处理装置,经由管路与所述动力泵相连接;
过滤装置,位于所述排气管路上。
12.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述双功能反应设备还包括:用于控制所述反应炉、所述供气系统及所述排气系统工作的控制装置。
13.根据权利要求12所述的双功能反应设备,其特征在于:所述双功能反应设备还包括:
控制柜,所述控制装置位于所述控制柜内;
反应柜,所述炉体、所述炉管及所述炉门组件均位于所述反应柜内;所述气源柜位于所述反应柜一侧,所述排气柜位于所述反应柜底部及所述反应柜远离所述气源柜的一侧。
14.根据权利要求1所述的双功能反应设备,其特征在于:所述双功能反应设备还包括操作平台,所述操作平台用于装载所述待处理基底。
15.根据权利要求14所述的双功能反应设备,其特征在于:所述操作平台顶部设有第三排风口。
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