CN117867650A - 反应室及基于反应室清洁石墨盘的操作方法 - Google Patents
反应室及基于反应室清洁石墨盘的操作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117867650A CN117867650A CN202311789516.4A CN202311789516A CN117867650A CN 117867650 A CN117867650 A CN 117867650A CN 202311789516 A CN202311789516 A CN 202311789516A CN 117867650 A CN117867650 A CN 117867650A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction chamber
- inert gas
- cavity
- gas pipeline
- corrosive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 170
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 75
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 75
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 153
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 130
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 31
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 11
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 10
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 8
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 13
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000000254 damaging effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002335 surface treatment layer Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明涉及一种反应室及基于反应室清洁石墨盘的操作方法，反应室包括反应室腔体、腐蚀性气体管路、第一惰性气体管路和第二惰性气体管路，反应室腔体的内部用于收纳石墨盘，石墨盘能够在反应室腔体内转动，腐蚀性气体管路、第一惰性气体管路和第二惰性气体管路由下至上依次设置于反应室腔体内，腐蚀性气体管路用于向反应室腔体的内部通入腐蚀性气体；第一惰性气体管路和第二惰性气体管路分别用于向反应室腔体的内部通入第一惰性气体和第二惰性气体。本申请的反应室能够实现在线清洁石墨盘，增加石墨盘的循环使用次数，从而有效提高外延生长的稳定性及可重复性、保证外延薄膜具有较高晶体质量，提高生产效率，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种反应室及基于反应室清洁石墨盘的操作方法。
背景技术
近年来，MOCVD在ⅢⅤ族外延材料生长领域得到了广泛的应用。MOCVD设备是一种利用金属有机化合物进行金属输运的一种气相外延生长技术，以有机化合物和氢化物等作为薄膜材料的生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种ⅢⅤ族和ⅡⅥ族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。生长过程中形成的副产物会聚集在反应室侧壁及石墨盘上，若不及时这些副产物清理或者清理不干净，将严重影响设备的稳定性和产品的可重复性。
目前，对于石墨盘的清洗，人们多使用高温真空炉进行烘烤。利用高温腐蚀性气体与石墨盘上的沉积物进行反应，从而实现对石墨盘上的沉积物的清除效果。若石墨盘上的残留物未清除干净，会影响设备的温度控制、且在产品表面会形成颗粒等，并最终影响外延片生长的成品率。因此，石墨盘的清洗对应外延生长特别重要。采用高温真空炉烘烤石墨盘，周期长，成本高，操作复杂。
对于生长A l GaN体系材料的石墨盘单纯的采用高温烘烤，很难去除石墨盘表面的沉积物。人们多会水洗方式清洗石墨盘。但是，由于高温生长的石墨盘本身极易出现裂纹和小孔，会导致部分水洗溶液杂质渗入到石墨盘内部，再次使用石墨盘生长外延材料后，杂质极易挥发，影响反应室生长氛围，进而影响产品质量，降低成品率。
发明内容
基于此，有必要提供一种反应室及基于反应室清洁石墨盘的操作方法，以实现在线清洁石墨盘，增加石墨盘的循环使用次数，从而有效提高外延生长的稳定性及可重复性、保证外延薄膜具有较高晶体质量，提高生产效率，节约成本。
一种反应室，包括：反应室腔体、腐蚀性气体管路、第一惰性气体管路和第二惰性气体管路，所述反应室腔体的内部用于收纳石墨盘，所述石墨盘能够在所述反应室腔体内转动，所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路由下至上依次设置于所述反应室腔体内，所述腐蚀性气体管路用于向所述反应室腔体的内部通入腐蚀性气体；所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路分别用于向所述反应室腔体的内部通入第一惰性气体和第二惰性气体。
在其中一个实施例中，所述反应室腔体包括腔本体以及盖设于所述腔本体的开口端的顶盖；
所述腐蚀性气体管路倾斜设置于所述腔本体的侧壁内，且所述腐蚀性气体管路与所述反应室腔体的轴截面之间形成的夹角为10-30°；
所述第一惰性气体管路倾斜设置于所述腔本体的侧壁内，且所述第一惰性气体管路与所述反应室腔体的轴截面之间形成的夹角为5-45°；
所述第二惰性气体管路倾斜设置于所述顶盖的侧壁内，且所述第二惰性气体管路与所述反应室腔体的轴截面之间形成的夹角为5-45°。
在其中一个实施例中，所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路及所述第二惰性气体管路中的至少一者的数量为至少2根；和/或
所述腐蚀性气体为C l2或者HCl气体与H2的混合气体；和/或
所述第一惰性气体为Ar；和/或
所述第二惰性气体为N2；和/或
所述第二惰性气体的流量为100-50000sccm；和/或
所述腐蚀性气体的流量为所述第二惰性气体的流量的1/10-1/2倍；和/或所述第一惰性气体的流量为所述第二惰性气体的流量的1/5-1倍。
在其中一个实施例中，所述反应室还包括喷淋头和/或加热器，所述喷淋头设置于所述反应室腔体内，所述加热器设置于所述反应室腔体内。
在其中一个实施例中，所述反应室还包括气体防护性管路，所述气体防护性管路设置于所述喷淋头的外边缘，所述气体防护性管路用于向所述反应室腔体的内部通入保护性气体。
在其中一个实施例中，所述反应室还包括防护挡板，所述防护挡板设置于所述反应室腔体内，并围挡在所述加热器的外侧。
一种基于上述反应室清洁石墨盘的操作方法，包括以下步骤：
S1.将待处理的石墨盘置于反应室的反应室腔体内；
S2.当所述反应室腔体内的压力、温度和石墨盘的转速达到各自的预设条件时，依次通过所述第二惰性气体管路和所述第一惰性气体管路分别向所述反应室腔体内通入第二惰性气体和第一惰性气体；
S3.当所述反应室腔体内的温度升高到第一目标温度时，通过所述腐蚀性气体管路向所述反应室腔体内通入腐蚀性气体以对所述石墨盘表面的沉积物进行腐蚀清除。
在其中一个实施例中，还包括：
S4.在通过所述腐蚀性气体管路向所述反应室腔体内通入腐蚀性气体第一预设时间以后，停止通入腐蚀性气体，并将N2通入到所述腐蚀性气体管路中，以冲洗所述腐蚀性气体管路；
S5.当所述腐蚀性气体管路内通入N2第二预设时间以后，在所述第一惰性气体管路内停止通入第一惰性气体，将N2通入到所述第一惰性气体管路中，以冲洗所述第一惰性气体管路；同时在所述第二惰性气体管路内停止通入第二惰性气体，将N2通入到所述第二惰性气体管路中，以冲洗所述第二惰性气体管路；
S6.在N2将所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路冲洗干净且将尾气带出所述反应室腔体外以后，依次停止向所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路通入N2，然后向所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路内通入H2。
在其中一个实施例中，还包括：
S7.当所述反应室腔体内的温度升高到第二目标温度时，向所述反应室腔体内大量通入H2清洗所述石墨盘。
在其中一个实施例中，还包括：
S8.当所述石墨盘清洗结束以后，向所述反应室腔体内通入NH3和H2的混合气体，以快速恢复所述反应室腔体内的氛围；
S9.待所述反应室腔体内的温度降低到第三目标温度时，将所述石墨盘从所述反应室腔体内移出。
本申请提供的反应室，在应用于MOCVD设备时，将待处理的石墨盘置入反应室腔体内，当反应室腔体内的压力、温度和石墨盘的转速等达到各自的预设条件时，依次通过第二惰性气体管路、第一惰性气体管路分别向反应室腔体通入第二惰性气体、第一惰性气体，以在待通入的腐蚀性气体上方形成保护气体，减少腐蚀性气体对反应室腔体顶部各配件的腐蚀，当反应室腔体内的温度升高到第一目标温度时，通过腐蚀性气体管路向反应室腔体通入腐蚀性气体以对石墨盘表面的沉积物进行腐蚀清除，因此，本申请的反应室能够实现在线清洁石墨盘，增加石墨盘的循环使用次数，从而有效提高外延生长的稳定性及可重复性、保证外延薄膜具有较高晶体质量，提高生产效率，节约成本。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的反应室的结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的喷淋头的结构示意图；
图3为本发明的实施例提供的喷淋头的另一视角的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，本申请提供了一种反应室，该反应室具体为MOCVD设备的反应室，该反应室包括反应室腔体10、腐蚀性气体管路01、第一惰性气体管路02和第二惰性气体管路03，反应室腔体10的内部用于收纳石墨盘07，石墨盘07能够在反应室腔体10内转动，腐蚀性气体管路01、第一惰性气体管路02和第二惰性气体管路03由下至上依次设置于反应室腔体10内，腐蚀性气体管路01用于向反应室腔体10的内部通入腐蚀性气体；第一惰性气体管路02和第二惰性气体管路03分别用于向反应室腔体10的内部通入第一惰性气体和第二惰性气体。
本申请提供的反应室，在应用于MOCVD设备时，将待处理的石墨盘07置入反应室腔体10内，当反应室腔体10内的压力、温度和石墨盘07的转速等达到各自的预设条件时，依次通过第二惰性气体管路03、第一惰性气体管路02分别向反应室腔体10通入第二惰性气体、第一惰性气体，以在待通入的腐蚀性气体上方形成保护气体，减少腐蚀性气体对反应室腔体10顶部各配件的腐蚀，当反应室腔体10内的温度升高到第一目标温度时，通过腐蚀性气体管路01向反应室腔体10通入腐蚀性气体以对石墨盘07表面的沉积物进行腐蚀清除，因此，本申请的反应室能够实现在线清洁石墨盘07，增加石墨盘07的循环使用次数，从而有效提高外延生长的稳定性及可重复性、保证外延薄膜具有较高晶体质量，提高生产效率，节约成本。
如图1所示，具体地，反应室腔体10包括腔本体11以及盖设于腔本体11的开口端的顶盖12，腐蚀性气体管路01倾斜设置于腔本体11的侧壁内，且腐蚀性气体管路01与反应室腔体10的轴截面之间形成的夹角为10-30°；第一惰性气体管路02倾斜设置于腔本体11的侧壁内，且第一惰性气体管路02与反应室腔体10的轴截面之间形成的夹角为5-45°；第二惰性气体管路03倾斜设置于顶盖12的侧壁内，且第二惰性气体管路03与反应室腔体10的轴截面之间形成的夹角为5-45°。
在一实施例中，腐蚀性气体管路01、第一惰性气体管路02及第二惰性气体管路03中的至少一者的数量为至少2根。可选地，腐蚀性气体管路01的数量≤4根，腐蚀性气体管路01优选为2根，2根腐蚀性气体管路01分布在腔本体11的相对两侧，并布设在MOCVD设备的排气管的上方，该腐蚀性气体管路01用于提供刻蚀石墨盘07表面的沉积物的腐蚀气体。腐蚀性气体管路01的管径≤5mm，优选地，腐蚀性气体管路01的管径为1mm，进一步地，该腐蚀性气体为C l2或者HCl气体与H2的混合气体；其中，C l2或者HCl气体与H2的混合比例为1:20-1:10，优选地，该混合比例为1:20。
进一步地，第一惰性气体管路02的管径≤8mm，优选地，腐蚀性气体管路01的管径为2mm，可选地，第一惰性气体管路02的数量≤4根，第一惰性气体管路02优选为2根，2根第一惰性气体管路02分布在腔本体11的相对两侧，该第一惰性气体管路02输出的第一惰性气体用于在腐蚀性气体上方形成保护气体，以减少腐蚀性气体对顶盖12的腐蚀；其中，第一惰性气体可以为Ar(氩气)。
进一步地，第二惰性气体管路03可以与第一惰性气体管路02平行设置，第二惰性气体管路03的管径≤10mm，优选地，腐蚀性气体管路01的管径为2mm，可选地，第二惰性气体管路03的数量≤4根，第二惰性气体管路03优选为2根，2根第一惰性气体管路02分布在顶盖12的相对两侧，该第二惰性气体管路03输出的第二惰性气体用于在腐蚀性气体上方进一步形成保护气体，以减少腐蚀性气体对顶盖12的腐蚀；其中，第二惰性气体可以为N2。
可选地，第二惰性气体的流量为100-50000sccm；腐蚀性气体的流量为第二惰性气体的流量的1/10-1/2倍；第一惰性气体的流量为第二惰性气体的流量的1/5-1倍。
如图2所示，反应室还包括喷淋头20，喷淋头20设置于反应室腔体10内，具体地，喷淋头20设置于顶盖12内，喷淋头20用于喷出进行气相沉淀处理的药品，该进行气相沉淀处理的药品从喷淋头20喷出，到达放置于石墨盘07表面的待处理样品的表面进行反应，得到成品。
喷淋头20设置有内表面处理层，以应对MOCVD反应中不同药品的特性，比如，通过喷淋头20的MOCVD药品具有高腐蚀性，则优选地，所述内表面处理层即为抗腐蚀层，提升喷淋头20的抗腐蚀性，提升MOCVD设备的工作稳定性与使用寿命。更进一步地，喷淋头20为不锈钢喷淋头，进一步增强喷淋头20的抗腐蚀性。
如图2及图3所示，反应室还包括气体防护性管路05，气体防护性管路05设置于喷淋头20的外边缘，气体防护性管路05用于向反应室腔体10的内部通入保护性气体，以阻止或减少腐蚀性气体腐蚀喷淋头20及其他顶盖12配件，保护性气体可以为N2或者H2。可选地，气体防护性管路05的数量≤8根，多个气体防护性管路05沿喷淋头20的周向间隔设置于喷淋头20的外边缘，且多个气体防护性管路05围合形成的圆形区域的圆心与顶盖12的圆心重合，多个气体防护性管路05对称分布在喷淋头20的两侧。
如图1所示，反应室还包括加热器30，加热器30设置于反应室腔体10内，以将反应室腔体10内的温度加热至不同的目标温度。
反应室还包括防护挡板04，防护挡板04设置于反应室腔体10内，并围挡在加热器30的外侧，防止腐蚀性气体对加热器30的腐蚀破坏，延长加热器30的使用寿命。
具体地，防护挡板04可以为水平防护挡板，即防护挡板04的顶端端面与水平面平行，防护挡板04的高度与加热器30的高度相平齐，防护挡板04套设在加热器30的外侧，防护挡板04与加热器30之间具有间隙，可选地，防护挡板04与加热器30之间的间隙≤2mm；防护挡板04成圆环状，防护挡板04的圆心与加热器30的圆心重合。防护挡板04结合加热器30本身的保护气体，可以减少腐蚀性气体对加热器30的破坏作用。未清洗石墨盘07时，防护挡板04置于反应室腔体10内，且与反应室腔体10的内侧壁相贴合。进一步地，防护挡板04的外边缘设有与外部连通的排气口，该排气口的数量≤32个，该排气孔用于排出反应室腔体10内的尾气。
反应室还包括石墨盘旋转系统，石墨盘旋转系统设置于反应室腔体10内，石墨盘旋转系统用于驱动在石墨盘07反应室腔体10内转动。
如图1所示，进一步地，反应室腔体10的顶部设置有观察窗08，以便于操作人员实时观察反应室腔体10内的石墨盘07的清洁情况。具体地，顶盖12上设置有观察窗08，观察窗08位于顶盖12的中心，气体防护性管路05布设在观察窗08的两侧。进一步地，反应室腔体10的底部设置有清理管路06，以清除反应室腔体10内的废物，具体地，该清理管路06设置于腔本体11的底壁内。
本申请还提供了一种基于上述反应室清洁石墨盘的操作方法，该方法包括以下步骤：
S1.将待处理的石墨盘07置于反应室的反应室腔体10内；
S2.当反应室腔体10内的压力、温度和石墨盘07的转速达到各自的预设条件时，依次通过第二惰性气体管路03和第一惰性气体管路02分别向反应室腔体10内通入第二惰性气体和第一惰性气体；
S3.当反应室腔体10内的温度升高到第一目标温度时，通过腐蚀性气体管路01向反应室腔体10内通入腐蚀性气体以对石墨盘07表面的沉积物进行腐蚀清除。
本申请提供的基于上述反应室清洁石墨盘的操作方法，将待处理的石墨盘07置入反应室腔体10内，当反应室腔体10内的压力、温度和石墨盘07的转速等达到各自的预设条件时，依次通过第二惰性气体管路03、第一惰性气体管路02分别向反应室腔体10通入第二惰性气体、第一惰性气体，以在待通入的腐蚀性气体上方形成保护气体，减少腐蚀性气体对反应室腔体10顶部各配件的腐蚀，当反应室腔体10内的温度升高到第一目标温度时，通过腐蚀性气体管路01向反应室腔体10通入腐蚀性气体以对石墨盘07表面的沉积物进行腐蚀清除，以实现在线清洁石墨盘07，增加石墨盘07的循环使用次数，提高生产效率，节约成本。
具体地，步骤S1包括：将待处理的石墨盘07置于MOCVD设备的传输腔内，通过自动传盘系统将石墨盘07传入反应室的反应室腔体10内。
步骤S2中，当反应室腔体10内的压力处于20-200mbar、温度≤100℃以及石墨盘07的转速达到1000转/min时，依次通过第二惰性气体管路03和第一惰性气体管路02分别向反应室腔体10内通入第二惰性气体和第一惰性气体。优选地，该反应室腔体10内的压力为100mbar，反应室腔体10内的压力是通过MOCVD设备自身设置的蝶阀和工艺主泵进行调控。
进一步地，在步骤S2中，在向反应室腔体10内通入第二惰性气体和第一惰性气体之前预先通过气体防护性管路05向反应室腔体10内通入保护性气体，以进一步阻止或减少腐蚀性气体腐蚀喷淋头20及其他顶盖12配件。
进一步地，在执行步骤S3之前，预先将防护挡板04设置于反应室腔体10内，并围挡在加热器30的外侧，防止腐蚀性气体对加热器30的腐蚀破坏，延长加热器30的使用寿命。
在步骤S3中，第一目标温度为500-900℃，即当反应室腔体10内的温度升高到500-900℃时，通过腐蚀性气体管路01向反应室腔体10内通入腐蚀性气体以对石墨盘07表面的沉积物进行腐蚀清除。
在一实施例中，该方法还包括：
S4.在通过腐蚀性气体管路01向反应室腔体10内通入腐蚀性气体第一预设时间以后，停止通入腐蚀性气体，并将N2通入到腐蚀性气体管路01中，以冲洗腐蚀性气体管路01。可选地，该第一预设时间为10-120min，该第一预设时间优选为60min，以保证腐蚀性气体与石墨盘07表面的沉积物充分反应。此外，通入到腐蚀性气体管路01中的N2流量是通入到腐蚀性气体管路01中的腐蚀性气体流量的5-20倍。
S5.当腐蚀性气体管路01内通入N2第二预设时间以后，在第一惰性气体管路02内停止通入第一惰性气体，将N2通入到第一惰性气体管路02中，以冲洗第一惰性气体管路02；同时在第二惰性气体管路03内停止通入第二惰性气体，将N2通入到第二惰性气体管路03中，以冲洗第二惰性气体管路03。可选地，该第二预设时间为10-20min。此外，通入到第一惰性气体管路02中的N2流量是通入到第一惰性气体管路02中的第一惰性气体流量的5-20倍。
S6.在N2将腐蚀性气体管路01、第一惰性气体管路02和第二惰性气体管路03冲洗干净且将尾气带出反应室腔体10外以后(即反应室腔体10内无残存的腐蚀性气体、第一惰性气体和第二惰性气体)，依次停止向腐蚀性气体管路01、第一惰性气体管路02和第二惰性气体管路03通入N2，然后向腐蚀性气体管路01、第一惰性气体管路02和第二惰性气体管路03内通入H2。
在一实施例中，该方法还包括：
S7.当反应室腔体10内的温度升高到第二目标温度时，向反应室腔体10内大量通入H2清洗石墨盘07。可选地，该第二目标温度为1100-1250℃，该第二目标温度优选为1200℃。
在一实施例中，该方法还包括：
S8.当石墨盘07清洗结束以后，向反应室腔体10内通入NH3和H2的混合气体，以快速恢复反应室腔体10内的氛围，其中，NH3的流量为3-10L/min，NH3和H2的混合气体注入反应室腔体10的时间为5-30min，该时间优选为15min。此外，该NH3和H2的混合气体可通过喷淋头20注入到反应室腔体10内。
S9.待反应室腔体10内的温度降低到第三目标温度时，将石墨盘07从反应室腔体10内移出。可选地，该第三目标温度为200℃以下。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种反应室，其特征在于，包括：反应室腔体、腐蚀性气体管路、第一惰性气体管路和第二惰性气体管路，所述反应室腔体的内部用于收纳石墨盘，所述石墨盘能够在所述反应室腔体内转动，所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路由下至上依次设置于所述反应室腔体内，所述腐蚀性气体管路用于向所述反应室腔体的内部通入腐蚀性气体；所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路分别用于向所述反应室腔体的内部通入第一惰性气体和第二惰性气体。
2.根据权利要求1所述的反应室，其特征在于，所述反应室腔体包括腔本体以及盖设于所述腔本体的开口端的顶盖；
所述腐蚀性气体管路倾斜设置于所述腔本体的侧壁内，且所述腐蚀性气体管路与所述反应室腔体的轴截面之间形成的夹角为10-30°；
所述第一惰性气体管路倾斜设置于所述腔本体的侧壁内，且所述第一惰性气体管路与所述反应室腔体的轴截面之间形成的夹角为5-45°；
所述第二惰性气体管路倾斜设置于所述顶盖的侧壁内，且所述第二惰性气体管路与所述反应室腔体的轴截面之间形成的夹角为5-45°。
3.根据权利要求2所述的反应室，其特征在于，所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路及所述第二惰性气体管路中的至少一者的数量为至少2根；和/或
所述腐蚀性气体为Cl2或者HCl气体与H2的混合气体；和/或
所述第一惰性气体为Ar；和/或
所述第二惰性气体为N2；和/或
所述第二惰性气体的流量为100-50000sccm；和/或
所述腐蚀性气体的流量为所述第二惰性气体的流量的1/10-1/2倍；和/或所述第一惰性气体的流量为所述第二惰性气体的流量的1/5-1倍。
4.根据权利要求1所述的反应室，其特征在于，所述反应室还包括喷淋头和/或加热器，所述喷淋头设置于所述反应室腔体内，所述加热器设置于所述反应室腔体内。
5.根据权利要求4所述的反应室，其特征在于，所述反应室还包括气体防护性管路，所述气体防护性管路设置于所述喷淋头的外边缘，所述气体防护性管路用于向所述反应室腔体的内部通入保护性气体。
6.根据权利要求4所述的反应室，其特征在于，所述反应室还包括防护挡板，所述防护挡板设置于所述反应室腔体内，并围挡在所述加热器的外侧。
7.一种基于权利要求1至6中任意一项所述的反应室清洁石墨盘的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将待处理的石墨盘置于反应室的反应室腔体内；
S2.当所述反应室腔体内的压力、温度和石墨盘的转速达到各自的预设条件时，依次通过所述第二惰性气体管路和所述第一惰性气体管路分别向所述反应室腔体内通入第二惰性气体和第一惰性气体；
S3.当所述反应室腔体内的温度升高到第一目标温度时，通过所述腐蚀性气体管路向所述反应室腔体内通入腐蚀性气体以对所述石墨盘表面的沉积物进行腐蚀清除。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
S4.在通过所述腐蚀性气体管路向所述反应室腔体内通入腐蚀性气体第一预设时间以后，停止通入腐蚀性气体，并将N2通入到所述腐蚀性气体管路中，以冲洗所述腐蚀性气体管路；
S5.当所述腐蚀性气体管路内通入N2第二预设时间以后，在所述第一惰性气体管路内停止通入第一惰性气体，将N2通入到所述第一惰性气体管路中，以冲洗所述第一惰性气体管路；同时在所述第二惰性气体管路内停止通入第二惰性气体，将N2通入到所述第二惰性气体管路中，以冲洗所述第二惰性气体管路；
S6.在N2将所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路冲洗干净且将尾气带出所述反应室腔体外以后，依次停止向所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路通入N2，然后向所述腐蚀性气体管路、所述第一惰性气体管路和所述第二惰性气体管路内通入H2。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
S7.当所述反应室腔体内的温度升高到第二目标温度时，向所述反应室腔体内大量通入H2清洗所述石墨盘。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
S8.当所述石墨盘清洗结束以后，向所述反应室腔体内通入NH3和H2的混合气体，以快速恢复所述反应室腔体内的氛围；
S9.待所述反应室腔体内的温度降低到第三目标温度时，将所述石墨盘从所述反应室腔体内移出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311789516.4A CN117867650A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 反应室及基于反应室清洁石墨盘的操作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311789516.4A CN117867650A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 反应室及基于反应室清洁石墨盘的操作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117867650A true CN117867650A (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=90596126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311789516.4A Pending CN117867650A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 反应室及基于反应室清洁石墨盘的操作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117867650A (zh) |
-
2023
- 2023-12-22 CN CN202311789516.4A patent/CN117867650A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6844273B2 (en) | Precleaning method of precleaning a silicon nitride film forming system | |
| KR101129099B1 (ko) | 반도체 처리용 포집 유닛 및 성막 장치 | |
| KR20130015223A (ko) | 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비 | |
| CN101932750A (zh) | 真空处理装置及真空处理装置的运转方法 | |
| KR20130015221A (ko) | 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비 | |
| JP2012028385A (ja) | 半導体製造装置およびサセプタのクリーニング方法 | |
| JP2011233583A (ja) | 気相成長装置及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| TWI618115B (zh) | 基板處理裝置以及清洗腔室的方法 | |
| US20030221708A1 (en) | Method of cleaning a semiconductor process chamber | |
| CN117867650A (zh) | 反应室及基于反应室清洁石墨盘的操作方法 | |
| CN111593327B (zh) | 一种mocvd设备清洁方法 | |
| KR101553458B1 (ko) | 반도체 제조장치부품의 세정방법, 반도체 제조장치부품의 세정장치 및 기상성장장치 | |
| JP2009038143A (ja) | 気相成長装置 | |
| CN101457350A (zh) | 进气装置、低压化学气相沉积设备及化学气相沉积方法 | |
| US20020020433A1 (en) | Oxidation apparatus and method of cleaning the same | |
| JP2010212400A (ja) | 窒化物半導体製造装置部品の洗浄方法及び洗浄装置 | |
| KR20200090112A (ko) | 기판 처리 장치의 세정 방법, 및 기판 처리 장치 | |
| CN116623285B (zh) | 一种石墨盘的清理方法 | |
| JP4582929B2 (ja) | 成膜装置 | |
| JPH0878375A (ja) | 炭化珪素製治具の洗浄方法 | |
| CN112915718B (zh) | 半导体制程废气处理设备 | |
| JP5370209B2 (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| US20020166574A1 (en) | Method and apparatus for cleaning a heater bellow in a chemical vapor deposition chamber | |
| JPH0494117A (ja) | 気相成長装置 | |
| KR101196421B1 (ko) | 화학기상증착장치 및 화학기상증착장치의 처리방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |