CN203080108U

CN203080108U - 反应罩

Info

Publication number: CN203080108U
Application number: CN 201320054064
Authority: CN
Inventors: 徐小明; 周永君; 丁云鑫
Original assignee: Hangzhou Silan Azure Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Silan Azure Co Ltd
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2023-01-29

Abstract

本实用新型涉及一种用于氯气刻蚀烘烤设备的反应罩，该反应罩由耐温、隔热并具有高透光性的材料整体制成，并在其顶面设有用于容纳温度测量装置的第一管和供气体进入的第二管。第二管通入到设置在反应罩内的多层孔板结构，第一管穿透多层孔板结构而通到反应罩内部。多层孔板结构至少包括分层排列的第一和第二孔板，第一和第二孔板上分别分布有构成第一和第二图案的多个孔。本实用新型的反应罩为氯气刻蚀烘烤设备提供合适的反应空间，以保证氯气刻蚀烘烤设备为金属有机化学气相沉积设备提供可重复利用的清洁石墨盘和刻蚀清洁的外延衬底片，从而在充分清洁石墨盘表面和外延衬底片的沉积物的同时，改善外延片的生长成品率和衬底片的重复利用率。

Description

反应罩

技术领域

本实用新型涉及一种反应罩，更具体地说，涉及一种用于氯气刻蚀烘烤设备的石英反应罩。

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。另外在外延片生长过程中，会有大量的衬底片因生长不出质量合格的外延片而报废，因没有专业的外延衬底片刻蚀设备，无法对这些不合格的外延片上的外延层化学沉积物进行有效地刻蚀，无法对该类衬底片进行重复利用，造成大量的成本浪费和损失。

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外延生长过程中使用在对石墨盘和衬底片进行加热刻蚀化学反应的氯气刻蚀烘烤设备中的反应罩。该反应罩为刻蚀反应提供一个反应空间，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。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种使用在氯气刻蚀烘烤设备中的反应罩，该反应罩为石墨盘和外延衬底片进行刻蚀反应提供反应空间，并且能够克服如上所述的种种缺陷。

本实用新型提供了一种用于氯气刻蚀烘烤设备的反应罩，该反应罩由耐温、隔热并具有高透光性的材料整体制成，并且在其顶面设有用于容纳温度测量装置的第一管和供气体进入的第二管，第二管通入到设置在反应罩内的多层孔板结构，而第一管穿透多层孔板结构而通到反应罩内部，多层孔板结构至少包括分层排列的第一孔板和第二孔板，第一孔板上分布有构成第一图案的多个孔，第二孔板上分布有构成第二图案的多个孔。

在一个较佳实施例中，耐温隔热材料可以为石英，并且第一管和第二管也可以由石英制成。

在另一个较佳实施例中，多层孔板结构可以为双层孔板结构，并且第一孔板和第二孔板是平行布置的。此时，反应罩的顶面和第一孔板之间的空间构成第一夹腔，第一孔板和第二孔板之间的空间构成第二夹腔。

在又一个较佳实施例中，第一孔板上的第一图案与第二孔板上的第二图案可以是不同的，其中，第二图案中的任何一个孔与第一图案中的任何一个孔在垂直方向上可以是彼此错开的。更佳的是，第二图案中的任何一个孔可以设置成与第一图案中的距离前述孔最近的四个孔的距离是相等的。

此外，反应罩的各个转角部可以由带弧度的圆角部构成，以保证整个石英罩焊接后的整体有一定的强度。在一个较佳实施例中，反应罩可以具有六面体形状，其顶面和各个侧面制成一体，而底面由安装在侧面上的法兰面构成。

本实用新型的反应罩具有以下技术效果：为石墨盘和外延衬底片进行刻蚀反应提供一个反应空间，以保证氯气刻蚀设备能为MOCVD提供可以重复利用的清洁石墨盘和刻蚀清洁的外延衬底片，改善MOCVD的外延片的生长成品率和衬底片的重复利用率。

附图说明

为了进一步说明本实用新型的结构及其安装过程，下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明，其中：

图1为本实用新型的反应罩的立体图。

图2为沿图1中的箭头2-2截取的反应罩的上半部分的剖视图。

图3为沿图1中的虚折线3-3截取的反应罩的上半部分的剖视图

具体实施方式

以下将结合附图说明本实用新型的最佳实施例，其中相同的标号表示相同的部件。

首先请参见图1，该图示出了一种使用在氯气刻蚀烘烤设备中的反应罩。该反应罩由耐温、隔热并高透光性的材料整体焊接构成。例如，该反应罩被拼焊成五面（即，一个顶面和四个侧面）封闭的整体部件。对于该耐温、隔热并具有高透光性的材料有如下要求：（1）由于该氯气刻蚀烘烤设备需要使用红外灯管加热，致使反应罩内部的温度较高，因此反应罩的制造材料既要保证石墨盘能够充分吸热，又要确保其与反应罩中的其它部件绝热。（2）由于氯气或氯化物气体参与反应所生成的气体具有高腐蚀性，因此反应罩的制造材料要具有耐腐蚀性。本实用新型的实用新型人在经过试验之后，发现用石英制造反应罩是最为理想的。一方面，石英反应罩经过特定工艺处理后具有高透光性和一定的强度，能够满足氯气刻蚀烘烤设备在刻蚀反应时高温加热的需要；另一方面，石英反应罩对于氯气或氯化物气体有良好的耐腐蚀性。

如图1所示，石英反应罩1可呈中空柱体形状。该石英反应罩1具有六面体形状，其中顶面和四个侧面通过诸如焊接等手段制成一体，而石英反应罩1的底面由安装在四个侧面上的法兰面12构成。在六面体的各个转角部可形成具有较大弧度的圆角部4，以保证和加强石英反应罩1的结构强度，并便于气流通过。构成石英反应罩1的各个石英面板通过焊接或其它适当方式连接，而法兰面12通过机加工完成后再与柱体底面焊接连接。在连接完毕之后，可以通过打磨、抛光和热处理等手段保证石英反应罩1的透光性和通透性。

在石英反应罩1的顶面7（参见图3）上竖直地设有第一和第二石英球头管5、6，其中一根可供探测石英反应罩1内部温度的温度测量装置（例如，热电偶）插入之用，而另一根可供反应气体和吹扫气体进入之用。第一和第二石英球头管5、6的具体结构将在下面结合图2和3予以详细说明。

图2和3示出了沿图1中的箭头2-2或折线2-3截取的石英反应罩1的上半部分。可以看到，在石英反应罩1的顶面7下方间隔一定距离处设有双层孔板结构。具体来说，该双层孔板结构由两层平行设置且间隔一定距离的孔板8、9构成，即，上层孔板8和下层孔板9（或第一孔板8和第二孔板9）。石英反应罩1的顶面7和上层孔板8之间的空间构成第一夹腔10，而上层孔板8和下层孔板9之间的空间构成第二夹腔11。上层孔板8和下层孔板9均由石英构成，并且通过焊接等方式连接到石英反应罩1的内壁。

在上层孔板8上分布有构成第一图案的多个孔，而在下层孔板9上分布有构成第二图案的多个孔。第一图案和第二图案可以是相同的，也可以是不同的。在本实用新型的一个较佳实施例中，分布在上层孔板8上的多个孔与分布在下层孔板9上的多个孔均是彼此错开的。在本实用新型的一个最佳实施例中，分布在下层孔板9上的多个孔中的任意一个孔设置成与分布在上层孔板8上的多个孔中的距离前述的那个孔最近的四个孔的距离都是相等的，以使第一夹腔10和第二夹腔11中的气体配流效果最佳。

供热电偶插入之用的第一石英球头管5从石英反应罩1的顶面7的中心位置连续穿透石英反应罩1的顶面7、上层孔板8和下层孔板9，并通入石英反应罩1内部。热电偶可以通过该管到达石英反应罩1的内部中心，以便于测量罩体内部的温度。供反应气体和吹扫气体进入之用的第二石英球头管6仅穿透石英反应罩1的顶面7，而通入石英反应罩1的顶面7和上层孔板8之间的第一夹腔10。

下面将简单介绍反应气体和吹扫气体通过第二石英球头管6进入石英反应罩1之后被配流的过程。

当反应气体和吹扫气体通过第二石英球头管6进入石英反应罩1之后，其首先进入石英反应罩1的顶面7和上层孔板8之间的第一夹腔10。由于上层孔板8上形成有构成第一图案的多个孔，反应气体和吹扫气体通过上层孔板8配流后进入上层孔板8和下层孔板9之间第二夹腔11。虽然下层孔板9上也形成有多个孔，但由于分布在上层孔板8上的多个孔与分布在下层孔板9上的多个孔均是彼此错开的，反应气体和吹扫气体在第二夹腔11内再次被下层孔板9配流，然后通过下层孔板9进入石英反应罩1内部。

通过这种双层孔板结构的设计，反应气体和吹扫气体可以在石英反应罩内逐层配流，形成固定的工作气流模式，从而提供了一种使用在氯气刻蚀烘烤设备中的石英反应罩，为氯气刻蚀烘烤设备提供一个合适的反应空间，以保证氯气刻蚀烘烤设备能为MOCVD提供可重复利用的清洁石墨盘和刻蚀清洁的外延衬底片，以改善MOCVD的外延片的生长成品率和衬底片的重复利用率。

虽然以上结合了较佳实施例对本实用新型的目的、结构和使用过程作了进一步说明，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，而不能作为对本实用新型的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本实用新型进行变型，例如，可以用三层孔板结构或者更多层孔板结构来代替双层孔板结构；可以用彼此略微倾斜布置的双层孔板结构来代替平行布置的双层孔板结构等。这些变型都将落在本实用新型的权利要求书所要求的范围之内。

Claims

1.一种用于氯气刻蚀烘烤设备的反应罩（1），其特征在于，所述反应罩（1）由耐温、隔热并具有高透光性的材料整体制成，并且在其顶面（7）设有用于容纳温度测量装置的第一管（5）和供气体进入的第二管（6），所述第二管（6）通入到设置在所述反应罩（1）内的多层孔板结构，而所述第一管（5）穿透所述多层孔板结构而通到所述反应罩内部，所述多层孔板结构至少包括分层排列的第一孔板（8）和第二孔板（9），所述第一孔板（8）上分布有构成第一图案的多个孔，所述第二孔板（9）上分布有构成第二图案的多个孔。

2.如权利要求1所述的反应罩（1），其特征在于，所述耐温隔热材料为石英。

3.如权利要求1所述的反应罩（1），其特征在于，所述第一管（5）和所述第二管（6）由石英制成。

4.如权利要求1所述的反应罩（1），其特征在于，所述多层孔板结构为双层孔板结构。

5.如权利要求4所述的反应罩（1），其特征在于，所述第一孔板（8）和所述第二孔板（9）平行布置。

6.如权利要求4所述的反应罩（1），其特征在于，所述反应罩（1）的顶面（7）和所述第一孔板（8）之间的空间构成第一夹腔（10），所述第一孔板（8）和所述第二孔板（9）之间的空间构成第二夹腔（11）。

7.如权利要求1所述的反应罩（1），其特征在于，所述第一图案与所述第二图案不同。

8.如权利要求7所述的反应罩（1），其特征在于，所述第二图案中的任何一个孔与所述第一图案中的任何一个孔在垂直方向上是彼此错开的。

9.如权利要求8所述的反应罩（1），其特征在于，所述第二图案中的任何一个孔设置成与所述第一图案中的距离前述孔最近的四个孔的距离是相等的。

10.如权利要求1所述的反应罩（1），其特征在于，所述反应罩（1）的各个转角部由带弧度的圆角部（4）构成。

11.如权利要求1所述的反应罩（1），其特征在于，所述反应罩（1）具有六面体形状，其中，所述反应罩（1）的顶面和各个侧面制成一体，而所述反应罩（1）的底面由安装在所述侧面上的法兰面（12）构成。