[发明专利]刻蚀烘烤设备的反应炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种刻蚀烘烤设备的反应炉，尤其涉及一种氯气刻蚀烘烤设备的反应炉，用于清除MOCVD外延工艺生长后沉积在石墨盘表面的氮化镓等残留物，并可以用于清除外延片衬底表面的外延层。

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，假如不加以清除，必然会在新的一炉外延片生长过程中影响对应的温度控制、表面颗粒等，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）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。该设备在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，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。为了解决通常烤盘设备的不足，现提供一种新的设备，即氯气刻蚀烘烤设备，该设备是利用氯气或气体氯化物，在一定温度的条件下对石墨盘或外延衬底片进行刻蚀反应，并最终达到对石墨盘表面进行有效的清洁和对外延衬底片表面的不良外延层进行有效刻蚀的功用。

通常石墨盘和外延衬底片是放在刻蚀烘烤设备的反应炉内里进行清洁，该反应炉是设备的核心部分，他的组成结构、加热、冷却等各项功能都非常重要，必须满足和保证设备正常运行和安全需要。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种刻蚀烘烤设备的反应炉，反应炉包括反应室组件、加热组件以及冷却组件，其中，反应室组件包括反应罩，反应罩上设有通气管，反应气体通过通气管输入到反应罩内部；加热组件包括红外灯管组件，红外灯管组件设置在反应罩外侧；冷却组件包围加热组件设置。

根据本发明的一个方面，加热组件还包括反射板组件，反射板组件设置在反应罩外侧。红外灯管组件可包括多个红外灯管，这些红外灯管构造成并联回路以进行分区温度控制。

根据本发明的冷却组件包括循环风冷却系统和水冷却系统，循环风冷却系统构造成通入气流对反应炉内的部件进行冷却，水冷却系统构造成具有冷却水管，冷却水管通入冷却水以便对反应炉内的部件进行冷却。

根据本发明的另一个方面，加热组件通常包括反射板，反射板设置在反应罩的上侧和四周侧，反射板的外侧固定有冷却板，冷却水管盘设在冷却板的外侧。

根据本发明的另一个方面，循环风冷却系统包括位于反应室组件上方的顶部集气槽；位于反应室组件下方的底部集气槽；连通在顶部集气槽和底部集气槽之间的风腔，风腔位于反应室组件以及加热组件四周。较佳地，循环风冷却系统还包括：换热器，该换热器被连接到底部集气槽的下游；以及串接在循环风冷却系统中的、使气流循环运动的鼓风机。

根据本发明的又一个方面，反应室组件还包括：反应罩固定座，反应罩固定座固定支承反应罩；以及可开启的底盖，该底盖设有连通位于反应室组件内的、容纳石墨盘或外延衬底片的反应腔的尾气通道，并且底盖密封连接到反应罩固定座上。较佳地，反应罩通过耐高温的密封圈将反应罩固定到反应罩固定座上。

较佳地，冷却组件包括循环风冷却系统，循环风冷却系统构造成通入气流对反应炉内的部件进行冷却，循环风冷却系统位于反应室组件上方的顶部集气槽；位于反应室组件下方的底部集气槽；连通在顶部集气槽和底部集气槽之间的风腔，风腔位于反应室组件以及加热组件四周。

根据本发明的又一个方面，底盖设有压力检测口，通入反应罩内的反应气体的流量被控制成使反应腔内压力与风腔内的压力大致相等。

根据本发明的反应罩由石英材料制成。

根据本发明的又一个方面，反应气体通过通气管通入，反应气体包括氯气和气体氯化合物中的一种或多种。

根据本发明的又一个方面，反应炉内放置石墨盘或外延衬底片。较佳地，反应炉内以竖直状态放置一片或两片石墨盘。