[发明专利]刻蚀烘烤设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种刻蚀烘烤设备，该刻蚀烘烤设备通常为氯气刻蚀烘烤设备，其具有反应室组件，石墨盘或外延衬底片可在反应室组件内进行刻蚀和烘烤。

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。目前市场提供和业内使用的石墨盘清洁方法通常采用长时间高温烘烤的方式，存在单炉次烘烤的时间比较长，烘烤温度太高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。

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。可以采用在加热的同时通入氮气、氯气或氯化物气体的手段来清洁石墨盘或外延片进行。这对烘烤设备容纳石墨盘的反应腔结构和相应的气体通道结构有一定的特殊要求，其包括材料使用、密封性、透光性、反应气体模型、腔室内压力等多个方面。目前已有的刻蚀烘烤设备难以使各方面都符合要求。

发明内容

为了满足刻蚀烘烤设备对于反应室的全方位的要求，本发明提供了一种刻蚀烘烤设备，该刻蚀烘烤设备包括：反应室组件，反应室组件构造成用于容纳石墨盘或外延衬底片的反应腔；加热组件，加热组件设置在反应室组件的外周；以及设备平台，反应室组件和加热组件由该设备平台支承。反应室组件特别地包括：反应罩，该反应罩的顶部设有通气管，该反应罩的底侧敞开；反应罩固定座，该反应罩固定座固定支承反应罩；以及底盖，该底盖设有连通反应腔的至少一条尾气通道，并且底盖密封连接到固定座上。当刻蚀外延衬底片时，可以把外延衬底片对应放置吸附在石墨盘上的片槽内。

根据本发明的一个方面，反应罩密封地连接到反应罩固定座上。较佳地，反应罩的下端设有凸缘部，反应罩通过压圈接合凸缘部而将反应罩固定到反应罩固定座上。较佳地，凸缘部和压圈的接合部中设有密封件，以实现反应罩与反应罩固定座的密封连接。

根据本发明的另一个方面，反应罩固定座具有面朝上方的第一配合面和面朝下方的第二配合面，第一配合面与反应罩的敞开的下端的端面配合在一起，第二配合表面与底盖配合，第二配合表面与底盖之间设有密封件。较佳地，第二配合面形成有台阶部，台阶部将第二配合面分成两个部分，其中第二配合面的一部分与设备台面配合，第二配合面的另一部分与底盖配合。

根据本发明的又一个方面，反应罩固定座内部设有水腔，水腔设有水腔入口和水腔出口，冷却水从水腔入口通入并从水腔出口通出，从而在水腔内循环。

根据本发明的又一个方面，设备平台的下侧面固定有多个旋转夹紧气缸，底盖通过多个旋转夹紧气缸紧固到设备平台下方，

根据本发明的又一个方面，尾气通道的出口设有单向阀。

根据本发明的又一个方面，底盖上设有一个压力检测口，用以检测反应室组件的内部空间中的腔体压力。

根据本发明的又一个方面，刻蚀烘烤设备包括烤盘工装，需被处理的石墨盘架设在烤盘工装上，烤盘工装由底盖支承。如需对外延衬底片进行清洁处理，可以将外延衬底片放置在石墨盘上。较佳地，石墨盘以竖直状态安装在烤盘工装上。另外，石墨盘较佳地为1个或2个。

根据本发明的又一个方面，反应罩的顶部还设有中间通管，用于插入测温热电偶。

根据本发明的又一个方面，反应罩的顶部设有至少一层配流板，该配流板上设有多个通孔。较佳地，配流板有两层，上层的配流板上的通孔与下层的配流板上的通孔位置错开。

较佳地，底盖密封连接到反应罩固定座上。

在根据本发明的刻蚀烘烤设备的中，通气管用于通入反应气体，反应气体可包括氯气或氯化物气体中的一种或多种。