專利名稱：清洗mocvd設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置。
背景技術(shù)：
LED芯片產(chǎn)生前的LED外延片生長(zhǎng)的基本原理是在ー塊加熱至適當(dāng)溫度的襯底基片(主要有藍(lán)寶石和、SiC, Si)上，氣態(tài)物質(zhì)InGaAlP有控制的輸送到襯底表面，生長(zhǎng)出特定單晶薄膜。目前LED外延片生長(zhǎng)技術(shù)主要采用MOCVD (金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積)エ藝，MOCVD設(shè)備集精密機(jī)械、半導(dǎo)體材料、真空電子、流體力學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、電腦多學(xué)科為一體，是ー種自動(dòng)化程度高、價(jià)格昂貴、技術(shù)集成度高的尖端光電子專用設(shè)備，主要用于GaN (氮化嫁)系半導(dǎo)體材料的外延生長(zhǎng)和藍(lán)色、緑色或紫外發(fā)光二極體芯片的制造。在LED生產(chǎn)的MOCVDエ藝中，會(huì)在石墨盤上形成神化鎵等物質(zhì)的固體沉積。石墨盤上形成沉積物后，需要更換新的石墨盤才可確保生產(chǎn)順利進(jìn)行，從而使生產(chǎn)成本得到了提高。為了重復(fù)利用石墨盤，還可以對(duì)其進(jìn)行清洗，然而如何清洗石墨盤上的沉積物一直困擾LED外延片生產(chǎn)的難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，它可清除石墨盤上沉積物，使石墨盤經(jīng)清洗后能夠多次反復(fù)使用，從而解決生產(chǎn)難題降低生產(chǎn)成本，同時(shí)為L(zhǎng)ED芯片生產(chǎn)的MOCVDエ藝過程提供良好的質(zhì)量保證。本發(fā)明所述清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，包括工作室、氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中
工作室包括爐壁、隔熱層、加熱器、引入電極；隔熱層與爐壁固定連接，引入電極由爐壁外穿過爐壁與隔熱層并與加熱器固定連接；
氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)分別與工作室相連；
控制系統(tǒng)與氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)分別相連。工作時(shí)，打開爐門，將覆蓋有沉積物的石墨盤放入工作室的加熱器中，后關(guān)好爐門；啟動(dòng)真空系統(tǒng)及加熱系統(tǒng)，當(dāng)達(dá)到一定的真空目標(biāo)值和溫度目標(biāo)值后，啟動(dòng)氣源系統(tǒng)，此時(shí)爐內(nèi)便被充入N2或者N2、H2的混合氣體。在爐體這種高溫低壓的環(huán)境內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后，沉積物便會(huì)全部揮發(fā)成氣體，通過真空系統(tǒng)將其抽走，從而達(dá)到清潔石墨盤的目的。清洗完畢后，冷卻系統(tǒng)開始工作，在冷卻過程中，根據(jù)氣體熱脹冷縮的原理，爐膛內(nèi)壓カ會(huì)慢慢低于設(shè)定的壓カ值，此時(shí)氣源系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向爐內(nèi)補(bǔ)充氣體，恢復(fù)壓力，直至常溫常壓，即可打開爐門，取出已清潔完成的石墨盤。本發(fā)明所述清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，是一臺(tái)用于對(duì)LED生產(chǎn)所用的石墨盤進(jìn)行清潔的專用設(shè)備，是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)成功開發(fā)和應(yīng)用的烤盤爐設(shè)備。它解決了石墨盤上的沉積物一直困擾LED外延片生產(chǎn)的難題，使石墨盤經(jīng)清洗后能夠多次反復(fù)使用，從而降低生產(chǎn)成本，也為L(zhǎng)ED芯片生產(chǎn)的MOCVDエ藝過程提供良好的質(zhì)量保證。
為取得更好的效果，本發(fā)明所述清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，可以采用以下措施
I、所述工作室內(nèi)的爐壁為雙層不銹鋼板結(jié)構(gòu)，夾層之間有螺旋分水環(huán)。所述螺旋分水環(huán)為環(huán)形的螺旋狀的水冷系統(tǒng)，冷卻水在此系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，由于從烤盤爐開始運(yùn)行直至石墨舟處理完畢，爐內(nèi)始終保持高溫而可能導(dǎo)致整個(gè)工作室受熱變形，其中釋放大量熱量可能通過隔熱層傳至爐壁，該螺旋分水環(huán)可以更好的達(dá)到冷卻效果，使?fàn)t壁冷卻均勻，保證了爐體外壁為室溫。2、所述工作室內(nèi)的加熱器為鼠籠型。這樣可以充分保證加熱器的強(qiáng)度及溫場(chǎng)地均勻性。3、所述工作室內(nèi)的隔熱層主要由石墨氈、石墨筒和不銹鋼板組成。4、所述工作室內(nèi)的隔熱層通過支架與爐壁固定連接。5、所述氣源系統(tǒng)包括質(zhì)量流量計(jì)、氣動(dòng)閥、管道。其中，氣動(dòng)閥由控制系統(tǒng)控制以 配合質(zhì)量流量計(jì)，從而通過管道為工作室提供エ藝及保護(hù)氣體。6、所述真空系統(tǒng)包括真空泵、冷阱、閥門和真空計(jì)。其中，真空泵通過閥門與工作室相連，抽空時(shí)，控制系統(tǒng)動(dòng)作閥門使其打開，真空計(jì)則測(cè)量工作室內(nèi)的真空度并將信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)。7、所述加熱系統(tǒng)由ー個(gè)功率調(diào)整板、一個(gè)調(diào)壓器及加熱器和熱電偶組成。其中，溫度信號(hào)由熱電偶檢知，送入控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，然后由控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，送入直流電源板上的功率調(diào)整板，由功率調(diào)整板去控制調(diào)壓器的功率輸出，從而通過對(duì)加熱器的控制完成對(duì)溫度的控制。8、所述冷卻系統(tǒng)由管路系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)組成。冷卻時(shí)，管路系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的作用下會(huì)自動(dòng)向爐內(nèi)充入N2，循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)，使氣體在爐壁與爐膛內(nèi)(エ件處)之間循環(huán)，通過爐壁將爐膛內(nèi)的熱量帶走。9、所述控制系統(tǒng)主要包括溫度控制單元、氣源系統(tǒng)控制単元、真空系統(tǒng)控制単元。其中，溫度控制單元接收到溫度信號(hào)后，向加熱系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)發(fā)出指令，控制加熱系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)某绦蜷_始運(yùn)行；真空系統(tǒng)單元負(fù)責(zé)對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過動(dòng)作真空泵完成對(duì)工作室的抽氣；氣源系統(tǒng)控制單元?jiǎng)t控制氣源系統(tǒng)，在工作室達(dá)到一定的壓カ范圍時(shí)對(duì)其進(jìn)行充氣。


圖I為本發(fā)明所述清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中所示工作室的結(jié)構(gòu)圖。圖中編號(hào)說明
I-爐壁;2-支架；3-隔熱層；4-鼠籠型加熱器；5-引入電極。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖I至圖2對(duì)所述清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明所述清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，包括工作室、氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)分別與工作室相連；控制系統(tǒng)與氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)分別相連，其中
所述氣源系統(tǒng)包括質(zhì)量流量計(jì)、氣動(dòng)閥、管道?？刂葡到y(tǒng)通過其A/D和D/A模塊采集和發(fā)送信號(hào)電壓，從而控制質(zhì)量流量計(jì)的流量大?。煌瑫r(shí)，控制系統(tǒng)通過控制氣動(dòng)閥來配合質(zhì)量流量計(jì)，從而將氣體成功的充入工作室中。所述真空系統(tǒng)包括真空泵、冷阱、閥門和真 空計(jì)。其中，真空泵通過閥門與工作室相連，在需要抽真空吋，控制系統(tǒng)動(dòng)作閥門使其打開，真空泵開始工作，真空計(jì)則測(cè)量工作室內(nèi)的真空度，隨著真空系統(tǒng)開啟時(shí)間的加長(zhǎng)，工作室內(nèi)的真空度便越來越高；當(dāng)達(dá)到目標(biāo)真空值后，真空計(jì)將信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)。所述加熱系統(tǒng)由ー個(gè)功率調(diào)整板、一個(gè)調(diào)壓器及加熱器和熱電偶組成。其中，溫度信號(hào)由熱電偶檢知，送入控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，然后由控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，送入直流電源板上的功率調(diào)整板，由功率調(diào)整板去控制調(diào)壓器的功率輸出，從而通過對(duì)加熱器的控制完成對(duì)溫度的控制。所述冷卻系統(tǒng)由管路系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)組成。其中，管路系統(tǒng)分布在工作室的底部，循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)分布在工作室的后部，當(dāng)運(yùn)彳丁到快速冷卻程序時(shí)，管路系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的作用下會(huì)自動(dòng)向爐內(nèi)充入N2，并達(dá)到預(yù)先設(shè)定好的壓力。這時(shí)循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)，使氣體在爐壁與爐膛內(nèi)(エ件處)之間循環(huán)，通過爐壁將爐膛內(nèi)的熱量帶走，完成快速冷卻的エ序。所述控制系統(tǒng)主要包括溫度控制單元、氣源系統(tǒng)控制単元、真空系統(tǒng)控制単元。其中，
溫度控制單元采用專用智能儀表，主控單元通過通訊ロ與儀表通訊，執(zhí)行設(shè)定和監(jiān)控在計(jì)算機(jī)上的溫度曲線。溫控專用智能儀表抗干擾能力強(qiáng)，且不對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。內(nèi)部有冷端溫度補(bǔ)償，減小了外界溫度變化對(duì)熱電偶測(cè)溫波動(dòng)影響，更加增強(qiáng)了控制精度。工作時(shí)，打開爐門，將覆蓋有沉積物的石墨盤放入工作室的加熱器中，后關(guān)好爐門；啟動(dòng)真空系統(tǒng)及加熱系統(tǒng)，當(dāng)達(dá)到一定的真空目標(biāo)值和溫度目標(biāo)值后，啟動(dòng)氣源系統(tǒng)，此時(shí)爐內(nèi)便被充入N2或者N2、H2的混合氣體。在爐體這種高溫低壓的環(huán)境內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后，沉積物便會(huì)全部揮發(fā)成氣體，通過真空系統(tǒng)將其抽走，從而達(dá)到清潔石墨盤的目的。清洗完畢后，冷卻系統(tǒng)開始工作，在冷卻過程中，根據(jù)氣體熱脹冷縮的原理，爐膛內(nèi)壓カ會(huì)慢慢低于設(shè)定的壓カ值，此時(shí)氣源系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向爐內(nèi)補(bǔ)充氣體，恢復(fù)壓力，直至常溫常壓，即可打開爐門，取出已清潔完成的石墨盤。圖2為本發(fā)明所述清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置中工作室的結(jié)構(gòu)圖。工作室包括爐壁I、支架2、隔熱層3、鼠籠加熱器4、引入電極5 ;其中隔熱層3通過支架2與爐壁I固定連接，引入電極5由爐壁I外穿過爐壁I與隔熱層3并與鼠籠加熱器4固定連接；其中
爐壁為雙層不銹鋼板結(jié)構(gòu)，夾層之間有螺旋分水環(huán)，所述螺旋分水環(huán)為環(huán)形的螺旋狀的水冷系統(tǒng)，冷卻水在此系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，可以更好的達(dá)到冷卻效果；
隔熱層主要由石墨氈、石墨筒和不銹鋼板組成，具有良好的隔熱效果。石墨盤清洗的整個(gè)過程均在工作室內(nèi)完成，該結(jié)構(gòu)使工作室在加熱、生壓過程中可以保持良好的保溫及密封作用，以及充分保證加熱器的強(qiáng)度及溫場(chǎng)地均勻性。在清洗完畢的降溫過程可以更好的達(dá)到冷卻效果，使?fàn)t壁冷卻均勻，保證了爐體外壁為室溫。
權(quán)利要求
1.一種清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于它包括工作室、氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中工作室包括爐壁、隔熱層、加熱器、引入電扱；隔熱層與爐壁固定連接，引入電極由爐壁外穿過爐壁與隔熱層并與加熱器固定連接；氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)分別與工作室相連；控制系統(tǒng)與氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)分別相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于所述エ作室內(nèi)的爐壁為雙層不銹鋼板結(jié)構(gòu)，夾層之間有螺旋分水環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于所述エ作室內(nèi)的加熱器為鼠籠型。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于所述エ作室內(nèi)的隔熱層主要由石墨氈、石墨筒和不銹鋼板組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于所述エ作室內(nèi)的隔熱層通過支架與爐壁固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于所述氣源系統(tǒng)包括、質(zhì)量流量計(jì)、氣動(dòng)閥、管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于所述真空系統(tǒng)包括、真空泵、冷阱、閥門和真空計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于所述加熱系統(tǒng)由ー個(gè)功率調(diào)整板、一個(gè)調(diào)壓器及加熱器和熱電偶組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于所述冷卻系統(tǒng)由管路系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)主要包括溫度控制單元、氣源系統(tǒng)控制単元、真空系統(tǒng)控制単元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種清洗MOCVD設(shè)備用石墨盤的烤盤爐裝置，它包括工作室、氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中工作室包括爐壁、隔熱層、加熱器、引入電極；隔熱層與爐壁固定連接，引入電極由爐壁外穿過爐壁與隔熱層并與加熱器固定連接；氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)分別與工作室相連；控制系統(tǒng)與氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)分別相連；它解決了石墨盤上的沉積物一直困擾LED外延片生產(chǎn)的難題，使石墨盤經(jīng)清洗后能夠多次反復(fù)使用，從而降低生產(chǎn)成本，也為L(zhǎng)ED芯片生產(chǎn)的MOCVD工藝過程提供良好的質(zhì)量保證。
文檔編號(hào)C23C16/44GK102764745SQ201110113400
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者宋立祿, 胡孝策 申請(qǐng)人:青島賽瑞達(dá)電子科技有限公司