两个人的电影免费视频_国产精品久久久久久久久成人_97视频在线观看播放_久久这里只有精品777_亚洲熟女少妇二三区_4438x8成人网亚洲av_内谢国产内射夫妻免费视频_人妻精品久久久久中国字幕

進(jìn)氣方式及壓力可調(diào)的多功能大尺寸化學(xué)氣相沉積設(shè)備的制作方法

文檔序號(hào):12099381閱讀:413來(lái)源:國(guó)知局
進(jìn)氣方式及壓力可調(diào)的多功能大尺寸化學(xué)氣相沉積設(shè)備的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積設(shè)備,特別涉及一種進(jìn)氣方式及壓力可調(diào)的多功能大尺寸化學(xué)氣相沉積設(shè)備。



背景技術(shù):

以石墨烯為代表的二維原子晶體類(lèi)薄膜材料的高品質(zhì)、大面積制備都離不開(kāi)CVD(Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)設(shè)備?,F(xiàn)有技術(shù)中的CVD設(shè)備可以簡(jiǎn)單的分為管式爐加熱部分和控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)主要是用來(lái)控制并檢測(cè)爐體內(nèi)部的氣氛與壓力。此類(lèi)結(jié)構(gòu)的CVD設(shè)備具有可裝載基片小、功能單一、可重復(fù)性差等缺陷,難以滿足薄膜類(lèi)材料的科學(xué)研究以及規(guī)模化制備需求。以國(guó)內(nèi)最為常見(jiàn)的合肥科晶以及中環(huán)電爐所售CVD設(shè)備為例,這些CVD設(shè)備的最大直徑均小于80mm,所能裝載基片的尺寸較??;這些設(shè)備多采用左進(jìn)右出的水平進(jìn)氣方式,具有進(jìn)氣方式簡(jiǎn)單的缺陷;這些設(shè)備的可恒溫區(qū)小于60cm,具有可恒溫區(qū)短的缺陷;這些設(shè)備只能設(shè)置低壓或者常壓的工作環(huán)境,具有壓力調(diào)節(jié)性差的缺陷??偠灾F(xiàn)有CVD設(shè)備的上述缺陷使得該設(shè)備功能單一、可調(diào)節(jié)性小。

在薄膜材料的科學(xué)研究以及規(guī)?;苽渲校枰狢VD設(shè)備的腔體具有較大尺寸,以滿足不同類(lèi)型薄膜的制備需要;而不同材料的CVD所需要的條件也有所差異,這就需要增加CVD設(shè)備的可調(diào)節(jié)性。現(xiàn)有技術(shù)中的CVD設(shè)備無(wú)法滿足上述要求。若簡(jiǎn)單的將傳統(tǒng)的CVD設(shè)備尺寸放大,并不能實(shí)現(xiàn)大尺寸基片上功能薄膜材料的均勻沉積,導(dǎo)致成膜質(zhì)量差、均勻性差,不適合于科學(xué)研究以及放量生產(chǎn)功能薄膜材料。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中CVD設(shè)備裝載基片尺寸小、進(jìn)氣方式單一、生長(zhǎng)薄膜不均勻、生長(zhǎng)參數(shù)可調(diào)變量小的問(wèn)題,從而提供一種進(jìn)氣方式及壓力可調(diào)的多功能大尺寸化學(xué)氣相沉積設(shè)備。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種進(jìn)氣方式及壓力可調(diào)的多功能大尺寸化學(xué)氣相沉積設(shè)備,包括:工藝腔室1、加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2、爐門(mén)機(jī)構(gòu)及腔室密封系統(tǒng)3、水冷熱交換器4、壓力調(diào)控系統(tǒng)5、進(jìn)出氣系統(tǒng)6以及電氣控制系統(tǒng)7;其中,

所述工藝腔室1的水平一端安裝有所述爐門(mén)機(jī)構(gòu)及腔室密封系統(tǒng)3,其水平另一端則與壓力調(diào)控系統(tǒng)5相連接,所述壓力調(diào)控系統(tǒng)5對(duì)所述工藝腔室1內(nèi)部的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié);所述工藝腔室1的垂直向外圍安裝有加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2;所述水冷熱交換器4位于所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2的頂部,對(duì)設(shè)備表面做溫度調(diào)節(jié);所述進(jìn)出氣系統(tǒng)6連通到所述工藝腔室1的內(nèi)部;所述電氣控制系統(tǒng)7對(duì)整個(gè)CVD設(shè)備進(jìn)行控制。

上述技術(shù)方案中,所述進(jìn)出氣系統(tǒng)6包括:垂直進(jìn)氣擴(kuò)散盒61、垂直出氣擴(kuò)散盒62、水平進(jìn)氣擴(kuò)散盒63、水平出氣擴(kuò)散盒64;其中,

所述垂直進(jìn)氣擴(kuò)散盒61位于所述工藝腔室1內(nèi)的基片上方,所述垂直出氣擴(kuò)散盒62設(shè)置在所述工藝腔室1內(nèi)的基片下方,氣體通過(guò)導(dǎo)管從一側(cè)法蘭引入到所述垂直進(jìn)氣擴(kuò)散盒61,垂直噴淋到基片表面,進(jìn)而從垂直出氣擴(kuò)散盒62排出,從而實(shí)現(xiàn)了垂直方向的進(jìn)氣;所述水平進(jìn)氣擴(kuò)散盒63、水平出氣擴(kuò)散盒64分別位于所述工藝腔室1的水平兩側(cè),氣體通過(guò)導(dǎo)管從所述工藝腔室1的水平一端進(jìn)入,經(jīng)過(guò)所述水平進(jìn)氣擴(kuò)散盒63平行于生長(zhǎng)基片層流通過(guò),再通過(guò)所述水平出氣擴(kuò)散盒64從所述工藝腔室1的水平另一端排出,從而實(shí)現(xiàn)了水平方向的進(jìn)氣。

上述技術(shù)方案中,氣體擴(kuò)散盒為分體式結(jié)構(gòu),包括多個(gè)獨(dú)立的分體擴(kuò)散器。

上述技術(shù)方案中,所述壓力調(diào)控系統(tǒng)5包括:泵組51、截止閥52、管道53以及壓力控制模塊;其中,所述壓力控制模塊采用閉環(huán)壓力控制方式,其包括壓力計(jì)541,蝶閥542;

所述泵組51通過(guò)管道53連接所述工藝腔室1,在管道53所形成的管路上,從所述泵組51到所述工藝腔室1的方向上依次安裝有所述蝶閥542、壓力計(jì)541與截止閥52;所述蝶閥542在所述電氣控制系統(tǒng)7的控制下調(diào)節(jié)角度,實(shí)現(xiàn)壓力的調(diào)節(jié)。

上述技術(shù)方案中,所述工藝腔室1包括密封法蘭11、固定法蘭12、石英反應(yīng)管13、后法蘭14和等離子體發(fā)生器15;其中,

所述密封法蘭11與固定法蘭12位于所述石英反應(yīng)管13的前端,所述固定法蘭12通過(guò)密封法蘭11與橡膠密封圈固定在所述石英反應(yīng)管13上,所述后法蘭14位于所述石英反應(yīng)管15后端,所述等離子體發(fā)生器15安裝在石英反應(yīng)管13的前段;所述工藝腔室1通過(guò)所述后法蘭14和固定法蘭12連接在爐體柜的骨架上,且所述工藝腔室1的中心能夠上、下、左、右調(diào)整,以保證與爐體的位置正確;所述密封法蘭11上有冷卻水道;所述石英反應(yīng)管13內(nèi)部上側(cè)及兩端連接有石英軌道16;所述石英反應(yīng)管13的直徑大于350mm。

上述技術(shù)方案中,所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2包括:保溫層21、外殼22、加熱絲23以及開(kāi)合機(jī)構(gòu)24;其中,

所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2整體成管狀結(jié)構(gòu),其內(nèi)部中空,用于放置所述工藝腔室1;所述保溫層21位于所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2的最內(nèi)層,與所述工藝腔室1保持一定距離;所述保溫層21的外部包裹有外殼22,所述加熱絲23預(yù)埋在所述保溫層21內(nèi);所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2采用兩瓣設(shè)計(jì),所述開(kāi)合機(jī)構(gòu)24位于兩瓣的結(jié)合處,通過(guò)所述開(kāi)合結(jié)構(gòu)24能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)或機(jī)械方式開(kāi)合。

上述技術(shù)方案中,所述爐門(mén)機(jī)構(gòu)及腔室密封系統(tǒng)3包括爐門(mén)31、旋轉(zhuǎn)臂32;所述旋轉(zhuǎn)臂32安裝在爐門(mén)31上,用于實(shí)現(xiàn)所述爐門(mén)31的開(kāi)啟或關(guān)閉;所述爐門(mén)31采用上掀全開(kāi)合式密封門(mén)。

上述技術(shù)方案中,所述水冷熱交換器4包括:水冷散熱器41、排風(fēng)扇42;所述水冷散熱器41安裝在加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2的頂部,水冷散熱器41上裝有排風(fēng)扇42。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:

1、本發(fā)明的CVD設(shè)備將工藝腔室的直徑增大為傳統(tǒng)CVD系統(tǒng)直徑的4倍以上,能夠滿足大尺寸薄膜的制備需求;

2、為解決大尺寸引起的氣氛不均勻,本發(fā)明的CVD設(shè)備采用了兩種進(jìn)氣方式,保證了工作氣體氣氛分布的均勻性;

3、本發(fā)明的CVD引入可以調(diào)節(jié)壓力的可控蝶閥,使得工作壓強(qiáng)可以在常壓、中壓、低壓中切換,滿足了不同材料的生長(zhǎng)要求,此設(shè)備具備等離子體增強(qiáng)等功能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的CVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2(a)是本發(fā)明的CVD設(shè)備中的工藝腔室的正面剖視圖;

圖2(b)是本發(fā)明的CVD設(shè)備中的工藝腔室的側(cè)面剖視圖;

圖3是本發(fā)明的CVD設(shè)備中的加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4(a)是本發(fā)明的CVD設(shè)備中的爐門(mén)機(jī)構(gòu)及腔室密封系統(tǒng)的正面剖視圖;

圖4(b)是本發(fā)明的CVD設(shè)備中的爐門(mén)機(jī)構(gòu)及腔室密封系統(tǒng)的側(cè)視圖;

圖5是本發(fā)明的CVD設(shè)備中的水冷熱交換器的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6是本發(fā)明的CVD設(shè)備中的壓力調(diào)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖7是本發(fā)明的CVD設(shè)備中的進(jìn)出氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1為本發(fā)明的CVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖,主要包括:工藝腔室1、加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2、爐門(mén)機(jī)構(gòu)及腔室密封系統(tǒng)3、水冷熱交換器4、壓力調(diào)控系統(tǒng)5、進(jìn)出氣系統(tǒng)6以及電氣控制系統(tǒng)7。其中,所述工藝腔室1的水平一端安裝有爐門(mén)機(jī)構(gòu)及腔室密封系統(tǒng)3,其水平另一端則與壓力調(diào)控系統(tǒng)5相連接,所述壓力調(diào)控系統(tǒng)5對(duì)所述工藝腔室1內(nèi)部的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié);所述工藝腔室1的垂直向外圍安裝有加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2;所述水冷熱交換器4位于所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2的頂部,對(duì)設(shè)備表面做溫度調(diào)節(jié);所述進(jìn)出氣系統(tǒng)6連通到所述工藝腔室1的內(nèi)部;所述電氣控制系統(tǒng)7對(duì)整個(gè)CVD設(shè)備進(jìn)行控制。

下面對(duì)本發(fā)明的CVD設(shè)備中的各個(gè)部件做進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖2(a)和圖2(b)所示,所述工藝腔室1包括密封法蘭11、固定法蘭12、石英反應(yīng)管13、后法蘭14和等離子體發(fā)生器15;其中,密封法蘭11與固定法蘭12位于石英反應(yīng)管13前端,固定法蘭12通過(guò)密封法蘭11與橡膠密封圈固定在石英反應(yīng)管13上,后法蘭14位于石英反應(yīng)管15后端,等離子體發(fā)生器15安裝在石英反應(yīng)管13的前段。所述工藝腔室1通過(guò)后法蘭14和固定法蘭12連接在爐體柜的骨架上,且工藝腔室1的中心可上、下、左、右調(diào)整,以保證與爐體的位置正確。密封法蘭11上有冷卻水道,工藝過(guò)程中通水冷卻,防止密封圈過(guò)熱老化,提高密封圈的使用壽命。石英反應(yīng)管13內(nèi)部上側(cè)及兩端焊有石英軌道16,方便進(jìn)出樣與進(jìn)出氣彌散盒的安裝和固定。樣品通過(guò)載舟,平行放置于工藝腔室1內(nèi)。

所述石英反應(yīng)管13的直徑大于350mm,為現(xiàn)有CVD設(shè)備中相應(yīng)腔室直徑的4倍以上。所述石英反應(yīng)管13可采用石英管材加工而成,長(zhǎng)期在1100℃的高溫下抽真空不變形。

如圖3所示,所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2包括保溫層21、外殼22、加熱絲23以及開(kāi)合機(jī)構(gòu)24;其中,所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2整體成管狀結(jié)構(gòu),其內(nèi)部中空,用于放置所述工藝腔室1;所述保溫層21位于所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2的最內(nèi)層,與所述工藝腔室1保持一定距離;保溫層21的外部包裹有外殼22,加熱絲23預(yù)埋在保溫層21內(nèi);所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2采用兩瓣設(shè)計(jì),所述開(kāi)合機(jī)構(gòu)24位于兩瓣的結(jié)合處,通過(guò)開(kāi)合結(jié)構(gòu)24可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或機(jī)械方式開(kāi)合。

加熱絲23可采用φ2.5螺旋狀的HRC爐絲。爐體可為采取單根熱電偶控溫的單溫區(qū)或者多根熱電偶控溫的多溫區(qū),優(yōu)選三段加熱,三點(diǎn)控溫。所述外殼22為不銹鋼殼體,保溫效果好。所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2采用自然散熱方式冷卻,通過(guò)保溫層的合理設(shè)置和溫場(chǎng)計(jì)算以及工藝參數(shù)(溫度,壓力,氣氛)的配合達(dá)到良好的工藝效果(薄膜材料的高品質(zhì)、大尺寸制備)。所述加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2的兩瓣式結(jié)構(gòu)便于腔室的快速降溫,減少降溫時(shí)間。

如圖4(a)和圖4(b)所示,所述爐門(mén)機(jī)構(gòu)及腔室密封系統(tǒng)3主要包括爐門(mén)31、旋轉(zhuǎn)臂32;所述旋轉(zhuǎn)臂32安裝在爐門(mén)31上,用于實(shí)現(xiàn)爐門(mén)31的開(kāi)啟或關(guān)閉。所述爐門(mén)31可采用上掀全開(kāi)合式密封門(mén)。爐門(mén)機(jī)構(gòu)及腔室密封系統(tǒng)3的主要作用是實(shí)現(xiàn)工藝腔室1的閉合,其安裝在工藝腔室1上時(shí),所述爐門(mén)31與工藝腔室1的密封法蘭11貼合緊密,具有密封性好、開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)單、方便進(jìn)取樣品生長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。

如圖5所示,所述水冷熱交換器4包括:水冷散熱器41、排風(fēng)扇42;所述水冷散熱器41安裝在加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2的頂部,水冷散熱器41上裝有排風(fēng)扇42。安裝水冷熱交換器4的目的是將加熱爐體及開(kāi)合系統(tǒng)2產(chǎn)生的一部分熱量通過(guò)循環(huán)水帶走,從而避免廠房溫升過(guò)高。

如圖6所示,所述壓力調(diào)控系統(tǒng)5包括:泵組51、截止閥52、鋼管53以及壓力控制模塊;其中,所述壓力控制模塊采用閉環(huán)壓力控制方式,其包括壓力計(jì)541,蝶閥542。所述泵組51通過(guò)鋼管53連接工藝腔室1,在鋼管53所形成的管路上,從泵組51到工藝腔室1的方向上依次安裝有蝶閥542、壓力計(jì)541與截止閥52。蝶閥542能夠在電氣控制系統(tǒng)7的控制下調(diào)節(jié)角度,所述電氣控制系統(tǒng)7根據(jù)設(shè)定的壓力和氣體流量,自動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥542的角度來(lái)控制真空度,從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定系統(tǒng)壓力,滿足工藝在低壓、中壓、常壓下的要求,滿足不同材料的生長(zhǎng)要求。

如圖7所示,所述進(jìn)出氣系統(tǒng)6包括:垂直進(jìn)氣擴(kuò)散盒61、垂直出氣擴(kuò)散盒62、水平進(jìn)氣擴(kuò)散盒63、水平出氣擴(kuò)散盒64;其中,所述垂直進(jìn)氣擴(kuò)散盒61位于工藝腔室1內(nèi)的基片上方,所述垂直出氣擴(kuò)散盒62設(shè)置在工藝腔室1內(nèi)的基片下方,氣體通過(guò)導(dǎo)管從一側(cè)法蘭引入到垂直進(jìn)氣擴(kuò)散盒61,垂直噴淋到基片表面,進(jìn)而從垂直出氣擴(kuò)散盒62排出,從而實(shí)現(xiàn)了垂直方向的進(jìn)氣方式;所述水平進(jìn)氣擴(kuò)散盒63、水平出氣擴(kuò)散盒64分別位于工藝腔室1的水平兩側(cè),氣體通過(guò)導(dǎo)管從工藝腔室1的密封法蘭一端進(jìn)入,經(jīng)過(guò)水平進(jìn)氣擴(kuò)散盒63平行于生長(zhǎng)基片層流通過(guò),再通過(guò)水平出氣擴(kuò)散盒64從工藝腔室1的另一端法蘭排出,從而實(shí)現(xiàn)了水平方向的進(jìn)氣方式。作為一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式,上述氣體擴(kuò)散盒為分體式結(jié)構(gòu),包括多個(gè)獨(dú)立的分體擴(kuò)散器,這樣生長(zhǎng)薄膜材料用的氣體可以混合均勻。

所述電氣控制系統(tǒng)7所實(shí)現(xiàn)的功能主要包括:溫度控制、氣體流量控制、壓力控制、時(shí)間控制以及報(bào)警。

以上是對(duì)本發(fā)明的CVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)描述。從上述描述可以看出,為了解決現(xiàn)有技術(shù)中CVD設(shè)備裝載基片尺寸小、進(jìn)氣方式單一、生長(zhǎng)薄膜不均勻、生長(zhǎng)參數(shù)可調(diào)變量小的問(wèn)題,本發(fā)明的CVD設(shè)備將工藝腔室的直徑增大為傳統(tǒng)CVD系統(tǒng)直徑的4倍以上;為解決大尺寸引起的氣氛不均勻,本發(fā)明的CVD設(shè)備采用了兩種進(jìn)氣方式,保證了工作氣體氣氛分布的均勻性;除此之外本發(fā)明的CVD還引入可以調(diào)節(jié)壓力的可控蝶閥,使得工作壓強(qiáng)可以在常壓、中壓、低壓中切換,滿足了不同材料的生長(zhǎng)要求,此設(shè)備具備等離子體增強(qiáng)等功能。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是,以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。

當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
網(wǎng)友詢問(wèn)留言 已有0條留言
  • 還沒(méi)有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1
长岛县| 碌曲县| 武川县| 湛江市| 天门市| 鄂尔多斯市| 澄城县| 桂阳县| 宝山区| 探索| 巴林右旗| 台前县| 丰原市| 香河县| 湖口县| 万盛区| 门源| 高平市| 开化县| 广东省| 绿春县| 墨竹工卡县| 乌兰浩特市| 安达市| 修水县| 桦南县| 宿迁市| 太仓市| 郎溪县| 安溪县| 丹东市| 新竹市| 安西县| 易门县| 托里县| 水城县| 鹤山市| 延边| 大英县| 福建省| 常州市|