常壓cvd薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，包括工作腔體、多段加熱器、冷卻器、輸送機(jī)構(gòu)、氣柜、氣體彌散腔、機(jī)架；其中工作腔體固定在機(jī)架上，前后端設(shè)有開(kāi)口；工作腔體中前部外表面安裝多段加熱器，中后部外表面安裝冷卻器；輸送機(jī)構(gòu)位于工作腔體底部并從兩端開(kāi)口沿軸向貫穿整個(gè)腔體；氣體彌散腔安裝在腔體內(nèi)前部加熱段，為一個(gè)封閉殼體，其頂部設(shè)有進(jìn)氣管，底面上均勻分布若干小通孔；所述工作腔體兩端及加熱段與冷卻段之間設(shè)有風(fēng)簾盒，工作腔體兩端還設(shè)有排氣管，所述風(fēng)簾盒與工作腔體連接，為表面分布有若干小通孔的密閉殼體；氣柜上設(shè)有流量計(jì)，通過(guò)管路與氣體彌散腔及風(fēng)簾盒分別連接；其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效能高、產(chǎn)量大且次品率。
【專利說(shuō)明】常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在基片表面生成薄膜生長(zhǎng)的設(shè)備，尤其涉及在常壓狀態(tài)下CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]CVD (Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)，指把含有構(gòu)成薄膜元素的氣態(tài)反應(yīng)劑或液態(tài)反應(yīng)劑的蒸氣及反應(yīng)所需其它氣體引入反應(yīng)室，在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成薄膜的過(guò)程。
[0004]基片表面薄膜生長(zhǎng)需要在一定真空度及溫度的工藝氣體環(huán)境下進(jìn)行。因此需要反復(fù)將基片從外界大氣狀態(tài)送入該環(huán)境中，待工藝完成后，再?gòu)脑摥h(huán)境送出外界。因此，基片薄膜生長(zhǎng)的空間便不可避免的需要在工藝狀態(tài)和大氣狀態(tài)之間不斷切換。產(chǎn)品的制造流程為將基片送入工藝室——工藝室抽真空——生長(zhǎng)外延膜——充入氣體至大氣狀態(tài)——更換基片，從而導(dǎo)致生廣效率低、廣品成本聞、廢品率聞。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效能高、產(chǎn)量大且次品率地的常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐。
[0007]本發(fā)明所述常壓CVD`薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，包括:工作腔體、多段加熱器、冷卻器、輸送機(jī)構(gòu)、氣柜、氣體彌散腔、機(jī)架；其中工作腔體固定在機(jī)架上，前后端設(shè)有開(kāi)口 ；工作腔體中前部外表面安裝多段加熱器，中后部外表面安裝冷卻器；輸送機(jī)構(gòu)位于工作腔體底部并從兩端開(kāi)口沿軸向貫穿整個(gè)腔體；氣體彌散腔安裝在腔體內(nèi)前部加熱段，為一個(gè)封閉殼體，其頂部設(shè)有進(jìn)氣管，底面上均勻分布若干小通孔；所述工作腔體兩端及加熱段與冷卻段之間設(shè)有風(fēng)簾盒，工作腔體兩端還設(shè)有排氣管，所述風(fēng)簾盒與工作腔體連接，為表面分布有若干小通孔的密閉殼體；氣柜上設(shè)有流量計(jì)，通過(guò)管路與氣體彌散腔及風(fēng)簾盒分別連接。
[0008]由于本生長(zhǎng)爐從進(jìn)口到出口在軸向分布有進(jìn)口氣體密封段、加熱段、冷卻段、出口氣體密封段，工作時(shí)，先將需要生長(zhǎng)薄膜的基片隨輸送機(jī)構(gòu)從腔體入口經(jīng)過(guò)進(jìn)口氣體密封段進(jìn)入工作腔體，再經(jīng)過(guò)腔內(nèi)加熱段進(jìn)行多段控制加熱以實(shí)現(xiàn)溫度要求，并從氣柜向氣體彌散腔內(nèi)通入需要的多種工藝氣體，通過(guò)彌散腔后使氣體與基片進(jìn)行反應(yīng)的工藝氣體均勻，形成的氣相沉積氛圍，對(duì)基片進(jìn)行特殊薄膜的生長(zhǎng)，再經(jīng)過(guò)腔體的冷卻段以滿足基片薄膜生長(zhǎng)之后對(duì)基片進(jìn)行冷卻，以符合在爐體出口時(shí)的溫度要求，從而完成整個(gè)薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程，基片成膜后經(jīng)過(guò)出口氣體密封段出爐。
[0009]期間根據(jù)工藝要求，在兩端爐口處設(shè)置的風(fēng)幕簾，在風(fēng)幕簾盒中通入氣體后從小孔中均勻進(jìn)入爐腔，形成氣簾來(lái)阻隔爐腔內(nèi)、外的氣體相互間的流動(dòng)，保持爐腔內(nèi)部的工藝氣體的氣相沉積的工藝氛圍。[0010]需要排空的廢氣可以通過(guò)兩端的排氣管排出。
[0011]本發(fā)明所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，每個(gè)基片可長(zhǎng)可短、緊密連續(xù)地放置在入口輸送機(jī)構(gòu)上，按照工藝要求的加熱時(shí)間、溫度、氣體品種和流量及輸送速度等進(jìn)行精確控制，通過(guò)常壓腔室在基片上生長(zhǎng)成膜，從而大大提高薄膜產(chǎn)品質(zhì)量及工作效率，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；打破CVD薄膜生長(zhǎng)只能在真空氛圍內(nèi)進(jìn)行的工藝壁壘，實(shí)現(xiàn)常壓環(huán)境下CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)成為重要的方向和核心裝備。
[0012]為了達(dá)到更好的技術(shù)效果，本發(fā)明所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐還可以采用以下措施:
1、進(jìn)一步地，所述冷卻器為密閉腔體，兩端分別設(shè)有進(jìn)水口與出水口。進(jìn)水口進(jìn)冷卻水，水經(jīng)過(guò)密閉的水道腔從另一端出水口處流出，用冷卻水將工作腔體的傳導(dǎo)熱帶走，同時(shí)間接的將輸送機(jī)構(gòu)及基片上的熱量帶走，從而實(shí)現(xiàn)基片的冷卻。[0013]2、進(jìn)一步地，所述輸送機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、鏈輪及鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、主動(dòng)滾筒、輸送鏈帶、從動(dòng)滾筒、漲緊滾筒，其中電機(jī)與鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與主動(dòng)滾筒連接，主動(dòng)滾筒與從動(dòng)滾筒之間通過(guò)輸送鏈帶進(jìn)行連接，主動(dòng)滾筒與從動(dòng)滾筒之間還設(shè)置漲緊滾筒，漲緊滾筒與主動(dòng)滾筒及從動(dòng)滾筒之間也通過(guò)輸送鏈帶連接。輸送機(jī)構(gòu)工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主動(dòng)滾筒、輸送鏈帶、從動(dòng)滾筒運(yùn)動(dòng)，用漲緊滾筒對(duì)輸送鏈帶進(jìn)行漲緊，使輸送鏈帶位于工作腔體底部實(shí)現(xiàn)連續(xù)的移動(dòng)，帶動(dòng)基片實(shí)現(xiàn)從入口到出口的均勻輸送，由電氣控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。
[0014]3、進(jìn)一步地，所述風(fēng)簾盒緊貼工作腔體上表面與之固定，二者接觸面上風(fēng)簾盒及工作腔體相對(duì)應(yīng)設(shè)有若干小孔。當(dāng)氣柜通過(guò)管路將氣體輸送到風(fēng)簾盒腔內(nèi)時(shí)，氣體便從工作腔體的上部從小孔進(jìn)入爐體，形成垂直軸向的密封氣體，從而對(duì)工作腔體兩端實(shí)現(xiàn)氣體幕簾的密封。
[0015]4、進(jìn)一步地，所述風(fēng)簾盒為沿工作腔體內(nèi)壁周向分布的密閉腔體。由此，當(dāng)氣柜通過(guò)管路將氣體輸送到風(fēng)簾盒腔內(nèi)時(shí)，氣體便從風(fēng)簾盒對(duì)應(yīng)工作腔體內(nèi)壁整個(gè)周向分布的小孔中均勻進(jìn)入工作腔體內(nèi)，從而形成垂直軸向排列的多層密封氣體，對(duì)工作腔體兩端實(shí)現(xiàn)氣體幕簾的密封，隔絕腔體內(nèi)外的氣體的對(duì)流，保護(hù)腔體內(nèi)部的工藝氣氛不變。
[0016]5、進(jìn)一步地，所述多段加熱器是圍繞工作腔體的掛板式加熱板或方筒式電阻絲或?yàn)殚_(kāi)合式上、下兩半U(xiǎn)型加熱器。
[0017]6、進(jìn)一步地，所述工作腔體是整體型或分體型。當(dāng)為分體型時(shí)，各部分之間用法蘭密封連接。分體的便于加工、安裝。
[0018]7、進(jìn)一步地，所述氣體彌散腔為一個(gè)通長(zhǎng)的大腔室或通過(guò)擋板分割成獨(dú)立小腔。由于氣體彌散腔在工作腔體內(nèi)部采用安裝方式，便于依據(jù)工藝要求對(duì)其拆出進(jìn)行更換，方便工藝實(shí)施和調(diào)整。帶擋板的氣體彌散腔，每段的獨(dú)立小腔都可以通入一種或多種工藝氣體，氣體從彌散腔下板小孔壓出，形成均勻化的氣氛；氣體品種隨工藝要求確定，便于工藝過(guò)程的高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)。
[0019]8、進(jìn)一步地，所述排氣管上設(shè)置燃燒自動(dòng)點(diǎn)火器。當(dāng)廢氣中含有氫氣時(shí)，可燃燒后再排出。
[0020]9、進(jìn)一步地，所述輸送機(jī)構(gòu)中的輸送鏈帶是全寬度鏈帶或是同步驅(qū)動(dòng)的多組鏈條。[0021]
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中編號(hào)說(shuō)明:
1-基片；2_多層密封氣體；3_工作腔體；4_風(fēng)簾盒；5_排氣管；6_氣柜；7_流量計(jì)；8-氣體管路；9_帶擋板多段氣體彌散腔；10_均勻化后的生長(zhǎng)氣體氛圍；11_加熱器；12_冷卻器；13-冷卻水進(jìn)口 ； 14-主動(dòng)滾筒；15-輸送鏈帶；16-漲緊滾筒；17_機(jī)架；18-冷卻水出口 ； 19-驅(qū)動(dòng)電機(jī)；20_鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；21_從動(dòng)滾筒。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025]結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]本發(fā)明所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐主要包括:腔體總成、鏈帶式輸送機(jī)構(gòu)總成、氣柜總成、機(jī)架17、多段加熱器11、帶擋板多段氣體彌散腔9。
[0027]其中，腔體總成固定在機(jī)架17上，前后端設(shè)有開(kāi)口，包含工作腔體3、兩端及中間的風(fēng)簾盒4、兩端的排氣管5、水冷器12。其中，風(fēng)簾盒4為一個(gè)在工作腔體3兩端四周封閉焊接成的空腔，對(duì)應(yīng)區(qū)域的工作腔體四周分別鉆出分布排列的小孔，當(dāng)氣柜6將氣體輸送到風(fēng)簾盒4的空腔后，從工作腔體3四周的小孔中均勻進(jìn)入腔體內(nèi)，形成縱向排列的多層密封氣體2，對(duì)腔體兩端實(shí)現(xiàn)氣體幕簾的密封，隔絕腔體內(nèi)外的氣體的對(duì)流，保護(hù)腔體內(nèi)部的工藝氣氛不變。排氣管5用于排出廢氣，管路上可以設(shè)置截門(mén)，控制排放。當(dāng)腔體內(nèi)部通入氫氣時(shí)，則利用排氣管5具有的燃燒、點(diǎn)火功能，將排出的氫氣廢氣燃燒后再排出，最后通過(guò)車(chē)間的排風(fēng)管路的收集后排到室外，保障安全。
[0028]由此，工作腔體3從進(jìn)口到出口在軸向分布有氣體密封段、加熱段(薄膜生長(zhǎng)段)和冷卻段、出口氣體密封段。其中加熱器11設(shè)置在工作腔體3外表面的加熱段，在冷卻段工作腔體3的外表面設(shè)有冷卻器12，冷卻器12為焊接而成一個(gè)較長(zhǎng)的密閉水道腔，一端的下部設(shè)有冷卻水進(jìn)口 13，另一端的上部設(shè)有冷卻水出口 18，水經(jīng)過(guò)密閉的水道腔流出，用冷卻水將工作腔體3的傳導(dǎo)熱帶走，同時(shí)間接的將基片I上的熱量帶走，從而實(shí)現(xiàn)基片I的冷卻作用。
[0029]鏈帶式輸送機(jī)構(gòu)總成包含驅(qū)動(dòng)電機(jī)19、鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20、主動(dòng)滾筒14、從動(dòng)滾筒21、輸送鏈帶15、漲緊滾筒16。驅(qū)動(dòng)電機(jī)19通過(guò)鏈輪、鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20帶動(dòng)主動(dòng)滾筒14、輸送鏈帶15、從動(dòng)滾筒21、用漲緊滾筒16對(duì)鏈帶進(jìn)行漲緊，使鏈帶位于爐膛底部實(shí)現(xiàn)連續(xù)的移動(dòng)，帶動(dòng)基片I實(shí)現(xiàn)從入口到出口的均勻輸送，由電氣控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。
[0030]氣柜總成包含氣柜6、氣體管路8、流量計(jì)7等管路件。所有工藝氣體，均來(lái)自氣源柜6，運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，順序開(kāi)啟和關(guān)閉相關(guān)的氣體的閥門(mén)，通過(guò)管路8、流量計(jì)7進(jìn)入彌散腔和氣幕簾并均勻化后分布到腔室中，對(duì)腔體內(nèi)部的工藝氣體實(shí)現(xiàn)精確的控制，滿足薄膜生長(zhǎng)工藝的需求。
[0031]帶擋板多段氣體彌散腔9安裝于工作腔體3加熱段內(nèi)部，是一個(gè)焊接而成的封閉扁方腔，方腔的頂部有一個(gè)進(jìn)氣管，扁方腔的底平面上分別排布著小孔，每個(gè)方腔之間有向下伸出的隔板，用于分隔彌散腔，形成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小腔室，便于工藝需求。當(dāng)氣柜6通過(guò)管路8、流量計(jì)7將氣體輸送到扁方腔后，從扁方腔的底平面上分別排布著小孔中均勻的排出工藝氣體，形成均勻化后的生長(zhǎng)氣體氛圍10，與在鏈帶上的基片I反應(yīng)，進(jìn)行薄膜的生長(zhǎng)。依據(jù)工藝要求每個(gè)扁方腔可以通入一種或多種不同的工藝氣體，氣體品種隨工藝要求確定，便于工藝過(guò)程的高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)。用擋板進(jìn)行相對(duì)的基本分隔，有利于工藝的調(diào)整和薄膜的生長(zhǎng)。帶擋板多段氣體彌散腔9與工作腔體3內(nèi)部采用活連接的安裝方式，便于依據(jù)工藝要求，對(duì)其拆出進(jìn)行修改，方便工藝實(shí)施和調(diào)整。也可將其制成無(wú)擋板的一個(gè)大腔室氛圍，依據(jù)工藝要求確定，方便、靈活設(shè)置。
[0032]對(duì)設(shè)備操作時(shí)，首先開(kāi)啟設(shè)備，爐體內(nèi)各加熱器通電、鏈帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)、冷卻水開(kāi)啟，當(dāng)溫度升到要求溫度并平衡后，用控制軟件開(kāi)啟需要的氣體并可以自動(dòng)或手動(dòng)操控設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行或手動(dòng)運(yùn)行設(shè)備，正常后，在進(jìn)料口順序放置基片，在基片進(jìn)入腔體后經(jīng)過(guò)加熱，氣體氛圍的沉積，冷卻、出爐后就已經(jīng)完成了薄膜的生長(zhǎng)，在出料口收集已經(jīng)完成薄膜生長(zhǎng)的基片，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生長(zhǎng)功能。
[0033]本發(fā)明所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，對(duì)需要生長(zhǎng)薄膜的基片隨鏈帶從入口進(jìn)入爐腔，經(jīng)過(guò)爐腔內(nèi)的加熱、特殊工藝氣體形成的氣相沉積氛圍、對(duì)基片上進(jìn)行薄膜的生長(zhǎng)、再經(jīng)過(guò)冷卻等完成整個(gè)薄 膜的生長(zhǎng)過(guò)程，基片成膜后出爐。
【權(quán)利要求】
1.一種常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:包括工作腔體、多段加熱器、冷卻器、輸送機(jī)構(gòu)、氣柜、氣體彌散腔、機(jī)架；其中工作腔體固定在機(jī)架上，前后端設(shè)有開(kāi)口 ；工作腔體中前部外表面安裝多段加熱器，中后部外表面安裝冷卻器；輸送機(jī)構(gòu)位于工作腔體底部并從兩端開(kāi)口沿軸向貫穿整個(gè)腔體；氣體彌散腔安裝在腔體內(nèi)前部加熱段，為一個(gè)封閉殼體，其頂部設(shè)有進(jìn)氣管，底面上均勻分布若干小通孔；所述工作腔體兩端及加熱段與冷卻段之間設(shè)有風(fēng)簾盒，工作腔體兩端還設(shè)有排氣管，所述風(fēng)簾盒與工作腔體連接，為表面分布有若干小通孔的密閉殼體；氣柜上設(shè)有流量計(jì)，通過(guò)管路與氣體彌散腔及風(fēng)簾盒分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述冷卻器為密閉腔體，兩端分別設(shè)有進(jìn)水口與出水口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述輸送機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、鏈輪及鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、主動(dòng)滾筒、輸送鏈帶、從動(dòng)滾筒、漲緊滾筒，其中電機(jī)與鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與主動(dòng)滾筒連接，主動(dòng)滾筒與從動(dòng)滾筒之間通過(guò)輸送鏈帶進(jìn)行連接，主動(dòng)滾筒與從動(dòng)滾筒之間還設(shè)置漲緊滾筒，漲緊滾筒與主動(dòng)滾筒及從動(dòng)滾筒之間也通過(guò)輸送鏈帶連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述風(fēng)簾盒緊貼工作腔體上表面與之固定，二者接觸面上風(fēng)簾盒及工作腔體相對(duì)應(yīng)設(shè)有若干小孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述風(fēng)簾盒為沿工作腔體內(nèi)壁周向分布的密閉腔體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述多段加熱器是圍繞工作腔體的掛板式加熱板或方筒式電阻絲或?yàn)殚_(kāi)合式上、下兩半U(xiǎn)型加熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述工作腔體是整體型或分體型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述氣體彌散腔為一個(gè)通長(zhǎng)的大腔室或通過(guò)擋板分割成獨(dú)立小腔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述排氣管上設(shè)置燃燒自動(dòng)點(diǎn)火器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述常壓CVD薄膜連續(xù)生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述輸送機(jī)構(gòu)中的輸送鏈帶是全寬度鏈帶或是同步驅(qū)動(dòng)的多組鏈條。
【文檔編號(hào)】C23C16/44GK103628041SQ201310588125
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】張海林, 滕玉朋, 崔慧敏, 王曉明 申請(qǐng)人:青島賽瑞達(dá)電子科技有限公司