送取样装置的制作方法

本实用新型涉及碳化硅外延生长技术领域，尤其涉及一种用于碳化硅外延设备的带预热功能的送取样装置。

背景技术：

碳化硅外延设备是一种用化学气相沉积法制备碳化硅单晶薄膜材料的一种设备。反应过程中，衬底放置在石墨托盘上，需要快速的升降温，最高温度达到1650℃以上，升温速率达到5℃/秒，降温速率达到6℃/秒。外延生长的时间通常只占到整个过程的1/3甚至更少，因而，提高衬底放样和取样速度及减少升降温时间对生产效率具有非常重大的价值。目前碳化硅外延设备有立式、卧式和行星式反应管，取样方式有机械手和人工手动两种方式。机械手取样虽然可以较高的温度下进行，但送样时都是在常温下进行；人工手动送取样时都是在常温下进行。这两种方法在加热时都需要将衬底从常温加热到1650℃以上，衬底升降温时间长、衬底放样和取样速度慢、生产效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种送取样装置，以解决现有技术中的衬底升降温时间长、衬底放样和取样速度慢、生产效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种送取样装置，包括：反应室，用于衬底的外延生长；真空室，包括真空腔，所述真空腔被抽真空至设定的真空度，所述真空室通过第一密封门和所述反应室连接；预热室，用于对石墨托盘上的衬底预热，所述预热室通过第二密封门和所述真空室连接；送样室，用于送取石墨托盘，所述送样室通过第三密封门和所述真空室连接；机械手，设置在所述真空室内，用于在所述送样室、所述预热室和所述反应室之间搬运石墨托盘。

在本实用新型的一具体实施例中，所述反应室包括反应壁和反应腔，所述反应腔由所述反应壁围成；所述反应室大致呈圆柱形，所述石墨托盘放置在所述反应腔的中心轴位置。

在本实用新型的一具体实施例中，所述预热室包括预热壁和预热腔，所述预热腔由所述预热壁围成；所述预热腔内设置有支架，所述支架底部设置有加热器，所述加热器用于对放置在所述支架上的所述石墨托盘上的衬底加热。

在本实用新型的一具体实施例中，所述支架包括相对设置的第一支架和第二支架，所述第一支架和所述第二支架均包括竖直部，两个所述竖直部相对的面上朝对方垂直延伸设置有水平部；所述水平部远离所述竖直部的一端向上垂直延伸设置有支撑部。

在本实用新型的一具体实施例中，每个所述竖直部上的所述水平部的数量有多个，多个所述水平部沿所述竖直部的延伸方向间隔设置。

在本实用新型的一具体实施例中，所述预热壁和所述第二密封门的内侧均设置有保温层。

在本实用新型的一具体实施例中，所述真空室包括真空壁，所述真空壁围成所述真空腔；所述真空室呈正多棱柱形，所述真空腔的中心位置设置有所述机械手，所述真空壁的几个侧面分别和所述反应室、所述预热室及所述送样室连接。

在本实用新型的一具体实施例中，所述真空室为正六棱柱形。

在本实用新型的一具体实施例中，所述真空室与所述反应室、所述预热室及所述送样室连接处分别共用一个墙壁。

本实用新型的有益之处在于：

区别于现有技术，应用本实用新型的技术方案，通过机械手将石墨托盘从送样室搬运至预热室内对石墨托盘上的衬底预热，然后再将石墨托盘从预热室搬运至反应室，从而降低了石墨托盘上的衬底的升温时间，同时减少了石墨托盘因急剧升温带来的开裂风险，提高了石墨托盘的使用寿命；衬底在反应室内完成外延生长后被初步降温，通过机械手将石墨托盘从反应室搬运至送样室，在送样室内对石墨托盘上的衬底进一步降温，从而降低了石墨托盘上的衬底的降温时间；整个送样和取样过程，采用机械手进行搬运，送样和取样的速度快、效率高且送样和取样过程平稳、不抖动，提高了生产效率。另外，衬底升温过程形变减小，提高了碳化硅薄膜质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型送取样装置的结构示意图；

图2是本实用新型送取样装置的预热室的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1-图2，本实用新型实施例提供一种送取样装置，包括：反应室10、预热室20、机械手30、真空室40和送样室50。反应室10用于衬底的外延生长。真空室40，包括真空腔42，真空腔42被抽真空至设定的真空度，真空室40通过第一密封门13和反应室10连接。预热室20用于对石墨托盘14上的衬底预热，预热室20通过第二密封门26和真空室40连接。送样室50用于送取石墨托盘14，送样室50通过第三密封门53和真空室40连接。机械手30设置在真空室40内，用于在送样室50、预热室20和反应室10之间搬运石墨托盘14。

应用本实施例的技术方案，通过机械手30将石墨托盘14从送样室50搬运至预热室20内对石墨托盘14上的衬底预热，然后再将石墨托盘14从预热室20搬运至反应室10，从而降低了石墨托盘14上的衬底的升温时间，同时减少了石墨托盘14因急剧升温带来的开裂风险，提高了石墨托盘14的使用寿命；衬底在反应室10内完成外延生长后被初步降温，通过机械手30将石墨托盘14从反应室10搬运至送样室50，在送样室50内对石墨托盘14上的衬底进一步降温，从而降低了石墨托盘14上的衬底的降温时间；整个送样和取样过程，采用机械手30进行搬运，送样和取样的速度快、效率高且送样和取样过程平稳、不抖动，提高了生产效率。另外，衬底升温过程形变减小，提高了碳化硅薄膜质量。

在一实施例中，反应室10包括反应壁11和反应腔12，反应腔12由反应壁11围成。反应室10大致呈圆柱形(反应腔12也大致呈圆柱形)，石墨托盘14放置在反应腔12的中心轴位置，在此位置对石墨托盘14上的衬底进行外延生长。反应壁11内具有冷却腔111，通过在冷却腔111内进出循环流动冷却液，可以带走热量，对反应腔12内的石墨托盘14上的衬底进行降温。反应壁11靠近真空室40的一侧设置有第一密封门13，第一密封门13可以和反应壁11相切设置。

在一实施例中，预热室20包括预热壁21和预热腔22，预热腔22由预热壁21围成。预热室20呈正方体或长方体(预热腔22也呈正方体或长方体)，预热腔22内设置有支架23，支架23底部设置有加热器24，加热器24用于对放置在支架23上的石墨托盘14上的衬底加热。预热壁21靠近真空室40的一侧设置有第二密封门26。

进一步地，支架23包括相对设置的第一支架和第二支架，第一支架和第二支架均包括竖直部231，两个竖直部231相对的面上朝对方垂直延伸设置有水平部232，两个水平部232在同一水平面上；水平部232远离竖直部231的一端向上垂直延伸设置有支撑部233，两个支撑部233的顶面在同一水平面上。通过在两个竖直部231相对的面上朝对方垂直延伸设置有水平部232，在水平部232远离竖直部231的一端向上垂直延伸设置有支撑部233，可以将石墨托盘14放置在两个支撑部233的顶端，由此，石墨托盘14不与水平部232接触贴合，便于机械手30对石墨托盘14进行抓取。

进一步地，每个竖直部231上的水平部232的数量有多个，多个水平部232沿竖直部231的延伸方向间隔设置，优选地，相邻两个水平部232之间的距离相等。由此，可以在支架23上放置多个石墨托盘14，石墨托盘14放置在相邻两个水平部232之间，由于相邻两个水平部232之间的距离相等，便于机械手30对石墨托盘14进行取放。

进一步地，预热壁21和第二密封门26的内侧设置有保温层25，保温层25可以为保温棉，用于防止热量散发，提高预热效率。

在一实施例中，送样室50包括送样壁51和送样腔52，送样腔52由送样壁51围成。送样室50呈正方体或长方体(送样腔52也呈正方体或长方体)，送样壁51靠近真空室40的一侧设置有第三密封门53，送样壁51远离真空室40的一侧设置有开关门54。可以通过开关门54将石墨托盘14放入送样室50或者从送样室50内取出石墨托盘14。

在一实施例中，真空室40包括真空壁41和真空腔42，真空腔42由真空壁41围成。真空室40呈正多棱柱形(真空腔42也呈正多棱柱形)，真空腔42的中心位置设置有机械手30，真空壁41的几个侧面分别和反应室10、预热室20及送样室50连接，从而使得机械手30到反应室10、预热室20及送样室50的距离相等，便于在反应室10、预热室20及送样室50之间搬运石墨托盘14。本实施例中，真空室40为正六棱柱形，在其他实施例中，真空室40也可以是正三棱柱形、正四棱柱形、正五棱柱形等。

进一步地，真空室40与反应室10、预热室20及送样室50连接处分别共用一个墙壁，可以节省成本。

本实用新型的工作流程如下：

将真空室40预先抽真空至设定范围。具体地，该设定范围可以为≤10-2pa，优选地，可以将真空室40预先抽真空至10-2pa。

将至少一个石墨托盘14放入送样室50，将送样室50抽真空至设定范围。具体地，可以打开送样室50的开关门54，将至少一个石墨托盘14放入送样室50，然后关闭开关门54，将送样室50抽真空至设定范围，该设定范围为≤10-2pa，使得送样室50与真空室40的真空度相等。

通过机械手30将送样室50内的石墨托盘14搬运至预热室20。具体地，打开第三密封门53和第二密封门26，机械手30逐个将送样室50内的石墨托盘14搬运至预热室20内，放置在支架23上。

将预热室20加热至第一设定温度。具体地，关闭第三密封门53和第二密封门26，预热室20内的加热器24将预热室20加热至第一设定温度，第一设定温度为600-1000℃，优选地，该第一设定温度为1000℃。

通过机械手30将预热室20内的石墨托盘14搬运至反应室10。具体地，打开第二密封门26和第一密封门13，机械手30逐个将预热室20内的石墨托盘14搬运至反应室10内，机械手30退回真空室40，完成送样。

反应室10进行外延生长，外延生长完成后，降温至第二设定温度。具体地，关闭第二密封门26和第一密封门13，反应室10对石墨托盘14上的衬底进行外延生长，外延生长完成后，反应室10降温至第二设定温度，第二设定温度≤800℃，优选地，该第二设定温度为800℃。

通过机械手30将反应室10内的石墨托盘14搬运至送样室50，送样室50降温至第三设定温度，从送样室50内取出石墨托盘14。具体地，打开第一密封门13和第三密封门53，机械手30逐个将反应室10内的石墨托盘14搬运至送样室50内，机械手30退回真空室40，关闭第一密封门13和第三密封门53，送样室50降温至第三设定温度，第三设定温度≤50℃，优选地，第三设定温度为50℃。等石墨托盘14降温至第三设定温度后，将送样室50充气至大气压强，打开关闭门54，取出石墨托盘14，完成取样。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。