专利名称：一种新型mocvd设备主泵后尾气管路结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型MOCVD设备主泵后尾气管路结构，属于半导体设备制造技术领域。
背景技术：
金属有机物化学气相沉积(MetalOrganic Chemical Vapour Deposition,简称MOCVD)设备是目前世界范围内进行所有半导体化合物生长的成熟技术。MOCVD设备大致由六大系统组成:气体输运系统、源供给系统、反应室和加热系统、尾气处理系统、安全控制系统、计算机控制系统。在AsP (砷磷)系材料领域，MOCVD设备广泛用于红黄光发光二极管、激光二极管以及薄膜太阳能电池的研发制备和大规模量产中。目前AsP系MOCVD设备主要采用低压生长，设备密封性良好，相对于常压MOCVD生长方式来说，优势比较明显:1.由于气体流速过快，使外延片表面的扩散边界层和温度边界层厚度减少，降低了前反应和均相反应几率。2.反应副产品短时间内会离开反应室生长区，提高了材料质量。由于低压MOCVD是非衡态生长技术，依赖于主泵的抽力，所有III族和V族化合物在反应室加热区内产生反应，产生的生长副产物离开反应室流向下游尾气管路中。这些副产物在真空管道中冷却为粉尘或颗粒，堵塞阀门或者管道。因此在MOCVD设计过程中均在主泵前安装As/PH3 Filter (As/P过滤器)对生长副产物进行拦截过滤并进行周期性更换。这样的设计大大提高了设备利用率，利于进行规模化量产以降低成本。以AIXTR0N为代表的35 X 2 "系列行星式MOCVD是目前全球市场上应用较广泛的MOCVD设备。由于MOCVD设备进行量产> 30片/炉时，其产生的经济效益及成本控制均处于最佳的状态，并且AIXTR0N35 X 2 "系列MOCVD设备生长出的产品均匀性好，成本控制能力较高，也是目前国内红黄光发光二极管及太阳能电池的主产设备。但是由于此类机型在尾气管路设计上存在一定的缺陷，导致主泵后尾气管路维护过于频繁限制了其进行大规模量产的潜力。如图1所示，现有AIXTR0N35X2"系列行星式MOCVD设备的尾气管路结构，自左向右依次包括反应室2、大球阀6、As/P过滤器7、压力控制阀8、主泵10、氮气稀释系统
11、尾气处理系统12。在进行材料生长时，反应废气在主泵10的抽力作用下从反应室2进入尾气管路，和排空气体通过排空阀3 —起经过大球阀6进入As/P过滤器7进行尾气过滤，尾气通过打开的压力控制阀8通过主泵10经过与气体放空线I连接的三通法兰19直接进入尾气处理系统12进行处理后排入大气。(注:在材料生长过程中尾气管路系统的25mbar单向阀4、70mbar单向阀5与主泵旁路阀9处于关闭状态,尾气不通过。)在利用AIXTR0N35X2"系列行星式MOCVD设备大规模量产过程中，反应室内由于材料的不断生长并累加导致石墨托盘上的Coating(生长材料覆盖物)厚度增加，在达到50 60个炉次时，行星石墨托盘需要通过强酸气体(如H2S04、HC1、HN03)在反应室加热区内对石墨托盘进行腐蚀以达到重复利用的目的。但是由于Coating量的不断增大，普通的单芯As阱+P阱的过滤模式无法满足腐蚀要求。大量腐蚀物在经过单芯As阱+P阱少量过滤后在主泵的抽力作用下，进入泵后尾气管路。由于远离反应室温度落差过大，大部分生长副产物凝固在主泵后的尾气管路内影响排气。堵塞过于严重的话，设备主泵排气不畅出现骤停现象影响主泵的寿命，并且尾气管路拆洗时间不低于两天，严重影响设备的生产工作。相对于图1所示的管路图，在主泵后加装磷阱用来过滤生长及腐蚀过程中产生的副产物以减少设备维护时间、发掘设备的潜在产能成为重中之重，如图2所示。但是由于MOCVD对尾气管路密封性要求较高，并且磷阱需要特别订制，因此目前大多数厂家针对此类机型仍然采用单芯As阱+P阱的方式进行小规模生长。中国专利文件CN102174690A公开了一种MOCVD石墨盘清洁装置，此专利是利用腐蚀性的气体与载气在高温环境下与石墨盘表面沉积物充分反应，反应残留物通过泵随载气一起排出真空反应室，进入尾气处理装置进行净化处理，以达到清理效果的方案。其技术方案是一种独立于MOCVD设备的装置，但由于MOCVD设备对于水和氧气的要求极高，我们一直避免类似上述方案中将石墨件从MOCVD中取出来进行处理。而本实用新型完全利用MOCVD设备进行改装，避免了 MOCVD器件与水、氧气的接触。此外这种MOCVD石墨盘清洁装置利用腐蚀性的气体与载气在高温环境下与石墨盘表面沉积物反应，由于过程中尾气及沉积物较多，极易发生尾气处理装置的堵塞，相比之下，本实用新型的改进将大大减小尾气管路堵塞的概率，并且为设备维护提供了预警手段。
发明内容针对现有AIXTR0N35X2"系列行星式MOCVD设备尾气管路结构存在的不足，本实用新型提供一种能够减小尾气管路堵塞概率的MOCVD设备主泵后尾气管路结构。本实用新型的MOCVD设备主泵后尾气管路结构，如图2所示，从左向右顺着管路方向依次包括主泵、压差表、球阀a、磷阱、球阀b、球阀c和尾气处理系统；主泵上方设置有气体入口，主泵后方通过三通法兰将泵后截止阀、压差表和球阀a连接，球阀a又通过波纹管与磷阱连接，磷阱上方分别设置有进水口和出水口，磷阱下方通过弯头依次与球阀b、球阀c连接，球阀c后方再通过三通法兰将放空线和尾气处理系统连接。所述磷阱进气口与泵后截止阀后的三通法兰的出口调整在同一垂直方向上；所述磷阱安装在泵后截止阀与尾气处理系统之间；所述压差表安装在泵后截止阀与磷阱之间；所述磷阱上方分别设置有进水口和出水口。本实用新型通过在AIXTR0N35X2"系列行星式MOCVD设备主泵后方安装压差表、磷阱等附件，同时在磷阱的进水口和出水口都外接循环水进行冷却，使反应后的磷化物能够在磷阱处凝结，以保证对反应废气的冷却过滤，防止生长材料进入下游堵塞管路，保证了设备的正常运行，使尾气管路维护周期由原来的3个月延长到1.5至2年，大大提高了设备利用率。另外，由于安装了压差表，我们可以通过压力的值来判断磷阱是否堵塞，为设备周期性维护提供了预警手段，为AIXTR0N35X2"系列MOCVD进行大规模量产提供了可能性。
图1:现有AIXTR0N35 X 2 "系列行星式MOCVD设备尾气管路结构平面图。图2:本实用新型改进的MOCVD设备主泵后尾气管路结构平面图。[0019]图3:压差表及其附件局部放大图。图中，1、放空线；2、反应室；3、排空阀；4、25mbar单向阀;5、70mbar单向阀;6、大球阀；7、As/P过滤器；8、压力控制阀；9、王栗芳路阀；10、王栗；11、氣气稀释系统；12、尾气处理系统；13、气体入口 ；14、磷阱进气口 ；15、压差表；16、进水口 ；17、出水口 ；18、磷阱；19、三通法兰；20、泵后截止阀；21、弯头；22、波纹管；a、球阀a ;b、球阀b ;c、球阀C。
具体实施方式
实施例如图2所示，本实用新型的MOCVD设备主泵后尾气管路结构，从左向右顺着管路方向依次包括主泵10、压差表15、球阀a、磷阱18、球阀b、球阀C和尾气处理系统12 ;主泵10上方设置有气体入口 13，主泵10后方通过三通法兰19将泵后截止阀20、压差表15和球阀a连接，球阀a又通过波纹管22与磷阱18连接，磷阱18上方分别设置有进水口 16和出水口 17，磷阱18下方通过弯头21依次与球阀b、球阀c连接，球阀c之后再通过三通法兰19将放空线I和尾气处理系统12连接。在利用本实用新型改进的MOCVD主泵后尾气管路结构的MOCVD设备进行材料生长时，反应废气在主泵10的抽力作用下从反应室2进入尾气管路，和排空气体通过排空阀3一起经过大球阀6进入As/P过滤器7进行尾气过滤，尾气通过打开的压力控制阀8之后再经过主泵10、球阀a进入磷阱18，由于磷阱18的进水口 16和出水口 17都外接循环水来进行冷却，使得反应后的磷化物能够在磷阱18处凝结，这样就防止了生长材料进入下游堵塞管路，最后尾气再通过球阀b、球阀c和与放空线I连接的三通法兰19直接进入尾气处理系统12进行处理后排入大气。此外，在泵后截止阀与磷阱之间安装了压差表，其作用是我们可以通过压力的值，即压力达到某一范围时，来判断磷阱是否堵塞，这就为设备周期性维护提供了预警手段。
权利要求1.一种新型MOCVD设备主泵后尾气管路结构，其特征在于，从左向右顺着管路方向依次包括主泵、压差表、球阀(a)、磷阱、球阀(b)、球阀(C)和尾气处理系统；主泵上方设置有气体入口，主泵后方通过三通法兰将泵后截止阀、压差表和球阀(a)连接，球阀(a)又通过波纹管与磷阱连接，磷阱上方分别设置有进水口和出水口，磷阱下方通过弯头依次与球阀(b)、球阀(C)连接，球阀(C)后方再通过三通法兰将放空线和尾气处理系统连接。
2.如权利要求1中所述的一种新型MOCVD设备主泵后尾气管路结构，其特征在于，所述磷阱进气口与泵后截止阀后的三通法兰的出口调整在同一垂直方向上。
3.如权利要求1中所述的一种新型MOCVD设备主泵后尾气管路结构，其特征在于，所述磷阱安装在泵后截止阀与尾气处理系统之间。
4.如权利要求1中所述的一种新型MOCVD设备主泵后尾气管路结构，其特征在于，所述压差表安装在泵后截止阀与磷阱之间。
5.如权利要求1中所述的一种新型MOCVD设备主泵后尾气管路结构，其特征在于，所述磷阱上方分别设置有进水口和出水口。
专利摘要本实用新型提供一种新型MOCVD设备主泵后尾气管路结构，从左向右顺着管路方向依次包括主泵、压差表、球阀a、磷阱、球阀b、球阀c和尾气处理系统；主泵上方设置有气体入口，主泵后方通过三通法兰将泵后截止阀、压差表和球阀a连接，球阀a又通过波纹管与磷阱连接，磷阱上方分别设置有进水口和出水口，磷阱下方通过弯头依次与球阀b、球阀c连接，球阀c后方再通过三通法兰将放空线和尾气处理系统连接。本实用新型的尾气管路结构能进一步过滤生长及腐蚀过程中产生的副产物，大大减小尾气管路堵塞的概率，并实现了对主泵后压力的实时监控，为MOCVD设备的维护提供了预警手段。
文档编号C23C16/44GK202968690SQ20122065557
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者张雨, 于军, 吴德华, 张新, 夏伟 申请人:山东华光光电子有限公司