分子束外延系统的进样装置的制作方法

本实用新型涉及电子元器件技术领域，特别涉及一种分子束外延系统的进样装置。

背景技术：

分子束外延(MBE)是在超高真空环境下，通过把热蒸发或裂解产生的原子或分子束投射到具有一定取向、一定温度的清洁衬底上而生成高质量晶体薄膜的外延生长技术。MBE设备对超高真空的要求极为严格，现有MBE装置一般都为三室型，包括进样室，预处理室和生长室，以保证设备生长室真空度和清洁度，但是在每次装样过程中，进样室都要与大气连通，衬底也会直接暴露在大气中。为此，我司采用一种新的MBE系统进样装置。在进样室前设计增加氮气(或惰性气体)气氛操作装置，使衬底在非大气环境中完成包装的拆除和装样过程，避免进样室与大气直接连通，也避免了衬底直接暴露在空气中；此外生长完毕后的外延片产品被取出MBE系统后，可在此装置中密封后再取出至大气环境，以避免产品沾染大气后对后续加工工艺产生不利影响。

现有MBE系统进样室打开后直接与大气相通，衬底装入进样室的过程中会直接暴露在空气中，进样室主要用于完成衬底的进样和低温除气，除气主要是去除衬底和样品托暴露于空气时吸附的水汽等。装样完成后，需要以100-200摄氏度烘烤衬底若干小时，此过程即为低温除气；等待进样室真空度低于5x10^-8Torr后，再将样品传入预处理室对衬底进行高温除气，然后传送进入生长室进行外延生长。

现有MBE系统进样室打开后直接与大气相通，衬底装入进样室的过程中会直接暴露在空气中，进样室主要用于完成衬底的进样和低温除气，除气主要是去除衬底和样品托暴露于空气时吸附的水汽等。装样完成后，需要以100-200摄氏度烘烤衬底若干小时，此过程即为低温除气；等待进样室真空度低于5x10-8Torr后，再将样品传入预处理室对衬底进行高温除气，然后传送进入生长室进行外延生长。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种分子束外延系统的进样装置，其能够使衬底进入MBE系统之前能够进行更快更彻底的环境调节，避免其受到杂质颗粒影响而产生表面缺陷。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种分子束外延系统的进样装置，包括与MBE进样室连接的操作室和设在所述操作室上的过渡舱；所述MBE进样室与所述操作室之间具有可开关的室门；所述操作室具有两个面向大气的操作口，所述操作口的内侧设有将操作室与大气隔开的手套，所述操作室上设有换气机构；所述过渡舱具有一个面向所述操作室内的内门和面向大气的外门，所述过渡舱上设有抽气机构。

具体的，所述换气机构包括首末端都朝向操作室的循环管、设于循环管上的循环风机和净化器以及位于循环管出口的颗粒过滤器。

进一步的，所述操作室内设有水含量探头和氧含量探头，所述循环风机的启停通过水含量探头和氧含量探头的检测结果决定。

进一步的，所述抽气机构包括真空泵以及连接真空泵及过渡舱的抽气管。

进一步的，所述抽气管分出一个连通所述操作室的支路，在所述抽气管的分支位置设有一个双向开关。

进一步的，所述循环管上设有一个面向大气的进气支管，所述进气支管上设有进气阀，所述循环管与抽气管之间设有支管，所述支管上设有泄气阀。

进一步的，所述操作室内设有气压计，所述泄气阀和所述进气阀的开关受气压计的检测结果影响。

采用上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：

本进样装置使衬底进样的过程中经过多个密闭空间，使衬底所处的环境达到干燥洁净无氧化的条件，保证衬底外延生长的质量优良。

附图说明

图1为实施例分子束外延系统的进样装置的示意图。

图中标记为：

1-进样室，2-进样室门，3-水含量探头，4-氧含量探头，5-气压计，6-操作室，7-操作口，8-内门，9-过渡舱，10-真空泵，11-外门，12-双向开关，13-泄气阀，14-循环风机，15-净化器，16-颗粒过滤器，17-进气阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：

如图1所示，一种分子束外延系统的进样装置，包括与MBE进样室1连接的操作室6和设在操作室6上的过渡舱；MBE进样室1与操作室6之间具有可开关的室门2；操作室6具有两个面向大气的操作口7，操作口7的内侧设有将操作室6与大气隔开的手套，操作室6上设有换气机构；过渡舱9具有一个面向操作室6内的内门8和面向大气的外门11，过渡舱9上设有抽气机构。操作室6为MBE进样室1的入口处附加的一个密闭舱室，构成该装置的主体部分，内部充满约1个大气压的惰性气体，其舱壁上的操作口7连接手套后，人员可通过手套在操作室内进行操作。外门11、内门8、室门2保持常闭状态，换气机构会让操作室6内变成一个与大气完全隔开的惰性气体环境。操作时首先将密封包装的分子束外延衬底从外门11送入过渡舱9中，关闭外门11，抽气机构将过渡舱9内的空气抽空；然后打开内门8，操作人员利用操作口7上的手套剥开衬底的密封包装，然后打开室门2，将衬底转移入MBE进样室1，然后关闭室门2，完成进样。在整个进样操作中，衬底和进样室内部都未接触到大气，全程处于低颗粒度的无水无氧惰性气体环境中，避免水氧和杂质颗粒沾染衬底表面，避免水汽吸附在进样室内壁后需要较长时间的抽真空和低温除气过程来达到较高的真空度。衬底每进入一个密闭空间就进行一次空气处理，使衬底所处的环境达到干燥洁净无氧化的条件，保证衬底外延生长的质量优良。

如图1所示，换气机构包括首末端都朝向操作室6的循环管、设于循环管上的循环风机14和净化器15以及位于循环管出口的颗粒过滤器16。净化器15、循环风机14、颗粒过滤器16及其相关管路连接操作室6构成了一个气体内循环，其作用在于不断地过滤操作室6内的气体，滤除杂质颗粒、水和氧气。

如图1所示，抽气机构包括真空泵10以及连接真空泵10及过渡舱6的抽气管；抽气管分出一个连通操作室6的支路，在抽气管的分支位置设有一个双向开关12。过渡舱9、双向开关12、真空泵10及其相关管路可实现循环冲/抽过渡舱内气体的功能，通过过渡舱与大气连接的过渡舱外门11放入物品后，将过渡舱内气体循环置换为手套箱内的惰性气体，再打开过渡舱内门8将过渡舱内物品转移至操作室6内部。

如图1所示，循环管上设有一个面向大气的进气支管，进气支管上设有进气阀17，循环管与抽气管之间设有支管，支管上设有泄气阀13。首次使用该装置，需要先建立操作室6内的无水无氧惰性气体环境：循环交替开闭泄气阀13与进气阀17以执行换气操作，操作室6内的空气将被逐渐替换为惰性气体，水氧含量在此过程中会不断下降。

如图1所示，操作室6内设有气压计5，泄气阀13和进气阀17的开关受气压计5的检测结果影响。气压计5与泄气阀13、进气阀17相关联，根据操作室内气压的大小，自动调节泄气阀13和进气阀17的开闭。当压力低于设定值时打开进气阀17，通入高纯惰性气体增大操作室内压力；当压力高于设定值时打开泄气阀13，通过真空泵10来抽走部分气体以减小操作室内的压力。

如图1所示，操作室内设有水含量探头3和氧含量探头4，循环风机14的启停通过水含量探头3和氧含量探头4的检测结果决定。水含量探头3及氧含量探头4用于监控操作室6内的水氧含量。当水含量及氧含量都低于100ppm时，停止上述换气操作，再开启循环风机14，操作室6内的气体循环流经净化器15，气体中的水氧将被净化器15吸附，这样操作室6内的水氧含量将进一步降低至1ppm以下，即实现无水无氧的惰性气体环境。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。