专利名称：一种混生气体生成设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属有机化学气相淀积(Metal-organic Chemical VaporDeposition, MOCVD)装置，尤其是涉及MOCVD装置中所使用的手套箱，具体地，涉及到所述手套箱中所使用的混生气体的生成设备。
技术背景 在半导体设备的制造过程中，通常需要使用一定的エ艺程序来在固体衬底上形成薄膜层。沉积了薄膜层的衬底广泛使用于微处理器、光电器件、通讯设备以及其他的ー些装置。用于在固体衬底上沉积薄膜层的エ艺对于半导体エ业尤为重要。在这样的过程中，MOCVD是比较常用的做法，其可以保持获得均匀薄膜并容易控制薄膜的組成。在MOCVDエ艺中，通常都需要一个手套箱，该手套箱内充满混生气体并通过混生气体使得被处理产品处于无氧状态下。优选地该混生气体为惰性气体，例如可以是H2与N2的混合物，且优选地H2的比例在59TlO%之间。例如，在用于制备有机/无机薄膜的有机分子束沉积设备(中国专利申请号200610080612. I)中提及了一个手套箱的例子。通常,这样的混生气体存储在ー个容器中,例如存储在一个气罐(gas tank)中，即预先根据所需要的比例将混生气体混合好，然后装在ー个密闭的气罐中进行存储、运输，并使用于MOCVDエ艺中。这种方式的好处在于混生气体是预先调配好的，不需要在现场对混生气体进行调配，从而避免了调配的难度。而其弊端在于需要经常更换气罐，成本相对较高且使用起来不方便。在现有技术中，还存在另外ー种生成混生气体的方式，即通过两个通道分别输入H2与N2,并通过对H2与N2的比例的控制来生成合适的混生气体。通常，会采用ー个MFC(Mass Flow Controller,质量流量控制器)来控制不同通道内气体比例。这种方案的好处在于可以现场调配混生气体，并可以根据不同需求调配不同混合比例的混生气体，例如通常混合比例的精度可以控制在±1%之内；但其弊端在干，MFC的价格比较昂贵而且必须有一个控制回路来控制混合气体的比例。因此，有必要提供ー种即方便使用又成本低廉的混生气体生成设备。
发明内容针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是通过机械结构的组合来提供ー种混生气体生成设备。根据本实用新型的ー个方面，提供ー种混生气体生成设备，其用于控制至少第一气体源与第二气体源进行混合，其至少包括第一通道，其用于输入第一气体源；第二通道，其用于输入第二气体源；所述第一通道与第二通道作为输入通道均与作为输出通道的第三通道相连接，所述第一气体源与第二气体源通过所述第三通道混合为第三气体后输出；其特征在干，所述第一通道上设置有第一流量控制装置且所述第二通道上设置有第二流量控制装置使得在第三通道混合后的混生气体具有设定的比例，所述第一流量控制装置包括串联的第一压カ调节器和第一限流装置，第二流量控制装置包括串联的第二压カ调节器和第二限流装置。优选地，所述第一限流装置和第二限流装置被设置为上游压カ大于下游压カ的2倍。优选地,所述第一压カ调节器(Pressure Regulator, RG)用于调节所述第一通道内气体压力。优选地，所述第二压カ调节器用于调节所述第二通道内气体压力。 优选地，所述第一通道上还设置有第一阀门，该第一阀门用于控制所述第一通道的开放或关闭。优选地，所述第二通道上还设置有第二阀门，该第二阀门用于控制所述第二通道的开放或关闭。优选地，所述第一通道、第二通道以及第三通道上还选择性地设置压力測量装置，所述压カ測量装置用于测量对应通道内所流过气体的压力。优选地，所述压カ測量装置为压カ表头，所述压カ表头显示对应通道内所流过气体的压力。优选地，所述混生气体生成设备混合的第一气源为H2、第二气源为N2，其中H2气体占总气体流量的5%-10%。优选地，所述混生气体生成设备的输出端连接MOCVD设备手套箱。优选地，所述第三通道上还设置第三压カ调节器，其用于调节通过所述第三通道的所述气体的压力。本实用新型通过对气体输入通道进行设置，合理地调配不同的装置来控制气体输入通道，使得所述气体输出通道的压カ可以被根据手套箱或其他输出端所需要的压カ而设置。同吋，由于本混生气体生成设备并没有使用质量流量控制器(MFC)等价格较高的装置，所以成本与使用了质量流量控制器(MFC)的混生气体设备相比较，在可以实现同样效果的同时成本更低、更容易推广。
通过阅读參照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显图I示出根据本实用新型的第一实施例的，混生气体生成设备的结构示意图；图2示出根据本实用新型的第二实施例的，混生气体生成设备的结构示意图；以及图3示出根据本实用新型的第三实施例的，混生气体生成设备的结构示意图。
具体实施方式
图I示出根据本实用新型的第一实施例的，混生气体生成设备的结构示意图。本领域技术人员理解，为了向输出端提供惰性混合气体，本发明所提供的混生气体生成设备的第三通道53与所述输出端I连接，而相应地，所述第三通道53远离所述输出端I的另ー端与至少两个气体输入通道相连接。具体地，在本实施例中，所述气体输入通道为第一通道51以及第二 通道52。进ー步地，所述第一通道51上设置有ー个第一限流装置61，相应地，所述第二通道52上设置有ー个第二限流装置62，所述第一限流装置61和第二限流装置62可以是ー个限流孔。同时，所述第一限流装置61的上游设置有ー个第一压カ调节器(PressureRegulator, RG) 21，相应地，所述第二限流装置62的上游设置有ー个第二压カ调节器(Pressure Regulator, RG) 22。更具体地，所述第一限流装置61与所述第二限流装置62优选地均为ー个限流孔，其大小被调整为与所述两个通道内所需要流过的气体的压カ相适应。关于限流孔(orifice)的设置至少可以參考《エ艺系统工程设计技术规定(HG/T 20570-95 )来实现，例如以现有技术的限流孔板来实现，在此不予赘述。限流孔具有ー个基本特性，当限流孔上游的压力大于下游压カ2倍以上时，流过限流孔的流量只与上游的压力成正比关系，而与下游压カ无关。进ー步地,所述第一压カ调节器(Pressure Regulator,RG)21,其用于调节通过所述第一通道51的所述第一气体源的气压。相应地，所述第二通道52上设置有第二压カ调节器(Pressure Regulator, RG) 22,其用于调节通过所述第二通道52的所述第二气体源的气压。本领域技术人员理解，经过两个压カ调节器的调节，所述第一通道51内的气体的压カ得到ー个固定的标准，相应地，所述第二通道52内的气体的压カ得到另ー个固定的标准。进ー步地，本领域技术人员理解，在所述第三通道53内的混合气体的压カ需要改变吋，可以改变所述压カ调节器21和/或压カ调节器22的压力，从而使得所述第一通道51内的气体的压カ被改变至ー个新的压力，相应地所述第二通道52内的气体的压カ被改变至另ー个新的压力。本领域技术人员理解，在由于上述第一限流装置61以及第二限流装置62的作用，在所述限流装置上游压カ大于下游压カ2倍时，下游压カ就可以被稳定、准确地控制，进而使得所述第三通道53内的混合气体的压カ被调整到所需要的改变后的压力，在此不予赘述。进ー步地，本领域技术人员理解，对所述第一压カ调节器21与第二压カ调节器22的调节、设置至少可以參考现有技术实现，例如至少可以參考《石化工业过程控制器的设计与应用》(罗真编著，石油エ业出版社，出版时间2008年5月I日，ISBN:9787502164515)，在此不予赘述。更进一歩地，本领域技术人员理解，在图I所示实施例中，所述第一压カ调节器21与所述第二压カ调节器22分别控制所述第一通道51、第二通道52内的气压。所述第一压力调节器21与所述第二压カ调节器22分别串联第一限流装置61、第二限流装置62。优选地，本领域技术人员理解，在本实施例中，所述第一压カ调节器21与所述第一限流装置61构成第一流量控制装置，相应地，所述第二压カ调节器22与所述第二限流装置62构成第二流量控制装置，在此不予赘述。进一歩地，本领域技术人员理解，在第一限流装置61、第二限流装置62是限流孔的实施例下，通过所述第一压カ调节器21与所述第二压カ调节器22的气体压力可以控制通过所述下游气体的流量，例如优选地，调节所述第一通道51内以及第二通道52内的气体压力使得其大于所述第三通道53内气体压力的2倍，在这样情况下，通过所述第三通道53内气体流量仅仅与所述第一通道内51以及第二通道52 (即上游)内的气体压カ有关，而与所述第三通道53内气体压力无关。从而即使第三通道53内气体压力出现变化，也不会影响通过第三通道53内气体的流量。只要控制第一通道51和第二通道52内的气压比例就可以在两个通道内获得具有稳定流量比例的气体，从而保证对本实用新型所提供的混生气体生成设备所输出气体混合比例的稳定性。相对于现有技术直接采购混合完成的气体或者用气体流量控制器(MFC)来精确控制流量以获得混合气体成本要低廉的多。本领域技术人员參考本实用新型内容可以实现这样的第一限流装置61、第二限流装置62或第三限流装置63的配置，在此不予赘述。更进一歩地，在所述第一通道51上还包括一个压カ測量装置31，其用于测量对应通道内所流过气体的压力，以保证所述第一通道51内的压カ符合预期设置。优选地，所述压カ测量装置31设置在所述第一压カ调节器21与所述第一限流装置61之间，更优选地，所述压カ測量装置31为ー个压カ表头，所述压カ表头显示对应通道内所流过气体的压力，本领域技术人员理解，实际上该压カ表头同时完成对所述第一通道51内气体的压カ的测量与显示，在此不予赘述。类似地，所述第二通道52上还包括一个压カ測量装置32，在此不予赘述。进ー步地，本领域技术人员理解，所述压カ表头至少可以參考《压カ表标度及分划(JB/T 5528-1991 )或者《膜片压カ表(JB/T5491—19991)》或者《数字压カ表(JB/T7392—1994)》来实现，或者可以也可以參考西安エ业自动化仪表研究所研制或生产的相关设备实现，在此不予赘述。在上述图I所示实施例的一个变化例中，所述压カ測量装置可以被省略，此时，则在对所述压カ调节器21、22进行设置后，没有进ー步地对第一通道51以及第二通道52内的压カ进行反馈，这并不影响本实用新型内容的实质，在此不予赘述。根据图I所示实施例，更具体地，在本实施例中，所述输出端I为手套箱，更为具体地，该手套箱为MOCVD设备的一部分，其用于保证经MOCVD设备处理的产品处于无氧状态下。而在ー个变化例中，所述输出端I也可以是其他需要混合气体的装置，在此不予赘述。參考图I所示实施例，更具体地，在图I的一个变化例中，所述第一通道51与所述第二通道52上分别设有ー个第一阀门41与第二阀门42，更为具体地，所述第一阀门41设置在所述第一压カ调节器21的上游，其可以控制所述第一通道51的开放或关闭，即此时所述第一通道51内的气体从所述第一通道51进入后依次经过所述第一阀门41、第一压カ调节器21、压カ测量装置31、第一限流装置61后才进入所述第三通道53，而相应地，所述第ニ阀门42设置在所述第二压カ调节器22的上游，其可以控制所述第二通道52的开放或关闭，即所述第二通道52内的气体从所述第二通道52进入后依次经过所述第二阀门42、第二压カ调节器22、压カ测量装置32、第二限流装置62后才进入所述第三通道53，在此不予赘述。图2示出根据本实用新型的第二实施例的，混生气体生成设备的结构示意图。图2所示实施例可以被理解为图I所示实施例的一个变化例。具体地，在本实施例中，所述第三通道53上设置有ー个第三压カ调节器23，其用于调节所述第三通道53的所述混合气体的压力。关于第三压カ调节23的设置以及使用方式可以參考图I所示实施例对于所述第ー压カ调节器21与所述第二压カ调节器22的描述，在此不予赘述。进ー步地，在图2所示实施例中，与上述图I相类似，在所述第三通道53上还进ー步地设置一个压カ測量装置33，用于测量所述第三通道53内所流过气体的压力。且优选地，所述压カ測量装置33为压カ表头。本领域技术人员可以參考上述图I对压カ測量装置、31、32的描述实现所述压カ測量装置33，在此不予赘述。图3示出根据本实用新型的第三实施例的，混生气体生成设备的结构示意图。图3可以被理解为所述图I、图2所示实施例的一个变化例。具体地，在本实施例中，所述第一通道51上设置有所述第一阀门41，所述第一阀门41的作用在于必要时使得所述第一通道51密闭，优选地，在不需要所述第一通道51内流入第一气体时，则可以设置所述第一阀门41为关闭状态。进ー步地优选地，所述第一阀 门41可以为单向阀门，以保证第三通道53内的混合气体不会回流，在此不予赘述。类似地，所述第二阀门42的作用与第三阀门43的作用类似，在此不予赘述。參考上述图I、图2以及图3，本领域技术人员理解，优选地，所述混生气体生成设备混合的第一气源为H2、第二气源为N2，其中H2气体占总气体流量的5%-10%，在此不予赘述。以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
权利要求1.ー种混生气体生成设备，其用于控制至少第一气体源与第二气体源进行混合，其特征在于，至少包括 第一通道,其用于输入第一气体源； 第二通道，其用于输入第二气体源； 所述第一通道与第二通道作为输入通道均与作为输出通道的第三通道相连接，所述第一气体源与第二气体源通过所述第三通道混合为第三气体后输出； 其特征在于，所述第一通道上设置有第一流量控制装置且所述第二通道上设置有第二流量控制装置使得在第三通道混合后的混生气体具有设定的比例，所述第一流量控制装置包括串联的第一压カ调节器和第一限流装置，第二流量控制装置包括串联的第二压カ调节器和第二限流装置。
2.根据权利要求I所述的混生气体生成设备，其特征在于，所述第一限流装置和第二限流装置被设置为上游压カ大于下游压カ的2倍。
3.根据权利要求I或2所述的混生气体生成设备，其特征在于，所述第一通道上还设置有第一阀门，该第一阀门用于控制所述第一通道的开放或关闭。
4.根据权利要求3所述的混生气体生成设备，其特征在于，所述第二通道上还设置有第二阀门，该第二阀门用于控制所述第二通道的开放或关闭。
5.根据权利要求I或2或4所述的混生气体生成设备，其特征在于，所述第一通道、第二通道以及第三通道上还选择性地设置压力測量装置，所述压カ測量装置用于测量对应通道内所流过气体的压力。
6.根据权利要求5所述的混生气体生成设备，其特征在干，所述压カ測量装置为压カ表头，所述压カ表头显示对应通道内所流过气体的压力。
7.根据权利要求3所述的混生气体生成设备，其特征在于，所述第一通道、第二通道以及第三通道上还选择性地设置压力測量装置，所述压カ測量装置用于测量对应通道内所流过气体的压力。
8.根据权利要求I或2或4或6或7所述的混生气体生成设备，其特征在于，所述混生气体生成设备混合的第一气源为H2、第二气源为N2,其中H2气体占总气体流量的5%-10%。
9.根据权利要求I或2或4或6或7所述的混生气体生成设备，其特征在于，所述混生气体生成设备的输出端连接MOCVD设备手套箱。
10.根据权利要求I或2或4或6或7所述的混生气体生成设备，其特征在于，所述第三通道上还设置第三压カ调节器，其用于调节通过所述第三通道的所述气体的压力。
专利摘要本实用新型提供一种混生气体生成设备，包括第一通道，其用于输入第一气体源；第二通道，其用于输入第二气体源；所述第一通道与第二通道作为输入通道均与作为输出通道的第三通道相连接，所述第一气体源与第二气体源通过所述第三通道混合为第三气体后输出；其特征在于，所述第一通道上设置有第一限装置，所述第一限流装置可以被调整为与所述第一通道内所需要流过的第一气体源的压力相适应；所述第二通道上设置有第二限流装置，所述第二限流装置可以被调整为与所述第二通道内所需要流过的第二气体源的压力相适应。本实用新型使得气体输出通道的压力可根据手套箱或其他输出端所需要的压力而设置。与现有设备相比较，可实现同样效果且成本低。
文档编号G05D11/02GK202387382SQ20112052691
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者魏强 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司