一种喷淋头清洁装置及清洁方法

本发明涉及金属有机化合物化学气相沉积，具体涉及一种喷淋头清洁装置及清洁方法。

背景技术：

1、高稳定性的材料生长系统是制备材料的重要基础和前提条件。近年来，随着化学气相沉积技术的逐渐成熟，(金属-有机)气相源生长设备已经成为制备二维材料和gaas/gan等第二/三代半导体材料的重要手段。然而，源材料在反应过程产生的中间产物及目标材料不可避免吸附在生长系统反应炉内部，尤其是源材料供给的顶盖喷淋头，对连续生长其它种类材料形成杂质污染。

2、基于此，现有材料生长系统仍主要用于同类源体系的材料制备，多种类材料的连续生长不可共用一个反应炉室。即便对于同类源体系的材料制备，由于副产物颗粒或涂层的吸附，喷淋头在长时间使用后也容易出现进气孔堵塞；通常需要定期将反应炉开启，手动对喷淋头进行通孔等清洁处理。此外，如不进行及时的清腔处理，顶盖喷淋头吸附的颗粒将掉落在衬底表面，形成“掉灰”现象，导致外延材料的均匀性受到影响。

3、目前，对于现有反应炉喷淋头的清洁装置，尽管能够对喷淋头进行清洁，但在清洁过程中所清理的物料杂质容易掉落至反应炉的衬底，导致衬底受到污染的问题。

4、有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种喷淋头清洁装置，来解决上述清洁装置在清洁过程中所清理的物料杂质容易掉落，导致衬底受到污染的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明公开了一种喷淋头清洁装置，用于对反应炉内部的喷淋头进行清洁，所述喷淋头位于所述反应炉内的顶部，所述清洁装置包括：

4、激光烧蚀组件，设置于所述反应炉，所述激光烧蚀组件包括输出单元，所述输出单元位于所述反应炉内部，且朝向所述喷淋头，用于去除所述喷淋头上的二硫化钼涂层；

5、加热组件，与所述喷淋头连接，且设置于所述喷淋头上方，可对所述喷淋头加热；

6、隔断组件，所述隔断组件包括设置于所述反应炉一侧的隔断插板，所述隔断插板可移动插入所述反应炉内部，将所述反应炉分隔为两部分，以及移动从所述反应炉内移出。

7、作为所述喷淋头清洁装置的一种改进，所述输出单元包括激光器、转轴和伺服电机，所述转轴可转动安装于所述反应炉内壁，所述激光器设置于所述转轴一端，所述转轴另一端与所述伺服电机之间设置有齿轮组，所述伺服电机与所述转轴之间通过所述齿轮组传动连接，进而驱动所述激光器旋转。

8、作为所述喷淋头清洁装置的一种改进，所述输出单元还包括遮盖，所述遮盖将所述伺服电机、所述齿轮组以及至少部分所述转轴包覆，所述激光器位于所述遮盖外侧。

9、作为所述喷淋头清洁装置的一种改进，所述激光烧蚀组件包括激励单元和电控单元，所述激励单元作为激光源与所述输出单元连接，所述电控单元与所述激励单元以及所述输出单元之间均为电性连接，用于控制所述激励单元朝所述输出单元供能进而输出激光，且所述激励单元和所述电控单元均设置于所述反应炉外部。

10、作为所述喷淋头清洁装置的一种改进，所述加热组件包括加热器、温控单元和导热条，所述导热条两端分别与所述加热器及所述喷淋头连接，所述温控单元与所述加热器电性连接，所述加热器对所述导热条进行加热，进而将所述喷淋头升温至预设温度。

11、作为所述喷淋头清洁装置的一种改进，所述隔断组件还包括：

12、容置壳，具有一端敞口的腔室，所述容置壳设置有与腔室连通的抽气管及进气管；

13、盖板，与所述容置壳盖合设置，将所述腔室的敞口封闭密封；

14、插板阀，设置于所述腔室靠近所述反应炉的一侧，所述插板阀可开启将所述腔室与所述反应炉内连通，以及关闭将所述腔室与所述反应炉分隔；

15、直线驱动器，设置于所述腔室内，且与所述隔断插板连接，所述隔断插板在所述腔室内滑动，所述直线驱动器可运作驱动所述隔断插板穿过所述插板阀插入所述反应炉内。

16、作为所述喷淋头清洁装置的一种改进，所述直线驱动器包括驱动电机、传动齿轮和齿条，所述齿条设置于所述隔断插板上，所述传动齿轮转动设置于所述容置壳内，且与所述齿条相互啮合，所述驱动电机与所述传动齿轮传动连接。

17、第二方面，一种清洁方法，使用上述的喷淋头清洁装置，所述清洁方法步骤如下：

18、步骤一、首先，启动所述隔断组件，所述隔断组件运作与所述反应炉相通，并驱动所述隔断插板插入所述反应炉内部，使所述反应炉内上部的所述喷淋头与所述反应炉下部分隔；

19、步骤二、随后启动所述激光烧蚀组件，所述激光烧蚀组件运作通过射出激光扫描所述反应炉上部的所述喷淋头，清理所述喷淋头上的二硫化钼涂层及大颗粒中间产物；

20、步骤三、再启动所述加热组件，所述加热组件运作对所述喷淋头进行加热升温，分解所述喷淋头上吸附的钼/硫小分子；

21、步骤四、清洁过程中所掉落的物料杂质以及小分子污染物均由所述隔断插板承接，控制所述隔断组件运作驱动所述隔断插板从所述反应炉内移出，最后将所述隔断插板上的物料杂质以及小分子污染物排出即可。

22、作为所述清洁方法的一种改进，在所述步骤一中，所述隔断组件用于容纳所述隔断插板且与所述反应炉相通的区域，该区域在与所述反应炉相通之前的气压，需低于5e-4帕斯卡。

23、作为所述清洁方法的一种改进，在所述步骤三中，所述加热组件的加热方式为接触热传递和热辐射作用。

24、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

25、1)本发明通过激光烧蚀组件和加热组件的设置，可依次对反应炉的喷淋头进行高能激光烧蚀和加热蒸发，以此两步法清洁喷淋头上的二硫化钼涂层、大颗粒中间产物以及分解所吸附的钼/硫相关小分子；实现喷淋头的深度清洁处理。并且，在清洁过程中，需配合隔断组件，通过控制隔断插板在反应炉的进入/取出，阻止物料杂质对反应炉下方生长衬底的污染，保证良好的清洁效果。

技术特征：

1.一种喷淋头清洁装置，其特征在于，用于对反应炉内部的喷淋头进行清洁，所述喷淋头位于所述反应炉内的顶部，所述清洁装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种喷淋头清洁装置，其特征在于，所述输出单元包括激光器、转轴和伺服电机，所述转轴可转动安装于所述反应炉内壁，所述激光器设置于所述转轴一端，所述转轴另一端与所述伺服电机之间设置有齿轮组，所述伺服电机与所述转轴之间通过所述齿轮组传动连接，进而驱动所述激光器旋转。

3.根据权利要求2所述的一种喷淋头清洁装置，其特征在于，所述输出单元还包括遮盖，所述遮盖将所述伺服电机、所述齿轮组以及至少部分所述转轴包覆，所述激光器位于所述遮盖外侧。

4.根据权利要求3所述的一种喷淋头清洁装置，其特征在于，所述激光烧蚀组件包括激励单元和电控单元，所述激励单元作为激光源与所述输出单元连接，所述电控单元与所述激励单元以及所述输出单元之间均为电性连接，用于控制所述激励单元朝所述输出单元供能进而输出激光，且所述激励单元和所述电控单元均设置于所述反应炉外部。

5.根据权利要求4所述的一种喷淋头清洁装置，其特征在于，所述加热组件包括加热器、温控单元和导热条，所述导热条两端分别与所述加热器及所述喷淋头连接，所述温控单元与所述加热器电性连接，所述加热器对所述导热条进行加热，进而将所述喷淋头升温至预设温度。

6.根据权利要求5所述的一种喷淋头清洁装置，其特征在于，所述隔断组件还包括：

7.根据权利要求6所述的一种喷淋头清洁装置，其特征在于，所述直线驱动器包括驱动电机、传动齿轮和齿条，所述齿条设置于所述隔断插板上，所述传动齿轮转动设置于所述容置壳内，且与所述齿条相互啮合，所述驱动电机与所述传动齿轮传动连接。

8.一种清洁方法，其特征在于，使用权利要求1-7任意一项所述的喷淋头清洁装置，所述清洁方法步骤如下：

9.根据权利要求8所述的清洁方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述隔断组件用于容纳所述隔断插板且与所述反应炉相通的区域，该区域在与所述反应炉相通之前的气压，需低于5e-4帕斯卡。

10.根据权利要求8所述的清洁方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述加热组件的加热方式为接触热传递和热辐射作用。

技术总结本发明提供了一种喷淋头清洁装置，用于对反应炉内部的喷淋头进行清洁，所述喷淋头位于所述反应炉内的顶部，所述清洁装置包括：激光烧蚀组件，设置于所述反应炉，所述激光烧蚀组件包括输出单元，所述输出单元位于所述反应炉内部，且朝向所述喷淋头，用于去除所述喷淋头上的二硫化钼涂层；加热组件，与所述喷淋头连接，且设置于所述喷淋头上方，可对所述喷淋头加热；隔断组件，所述隔断组件包括设置于所述反应炉一侧的隔断插板。本发明通过激光烧蚀组件和加热组件的设置，可依次对反应炉的喷淋头进行高能激光烧蚀和加热蒸发，以此两步法清洁喷淋头上的二硫化钼涂层、大颗粒中间产物以及分解所吸附的钼/硫相关小分子；实现喷淋头的深度清洁处理。并且，在清洁过程中，需配合隔断组件，通过控制隔断插板在反应炉的进入/取出，阻止物料杂质对反应炉下方生长衬底的污染，保证良好的清洁效果。技术研发人员：黎大兵,陈洋,孙晓娟,蒋科,张山丽,贲建伟,吕顺鹏受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/23