化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，包括反应炉，反应炉内底部设置坩埚，坩埚上部配置CVD反应室，CVD反应室底部开设喷嘴反应炉连接真空泵B，坩埚上垂直连接管道，管道上连通漏斗，漏斗内放置若干固体金属球，漏斗底部设置球阀。本发明专利技术坩埚内液态金属汽化保持平衡，不需要通过加热器消耗大量热量，坩埚温度及坩埚内蒸汽压力的调节平稳。坩埚温度及坩埚内蒸汽压力的调节平稳。坩埚温度及坩埚内蒸汽压力的调节平稳。

【技术实现步骤摘要】
化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置及方法


[0001]本专利技术属于CVD反应
，涉及化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，还涉及应用化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置的方法。

技术介绍

[0002]在化学气相沉积反应中，根据反应气体分子的摩尔量，调整气体的投入量以符合化学量论平衡，并发生一定的化学反应。此时，如果反应的两个分子在常温下为气态，则气体的投入量由气体质量流量控制器调节，使其与反应的两个分子的摩尔比相匹配地投入，从而发生所需的化学反应。但对于反应分子在常温下(或在60℃以上)不以气体状态存在的金属，则需将金属溶解、汽化，使其成为气体的金属分子，在反应室与其他气体的分子发生反应，实现沉积。与常温下为气态气体不同，需要加热汽化的金属很难精确调节蒸发量，而且与外部可持续供应的气体不同，在常温下为固体的金属，在生产开始前首先需要装入反应炉，先将固态金属加热熔化为液态，然后再将液态金属熔体在高温下汽化，汽化后的金属蒸汽被投入到反应室。
[0003]初始固体金属投入量决定整个工艺时间，如果金属消耗殆尽，工艺将无法继续进行。工艺开始前一次性投入大量得金属固体将对反应炉空间有所制约，在给定的反应炉空间内，相对于坩埚尺寸变大，沉积面积将减小。由此带来的反应炉操作(保持温度、压力的均匀性)将变困难，反应炉内坩埚温度将对沉积室温度产生影响。大量金属液体持续保持熔融状态，浪费不必要的能量。由于工艺初期和晚期液态金属容量差异过大，将难以维持坩埚温度与压力，线性位移传感器自身误差和测量范围受限。
专利
技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是提供化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，解决了现有装置在工艺开始前一次性投入大量金属固体，工艺初期和晚期液态金属容量差异过大，将难以维持坩埚温度与压力的问题。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供应用化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置的方法。
[0006]本专利技术所采用的一个技术方案是，化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，包括反应炉，反应炉内底部设置坩埚，坩埚上部配置CVD反应室，CVD反应室底部开设喷嘴，反应炉连接真空泵B，坩埚上垂直连接管道，管道上连通漏斗，漏斗内放置若干固体金属球，漏斗底部设置球阀。
[0007]本专利技术的特点还在于，
[0008]坩埚开设气态通孔，气态通孔连通CVD反应室，CVD反应室内壁设置沉积板，真空泵B通过真空泵管路连接至CVD反应室。
[0009]球阀电连接电机，漏斗顶部通过盖板密封，漏斗顶部贯通盖板连接排气阀，漏斗上通过盖板连接真空泵A；电机连接控制柜。
[0010]坩埚外侧配置加热器，坩埚电连接检测组件和控制柜。
[0011]检测组件包括温度传感器、压力传感器，温度传感器设置于坩埚外壁，压力传感器设置于坩埚外部，压力传感器连接压力测试管，压力测试管在远离压力传感器的一端伸入至坩埚内。
[0012]真空泵B的管路上配置调节阀，调节阀连接控制柜。
[0013]喷嘴1沿反应炉外部深入至CVD反应室，喷嘴上设置气体质量流量控制器。
[0014]本专利技术所采用的另一个技术方案是，应用化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置的方法，利用上述化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，具体按照以下步骤进行实施：
[0015]步骤1，球阀处于关闭状态，打开漏斗顶部盖板，将固体金属球装入，进行漏斗内排气操作，盖上盖板，真空泵A使漏斗进入真空状态；
[0016]步骤2，由电机设定时间间隔打开和关闭，恒定大小的固体金属球在漏斗从球阀中逐个排出，使固体金属球在重力作用下自动通过管道自由下落投入到坩埚中的液态金属中；
[0017]步骤3，连续供应固态金属液化所需的额外热量由压力传感器，温度传感器和加热器自动调整，以保持坩埚内的压力恒定，即注入CVD反应室的金属蒸汽量保持恒定。
[0018]本专利技术的特点还在于，
[0019]固体金属球的直径2cm
‑
3cm，单个固体金属球的重量为20g
‑
50g，等于50s
‑
100s内汽化消耗的金属量，所述球阀由电机调整开关时间，每隔30s
‑
100s，使电机工作一次。
[0020]单个固体金属球的重量占坩埚中初始投入液态金属量的0.1％
‑
0.3％。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，在工艺开始前小批量装入固态金属后无限自动供应，使长时间工艺变得容易。缩小反应炉尺寸，并且通过自动调节使供气量保持恒定，更精确地调整金属蒸汽在CVD反应室的进料。同时，金属熔体的量从工艺开始到结束都可以保持恒定的，坩埚内部的压力保持恒定，既避免了能源浪费，也使气化量的恒定更容易保持。
附图说明
[0022]图1是本专利技术化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置的结构示意图。
[0023]图中，1.喷嘴，2.CVD反应室，3.坩埚，4.气态通孔，5.沉积板，6.气体质量流量控制器，7.固体金属球，8.球阀，9.漏斗，10.排气阀，11.管道，12.电机，13.真空泵A，14.真空泵B，15.控制柜，16.液态金属，17.加热器，18.温度传感器，19.压力传感器，20.反应炉。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0025]本专利技术化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置的结构，如图1所示，包括反应炉20，反应炉20内底部设置坩埚3，坩埚3上部配置CVD反应室2，CVD反应室2底部开设喷嘴1，喷嘴1用于引入反应气体，坩埚3开设气态通孔4，气态通孔4连通CVD反应室2，CVD反应室2内壁设置沉积板5，反应气通过喷嘴1被投入到CVD反应室2中，反应所需的金属蒸汽在坩埚3内以液态蒸发，以气态通孔4投入到CVD反应室2中，在CVD反应室2内进行化学反应，所得产物
沉积在沉积板5上，反应炉20连接真空泵B14，真空泵B14通过真空泵管路连接至CVD反应室2。坩埚3上垂直连接管道11，管道11上连通漏斗9，漏斗9内放置若干固体金属球7，漏斗9底部设置球阀8，工艺开始前坩埚3因汽化而减少的液态金属的数量，漏斗9中的固体金属球7逐个通过球阀8和管道11供给坩埚3。
[0026]球阀8电连接电机12，漏斗9顶部通过盖板密封，漏斗9顶部贯通盖板连接排气阀10，使固体金属球7进入漏斗9后保持真空。漏斗9上通过盖板连接真空泵A13，使漏斗9内部保持真空状态，防止球阀8打开和关闭时空气被吸入坩埚3内部；电机12连接控制柜15。
[0027]坩埚3外侧配置加热器17，加热器17用于加热坩埚3内的温度，坩埚3电连接检测组件和控制柜15，控制柜15根据检测组件的信号控制加热器17。
[0028]检测组件包括温度传感器18、压力传感器19，温度传感器18设置于坩埚3外壁，压力传感器19设置于坩埚3外部，压力传感器19连接压力测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，其特征在于，包括反应炉(20)，反应炉(20)内底部设置坩埚(3)，坩埚(3)上部配置CVD反应室(2)，CVD反应室(2)底部开设喷嘴(1)，反应炉(20)连接真空泵B(14)，坩埚(3)上垂直连接管道(11)，管道(11)上连通漏斗(9)，漏斗(9)内放置若干固体金属球(7)，漏斗(9)底部设置球阀(8)。2.根据权利要求1所述的化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，其特征在于，所述坩埚(3)开设气态通孔(4)，气态通孔(4)连通CVD反应室(2)，CVD反应室(2)内壁设置沉积板(5)，真空泵B(14)通过真空泵管路连接至CVD反应室(2)。3.根据权利要求1所述的化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，其特征在于，所述球阀(8)电连接电机(12)，漏斗(9)顶部通过盖板密封，漏斗(9)顶部贯通盖板连接排气阀(10)，漏斗(9)上通过盖板连接真空泵A(13)；电机(12)连接控制柜(15)。4.根据权利要求3所述的化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，其特征在于，所述坩埚(3)外侧配置加热器(17)，坩埚(3)电连接检测组件和控制柜(15)。5.根据权利要求4所述的化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，其特征在于，所述检测组件包括温度传感器(18)、压力传感器(19)，温度传感器(18)设置于坩埚(3)外壁，压力传感器(19)设置于坩埚(3)外部，压力传感器(19)连接压力测试管，压力测试管在远离压力传感器(19)的一端伸入至坩埚(3)内。6.根据权利要求1所述的化学气相沉积反应中金属熔体自动给料装置，其特征在于，所述真空泵B(14)的管路上配置调节阀，调节阀连接控制柜(15)。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫兴隆，金荣岩，申柱炫，梁银杰，
申请(专利权)人：西安全谱红外技术有限公司，
类型：发明
国别省市：