[發明專利]集紫外光化學與化學氣相干法表面處理的真空設備

有效

• 申請號: 201210462171.7
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102969227A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 陶海華;張雙喜;蔣為橋;王慶康
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種集紫外光化學與化學氣相干法表面處理的真空設備，其特征在于，主要由真空腔室、紫外光源系統、真空泵系統和真空控制系統組成，其中，所述紫外光源系統包括相連接的紫外燈控制電源和紫外燈管，所述真空腔室包括外腔室和內腔室，所述外腔室內安裝有所述紫外燈管，所述內腔室內設置有所述樣品臺、加熱裝置和水冷裝置，所述內腔室還設置有氣體輸入端口、氣體輸出端口，所述氣體輸入端口連接有氧氣存儲裝置、氮氣存儲裝置、氬氣存儲裝置、氫氣存儲裝置，能夠實現化學氣相表面處理，所述紫外燈管發射的光通過所述內腔室的石英窗口，照射到所述樣品臺上，所述內腔室充有一定壓強的氧氣，該氧氣經過紫外光照射后生成臭氧和氧原子，對所述樣品臺上的樣品表面進行干法清洗；所述真空泵系統和真空控制系統用于產生并控制真空腔室內的真空度。

2.根據權利要求1所述的集紫外光化學與化學氣相干法表面處理的真空設備，其特征在于，所述紫外燈管功率為100W，發射波長主要為184.9nm和253.7nm的紫外光。

3.根據權利要求2所述的集紫外光化學與化學氣相干法表面處理的真空設備，其特征在于，所述內腔室上部主要由石英材料制成，下部主要為不銹鋼材料制成，所述內腔室頂部具有在波長184.9nm和253.7nm處高透過率的石英窗口，所述石英窗口的尺寸不小于所述內腔室的內部孔徑，以有效避免內腔室氧氣在紫外光照射下光化學反應暗區的產生，所述氣體輸入端口、氣體輸出端口設置在所述內腔室下部不銹鋼部分。

4.根據權利要求1所述的集紫外光化學與化學氣相干法表面處理的真空設備，其特征在于，所述樣品臺由石英材料制作，其高度通過控制桿在一定范圍內可調節，以實現和有效控制紫外光化學表面處理，所述控制桿由兩部分組成，即與所述樣品臺連接且位于所述內腔室內的石英桿以及與所述石英桿相連通往真空腔室外部的不銹鋼桿。

5.根據權利要求1所述的集紫外光化學與化學氣相干法表面處理的真空設備，其特征在于，所述真空泵系統由兩級組成泵，即機械泵和分子泵。

6.根據權利要求1所述的集紫外光化學與化學氣相干法表面處理的真空設備，其特征在于，所述真空控制系統主要包括：氣體流量計、真空計、溫度控制系統和水冷系統。

7.一種集紫外光化學與化學氣相干法表面處理的真空設備的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1）：依次打開真空設備主電源、真空控制系統的真空計和氮氣閥門，真空腔室內的氣壓超過1?atm后關閉氮氣閥門，依次打開真空腔室的外腔室和內腔室；

步驟2）：將樣品置于內腔室的石英樣品臺上，依次關閉內腔室蓋、外腔室蓋；

步驟3）：依次開啟內腔室水冷系統和真空泵系統的機械泵電源，當真空度高于1?Pa后，開啟真空泵系統的分子泵；

步驟4）：內腔室本底真空度達到2*10^-4Pa后，關閉分子泵和內腔室氣體輸出閥門，打開真空控制系統的氧氣氣體流量計；內腔室達到1?atm壓強后，關閉氣體輸入閥門，開啟紫外燈管主電源，設置光照時間，啟動紫外光源的電源系統的控制開關；

步驟5）：紫外燈管照射結束后，關閉紫外燈管主電源，打開內腔室氣體輸出閥門，待真空度達到1Pa后開啟分子泵，再等待真空度達到2*10^-4Pa后，依次關閉分子泵和機械泵；

步驟6）：打開Ar氣體流量計和H₂氣體流量計，Ar和H₂氣體流量分別為200sccm和100?sccm；待壓強達到一個大氣壓后，開啟內腔室加熱裝置，控制溫度在30min內升至310攝氏度，并在此條件下保溫兩個小時后降溫，控制降溫速度為一個小時降溫至80攝氏度；

步驟7）：開啟機械泵，待真空度達到1?Pa后關閉機械泵；

步驟8）：打開氮氣輸入閥門，真空腔室內氣壓大于1?atm后依次打開外腔室和內腔室，取出樣品；

步驟9）：依次打開機械泵和分子泵，保持腔室真空狀態；

步驟10）：關閉真空腔室閥門，然后再依次關閉分子泵電源、機械泵電源、氣壓計、溫度計、水冷系統和真空設備主電源。

8.根據權利要求7所述的集紫外光化學與化學氣相干法表面處理的真空設備的使用方法，其特征在于，所述樣品為機械剝離的石墨烯或石墨烯電子元件。