CN102804339A - 气相生长装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使外齿轮和内齿轮自动成为啮合状态的自转公转型的气相生长装置。在该气相生长装置中，在在圆盘状的基座的外周部周向上设有的多个能够旋转的外齿轮构件，在该外齿轮构件和具有与该外齿轮构件啮合的内齿轮的环状的固定内齿轮构件中的至少任意一个齿轮构件的齿侧面上设置有引导斜面，在两齿轮构件从非啮合状态的位置移动到啮合状态的位置时，该引导斜面与另一个齿轮构件的齿侧面抵接而将两齿轮构件引导成啮合状态。

Description

气相生长装置
技术领域
本发明涉及气相生长装置，详细而言，本发明涉及一边使基板进行自转公转一边在基板表面上使半导体薄膜进行气相生长的自转公转型的气相生长装置。
背景技术
作为一次在多张基板上进行气相生长的气相生长装置，已知这样的自转公转型的气相生长装置：在公转基座的外周部周向上配置多个自转基座，在该自转基座的外周部设有外齿轮，通过使上述外齿轮和设在腔室内的固定内齿轮相啮合而使成膜中的基板进行自转公转(例如，参照专利文献1。)。
专利文献
专利文献1：日本特开2007-243060号公报
在上述那样的自转公转型的气相生长装置中，为了进行基板更换作业、维护作业而将公转基座拆下时，由于固定内齿轮与外齿轮的啮合脱开，因此在作业之后安装公转基座时，必须用手工操作使固定内齿轮和外齿轮啮合成规定的状态，在自转基座的数量较多的场合，仅进行啮合状态的确认就花去很多功夫和时间。另外，在固定内齿轮和外齿轮为非啮合状态时，自转基座变为大幅度倾斜的状态，在齿轮上作用有较大的力，齿轮有能够能发生崩齿。
发明内容
因此，本发明以提供一种能够使外齿轮和内齿轮成为自动啮合状态的自转公转型的气相生长装置为目的。
本发明的气相生长装置的第1技术方案是这样一种气相生长装置，其具有自转公转机构，该自转公转机构包括能够旋转地设在腔室内的圆盘状的基座、在该基座的外周部周向设置的能够旋转的多个外齿轮构件、具有与该外齿轮构件啮合的内齿轮的环状的固定内齿轮构件，其中，将上述基座及上述内齿轮构件中的至少任意一个形成为，能够在使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件相互啮合的啮合状态的位置和使该两齿轮构件在旋转轴线方向上分开的非啮合状态的位置之间沿旋转轴线方向移动；并且，在该两齿轮构件中的至少任意一个齿轮构件的齿侧面上设有引导斜面，在两齿轮构件从上述非啮合状态的位置移动到上述啮合状态的位置时，该引导斜面用于与该两齿轮构件中的另一个齿轮构件的齿侧面抵接而将两齿轮构件引导成上述啮合状态。
本发明的气相生长装置的第2技术方案是这样一种气相生长装置，其具有自转公转机构，该自转公转机构包括能够旋转地设在腔室内的圆盘状的基座、在该基座的外周部周向设置的能够旋转的多个外齿轮构件、具有与该外齿轮构件啮合的内齿轮的环状的固定内齿轮构件，其中，在用于支承上述基座并用于使该基座旋转的轴构件的上表面和该基座的中央部下表面之间以相对的方式设有上、下成一对的基座高度调节构件，该基座高度调节构件形成为，在各基座高度调节构件的相对面上，分别沿着周向形成有朝其所相对着的基座高度调节构件突出的突出面，在使突出面彼此抵接时，该基座高度调节构件将上述基座支承在比成膜时高的位置，使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件成为啮合的状态；在使突出尺寸较小的突出面彼此抵接时，该基座高度调节构件将上述基座支承在成膜时的位置，使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件成为规定的啮合状态。
本发明的气相生长装置的第3技术方案是这样一种气相生长装置，其具有自转公转机构，该自转公转机构包括能够旋转地设在腔室内的圆盘状的基座、在该基座的外周部周向设置的能够旋转的多个外齿轮构件、具有与该外齿轮构件啮合的内齿轮的环状的固定内齿轮构件，其中，将上述基座及上述内齿轮构件中的至少任意一个形成为，能够在使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件相互啮合的啮合状态的位置和使该两齿轮构件在旋转轴线方向上分开的非啮合状态的位置之间沿旋转轴线方向移动；并且，在两齿轮构件中的至少任意一个齿轮构件的齿侧面上设有引导斜面，在该两齿轮构件从上述非啮合状态的位置移动到上述啮合状态的位置时，该引导斜面用于与该两齿轮构件中的另一个齿轮构件的齿侧面抵接而将两齿轮构件引导成上述啮合状态；在用于支承上述基座并使其旋转的轴构件的上表面和基座的中央部下表面之间以相对的方式设有上、下成一对的基座高度调节构件；该基座高度调节构件形成为，在各基座高度调节构件的相对面上分别沿着周向形成有突出尺寸不同的突出面，在使突出尺寸较大的突出面彼此抵接时，该基座高度调节构件将上述基座支承在比成膜时高的位置，使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件成为利用上述引导斜面啮合的状态；在使突出尺寸较大的突出面与突出尺寸较小的突出面抵接时，该基座高度调节构件将上述基座支承在成膜时的位置，使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件成为规定的啮合状态。
根据本发明的气相生长装置的第1技术方案，在安装基座时，在外齿轮构件和内齿轮构件从非啮合状态的位置向啮合状态的位置移动时，能够利用引导斜面将两齿轮构件引导成啮合状态。通常，只需将以相对于基座可自由旋转状态设置的外齿轮构件向任意方向略微转动，就能够将两齿轮构件可靠地引导成啮合状态。因此，能够消除用手工操作进行的啮合操作，实现基座的拆装自动化。
根据本发明的气相生长装置的第2技术方案，在安装基座时，形成利用基座高度调节构件将基座支承在成膜时高的位置的状态，由此，即使外齿轮构件和内齿轮构件成为非啮合状态，外齿轮构件也不会大幅度倾斜，齿轮也不会发生崩齿的情况。在将基座支承在比成膜时高的位置的状态下利用轴构件使基座旋转，使得外齿轮构件和内齿轮构件从非啮合状态变为啮合状态，所以，形成利用基座高度调节构件将基座支承在成膜时的位置的状态，进而能够使外齿轮构件和内齿轮构件成为规定的啮合状态，并且，能够使腔室内的基座的位置成为规定的高度。
根据本发明的气相生长装置的第3技术方案，能够更加能够可靠地防止齿轮发生崩齿的情况，并且能够更加可靠地进行使外齿轮构件和内齿轮构件从非啮合状态向啮合状态的过渡。
附图说明
图1是表示本发明的气相生长装置的第1实施例的主剖视图。
图2是表示基座和外齿轮构件在旋转轴线方向相对移动后的状态的主要部分的主剖视图。
图3是表示设置在齿轮构件的齿侧面的引导斜面的一个形状例的俯视图。
图4是表示图3齿轮构件的齿部分的主视图。
图5是图3的V-V剖视图。
图6是表示设置在齿轮构件的齿侧面的引导斜面的另一个形状例的俯视图。
图7是表示图6齿轮构件的齿部分的主视图。
图8是图6的VIII-VIII的剖视图。
图9是表示本发明的气相生长装置的第2实施例的主剖视图。
图10是表示基座高度调节构件的主剖视图。
图11是表示设在轴构件上表面的基座高度调节构件的俯视图。
图12是表示设在基座中央部下表面的基座高度调节构件的仰视图。
图13是表示由基座高度调节构件将基座支承为比成膜时高的位置状态的说明图。
图14是表示由基座高度调节构件将基座支承在成膜时的位置的状态的说明图。
具体实施方式
图1至图8所示的气相生长装置用于表示本发明的第1实施例。该气相生长装置以使圆盘状的基座12能够在腔室11内旋转的方式设置有基座12，并且包括：环状轴承构件13，该轴承构件13分别设置在沿该基座12的外周部周向形成的多个圆形开口12a内；外齿轮构件(自转基座)14，该外齿轮构件14以借助于多个滚动构件(滚珠)13a能够旋转的方式被载置在各轴承构件13上；与该外齿轮构件14啮合的环状的固定内齿轮构件15；从上述基座12的背面侧对被保持在上述外齿轮构件14的表面的基板16进行加热的加热部件(加热器)17；对原料气体沿平行于上述基板16的表面的方向进行引导的流动管道(flowchannel)18。
在上述基座12的中央下部设有用于使该基座12旋转的轴构件19，在上述流动管道18的中央上部上设有用于将原料气体导入到流动管道18内的气体导入部20，在流动管道18的外周上设有多个气体排出部21。
在将轴承构件13及外齿轮构件14组装起来并将基板16保持在外齿轮构件14上的状态下，轴承构件13的下表面及外齿轮构件14的下表面与基座12的下表面平齐，外齿轮构件14的外周部上表面及基板16的上表面与基座12的上表面平齐。
基座12和固定内齿轮构件15被设置为其中任意一个或双方能够沿旋转轴线方向(上下方向)移动，在进行基板更换作业、维护作业等时，如图2所示，轴承构件13及外齿轮构件14与基座12一起处于向固定内齿轮构件15的上方离开后的位置，使外齿轮构件14的外齿轮14a和固定内齿轮构件15的内齿轮15a，从图1所示的啮合状态的位置变为图2所示的非啮合状态的位置。
在基板更换作业、维护作业结束后，在组装基座12和固定内齿轮构件15时，为了使非啮合状态的外齿轮构件14的外齿轮14a和固定内齿轮构件15的内齿轮15a成为啮合状态，在外齿轮14a及内齿轮15a中的至少一个齿轮构件的齿侧面上设有用于与外齿轮14a及内齿轮15a中的另一个齿轮构件的齿侧面抵接并将两齿轮构件引导成上述啮合状态的引导斜面。
图3至图5所示的引导斜面31是将齿轮构件32的齿33的一个侧面形成为山形的倾斜面而构成的，通过将这样的引导斜面31分别设置在外齿轮构件14的外齿轮14a和固定内齿轮构件15的内齿轮15a间相对的侧面上，在从图2所示的非啮合状态的位置向图1所示的啮合状态的位置移动时，在外齿轮构件14的外齿轮14a和固定内齿轮构件15的内齿轮15a这两者的齿的位置错开的情况下，成为使设在两齿轮的齿侧面的引导斜面31彼此抵接的状态。此时，由于固定内齿轮构件15被固定在腔室11中，外齿轮构件14以利用轴承构件13能够自由旋转的状态设在基座12上，所以外齿轮构件14由于外齿轮构件14的外齿轮14a被引导斜面31引导而略微转动，由此，外齿轮14a的齿进入到内齿轮15a齿之间，外齿轮14a和内齿轮15a成为规定的啮合状态。
另外，图6至图8表示的引导斜面41是将齿轮构件42的齿43的一个侧面整体形成倾斜面而构成的，在彼此相对的外齿轮14a和内齿轮15a上分别设有在两者抵接时朝同一方向倾斜的引导斜面41。由此，当引导斜面41彼此抵接时，外齿轮构件14以使外齿轮14a沿两引导斜面41的倾斜方向移动的方式略微转动，外齿轮14a的齿进入到内齿轮15a的齿之间，使两齿轮14a、15a成为规定的啮合状态。
这样，通过设置用于将处于非啮合状态的齿轮的齿引导为啮合状态的引导斜面31或者引导斜面41，在对固定内齿轮构件15和安装有轴承构件13及外齿轮构件14的基座12进行组装时，即使是外齿轮14a的齿和内齿轮15a的齿处于错开的非啮合状态，也能通过引导斜面使外齿轮14a的齿和内齿轮15a的齿自动且可靠地成为规定的啮合状态。另外，通过一边使基座12以适当的速度旋转，一边组装固定内齿轮构件15，能够更加顺畅地进行两齿轮14a、15a的啮合。在使基座12旋转时，例如，能够以比成膜时的旋转速度慢的旋转速度旋转2～3圈左右，也能够只向一个方向旋转。
另外，各个构成构件的形状和组合能够根据气相生长装置的大小、一次处理的基板的张数、基板的大小和原料气体的种类等适当地设定，腔室的开闭机构、基座的输送机构是任意的。另外，根据齿轮的状态不同，也可以只将引导斜面设置在任意一个齿的侧面，引导斜面也可以是曲面。
图9至图14所示的气相生长装置用于表示本发明的第2实施例。另外，在以下的说明中，与上述第1实施例中表示的气相生长装置的构成要素相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其详细说明。
本实施例中所示的气相生长装置与上述第1实施例中所示的气相生长装置具有基本上相同的构成。能够借助分别设置在轴构件19的上表面和基座12的中央部下表面的上、下成一对的石英制的基座高度调节构件51、61，将旋转地设置在腔室11内的圆盘状的基座12支承在轴构件19上。
设置在轴构件19的上表面的下部基座高度调节构件51上，沿上表面外周部的周向，以120度间隔设有3组台阶状凹凸部54，该3组凹凸部54是使朝着与其相对的上部基座高度调节构件61向上方突出的3个突出部52和形成在各个突出部52之间的3个凹部53交替地形成而构成的。另外，在台阶状凹凸部54的内周侧形成有朝着上部基座高度调节构件61向上方突出的环状突出部55，在环状突出部55的内周侧上，等间距地形成有沿周向布置的8个螺钉孔57，该螺钉孔57用于供将下部基座高度调节构件51安装在轴构件19的上表面的8个螺钉56穿过。下部基座高度调节构件51是石英制的，轴构件19是石墨制的。这样，为了使不同材质的构件彼此接合，所以使两者进行了机械式接合。
另一方面，设置在基座12的中央部下表面的上部基座高度调节构件61上，在中央部形成有圆形开口部62，该圆形开口部62具有与上述环状突出部55的外径相对应的内径，在该圆形开口部62的外周上表面上以向上方突出的方式设置有环状的嵌合突出部63，该嵌合突出部63具有与形成在基座12的中央部的下表面上的嵌合凹部12b的内径相对应的外径。在该嵌合突出部63的背面形成有与上述下部基座高度调节构件51的突出部52及凹部53对应的台阶状凹凸部64。而且，在台阶状凹凸部64的外周上以向下方突出的方式设有环状突出部65，该环状突出部65具有与上述下部基座高度调节构件51的外径相对应的内径，在该环状突出部65的外周上设置有用于将上部基座高度调节构件61安装在基座12的中央部的下表面上的法兰66。上部基座高度调节构件61是石英制的，基座12是涂覆有SiC涂层的石墨制的。这样，为了使不同材质构件的彼此接合，所以在上部基座高度调节构件61上设置有法兰66，用例如未图示的螺钉孔和螺钉进行了机械式接合。
上部基座高度调节构件61的上述台阶状凹凸部64在周向上以120度间隔设置有3组，该台阶状凹凸部64包括：在周向以规定间隔形成的凹部67；台阶状的突出部68，该台阶状的突出部68具有朝着下部基座高度调节构件51呈两级台阶状向下方突出的第1突出部68a及第2突出部68b；比该突出部68更向下方突出的防转凸部69。
上部基座高度调节构件61的凹部67的大小具有能够收容下部基座高度调节构件51的上述突出部52那样的大小，下部基座高度调节构件51的凹部53的大小具有能够收容上部基座高度调节构件61的突出部68以及防转凸部69那样的大小。
上述突出部68的第1突出部68a及第2突出部68b的突出高度根据上述外齿轮构件14及上述固定内齿轮构件15的厚度和上述有无引导斜面而被设定为适当的高度。另外，各个突出部52、68a、68b及防转凸部69具有这样的功能，即：在借助基座高度调节构件51、61将基座12载置在轴构件19的上表面的状态下使轴构件19向正方向(成膜时的旋转方向)旋转时，各个突出部52、68a、68b及防转凸部69的立起部(阶梯部)彼此抵接而将轴构件19的旋转向基座12传递。
在将基座12取下而进行基板更换作业和维护作业等作业结束后，向轴构件19上安装基座12时，如图13所示，使下部基座高度调节构件51的突出部52的顶端面与上部基座高度调节构件61的突出部68顶端面成为彼此抵接的状态，在本实施例中是使下部基座高度调节构件51的突出部52的顶端面与第1突出部68a及第2突出部68b中的任意一个顶端面成为彼此抵接的状态。这样，通过使两突出部52、68的顶端面彼此抵接，相对于轴构件19而言，基座12成为被支承在比成膜时高的位置的状态。
这样，通过将基座12支承在比成膜时高的位置，能够使位于基座12外周部的外齿轮构件(自转基座)14成为比固定内齿轮构件15高的位置，进而使外齿轮构件14的下部和固定内齿轮构件15的上部成为略微啮合的状态，例如，啮合1mm～2mm的状态。因此，即使外齿轮构件14和内齿轮构件15变成非啮合状态且变成外齿轮构件14的外齿轮14a搭在内齿轮构件15的内齿轮15a上的状态，外齿轮构件14也不会大幅度倾斜，齿轮也不会发生崩齿。
而且，即使外齿轮构件14和内齿轮构件15变成了非啮合状态，在将基座12支承在比成膜时高的位置的状态下使轴构件19正转时，如上所述，两个突出部52、68的立起部彼此抵接而将轴构件19的旋转向基座12传递，由于外齿轮构件14伴随着基座12的旋转而在固定内齿轮构件15的内周侧移动，所以当外齿轮14a和内齿轮15a成为啮合的位置时，处于搭在内齿轮15a上的状态的外齿轮14a和内齿轮15a啮合，成为图13所示的状态。
因而，在将基座12安装在轴构件19上之后，通过使基座12旋转，例如使其以比成膜时的旋转速度慢的旋转速度旋转一圈左右，处于搭在内齿轮15a上状态的外齿轮14a的齿落入到内齿轮15a的齿之间，能够使外齿轮构件14和内齿轮构件15成为啮合状态。
在外齿轮构件14和内齿轮构件15成为啮合状态之后，使轴构件19逆向旋转时，由于基座高度调节构件51、61上没有设置成为逆向旋转的止挡件的突出部和防转凸部，所以轴构件19在基座12几乎不旋转的状态下逆向旋转。由此，如图14所示，成为下部基座高度调节构件51的突出部52被收容到上部基座高度调节构件61的凹部67中，同时，成为上部基座高度调节构件61的突出部68以及防转凸部69被收容到下部基座高度调节构件51的凹部53中的状态。
这样，通过将各个突出部68、52分别收容到各个凹部53、67中，基座12成为被支承在与成膜时的高度相对应的位置，通过外齿轮构件14相对于固定内齿轮构件15下降，外齿轮构件14和固定内齿轮构件15成为规定的成膜时的啮合状态。
另外，在设有上述第1实施例中所示的引导斜面时，通过将基座12的高度以在将基座12支承在比成膜时高的位置时使外齿轮构件14和固定内齿轮构件15利用引导斜面的部分而啮合的方式设定，能够更加可靠地使外齿轮构件14和固定内齿轮构件15成为啮合状态。
这样，突出部可以只有一段，防转凸部可以设在上、下基座高度调节构件中的任意一个上。
附图标记说明
11...腔室；12...基座；12a...圆形开口；12b...嵌合凹部；13...轴承构件；13a...滚动构件；14...外齿轮构件；14a...外齿轮；15...固定内齿轮构件；15a...内齿轮；16...基板；17...加热部件；18...流动管道；19...轴构件；20...气体导入部；21...气体排出部；31、41...引导斜面；32、42...齿轮构件；33、43...齿；51...下部基座高度调节构件；52...突出部；53...凹部；54...台阶状凹凸部；55...环状突出部；56...螺钉；57...螺钉孔；61...上部基座高度调节构件；62...圆形开口部；63...嵌合突出部；64...台阶状凹凸部；65...环状突出部；66...法兰；67...凹部；68...突出部；68a...第1突出部；68b...第2突出部；69...防转凸部。

Claims (3)

1.一种气相生长装置，其具有自转公转机构，该自转公转机构包括能够旋转地设在腔室内的圆盘状的基座、在该基座的外周部周向设置的能够旋转的多个外齿轮构件、具有与该外齿轮构件啮合的内齿轮的环状的固定内齿轮构件，其中，
将上述基座及上述内齿轮构件中的至少任意一个形成为，能够在使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件相互啮合的啮合状态的位置和使该两齿轮构件在旋转轴线方向上分开的非啮合状态的位置之间沿旋转轴线方向移动；并且，在两齿轮构件中的至少任意一个齿轮构件的齿侧面上设有引导斜面，在该两齿轮构件从上述非啮合状态的位置移动到了上述啮合状态的位置时，该引导斜面用于与该两齿轮构件中的另一个齿轮构件的齿侧面抵接并将两齿轮构件引导成上述啮合状态。
2.一种气相生长装置，其具有自转公转机构，该自转公转机构包括能够旋转地设在腔室内的圆盘状的基座、在该基座的外周部周向设置的能够旋转的多个外齿轮构件、具有与该外齿轮构件啮合的内齿轮的环状的固定内齿轮构件，其中，
在用于支承上述基座并用于使该基座旋转的轴构件的上表面和该基座的中央部下表面之间以相对的方式设有上、下成一对的基座高度调节构件，该基座高度调节构件形成为，在各基座高度调节构件的相对面的周向上交替形成多组突出部和凹部，其中，该突出部朝与之相对的基座高度调节构件突出，该凹部形成在该突出部之间；在使上述一对的基座高度调节构件的突出部顶端面彼此抵接时，该基座高度调节构件将上述基座支承在比成膜时高的位置并使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件成为稍微啮合的状态；在使上述一对的基座高度调节构件的突出部位于上述凹部内时，该基座高度调节构件将上述基座支承在成膜时的位置，使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件成为规定的啮合状态。
3.一种气相生长装置，其具有自转公转机构，该自转公转机构包括能够旋转地设在腔室内的圆盘状的基座、在该基座的外周部周向设置的能够旋转的多个外齿轮构件、具有与该外齿轮构件啮合的内齿轮的环状的固定内齿轮构件，其中，
将上述基座及上述内齿轮构件中的至少任意一个形成为，能够在使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件相互啮合的啮合状态的位置和使该两齿轮构件在旋转轴线方向上分开的非啮合状态的位置之间沿旋转轴线方向移动；并且，在该两齿轮构件中的至少任意一个齿轮构件的齿侧面上设有引导斜面，在两齿轮构件从上述非啮合状态的位置移动到上述啮合状态的位置时，该引导斜面与该两齿轮构件中的另一个齿轮构件的齿侧面抵接并将两齿轮构件引导成上述啮合状态；在用于支承上述基座并用于使该基座旋转的轴构件的上表面和基座的中央部下表面之间以相对的方式设有上、下成一对的基座高度调节构件；该基座高度调节构件为，在各基座高度调节构件的相对面的周向上交替形成多组突出部和凹部，其中，该突出部朝与之相对的基座高度调节构件突出，该凹部形成在该突出部之间；在使上述一对的基座高度调节构件的突出部顶端面彼此抵接时，该基座高度调节构件将上述基座支承在比成膜时高的位置并使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件借助上述引导斜面成为啮合的状态；在使上述一对的基座高度调节构件的突出部位于上述凹部内时，该基座高度调节构件将上述基座支承在成膜时的位置，使上述外齿轮构件和上述内齿轮构件成为规定的啮合状态。
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