CN103806095B - 行星式旋转托盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种行星式旋转托盘装置。该行星式旋转托盘装置包括：固定板，其中心位置设置通孔，其外侧具有环形凹入轨道，驱动轴由通孔伸入；中心齿轮，固定于固定板的正面，由驱动轴驱动绕固定板中心位置的通孔转动；卫星盘架组，包括位于同一径向位置的若干个卫星盘架，每一个卫星盘架的转轴的底部均卡入固定板外侧的环形凹入轨道中，并可沿该环形凹入轨道前后移动；其中，每一卫星盘架的上部均具有上齿轮，相邻卫星盘架的上齿轮相互啮合，至少一卫星盘架的下部具有与其上齿轮共用一转轴的下齿轮，该下齿轮与中心齿轮处于同一平面，两者相互啮合。本发明行星式旋转托盘装置可实现每一卫星盘架的自转与公转。

Description

行星式旋转托盘装置

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种行星式旋转托盘装置。

背景技术

金属有机化学气相沉积系统是一种用于外延生长半导体薄膜，以形成半导体器件的设备。

在薄膜生长过程中需要在托盘下方进行加热，但由于热流密度和反应气体分布不均衡等多种因素，处于托盘上方不同位置的薄膜质量有差异。现有技术中的托盘通常以其中心为轴旋转，从而减少托盘上方同一径向上不同位置的薄膜生长质量的差异。一种名为行星式化学气相沉积结构使托盘旋转的同时让各个卫星盘架进行独立旋转，进一步避免了外延片距离托盘中心不同距离的位置薄膜质量差异。

现有的行星式旋转托盘装置中，各个晶片平台被同一个转动轴带动旋转。参考文献1(CN201180028105.2)提供了一种旋转托盘装置。图1为现有技术旋转托盘装置的示意图。如图1所示，晶片载体和卫星盘架被分别驱动，并绕各自中心轴转动，晶片的角速度等于两者角速度的差值。因此需要分别调整两者的驱动模式来达到晶片的稳定性。另外，目前的大规模生产，通常使用可承载多片外延片的设备以提高系统产量。如果晶片载体和卫星盘架分别驱动，那么在多片设备中的驱动程序将更加复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种行星式旋转托盘装置。

(二)技术方案

本发明行星式旋转托盘装置包括：固定板，其中心位置设置通孔，其外侧具有环形凹入轨道，驱动轴由通孔伸入；中心齿轮，固定于固定板的正面，由驱动轴驱动绕固定板中心位置的通孔转动；卫星盘架组，包括位于同一径向位置的若干个卫星盘架，每一个卫星盘架的转轴的底部均卡入固定板外侧的环形凹入轨道中，并可沿该环形凹入轨道前后移动；其中，每一卫星盘架的上部均具有上齿轮，相邻卫星盘架的上齿轮相互啮合，至少一卫星盘架的下部具有与其上齿轮共用一转轴的下齿轮，该下齿轮与中心齿轮处于同一平面，两者相互啮合。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明行星式旋转托盘装置中，位于托盘中心的驱动轴通过带动某一卫星盘架，从而带动处于同一径向位置的其他卫星盘架同时转动。同时为了克服驱动轴的摩擦力，卫星盘架将绕托盘中心进行整体转动。可达到卫星盘架本身转动和托盘整体转动的效果。因为相邻卫星盘架通过齿轮互相啮合，减少转动过程中的振动可能性，可提高薄膜沉积质量和均匀性。

附图说明

图1为现有技术旋转托盘装置的示意图；

图2为根据本发明实施例行星式旋转托盘装置的整体图；

图3A和图3B分别为图2所示行星式旋转托盘装置去除压盘后的俯视图和剖面图；

图4为图2所示行星式旋转托盘装置中固定板的示意图；

图5A和图5B为图2所示行星式旋转托盘装置中驱动轴驱动卫星盘架的俯视图和剖面图。

【主要元件】

100-固定板；

101-通孔；102-环形凹入轨道；

103-驱动轴；

200-中心齿轮；

300-卫星盘架组；

301、302-卫星盘架；301a、302a-上齿轮；

301b-下齿轮；

400-压板；

401-内圈板；402-外圈板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

本发明行星式旋转托盘装置中，位于固定板中心的驱动轴通过带动某一卫星盘架，从而带动处于同一径向位置的其他卫星盘架同时转动。同时为了克服驱动轴的摩擦力，各卫星盘架将绕托盘中心进行整体转动。可达到卫星盘架本身转动和托盘整体转动的效果。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种应用于金属有机化学气相沉积系统的行星式旋转托盘装置。图2为根据本发明实施例行星式旋转托盘装置的整体图。图3A和图3B分别为图2所示行星式旋转托盘装置去除压盘后的俯视图和剖面图。请参照图2、图3A和图3B，该行星式旋转托盘装置包括：

固定板100，其中心位置设置通孔101，其外侧具有环形凹入轨道102，驱动轴103由所述通孔101伸入；

中心齿轮200，固定于固定板100的正面，由所述驱动轴200驱动绕固定板中心位置的所述通孔101转动；

卫星盘架组300，包括位于同一径向位置的若干个卫星盘架(301、302)，每一个卫星盘架的转轴的底部均卡入所述固定板100外侧的环形凹入轨道102中，并可沿该环形凹入轨道102前后移动。

其中，每一卫星盘架的上部均具有上齿轮(301a，302a)，相邻卫星盘架的上齿轮相互啮合，至少一卫星盘架301的下部具有与其上齿轮301a共用一转轴的下齿轮301b，该下齿轮301b与所述中心齿轮200处于同一平面，两者相互啮合。

本实施例中，由驱动轴200驱动卫星盘架301，由卫星盘架301带动该卫星盘架组300中其他卫星盘架同时转动，同时，为了克服驱动摩擦力，卫星盘架既各自旋转，又绕托盘中心转动，形成行星式旋转运动，图2中虚线记载卫星盘架的运动轨迹。

以下对本实施例行星式旋转托盘装置的各个组成部分进行详细说明。

图4为图2所示行星式旋转托盘装置中固定板的示意图。请参照图4，固定板100中心设置通孔，用于通过驱动轴103。固定板100的外侧有环形凹入轨道102，可卡进位于该环形凹入轨道上的卫星盘架的转轴底部，并保证卫星盘架12绕固定板中心位置的通孔101转动时的稳定性。

请参照图3A，同一卫星盘架组的卫星盘架(301、302等)以固定板100中心为轴呈环形排列，其底部卡入固定板100外侧的环形凹入轨道102内，托盘放置于相应卫星盘架的上方。

需要说明的是，本实施例中卫星盘架均为相同尺寸，但本发明并不以此为限，同一卫星盘架组中的卫星盘架的尺寸也可以不同，其驱动方式与本实施例相同，在此不再重述。

请参照图2，本实施例中，卫星盘架组中包含6个卫星盘架，但本发明并不以此为限。卫星盘架的个数可以由中心齿轮的大小、环形凹入轨道的大小等因素有关。优选地，该卫星盘架的数目介于3～10个之间。

图5A和图5B为图2所示行星式旋转托盘装置中驱动轴驱动卫星盘架的俯视图和剖面图。请参照图5A和图5B，处于同一径向位置上的若干个卫星盘架中有一个卫星盘架301具有两个齿轮结构，并共用同一个转轴。卫星盘架301下面的下齿轮301b与中心齿轮200位于同一水平位置，并相互啮合，而其上面的上齿轮负责带动相邻的卫星盘架。该中心齿轮200以驱动轴103为中心转动，并且仅直接驱动同一圈卫星盘架中的一个。

请参照图2和图3B，本实施例行星式旋转托盘装置还包括：压板400，固接于固定板100的上方，与各卫星盘架的上齿轮处于同一平面上，其包括内圈板401和外圈板402，该内圈板401和外圈板402之间形成一环形空隙。卫星盘架组300中各卫星盘架的上齿轮在该环形空隙中转动，而固定板100和压板400的位置将不受卫星盘架的位置变化的影响。

需要说明的是，本实施例压板400与各卫星盘架的上齿轮处于同一平面上，但本发明并不以此为限，卫星盘架的上齿轮所在平面也可以高于压板所在平面。在这种情况下，内圈板和外圈板之间的空隙只要通过上齿轮和下齿轮之间的转轴即可。

以下介绍本实施例行星式旋转托盘装置的工作原理：驱动轴103带动卫星盘架301的下齿轮301b转动，而卫星盘架301将进而带动处于同一径向位置上的其他卫星盘架运动；多个卫星盘架绕各自转轴转动的过程中需要克服来自中心齿轮200的摩擦力，所以卫星盘架也将整体绕驱动轴103进行整体转动。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明行星式旋转托盘装置有了清楚的认识。

此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)压板400并不是本发明所必须的，其可以省略；

(2)卫星盘架组中各卫星盘架的尺寸可以不同；

(3)本发明行星式旋转托盘装置还可以包含若干个中心齿轮和卫星盘架组的组合，其中，该些中心齿轮共用一驱动轴且半径不同。

综上所述，本发明中的转动结构仅通过调整驱动轴的转动速度即可带动所有卫星盘架形成行星式转动。该转动方式简化了驱动结构和复杂的驱动程序。同时，相邻的卫星盘架通过齿轮互相啮合，增加了卫星盘架在转动过程中的稳定性，可提高薄膜生长质量和均匀性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种行星式旋转托盘装置，其特征在于，包括：

固定板，其中心位置设置通孔，其外侧具有环形凹入轨道，驱动轴由所述通孔伸入；

中心齿轮，固定于所述固定板的正面，由所述驱动轴驱动绕固定板中心位置的所述通孔转动；

卫星盘架组，包括位于同一径向位置的若干个卫星盘架，每一个卫星盘架的转轴的底部均卡入所述固定板外侧的环形凹入轨道中，并可沿该环形凹入轨道前后移动；

其中，每一卫星盘架的上部均具有上齿轮，相邻卫星盘架的上齿轮相互啮合，至少一卫星盘架的下部具有与其上齿轮共用一转轴的下齿轮，该下齿轮与所述中心齿轮处于同一平面，两者相互啮合。

2.根据权利要求1所述的行星式旋转托盘装置，其特征在于，所述卫星盘架以固定板中心为轴呈环形排列。

3.根据权利要求1所述的行星式旋转托盘装置，其特征在于，所述卫星盘架组中的卫星盘架的尺寸为相同或不同。

4.根据权利要求1所述的行星式旋转托盘装置，其特征在于，所述卫星盘架组中只有一个卫星盘架的下部具有与其上齿轮共用一转轴的下齿轮，由该卫星盘架驱动所述卫星盘架组中其他的卫星盘架转动。

5.根据权利要求1所述的行星式旋转托盘装置，其特征在于，所述卫星盘架组中卫星盘架的数目为3～10个。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的行星式旋转托盘装置，其特征在于，还包括：

压板，固定于所述中心齿轮的上方，包括内圈板和外圈板，所述内圈板和外圈板之间形成一环形空隙。

7.根据权利要求6所述的行星式旋转托盘装置，其特征在于，所述卫星盘架组中各卫星盘架的上齿轮在所述环形空隙中转动。

8.根据权利要求6所述的行星式旋转托盘装置，其特征在于，所述压板的高度介于所述至少一卫星盘架的上齿轮和下齿轮之间。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的行星式旋转托盘装置，其特征在于，应用于金属有机物化学气相沉积系统中。