CN104046962A - 一种轴向气力驱动行星旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴向气力驱动行星旋转装置，包括带动基片旋转的自转盘，自转盘的底面中心安装内设通气孔的空心轴，自转盘的内部中心设有与空心轴的通气孔连通的主通气孔；自转盘顶面设有多个沿圆周排列的行星盘凹槽，并在行星盘凹槽中安装行星盘，每个行星盘底面中心设有行星盘转轴，行星盘转轴的底端安装在自转盘中且行星盘可绕行星盘转轴转动；主通气孔的外周设有延伸至每个行星盘凹槽下方的分通气孔，行星盘底面设有多个沿圆周方向排列的斜面槽。本发明通过自转盘旋转，气体从中心轴不断通入，行星盘在气力驱动下绕自身轴旋转，从而实现行星盘既随自转盘绕空心轴旋转同时也绕自身行星盘转轴旋转，即做行星运动。

Description

一种轴向气力驱动行星旋转装置

技术领域

本发明涉及半导体材料制造设备，进一步是指用于MOCVD、SiC外延设备中的基片行星旋转运动装置，使基片表面沉膜更均匀。 

背景技术

GaN、SiC材料作为第三代半导体材料备受人们的关注。随着器件研发的深入， GaN和SiC薄膜被广泛的应用到LED、电力电子器件中，GaN、SiC薄膜的制备变得越来越受重视。GaN、SiC薄膜的制备方法普遍使用的是化学气相沉积法，它是将几种不同气相化合物通入到基片附近，气态化合物在高温下分解重新结合生成新的固态物质的过程，如GaN是在NH₃和TMGa在1200℃时生成的，SiC是SiH₄与C₃H₈在1600℃下生成的，而且要求温度场、气流场非常均匀才能生长出合格的薄膜。其生长环境条件是非常苛刻的，生产成本也非常高。为了提高产量，一般是一次生长多片。为弥补温度场、气流场的不均匀性，一般采用基片行星运动的方法。基片上各点在反应时的移动路径不是固定的，他会在不同温度、气流密度区域循环经过，使基片上各点的生长条件趋于一致，达到整个基片表面生长的薄膜均匀一致的目的。在如此高的温度下要使基片作行星运动，常规的机械传动是做不到的，由于材料耐热问题、热膨胀问题、化学物腐蚀问题等等，都会使传动不稳甚至卡死。采用气力驱动就可克服这些缺点。 

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种轴向气力驱动行星旋转装置，通过气力驱动基片作行星运动，解决了高温下基片转动和轴的导热问题。使基片表面沉膜更均匀，设备的可靠性更高。

本发明的技术方案为，一种轴向气力驱动行星旋转装置，包括带动基片旋转的自转盘，所述自转盘的底面中心安装内设通气孔的空心轴，所述自转盘的内部中心设有与空心轴的通气孔连通的主通气孔；所述自转盘顶面设有多个沿圆周排列的行星盘凹槽，并在行星盘凹槽中安装行星盘，每个行星盘底面中心设有行星盘转轴，所述行星盘转轴的底端安装在自转盘中且行星盘可绕行星盘转轴转动；所述主通气孔的外周设有延伸至每个行星盘凹槽下方的分通气孔，分通气孔的直径小于主通气孔的高度，且分通气孔经过沿自传盘轴向设置的通气通道与各行星盘凹槽连通；所述基片放置在行星盘顶面，所述行星盘底面设有多个沿圆周方向排列的斜面槽。

将行星盘用行星盘转轴支撑在自转盘上，基片放在行星盘顶面。气体从自转盘中心的主通气孔输入，通过分通气孔、通气通道从行星盘顶面的行星盘凹槽沿轴向喷出，射到行星盘的斜面槽上，在斜面槽上产生向上的托举力和沿周向的分力，托举力可减少行星盘与自转盘间的摩擦力，周向力提供行星盘旋转的力矩。在自转盘旋转的同时，行星盘也会绕行星盘转轴旋转，即基片作行星运动。

所述自转盘的顶面靠近自转盘外周设有与行星盘凹槽连通的导气槽，气体喷出后从导气槽流出。

所述自转盘的中心设有与自转盘上下表面导通的中心孔，主通气孔设在中心孔轴向的中部，主通气孔的上部和下部为盖板安装孔，盖板安装孔的直径大于主通气孔的直径，并在每个盖板安装孔中分别安装用于密封盖板安装孔的盖板。为加工出主通气孔，首先要加工出中心孔，在中心孔的上部和下部盖板安装孔中安装盖板而将盖板安装孔密封，进而得到外围均密封的主通气孔。

所述主通气孔的径向中心与自转盘的分通气孔中心重合，保证气体流量的均匀。

每个行星盘凹槽下方均设有一组分通气孔，每组分通气孔包括第一分通气孔、以第一分通气孔为中心轴而分布在第一分通气孔两侧的第二分通气孔和第三分通气孔，所述第二分通气孔与第三分通气孔的长度大于第一分通气孔。

远离行星盘中心的斜面槽一端槽深度大于靠近行星盘中心的斜面槽一端槽深度，使从通气通道喷出的气体喷到斜面槽后产生向上和周向的分力，周向分力产生力矩使行星盘绕行星盘转轴旋转。

本发明为一种轴向气力驱动行星旋转装置，通过自转盘旋转，气体从中心轴不断通入，行星盘在气力驱动下绕自身轴旋转，从而实现行星盘既随自转盘绕空心轴旋转同时也绕自身行星盘转轴旋转，即做行星运动。由于高温下材料的热变形，常规机械驱动不能实现。在高温（1000℃以上）CVD设备中采用行星运动可弥补气场、热场均匀性的不足。同时由于行星盘中心没有向外伸出的支撑轴，杜绝了轴的导热，更有利于基片表面的温度均匀性。

附图说明

图1是本发明所述行星旋转装置的剖视结构图；

图2是本发明所述行星旋转装置的俯视结构图；

图3是本发明所述自转盘的俯视图；

图4是图3中A-A面剖视结构图；

图5是本发明所述行星盘的俯视结构图；

图6是图5中B-B向剖视结构图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种轴向气力驱动行星旋转装置，包括带动基片3旋转的自转盘5，自转盘5的底面中心安装内设通气孔8的空心轴7，所述自转盘5的内部中心设有与空心轴7的通气孔8连通的主通气孔9，主通气孔9的径向中心与自转盘5的分通气孔11的中心线重合；如图3、图4所示，自转盘5顶面设有多个沿圆周排列的行星盘凹槽10，自转盘5的顶面靠近自转盘5外周设有与行星盘凹槽10连通的导气槽14，并在行星盘凹槽10中安装行星盘2，每个行星盘2底面中心设有行星盘转轴4，行星盘转轴4的底端安装在自转盘5中且行星盘2可绕行星盘转轴4转动；主通气孔9的外周设有延伸至每个行星盘凹槽10下方的分通气孔11，分通气孔11的直径小于主通气孔9的高度，分通气孔11的直径与主通气孔9的高度均为竖直方向，且分通气孔11经过沿自传盘5轴向设置的通气通道12与各行星盘凹槽10连通；基片3放置在行星盘2顶面，如图5、图6所示，行星盘2底面设有多个沿圆周方向排列的斜面槽13，远离行星盘2中心的斜面槽13一端槽深度大于靠近行星盘2中心的斜面槽13一端槽深度。

自转盘5的中心设有与自转盘5上下表面导通的中心孔，主通气孔9设在中心孔的中部，主通气孔9的上部和下部为盖板安装孔，盖板安装孔的直径大于主通气孔9的直径，并在盖板安装孔中安装用于密封盖板安装孔的上盖板1和下盖板6。

每个行星盘凹槽10下方均设有一组分通气孔，每组分通气孔包括第一分通气孔15、以第一分通气孔15为中心轴而分布在第一分通气孔15两侧的第二分通气孔16和第三分通气孔17，所述第二分通气孔16与第三分通气孔17的长度大于第一分通气孔15。 

Claims (6)

1.一种轴向气力驱动行星旋转装置，包括带动基片（3）旋转的自转盘（5），其特征是，所述自转盘（5）的底面中心安装内设通气孔（8）的空心轴（7），所述自转盘（5）的内部中心设有与空心轴（7）的通气孔（8）连通的主通气孔（9）；所述自转盘（5）顶面设有多个沿圆周排列的行星盘凹槽（10），并在行星盘凹槽（10）中安装行星盘（2），每个行星盘（2）底面中心设有行星盘转轴（4），所述行星盘转轴（4）的底端安装在自转盘（5）中且行星盘（2）可绕行星盘转轴（4）转动；所述主通气孔（9）的外周设有延伸至每个行星盘凹槽（10）下方的分通气孔（11），分通气孔（11）的直径小于主通气孔（9）的高度，且分通气孔（11）经过沿自传盘（5）轴向设置的通气通道（12）与各行星盘凹槽（10）连通；所述基片（3）放置在行星盘（2）顶面，所述行星盘（2）底面设有多个沿圆周方向排列的斜面槽（13）。

2.根据权利要求1所述轴向气力驱动行星旋转装置，其特征是，所述自转盘（5）的顶面靠近自转盘（5）外周设有与行星盘凹槽（10）连通的导气槽（14）。

3.根据权利要求1所述轴向气力驱动行星旋转装置，其特征是，所述自转盘（5）的中心设有与自转盘（5）上下表面导通的中心孔，主通气孔（9）设在中心孔的中部，主通气孔（9）的上部和下部为盖板安装孔，盖板安装孔的直径大于主通气孔（9）的直径，并在每个盖板安装孔中分别安装用于密封盖板安装孔的盖板（1，6）。

4.根据权利要求1-3之一所述轴向气力驱动行星旋转装置，其特征是，所述主通气孔（9）的径向中心与自转盘（5）的分通气孔（11）的中心轴线重合。

5.根据权利要求1-3之一所述轴向气力驱动行星旋转装置，其特征是，每个行星盘凹槽（10）下方均设有一组分通气孔，每组分通气孔包括第一分通气孔（15）、以第一分通气孔（15）为中心轴而分布在第一分通气孔（15）两侧的第二分通气孔（16）和第三分通气孔（17），所述第二分通气孔（16）与第三分通气孔（17）的长度大于第一分通气孔（15）。

6.根据权利要求1-3之一所述轴向气力驱动行星旋转装置，其特征是，远离行星盘（2）中心的斜面槽（13）一端槽深度大于靠近行星盘（2）中心的斜面槽（13）一端槽深度。