CN105088187B - 化学气相沉积反应器或外延层生长反应器及其支撑装置 - Google Patents

Abstract

一种化学气相沉积反应器或外延层生长反应器，包括一反应腔，所述反应腔内设置至少一基片承载架和一用于支撑所述基片承载架的支撑装置，所述基片承载架包括一第一表面和一第二表面，所述基片承载架的第二表面设置有至少一个向内凹陷的凹进部；所述支撑装置包括：主轴部；与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一支撑面；以及与所述主轴部相连接、并沿着向所述基片承载架的第一表面方向延伸一高度的插接部；所述支撑装置的插接部可分离地插接于所述凹进部内，从而使所述基片承载架放置于所述支撑装置上并由其支撑。本发明的基片承载架在基片加工过程中能够实现平衡、可靠地旋转。

Description

化学气相沉积反应器或外延层生长反应器及其支撑装置

本案是分案申请

原案发明名称：化学气相沉积反应器或外延层生长反应器及其支撑装置

原案申请号：20111037577.2

原案申请日：2011年11月23日。

技术领域

本发明涉及制造半导体器件，尤其涉及一种在诸如基片等衬底上生长外延层或进行化学气相沉积的装置。

背景技术

在诸如基片等衬底上生长外延层或进行化学气相沉积的生产过程中，反应器的设计十分关键。现有技术中，反应器有各种各样的设计，包括：水平式反应器，该反应器中，基片被安装成与流入的反应气体成一定角度；行星式旋转的水平式反应器，该反应器中，反应气体水平通过基片；以及垂直式反应器，该反应器中，当反应气体向下注入到基片上时，基片被放置在反应腔内的基片承载架上并以相对较高的速度旋转。该种高速旋转的垂直式反应器为商业上最重要的MOCVD反应器之一。

例如，发明名称为“通过化学汽相沉积在基片上生长外延层的无基座式反应器”的中国发明专利（中国专利号：01822507.1）提出了一种无基座式反应器，如图1所示，其包括反应腔、可旋转主轴400、用于加热基片的加热装置140以及用来支撑基片的基片承载架300。主轴400包括顶面481和主轴壁482，基片承载架300包括一中心凹进部分390。在将基片承载架300安装到主轴400时，主轴400被插入中心凹进部分390内，直到主轴壁482和凹进部分390的壁之间紧密配合，产生将基片承载架300保持在沉积位置的摩擦力，亦即，基片承载架300通过摩擦力保持在主轴400的顶端上，并被带动与主轴400一起旋转。

然而，在实际工艺过程中，前述反应器仅仅通过摩擦力很难（例如：因摩擦力不足而产生打滑）将基片承载架300保持在高速旋转的主轴400上并使二者一起旋转，若通过额外设置的保持装置解决此不足则会增加系统的复杂程度；此外，由于主轴400直径的局限，在沉积过程中很难保证基片承载架300始终保持平衡，倘若基片承载架300在沉积过程中重心失去平衡，发生摇摆，使得得到的基片外延层生长不均匀；再者，由于主轴壁482和凹进部分390的壁之间紧密配合，在基片加工过程中，通常为高温环境，主轴400会产生热膨胀，且主轴400的热膨胀系数高于基片承载架300的热膨胀系数，凹进部分390将会因主轴400的热膨胀而被撑坏，最终导致整个基片承载架300裂开；最后，在沉积过程中，主轴400的旋转速度与基片承载架300的转速通常不一致，二者有一定的偏差，这使得不能准确测量反应器内基片的位置，进而不能准确测量基片的温度和进一步地控制基片的温度。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种反应器，其中基片承载架在基片加工过程中能够实现平衡、可靠地旋转，并且基片承载架不会因支撑装置受热膨胀而被撑坏，提高了整个反应器的可靠性。

本发明的目的之二在于提供一种用于反应器内的的支撑装置，该支撑装置能够与基片承载架可分离地连接，并且在基片加工过程中，对基片承载架提供平衡、可靠的支撑并带动基片承载架平衡、可靠地旋转。

为了实现上述发明目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种化学气相沉积反应器或外延层生长反应器，其包括一反应腔，所述反应腔内设置至少一基片承载架和一用于支撑所述基片承载架的支撑装置，所述基片承载架包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，其中：

所述基片承载架的第二表面设置有至少一个向内凹陷的凹进部；

所述支撑装置包括：主轴部；与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一支撑面；以及与所述主轴部相连接、并沿着向所述基片承载架的第一表面方向延伸一高度的插接部；

所述支撑装置的插接部可分离地插接于所述凹进部内，从而使所述基片承载架放置于所述支撑装置上并由其支撑，在此位置下，所述支撑部的支撑面至少部分地与所述基片承载架的第二表面的至少部分相接触,并且藉由该接触的支撑面来支撑所述基片承载架。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种化学气相沉积反应器或外延层生长反应器，其包括一反应腔，所述反应腔内设置至少一基片承载架和一用于支撑所述基片承载架的支撑装置，所述基片承载架包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，其中：

所述基片承载架的第二表面设置有至少一个向内凹陷的凹进部；

所述支撑装置包括：主轴部，其包括一顶端，所述顶端包括一支撑面；以及与所述主轴部相连接、并沿着向所述基片承载架的第一表面方向延伸一高度的插接部；

所述插接部可分离地插接于所述凹进部内，从而使所述基片承载架放置于所述支撑装置上并由其支撑，在此位置下，所述支撑面至少部分地与所述基片承载架的第二表面的至少部分相接触,并且藉由该接触的支撑面来支撑所述基片承载架。

根据本发明的又一方面，本发明还提供一种应用于化学气相沉积反应器或外延层生长反应器内用于支撑基片承载架的支撑装置，所述基片承载架包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，所述第二表面设置有至少一个向内凹陷的凹进部，所述支撑装置包括：

主轴部；

与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一支撑面；以及

与所述主轴部相连接、并沿着向所述基片承载架的第一表面方向延伸一高度的插接部。

根据本发明的再一方面，本发明还提供一种应用于化学气相沉积反应器或外延层生长反应器内用于支撑基片承载架的支撑装置，所述基片承载架包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，所述第二表面设置有至少一个向内凹陷的凹进部，其特征在于，所述支撑装置包括：

主轴部，其包括一顶端，所述顶端包括一支撑面；以及

与所述主轴部相连接、并沿着向所述基片承载架的第一表面方向延伸一高度的插接部；

其中，所述插接部可分离地插接于所述凹进部内，从而使所述基片承载架放置于所述支撑装置上并由其支撑，在此位置下，所述支撑面至少部分地与所述基片承载架的第二表面的至少部分相接触,并且藉由该接触的支撑面来支撑所述基片承载架。

本发明所提供的反应器及其支撑装置具有诸多优点：首先，整个基片承载架在被放置于支撑装置上后及在基片加工过程中不会因重心不稳而左右摇摆，使得支撑装置能带动基片承载架平稳地同步转动；此外，基片承载架的旋转是通过插接部在水平表面方向上的作用力（推动力或抵靠作用）来实现的，因而不会出现如现有技术中二者出现“摩擦打滑”的现象；再者，插接部和凹进部在连接配合后，由于二者之间允许存在一定的间隙，该间隙允许插接部在高温的加工工艺环境下热膨胀，不会出现现有技术中二者因摩擦配合而导致热膨胀，最终使基片承载架因受热而被膨胀的插接部撑坏的问题。最后，本发明的设置还有利于在基片加工过程中实时地、原位地测量位于封闭反应腔内基片的具体位置和基片的温度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施方式所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出现有技术中一种通过化学汽相沉积在基片上生长外延层的无基座式反应器；

图2A示出根据本发明所提供的一种反应器的前视横载面示意图；

图2B为图2A所示实施方式中的基片承载架的立体示意图；

图2C为图2A所示实施方式中的支撑装置的立体示意图；

图3A示出图2A所示反应腔从图示I-I线截断并沿A方向仰视的截面示意图；

图3B示出根据本发明的另一个实施方式的仰视截面示意图；

图3C示出根据本发明的另一个实施方式的仰视截面示意图；

图4A示出根据本发明的另一个实施方式所提供的支撑装置的立体示意图；

图4B示出根据本发明的另一个实施方式所提供的基片承载架的立体示意图；

图4C为图4A和4B所示支撑装置和基片承载架相互连接的截面示意图；

图4D示出根据本发明的另一个实施方式所提供的基片承载架的立体示意图；

图4E为图4A所示支撑装置和图4D所示基片承载架相互连接、配合的立体示意图；

图5A示出根据本发明的另一个实施方式所提供的支撑装置的立体示意图；

图5B示出根据本发明的另一个实施方式所提供的基片承载架的立体示意图；

图5C为图5A所示支撑装置和图5B所示基片承载架相互连接、配合的立体示意图；

图5D示出根据本发明的另一个实施方式所提供的基片承载架的立体示意图；

图5E为图5A所示支撑装置和图5E所示基片承载架相互连接、配合的立体示意图。

具体实施方式

如图2A所示，图2A示出根据本发明实施方式所提供的一种反应器的前视横载面示意图。所述反应器可以用于化学气相沉积或外延层生长，但应当理解，其并不限于此类应用。所述反应器包括反应腔1，反应腔1内设置至少一个基片承载架3和用于支撑所述基片承载架3的支撑装置2。反应腔1的侧壁上设置有一供基片承载架3传输进出的传输口P。基片承载架3包括第一表面3a和一第二表面3b，其中第一表面3a上用于放置若干被处理加工的基片，优选地，第一表面3a上设置有若干个用于放置被加工的基片（未图示）的槽或洼坑（未图示）。基片承载架3的第二表面3b上设置有向内凹陷的凹进部5。

通常，在反应腔1进行基片工艺处理之前，基片承载架3位于反应腔1之外，基片承载架3上会事先放置好若干待处理的基片（未图示）。然后，基片承载架3会通过传输口P被机械手或其他方式传送到反应腔1内，再被可分离地放置在支撑装置2上，并且由支撑装置2支撑住，从而准备进入基片工艺处理状态。在接下来的基片工艺处理过程中，基片承载架3一直由支撑装置2支撑。支撑装置2还与一旋转机构M连接，旋转机构M包括一电机，在工艺过程中，旋转机构M带动支撑装置2旋转，支撑装置2再带动或驱动基片承载架3旋转。在基片工艺处理结束后，停止旋转机构M的旋转，使支撑装置2和基片承载架3不再旋转，通过机械手或其他方式使基片承载架3从支撑装置2上脱离开，再通过传输口P被送出至反应腔1外。

结合参考图2B，图2B为图2A所示实施方式中的基片承载架3的立体示意图。基片承载架3大致呈一圆盘形，其包括大致相互平行或相对的第一表面3a和第二表面3b。基片承载架的第二表面3b上于适当位置处（例如，中心区域处）设置有一向内（即，向第一表面3a方向）凹进的凹进部5。

结合参考图2C，图2C为图2A所示实施方式中的支撑装置2的立体示意图。支撑装置2包括：主轴部20；与所述主轴部20的一端相连接、并沿所述主轴部20的外围向外延伸开来的一支撑部22，所述支撑部22包括一支撑面22a；以及与所述支撑部22相连接、并沿所述支撑面22a向外突起一定距离或高度的插接部24。

本发明所提供的支撑装置2和基片承载架3相互之间的连接和分离均很方便，二者不是固定地连接在一起，并且二者在反应腔1进行基片加工时可以保持同步旋转。为了实现此目的，支撑装置2的插接部24能够可分离地插接于前述凹进部5内，从而使基片承载架3放置于所述支撑装置2上并由其支撑，在此位置及状态下，所述支撑部22的支撑面22a至少部分地与所述基片承载架3的第二表面3b的至少部分相接触，并且藉由该接触的支撑面22a来支撑所述基片承载架3。前述支撑部22设置于主轴部20的一端并二者相互连接，支撑部22沿主轴部20的外围向外延伸开来一定距离，构成一个类似“肩膀”或“支撑架”的结构，从而可以在Z轴方向上平衡地支撑住或托住放置于其上的基片承载架3。支撑部22可以是各种形状或结构的支撑结构，例如，如图所示的圆柱形，或立方体或其他不规则形状的支撑结构。支撑部22包括一支撑面22a，当基片承载架3由支撑装置2支撑时，支撑面22a作为支撑基片承载架3的支撑表面。优选地，支撑面22a大致为一平坦的表面，与之相接触的基片承载架3的表面也设置为平坦表面，这样支撑面22a可以平稳地支撑基片承载架3。

此外，本发明的实施方式中，当基片承载架3放置于支撑装置2上方后，在进行基片加工的过程中，基片承载架3通常需要以一定的速度保持平稳地旋转。基片承载架3的旋转运动由支撑装置2的插接部24在X轴和Y轴所确定的水平面方向上推动或驱动或带动基片承载架3来实现，而不是如现有技术中通过基片承载架3和支撑装置2之间的摩擦力来实现二者共同运动。具体而言，请参考图3A所示，图3A示出图2A所示反应腔从图示I-I线截断并沿A方向仰视的截面示意图，该示意图显示了支撑装置2的插接部24与基片承载架3的凹进部5相互连接或配合在一起后的位置关系。图示实施方式中的插接部24为一椭圆柱体，其沿水平面的截面呈椭圆形，与其对应的凹进部5所形成的凹陷空间也呈一椭圆柱体，其沿水平面的截面也呈椭圆形。插接部24包括一外周围24a，基片承载架3的凹进部5包括一内周壁5a，插接部24的外周围24a所包围的椭圆形面积小于或略小于凹进部5的内周壁5a所包围的椭圆形面积，换言之，插接部24的体积小于凹进部5所形成凹陷空间的容积，因而，插接部24可以很容易地插入凹进部5内并且两者之间配合后至少部分地方有一定的间隙，这样，使基片承载架3可分离地放置在插接部24上成为可能；同时，由于插接部24可以随着位于其下方的旋转机构M带动旋转而调整其在水平面的位置，在其旋转到某一位置或角度处（如图示5b位置），插接部24的外周围24a的某些部分能够顶住或抵住凹进部5的内周壁5a的某些部分，这样，插接部24就能够在旋转机构M的旋转带动下沿X轴和Y轴所确定的水平面方向上推动或带动或驱动基片承载架3跟随其一起旋转。应当说明：本发明中的插接部24与凹进部5的配合是具有一定间隙的配合，并不需要如现有技术那样二者为紧密连接的摩擦配合，本发明中的基片承载架3的旋转不是因为插接部24与凹进部5之间的摩擦配合来实现的；此外，本发明中的基片承载架3是通过由支撑部22的支撑面22a在Z轴方向上支撑住基片承载架3的第二表面3b来实现的，因而，在基片承载架3放置于支撑装置2上方后，凹进部5的顶表面5c与插接部24的顶表面24c之间允许存在一定大小的间隙（当然也可以不存在此间隙），换言之，插接部24沿其支撑面22a向外突起一距离（插接部24的支撑面22a与顶表面24c之间的竖直距离），该述距离小于或等于凹进部5向内凹陷的深度（凹进部5的第二表面3b与顶表面5c之间的竖直距离）。

由上述可知，在本发明所提供的反应器中，一方面，基片承载架3的凹进部5的内周壁5a所围成的空间大于支撑装置2的插接部24的外周围24a，因而二者之间有间隙，从而使插接部24很容易地插入凹进部5内并且也很容易地使二者分离开，并且，可选择地，插接部24还可以在凹进部5内转动一定的角度或移动一定的距离，再通过设置插接部24的外周围24a和凹进部5的内周壁5a的形状或大小，使插接部24在凹进部5内具有一特定位置，在此位置下，插接部24的某些部分顶住或抵住或卡住凹进部5的内周壁5a的某些部分，从而使插接部24在旋转机构M的作用下变成为一“驱动机构”，即，插接部24在X轴和Y轴所确定的平面上可以驱动或推动凹进部5一起旋转；再者，本发明所提供的支撑装置2还设置有类似“肩膀”或“支撑架”结构的支撑部22，该支撑部22给基片承载架3在Z轴方向上提供平稳的支撑作用。当基片承载架3被放置于支撑装置2上方并进行基片工艺处理时，基片承载架3的旋转运动由支撑装置2的插接部24在水平面方向上推动或带动基片承载架3来实现，整个基片承载架3的重量则由支撑部22在竖直方向上来平稳地承担。

相较于图1所示的现有技术的反应器，本发明的反应器具有诸多优点：首先，当基片承载架3被放置在支撑装置2上后，整个基片承载架3通过支撑装置2的支撑部22的支撑面22a支撑，这种支撑是一种“面支撑”，而不同于现有技术中的“点接触支撑”，这样，本发明的整个基片承载架3在被放置于支撑装置2上后及在基片加工过程中不会因重心不稳而左右摇摆；此外，基片承载架3的旋转是通过插接部24在水平表面方向上的作用力（推动力或抵靠作用）来实现的，因而不会出现如现有技术中二者出现“摩擦打滑”的现象；再者，前述插接部24和凹进部5在连接配合后，由于二者之间有一定的间隙，该间隙允许插接部24在高温的加工工艺环境下热膨胀，不会出现现有技术中二者因摩擦配合而导致热膨胀，最终使易脆的基片承载架3被膨胀的插接部24撑坏的问题。最后，本发明的设置还有利于在基片加工过程中实时地、原位地测量位于封闭反应腔1内基片的具体位置和温度。如图2A所示，一速度感应器S与支撑装置2相连接。由于本发明所提供的支撑装置2和基片承载架3在旋转过程中二者的速度是一致的，所以，通过测量支撑装置2的转速就可以得到基片承载架3的转速，进而就可以准确地计算出每一片基片在旋转过程中的相对位置。有了这个准确的位置，设置于反应腔1内的测量基片温度的高温计就可以准确地测量和计算出反应腔内处于高速旋转的基片的温度。

前述反应腔1中，基片承载架3下方还设置有加热装置，用于对基片承载架3上的基片加热。为了达到对基片均匀加热的效果，可以在基片承载架3下方设置有第一加热装置6a和第二加热装置6b。其中，第一加热装置6a靠近支撑装置2设置，例如，可以是一围绕主轴部20外围的一环形加热装置，其方向可以如图所示呈水平方向放置，还可以设置成在竖直方向上环绕主轴部20外围（未图示）并靠近支撑部22，以改善由于支撑部22阻挡导致与支撑部22接触的基片承载架3部分（即，基片承载架3的中心区域部分）受热效果差的问题；第二加热装置6b设置于第一加热装置6a的外围，用于对基片承载架3的边缘区域部分提供加热。优选地，第一加热装置6a和第二加热装置6b分别与一加热控制信号相连接，以单独地提供加热控制。

可选择地，前述支撑部22上还可以设置特定形状的镂空结构，例如，图2A所示的支撑部22包括支撑面22a和下表面22b，镂空结构（未图示）可以贯通支撑面22a和下表面22b，从而使得第一加热装置6a的热量透过镂空结构直接加热基片承载架3，这样，就可以仅使用一个加热装置就可以达到均匀加热整个基片承载架3的效果。该镂空结构的具体形状和分布可以依实际需要设计，例如，可以设置成多个镂空的环形槽、贯通孔、贯通槽等，其可以均匀地或不均匀地分布在支撑部22上。

可选择地，前述支撑部22的支撑面22a或与之对应接触的基片承载架3的接触面3b还可以设置成粗糙的表面或者在二者表面上设置一些相互卡合的结构，例如，在这些表面上设置一些增加摩擦力的结构，以增强支撑装置2对基片承载架3的支撑效果。

应当理解，依据本发明的发明精神，前述图示中的插接部和凹进部可以有多种实施方式的变形。例如，支撑装置的插接部可以设置成为一椭圆柱体或一圆柱体或一长方体或一正方体。凹进部在水平面方向的横截面形状为椭圆形或长方形或正方形或圆形或三角形。

如图3B所示，图3B示出根据本发明的另一个实施方式的仰视截面示意图。与图3A所示的实施方式不同，图3B中的插接部34大致呈一长方体，其沿水平面的截面呈长方形，凹进部7所凹陷形成的空洞也呈长方体，其沿水平面的截面也呈长方形。插接部34包括一外周围34a，基片承载架3的凹进部7包括一内周壁7a，插接部34的外周围34a所包围的截面面积小于或略小于凹进部7的内周壁7a所包围的截面面积，因而，插接部34可以很容易地插入凹进部7内并且两者配合后有一定的间隙；同时，由于插接部34可以随着位于其下方的旋转机构M带动旋转而调整其位置，在其旋转到某一位置或角度处（如图示7b位置），插接部34的外周围34a的某些部分能够顶住或抵住凹进部7的内周壁7a的某些部分，这样，插接部34就能够在旋转机构M的旋转下在水平方向上推动或带动或驱动基片承载架3跟随其一起旋转。

如图3C所示，图3C示出根据本发明的另一个实施方式的仰视截面示意图。与图3A、3B所示的实施方式不同，图3C中的插接部44上设置有至少一个卡接键或定位销44b，所述基片承载架3的凹进部8的侧壁上设置有与所述卡接键或定位销44b相匹配的卡接槽8b，在插接部44插接于凹进部8内时，卡接键或定位销44b与卡接槽8b至少部分地卡接或接触在一起，使二者保持一起运动。类似前述，插接部44的外周围与凹进部8的内周壁之间有一定大小的间隙。

应当理解，前述各种实施方式中所述的插接部不限于只设置一个，其也可以被设置成二个或更多个；前述凹进部也不限于只设置一个，其也可以被设置成二个或更多个。只要一个或多个插接部能够可分离地插接于一个或多个凹进部，并且在某一位置下，一个或多个插接部能够至少部分地与一个或多个凹进部的至少部分相互接触或相互卡合或二者抵靠在一起即可。

前述实施方式中，各种支撑装置的插接部被设置成与支撑部相连接、并沿该支撑面向外突起一定距离或高度，直至达到能够与前述各种凹进部相互插接的位置。应当理解，本发明中的插接部也可以设置在主轴部的其他位置上。例如，以图2C举例，作为图示中插接部24的实施方式的变形，插接部可以设置成从主轴部20上位于支撑部22下方的某一位置20a处向上延伸开来，直至达到能够与前述各种凹进部相互插接的位置。该延伸出来的插接部可以是一个或多个。与其相适应，凹进部的位置作相应配置设计。

进一步地，依据本发明的发明精神和实质，前述插接部和凹进部还可以有以下变形的实施方式。如图4A至4C所示，图4A和4B分别示出根据本发明的另一个实施方式所提供的支撑装置和的基片承载架立体示意图；图4C为图4A和4B所示支撑装置和基片承载架相互连接后的截面示意图。与前述实施方式不同，图4A所示的支撑装置9没有专门设置从主轴部向外延伸出一定距离的支撑部，而是在支撑装置9的主轴部90的顶端90a上直接设置有一支撑面92，支撑面92上设置有一个或两个或更多个插接部94a、94b。应当理解，根据不同的设计需要，所述两个或多个插接部可以相互间隔一距离或彼此相邻。与之相对应，基片承载架13包括一第二表面13b，其上设置有一个或两个或更多个向内凹陷的凹进部130、132。同理，根据不同的设计需要，两个或更多个凹进部可以相互间隔一距离或彼此相邻，并且与前述两个或多个插接部的位置相互对应，以方便二者相互对接。类似地，插接部94a、94b可分离地插接于凹进部130、132内并且二者在插接后相互之间有间隙，因而插接部94a、94b很容易地从凹进部130、132内分离开来。当基片承载架13放置于支撑装置9上后，基片承载架13的第二表面13b至少部分与支撑装置9的支撑面92相互接触，整个基片承载架13的重量由该支撑面92支撑；在某一位置下，插接部94a、94b能够至少部分地与凹进部130、132的至少部分相互接触或相互卡合或二者抵靠在一起，从而由插接部94a、94b在旋转机构M的旋转下在水平面方向上推动或带动或驱动基片承载架13跟随其一起旋转。

为了提供较佳的支撑作用，可以考虑将主轴部90的顶端90a设置成直径较大的尺寸。这样，支撑面92的面积就比较大，因而能对基片承载架13提供更平稳的支撑。

前述图4B所示的凹进部130、132也可以变形为一单一的凹进部结构。如图4D和图4E所示，图4D示出根据本发明的另一个实施方式所提供的基片承载架的立体示意图，图4E为图4A所示支撑装置和图4D所示基片承载架相互连接、配合的立体示意图。基片承载架15包括一第二表面15b，在该第二表面15b的适当位置处（图示为中心区域）设置有一大致呈纵长形的凹进部（图示实施方式为一两端圆滑的凹槽）152。纵长形的凹进部152的尺寸大小设置为可以同时容纳图4A所示的插接部94a、94b。同样，插接部94a、94b能够可分离地插接于凹进部152内。如图4E所示，当基片承载架15放置于图4A所示的支撑装置9上时，基片承载架15的第二表面15b至少部分与支撑装置9的支撑面92相互接触，整个基片承载架15的重量由该支撑面92支撑；在某一位置下，插接部94a、94b能够至少部分地与凹进部152的至少部分相互接触或相互卡合或二者抵靠在一起，从而由插接部94a、94b在旋转机构M的旋转下在水平面方向上推动或带动或驱动基片承载架15跟随其一起旋转。

请参阅图5A至图5C，图5A和图5B分别示出根据本发明的另一个实施方式所提供的支撑装置和基片承载架的立体示意图；图5C为图5A所示支撑装置和图5B所示基片承载架相互连接、配合的立体示意图。图5A示出的支撑装置19包括主轴部190，主轴部190包括一顶端，顶端包括一支撑面192，支撑面192上设置有三个插接部194a、194b、194c。与之相对应，图5B所示的基片承载架113包括一第二表面113b，第二表面113b分布设置有三个向内凹陷的凹进部134、136、138。与前述图4E所示实施方式相比，图5C中三个插接部194a、194b、194c与相应的三个向内凹陷的凹进部134、136、138相互连接配合可以提供更平稳的连接，插接部194a、194b、194c在沿水平面方向上推动或带动基片承载架113旋转时更平稳、可靠。

请再参阅图5D和图5E，图5D示出根据本发明的另一个实施方式所提供的基片承载架的立体示意图；图5E为图5A所示支撑装置和图5E所示基片承载架相互连接、配合的立体示意图。其中，基片承载架213包括一第二表面213b，第二表面213b上设置有一截面大致呈三角形的向内凹陷的凹进部236。如图5E所示，当基片承载架213可分离地放置于图5A所示的支撑装置19上时，插接部194a、194b、194c全部容纳于凹进部236内；同样地，插接部194a、194b、194c具有一位置，在此位置下，插接部194a、194b、194c的外周围至少部分与凹进部236的内周壁的至少部分相互接触或相互卡合或相互抵靠，从而在支撑装置19由旋转机构M的作用下旋转时，插接部194a、194b、194c沿水平面方向上驱动或推动凹进部236一起旋转；同时，整个基片承载架213的重量则由支撑装置19的支撑面192支撑。

图4A至图5E所示的各种实施方式中，基片承载架是通过主轴部的顶端的支撑面在Z轴方向上支撑住基片承载架的第二表面来实现的，因而，在基片承载架放置于支撑装置上方后，凹进部的顶表面（13c，图4C）与插接部的顶表面（94d，图4C）之间允许存在一定大小的间隙。当然，实际设计中也允许该间隙为零。

应当理解，前述各种实施方式中所述的插接部并不限于设置于支撑表面的中心区域，其也可以设置或分布于支撑表面的边缘区域或同时分布于其中心区域和边缘区域。前述各种实施方式中所述的基片承载架的凹进部并不限于设置于其第二表面的中心区域，其也可以设置或分布于第二表面的边缘区域或同时分布于其中心区域和边缘区域。

前述图4A至图5E所描述的各种实施方式中，支撑装置的插接部被设置成与主轴部的顶端相连接、并沿支撑面向外突起一距离或高度，直至达到能够与前述各种凹进部相互插接的位置。应当理解，这些实施方式中的插接部也可以设置在主轴部的其他位置上。比如，插接部也可以设置成与主轴部的其他位置相连接、并沿着向前述基片承载架的第一表面方向延伸一高度，直至达到能够与前述各种凹进部相互插接的位置。以图4A举例说明，作为图示中插接部94a、94b的实施方式的变形，插接部可以设置成从主轴部90上位于支撑面92下方的某一位置90b处向上延伸开来，直至达到能够与前述各种凹进部相互插接的位置。该延伸出来的插接部可以是一个或多个。与其相适应，凹进部的位置作相应配置或设计，以方便二者插接。

还应当理解，图2A至图3C中所描述的各种插接部和凹进部结构均可作为图4A至图5E中所描述实施方式的插接部和凹进部结构的变形；图4A至图5E中所描述的各种插接部和凹进部结构也均可作为图2A至图3C中所述实施方式的插接部和凹进部结构的变形，其工作原理相同，在此不再赘叙。这些变形均属于本发明的权利范围之内。

优选地，在前述主轴部90或190上、并且在靠近支撑面92或192的位置处，可以设置若干个镂空结构或挖槽（未图示），这些镂空结构或挖槽有助于位于基片承载架13或113下方的加热装置的热量直接地传导或辐射至基片承载架13或113的第二表面。

应当理解，前述各种实施方式中，尽管图示中的支撑面示意为一水平表面，但该等支撑面并不限于此设计，该等支撑面还可以设计成与水平面呈一定角度的斜面或任何其他不规则面，还可以在其表面上设计一些凹、凸结构或其他增加表面粗糙度的结构，与其相对应，基片承载架的第二表面也设计成与之相互配合的结构，以方便二者相互接触和支撑。

优选地，前述各种实施方式的插接部的顶端和/或边缘部分上还可以设计一些方便接插的倒角或圆弧面等；与之相对应，前述各种实施方式的凹进部也可以相应地设计一些方便接插的倒角或圆弧面等。

相较于图1所示的现有技术的反应器，本发明的反应器具有诸多优点：首先，当基片承载架被放置在支撑装置上后，整个基片承载架通过支撑装置的支撑面支撑，这种支撑是一种“面支撑”，能有效增加支撑装置的承重面积，而不同于现有技术中的“点接触支撑”，这样，本发明的整个基片承载架在被放置于支撑装置上后及在基片加工过程中不会因重心不稳而左右摇摆，使得支撑装置能带动基片承载架平稳地同步转动；此外，基片承载架的旋转是通过插接部在水平表面方向上的作用力（推动力或抵靠作用）来实现的，因而不会出现如现有技术中二者出现“摩擦打滑”的现象；再者，插接部和凹进部在连接配合后，由于二者之间允许存在一定的间隙，该间隙允许插接部在高温的加工工艺环境下热膨胀，不会出现现有技术中二者因摩擦配合而导致热膨胀，最终使基片承载架因受热而被膨胀的插接部撑坏的问题。最后，本发明的设置还有利于在基片加工过程中实时地、原位地测量位于封闭反应腔内基片的具体位置和基片的温度。

本发明虽然以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (33)

1.一种应用于化学气相沉积反应器或外延层生长反应器内用于支撑基片承载架的支撑装置，所述基片承载架包括第一表面和第二表面，所述第一表面用于放置若干待处理的基片，所述第二表面用于接收来自下方加热装置的热辐射并设置有至少一个向内凹陷的凹进部，所述支撑装置包括：

可旋转的主轴部；

与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一支撑面；以及

与所述主轴部相连接、并自所述支撑面向上延伸一高度的插接部，所述插接部可分离地插接于所述基片承载架的凹进部内；

其中，当所述插接部可分离地插接于所述凹进部内时，在此位置下，所述支撑面至少部分地与所述基片承载架的第二表面相接触,并且藉由该接触的支撑面来支撑所述基片承载架；所述插接部的外周围与所述凹进部的内周壁有间隙，所述插接部至少部分地与所述凹进部的至少部分相互接触或相互卡合或相互抵靠，在所述主轴部旋转时，藉由所述插接部推动所述基片承载架一起同步旋转，每次移出基片时，所述基片承载架实现与所述支撑装置的分离。

2.如权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述插接部呈一椭圆柱体或一圆柱体或一长方体或一正方体。

3.如权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述插接部的个数为两个或更多，所述两个或多个插接部相互间隔一距离或彼此相邻。

4.如权利要求1或2或3所述的支撑装置，其特征在于，所述插接部上设置有至少一个卡接键或定位销。

5.如权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑部呈圆柱形、立方体或其他不规则形状的支撑结构。

6.如权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述插接部的顶端和/或边缘设计有方便接插的倒角或圆弧面。

7.如权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑面为平坦表面或粗糙表面或为具有增加摩擦力的结构的表面。

8.如权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑部上均匀地或不均匀地分布设置有镂空结构。

9.一种应用于化学气相沉积反应器或外延层生长反应器内用于支撑基片承载架的支撑装置，所述基片承载架包括第一表面和第二表面，所述第一表面用于放置若干待处理的基片，所述第二表面用于接收来自下方加热装置的热辐射并设置有至少一个向内凹陷的凹进部，所述支撑装置包括：

可旋转的主轴部，其包括一顶端，所述顶端包括一支撑面；以及

与所述主轴部相连接、并沿着所述支撑面向上延伸一高度的插接部，所述插接部可分离地插接于所述基片承载架的一凹进部内；

其中，当所述插接部可分离地插接于所述凹进部内时，在此位置下，所述支撑面至少部分地与所述基片承载架的第二表面相接触,并且藉由该接触的支撑面来支撑所述基片承载架；所述插接部的外周围与所述凹进部的内周壁有间隙，所述插接部至少部分地与所述凹进部的至少部分相互接触或相互卡合或相互抵靠，在所述主轴部旋转时，藉由所述插接部推动所述基片承载架一起同步旋转，每次移出基片时，所述基片承载架实现与所述支撑装置的分离。

10.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于，所述插接部呈一椭圆柱体或一圆柱体或一长方体或一正方体。

11.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于，所述插接部的个数为两个或更多，所述两个或多个插接部相互间隔一距离或彼此相邻。

12.如权利要求9或10或11所述的支撑装置，其特征在于，所述插接部上设置有至少一个卡接键或定位销。

13.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于，所述插接部的顶端和/或边缘设计有方便接插的倒角或圆弧面。

14.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑面为平坦表面或粗糙表面或为具有增加摩擦力的结构的表面。

15.一种与权利要求1至14任一项所述的支撑装置配合使用的基片承载架，所述基片承载架包括第一表面和第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，所述第二表面设置有至少一个向内凹陷的凹进部，所述凹进部设置为可分离地容纳所述支撑装置的插接部，并且，当所述插接部可分离地插接于所述凹进部内时，所述基片承载架由所述支撑面支撑，所述插接部的外周围与所述凹进部的内周壁有间隙，所述插接部至少部分地与所述凹进部的至少部分相互接触或相互卡合或相互抵靠，在所述主轴部旋转时，藉由所述插接部推动所述基片承载架一起同步旋转，每次移出基片时，所述基片承载架实现与所述支撑装置的分离。

16.如权利要求15所述的基片承载架，其特征在于，所述凹进部的尺寸或形状设置为：当所述支撑装置的插接部插接于所述凹进部内时，使所述插接部至少部分地或全部地容纳于所述凹进部内，并且容纳于所述凹进部内的插接部的外周围与所述凹进部的内周壁之间至少部分地具有一间隙。

17.如权利要求15所述的基片承载架，其特征在于，所述凹进部为呈纵长形的凹槽。

18.如权利要求15所述的基片承载架，其特征在于，所述凹进部在水平面方向的横截面形状为椭圆形或长方形或正方形或圆形或三角形。

19.如权利要求15所述的基片承载架，其特征在于，所述凹进部为包括两个或更多个相互间隔一距离或彼此相邻的向内凹陷的凹进部。

20.如权利要求15所述的基片承载架，其特征在于，所述凹进部上设置有方便所述插接部插接的倒角或圆弧面。

21.如权利要求15所述的基片承载架，其特征在于，所述凹进部还包括与卡接键或定位销相匹配的卡接槽。

22.一种化学气相沉积反应器或外延层生长反应器，其包括一反应腔，所述反应腔内设置至少一基片承载架和一用于支撑所述基片承载架的支撑装置，所述基片承载架包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，其特征在于：

所述基片承载架的第二表面设置有至少一个向内凹陷的凹进部；

所述支撑装置包括：可旋转的主轴部；与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一支撑面；以及与所述主轴部相连接、并沿着向所述基片承载架的第一表面方向延伸一高度的插接部；

所述支撑装置的插接部可分离地插接于所述凹进部内，在此位置下，所述支撑面至少部分地与所述基片承载架的表面相接触,并且藉由该接触的支撑面来支撑所述基片承载架；所述插接部的外周围与所述凹进部的内周壁有间隙，所述插接部至少部分地与所述凹进部的至少部分相互接触或相互卡合或相互抵靠，在所述主轴部旋转时，藉由所述插接部推动所述基片承载架一起同步旋转，每次移出基片时，所述基片承载架实现与所述支撑装置的分离。

23.如权利要求22所述的反应器，其特征在于，所述插接部呈一椭圆柱体或一圆柱体或一长方体或一正方体。

24.如权利要求22或23所述的反应器，其特征在于，所述凹进部在水平面方向的横截面形状为椭圆形或长方形或正方形或圆形或三角形。

25.如权利要求22所述的反应器，其特征在于，所述插接部的个数为两个或更多个，所述两个或多个插接部相互间隔一距离或彼此相邻；与其对应，所述凹进部也包括相应个数的相互间隔一距离或彼此相邻的凹进部，所述插接部与所述凹进部一一对应并相互插接。

26.如权利要求22所述的反应器，其特征在于，所述插接部的个数为两个或更多个，所述两个或多个插接部相互间隔一距离或彼此相邻；与其对应，所述凹进部为一内陷结构，其在水平面方向的横截面形状为椭圆形或长方形或正方形或圆形或三角形，所述凹进部内同时容纳所述两个或多个插接部。

27.如权利要求22所述的反应器，其特征在于，所述插接部上设置有至少一个卡接键或定位销；与此对应，所述凹进部还包括与所述卡接键或定位销相匹配的卡接槽。

28.一种化学气相沉积反应器或外延层生长反应器，其包括一反应腔，所述反应腔内设置至少一基片承载架和一用于支撑所述基片承载架的支撑装置，所述基片承载架包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，其特征在于：

所述基片承载架的第二表面设置有至少一个向内凹陷的凹进部；

所述支撑装置包括：可旋转的主轴部，其包括一顶端，所述顶端包括一支撑面；与所述主轴部相连接、并沿着所述支撑面向上延伸一高度的插接部，所述插接部可分离地插接于所述基片承载架的一凹进部内；

所述支撑装置的插接部可分离地插接于所述凹进部内，在此位置下，所述支撑面至少部分地与所述基片承载架的表面相接触,并且藉由该接触的支撑面来支撑所述基片承载架；所述插接部的外周围与所述凹进部的内周壁有间隙，所述插接部至少部分地与所述凹进部的至少部分相互接触或相互卡合或相互抵靠，在所述主轴部旋转时，藉由所述插接部推动所述基片承载架一起同步旋转，每次移出基片时，所述基片承载架实现与所述支撑装置的分离。

29.如权利要求28所述的反应器，其特征在于，所述插接部呈一椭圆柱体或一圆柱体或一长方体或一正方体。

30.如权利要求28或29所述的反应器，其特征在于，所述凹进部在水平面方向的横截面形状为椭圆形或长方形或正方形或圆形或三角形。

31.如权利要求28所述的反应器，其特征在于，所述插接部的个数为两个或更多个，所述两个或多个插接部相互间隔一距离或彼此相邻；与其对应，所述凹进部也包括相应个数的相互间隔一距离或彼此相邻的凹进部，所述插接部与所述凹进部一一对应并相互插接。

32.如权利要求28所述的反应器，其特征在于，所述插接部的个数为两个或更多个，所述两个或多个插接部相互间隔一距离或彼此相邻；与其对应，所述凹进部为一内陷结构，其在水平面方向的横截面形状为椭圆形或长方形或正方形或圆形或三角形，所述凹进部内同时容纳所述两个或多个插接部。

33.如权利要求28所述的反应器，其特征在于，所述插接部上设置有至少一个卡接键或定位销；与此对应，所述凹进部还包括与所述卡接键或定位销相匹配的卡接槽。