CN109423627B - 圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，包括真空室，还包括工件驱动组件，支撑并驱动至少一个工件绕工件的中心轴自转并持续切换与工件的接触位置；以及，加热组件，从工件驱动组件上的每个工件的两个侧面同时对工件进行加热。本发明设计精巧，能够实时改变工件与第一转盘和第二转盘的接触位置，避免工件的某一位置一直被遮挡，无法沉积成膜的问题，从而能够在一次沉积过程中实现工件的全表面沉积，同时从两个相反方向直接对工件进行加热，具有更高的加热效率，减少热传递过程的热损耗，有利于降低能耗；两面同时加热，有利于保证加热的均匀性，避免工件受热不均，有利于保证沉积得到的膜层的均匀性，应用简单，膜层品质高。

Description

圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉

技术领域

本发明涉及气相沉积设备领域，尤其是圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉。

背景技术

化学气相淀积（CVD），指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。

CVD化学气相沉积炉是利用化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）的原理，将参与化学反应的物质，加热到一定工艺温度，在真空泵抽气系统产生的引力作用下，引至沉积室进行反应、沉积，生成新的固态薄膜物质。

如附图1所示的化学气相沉积炉，通常包括反应室、加热体、进气口、出气口、衬底支架等几部分，进气口在反应室的底部或顶部或侧边上，出气口通常与之相对，为使气相沉积均匀，进气口常采用同心圆筒的方式，衬底支架对准进气口，但是工件放置在衬底支架上无法移动，只能对显露在真空环境中的区域进行沉积，且最终得到的膜层的均匀性相对较差。

为了改善镀膜的质量，也有一些化学气相沉积炉内具有转盘机构使每一只吊挂于吊具上或平躺于衬底支架上的待加工件进行公转和/或自转，以实现沉积的均匀性。

然而这些结构，对于需要进行全表面沉积的圆盘类工件无法适用，主要是由于：在沉积过程中，衬底支架或吊具与圆盘类零件或多或少存在一定的接触区域，而这些被遮挡的区域始终无法沉积成膜，如果要使这些区域沉积成膜，就必须停止沉积过程，调整工件在吊具或夹具上的位置使工件被遮挡的部分显露出来后，再进行沉积，无法实现一次性全表面沉积，操作繁琐。

并且，即使调整工件在衬底支架或吊具上的位置后，继续沉积时还会有其他区域被遮挡，这就造成被遮挡区域和未被遮挡区域的膜层厚度存在差异，导致最终沉积得到的薄膜仍然存在不均匀的问题，影响薄膜的品质。

另外，除了上述问题，如附图1中的加热装置的结构也对产品的薄膜质量产生较大影响，又如申请号为200580042263.8揭示的带有射频加热的处理腔的化学气相沉积反应器，其采用在石英管反应室上绕制射频线圈，通过RF线圈的RF场形成涡流，使得石英管内的石墨管被加热，石墨管再将处理腔作为一个整体通过热辐射进行加热。

这些加热装置的问题在于，由于加热器位于反应室外，要实现反应室内部及工件的加热，就需要多个热量传递过程，每个过程都会存在较大的热量消耗损失，因此需要消耗大量的能源，存在能耗高、加热速度相对慢的问题。

另一方面，为了获得相对均匀的热分布，需要对加热器或射频线圈进行科学有效地布局，要求高、难度大，一旦射频线圈或加热器布置不合理，就会导致石墨管或反应室加热不均匀，而石墨管加热不均匀也势必造成处理腔内各区域加热不均匀，从而导致工件加热不均的问题。

同时，当进行多个工件同时加工时，由于石墨反应室的不同区域热量分布存在差异，因此，无法保证每个工件加热的均匀性，从而无法保证每个工件的成膜质量；另外，当存在工件加热不均的情况时，无法有效的通过调整加热器输出的热量来实现补偿。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，通过驱动工件绕其中心轴自转以持续改变与支撑器件的接触位置，以及通过双向均匀加热装置，从而提供一种能够一次性实现工件全表面沉积且保证沉积薄膜质量的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，包括真空室，还包括

工件驱动组件，支撑并驱动至少一个工件绕工件的中心轴自转并持续切换与工件的接触位置；

以及，加热组件，从工件驱动组件上的每个工件的两个侧面同时对工件进行加热。

优选的，所述真空室包括圆柱形的真空室主体以及位于所述真空室主体的两个圆形开口处的密封门，所述真空室主体的外圆周面连接第二支架。

优选的，所述工件驱动组件包括至少一对匹配的第一转盘和第二转盘，所述第一转盘和第二转盘在与它们垂直的同一平面上的投影部分或全部重合，工作时，所述第一转盘和第二转盘绕各自的中心轴自转且它们的自转方向与工件的自转方向相反。

优选的，所述第一转盘和第二转盘的形状、尺寸相同，它们均包括内凹于它们的圆周面且宽度相同的卡槽，所述卡槽包括具有深度差的浅槽区和深槽区。

优选的，所述第一转盘设置于与其原盘面垂直的主动轴上，所述主动轴可自转地架设于第一支架上，其一端连接驱动其自转的驱动机构；所述第二转盘设置于与所述主动轴等高且平行的从动轴上，所述从动轴可自转地架设于所述第一支架上。

优选的，所述驱动机构包括与所述主动轴连接的水冷传动轴，所述水冷传动轴上共轴设置有从动轮，所述从动轮通过同步带连接传动轮，所述传动轮通过行星减速机连接电机。

优选的，所述水冷传动轴包括圆周壁上设置有若干通孔的内水管，所述内水管的一端连接旋转接头，其另一端与用于连接主动轴的轴堵保持间隙或连接，所述内水管的外周还套装有与其共轴的外套管，所述外套管的一端与所述旋转接头密封连接，其另一端连接所述轴堵，所述外套管的外周还套装有使其与旋转接头密封连接的晶转磁流体，所述从动轮套装在所述晶转磁流体的外周。

优选的，所述晶转磁流体远离所述旋转接头的一端连接有套装在所述外套管上的波纹管密封组件，所述波纹管密封组件与真空室上的连接管密封连接。

优选的，所述晶转磁流体的外周套装有圆形编码器。

优选的，所述第一转盘和第二转盘为三对且等间隙设置。

优选的，所述第一转盘和第二转盘为石墨转盘。

优选的，所述加热组件包括四个平行于所述第一转盘和第二转盘且等间距设置的加热板，每个所述加热板在与它们平行的同一投影面上的投影重合，且相邻加热板形成一个加热空间，一对第一转盘和第二转盘上的工件位于一个所述加热空间内。

优选的，每个所述加热板的两端分别连接一石墨电极，每个所述石墨电极连接铜电极，所述铜电极的外周还连接有用于连接电源的接线排。

优选的，所述加热板的输出功率可调

优选的，所述加热板为电阻加热方式。

优选的，所述加热板从其一端开始呈蛇形线延伸到另一端，且其两端等高设置且分别设置有用于与所述石墨电极连接的连接孔。

优选的，还包括与每个加热板贴近的热偶。

优选的，所述铜电极具有自冷却机构，所述自冷却机构包括与所述铜电极的开口端密封连接的外管，所述外管通过冷却介质导入接头连接共轴贯穿其的内管，所述内管延伸到所述铜电极的内腔中，所述外管上还设置有冷却介质导出接口。

优选的，所述冷却介质导入接头连接配水器。

优选的，所述第一转盘、第二转盘及加热板均位于保温箱内。

优选的，所述保温箱为石墨毡形成的壳体。

优选的，所述石墨电极从所述保温箱外延伸到保温箱内，且通过氮化硼管与保温箱绝缘。

优选的，还包括排气组件，所述排气组件包括位于保温箱中的至少一个排气石墨管及与所述排气石墨管连接的收集盒，所述收集盒通过从所述真空室外延伸到所述保温箱内的排气管路连接过滤器，所述过滤器连接气体排放组件。

优选的，还包括反应气体均匀导入组件，所述反应气体均匀导入组件包括三条间隙设置且呈T字形的匀气管路，每条匀气管路与一个加热空间对应。

优选的，所述匀气管路包括从保温箱外延伸到其内部的气体导入管，所述气体导入管位于保温箱内的一端连接有三通过渡接头，所述三通过渡接头共轴的两个接口分别连接一匀气管，所述匀气管的出气孔朝向所述保温箱的底部。

本发明技术方案的优点主要体现在：

1、本发明设计精巧，通过第一转盘和第二转盘配合支撑工件，并驱动工件自转，从而保证沉积过程中，能够实时改变工件与第一转盘和第二转盘的接触位置，避免工件的某一位置一直被遮挡，无法沉积成膜的问题，从而能够在一次沉积过程中实现工件的全表面沉积，同时从两个相反方向直接对工件进行加热，一来具有更高的加热效率，减少热传递过程的热损耗，有利于降低能耗；同时，两面同时加热，有利于保证加热的均匀性，避免工件受热不均，有利于保证沉积得到的膜层的均匀性，应用简单，膜层品质高。

2、石墨材质的转盘，相对于不锈钢等转盘，具有更高的熔点，能够应用于更高的环境温度中，且石墨转盘的自润滑性更佳，与工件接触时磨损小。

3、可以应用于各种类型的圆盘类零件的全表面沉积，并且除了应用于气相沉积炉，也可以应用于其他需要进行一次性工件全表面加工的领域，应用范围广，并且能够同时进行多个工件的沉积，当有多个工件同时加工时，每个元件都由两个加热板从两个方向直接进行等效加热，因此不会产生加热不均的问题，能够保证每个工件加热的均匀性的前提下提高加工效率。

4、转盘的驱动机构及铜电极自带冷却结构，能够有效的保证气相沉积过程中，驱动机构及铜电极在高温环境下的冷却要求，有利于保证设备整体的工作效率、稳定性和延长使用寿命。

5、本发明的气相沉积炉通过真空室的设置方式以及工件驱动组件的设计，相对于常规的立式气相沉积或卧室气相沉积炉，结构更加精简，占用空间小。

6、通过对加热板形状的设计，能够保证其热量输出的均衡性，从而保证对工件整个幅面的均匀加热，避免受热不均。

7、通过检测每个加热板对应区域的温度，能够及时知晓每个加热板对已区域的温度是否符合要求，并能够通过单独调节每个加热板的输出功率来实现温度的补偿。

8、通过对供气管路的设计，既能够保证真空室内反应气氛的均匀性，同时可以根据需要调整每个工件区域的反应气体工艺量，以保证产品的一致性，并且，由于匀气孔向保温箱的底部设置，因此能够大大缓解气流直接向上流出造成的反应气体分布不均匀，影响镀膜质量的问题。

9、反应过程在石墨毡保温箱中进行有利于保持高温条件的要求，能够加快沉积速率，减低加热时的能耗。

附图说明

图1 是背景技术中气相沉积炉的示意图；

图2是本发明的气相沉积炉的示意图；

图3是本发明的工件驱动组件与真空室的组装状态示意图；

图4是本发明的工件驱动组件与工件的工作状态示意图；

图5是本发明的第一圆盘和第二圆盘与投影面的状态示意图；

图6是驱动机构与主动轴连接状态示意图；

图7是驱动机构的示意图；

图8是加热组件的结构示意图；

图9是排气组件、反应气体均匀导入组件及加热组件与保温箱的组装状态示意图；

图10是反应气体均匀导入组件的示意图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

本发明揭示了圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉160，如附图2所示，包括真空室8，所述真空室8包括圆柱形的真空室主体81以及位于所述真空室主体81的两个圆形开口处的密封门82，所述密封门82与所述真空室主体81枢轴连接，并且所述密封门82优选通过四个呈长方形分布的夹紧器83与所述真空室主体81密封连接。

如附图2所示，所述真空室主体81的外圆周面连接第二支架9，从而使所述真空室主体81的中心轴的延伸方向与水平面平行，相对于常规的立式气相沉积炉（真空室主体的中心轴与水平面垂直），其密封门的位置比位于顶部的密封门要低很多，不再需要设置铁艺台阶等攀爬工具才能到达密封门的位置，有利于简化气相沉积炉的整体结构和后续操作；并且，炉内部件设置在内圆周面上，更能够利用真空室主体81的内部空间，同时，结合对内部结构的优化，能够减小真空室主体81的体积，实现气相沉积炉的小型化。

由于进行气相沉积时，工件及反应环境需要维持高温状态，才能保证沉积过程的充分进行，因此需要采取一定的保温措施，以免热量散失造成较大的能耗，对应的，如附图2所示，所述真空室8内设置有保温箱11，所述保温箱11架设于两个下述支架5的连接横板51上，并且，由于石墨毡具有良好的保温、隔热的性能好，且耐高温、耐腐蚀、不熔融，因此本实施例中优选所述保温箱11优选为石墨毡箱体，当然在其他实施例中，也可以采用具有同等性能的材质形成保温箱，在此不再赘述。

所述圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉160还包括工件驱动组件10、加热组件150、反应气体均匀导入组件120以及排气组件110。

工件驱动组件

所述圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉160的工件驱动组件10，用于支撑并驱动至少一个位于所述保温箱11内的工件1绕工件的中心轴X自转并持续切换与工件的接触位置。

具体来说，如附图2所示、附图4所示，所述工件驱动组件10包括至少一对配合支撑一个工件1并驱动工件1绕其中心轴X自转的第一转盘2和第二转盘3，它们均位于所述保温箱11内且保持间隙，同时如附图5所示，所述第一转盘2和第二转盘3在与它们垂直的同一平面A上的投影部分或全部重合。

由于石墨具有耐高温性、较好的导电导热性、润滑性、化学稳定性及抗热震性等特性，因此所述第一转盘2和第二转盘3优选为石墨转盘，当然也可以是其他可行的转盘，如不锈钢转盘等。

并且，如附图4所示，所述第一转盘2和第二转盘3的形状相同，它们均包括至少一个内凹于它们的圆周面且宽度相同的卡槽7，当然也可以设置多个卡槽7以增加产量，本实施例中进一步优选所述卡槽7包括具有深度差的浅槽区71和深槽区72，当然所述卡槽7的形状、尺寸是根据工件形状和尺寸所制作的仿形结构，满足工件能够卡设到所述卡槽7中且不会倾斜掉落即可。

进一步优选所述第一转盘2和第二转盘3的尺寸相同且等高设置，即它们的投影完全重合。

工作时，如附图4所示，所述第一转盘2和第二转盘3绕各自的中心轴Y、Z自转，并持续改变与工件的接触位置，同时，所述第一转盘2和第二转盘3的自转方向相同且与工件的自转方向相反。

另外，本实施例中优选所述第一转盘2和第二转盘3中的一个为有动力转盘，另一个为无动力转盘，当然在其他实施例中也可以使它们都是有动力的转盘。

具体而言，如附图3所示，所述第一转盘2优选为三个且等间隙的设置于与其原盘面垂直的主动轴4上，所述主动轴4可自转地架设于第一支架5上，所述第二转盘3同样为三个且与所述第一转盘2一一对应，它们设置于与所述主动轴4等高且平行的从动轴6上，所述从动轴6可自转地架设于所述第一支架5上。

其中，如附图2-附图3所示，所述支架5包括两个间隙且镜像对称设置的分部，每个分部固定于所述真空室主体81的内圆周面上设置的一个支撑件84上，每个分部包括用于连接支撑件84的连接横板51和用于支撑所述主动轴4和从动轴6的连接竖板52，它们相互垂直，且它们之间设置有三角形的加强板53，两个所述连接竖板52上本别设置有用于连接主动轴4和从动轴6的轴承（图中未示出），所述主动轴4和从动轴6分别连接两个共轴的轴承，从而实现自转，并带动位于其上的第一转盘2和第二转盘3自转。

而要使所述第一转盘2有动力，如附图3所示，所述主动轴4的一端延伸到所述真空室8外并连接驱动所述主动轴4自转的驱动机构20，如附图6所示，所述驱动机构20包括与所述主动轴4连接的水冷传动轴201，所述水冷传动轴201上共轴设置有从动轮202，所述从动轮202通过同步带203连接传动轮204，所述传动轮204通过行星减速机205连接电机206，所述行星减速机205固定于在固定板210上。

由于所述水冷传动轴201位于高温的真空室8内，因此其自身也会具有较高的温度，相应的热量就会传递到连接在其上的各个部件上，从而影响整个驱动机构20的性能，因此就需要在所述水冷传动轴201上设置冷却结构。

详细来说，如附图6、附图7所示，所述水冷传动轴201包括内水管2011，所述内水管2011的圆周壁上设置有若干通孔（图中未示出），所述内水管2011的一端连接旋转接头2012，其另一端与用于连接主动轴4的轴堵2013的连接或保持间隙，所述轴堵2013与所述主动轴4的对应端螺栓连接，所述内水管2011的外周还套装有与其共轴的外套管2014，所述外套管2014的一端通过螺栓与所述旋转接头2012连接，其另一端连接所述轴堵2013。

工作时，通过所述旋转接头2012连接冷却液源，冷却液通过所述旋转接头2012进入内水管2011，再通过内水管2011上的通孔流入到所述外套管和内水管2011之间的间隙，并从所述旋转接头2012上的另一出口流出，从而进行外套管2014和内水管2011的冷却；当然也可以使冷却液通入到内水管2011和外套管2014之间的区域，然后通过内水管上的通孔进入内水管，然后从旋转接头2012与内水管连接的开口流出。

进一步，考虑到水冷结构的密封要求，如附图7所示，在所述外套管2014的外周还套装有使其与旋转接头密封连接的晶转磁流体2015，所述从动轮202套装在所述晶转磁流体2015的外周，所述晶转磁流体2015远离所述第一转盘2的一端延伸超过所述外套管2014与旋转接头2012的连接区域并并通过锁紧螺母与旋转接头2012锁紧密封连接，所述晶转磁流体2015的另一端通过卡接于所述外套管2014上的定位槽中，并通过法兰盘与所述外套管2014连接。

并且，如附图6所示，所述晶转磁流体2015远离所述旋转接头2012的一端还设置有套装在所述外套管2014上且与所述晶转磁流体2015的端面法兰连接的波纹管密封组件207，所述波纹管密封组件207通过法兰密封连接下述真空室上的连接管209，从而实现所述水冷传动轴201与下述真空室8的密封连接。

进一步优选的实施例中，如附图6所示，所述晶转磁流体2015的外周套装有圆形编码器208，从而能够准确知晓主动轴4的转速，便于进行转轴转速的控制。

当然在其他实施例中，所述驱动机构20也可以是其他可行的机构，并且考虑到驱动机构20与真空室8之间的密封要求，所述驱动机构20可以是由电机、行星减速、磁耦合式联轴器及连接所述主动轴4的传动轴所构成的机构，此处为现有技术，在此不再赘述。

加热组件

如附图2所示，所述圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉160的加热组件150，用于从工件驱动组件10上的每个工件1的两个侧面同时对工件1进行加热，以保证工件加热的高效率和均匀性。

详细来说，如附图8所示，所述加热组件150包括至少两个间隙设置且位于所述保温箱11内的加热板30，所述加热板30在与它们平行的同一投影面上的投影重合，且相邻加热板30之间的间隙形成用于均匀加热工件1的加热空间140，每个所述加热板30的两端分别连接一石墨电极40，每个所述石墨电极40连接铜电极50，如附图2所示，每个所述铜电极50从所述真空室8外延伸到真空室8内，且分别通过防水安装法兰130与所述真空室8连接，所述铜电极50的外周还连接有用于连接电源的接线排90，所述接线排90优选为铜接线排，当然也可以是其他可行的接线排，每个所述铜电极50上的接线排90均位于所述真空室8外以便于接线。

由于所述第一转盘2和第二转盘3优选为三个，对应的，如附图8所示，所述加热板30为四个，任意相邻加热板30的间距相同，它们形成三个加热空间140，一对第一转盘2和第二转盘3上的工件1位于一个所述加热空间140的中间位置，因此，可以进行三个工件的同时均匀加热。

并且，每个所述加热板30的输出功率可调，优选所述加热板30为电阻加热方式，且优选为石墨材质，具体的，每个加热板30采用单独的电源进行供电，另外，如附图9所示，每个加热板30的侧面贴近设置有用于检测加热板30和工件之间局部区域温度的热偶60，每个所述热偶60均从所述真空室8外延伸到其内的保温箱11内，它们同样通过防水安装法兰与所述真空室8连接，加热时，通过所述热偶60可以检测出每个加热板30对应区域的温度，从而可以确定几个加热板30对应区域的温度是否一致，当不一致时，即可能存在加热不均的情况，因此可以通过调整相应电源的输出电压来调整对应的加热板30的输出功率，从而保证几个加热板30对应区域温度的一致性，进而保证多个工件1加热的均匀性。

并且，为了保证加热板热量输出的均匀性，如附图8所示，所述加热板30从其一端开始呈蛇形线延伸到另一端，任意相邻两个竖板之间的间隙相等，且每个加热板30的两端等高设置，另外，为了方便与石墨电极40连接，所述加热板30的两端分别设置有用于与所述石墨电极40上的通孔相匹配的连接孔301，它们通过螺栓及螺母连接固定。

进一步，由于工作时，各部件均处于较高的温度环境中，相对于加热板及石墨电极，所述铜电极50更易受高温的影响，因而，如附图8所示，需要使所述铜电极50具有自冷却机构70，所述自冷却机构70包括与所述铜电极50的开口端密封连接的外管701，所述外管701通过冷却介质导入接头702连接共轴贯穿其的内管（图中未示出），所述内管延伸到所述铜电极50的内腔中且与所述铜电极的内腔底部保持间隙，所述外管701上还设置有冷却介质导出接口703，且如附图2所示，每个冷却介质导入接头702、冷却介质导出接口703均位于所述真空室8外以便于接线。

工作时，冷却介质通过所述冷却介质导入接头流到所述内管中，并通过内管的底部开口进入到所述铜电极的内部进行冷却，冷却介质填充满所述铜电极50的内腔中，并通过所述外管703上的冷却介质导出接口703流出，从而冷却介质的不断的流入、流出实现对铜电极50的冷却。

所述冷却介质可以是冷却液也可以是冷却气体等，本实施例中优选为冷却液，进一步优选为水冷，具体的，如附图9所示，所述冷却介质导入接头702通过管路（图中未示出）连接配水器80，所述配水器80包括若干路供水支路，每个所述铜电极50的冷却介质导入接头702连接一个供水支路，并且所述配水器80包括透明观察窗（图中未示出），从而可以随时观察配水器80的内部状况。

由于加热板30均位于所述保温箱11内，对应的，所述石墨电极40至少有部分要延伸到所述保温箱11中，因此石墨电极40就必须要贯穿保温箱的侧壁，两者之间就会产生接触，而石墨毡保温箱11具有一定的导电性能，会对石墨电极40和加热板30之间的导电情况产生影响，因此，如附图9所示，所述保温箱11上还设置有一组通孔，每个所述通孔中设置有绝缘套，所述石墨电极40插接在所述绝缘套中，从而实现与保温箱11的绝缘；并且，由于氮化硼具有耐高温、化学稳定性等特性，因此所述绝缘套优选为氮化硼管100，当然也可以是其他具有同样特性的材料制成的套管。

反应气体均匀导入组件

如附图9所示，所述圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉的反应气体均匀导入组件120，用于将反应气体均匀的导入到真空室内，由于工件1位于所述保温箱11中，因此气相沉积反应在保温箱11内完成，对应的，反应气体也必须要导入到所述保温箱11中，由此，所述反应气体均匀导入组件120设置在所述保温箱11的底部，所述反应气体均匀导入组件120包括至少一条呈T字形的匀气管路1201，优选所述匀气管路1201为3条，且它们间隙设置，一条匀气管路1201与一个加热空间140对应。

这样设置带来的好处是，一方面，三条管路间隙分开，既能保证每个工件所在区域均反应气体的均匀性，同时能够保证整个保温箱11内反应气体的均匀性，避免常规的单孔供气，反应气体主要集中在中部区域，造成反应气体分布不均匀的问题；另一方面，可以根据实际沉积的薄膜质量调整每条匀气管路的反应气体的供应量，从而能够保证每个加热空间内工件周围的反应气体浓度没有较大差异，保证同一批次产品镀膜质量的一致性。

同时，如附图10所示，每条所述匀气管路1201包括从保温箱11外延伸到其内部的气体导入管1202，所述气体导入管1202位于所述保温箱11外的一端通过从所述真空室外延伸到真空室内的导气管连接供气管路（图中未示出），所述气体导入管1202位于所述保温箱11内的一端连接有三通过渡接头1203，所述三通过渡接头1203共轴的两个接口分别连接一匀气管1204，每条匀气管路1201中的至少一个所述匀气管1204的出气孔1205朝向所述保温箱11的底部，优选两根所述匀气管1204的出气孔1205均朝向所述保温箱11的底部。

之所以设置出气孔1205的朝向是因为：常规的气孔直接朝向工件的设计，反应气体流出时，会存在一定的气流冲击，由于气流上升速度较快，反应气体不易均匀扩散，易集中在某一区域，导致反应气体分布不均匀，同时气流冲击也易造成反应室内的均匀的气体分布被打乱；而出气孔1205朝向保温箱11的底部，反应气体从出气孔1205流出后，不会对保温箱内的气氛环境产生气流冲击，并且反应气体在从保温箱底部上升的过程中，有充分的时间和空间进行扩散，从而能够保证反应气体分布的均匀性。

排气组件

如附图9所示，所述圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉的排气组件110，用于将反应产生的废气排出到真空室外，由于反应过程在保温箱11中进行，反应过程中产生的废气也需要由所述保温箱11中排出，由此，所述排气组件110设置在所述保温箱11的顶部，与所述反应气体均匀导入组件相对，所述排气组件110包括至少一个位于所述保温箱11内的排气石墨管1101，优选为三个且并排设置，三个所述排气石墨管1101连接同一收集盒1102，所述收集盒1102同样位于所述保温箱11内，并且它通过从所述真空室8外延伸到所述保温箱11内的排气管路1103连接过滤器1104，所述过滤器1104连接气体排放组件1105，不仅能够及时将反应产生的废气排出保温箱11中，还通过过滤器1104进行过滤后，避免对环境造成的影响，环境友好性更佳。

本发明的气相沉积炉工作时，其过程如下：

将几个工件1分别插接到一对第一转盘2和第二转盘3中的卡槽7中，此时，工件1与第一转盘2和第二转盘3平行且部分重合，三个工件1等高且分别位于一个所述加热空间140中，启动电源，通过加热板30对每个工件1进行双向加热，并通过热偶60反馈的每个加热板30对应区域的温度，通过电源来调节加热板30的输出功率，当达到反应条件时，通过所述反应气体均匀导入组件120将反应气体导入到所述保温箱11内进行反应，同时，启动所述电机206，驱动所述传动轮204转动并通过同步带203带动所述从动轮202转动，所述从动轮202继而带动所述水冷传动轴201上的外套管转动，外套管转动又带动所述主动轴4自转，主动轴自转4带动位于其上的第一转盘2自转，第一转盘2通过其与工件1的之间摩擦力驱动所述工件1沿所述第一转盘2自转方向的反方向自转，工件1自转后又通过第二转盘3与其之间摩擦力驱动所述第二转盘3沿其自转方向的相反方向自转，由于工件1在沉积过程中不断的自转，因此它与第一转盘2和第二转盘3卡接的位置持续不断的进行变换，也就没有一个位置始终被遮挡，所以可以实现一次性沉积镀膜。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，包括真空室（8），其特征在于：还包括

工件驱动组件（10），支撑并驱动至少一个工件（1）绕工件的中心轴（X）自转并持续切换与工件的接触位置；所述工件驱动组件（10）包括至少一对匹配的第一转盘（2）和第二转盘（3），工作时，所述第一转盘（2） 和第二转盘（3）绕各自的中心轴（Y、Z）自转且它们的自转方向与工件的自转方向相反；

以及，加热组件（150），从工件驱动组件（10）上的每个工件（1）的两个侧面同时对工件（1）进行加热；所述加热组件（150）包括至少两个加热板，它们在与它们平行的同一投影面上的投影重合，且相邻加热板之间的间隙形成用于放置工件的加热空间（140），各所述加热板（30）的两端分别连接一石墨电极（40），每个所述石墨电极（40）连接铜电极（50），所述铜电极（50）的外周还连接有用于连接电源的接线排（90）；所述铜电极（50）具有自冷却机构（70），所述自冷却机构（70）包括与所述铜电极（50）的开口端密封 连接的外管（701），所述外管（701）通过冷却介质导入接头（702）连接共轴贯穿其的内管，所 述内管延伸到所述铜电极（50）的内腔中，所述外管（701）上还设置有冷却介质导出接口（703）。

2.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述真空室（8）包括圆柱形的真空室主体（81）以及位于所述真空室主体（81）的两个圆形开口处的密封门（82），所述真空室主体（81）的外圆周面连接第二支架（9）。

3.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述第一转盘（2）和第二转盘（3）的形状、尺寸相同，它们均包括内凹于它们的圆周面且宽度相同的卡槽（7），所述卡槽（7）包括具有深度差的浅槽区（71）和深槽区（72）。

4.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述第一转盘（2）设置于与其原盘面垂直的主动轴（4）上，所述主动轴（4）可自转地架设于第一支架（5）上，其一端连接驱动其自转的驱动机构（20）；所述第二转盘（3）设置于与所述主动轴（4）等 高且平行的从动轴（6）上，所述从动轴（6）可自转地架设于所述第一支架（5）上。

5.根据权利要求4所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述驱动机构（20）包括与所述主动轴（4）连接的水冷传动轴（201），所述水冷传动轴（201）上共轴设置有从动轮（202），所述从动轮（202）通过同步带（203）连接传动轮（204），所述传动轮（204）通过行星减速机（205）连接电机（206）。

6.根据权利要求5所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述水冷传动轴（201）包括圆周壁上设置有若干通孔的内水管（2011），所述内水管（2011）的一端连接旋转接头（2012），其另一端与用于连接主动轴（4）的轴堵（2013）保持间隙或连接，所述内水管（2011）的外周还套装有与其共轴的外套管（2014），所述外套管（2014）的一端与所述旋转接头（2012）密封连接，其另一端连接所述轴堵（2013），所述外套管（2014）的外周还套装有使其与旋转接头（2012）密封连接的晶转磁流体（2015），所述从动轮（202）套装在所述晶转磁流体（2015）的外周。

7.根据权利要求6所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述晶转磁流体（2015）远离所述旋转接头（2012）的一端连接有套装在所述外套管（2014）上的波纹管密封组件（207），所述波纹管密封组件（207）与真空室（8）上的连接管（209）密封连接。

8.根据权利要求7所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述晶转磁流体（2015）的外周套装有圆形编码器（208）。

9.根据权利要求1-8任一所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述第一转盘（2）和第二转盘（3）为三对且等间隙设置。

10.根据权利要求9所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述第一转盘（2）和第二转盘（3）为石墨转盘。

11.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述加热组件（150）包括四个平行于所述第一转盘（2）和第二转盘（3）且等间距设置的加热板（30），每个所述加热板（30）在与它们平行的同一投影面上的投影重合，且相邻加热板（30）形成一个加热空间（140），一对第一转盘（2）和第二转盘（3）上的工件（1）位于一个所述加热空间（140）内。

12.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述加热板（30）的输出功率可调，且为电阻加热方式。

13.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述加热板（30）从其一端开始呈蛇形线延伸到另一端，且其两端等高设置且分别设置有用于与所述石墨电极（40）连接的连接孔（301）。

14.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：还包括与每个加热板（30）贴近的热偶（60）。

15.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述冷却介质导入接头（702）连接配水器（80）。

16.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述第一转盘（2）、第二转盘（3）及加热板（30）均位于保温箱（11）内，所述保温箱（11）为石墨毡形成的壳体。

17.根据权利要求16所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述石墨电极（40）从所述保温箱（11）外延伸到保温箱（11）内，且通过氮化硼管（100）与保温箱（11）绝缘。

18. 根据权利要求16所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：还包括排气组件（110），所述排气组件（110）包括位于保温箱（11）中的至少一个排气石墨管（1101） 及与所述排气石墨管（1101）连接的收集盒（1102），所述收集盒（1102）通过从所述真空室外 延伸到所述保温箱（11）内的排气管路（1103）连接过滤器（1104），所述过滤器（1104）连接气体排放组件（1105）。

19.根据权利要求18所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：还包括反应气体均匀导入组件（120），所述反应气体均匀导入组件（120）包括三条间隙设置且呈T字形的匀气管路（1201），每条匀气管路（1201）与一个加热空间（140）对应。

20.根据权利要求19所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述匀气管路（1201）包括从保温箱（11）外延伸到其内部的气体导入管（1202），所述气体导入管（1202）位于保温箱（11）内的一端连接有三通过渡接头（1203），所述三通过渡接头（1203）共轴的两个接口分别连接一匀气管（1204），所述匀气管（1204）的出气孔(1205)朝向所述保温箱（11）的底部。

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