CN109487239A - 旋转托盘固定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转托盘固定装置,包括:旋转轴;支撑爪,固定于旋转轴上,包含一轴心体和n个爪臂,n≥3;各个爪臂与轴心体相接,且末端设有一凸台,该凸台使得待放置的托盘置于该支撑爪内实现托盘平面方向上的限位,在各个爪臂末端的凸台上对应设有一压块,该压块使得待放置的托盘置于该支撑爪内实现垂直于托盘平面方向的限位,该压块与凸台固定实现托盘的稳定固定;以及沟槽,设置于支撑爪的各个爪臂内。该装置不仅实现了托盘在旋转过程中的稳固,而且还有助于减弱惯性对转动的影响,并能够提高能量利用率。
Description
技术领域
本公开属于薄膜材料生长装备制造领域,涉及一种旋转托盘固定装置。
背景技术
薄膜材料生长是半导体技术、微电子等领域重要的工艺步骤,尤其是在半导体材料外延生长方面,薄膜材料的生长技术对半导体器件的性能影响十分关键。金属有机物化学气相沉积(MOCVD,Metal-organic Chemical Vapor Deposition)是常用的一种半导体薄膜材料生长设备,特别适合于半导体工业的大规模生产,是近年来外延生长氮化镓、磷化铟、砷化镓、氧化锌等化合物半导体最主要的设备。
金属有机物化学气相沉积是以元素周期表中的III族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为晶体生长源材料,以热分解反应方式在衬底上进行气相外延,生长各种III-V主族、II-VI副族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。通常MOCVD系统中的晶体生长都是在常压或低压(10Torr-100Torr)下通H2的冷壁石英或不锈钢反应室中进行,衬底温度为500℃-1200℃。衬底放置于托盘上,而托盘位于反应室内被高温加热后通过热传导的作用将热量传递给衬底使衬底升温到需要的温度。
在材料生长过程中,为了优化生长,通常会设置托盘进行旋转和加热,旋转带来了气流漩涡等问题,其会导致托盘受到气流影响而出现不稳定的现象,加热可能会引起托盘中产生一些作用力引起托盘的晃动。托盘在生长过程中,会进行高速旋转,如果在托盘高速旋转的情况下托盘不稳固,很容易导致托盘倾覆,造成衬底片的破裂甚至反应室损坏等危险。
因此,有必要提出一种能够在托盘旋转过程中,在不影响反应状态的情况下,保证托盘固定的装置,不受气流或一些作用力的影响而保持托盘与旋转轴的牢靠固定、平稳连接。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种旋转托盘固定装置,以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面,提供了一种旋转托盘固定装置,包括:旋转轴;支撑爪,固定于旋转轴上,包含一轴心体和n个爪臂,n≥3;各个爪臂与轴心体相接,且末端设有一凸台,该凸台使得待放置的托盘置于该支撑爪内实现托盘平面方向上的限位,在各个爪臂末端的凸台上对应设有一压块,该压块使得待放置的托盘置于该支撑爪内实现垂直于托盘平面方向的限位,该压块与凸台固定实现托盘的稳定固定;以及沟槽,设置于支撑爪的各个爪臂内。
在本公开的一些实施例中,当n个爪臂的个数为奇数时,各相邻两个爪臂之间的夹角相等,实现爪臂的均匀分布;当n个爪臂的个数为偶数时,各个爪臂中至少存在两组相邻爪臂之间的夹角相等。
在本公开的一些实施例中,各个爪臂的长度与托盘半径相等。
在本公开的一些实施例中,各个爪臂末端的凸台高度与托盘的厚度相等。
在本公开的一些实施例中,压块在径向上的长度大于凸台在径向上的长度,在托盘放置于该支撑爪内时,使得压块能同时覆于凸台与托盘上。
在本公开的一些实施例中,支撑爪与旋转轴通过螺钉固定。
在本公开的一些实施例中,支撑爪的轴心体中设有一穿透的开孔,该开孔为柱形+锥形开孔,且柱形开孔内设有螺纹,该开孔的最大直径与旋转轴直径一致;旋转轴的顶端为锥形且内设有螺纹孔,该旋转轴的锥形顶端插入轴心体的锥形开孔内并能契合紧密。
在本公开的一些实施例中,旋转轴可由一电机驱动旋转,从而带动放置于支撑爪上的托盘旋转。
在本公开的一些实施例中,凸台内设置有螺纹孔,在压块的对应位置也设有开孔,通过螺钉实现各个爪臂末端的凸台与对应压块的固定。
在本公开的一些实施例中,支撑爪的材料为金属,和/或,压块为一金属块。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出,本公开提供的旋转托盘固定装置,具有以下有益效果:
(1)通过支撑爪实现对托盘的支撑,支撑爪上设置的凸台和压块,分别从托盘平面方向和垂直于托盘平面方向对托盘实现限位,有效实现了托盘在旋转过程中的稳固;
(2)支撑爪各个爪臂内的开槽不仅减轻了支撑爪整体的重量,有助于减弱惯性对转动的影响,同时对于辐射加热方式,开槽可以减少电阻丝或电阻片与托盘之间的辐射遮挡面积,而对于感应加热方式,开槽可以降低金属支撑爪内的涡流大小,有利于降低金属支撑爪吸收的能量,在避免金属支撑爪被直接加热导致温度太高影响性能的同时还提高能量利用率。
附图说明
图1为根据本公开一实施例所示的放置有托盘的旋转托盘固定装置的结构示意图。
图2为如图1所示的旋转托盘固定装置的各部分分解示意图。
【符号说明】
01-支撑爪; 02-托盘;
03-压块; 04-第一螺钉;
05-第二螺钉; 06-凸台;
07-旋转轴; 08-沟槽;
09-轴心体。
具体实施方式
为了提高薄膜材料的生长质量,需要提升托盘的温度均匀性和气态源料在托盘表面的均匀分布。一般是通过在反应室外设置电动机,由旋转轴连接反应室内的托盘带动托盘低速或高速旋转。旋转带来了气流漩涡等问题,其会导致托盘受到气流影响而出现不稳定现象。在高速旋转的情况下,如果托盘不稳固,很容易导致托盘倾覆,造成衬底片的破裂甚至反应室损坏等危险。
托盘作为被加热体,目前多采用直流辐射加热或交流感应加热。辐射加热分为电阻丝加热和电阻片加热,通过给电阻丝或电阻片施加直流引起发热升温,其将热量再以热辐射的形式传递给托盘引起托盘的升温。感应加热则是利用电磁感应原理,通交流电的线圈在空间中产生交变磁场,位于此交变磁场中托盘在自身内部感生出涡流而被直接加热升温。对于大尺寸的薄膜材料生长,托盘一般均位于电阻丝、电阻片或感应线圈上方。对于辐射加热方式,电阻丝或电阻片温度高于托盘温度,温差会带来气压的不同也会引起气体流动,从而可能对托盘施加作用力,引起托盘的不稳定,不过这种作用力一般较小。而对于感应加热,由于位于磁场中的托盘内感生出电流,托盘会受到磁场的作用,该作用对托盘施加一个周期性变化的电磁力,会引起托盘的晃动。当感应线圈中的交变电流达到一定大小,托盘受到的电磁力会超过托盘自身重力,如果对托盘未做有效固定,将会导致托盘侧翻,造成严重后果。
本公开提供了一种旋转托盘固定装置,不仅实现了托盘在旋转过程中的稳固,而且还有助于减弱惯性对转动的影响,并能够提高能量利用率。
为使本公开的目的、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,对本公开进一步详细说明。术语“内设”含义与“内部设有”相同,“设有”与“设置有”含义相同。
在本公开的第一个示例性实施例中,提供了一种旋转托盘固定装置。
图1为根据本公开一实施例所示的放置有托盘的旋转托盘固定装置的结构示意图。图2为如图1所示的旋转托盘固定装置的各部分分解示意图。
结合图1和图2所示,本公开的旋转托盘固定装置,包括:旋转轴07;支撑爪01,固定于旋转轴07上,包含一轴心体09和n个爪臂,n≥3;各个爪臂与轴心体09相接,且末端设有一凸台06,该凸台06使得待放置的托盘02置于该支撑爪01内实现托盘平面方向上的限位,在各个爪臂末端的凸台06上对应设有一压块03,该压块03使得待放置的托盘02置于该支撑爪01内实现垂直于托盘平面方向的限位,该压块03与凸台06固定实现托盘的稳定固定;以及沟槽08,设置于支撑爪的各个爪臂内。
下面对本实施例的旋转托盘固定装置的各部分进行详细介绍。
在本公开的一些实施例中,当n个爪臂的个数为奇数时,各相邻两个爪臂之间的夹角相等,实现爪臂的均匀分布;当n个爪臂的个数为偶数时,各个爪臂中至少存在两组相邻爪臂之间的夹角相等。至少存在两组相邻爪臂之间的夹角相等的情况在数学上表示如下:偶数个爪臂之间形成的图形,对顶角相等,其他相邻的角之间可以相等或者不等,比如,爪臂的个数为4个时,夹角一共形成4组,相邻两个爪臂形成的夹角可以是:60°(α)、120°(180-α)、60°(α)和120°(180-α),也可以是:90°、90°、90°和90°。爪臂的个数为6个时,夹角一共形成6组,相邻两个爪臂形成的夹角可以是:40°(α),100°(180-α-β),40°(β),40°(α),100°(180-α-β),40°(β),也可以都为60°。本公开中爪臂的分布不以上述实施例为限,任何能实现支撑作用的爪臂分布设置均在本公开的保护范围之内。
在本公开的一些实施例中,支撑爪的材料为金属,和/或,压块为一金属块。
在本公开的一些实施例中,支撑爪与旋转轴通过螺钉固定,凸台与压块也通过螺钉实现固定。
在本公开的一些实施例中,支撑爪的轴心体中设有一穿透的开孔,该开孔为柱形+锥形开孔,且柱形开孔内设有螺纹,该开孔的最大直径与旋转轴直径一致;所述旋转轴的顶端为锥形且内设有螺纹孔,该旋转轴的锥形顶端插入轴心体的锥形开孔内并能契合紧密。
本实施例中,以含有奇数个爪臂的金属支撑爪的旋转托盘固定装置进行示例,参照图2所示,该金属支撑爪01的爪臂个数为3,两两相邻爪臂之间的夹角为120°。
本实施例中,金属支撑爪01通过第一螺钉04固定于旋转轴07上,参照图2所示,本实施例中,该金属支撑爪01包含一轴心体09和3个爪臂,轴心体09为一圆柱体,与3个爪臂可以与轴心体09一体成型或者分别成型后通过焊接或其他固定工艺实现一体化连接。
在本实施例中,在金属支撑爪01的轴心体09和旋转轴07内开的孔均有螺纹,其中轴心体09上段部分的开孔直径与第一螺钉04直径相等,下端开锥形孔的形状与旋转轴07的上顶端相契合。
参照图2右下角中虚线框所示内容,在轴心体09的中心设有一穿透的开孔,该开孔为柱形+锥形开孔,且柱形开孔内设有螺纹,该开孔的最大直径与旋转轴07直径一致;旋转轴07的顶端为锥形且内设有螺纹孔,该旋转轴07的锥形顶端插入轴心体09的锥形开孔内并能契合紧密,装配过程中,通过将旋转轴07的锥形顶端插入轴心体09的锥形开孔内,然后将第一螺钉04旋入装配后旋转轴07和轴心体09内部的螺纹孔内实现紧固。这样的设计有利于金属支撑爪01更加平稳可靠地固定在旋转轴07上。
本实施例中,金属支撑爪01的各个爪臂末端设有凸台06,在凸台06内设置有螺纹孔,在压块03的对应位置也设有开孔,通过第二螺钉05实现各个爪臂末端的凸台06与对应压块03的固定。
本实施例中,压块03在径向(爪臂的臂长方向)上的长度大于凸台06在径向上的长度,在托盘02放置于该支撑爪01内时,使得压块03在径向上能同时覆于凸台06与托盘02上,各个爪臂的长度与托盘02半径相等,各个爪臂末端的凸台高度与托盘02的厚度相等,当托盘放置于金属支撑爪01内时,由该凸台06实现托盘平面方向上的限位,该托盘平面方向可以指托盘02向前后左右移动的方向或其他由前后左右的几个基本方向合成的方向移动的方向,由该压块实现垂直于托盘平面方向的限位,该垂直于托盘平面方向可以指托盘02向上下移动的方向。将托盘02放置于金属支撑爪01的各个爪臂内,由于尺寸的刚好吻合,在该压块03与凸台06进行固定后,可以实现托盘02在旋转过程中的稳定固定。
需要说明的是,本公开中,各个爪臂的长度指的是可以用于容纳托盘的实际长度。本实施例中,各个爪臂的长度表示从金属支撑爪01的轴心体09的中心到凸台06的靠近中心的侧面之间的距离。
另外需要说明的是,诸如:各个爪臂的长度与托盘半径相等,各个爪臂末端的凸台高度与托盘的厚度相等,本公开中尺寸之间的相等指的是装配时的尺寸达到配合,在实际加工过程中,可以存在一定的加工误差,本领域技术人员可知,由于加工误差导致的尺寸之间存在个别误差也属于“相等”概念。
在本公开的一些实施例中,旋转轴作为该旋转托盘固定装置的支撑装置,还作为一个旋转轴,可由一电机驱动旋转,从而带动放置于支撑爪上的托盘旋转。
本实施例中,托盘02,处于金属支撑爪01内,为圆饼状。在薄膜材料生长过程中作为承载衬底片的基台。
在金属支撑爪01的各个爪臂内设有沟槽08,一方面可以减轻金属支撑爪01的总重量,以降低整个装置旋转时的惯性,另一方面,对于辐射加热方式的薄膜材料生长设备,金属支撑爪的沟槽08可以减少电阻丝或电阻片与托盘之间的辐射遮挡面,使更多的热量可被直接辐射到托盘02上,从而提高对托盘02的加热效率;而对于感应加热方式的薄膜生长设备,金属支撑爪的沟槽08可以减小感生涡流的回路面积从而增大涡流回路电阻,降低金属支撑爪01的涡流发热损耗,既可提高对托盘02的加热效率,提高能量利用率,也避免金属支撑爪01被直接加热导致温度太高影响性能。
对于更大尺寸的托盘02,只需相应增加支撑爪01各个爪臂的长度即可。为了更加牢固,支撑爪01的各个爪臂的数目也可以是4、5、6或者更多,但不可以小于3。
综上所述,本公开提供了一种旋转托盘固定装置,通过支撑爪实现对托盘的支撑,支撑爪上设置的凸台和压块,分别从托盘平面方向和垂直于托盘平面方向对托盘实现限位,有效实现了托盘在旋转过程中的稳固;支撑爪各个爪臂内的开槽不仅减轻了支撑爪整体的重量,有助于减弱惯性对转动的影响,同时对于辐射加热方式,开槽可以减少电阻丝或电阻片与托盘之间的辐射遮挡面积,而对于感应加热方式,开槽可以降低金属支撑爪内的涡流大小,有利于降低金属支撑爪吸收的能量,在避免金属支撑爪被直接加热导致温度太高影响性能的同时还提高能量利用率。
还需要说明的是,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。
再者,单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词,以修饰相应的元件,其本身并不意味着该元件有任何的序数,也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序,该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
以上所述的具体实施例,对本公开的目的、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,以上所述仅为本公开的具体实施例而已,并不用于限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种旋转托盘固定装置,其特征在于,包括:
旋转轴;
支撑爪,固定于旋转轴上,包含一轴心体和n个爪臂,n≥3;各个爪臂与轴心体相接,且末端设有一凸台,该凸台使得待放置的托盘置于该支撑爪内实现托盘平面方向上的限位,在各个爪臂末端的凸台上对应设有一压块,该压块使得待放置的托盘置于该支撑爪内实现垂直于托盘平面方向的限位,该压块与凸台固定实现托盘的稳定固定;以及
沟槽,设置于支撑爪的各个爪臂内。
2.根据权利要求1所述的旋转托盘固定装置,其中,
当所述n个爪臂的个数为奇数时,各相邻两个爪臂之间的夹角相等,实现爪臂的均匀分布;
当所述n个爪臂的个数为偶数时,各个爪臂中至少存在两组相邻爪臂之间的夹角相等。
3.根据权利要求1所述的旋转托盘固定装置,其中,所述各个爪臂的长度与托盘半径相等。
4.根据权利要求1所述的旋转托盘固定装置,其中,所述各个爪臂末端的凸台高度与托盘的厚度相等。
5.根据权利要求1所述的旋转托盘固定装置,其中,所述压块在径向上的长度大于所述凸台在径向上的长度,在托盘放置于该支撑爪内时,使得压块能同时覆于凸台与托盘上。
6.根据权利要求1所述的旋转托盘固定装置,其中,所述支撑爪与所述旋转轴通过螺钉固定。
7.根据权利要求6所述的旋转托盘固定装置,其中,所述支撑爪的轴心体中设有一穿透的开孔,该开孔为柱形+锥形开孔,且柱形开孔内设有螺纹,该开孔的最大直径与旋转轴直径一致;所述旋转轴的顶端为锥形且内设有螺纹孔,该旋转轴的锥形顶端插入轴心体的锥形开孔内并能契合紧密。
8.根据权利要求1所述的旋转托盘固定装置,其中,所述旋转轴可由一电机驱动旋转,从而带动放置于支撑爪上的托盘旋转。
9.根据权利要求1所述的旋转托盘固定装置,其中,所述凸台内设置有螺纹孔,在压块的对应位置也设有开孔,通过螺钉实现各个爪臂末端的凸台与对应压块的固定。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的旋转托盘固定装置,其中,所述支撑爪的材料为金属,和/或,所述压块为一金属块。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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