CN113026097A - 旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转装置，包括：反应器，包括反应腔；石墨托盘，设置在反应腔内；支撑筒，支撑筒的一端和石墨托盘连接，支撑筒的另一端和旋转盘连接，支撑筒、石墨托盘和旋转盘围成加热腔；磁流体部件，包括固定端和空心轴，固定端的一端和反应器的底壁连接，固定端的另一端和密封板连接，空心轴通过轴承转动设置在固定端内，空心轴和旋转盘连接；加热器，设置在加热腔内，加热器固定在电极板上，电极板和电极的一端连接，电极的另一端依次穿过旋转盘的中心孔和空心轴的内腔与密封板连接。本发明旋转的水平度更好、稳定性高，提高了石墨托盘的使用寿命，加热均匀性好，制备的外延材料厚度均匀性好。

Description

旋转装置

技术领域

本发明涉及碳化硅外延生长技术领域，尤其涉及一种用于碳化硅外延设备的旋转装置。

背景技术

碳化硅外延设备是用于制备碳化硅单晶薄膜材料的一种设备，属于化学气相沉积法。反应原理是反应气体流经被加热到反应温度的基片(即衬底)表面，发生化学反应生成碳化硅单晶薄膜。衬底在反应过程中放置在石墨托盘上，为保证薄膜厚度和材料成分的均匀性，必须保证衬底的温度和气流场的均匀性，实施中往往采用石墨托盘快速旋转的方式来实现。

目前，现有技术中主要有两种旋转装置：一种是气流驱动的悬浮式旋转装置(如图1所示)，另一种是中心轴支撑式旋转装置(如图2所示)。

其中，悬浮式旋转装置存在以下缺点：(1)旋转平稳性差；(2)石墨托盘高度随气流变化而上下波动；(3)石墨托盘温度不稳定；(4)无法高速旋转。

中心轴支撑式旋转装置存在以下缺点：(1)旋转时，石墨托盘水平方向平稳性差；(2)石墨托盘中心处容易磨损，使用寿命短；(3)石墨托盘中心温度会降低，中心处不适合放衬底；(4)石墨托盘容易产生开裂现象；(5)石墨托盘与加热器之间存在较大的间隙，反应气体容易侵蚀加热器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转装置，以解决现有技术中存在的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种旋转装置，包括：反应器，包括反应腔；石墨托盘，设置在所述反应腔内；支撑筒，所述支撑筒的一端和所述石墨托盘连接，所述支撑筒的另一端和旋转盘连接，所述支撑筒、所述石墨托盘和所述旋转盘围成加热腔；磁流体部件，包括固定端和空心轴，所述固定端的一端和所述反应器的底壁连接，所述固定端的另一端和密封板连接，所述空心轴通过轴承转动设置在所述固定端内，所述空心轴和所述旋转盘连接；加热器，设置在所述加热腔内，所述加热器固定在电极板上，所述电极板和电极的一端连接，所述电极的另一端依次穿过所述旋转盘的中心孔和所述空心轴的内腔与所述密封板连接。

在本发明的一具体实施例中，所述反应器的侧壁和底壁均设置有冷水腔，所述冷水腔内循环流动冷却液，用于对所述反应器降温。

在本发明的一具体实施例中，所述固定端和所述空心轴之间填充有磁流体，所述磁流体用于密封所述反应腔和所述加热腔。

在本发明的一具体实施例中，一部分所述磁流体填充在由所述反应器的底壁、所述固定端、所述空心轴和所述轴承围成的第一空间内，用于将所述反应腔和大气隔绝开；另一部分所述磁流体填充在由所述密封板、所述固定端、所述空心轴和所述轴承围成的第二空间内，用于将所述加热腔和大气隔绝开。

在本发明的一具体实施例中，还包括电机，所述电机的驱动端设置有主动轮，所述空心轴上套设有从动轮，所述从动轮位于两个所述轴承之间，所述固定端的侧壁设置有传动缺口，所述主动轮通过传动带穿过所述传动缺口和所述从动轮连接。

在本发明的一具体实施例中，所述密封板和所述电极的连接处设置有绝缘材料。

在本发明的一具体实施例中，所述石墨托盘包括呈圆柱形的本体，所述加热器呈圆柱形，所述本体和所述加热器同轴且相互平行设置。

在本发明的一具体实施例中，所述本体底部的边缘处垂直朝下延伸设置有连接部，所述连接部和所述本体围成一凹槽，所述加热器设置在所述凹槽内，所述连接部的下端和所述支撑筒连接。

在本发明的一具体实施例中，所述连接部的内侧设置有环形槽，所述加热器的边缘伸进所述环形槽内。

在本发明的一具体实施例中，所述电极板内设置有冷水腔，所述冷水腔内循环流动冷却液，用于对所述电极板降温。

本发明的有益之处在于：

区别于现有技术，应用本发明的技术方案，通过将石墨托盘设置在支撑筒上，将支撑筒设置在旋转盘上，将旋转盘和空心轴连接，将空心轴通过轴承和固定端转动连接，将固定端和反应器的底壁连接，由此，只要驱动空心轴旋转即可实现石墨托盘的旋转，旋转的水平度更好、稳定性高，水平跳动小于0.1mm。由于石墨托盘和支撑筒相对静止、无动摩擦，提高了石墨托盘的使用寿命。加热器设置在支撑筒、石墨托盘和旋转盘围成的加热腔内，使得石墨托盘的下方无加热死区，加热均匀性好，制备的外延材料厚度均匀性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中悬浮式旋转装置的剖视示意图；

图2是现有技术中中心轴支撑式旋转装置的剖视示意图；

图3是本发明旋转装置的剖视示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图3，本发明旋转装置实施例包括：反应器、石墨托盘2、加热器3、支撑筒5、磁流体部件。反应器包括反应腔1。石墨托盘2设置在反应腔1内。支撑筒5的一端和石墨托盘2连接，支撑筒5的另一端和旋转盘7连接，支撑筒5、石墨托盘2和旋转盘7围成加热腔。磁流体部件包括固定端13和空心轴8，固定端13的一端和反应器的底壁11连接，固定端13的另一端和密封板10连接，空心轴8通过轴承12转动设置在固定端13内，空心轴8和旋转盘7连接。加热器3设置在加热腔内，加热器3固定在电极板6上，电极板6和电极9的一端连接，电极9的另一端依次穿过旋转盘7的中心孔和空心轴8的内腔与密封板10连接。具体地，反应腔1大致呈圆柱形，石墨托盘2大致呈圆柱形，加热器3大致呈圆柱形，支撑筒5大致呈圆筒形，旋转盘7大致呈圆柱形，空心轴8大致呈圆筒形，固定端13大致呈圆筒形，反应腔1、石墨托盘2、加热器3、支撑筒5、旋转盘7、空心轴8以及固定端13可以同轴设置。

应用本实施例的技术方案，通过将石墨托盘2设置在支撑筒5上，将支撑筒5设置在旋转盘7上，将旋转盘7和空心轴8连接，将空心轴8通过轴承12和固定端13转动连接，将固定端13和反应器的底壁11连接，由此，只要驱动空心轴8旋转即可实现石墨托盘2的旋转，旋转的水平度更好、稳定性高，水平跳动小于0.1mm。由于石墨托盘2和支撑筒5相对静止、无动摩擦，提高了石墨托盘2的使用寿命。加热器3设置在支撑筒5、石墨托盘2和旋转盘7围成的加热腔内，使得石墨托盘2的下方无加热死区，加热均匀性好，制备的外延材料厚度均匀性好。

在一实施例中，反应器的侧壁4和底壁11均设置有冷水腔，冷水腔内循环流动冷却液，用于对反应器降温。

在一实施例中，固定端13和空心轴8之间填充有磁流体15，磁流体15用于密封反应腔1和加热腔。其中，一部分磁流体15填充在由反应器的底壁11、固定端13、空心轴8和轴承12围成的第一空间内，用于将反应腔1和大气隔绝开；另一部分磁流体15填充在由密封板10、固定端13、空心轴8和轴承12围成的第二空间内，用于将加热腔和大气隔绝开。通过在固定端13和空心轴8之间填充有磁流体15，利用磁流体15来密封反应腔1和加热腔，从而使得加热器3和反应气体的隔离度更好，提高了加热器3的使用寿命。

进一步地，还包括电机(未图示)，电机的驱动端设置有主动轮(未图示)，空心轴8上套设有从动轮14，从动轮14位于两个轴承12之间，固定端13的侧壁设置有传动缺口(未图示)，主动轮通过传动带穿过传动缺口和从动轮14连接。通过电机驱动主动轮旋转，可以带动从动轮14旋转，进一步带动空心轴8旋转。

在一实施例中，密封板10和电极9的连接处设置有绝缘材料。

在一实施例中，石墨托盘2包括呈圆柱形的本体，加热器3呈圆柱形，本体和加热器3同轴且相互平行设置。由此，可以使得石墨托盘2的温度更为均匀。

进一步地，本体底部的边缘处垂直朝下延伸设置有连接部，连接部和本体围成一凹槽，加热器3设置在凹槽内，连接部的下端和支撑筒5连接。由此，使得石墨托盘2的保温性能更好，降低了能耗。

进一步地，连接部的内侧设置有环形槽，加热器3的边缘可以伸进环形槽内。

在一实施例中，电极板6内设置有冷水腔，冷水腔内循环流动冷却液，用于对电极板6降温。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种旋转装置，其特征在于，包括：

反应器，包括反应腔；

石墨托盘，设置在所述反应腔内；

支撑筒，所述支撑筒的一端和所述石墨托盘连接，所述支撑筒的另一端和旋转盘连接，所述支撑筒、所述石墨托盘和所述旋转盘围成加热腔；

磁流体部件，包括固定端和空心轴，所述固定端的一端和所述反应器的底壁连接，所述固定端的另一端和密封板连接，所述空心轴通过轴承转动设置在所述固定端内，所述空心轴和所述旋转盘连接；

加热器，设置在所述加热腔内，所述加热器固定在电极板上，所述电极板和电极的一端连接，所述电极的另一端依次穿过所述旋转盘的中心孔和所述空心轴的内腔与所述密封板连接。

2.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述反应器的侧壁和底壁均设置有冷水腔，所述冷水腔内循环流动冷却液，用于对所述反应器降温。

3.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述固定端和所述空心轴之间填充有磁流体，所述磁流体用于密封所述反应腔和所述加热腔。

4.根据权利要求3所述的旋转装置，其特征在于，一部分所述磁流体填充在由所述反应器的底壁、所述固定端、所述空心轴和所述轴承围成的第一空间内，用于将所述反应腔和大气隔绝开；另一部分所述磁流体填充在由所述密封板、所述固定端、所述空心轴和所述轴承围成的第二空间内，用于将所述加热腔和大气隔绝开。

5.根据权利要求4所述的旋转装置，其特征在于，还包括电机，所述电机的驱动端设置有主动轮，所述空心轴上套设有从动轮，所述从动轮位于两个所述轴承之间，所述固定端的侧壁设置有传动缺口，所述主动轮通过传动带穿过所述传动缺口和所述从动轮连接。

6.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述密封板和所述电极的连接处设置有绝缘材料。

7.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述石墨托盘包括呈圆柱形的本体，所述加热器呈圆柱形，所述本体和所述加热器同轴且相互平行设置。

8.根据权利要求7所述的旋转装置，其特征在于，所述本体底部的边缘处垂直朝下延伸设置有连接部，所述连接部和所述本体围成一凹槽，所述加热器设置在所述凹槽内，所述连接部的下端和所述支撑筒连接。

9.根据权利要求8所述的旋转装置，其特征在于，所述连接部的内侧设置有环形槽，所述加热器的边缘伸进所述环形槽内。

10.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述电极板内设置有冷水腔，所述冷水腔内循环流动冷却液，用于对所述电极板降温。

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