CN115537777A - 一种气相沉积设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气相沉积设备，包括沉积室，沉积室围成反应腔，沉积室内设有将反应腔分隔为上腔和下腔的多层导气组件，多层导气组件上设有导气过气孔，沉积反应室的顶部设有与上腔连通的排气组件，沉积反应室的底部设有与下腔连通的进气组件，下腔内设有旋转料台；旋转料台上设置有料台过气孔，旋转料台的上方为工作区，进气组件包括：底部主进气管、由内到外依次环绕底部主进气管设置的底部辅助进气管和侧部补进气管，底部主进气管的顶端和底部辅助进气管的顶端分别伸入下腔内且位于旋转料台的下方。本发明旨在解决现有气相沉积设备的沉积室内的气流均匀性不佳，无法保证产品表面沉积的均匀性的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于热工装备技术领域，尤其涉及一种气相沉积设备。
背景技术
化学气相沉积技术是应用气态物质在固体表面发生化学反应并产生固态沉积物的一种工艺，它大致包含三步：(1)形成挥发性物质；(2)把上述物质转移至沉积区域；(3)在固体上产生化学反应并产生固态物质。
在航空领域的热端部件中，构件(例如涡轮等复杂异形构件)的表面沉积的均匀性对保证产品的质量十分重要。
现有技术中的气相沉积设备，包括沉积室，沉积室的底部中心设有一根进气管，沉积室的顶部中心设有一根排气管。
现有技术的不足在于，采用该结构的气相沉积设备的沉积室内的气流均匀性不佳，无法保证产品表面沉积的均匀性，无法满足要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于此，本发明提出了一种气相沉积设备，该气相沉积设备旨在解决现有技术中的气相沉积设备的沉积室内的气流均匀性不佳，无法保证产品表面沉积的均匀性的技术问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出了一种气相沉积设备，包括沉积室，所述沉积室围成反应腔，所述沉积室内设有将所述反应腔分隔为上腔和下腔的多层导气组件，所述多层导气组件上设有导气过气孔，所述沉积反应室的顶部设有与所述上腔连通的排气组件，所述沉积反应室的底部设有与所述下腔连通的进气组件，所述下腔内设有旋转料台；所述旋转料台上设置有料台过气孔，所述旋转料台的上方为工作区，所述进气组件包括：底部主进气管、由内到外依次环绕所述底部主进气管设置的底部辅助进气管和侧部补进气管，所述底部主进气管的顶端和所述底部辅助进气管的顶端分别伸入所述下腔内且位于所述旋转料台的下方，所述底部主进气管的顶端正对所述旋转料台的旋转中心设置，所述底部辅助进气管的顶部位于相邻两个所述料台过气孔之间。
优选的，所述底部辅助进气管的数量为多根，且多根所述底部辅助进气管均匀环绕所述底部主进气管设置，所述侧部补进气管的数量为多根，且多根所述侧部补进气管均匀环绕所述底部主进气管设置。
优选的，每根所述侧部补进气管上均设有多个喷嘴，多个所述喷嘴沿所述侧部补进气管的高度方向间隔设置，每根所述侧部补进气管上的多个喷嘴的高度一一对应相同。
优选的，所述多层导气组件包括主导流板，所述导气过气孔设于所述主导流板上，所述多层导气组件还包括设于所述主导流板上方的辅导流板，所述主导流板和所述辅导流板之间形成与所述料台过气孔连通的横向过流通道，所述主导流板和所述反应腔的内测壁之间形成与所述排气组件连通的竖向过流通道。
优选的，所述导气过气孔的数量为多个，且多个所述导气过气孔间隔设置；所述料台过气孔的数量为多个，且多个所述料台过气孔间隔设置；在所述气相沉积设备的高度方向上，多个所述导气过气孔和多个所述料台过气孔错开设置；所述多层导气组件还包括连接所述主导流板上和辅导流板的支撑连接柱。
优选的，所述排气组件包括排气支管和与所述排气支管连通的排气罩；所述排气罩位于所述沉积室的顶部且正对所述底部主进气管设置，所述排气罩整体为上下贯穿的罩壳结构，所述排气罩内由下至上依次设置的第一腔、第二腔和第三腔，所述第一腔的纵截面为矩形，所述第二腔的纵截面为上小下大的锥形，所述第三腔的纵截面为矩形；所述排气支管的数量为三根且三根所述排气支管均匀环绕于所述排气罩的侧部，三根所述排气支管的上端分别与所述第一腔连通，三根所述排气支管的下端分别与所述上腔连通，且所述排气支管的下端位于所述辅导流板的上方；所述排气支管的上端出口正对所述第二腔的腔壁，所述排气管的上端外管壁和所述第一腔的腔壁之间间隔设置而形成缓流空间；所述第三腔与所述沉积室的外部空间连通。
优选的，所述底部辅助进气管的数量为三根，所述侧部补进气管和相邻的一个所述底部辅助进气管的夹角为A，A＝60°，所述排气支管和相邻的一个所述底部辅助进气管的夹角为B，B＝60°；所述侧部补进气管的数量为三根，每根所述侧部补进气管上均设有4个喷嘴。
优选的，所述第一腔整体为圆柱形，所述第二腔整体为上小下大的圆锥形。
优选的，所述底部辅助进气管整体为圆柱管状；所述底部辅助进气管包括辅助进气内管和辅助进气外管，所述辅助进气外管环绕所述辅助进气内管设置，所述辅助进气内管的顶部侧壁上设有多个内管辅助进气出口，所述辅助进气外管和所述辅助进气内管之间形成环状的辅助进气进气通道，所述辅助进气外管顶部侧壁上设有多个外管辅助进气出口，所述外管辅助进气出口位于所述内管辅助进气出口的下方；所述底部主进气管包括主进气内管和主进气外管，所述主进气外管环绕所述主进气内管设置，所述主进气内管的顶部侧壁上设有多个内管主进气出口，所述主进气外管和所述主进气内管之间形成环状的主进气侧部进气通道，所述主进气外管顶部侧壁上设有多个外管主进气出口，所述外管主进气出口位于所述内管主进气出口的下方；所述气相沉积设备还包括转轴，所述转轴贯穿所述主进气内管且所述转轴的上部与所述旋转料台相连，所述转轴的外侧壁与所述主进气内管的内侧壁形成环状的主进气中部进气通道。
优选的，所述气相沉积设备还包括设于所述沉积反应室外的旋转电机，所述转轴的下部与所述旋转电机相连，所述转轴外还设有动密封组件；所述底部主进气管整体为直管状，所述底部主进气管的轴线与所述旋转料台的旋转轴线重合；所述沉积室包括：石墨坩埚、设于所述石墨坩埚外的保温层，设于所述保温层外的炉壳；所述石墨坩埚的纵截面为空心的长方体状，且所述石墨坩埚的下部具有开口，所述保温层的底部封闭所述石墨坩埚的所述开口，且所述保温层与所述石墨坩埚共同围成所述反应腔，所述排气罩设于所述保温层顶部，所述排气支管贯穿所述保温层且伸入所述反应腔内，所述底部主进气管、底部辅助进气管和侧部补进气管分别同时贯穿所述炉壳和保温层底部且伸入所述反应腔内，所述侧部补进气管的远离所述喷嘴的一侧与所述石墨坩埚的内侧壁贴合。
(三)有益效果
本发明与现有技术对比，本发明气相沉积设备的有益效果主要包括：
本发明在底部主进气管和多根底部辅助进气管的作用下，并结合多孔可旋转的旋转料台，可实现由底部主进气管和底部辅助进气管通入的气流均匀向上扩散于工作区。侧部补进气管为多根，因此可形成侧部多路补偿气体，使用时，侧部多路补偿气体经过预热后进入工作区，并均匀弥散在整个下腔内，并且补偿了中间主进气方向上的衰减量。下腔的气体经多层导气组件的导气过气孔进入上腔并经排气组件排出，如此，利于提高收容腔内气体的缓和性，同时也更利于提高收容腔内气体的均匀性。利于实现产品的均匀化沉积。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中：进、排气管的布置图(俯视角度)。
图3为本发明中：底部主进气管的结构示意图。
图4为本发明中：底部辅助进气管的结构示意图。
图5为本发明中：多层导气组件的结构示意图。
图6为本发明中：排气组件的结构示意图。
图7为本发明中：旋转料台的结构示意图。
图8为本发明气流场模拟仿真分析图之垂直界面速度云图。
图9为本发明气流场模拟仿真分析图之三维流线图。
图10为本发明喷嘴模拟仿真分析图之喷嘴局部速度云图(从左至右)。
图11为本发明喷嘴模拟仿真分析图之喷嘴以外整体速度云图。
附图说明：
1.沉积室，2.多层导气组件，3.排气组件，4.进气组件，5.旋转料台，6.转轴，7.旋转电机，8.动密封组件。
100.上腔，200.下腔，300.工作区。
11.石墨坩埚，12.保温层，13.炉壳。
21.主导流板，22.辅导流板，23.横向过流通道，24.竖向过流通道，25.支撑连接柱。
31.排气支管，32.排气罩，33.缓流空间。
41.底部主进气管，42.底部辅助进气管，43.侧部补进气管，44.喷嘴。
51.料台过气孔。
211.导气过气孔。
321.第一腔，322.第二腔，323.第三腔。
411.主进气内管，412.主进气外管，413.主进气侧部进气通道，414.主进气中部进气通道。
421.辅助进气内管，422.辅助进气外管，423.辅助进气进气通道。
4111.内管主进气出口。
4121.外管主进气出口。
4211.内管辅助进气出口。
4221.外管辅助进气出口。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
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“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；可以是机械连接，也可以是电连接，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，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接。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。
下面结合附图1-11对本发明的气相沉积设备作进一步的说明。
请重点参考图1-2和图7，图1中箭头方向为气流方向。本发明公开了一种气相沉积设备，包括沉积室1，沉积室1围成反应腔，沉积室1内设有将反应腔分隔为上腔100和下腔200的多层导气组件2，多层导气组件2上设有导气过气孔211，沉积反应室的顶部设有与上腔100连通的排气组件3，沉积反应室的底部设有与下腔200连通的进气组件4，下腔200内设有旋转料台5；旋转料台5上设置有料台过气孔51，旋转料台5的上方为工作区300，进气组件4包括：底部主进气管41、由内到外依次环绕底部主进气管41设置的底部辅助进气管42和侧部补进气管43，底部主进气管41的顶端和底部辅助进气管42的顶端分别伸入下腔200内且位于旋转料台5的下方，底部主进气管41的顶端正对旋转料台5的旋转中心设置，底部辅助进气管42的顶部位于相邻两个料台过气孔51之间。
更具体地，料台过气孔51的数量为多个，且均布于旋转料台5上。导气过气孔211的数量为多个，且均布于多层导气组件2上。
本实施方式中，旋转料台5用于放置工件，进气组件4用于向下腔200通入化学气相沉积所需的气体，多层导气组件2的导气过气孔211用于下腔200的气体进入上腔100，排气组件3用于上腔100气体的排出。
使用时，将工件放置于旋转料台5上，旋转料台5可在外力的作用下载着工件旋转，底部主进气管41、底部辅助进气管42和侧部补进气管43分别从工件的底部中心位置、环绕底部中心的多个位置向旋转料台5的底部通入气体，再由料台过气孔51流向工件底部，对工件的底部进行作用，并向反应腔的顶部移动。侧部补进气管43围绕工件设置，且侧部补进气管43的出口正对工件侧部，如此，利于气流从侧部流向工件，对工件的侧部进行作用。
由上可知，本发明的主要发明点如下：在底部主进气管41和底部辅助进气管42的作用下，并结合多孔可旋转的旋转料台5，可实现由底部主进气管41和底部辅助进气管42通入的气流均匀向上扩散于工作区300。侧部补进气管43为多根，因此可形成侧部多路补偿气体，使用时，侧部多路补偿气体经过预热后进入工作区300，并均匀弥散在整个下腔200内，并且补偿了中间主进气方向上的衰减量。
下腔200的气体经多层导气组件2的导气过气孔211进入上腔100并经排气组件3排出，如此，利于提高收容腔内气体的缓和性，同时也更利于提高收容腔内气体的均匀性。利于实现产品的均匀化沉积。
根据本发明的具体实施方式，底部辅助进气管42的数量为多根，且多根底部辅助进气管42均匀环绕底部主进气管41设置，侧部补进气管43的数量为多根，且多根侧部补进气管43均匀环绕底部主进气管41设置。
本实施方式中，采用该结构，利于进一步提高下腔200内气体的均匀性和缓和性。可保证产品的表面各处与气流接触的气体浓度及流速的均匀性。可进一步利于产品的均匀化沉积。
根据本发明的具体实施方式，每根侧部补进气管43上均设有多个喷嘴44，多个喷嘴44沿侧部补进气管43的高度方向间隔设置，每根侧部补进气管43上的多个喷嘴44的高度一一对应相同。
更具体地，所述喷嘴的喷出管路为渐缩管结构，即喷嘴的进口大于喷嘴的出口，喷嘴的入口和出口之间的通径沿喷出的方向逐渐变小。
更具体地，侧部补进气管43的数量为三根，每根侧部补进气管43上均设有4个喷嘴44，相邻两个喷嘴44之间的距离相同。
本实施方式中，采用该结构，可形成沿底部主进气管41的轴线的四环进气，即同一高度上的三个均布喷嘴44(三个喷嘴44分别设于三个不同的侧部补进气管43上)构成一环，共有四种不同的高度，形成四环，相邻环的间距相等，从而形成轴向均匀布置四环进气。此外，喷嘴44采用渐缩管结构，具有稳流增压作用，避免气体在补偿过程中自我衰减。
请重点参考图5，根据本发明的具体实施方式，多层导气组件2包括主导流板21，导气过气孔211设于主导流板21上，多层导气组件2还包括设于主导流板21上方的辅导流板22，主导流板21和辅导流板22之间形成与料台过气孔51连通的横向过流通道23，主导流板21和反应腔的内测壁之间形成与排气组件3连通的竖向过流通道24。
本实施方式中，通过对多层导气组件2的结构进行设计，可保证尾气经多层缓冲后，经预定的通道排出，利于气体进一步均匀分散，且可避免前端的气体反流至后端，并与后端气流混合。即可避免沉积时“气柱”和“返混”的现象。
具体为：下腔200内的气体对工件作用完后，经导气过气孔211分散后进入上腔100，并经横向过流通道23-竖向过流通道24流出并由辅导流板22的上部进入排气组件3，并经排气组件3流出。
根据本发明的具体实施方式，导气过气孔211的数量为多个，且多个导气过气孔211间隔设置；料台过气孔51的数量为多个，且多个料台过气孔51间隔设置；在气相沉积设备的高度方向上，多个导气过气孔211和多个料台过气孔51错开设置；多层导气组件2还包括连接主导流板21上和辅导流板22的支撑连接柱25。
本实施方式中，多个导气过气孔211和多个料台过气孔51错开设置，该结构利于气体均匀分散并作用于工件上，避免气体直接由料台过气孔51经导气过气孔211后沿直线直接流出，提高了气体的利用率。采用本实施方式的结构，利于经一步提高气体的均匀性和缓和性。
请重点参考图6，根据本发明的具体实施方式，排气组件3包括排气支管31和与排气支管31连通的排气罩32；排气罩32位于沉积室1的顶部且正对底部主进气管41设置，排气罩32整体为上下贯穿的罩壳结构，排气罩32内由下至上依次设置的第一腔321、第二腔322和第三腔323，第一腔321的纵截面为矩形，第二腔322的纵截面为上小下大的锥形，第三腔323的纵截面为矩形；排气支管31的数量为三根且三根排气支管31均匀环绕于排气罩32的侧部，三根排气支管31的上端分别与第一腔321连通，三根排气支管31的下端分别与上腔100连通，且排气支管31的下端位于辅导流板22的上方；排气支管31的上端出口正对第二腔322的腔壁，排气管的上端外管壁和第一腔321的腔壁之间间隔设置而形成缓流空间33；第三腔323与沉积室1的外部空间连通。
根据本发明的具体实施方式，第一腔321整体为圆柱形，第二腔322整体为上小下大的圆锥形。即：第一腔321为圆柱形空腔。
更具体地，第一腔321为圆柱腔，第二腔322为上小下大的圆锥腔，即，第二腔322的腔壁为斜面，第三腔323为圆柱腔。
更具体地，第三腔323的内径和第二腔322顶部的内径相同，第一腔321的内径与第二腔322底部的内径相同。
本实施方式中，采用该结构，利于上腔100内的气体平缓均匀地流出，可减少对收容腔内气体的扰动。具体为：从竖向过流通道24流出的气体再分别经多个排气支管31进入第一腔321，撞到第二腔322的倾斜腔壁后，实现缓冲，缓流空间33进一步对气流进行缓冲，最后聚集至第三腔323并排出。
请参图2，根据本发明的具体实施方式，底部辅助进气管42的数量为三根，侧部补进气管43和相邻的一个底部辅助进气管42的夹角为A，A＝60°，排气支管31和相邻的一个底部辅助进气管42的夹角为B，B＝60°。
本实施方式的结构对于形成均匀可控的“气流场”起着关键性作用。具体为：三个底部辅助进气管42环绕底部主进气管41均布设置，三个侧部补进气管43环绕底部主进气管41均布设置，三个排气支管31环绕底部主进气管41均布设置，且底部辅助进气管42和侧部补进气管43的布置角度相同，排气支管31相对于底部辅助进气管42旋转60°，排气支管31正好位于两根底部辅助进气管42之间的位置。
底部辅助进气管42由侧部补进气管43包围，底部辅助进气管42的出口在旋转料台5的下方，侧部补进气管43的出口在旋转料台5的上方，如此，构成一内一外，一下一上的进气结构。
总之，本实施方式中，通过对侧部补进气管43、底部辅助进气管42和排气支管31的布置和结构优化，为沉积室1提供了较为理想“气流场”，利于实现产品的均匀化沉积。
根据本发明的具体实施方式，请重点参考图4，底部辅助进气管42整体为圆柱管状；底部辅助进气管42包括辅助进气内管421和辅助进气外管422，辅助进气外管422环绕辅助进气内管421设置，辅助进气内管421的顶部侧壁上设有多个内管辅助进气出口4211，辅助进气外管422和辅助进气内管421之间形成环状的辅助进气进气通道423，辅助进气外管422顶部侧壁上设有多个外管辅助进气出口4221，外管辅助进气出口4221位于内管辅助进气出口4211的下方；请重点参考图3，底部主进气管41包括主进气内管411和主进气外管412，主进气外管412环绕主进气内管411设置，主进气内管411的顶部侧壁上设有多个内管主进气出口4111，主进气外管412和主进气内管411之间形成环状的主进气侧部进气通道413，主进气外管412顶部侧壁上设有多个外管主进气出口4121，外管主进气出口4121位于内管主进气出口4111的下方；气相沉积设备还包括转轴6，转轴6贯穿主进气内管411且转轴6的上部与旋转料台5相连，转轴6的外侧壁与主进气内管411的内侧壁形成环状的主进气中部进气通道414。
本实施方式中，底部辅助进气管42和底部主进气管41的结构类似，均包括进气内管和进气外管，底部辅助进气管42的进气原理与底部主进气管41相同。通过设置内管和外管的结构，用于从进气内管和进气外管分别通入两种不同工艺气体，且采用该结构，内管和外管中的气体经各自单独的进气通道通入，并排出，可避免共用通道造成尾端气流衰减。采用该结构利于进一步提高各处进气的气量均匀性和气流速度的均匀性。
具体说明如下：以底部辅助进气管42为例，使用时，气体由底部辅助进气管42的下部通入，一路经辅助进气进气通道423后由通道顶端侧部的多个外管辅助进气出口4221排出，另一路经辅助进气内管421的内部后，由辅助进气内管421顶端侧部的多个内管辅助进气出口4211排出。即，底部辅助进气管42的结构具有如下特点及有益效果：
(1)每一路气流均具有单独的通道，可避免共用通道造成尾端气流衰减。
(2)外管辅助进气出口4221和内管辅助进气出口4211一上一下，一内一外的设置，利于提高进气点布置的均匀性。
(3)外管辅助进气出口4221和内管辅助进气出口4211均设于底部辅助进气管42的侧壁上。采用该结构，利于气流均匀弥散在整个沉降室内。
底部主进气管41具有与底部辅助进气管42类似的结构，同样具有上述有益效果。此外，底部主进气管41还设置供转轴6插入的结构，如此能够保证旋转料台5的旋转轴线和底部主进气管41的轴线共线，保证主要通入气流的中心和旋转料台5的旋转中心相同，旋转料台5旋转时，对底部主进气管41进入的气流进行混合，进一步利于气流均匀弥散在整个沉降室内。
根据本发明的具体实施方式，气相沉积设备还包括设于沉积反应室外的旋转电机7，转轴6的下部与旋转电机7相连，转轴6外还设有动密封组件8；底部主进气管41整体为直管状，底部主进气管41的轴线与旋转料台5的旋转轴线重合。沉积室1包括：石墨坩埚11、设于石墨坩埚11外的保温层12，设于保温层12外的炉壳13；石墨坩埚11的纵截面为空心的长方体状，且石墨坩埚11的下部具有开口，保温层12的底部封闭石墨坩埚11的开口，且保温层12与石墨坩埚11共同围成反应腔，排气罩32设于保温层12顶部，排气支管31贯穿保温层12且伸入反应腔内，底部主进气管41、底部辅助进气管42和侧部补进气管43分别同时贯穿炉壳13和保温层12底部且伸入反应腔内，侧部补进气管43的远离喷嘴44的一侧与石墨坩埚11的内侧壁贴合。
本实施方式中，旋转电机7用于驱动转轴6旋转从而带动旋转料台5转动，形成可旋转可变频调速的料台结构。保温层12用于保温。通过设置密封组件，形成动密封结构，确保不泄露。
需要说明的是，本发明的气相沉积设备在使用时，对尾气进行充分预热，防止有害尾气的过度排放，减少真空系统压力。
需要说明的是，本发明适用于对涡轮等复杂异形构件的表面进行氮/碳化物涂层处理，本发明通过上述结构，可在沉积室1内形成均匀缓和的气流场，能从多向且均匀的对异形构件表面、内腔及孔洞等处进行作用，保证产品氮化的效果。有效避免产品沉积过程中“阴影效应”和“避免位置效”的不良影响。
下面结合仿真手段对本发明的有益效果作进一步的说明。
(1)基于本发明设计的进排气结构模型和典型的边界条件，利用COMSOL软件进行气流场的模拟仿真。仿真结果如图8-9所示，仿真分析结论如下。结果数据显示：
图8示出的整个工作区空间内，气体流速平稳均匀，偏差极小。
图9示出的整个工作区空间内，气流流线分布有序，无“气柱”和“返混”等不利情况。
综上所述，该气流场模拟仿真结果符合预期，对沉积工艺尤其是均匀化沉积相当有利。
(2)基于设计的喷嘴结构模型和典型的边界条件，利用COMSOL软件进行气流场的模拟仿真。仿真结果如图10-11所示，仿真分析结论如下。结果数据显示：
图10中：初始进气经过喷嘴结构，有明显加速的过程。
图11中：经喷嘴出气后，气流混入工作区，与中间气流场进行叠加，混合均匀。
综上所述，该气流场模拟仿真结果符合预期，该喷嘴的结构，对进气有加速作用，增加了进气行程，防止气流衰减的情况发生。侧部的补偿进气通过喷嘴进入中间工作区域后，如图11及图8所示，整个气流场呈现出非常好的均匀性，
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种气相沉积设备，其特征在于，包括沉积室，所述沉积室围成反应腔，所述沉积室内设有将所述反应腔分隔为上腔和下腔的多层导气组件，所述多层导气组件上设有导气过气孔，所述沉积反应室的顶部设有与所述上腔连通的排气组件，所述沉积反应室的底部设有与所述下腔连通的进气组件，所述下腔内设有旋转料台；所述旋转料台上设置有料台过气孔，所述旋转料台的上方为工作区，所述进气组件包括：底部主进气管、由内到外依次环绕所述底部主进气管设置的底部辅助进气管和侧部补进气管，所述底部主进气管的顶端和所述底部辅助进气管的顶端分别伸入所述下腔内且位于所述旋转料台的下方，所述底部主进气管的顶端正对所述旋转料台的旋转中心设置，所述底部辅助进气管的顶部位于相邻两个所述料台过气孔之间。
2.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述底部辅助进气管的数量为多根，且多根所述底部辅助进气管均匀环绕所述底部主进气管设置，所述侧部补进气管的数量为多根，且多根所述侧部补进气管均匀环绕所述底部主进气管设置。
3.根据权利要求2所述的气相沉积设备，其特征在于，每根所述侧部补进气管上均设有多个喷嘴，多个所述喷嘴沿所述侧部补进气管的高度方向间隔设置，每根所述侧部补进气管上的多个喷嘴的高度一一对应相同。
4.根据权利要求3所述的气相沉积设备，其特征在于，所述多层导气组件包括主导流板，所述导气过气孔设于所述主导流板上，所述多层导气组件还包括设于所述主导流板上方的辅导流板，所述主导流板和所述辅导流板之间形成与所述料台过气孔连通的横向过流通道，所述主导流板和所述反应腔的内测壁之间形成与所述排气组件连通的竖向过流通道。
5.根据权利要求4所述的气相沉积设备，其特征在于，所述导气过气孔的数量为多个，且多个所述导气过气孔间隔设置；所述料台过气孔的数量为多个，且多个所述料台过气孔间隔设置；在所述气相沉积设备的高度方向上，多个所述导气过气孔和多个所述料台过气孔错开设置；所述多层导气组件还包括连接所述主导流板上和辅导流板的支撑连接柱。
6.根据权利要求5所述的气相沉积设备，其特征在于，所述排气组件包括排气支管和与所述排气支管连通的排气罩；所述排气罩位于所述沉积室的顶部且正对所述底部主进气管设置，所述排气罩整体为上下贯穿的罩壳结构，所述排气罩内由下至上依次设置的第一腔、第二腔和第三腔，所述第一腔的纵截面为矩形，所述第二腔的纵截面为上小下大的锥形，所述第三腔的纵截面为矩形；所述排气支管的数量为三根且三根所述排气支管均匀环绕于所述排气罩的侧部，三根所述排气支管的上端分别与所述第一腔连通，三根所述排气支管的下端分别与所述上腔连通，且所述排气支管的下端位于所述辅导流板的上方；所述排气支管的上端出口正对所述第二腔的腔壁，所述排气管的上端外管壁和所述第一腔的腔壁之间间隔设置而形成缓流空间；所述第三腔与所述沉积室的外部空间连通。
7.根据权利要求6所述的气相沉积设备，其特征在于，所述底部辅助进气管的数量为三根，所述侧部补进气管和相邻的一个所述底部辅助进气管的夹角为A，A＝60°，所述排气支管和相邻的一个所述底部辅助进气管的夹角为B，B＝60°；所述侧部补进气管的数量为三根，每根所述侧部补进气管上均设有4个喷嘴。
8.根据权利要求7所述的气相沉积设备，其特征在于，所述第一腔整体为圆柱形，所述第二腔整体为上小下大的圆锥形。
9.根据权利要求8所述的气相沉积设备，其特征在于，所述底部辅助进气管整体为圆柱管状；所述底部辅助进气管包括辅助进气内管和辅助进气外管，所述辅助进气外管环绕所述辅助进气内管设置，所述辅助进气内管的顶部侧壁上设有多个内管辅助进气出口，所述辅助进气外管和所述辅助进气内管之间形成环状的辅助进气进气通道，所述辅助进气外管顶部侧壁上设有多个外管辅助进气出口，所述外管辅助进气出口位于所述内管辅助进气出口的下方；所述底部主进气管包括主进气内管和主进气外管，所述主进气外管环绕所述主进气内管设置，所述主进气内管的顶部侧壁上设有多个内管主进气出口，所述主进气外管和所述主进气内管之间形成环状的主进气侧部进气通道，所述主进气外管顶部侧壁上设有多个外管主进气出口，所述外管主进气出口位于所述内管主进气出口的下方；所述气相沉积设备还包括转轴，所述转轴贯穿所述主进气内管且所述转轴的上部与所述旋转料台相连，所述转轴的外侧壁与所述主进气内管的内侧壁形成环状的主进气中部进气通道。
10.根据权利要求9所述的气相沉积设备，其特征在于，所述气相沉积设备还包括设于所述沉积反应室外的旋转电机，所述转轴的下部与所述旋转电机相连，所述转轴外还设有动密封组件；所述底部主进气管整体为直管状，所述底部主进气管的轴线与所述旋转料台的旋转轴线重合；所述沉积室包括：石墨坩埚、设于所述石墨坩埚外的保温层，设于所述保温层外的炉壳；所述石墨坩埚的纵截面为空心的长方体状，且所述石墨坩埚的下部具有开口，所述保温层的底部封闭所述石墨坩埚的所述开口，且所述保温层与所述石墨坩埚共同围成所述反应腔，所述排气罩设于所述保温层顶部，所述排气支管贯穿所述保温层且伸入所述反应腔内，所述底部主进气管、底部辅助进气管和侧部补进气管分别同时贯穿所述炉壳和保温层底部且伸入所述反应腔内，所述侧部补进气管的远离所述喷嘴的一侧与所述石墨坩埚的内侧壁贴合。
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