CN117265650B - 一种碳化硅外延化学气相沉积系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了表面处理技术领域的一种碳化硅外延化学气相沉积系统，包括真空箱、双头置料板、驱动机构、真空机；所述双头置料板设置在真空箱内，所述真空箱具有气体注入功能，所述真空箱内能够存在两个独立的真空腔，所述双头置料板两侧均内置有恒温加热机构，所述所述双头置料板两侧均用于安置基体，所述驱动机构用于驱动双头置料板两侧在两个真空腔间互换，所述真空机用于抽取真空腔内气体，本发明通过设置两个独立的真空腔，使基体的碳化硅沉积工作和加热冷却工作能够在两个真空腔中同步进行，使设备在对一组基体进行碳化硅沉积后，就能够立刻进行下一组基体的碳化硅沉积工作，极大的增加了设备的加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及表面处理技术领域，具体为一种碳化硅外延化学气相沉积系统。
背景技术
碳化硅外延化学气相沉积，通过在高温低压下，能够反应生成碳化硅固体和其他气体生成物的气体原料被注入真空腔中，在碳化硅基体表面生成碳化硅。
传统的碳化硅外延化学气相沉积工作，在将基体放入设备中进行沉积前，需要先通过清洁气体对设备内腔进行清理，并且在沉积完成后，需要打开设备通过冷气对设备及镀膜后的基体进行降温，而后取出，使得设备需要再次进行清理后，才能进行再次沉积作业；导致镀膜的效率及连贯性下降。
基于此，本发明设计了一种碳化硅外延化学气相沉积系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化硅外延化学气相沉积系统，以解决上述背景技术中提出了传统的碳化硅外延化学气相沉积工作，在将基体放入设备中进行沉积前，需要先通过清洁气体对设备内腔进行清理，并且在沉积完成后，需要打开设备通过冷气对设备及镀膜后的基体进行降温，而后取出，使得设备需要再次进行清理后，才能进行再次沉积作业；导致镀膜的效率及连贯性下降的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳化硅外延化学气相沉积系统，包括真空箱、双头置料板、驱动机构、真空机；所述双头置料板设置在真空箱内，所述真空箱具有气体注入功能，所述真空箱内能够存在两个独立的真空腔，所述双头置料板两侧均内置有恒温加热机构，所述所述双头置料板两侧均用于安置基体，所述驱动机构用于驱动双头置料板两侧在两个真空腔间互换，所述真空机用于抽取真空腔内气体；一个所述真空腔分别用于碳化硅沉积，另一个所述真空腔用于冷却及加热。
作为本发明的进一步方案，所述真空箱包括壳体，所述双头置料板中心位置与壳体转动连接，所述壳体上端左右两侧均开设有进气口，所述壳体上端左侧进气口位置固定连接有第二密封盖，所述壳体上端右侧进气口位置转动连接有第一密封盖，所述壳体下端左右两侧均开设有排气孔，所述排气孔与真空机固定密封连通，所述双头置料板两侧位于排气孔处均竖直贯穿开设有通孔。
作为本发明的进一步方案，所述驱动机构包括电机，所述电机的输出轴贯穿壳体下端并与双头置料板中心位置固定连接。
作为本发明的进一步方案，所述壳体下端固定连接有支撑板，所述支撑板下端固定连接有多个支撑杆，多个所述支撑杆下端共同固定连接有底板，所述真空机和电机分别固定安装在底板上端，所述真空机贯穿支撑板与排气孔密封连通，所述电机的输出轴贯穿支撑板。
作为本发明的进一步方案，所述双头置料板两侧上端分别开设有多个以对应通孔为中心呈圆周阵列排布的置料槽，所述置料槽用于放置基体，所述双头置料板设置有夹持机构，所述夹持机构用于夹持基体。
作为本发明的进一步方案，所述夹持机构包括开设在各个置料槽靠近通孔侧的避位槽，所述避位槽均滑动连接有弧形块，所述弧形块内径与置料槽内径相同，所述弧形块靠近通孔侧均固定连接有连接杆，所述通孔内均设置有控制机构，所述连接杆均贯穿双头置料板且与对应通孔内的控制机构传动连接，所述控制机构用于控制连接杆沿通孔径向滑动。
作为本发明的进一步方案，所述控制机构包括连接轴，所述连接杆端部均固定连接有Z字块，所述Z字块上下方均设置有楔形块，所述楔形块均与连接轴固定连接，所述楔形块上下移动能够推动Z字块进行水平位移，所述连接轴设置有触发机构，所述触发机构用于控制连接轴进行竖直位移。
作为本发明的进一步方案，所述触发机构包括套环，所述套环与壳体上方内壁固定连接且与电机的输出轴同轴设置，所述套环嵌装在双头置料板中且与套环转动连接，所述双头置料板两侧均开设有由通孔至套环侧壁的安装槽，所述安装槽内均水平设置有触发杆；所述触发杆一端与连接轴固定连接，另一端固定连接有滑块；所述滑块与安装槽竖直滑动连接，所述套环侧壁开设有前后对称的左低右高且闭合的滑槽，所述滑块均固定连接有滑杆，所述滑杆与滑槽滑动连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过设置两个独立的真空腔，使基体的碳化硅沉积工作和加热冷却工作能够在两个真空腔中同步进行，使设备在对一组基体进行碳化硅沉积后，就能够立刻进行下一组基体的碳化硅沉积工作，极大的增加了设备的加工效率。
2.本发明通过设置双头置料板上下端部与壳体的上下内壁贴合，使设备在保持两个真空腔相互独立的前提下，通过转动的方式就能够完成双头置料板两侧位置的置换，使双头置料板两侧位置的置换效率更高，设备对应的技术特征更加间接；同时，由于第二密封盖固定，使得整个工作中第二真空腔始终与外接隔离，进一步的保证了第二真空腔中的气体纯净度，为碳化硅沉积提供了一个更加纯净的反应空间，能够有效的提高产品的质量。
3.本发明通过楔形块和Z字块之间的机械配合进行传动，结构简单，能够适应通孔处的高温环境，使弧形块沿通孔径向进行位移的动作不易受高温影响。
附图说明
图1为本发明总体结构示意图；
图2为本发明总体结构正剖示意图；
图3为双头置料板及其内相关结构示意图；
图4为图3的正剖结构示意图；
图5为图4中A处结构放大示意图；
图6为图3中Z字块处侧剖结构示意图；
图7为图6中B处结构放大示意图；
图8为套环结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
双头置料板12、真空机13、壳体21、进气口22、第二密封盖23、第一密封盖24、排气孔25、通孔26、电机3、支撑板41、支撑杆42、底板43、置料槽5、避位槽61、弧形块62、连接杆63、连接轴71、Z字块72、楔形块73、套环81、安装槽82、触发杆83、滑块84、滑槽85、滑杆86。
具体实施方式
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：如图1-3，一种碳化硅外延化学气相沉积系统，包括真空箱、双头置料板12、驱动机构、真空机13；双头置料板12设置在真空箱内，真空箱具有气体注入功能，真空箱内能够存在两个独立的真空腔，双头置料板12两侧均内置有恒温加热机构，双头置料板12两侧均用于安置基体，驱动机构用于驱动双头置料板12两侧在两个真空腔间互换，真空机13用于抽取真空腔内气体；一个真空腔分别用于碳化硅沉积，另一个真空腔用于冷却及加热。
工作时，首先在用于冷却及加热的真空腔(如图2所示，为右侧真空腔，且为了后续描述方便，将该真空腔命名为第一真空腔)中将基体放置在双头置料板12的一侧上端，接着真空箱向第一真空腔注入清洁气体，对第一真空腔中的杂质气体进行驱赶，同时双头置料板12放置基体侧的恒温加热机构对基体进行加热，而后待用于碳化硅沉积的真空腔(如图2所示，为左侧真空腔，且为了后续描述方便，将该真空腔命名为第二真空腔)中的基体完成沉积后，通过驱动机构驱动双头置料板12两头位置互换，使双头置料板12在第一真空腔中的一侧移动到第二真空腔中，同时对置换到第一真空腔中的双头置料板12进行降温处理后重复上述上料过程。
本发明通过设置两个独立的真空腔，使基体的碳化硅沉积工作和加热冷却工作能够在两个真空腔中同步进行，使设备在对一组基体进行碳化硅沉积后，就能够立刻进行下一组基体的碳化硅沉积工作，极大的增加了设备的加工效率。
作为本发明的进一步方案，真空箱包括壳体21，双头置料板12中心位置与壳体21转动连接，壳体21上端左右两侧均开设有进气口22，壳体21上端左侧进气口22位置固定连接有第二密封盖23，壳体21上端右侧进气口22位置转动连接有第一密封盖24，壳体21下端左右两侧均开设有排气孔25，排气孔25与真空机13固定密封连通，双头置料板12两侧位于排气孔25处均竖直贯穿开设有通孔26。
本技术方案以第一密封盖24(第二密封盖23)内腔与同侧的通孔26和排气孔25共同构成一个独立的真空腔，其中双头置料板12上下端部与壳体21的上下内壁贴合的方式保持真空腔的密闭性，工作时，通过转动第一密封盖24将设备打开，进行上下料工作，驱动机构通过驱动双头置料板12转动的方式对双头置料板12两侧位置进行置换，进一步的使两个真空腔进行工作时，相互独立避免气体相互混杂。
本发明通过设置双头置料板12上下端部与壳体21的上下内壁贴合，使设备在保持两个真空腔相互独立的前提下，通过转动的方式就能够完成双头置料板12两侧位置的置换，使双头置料板12两侧位置的置换效率更高，设备对应的技术特征更加间接；同时，由于第二密封盖23固定，使得整个工作中第二真空腔始终与外接隔离，进一步的保证了第二真空腔中的气体纯净度，为碳化硅沉积提供了一个更加纯净的反应空间，能够有效的提高产品的质量。
作为本发明的进一步方案，驱动机构包括电机3，电机3的输出轴贯穿壳体21下端并与双头置料板12中心位置固定连接。
作为本发明的进一步方案，壳体21下端固定连接有支撑板41，支撑板41下端固定连接有多个支撑杆42，多个支撑杆42下端共同固定连接有底板43，真空机13和电机3分别固定安装在底板43上端，真空机13贯穿支撑板41与排气孔25密封连通，电机3的输出轴贯穿支撑板41。
参考图3，作为本发明的进一步方案，双头置料板12两侧上端分别开设有多个以对应通孔26为中心呈圆周阵列排布的置料槽5，置料槽5用于放置基体，双头置料板12设置有夹持机构，夹持机构用于夹持基体。
工作时，在第一真空腔中，先将通过夹持机构松开基体，再将完成镀膜的基体由置料槽5中取出，而后将新的基体放置在各个置料槽5中，而后利用夹持机构夹持基体，接着双头置料板12两侧置换，将基体夹持进入第二真空腔中，进行碳化硅沉积，使碳化硅沉积过程中的基体位置保持稳定，放置基体在气流的吹动下发生位移(碳化硅沉积过程中，需要根据基体的位置，对气流的大小和方向进行调节，以保证最终膜层的质量，对应的需要基体的位置保持不变)。
参考图3-4和图6，作为本发明的进一步方案，夹持机构包括开设在各个置料槽5靠近通孔26侧的避位槽61，避位槽61均滑动连接有弧形块62，弧形块62内径与置料槽5内径相同，弧形块62靠近通孔26侧均固定连接有连接杆63，通孔26内均设置有控制机构，连接杆63均贯穿双头置料板12且与对应通孔26内的控制机构传动连接，控制机构用于控制连接杆63沿通孔26径向滑动。
工作时，当夹持机构需要夹持基体时，控制机构控制连接杆63沿通孔26径向向置料槽5方向滑动，使弧形块62内壁与置料槽5内壁同轴，进而使弧形块62与置料槽5共同包裹基体侧壁并对基体进行限位；当夹持机构需要松开基体时，控制机构控制连接杆63沿通孔26径向向远离置料槽5方向滑动，使基体侧面的弧形块62远离基体，进而使基体能够轻松取放。
作为本发明的进一步方案，控制机构包括连接轴71，连接杆63端部均固定连接有Z字块72，Z字块72上下方均设置有楔形块73，楔形块73均与连接轴71固定连接，楔形块73上下移动能够推动Z字块72进行水平位移，连接轴71设置有触发机构，触发机构用于控制连接轴71进行竖直位移。
工作时，触发机构控制连接轴71进行竖直位移，连接轴71带动楔形块73进行竖直位移，楔形块73进行竖直位移的过程中，通过挤压Z字块72的上下楔面，使Z字块72进行水平位移，进而带动弧形块62沿通孔26径向进行位移，使夹持机构完成松夹动作。
本发明通过楔形块73和Z字块72之间的机械配合进行传动，结构简单，能够适应通孔26处的高温环境，使弧形块62沿通孔26径向进行位移的动作不易受高温影响。
作为本发明的进一步方案，触发机构包括套环81，套环81与壳体21上方内壁固定连接且与电机3的输出轴同轴设置，套环81嵌装在双头置料板12中且与套环81转动连接，双头置料板12两侧均开设有由通孔26至套环81侧壁的安装槽82，安装槽82内均水平设置有触发杆83；触发杆83一端与连接轴71固定连接，另一端固定连接有滑块84；滑块84与安装槽82竖直滑动连接，套环81侧壁开设有前后对称的左低右高且闭合的滑槽85，滑块84均固定连接有滑杆86，滑杆86与滑槽85滑动连接。
工作时，以第一真空腔中的夹持机构为例(此时第一真空腔中的连接轴71对应的滑杆86位于滑槽85最高点)，在第一真空腔中的双头置料板12上的置料槽5中放置完基体后，待双头置料板12两头置换时，双头置料板12转动并携带滑块84同步转动，进一步的滑块84相对套环81转动，滑杆86向滑槽85位于左侧的最低点滑动，此过程中滑杆86相对双头置料板12向下移动，并带动对应连接轴71向下移动，使连接轴71上的楔形块73挤压推动Z字块72向基体方向移动，使基体被夹持；而后待沉积完成后，双头置料板12再次转动，使滑杆86向滑槽85位于右侧的最高点移动，进而完成夹持机构松开的动作。
本发明通过滑槽85和滑杆86间的配合，使连接轴71的竖直移动与连接轴71所处位置发生关联，进一步的使连接轴71位于第一真空腔中，夹持机构松开基体；连接轴71位于第二真空腔中，夹持机构夹紧基体；进而使设备联动更加稳定，降低故障率及检修难度。
Claims (7)
1.一种碳化硅外延化学气相沉积系统，其特征在于：包括真空箱、双头置料板(12)、驱动机构、真空机(13)；所述双头置料板(12)设置在真空箱内，所述真空箱具有气体注入功能，所述真空箱内能够存在两个独立的真空腔，所述双头置料板(12)两侧均内置有恒温加热机构，所述所述双头置料板(12)两侧均用于安置基体，所述驱动机构用于驱动双头置料板(12)两侧在两个真空腔间互换，所述真空机(13)用于抽取真空腔内气体；一个所述真空腔分别用于碳化硅沉积，另一个所述真空腔用于冷却及加热；
所述真空箱包括壳体(21)，所述双头置料板(12)中心位置与壳体(21)转动连接，所述壳体(21)上端左右两侧均开设有进气口(22)，所述壳体(21)上端左侧进气口(22)位置固定连接有第二密封盖(23)，所述壳体(21)上端右侧进气口(22)位置转动连接有第一密封盖(24)，所述壳体(21)下端左右两侧均开设有排气孔(25)，所述排气孔(25)与真空机(13)固定密封连通，所述双头置料板(12)两侧位于排气孔(25)处均竖直贯穿开设有通孔(26)。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅外延化学气相沉积系统，其特征在于：所述驱动机构包括电机(3)，所述电机(3)的输出轴贯穿壳体(21)下端并与双头置料板(12)中心位置固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种碳化硅外延化学气相沉积系统，其特征在于：所述壳体(21)下端固定连接有支撑板(41)，所述支撑板(41)下端固定连接有多个支撑杆(42)，多个所述支撑杆(42)下端共同固定连接有底板(43)，所述真空机(13)和电机(3)分别固定安装在底板(43)上端，所述真空机(13)贯穿支撑板(41)与排气孔(25)密封连通，所述电机(3)的输出轴贯穿支撑板(41)。
4.根据权利要求3所述的一种碳化硅外延化学气相沉积系统，其特征在于：所述双头置料板(12)两侧上端分别开设有多个以对应通孔(26)为中心呈圆周阵列排布的置料槽(5)，所述置料槽(5)用于放置基体，所述双头置料板(12)设置有夹持机构，所述夹持机构用于夹持基体。
5.根据权利要求4所述的一种碳化硅外延化学气相沉积系统，其特征在于：所述夹持机构包括开设在各个置料槽(5)靠近通孔(26)侧的避位槽(61)，所述避位槽(61)均滑动连接有弧形块(62)，所述弧形块(62)内径与置料槽(5)内径相同，所述弧形块(62)靠近通孔(26)侧均固定连接有连接杆(63)，所述通孔(26)内均设置有控制机构，所述连接杆(63)均贯穿双头置料板(12)且与对应通孔(26)内的控制机构传动连接，所述控制机构用于控制连接杆(63)沿通孔(26)径向滑动。
6.根据权利要求5所述的一种碳化硅外延化学气相沉积系统，其特征在于：所述控制机构包括连接轴(71)，所述连接杆(63)端部均固定连接有Z字块(72)，所述Z字块(72)上下方均设置有楔形块(73)，所述楔形块(73)均与连接轴(71)固定连接，所述楔形块(73)上下移动能够推动Z字块(72)进行水平位移，所述连接轴(71)设置有触发机构，所述触发机构用于控制连接轴(71)进行竖直位移。
7.根据权利要求6所述的一种碳化硅外延化学气相沉积系统，其特征在于：所述触发机构包括套环(81)，所述套环(81)与壳体(21)上方内壁固定连接且与电机(3)的输出轴同轴设置，所述套环(81)嵌装在双头置料板(12)中且与套环(81)转动连接，所述双头置料板(12)两侧均开设有由通孔(26)至套环(81)侧壁的安装槽(82)，所述安装槽(82)内均水平设置有触发杆(83)；所述触发杆(83)一端与连接轴(71)固定连接，另一端固定连接有滑块(84)；所述滑块(84)与安装槽(82)竖直滑动连接，所述套环(81)侧壁开设有前后对称的左低右高且闭合的滑槽(85)，所述滑块(84)均固定连接有滑杆(86)，所述滑杆(86)与滑槽(85)滑动连接。
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