CN1865495A - 金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构 - Google Patents

Abstract

本发明金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，涉及半导体设备制造领域，特别是涉及金属有机物化学气相淀积(MOCVD)设备中的衬底基座旋转机构。该金属有机物化学气相淀积设备中的公转自转机构：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)用电机带动衬底基座(大石墨舟)公转；(3)用电机带动衬底基座(小石墨舟)自转；(4)用耐热材料将高温区(衬底机座)和低温区(旋转动力机构)隔开，同时传递旋转动力。

Description

金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构

技术领域

本发明金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，涉及半导体设备制造领域，特别是涉及金属有机物化学气相淀积(MOCVD)设备中的衬底基座旋转机构。

背景技术

“金属有机物化学气相淀积”是Metal-Organic Chemical VaporDeposition的简称，中文译为“金属有机物化学气相沉积”。该设备还有另一名称为MOVPE，是Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy的简称，中文译为“金属有机物气相外延”。以上两者是同一实物，特此说明。

金属有机物化学气相淀积(MOCVD)自二十世纪六十年代首先提出以来，经过七十至八十年代的发展，九十年代已经成为砷化镓、磷化铟等光电子材料制备的核心生长技术，目前已经在砷化镓、磷化铟等光电子材料和器件生产中得到广泛应用。同时金属有机物化学气相淀积是制备氮化镓发光二极管和激光二极管外延片的主流方法，从生长的氮化镓外延片和器件的性能以及生产成本等主要指标来看，还没有其它方法能与之相比。

用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)设备制造半导体材料和器件，为了得到材料生长均匀，衬底旋转是不可少的。随着金属有机物化学气相淀积设备反应室不断扩大，每次可放置多片(大于2片)衬底同时生长，这样可以提高产量。然而对于多片反应室的金属有机物化学气相淀积设备，“提高外延片均匀性”和“节省原料”往往是一对矛盾，两者难以兼顾。如果衬底同时具有公转和自转功能，有利于提高衬底的均匀性和一致性，并且减少原料浪费。国际上有Veeco、Thomas Swan和Aixtron公司生产金属有机物化学气相淀积设备，下面分别介绍这些设备的设计思想。

Veeco公司制造的具有立式涡轮旋转盘反应室的金属有机物化学气相淀积设备。这种反应室的衬底托盘只有公转，转速为每分钟700转至1400转。原料气体从上往下，通过涡轮旋转盘高速旋转产生的真空吸力送到衬底，然后在衬底表面由于离心力作用被高速飞甩出去。这种反应室生长的外延片均匀，但浪费原料。对于金属有机物化学气相淀积设备，原料是比较昂贵的，而这种反应室所达到的外延材料的均匀性是以大量原料的耗费为代价的。

Thomas Swan制造的具有立式喷淋头反应室的金属有机物化学气相淀积设备。这种反应室衬底托盘只有公转，转速为每分钟100转以下。原料气体从具有密集的喷射管的喷淋头到达衬底。这样的反应室生长的外延片均匀性依赖于喷淋头中喷射管的均匀性，而制造均匀喷射管的喷淋头是很困难的。因此这种反应室生长的材料的均匀性稍差，而且喷淋头的毛细孔非常细小，容易堵塞且不易清洗。

Aixtron公司制造的水平行星式气垫旋转反应室的金属有机物化学气相淀积设备。这种反应室的衬底托盘有公转和自转。其中公转由电机带动，自转由气垫悬浮带动。公转转速为每分钟100转以下，自转转速为每分钟200转以下。这种反应室的外延片较均匀且节省原料，但气垫旋转很难保证各自转转速的一致性。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯机械式公转和自转方式——用电动机带动衬底公转和自转。这种旋转方式比较适合于多片型金属有机物化学气相淀积设备。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、支撑架、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁内部底面上固设有支撑架，支撑架为盒状；反应室外壁和支撑架共一中心轴线，反应室外壁底面和支撑架顶面上，在中心轴线位置各有一孔；在反应室外壁和支撑架的中心轴线上竖直设一主轴，主轴为中空管状，主轴上部伸出支撑架的顶面中心孔，其侧面和支撑架顶面动接触，主轴下端与反应室外壁内底面动接触，主轴由反应室外壁和支撑架定位；主轴底端外周圆固设有齿轮，主轴上端外周圆固设一圆盘状平台，圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与反应室外壁、支撑架共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通过主轴内腔由反应室外壁底面上的孔中伸出；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少3个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴穿过石英支架，其下端与水平设置的行星轮的中心固接，水平设置的行星轮位于圆盘状平台下方；一太阳轮设于支撑架与圆盘状平台之间，太阳轮的中心孔套于主轴的外周圆，与主轴动连接；太阳轮为外齿结构，其上部与行星轮相啮合，下端面固接于支撑架的顶面；

主轴一侧，于支撑架上竖直设有公转转轴，转轴下端伸出反应室外壁底面，固接于公转皮带轮中心，上端伸出支撑架的顶面，由反应室外壁和支撑架定位，在公转转轴与反应室外壁底面相接部设有磁流体轴承，以确保密封性；在反应室外壁底面内侧处，公转转轴上固设有齿轮，该齿轮与主轴底端齿轮相啮合，公转皮带轮通过皮带与电机相连接。

一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、支撑架、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁内部底面上固设有支撑架，支撑架为盒状；反应室外壁和支撑架共一中心轴线，反应室外壁底面和支撑架顶面上，在中心轴线位置各有一孔；在反应室外壁和支撑架的中心轴线上竖直设一主轴，主轴为中空管状，主轴上部伸出支撑架的顶面中心孔，其侧面和支撑架顶面动接触，主轴下端与反应室外壁内底面动接触，主轴由反应室外壁和支撑架定位；主轴底端外周圆固设有齿轮，主轴上端外周圆固设一圆盘状平台，圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与反应室外壁、支撑架共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通过主轴内腔由反应室外壁底面上的孔中伸出；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴穿过石英支架，其下端与水平设置的行星轮的中心固接，水平设置的行星轮位于圆盘状平台下方；

主轴一侧，于支撑架上竖直设有公转转轴，转轴下端伸出反应室外壁底面，固接于公转皮带轮中心，上端伸出支撑架的顶面，由反应室外壁和支撑架定位，在公转转轴与反应室外壁底面相接部设有磁流体轴承，以确保密封性；在反应室外壁底面内侧处，公转转轴上固设有齿轮，该齿轮与主轴底端齿轮相啮合，公转皮带轮通过皮带与电机相连接；

主轴另一侧，于支撑架上还竖直设有自转转轴，该自转转轴下端伸出反应室外壁底面，固接于自转皮带轮中心，上端伸出支撑架的顶面，固接一齿轮，由反应室外壁和支撑架定位，在自转转轴与反应室外壁底面相接部设有磁流体轴承，以确保密封性；

一太阳轮设于支撑架与圆盘状平台之间，太阳轮的中心孔套于主轴的外周圆，与主轴动连接；太阳轮为外齿结构，其上部与行星轮相啮合，下部与自转转轴上端的齿轮相啮合；自转皮带轮通过皮带与另一电机相连接。

所述的公转自转机构，其所述太阳轮为内、外齿结构，其上部内齿与行星轮相啮合，下部外齿与自转转轴上端的齿轮相啮合。

一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、支撑架、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁内部底面上固设有支撑架，支撑架为盒状；反应室外壁和支撑架共一中心轴线，反应室外壁底面和支撑架顶面上，在中心轴线位置各有一孔；在反应室外壁和支撑架的中心轴线上竖直设一自转轴，自转轴为中空管状，自转轴中、上部伸出支撑架的顶面中心孔，其侧面和支撑架顶面动接触，自转轴下端与反应室外壁内底面动接触，自转轴由反应室外壁和支撑架定位，自转轴上端固设有外齿结构太阳轮，底端外周圆固设有齿轮；一石英管置于自转轴内腔中，其下部向下延伸，由反应室外壁底面上的孔中伸出；

一主轴为中空管状，套于自转轴中部外周圆，与自转轴动连接，位于支撑架顶面上方，主轴上端外周圆固设一圆盘状平台，底端外周圆固设有齿轮；圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与自转轴、反应室外壁、支撑架共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，该孔套于自转轴上部外周圆，自转轴上端的太阳轮位于石英支架顶面上方；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴穿过大石墨舟，下端与水平设置的行星轮的中心固接，行星轮和自转轴上端的太阳轮水平置于石英支架顶面和大石墨舟底面之间，行星轮与太阳轮相啮合；

主轴一侧，于支撑架上竖直设有公转转轴，公转转轴下端伸出反应室外壁底面，固接于公转皮带轮中心，上端伸出支撑架的顶面，固接一齿轮，由反应室外壁和支撑架定位，在公转转轴与反应室外壁底面相接部设有磁流体轴承，以确保密封性；公转转轴上端的齿轮与主轴底端齿轮相啮合，公转皮带轮通过皮带与电机相连接；

主轴另一侧，于支撑架上还竖直设有自转转轴，该自转转轴下端伸出反应室外壁底面，固接于自转皮带轮中心，上端伸出支撑架的顶面，由反应室外壁和支撑架定位，在自转转轴与反应室外壁底面相接部设有磁流体轴承，以确保密封性；在反应室外壁底面内侧处，自转转轴上固设有齿轮，该齿轮与自转轴底端齿轮相啮合；自转皮带轮通过皮带与另一电机相连接。

一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁底面中心设有一孔，孔外侧周缘上固设有二层磁流轴承，内侧周缘上固设有太阳轮，太阳轮为外齿结构；孔中竖直设置一主轴，主轴为中空管状，与孔、孔侧的二层磁流轴承、太阳轮和反应室外壁共一中心轴线，且相互动接触；主轴上端外周圆固设一圆盘状平台，下部伸出于二层磁流轴承下方，底端外周圆固设于公转皮带轮中心孔；圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与主轴、反应室外壁共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通过主轴内腔由主轴下端伸出；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴穿过石英支架，其与圆盘状平台相交处，上、下设有无油轴承，转轴下端与水平设置的行星轮的中心固接，水平设置的行星轮位于圆盘状平台下方，与太阳轮相啮合；

公转皮带轮通过皮带与电机相连接。

一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁底面中心设有一孔，孔外侧周缘上固设有三层磁流轴承；孔中竖直设置一主轴，主轴为中空管状，与孔、孔侧的三层磁流轴承和反应室外壁共一中心轴线，且相互动接触；主轴上端外周圆固设一圆盘状平台，下部伸出于三层磁流轴承下方，底端外周圆固设于公转皮带轮中心孔，公转皮带轮通过皮带与电机相连接；主轴内腔中套设有自转轴，自转轴为中空管状，两轴共一中心轴线，且相互动接触；自转轴上端高于主轴上端，其上端外周圆固设于太阳轮中心孔，其下端位于主轴下端下方，固设于自转皮带轮中心孔，自转皮带轮通过皮带与另一电机相连接；

圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与主轴、自转轴、反应室外壁共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通过自转轴内腔由自转轴下端伸出；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴下端与水平设置的行星轮的中心固接，行星轮与太阳轮相啮合。

所述的公转自转机构，其所述自转轴上端的太阳轮和转轴下端的行星轮，位于石英支架顶面和大石墨舟底面之间，行星轮与太阳轮相啮合。

所述的公转自转机构，其所述自转轴上端的太阳轮和转轴下端的行星轮，位于圆盘状平台上方；转轴穿过石英支架，其与圆盘状平台相交处，上、下设有无油轴承，两无油轴承之间的转轴固接于行星轮中心，行星轮与太阳轮相啮合。

一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁底面中心设有一孔，孔外侧周缘上固设有三层磁流轴承；孔中竖直设置一自转轴，自转轴为中空管状，与孔、孔侧的三层磁流轴承和反应室外壁共一中心轴线，且相互动接触；自转轴上端外周圆固设于太阳轮中心孔，下端固设于自转皮带轮中心孔，自转皮带轮通过皮带与电机相连接；自转轴内腔中套设有主轴，主轴为中空管状，两轴共一中心轴线，且相互动接触；主轴上端高于自转轴上端，其上端外周圆固设一圆盘状平台，其下端位于自转轴下端下方，固设于公转皮带轮中心孔，公转皮带轮通过皮带与另一电机相连接；

圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与主轴、自转轴、反应室外壁共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通过主轴内腔由主轴下端伸出；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴穿过石英支架，其与圆盘状平台相交处，上、下设有无油轴承，转轴下端与水平设置的行星轮的中心固接，水平设置的行星轮位于圆盘状平台下方，与太阳轮相啮合。

所述的公转自转机构，其所述小石墨舟至少有三个，小石墨舟转轴和行星轮的数目与小石墨舟的数目一致，而且小石墨舟是在以主轴的圆心为圆心的圆周上均布。

所述的公转自转机构，其所述石英支架，或由陶瓷、耐热金属制成。

所述的公转自转机构，其所述陶瓷，为氧化铝、氧化镁、氮化硼、碳化硅、碳化硼；耐热金属为钼、钨、钽。

本发明的核心要点为：(1)该反应室中的衬底机座(石墨舟)既可以围绕一公共固定点旋转(公转)，也可以围绕各自中心点旋转(自转)；(2)公转和自转都由电机和机械传动机构带动旋转，特别需要指出的是自转也是由电机和机械传动机构带动旋转；(3)公转和自转都由电机、齿轮传动机构等机械装置带动，齿轮结构可以是内齿轮或外齿轮。(4)反应室中只有一根公转轴(主轴)，同时至少有三根小石墨舟转轴，小石墨舟转轴的数目与自转石墨的数目一致，而且是在以公转轴为圆心的圆周上均布；(5)反应室中只有一个太阳轮，同时至少有三个行星轮，行星轮的数目与自转石墨的数目一致，而且是在以太阳轮的圆心为圆心的圆周上均布。行星轮和太阳轮可以在高温区(石墨舟附近)直接带动石墨舟自转，也可以在低温区(离开石墨舟)通过石英等耐温材料传递旋转动力带动石墨舟自转。(6)公转和自转可以由两台电机分别带动，也可以由一台电机共同带动；(7)公转转速和自转转速可以独立调节，也可以不能独立调节。

本发明纯机械式公转和自转反应室具有以下优点：

1、与立式涡轮旋转盘反应室相比，节省了原料，从而降低了材料生长费用。

2、与立式喷淋头反应室相比，同时具有公转和自转，生长均匀性好且不会堵塞送气口。

3、与水平行星式气垫旋转反应室相比，本结构能保证各自转石墨的转速完全一致，比气垫悬浮自转的可控性好。衬底的公转和自转速度都可以通过计算机精确控制，操作简单。

附图说明

图1为本发明的基本结构，同时也是本发明的第一实施例示意图。

图2为本发明第二实施例的示意图。

图3为本发明第三实施例的示意图。

图4为本发明第四实施例的示意图。

图5为本发明第五实施例的示意图。

图6为本发明第六实施例的示意图。

图7为本发明第七实施例的示意图。

图8为本发明第八实施例的示意图。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的意义，下面对所提到的词汇作进一步解释。

所说的“原料”，指的是利用金属有机物化学气相淀积等设备和生长方法来生长薄膜材料所需要等原材料，特别指的是金属有机物和气体原料，但一般不包括携带气体(如氢气、氮气等)。

所说的“衬底”或“基片”，指的是生长薄膜材料所用的基底，薄膜材料在其上面生长。

所说的“反应室”，指的是生长薄膜材料所在的区域。因为用金属有机物化学气相淀积生长薄膜材料基本是一个化学反应过程，其所在区域即为反应室。

所说的“公转”，指的是所有衬底围绕同一个圆心转动。如同太阳系中所有行星围绕太阳转动类似。

所说的“自转”，指的是衬底围绕自己的圆心转动。如同地球围绕自己的圆心转动类似。

所说的“机械式公转和自转”，指的是衬底的公转和自转都通过电机的机械力带动旋转。

所说的“磁流体轴承”，指的是用液体磁性材料密封的轴承，它有以下作用：(1)旋转轴可以在轴套内部旋转；(2)轴与轴套之间无论是旋转状态还是静止状态都是密封不漏气。

所说的“三层磁流体轴承”，指的是用液体磁性材料密封的三层同心轴承，它有以下作用：(1)三层同心旋转轴之间能够相互独立旋转；(2)三层轴之间、三层轴与轴承外壳之间，无论是旋转状态还是静止状态都是密封不漏气；(3)三层轴之间相互动配合，三轴全部由轴承外壳定位。

所说的“两层磁流体轴承”，指的是用液体磁性材料密封的两层同心轴承，它的作用与三层磁流体轴承，不再赘述。

为了进一步说明本发明的特征，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1表示本发明的基本结构，同时也是本发明的第一实施例示意图。

请参见图1。本发明金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮1、主轴2、大石墨舟3、小石墨舟4、自转行星轮5、太阳轮6、自转皮带轮7、反应室外壁8、磁流体轴承9和石英支架10等组成，其中，反应室外壁8内部底面设有支撑架13，反应室外壁8内部穿过反应室外壁8底面和支撑架13上端面中心竖直设一主轴2，主轴2与反应室外壁8底面和支撑架13上端面动接触，由反应室外壁8和支撑架13定位。主轴2底端外周圆固设有齿轮15，主轴2上部外周圆固设一圆盘状平台16，圆盘状平台16上固设有石英支架10，石英支架10中心孔套于主轴2上部，其上端固设有大石墨舟3，大石墨舟3的圆周面上均布有小石墨舟4，小石墨舟4与大石墨舟3动接触。小石墨舟4底面中心向下竖直固定设置转轴12，转轴12向下穿过石英支架10和平台16，与水平设置的行星轮5的中心固接。转轴12与平台16相接部设有无油轴承19。行星轮5与太阳轮6的内齿结构动连接，太阳轮6的中心孔套于主轴2的外周缘。

反应室外壁8内部底面上主轴2两侧，竖直设有转轴，两转轴下端伸出反应室外壁8底面，一转轴下端固接于公转皮带轮1中心，另一转轴下端固接于自转皮带轮7中心，两转轴由反应室外壁8和支撑架13定位，两转轴与反应室外壁8底面相接部设有磁流体轴承9，以确保密封性。公转皮带轮1转轴内侧转轴上固设有齿轮17，该齿轮与主轴2底端齿轮15相啮合，自转皮带轮7转轴上端伸出支撑架13上端面，转轴上端固设有齿轮18，该齿轮与内齿结构太阳轮6的同轴外齿结构齿轮相啮合。公转皮带轮1和自转皮带轮7分别通过皮带与电机相连接。

由公转皮带轮1带动主轴2旋转，从而带动大石墨舟3和小石墨舟4一起公转，公转转速由公转皮带轮1的转速决定。小石墨舟4自转的动力来自行星轮5围绕内齿结构的太阳轮6旋转。自转转速由公转皮带轮1和自转皮带轮7两者的转速之差决定。自转的目的是使衬底中心区域和边沿区域位置轮换。在大、小石墨舟3、4和传动齿轮：行星轮5、太阳轮6之间加一石英(或其它耐热材料)支架10，石英支架10传递动力同时将高温区和齿轮部件：行星轮5、太阳轮6隔开。根据需要，可以调整石英支架10、行星轮5、太阳轮6的位置。

需要说明的是：在图1中有一根一头封死、一头敞开的石英管22，其封死的一头插入大石墨舟3中心，另一头与反应室外壁8密封固接。这根石英管是为了插入热电偶用，以测量大石墨舟温度而设的。虽然这根石英管与本发明无关，但它是金属有机物化学气相淀积设备反应室中不可缺少部分，故在图1中也画出。在以下图2至图8中也有同样的石英管22，作用完全相同，不再赘述。

图2表示本发明第二实施例的示意图。参见图2，并结合图1。图2中用一个外齿结构的太阳轮11a代替了图1中的内齿结构的太阳轮6。外齿结构的太阳轮11a的中心孔套于主轴2的外周缘，主轴2底端齿轮15与公转皮带轮1转轴上端固设的齿轮17相啮合。这种变换没有本质区别，因为小石墨舟4的自转仍然靠机械传动，这种变换仍然属于本发明的保护范围。

图3表示本发明第三实施例的示意图。参见图3，并结合图1和图2。图3中的外齿结构的太阳轮11b与支撑架13固接成为固定齿轮，同时，省去了自转皮带轮7和传动部分。这样小石墨舟4自转的动力来自行星轮5围绕一固定的太阳轮11b旋转。此结构，公转皮带轮1既带动大石墨舟3公转，也带动小石墨舟4自转，只需一台电机就可以同时带动大、小石墨舟公转和自转，只不过公转和自转不能独立调节了。由于小石墨舟4的自转仍然靠机械传动，还属于本发明的保护范围。

图4表示本发明第四实施例的示意图。参见图4，并结合图1。这两张图的主要区别为：图4中，主轴2较短且全部在支撑架13的上部，其上端水平固接有圆盘状平台16，下端水平固接有齿轮15，该齿轮15与公转皮带轮1转轴上端伸出支撑架13上端面的端部齿轮17相啮合。由于主轴2下端齿轮15在支撑架上部，于是公转皮带轮1转轴上固设有齿轮17也在支撑架上部，以便与主轴2底端齿轮15相啮合。圆盘状平台16上固设有石英支架10。主轴2内部套一同心的自转轴14，其上端伸出石英支架13且与外齿结构的太阳轮11c固接，其下部和中部分别与反应室外壁8底面和支撑架13上端面动接触，由反应室外壁8和支撑架13定位。由于而主轴2与自转轴14是动配合，两者之间不能上下移动和左右倾斜而只能旋转，并且自转轴14已经定位，因此主轴2也已经定位。石英支架10中心孔套于自转轴14上部。外齿结构的太阳轮11c固设于自转轴14的顶端，水平置于石英支架10上端面和大石墨舟3底面之间，与行星轮5相啮合。行星轮5通过转轴与小石墨舟4底面固接。本实施例中，行星轮转轴12位于大石墨舟3内部，不下穿石英支架10，使行星轮5和外齿结构的太阳轮11c都处在高温区。

行星轮5以及太阳轮11c都放置在大、小石墨舟3、4附近，直接带动小石墨舟4自转；而图1中行星轮5以及太阳轮6都在低温区，转轴12穿过石英支架10传递动力带动小石墨舟4自转。由于图4中小石墨舟4的自转仍然靠机械传动，只不过传动齿轮放置的位置不同而已，因此本结构还属于本发明的保护范围。

图5为另外一种应用形式。该公转自转机构，由公转皮带轮1、主轴2、大石墨舟3、小石墨舟4、自转行星轮5、太阳轮11c、自转皮带轮7、反应室外壁8、三层磁流体轴承21和石英支架10等组成。在本结构中应用了一个三层磁流体轴承21，其外壳与反应室外壁8底部固接而且密封，由于三层轴全部由轴承外壳定位，而该外壳与反应室外壁8底部固接，因此这三层磁流体轴承21全部在反应室外壁8定位。

在图5应用中，三层磁流体轴承21的外层轴为主轴2。主轴2下部与公转皮带轮1固接，上部外周圆固设一圆盘状平台16，圆盘状平台16上固设有石英支架10，石英支架10中心孔套于主轴2上部，其上端固设有大石墨舟3，大石墨舟3的圆周面上均布有小石墨舟4，小石墨舟4与大石墨舟3动接触。小石墨舟4底面中心向下竖直固定设置转轴12，转轴12向下穿过石英支架10，与水平设置的行星轮5的中心固接。转轴12与平台16相接部设有无油轴承19。三层磁流体轴承21的中间轴为自转轴14。自转轴14下部与自转皮带轮7固接，上部穿过石英支架10的底部中心固接一个外齿结构的太阳轮11c，太阳轮11c与行星轮5相啮合。三层磁流体轴承21的内层轴为一静止轴，为插入热电偶用，以测量大石墨舟温度而设的。虽然热电偶与本发明无关，但它是金属有机物化学气相淀积设备反应室中不可缺少部分。如果不可虑插热电偶用，那么内层轴可以省略，只需要两层磁流体轴承即可。

图5和图1相比，最大区别在于图5中应用了一个三层磁流体轴承21代替了图1中两个磁流体轴承9以及相应的传动机构。由于图5中小石墨舟4的自转、和大石墨舟3的公转仍然靠机械传动，还属于本发明的保护范围。

图6表示本发明第六实施例的示意图。参见图6，并结合图5。这两张图的主要区别为，图6中自转轴14较长一直伸出石英支架10的上端面。外齿结构的太阳轮11c固设于自转轴14的顶端，水平置于石英支架10上端面和大石墨舟3底面之间，与行星轮5相啮合。行星轮5通过转轴与小石墨舟4底面固接。本实施例中，行星轮转轴12位于大石墨舟3内部，不下穿石英支架10，使行星轮5和外齿结构的太阳轮11c都处在高温区。

行星轮5以及太阳轮11c都放置在大、小石墨舟3、4附近，直接带动小石墨舟4自转；而图5中行星轮5以及太阳轮11c都在低温区，转轴12穿过石英支架10传递动力带动小石墨舟4自转。由于图6中小石墨舟4的自转仍然靠机械传动，只不过传动齿轮放置的位置不同而已，因此本结构还属于本发明的保护范围。

图7表示本发明第七实施例的示意图。参见图7，并结合图5。这两张图的主要区别为：图7中三层磁流体轴承21的外层轴为自转轴14，中间轴为主轴2；而图5中三层磁流体轴承21的外层轴为主轴2，中间轴为自转轴14。在图7实施例中，主轴2下端固接公转皮带轮1，上端固接圆盘状平台16。圆盘状平台16上固设有石英支架10，石英支架10中心孔套于主轴2上部，其上端固设有大石墨舟3，大石墨舟3的圆周面上均布有小石墨舟4，小石墨舟4与大石墨舟3动接触。小石墨舟4底面中心向下竖直固定设置转轴12，转轴12向下穿过石英支架10和平台16，与水平设置的行星轮5的中心固接。转轴12与平台16相接部设有无油轴承19。行星轮5与太阳轮11c之间齿结构动连接，太阳轮11c的中心孔套于自转轴14上端周缘。自转轴14上端固接太阳轮11c，下端固接自转皮带轮7。

图7和图5的主要区别是三层磁流体轴承21的外层轴和中间轴的功能对调，传动机构也作相应改动，但是大石墨舟3的公转和小石墨舟4的自转都是靠机械传动，还是属于本专利的保护范围。

图8表示本发明第八实施例的示意图。参见图8，并结合图7。这两张图的主要区别为：图8中三层磁流体轴承21没有外层轴(自转轴14)，实际上只有两层磁流体轴承。由于没有自转轴14，外齿结构的太阳轮11c固接在反应室外壁8的底部，成为固定齿轮，同时省去了自转皮带轮7。这样小石墨舟4自转的动力来自行星轮5围绕一固定的太阳轮11d旋转。此结构，公转皮带轮1既带动大石墨舟3公转，也带动小石墨舟4自转，只需一台电机就可以同时带动大石墨舟3公转和小石墨舟4自转，只不过公转和自转不能独立调节了。

对比图8和图3。图8中用两层磁流体轴承21，代替了图3中的磁流体轴承9、支撑架13、传动齿轮15和齿轮17，结构更简单。在图8和图3应用例中，公转和自转都不能独立调节。

在本应用例中，由于大石墨舟3的公转和小石墨舟4的自转仍然靠机械传动，还属于本发明的保护范围。

上述实施例中的石英支架10，也可以由陶瓷(如氧化铝、氧化镁、氮化硼、碳化硅、碳化硼)，或用耐热金属(如钼、钨、钽)材料制成。

Claims (12)

1、一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、支撑架、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁内部底面上固设有支撑架，支撑架为盒状；反应室外壁和支撑架共一中心轴线，反应室外壁底面和支撑架顶面上，在中心轴线位置各有一孔；在反应室外壁和支撑架的中心轴线上竖直设一主轴，主轴为中空管状，主轴上部伸出支撑架的顶面中心孔，其侧面和支撑架顶面动接触，主轴下端与反应室外壁内底面动接触，主轴由反应室外壁和支撑架定位；主轴底端外周圆固设有齿轮，主轴上端外周圆固设一圆盘状平台，圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与反应室外壁、支撑架共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通过主轴内腔由反应室外壁底面上的孔中伸出；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴穿过石英支架，其下端与水平设置的行星轮的中心固接，水平设置的行星轮位于圆盘状平台下方；

一太阳轮设于支撑架与圆盘状平台之间，太阳轮的中心孔套于主轴的外周圆，与主轴动连接；太阳轮为外齿结构，其上部与行星轮相啮合，下端面固接于支撑架的顶面；

主轴一侧，于支撑架上竖直设有公转转轴，转轴下端伸出反应室外壁底面，固接于公转皮带轮中心，上端伸出支撑架的顶面，由反应室外壁和支撑架定位，在公转转轴与反应室外壁底面相接部设有磁流体轴承，以确保密封性；在反应室外壁底面内侧处，公转转轴上固设有齿轮，该齿轮与主轴底端齿轮相啮合，公转皮带轮通过皮带与电机相连接。

2、如权利要求1所述的公转自转机构，其特征在于：所述主轴另一侧，于支撑架上还竖直设有自转转轴，该自转转轴下端伸出反应室外壁底面，固接于自转皮带轮中心，上端伸出支撑架的顶面，固接一齿轮，由反应室外壁和支撑架定位，在自转转轴与反应室外壁底面相接部设有磁流体轴承，以确保密封性；

一太阳轮设于支撑架与圆盘状平台之间，太阳轮的中心孔套于主轴的外周圆，与主轴动连接；太阳轮为外齿结构，其上部与行星轮相啮合，下部与自转转轴上端的齿轮相啮合；自转皮带轮通过皮带与另一电机相连接。

3、如权利要求2所述的公转自转机构，其特征在于：所述太阳轮为内、外齿结构，其上部内齿与行星轮相啮合，下部外齿与自转转轴上端的齿轮相啮合。

4、一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、支撑架、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁内部底面上固设有支撑架，支撑架为盒状；反应室外壁和支撑架共一中心轴线，反应室外壁底面和支撑架顶面上，在中心轴线位置各有一孔；在反应室外壁和支撑架的中心轴线上竖直设一自转轴，自转轴为中空管状，自转轴中、上部伸出支撑架的顶面中心孔，其侧面和支撑架顶面动接触，自转轴下端与反应室外壁内底面动接触，自转轴由反应室外壁和支撑架定位，自转轴上端固设有外齿结构太阳轮，底端外周圆固设有齿轮；一石英管置于自转轴内腔中，其下部向下延伸，由反应室外壁底面上的孔中伸出；

一主轴为中空管状，套于自转轴中部外周圆，与自转轴动连接，位于支撑架顶面上方，主轴上端外周圆固设一圆盘状平台，底端外周圆固设有齿轮；圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与自转轴、反应室外壁、支撑架共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，该孔套于自转轴上部外周圆，自转轴上端的太阳轮位于石英支架顶面上方；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴穿过大石墨舟，下端与水平设置的行星轮的中心固接，行星轮和自转轴上端的太阳轮水平置于石英支架顶面和大石墨舟底面之间，行星轮与太阳轮相啮合；

主轴一侧，于支撑架上竖直设有公转转轴，公转转轴下端伸出反应室外壁底面，固接于公转皮带轮中心，上端伸出支撑架的顶面，固接一齿轮，由反应室外壁和支撑架定位，在公转转轴与反应室外壁底面相接部设有磁流体轴承，以确保密封性；公转转轴上端的齿轮与主轴底端齿轮相啮合，公转皮带轮通过皮带与电机相连接；

主轴另一侧，于支撑架上还竖直设有自转转轴，该自转转轴下端伸出反应室外壁底面，固接于自转皮带轮中心，上端伸出支撑架的顶面，由反应室外壁和支撑架定位，在自转转轴与反应室外壁底面相接部设有磁流体轴承，以确保密封性；在反应室外壁底面内侧处，自转转轴上固设有齿轮，该齿轮与自转轴底端齿轮相啮合；自转皮带轮通过皮带与另一电机相连接。

5、一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁底面中心设有一孔，孔外侧周缘上固设有二层磁流轴承，内侧周缘上固设有太阳轮，太阳轮为外齿结构；孔中竖直设置一主轴，主轴为中空管状，与孔、孔侧的二层磁流轴承、太阳轮和反应室外壁共一中心轴线，且相互动接触；主轴上端外周圆固设一圆盘状平台，下部伸出于二层磁流轴承下方，底端外周圆固设于公转皮带轮中心孔；圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与主轴、反应室外壁共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通过主轴内腔由主轴下端伸出；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴穿过石英支架，其与圆盘状平台相交处，上、下设有无油轴承，转轴下端与水平设置的行星轮的中心固接，水平设置的行星轮位于圆盘状平台下方，与太阳轮相啮合；

公转皮带轮通过皮带与电机相连接。

6、一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁底面中心设有一孔，孔外侧周缘上固设有三层磁流轴承；孔中竖直设置一主轴，主轴为中空管状，与孔、孔侧的三层磁流轴承和反应室外壁共一中心轴线，且相互动接触；主轴上端外周圆固设一圆盘状平台，下部伸出于三层磁流轴承下方，底端外周圆固设于公转皮带轮中心孔，公转皮带轮通过皮带与电机相连接；主轴内腔中套设有自转轴，自转轴为中空管状，两轴共一中心轴线，且相互动接触；自转轴上端高于主轴上端，其上端外周圆固设于太阳轮中心孔，其下端位于主轴下端下方，固设于自转皮带轮中心孔，自转皮带轮通过皮带与另一电机相连接；

圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与主轴、自转轴、反应室外壁共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通过自转轴内腔由自转轴下端伸出；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴下端与水平设置的行星轮的中心固接，行星轮与太阳轮相啮合。

7、如权利要求6所述的公转自转机构，其特征在于：所述自转轴上端的太阳轮和转轴下端的行星轮，位于石英支架顶面和大石墨舟底面之间，行星轮与太阳轮相啮合。

8、如权利要求6所述的公转自转机构，其特征在于：所述自转轴上端的太阳轮和转轴下端的行星轮，位于圆盘状平台上方；转轴穿过石英支架，其与圆盘状平台相交处，上、下设有无油轴承，两无油轴承之间的转轴固接于行星轮中心，行星轮与太阳轮相啮合。

9、一种金属有机物化学气相淀积设备反应室中的公转自转机构，由公转皮带轮、主轴、大石墨舟、小石墨舟、自转行星轮、太阳轮、反应室外壁、轴承和石英支架组成，其特征在于：(1)该反应室中的大石墨舟围绕一公共固定点公转，小石墨舟围绕各自中心点自转；(2)公转和自转都由电机通过机械传动机构带动旋转；其中：

反应室外壁底面中心设有一孔，孔外侧周缘上固设有三层磁流轴承；孔中竖直设置一自转轴，自转轴为中空管状，与孔、孔侧的三层磁流轴承和反应室外壁共一中心轴线，且相互动接触；自转轴上端外周圆固设于太阳轮中心孔，下端固设于自转皮带轮中心孔，自转皮带轮通过皮带与电机相连接；自转轴内腔中套设有主轴，主轴为中空管状，两轴共一中心轴线，且相互动接触；主轴上端高于自转轴上端，其上端外周圆固设一圆盘状平台，其下端位于自转轴下端下方，固设于公转皮带轮中心孔，公转皮带轮通过皮带与另一电机相连接；

圆盘状平台上固设有石英支架，石英支架为盒状，石英支架与主轴、自转轴、反应室外壁共一中心轴线，在石英支架顶面的中心轴线上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通过主轴内腔由主轴下端伸出；石英支架顶面固设有大石墨舟，大石墨舟顶面的内圆周面上均布有至少三个小石墨舟，小石墨舟与大石墨舟动接触；各小石墨舟底面中心向下竖直固定设置转轴，转轴穿过石英支架，其与圆盘状平台相交处，上、下设有无油轴承，转轴下端与水平设置的行星轮的中心固接，水平设置的行星轮位于圆盘状平台下方，与太阳轮相啮合。

10、如权利要求1、4、5、6或9所述的公转自转机构，其特征在于：所述小石墨舟至少有三个，小石墨舟转轴和行星轮的数目与小石墨舟的数目一致，而且小石墨舟是在以主轴的圆心为圆心的圆周上均布。

11、如权利要求1、4、5、6或9所述的公转自转机构，其特征在于：所述石英支架，或由陶瓷、耐热金属制成。

12、如权利要求11所述的公转自转机构，其特征在于：所述陶瓷，为氧化铝、氧化镁、氮化硼、碳化硅、碳化硼；耐热金属为钼、钨、钽。

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