CN201793731U - 一种mocvd设备及其反应室密封结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种MOCVD反应室密封结构，包括：水冷电极内外管套轴，其上设有供四个水冷电极外管穿过的四个套管安装孔以及热电偶安装孔，水冷电极内外管套轴套设在四个水冷电极外管上，石墨托盘转轴可转动的套设在水冷电极内外管套轴上；设置在石墨托盘转轴和水冷电极内外管套轴之间的内图磁流体；套装在石墨托盘转轴上并固定在机架安装板上的磁流体座；设置在石墨托盘转轴和磁流体座之间的外圈磁流体。本实用新型通过分别在石墨托盘转轴与水冷电极内外管套轴、石墨托盘转轴与磁流体座之间设置磁流体，实现密封。不需要用N2去实现反应室腔体内外的隔绝。本实用新型还公开了一种具有上述密封结构的MOCVD设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及MOCVD设备技术领域，更具体地说，涉及一种MOCVD设备及其反应室密封结构。
背景技术
因为MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor DePosition，金属有机化合物化学气相淀积)生长使用的源是易燃、易爆、毒性很大的物质，并且要生长多组分、大面积、薄层和超薄层异质材料，因此，在MOCVD系统的设计思想上，通常要考虑系统的密封性。
MOCVD反应室是由石英管和石墨托盘组成，反应室中间的加热器组件用于对石墨托盘上的晶片进行加热，水冷电极为加热器提供电流，即电流通过水冷电极向加热器供电。加热器组件的支撑部分(四根电极)固定不动，加热器支撑外部的石墨托盘要求转动，而整个结构的上下两侧(反应室内部与外部之间)要求密封，在结构上实现起来比较困难。
目前，国外MOCVD设备在石墨托盘转轴与轴承座之间采用磁流体密封，由于四根水冷电极套管是分散的四根轴，四根水冷电极套管与石墨托盘转轴之间的密封不易实现，所以在结构上没有进行密封设计。其采取的方法是在四根水冷电极套管与石墨托盘转轴之间一直吹高纯N2(氮气)来实现石墨托盘上下两侧之间的隔离(用N2来保护隔离)。
然而，采用N2密封有以下缺点：1、工作中要一直不停的吹入高纯N2，增加使用成本；2、电极下部及外部磁流体座结构复杂；3、停机检修后需要吹高纯N2比较长时间才能将隔离区内的空气排净。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种MOCVD设备及其反应室密封结构，以完全通过结构密封反应室，避免了氮气密封带来的一系列缺陷。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种MOCVD反应室密封结构，该反应室包括石墨托盘组件及扣设在所述石墨托盘组件上的石英管，所述反应室内设有加热器组件，所述加热器组件通过设置在其下端的四个水冷电极供电，各个水冷电极分别连接有相互套装的水冷电极内管和水冷电极外管，四个水冷电极外管的外侧可转动的设置有与所述石墨托盘组件相连的石墨托盘转轴，包括：
水冷电极内外管套轴，其上设有供所述四个水冷电极外管穿过的四个套管安装孔以及热电偶安装孔，所述水冷电极内外管套轴套设在所述四个水冷电极外管上，所述石墨托盘转轴可转动的套设在所述水冷电极内外管套轴上；
设置在所述石墨托盘转轴和所述水冷电极内外管套轴之间的内圈磁流体；
套装在所述石墨托盘转轴上并固定在机架安装板上的磁流体座；
设置在所述石墨托盘转轴和所述磁流体座之间的外圈磁流体。
优选的，在上述MOCVD反应室密封结构中，所述水冷电极内外管套轴为铝合金表面阳极氧化轴。
优选的，在上述MOCVD反应室密封结构中，所述磁流体座和所述机架安装板之间设置有O型密封圈。
优选的，在上述MOCVD反应室密封结构中，所述水冷电极内外管套轴通过轴承支承在所述石墨托盘转轴上。
一种MOCVD设备，包括：
反应室，该反应室包括石墨托盘组件及扣设在所述石墨托盘组件上的石英管；
设置在所述反应室内的加热器组件，所述加热器组件通过设置在其下端的四个水冷电极供电，各个水冷电极分别连接有相互套装的水冷电极内管和水冷电极外管；
水冷电极内外管套轴，其上设有供所述四个水冷电极外管穿过的四个套管安装孔以及热电偶安装孔，所述水冷电极内外管套轴套设在所述四个水冷电极外管上；
可转动的套设在所述水冷电极内外管套轴上的石墨托盘转轴；
设置在所述石墨托盘转轴和所述水冷电极内外管套轴之间的内圈磁流体；
套装在所述石墨托盘转轴上并固定在机架安装板上的磁流体座；
设置在所述石墨托盘转轴和所述磁流体座之间的外圈磁流体。
优选的，在上述MOCVD设备中，所述水冷电极内外管套轴为铝合金表面阳极氧化轴。
优选的，在上述MOCVD设备中，所述磁流体座和所述机架安装板之间设置有O型密封圈。
优选的，在上述MOCVD设备中，所述水冷电极内外管套轴通过轴承支承在所述石墨托盘转轴上。
从上述的技术方案可以看出，本实用新型通过设置水冷电极内外管套轴，并令石墨托盘转轴可转动的套设在所述水冷电极内外管套轴上，还设置了套装在石墨托盘转轴上并固定在机架安装板上的磁流体座。通过分别在石墨托盘转轴与水冷电极内外管套轴、石墨托盘转轴与磁流体座之间设置磁流体，来分别实现石墨托盘转轴与水冷电极内外管套轴、石墨托盘转轴与磁流体座之间的密封。可见，本实用新型完全实现了反应室腔体内外之间的密封，不需要用N2去实现反应室腔体之间的隔绝。具有使用及维护成本低，电极下部的磁流体座结构简单，维护方便的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的MOCVD设备的局部结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的水冷电极内外管套轴的截面图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种MOCVD设备及其反应室密封结构，以完全通过结构密封反应室，避免了氮气密封带来的一系列缺陷。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的MOCVD设备的局部结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的水冷电极内外管套轴的截面图。
其中，1为加热器组件，2为水冷电极，3为水冷电极内管，4为水冷电极外管，5为水冷电极内外管套轴，6为石墨托盘组件，7为磁流体内圈轴承，8为机架安装板，9为O型密封圈，10为磁流体外圈轴承，11为石墨托盘转轴，12为磁流体座，13为外圈磁流体，14为皮带轮，15为内圈磁流体，51为套管安装孔，52为热电偶安装孔。
MOCVD设备作为化合物半导体材料研究和生产的手段，特别是作为工业化生产的设备，它的高质量、稳定性、重复性及规模化是其它的半导体材料生长设备无法替代的。
本实用新型提供的MOCVD设备，包括：反应室、加热器组件1、水冷电极内外管套轴5、石墨托盘转轴11和磁流体座12。
其中，反应室包括石墨托盘组件6及扣设在所述石墨托盘组件6上的石英管。加热器组件1设置在反应室内的，其通过设置在其下端的四个水冷电极2供电，即电流通过水冷电极2向加热器组件1供电，为了电极温度不过高，需要进行水冷。各个水冷电极2分别连接有相互套装的水冷电极内管3和水冷电极外管4，水冷电极内管3是水冷电极冷却水进水的通道；水冷电极外管4是水冷电极冷却水出水的通道，同时也是加热器电流的通道。
水冷电极内外管套轴5是将水冷电极、水冷电极内、外管(3、4)固定在其上的一个零件，其功能是既要将四组水冷电极内、外管(3、4)固定在其上，又要保证四个水冷电极2之间相互绝缘。水冷电极内外管套轴5上设有供所述四个水冷电极外管4穿过的四个套管安装孔51以及热电偶安装孔52，所述水冷电极内外管套轴5套设在所述四个水冷电极外管上。
石墨托盘组件6一方面为晶片提供一个载体，另一方面安装于石墨托盘转轴11上实现旋转。石墨托盘转轴11为石墨托盘组件提供安装面，石墨托盘组件6套设在所述水冷电极内外管套轴5上，并可沿水冷电极内外管套轴5转动。
在石墨托盘转轴11和所述水冷电极内外管套轴5之间设置有内圈磁流体15。通过内圈磁流体15来实现石墨托盘转轴11与水冷电极内外管套轴5之间的密封。磁流体内圈轴承7起支撑水冷电极内外管套轴5的作用，它使水冷电极内外管套轴5与石墨托盘转轴11之间能相对转动并保持同心的几何关系，使两者之间安装磁流体密封件得以实现。
磁流体座12套装在所述石墨托盘转轴11上并固定在机架安装板8上，机架安装板8是为给磁流体座12提供一个安装面而设置的。在所述石墨托盘转轴11和所述磁流体座12之间的设置有外圈磁流体13。通过外圈磁流体13来实现石墨托盘转轴11与磁流体座12之间的密封。磁流体座12上面安装磁流体外圈轴承10，以实现石墨托盘转轴11的转动。
皮带轮14套装石墨托盘转轴11上，在从电机输入传动，使石墨托盘转轴11带动石墨托盘组件6旋转。
综上所述，本实用新型提供的MOCVD设备通过设置水冷电极内外管套轴5，并令石墨托盘转轴11可转动的套设在所述水冷电极内外管套轴5上，还设置了套装在石墨托盘转轴11上并固定在机架安装板上的磁流体座12。通过分别在石墨托盘转轴11与水冷电极内外管套轴5、石墨托盘转轴11与磁流体座12之间设置磁流体，来分别实现石墨托盘转轴11与水冷电极内外管套轴5、石墨托盘转轴11与磁流体座12之间的密封。可见，本实用新型完全实现了反应室腔体内外之间的密封，不需要用N2去实现反应室腔体之间的隔绝。具有使用及维护成本低，电极下部的磁流体座结构简单，维护方便的优点。
本实用新型提供的MOCVD反应室密封结构，包括：
水冷电极内外管套轴5，水冷电极内外管套轴5是将水冷电极、水冷电极内、外管(3、4)固定在其上的一个零件，其功能是既要将四组水冷电极内、外管(3、4)固定在其上，又要保证四个水冷电极2之间相互绝缘。其上设有供所述四个水冷电极外管4穿过的四个套管安装孔51以及热电偶安装孔52，所述水冷电极内外管套轴5套设在所述四个水冷电极外管4上，所述石墨托盘转轴11可转动的套设在所述水冷电极内外管套轴5上。
设置在所述石墨托盘转轴11和所述水冷电极内外管套轴5之间的内圈磁流体15。通过内圈磁流体15来实现石墨托盘转轴11与水冷电极内外管套轴5之间的密封。磁流体内圈轴承7起支撑水冷电极内外管套轴5的作用，它使水冷电极内外管套轴5与石墨托盘转轴11之间能相对转动并保持同心的几何关系，使两者之间安装磁流体密封件得以实现。
套装在所述石墨托盘转轴11上并固定在机架安装板8上的磁流体座12。机架安装板8是为给磁流体座12提供一个安装面而设置的。在所述石墨托盘转轴11和所述磁流体座12之间的设置有外圈磁流体13。通过外圈磁流体13来实现石墨托盘转轴11与磁流体座12之间的密封。磁流体座12上面安装磁流体外圈轴承10，以实现石墨托盘转轴11的转动。
综上所述，本实用新型提供的MOCVD反应室密封结构通过设置水冷电极内外管套轴5，并令石墨托盘转轴11可转动的套设在所述水冷电极内外管套轴5上，还设置了套装在石墨托盘转轴11上并固定在机架安装板上的磁流体座12。通过分别在石墨托盘转轴11与水冷电极内外管套轴5、石墨托盘转轴11与磁流体座12之间设置磁流体，来分别实现石墨托盘转轴11与水冷电极内外管套轴5、石墨托盘转轴11与磁流体座12之间的密封。可见，本实用新型完全实现了反应室腔体内外之间的密封，不需要用N2去实现反应室腔体之间的隔绝。具有使用及维护成本低，电极下部的磁流体座结构简单，维护方便的优点。
水冷电极内外管套轴5优先采用铝合金表面阳极氧化轴，即其材料采用铝合金表面阳极氧化，由于氧化膜耐击穿电压高达2000V，具有优良的绝缘性能，所以四组水冷电极套管穿在其中后相互之间仍能保持良好的绝缘，四个水冷电极固定于其上后相互之间仍是绝缘的。因此，水冷电极内外套管固定轴既可准确加工轴承安装尺寸及磁流体处安装尺寸，又能实现与水冷电极、水冷电极内外管安装后相互之间的绝缘性。
水冷电极套管轴5的材料也可以用其它易加工又有优良绝缘性的材料替代，或者用导电的材料，而在四个水冷电极套管(水冷电极内、外管)之间加绝缘隔套。
优选的，在磁流体座12和所述机架安装板8之间设置有O型密封圈9。以实现磁流体座12和机架安装板8之间的密封。
工作时水冷电极内外管套轴5静止不旋转，石墨托盘转轴11旋转，外层磁流体座12固定不动；在水冷电极内外管套轴5与中间层石墨托盘转轴11之间有轴承支撑，并安装有磁流体；在石墨托盘转轴11与磁流体座12之间有轴承支撑，并安装有磁流体；内外两层磁流体、O型密封圈9一起实现机架安装板上部与下部之间的密封(反应室腔体内外之间的密封)。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种MOCVD反应室密封结构，该反应室包括石墨托盘组件及扣设在所述石墨托盘组件上的石英管，所述反应室内设有加热器组件，所述加热器组件通过设置在其下端的四个水冷电极供电，各个水冷电极分别连接有相互套装的水冷电极内管和水冷电极外管，四个水冷电极外管的外侧可转动的设置有与所述石墨托盘组件相连的石墨托盘转轴，其特征在于，包括：
水冷电极内外管套轴，其上设有供所述四个水冷电极外管穿过的四个套管安装孔以及热电偶安装孔，所述水冷电极内外管套轴套设在所述四个水冷电极外管上，所述石墨托盘转轴可转动的套设在所述水冷电极内外管套轴上；
设置在所述石墨托盘转轴和所述水冷电极内外管套轴之间的内圈磁流体；
套装在所述石墨托盘转轴上并固定在机架安装板上的磁流体座；
设置在所述石墨托盘转轴和所述磁流体座之间的外圈磁流体。
2.如权利要求1所述的MOCVD反应室密封结构，其特征在于，所述水冷电极内外管套轴为铝合金表面阳极氧化轴。
3.如权利要求1所述的MOCVD反应室密封结构，其特征在于，所述磁流体座和所述机架安装板之间设置有O型密封圈。
4.如权利要求1所述的MOCVD反应室密封结构，其特征在于，所述水冷电极内外管套轴通过轴承支承在所述石墨托盘转轴上。
5.一种MOCVD设备，其特征在于，包括：
反应室，该反应室包括石墨托盘组件及扣设在所述石墨托盘组件上的石英管；
设置在所述反应室内的加热器组件，所述加热器组件通过设置在其下端的四个水冷电极供电，各个水冷电极分别连接有相互套装的水冷电极内管和水冷电极外管；
水冷电极内外管套轴，其上设有供所述四个水冷电极外管穿过的四个套管安装孔以及热电偶安装孔，所述水冷电极内外管套轴套设在所述四个水冷电极外管上；
可转动的套设在所述水冷电极内外管套轴上的石墨托盘转轴；
设置在所述石墨托盘转轴和所述水冷电极内外管套轴之间的内圈磁流体；
套装在所述石墨托盘转轴上并固定在机架安装板上的磁流体座；
设置在所述石墨托盘转轴和所述磁流体座之间的外圈磁流体。
6.如权利要求5所述的MOCVD设备，其特征在于，所述水冷电极内外管套轴为铝合金表面阳极氧化轴。
7.如权利要求5所述的MOCVD设备，其特征在于，所述磁流体座和所述机架安装板之间设置有O型密封圈。
8.如权利要求5所述的MOCVD设备，其特征在于，所述水冷电极内外管套轴通过轴承支承在所述石墨托盘转轴上。
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