CN203569185U - 一种化学气相沉积装置及基片托盘和旋转轴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种化学气相沉积装置，通过在旋转轴的连接头支撑部顶表面或外周面设置凹陷部，在其上方放置的基片托盘的下表面设置凹槽，凹槽内设置与凹陷部相卡接的凸起部，保证基片托盘与旋转轴同步运动。通过对处理腔室外转轴旋转位置进行监控，可以获知当前托盘的旋转位置，从而对托盘上的特殊位置进行定位并采集信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及制造半导体器件，尤其涉及一种在诸如基片等衬底上生长外延层或进行化学气相沉积的装置及基片托盘和旋转轴。
背景技术
化学气相沉积（CVD）反应器，特别是金属有机化学气相沉积（MOCVD）反应器是生产光学器件如发光二极管（LED）外延芯片的主要设备。典型的化学气相沉积（CVD）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）反应器都需要在沉积时转动放置有加工基片的托盘或基座，从而为基片提供均一的沉积效果。如图1所示是一种典型的MOCVD反应器结构，该反应器内包括处理腔室100，处理腔室内包括旋转轴110，安放有若干基片105的基片托盘120安装在转轴110的顶端，加热装置103位于基片托盘120的下方并围绕转轴110而设置。处理腔室顶部包括气体喷淋头101，用于将来自第一反应气源41的气体通过管道43以及来自第二反应气源42的气体通过管道44均匀地分布到处理腔室内的基片托盘120上方。气体喷淋头101还包括一个冷却装置将来自冷却液源50的冷却液通过管道51送入喷淋头，进行冷却循环以对气体喷淋头的温度进行控制。处理腔室下方还包括一个抽气装置106以控制处理腔室内部气压并抽走反应过程中产生的废气。
在MOCVD反应过程中，不仅气体种类和气流对沉积效果影响很大，而且温度分布也是影响晶体结构形成的重要因素。因而，在旋转过程中，需要对基片托盘上方不同位置的温度和沉积层厚度进行实时的监控。要分析温度或沉积层的厚度，就必须基于基片托盘的精确的旋转位置信息，否则就无法判断所探测到的温度是对应的高速旋转中的基片托盘上的哪个部位。要获得精确的旋转位置的信息，最简单的方法是计算旋转轴110位于处理腔室外部大气中的旋转周数和角度，然后就可以获得处理腔室内基片托盘的旋转角度和位置。使用基片托盘和旋转轴固定连接可以实现精确的旋转位置信息采集，但是这种固定连接会带来其它的问题，比如基片托盘与转轴中任何一个位置调校不准或者安装时的偏差都会造成最终托盘不在水平平面上旋转，从而对机械的稳定性和加工的效果造成影响。
基于上述不足，现有技术中又有人提出利用摩擦力提供基片转动的方案，如美国专利US6506252所提供的无基座式MOCVD反应器。在该现有技术中，转轴与基片托盘之间存在一个带状的摩擦接触面，在转动过程中如果初始状态的基片托盘不是水平的，由于重力的作用在高速旋转中整个基片托盘会自发地调整成水平状态。但是，这种带摩擦接触驱动结构也有问题，在旋转加速和减速过程中一旦加速度过大会发生基片托盘和转轴之间的相对位移。一旦发生位移，探测到的转轴的旋转角度就与处理腔室内部基片托盘的旋转位置发生偏离，就无法继续精确判断内部托盘的旋转位置。具体而言，基片托盘在MOCVD反应室内受转轴支撑并被驱动而旋转。转轴由真空旋转密封机构进入真空反应室，所以对处理腔室外转轴旋转位置进行监控，可以获得当前托盘的旋转位置，从而对托盘上的特殊位置进行定位并采集信息。当转轴旋转时，转轴与基片托盘接触处的摩擦力驱动托盘旋转。由于转轴与基片托盘之间为圆结构接触，旋转方向无自由度限制，因此转轴与基片托盘之间可相对转动，在运行过程中，尤其是加速、减速时，托盘与转轴之间易发生相对旋转，且此旋转相对位置具有随机性，此时转轴的旋转位置并不能反应当前托盘的旋转位置，因此无法对托盘上的特殊位置进行定位并采集信息。
所以业内需要一种改良的化学气相沉积装置，其包括一种保持旋转轴与基片托盘同步转动的结构，该结构保证旋转轴与基片托盘的同步旋转，通过对转轴旋转位置的监控，得知托盘的旋转位置，从而对托盘上的特殊位置进行监测。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种一种化学气相沉积装置，包括一处理腔室，所述处理腔室内包括：一旋转轴，所述旋转轴包括旋转主轴和位于所述旋转主轴上方的连接头支撑部，所述连接头支撑部包括一顶表面和与所述顶表面呈一定斜度的外周面，所述旋转主轴包括一主轴侧面，所述顶表面或所述外周面或所述主轴侧面设有凹陷部；一基片托盘，所述基片托盘包括一上表面和一下表面，所述基片托盘的下表面上设置有向所述基片托盘内部凹陷延伸的凹槽，所述凹槽包括一具有一定斜度的内周壁，所述凹槽内还设有凸起部；所述基片托盘可分离地放置在所述连接头支撑部上，在此位置下，所述旋转轴的连接头支撑部插接于所述基片托盘的凹槽内，并且所述连接头支撑部的外周面与所述凹槽的内周壁至少部分地接触以支撑所述基片托盘，所述凹槽内的凸起部与所述凹陷部相互卡接或抵靠，以产生一力量以带动或推动所述旋转轴和所述基片托盘共同旋转。
优选的，所述凹陷部设置在所述顶表面上并自所述顶表面向所述旋转轴的内部延伸至一定距离。
优选的，所述凹槽内包括一与所述内周壁相连接的凹槽面，所述凸起部自所述凹槽面向所述下表面方向突起并延伸一长度，所述凸起部的形状和大小设置为可至少部分地容纳于所述旋转轴的凹陷部内。
优选的，所述凸起部为圆柱形或方柱形或椭圆柱形或三棱柱形或其它规则或不规则柱体形。
优选的，所述顶表面为一圆形，所述凹陷部位于所述顶表面圆心位置或偏离圆心的位置。
优选的，所述顶表面上设置两个或两个以上所述凹陷部，所述凹槽内设置对应个数的相互匹配的所述凸起部。
优选的，所述顶表面上设置一个凹陷部，所述凹槽内设置两个或两个以上的凸起部，所述凹陷部与若干个所述凸起部相匹配卡接。
优选的，所述顶表面上的两个或两个以上的凹陷部形状和大小为相同或不相同。
优选的，所述凹陷部设置在所述连接头支撑部的顶表面和外周面上，所述凹槽内设置与所述凹陷部相匹配的凸起部，所述凹陷部和所述凹槽内与之匹配的凸起部数量大于等于1。
优选的，所述凹陷部设置在所述连接头支撑部的外周面和所述主轴侧面上，所述凹槽内设置与所述凹陷部匹配的凸起部，所述凹陷部和所述凹槽内与之匹配的凸起部数量大于等于1。
优选的，所述设置在所述主轴侧面上的凹陷部的数量大于等于1，所述凹槽内设置与所述凹陷部对应匹配的凸起部。
优选的，所述凸起部的凸起侧面和所述凹陷部的凹陷侧面之间设置有间隙，所述间隙不小于0.01mm。
进一步的，本实用新型还公开了一种化学气相沉积装置，包括一处理腔室，所述处理腔室内包括：一旋转轴，所述旋转轴包括旋转主轴和位于所述旋转主轴上方的连接头支撑部，所述连接头支撑部包括一顶表面和一与所述顶表面呈一定斜度的外周面，所述连接头支撑部下方设置有沿所述旋转主轴外围向外延伸开来的延展部，所述延展部包括一延展面；所述延展面上设有凹陷部；一基片托盘，所述基片托盘包括一上表面和一下表面，所述基片托盘的下表面设置有向所述基片托盘内部凹陷延伸的凹槽，所述凹槽包括一具有一定斜度的内周壁，所述下表面上还设有凸起部；所述基片托盘可分离地放置在所述连接头支撑部上，在此位置下，所述旋转轴的连接头支撑部插接于所述基片托盘的凹槽内，并且所述连接头支撑部的外周面与所述凹槽的内周壁至少部分地接触以支撑所述基片托盘，所述凸起部与所述凹陷部相互卡接或抵靠，以产生一力量以带动或推动所述旋转轴和所述基片托盘共同旋转。
优选的，所述凸起部设置于所述基片托盘的凹槽的外周围，并且从所述基片托盘的下表面往外突起并延伸一长度。
进一步的，本实用新型还公开了一种用于化学气相沉积装置的旋转轴，包括旋转主轴和位于所述旋转主轴上方的连接头支撑部，所述连接头支撑部包括一顶表面和与所述顶表面呈一定斜度的外周面，所述旋转主轴包括一主轴侧面，所述顶表面或所述外周面或所述主轴侧面设有向所述旋转轴的内部延伸至一定距离的凹陷部。
进一步的，本实用新型还公开一种用于化学气相沉积装置的基片托盘，包括一上表面和一下表面，所述下表面上设置有向所述基片托盘内部凹陷延伸的凹槽，所述凹槽包括一具有一定斜度的内周壁以及一与所述内周壁相连接的凹槽面，所述凹槽内还设有至少一个凸起部，所述凸起部自所述凹槽面向所述下表面方向突起并延伸一长度。
进一步的，本实用新型还公开了一种用于化学气相沉积装置的旋转轴，包括旋转主轴和位于旋转主轴上方的连接头支撑部，所述连接头支撑部包括一顶表面和一与所述顶表面呈一定斜度的外周面，所述连接头支撑部下方设置有沿所述旋转主轴外围向外延伸开来的延展部，所述延展部包括一延展面，所述延展面上设有至少一个凹陷部。
进一步的，本实用新型还公开了一种用于化学气相沉积装置的基片托盘，包括一上表面和一下表面，所述基片托盘的下表面设置一凹槽，所述凹槽包括具有一定斜度的内周壁，所述下表面上还设有凸起部，所述凸起部设置在所述基片托盘的凹槽的外周围，并且从所述基片托盘的下表面往外突起并延伸一长度。
本实用新型的优点在于：通过在旋转轴的连接头支撑部顶表面或外周面或主轴侧面上设置凹陷部，在所述基片托盘的下表面设置凹槽，凹槽内设置凸起部与所述凹陷部相匹配卡接，保证基片托盘与旋转轴同步运动。通过对处理腔室外转轴旋转位置进行监控，可以获知当前托盘的旋转位置，从而对托盘上的特殊位置进行定位并采集信息。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
如下附图构成了本说明书的一部分，和说明书一起列举了不同的实施例，以解释和阐明本实用新型的宗旨。以下附图并没有描绘出具体实施例的所有技术特征，也没有描绘出部件的实际大小和真实比例。
图1示出一种金属有机化学气相沉积反应器的结构示意图；
图2a-2c示出第一种实施例的旋转轴和基片托盘结构示意图；
图3a-3g示出第二种实施例的旋转轴和基片托盘结构示意图；
图4a-4i示出第三种实施例的旋转轴和基片托盘结构示意图；
图5a-5g示出第四种实施例的旋转轴和基片托盘结构示意图；
图6a-6d示出第五种实施例的旋转轴和基片托盘结构示意图；
图7a-7c示出第六种实施例的旋转轴和基片托盘结构示意图。
具体实施方式
本实用新型公开了一种化学气相沉积装置，为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
本实用新型提供的化学气相沉积装置，包括一处理腔室，处理腔室内设置有旋转轴和基片托盘，基片托盘可分离地放置在旋转轴上并受其支撑，旋转轴和基片托盘上设置有一种保持二者同步转动的构造，能够相互匹配卡接从而保证旋转轴与基片托盘的同步旋转，可以实现通过对旋转轴的旋转位置的监控，得知基片托盘在处理腔室内的旋转位置，从而对基片托盘上的某些位置或位于其上方的基片进行位置测量或数据监测。本实用新型所提供的化学气相沉积装置，既能实现旋转中对基片托盘的自平衡，也能保持旋转轴与基片托盘同步转动，防止二者相对滑动。
以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式。应当说明，以下图2a至图7c所示意的旋转轴与基片托盘均是对图1中所示的化学气相沉积装置的处理腔室100内的旋转轴与基片托盘的改良，因而，为简洁起见，在图2a至图7c中不再示意化学气相沉积装置的处理腔室100，仅示出其中被改良的旋转轴与基片托盘。应当说明，以下所述各实施例中的处理腔室内均包括至少一个旋转轴，旋转轴上可分离地放置有基片托盘，在此位置下，旋转轴的连接头支撑部插接于基片托盘的凹槽内，并且连接头支撑部的外周面与凹槽的内周壁至少部分地接触以支撑基片托盘，设置在凹槽内或设置在凹槽内周围的凸起部与凹陷部相互卡接或抵靠，以产生一力量以带动或推动旋转轴和基片托盘共同旋转。凸起部的形状和大小设置为可至少部分地容纳于旋转轴的凹陷部内。该基片托盘至少部分地受连接头支撑部外周面支撑并通过外周面与基片托盘凹槽内的内周壁二者之间的摩擦力使基片托盘在旋转轴的旋转驱动下围绕旋转轴的中心轴线转动。这些实施例中均提供了上述可以保持基片托盘和旋转轴同步转动的结构。
图2a-2c是本实用新型所提供的第一种实施例化学气相沉积装置中的旋转轴与基片托盘的结构示意图。如图2a所示，旋转轴110包括一旋转主轴111和一连接头支撑部113；图2b示出一基片托盘的下表面结构示意图，基片托盘120包括一上表面121(见图2c)和一下表面122，下表面122内设置凹槽123，用于容纳连接头支撑部113。连接头支撑部113位于旋转主轴111的上端，包括一顶表面116和一具有一定斜度的外周面118，所述外周面118与所述旋转主轴顶端呈一锐角角度，即所述连接头支撑部113自旋转主轴111起直径逐渐减小。作为与连接头支撑部113配合连接的凹槽123，其内径自下表面至上表面逐渐减小，形成一个大致呈圆锥形的内周壁128，连接头支撑部113的外周面118和凹槽的内周壁128至少部分地接触，图中示例地示为在接触面130处接触，连接头支撑部113通过该接触面130支撑基片托盘120，并通过该接触面130产生摩擦力，带动基片托盘120旋转。由于在化学气相沉积处理装置中需要对处理腔室外旋转轴110旋转位置进行监控，从而对基片托盘120上的特殊位置进行定位并采集信息。当旋转轴110旋转时，旋转轴110的外周面118与基片托盘内周壁128接触处的摩擦力驱动基片托盘旋转。由于旋转轴110与基片托盘120之间为圆结构接触，旋转方向无自由度限制，因此旋转轴110与基片托盘120之间可相对转动，在运行过程中，尤其是加速、减速时，基片托盘120与旋转轴110之间易发生相对旋转，且此旋转相对位置具有随机性，此时旋转轴110的旋转位置并不能反映当前托盘的旋转位置，因此无法对托盘上的特殊位置进行定位并采集信息。
在图2a-c描述的实施例中，连接头支撑部113自顶表面116向下有一凹陷部114。作为一种可选的实施方式，所述凹陷部114的垂直剖面形状为梯形，垂直地将连接头支撑部113剖为两部分，凹陷部114可以位于连接头支撑部113的中间位置，将连接头支撑部113平均分为两侧，也可以位于连接头支撑部113较偏的位置，使分开的连接头支撑部113两侧大小不均。凹陷部114的凹陷面115可以位于连接头支撑部113与旋转主轴111连接面上方、齐平或者下方。对应地，基片托盘120的凹槽内包括一凹槽面126，凹槽面126大致为一与下表面122相平行的平面，凹槽内还设有一凸起部124，凸起部124从凹槽面126上向下表面122方向突起并延伸一定长度。凸起部124形状和凹陷部114的形状相同或类似，可以为圆柱形或方柱形或椭圆柱形或三棱柱形或其它规则或不规则柱体形，只要保证凸起部124可以至少部分地嵌入或容纳于凹陷部114内，并带动其进行同步转动即可。图2c示出本实施例所述连接头支撑部113与基片托盘120组装状态下的剖面示意图，如图所示，基片托盘120的凹槽123包括一面向连接头支撑部113的内周壁128，与之相对，旋转轴110的连接头支撑部113包括一外周面118。优选地，旋转轴连接头支撑部113的外周面118与凹槽123的内周壁128具有不同的倾斜度，其中凹槽123的开口略大于连接头支撑部113的外周面118开口，使得连接头支撑部113与凹槽123在某些适当位置处具有相互接触和摩擦的区域或接触面130，该区域或接触面可以为某些点或某些线或某些环状区域或非环状区域，该区域非常窄，在某些情况下可以视作线接触，在某些情况下，二者相互接触和摩擦的区域也可以是呈多个点状或者不连续的线状摩擦区的混合，即，基片托盘120的凹槽123的内周壁128和连接头支撑部113的外周面118必然具有一相互接触和摩擦的区域130，并且基片托盘120因为该摩擦而产生的旋转驱动力而被旋转轴110带动旋转。在出现基片托盘120安装不够水平时，或在旋转轴初始旋转时，或在旋转轴加速或减速旋转时，基片托盘120会因为该摩擦力作用及自身惯性及重力的作用能够逐渐自动达到水平位置，以实现自平衡。凹槽123的形状和旋转轴的连接头支撑部113的形状不限于如图所示的梯形截面，也可以是多个台阶状的截面或其他设置，只要能实现连接头支撑部113和基片托盘120接触区下方存在足够的间隙以适应基片托盘初始安装角度的偏差，这些其它的实施例均可以适应于本实用新型。
凹槽123内设置的凸起部124是可分离地伸入和插接于凹陷部114内的，其中凹陷部114的横截面尺寸比凸起部124的横截面尺寸略大，使得两者之间存在一个间隙。该间隙允许存在于凸起部124和凹陷部114的竖直方向和/或水平方向，其中垂直方向的间隙即为凸起部124的凸起面125和凹陷部的凹陷面115之间的间隙，以及凹槽123的凹槽面126和连接头支撑部113的顶表面116之间的间隙，设置垂直方向的间隙优点在于可以减小凸起部124和凹陷部114间的摩擦或挤压，只通过连接头支撑部113的外周面118支撑基片托盘120。其中水平方向的间隙即为凸起部124的凸起侧面127与凹陷部114的凹陷侧面117之间的间隙。间隙的大小根据实际设计需要可以调整，如果间隙设计得太小，则会使在低温时放入的基片托盘在高温反应时由于热胀冷缩导致无法将基片托盘取出，典型的两者间隙可以选择不小于0.01mm。在工艺处理中，当旋转轴110开始旋转时或在旋转过程中加速或者减速旋转时，基片托盘120与旋转轴110之间会发生相对的旋转位移，会使凹陷部114在前述间隙内移动，直至凹陷部114的凹陷侧面117与凸起部124的凸起侧面127相互接触或二者相互抵靠住，从而可以阻止凹陷部114进一步移动，同时也就实现了基片托盘120与旋转轴110二者不再相对移动，而是实现同步旋转。从前面的描述可知，间隙的数值与基片托盘和旋转轴之间滑动程度相关。只要该间隙大小在限定范围内，仍然能保持对处理腔室内基片托盘的位置探测精度，同时保证基片托盘和旋转轴的连接头支撑部113之间能够自由取放和实现自平衡功能。本实用新型的间隙可以大于等于0.01mm、小于5mm，优选的该间隙不小于0.05mm、不大于0.5mm。优选地，本实用新型中凹槽123的深度选择为：使得旋转轴110的连接头支撑部113和基片托盘120相互接触和摩擦的区域130位于基片托盘120的重心上方，这样可以提高基片托盘120旋转的稳定性。
应当说明，本实用新型所提供的各种化学气相沉积装置中的旋转轴与基片托盘是一种非固定连接，即，在处理腔室位于工艺处理的过程中，基片托盘120可分离地放置在旋转轴110上，旋转轴110的连接头支撑部113可分离地插接于该凹槽123内，基片托盘120至少部分地受连接头支撑部113支撑并通过二者之间的摩擦力使基片托盘120围绕该旋转轴110的中心轴线转动，同时，基片托盘的凹槽123与连接头支撑部113相互配合并保持所述基片托盘和所述旋转轴同步转动。而在工艺处理结束后，基片托盘120可以直接从旋转轴110上被分离开，再被移出处理腔室。
图3a-3g是本实用新型所提供的第二种实施例化学气相沉积装置中的旋转轴210与基片托盘220的结构示意图。其中，图3a显示的是旋转轴210的结构示意图，旋转轴210包括旋转主轴211和连接头支撑部213，连接头支撑部213的形状优选为直径逐渐减小的圆锥状，连接头支撑部213的顶表面216上设有一向内凹陷的凹陷部214，凹陷部214的水平截面示意为正方形，应当理解，该水平截面示意图也可为各种适合的形状或结构，例如：长方形，在另外的实施例中，正方形或者长方形的拐角处可以为弧形倒角。图3b示出第二种实施例的基片托盘220示意图，基片托盘220包括一上表面221（图3c）和一下表面222，所述下表面222靠近旋转轴210，在其圆心区域设置一凹槽223，所述凹槽223的形状大致与连接头支撑部213的形状类似或匹配，优选地，旋转轴连接头支撑部213的外周面218与凹槽223的内周壁228具有不同的倾斜度，其中凹槽223的开口略大于连接头支撑部213的外周面218开口，使得连接头支撑部213与凹槽223在某些适当位置处具有相互接触和摩擦的区域230，凹槽223内设置一凸起部224，凸起部224与凹陷部214的形状大致相同。
图3c示出本实施例所述旋转轴210与基片托盘220组装状态下的剖面示意图，如图所示，凹槽223内设置的凸起部224是可分离地伸入和插接于凹陷部214内的，其中凹陷部214的横截面尺寸比凸起部224的横截面尺寸略大，使得两者之间存在一个间隙。该间隙允许存在于凸起部224和凹陷部214的竖直方向和/或水平方向，其中垂直方向的间隙即为凸起部224的凸起面225和凹陷部的凹陷面215之间的间隙，以及凹槽223的凹槽面226和连接头支撑部213的顶表面216之间的间隙。其中水平方向的间隙即为凸起部224的外表面227与凹陷部214的内表面217之间的间隙，间隙的大小根据实际设计需要可以调整，如果间隙设计得太小，则会使在低温时放入的基片托盘在高温反应时由于热胀冷缩导致无法将基片托盘取出，典型的两者间隙可以选择不小于0.01mm。旋转轴210带动基片托盘220进行同步转动的原理与第一实施例中的描述一致，在此不再赘述。
图3d和图3e公开了本实施例的一种类似构造，唯一区别点在于凹陷部和凹槽内的凸起部形状为椭圆形，同样地位置或者部件与本实施例的标号一致，只在其标号后增加“a”以示区别。容易想到的，所述椭圆形也可以为其他不十分规则的类椭圆形。在此不再赘述。
图3f和图3g公开了本实施例的另一种类似构造，唯一区别点在于凹陷部和凹槽内的凸起部形状为三角形，同样地位置或者部件与本实施例的标号一致，只在其标号后增加“b”以示区别。容易想到的，所述三角形也可以为其他不十分规则的类三角形。在此不再赘述。
图4a-4i是本实用新型所提供的第三种实施例化学气相沉积装置中的旋转轴310与基片托盘320的结构示意图。其中，图4a显示的是旋转轴310的结构示意图，旋转轴310包括旋转主轴311和连接头支撑部313，连接头支撑部313的形状优选为直径逐渐减小的圆锥状，连接头支撑部313的顶表面316上设有一凹陷部314，凹陷部314的水平截面示意图为圆形，图4b示出本实施例的基片托盘320示意图，基片托盘320包括一上表面321（图4c）和一下表面322，所述下表面322靠近旋转轴310，根据上文的描述，基片托盘320的凹槽323的内周壁328和连接头支撑部313的外周面318具有一相互接触和摩擦的区域或接触面330，并且基片托盘320因为该摩擦而产生的旋转驱动力而被旋转轴310带动旋转。通过设置凹陷部和与之匹配的凸起部324，使得旋转轴在带动基片托盘转动时，凹陷部的凹陷侧面与凸起部的凸起侧面相互接触并使二者相互抵靠住，实现基片托盘与旋转轴二者不再相对移动，实现同步旋转。在本实施例中，顶表面316为一圆形，凹陷部314可以位于顶表面316的圆心位置或偏离圆心的位置。作为一种实施方式，由于凸起部324形状为圆柱形，凹陷部314为与之相适应配合的结构，为了使得凹陷部314和与之匹配的凸起部324依然能保证基片托盘与旋转轴二者的同步旋转，故将凹陷部314设置在偏离连接头支撑部313顶表面316圆心的位置，相匹配地，凸起部324也设置在凹槽324偏离其圆心的区域。此时，当旋转轴转动时，凹陷部314依然产生一个推动或抵靠力，保证凸起部324与其位置相对不变，实现基片托盘320与旋转轴310的同步旋转。本实施例优选地，旋转轴连接头支撑部313的外周面318与凹槽323的内周壁328具有不同的倾斜度，其中凹槽323的开口略大于连接头支撑部313的外周面318，使得连接头支撑部313与凹槽323在某些适当位置处具有相互接触和摩擦的区域330。
图4c示出本实施例所述连接头支撑部313与基片托盘320组装状态下的剖面示意图，如图所示，凹槽323内设置的凸起部324是可分离地伸入和插接于凹陷部314内的，其中凹陷部314的横截面尺寸比凸起部324的横截面尺寸略大，使得两者之间存在一个间隙，以避免凸起部在温度较低时插入凹陷部，加工完成后温度较高，受热胀冷缩的影响难以取下。该间隙允许存在于凸起部324和凹陷部314的竖直方向和/或水平方向，其中垂直方向的间隙即为凸起部324的凸起面325和凹陷部的凹陷面215之间的间隙，以及凹槽323的凹槽面326和连接头支撑部313的顶表面216之间的间隙，设置垂直方向的间隙目的在于减小基片托盘320和连接头支撑部313之间过多的摩擦，减小对器件的损耗。其中水平方向的间隙即为凸起部324的外表面327与凹陷部314的内表面317之间的间隙，间隙的大小根据实际设计需要可以调整，如果间隙设计得太小，则会使在低温时放入的基片托盘在高温反应时由于热胀冷缩导致无法将基片托盘取出，典型的两者间隙可以选择不小于0.01mm。
图4d和图4e公开了根据本实施例的一种变形结构，其区别点在于在连接头支撑部313a的顶表面316a设置两个凹陷部，此处两个凹陷部的形状和大小可以相同也可以为不同，除了圆形结构，还可以有方形，椭圆形，条形、三角形及其他不规则形状，在此不再一一例举。图4e示出基片托盘及其凹槽323a的结构示意图，其凹槽内的凸起部324a与凹陷部314a的位置和形状相匹配。
图4f示出另一种变形结构的旋转轴结构示意图，该旋转轴的凹陷部314a’为一个长条椭圆形，其可以与图4e示出的凸起部324a相匹配，同样能实现旋转轴带动基片托盘的同步转动。容易想到的，所述凹陷部314a’的形状也可以为长方形。
图4g-4h公开了根据本实施例的另一种变形结构，其区别点在于在连接头支撑部313b的顶表面316b设置三个凹陷部314b，此处三个凹陷部的形状和大小可以相同也可以为不同，除了圆形结构，还可以有方形，椭圆形，条形、三角形及其他不规则形状，在此不再一一例举。图4h示出基片托盘及其凹槽323b的结构示意图，其凹槽内的同样设置3个凸起部324b，凸起部324b与凹陷部314a的位置和形状相匹配。
图4i示出另一种变形结构的旋转轴结构示意图，该旋转轴的凹陷部314b’为一三角形，所述三角形的三个角与可以与图4h示出的凸起部324b相匹配，同样能实现旋转轴带动基片托盘的同步转动。
图5a-5h是本实用新型所提供的第四种实施例化学气相沉积装置中的旋转轴410与基片托盘420的结构示意图。其中，图5a显示的是旋转轴410的结构示意图，旋转轴410包括旋转主轴411和连接头支撑部413，连接头支撑部413的形状优选为直径逐渐减小的圆锥状，包括顶表面416和外周面418，连接头支撑部413的外周面418设置凹陷部414，凹陷部414向旋转轴轴心方向凹陷，并在顶表面416外圈形成齿状凹陷，所述凹陷部414可以为一个，也可以为两个或更多个，本实施例为两个，凹陷部414在旋转轴上形成下凹陷面415，下凹陷面415在水平方向上可以高于、低于或持平于连接头支持部413与旋转主轴411的连接面。图5b示出本实施例的基片托盘420示意图，基片托盘420包括一上表面421（图5c）和一下表面422，所述下表面422靠近旋转轴410，在基片托盘420下表面设置凹槽423，凹槽423自凹槽内周壁428向圆心方向凹陷，形成与凹陷部414匹配的齿状凸起部424。根据上文的描述，基片托盘420的凹槽423的内周壁428和连接头支撑部413的外周面418具有一相互接触和摩擦的区域，并且基片托盘420因为该摩擦而产生的旋转驱动力而被旋转轴410带动旋转。通过设置凹陷部414和与之匹配的的凸起部424，使得旋转轴在带动基片托盘转动时，凹陷部414和凸起部424卡接或抵靠，确保基片托盘与旋转轴的相对固定，实现同步旋转。
图5c示出本实施例所述连接头支撑部413与基片托盘420组装状态下的剖面示意图，如图所示，凹槽423内设置的凸起部424与连接头支撑部413的凹陷部414是可分离地连接的，其中凹槽423内设置的凸起部424尺寸略小于连接头支撑部413的凹陷部414的尺寸，以便使得两者之间存在一个间隙。以避免凸起部在温度较低时插入凹陷部，加工完成后温度较高，受热胀冷缩的影响难以取下。典型的间隙可以选择不小于0.01mm。
图5d和图5e公开了根据本实施例的一种变形结构，其区别点在于在连接头支撑部413a的外周面418a上设置三个凹陷部414a，此处三个凹陷部的形状和大小可以相同也可以为不同，除了齿状结构，还可以有弧面凹陷及其他不规则形状，在此不再一一例举。图5e示出基片托盘及其凹槽423a的结构示意图，其凹槽内设置有三个凸起部424a。凸起部424a与凹陷部414a的位置和形状相匹配。
图5f和图5g公开了根据本实施例的另一种变形结构，其区别点在于在连接头支撑部413b的外周面418b上设置四个凹陷部414b，此处四个凹陷部的形状和大小可以相同也可以为不同，除了齿状结构，还可以有弧面凹陷及其他不规则形状，在此不再一一例举。图5g示出基片托盘及其凹槽423b的结构示意图，其凹槽内设置有四个凸起部424b。凸起部424b与凹陷部414b的位置和形状相匹配。
图6a-6d是本实用新型所提供的第五种实施例化学气相沉积装置中的旋转轴510与基片托盘520的结构示意图。其中，图6a显示的是旋转轴510的结构示意图，旋转轴510包括旋转主轴511和连接头支撑部513，连接头支撑部513的形状优选为直径逐渐减小的圆锥状，包括顶表面516和外周面518，旋转主轴511包括主轴侧面5115，连接头支撑部513的外周面518和主轴侧面5115上设置凹陷部514，凹陷部514向旋转轴轴心方向凹陷一定深度，所述凸起部可以为一个，也可以为两个，本实施例为三个，凹陷部514在旋转轴上形成下凹陷面515，下凹陷面515在水平方向低于或持平于连接头支持部513与旋转主轴511的连接面。图6b示出本实施例所述基片托盘520示意图，基片托盘520包括一上表面521和一下表面522，所述下表面522靠近旋转轴510，在基片托盘520下表面设置凹槽523，凹槽523自凹槽内周壁528向圆心方向凹陷，形成与凹陷部514匹配的凸起部524。根据上文的描述，基片托盘520的凹槽523的内周壁528和连接头支撑部513的外周面518具有一相互接触和摩擦的区域，并且基片托盘520因为该摩擦而产生的旋转驱动力而被旋转轴510带动旋转。通过设置凹陷部514和与之吻合的的凸起部524，使得旋转轴在带动基片托盘转动时，凹陷部514和凸起部524卡接吻合，确保基片托盘与旋转轴的相对固定，实现同步旋转。
图6c和图6d公开了根据本实施例的另一种变形结构，其区别点在于在连接头支撑部513a的外周面518a上设置四个凹陷部514a，此处四个凹陷部的形状和大小可以相同也可以为不同，除了齿状结构，还可以有弧面凹陷及其他不规则形状，在此不再一一例举。图6c示出基片托盘及其凹槽523a的结构示意图，其凹槽内设置有四个凸起部524a。凸起部524a与凹陷部514a的位置和形状相匹配。
图7a到图7c公开了本发明的第六种实施例化学气相沉积装置中的旋转轴610与基片托盘620的结构示意图。在图7a示出的旋转轴中，旋转轴610包括旋转主轴611和位于旋转主轴上方的连接头支撑部613，连接头支撑部包括一顶表面616和一具有一定斜度的外周面618，连接头支撑部613还包括一沿旋转主轴611外围向外延伸开来的延展部619，延展部619包括一延展面6191；所述延展面6191上设有一个或多个凹陷部614。图7b和图7c示出一基片托盘620，基片托盘包括一上表面621和一下表面622，所述基片托盘的下表面622设置一凹槽623，凹槽623包括一具有一定斜度的内周壁628，优选的，内周壁628的斜度大于外周面618的斜度。下表面622上还设有数量与凹陷部614相对应的若干个凸起部624。作为一种优选实施例，凸起部624设置于基片托盘的凹槽623的外周围，并且从所述基片托盘的下表面622往外突起并延伸一长度。
图7c公开了本实施例所述连接头支撑部613与基片托盘620组装状态下的剖面示意图，如图所示，基片托盘620可分离地放置在连接头支撑部613上，连接头支撑部的外周面618与所述凹槽的内周壁628至少部分地接触以支撑所述基片托盘，连接头支撑部613通过接触面630支撑基片托盘620，并通过该接触面630产生摩擦力，凸起部624与延展面6191上设置的凹陷部匹配或卡接或抵靠，当旋转轴转动，连接头支撑部613靠与外周面618内周壁628的接触面630产生摩擦力，带动基片托盘转动，凸起部624和凹陷部614互相抵靠或卡接，保持旋转轴和基片托盘同步转动。优选的，为了保证旋转过程中连接头支撑部和基片托盘的稳定连接，凸起部624的突起高度大于等于凹陷部614的凹陷深度。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
Claims (18)
1.一种化学气相沉积装置，包括一处理腔室，其特征在于：所述处理腔室内包括：
一旋转轴，所述旋转轴包括旋转主轴和位于所述旋转主轴上方的连接头支撑部，所述连接头支撑部包括一顶表面和与所述顶表面呈一定斜度的外周面，所述旋转主轴包括一主轴侧面，所述顶表面或所述外周面或所述主轴侧面设有凹陷部；
一基片托盘，所述基片托盘包括一上表面和一下表面，所述基片托盘的下表面上设置有向所述基片托盘内部凹陷延伸的凹槽，所述凹槽包括一具有一定斜度的内周壁，所述凹槽内还设有凸起部；
所述基片托盘可分离地放置在所述连接头支撑部上，在此位置下，所述旋转轴的连接头支撑部插接于所述基片托盘的凹槽内，并且所述连接头支撑部的外周面与所述凹槽的内周壁至少部分地接触以支撑所述基片托盘，所述凹槽内的凸起部与所述凹陷部相互卡接或抵靠，以产生一力量以带动或推动所述旋转轴和所述基片托盘共同旋转。
2.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述凹陷部设置在所述顶表面上并自所述顶表面向所述旋转轴的内部延伸至一定距离。
3.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述凹槽内包括一与所述内周壁相连接的凹槽面，所述凸起部自所述凹槽面向所述下表面方向突起并延伸一长度，所述凸起部的形状和大小设置为可至少部分地容纳于所述旋转轴的凹陷部内。
4.根据权利要求3所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述凸起部为圆柱形或方柱形或椭圆柱形或三棱柱形或其它规则或不规则柱体形。
5.根据权利要求2所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述顶表面为一圆形，所述凹陷部位于所述顶表面圆心位置或偏离圆心的位置。
6.根据权利要求2所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述顶表面上设置两个或两个以上所述凹陷部，所述凹槽内设置对应个数的相互匹配的所述凸起部。
7.根据权利要求2所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述顶表面上设置一个凹陷部，所述凹槽内设置两个或两个以上的凸起部，所述凹陷部与若干个所述凸起部相匹配卡接。
8.根据权利要求5所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述顶表面上的两个或两个以上的凹陷部形状和大小为相同或不相同。
9.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述凹陷部设置在所述连接头支撑部的顶表面和外周面上，所述凹槽内设置与所述凹陷部相匹配的凸起部，所述凹陷部和所述凹槽内与之匹配的凸起部数量大于等于1。
10.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述凹陷部设置在所述连接头支撑部的外周面和所述主轴侧面上，所述凹槽内设置与所述凹陷部匹配的凸起部，所述凹陷部和所述凹槽内与之匹配的凸起部数量大于等于1。
11.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述设置在所述主轴侧面上的凹陷部的数量大于等于1，所述凹槽内设置与所述凹陷部对应匹配的凸起部。
12.根据权利要求1-11中的任何一项所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述凸起部的凸起侧面和所述凹陷部的凹陷侧面之间设置有间隙，所述间隙不小于0.01mm。
13.一种化学气相沉积装置，包括一处理腔室，其特征在于：所述处理腔室内包括：
一旋转轴，所述旋转轴包括旋转主轴和位于所述旋转主轴上方的连接头支撑部，所述连接头支撑部包括一顶表面和一与所述顶表面呈一定斜度的外周面，所述连接头支撑部下方设置有沿所述旋转主轴外围向外延伸开来的延展部，所述延展部包括一延展面；所述延展面上设有凹陷部；
一基片托盘，所述基片托盘包括一上表面和一下表面，所述基片托盘的下表面设置有向所述基片托盘内部凹陷延伸的凹槽，所述凹槽包括一具有一定斜度的内周壁，所述下表面上还设有凸起部；
所述基片托盘可分离地放置在所述连接头支撑部上，在此位置下，所述旋转轴的连接头支撑部插接于所述基片托盘的凹槽内，并且所述连接头支撑部的外周面与所述凹槽的内周壁至少部分地接触以支撑所述基片托盘，所述凸起部与所述凹陷部相互卡接或抵靠，以产生一力量以带动或推动所述旋转轴和所述基片托盘共同旋转。
14.根据权利要求13所述的化学气相沉积装置，其特征在于：所述凸起部设置于所述基片托盘的凹槽的外周围，并且从所述基片托盘的下表面往外突起并延伸一长度。
15.一种用于化学气相沉积装置的旋转轴，其特征在于：包括旋转主轴和位于所述旋转主轴上方的连接头支撑部，所述连接头支撑部包括一顶表面和与所述顶表面呈一定斜度的外周面，所述旋转主轴包括一主轴侧面，所述顶表面或所述外周面或所述主轴侧面设有向所述旋转轴的内部延伸至一定距离的凹陷部。
16.一种用于化学气相沉积装置的基片托盘，其特征在于：包括一上表面和一下表面，所述下表面上设置有向所述基片托盘内部凹陷延伸的凹槽，所述凹槽包括一具有一定斜度的内周壁以及一与所述内周壁相连接的凹槽面，所述凹槽内还设有至少一个凸起部，所述凸起部自所述凹槽面向所述下表面方向突起并延伸一长度。
17.一种用于化学气相沉积装置的旋转轴，其特征在于：包括旋转主轴和位于旋转主轴上方的连接头支撑部，所述连接头支撑部包括一顶表面和一与所述顶表面呈一定斜度的外周面，所述连接头支撑部下方设置有沿所述旋转主轴外围向外延伸开来的延展部，所述延展部包括一延展面，所述延展面上设有至少一个凹陷部。
18.一种用于化学气相沉积装置的基片托盘，其特征在于：包括一上表面和一下表面，所述基片托盘的下表面设置一凹槽，所述凹槽包括具有一定斜度的内周壁，所述下表面上还设有凸起部，所述凸起部设置在所述基片托盘的凹槽的外周围，并且从所述基片托盘的下表面往外突起并延伸一长度。
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