CN204982132U - 化学气相沉积或外延层生长反应器及其基片托盘和支撑轴 - Google Patents

Abstract

一种化学气相沉积或外延层生长反应器，所述反应器内设置至少一基片托盘及其支撑轴，所述基片托盘包括一第一表面和一第二表面，所述基片托盘的第二表面设置有至少一个向内凹陷的凹进部；所述支撑轴包括：主轴部；与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一延展面；以及与所述主轴部相连接、并沿着与所述主轴部相反的方向延伸一高度的插接部；所述延展面外围设置一支撑台，所述支撑台包括一支撑面，所述基片托盘的第二表面至少部分地与所述支撑台的支撑面接触，以实现支撑轴对基片托盘的支撑。所述支撑轴可以带动基片托盘实现平稳快速转动。

Description

化学气相沉积或外延层生长反应器及其基片托盘和支撑轴

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。

背景技术

在诸如基片等衬底上生长外延层或进行化学气相沉积的生产过程中，反应器的设计十分关键。现有技术中，反应器有各种各样的设计，包括：水平式反应器，该反应器中，基片被安装成与流入的反应气体成一定角度；行星式旋转的水平式反应器，该反应器中，反应气体水平通过基片；以及垂直式反应器，该反应器中，当反应气体向下注入到基片上时，基片被放置在反应腔内的基片托盘上并以相对较高的速度旋转。该种高速旋转的垂直式反应器为商业上最重要的MOCVD反应器之一。

例如，发明名称为“通过化学汽相沉积在基片上生长外延层的无基座式反应器”的中国发明专利（中国专利号：01822507.1）提出了一种无基座式反应器，如图1所示，其包括反应腔、可旋转主轴400、用于加热基片的加热装置140以及用来支撑基片的基片托盘300。主轴400包括顶面481和主轴壁482，基片托盘300包括一中心凹进部分390。在将基片托盘300安装到主轴400时，主轴400被插入中心凹进部分390内，直到主轴壁482和凹进部分390的壁之间紧密配合，产生将基片托盘300保持在沉积位置的摩擦力，亦即，基片托盘300通过摩擦力保持在主轴400的顶端上，并被带动与主轴400一起旋转。

然而，在实际工艺过程中，前述反应器仅仅通过摩擦力很难（例如：因摩擦力不足而产生打滑）将基片托盘300保持在高速旋转的主轴400上并使二者一起旋转，若通过额外设置的保持装置解决此不足则会增加系统的复杂程度；此外，由于主轴400直径的局限，在沉积过程中很难保证基片托盘300始终保持平衡，倘若基片托盘300在沉积过程中重心失去平衡，发生摇摆，使得得到的基片外延层生长不均匀；再者，由于主轴壁482和凹进部分390的壁之间紧密配合，在基片加工过程中，通常为高温环境，主轴400会产生热膨胀，且主轴400的热膨胀系数高于基片托盘300的热膨胀系数，凹进部分390将会因主轴400的热膨胀而被撑坏，最终导致整个基片托盘300裂开；最后，在沉积过程中，主轴400的旋转速度与基片托盘300的转速通常不一致，二者有一定的偏差，这使得不能准确测量反应器内基片的位置，进而不能准确测量基片的温度和进一步地控制基片的温度。

在衬底上生长外延层或进行化学气相沉积的工艺过程中，基片托盘的温度是一个至关重要的参数，其决定了在衬底上生长外延层或化学沉积的均匀性，由于基片托盘的面积较大，不同区域基片托盘的温度不同会造成工艺的不均匀性，达不到生产工艺的合格率要求，因此，调节不同区域基片托盘的温度均匀性是控制上述工艺结果均匀与否的一个重要因素。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种化学气相沉积或外延层生长反应器及位于所述反应器内的基片托盘及其支撑轴，基片托盘在基片加工过程中能够在支撑轴的支撑下实现平衡、可靠地旋转，并且基片托盘不会因支撑轴受热膨胀而被撑坏，同时，本实用新型的支撑轴能减少基片托盘中心区域的热量沿着所述支撑轴向下传导，提高所述基片托盘中心区域和边缘区域的温度均匀性。

具体的，本实用新型公开了一种用于化学气相沉积或外延层生长反应器内的支撑轴，用以支撑基片托盘并带动其旋转，所述支撑轴包括：

主轴部；

与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一延展面；以及

与所述主轴部相连接、并沿着所述延展面向与所述主轴部反方向延伸一高度的插接部；

所述延展面上方环绕所述插接部设置一个或多个支撑台，所述支撑台包括支撑面用以支撑基片托盘，所述支撑面高于所述延展面一段距离。

优选的，所述插接部包括一顶表面和一外侧面，所述外侧面包括第一外侧面和第二外侧面，其中第一外侧面垂直设置于所述延展面上方，所述第二外侧面设置为自所述第一外侧面向所述顶表面倾斜的弧面。

优选的，所述插接部位于所述延展面的中心区域，形状为非圆柱形。

优选的，所述第一外侧面包括一组相互平行的平面及一组向相反方向突起的弧面。

优选的，所述支撑台为环绕所述插接部设置的圆环状结构，所述圆环状支撑台为连续或断续结构。

优选的，所述支撑台为环绕所述插接部设置的若干凸起。

优选的，所述支撑台的高度小于所述插接部高度。

优选的，所述主轴部包括与所述支撑部连接的第一主轴部和与所述第一主轴部另一端连接的第二主轴部，所述第一主轴部的直径小于所述第二主轴部的直径。

优选的，所述支撑轴设置有机械安装孔，所述机械安装孔在所述插接部的顶表面上设有开口，并沿着所述主轴部的方向延伸一定深度。

进一步的，本实用新型公开了一种与上述支撑轴匹配的基片托盘，所述基片托盘包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，所述第二表面的中心位置设置有一个向内凹陷的凹进部，所述凹进部在所述基片托盘内部形成一顶表面，所述凹进部的顶表面形状为非圆形，所述凹进部用于容纳所述支撑轴的插接部，所述第二表面至少部分与所述支撑台的支撑面接触。

优选的，所述凹进部的凹进深度与所述基片托盘的厚度比例范围为1/2-3/4。

优选的，所述基片托盘外围设置一台阶，所述台阶用于容纳机械手臂，便于取放基片托盘。

进一步的，本实用新型公开了一种化学气相沉积或外延层生长反应器，所述反应器内包括一基片托盘及其支撑轴，所述支撑轴用以支撑基片托盘并带动其旋转，所述支撑轴包括：

主轴部；

与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一延展面；以及

与所述主轴部相连接、并沿着所述延展面向与所述主轴部反方向延伸一高度的插接部；

所述延展面上方环绕所述插接部设置一个或多个支撑台，所述支撑台包括支撑面用以支撑基片托盘，所述支撑面高于所述延展面一段距离；

所述基片托盘包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，所述第二表面的中心位置设置有一个向内凹陷的凹进部，所述凹进部在所述基片托盘内部形成一顶表面，所述凹进部的顶表面形状为非圆形，所述凹进部用于容纳所述支撑轴的插接部，所述第二表面至少部分与所述支撑台的支撑面接触。

进一步的，本实用新型还公开了一种用于化学气相沉积或外延层生长反应器内的支撑轴，用以支撑基片托盘并带动其旋转，其特征在于：所述支撑轴包括：

主轴部；

与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一支撑面；

与所述主轴部相连接、并沿着所述支撑面中心区域向与所述主轴部反方向延伸一高度的插接部；

所述支撑面上设置一个或多个向下凹陷的隔热渠道。

优选的，所述隔热渠道为环绕所述插接部设置的环状结构，所述环状结构为连续或断续设置。

优选的，所述隔热渠道为若干个不连续的凹陷结构。

优选的，所述若干个不连续隔热渠道贯穿所述支撑部设置。

本实用新型所提供的反应器及其支撑轴具有诸多优点：首先，整个基片托盘在被放置于支撑轴上后及在基片加工过程中不会因重心不稳而左右摇摆，使得支撑轴能带动基片托盘平稳地同步转动；此外，基片托盘的旋转是通过插接部在水平表面方向上的作用力（推动力或抵靠作用）来实现的，因而不会出现如现有技术中二者出现“摩擦打滑”的现象；再者，插接部和凹进部在连接配合后，由于二者之间允许存在一定的间隙，该间隙允许插接部在高温的加工工艺环境下热膨胀，不会出现现有技术中二者因摩擦配合而导致热膨胀，最终使基片托盘因受热而被膨胀的插接部撑坏的问题。本实用新型在支撑部的支撑面上设置向下凹陷的隔热渠道，或者设置支撑部的延展面低于支撑台的支撑面，使得支撑轴上除了提供必要的支撑作用外，尽量减少支撑面与基片托盘的接触面积，从而避免基片托盘与支撑轴接触的中心区域的热量在接触过程中过多地向支撑轴传递，降低基片托盘中心区域的热量损失，减少基片托盘的中心区域与其他区域的温度差，实现基片加工的均匀性。最后，本实用新型的设置还有利于在基片加工过程中实时地、原位地测量位于封闭反应腔内基片的具体位置和基片的温度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施方式所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出现有技术中一种无基座式反应器；

图2示出根据本实用新型所提供的一种反应器的前视横载面示意图；

图3A为图2所示实施方式中的基片托盘的第一表面立体示意图；

图3B为图2所示实施方式中的基片托盘的第二表面立体示意图；

图4为图2所示实施方式中的支撑轴的立体示意图；

图5为另一种实施方式中的支撑轴的立体示意图；

图5A示出图5所示实施例的支撑轴的竖直剖面示意图；

图5B示出图5所示实施例的支撑轴的俯视图；

图6A为另一种实施方式中的支撑轴的立体示意图；

图6B为另一种实施方式中的支撑轴的立体示意图；

图7A-7B示出另一种实施方式中的支撑轴结构示意图；

图8A-8B示出另一种实施方式中的支撑轴结构示意图；

图9示出另一种实施方式中的支撑轴竖直剖面示意图。

具体实施方式

如图2所示，图2示出根据本实用新型实施方式所提供的一种反应器的前视横载面示意图。所述反应器可以用于化学气相沉积或外延层生长，但应当理解，其并不限于此类应用。所述反应器包括反应腔10，反应腔10内设置至少一个基片托盘200和用于支撑所述基片托盘200的支撑轴100。反应腔10的侧壁上设置有一供基片托盘200传输进出的传输口P。基片托盘200包括大体平行的第一表面201和第二表面202。其中第一表面201上用于放置若干被处理加工的基片。基片托盘200的第二表面202上设置有向内凹陷的凹进部210。图2显示，基片托盘200边缘设置一圈台阶205，即基片托盘200第一表面201的直径大于第二表面202的直径，该台阶205的设置目的是，在将基片托盘200自传输口P移入移出时，台阶205可以容纳机械手（图中未示出），机械手通过支撑台205实现对基片托盘的抬起和移动。

通常，在反应腔10进行基片工艺处理之前，基片托盘200位于反应腔10之外，基片托盘200上会事先放置好若干待处理的基片。然后，基片托盘200会通过传输口P被机械手或其他方式传送到反应腔10内，再被可分离地放置在支撑轴100上，并且由支撑轴100支撑住，从而准备进入基片工艺处理状态。在接下来的基片工艺处理过程中，基片托盘200一直由支撑轴100支撑。支撑轴100还与一旋转机构M连接，旋转机构M包括一电机，在工艺过程中，旋转机构M带动支撑轴100旋转，支撑轴100再带动或驱动基片托盘200旋转。在基片工艺处理结束后，停止旋转机构M的旋转，使支撑轴100和基片托盘200不再旋转，通过机械手或其他方式使基片托盘200从支撑轴100上脱离开，再通过传输口P被送出至反应腔10外。

结合参考图3A和图3B，图3A示出一种基片托盘的第一表面立体示意图，基片托盘200大致呈一圆盘形，其示例性地示出在第一表面201上设置若干个用于放置被加工基片的槽或洼坑220，所述槽或洼坑220内放置待处理基片，以避免基片在处理过程中脱离基片托盘。槽或洼坑220的尺寸和分布形式可以有多种形式的变换，根据具体工艺需要处理的基片的尺寸进行设计分布，在此不一一绘图展示。图3B示出基片托盘的第二表面的立体示意图；图3B显示凹进部210位于第二表面202的中心区域，为了保证支撑轴带动基片托盘实现同步旋转，所述凹进部210在水平方向上的截面形状为非圆形，本实施例中凹进部的水平截面的形状为大致为椭圆形，但是为了便于确定加工尺寸，将椭圆形的一组相对的两个侧面设置为两个大致平行的平面，相比测量椭圆形的两个相对的弧形面之间距离的难度，两平行面之间的距离更易测量，因此使得测量凹进部的尺寸变得容易。本实施例中，凹进部210的内周壁216包括两个相互平行的凹陷侧面，以及两个向相反方向凸起的弧形侧面，其中，凹进部210的内周壁216大体垂直于第二表面202设置。凹进部210在基片托盘内部形成一顶表面215，采用该种形状的设计一是为了便于确定加工尺寸；二是两个平行凹陷侧面两端设置向相反方向凸起的弧形侧面是为了形成较为流畅的加工线条，考虑到基片托盘200通常为石墨材料，减少出现尖锐的加工角度可以有效地减少加工过程中出现破损及颗粒污染物。所述基片托盘的直径通常与其所处的化学气相沉积反应器的大小相匹配。例如，本实施例中，基片托盘200的直径范围为450mm-600mm，具体的，所述基片托盘的直径可以为450mm、480mm、500mm、550mm、580mm、600mm中的任一直径。本实施例中，凹进部210的凹进深度与所述基片托盘的厚度比例是一个重要的参数。比例太小，凹进部的凹进深度太小，插接部插入凹进部的深度太小，基片托盘容易在支撑轴带动旋转过程中脱离支撑轴，造成危险；比例太大，凹进部210顶表面215距离基片托盘第一表面的距离过小，由于基片托盘通常为石墨材质，容易造成基片托盘的破裂，不能满足生产工艺的需求。因此设定凹进部210的凹进深度与所述基片托盘的厚度比例范围为1/2-3/4。

结合参考图4，图4为图2所示实施方式中的支撑轴100的立体示意图。支撑轴100包括：主轴部130；与所述主轴部130的一端相连接、并沿所述主轴部130的外围向外延伸开来的一支撑部120，所述支撑部120包括一延展面121；以及与所述支撑部120相连接、并沿所述延展面121向外突起一定距离或高度的插接部110。延展面121的外围设置一支撑台125，支撑台125包括一支撑面126用于支撑基片托片200，所述支撑面126高于所述延展面121一段距离，支撑台125的凸起高度小于插接部110的凸起高度。插接部110包括一竖直侧面111、一弧形侧面112以及一顶表面115，其中，竖直侧面111与延展面121相连接并大致垂直于延展面121，其包括两个相互平行的平面1111以及两个向相反方向突起的弧面1112。顶表面115与延展面121大致平行设置，顶表面115的形状与凹进部210的水平横截面形状大致相同，包括两个互相平行的直边和两个向相反方向突起的弧形边。相对于插接部110与延展面121的接触面，顶表面115虽然形状与之相同，但面积较小，因此在竖直侧面111和顶表面115之间形成一自竖直侧面111向顶表面115倾斜的弧形侧面112。设置弧形侧面112的目的在于当插接部110与基片托盘的凹进部210相互配合时，可以使得插接部110方便的插进凹进部210内，避免插接部的顶表面115与凹进部发生碰撞摩擦。

本实用新型中，支撑轴100的主轴部130包括一与支撑部120连接的第一主轴部131和与第一主轴部131另一端连接的第二主轴部132，第一主轴部131的直径比第二主轴部132的直径可以相同或不相同。优选地，设计使得第一主轴部131的直径比第二主轴部132的直径小，这样，主轴部131的较小的直径可以减小主轴部与支撑部120的接触面积，因此可以减小基片托盘200的热量通过主轴部131向下传导，但是如果主轴部130的直径过小，会影响主轴部的机械强度，造成主轴部高速旋转时存在一定风险。因此本实用新型设计主轴部靠近基片托盘的处的第一主轴部131内径小于靠近反应室底部的第二主轴部132的内径，在保证减少基片托盘的热量通过主轴部流失的同时保证支撑轴130的支撑强度和旋转强度。

本实用新型所提供的支撑轴100和基片托盘200相互之间的连接和分离均很方便，二者不是固定地连接在一起，并且二者在反应腔10进行基片加工时可以保持同步旋转。为了实现此目的，支撑轴100的插接部110能够可分离地插接于前述凹进部210内，从而使基片托盘200放置于所述支撑轴100上并由其支撑，在此位置及状态下，所述延展面121上的支撑台125的支撑面126与所述基片托盘200的第二表面202的至少部分相接触，并且藉由该接触的支撑面126来支撑所述基片托盘200。前述支撑部120设置于主轴部130的一端并二者相互连接，支撑部120沿主轴部130的外围向外延伸开来一定距离，构成一个类似“肩膀”或“支撑架”的结构，从而可以在水平方向上平衡地支撑住或托住放置于其上的基片托盘200。支撑部120可以是各种形状或结构的支撑结构，例如，如图所示的圆柱形，或立方体或其他不规则形状的支撑结构。支撑部120包括一延展面121，延展面的边缘区域设置一圈支撑台125，利用支撑台125的支撑面126支撑基片托盘，在实现平稳支撑基片托盘的同时，避免支撑面和基片托盘第二表面202接触面过大，从而导致基片托盘中心区域的热量通过支撑轴130向下传导，造成基片托盘的中心区域和边缘区域的温度分布不均匀。

在本实用新型的实施方式中，当基片托盘200放置于支撑轴100上方后，在进行基片加工的过程中，基片托盘200通常需要以一定的速度保持平稳地旋转。基片托盘200的旋转运动由支撑轴100的插接部110在水平面方向上推动或驱动或带动基片托盘200来实现，而不是如现有技术中通过基片托盘和支撑轴之间的摩擦力来实现二者共同运动。由于插接部110可以随着位于其下方的旋转机构M带动旋转而调整其在水平面的位置，在其旋转到某一位置或角度处，插接部110的竖直侧面111的某些部分能够顶住或抵住凹进部210的内周壁216的某些部分，这样，插接部110就能够在旋转机构M的旋转带动下沿水平面方向上推动或带动或驱动基片托盘200跟随其一起旋转。应当说明：本实用新型中的插接部110与凹进部210的配合是可以具有一定间隙的配合，并不需要如现有技术那样二者为紧密连接的摩擦配合；此外，本实用新型中的基片托盘200是通过由支撑部120的支撑面126在竖直方向上支撑住基片托盘200的第二表面202来实现的，因而，在基片托盘200放置于支撑轴100上方后，凹进部210的顶表面215与插接部110的顶表面115之间允许存在一定大小的间隙（当然也可以不存在此间隙），换言之，插接部110沿其延展面121向外突起一距离（插接部110的延展面121与顶表面115之间的竖直距离），该所述距离小于或等于凹进部210向内凹陷的深度（凹进部210的第二表面202与顶表面215之间的竖直距离）。

图5示出另一种实施例的支撑轴结构示意图，该实施例的基本结构与图4中的实施例相同，区别在于本实施例为了安装和维护的方便，在支撑轴上设置有机械安装孔。从插接部110的顶表面115向下开设有空心的开口118。图5A示出沿图5的剖面线B方向的剖面结构示意图，图5A中可清晰看到机械安装孔117的结构，机械安装孔117内表面设置螺纹（虚线框内），可以容纳固定一螺栓（图中未示出），当安装支撑轴或拆卸支撑轴100时，可以利用螺栓实现与支撑轴100的固定，因此可以方便地提起移动支撑轴100，避免手持支撑轴给安装带来的不便。图5A中还清晰显示支撑台125为自延展面121沿着与主轴部相反方向延伸一定高度，利用支撑面126与基片托盘200的第二表面202部分区域接触实现对基片托盘200的支撑，利用此结构，环绕插接部110设置支撑台125，延展面121的其他区域与基片托盘的第二表面202之间形成缝隙，减少基片托盘的热量通过支撑部向下传导。

图5B示出图5所示支撑轴100的俯视图，在图5B中，插接部110包括一垂直于延展面121的竖直侧面111、一顶表面115，以及竖直侧面111与顶表面115之间的弧形侧面112。本实施例中，竖直侧面111包括一组相互平行的平面1111和一组向相反方向突起的弧面1112，平面1111和弧面1112确定了插接部110的形状为一个类椭圆体。弧形侧面112的设计可以方便基片托盘200与支撑轴100的安装，便于插接部110与凹进部210的匹配嵌合。

在本实用新型中，支撑部120上设置的支撑台可以为多种实施方式，在图4和图5的实施例中，支撑台125为环绕插接部110的圆环形结构，实际上，任何能够在旋转过程中实现对基片托盘200稳定支撑的结构都属于本实用新型的设计构思，圆环状支撑台125可以为连续结构，也可以为断续结构。图6A示出一种实施方式，在该实施例中，支撑部120a包括延展面121a及设置在延展面121上方的若干支撑台125a，若干支撑台125a具有位于同一水平面上的支撑面126a，以保证对基片托盘的稳定支撑，该不连续的支撑台可以有效地减少与基片托盘的热传递面积，尽可能地降低基片托盘的中心区域与边缘区域的温度差。支撑台125a的形状可以设置为多种形式，图6B示出支撑部120b的延展面121b上设置的若干支撑台125b为圆柱形，若干支撑台125b具有位于同一水平面上的支撑面126b，以保证对基片托盘的稳定支撑。在图6A和图6B公开的实施例中，支撑台125a和125b的数量不受限制，优选的，为了保证基片托盘的稳定支撑，支撑台的数量至少为两个，优选对称分布。

图7A公开了另一种实施例的的支撑轴结构示意图，与上述实施例类似，支撑轴100包括插接部110、支撑部120及主轴部130，支撑部120包括支撑面124以及自支撑面向下凹陷的至少一个隔热渠道122，插接部110与主轴部130相连接、并沿着支撑面124中心区域向上延伸一定高度。本实施例中，隔热渠道122为环绕插接部110设置的环形结构，其作用在于减少支撑面124与基片托盘200的接触面积，尽量降低基片托盘200的热量向支撑部扩散，减小基片托盘中心区域与其他区域的温度差，保证基片托盘上方工艺的均匀一致性。隔热渠道122可以为围绕所述插接部的一圈环形凹槽结构或多圈环形凹槽，所述一圈或多圈凹槽结构可以为连续设置，也可以为断续设置。图7B示出图7A支撑轴的竖直剖面示意图，图中显示隔热渠道122自支撑面124向下凹陷一定深度，避免与基片托盘第二表面接触，不同于前文所述实施例，本实施例中支撑面124设置在隔热渠道两侧，在减少基片托盘热量流失的同时，保证支撑部更加稳定的支撑基片托盘。图中显示的安装孔117的结构与上文实施例相同，其设置目的在于便于安装移动，也可以不设置该安装孔，在此不再赘述。

图8A公开了用于如图2所述反应器内的另一种实施例的支撑轴结构示意图，本实施例的主要特征与上述实施例类似，区别在于，本实施例中隔热渠道122a为自支撑面124a向下设置的若干个凹陷部，即隔热渠道122a为不连续结构。由图8B的支撑轴的竖直剖面示意图可见，隔热渠道122a自支撑面124a向下凹陷一定深度，在支撑部上形成若干个不连续的凹陷结构，隔热作用与上文描述的一致。在该支撑轴的竖直剖面内，隔热渠道122a的形状和分布可以有多种设计，本实施例只是示意性的列举了其中一种。

图9示出另一种实施例的支撑轴竖直剖面结构示意图，不同于图8B所示的实施例，本实施例中隔热渠道122b贯穿支撑部的上下表面，形成若干个开口状的不连续结构。

由上述可知，在本实用新型所提供的反应器中，一方面，基片托盘200的凹进部凹进空间水平横截面积大于支撑轴100的插接部110的水平横截面积，因而二者之间有间隙，从而使插接部110很容易地插入凹进部210内并且也很容易地使二者分离开，特别的，本实用新型设置一自竖直侧面111向顶表面115倾斜的弧形侧面112，使得插接部顶表面115的横截面小于凹进部210的开口横截面，进而使得插接部110插入凹进部210时更为容易，并且，可选择地，插接部110还可以在凹进部210内转动一定的角度或移动一定的距离，使插接部110在凹进部210内具有一特定位置，在此位置下，插接部110的某些部分顶住或抵住或卡住凹进部210的内周壁216的某些部分，从而使插接部110在旋转机构M的作用下变成为一“驱动机构”，即，插接部110在水平方向上可以驱动或推动凹进部210一起旋转；再者，本实用新型所提供的支撑轴100还设置有类似“肩膀”或“支撑架”结构的支撑部120，该支撑部120给基片托盘200在竖直方向上提供平稳的支撑作用。当基片托盘200被放置于支撑轴100上方并进行基片工艺处理时，基片托盘200的旋转运动由支撑轴100的插接部110在水平面方向上推动或带动基片托盘200来实现，整个基片托盘200的重量则由支撑部120在竖直方向上来平稳地承担。

相较于图1所示的现有技术的反应器，本实用新型的反应器具有诸多优点：首先，当基片托盘200被放置在支撑轴100上后，整个基片托盘200通过支撑部120延展面上方的环形台阶状支撑面126支撑，这样，本实用新型的整个基片托盘200在被放置于支撑轴100上后及在基片加工过程中不会因重心不稳而左右摇摆；同时可以显著降低基片托盘中心区域的热量经支撑轴的损失。此外，基片托盘200的旋转是通过插接部110在水平表面方向上的作用力（推动力或抵靠作用）来实现的，因而不会出现如现有技术中二者出现“摩擦打滑”的现象；再者，前述插接部110和凹进部210在连接配合后，由于二者之间有一定的间隙，该间隙允许插接部110在高温的加工工艺环境下热膨胀，不会出现如现有技术中二者因摩擦配合而导致热膨胀，最终使易脆的基片托盘200被膨胀的插接部110撑坏的问题。最后，本实用新型的设置还有利于在基片加工过程中实时地、原位地测量位于封闭反应腔10内基片的具体位置和温度。如图2所示，一速度感应器S与支撑轴100相连接。由于本实用新型所提供的支撑轴100和基片托盘200在旋转过程中二者的速度是一致的，所以，通过测量支撑轴100的转速就可以得到基片托盘200的转速，进而就可以准确地计算出每一片基片在旋转过程中的相对位置。有了这个准确的位置，设置于反应腔10内的测量基片温度的高温计就可以准确地测量和计算出反应腔内处于高速旋转的基片的温度。

前述反应腔10中，基片托盘200下方还设置有加热装置，用于对基片托盘200上的基片加热。为了达到对基片均匀加热的效果，可以在基片托盘200下方设置有第一加热装置6a和第二加热装置6b。其中，第一加热装置6a靠近支撑轴100设置，例如，可以是一围绕主轴部130外围的一环形加热装置，其方向可以如图所示呈水平方向放置，还可以设置成在竖直方向上环绕主轴部130外围（未图示）并靠近支撑部120，以改善由于支撑部120阻挡导致与支撑部120接触的基片托盘200部分（即，基片托盘200的中心区域部分）受热效果差的问题；第二加热装置6b设置于第一加热装置6a的外围，用于对基片托盘200的边缘区域部分提供加热。优选地，第一加热装置6a和第二加热装置6b分别与一加热控制信号相连接，以单独地提供加热控制。

本实用新型虽然以较佳实施方式公开如上，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 (25)

1.一种用于化学气相沉积或外延层生长反应器内的支撑轴，用以支撑基片托盘并带动其旋转，其特征在于：所述支撑轴包括：

主轴部；

与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一延展面；以及

与所述主轴部相连接、并沿着所述延展面向与所述主轴部反方向延伸一高度的插接部；

所述延展面上方环绕所述插接部设置一个或多个支撑台，所述支撑台包括支撑面用以支撑基片托盘，所述支撑面高于所述延展面一段距离。

2.如权利要求1所述的支撑轴，其特征在于：所述插接部包括一顶表面和一外侧面，所述外侧面包括第一外侧面和第二外侧面，其中第一外侧面垂直设置于所述延展面上方，所述第二外侧面设置为自所述第一外侧面向所述顶表面倾斜的弧面。

3.如权利要求1所述的支撑轴，其特征在于：所述插接部位于所述延展面的中心区域，形状为非圆柱形。

4.如权利要求2所述的支撑轴，其特征在于：所述第一外侧面包括一组相互平行的平面及一组向相反方向突起的弧面。

5.如权利要求1所述的支撑轴，其特征在于：所述支撑台为环绕所述插接部设置的圆环状结构，所述圆环状支撑台为连续或断续结构。

6.如权利要求1所述的支撑轴，其特征在于：所述支撑台为环绕所述插接部设置的若干凸起。

7.如权利要求1所述的支撑轴，其特征在于：所述支撑台的高度小于所述插接部高度。

8.如权利要求1所述的支撑轴，其特征在于：所述主轴部包括与所述支撑部连接的第一主轴部和与所述第一主轴部另一端连接的第二主轴部，所述第一主轴部的直径小于所述第二主轴部的直径。

9.如权利要求1所述的支撑轴，其特征在于：所述支撑轴设置有机械安装孔，所述机械安装孔在所述插接部的顶表面上设有开口，并沿着所述主轴部的方向延伸一定深度。

10.一种与权利要求1所述的支撑轴匹配的基片托盘，其特征在于，所述基片托盘包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，所述第二表面的中心位置设置有一个向内凹陷的凹进部，所述凹进部在所述基片托盘内部形成一顶表面，所述凹进部的顶表面形状为非圆形，所述凹进部用于容纳所述支撑轴的插接部，所述第二表面至少部分与所述支撑台的支撑面接触。

11.如权利要求10所述的基片托盘，其特征在于：所述凹进部的凹进深度与所述基片托盘的厚度比例范围为1/2-3/4。

12.如权利要求10所述的基片托盘，其特征在于：所述基片托盘外围设置一台阶，所述台阶用于容纳机械手臂，便于取放基片托盘。

13.一种化学气相沉积或外延层生长反应器，所述反应器内包括一基片托盘及其支撑轴，其特征在于：所述支撑轴用以支撑基片托盘并带动其旋转，所述支撑轴包括：

主轴部；

与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一延展面；以及

与所述主轴部相连接、并沿着所述延展面向与所述主轴部反方向延伸一高度的插接部；

所述延展面上方环绕所述插接部设置一个或多个支撑台，所述支撑台包括支撑面用以支撑基片托盘，所述支撑面高于所述延展面一段距离；

所述基片托盘包括一第一表面和一第二表面，所述第一表面上用于放置若干待处理的基片，所述第二表面的中心位置设置有一个向内凹陷的凹进部，所述凹进部在所述基片托盘内部形成一顶表面，所述凹进部的顶表面形状为非圆形，所述凹进部用于容纳所述支撑轴的插接部，所述第二表面至少部分与所述支撑台的支撑面接触。

14.如权利要求13所述的反应器，其特征在于：所述插接部包括一顶表面和一外侧面，所述外侧面包括第一外侧面和第二外侧面，其中第一外侧面垂直设置于所述延展面上方，所述第二外侧面设置为自所述第一外侧面向所述顶表面倾斜的弧面。

15.如权利要求13所述的反应器，其特征在于：所述插接部位于所述延展面的中心区域，形状为非圆柱形。

16.如权利要求14所述的反应器，其特征在于：所述第一外侧面包括一组相互平行的平面及一组向相反方向突起的弧面。

17.如权利要求13所述的反应器，其特征在于：所述支撑台为环绕所述插接部设置的圆环状结构或若干凸起，所述圆环状支撑台为连续或断续结构。

18.如权利要求13所述的反应器，其特征在于：所述主轴部包括与所述支撑部连接的第一主轴部和与所述第一主轴部另一端连接的第二主轴部，所述第一主轴部的直径小于所述第二主轴部的直径。

19.如权利要求13所述的反应器，其特征在于：所述支撑轴设置有机械安装孔，所述机械安装孔在所述插接部的顶表面上设有开口，并沿着所述主轴部的方向延伸一定深度。

20.如权利要求13所述的反应器，其特征在于：所述基片托盘第二表面凹进部的凹进深度与所述基片托盘的厚度比例范围为1/2-3/4。

21.一种用于化学气相沉积或外延层生长反应器内的支撑轴，用以支撑基片托盘并带动其旋转，其特征在于：所述支撑轴包括：

主轴部；

与所述主轴部的一端相连接、并沿所述主轴部外围向外延伸开来的支撑部，所述支撑部包括一支撑面；

与所述主轴部相连接、并沿着所述支撑面中心区域向与所述主轴部反方向延伸一高度的插接部；

所述支撑部上设置一个或多个自支撑面向下凹陷的隔热渠道。

22.如权利要求21所述的支撑轴，其特征在于：所述隔热渠道为环绕所述插接部设置的环状结构，所述环状结构为连续或断续设置。

23.如权利要求22所述的支撑轴，其特征在于：所述隔热渠道为围绕所述插接部的一圈或多圈环形凹槽。

24.如权利要求21所述的支撑轴，其特征在于：所述隔热渠道为若干个不连续的凹陷结构。

25.如权利要求24所述的支撑轴，其特征在于：所述若干个不连续隔热渠道贯穿所述支撑部设置。