圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉制造技术

本发明专利技术揭示了圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，包括真空室，还包括工件驱动组件，支撑并驱动至少一个工件绕工件的中心轴自转并持续切换与工件的接触位置；以及，加热组件，从工件驱动组件上的每个工件的两个侧面同时对工件进行加热。本发明专利技术设计精巧，能够实时改变工件与第一转盘和第二转盘的接触位置，避免工件的某一位置一直被遮挡，无法沉积成膜的问题，从而能够在一次沉积过程中实现工件的全表面沉积，同时从两个相反方向直接对工件进行加热，具有更高的加热效率，减少热传递过程的热损耗，有利于降低能耗；两面同时加热，有利于保证加热的均匀性，避免工件受热不均，有利于保证沉积得到的膜层的均匀性，应用简单，膜层品质高。

Disposable Full Surface Gas Deposition Furnace for Disc Parts

The invention discloses a disposable all-surface vapor deposition furnace for disc parts, including a vacuum chamber and a workpiece driving component, which supports and drives at least one workpiece to rotate around the center axis of the workpiece and continuously switch the contact position with the workpiece; and a heating component which simultaneously heats the workpiece from two sides of each workpiece on the workpiece driving component. The design of the present invention is exquisite, which can change the contact position between the workpiece and the first and second turntables in real time, avoid the problem that a certain position of the workpiece has been occluded all the time and can not be deposited into film, so that the whole surface of the workpiece can be deposited in one deposition process, and at the same time, the workpiece can be heated directly from two opposite directions, thus having higher heating efficiency and reducing heat transfer process. Heat loss is conducive to reducing energy consumption; heating on both sides at the same time is conducive to ensuring uniformity of heating, avoiding uneven heating of workpiece, and ensuring uniformity of deposited film, simple application and high quality of film.

【技术实现步骤摘要】
圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉
本专利技术涉及气相沉积设备领域，尤其是圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉。
技术介绍
化学气相淀积（CVD），指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。CVD化学气相沉积炉是利用化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition）的原理，将参与化学反应的物质，加热到一定工艺温度，在真空泵抽气系统产生的引力作用下，引至沉积室进行反应、沉积，生成新的固态薄膜物质。如附图1所示的化学气相沉积炉，通常包括反应室、加热体、进气口、出气口、衬底支架等几部分，进气口在反应室的底部或顶部或侧边上，出气口通常与之相对，为使气相沉积均匀，进气口常采用同心圆筒的方式，衬底支架对准进气口，但是工件放置在衬底支架上无法移动，只能对显露在真空环境中的区域进行沉积，且最终得到的膜层的均匀性相对较差。为了改善镀膜的质量，也有一些化学气相沉积炉内具有转盘机构使每一只吊挂于吊具上或平躺于衬底支架上的待加工件进行公转和/或自转，以实现沉积的均匀性。然而这些结构，对于需要进行全表面沉积的圆盘类工件无法适用，主要是由于：在沉积过程中，衬底支架或吊具与圆盘类零件或多或少存在一定的接触区域，而这些被遮挡的区域始终无法沉积成膜，如果要使这些区域沉积成膜，就必须停止沉积过程，调整工件在吊具或夹具上的位置使工件被遮挡的部分显露出来后，再进行沉积，无法实现一次性全表面沉积，操作繁琐。并且，即使调整工件在衬底支架或吊具上的位置后，继续沉积时还会有其他区域被遮挡，这就造成被遮挡区域和未被遮挡区域的膜层厚度存在差异，导致最终沉积得到的薄膜仍然存在不均匀的问题，影响薄膜的品质。另外，除了上述问题，如附图1中的加热装置的结构也对产品的薄膜质量产生较大影响，又如申请号为200580042263.8揭示的带有射频加热的处理腔的化学气相沉积反应器，其采用在石英管反应室上绕制射频线圈，通过RF线圈的RF场形成涡流，使得石英管内的石墨管被加热，石墨管再将处理腔作为一个整体通过热辐射进行加热。这些加热装置的问题在于，由于加热器位于反应室外，要实现反应室内部及工件的加热，就需要多个热量传递过程，每个过程都会存在较大的热量消耗损失，因此需要消耗大量的能源，存在能耗高、加热速度相对慢的问题。另一方面，为了获得相对均匀的热分布，需要对加热器或射频线圈进行科学有效地布局，要求高、难度大，一旦射频线圈或加热器布置不合理，就会导致石墨管或反应室加热不均匀，而石墨管加热不均匀也势必造成处理腔内各区域加热不均匀，从而导致工件加热不均的问题。同时，当进行多个工件同时加工时，由于石墨反应室的不同区域热量分布存在差异，因此，无法保证每个工件加热的均匀性，从而无法保证每个工件的成膜质量；另外，当存在工件加热不均的情况时，无法有效的通过调整加热器输出的热量来实现补偿。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，通过驱动工件绕其中心轴自转以持续改变与支撑器件的接触位置，以及通过双向均匀加热装置，从而提供一种能够一次性实现工件全表面沉积且保证沉积薄膜质量的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，包括真空室，还包括工件驱动组件，支撑并驱动至少一个工件绕工件的中心轴自转并持续切换与工件的接触位置；以及，加热组件，从工件驱动组件上的每个工件的两个侧面同时对工件进行加热。优选的，所述真空室包括圆柱形的真空室主体以及位于所述真空室主体的两个圆形开口处的密封门，所述真空室主体的外圆周面连接支架。优选的，所述工件驱动组件包括至少一对匹配的第一转盘和第二转盘，所述第一转盘和第二转盘在与它们垂直的同一平面上的投影部分或全部重合，工作时，所述第一转盘和第二转盘绕各自的中心轴自转且它们的自转方向与工件的自转方向相反。优选的，所述第一转盘和第二转盘的形状、尺寸相同，它们均包括内凹于它们的圆周面且宽度相同的卡槽，所述卡槽包括具有深度差的浅槽区和深槽区。优选的，所述第一转盘设置于与其原盘面垂直的主动轴上，所述主动轴可自转地架设于支架上，其一端连接驱动其自转的驱动机构；所述第二转盘设置于与所述主动轴等高且平行的从动轴上，所述从动轴可自转地架设于所述支架上。优选的，所述驱动机构包括与所述主动轴连接的水冷传动轴，所述水冷传动轴上共轴设置有从动轮，所述从动轮通过同步带连接传动轮，所述传动轮通过行星减速机连接电机。优选的，所述水冷传动轴包括圆周壁上设置有若干通孔的内水管，所述内水管的一端连接旋转接头，其另一端与用于连接转动轴的轴堵保持间隙或连接，所述内水管的外周还套装有与其共轴的外套管，所述外套管的一端与所述旋转接头密封连接，其另一端连接所述轴堵，所述外套管的外周还套装有使其与旋转接头密封连接的晶转磁流体，所述从动轮套装在所述晶转磁流体的外周。优选的，所述晶转磁流体远离所述旋转接头的一端连接有套装在所述外套管上的波纹管密封组件，所述波纹管密封组件与真空室上的连接管密封连接。优选的，所述晶转磁流体的外周套装有圆形编码器。优选的，所述第一转盘和第二转盘为三对且等间隙设置。优选的，所述第一转盘和第二转盘为石墨转盘。优选的，所述加热组件包括四个平行于所述第一转盘和第二转盘且等间距设置的加热板，每个所述加热板在与它们平行的同一投影面上的投影重合，且相邻加热板形成一个加热空间，一对第一转盘和第二转盘上的工件位于一个所述加热空间内。优选的，每个所述加热板的两端分别连接一石墨电极，每个所述石墨电极连接铜电极，所述铜电极的外周还连接有用于连接电源的接线排。优选的，所述加热板的输出功率可调优选的，所述加热板为电阻加热方式。优选的，所述加热板从其一端开始呈蛇形线延伸到另一端，且其两端等高设置且分别设置有用于与所述石墨电极连接的连接孔。优选的，还包括与每个加热板贴近的热偶。优选的，所述铜电极具有自冷却机构，所述自冷却机构包括与所述铜电极的开口端密封连接的外管，所述外管通过冷却介质导入接头连接共轴贯穿其的内管，所述内管延伸到所述铜电极的内腔中，所述外管上还设置有冷却介质导出接口。优选的，所述冷却介质导入接头连接配水器。优选的，所述第一转盘、第二转盘及加热板均位于保温箱内。优选的，所述保温箱为石墨毡形成的壳体。优选的，所述石墨电极从所述保温箱外延伸到保温箱内，且通过氮化硼管与保温箱绝缘。优选的，还包括排气组件，所述排气组件包括位于保温箱中的至少一个排气石墨管及与所述排气石墨管连接的收集盒，所述收集盒通过从所述真空室外延伸到所述保温箱内的排气管路连接过滤器，所述过滤器连接气体排放组件。优选的，还包括反应气体均匀导入组件，所述反应气体均匀导入组件包括三条间隙设置且呈T字形的匀气管路，每条匀气管路与一个加热空间对应。优选的，所述匀气管路包括从保温箱外延伸到其内部的气体导入管，所述气体导入管位于保温箱内的一端连接有三通过渡接头，所述三通过渡接头共轴的两个接口分别连接一匀气管，所述匀气管的出气孔朝向所述保温箱的底部。本专利技术技术方案的优点主要体现在：1、本专利技术设计精巧，通过第一转盘和第二转盘配合支撑工件，并驱动工件自转，从而保证沉积过程中，能够实时改变工件与第一转盘和第二转盘的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，包括真空室（8），其特征在于：还包括工件驱动组件（10），支撑并驱动至少一个工件（1）绕工件的中心轴（X）自转并持续切换与工件的接触位置；以及，加热组件（150），从工件驱动组件（10）上的每个工件（1）的两个侧面同时对工件（1）进行加热。

【技术特征摘要】
1.圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，包括真空室（8），其特征在于：还包括工件驱动组件（10），支撑并驱动至少一个工件（1）绕工件的中心轴（X）自转并持续切换与工件的接触位置；以及，加热组件（150），从工件驱动组件（10）上的每个工件（1）的两个侧面同时对工件（1）进行加热。2.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述真空室（8）包括圆柱形的真空室主体（81）以及位于所述真空室主体（81）的两个圆形开口处的密封门（82），所述真空室主体（81）的外圆周面连接支架（9）。3.根据权利要求1所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述工件驱动组件（10）包括至少一对匹配的第一转盘（2）和第二转盘（3），所述第一转盘（2）和第二转盘（3）在与它们垂直的同一平面（A）上的投影部分或全部重合，工作时，所述第一转盘（2）和第二转盘（3）绕各自的中心轴（Y、Z）自转且它们的自转方向与工件的自转方向相反。4.根据权利要求3所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述第一转盘（2）和第二转盘（3）的形状、尺寸相同，它们均包括内凹于它们的圆周面且宽度相同的卡槽（7），所述卡槽（7）包括具有深度差的浅槽区（71）和深槽区（72）。5.根据权利要求3所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述第一转盘（2）设置于与其原盘面垂直的主动轴（4）上，所述主动轴（4）可自转地架设于支架（5）上，其一端连接驱动其自转的驱动机构（20）；所述第二转盘（3）设置于与所述主动轴（4）等高且平行的从动轴（6）上，所述从动轴（6）可自转地架设于所述支架（5）上。6.根据权利要求5所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述驱动机构（20）包括与所述主动轴（4）连接的水冷传动轴（201），所述水冷传动轴（201）上共轴设置有从动轮（202），所述从动轮（202）通过同步带（203）连接传动轮（204），所述传动轮（204）通过行星减速机（205）连接电机（206）。7.根据权利要求6所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述水冷传动轴（201）包括圆周壁上设置有若干通孔的内水管（2011），所述内水管（2011）的一端连接旋转接头（2012），其另一端与用于连接转动轴（4）的轴堵（2013）保持间隙或连接，所述内水管（2011）的外周还套装有与其共轴的外套管（2014），所述外套管（2014）的一端与所述旋转接头（2012）密封连接，其另一端连接所述轴堵（2013），所述外套管（2014）的外周还套装有使其与旋转接头（2012）密封连接的晶转磁流体（2015），所述从动轮（202）套装在所述晶转磁流体（2015）的外周。8.根据权利要求7所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述晶转磁流体（2015）远离所述旋转接头（2012）的一端连接有套装在所述外套管（2014）上的波纹管密封组件（207），所述波纹管密封组件（207）与真空室（8）上的连接管（209）密封连接。9.根据权利要求7所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述晶转磁流体（2015）的外周套装有圆形编码器（208）。10.根据权利要求4-9任一所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述第一转盘（2）和第二转盘（3）为三对且等间隙设置。11.根据权利要求10所述的圆盘类零件一次性全表面气相沉积炉，其特征在于：所述第一转盘（2）和第二转盘（3）为石...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠涛，崔志国，张立国，范亚明，张泽洪，张宝顺，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32