一种外延设备用气浮旋转机构制造技术

本发明专利技术公开了一种外延设备用气浮旋转机构，包括：石墨基座、气浮支撑环和气浮基座，气浮支撑环的一端安装在石墨基座内，另一端安装在气浮基座内，石墨基座内部设有多个独立的载气通道，石墨基座顶部均布有多个与载气通道连通的气浮孔，气浮基座底部设有导流槽，气浮基座顶部用作载片盘；气浮载气通过载气通道进入石墨基座后经气浮孔喷出，托起气浮基座，气浮载气作用到导流槽上，驱动气浮基座围绕气浮支撑环旋转。本发明专利技术具有结构紧凑、旋转顺畅且受力均匀等优点，解决了因石墨基座内的载气通道设置不合理而导致载气传输存在时间差、加剧气浮基座旋转摇晃、加速石墨件损耗、温度偏差大等问题，提高了气浮基座旋转稳定性，延长了设备使用寿命。备使用寿命。备使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种外延设备用气浮旋转机构


[0001]本专利技术属于外延设备
，具体涉及一种外延设备用气浮旋转机构。

技术介绍

[0002]外延炉是制备外延片的关键设备。对于外延生长，温度、气流分布均匀是制备掺杂浓度均匀、低缺陷密度、高质量外延片的基础。为弥补温度场、气流场的不均匀性，一般采用衬底旋转的方法，使衬底上各点在反应室内的移动路径是不固定的，会在不同温度、气流密度区域循环经过，使衬底上各点的生长条件趋于一致，达到整个基片表面生长的薄膜均匀一致的目的。
[0003]目前，外延炉是将气浮旋转基座通过中心小轴放置于带有气浮孔的石墨基座上，衬底先放在载片盘内，载片盘再放在气浮旋转基座上，通过对石墨基座气浮孔通气浮用载气，载气经过气浮孔到达旋转基座底部，气流先托起气浮基座，再通过气浮基座背面导气槽产生摩擦力使气浮基座旋转，进而实现衬底的旋转。
[0004]由于只有中心一点支撑，气浮旋转基座旋转存在高低摇晃，对沿程气流产生不规则扰动，破坏外延生长环境的稳定。
[0005]同时，石墨基座内气浮路径不合理，导致气浮气体到达气浮旋转基座背面存在时间偏差，加剧了气浮基座旋转摇晃，并且当使用具有刻蚀效果的气体(如氢气)作为气浮载气时会导致石墨基座不同气浮路径出口小孔磨损不一致现象，加速石墨件的自身损耗，严重时将导致气浮基座停止旋转,同时石墨基座在径向方向存在较大温差，呈现中心向边缘递减温度的现象，即现有气浮旋转机构不具备改善石墨基座温度的能力。
[0006]另外，当前气浮旋转机构只允许通入单一种类气浮气体，不利于外延衬底边缘生长区域温度精细调控和气浮稳定旋转同步兼顾，因为氢气较轻更有利于气浮基座的托起和旋转，但氢气的冷却效果更明显，不利于衬底边缘温场的控制。
[0007]最后，当前气浮路径下的气浮驱动力较小，而大尺寸外延炉中的气浮基座尺寸较大，重量较大，存在旋转不顺畅或者不旋转现象。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、旋转顺畅、受力均匀且使用寿命长的外延设备用气浮旋转机构。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]一种外延设备用气浮旋转机构，包括：石墨基座、气浮支撑环和气浮基座，所述气浮支撑环的一端安装在石墨基座内，气浮支撑环的另一端安装在气浮基座内，所述石墨基座内部设有多个独立的载气通道，石墨基座顶部均布有多个与载气通道连通的气浮孔，所述气浮基座底部设有导流槽，气浮基座顶部是用于放置承载衬底的载片盘；气浮载气通过载气通道进入石墨基座后经气浮孔喷出，以托起气浮基座，气浮载气作用到气浮基座的导流槽上，以驱动气浮基座围绕气浮支撑环旋转。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述载气通道包括独立控制进气的主气浮通道和辅助气浮通道，所述主气浮通道的输入端和辅助气浮通道的输入端并排设置在石墨基座侧部；主气浮通道的输出端与石墨基座顶部中心的多个气浮孔连通，主气浮通道输送的气浮载气用于托起气浮基座和驱动气浮基座围绕气浮支撑环旋转；辅助气浮通道的输出端与石墨基座顶部两侧的多个气浮孔连通，辅助气浮通道输送的气浮载气用于驱动气浮基座围绕气浮支撑环旋转。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述石墨基座顶部中心设有气体汇集腔，所述主气浮通道的输出端通过通孔与气体汇集腔底部连通，气体汇集腔顶部设有第二气浮孔和多个第一气浮孔，所述第二气浮孔位于气体汇集腔顶部正中心，由第二气浮孔喷出的气浮载气用于托起气浮基座，多个第一气浮孔均匀环绕在第二气浮孔外周，由第一气浮孔喷出的气浮载气用于托起气浮基座和驱动气浮基座围绕气浮支撑环旋转。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述石墨基座内部还设有第一辅助气浮通道和第二辅助气浮通道，所述辅助气浮通道的输出端分别与第一辅助气浮通道和第二辅助气浮通道的输入端连接，所述石墨基座顶部两侧对称设有第一辅助气浮孔和第二辅助气浮孔，第一辅助气浮通道的输出端与第一辅助气浮孔连通，第二辅助气浮通道的输出端与第二辅助气浮孔连通，由第一辅助气浮孔和第二辅助气浮孔喷出的气浮载气用于驱动气浮基座围绕气浮支撑环旋转。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述第二气浮孔的轴线垂直向上，所述第一气浮孔的轴线和第一辅助气浮孔的轴线均与第二气浮孔的轴线存在夹角，且第一气浮孔的轴线与第二气浮孔的轴线之间的夹角小于第一辅助气浮孔与第二气浮孔的轴线之间的夹角。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述石墨基座顶部设有与气浮支撑环相匹配的第一支撑环槽，所述第一辅助气浮孔和第二辅助气浮孔位于第一支撑环槽外侧，第一气浮孔和第二气浮孔位于第一支撑环槽内侧。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述气浮支撑环顶部均布有多个支撑台阶。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述支撑台阶的数量大于3，多个支撑台阶的总面积在气浮支撑环上的面积占比小于30％。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述气浮基座底部设有与气浮支撑环相匹配的第二支撑环槽。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述气浮基座底部还交叉设有多个第一导流槽和多个第二导流槽，所述第一导流槽和第二导流槽均由气浮基座的边缘向中心延伸，且第一导流槽延伸至第二支撑环槽内侧，第二导流槽延伸至第二支撑环槽外侧；所述第一导流槽与主气浮通道相匹配，第二导流槽与辅助气浮通道相匹配。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0021]本专利技术的外延设备用气浮旋转机构，气浮基座通过气浮支撑环与石墨基座相连，气浮基座是围绕多支点的气浮支撑环旋转，支撑和旋转稳定性得到了显著提高；与此同时，石墨基座内部设有多条路径一致的气浮通道，气浮通道的路径一致保证了气浮载气到达气浮基座底部导流槽的时间一致，进一步提高了旋转稳定性；而石墨基座上支撑环槽内外圈分布的多条气浮通道路径则为灵活使用气浮载气提供了可能，通过分别调节不同通道内的气体种类和流量大小，很好地实现了气浮旋转基座转速的调整以及生长区域温度均匀性的
提高，加上气浮基座底部设有多个导流槽和更大的安装槽，使得气浮基座的重量得到了大幅减小，确保了大尺寸气浮基座也能够实现稳定旋转，更好地适用于8寸外延炉中更大、更重的气浮基座旋转。本专利技术很好地解决了衬底旋转摇晃、不顺畅、不旋转以及机构自身寿命短等问题。
附图说明
[0022]图1为本专利技术外延设备用气浮旋转机构的爆炸结构原理示意图。
[0023]图2为本专利技术中石墨基座的结构原理示意图。
[0024]图3为图2中A处的结构原理示意图。
[0025]图4为本专利技术中石墨基座的剖面结构原理示意图。
[0026]图5为本专利技术中气浮支撑环的结构原理示意图。
[0027]图6为本专利技术中气浮支撑环的俯视结构原理示意图。
[0028]图7为本专利技术中气浮基座底部的结构原理示意图。
[0029]图例说明：1、石墨基座；101、主气浮通道；102、辅助气浮通道；103、第一辅助气浮通道；104本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延设备用气浮旋转机构，其特征在于，包括：石墨基座(1)、气浮支撑环(2)和气浮基座(3)，所述气浮支撑环(2)的一端安装在石墨基座(1)内，气浮支撑环(2)的另一端安装在气浮基座(3)内，所述石墨基座(1)内部设有多个独立的载气通道，石墨基座(1)顶部均布有多个与载气通道连通的气浮孔，所述气浮基座(3)底部设有导流槽，气浮基座(3)顶部是用于放置承载衬底的载片盘；气浮载气通过载气通道进入石墨基座(1)后经气浮孔喷出，以托起气浮基座(3)，气浮载气作用到气浮基座(3)的导流槽上，以驱动气浮基座(3)围绕气浮支撑环(2)旋转。2.根据权利要求1所述的外延设备用气浮旋转机构，其特征在于，所述载气通道包括独立控制进气的主气浮通道(101)和辅助气浮通道(102)，所述主气浮通道(101)的输入端和辅助气浮通道(102)的输入端并排设置在石墨基座(1)侧部；主气浮通道(101)的输出端与石墨基座(1)顶部中心的多个气浮孔连通，主气浮通道(101)输送的气浮载气用于托起气浮基座(3)和驱动气浮基座(3)围绕气浮支撑环(2)旋转；辅助气浮通道(102)的输出端与石墨基座(1)顶部两侧的多个气浮孔连通，辅助气浮通道(102)输送的气浮载气用于驱动气浮基座(3)围绕气浮支撑环(2)旋转。3.根据权利要求2所述的外延设备用气浮旋转机构，其特征在于，所述石墨基座(1)顶部中心设有气体汇集腔(111)，所述主气浮通道(101)的输出端通过通孔(110)与气体汇集腔(111)底部连通，气体汇集腔(111)顶部设有第二气浮孔(109)和多个第一气浮孔(108)，所述第二气浮孔(109)位于气体汇集腔(111)顶部正中心，由第二气浮孔(109)喷出的气浮载气用于托起气浮基座(3)，多个第一气浮孔(108)均匀环绕在第二气浮孔(109)外周，由第一气浮孔(108)喷出的气浮载气用于托起气浮基座(3)和驱动气浮基座(3)围绕气浮支撑环(2)旋转。4.根据权利要求3所述的外延设备用气浮旋转机构，其特征在于，所述石墨基座(1)内部还设有第一辅助气浮通道(103)和第二辅助气浮通道(105)，所述辅助气浮通道(102)的输出端分别与第一辅助气浮通道(103)和第二辅助气浮通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴赛，胡凡，巩小亮，林伯奇，胡志坤，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：