一种化学气相沉积设备的制作方法

1.本实用新型属于薄膜沉积设备技术领域，涉及一种化学气相沉积设备。


背景技术：

2.化学气相沉积(cvd)是一种重要的气相外延生长技术，主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的技术。在化学气相沉积制备薄膜的过程中，有些薄膜生长源材料是易燃、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。因此在化学气相沉积设备的设计思想上，通常要考虑系统密封性，磁流体密封是一种非常重要的密封方式。
3.现有的化学气相沉积设备中石墨托盘有中心支撑和边缘支撑两种结构，在石墨托盘中心支撑的结构中，当石墨托盘旋转时容易造成重心不稳，水平方向易发生摆动。在石墨托盘边缘支撑的结构中，加热器及其冷却结构笨重，对加工与安装精度要求高，维护检修时搬运困难，并且如果加热器与磁流体之间存在大量空间，则当需要吹扫反应腔时会浪费净化气体，浪费时间，并容易残留净化气体影响薄膜生长。
4.因此，如何提供一种化学气相沉积设备以提高托盘旋转稳定性、降低加工难度、提高生产效率与薄膜生长质量，成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种化学气相沉积设备，用于解决现有技术中基片托盘边缘支撑旋转时维护不便，对加工与安装精度要求高，加热体与磁流体间空余量大等问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备包括：
7.反应腔体；
8.基片托盘，位于所述反应腔体内；
9.加热器，位于所述基片托盘的承载面下方，用于加热所述基片托盘；
10.加热器支撑件，位于所述加热器下方；
11.支撑筒，位于所述反应腔体内，并与所述基片托盘的边缘区域连接；
12.磁流体密封组件，包括内圈轴、中圈轴、外圈轴、第一磁流体与第二磁流体，其中，所述内圈轴包括一空心导管，所述中圈轴套设于所述内圈轴外部，所述中圈轴通过连接件与所述支撑筒固定连接；所述外圈轴套设于所述中圈轴外部，所述外圈轴与所述反应腔体的底板密封连接；所述第一磁流体设置于所述内圈轴与所述中圈轴之间；所述第二磁流体设置于所述外圈轴与所述中圈轴之间；
13.驱动装置，位于所述第一磁流体及所述第二磁流体下方，并与所述中圈轴连接以驱动所述中圈轴旋转。
14.可选地，所述磁流体密封组件还包括近端密封板，所述近端密封板与所述加热器
支撑件密封连接，所述内圈轴位于所述近端密封板下方并与所述近端密封板密封连接。
15.可选地，所述加热器支撑件包括冷却板与冷却管，所述冷却管固定连接于所述冷却板，所述冷却板的横截面积大于所述冷却管的横截面积，所述冷却管贯穿所述近端密封板后延伸到所述空心导管中，所述冷却管与所述近端密封板密封连接。
16.可选地，所述磁流体密封组件还包括远端密封板，所述远端密封板与所述加热器支撑件密封连接，所述内圈轴位于所述远端密封板上方并与所述远端密封板密封连接。
17.可选地，所述加热器支撑件包括冷却板与冷却管，所述冷却管固定连接于所述冷却板，所述冷却板的横截面积大于所述冷却管的横截面积，所述冷却管延伸于所述空心导管中后贯穿所述远端密封板，所述冷却管与所述远端密封板密封连接。
18.可选地，所述加热器支撑件与所述内圈轴密封连接。
19.可选地，所述加热器支撑件包括冷却板与冷却管，所述冷却管固定连接于所述冷却板，所述冷却板的横截面积大于所述冷却管的横截面积，所述冷却板与所述内圈轴密封连接，所述冷却管从所述冷却板延伸于所述空心导管中。
20.可选地，所述内圈轴与所述中圈轴之间设有第一轴承组件，所述中圈轴与所述外圈轴之间设有第二轴承组件，所述第一轴承组件位于所述第一磁流体下方，所述第二轴承组件位于所述第二磁流体下方。
21.可选地，所述驱动装置包括定子与动子，所述定子与所述外圈轴固定连接，所述动子与所述中圈轴固定连接以驱动所述中圈轴旋转。
22.可选地，所述第一磁流体及所述第二磁流体同轴同高度设置。
23.如上所述，本实用新型的化学气相沉积设备，采用三圈同轴的结构，能够兼容近加热器端密封方式与远加热器端密封方式，内圈轴为固定轴可使加热器采用近端密封，维护方便，能够大幅缩短加热器冷却管的长度，提高加热器冷却板的加工精度(例如更容易地控制在0.5mm以内)，并且能够更容易控制加热器与基片托盘之间的水平安装精度(例如可控制在0.1mm以内)。同时，采取近端密封方式的情况下，近端密封面以下的结构均可位于大气区域中，因此节省真空区域的空间，能够大幅度减小清洁气体切换区域空间(例如减少2/3)。另外，将磁流体设于轴承组件上方，清洁度更高。
附图说明
24.图1显示为本实用新型的化学气相沉积设备的结构剖视图。
25.图2显示为本实用新型的化学气相沉积设备中磁流体密封组件的局部立体结构图。
26.图3显示为本实用新型的化学气相沉积设备采用近加热器端密封方式时真空区域及大气区域的示意图。
27.图4显示为本实用新型的化学气相沉积设备采用远加热器端密封方式时真空区域及大气区域的示意图。
28.元件标号说明
[0029]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基片托盘
[0030]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
加热器
[0031]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
加热器支撑件
[0032]
31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
冷却板
[0033]
32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
冷却管
[0034]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支撑筒
[0035]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
近端密封板
[0036]
51
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
真空区域
[0037]
52
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
大气区域
[0038]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接件
[0039]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一磁流体
[0040]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二磁流体
[0041]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外圈轴
[0042]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
中圈轴
[0043]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内圈轴
[0044]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动装置
[0045]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
远端密封板
[0046]
131
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
真空区域
[0047]
132
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
大气区域
[0048]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一轴承组件
[0049]
141
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一上轴承
[0050]
142
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一下轴承
[0051]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二轴承组件
[0052]
151
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二上轴承
[0053]
152
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二下轴承
[0054]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
密封圈
具体实施方式
[0055]
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0056]
请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0057]
本实用新型提供一种化学气相沉积设备，采用三圈同轴的结构，能够兼容近加热器端密封方式与远加热器端密封方式。
[0058]
实施例一
[0059]
本实用新型提供一种化学气相沉积设备，采用近加热器端密封结构，请参阅图1，显示为本实用新型的化学气相沉积设备的剖面结构示意图，包括反应腔体(未图示)、基片托盘1、加热器2、加热器支撑件3、支撑筒4、磁流体密封组件及驱动装置12，其中，所述基片
托盘1位于所述反应腔体内；所述加热器2位于所述基片托盘1的承载面下方，用于加热所述基片托盘1；加热器支撑件3位于所述加热器2下方；所述支撑筒4位于所述反应腔体内并与所述基片托盘1的边缘区域连接；所述磁流体密封组件包括内圈轴11、中圈轴10、外圈轴9、第一磁流体7及第二磁流体8，其中，所述内圈轴11包含一空心导管，所述中圈轴10套设于所述内圈轴11外部，所述中圈轴10通过连接件6与所述支撑筒4固定连接；所述外圈轴9套设于所述中圈轴10外部，所述外圈轴9与所述反应腔体的底板密封连接；所述第一磁流体7设置于所述内圈轴11与所述中圈轴10之间；所述第二磁流体8设置于所述外圈轴9与所述中圈轴10之间；所述驱动装置12位于所述第一磁流体7及所述第二磁流体8下方，并与所述中圈轴10连接以驱动所述中圈轴10旋转。
[0060]
具体的，采用近加热器端密封方式时，所述磁流体密封组件还包括近端密封板5，所述近端密封板5与所述加热器支撑件3密封连接，所述内圈轴11位于所述近端密封板5下方并与所述近端密封板5密封连接。
[0061]
具体的，所述基片托盘1用于为镀膜晶片提供载体，当所述驱动装置12带动所述中圈轴10旋转时，从而带动与所述中圈轴10连接的所述支撑筒4旋转，所述支撑筒4带动所述基片托盘1旋转，进而带动所述镀膜晶片旋转。
[0062]
作为示例，所述基片托盘1包括石墨托盘。
[0063]
作为示例，所述加热器支撑件3包括冷却板31与冷却管32，所述冷却管32固定连接于所述冷却板31，所述冷却板31的横截面积大于所述冷却管32的横截面积，所述冷却管32贯穿所述近端密封板5后延伸于所述空心导管中，所述冷却管32与所述近端密封板5密封连接。
[0064]
作为示例，所述冷却管32包括进水管与出水管。
[0065]
作为示例，所述冷却管32至少为2根，更优选的实施例中为4根。
[0066]
作为示例，所述冷却管32为不锈钢材质，并作为加热器的电极。当所述冷却管32作为电极使用时，所述冷却管32与所述近端密封板5密封绝缘连接。
[0067]
具体的，所述近端密封板5一方面起到密封作用，另一方面为所述内圈轴11提供固定安装面。
[0068]
作为示例，请参阅图2，显示为本实用新型的化学气相沉积设备中所述磁流体密封组件的局部立体结构示意图，所述磁流体密封组件采用三圈同轴结构，其中，所述内圈轴11为空心圆柱状，所述内圈轴11与所述外圈轴9为固定轴，所述中圈轴10为旋转轴。
[0069]
作为示例，所述中圈轴10套设于所述内圈轴11时预留间隙，所述外圈轴9套设于所述中圈轴10时预留间隙，并且所述外圈轴9与设备底板固定安装。
[0070]
作为示例，所述第一磁流体7及所述第二磁流体8同轴同高度灌注到所述中圈轴10的内外表面，起到密封所述内圈轴11及所述外圈轴9的作用，所述第一磁流体7及所述第二磁流体8包括铁磁体。所述第一磁流体7及所述第二磁流体8同轴同高度，可以使其进一步接近真空区域。
[0071]
作为示例，所述内圈轴11与所述中圈轴10之间设有第一轴承组件14，所述第一轴承组件14位于所述第一磁流体7下方，所述第一轴承组件14包括第一上轴承141与第一下轴承142，所述第一上轴承141位于所述第一下轴承142上方并与所述第一下轴承142间隔预设距离；所述中圈轴10与所述外圈轴9之间设有第二轴承组件15，所述第二轴承组件15位于所
述第二磁流体8下方，所述第二轴承组件15包括第二上轴承151与第二下轴承152，所述第二上轴承151位于所述第二下轴承152上方并与所述第二下轴承152间隔预设距离。所述第一上轴承141、所述第一下轴承142、所述第二上轴承151及第二下轴承152相互配合，用于支撑旋转体所述中圈轴10，降低所述中圈轴10旋转过程中的摩擦系数，保证其回转精度。
[0072]
作为示例，所述驱动装置12包括定子与动子，所述定子固定于外圈轴9上，所述动子连接于所述中圈轴10，所述动子转动时带动所述中圈轴10旋转。
[0073]
作为示例，所述第一上轴承141、所述第一下轴承142、所述第二上轴承151及第二下轴承152及所述驱动装置12均位于所述第一磁流体7及第二磁流体8下方，对所述第一磁流体7及所述第二磁流体8起到保护作用，有效隔绝了颗粒与污染物扩散的风险，并且磁流体位于轴承上方，提高清洁度。
[0074]
作为示例，请参阅图3，显示为本实用新型的化学气相沉积设备采用近加热器端密封方式时真空区域及大气区域示意图，所述加热器2位于所述冷却板31上，所述冷却管32贯穿所述近端密封板5，所述冷却管32与所述近端密封板5之间密封连接，所述近端密封板5与所述内圈轴11密封连接；所述外圈轴9靠近所述近端密封板5的一端设有密封圈16(参阅图2)，所述第一磁流体7、所述第二磁流体8、所述密封圈16隔绝真空与大气，所述近端密封板5与所述反应腔体围成真空区域51，所述内圈轴11、所述中圈轴10、所述外圈轴9、所述第一磁流体7、所述第二磁流体8、所述驱动装置12均位于大气区域52中。
[0075]
本实施例的化学气相沉积设备采用近加热器端的密封结构，方便维护，能够大幅缩短加热器冷却管的长度，提高加热器冷却板的加工精度(例如更容易地控制在0.5mm以内)，并且能够更容易控制加热器与基片托盘之间的水平安装精度(例如可控制在0.1mm以内)。同时，近端密封面以下的结构均位于大气区域中，节省真空区域的空间，能够大幅减少净化气体吹扫空间(例如减少2/3)。另外，将磁流体设于轴承组件上方，清洁度更高。
[0076]
实施例二
[0077]
本实用新型提供的化学气相沉积设备，可以兼容远加热器端密封的方式，请参阅图4，显示为本实用新型的化学气相沉积设备采用远加热器端密封方式时真空区域及大气区域示意图。
[0078]
具体的，采用远加热器端密封方式时，采用远端密封板13密封，所述远端密封板13位于所述内圈轴11下方并与所述内圈轴11密封连接，所述加热器2位于所述冷却板31上，所述冷却管32延伸于所述空心导管后贯穿所述远端密封板13，所述冷却管32与所述远端密封板13密封连接，所述外圈轴9靠近所述远端密封板13的一端设有密封圈隔绝真空与大气，131区域为真空区域，132区域为大气区域。
[0079]
实施例三
[0080]
本实用新型提供的化学气相沉积设备，与实施例一的差别在于，实施例一由冷却管32贯穿所述近端密封板5后延伸于所述内圈轴11的空心导管中，所述冷却管32与所述近端密封板5密封连接；而在本实施例中，取消所述近端密封板5，由所述加热器支撑件3直接与内圈轴11密封连接。
[0081]
具体的，所述冷却板31与所述内圈轴11密封连接，所述冷却管32从所述冷却板31延伸于所述空心导管中。如此，也可实现近加热器端密封方式，从而节省真空区域的空间。
[0082]
综上所述，本实用新型的化学气相沉积设备，采用三圈同轴的结构，能够兼容近加
热器端密封方式与远加热器端密封方式，内圈轴为固定轴可使加热器采用近端密封，方便维护，能够大幅缩短加热器冷却管的长度，提高加热器冷却板的加工精度(例如更容易地控制在0.5mm以内)，并且能够更容易控制加热器与基片托盘之间的水平安装精度(例如可控制在0.1mm以内)。同时，采用近端密封方式的情况下，近端密封面以下的结构均可位于大气区域中，因此节省真空区域的空间，能够大幅减少清洁气体切换区域空间(例如减少2/3)。另外，将磁流体设于轴承组件上方，清洁度更高。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0083]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。