一种碳化硅外延化学气相沉积系统高温水循环冷却机构的制作方法

1.本发明涉及水循环冷却技术领域，具体为一种碳化硅外延化学气相沉积系统高温水循环冷却机构。


背景技术：

2.化学气相沉积(chemical vapor deposition简称cvd)是一种化工技术，该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方法，简单来说就是利用气态或蒸汽态的物质在气相或气固界面上发生反应生成固态沉积物的过程，化学气相沉积是目前进行生长碳化硅外延材料的主流技术。
3.目前，在进行化学气相沉积装置一般有一个反应箱，箱内有载台，将需要沉积的基板放置于载台上，然后通过反应箱内壁跟载台底部的加热板进行高温加热，使得反应箱内温度达到所需要的高温，在一批次的基板完成薄膜沉积后，需将基板、载台、反应箱内壁及其他内部元件冷却后，才可取出基板并进行清洗，以进行下一批次的薄膜沉积，因此在该处就需要进行降温处理，现有的常用的降温主要是通入冷气对内部温度进行降温，但是注入气体会导致反应箱内部压强增大，使得内部高温气体易逸出，而且对反应箱内部内侧壁及一些贴合在一起的部件之间的降温效果较慢，而常规的水冷设备由于无法耐反应箱内部的高温，水冷时会因高温直接蒸发，从而不能很好的直接对其内壁进行水冷降温，为此，我们提出一种碳化硅外延化学气相沉积系统高温水循环冷却机构。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能够高效的对反应箱内部进行降温冷却的碳化硅外延化学气相沉积系统高温水循环冷却机构，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳化硅外延化学气相沉积系统高温水循环冷却机构，包括安装于反应箱内壁的四个石墨管，所述石墨管为弯曲形状，且两端均固定贯穿反应箱底部，滑动插接于反应箱底部的支撑管，所述支撑管的顶部固定载台，且所述支撑管的外侧安装有与反应箱底部内壁固定的加热板，还包括安装于所述石墨管两端的对接管和安装于所述支撑管底端外侧的转动组件，且其中一个所述对接管外端安装有排出管，且另一个与供水设备相对接，所述排出管的外侧安装有流速调节装置，所述转动组件与多个所述流速调节装置相对接。
6.优选的，所述流速调节装置包括与所述排出管一侧相连通的缓冲管，所述缓冲管内通过轴承转动安装有调节杆，且所述调节杆的外侧螺纹套接有活塞板一，且所述活塞板一内滑动插接有固定在所述缓冲管内的限位杆一，所述缓冲管与所述排出管的对接端转动安装有挡板，且所述缓冲管的底部固定连通有排出副管，所述排出副管内固定有抵环一，且所述排出副管内通过支架固滑动插接有支撑杆，且所述支撑杆外端固定有与所述抵环一相抵的密封板一，所述支撑杆的外侧套有用于推送所述密封板一上移的挤压弹簧一，所述调节杆的外端安装有供气件，且所述调节杆的外侧固定有与所述转动组件相对接的锥齿轮，
所述调节杆的内端滑动插接有与所述挡板相接触的相抵杆，且所述相抵杆的外侧套有推送弹簧，设计的流速调节装置能够对石墨管内的气压进行调节，同时也能对其内部降温液体的流速调节，提高降温效果。
7.优选的，所述供气件包括转动安装与所述调节杆外端的供气管，所述调节杆位于所述供气管外侧螺纹套接有活塞板二，且活塞板二内滑动插接有与所述供气管相固定的限位杆二，所述供气管的底部固定有进气管，且所述进气管内固定有抵环二，所述进气管内通过支架固定有支撑柱，且所述支撑柱的外侧滑动插接有于所述抵环二顶部相抵的密封板二，所述支撑柱的外侧套有挤压弹簧二，所述缓冲管和所述供气管外壁之间固定有连接架，且所述供气管的外端内部安装有单向件，通过供气件能够实现对反应箱内进行提供低温气体，起到降温效果。
8.优选的，所述单向件包括固定在所述调节杆外端的对接杆，所述对接杆的外端通过支架与所述供气管内壁固定，且所述对接杆的外侧滑动套有密封板三，所述供气管的内壁固定有与所述密封板三相接触的抵环三，设计的单向件能够避免反应箱内高温气体的逸出。
9.优选的，所述转动组件包括固定在反应箱底部的驱动电机，所述支撑管的底部固定有限位板，且反应箱的底端滑动套有转动齿轮，所述转动齿轮的内侧套接在所述支撑管外侧，并与所述限位板相贴合，所述驱动电机输出端固定有与所述转动齿轮相啮合的驱动齿轮，所述转动齿轮的外侧固定有锥形盘一，且所述锥形盘一的外侧固定有半圈与所述锥齿轮相啮合的轮齿，所述支撑管的底部固定有对接环，且所述支撑管的底端安装有对接组件，所述支撑管的顶端外侧开有多个出气孔，设计的转动组件能够带动锥齿轮转动，使得能够主动供气。
10.优选的，所述对接组件包括转动套接在所述对接环上的对接帽，所述对接帽的外侧固定连通有多个与所述供气管外端相连通的通气管，且所述对接帽的底部转动安装有锥形盘二，所述锥形盘二的外侧固定有半圈与所述锥齿轮相啮合的轮齿，且锥形盘二上的半圈轮齿与锥形盘一上的半圈轮次朝向相反，所述支撑管的底部内侧通过支架固定有密封板四，且所述对接帽内固定有与所述密封板四相抵的抵环四，所述密封板四的底部固定有滑动贯穿对接帽和锥形盘二的同步杆，设计的对接组件用于多个供气管的对接，并实现将供气管的气流吸入到反应箱内，提高降温效果。
11.优选的，所述支撑管的外侧固定有风轮，使得内部气流能够进行流通，便于降温。
12.优选的，反应箱底部固定有支撑腿，所述对接帽和所述连接架的外侧均设有使其安装稳定的固定件，使得对接帽和连接架的安装稳定，也使得转动更加稳定。
13.优选的，所述对接管和对接帽均用耐高温材料制成，能够满足在反应箱外侧高温下使用。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.本发明通过优化现有反应箱，在其内壁安装石墨管，并在其底部设计流速调节装置能够对其内部气压进行调节，能够缓冲冷却水进入后蒸发产生的较大的气压，同时配合转动组件带动缓冲管内活塞板的主动移动，从而加速对石墨管内部水的流速提高水循环降温的效果；
16.通过设计的转动组件带动供气件的供气，实现对反应箱内部低温气体的输入，也
能起到降温作用。
附图说明
17.图1为本发明整体结构示意图；
18.图2为本发明整体另一角度结构示意图；
19.图3为本发明反应箱局部剖视后结构示意图；
20.图4为本发明单个流速调节装置与转动组件连接关系示意图；
21.图5为本发明单个流速调节装置与转动组件连接主视图；
22.图6为本发明转动组件结构示意图；
23.图7为本发明转动组件局部剖视结构示意图。
24.图中：1-石墨管；2-支撑管；3-对接管；4-排出管；5-流速调节装置；6-转动组件；7-缓冲管；8-调节杆；9-活塞板一；10-限位杆一；11-挡板；12-排出副管；13-抵环一；14-支撑杆；15-密封板一；16-挤压弹簧一；17-供气件；18-锥齿轮；19-相抵杆；20-推送弹簧；21-供气管；22-活塞板二；23-限位杆二；24-进气管；25-抵环二；26-支撑柱；27-密封板二；28-挤压弹簧二；29-连接架；30-单向件；31-对接杆；32-密封板三；33-抵环三；34-驱动电机；35-限位板；36-转动齿轮；37-驱动齿轮；38-锥形盘一；39-对接环；40-对接组件；41-出气孔；42-对接帽；43-锥形盘二；44-密封板四；45-抵环四；46-同步杆；47-风轮。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例1
27.请参阅图1-图4，图示中的一种碳化硅外延化学气相沉积系统高温水循环冷却机构，包括安装于反应箱内壁的四个石墨管1，石墨管1为弯曲形状，且两端均固定贯穿反应箱底部，滑动插接于反应箱底部的支撑管2，支撑管2的顶部固定载台，且支撑管2的外侧安装有与反应箱底部内壁固定的加热板，还包括安装于石墨管1两端的对接管3和安装于支撑管2底端外侧的转动组件6，且其中一个对接管3外端安装有排出管4，且另一个与供水设备相对接，排出管4的外侧安装有流速调节装置5，转动组件6与多个流速调节装置5相对接；
28.需要说明的是：设计的反应箱其还包括一个上端盖，用于对反应箱密封，图示中未画图，反应箱的四个内壁均安装有用于加热的加热设备，配合载台底部的加热板，实现对反应箱内温度的控制。
29.值得注意的是：设计石墨管1可以耐高温，在反应箱内直接设置也不影响反应箱的密封效果，通过外接对接管3连接排出管4和供水设备能够实现对石墨管1内进行水循环冷却。
30.其中，请参阅图5和图7，图示中的流速调节装置5包括与排出管4一侧相连通的缓冲管7，缓冲管7内通过轴承转动安装有调节杆8，且调节杆8的外侧螺纹套接有活塞板一9，且活塞板一9内滑动插接有固定在缓冲管7内的限位杆一10，缓冲管7与排出管4的对接端转
动安装有挡板11，且缓冲管7的底部固定连通有排出副管12，排出副管12内固定有抵环一13，且排出副管12内通过支架固滑动插接有支撑杆14，且支撑杆14外端固定有与抵环一13相抵的密封板一15，支撑杆14的外侧套有用于推送密封板一15上移的挤压弹簧一16，调节杆8的外端安装有供气件17，且调节杆8的外侧固定有与转动组件6相对接的锥齿轮18，调节杆8的内端滑动插接有与挡板11相接触的相抵杆19，且相抵杆19的外侧套有推送弹簧20；
31.需要说明的是：在排出管4的外侧增设一个缓冲管7，当水循环冷却时，冷却水经过石墨管1时，受到石墨管1内壁高温出现蒸发现象时，此时石墨管1内气压增大，会使得气体通过缓冲管7进行减压操作，不影响正常的水冷却循环，在锥齿轮18主动转动时，会带动活塞板一9前后移动，将排出管4内的冷却水吸附进来，提高石墨管1内水流的速度，加速散热效果。
32.值得注意的是：在排出管4内气压过高，或者活塞板一9向后移动时，都会让挡板11打开，使得排出管4内的气体或者液体进入缓冲管7内，然后再通过活塞板一9的前移，使得缓冲管7内的气体或者液体能够挤压排出副管12内的密封板一15，并排出，从而能够对石墨管1内气压及液体流速的调节，提高冷却效率。
33.其中，请参阅图5-图7，图示中的供气件17包括转动安装与调节杆8外端的供气管21，调节杆8位于供气管21外侧螺纹套接有活塞板二22，且活塞板二22内滑动插接有与供气管21相固定的限位杆二23，供气管21的底部固定有进气管24，且进气管24内固定有抵环二25，进气管24内通过支架固定有支撑柱26，且支撑柱26的外侧滑动插接有于抵环二25顶部相抵的密封板二27，支撑柱26的外侧套有挤压弹簧二28，缓冲管7和供气管21外壁之间固定有连接架29，且供气管21的外端内部安装有单向件30；
34.需要说明的是：通过供气件17内的活塞板二22的往复移动，从而能够使得供气管21内产生气压，先是通过进气管24内吸入低温气体，然后挤压将低温气体通过单向件30排入支撑管2内，对反应箱内进行降温处理。
35.另外，请参阅图6，图示中的转动组件6包括固定在反应箱底部的驱动电机34，支撑管2的底部固定有限位板35，且反应箱的底端滑动套有转动齿轮36，转动齿轮36的内侧套接在支撑管2外侧，并与限位板35相贴合，驱动电机34输出端固定有与转动齿轮36相啮合的驱动齿轮37，转动齿轮36的外侧固定有锥形盘一38，且锥形盘一38的外侧固定有半圈与锥齿轮18相啮合的轮齿，支撑管2的底部固定有对接环39，且支撑管2的底端安装有对接组件40，支撑管2的顶端外侧开有多个出气孔41；
36.需要说明的是：通过驱动电机34的转动，会带动驱动齿轮37和转动齿轮36的转动，从而使得支撑管2进行转动，同时锥形盘一38能够带动锥齿轮18的转动，使得锥齿轮18主动转动，也能够使得调节杆8的转动提供动力。
37.同时，请参阅图7，图示中的对接组件40包括转动套接在对接环39上的对接帽42，对接帽42的外侧固定连通有多个与供气管21外端相连通的通气管，且对接帽42的底部转动安装有锥形盘二43，锥形盘二43的外侧固定有半圈与锥齿轮18相啮合的轮齿，且锥形盘二43上的半圈轮齿与锥形盘一38上的半圈轮次朝向相反，支撑管2的底部内侧通过支架固定有密封板四44，且对接帽42内固定有与密封板四44相抵的抵环四45，密封板四44的底部固定有滑动贯穿对接帽42和锥形盘二43的同步杆46；
38.需要说明的是：通过与对接环39转动对接的对接帽42与多个供气管21外端相对
接，从而使得供气管21内的气体能够直接充入支撑管2内，并通过支撑管2上端的出气孔41排出，对载台和加热板之间加热。
39.值得注意的是：在支撑管2转动时，会带动密封板四44转动，从而使得同步杆46转动，带动锥形盘二43转动，锥形盘一38和锥形盘二43的同步转动，从而能够带动多个锥齿轮18正反循环转动，也使得活塞板一9和活塞板二22循环移动，实现低温气体的注入跟加速水循环的冷却。
40.还需要说明的是：同步杆46可以是棱形杆，锥形盘二43内开有与棱形杆相适配的棱形槽，从而使得棱形杆转动时，能够带动锥形盘二43同步转动，而对接帽42的底部转动安装有棱形槽板，使得棱形杆的转动，会带动棱形槽板转动，而不会带动对接帽42转动，同时棱形槽板与棱形杆之间滑动配合，使得对接帽42内的气体也不会通过棱形槽板逸出。
41.对反应箱内温度降低冷却的原理：首先，人员在对一批次的碳化硅基板完成薄膜沉积后，需要对反应箱内部进行降温冷却操作，此时，人员先不进行水冷，而且是将进气管24外端对接低温气体供应设备，然后通过驱动电机34转动，带动驱动齿轮37和转动齿轮36转动，使得锥形盘一38和锥形盘二43能够对锥齿轮18进行主动转动，从而对调节杆8进行转动，使得活塞板一9和活塞板二22进行往复移动，从而能够将低温气体注入对接帽42内，并进入支撑管2通过出气孔41排出，能够对反应箱内进行预先降温处理；
42.在预先降温后，此时，人员在将一个对接管3外接供水设备，开始进行水循环冷却，冷却水进入石墨管1时，当石墨管1内温度过高时，冷却水会吸热直至蒸发，此时，石墨管1内气压会增大，会挤压缓冲管7内的挡板11，使得气体进入缓冲管7内，对内部气压进行缓冲，然后随着活塞板一9的往复移动，能够将缓冲管7内的气体通过排出副管12排出，在石墨管1内温度不足蒸发液体时，通过活塞板一9的往复移动，能够满足对冷却液的主动吸附并通过排出副管12排出，从而提高对石墨管1内冷却水的流速，也提高了冷却效果。
43.需要说明的是：石墨管1内气压大时，会主动推开挡板11，使得气体涌入进行缓冲，而气压恢复后，通过推送弹簧20和相抵杆19的作用下，会使得挡板11闭合，而在活塞板一9向后移动时，其会使得缓冲管7内气压增大，从而主动打开挡板11，使得排出管4内气体或者液体进入，向前移动推送时，则会将缓冲管7内的气体液体挤压密封板一15，使得其通过排出副管12排出。
44.另外，本方案中，需要说明的是，反应箱底部固定有支撑腿，同时，为了提高对接帽42和连接架29的稳定性，在对接帽42和连接架29的外侧均设有固定件，固定件为常见的一下加强连接强度的零件或多个零件的组合物，如焊接的加强板等，同时，为了提高使用寿命，设计对接管3和对接帽42均用耐高温材料制成。
45.实施例2
46.请参阅图5和图7，本实施方式对于实施例1进一步说明，图示中的单向件30包括固定在调节杆8外端的对接杆31，对接杆31的外端通过支架与供气管21内壁固定，且对接杆31的外侧滑动套有密封板三32，供气管21的内壁固定有与密封板三32相接触的抵环三33；
47.需要说明的是：在活塞板二22往复移动时，会通过进气管24吸入低温气体至供气管21内，然后活塞板二22的移动挤压，会使得内部的低温气体挤压密封板三32，使低温气体涌入对接帽42，并直接通过支撑管2上端的出气孔41排出，进行散热，在活塞板二22回移时，通过负压，会使得密封板三32与抵环三33之间相贴合，从而避免高温气体的逸出。
48.同时，请参阅图7，图示中的对接组件40包括转动套接在对接环39上的对接帽42，对接帽42的外侧固定连通有多个与供气管21外端相连通的通气管，且对接帽42的底部转动安装有锥形盘二43，锥形盘二43的外侧固定有半圈与锥齿轮18相啮合的轮齿，且锥形盘二43上的半圈轮齿与锥形盘一38上的半圈轮次朝向相反，支撑管2的底部内侧通过支架固定有密封板四44，且对接帽42内固定有与密封板四44相抵的抵环四45，密封板四44的底部固定有滑动贯穿对接帽42和锥形盘二43的同步杆46；
49.需要说明的是，在低温气体涌入对接帽42后，会使得对接帽42内气压正大，从而实现对密封板四44进行吹气，也使得支撑管2上移，使得支撑管2顶端的载台和加热板之间存留一定的间距，从而使得出气孔41能够直接对两者之间进行吹冷气，与现有的载台和加热板相贴合的冷却方式相比，该方法能够将载台和加热板之间预留间距，使得散热和冷却效果更佳。
50.实施例3
51.请参阅图3-图5，本实施方式对于其它实施例进一步说明，图示中的支撑管2的外侧固定有风轮47。
52.需要说明的是：在支撑管2转动的同时，会使得风轮47同步转动，从而使得风轮47能够对反应箱内部的气流进行扰动，使得冷却效果佳。
53.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。