專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體外延設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有升降功能以及雙重旋轉(zhuǎn)功能的基座設(shè)計(jì)，該基座可以在機(jī)械手的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)整體的上升和下降；基座的大盤(pán)在機(jī)械傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)下進(jìn)行公轉(zhuǎn)；基座的小盤(pán)下部設(shè)計(jì)有的旋轉(zhuǎn)扇葉，氣體流過(guò)時(shí)推動(dòng)扇葉旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)小盤(pán)的自轉(zhuǎn)。本發(fā)明所涉及的基座設(shè)計(jì)用于半導(dǎo)體材料外延設(shè)備時(shí)，可以提高氣態(tài)源的利用率，同時(shí)可以改善外延層的均勻性。
背景技術(shù)：
與硅、鍺、砷化鎵等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料相比，以III族(主要指Al、Ga和In元素)氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體材料屬于直接帶隙半導(dǎo)體材料，具有高的禁帶寬度，非常適合制作短波長(zhǎng)的光電器件；其優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)性能以及高溫下穩(wěn)定的特性，也非常適用于制作高頻、大功率電子器件，因此對(duì)III- V族半導(dǎo)體器件的研究也是目前半導(dǎo)體領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。目前商業(yè)化的III - V族半導(dǎo)體外延系統(tǒng)主要包括氫化物氣相外延(HVPE)系統(tǒng)、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的基本原理是利用載氣(氮?dú)?、氫氣、惰性氣體或者其中幾者的混合氣體)，將III-V族半導(dǎo)體生長(zhǎng)所需要的III族以及V族源氣體均勻混合并運(yùn)至基座表面，反應(yīng)氣體流經(jīng)基座表面時(shí)會(huì)形成滯留層，參與反應(yīng)的氣體在該滯留層內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散并吸附于襯底表面，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的副產(chǎn)物從襯底表面脫附，通過(guò)擴(kuò)散作用再進(jìn)入主氣流并被帶離反應(yīng)腔，通過(guò)控制反應(yīng)腔內(nèi)的壓強(qiáng)、溫度以及各種氣體的流量，最終獲得高質(zhì)量的外延層。半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念始終向著多片式、大尺寸4英寸)發(fā)展，以提高產(chǎn)能、降低成本，目前商業(yè)化的MOCVD設(shè)備單次可生長(zhǎng)的襯底數(shù)已經(jīng)突破50片。在半導(dǎo)體外延系統(tǒng)反應(yīng)腔內(nèi)，基座整體都是圍繞對(duì)稱(chēng)軸旋轉(zhuǎn)的(公轉(zhuǎn))，比如Thomas Swan公司的近耦合噴淋頭(Close Coupled Showerhead)結(jié)構(gòu)MOCVD的反應(yīng)腔，在這種反應(yīng)腔內(nèi)，薄膜的沉積均勻性更多地依賴(lài)于噴淋頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而不是旋轉(zhuǎn)，所以此類(lèi)結(jié)構(gòu)的MOCVD只需要基座整體以較低的轉(zhuǎn)速進(jìn)行公轉(zhuǎn)；而對(duì)于某些半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的反應(yīng)腔，除了基座自身的公轉(zhuǎn)之外， 襯底也需要圍繞自身的中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))，比如AXITR0N公司的水平式行星式MOCVD反應(yīng)腔，采用了源氣體徑向流動(dòng)、基座公轉(zhuǎn)以及襯底自轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，獲得了良好的外延均勻性。 總的來(lái)說(shuō)，在半導(dǎo)體外延系統(tǒng)中，基座公轉(zhuǎn)與襯底自轉(zhuǎn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)，有助于氣態(tài)源在襯底表面的擴(kuò)散，同時(shí)也有利于提高外延層的均勻性以及氣態(tài)源的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述背景技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種具有雙重旋轉(zhuǎn)和升降功能的基座設(shè)計(jì)，本發(fā)明利用機(jī)械傳動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)基座的公轉(zhuǎn)、氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式實(shí)現(xiàn)襯底的自轉(zhuǎn)，并結(jié)合機(jī)械手實(shí)現(xiàn)基座整體的升降。本發(fā)明所涉及的基座整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，可以應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，比如氫化物氣相外延(HVPE)系統(tǒng)以及金屬有機(jī)物氣相沉積(MOCVD)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座，具有雙重旋轉(zhuǎn)和升降功能的基座，包含有大盤(pán)、小盤(pán)，大盤(pán)內(nèi)部設(shè)有輻射狀的內(nèi)部氣路通道，大盤(pán)上設(shè)有 3個(gè)以上小盤(pán)，小盤(pán)的下部設(shè)有扇葉，大盤(pán)的內(nèi)部氣路通道連通小盤(pán)，大盤(pán)中心連接支撐桿， 支撐桿內(nèi)設(shè)有內(nèi)部氣道，支撐桿的內(nèi)部氣道連通大盤(pán)的內(nèi)部氣路通道，支撐桿中部設(shè)有金屬法蘭，金屬法蘭的中心設(shè)有磁流體組件，磁流體組件包含磁流體軸承和磁流體磁鐵，磁流體組件內(nèi)部設(shè)有A套管，A套管的內(nèi)部設(shè)有中空的支撐桿，支撐桿上位于金屬法蘭之下設(shè)有一從動(dòng)輪，從動(dòng)輪一側(cè)等高的位置設(shè)有主動(dòng)輪，主動(dòng)輪安裝在伺服電機(jī)的頂端，支撐桿的尾端設(shè)有進(jìn)氣組件，進(jìn)氣組件由軸承組件、B套管和氣體入口組成，軸承組件包括軸承和軸承固定件，軸承固定件與支撐桿固定在一起，軸承的外部設(shè)有機(jī)械手支架，進(jìn)氣組件連接機(jī)械手支架。進(jìn)一步，上述大盤(pán)內(nèi)設(shè)有三個(gè)以上凹槽，每個(gè)凹槽內(nèi)設(shè)有小盤(pán)，小盤(pán)的上部承載著襯底，襯底的表面與大盤(pán)的表面在同一平面，小盤(pán)的下部設(shè)有扇葉，小盤(pán)的下端與凹槽底部的支撐點(diǎn)抵觸；支撐桿的下部設(shè)有軸承固定件，軸承固定件與支撐桿固定在一起，軸承固定件的上下兩端突出，軸承固定件外設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸承，機(jī)械手支架上開(kāi)有一孔，機(jī)械手支架的孔內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸承，支撐桿插入大盤(pán)下部的凹槽中以承載大盤(pán)；大盤(pán)為圓形結(jié)構(gòu)，支撐桿與A 套管之間設(shè)有橡膠圈，A套管的下部設(shè)有一從動(dòng)輪，金屬法蘭邊緣與從動(dòng)輪等高的位置設(shè)有主動(dòng)輪，伺服電機(jī)通過(guò)電機(jī)支架固定在金屬法蘭上，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間通過(guò)履帶連接。A 套管的內(nèi)部設(shè)有中空的支撐桿，支撐桿與A套管之間設(shè)有橡膠圈，金屬法蘭、磁流體軸承、A 套管和支撐桿呈軸對(duì)稱(chēng)且是同軸的；磁流體組件包括組件外殼和內(nèi)部的磁流體軸承、磁流體磁鐵，進(jìn)氣組件與機(jī)械手支架之間通過(guò)螺栓固定在一起；小盤(pán)側(cè)壁設(shè)有氣路出口，氣路出口設(shè)于大盤(pán)內(nèi)，氣路出口連通內(nèi)部氣路通道。在半導(dǎo)體外延系統(tǒng)，特別是對(duì)于多片式、大尺寸的半導(dǎo)體外延系統(tǒng)，外延層的均勻性是最為關(guān)鍵的因素，此外考慮到提高氣態(tài)源的利用率以及獲得較寬的工藝窗口，基座公轉(zhuǎn)與襯底自轉(zhuǎn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)是非常必要的。對(duì)于某些設(shè)備(比如氫化物氣相外延系統(tǒng))，在整個(gè)工藝過(guò)程中，基座可能需要進(jìn)行一定的移動(dòng)，現(xiàn)有的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)相結(jié)合的基座中，無(wú)法增加升降機(jī)制，即自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)與升降三種功能的不容易結(jié)合在一起。本發(fā)明的機(jī)械式公轉(zhuǎn)和氣動(dòng)式自轉(zhuǎn)相結(jié)合的可升降基座設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的相結(jié)合設(shè)計(jì)可以節(jié)約反應(yīng)的原料、提高薄膜的均勻性；基座的升降功能可以使反應(yīng)腔的設(shè)計(jì)更為靈活，比如它可以調(diào)節(jié)噴淋頭與襯底之間區(qū)域(即氣體混合區(qū))的距離，從而達(dá)到改善工藝的目的；基座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，大盤(pán)的公轉(zhuǎn)、小盤(pán)的自轉(zhuǎn)以及基座的升降，三者相互獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾。自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的相結(jié)合設(shè)計(jì)可以節(jié)約反應(yīng)的原料、提高薄膜的均勻性；基座的升降功能可以使反應(yīng)腔的設(shè)計(jì)更為靈活，比如它可以調(diào)節(jié)噴淋頭與襯底之間區(qū)域(即氣體混合區(qū))的距離，從而達(dá)到改善工藝的目的；基座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，大盤(pán)的公轉(zhuǎn)、 小盤(pán)的自轉(zhuǎn)以及基座的升降，三者相互獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾，在基座系統(tǒng)中，小盤(pán)自轉(zhuǎn)、大盤(pán)公轉(zhuǎn)與升降功能三者的結(jié)合，且三者之間相互獨(dú)立、互不影響。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的立體示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的剖面圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例一基座小盤(pán)和大盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例二基座小盤(pán)和大盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例二的剖面圖。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目的、功能，解析本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神，藉由以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的詳述得到進(jìn)一步的了解。本發(fā)明附圖標(biāo)記說(shuō)明如下小盤(pán)1、大盤(pán)2、氣路出口 3、支撐桿4、內(nèi)部氣道41、金屬法蘭5、橡膠圈6、電機(jī)支架7、伺服電機(jī)8、主動(dòng)輪9、從動(dòng)輪10、機(jī)械手支架11、A套管12、 軸承固定件13、螺栓14、軸承組件15、氣體入口 16、B套管17、磁流體軸承18、磁流體磁鐵 19、旋轉(zhuǎn)軸承20、扇葉21、支撐點(diǎn)22、內(nèi)部氣路通道23、磁流體組件M。實(shí)施例一
附圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中所涉及基座系統(tǒng)的立體示意圖(整體圖)，結(jié)合基座系統(tǒng)剖面圖(附圖2)來(lái)進(jìn)行表述。本發(fā)明的具有雙重旋轉(zhuǎn)和升降功能的基座，包括了大盤(pán)2、小盤(pán) 1、支撐桿4、中空A套管12、橡膠圈6、金屬法蘭5、磁流體密封件、伺服電機(jī)8、主動(dòng)輪9、從動(dòng)輪10、軸承、軸承固定件13、螺栓14以及機(jī)械手支架11?；拇蟊P(pán)2圍繞系統(tǒng)的中心軸進(jìn)行公轉(zhuǎn)，由伺服電機(jī)8、主動(dòng)輪9和從動(dòng)輪10構(gòu)成的傳動(dòng)裝置作為公轉(zhuǎn)的動(dòng)力來(lái)源；基座的小盤(pán)1圍繞自身的中心軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)的動(dòng)力來(lái)源于氣體流過(guò)小盤(pán)1下部扇葉21所形成的推動(dòng)力；基座整體可以進(jìn)行垂直的上升與下降，升降的動(dòng)力來(lái)源于一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。處于反應(yīng)腔底部的金屬法蘭5中心設(shè)有磁流體軸承18，所謂的磁流體軸承18是指內(nèi)部用液態(tài)磁性材料進(jìn)行密封、有外加磁場(chǎng)的滑動(dòng)軸承，磁流體軸承18的內(nèi)部設(shè)有A套管12，不論A套管12是靜止?fàn)顟B(tài)還是轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，磁流體軸承18的磁鐵與A套管12銜接處的空隙中始終充滿(mǎn)了液態(tài)磁性材料，保證系統(tǒng)的密閉性。A套管12的內(nèi)部設(shè)有中空的支撐桿4，支撐桿4與A套管12之間通過(guò)兩個(gè)橡膠圈6進(jìn)行密封，需要注意的是，此處所涉及的金屬法蘭5、磁流體軸承18、A套管12和支撐桿4都呈軸對(duì)稱(chēng)且是同軸的。支撐桿4的上部延伸至反應(yīng)腔內(nèi)，其頂端插入大盤(pán)2下部的孔洞中以承載整個(gè)基座，基座的大盤(pán)2為圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有輻射狀的內(nèi)部氣路通道23，大盤(pán)2上放置一定數(shù)量的小盤(pán)1 (數(shù)量大于等于 3)，小盤(pán)1的下部設(shè)計(jì)有扇葉21，這些小盤(pán)1用來(lái)承載襯底并進(jìn)行自轉(zhuǎn)；支撐桿4向下延伸至金屬法蘭5的外部，支撐桿4延伸出金屬法蘭5的部分固定有一從動(dòng)輪10，在從動(dòng)輪10 一側(cè)等高的位置設(shè)有主動(dòng)輪9，主動(dòng)輪9安裝在伺服電機(jī)8的頂端并由伺服電機(jī)8提供轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力；靠近支撐桿4尾端的位置設(shè)有磁流體組件M，磁流體組件M包括軸承和軸承固定件13，其中軸承固定件13與支撐桿4固定在一起，軸承處在軸承固定件13中部的凹槽內(nèi)并可以圍繞中心軸自由旋轉(zhuǎn)，軸承固定件13上下突出的部分鎖緊軸承使其固定在某一高度，軸承的外部設(shè)有機(jī)械手支架11，機(jī)械手支架11扣緊軸承，當(dāng)機(jī)械手上下運(yùn)動(dòng)時(shí)可以帶動(dòng)機(jī)械手支架11、軸承組件15、支撐桿4和基座一起運(yùn)動(dòng)。支撐桿4的底端插入金屬B套管17中，兩者之間通過(guò)橡膠圈6進(jìn)行密封，金屬B套管17的外部設(shè)有磁流體軸承18，磁流體的下部設(shè)有一氣體入口 16，氣體(氮?dú)?、氫氣、惰性氣體或者三者的混合氣體)從此氣體入口 16進(jìn)入后，順著支撐桿4內(nèi)部中空的內(nèi)部氣道41進(jìn)入基座大盤(pán)2內(nèi)部的輻射狀內(nèi)部氣
5路通道23，最終推動(dòng)小盤(pán)1及其承載的襯底進(jìn)行自轉(zhuǎn)。在基座系統(tǒng)中，金屬法蘭5處于反應(yīng)腔底部，通過(guò)橡膠圈6與反應(yīng)腔連接在一起并保證反應(yīng)腔的密封性，在金屬法蘭5的中心設(shè)有由磁流體軸承18和磁流體磁鐵19構(gòu)成的磁流體組件對(duì)，磁流體組件M內(nèi)部設(shè)有A套管12，在磁場(chǎng)的作用下，磁流體磁鐵19與A套管12銜接處的空隙中始終充滿(mǎn)了液態(tài)磁性材料，不論A套管12是旋轉(zhuǎn)狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)都可以保證系統(tǒng)的密閉性。A套管12的內(nèi)部設(shè)有中空的支撐桿4，支撐桿4與A套管12之間通過(guò)兩個(gè)橡膠圈6進(jìn)行密封，A套管12的下部固定了一個(gè)從動(dòng)輪10，在金屬法蘭5邊緣與從動(dòng)輪10等高的位置設(shè)有主動(dòng)輪9，主動(dòng)輪9是安裝在伺服電機(jī)8的頂端，電機(jī)支架7將伺服電機(jī)8固定在金屬法蘭5上，由伺服電機(jī)8提供旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，主動(dòng)輪9和從動(dòng)輪10之間通過(guò)履帶傳送動(dòng)力，在從動(dòng)輪10的帶動(dòng)下A套管12、支撐桿4以及大盤(pán)2 —起旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)大盤(pán)2的公轉(zhuǎn)，大盤(pán)2公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速可以由伺服電機(jī)8精確控制。附圖3是基座系統(tǒng)中小盤(pán)與大盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖，支撐桿4插入大盤(pán)2下部的凹槽中以承載大盤(pán)2，支撐桿4的內(nèi)部氣道41與大盤(pán)2內(nèi)部輻射狀的內(nèi)部氣路通道23銜接在一起，在大盤(pán)2內(nèi)至少設(shè)有三個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽內(nèi)放置有小盤(pán)1，小盤(pán)1的上部承載著襯底，襯底的表面與大盤(pán)2的表面在同一平面，小盤(pán)1的下部設(shè)有扇葉21，小盤(pán)1的下端與凹槽底部的支撐點(diǎn)22接觸，小盤(pán)1的重量都由支撐點(diǎn)22承載，需要注意的是，在本實(shí)施例中支撐點(diǎn) 22為半圓球，也可以是尖頂狀或其它頂部面積很小的形狀。為了實(shí)現(xiàn)襯底的自轉(zhuǎn)，一路氣體 (氮?dú)?、氫氣、惰性氣體或者三者的混合氣體)從基座下部的氣體入口 16被引入，氣體通過(guò)支撐桿4的內(nèi)部氣道41進(jìn)入大盤(pán)內(nèi)部的輻射狀內(nèi)部氣路通道23，隨后注入大盤(pán)2內(nèi)部的凹槽中，最終氣體從氣路出口 3溢出，氣體在流過(guò)小盤(pán)1底部扇葉21時(shí)產(chǎn)生的推動(dòng)力帶動(dòng)了小盤(pán)1及其上部的襯底進(jìn)行自轉(zhuǎn)，相應(yīng)的，氣體的流量由系統(tǒng)外部的質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行控制，通過(guò)調(diào)節(jié)氣體的流量得到不同的自轉(zhuǎn)速度。支撐桿4接近下部的部位設(shè)有垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手支架11，具體的來(lái)說(shuō)，支撐桿4的下部設(shè)有軸承固定件13，它是與支撐桿4固定在一起的，軸承固定件13的上下兩端突出，將旋轉(zhuǎn)軸承20鎖死在中心位置，機(jī)械手支架11上開(kāi)有一孔，旋轉(zhuǎn)軸承20置于孔的內(nèi)部，擰緊螺絲將機(jī)械手支架11與其內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)軸承20固定在一起。機(jī)械手支架11在機(jī)械手的帶動(dòng)下進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，它帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸承20、軸承固定件13、支撐桿4、大盤(pán)2和小盤(pán)1同時(shí)進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了基座系統(tǒng)的升降。支撐桿4的尾端設(shè)有進(jìn)氣組件，由磁流體組件M (包括組件外殼和內(nèi)部的磁流體軸承18、磁流體磁鐵19)、B套管17和氣體入口 16組成，整個(gè)進(jìn)氣組件與機(jī)械手支架11之間通過(guò)螺栓14固定在一起。需要注意的是，在大盤(pán)2的公轉(zhuǎn)時(shí)，支撐桿4、A套管12、B套管17均在轉(zhuǎn)動(dòng)，磁流體密封件保證了相對(duì)旋轉(zhuǎn)的部件(比如B套管17和磁流體組件之間的氣密性，氣體入口 16處引入的氣體繼續(xù)按照預(yù)定的氣路進(jìn)行流動(dòng)，小盤(pán)1仍然可以穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動(dòng)，因此小盤(pán)1的自轉(zhuǎn)和大盤(pán)2的公轉(zhuǎn)是相互獨(dú)立、互不影響的；當(dāng)機(jī)械手支架11垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，支撐桿4、大盤(pán)2、小盤(pán)1和磁流體組件M在其帶動(dòng)下同時(shí)進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)，雖然此時(shí)支撐桿4與A套管12、B套管17之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但是兩者之間的橡膠圈起著可靠的密封作用，從氣體入口 16處引入的氣體仍然按照預(yù)定的氣路進(jìn)行流動(dòng)并推動(dòng)小盤(pán)1進(jìn)行自轉(zhuǎn)，因此機(jī)械手的垂直運(yùn)動(dòng)不影響小盤(pán)1的自轉(zhuǎn)。實(shí)施例二 圖4是實(shí)施例二所涉及的一種新的小盤(pán)和大盤(pán)結(jié)構(gòu)，結(jié)合實(shí)施例二的剖面圖(圖5)的表達(dá)，得到另一種可靠的小盤(pán)自轉(zhuǎn)機(jī)制。參見(jiàn)附圖5，具有雙重旋轉(zhuǎn)和升降功能的基座包含有大盤(pán)2、小盤(pán)1，在實(shí)施例二小盤(pán)100為一個(gè)上部為圓片、下部為帶有扇葉的直桿，大盤(pán)2內(nèi)部設(shè)有輻射狀的內(nèi)部氣路通道 23，大盤(pán)2上周緣設(shè)有3個(gè)以上小盤(pán)100，小盤(pán)100的下部設(shè)計(jì)有扇葉21，大盤(pán)2的內(nèi)部氣路通道23連通小盤(pán)100，大盤(pán)2中心連接支撐桿4，支撐桿4插入大盤(pán)2下部的凹槽中以承載大盤(pán)2，支撐桿4內(nèi)的內(nèi)部氣道41連通大盤(pán)2內(nèi)部輻射狀的內(nèi)部氣路通道23，支撐桿4中部設(shè)有金屬法蘭5，金屬法蘭5中心設(shè)有磁流體軸承18，磁流體軸承18的內(nèi)部設(shè)有A套管12， A套管12的內(nèi)部設(shè)有中空的支撐桿4，支撐桿4與A套管12之間通過(guò)兩個(gè)橡膠圈6進(jìn)行密封，金屬法蘭5、磁流體軸承18、A套管12和支撐桿4都呈軸對(duì)稱(chēng)且是同軸的。支撐桿4向下延伸至金屬法蘭5的外部，支撐桿4延伸出金屬法蘭5的部分固定有一從動(dòng)輪10，從動(dòng)輪 10 一側(cè)等高的位置設(shè)有主動(dòng)輪9，主動(dòng)輪9安裝在伺服電機(jī)8的頂端，靠近支撐桿4尾端的位置設(shè)有軸承組件15，軸承組件15包括軸承和軸承固定件13，其中軸承固定件13與支撐桿4固定在一起，軸承處在軸承固定件13中部的凹槽內(nèi)并可以圍繞中心軸自由旋轉(zhuǎn)，軸承固定件13上下突出的部分鎖緊軸承使其固定在某一高度，軸承的外部設(shè)有機(jī)械手支架11， 機(jī)械手支架11扣緊軸承，金屬法蘭5處于反應(yīng)腔底部，通過(guò)橡膠圈6與反應(yīng)腔連接在一起并保證反應(yīng)腔的密封性，支撐桿4的尾端設(shè)有進(jìn)氣組件，由軸承組件15 (包括組件外殼和內(nèi)部的磁流體軸承18、磁流體磁鐵19)、B套管17和氣體入口 16組成，整個(gè)進(jìn)氣組件與機(jī)械手支架11之間通過(guò)螺栓14固定在一起。在金屬法蘭5的中心設(shè)有由磁流體軸承18和磁流體磁鐵19構(gòu)成的磁流體組件對(duì)，磁流體組件M內(nèi)部設(shè)有A套管12，A套管12的內(nèi)部設(shè)有中空的支撐桿4，支撐桿4與 A套管12之間通過(guò)兩個(gè)橡膠圈6進(jìn)行密封，A套管12的下部固定了一個(gè)從動(dòng)輪10，在金屬法蘭5邊緣與從動(dòng)輪10等高的位置設(shè)有主動(dòng)輪9，主動(dòng)輪9是安裝在伺服電機(jī)8的頂端， 電機(jī)支架7將伺服電機(jī)8固定在金屬法蘭5上，主動(dòng)輪9和從動(dòng)輪10之間通過(guò)履帶傳送動(dòng)力。支撐桿4的底端插入另一個(gè)金屬B套管17中，兩者之間通過(guò)橡膠圈6進(jìn)行密封，金屬 B套管17的外部設(shè)有另一磁流體軸承18，另一磁流體軸承18的下部設(shè)有一氣體入口 16。大盤(pán)2內(nèi)至少設(shè)有三個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽內(nèi)放置有小盤(pán)100，小盤(pán)100的上部承載著襯底，襯底的表面與大盤(pán)2的表面在同一平面，小盤(pán)100的下部設(shè)有扇葉21，小盤(pán)100的下端與凹槽底部的支撐點(diǎn)22接觸，小盤(pán)100的重量都由支撐點(diǎn)22承載。支撐桿4的下部設(shè)有軸承固定件13，它是與支撐桿4固定在一起的，軸承固定件13的上下兩端突出，將旋轉(zhuǎn)軸承20鎖死在中心位置，機(jī)械手支架11上開(kāi)有一孔，旋轉(zhuǎn)軸承20置于孔的內(nèi)部，擰緊螺絲將機(jī)械手支架U與其內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)軸承20固定在一起。實(shí)施例二的公轉(zhuǎn)機(jī)制、升降機(jī)制與實(shí)施例一是一樣的，區(qū)別在于小盤(pán)100的自轉(zhuǎn)機(jī)制，在實(shí)施例二小盤(pán)100為一個(gè)上部為圓片、下部為帶有扇葉的直桿，當(dāng)氣體從大盤(pán)內(nèi)部的輻射狀內(nèi)部氣路通道23進(jìn)入放置小盤(pán)100的凹槽中后，會(huì)將小盤(pán)100頂起并從小盤(pán)100 與大盤(pán)2之間的縫隙溢出，氣體流動(dòng)時(shí)對(duì)扇葉的推動(dòng)力即為小盤(pán)100自轉(zhuǎn)的動(dòng)力來(lái)源。在這種設(shè)計(jì)中，氣體帶動(dòng)小盤(pán)100自轉(zhuǎn)，并從小盤(pán)的邊緣溢出進(jìn)入反應(yīng)腔內(nèi)的主氣流，最終在泵的作用下被帶離反應(yīng)區(qū)。在此實(shí)施例中，小盤(pán)100邊緣的溢出氣體可以保證小盤(pán)100與大盤(pán)2接觸區(qū)域的清潔，防止小盤(pán)100與大盤(pán)2之間出現(xiàn)不希望的沉積而減弱甚至阻止自轉(zhuǎn)。上述的兩個(gè)實(shí)施例中，支撐桿4的材質(zhì)為石英，也可以是陶瓷或者耐高溫的金屬
材料；小盤(pán)100和大盤(pán)2的材質(zhì)為石墨，也可以是碳化硅(SiC)或者鍍了一層碳化硅的石墨。以上所述的實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其描述較為具體和詳細(xì)， 其目的在于使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，因此不能僅以此來(lái)限定本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，即凡依據(jù)本發(fā)明所揭示的精神所作的變化，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專(zhuān)利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座，具有雙重旋轉(zhuǎn)和升降功能的基座，包含有大盤(pán) (2)、小盤(pán)(1)，其特征在于所述大盤(pán)(2)內(nèi)部設(shè)有輻射狀的內(nèi)部氣路通道(23)，所述大盤(pán) (2)上設(shè)有3個(gè)以上小盤(pán)(1)，所述小盤(pán)(1)的下部設(shè)有扇葉(21)，所述大盤(pán)(2)的內(nèi)部氣路通道(23)連通小盤(pán)(1)，所述大盤(pán)(2)中心連接支撐桿(4)，所述支撐桿(4)內(nèi)設(shè)有內(nèi)部氣道(41)，所述支撐桿(4)的內(nèi)部氣道(41)連通大盤(pán)(2)的內(nèi)部氣路通道(23)，所述支撐桿(4)中部設(shè)有金屬法蘭(5)，所述金屬法蘭(5)的中心設(shè)有磁流體組件(24)，所述磁流體組件(24)包含磁流體軸承(18)和磁流體磁鐵(19)，所述磁流體組件(24)內(nèi)部設(shè)有A套管(12)，所述A套管(12)的內(nèi)部設(shè)有中空的支撐桿(4)，所述支撐桿(4)上位于金屬法蘭 (5)之下設(shè)有一從動(dòng)輪(10)，所述從動(dòng)輪(10)—側(cè)等高的位置設(shè)有主動(dòng)輪(9)，所述主動(dòng)輪 (9)安裝在伺服電機(jī)(8)的頂端，所述支撐桿(4)的尾端設(shè)有進(jìn)氣組件，所述進(jìn)氣組件由軸承組件(15)、B套管(17)和氣體入口(16)組成，所述軸承組件(15)包括軸承和軸承固定件(13)，所述軸承固定件(13)與支撐桿(4)固定在一起，所述軸承的外部設(shè)有機(jī)械手支架(11)，所述進(jìn)氣組件連接機(jī)械手支架(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座，其特征在于所述大盤(pán)(2) 內(nèi)設(shè)有三個(gè)以上凹槽，每個(gè)凹槽內(nèi)設(shè)有小盤(pán)(1)，所述小盤(pán)(1)的上部承載著襯底，襯底的表面與大盤(pán)(2)的表面在同一平面，所述小盤(pán)(1)的下部設(shè)有扇葉(21)，所述小盤(pán)(1)的下端與凹槽底部的支撐點(diǎn)(22)抵觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座，其特征在于所述支撐桿 (4)的下部設(shè)有軸承固定件(13)，軸承固定件(13)與支撐桿(4)固定在一起，軸承固定件 (13)的上下兩端突出，軸承固定件(13)外設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸承(20)，機(jī)械手支架(11)上開(kāi)有一孔，機(jī)械手支架(11)的孔內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸承(20)，支撐桿(4)插入大盤(pán)(2)下部的凹槽中以承載大盤(pán)(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座，其特征在于所述大盤(pán)(2) 為圓形結(jié)構(gòu)，支撐桿(4)與A套管(12)之間設(shè)有橡膠圈(6)，A套管(12)的下部設(shè)有一從動(dòng)輪(10)，金屬法蘭(5)邊緣與從動(dòng)輪(10)等高的位置設(shè)有主動(dòng)輪(9)，伺服電機(jī)(8)通過(guò)電機(jī)支架(7 )固定在金屬法蘭(5 )上，主動(dòng)輪(9 )和從動(dòng)輪(10 )之間通過(guò)履帶連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座，其特征在于所述A套管(12)的內(nèi)部設(shè)有中空的支撐桿(4)，支撐桿(4)與A套管(12)之間設(shè)有橡膠圈(6)，金屬法蘭(5)、磁流體軸承(18)、A套管(12)和支撐桿(4)呈軸對(duì)稱(chēng)且是同軸的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座，其特征在于所述磁流體組件(24)包括組件外殼和內(nèi)部的磁流體軸承(18)、磁流體磁鐵(19)，所述進(jìn)氣組件與機(jī)械手支架(11)之間通過(guò)螺栓(14)固定在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座，其特征在于所述小盤(pán) (1)側(cè)壁設(shè)有氣路出口( 3)，氣路出口( 3)設(shè)于大盤(pán)(2)內(nèi)，氣路出口( 3)連通內(nèi)部氣路通道 (23)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于半導(dǎo)體外延系統(tǒng)的基座，機(jī)械傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)基座的公轉(zhuǎn)、氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式實(shí)現(xiàn)襯底的自轉(zhuǎn)，并結(jié)合機(jī)械手實(shí)現(xiàn)基座整體的升降。本發(fā)明包含有大盤(pán)、小盤(pán)，大盤(pán)內(nèi)部設(shè)有輻射狀的內(nèi)部氣路通道，大盤(pán)的內(nèi)部氣路通道連通小盤(pán)，支撐桿內(nèi)的內(nèi)部氣道連通大盤(pán)內(nèi)部輻射狀的內(nèi)部氣路通道，支撐桿中部設(shè)有金屬法蘭，金屬法蘭的中心設(shè)有磁流體組件，撐桿延伸出金屬法蘭的部分固定有一從動(dòng)輪，從動(dòng)輪一側(cè)等高的位置設(shè)有主動(dòng)輪，靠近支撐桿尾端的位置設(shè)有軸承組件，支撐桿的尾端設(shè)有進(jìn)氣組件，進(jìn)氣組件由軸承組件、B套管和氣體入口組成。本發(fā)明的設(shè)計(jì)可以節(jié)約反應(yīng)的原料、提高薄膜的均勻性；基座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠。
文檔編號(hào)H01L21/205GK102347258SQ20111027697
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者劉鵬, 孫永健, 張俊業(yè), 張國(guó)義, 李 燮, 袁志鵬, 趙紅軍, 陸羽 申請(qǐng)人:東莞市中鎵半導(dǎo)體科技有限公司