專利名稱：金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，特別是涉及金屬有機物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)設(shè)備中的襯底基座旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。
背景技術(shù)：
“金屬有機物化學(xué)氣相淀積”是Metal-Organic Chemical VaporDeposition的簡稱，中文譯為“金屬有機物化學(xué)氣相沉積”。該設(shè)備還有另一名稱為MOVPE，是Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy的簡稱，中文譯為“金屬有機物氣相外延”。以上兩者是同一實物，特此說明。
金屬有機物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)自二十世紀(jì)六十年代首先提出以來，經(jīng)過七十至八十年代的發(fā)展，九十年代已經(jīng)成為砷化鎵、磷化銦等光電子材料制備的核心生長技術(shù)，目前已經(jīng)在砷化鎵、磷化銦等光電子材料和器件生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。同時金屬有機物化學(xué)氣相淀積是制備氮化鎵發(fā)光二極管和激光二極管外延片的主流方法，從生長的氮化鎵外延片和器件的性能以及生產(chǎn)成本等主要指標(biāo)來看，還沒有其它方法能與之相比。
用金屬有機物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)設(shè)備制造半導(dǎo)體材料和器件，為了得到材料生長均勻，襯底旋轉(zhuǎn)是不可少的。隨著金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室不斷擴大，每次可放置多片(大于2片)襯底同時生長，這樣可以提高產(chǎn)量。然而對于多片反應(yīng)室的金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備，“提高外延片均勻性”和“節(jié)省原料”往往是一對矛盾，兩者難以兼顧。如果襯底同時具有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)功能，有利于提高襯底的均勻性和一致性，并且減少原料浪費。國際上有Veeco、Thomas Swan和Aixtron公司生產(chǎn)金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備，下面分別介紹這些設(shè)備的設(shè)計思想。
Veeco公司制造的具有立式渦輪旋轉(zhuǎn)盤反應(yīng)室的金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備。這種反應(yīng)室的襯底托盤只有公轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為每分鐘700轉(zhuǎn)至1400轉(zhuǎn)。原料氣體從上往下，通過渦輪旋轉(zhuǎn)盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的真空吸力送到襯底，然后在襯底表面由于離心力作用被高速飛甩出去。這種反應(yīng)室生長的外延片均勻，但浪費原料。對于金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備，原料是比較昂貴的，而這種反應(yīng)室所達(dá)到的外延材料的均勻性是以大量原料的耗費為代價的。
Thomas Swan制造的具有立式噴淋頭反應(yīng)室的金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備。這種反應(yīng)室襯底托盤只有公轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)以下。原料氣體從具有密集的噴射管的噴淋頭到達(dá)襯底。這樣的反應(yīng)室生長的外延片均勻性依賴于噴淋頭中噴射管的均勻性，而制造均勻噴射管的噴淋頭是很困難的。因此這種反應(yīng)室生長的材料的均勻性稍差，而且噴淋頭的毛細(xì)孔非常細(xì)小，容易堵塞且不易清洗。
Aixtron公司制造的水平行星式氣墊旋轉(zhuǎn)反應(yīng)室的金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備。這種反應(yīng)室的襯底托盤有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。其中公轉(zhuǎn)由電機帶動，自轉(zhuǎn)由氣墊懸浮帶動。公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)以下，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為每分鐘200轉(zhuǎn)以下。這種反應(yīng)室的外延片較均勻且節(jié)省原料，但氣墊旋轉(zhuǎn)很難保證各自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的一致性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種純機械式公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)方式——用電動機帶動襯底公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)方式比較適合于多片型金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、支撐架、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁內(nèi)部底面上固設(shè)有支撐架，支撐架為盒狀；反應(yīng)室外壁和支撐架共一中心軸線，反應(yīng)室外壁底面和支撐架頂面上，在中心軸線位置各有一孔；在反應(yīng)室外壁和支撐架的中心軸線上豎直設(shè)一主軸，主軸為中空管狀，主軸上部伸出支撐架的頂面中心孔，其側(cè)面和支撐架頂面動接觸，主軸下端與反應(yīng)室外壁內(nèi)底面動接觸，主軸由反應(yīng)室外壁和支撐架定位；主軸底端外周圓固設(shè)有齒輪，主軸上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與反應(yīng)室外壁、支撐架共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通過主軸內(nèi)腔由反應(yīng)室外壁底面上的孔中伸出；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少3個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過石英支架，其下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，水平設(shè)置的行星輪位于圓盤狀平臺下方；一太陽輪設(shè)于支撐架與圓盤狀平臺之間，太陽輪的中心孔套于主軸的外周圓，與主軸動連接；太陽輪為外齒結(jié)構(gòu)，其上部與行星輪相嚙合，下端面固接于支撐架的頂面；主軸一側(cè)，于支撐架上豎直設(shè)有公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁底面，固接于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心，上端伸出支撐架的頂面，由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，在公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁底面相接部設(shè)有磁流體軸承，以確保密封性；在反應(yīng)室外壁底面內(nèi)側(cè)處，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有齒輪，該齒輪與主軸底端齒輪相嚙合，公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接。
一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、支撐架、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁內(nèi)部底面上固設(shè)有支撐架，支撐架為盒狀；反應(yīng)室外壁和支撐架共一中心軸線，反應(yīng)室外壁底面和支撐架頂面上，在中心軸線位置各有一孔；在反應(yīng)室外壁和支撐架的中心軸線上豎直設(shè)一主軸，主軸為中空管狀，主軸上部伸出支撐架的頂面中心孔，其側(cè)面和支撐架頂面動接觸，主軸下端與反應(yīng)室外壁內(nèi)底面動接觸，主軸由反應(yīng)室外壁和支撐架定位；主軸底端外周圓固設(shè)有齒輪，主軸上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與反應(yīng)室外壁、支撐架共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通過主軸內(nèi)腔由反應(yīng)室外壁底面上的孔中伸出；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過石英支架，其下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，水平設(shè)置的行星輪位于圓盤狀平臺下方；主軸一側(cè)，于支撐架上豎直設(shè)有公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁底面，固接于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心，上端伸出支撐架的頂面，由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，在公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁底面相接部設(shè)有磁流體軸承，以確保密封性；在反應(yīng)室外壁底面內(nèi)側(cè)處，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有齒輪，該齒輪與主軸底端齒輪相嚙合，公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接；主軸另一側(cè)，于支撐架上還豎直設(shè)有自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，該自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁底面，固接于自轉(zhuǎn)皮帶輪中心，上端伸出支撐架的頂面，固接一齒輪，由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，在自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁底面相接部設(shè)有磁流體軸承，以確保密封性；一太陽輪設(shè)于支撐架與圓盤狀平臺之間，太陽輪的中心孔套于主軸的外周圓，與主軸動連接；太陽輪為外齒結(jié)構(gòu)，其上部與行星輪相嚙合，下部與自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上端的齒輪相嚙合；自轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與另一電機相連接。
所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其所述太陽輪為內(nèi)、外齒結(jié)構(gòu)，其上部內(nèi)齒與行星輪相嚙合，下部外齒與自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上端的齒輪相嚙合。
一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、支撐架、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁內(nèi)部底面上固設(shè)有支撐架，支撐架為盒狀；反應(yīng)室外壁和支撐架共一中心軸線，反應(yīng)室外壁底面和支撐架頂面上，在中心軸線位置各有一孔；在反應(yīng)室外壁和支撐架的中心軸線上豎直設(shè)一自轉(zhuǎn)軸，自轉(zhuǎn)軸為中空管狀，自轉(zhuǎn)軸中、上部伸出支撐架的頂面中心孔，其側(cè)面和支撐架頂面動接觸，自轉(zhuǎn)軸下端與反應(yīng)室外壁內(nèi)底面動接觸，自轉(zhuǎn)軸由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，自轉(zhuǎn)軸上端固設(shè)有外齒結(jié)構(gòu)太陽輪，底端外周圓固設(shè)有齒輪；一石英管置于自轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔中，其下部向下延伸，由反應(yīng)室外壁底面上的孔中伸出；一主軸為中空管狀，套于自轉(zhuǎn)軸中部外周圓，與自轉(zhuǎn)軸動連接，位于支撐架頂面上方，主軸上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，底端外周圓固設(shè)有齒輪；圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與自轉(zhuǎn)軸、反應(yīng)室外壁、支撐架共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，該孔套于自轉(zhuǎn)軸上部外周圓，自轉(zhuǎn)軸上端的太陽輪位于石英支架頂面上方；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過大石墨舟，下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，行星輪和自轉(zhuǎn)軸上端的太陽輪水平置于石英支架頂面和大石墨舟底面之間，行星輪與太陽輪相嚙合；主軸一側(cè)，于支撐架上豎直設(shè)有公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁底面，固接于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心，上端伸出支撐架的頂面，固接一齒輪，由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，在公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁底面相接部設(shè)有磁流體軸承，以確保密封性；公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上端的齒輪與主軸底端齒輪相嚙合，公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接；主軸另一側(cè)，于支撐架上還豎直設(shè)有自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，該自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁底面，固接于自轉(zhuǎn)皮帶輪中心，上端伸出支撐架的頂面，由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，在自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁底面相接部設(shè)有磁流體軸承，以確保密封性；在反應(yīng)室外壁底面內(nèi)側(cè)處，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有齒輪，該齒輪與自轉(zhuǎn)軸底端齒輪相嚙合；自轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與另一電機相連接。
一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁底面中心設(shè)有一孔，孔外側(cè)周緣上固設(shè)有二層磁流軸承，內(nèi)側(cè)周緣上固設(shè)有太陽輪，太陽輪為外齒結(jié)構(gòu)；孔中豎直設(shè)置一主軸，主軸為中空管狀，與孔、孔側(cè)的二層磁流軸承、太陽輪和反應(yīng)室外壁共一中心軸線，且相互動接觸；主軸上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，下部伸出于二層磁流軸承下方，底端外周圓固設(shè)于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔；圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與主軸、反應(yīng)室外壁共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通過主軸內(nèi)腔由主軸下端伸出；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過石英支架，其與圓盤狀平臺相交處，上、下設(shè)有無油軸承，轉(zhuǎn)軸下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，水平設(shè)置的行星輪位于圓盤狀平臺下方，與太陽輪相嚙合；公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接。
一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁底面中心設(shè)有一孔，孔外側(cè)周緣上固設(shè)有三層磁流軸承；孔中豎直設(shè)置一主軸，主軸為中空管狀，與孔、孔側(cè)的三層磁流軸承和反應(yīng)室外壁共一中心軸線，且相互動接觸；主軸上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，下部伸出于三層磁流軸承下方，底端外周圓固設(shè)于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔，公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接；主軸內(nèi)腔中套設(shè)有自轉(zhuǎn)軸，自轉(zhuǎn)軸為中空管狀，兩軸共一中心軸線，且相互動接觸；自轉(zhuǎn)軸上端高于主軸上端，其上端外周圓固設(shè)于太陽輪中心孔，其下端位于主軸下端下方，固設(shè)于自轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔，自轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與另一電機相連接；圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與主軸、自轉(zhuǎn)軸、反應(yīng)室外壁共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通過自轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔由自轉(zhuǎn)軸下端伸出；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，行星輪與太陽輪相嚙合。
所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其所述自轉(zhuǎn)軸上端的太陽輪和轉(zhuǎn)軸下端的行星輪，位于石英支架頂面和大石墨舟底面之間，行星輪與太陽輪相嚙合。
所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其所述自轉(zhuǎn)軸上端的太陽輪和轉(zhuǎn)軸下端的行星輪，位于圓盤狀平臺上方；轉(zhuǎn)軸穿過石英支架，其與圓盤狀平臺相交處，上、下設(shè)有無油軸承，兩無油軸承之間的轉(zhuǎn)軸固接于行星輪中心，行星輪與太陽輪相嚙合。
一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁底面中心設(shè)有一孔，孔外側(cè)周緣上固設(shè)有三層磁流軸承；孔中豎直設(shè)置一自轉(zhuǎn)軸，自轉(zhuǎn)軸為中空管狀，與孔、孔側(cè)的三層磁流軸承和反應(yīng)室外壁共一中心軸線，且相互動接觸；自轉(zhuǎn)軸上端外周圓固設(shè)于太陽輪中心孔，下端固設(shè)于自轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔，自轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接；自轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔中套設(shè)有主軸，主軸為中空管狀，兩軸共一中心軸線，且相互動接觸；主軸上端高于自轉(zhuǎn)軸上端，其上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，其下端位于自轉(zhuǎn)軸下端下方，固設(shè)于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔，公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與另一電機相連接；圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與主軸、自轉(zhuǎn)軸、反應(yīng)室外壁共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通過主軸內(nèi)腔由主軸下端伸出；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過石英支架，其與圓盤狀平臺相交處，上、下設(shè)有無油軸承，轉(zhuǎn)軸下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，水平設(shè)置的行星輪位于圓盤狀平臺下方，與太陽輪相嚙合。
所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其所述小石墨舟至少有三個，小石墨舟轉(zhuǎn)軸和行星輪的數(shù)目與小石墨舟的數(shù)目一致，而且小石墨舟是在以主軸的圓心為圓心的圓周上均布。
所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其所述石英支架，或由陶瓷、耐熱金屬制成。
所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其所述陶瓷，為氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、碳化硅、碳化硼；耐熱金屬為鉬、鎢、鉭。
本發(fā)明的核心要點為(1)該反應(yīng)室中的襯底機座(石墨舟)既可以圍繞一公共固定點旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn))，也可以圍繞各自中心點旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機和機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)，特別需要指出的是自轉(zhuǎn)也是由電機和機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；(3)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機、齒輪傳動機構(gòu)等機械裝置帶動，齒輪結(jié)構(gòu)可以是內(nèi)齒輪或外齒輪。(4)反應(yīng)室中只有一根公轉(zhuǎn)軸(主軸)，同時至少有三根小石墨舟轉(zhuǎn)軸，小石墨舟轉(zhuǎn)軸的數(shù)目與自轉(zhuǎn)石墨的數(shù)目一致，而且是在以公轉(zhuǎn)軸為圓心的圓周上均布；(5)反應(yīng)室中只有一個太陽輪，同時至少有三個行星輪，行星輪的數(shù)目與自轉(zhuǎn)石墨的數(shù)目一致，而且是在以太陽輪的圓心為圓心的圓周上均布。行星輪和太陽輪可以在高溫區(qū)(石墨舟附近)直接帶動石墨舟自轉(zhuǎn)，也可以在低溫區(qū)(離開石墨舟)通過石英等耐溫材料傳遞旋轉(zhuǎn)動力帶動石墨舟自轉(zhuǎn)。(6)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)可以由兩臺電機分別帶動，也可以由一臺電機共同帶動；(7)公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速可以獨立調(diào)節(jié)，也可以不能獨立調(diào)節(jié)。
本發(fā)明純機械式公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)反應(yīng)室具有以下優(yōu)點1、與立式渦輪旋轉(zhuǎn)盤反應(yīng)室相比，節(jié)省了原料，從而降低了材料生長費用。
2、與立式噴淋頭反應(yīng)室相比，同時具有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，生長均勻性好且不會堵塞送氣口。
3、與水平行星式氣墊旋轉(zhuǎn)反應(yīng)室相比，本結(jié)構(gòu)能保證各自轉(zhuǎn)石墨的轉(zhuǎn)速完全一致，比氣墊懸浮自轉(zhuǎn)的可控性好。襯底的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)速度都可以通過計算機精確控制，操作簡單。


圖1為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，同時也是本發(fā)明的第一實施例示意圖。
圖2為本發(fā)明第二實施例的示意圖。
圖3為本發(fā)明第三實施例的示意圖。
圖4為本發(fā)明第四實施例的示意圖。
圖5為本發(fā)明第五實施例的示意圖。
圖6為本發(fā)明第六實施例的示意圖。
圖7為本發(fā)明第七實施例的示意圖。
圖8為本發(fā)明第八實施例的示意圖。
具體實施例方式
為了更好地說明本發(fā)明的意義，下面對所提到的詞匯作進(jìn)一步解釋。
所說的“原料”，指的是利用金屬有機物化學(xué)氣相淀積等設(shè)備和生長方法來生長薄膜材料所需要等原材料，特別指的是金屬有機物和氣體原料，但一般不包括攜帶氣體(如氫氣、氮氣等)。
所說的“襯底”或“基片”，指的是生長薄膜材料所用的基底，薄膜材料在其上面生長。
所說的“反應(yīng)室”，指的是生長薄膜材料所在的區(qū)域。因為用金屬有機物化學(xué)氣相淀積生長薄膜材料基本是一個化學(xué)反應(yīng)過程，其所在區(qū)域即為反應(yīng)室。
所說的“公轉(zhuǎn)”，指的是所有襯底圍繞同一個圓心轉(zhuǎn)動。如同太陽系中所有行星圍繞太陽轉(zhuǎn)動類似。
所說的“自轉(zhuǎn)”，指的是襯底圍繞自己的圓心轉(zhuǎn)動。如同地球圍繞自己的圓心轉(zhuǎn)動類似。
所說的“機械式公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)”，指的是襯底的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都通過電機的機械力帶動旋轉(zhuǎn)。
所說的“磁流體軸承”，指的是用液體磁性材料密封的軸承，它有以下作用(1)旋轉(zhuǎn)軸可以在軸套內(nèi)部旋轉(zhuǎn)；(2)軸與軸套之間無論是旋轉(zhuǎn)狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)都是密封不漏氣。
所說的“三層磁流體軸承”，指的是用液體磁性材料密封的三層同心軸承，它有以下作用(1)三層同心旋轉(zhuǎn)軸之間能夠相互獨立旋轉(zhuǎn)；(2)三層軸之間、三層軸與軸承外殼之間，無論是旋轉(zhuǎn)狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)都是密封不漏氣；(3)三層軸之間相互動配合，三軸全部由軸承外殼定位。
所說的“兩層磁流體軸承”，指的是用液體磁性材料密封的兩層同心軸承，它的作用與三層磁流體軸承，不再贅述。
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1表示本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，同時也是本發(fā)明的第一實施例示意圖。
請參見圖1。本發(fā)明金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪1、主軸2、大石墨舟3、小石墨舟4、自轉(zhuǎn)行星輪5、太陽輪6、自轉(zhuǎn)皮帶輪7、反應(yīng)室外壁8、磁流體軸承9和石英支架10等組成，其中，反應(yīng)室外壁8內(nèi)部底面設(shè)有支撐架13，反應(yīng)室外壁8內(nèi)部穿過反應(yīng)室外壁8底面和支撐架13上端面中心豎直設(shè)一主軸2，主軸2與反應(yīng)室外壁8底面和支撐架13上端面動接觸，由反應(yīng)室外壁8和支撐架13定位。主軸2底端外周圓固設(shè)有齒輪15，主軸2上部外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺16，圓盤狀平臺16上固設(shè)有石英支架10，石英支架10中心孔套于主軸2上部，其上端固設(shè)有大石墨舟3，大石墨舟3的圓周面上均布有小石墨舟4，小石墨舟4與大石墨舟3動接觸。小石墨舟4底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸12，轉(zhuǎn)軸12向下穿過石英支架10和平臺16，與水平設(shè)置的行星輪5的中心固接。轉(zhuǎn)軸12與平臺16相接部設(shè)有無油軸承19。行星輪5與太陽輪6的內(nèi)齒結(jié)構(gòu)動連接，太陽輪6的中心孔套于主軸2的外周緣。
反應(yīng)室外壁8內(nèi)部底面上主軸2兩側(cè)，豎直設(shè)有轉(zhuǎn)軸，兩轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁8底面，一轉(zhuǎn)軸下端固接于公轉(zhuǎn)皮帶輪1中心，另一轉(zhuǎn)軸下端固接于自轉(zhuǎn)皮帶輪7中心，兩轉(zhuǎn)軸由反應(yīng)室外壁8和支撐架13定位，兩轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁8底面相接部設(shè)有磁流體軸承9，以確保密封性。公轉(zhuǎn)皮帶輪1轉(zhuǎn)軸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有齒輪17，該齒輪與主軸2底端齒輪15相嚙合，自轉(zhuǎn)皮帶輪7轉(zhuǎn)軸上端伸出支撐架13上端面，轉(zhuǎn)軸上端固設(shè)有齒輪18，該齒輪與內(nèi)齒結(jié)構(gòu)太陽輪6的同軸外齒結(jié)構(gòu)齒輪相嚙合。公轉(zhuǎn)皮帶輪1和自轉(zhuǎn)皮帶輪7分別通過皮帶與電機相連接。
由公轉(zhuǎn)皮帶輪1帶動主軸2旋轉(zhuǎn)，從而帶動大石墨舟3和小石墨舟4一起公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速由公轉(zhuǎn)皮帶輪1的轉(zhuǎn)速決定。小石墨舟4自轉(zhuǎn)的動力來自行星輪5圍繞內(nèi)齒結(jié)構(gòu)的太陽輪6旋轉(zhuǎn)。自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速由公轉(zhuǎn)皮帶輪1和自轉(zhuǎn)皮帶輪7兩者的轉(zhuǎn)速之差決定。自轉(zhuǎn)的目的是使襯底中心區(qū)域和邊沿區(qū)域位置輪換。在大、小石墨舟3、4和傳動齒輪行星輪5、太陽輪6之間加一石英(或其它耐熱材料)支架10，石英支架10傳遞動力同時將高溫區(qū)和齒輪部件行星輪5、太陽輪6隔開。根據(jù)需要，可以調(diào)整石英支架10、行星輪5、太陽輪6的位置。
需要說明的是在圖1中有一根一頭封死、一頭敞開的石英管22，其封死的一頭插入大石墨舟3中心，另一頭與反應(yīng)室外壁8密封固接。這根石英管是為了插入熱電偶用，以測量大石墨舟溫度而設(shè)的。雖然這根石英管與本發(fā)明無關(guān)，但它是金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中不可缺少部分，故在圖1中也畫出。在以下圖2至圖8中也有同樣的石英管22，作用完全相同，不再贅述。
圖2表示本發(fā)明第二實施例的示意圖。參見圖2，并結(jié)合圖1。圖2中用一個外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11a代替了圖1中的內(nèi)齒結(jié)構(gòu)的太陽輪6。外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11a的中心孔套于主軸2的外周緣，主軸2底端齒輪15與公轉(zhuǎn)皮帶輪1轉(zhuǎn)軸上端固設(shè)的齒輪17相嚙合。這種變換沒有本質(zhì)區(qū)別，因為小石墨舟4的自轉(zhuǎn)仍然靠機械傳動，這種變換仍然屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
圖3表示本發(fā)明第三實施例的示意圖。參見圖3，并結(jié)合圖1和圖2。圖3中的外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11b與支撐架13固接成為固定齒輪，同時，省去了自轉(zhuǎn)皮帶輪7和傳動部分。這樣小石墨舟4自轉(zhuǎn)的動力來自行星輪5圍繞一固定的太陽輪11b旋轉(zhuǎn)。此結(jié)構(gòu)，公轉(zhuǎn)皮帶輪1既帶動大石墨舟3公轉(zhuǎn)，也帶動小石墨舟4自轉(zhuǎn)，只需一臺電機就可以同時帶動大、小石墨舟公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，只不過公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)不能獨立調(diào)節(jié)了。由于小石墨舟4的自轉(zhuǎn)仍然靠機械傳動，還屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
圖4表示本發(fā)明第四實施例的示意圖。參見圖4，并結(jié)合圖1。這兩張圖的主要區(qū)別為圖4中，主軸2較短且全部在支撐架13的上部，其上端水平固接有圓盤狀平臺16，下端水平固接有齒輪15，該齒輪15與公轉(zhuǎn)皮帶輪1轉(zhuǎn)軸上端伸出支撐架13上端面的端部齒輪17相嚙合。由于主軸2下端齒輪15在支撐架上部，于是公轉(zhuǎn)皮帶輪1轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有齒輪17也在支撐架上部，以便與主軸2底端齒輪15相嚙合。圓盤狀平臺16上固設(shè)有石英支架10。主軸2內(nèi)部套一同心的自轉(zhuǎn)軸14，其上端伸出石英支架13且與外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11c固接，其下部和中部分別與反應(yīng)室外壁8底面和支撐架13上端面動接觸，由反應(yīng)室外壁8和支撐架13定位。由于而主軸2與自轉(zhuǎn)軸14是動配合，兩者之間不能上下移動和左右傾斜而只能旋轉(zhuǎn)，并且自轉(zhuǎn)軸14已經(jīng)定位，因此主軸2也已經(jīng)定位。石英支架10中心孔套于自轉(zhuǎn)軸14上部。外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11c固設(shè)于自轉(zhuǎn)軸14的頂端，水平置于石英支架10上端面和大石墨舟3底面之間，與行星輪5相嚙合。行星輪5通過轉(zhuǎn)軸與小石墨舟4底面固接。本實施例中，行星輪轉(zhuǎn)軸12位于大石墨舟3內(nèi)部，不下穿石英支架10，使行星輪5和外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11c都處在高溫區(qū)。
行星輪5以及太陽輪11c都放置在大、小石墨舟3、4附近，直接帶動小石墨舟4自轉(zhuǎn)；而圖1中行星輪5以及太陽輪6都在低溫區(qū)，轉(zhuǎn)軸12穿過石英支架10傳遞動力帶動小石墨舟4自轉(zhuǎn)。由于圖4中小石墨舟4的自轉(zhuǎn)仍然靠機械傳動，只不過傳動齒輪放置的位置不同而已，因此本結(jié)構(gòu)還屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
圖5為另外一種應(yīng)用形式。該公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪1、主軸2、大石墨舟3、小石墨舟4、自轉(zhuǎn)行星輪5、太陽輪11c、自轉(zhuǎn)皮帶輪7、反應(yīng)室外壁8、三層磁流體軸承21和石英支架10等組成。在本結(jié)構(gòu)中應(yīng)用了一個三層磁流體軸承21，其外殼與反應(yīng)室外壁8底部固接而且密封，由于三層軸全部由軸承外殼定位，而該外殼與反應(yīng)室外壁8底部固接，因此這三層磁流體軸承21全部在反應(yīng)室外壁8定位。
在圖5應(yīng)用中，三層磁流體軸承21的外層軸為主軸2。主軸2下部與公轉(zhuǎn)皮帶輪1固接，上部外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺16，圓盤狀平臺16上固設(shè)有石英支架10，石英支架10中心孔套于主軸2上部，其上端固設(shè)有大石墨舟3，大石墨舟3的圓周面上均布有小石墨舟4，小石墨舟4與大石墨舟3動接觸。小石墨舟4底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸12，轉(zhuǎn)軸12向下穿過石英支架10，與水平設(shè)置的行星輪5的中心固接。轉(zhuǎn)軸12與平臺16相接部設(shè)有無油軸承19。三層磁流體軸承21的中間軸為自轉(zhuǎn)軸14。自轉(zhuǎn)軸14下部與自轉(zhuǎn)皮帶輪7固接，上部穿過石英支架10的底部中心固接一個外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11c，太陽輪11c與行星輪5相嚙合。三層磁流體軸承21的內(nèi)層軸為一靜止軸，為插入熱電偶用，以測量大石墨舟溫度而設(shè)的。雖然熱電偶與本發(fā)明無關(guān)，但它是金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中不可缺少部分。如果不可慮插熱電偶用，那么內(nèi)層軸可以省略，只需要兩層磁流體軸承即可。
圖5和圖1相比，最大區(qū)別在于圖5中應(yīng)用了一個三層磁流體軸承21代替了圖1中兩個磁流體軸承9以及相應(yīng)的傳動機構(gòu)。由于圖5中小石墨舟4的自轉(zhuǎn)、和大石墨舟3的公轉(zhuǎn)仍然靠機械傳動，還屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
圖6表示本發(fā)明第六實施例的示意圖。參見圖6，并結(jié)合圖5。這兩張圖的主要區(qū)別為，圖6中自轉(zhuǎn)軸14較長一直伸出石英支架10的上端面。外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11c固設(shè)于自轉(zhuǎn)軸14的頂端，水平置于石英支架10上端面和大石墨舟3底面之間，與行星輪5相嚙合。行星輪5通過轉(zhuǎn)軸與小石墨舟4底面固接。本實施例中，行星輪轉(zhuǎn)軸12位于大石墨舟3內(nèi)部，不下穿石英支架10，使行星輪5和外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11c都處在高溫區(qū)。
行星輪5以及太陽輪11c都放置在大、小石墨舟3、4附近，直接帶動小石墨舟4自轉(zhuǎn)；而圖5中行星輪5以及太陽輪11c都在低溫區(qū)，轉(zhuǎn)軸12穿過石英支架10傳遞動力帶動小石墨舟4自轉(zhuǎn)。由于圖6中小石墨舟4的自轉(zhuǎn)仍然靠機械傳動，只不過傳動齒輪放置的位置不同而已，因此本結(jié)構(gòu)還屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
圖7表示本發(fā)明第七實施例的示意圖。參見圖7，并結(jié)合圖5。這兩張圖的主要區(qū)別為圖7中三層磁流體軸承21的外層軸為自轉(zhuǎn)軸14，中間軸為主軸2；而圖5中三層磁流體軸承21的外層軸為主軸2，中間軸為自轉(zhuǎn)軸14。在圖7實施例中，主軸2下端固接公轉(zhuǎn)皮帶輪1，上端固接圓盤狀平臺16。圓盤狀平臺16上固設(shè)有石英支架10，石英支架10中心孔套于主軸2上部，其上端固設(shè)有大石墨舟3，大石墨舟3的圓周面上均布有小石墨舟4，小石墨舟4與大石墨舟3動接觸。小石墨舟4底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸12，轉(zhuǎn)軸12向下穿過石英支架10和平臺16，與水平設(shè)置的行星輪5的中心固接。轉(zhuǎn)軸12與平臺16相接部設(shè)有無油軸承19。行星輪5與太陽輪11c之間齒結(jié)構(gòu)動連接，太陽輪11c的中心孔套于自轉(zhuǎn)軸14上端周緣。自轉(zhuǎn)軸14上端固接太陽輪11c，下端固接自轉(zhuǎn)皮帶輪7。
圖7和圖5的主要區(qū)別是三層磁流體軸承21的外層軸和中間軸的功能對調(diào)，傳動機構(gòu)也作相應(yīng)改動，但是大石墨舟3的公轉(zhuǎn)和小石墨舟4的自轉(zhuǎn)都是靠機械傳動，還是屬于本專利的保護(hù)范圍。
圖8表示本發(fā)明第八實施例的示意圖。參見圖8，并結(jié)合圖7。這兩張圖的主要區(qū)別為圖8中三層磁流體軸承21沒有外層軸(自轉(zhuǎn)軸14)，實際上只有兩層磁流體軸承。由于沒有自轉(zhuǎn)軸14，外齒結(jié)構(gòu)的太陽輪11c固接在反應(yīng)室外壁8的底部，成為固定齒輪，同時省去了自轉(zhuǎn)皮帶輪7。這樣小石墨舟4自轉(zhuǎn)的動力來自行星輪5圍繞一固定的太陽輪11d旋轉(zhuǎn)。此結(jié)構(gòu)，公轉(zhuǎn)皮帶輪1既帶動大石墨舟3公轉(zhuǎn)，也帶動小石墨舟4自轉(zhuǎn)，只需一臺電機就可以同時帶動大石墨舟3公轉(zhuǎn)和小石墨舟4自轉(zhuǎn)，只不過公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)不能獨立調(diào)節(jié)了。
對比圖8和圖3。圖8中用兩層磁流體軸承21，代替了圖3中的磁流體軸承9、支撐架13、傳動齒輪15和齒輪17，結(jié)構(gòu)更簡單。在圖8和圖3應(yīng)用例中，公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都不能獨立調(diào)節(jié)。
在本應(yīng)用例中，由于大石墨舟3的公轉(zhuǎn)和小石墨舟4的自轉(zhuǎn)仍然靠機械傳動，還屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
上述實施例中的石英支架10，也可以由陶瓷(如氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、碳化硅、碳化硼)，或用耐熱金屬(如鉬、鎢、鉭)材料制成。
權(quán)利要求
1.一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、支撐架、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁內(nèi)部底面上固設(shè)有支撐架，支撐架為盒狀；反應(yīng)室外壁和支撐架共一中心軸線，反應(yīng)室外壁底面和支撐架頂面上，在中心軸線位置各有一孔；在反應(yīng)室外壁和支撐架的中心軸線上豎直設(shè)一主軸，主軸為中空管狀，主軸上部伸出支撐架的頂面中心孔，其側(cè)面和支撐架頂面動接觸，主軸下端與反應(yīng)室外壁內(nèi)底面動接觸，主軸由反應(yīng)室外壁和支撐架定位；主軸底端外周圓固設(shè)有齒輪，主軸上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與反應(yīng)室外壁、支撐架共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通過主軸內(nèi)腔由反應(yīng)室外壁底面上的孔中伸出；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過石英支架，其下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，水平設(shè)置的行星輪位于圓盤狀平臺下方；一太陽輪設(shè)于支撐架與圓盤狀平臺之間，太陽輪的中心孔套于主軸的外周圓，與主軸動連接；太陽輪為外齒結(jié)構(gòu)，其上部與行星輪相嚙合，下端面固接于支撐架的頂面；主軸一側(cè)，于支撐架上豎直設(shè)有公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁底面，固接于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心，上端伸出支撐架的頂面，由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，在公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁底面相接部設(shè)有磁流體軸承，以確保密封性；在反應(yīng)室外壁底面內(nèi)側(cè)處，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有齒輪，該齒輪與主軸底端齒輪相嚙合，公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于所述主軸另一側(cè)，于支撐架上還豎直設(shè)有自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，該自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁底面，固接于自轉(zhuǎn)皮帶輪中心，上端伸出支撐架的頂面，固接一齒輪，由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，在自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁底面相接部設(shè)有磁流體軸承，以確保密封性；一太陽輪設(shè)于支撐架與圓盤狀平臺之間，太陽輪的中心孔套于主軸的外周圓，與主軸動連接；太陽輪為外齒結(jié)構(gòu)，其上部與行星輪相嚙合，下部與自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上端的齒輪相嚙合；自轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與另一電機相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于所述太陽輪為內(nèi)、外齒結(jié)構(gòu)，其上部內(nèi)齒與行星輪相嚙合，下部外齒與自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上端的齒輪相嚙合。
4.一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、支撐架、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁內(nèi)部底面上固設(shè)有支撐架，支撐架為盒狀；反應(yīng)室外壁和支撐架共一中心軸線，反應(yīng)室外壁底面和支撐架頂面上，在中心軸線位置各有一孔；在反應(yīng)室外壁和支撐架的中心軸線上豎直設(shè)一自轉(zhuǎn)軸，自轉(zhuǎn)軸為中空管狀，自轉(zhuǎn)軸中、上部伸出支撐架的頂面中心孔，其側(cè)面和支撐架頂面動接觸，自轉(zhuǎn)軸下端與反應(yīng)室外壁內(nèi)底面動接觸，自轉(zhuǎn)軸由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，自轉(zhuǎn)軸上端固設(shè)有外齒結(jié)構(gòu)太陽輪，底端外周圓固設(shè)有齒輪；一石英管置于自轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔中，其下部向下延伸，由反應(yīng)室外壁底面上的孔中伸出；一主軸為中空管狀，套于自轉(zhuǎn)軸中部外周圓，與自轉(zhuǎn)軸動連接，位于支撐架頂面上方，主軸上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，底端外周圓固設(shè)有齒輪；圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與自轉(zhuǎn)軸、反應(yīng)室外壁、支撐架共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，該孔套于自轉(zhuǎn)軸上部外周圓，自轉(zhuǎn)軸上端的太陽輪位于石英支架頂面上方；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過大石墨舟，下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，行星輪和自轉(zhuǎn)軸上端的太陽輪水平置于石英支架頂面和大石墨舟底面之間，行星輪與太陽輪相嚙合；主軸一側(cè)，于支撐架上豎直設(shè)有公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁底面，固接于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心，上端伸出支撐架的頂面，固接一齒輪，由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，在公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁底面相接部設(shè)有磁流體軸承，以確保密封性；公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上端的齒輪與主軸底端齒輪相嚙合，公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接；主軸另一側(cè)，于支撐架上還豎直設(shè)有自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，該自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸下端伸出反應(yīng)室外壁底面，固接于自轉(zhuǎn)皮帶輪中心，上端伸出支撐架的頂面，由反應(yīng)室外壁和支撐架定位，在自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)室外壁底面相接部設(shè)有磁流體軸承，以確保密封性；在反應(yīng)室外壁底面內(nèi)側(cè)處，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有齒輪，該齒輪與自轉(zhuǎn)軸底端齒輪相嚙合；自轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與另一電機相連接。
5.一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁底面中心設(shè)有一孔，孔外側(cè)周緣上固設(shè)有二層磁流軸承，內(nèi)側(cè)周緣上固設(shè)有太陽輪，太陽輪為外齒結(jié)構(gòu)；孔中豎直設(shè)置一主軸，主軸為中空管狀，與孔、孔側(cè)的二層磁流軸承、太陽輪和反應(yīng)室外壁共一中心軸線，且相互動接觸；主軸上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，下部伸出于二層磁流軸承下方，底端外周圓固設(shè)于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔；圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與主軸、反應(yīng)室外壁共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通過主軸內(nèi)腔由主軸下端伸出；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過石英支架，其與圓盤狀平臺相交處，上、下設(shè)有無油軸承，轉(zhuǎn)軸下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，水平設(shè)置的行星輪位于圓盤狀平臺下方，與太陽輪相嚙合；公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接。
6.一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁底面中心設(shè)有一孔，孔外側(cè)周緣上固設(shè)有三層磁流軸承；孔中豎直設(shè)置一主軸，主軸為中空管狀，與孔、孔側(cè)的三層磁流軸承和反應(yīng)室外壁共一中心軸線，且相互動接觸；主軸上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，下部伸出于三層磁流軸承下方，底端外周圓固設(shè)于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔，公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接；主軸內(nèi)腔中套設(shè)有自轉(zhuǎn)軸，自轉(zhuǎn)軸為中空管狀，兩軸共一中心軸線，且相互動接觸；自轉(zhuǎn)軸上端高于主軸上端，其上端外周圓固設(shè)于太陽輪中心孔，其下端位于主軸下端下方，固設(shè)于自轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔，自轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與另一電機相連接；圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與主軸、自轉(zhuǎn)軸、反應(yīng)室外壁共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通過自轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔由自轉(zhuǎn)軸下端伸出；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，行星輪與太陽輪相嚙合。
7.如權(quán)利要求6所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于所述自轉(zhuǎn)軸上端的太陽輪和轉(zhuǎn)軸下端的行星輪，位于石英支架頂面和大石墨舟底面之間，行星輪與太陽輪相嚙合。
8.如權(quán)利要求6所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于所述自轉(zhuǎn)軸上端的太陽輪和轉(zhuǎn)軸下端的行星輪，位于圓盤狀平臺上方；轉(zhuǎn)軸穿過石英支架，其與圓盤狀平臺相交處，上、下設(shè)有無油軸承，兩無油軸承之間的轉(zhuǎn)軸固接于行星輪中心，行星輪與太陽輪相嚙合。
9.一種金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，由公轉(zhuǎn)皮帶輪、主軸、大石墨舟、小石墨舟、自轉(zhuǎn)行星輪、太陽輪、反應(yīng)室外壁、軸承和石英支架組成，其特征在于(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都由電機通過機械傳動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)；其中反應(yīng)室外壁底面中心設(shè)有一孔，孔外側(cè)周緣上固設(shè)有三層磁流軸承；孔中豎直設(shè)置一自轉(zhuǎn)軸，自轉(zhuǎn)軸為中空管狀，與孔、孔側(cè)的三層磁流軸承和反應(yīng)室外壁共一中心軸線，且相互動接觸；自轉(zhuǎn)軸上端外周圓固設(shè)于太陽輪中心孔，下端固設(shè)于自轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔，自轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與電機相連接；自轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔中套設(shè)有主軸，主軸為中空管狀，兩軸共一中心軸線，且相互動接觸；主軸上端高于自轉(zhuǎn)軸上端，其上端外周圓固設(shè)一圓盤狀平臺，其下端位于自轉(zhuǎn)軸下端下方，固設(shè)于公轉(zhuǎn)皮帶輪中心孔，公轉(zhuǎn)皮帶輪通過皮帶與另一電機相連接；圓盤狀平臺上固設(shè)有石英支架，石英支架為盒狀，石英支架與主軸、自轉(zhuǎn)軸、反應(yīng)室外壁共一中心軸線，在石英支架頂面的中心軸線上有一中心孔，一石英管置于孔中，其下部向下延伸，通過主軸內(nèi)腔由主軸下端伸出；石英支架頂面固設(shè)有大石墨舟，大石墨舟頂面的內(nèi)圓周面上均布有至少三個小石墨舟，小石墨舟與大石墨舟動接觸；各小石墨舟底面中心向下豎直固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過石英支架，其與圓盤狀平臺相交處，上、下設(shè)有無油軸承，轉(zhuǎn)軸下端與水平設(shè)置的行星輪的中心固接，水平設(shè)置的行星輪位于圓盤狀平臺下方，與太陽輪相嚙合。
10.如權(quán)利要求1、4、5、6或9所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于所述小石墨舟至少有三個，小石墨舟轉(zhuǎn)軸和行星輪的數(shù)目與小石墨舟的數(shù)目一致，而且小石墨舟是在以主軸的圓心為圓心的圓周上均布。
11.如權(quán)利要求1、4、5、6或9所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于所述石英支架，或由陶瓷、耐熱金屬制成。
12.如權(quán)利要求11所述的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于所述陶瓷，為氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、碳化硅、碳化硼；耐熱金屬為鉬、鎢、鉭。
全文摘要
本發(fā)明金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)，涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，特別是涉及金屬有機物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)設(shè)備中的襯底基座旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。該金屬有機物化學(xué)氣相淀積設(shè)備中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu)(1)該反應(yīng)室中的大石墨舟圍繞一公共固定點公轉(zhuǎn)，小石墨舟圍繞各自中心點自轉(zhuǎn)；(2)用電機帶動襯底基座(大石墨舟)公轉(zhuǎn)；(3)用電機帶動襯底基座(小石墨舟)自轉(zhuǎn)；(4)用耐熱材料將高溫區(qū)(襯底機座)和低溫區(qū)(旋轉(zhuǎn)動力機構(gòu))隔開，同時傳遞旋轉(zhuǎn)動力。
文檔編號C23C16/44GK1865495SQ20051007292
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者劉祥林, 焦春美 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所