[发明专利]一种用于MOCVD反应器的支撑轴及MOCVD反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于MOCVD反应器的支撑轴及MOCVD反应器，特别涉及一种用于金属有机化学气相沉积反应器的旋转支撑轴及晶片载盘。

背景技术

MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）设备，即金属有机物化学气相沉积设备，其使含有Ⅱ族或Ⅲ族元素的金属有机物源（MO源）与含有Ⅵ族或Ⅴ族元素的气体源在严格控制的条件下在晶片上反应，生长得到所需要的薄膜材料。

温度场是MOCVD中需要控制的关键参数之一，因为在不同温度下参与反应的各材料的裂解效率不同，由于在高温条件下MOCVD成膜反应的速度很快，因此载片盘上晶片各处反应材料的裂解效率不同将导致载片盘上晶片各处成膜的厚度、薄膜的组分出现不同，从而使沉积薄膜的质量下降。

为了使载片盘上晶片各处的温度一致，目前普遍采用的一种设计方式如图1所示，反应气体从气体接口12接入喷淋头1中，反应气体经过喷淋头的分配后进入反应腔11内。晶片10放置在晶片载盘9上，晶片载盘正下方为分段的加热装置2、3、4，为了节约能量加热装置下方还分布有隔热屏8。为了使载片盘表面温度均匀，放置载片盘的轴6还会带动载片盘旋转，以便使载片盘进一步均匀受热。加热装置示意图如图2所示，其中中圈加热器起主要加热作用，晶片一般放置在此区域，内圈主要起补偿晶片载盘支撑轴传导所散失的热量，外圈主要起补偿晶片载盘边缘由于额外热辐射及对流散失的热量。

当前使用的晶片载盘及支撑轴主要存在以下缺陷：1.支撑轴导热快，因此其散热量大，为了补偿所散失的热量，内圈加热器的加热功率很大，加热器的表面载荷大，导致内圈加热器容易损坏，不利于设备的长期稳定工作。2.由于支撑轴温度较高，而轴下方的密封装置不能受高温，因此，对冷却要求高。3.内圈加热器功率大，下方的冷却需要的功率也较大，对能源消耗大，不节能。

发明内容

为了克服现有的支撑轴导热系数大，载片盘往支撑轴传热量大，导致内圈加热器的功率利用率低，内圈加热的表面载荷高、支撑轴下方的冷却需求高的不足，本发明旨在提供一种用于MOCVD反应器的支撑轴及MOCVD反应器，该支撑轴及MOCVD反应器提高了内圈加热器的使用寿命，延长了设备正常工作时长，并且减少了整机功率，提升了节能效果。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于MOCVD反应器的支撑轴，其结构特点是，包括用于与旋转驱动机构相连的支撑轴底部，由至少一个隔热套构成的支撑轴中部，以及用于与晶片载盘耦合的支撑轴顶部；所述支撑轴顶部、支撑轴中部和支撑轴底部之间固定相连，且支撑轴底部、支撑轴中部和支撑轴底部之间连通有过气通道；所述支撑轴顶部呈锥台形，该支撑轴顶部装有连接环，连接环顶部装有固定盖板，所述固定盖板顶部装有隔热盖板。

各部件的连接部分全部设计成具有自动对中能力的锥面，保证了装配后旋转支撑轴底部与锥形顶部的同心度。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

进一步地，所述隔热套的数量为1~20个；当隔热套为多个时，相邻两个隔热套之间设有加强套，该加强套设有中心孔。

所述支撑轴顶部内设有沉孔，所述支撑轴中部开有孔，所述支撑轴底部均开有螺纹盲孔；所述支撑轴顶部、支撑轴中部和支撑轴底部之间通过紧固螺钉或螺栓固定相连，其中紧固螺钉或螺栓的螺钉头或螺栓头位于支撑轴顶部的沉孔内，穿过支撑轴中部的孔的紧固螺钉或螺栓的螺杆位于所述螺纹盲孔内；所述紧固螺钉或螺栓沿其轴线开有贯通紧固螺钉或螺栓上下表面的通气孔；所述紧固螺钉或螺栓的底部通过一通气小孔与支撑轴底部外表面连通。旋转支撑轴各部分叠加装配在一起后采用螺钉进行紧固，以保证选装支撑轴的可靠性。

所述支撑轴顶部的沉孔的底端面与所述螺钉头或螺栓头之间装有隔热垫和加热垫。

所述加强垫呈圆锥形，其锥面大端与隔热垫贴合、锥面小端与螺钉头或螺栓头贴合。

所述连接环与固定盖板为螺纹连接。

所述紧固螺钉或螺栓顶部设有位于所述支撑轴顶部的沉孔内的隔热罩，该隔热罩上开有贯穿隔热罩上下表面的通气孔；所述紧固螺钉或螺栓的通气孔与隔热罩的通气孔连通。

所述固定盖板与隔热盖板之间具有间隙。

所述固定盖板顶面具有至少三个突起，所述隔热盖板置于至少三个突起上。

所述加强套由难熔金属或陶瓷制成；所述难熔金属优选为金属钨、钼；所述陶瓷优选为氧化铝陶瓷。

所述紧固螺钉或螺栓由难熔金属制成。

所述连接环包括内环和外环，以及设置在内环与外环之间的连接件。