一种MOCVD用石墨盘烤盘炉的制作方法

一种mocvd用石墨盘烤盘炉
技术领域
1.本技术涉及金属有机物化学气相沉积的领域，尤其是涉及一种mocvd用石墨盘烤盘炉。


背景技术：

2.随着led照明、显示以及功率半导体市场的需求与日俱增，对于金属有机物化学气相沉积（mocvd）设备的需求也随之上升。在mocvd外延生长的过程中，作为衬底片承载器的石墨盘表面不可避免的会附着gan、aln等外延生长材料，石墨盘由于价值较高需要循环使用，而石墨盘表面残留沉积物会导致外延生长的异常甚至失败。目前业内清洁石墨盘的传统方法是将待清洁的石墨盘批量放入专用烤盘炉中，石墨盘竖直固定放置在专用石墨支架上，通过高达1350-1450℃的烘烤和气流吹扫的共同作用清除盘面沉积的外延材料。
3.随着下游市场的迅速扩张，对于mocvd设备的产能和外延片的成本提出了更高的要求，因此目前mocvd设备均向着一次工艺生产更多外延片的方向发展，与此带来的是作为外延片承载器的石墨盘尺寸增大，且石墨盘尺寸在未来可能还将继续增大。高温烤盘炉对于小尺寸的石墨盘来说，可以实现较好的温度均匀性以及清洗气流也可以均匀的分布，而如果待清洁的石墨盘尺寸越大，则相对应的烤盘炉炉体尺寸也将随之增大，基于现有烤盘炉单一进气管与出气管的布局，在烤盘过程中可能会出现个别石墨盘或个别石墨盘上部分盘面区域清洁效果差、清洁效果不一致，甚至未起到清洁效果等不良现象，而使用清洁不彻底的石墨盘进行外延生长会导致外延质量不佳或外延生长失败，造成高额的经济损失。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为对于大尺寸的石墨盘，现有的烤盘炉存在可能会由于石墨盘尺寸较大受热不均而造成石墨盘清洁不彻底的缺陷。


技术实现要素：

5.为了对大尺寸的石墨盘达到更好的清洁效果，本技术提供一种mocvd用石墨盘烤盘炉。
6.本技术提供的一种mocvd用石墨盘烤盘炉，采用如下的技术方案：一种mocvd用石墨盘烤盘炉，包括石墨盘本体、用于放置需清洁的石墨盘本体的炉体、设置在所述炉体内用于对所述炉体内部进行加热的加热器、设置在所述炉体底部的石墨盘旋转装置、用于对所述炉体内部充气及吹扫所述石墨盘本体盘面的进气管，以及用于排出所述炉体内部气体的排气管；其中，所述石墨盘本体放置在所述石墨盘旋转装置上，且所述石墨盘旋转装置可带动所述石墨盘转动，所述进气管以及所述排气管均设置有多根。
7.通过采用上述技术方案，在对大尺寸石墨盘本体进行清理时，加热器对炉体内部进行加热，同时，石墨盘旋转装置带动石墨盘本体转动，转动可使石墨盘受热均匀，进气管与排气管均设置有多根，多根进气管对着石墨盘本体进行吹气，将石墨盘本体上经过高温分解后的盘面物质在烤盘炉加热作用高温分解后通过清洗气体带走，或由进气管进入的清
洗气体与石墨盘盘面物质发生化学反应后，将反应物通过清洗气体带走，最终由排气管排出炉体外，实现良好均匀的烤盘效果。
8.优选的，所述石墨盘旋转装置包括转动电机、与所述转动电机驱动轴连接的主动转动轴、与所述转动主动轴设置的从动转动轴，所述主动转动轴、所述从动转动轴靠近所述炉体长度方向的两端均设置有固定轴承座，所述固定轴承座内设置有固定轴承，所述主动转动轴与所述从动转动轴平行设置，所述主动转动轴与所述从动转动轴上均设置有固定所述石墨盘本体的固定件。
9.通过采用上述技术方案，转动电机的驱动轴带动主动转动轴转动，此时石墨盘本体由固定件固定在主动转动轴与从动转动轴之间，当主动转动轴转动时，石墨盘本体的边缘处与主动转动轴摩擦，使主动转动轴带动固定件以转动电机的驱动轴轴线为中线转动，从而带动石墨盘本体转动，从动转动轴一是起到固定石墨盘本体的作用，而是起到辅助石墨盘本体转动的作用，使石墨盘本体在转动的过程中更加稳定。
10.优选的，所述主动转动轴的固定轴承座与所述从动转动轴上设置的固定轴承座之间互相可拆卸设置，且主动转动轴的固定轴承座、从动转动轴的固定轴承座与炉体之间均为可拆卸设置。
11.通过采用上述技术方案，针对于不同大小的石墨盘本体，可通过调节主动转动轴的固定轴承座沿炉体长度方向的位置，以及调节从动转动轴的固定轴承座的位置来使石墨盘本体在转动清洁的过程中更加稳定，方便且可适应更多尺寸石墨盘本体的场景。
12.优选的，所述主动转动轴的固定轴承座与所述从动转动轴的固定轴承座之间设置一个或多个加距件，所述加距件与主动转动轴的固定轴承座以及从动转动轴的固定轴承座均可拆卸连接，且每相邻的两个所述加距件均为可拆卸连接。
13.通过采用上述技术方案，加距件可以使固定轴承座更加稳固，且可以有效防止在石墨盘本体被清洁的过程中向两侧对固定轴承座挤压导致固定轴承的移动，对于同一炉体相同直径的石墨盘，加距件为固定轴承座在使用过程中提供向石墨盘本体方向的力，使石墨盘本体在被清洁时可以更加稳固，避免石墨盘本体倾倒，当石墨盘本体位于最佳状态时，石墨盘本体的轴心与烤盘炉炉体内的轴心重合。对于不同大小的炉体相同尺寸的石墨盘本体，加距件还可以使直径相同的石墨盘本体在烤盘炉炉体内摆放时位于最佳位置。对于同一烤盘炉炉体内不同尺寸的石墨盘本体，加距件用于分区，使得直径不一的石墨盘本体在同一烤盘炉炉体内可保证稳定放置。
14.优选的，所述炉体底部设置有托板，所述托板上均匀的开设有多个孔，所述主动转动轴的固定轴承座与所述从动转动轴的固定轴承座均安装在所述托板上，所述托板安装所述主动转动轴的固定轴承座以及安装所述从动转动轴的固定轴承座处设置有多个安装空间。
15.通过采用上述技术方案，托板上开设有多个孔可以使炉内气流导通更为顺畅，同时也可使加热器在对炉体内部进行加热时石墨盘本体受热更加均匀，多个安装空间便于根据不同尺寸的石墨盘本体调节固定轴承座之间的距离，使不同尺寸的石墨盘本体在使用的过程中均达到稳固的效果。
16.优选的，所述主动转动轴的固定轴承座之间、所述从动转动轴的固定轴承座之间均设置有支架轴承座。
17.通过采用上述技术方案，由于在某些场景下主动转动轴与从动转动轴的长度均较长，此时支架轴承座可对主动转动轴以及从动转动轴起到支撑的作用，并且在同时对多个石墨盘本体进行清洁时，支架轴承座此时同样起到支撑的作用，避免主动转动轴以及从动转动轴受力弯曲，延长主动转动轴以及从动转动轴的使用寿命，节省维修成本。
18.优选的，多根所述进气管均匀排列，且多根所述进气管设置在所述炉体顶部，多根所述进气管沿着所述炉体的长度方向设置。
19.通过采用上述技术方案，进气管位于顶部且石墨盘本体转动，可以有效使从进气管内进入到炉体内部对石墨盘本体进行清洁的清洁气体更均匀的吹在石墨盘本体上，便于将石墨盘本体上的盘体物质均匀吹落，或均匀与石墨盘本体上的盘体物质反应后随着反应后的物质垂落或掉落。
20.优选的，沿所述炉体长度方向均匀设置的进气管为一组，沿所述炉体横截面的周向均匀的设置有多组进气管。
21.通过采用上述技术方案，多组进气管的设置可使石墨盘本体与清洁气体更均匀的接触，提高石墨盘本体的清洁效果和清洁效率。
22.优选的，多根所述排气管均匀排列，多根所述出气管设置在所述炉体底部，多根所述出气管沿着所述炉体的长度方向均匀设置。
23.通过采用上述技术方案，排气管用于排出清洁气体、清洁气体吹落的盘体物质，以及清洁气体与盘体物质的反应物。
24.优选的，所述加热器设置有一个或多个，一个所述加热器设置在所述炉体的底部，多个所述加热器沿所述炉体横截面的周向均匀设置。
25.通过采用上述技术方案，多个加热器共同作用时，可对尺寸更大的石墨盘本体加热更加均匀。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.在对大尺寸石墨盘本体进行清理时，加热器对炉体内部进行加热，同时，石墨盘旋转装置带动石墨盘本体转动，转动可使石墨盘受热均匀，进气管与排气管均设置有多根，多根进气管对着石墨盘本体进行吹气，将石墨盘本体上经过高温分解后的盘面物质在烤盘炉加热作用高温分解后通过清洗气体带走，或由进气管进入的清洗气体与石墨盘盘面物质发生化学反应后，将反应物通过清洗气体带走，最终由排气管排出炉体外，实现良好均匀的烤盘效果。
27.2.转动电机的驱动轴带动主动转动轴转动，此时石墨盘本体由固定件固定在主动转动轴与从动转动轴之间，当主动转动轴转动时，石墨盘本体的边缘处与主动转动轴摩擦，使主动转动轴带动固定件以转动电机的驱动轴轴线为中线转动，从而带动石墨盘本体转动，从动转动轴一是起到固定石墨盘本体的作用，而是起到辅助石墨盘本体转动的作用，使石墨盘本体在转动的过程中更加稳定。
28.3.由于在某些场景下主动转动轴与从动转动轴的长度均较长，此时支架轴承座可对主动转动轴以及从动转动轴起到支撑的作用，并且在同时对多个石墨盘本体进行清洁时，支架轴承座此时同样起到支撑的作用，避免主动转动轴以及从动转动轴受力弯曲，延长主动转动轴以及从动转动轴的使用寿命，节省维修成本。
附图说明
29.图1是本技术实施例中一种mocvd用石墨盘烤盘炉的整体结构示意图；图2是mocvd用石墨盘烤盘炉的正视图；图3是mocvd用石墨盘烤盘炉的石墨盘旋转装置的结构示意图；图4是a部分的局部放大示意图。
30.附图标记说明：1、石墨盘本体；11、前炉门；12、后炉门；2、炉体；21、保温层；22、托板；3、加热器；4、石墨盘旋转装置；41、转动电机；42、主动转动轴；43、从动转动轴；44、固定轴承座；45、加距件；46、支架轴承座；5、进气管；6、排气管；7、磁流体密封；8、固定件；9、滚珠。
具体实施方式
31.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
32.本技术实施例公开了一种mocvd用石墨盘烤盘炉。参照图1，mocvd用石墨盘烤盘炉包括石墨盘本体1、用于放置需清洁的石墨盘本体1的炉体2、设置在炉体2内用于对炉体2内部进行加热的加热器3、设置在炉体2底部的石墨盘旋转装置4、用于对炉体2内部进行充气的进气管5，以及用于排出炉体2内部气体的排气管6。
33.参照图1和图2，炉体2为柱形，炉体2长度方向的两端分别设置有前炉门11和后炉门12，前炉门11、后炉门12与炉体2共同形成圆桶型密闭腔体，实现烤盘过程中的真空密封。炉体2内设置有保温层21，可选的，保温层21为保温毡，保温毡起到阻隔热量流失、保护炉体2结构、节能的作用。在炉体2底部沿着炉体2的长度方向设置有托板22，托板22上均匀的开设有多个孔，便于位于炉体2底部的加热器3的加热和导通炉体2内气流，托板22上还设置有多个安装空间，多个安装空间用于安装石墨盘旋转装置4。加热器3设置有一个或多个，可选的，炉体2内设置有一个加热器3，此时加热器3设置在炉体2的底部，可选的，炉体2内设置有多个加热器3，多个加热器3沿炉体2横截面的周向均匀设置，多个加热器3共同作用时，可对尺寸更大的石墨盘本体1加热更加均匀。
34.参照图2，进气管5与排气管6均设置有多根，多根进气管5均匀排列，可选的，多根进气管5设置在炉体2顶部，多根进气管5沿着所述炉体2的长度方向设置，进气管5位于顶部且石墨盘本体1转动，可以有效使从进气管5内进入到炉体2内部对石墨盘本体1进行清洁的清洁气体更均匀的吹在石墨盘本体1上，便于将石墨盘本体1上的盘体物质均匀吹落，或均匀与石墨盘本体1上的盘体物质反应后随着反应后的物质垂落或掉落。炉体2长度方向均匀设置的进气管5为一组，可选的，沿炉体2横截面的周向均匀的设置有多组进气管5，在炉体2的四周（除炉体2正下方位置）沿设备中线对称布置数列进气管5。
35.参照图2，多组进气管5列阵设置，在烤盘过程中，通过阵列排布的进气管5均匀向炉内充入清洗气体，盘面物质在烤盘炉加热作用高温分解后通过清洗气体带走，或由清洗气体与石墨盘盘面物质发生化学反应。多根排气管6均匀排列，在炉体2正下方布置一列排气管6多根出气管沿着炉体2的长度方向均匀设置，排气管6用于排出清洁气体、清洁气体吹落的盘体物质，以及清洁气体与盘体物质的反应物。可选的，每列管路均等间距设置进气管5及排气管6。
36.参照图3，石墨盘旋转装置4包括转动电机41、与转动电机41驱动轴连接的主动转
动轴42、与转动主动轴设置的从动转动轴43，主动转动轴42、从动转动轴43靠近前炉门11和后炉门12的位置均设置有固定轴承座44，固定轴承座44内设置有固定轴承，主动转动轴42与从动转动轴43平行设置，主动转动轴42的长度长于从动转动轴43，主动转动轴42穿过后炉门12直至炉体2外部与转动电机41连接，主动转动轴42与后炉门12之间通过磁流体密封7。转动电机41的驱动轴带动主动转动轴42转动，此时石墨盘本体1由固定件8固定在主动转动轴42与从动转动轴43之间，当主动转动轴42转动时，石墨盘本体1的边缘处与主动转动轴42摩擦，使主动转动轴42带动固定件8以转动电机41的驱动轴轴线为中线转动，从而带动石墨盘本体1转动，从动转动轴43一是起到固定石墨盘本体1的作用，而是起到辅助石墨盘本体1转动的作用，使石墨盘本体1在转动的过程中更加稳定。
37.参照图3，可选的，主动转动轴42的固定轴承座44与从动转动轴43上设置的固定轴承座44之间互相可拆卸设置，且主动转动轴42的固定轴承座44、从动转动轴43的固定轴承座44与炉体2之间均为可拆卸设置，主动转动轴42的固定轴承座44与从动转动轴43的固定轴承座44安装在托板22上的安装空间内。主动转动轴42的固定轴承座44与从动转动轴43的固定轴承座44之间设置一个或多个加距件45，加距件45与主动转动轴42的固定轴承座44以及从动转动轴43的固定轴承座44均可拆卸连接，且每相邻的两个加距件45均为可拆卸连接。
38.参照图2和图3，针对于不同大小的石墨盘本体1，可通过调节主动转动轴42的固定轴承座44沿炉体2长度方向的位置，以及调节从动转动轴43的固定轴承座44的位置来使石墨盘本体1在转动清洁的过程中更加稳定，方便且可适应更多尺寸石墨盘本体1的场景。加距件45可以使固定轴承座44更加稳固，且可以有效防止在石墨盘本体1被清洁的过程中向两侧对固定轴承座44挤压导致固定轴承的移动，对于同一炉体2相同直径的石墨盘本体1，加距件45为固定轴承座44在使用过程中提供向石墨盘本体1方向的力，使石墨盘本体1在被清洁时可以更加稳固，避免石墨盘本体1倾倒，当石墨盘本体1位于最佳状态时，石墨盘本体1的轴心与烤盘炉炉体2内的轴心重合。对于不同大小的炉体2相同尺寸的石墨盘本体1，加距件45还可以使直径相同的石墨盘本体1在炉体2内摆放时位于最佳位置。对于同一炉体2内不同尺寸的石墨盘本体1，加距件45用于分区，根据不同尺寸的石墨盘本体1放置在不同的从动转动轴43上，使得直径不一的石墨盘本体1在同一炉体2可保证稳定放置。
39.参照图3，主动转动轴42的固定轴承座44之间、从动转动轴43的固定轴承座44之间均设置有支架轴承座46，由于在某些场景下主动转动轴42与从动转动轴43的长度均较长，此时支架轴承座46可对主动转动轴42以及从动转动轴43起到支撑的作用，并且在同时对多个石墨盘本体1进行清洁时，支架轴承座46此时同样起到支撑的作用，避免主动转动轴42以及从动转动轴43受力弯曲，延长主动转动轴42以及从动转动轴43的使用寿命，节省维修成本。
40.参照图4，主动转动轴42与从动转动轴43上均设置有固定石墨盘本体1的固定件8。固定件8设置有多个，且多个固定件8均匀的设置在主动转动轴42以及从动转动轴43上，在使用时，石墨盘本体1放置在主动转动轴42和/或从动转动轴43上每相邻的两个固定件8之间。可选的，固定件8与石墨盘本体1相贴合的一面上设置有多个滚珠9，在石墨盘本体1转动时，多个滚珠9可以减小石墨盘本体1与固定件8之间的摩擦力，使石墨盘本体1转动的更为顺畅。
41.本技术实施例的实施原理为：在对大尺寸石墨盘本体1进行清理时，打开前炉门11，将待清洁的石墨盘依次竖直插放于石墨盘旋转装置4上，关闭前炉门11，加热器3通电升温，炉内温度持续提高，在炉内温度达到烤盘温度后，石墨盘旋转装置4带动石墨盘本体1转动，转动可使石墨盘受热均匀，进气管5与排气管6均设置有多根，多根进气管5对着石墨盘本体1进行吹气，将石墨盘本体1上经过高温分解后的盘面物质在烤盘炉加热作用高温分解后通过清洗气体带走，或由进气管5进入的清洗气体与石墨盘盘面物质发生化学反应后，将反应物通过清洗气体带走，最终由排气管6排出炉体2外，实现良好均匀的烤盘效果。
42.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于，包括石墨盘本体(1)、用于放置需清洁的石墨盘本体(1)的炉体(2)、设置在所述炉体(2)内用于对所述炉体(2)内部进行加热的加热器(3)、设置在所述炉体(2)底部的石墨盘旋转装置(4)、用于向所述炉体(2)内部充气及吹扫所述石墨盘本体(1)盘面的进气管(5)，以及用于排出所述炉体(2)内部气体的排气管(6)；其中，所述石墨盘本体(1)放置在所述石墨盘旋转装置(4)上，且所述石墨盘旋转装置(4)可带动所述石墨盘转动，所述进气管(5)以及所述排气管(6)均设置有多根。2.根据权利要求1所述的mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于：所述石墨盘旋转装置(4)包括转动电机(41)、与所述转动电机(41)驱动轴连接的主动转动轴(42)、与所述转动主动轴设置的从动转动轴(43)，所述主动转动轴(42)、所述从动转动轴(43)靠近所述炉体(2)长度方向的两端均设置有固定轴承座(44)，所述固定轴承座(44)内设置有固定轴承，所述主动转动轴(42)与所述从动转动轴(43)平行设置，所述主动转动轴(42)与所述从动转动轴(43)上均设置有固定所述石墨盘本体(1)的固定件(8)。3.根据权利要求2所述的mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于：所述主动转动轴(42)的固定轴承座(44)与所述从动转动轴(43)上设置的固定轴承座(44)之间互相可拆卸设置，且主动转动轴(42)的固定轴承座(44)、从动转动轴(43)的固定轴承座(44)与炉体(2)之间均为可拆卸设置。4.根据权利要求3所述的mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于：所述主动转动轴(42)的固定轴承座(44)与所述从动转动轴(43)的固定轴承座(44)之间设置一个或多个加距件(45)，所述加距件(45)与主动转动轴(42)的固定轴承座(44)以及从动转动轴(43)的固定轴承座(44)均可拆卸连接，且每相邻的两个所述加距件(45)均为可拆卸连接。5.根据权利要求4所述的mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于：所述炉体(2)底部设置有托板(22)，所述托板(22)上均匀的开设有多个孔，所述主动转动轴(42)的固定轴承座(44)与所述从动转动轴(43)的固定轴承座(44)均安装在所述托板(22)上，所述托板(22)安装所述主动转动轴(42)的固定轴承座(44)以及安装所述从动转动轴(43)的固定轴承座(44)处设置有多个安装空间。6.根据权利要求2所述的mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于：所述主动转动轴(42)的固定轴承座(44)之间、所述从动转动轴(43)的固定轴承座(44)之间均设置有支架轴承座(46)。7.根据权利要求1所述的mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于：多根所述进气管(5)均匀排列，且多根所述进气管(5)设置在所述炉体(2)顶部，多根所述进气管(5)沿着所述炉体(2)的长度方向设置。8.根据权利要求7所述的mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于：沿所述炉体(2)长度方向均匀设置的进气管(5)为一组，沿所述炉体(2)横截面的周向均匀的设置有多组进气管(5)。9.根据权利要求1所述的mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于：多根所述排气管(6)均匀排列，多根所述出气管设置在所述炉体(2)底部，多根所述出气管沿着所述炉体(2)的长度方向均匀设置。10.根据权利要求1所述的mocvd用石墨盘烤盘炉，其特征在于：所述加热器(3)设置有一个或多个，一个所述加热器(3)设置在所述炉体(2)的底部，多个所述加热器(3)沿所述炉体(2)横截面的周向均匀设置。

技术总结
本申请涉及金属有机物化学气相沉积的领域，尤其是涉及一种MOCVD用石墨盘烤盘炉，包括石墨盘本体、用于放置需清洁的石墨盘本体的炉体、设置在所述炉体内用于对所述炉体内部进行加热的加热器、设置在所述炉体底部的石墨盘旋转装置、用于向所述炉体内部充气及吹扫所述石墨盘本体盘面的进气管，以及用于排出所述炉体内部气体的排气管；其中，所述石墨盘本体放置在所述石墨盘旋转装置上，且所述石墨盘旋转装置可带动所述石墨盘转动，所述进气管以及所述排气管均设置有多根。本申请具有对大尺寸的石墨盘达到更好的清洁效果的效果。墨盘达到更好的清洁效果的效果。墨盘达到更好的清洁效果的效果。


技术研发人员：马昊鹏 张革 杜程 邓蕊 王志超
受保护的技术使用者：北京北方华创真空技术有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/9/16