一种碳化硅涂层石墨载盘支撑装置

技术领域

本发明涉及气相沉积设备技术领域，具体涉及一种碳化硅涂层石墨载盘支撑装置。

背景技术

MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉积)是在气相外延生长(Vapour Phase Epitaxy，VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。MOCVD是制备化合物半导体外延材料的核心设备，以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，主要用于生长各种Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料，涵盖了所有常见半导体，有着非常广阔的市场前景。

目前气体混合与反应主要是在MOCVD设备的反应腔中进行，利用碳化硅涂层石墨载盘作为基座来承载半导体，石墨载盘不仅需要加热还需要快速旋转，因此在反应过程中石墨载盘需要被吸附固定在设备的旋转轴上，而现有的石墨载盘无法悬空拿放，且现有的设备主要采用人工进行或机械手臂取放，机械手臂取放时只能夹持在石墨载盘边缘上，夹持稳定性差，在运输过程中容易掉落。

当反应腔室内发生反应时，Ⅲ-Ⅴ族化合物薄膜不仅会沉积在衬底表面上，还会沉积在反应腔内的石墨载盘上，当反应腔体使用时间较长时，石墨载盘上会沉积较多副产物，在进行外延生长时这些副产物可能从附着处剥落开来，随着反应气体的气流在反应腔内到处扩散，严重影响外延片的质量，而现有的石墨载物盘不具备自洁功能，只能人工进行清理，清洁不方便，且还需要使用到额外的清洁设备对石墨载盘进行清洁，清洁成本高。

发明内容

本发明的目的在于：为解决石墨载盘取放不方便与无法自洁的问题，本发明提供了一种碳化硅涂层石墨载盘支撑装置。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种碳化硅涂层石墨载盘支撑装置，包括支撑底盘与石墨载盘，所述支撑底盘的顶部环形设置有多组伸缩底杆，所述伸缩底杆受离心力驱动，所述伸缩底杆的内部滑动连接有离心滑块，所述离心滑块也受离心力驱动，且所需离心力大于伸缩底杆所需离心力；

所述离心滑块的顶部设置有夹杆，所述夹杆能伸缩，且能摆动，所述石墨载盘夹持在多组夹杆之间，所述离心滑块相对伸缩底杆滑动时，所述夹杆的摆动中心位于石墨载盘边缘上，所述夹杆的内部设置有能伸缩的刷毛；

还包括设置在MOCVD设备反应腔中的转环与从动吸盘，所述从动吸盘能穿过支撑底盘将石墨载盘吸附固定，所述转环能带动支撑底盘转动。

进一步地，所述支撑底盘的顶部环形开设有多组导轨，所述伸缩底杆的外侧设置有滑杆，所述滑杆滑动连接在导轨中，所述滑杆与所述支撑底盘之间设置有拉簧，所述拉簧用于驱动滑杆向支撑底盘中心滑动；

所述离心滑块与所述伸缩底杆内壁之间设置有第一顶簧，所述第一顶簧用于驱动离心滑块向支撑底盘方向滑动，所述第一顶簧的弹力大于拉簧的弹力。

进一步地，所述夹杆的底部滑动连接有摆杆，所述摆杆铰接在离心滑块中，所述夹杆靠近石墨载盘的一侧开设有导向滑槽，所述导向滑槽的内部滑动连接有导向滑块，所述石墨载盘的外侧转动安装有外环，所述外环与石墨载盘之间设置有摩擦阻尼，所述外环的外侧环形设置有与夹杆对应设置的铰接头，所述铰接头铰接在导向滑块上，所述夹杆的外侧设置有锁定机构，所述离心滑块相对伸缩底杆滑动时，所述锁定机构限制导向滑块滑动。

进一步地，所述锁定机构包括设置在夹杆外侧的传动气筒，所述传动气筒的内部滑动连接有活塞插杆，所述导向滑块的外侧开设有插孔，所述导向滑块滑动至导向滑槽底部时，所述活塞插杆能插接在插孔中。

进一步地，所述伸缩底杆的外侧开设有侧滑槽，所述侧滑槽的内部滑动连接有滑动气筒，所述滑动气筒与所述伸缩底杆之间设置有第二顶簧，所述第二顶簧用于驱动滑动气筒靠近支撑底盘，所述第二顶簧的弹力大于第一顶簧的弹力，所述滑动气筒的内部滑动连接有活塞顶杆，所述滑动气筒通过气管与所述传动气筒相连通；

所述离心滑块远离支撑底盘的一端开设有顶压倒角，所述顶压倒角用于驱动活塞顶杆向滑动气筒内部滑动，所述离心滑块的外侧开设有凹槽，所述凹槽与顶压倒角相垂直，且相连通，所述活塞顶杆能卡接在凹槽中；

所述活塞插杆与所述传动气筒内壁之间设置有卡簧，所述卡簧用于驱动活塞插杆远离插孔。

进一步地，所述夹杆的内部开设有能收纳刷毛的空腔，所述导向滑槽的内壁开设有多组毛孔，所述毛孔贯穿至空腔中，且能通过刷毛，所述空腔的内部开设有气腔，所述气腔的内部滑动连接有毛刷底板，所述毛刷底板与所述气腔之间设置有复位弹簧，所述复位弹簧用于驱动毛刷底板向气腔中滑动。

进一步地，所述伸缩底杆的两侧均设置有滑动气筒，远离传动气筒一侧的滑动气筒通过气管与所述气腔相连通。

进一步地，所述转环的顶部设置有主动吸盘，所述主动吸盘与外界负压设备相连通，所述转环的外侧啮合有通过电机驱动的驱动轮，所述从动吸盘的底部设置有插杆，所述插杆固定安装在MOCVD设备反应腔中，所述支撑底盘的中心位置开设有通孔，所述从动吸盘能穿过通孔。

本发明的有益效果如下：

本发明，通过环形设置在石墨载盘四周夹杆的设置，控制夹杆的摆动角度，即可控制石墨载盘的悬空高度，拿取方便，且夹取时，机械夹爪只需夹持在夹杆上，夹持半径更小，夹持稳定性更高。

本发明，通过MOCVD设备反应腔中旋转驱动源带动支撑底盘转动，支撑底盘通过夹杆带动石墨载盘转动，此时夹杆在离心的作用下，下半部分自动展开，石墨载盘自动落至下方，不影响石墨载盘耦合加热，反应稳定。

本发明，通过增加MOCVD设备反应腔中旋转驱动源的旋转速度，进而能增加支撑底盘的旋转速度，此时离心滑块相对伸缩底杆滑动，离心滑块带动夹杆以石墨载盘边缘为摆动中心摆动，随着离心滑块滑动，夹杆逐渐靠近石墨载盘的上表面，且夹杆将石墨载盘压在从动吸盘上，从动吸盘将石墨载盘吸附固定，使石墨载盘无法转动，同时控制刷毛伸出，随着夹杆靠近石墨载盘的上表面，刷毛与石墨载盘上表面接触，且相对石墨载盘快速转动，进而能自动对石墨载盘进行清洁，无需额外清洁设备，清洁方便，且清洁出的杂物被甩出石墨载盘，清洁效果好。

附图说明

图1是本发明整体示意图；

图2是本发明局部示意图；

图3是本发明支撑底盘示意图；

图4是本发明伸缩底杆第一视角示意图；

图5是本发明伸缩底杆第二视角示意图；

图6是本发明伸缩夹杆示意图；

图7是本发明伸缩夹杆剖视示意图；

图8是本发明图7中A部分放大示意图；

图9是本发明图7中B部分放大示意图；

图10是本发明传动气筒部分剖视示意图；

图11是本发明石墨载盘示意图。

附图标记：1、支撑底盘；11、导轨；12、拉簧；13、通孔；2、伸缩底杆；21、滑杆；22、离心滑块；23、第一顶簧；24、侧滑槽；25、滑动气筒；26、第二顶簧；27、活塞顶杆；28、顶压倒角；29、凹槽；3、夹杆；31、摆杆；32、导向滑槽；33、导向滑块；34、空腔；35、毛孔；36、气腔；37、毛刷底板；38、复位弹簧；39、刷毛；310、传动气筒；311、活塞插杆；312、卡簧；313、插孔；4、石墨载盘；41、外环；42、铰接头；5、驱动轮；6、转环；7、主动吸盘；8、插杆；9、从动吸盘。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

依本发明一较佳实施例的一种碳化硅涂层石墨载盘支撑装置将在以下被详细地阐述。如图1-图11所示，一种碳化硅涂层石墨载盘支撑装置，包括支撑底盘1与石墨载盘4，支撑底盘1的顶部环形设置有多组伸缩底杆2，伸缩底杆2受离心力驱动，伸缩底杆2的内部滑动连接有离心滑块22，离心滑块22也受离心力驱动，且所需离心力大于伸缩底杆2所需离心力；

离心滑块22的顶部设置有夹杆3，夹杆3能伸缩，且能摆动，石墨载盘4夹持在多组夹杆3之间，离心滑块22相对伸缩底杆2滑动时，夹杆3的摆动中心位于石墨载盘4边缘上，夹杆3的内部设置有能伸缩的刷毛39；

还包括设置在MOCVD设备反应腔中的转环6与从动吸盘9，从动吸盘9能穿过支撑底盘1将石墨载盘4吸附固定，转环6能带动支撑底盘1转动，转环6的顶部设置有主动吸盘7，主动吸盘7与外界负压设备相连通，转环6的外侧啮合有通过电机驱动的驱动轮5，从动吸盘9的底部设置有插杆8，插杆8固定安装在MOCVD设备反应腔中，支撑底盘1的中心位置开设有通孔13，从动吸盘9能穿过通孔13。

使用时将支撑底盘1放置在MOCVD设备反应腔室中，从动吸盘9与插杆8穿过通孔13，对支撑底盘1进行定位，放置精度高，同时支撑底盘1压在主动吸盘7上，通过外界负压设备使主动吸盘7产生负压，主动吸盘7将支撑底盘1吸附转环6上，此时启动设备，电机带动驱动轮5转动，驱动轮5带动转环6转动，转环6带动支撑底盘1转动，支撑底盘1带动伸缩底杆2转动，伸缩底杆2带动夹杆3转动，夹杆3带动石墨载盘4转动，此时支撑底盘1产生的离心力只够驱动伸缩底杆2滑动，伸缩底杆2在离心的作用下向支撑底盘1外侧滑动，伸缩底杆2带动夹杆3移动，夹杆3在石墨载盘4的作用下摆动，反应时的驱动离心力，只够夹杆3摆动至接近竖直状态，夹杆3不会对反应气体造成遮挡，此时石墨载盘4在重力的作用下自动下落，且不会压在从动吸盘9上，然后石墨载盘4被耦合加热，从动吸盘9也不会接触在高温的石墨载盘4上，不影响正常反应，且从动吸盘9与主动吸盘7均为金属吸盘，保证不会受到高温影响；

当反应完成后，驱动轮5停止转动，支撑底盘1停止转动，离心逐渐消失，伸缩底杆2自动向支撑底盘1中心滑动，伸缩底杆2带动夹杆3向内并拢，夹杆3推动石墨载盘4自动上升，石墨载盘4自动悬空，便于将石墨载盘4取下，使用方便；

当反应后的半导体被取下后，再次将支撑底盘1放置在转环6上，此时启动设备，电机带动驱动轮5转动，驱动轮5带动转环6转动，转环6带动支撑底盘1转动，支撑底盘1带动伸缩底杆2转动，伸缩底杆2带动夹杆3转动，夹杆3带动石墨载盘4转动，此时支撑底盘1产生的离心力只够驱动伸缩底杆2滑动，伸缩底杆2在离心的作用下向支撑底盘1外侧滑动，伸缩底杆2带动夹杆3移动，夹杆3在石墨载盘4的作用下摆动，反应时的驱动离心力，只够夹杆3摆动至接近竖直状态，然后增加驱动轮5转动，增加离心力，离心滑块22相对伸缩底杆2滑动，由于此时夹杆3的摆动中心被限制在石墨载盘4边缘上，随着离心滑块22滑动，离心滑块22带动夹杆3伸缩，同时带动夹杆3摆动，夹杆3向石墨载盘4上表面摆动，且由于此时石墨载盘4掉落至底部，因此夹杆3的摆动中心靠近离心滑块22，因此离心滑块22只需滑动较小距离，夹杆3即可摆动至石墨载盘4上表面，同时石墨载盘4落在从动吸盘9上，且在夹杆3向石墨载盘4上表面摆动的同时，夹杆3给予石墨载盘4下压力，石墨载盘4被紧压在从动吸盘9上，从动吸盘9将石墨载盘4夹持，此时石墨载盘4无法转动，夹杆3相对石墨载盘4转动，同时控制刷毛39伸出，刷毛39与石墨载盘4上表面接触，自动将石墨载盘4上的残留物刷落，进而能自动对石墨载盘4进行清洁，且无需额外设备，只需增加原本设备的转速即可，清洁方便，且由于夹杆3快速转动，夹杆3能自动将清洁出的残留物扫落，清洁效果好。

如图2、图3所示，该实施例为伸缩底杆2与离心滑块22滑动结构；

支撑底盘1的顶部环形开设有多组导轨11，伸缩底杆2的外侧设置有滑杆21，滑杆21滑动连接在导轨11中，滑杆21与支撑底盘1之间设置有拉簧12，拉簧12用于驱动滑杆21向支撑底盘1中心滑动；

离心滑块22与伸缩底杆2内壁之间设置有第一顶簧23，第一顶簧23用于驱动离心滑块22向支撑底盘1方向滑动，第一顶簧23的弹力大于拉簧12的弹力。

电机带动驱动轮5转动，驱动轮5带动转环6转动，转环6带动支撑底盘1转动，支撑底盘1带动伸缩底杆2转动，伸缩底杆2带动夹杆3转动，夹杆3带动石墨载盘4转动，此时支撑底盘1产生的离心力大于拉簧12的弹力小于第一顶簧23的弹力，因此离心力驱动伸缩底杆2滑动，当增加转速时，离心力大于第一顶簧23的弹力，离心力带动离心滑块22相对伸缩底杆2滑动，当驱动轮5停止转动时，拉簧12带动伸缩底杆2靠近支撑底盘1中心，第一顶簧23带动离心滑块22靠近支撑底盘1中心，伸缩底杆2带动夹杆3向内并拢，夹杆3推动石墨载盘4自动上升，石墨载盘4自动悬空，便于将石墨载盘4取下，使用方便。

如图5-图11所示，该实施例为夹杆3具体结构；

夹杆3的底部滑动连接有摆杆31，摆杆31铰接在离心滑块22中，夹杆3靠近石墨载盘4的一侧开设有导向滑槽32，导向滑槽32的内部滑动连接有导向滑块33，石墨载盘4的外侧转动安装有外环41，外环41与石墨载盘4之间设置有摩擦阻尼，外环41的外侧环形设置有与夹杆3对应设置的铰接头42，铰接头42铰接在导向滑块33上，夹杆3的外侧设置有锁定机构，离心滑块22相对伸缩底杆2滑动时，锁定机构限制导向滑块33滑动。

通过铰接头42与外环41的设置，夹杆3能相对石墨载盘4摆动与转动，且通过摩擦阻尼的设置，当石墨载盘4不被吸附时，石墨载盘4会随着夹杆3转动，当石墨载盘4被从动吸盘9吸附时，石墨载盘4能相对夹杆3转动，反应与清洁稳定。

进一步地，锁定机构包括设置在夹杆3外侧的传动气筒310，传动气筒310的内部滑动连接有活塞插杆311，导向滑块33的外侧开设有插孔313，导向滑块33滑动至导向滑槽32底部时，活塞插杆311能插接在插孔313中。

当反应后的半导体被取下后，再次将支撑底盘1放置在转环6上，此时启动设备，电机带动驱动轮5转动，驱动轮5带动转环6转动，转环6带动支撑底盘1转动，支撑底盘1带动伸缩底杆2转动，伸缩底杆2带动夹杆3转动，夹杆3通过导向滑块33与外环41带动石墨载盘4转动，此时支撑底盘1产生的离心力只够驱动伸缩底杆2滑动，伸缩底杆2在离心的作用下向支撑底盘1外侧滑动，伸缩底杆2带动夹杆3移动，夹杆3在铰接头42与导向滑块33的作用下相对石墨载盘4摆动，反应时的驱动离心力，只够夹杆3摆动至接近竖直状态，然后增加驱动轮5转动，增加离心力，离心滑块22相对伸缩底杆2滑动，伸缩底杆2通过摆杆31带动夹杆3先摆动至竖直状态，导向滑块33在石墨载盘4重力的作用下落至导向滑槽32底部，此时通过外界气源使传动气筒310内部气压增加，气压推动活塞插杆311插接在插孔313中，活塞插杆311将导向滑块33锁定，此时夹杆3只能相对石墨载盘4摆动，随着离心力继续增加，离心滑块22相对伸缩底杆2滑动，由于此时夹杆3的摆动中心被限制在石墨载盘4边缘上，随着离心滑块22滑动，离心滑块22带动摆杆31摆动，摆杆31相对夹杆3滑动，同时摆杆31带动夹杆3摆动，夹杆3向石墨载盘4上表面摆动，控制稳定。

更进一步地，伸缩底杆2的外侧开设有侧滑槽24，侧滑槽24的内部滑动连接有滑动气筒25，滑动气筒25与伸缩底杆2之间设置有第二顶簧26，第二顶簧26用于驱动滑动气筒25靠近支撑底盘1，第二顶簧26的弹力大于第一顶簧23的弹力，滑动气筒25的内部滑动连接有活塞顶杆27，滑动气筒25通过气管与传动气筒310相连通；

离心滑块22远离支撑底盘1的一端开设有顶压倒角28，顶压倒角28用于驱动活塞顶杆27向滑动气筒25内部滑动，离心滑块22的外侧开设有凹槽29，凹槽29与顶压倒角28相垂直，且相连通，活塞顶杆27能卡接在凹槽29中；

活塞插杆311与传动气筒310内壁之间设置有卡簧312，卡簧312用于驱动活塞插杆311远离插孔313。

增加驱动轮5转动，增加离心力，离心滑块22相对伸缩底杆2滑动，由于第二顶簧26的弹力大于第一顶簧23的弹力，因此开始时滑动气筒25无法滑动，离心滑块22通过顶压倒角28推动活塞顶杆27向滑动气筒25内部滑动，滑动气筒25内部的气压通过气管进入传动气筒310中，同时伸缩底杆2通过摆杆31带动夹杆3先摆动至竖直状态，导向滑块33在石墨载盘4重力的作用下落至导向滑槽32底部，传动气筒310内部气压增加，气压推动活塞插杆311插接在插孔313中，活塞插杆311将导向滑块33锁定，此时夹杆3只能相对石墨载盘4摆动，随着离心力继续增加，离心滑块22相对伸缩底杆2滑动，此时活塞顶杆27卡接在凹槽29中，离心滑块22带动滑动气筒25滑动，保证传动气筒310内部气压稳定，由于此时夹杆3的摆动中心被限制在石墨载盘4边缘上，随着离心滑块22滑动，离心滑块22带动摆杆31摆动，摆杆31相对夹杆3滑动，同时摆杆31带动夹杆3摆动，夹杆3向石墨载盘4上表面摆动，无需额外的气源即可锁定导向滑块33，结构紧凑。

如图7-图9所示，该实施例为刷毛39伸缩结构；

夹杆3的内部开设有能收纳刷毛39的空腔34，导向滑槽32的内壁开设有多组毛孔35，毛孔35贯穿至空腔34中，且能通过刷毛39，空腔34的内部开设有气腔36，气腔36的内部滑动连接有毛刷底板37，毛刷底板37与气腔36之间设置有复位弹簧38，复位弹簧38用于驱动毛刷底板37向气腔36中滑动。

清洁时，导向滑块33滑动至导向滑槽32底部，不会影响刷毛39伸出，此时增加气腔36内部气压，气压推动毛刷底板37向上移动，毛刷底板37带动刷毛39与毛孔35平行，此时刷毛39沿着毛孔35自动伸出，放气时，复位弹簧38带动毛刷底板37向下滑动，毛刷底板37带动刷毛39收纳在空腔34中，不影响导向滑块33滑动。

进一步地，伸缩底杆2的两侧均设置有滑动气筒25，远离传动气筒310一侧的滑动气筒25通过气管与气腔36相连通。

通过该设计，增加驱动轮5转动，增加离心力，离心滑块22相对伸缩底杆2滑动，由于第二顶簧26的弹力大于第一顶簧23的弹力，因此开始时滑动气筒25无法滑动，离心滑块22通过顶压倒角28推动活塞顶杆27向滑动气筒25内部滑动，滑动气筒25内部的气压通过气管进入气腔36中，气压推动毛刷底板37向上移动，毛刷底板37带动刷毛39与毛孔35平行，此时刷毛39沿着毛孔35自动伸出，无需额外驱动气源，结构更加紧凑，但离心滑块22与滑动气筒25复位时，活塞顶杆27不受挤压，复位弹簧38带动毛刷底板37向下滑动，毛刷底板37带动刷毛39收纳在空腔34中，不影响导向滑块33滑动。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。