本发明属于结晶膜生长技术领域,具体提供一种用于承载被加工基片的托盘装置,其包括多个沿纵向层叠设置的托盘,并且相邻托盘之间具有一定间距。此外,本发明还提供一种结晶膜生长设备,其包括工艺腔室、工艺气体输送系统及排气系统,并且在所述工艺腔室内设置有本发明提供的上述托盘装置,用以在工艺过程中承载基片。本发明提供的托盘装置及具有该托盘装置的结晶膜生长设备,能够以较低的成本来增加每次工艺所能处理的基片数量,进而提高产能。
1.一种结晶膜生长设备,包括工艺腔室、工艺气体输送系统及排气系统,其特征在于,所述工艺腔室内设置有托盘装置,用以在工艺过程中承载基片,所述托盘装置包括多个沿纵向层叠设置在工艺腔室内的托盘,并且相邻托盘之间具有一定间距;并且在所述工艺气体输送系统内设置有整流装置和多个工艺气体输送管,所述整流装置包括沿托盘层叠方向自上而下依次设置的多个翼片。
2.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,在所述多个层叠设置的托盘中,除最底层的托盘外,在各托盘的背面设置第一凸起部,并在与背面设置有第一凸起部的各托盘相对设置的托盘的正面设置与所述第一凸起部相配合的第二凹进部;和/或在所述多个层叠设置的托盘中,除最底层的托盘外,在各托盘的背面设置第一凹进部,并在与背面设置有第一凹进部的各托盘相对设置的托盘的正面设置与所述第一凹进部相配合的第二凸起部;并且借助于所述第一凸起部和第二凹进部之间的配合和/或所述第二凸起部和第一凹进部之间的配合,而将相邻托盘彼此保持一定间距地叠置在一起。
3.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述托盘的数量至少为4个时,处于最顶层和最底层的托盘为不承载基片的陪衬托盘。
4.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述托盘的材料包括石墨、钼、钼合金。
5.根据权利要求4所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述托盘采用石墨材料制成,并且其表面具有SiC涂层。
6.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述可承载的基片的材料包括蓝宝石、Ge、GaAs、GaN、SiC、ZnO或Si。
7.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,还包括固定架,每一个托盘均借助于固定连接件而固定在所述固定架上,并且相邻托盘间隔有一定间距。
8.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述工艺气体输送系统设置在工艺腔室的边缘部分,并且该工艺气体输送系统包括工艺气体进气口及工艺气体出气口,所述工艺气体进气口将工艺气体自工艺腔室之外引入所述工艺气体输送系统,所述工艺气体输送系统中的工艺气体经由工艺气体出气口而进入到工艺腔室内并到达托盘装置所承载的各基片。
9.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述托盘呈环状结构,所述工艺气体输送系统沿所述多个托盘的层叠方向贯穿所述层叠设置的托盘的中空部分,并且该工艺气体输送系统包括工艺气体进气口及工艺气体出气口,所述工艺气体进气口将工艺气体自工艺腔室之外引入所述工艺气体输送系统,所述工艺气体输送系统中的工艺气体经由工艺气体出气口而进入到工艺腔室内并到达托盘装置所承载的各基片。
10.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,在所述工艺气体输送系统上对应于每一个托盘而设置有工艺气体出气口,以使工艺气体被直接输出至每一个托盘。
11.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,在工艺气体输送系统中还设置有用以冷却工艺气体的水冷管。
12.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,在工艺气体输送系统中还设置有用以辅助输送工艺气体的工艺气体补偿通道。
13.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,在所述翼片上可设置供所述工艺气体输送管穿过的通孔,并且对于每个所述工艺气体输送管,仅在其出口下方的各翼片上设置供该工艺气体输送管穿过的通孔,所述多个工艺气体输送管穿过各自对应的通孔而沿托盘层叠方向延伸,从每个所述工艺气体输送管中流出的气体与位于各自出口上方的翼片相碰撞后改变流向并最终到达相应的托盘表面。
14.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述翼片的数量与所述托盘的数量相同。
15.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,在所述工艺气体输送系统内设置有冷却装置,所述冷却装置包括水冷外管和位于所述水冷外管内的水冷内管,冷却液体通过所述水冷内管进入该冷却装置,并经由设置在所述水冷外管上的排出口而排出。
16.根据权利要求15所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述多个翼片设置在所述水冷外管的外壁上。
17.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于还包括吹扫气体入口,用以借助吹扫气体而对工艺腔室进行清洁。
18.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于还包括腔室内壁以及用于隔断大气的腔室外壁,所述腔室内壁围绕成所述工艺腔室,所述腔室外壁和腔室内壁围成的空腔部分形成吹扫气体通道。
19.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于还包括感应加热器。
20.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于还包括旋转机构,用以驱动所述托盘装置相对于所述工艺气体输送系统和/或感应加热器旋转。
21.根据权利要求20所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述旋转机构连接所述托盘装置并带动该托盘装置围绕其旋转轴进行旋转,以使各托盘不同位置处的温度和/或气流均匀;和/或所述旋转机构连接所述工艺气体输送系统并带动该工艺气体输送系统围绕其旋转轴进行旋转,以使各托盘不同位置处的温度和/或气流均匀;和/或所述旋转机构连接所述感应加热器并带动该感应加热器围绕其旋转轴进行旋转,以使各托盘不同位置处的温度和/或气流均匀。
22.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述排气系统包括抽气机构,用于以大于等于1m/s而小于等于30m/s的速度对所述工艺腔室进行排气。
23.根据权利要求1所述的结晶膜生长设备,其特征在于还包括过滤腔室,其设置在工艺腔室与排气系统之间,并通过若干通孔而与工艺腔室连通。
24.根据权利要求23所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述过滤腔室包括多个层叠设置的过滤基板,每一个过滤基板均由多孔材料制成且其上设置有若干通孔。
25.根据权利要求24所述的结晶膜生长设备,其特征在于,所述过滤基板由石墨材料制成且其表面具有SiC涂层,并且相邻的过滤基板上的通孔彼此错开。技术领域
本发明属于结晶膜生长技术领域,具体涉及一种托盘装置以及应用该托盘装置的结晶膜生长设备。xa0
背景技术
目前随着技术的发展,化学气相生长(Chemicalxa0Vaporxa0Deposition,简称为CVD)技术已经得到越来越多的应用。特别是其中的金属有机化学气相生长(metalxa0Organicxa0Chemicalxa0Vaporxa0Deposition,简称为MOCVD)技术,因其具有镀膜成分易控、镀膜均匀致密以及附着力好等优点而逐渐成为工业界主要的镀膜技术。所谓MOCVD技术是指,利用金属有机化合物(metalxa0Organic,简称为MO)作为源物质的一种化学气相生长技术,其原理为使有机金属原料气体、氢化气体或卤化气体进行热分解反应而在气相中使薄膜生长。在实际工艺中,将进行上述CVD反应的设备称为CVD设备;将使用MO气体进行CVD反应的设备称为MOCVD设备。xa0通常,在进行反应而生长的结晶膜中存在化合物半导体,例如存在GaAs、GaInP、GaN、AlN、SiC等。其中,GaN因其带隙宽度较大被而作为蓝色发光晶体材料备受关注,相应地,使用GaN的蓝色发光二极管(Lightxa0Emittingxa0Diode,简称为LED)市场也得到迅速发展。xa0目前,若要继续扩大LED市场,就必须特别注重制造成本。而在LED的制造过程中,结晶膜生长工序是决定性工序,这样,GaN生长所使用的MOCVD设备的产能就成为一个重要的性能指标。在此,所谓产能,是指单位时间内的可生长片数或者每个批次的处理片数。xa0通常,当前市售的MOCVD设备包括可旋转的大型托盘,以及xa0配置在大型托盘的同心圆上的若干小型托盘(亦称为承载基片的承载台),各小型托盘可围绕其旋转轴进行自转,并且其上承载基片。这样,通过将承载在该小型托盘上的基片片数和该小型托盘的配置数量进行组合,就可以一次处理多片基片。例如,图1就示出了这样一种将自转和公转组合的现有MOCVD设备的工艺腔室的剖面图。xa0如图1所示,MOCVD设备包括工艺腔室117和加热腔室116。在工艺腔室117内设置有可自转的小型托盘101和可公转的大型托盘102,将承载有基片的小型托盘101置于可公转的大型托盘102上,借助于旋转机构112而使基片一边在小型托盘101的带动下自转,一边在大型托盘102的带动下公转。在加热腔室116内设置有感应加热线圈103,以对工艺腔室117内的托盘101和102及其所承载的基片进行加热,本实例中的感应加热的频率可以为8KHz。xa0图1所示MOCVD设备中的自转和公转的旋转机构112的结构复杂,这给该设备的制造、使用和维护带来了不便。为了避免上述设备构造复杂的问题,本领域技术人员提出了一种仅使托盘公转而不自转的结晶膜生长设备,如发明名称为“薄膜制造设备”、公开号为特开2009-10279的日本专利文献就公开了这样一种MOCVD设备。在该MOCVD设备的工艺腔室内设置有一个托盘,其上放置多片基片,该托盘及其承载的基片仅公转而不自转,通过对气体的流动方向进行控制而使GaN在基片上均匀生长。xa0尽管上述日本专利文献公开的MOCVD设备的构造已较为简单,然而在实际应用中,因其工艺腔室内仅有一个托盘而使得单次工艺的产能较小,这种情况下,若要在托盘上放置更多的基片以增大产能,则需要加大托盘的承载面积(即,增大托盘的面积)。而托盘面积的增大往往会导致托盘热量散失增多,进而导致为保温而产生的花费增大以及能耗增大;而且,制造大型的托盘,既需要大型的各向同性石墨以及更多的SiC等涂料,又需要增大工艺腔室的体积以容纳它,因而会增大系统制造、运行及维护成本。xa0为此,如何提供一种成本较低且能承载较多被加工基片的基片承载装置(即,如何以低廉成本提高MOCVD的工艺产能)就成为目前亟待解决的问题。xa0
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种托盘装置及具有该托盘装置的结晶膜生长设备,其能够以较低的成本来增加每次工艺所能处理的基片数量,进而提高产能。xa0为此,本发明提供一种结晶膜生长设备,其包括工艺腔室、工艺气体输送系统及排气系统,并且在所述工艺腔室内设置有托盘装置,用以在工艺过程中承载基片,所述托盘装置包括多个沿纵向层叠设置在工艺腔室内的托盘,并且相邻托盘之间具有一定间距;并且在所述工艺气体输送系统内设置有整流装置和多个工艺气体输送管,所述整流装置包括沿托盘层叠方向自上而下依次设置的多个翼片。xa0其中,在所述多个层叠设置的托盘中,除最底层的托盘外,在各托盘的背面设置第一凸起部,并在与背面设置有第一凸起部的各托盘相对设置的托盘的正面设置与所述第一凸起部相配合的第二凹进部;和/或在所述多个层叠设置的托盘中,除最底层的托盘外,在各托盘的背面设置第一凹进部,并在与背面设置有第一凹进部的各托盘相对设置的托盘的正面设置与所述第一凹进部相配合的第二凸起部;并且借助于所述第一凸起部和第二凹进部之间的配合和/或所述第二凸起部和第一凹进部之间的配合,而将相邻托盘彼此保持一定间距地叠置在一起。xa0其中,所述托盘的数量至少为4个时,处于最顶层和最底层的托盘为并不承载基片的陪衬托盘。xa0其中,所述托盘的材料包括石墨、钼、钼合金。当所述托盘采用石墨材料制成,并且其表面具有SiC涂层。xa0其中,所述可承载的基片的材料包括蓝宝石、Ge、GaAs、GaN、SiC、ZnO或Si。xa0其中,所述托盘装置还包括固定架,每一个托盘均借助于固定连接件而固定在所述固定架上,并且相邻托盘间隔有一定间距。xa0其中,所述工艺气体输送系统设置在工艺腔室的边缘部分,并且该工艺气体输送系统包括工艺气体进气口及工艺气体出气口,所述工艺气体进气口将工艺气体自工艺腔室之外引入所述工艺气体输送系统,所述工艺气体输送系统中的工艺气体经由工艺气体出气口而进入到工艺腔室内并到达托盘装置所承载的各基片。xa0其中,所述托盘呈环状结构,所述工艺气体输送系统沿所述多个托盘的层叠方向贯穿所述层叠设置的托盘的中空部分,并且该工艺气体输送系统包括工艺气体进气口及工艺气体出气口,所述工艺气体进气口将工艺气体自工艺腔室之外引入所述工艺气体输送系统,所述工艺气体输送系统中的工艺气体经由工艺气体出气口而进入到工艺腔室内并到达托盘装置所承载的各基片。xa0其中,在所述工艺气体输送系统上对应于每一个托盘而设置有工艺气体出气口,以使工艺气体直接输出至每一个托盘。xa0其中,在工艺气体输送系统中还设置有用以冷却工艺气体的水冷管。xa0其中,在工艺气体输送系统中还设置有用以辅助输送工艺气体的工艺气体补偿通道。xa0其中,在所述翼片上可设置供所述工艺气体输送管穿过的通孔,并且对于每个所述工艺气体输送管,仅在其出口下方的各翼片上设置供该工艺气体输送管穿过的通孔;所述多个工艺气体输送管穿过各自对应的通孔而沿托盘层叠方向延伸,从每个所述工艺气体输送管中流出的气体与位于各自出口上方的翼片相碰撞后改变流向并最终到达相应的托盘表面。xa0其中,所述翼片的数量与所述托盘的数量相同。xa0其中,在所述工艺气体输送系统内设置有冷却装置,所述冷却装xa0置包括水冷外管和位于所述水冷外管内的水冷内管,冷却液体通过所述水冷内管进入该冷却装置,并经由设置在所述水冷外管上的排出口而排出。xa0其中,所述多个翼片设置在所述水冷外管的外壁上。xa0其中,所述水冷内管由非磁性材料的金属制成。xa0本发明提供的结晶膜生长设备还包括吹扫气体入口,用以借助吹扫气体来防止工艺过程中生成的产物沉积在工艺腔室壁或者工艺腔室内的一些部件上面。xa0本发明提供的结晶膜生长设备还包括腔室内壁以及用于隔断大气的腔室外壁,所述腔室内壁围绕成所述工艺腔室,所述腔室外壁和腔室内壁围成的空腔部分形成吹扫气体通道。xa0本发明提供的结晶膜生长设备还包括感应加热器,用以对工艺腔室内的托盘装置及其承载的基片进行感应加热。xa0本发明提供的结晶膜生长设备还包括旋转机构,用以驱动所述托盘装置相对于所述工艺气体输送系统和/或感应加热器旋转。xa0其中,所述旋转机构连接所述托盘装置并带动该托盘装置围绕其旋转轴进行旋转,以使各托盘不同位置处的温度和/或气流均匀;和/或所述旋转机构连接所述工艺气体输送系统并带动该工艺气体输送系统围绕其旋转轴进行旋转,各托盘不同位置处的温度和/或气流均匀;和/或所述旋转机构连接所述感应加热器并带动该感应加热器围绕其旋转轴进行旋转,各托盘不同位置处的温度和/或气流均匀。xa0其中,所述排气系统包括抽气机构,用于以大于等于1m/s而小于等于30m/s的速度对所述工艺腔室进行排气。xa0本发明提供的结晶膜生长设备还包括过滤腔室,其设置在工艺腔室与排气系统之间,并通过若干通孔而与工艺腔室连通。xa0其中,所述过滤腔室包括多个层叠设置的过滤基板,每一个过滤基板均由多孔材料制成且其上设置有若干通孔。xa0其中,所述过滤基板由石墨材料制成且其表面具有SiC涂层,并且相邻的过滤基板上的通孔彼此错开。xa0本发明具有下述有益效果:xa0由于本发明提供的托盘装置包括多个层叠设置的托盘,每一个托盘均可以承载被加工基片,因而,本发明提供的托盘装置与现有的同等尺寸的托盘相比能够承载更多的基片,从而能够有效提高工艺设备的产能。而且,由于应用本发明提供的托盘装置在增大设备产能的同时无需增大托盘尺寸,因此,在工艺过程中有利于对工艺设备中的气流场及温度场进行有效控制,从而保证工艺结果的稳定性及均匀性。并且,在利用本发明提供的托盘装置进行实际工艺加工时,工艺气体可同时与各托盘上的基片相接触,并在基片表面形成所需要的结晶膜,从而在增大设备产能的同时能够有效提高工艺气体的利用率、降低设备的生产运行成本。xa0在本发明一个优选实施例中,由于托盘装置设置有陪衬托盘,因而可以借助该陪衬托盘来阻止放置有被加工基片的托盘因自身热辐射散热而导致温度降低,从而实现托盘装置整体的保温性并保证被加工基片所处的温度场保持均匀,进而保证工艺结果的稳定性及均匀性。xa0类似地,由于本发明提供的结晶膜生长设备包括有本发明提供的上述托盘装置,因此,其在保证工艺稳定性及均匀性的同时,能够一次性承载更多的基片并同时进行工艺加工,这不但具有较高的产能,而且还可有效提高工艺气体的利用率,从而降低生产成本。xa0在本发明一个优选实施例中,由于结晶膜生长设备具有过滤腔室,因而可以使来自工艺腔室的未反应的工艺气体在此通过结晶生长的方式而被消耗掉,这不仅可以避免颗粒污染、提高产品质量,而且还可以降低因未反应的工艺气体到达排气系统造成对排气系统的污染,从而减少设备维护成本及设备维护时间。xa0
附图说明
图1为一种现有MOCVD设备的工艺腔室的剖视图。xa0图2为本发明一个实施例提供的托盘装置的结构示意图;xa0图3为本发明第一实施例提供的结晶膜生长设备的基本结构的剖面示意图;以及xa0图4为本发明第二实施例提供的结晶膜生长设备的基本结构的xa0剖面示意图;xa0图5是可适用于图4所示结晶膜生长设备的另一种工艺气体输送系统的剖面示意图;以及xa0图6示意性地示出图5所示工艺气体输送系统中的冷却装置的剖面结构。xa0
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明提供的托盘装置及结晶膜生长设备进行详细描述。在这些附图中,对于相同或者相当的部分,标注相同标号。xa0图2为本发明一个实施例提供的托盘装置的结构示意图。本实施例中,托盘装置包括四个相互平行且沿纵向自下而上依次层叠设置的环形托盘74~71,旋转连接机构75自下而上依次贯穿环形托盘74~71的中空部分并借助连接部件而将各托盘71~74固定于其上。相邻托盘之间具有一定的间距,以便在托盘71~74上放置诸如基片等的被加工工件并使工艺气体通过。通常,所述间距可以设置为0.5cm~8cm,优选为1cm~3cm。xa0在本实施例中,旋转连接机构75可带动各个托盘及其上的基片进行同步(整体)旋转运动或者使各个托盘携带其上的基片独立地进行旋转运动,以使每一个托盘上的不同位置处的基片受热均匀和/或工艺气体的气流场均匀,并最终使各基片的加工结果均匀一致,从而提高产品良率。xa0至于托盘的材料,例如可以采用包括石墨、钼、钼合金等耐高温且化学性质稳定的材质。当采用石墨作为托盘的材料时,优选在托盘表面设置一层SiC涂层。此外,本发明所提供的托盘可用于承载诸如蓝宝石、Ge、GaAs、GaN、SiC、ZnO、Si等材料的基片以进行相应的结晶膜生长工艺。xa0需要指出的是,上述各附图及实施例均以圆形的托盘为例对本发明提供的托盘装置结构加以描述,但本发明并不局限于此,技术人xa0员可根据实际需要而对各托盘的形状进行变型或改进,并且该变型和改进均应视为本发明的保护范围。而且,本发明提供的托盘装置中的托盘数量不必局限于前述实施例所述的四个,而是可以为n个,其中n为大于等于2的整数。xa0进一步需要指出的是,尽管在本实施例中是借助旋转连接机构75来将四个托盘71~74连接固定为一个整体,但是在实际应用中,各托盘也可以采用这样的方式实现连接与固定:即,在多个托盘的背面设置第一凸起部,在相邻托盘的正面对应地设置有与该第一凸起部相配合的第二凹进部,借助第一凸起部和第二凹进部之间的配合而将相邻托盘彼此保持一定间距地叠置在一起;和/或在多个托盘的背面设置第一凹进部,在相邻托盘的正面对应地设置有与第一凹进部相配合的第二凸起部,借助第二凸起部和第一凹进部之间的配合而将相邻托盘彼此保持一定间距地叠置在一起。或者,也可以在托盘装置中设置用于固定各托盘的固定架,每一个托盘均借助于固定连接件而固定在该固定架上,并且相邻托盘间隔有一定间距。当托盘呈环状结构,该固定架沿所述多个托盘的层叠方向贯穿所述层叠设置的托盘的中空部分。当然,固定架也可以设置在托盘的边缘位置。事实上,凡是能够将各托盘连接固定为一个整体并能确保相邻托盘之间留有工艺气体流动通道的方式就都可以采用。xa0综上所述,本发明提供的托盘装置包括多个层叠设置的托盘,所述多个托盘中的相邻托盘之间具有一定间距。因此,本发明所提供的托盘装置与目前常用的同等尺寸的托盘相比,能够承载更多的基片进行工艺,从而可有效提高设备的产能,同时提高工艺气体的有效利用率。例如,假设现有技术提供的托盘可同时承载m片被加工基片,而本发明提供的托盘装置包括n个与现有托盘等同尺寸且层叠设置的托盘,则本发明提供的托盘装置最多可同时承载m×n个基片(为现有托盘承载片数的n倍),其中,m和n均为大于等于2的整数。由此可见,借助本发明提供的托盘装置,可以将单次工艺产能提升为等同尺寸的现有托盘的n倍。xa0而且,由于应用本发明提供的托盘装置,无需增大托盘尺寸即xa0能满足产能需求,从而有利于工艺设备对气流场及温度场的稳定性和均匀性实现有效控制,进而可获得理想的工艺效果。此外,在一个优选实施例中,本发明提供的托盘装置还具有旋转机构,可驱动各托盘进行同步或独立的旋转运动,从而有效提高工艺的均匀性。xa0此外,作为另一个技术方案,本发明还提供一种结晶膜生长设备,其包括工艺腔室、工艺气体输送系统及排气系统,并且在工艺腔室内设置有本发明提供的用以承载被加工基片的上述托盘装置。该托盘装置沿纵向方向设置在工艺腔室内,即,该托盘装置中的各托盘沿纵向方向自下而上依次层叠设置在工艺腔室内。并且,本发明中的排气系统可以包括连接工艺腔室的排气口以及连接排气口的诸如抽气泵等的抽气机构。xa0下面以MOCVD设备为例并结合图3和图4对本发明提供的结晶膜生长设备进行详细说明。xa0图3为本发明第一实施例提供的结晶膜生长设备的基本结构的剖面示意图。如图3所示,本实施例提供的结晶膜生长设备包括腔壁206,由腔壁206围绕形成工艺腔室201,在工艺腔室201内设置有用于承载基片203的托盘装置,在腔壁206的顶部大致中央位置处设置有腔室排气口208,在腔壁206的底部设置有吹扫气体入口209,并且在工艺腔室201内的大致中心位置处沿纵向方向设置有工艺气体输送系统204。xa0其中,设置于工艺腔室201内的托盘装置包括沿纵向方向自下而上依次设置的4个托盘S21~S24。4个托盘S21~S24均呈环形,并且其环形实体部分用于承载诸如基片203等的被加工工件,环形实体部分环绕形成中空部分。xa0工艺气体输送系统204自下而上穿过每一个托盘的中空部分。该工艺气体输送系统204的底部设置有工艺气体入口205,并且对应于托盘S22和托盘S23之间的间隙以及托盘S23和托盘S24之间的间隙而设置了工艺气体出口207,用以向托盘S22和托盘S23上表面所承载的基片203输出工艺气体。xa0在实际应用中,可以通过调整上述工艺气体出口207的设置方xa0向来控制工艺气体输送系统204向工艺腔室201输出工艺气体的方向。例如,可以沿工艺气体传输方向而将工艺气体出口207设置成自上而下地倾斜,以使工艺气体从工艺气体输送系统204内自上而下倾斜地输出至托盘装置;或者,可以沿工艺气体传输方向而将工艺气体出口207设置成自下而上地倾斜,以使工艺气体从工艺气体输送系统204内自下而上倾斜地输出至托盘装置;或者,可以将工艺气体出口207设置成大致水平方向,以使工艺气体自工艺气体输送系统204内大致水平地吹向托盘装置。xa0并且,为了防止工艺腔室201内的工艺气体经由托盘装置与工艺气体输送系统204之间的间隙而直接到达排气口208并从工艺腔室201排出,而在最顶层托盘S24上设置封闭帽210以封闭最顶层托盘S24的中空部分。xa0在腔壁206侧壁的外侧设置有环绕该腔壁206的感应加热线圈202,用以通过感应加热的方式来对4个托盘S21~S24进行加热,以使被加工的基片203处于工艺所需温度。通常,处于托盘装置最底层的托盘S21和最顶层的托盘S24位置处的热量易于散失,因此为了确保温度场的均匀,而将感应加热线圈202的两端设置得较密,从而向最底层的托盘S21和最顶层的托盘S24提供更多的热量。当然,在实际应用中,感应加热线圈202的设置情况可以根据实际工艺需要而设定,并不必局限于本实施例所述的形式。xa0此外,在本实施例提供的结晶膜生长设备中,还设置有旋转机构,用以携带彼此叠置的多层托盘围绕工艺气体输送系统204旋转,以使处于托盘装置不同位置处的基片受热均匀以及接受工艺气体均匀,从而提高工件加工的均匀性。事实上,也可以使托盘装置静止,而使旋转机构连接工艺气体输送系统204并带动该工艺气体输送系统204围绕其旋转轴进行旋转,以使各托盘不同位置处的温度和/或气流均匀;和/或使旋转机构连接感应加热线圈202并带动该感应加热线圈202围绕其旋转轴进行旋转,以使各托盘不同位置处的温度和/或气流均匀。xa0为了更进一步保证被加工的基片203能够处于均匀的温度场和xa0气流场,在实际工艺过程中,可以仅在托盘S22和托盘S23的上表面放置基片203,并借助于最底层的托盘S21和最顶层的托盘S24来阻挡整个托盘装置的散热,从而对处于中间的两个托盘S22~S23进行保温,以确保托盘S22~S23及其所承载的基片203所处的温度场均匀。xa0在实际工艺过程中,吹扫气体经由吹扫气体入口209而进入到工艺腔室201内,并对腔壁206、托盘装置及其所承载的基片203进行吹扫清洁后经由排气口208排出工艺腔室201。而后,工艺气体经由工艺气体入口205而进入到工艺气体输送系统204中,并通过工艺气体输送系统204上的工艺气体出口207而进入到托盘S22和托盘S23之间的间隙以及托盘S23和托盘S24之间的间隙,在置于托盘S22和托盘S23上的被加工基片203的表面进行气相生长而形成结晶膜。随后,未反应的工艺气体经由托盘装置与腔壁206之间的间隙而到达排气口208,并经此而排出工艺腔室201。xa0可以理解的是,只要托盘装置中的托盘数量为四个或四个以上时,处于最顶层和最底层的托盘就可以不必承载基片而被专门设置为陪衬托盘,用以阻挡整个托盘装置的散热,以对处于陪衬托盘之间的各托盘进行保温,以确保所述各托盘及其所承载的基片所处的温度场均匀。xa0图4为本发明第二实施例提供的结晶膜生长设备的基本结构的剖面示意图。如图4所示,本实施例提供的结晶膜生长设备包括用于隔断大气的腔室外壁321、腔室内壁317以及由腔室内壁317围绕而成的工艺腔室301。本实施例中,腔室外壁321由石英制成,腔室内壁317由石墨制成,其表面被SiC包覆,当然在实际应用中,其也可以由石英制成。xa0在工艺腔室301内部设置有用于承载被加工基片302的托盘装置,工艺气体输送系统310自下而上贯穿托盘装置,以便为该托盘装置所承载的被加工基片302输送工艺气体。在工艺腔室301上方设置有过滤腔室318,并且在该过滤腔室318的上部大致中央位置处设置有腔室排气口322,以使吹扫气体以及未反应的工艺气体经由该排气xa0口322排出。xa0围绕腔室外壁321设置有感应加热线圈304,用以通过感应加热的方式对工艺腔室301内的托盘装置进行加热,以使其所承载的被加工基片203处于工艺所需温度。类似于前面结合图3所作的描述,为了确保托盘装置处于均匀的温度场,在该感应加热线圈304中,将处于中间部分的线圈的间距设置得大致相等,并将处于两端的线圈的间距设置得小于上述中间部分的线圈间距,从而实现温度的均等性。xa0在工艺腔室301的下方设置有连接法兰315,以便将整个结晶膜生长设备固定于工艺所需的位置。在连接法兰315和工艺腔室301之间还设置有密封部件316。具体地,该密封部件316的下表面与连接法兰315贴合,而其上表面与腔室外壁321和腔室内壁317的底端贴合,从而对工艺腔室301进行密封以保证其内部的工艺环境。xa0在本实施例中,置于工艺腔室301内的托盘装置包括沿纵向方向自下而上依次设置的11个托盘S31~S41。每一个托盘均呈环形,其中环形实体部分可用于承载诸如基片等的被加工工件,环形实体部分环绕形成中空部分。每一个托盘均由石墨制成,并且表面由SiC包覆。在这11个托盘S31~S41中,除最底层托盘S31外,在每一层托盘S32~S41的下表面靠近中空部分的位置处设置凸起部,并且在除最顶层托盘S41外的每一层托盘S31~S40的上表面对应于上述凸起部而设置与之相配合的凹进部,将凸起部嵌入到对应的凹进部而实现相邻托盘之间的固定连接。同时,确保当凸起部嵌入到对应的凹进部并实现相邻托盘之间的固定连接后,相邻托盘之间具有一定的间距,例如0.5cm~8cm。xa0上述凸起部可以为环绕中空部分的封闭的环状凸起部,相应地,凹进部为封闭的环状凹进部,这种情况下,为了将来自工艺气体出口311的工艺气体引入到相邻托盘之间,就必须在环状凸起部上设置若干连通工艺气体输送系统310和工艺腔室301的工艺气体引导槽303。xa0可以理解的是,在实际应用中,所述凸起部并不必局限于前述实施例中所述的封闭环状这样的形式,而是也可以这样设置:即,该xa0凸起部设置为不连续的几段,相应地,凹进部也可设置为不连续的几段。这种情况下,就无需在凸起部上再设置工艺气体引导槽,而是借助于相邻凸起部之间的间隙而将工艺气体引入到相邻托盘之间。当然,当凸起部设置为不连续的几段时,只要能够将凸起部固定在凹进部内而使相邻托盘实现固定连接,就不必限制凹进部是否被设置为非连续的状态。xa0如图所示,在介于最底层托盘S31和最顶层托盘S41之间的托盘S32~S40的上表面放置基片302。位于最底层的托盘S31和最顶层的托盘S41并不承载基片而是作为陪衬托盘,其可以阻止整个托盘装置的散热而确保温度场的均匀。xa0在本实施例中,工艺气体输送系统310由石英材料制成,并且包括自下而上贯穿整个托盘装置的工艺气体主导管313,在其上对应于托盘S31~S40中每一托盘的上表面设置有工艺气体出口311,用以将工艺气体输送系统310中的工艺气体引入到各托盘的表面。由于工艺气体主导管313的长度较长,因而使得靠上的工艺气体出口311的出气量往往会小于靠下的工艺气体出口311的出气量,这就需要设置工艺气体补偿管314,用以补偿工艺气体主导管313的输送能力。这样,由于设置有工艺气体补偿管314,因而可对托盘间工艺气体的均等性进行控制。当然,在实际应用中,工艺气体主导管313和工艺气体补偿管314的数量可以不必局限于上述数量,而是可以根据需要增加或减少。xa0此外,为了避免工艺气体在输送过程中受热分解,而在工艺气体输送系统310内设置由不锈钢制成的水冷管312,工艺气体主导管313和工艺气体补偿管314与该水冷管312接触,并借助于水冷管312内诸如水等的冷却液体而使工艺气体得到冷却。xa0在本实施例中,该结晶膜生长设备还包括旋转机构,用以带动托盘装置旋转。其中,该旋转机构包括支撑上述托盘装置的轴承机构305以及驱动电机308。通过驱动电机308运转而带动轴承机构305的轴承306和齿轮机构307转动,进而带动托盘装置整体旋转。并且,为了防止旋转机构受到热辐射的影响,而在旋转机构设置水冷套管xa0309,并借助于水冷套管309内诸如水等的冷却液体而对旋转机构进行冷却。xa0上述托盘装置、轴承机构305、齿轮307以及工艺气体输送系统310均固定在连接法兰315上,并且对应于腔室外壁321和腔室内壁317形成的空间而在连接法兰315上设置有吹扫气体入口320。该吹扫气体入口320向上贯穿密封部件316并与腔室外壁321和腔室内壁317所围成的吹扫气体通道相连通,以便将诸如氢气或氮气等的吹扫气体引入到腔室外壁321和腔室内壁317围成的吹扫气体通道内,并对其进行吹扫清洁,而后使吹扫气体经由排气口322排出该结晶膜生长设备。xa0在实际应用中,连接法兰315与移动机构(图中未示出)连接,通过移动机构带动该连接法兰315向下方移动,而使托盘装置向下移出工艺腔室301,以便向托盘上放置基片302或者从托盘上取出基片302;或者通过该移动机构带动该连接法兰315向上方移动,而使托盘装置向上移进工艺腔室301。xa0此外,在本实施例提供的结晶膜生长设备中,在工艺腔室301的上方设置有过滤腔室318。在该过滤腔室318的底部边缘位置处设置有突缘,用以与腔室内壁317的顶部嵌合连接。该过滤腔室318由多层过滤基板324构成,在每一层基板324上均开设有若干通孔319。这样,工艺腔室301中未反应的工艺气体便可经由最底层过滤基板324上的通孔319而进入到过滤腔室318,在过滤腔室318内进行扩散,并在过滤基板324上进行结晶生长,以便消耗未反应的工艺气体。由于未反应的工艺气体可在过滤腔室318内生长为不易脱落的结晶膜而不是易于脱落的颗粒,因而借助该过滤腔室318可以减少甚至避免因颗粒而带来的污染;同时,由于未反应的工艺气体在过滤腔室318内可被较为充分地消耗,因而可以抑制未反应的工艺气体到达包含排气口322的排气系统并在其内附着生成物,从而可以减少该结晶膜生长设备因污染所带来的维护时间,进而相应地延长其正常运行时间。xa0需要指出的是,在图4中只是示意性地示出3层过滤基板324,xa0在实际应用中过滤基板324的数量可根据需要设置为大于或等于2的任意整数。至于过滤基板324的材料,可以采用诸如石墨等的多孔材料,并且可在每层石墨制成的过滤基板324的表面包覆SiC涂层。而且,为了使未反应的工艺气体在过滤腔室318内充分地扩散及结晶生长,可以使相邻层上的通孔319的位置相互错开,这样,工艺腔室内未反应的工艺气体首先通过下层过滤基板上的通孔319进入过滤腔室318;然后,因下层过滤基板上的通孔319的位置与中间层过滤基板上的通孔319的位置相互错开,而使未反应的工艺气体先与中间层过滤基板碰撞,并在改变其运动方向后再通过中间层过滤基板上的通孔319继续向上扩散;而后,类似地,先与上层过滤基板碰撞,并在改变其运动方向后再通过上层过滤基板上的通孔319继续向上扩散直至到达排气口322,这样就可以避免未反应的工艺气体直接经由通孔319快速地离开过滤腔室318,从而可以更充分地消耗未反应的工艺气体。xa0在实际应用中,可以采用下述方式来使未反应的工艺气体在过滤腔室内更为充分地被消耗掉:即,可调整感应加热线圈304的设置方式,以使其向过滤腔室提供更多的热量而使得过滤腔室内的温度高于工艺腔室内的温度,从而使未反应的工艺气体在过滤腔室内更容易扩散及结晶生长,以便更为充分地消耗未反应的工艺气体,进而抑制所述未反应的工艺气体到达包含排气口322的排气系统并在其内附着生成物,从而大大降低对排气系统的污染。xa0需要指出的是,当排气口322连接有抽气泵(图中未示出)时,可以使工艺腔室301内的气体流动速度增快,并且使相邻托盘及其上的基片302之间的气流场均匀。此时,不仅可以不必使旋转机构带动托盘装置旋转(或者不再设置旋转机构),而且还可以减少被加工基片302的表面的停滞层厚度。xa0在实际应用中,例如可以采用排气能力为10000L/min的抽气泵。此时,若使工艺腔室301内的排气速度小于1m/sec,则被加工基片302的表面的停滞层会变厚而影响基片302上方的工艺气体向停滞层内的扩散速度,增加由于工艺气体之间的化学反应而生成的副产xa0物在基片302表面上方的滞留时间,而容易使结晶膜中混入杂质;相反地,若使工艺腔室301内的排气速度大于30m/sec,则必须配置更大容量的抽气泵,从而致使设备成本及能耗增大;更重要的是,若进一步提高排气速度,则会使有机金属工艺气体在进行结晶膜成长之前就被该抽气泵排出工艺腔室301,从而导致价格高昂的工艺气体被白白浪费掉。为此,可以将工艺腔室301内的排气速度设定为大于或等于1m/sec而小于或等于30m/sec,优选地设定为大于或等于10m/sec而小于或等于20m/sec;这样,既可以采用市售的具有额定规格的抽气泵而不必增加设备成本,又可以避免气相中的不期望的活性物质生长,从而获得高品质的结晶膜,同时也可以避免昂贵的有机金属工艺气体在进行结晶膜成长之前就被排出。xa0作为上述实施例的一个变型实施例,也可采用图5所示的工艺气体输送系统310’来替代图4中的工艺气体输送系统310,以更好地控制托盘间工艺气体的均等性和流量。具体地,该工艺气体输送系统310’包括可由石英材料制成的气体扩散管510,且在该气体扩散管510上设置与托盘S31~S40中每一托盘的上表面相对应的工艺气体出口511,工艺气体在该气体扩散管510内扩散并通过其上的工艺气体出口511到达各托盘表面。并且,在气体扩散管510内设置多个沿托盘层叠方向延伸的工艺气体输送管,用以将工艺气体从外部引入到气体扩散管510内的相应位置处。需要指出的是,本实施例中为了图示简洁,而仅在图5中示意性地示出2个工艺气体输送管513和514。xa0在气体扩散管510内还设置有用于引导工艺气体流向的整流装置。如图6所示,在该整流装置中,沿托盘层叠方向自上而下依次设置多个翼片,即,翼片501a、501b、501c、...501k、501l。其中,每个翼片均沿水平方向延伸,并且相邻翼片之间具有一定间距,该间距的大小可与相邻托盘之间的间距相适应,或者与相邻工艺气体出口511之间的间距相适应。xa0在实际应用中,翼片的数量优选与托盘的数量相同,这样,在本实施例中,对应于12个托盘S31~S40而设置12层翼片,并且每xa0一层翼片均位于相应的工艺气体出口511的上方,例如,在图5中处于最上层的翼片501a就对应地设置在气体扩散管510最上端的那一个工艺气体出口511的上方。xa0并且,在翼片上可设置供工艺气体输送管穿过的通孔,上述工艺气体输送管穿过翼片上的通孔而在气体扩散管510内沿托盘层叠方向延伸,并到达对应的工艺气体出口511的位置处,以便将工艺气体输送至此。在实际应用中,翼片上的通孔的设置数量和设置位置可基于下述规则来确定:即,对于每一工艺气体输送管而言,在其出口下方的各翼片上均设置有可供该工艺气体输送管穿过的相应通孔,而在其出口上方的翼片则不设置相应通孔,以使工艺气体自该工艺气体输送管的出口输出时,会与该出口上方的翼片相碰撞而改变其传输方向,并流向气体扩散管510上的相应工艺气体出口511,以最终到达相应的托盘表面。在本实施例中,可将所述多个工艺气体输送管的出口设置在不同的高度上,也就是说,气体扩散管510内的所述多个工艺气体输送管的长度不同,这样,气体扩散管510内的各翼片上的通孔数量自下而上逐渐减少。xa0下面结合图5并以工艺气体输送管513为例来说明如何在翼片上设置上述通孔。首先,根据工艺气体输送管513的长度来确定当其沿托盘层叠方向自下而上延伸时该工艺气体输送管513出口的所在位置;然后,在该工艺气体输送管513出口下方的各翼片上均设置供该工艺气体输送管513穿过的通孔。至于在该出口上方的翼片,则不设置与该工艺气体输送管513相对应的通孔。这样,当工艺气体从工艺气体输送管513出口输出时,会与该出口上方的翼片相碰撞而改变其传输方向以形成气体流路1,并从相应的工艺气体出口511流出以最终到达相应托盘的表面。xa0如图5所示,采用上述方法确定需要在哪些翼片上设置供工艺气体输送管513和514穿过的通孔并在这些翼片上形成这些通孔之后,工艺气体输送管513即可沿托盘层叠方向自下而上穿过相应的通孔并在其出口位置处形成气体流路1;同时,工艺气体输送管514可沿托盘层叠方向自下而上穿过相应的通孔并在其出口位置处形成气xa0体流路2。并且,由于工艺气体输送管513的长度较短,因而其主要向托盘装置中的靠下位置处的托盘供给气体;相应地,由于工艺气体输送管514的长度相对较长,因而其主要向托盘装置中的靠上位置处的托盘供给气体。xa0至于图5中未示出的其他各工艺气体输送管,其同样可以采用上述方法来确定需要在哪些翼片上设置有关通孔并在这些翼片上形成相应通孔,从而使这些工艺气体输送管可沿托盘层叠方向自下而上穿过相应的通孔而延伸至其各自出口位置处。如上所述,由于每个工艺气体输送管出口上方的翼片不设置与该工艺气体输送管相对应的通孔,因而,当工艺气体从该工艺气体输送管出口输出时,会与该出口上方的翼片相碰撞而改变其传输方向以形成相应的气体流路,并从相应的工艺气体出口511流出以最终到达相应托盘的表面。并且,由于本实施例中每个工艺气体输送管的出口位置均不同,因而每个工艺气体输送管实际上主要是通过位置与其高度相对应的工艺气体出口511向对应的托盘输出工艺气体,以实现工艺气体的分层输送。这样,通过调节每个工艺气体输送管的工艺气体输送量即可对各托盘间工艺气体的均等性以及输送流量进行控制,换言之,采用本实施例提供的工艺气体输送系统可易于控制各托盘间工艺气体的均等性以及输送流量。在实际应用中,工艺气体输送管的数量可根据实际需要进行相应设置,优选地,将工艺气体输送管的数量设置得与托盘数量相同,即,对应于每个托盘设置一个为其输送气体的相应工艺气体输送管。xa0在本实施例中,为了避免工艺气体在输送过程中受热分解,该工艺气体输送系统310’还包括冷却装置。该冷却装置贯穿气体扩散管510而设置,且包括水冷外管520和水冷内管512。其中,水冷外管520沿托盘层叠方向贯穿气体扩散管510,优选地,使二者同轴设置。水冷内管512设置于水冷外管520内,且由诸如不锈钢等的非磁性金属材料制成。诸如冷却水等的冷却液体通过水冷内管512引入该冷却装置,并经由水冷内管512顶端开口而进入水冷外管520和水冷内管512之间的空腔,然后通过连接水冷外管520的排水管515而排出该冷却装置。诸如工艺气体输送管513和514等的多个工艺气体输xa0送管在水冷外管520的外侧沿托盘层叠方向延伸,以借助于冷却液体而将工艺气体输送管内的工艺气体控制在期望的温度。优选地,使工艺气体输送管与水冷外管520的外壁相接触,以更有效地对工艺气体进行冷却。xa0请再次参阅图6,本实施例中的整流装置设置于水冷外管520上,具体地,整流装置所包含的多个翼片沿托盘层叠方向以一定间距设置在水冷外管520外壁上。诸如工艺气体输送管513和514等的多个工艺气体输送管自下而上穿过翼片上设置的通孔并环绕水冷外管520的外壁而设置,以便在将工艺气体输送至预定位置的同时将工艺气体控制在期望的温度,从而避免工艺气体在输送过程中受热分解。xa0需要指出的是,在实际应用中,整流装置在气体扩散管510内的设置方式并不局限于图6所述的方式,也可以采用其他方式在气体扩散管510内设置整流装置,例如,可以在气体扩散管510内设置金属架,并沿托盘层叠方向将所述多个翼片固定在金属架上,且使相邻翼片保持一定间距;再如,也可将翼片设置在气体扩散管510上而不是设置在水冷外管520的外壁上,即在气体扩散管510的内壁上沿托盘层叠方向以一定间距设置所述多个翼片,并在每个翼片上设置供工艺气体输送管穿过的前述通孔。而且,翼片的数量也可根据需要进行相应设置,而不必像前述实施例那样与托盘的数量一致,也就是说,翼片不必与工艺气体出口一一对应地设置。xa0可以理解的是,采用图5和图6所示的工艺气体输送系统可以对经由各工艺气体输送管和工艺气体出口而向各个托盘输送的工艺气体的流量进行控制,进而控制到达各个托盘的工艺气体的均等性和流量,从而减少甚至消除因到达各托盘的工艺气体不均等原因而造成的结晶膜质量及厚度不均匀的问题。而且,采用图5和图6所示的工艺气体输送系统还可以在工艺气体输送过程中将其控制在期望的温度,从而避免工艺气体在输送过程中受热分解而影响工艺结果并造成浪费。xa0还可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的xa0普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。xa0