一种等离子体化学气相沉积装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种等离子体化学气相沉积装置，包括机架及设置在机架上的等离子腔及微波装置，等离子腔包括由底座、腔壁及壁及顶盖围合构成的内腔，腔壁内嵌设腔壁冷却腔，顶盖上设有进气口，底座上排气孔，内腔中靠近底座处设有基材放置台，微波源与波导

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体化学气相沉积装置


[0001]本技术属于化学气相沉积设备
，具体涉及一种等离子体化学气相沉积装置。

技术介绍

[0002]化学气相沉积广泛应用于钻石的合成，将混合气体（氢气、氧气、氮气及甲烷等）送入腔体内进行加热，在腔体内形成一种碳等离子体，该等离子体中的碳不断沉积在腔体内的基材（碳底层）上，并逐渐积聚和硬化，从而形成钻石薄膜或薄片。现有技术的等离子体化学气相沉积装置其微波通常从腔体顶部输入，由于沉积平台设置在腔体的底部，因此这种结构的微波输入端与沉积平台很远，微波的利用率不高；另一方面，由于微波转换器及其连接的微波源等位于腔体的顶部，导致腔体无法向上开启，而只能通过沉积平台下降的方式开启，导致基材的取放操作困难，影响了工作效率。此外，由于微波转换器及其连接的微波源等位于腔体的顶部，导致腔体竖向尺寸较长，体积较大。公开日为2020年2月18日，公开号为CN110804732A的中国专利文件公开了一种等离子体CVD装置，机架的工作平台上固定有一个圆筒状的腔体，腔体的顶部设有微波转换器，腔体外壁上设有环绕腔体的环形进气道及环形抽气道，腔体中部的外周设有若干观察窗，腔体的下部设有开口，机架上设有升降机构，升降机构包括一升降台及设置在升降台上用于密封腔体开口的升降法兰，升降台与升降法兰之间设有缓冲机构，用于安置基材的腔平台通过支撑管固定在升降台上，腔平台位于升降法兰的上方且与腔体的开口对应，腔平台的下部设有防泄漏装置。但这种等离子体CVD装置的微波从腔体顶部输入，由于沉积平台设置在腔体的底部，因此这种结构的微波输入端与沉积平台很远，微波的利用率不高；另一方面，由于微波转换器及其连接的微波源等位于腔体的顶部，导致腔体无法向上开启，而只能通过沉积平台下降的方式开启，导致基材的取放操作困难，影响了工作效率。此外，由于微波转换器及其连接的微波源等位于腔体的顶部，导致腔体竖向尺寸较长，体积较大。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是为解决现有技术等离子体化学气相沉积装置存在微波利用率不高，效率较低及腔体只能通过沉积平台下降的方式开启，导致基材的取放操作困难、影响工作效率且腔体竖向尺寸较长，体积大的问题，提供一种等离子体化学气相沉积装置，具有微波利用率高、基材取放操作方便且腔体体积小的优点。
[0004]本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种等离子体化学气相沉积装置，包括机架及设置在机架上的微波装置及等离子腔，所述等离子腔包括底座、腔壁及顶盖，所述的腔壁呈圆筒状且可开启地设置在底座上，所述的顶盖设置在腔壁的上端；底座、腔壁及顶盖围合构成等离子腔的内腔，顶盖上设有进气口，底座上设有排气孔，内腔中靠近底座处设有基材放置台，底座上设有用于支撑基材放置台的绝缘支撑环，底座的中部设有微波入口；所述的微波装置包括微波源，所述的微波源与波导
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同轴转换机构连接，波
导
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同轴转换机构为四端口结构，波导
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同轴转换机构的同轴输出端的外导体与底座上的微波入口连接，同轴输出端的内导体穿过微波入口与基材放置台连接。
[0005]本技术的等离子腔由底座、可开启地设置在底座上的圆筒状腔壁及设置在腔壁上端的顶盖围合构成内腔，基材放置台设置在内腔中靠近底座处，底座的中部设有微波入口，微波装置包括微波源及波导
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同轴转换机构，波导
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同轴转换机构的同轴输出端的外导体与底座上的微波入口连接，同轴输出端的内导体穿过底座上的微波入口与基材放置台连接；这样，基材放置台除了用于放置基材外，还作为等离子腔中的微波辐射元件。与现有技术的微波从腔体顶部输入不同，本技术的微波从微波源经过波导
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同轴转换机构后从等离子腔的底部输入，其中基材放置台以天线发射的形式将微波直接导入等离子腔，使腔内气体在基材放置台上方形成等离子体，使腔内的化学气相沉积物集中于基材放置台的基材上。由于本技术的基材放置台同时用作基材放置及微波辐射元件，因此微波的利用率很高；同时，这种结构还可以改善腔内的微波辐射场形状，改善腔内的等离子体的分布结构，有利于腔内的化学气相沉积。另一方面，由于技术与微波输入相关的部件设置在等离子腔的下方，因此本技术的等离子腔可以向上开启，即在保持底座不动的情况下，将腔壁及顶盖从底座上升起，使放置基材的内台完全露出，这样就大大方便了基材的取放，解决了现有等离子腔只能通过沉积平台下降的方式开启，导致基材的取放操作困难、影响工作效率的问题。此外，由于基材放置台用作等离子腔中的微波辐射元件，因此省去了现有技术中设置在等离子腔顶部的微波转换部件，等离子腔的竖向尺寸大大缩短，使得等离子腔的体积显著缩小，解决了现有技术的腔体竖向尺寸较长，体积大的问题。
[0006]作为优选，基材放置台为圆板状结构，基材放置台的内部设有基材放置台冷却腔，基材放置台冷却腔的底部设有开口；所述的内导体为管状结构，内导体内穿设有冷却进水管，内导体的内壁与冷却进水管的外壁之间构成冷却出水通道，所述的内导体穿过微波入口与基材放置台冷却腔底部的开口相连，所述冷却进水管的上端位于基材放置台冷却腔内，冷却进水管的顶端设有导流板。本技术在基材放置台中设置了基材放置台冷却腔，利用中空结构的内导体作为基材放置台的冷却通道，可以对腔内基材放置台进行充分的冷却，大大提高了基材放置台的冷却效果。而在冷却进水管的顶端设置导流板，可以确保输入的冷却液首先与基材放置台冷却腔的顶部接触，从而提高基材放置台上部的冷却效果。
[0007]作为优选，内导体的下端与冷却连接块连接，冷却连接块上设有基材放置台冷却腔进水口和基材放置台冷却腔出水口；所述的基材放置台冷却腔进水口与冷却进水管连接，所述的基材放置台冷却腔出水口与冷却出水通道连接。
[0008]作为优选，基材放置台的顶部中央嵌设有散热板，所述散热板构成所述基材放置台冷却腔的腔顶，散热板的顶面与基材放置台的顶面在同一水平面上，散热板的外周与基材放置台之间设有密封圈。在基材放置台的顶部中央嵌设材质的导热性能比基材放置台更好的散热板，可以提高基材放置台上表面的散热效果；密封圈可以防止基材放置台冷却腔内的冷却液进入内腔。
[0009]作为优选，波导
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同轴转换机构呈十字形，所述的微波源通过匹配器、波导管与波导
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同轴转换机构连接，波导
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同轴转换机构上波导管的对称侧设有波导短路塞，同轴输出端的对称侧设有同轴短路段，所述的内导体穿过同轴短路段且与同轴短路段上设置的封口板电连接。本技术采用同轴输入方式代替现有技术中通常采用的波导探针输入方式，
使微波场集中于基材放置台附近，不但可以提高效率，而且大大缩短了腔体的竖向高度，缩小了腔体的体积。波导短路塞及同轴短路段均用于调节波导
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同轴转换机构的技术参数，使其满足转换要求。
[0010]作为优选，内导体与同轴短路段的封口板滑动连接，封口板上设有通孔，通孔的内壁设有簧片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子体化学气相沉积装置，包括机架（1）及设置在机架上的微波装置及等离子腔，其特征是，所述等离子腔包括底座（2）、腔壁（3）及顶盖（4），所述的腔壁呈圆筒状且可开启地设置在底座上，所述的顶盖设置在腔壁的上端；底座、腔壁及顶盖围合构成等离子腔的内腔，顶盖上设有进气口（5），底座上设有排气孔（6），内腔中靠近底座处设有基材放置台（7），底座上设有用于支撑基材放置台的绝缘支撑环（8），底座的中部设有微波入口（9）；所述的微波装置包括微波源（10），所述的微波源与波导
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同轴转换机构（11）连接，波导
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同轴转换机构为四端口结构，波导
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同轴转换机构的同轴输出端的外导体（12）与底座上的微波入口连接，同轴输出端的内导体（13）穿过微波入口与基材放置台连接。2.根据权利要求1所述的一种等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的基材放置台为圆板状结构，基材放置台的内部设有基材放置台冷却腔（14），基材放置台冷却腔的底部设有开口；所述的内导体为管状结构，内导体内穿设有冷却进水管（15），内导体的内壁与冷却进水管的外壁之间构成冷却出水通道（16），所述的内导体穿过微波入口与基材放置台冷却腔底部的开口相连，所述冷却进水管的上端位于基材放置台冷却腔内，冷却进水管的顶端设有导流板。3.根据权利要求2所述的一种等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述内导体的下端与冷却连接块（17）连接，冷却连接块上设有基材放置台冷却腔进水口（18）和基材放置台冷却腔出水口（19）；所述的基材放置台冷却腔进水口与冷却进水管连接，所述的基材放置台冷却腔出水口与冷却出水通道连接。4.根据权利要求2所述的一种等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述基材放置台的顶部中央嵌设有散热板（20），所述散热板构成所述基材放置台冷却腔的腔顶，散热板的顶面与基材放置台的顶面在同一水平面上，散热板的外周与基材放置台之间设有密封圈。5.根据权利要求1所述的一种等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的波导
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同轴转换机构呈十字形，所述的微波源...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵月，
申请(专利权)人：新优势产业集团有限公司，
类型：新型
国别省市：