[发明专利]一种微波等离子体化学气相沉积装置

说明书

本发明公开了一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括依次连接的微波发生器、隔离器、三销钉微波调谐器、微波模式转换器与短路活塞，所述微波模式转换器上设有伸入微波腔体且与石英窗口上方对应的微波天线与上冷却风入口，所述微波模式转换器的下方设有位于微波腔体内的石英窗口，所述微波腔体内的样品台上设有金属钼台，所述微波腔体上设有冷却水道。本发明采用上述结构的一种微波等离子体化学气相沉积装置，对腔体结构、石英窗口的密封结构与散热等方面进行改进，改善沉积生产出金刚石薄膜的产品质量。

技术领域

本发明涉及金刚石合成设备技术领域，尤其是涉及一种微波等离子体化学气相沉积装置。

背景技术

目前，常用的圆柱形谐振为TM013的谐振模式，采用圆片状的石英板作为石英窗口，形成的等离子体位于石英窗口的正下方。等离子体产生的活性离子对石英板发出轰击，刻蚀掉硅原子污染生长气氛，造成金刚石的硅污染，石英窗口上用于密封的橡胶圈在高温下容易老化漏气。

石英窗口与等离子体区域之间产生微波电场的次强区，在输入的微波功率较高时，腔体压力和输入功率不匹配，次强区会产生次生等离子体并造成石英板的刻蚀，甚至烧坏石英窗口。因此，常规的圆柱金属谐振腔式微波等离子体化学气相沉积装置的实际输入微波功率低于5KW。

石英窗口不仅是传输微波的通道，还能隔绝大气屏障，石英窗口的安装位置及结构直接影响其真空密封性能和等离子体轰击造成的硅污染，影响金刚石膜的沉积速率以及金刚石的质量。为了加快金刚石的生长速率，不得不提高微波输入功率，同时又要避免高功率下产生的等离子体对微波窗口的刻蚀，规避刻蚀出来的硅杂质对生长的金刚石造成污染。

目前，微波等离子体化学气相沉积设备常用的微波腔体结构为：同轴线耦合金属圆柱腔结构、同轴线耦合蝶形腔结构、同轴线耦合椭圆腔体结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种微波等离子体化学气相沉积装置，对腔体结构、石英窗口的密封结构与散热等方面进行改进，改善沉积生产出金刚石薄膜的产品质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括依次连接的微波发生器、隔离器、三销钉微波调谐器、微波模式转换器与短路活塞，所述微波模式转换器上设有伸入微波腔体且与石英窗口上方对应的微波天线与上冷却风入口，所述微波模式转换器的下方设有位于微波腔体内的石英窗口，所述微波腔体内的样品台上设有金属钼台，所述微波腔体上设有冷却水道。

优选的，所述冷却水道包括设置于微波腔体外侧下方的第一冷却水道与设置于微波腔体外侧上方的第二冷却水道，所述第二冷却水道位于石英窗口的下方，所述第一冷却水道连接第一进出水口，所述第二冷却水道连接第二进出水口，所述第一冷却水道与所述第二冷却水道缠绕在微波腔体外侧且相连通。

优选的，所述冷却水道还包括设置于微波腔体底部的第三进出水口，所述第三进出水口与样品台下方的第三冷却水道相连通。

优选的，所述微波腔体内位于石英窗口的上方设有与上冷却风入口对应的排气孔。

优选的，所述微波腔体外侧上方设有冷却风罩与下冷却风入口，所述下冷却风入口与排气孔连通。

优选的，所述微波腔体位于石英窗口下方设有气体注入口，其底部的一侧设有排气口。

优选的，所述微波腔体表面设有不少于1个观察窗口。

因此，本发明采用上述结构的一种微波等离子体化学气相沉积装置，对腔体结构、石英窗口的密封结构与散热等方面进行改进，改善沉积生产出金刚石薄膜的产品质量。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种微波等离子体化学气相沉积装置的侧剖视图；