[發明專利]一種多炬等離子體噴射CVD法沉積超硬膜的方法及裝置

無效

• 申請號: 201210114255.1
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102618846A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 相炳坤;李文帥;朱其豹;徐鋒;左敦穩
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 裴詠萍

1.一種多炬等離子體噴射CVD法沉積超硬膜的裝置，包括炬電源、引弧電源、氣體供給系統、抽氣系統、冷卻水系統、真空反應室、設于真空反應室內的水冷基底支撐臺和設于水冷基底支撐臺正上方的離子體炬；所述等離子體炬固定在真空反應室上部蓋板上，等離子體炬的陽極位于真空反應室內部，與下方的水冷基底支撐臺相對；所述炬電源和引弧電源分別與等離子體炬相連；所述氣體供給系統和抽氣系統分別與等離子體炬和真空反應室相連；所述冷卻水系統分別與水冷基底支撐臺、等離子體炬和真空反應室的水冷夾層壁相連；其特征在于：所述等離子體炬為多個；所述多個等離子體炬并聯接入炬電源和引弧電源；所述氣體供給系統分別與各等離子體炬相連；所述抽氣系統與真空反應室相連。

2.根據權利要求1所述的多炬等離子體噴射CVD法沉積超硬膜的裝置，其特征在于：所述各等離子體炬與炬電源和引弧電源相連處均設有開關。

3.根據權利要求1所述的多炬等離子體噴射CVD法沉積超硬膜的裝置，其特征在于：所述相鄰等離子體炬之間設有隔板，且通過隔板將所述真空反應室隔開形成多個腔室；所述抽氣系統分別與各腔室相連。

4.根據權利要求3所述的多炬等離子體噴射CVD法沉積超硬膜的裝置，其特征在于：所述隔板為高熔點金屬板或水冷金屬板。

5.一種采用權利要求1所述裝置進行多炬等離子體噴射CVD法沉積超硬膜的方法，其特征在于：在所述單個真空反應室內，通過多個等離子體炬同時進行多塊超硬膜的制備。

6.根據權利要求5所述的多炬等離子體噴射CVD法沉積超硬膜的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）抽真空：對真空反應室進行預抽真空，開啟冷卻水系統，通過抽氣系統對真空反應室進行抽氣，真空度達到預設的鍍超硬膜工藝要求；

（2）超硬膜沉積：通過氣體供給系統向多個等離子體炬內同時通入氬氣和氫氣，達到預設泵壓后，再通入制膜所需其它氣體，依次接通旋轉磁場電源、引弧電源和炬電源，各等離子體炬分別產生高溫旋轉電弧等離子體噴射，在對應的水冷基底支撐臺上同時進行超硬膜的沉積；?

（3）取膜：當某炬的沉積膜達到預定厚度要求后，緩慢增加基底與陽極距離和調節基底支持臺冷卻水流量，使得基底溫度以50～400℃/小時降溫速率緩慢均勻降低，逐步釋放膜中應力，當膜從基底上分離或基底溫度達到300℃以下時，斷開炬電源與該炬的開關，使得該炬電弧熄滅，關閉該炬的氣體供給；當其他炬的沉積膜達到預定厚度要求后，也采用上述步驟使得這些炬電弧熄滅，關閉這些炬的氣體供給；當所有炬電弧都熄滅后，關閉總的氣體供給系統及抽氣系統，打開放氣閥向反應室內充空氣并使之冷卻至室溫，打開反應室的取物窗口取出超硬膜。

7.根據權利要求6所述的多炬等離子體噴射CVD法沉積超硬膜的方法，其特征在于：制備金剛石膜時所述制膜所需其它氣體為碳源氣體，制備立方氮化硼膜時所述制膜所需其它氣體為硼源氣體和氮氣，制備氮化碳膜時所述制膜所需其它氣體為碳源氣體和氮氣。