[發明專利]用于敷設碳層的設備和方法

有效

• 申請號: 201780061468.3
• 申請日: 2017-10-04
• 公開（公告）號: CN109804110B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 多麗絲.斯坦米勒-內思爾;德特萊福.斯坦米勒
• 申請（專利權）人: 碳能力有限責任公司
• 主分類號: C30B25/10
• 分類號: C30B25/10;C23C16/27;C30B25/14;C30B25/16;C30B29/04;C23C16/455
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 任麗榮

本發明涉及一種用于通過化學氣相沉積法將碳層、尤其金剛石層敷設在基材(2、2a)上的設備(1)和方法，所述設備帶有沉積室(3)，工藝氣體、尤其分子氫和/或由分子氫和含碳氣體、例如甲烷組成的混合物能夠被供應到所述沉積室中，其中，設有呈中空體形式的氣體導入和氣體活化元件(7)，所述氣體導入和氣體活化元件具有工藝氣體的流動通道(7b)、圍繞所述流動通道(7b)的壁件(7a)和從流動通道(7b)通入沉積室(3)的排放口(16)，并且設有用于加熱氣體導入和氣體活化元件(7)的壁件(7a)的加熱設備(8)。

技術領域

本發明涉及一種用于通過化學氣相沉積法將碳層、尤其金剛石層敷設在基材上的設備，所述設備帶有沉積室，工藝氣體、尤其分子氫和/或由分子氫和含碳氣體、例如甲烷組成的混合物能夠被供應到所述沉積室中。

此外，本發明還涉及一種用于通過化學氣相沉積法將碳層、尤其金剛石層敷設在基材上的方法，其中，工藝氣體、即氫通過氣體導入和氣體活化元件被引入到沉積室中。

背景技術

由現有技術DE689O9491T2已知一種用于通過化學氣相沉積敷設金剛石層的設備，所述設備具有筒狀的反應室，所述反應室在相對置的端部上被板件封閉。四個鉬棒穿過上部板件延伸進反應室的內部，其中，自由端部具有相對于下部板件的間距。圍繞兩個鉬棒具有開放的石英管，所述石英管沿軸向布置在圓筒中。在上部板件中的進氣口與管形成連接，而其他的進氣口則與圓筒的不被所述管占據的體積形成連接。呈加熱線圈(加熱絲)形式的電阻加熱器被布置在每兩個鉬棒之間，并且借助熱激發使相應的工藝氣體達到為金剛石沉積所需的溫度。所述棒通過獨立的控制裝置與電源相連。驅動軸突伸穿過底部板，所述驅動軸與轉盤相連。在轉盤上布置了待涂覆的基材。通過轉盤的旋轉由此將基材交替地布置在兩個進氣口的其中一個的下方，并且由此一方面與含碳的氣體接觸，進而使金剛石層沉積，并且另一方面與不含碳的氣體接觸，進而將非金剛石狀的碳沉積物去除。除微波輔助方法之外，還建立了所謂的“熱絲”法。

文獻JPH05890A描述了一種CVD(化學氣相沉積)設備，所述設備為對氫氣進行加熱而使用可加熱的、安置在腔室上的毛細管。所述毛細管在一個端部上是開放的，從而不會在加熱時積攢壓力。由此不形成碰撞激發。

由文獻US5479874A已知另一種CVD設備，所述CVD設備利用預熱器對工藝氣體進行預熱，隨后利用加熱金屬絲使工藝氣體達到最終起效的工作溫度。而且在該現有技術中也未規定碰撞激發。

用于金剛石沉積的所述“熱絲”法的弊端在于，激發比率在利用加熱線圈對工藝氣體熱激發時確實低，并且不能對各個單獨的氣體種類的激發實施局部的、受控的影響。此外，金剛石在基材上的沉積大多僅能夠在相對于加熱絲數毫米至數厘米的距離處得以確保。鑒于較少的活性生長物質種類，生長速率相對較低。總體上所述方法不僅是費時且昂貴的，還是難以控制的。

發明內容

因此，本發明所要解決的技術問題在于，至少克服或至少緩解現有技術中的各個弊端。因此本發明所要達到的目的在于，提供一種設備和方法，利用所述設備和方法能夠改進工藝氣體、尤其氫氣的激發比率，實現碳層在基材上的均勻沉積，并且優選實現尤其用于涂層面大且形狀復雜的基材的涂敷工藝的更好控制。

所述技術問題通過以下技術方案解決。

根據本發明，設有呈空心體形式的氣體導入和氣體活化元件，該氣體導入和氣體活化元件具有用于工藝氣體的流動通道、圍繞所述流動通道的壁件和從流動通道通入沉積室中的排放口，并且設有用于加熱氣體導入和氣體活化元件的壁件的加熱設備。加熱設備配置用于，通過碰撞激發和熱激發對在氣體導入和氣體活化元件的流動通道中流動的工藝氣體進行激發。