[發明專利]微波等離子體化學氣相沉積裝置及其應用

有效

• 申請號: 201810408700.2
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108468086B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 馬懿;馬修·L·斯卡林;朱金華;吳建新;繆勇;盧荻;艾永干;克里斯托弗·E·格里芬
• 申請（專利權）人: FD3M公司
• 主分類號: C23C16/517
• 分類號: C23C16/517
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒;王茹

本申請公開了一種微波等離子體化學氣相沉積裝置，包括諧振腔、耦合轉換腔、以及分隔于諧振腔和耦合轉換腔之間的介質窗口，所述介質窗口具有一冷卻腔體，該冷卻腔體獨立于所述諧振腔和耦合轉換腔，所述冷卻腔體具有可與外部冷卻回路連通的進口和出口。本發明還公開了上述微波等離子體化學氣相沉積裝置在合成單晶金剛石中的應用。本發明通過流動的冷卻氣體可以實現對介質窗口的冷卻，提高介質窗口的耐高溫能力。由于解決了石英玻璃的冷卻問題，可以解決波導中抽低真空問題，從而將電磁波的在傳導至于真空中，解決以往的冷卻空氣流體的流動對于電磁波的微擾作用，對于等離子體的穩定有極大的作用。

技術領域

本申請屬于單晶金剛石的合成技術領域，特別是涉及一種微波等離子體化學氣相沉積裝置及其應用。

背景技術

微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)將微波發生器產生的微波用波導管傳輸至反應器，并向反應器中通入CH₄與H₂的混合氣體，高強度的微波能激發分解基片上方的含碳氣體形成活性含碳基團和原子態氫，并形成等離子體，從而在基片上沉積得到金剛石薄膜。

在單晶金剛石合成過程中，諧振腔中的介質窗口容易發熱，現有技術通常在諧振腔中通入冷卻的空氣流體對介質窗口進行冷卻，而冷卻空氣流體的流動對于電磁波會產生微擾作用，對于等離子體的穩定有極大的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微波等離子體化學氣相沉積裝置及其應用，以克服現有技術中的不足。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請實施例公開一種微波等離子體化學氣相沉積裝置，包括諧振腔、耦合轉換腔、以及分隔于諧振腔和耦合轉換腔之間的介質窗口，

所述介質窗口具有一冷卻腔體，該冷卻腔體獨立于所述諧振腔和耦合轉換腔，

所述冷卻腔體具有可與外部冷卻回路連通的進口和出口。

優選的，在上述的微波等離子體化學氣相沉積裝置中，所述介質窗口的材質為石英玻璃。

優選的，在上述的微波等離子體化學氣相沉積裝置中，所述介質窗口包括上層石英玻璃和下層石英玻璃，上層石英玻璃和下層石英玻璃圍成所述冷卻腔體。

優選的，在上述的微波等離子體化學氣相沉積裝置中，所述外部冷卻回路為制冷的氣體回路。

優選的，在上述的微波等離子體化學氣相沉積裝置中，工藝氣體通過渦旋進氣方式進入所述諧振腔，工藝氣體在諧振腔內被激發放電形成球形的等離子體。

優選的，在上述的微波等離子體化學氣相沉積裝置中，所述耦合轉換腔通過水冷方式控溫。

優選的，在上述的微波等離子體化學氣相沉積裝置中，所述諧振腔的抽真空管路上設置有一密封板，該密封板上開設有至少一個氣孔。

優選的，在上述的微波等離子體化學氣相沉積裝置中，所述密封板上開設有一個氣孔，該氣孔的直徑為0.5～1mm。

優選的，在上述的微波等離子體化學氣相沉積裝置中，所述介質窗口與諧振腔之間通過1系鋁環密封。

相應的，本申請還公開了一種微波等離子體化學氣相沉積裝置在合成單晶金剛石中的應用。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明通過流動的冷卻氣體可以實現對介質窗口的冷卻，提高介質窗口的耐高溫能力。由于解決了石英玻璃的冷卻問題，可以解決波導中抽低真空問題，從而將電磁波的在傳導至于真空中，解決以往的冷卻空氣流體的流動對于電磁波的微擾作用，對于等離子體的穩定有極大的作用。

附圖說明