[發(fā)明專利]用于MPCVD設(shè)備的腔內(nèi)氣流場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置及使用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111025245.6
• 申請(qǐng)日: 2021-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN113622022A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慶利;甄西合;趙麗媛;劉得順;朱逢銳;徐悟生;劉暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南微米光學(xué)科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B25/16
• 分類號(hào): C30B25/16;C30B25/12;C30B25/14;C30B29/04
• 代理公司: 煙臺(tái)上禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37234
• 代理人: 孫俊業(yè)

1.一種用于MPCVD設(shè)備的腔內(nèi)氣流場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置，包括帶有內(nèi)腔體和進(jìn)氣口的微波等離子體反應(yīng)器，設(shè)置在微波等離子體反應(yīng)器內(nèi)腔體底部的基片臺(tái)，放置在基片臺(tái)上用于金剛石生產(chǎn)的鉬托，所述基片臺(tái)設(shè)置有貫穿基片臺(tái)，連接微波等離子體反應(yīng)器的內(nèi)腔體與微波等離子體反應(yīng)器外側(cè)的抽氣管道，其特征在于：還包括設(shè)置在基片臺(tái)頂端，用于放置鉬托的襯底支架，所述襯底支架包括支架主體，以及在支架主體頂端開設(shè)的用于放置鉬托的鉬托槽，在所述鉬托槽底面的中心處開設(shè)有貫穿支架主體并與抽氣管道對(duì)接的抽氣孔，在所述抽氣孔周邊的支架主體上設(shè)置有以抽氣孔為中心，向鉬托槽邊沿延伸的均流槽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于MPCVD設(shè)備的腔內(nèi)氣流場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置，其特征是：所述支架主體與鉬托槽周邊連接處設(shè)置有臺(tái)階狀的用于限定鉬托位置的固定臺(tái)，所述固定臺(tái)與均流槽的連接處設(shè)置有與均流槽對(duì)接的固定臺(tái)槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于MPCVD設(shè)備的腔內(nèi)氣流場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置，其特征是：所述均流槽在抽氣孔處的寬度與該均流槽在固定臺(tái)槽處的寬度相同，均流槽的兩邊平行設(shè)置，兩兩均流槽之間呈扇形。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于MPCVD設(shè)備的腔內(nèi)氣流場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置，其特征是：所述均流槽在抽氣孔處的寬度小于該均流槽在固定臺(tái)槽處的寬度，均流槽呈扇形，兩兩均流槽之間呈扇形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于MPCVD設(shè)備的腔內(nèi)氣流場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置，其特征是：所述鉬托的高度低于鉬托槽的邊緣的高度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于MPCVD設(shè)備的腔內(nèi)氣流場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置，其特征是：所述微波等離子體反應(yīng)器的底部設(shè)置有不少于一個(gè)用于排出內(nèi)腔體中氣的主氣路抽氣口，所述主氣路抽氣口上連接有主氣路抽氣管，主氣路抽氣管的另一端連接有用于抽取內(nèi)腔體內(nèi)氣體的真空機(jī)械泵，所述主氣路抽氣管上連接有隔膜閥；所述抽氣管道上連接有基片臺(tái)微調(diào)抽氣管，基片臺(tái)微調(diào)抽氣管的另一端與真空機(jī)械泵連接，基片臺(tái)微調(diào)抽氣管上連接有基片臺(tái)高真空微調(diào)閥和基片臺(tái)氣流量檢測(cè)器；在主氣路抽氣管與基片臺(tái)微調(diào)抽氣管之間連接有主氣路微調(diào)抽氣管，主氣路微調(diào)抽氣管上設(shè)置有主氣路高真空微調(diào)閥和主氣路氣流量檢測(cè)器。

7.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的用于MPCVD設(shè)備的腔內(nèi)氣流場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置的使用方法，其特征在于：所述方法步驟如下：

步驟一：加工微波等離子體反應(yīng)器，在微波等離子體反應(yīng)器設(shè)置進(jìn)氣口以及不少于一個(gè)主氣路抽氣口，主氣路抽氣口上使用主氣路抽氣管連接真空抽氣泵，主氣路抽氣管上連接有隔膜閥；

步驟二：加工基片臺(tái)，基片臺(tái)軸向中心處設(shè)置有貫穿基片臺(tái)的抽氣管道，抽氣管道上連接有基片臺(tái)微調(diào)抽氣管，基片臺(tái)微調(diào)抽氣管的另一端與真空機(jī)械泵連接，基片臺(tái)微調(diào)抽氣管上連接有基片臺(tái)高真空微調(diào)閥和基片臺(tái)氣流量檢測(cè)器，在主氣路抽氣管與基片臺(tái)微調(diào)抽氣管之間連接主氣路微調(diào)抽氣管，主氣路微調(diào)抽氣管上設(shè)置有主氣路高真空微調(diào)閥和主氣路氣流量檢測(cè)器；

步驟三：加工襯底支架，在襯底支架的支架主體的頂端設(shè)置帶有臺(tái)階狀固定臺(tái)的鉬托槽，在支架主體的軸向中心處設(shè)置于抽氣管道對(duì)接的抽氣孔，以抽氣孔為中心性鉬托槽的邊沿設(shè)置均流槽；

步驟四：將已經(jīng)處理好的用于金剛石生長(zhǎng)的基底置于鉬托上，將鉬托放置在鉬托槽內(nèi)，鉬托的高度低于鉬托槽邊沿的高度，利用固定臺(tái)對(duì)鉬托進(jìn)行固定，將襯底支架的抽氣孔對(duì)準(zhǔn)基片臺(tái)的抽氣管道放置到基片臺(tái)上；關(guān)閉反應(yīng)腔室，打開主氣路抽氣管，對(duì)反應(yīng)腔室進(jìn)行抽真空處理；

步驟五：通入氫氣，通過隔膜閥關(guān)閉主氣路抽氣管，使用主氣路高真空微調(diào)閥和基片臺(tái)高真空微調(diào)閥調(diào)整氣壓，同時(shí)通入微波，激發(fā)產(chǎn)生氫等離子體球；

步驟六：調(diào)節(jié)基片臺(tái)高真空微調(diào)閥和主氣路高真空微調(diào)閥逐步升高氣壓并且同時(shí)提高微波功率，使微波功率和內(nèi)腔體氣壓分別保持恒定比例，由進(jìn)氣口通入甲烷，然后關(guān)閉主氣路高真空微調(diào)閥，并通過基片臺(tái)氣流量檢測(cè)器和基片臺(tái)高真空微調(diào)閥調(diào)節(jié)腔體氣壓至反應(yīng)設(shè)置壓強(qiáng)；

步驟七：維持氣體流量比例，持續(xù)進(jìn)行金剛石沉積生長(zhǎng)，生長(zhǎng)至所需的時(shí)長(zhǎng)；

步驟八：金剛石膜沉積結(jié)束后，緩慢降低功率和氣壓，將功率和氣壓降至額定功率和氣壓時(shí)，關(guān)掉電源和氣源，同時(shí)打開主氣路抽氣管和基片臺(tái)微調(diào)抽氣管將內(nèi)腔體抽至本底真空，然后持續(xù)通入冷卻水在真空環(huán)境下冷卻；

步驟九：冷卻完后關(guān)閉抽氣端的主氣路抽氣管和基片臺(tái)微調(diào)抽氣管上的所有閥門和基片臺(tái)氣流量檢測(cè)器、主氣路氣流量檢測(cè)器，將腔體氣壓調(diào)至常壓并取出樣品，取出樣品后清洗內(nèi)腔體，并對(duì)內(nèi)腔體抽真空至本底真空后保存。