本发明专利技术公开了一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括多介质传输结构，多介质传输结构包括微波转换组件、与微波转换组件连接的天线终端组件以及与天线终端组件连接的沉积炉组件，沉积炉组件内设置有升降式样品平台组件；微波转换组件包括矩形波导、安装在矩形波导上的三销钉适配器以及安装在矩形波导上的微波模式转换器，微波模式转换器用于将矩形波导中的TE10模式转换为同轴波导中的TEM模式；天线终端组件包括第一连接件、内导体、上盖体、圆盘天线和下法兰盘；第一连接件两端分别与矩形波导及上盖体连接，内导体上端与微波模式转换器连接。本发明专利技术克服了现有装置中存在的生产过程中石英密封环窗被刻蚀污染的技术问题。过程中石英密封环窗被刻蚀污染的技术问题。过程中石英密封环窗被刻蚀污染的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种微波等离子体化学气相沉积装置
[0001]本专利技术涉及等离子体化学气相沉积
，具体涉及一种微波等离子体化学气相沉积装置。
技术介绍
[0002]人造金刚石在工业上被应用于切削、磨削、钻探，由于其热导率高、电绝缘性好，也可作为半导体装置的散热板，它拥有优良的透光性和耐腐蚀性，在光学窗口和电子工业中也得到广泛应用，同时，宝石级的人造金刚石制备也是近年来炙手可热的研究方向。
[0003]微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)单晶金刚石生长技术由于其微波能量无污染、气体原料纯净等优势而在众多单晶金刚石制备方法中脱颖而出，成为制备大尺寸、高品质单晶金刚石最有发展前景的技术之一。
[0004]目前，微波等离子体CVD被认为是一种理想的沉积金刚石的方法。其原理为：在微波能量的作用下，将沉积气体激发成等离子体状态，在由微波产生的电磁场的作用下，腔内的电子相互碰撞并产生剧烈的振荡，促进了谐振腔内其他的原子、基团及分子之间的相互碰撞，从而有效地提高反应气体的离化程度，产生更高密度的等离子体的产生。在反应过程中原料气体电离化程度达到10％以上，使得腔体中充满过饱和原子氢和含碳基团，从而有效地提高了沉积速率并且使得金刚石的沉积质量得到改善。
[0005]在MPCVD制备的金刚石中，主要存在的杂质元素是氮和硅，其中氮杂质来自于设备漏气、原料气体杂质或器壁吸附的氮原子等，而硅元素来自于等离子体对石英窗口的刻蚀。然而现有的MPCVD装置中存在生产过程中石英密封环窗被刻蚀污染，微波能量分散导致沉积效率低下；同时，调节装置过于冗余，调节样品台时出现等离子体上下跳动，原料气利用率不高；沉积台散热不均匀导致金刚石良品率低的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种微波等离子体化学气相沉积装置，该生产装置克服了现有装置中存在的生产过程中石英密封环窗被刻蚀污染的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括多介质传输结构，多介质传输结构包括微波转换组件、与微波转换组件连接的天线终端组件以及与天线终端组件连接的沉积炉组件，沉积炉组件内设置有升降式样品平台组件；
[0009]其中，微波转换组件包括矩形波导、安装在矩形波导上的三销钉适配器以及安装在矩形波导上的微波模式转换器，微波模式转换器用于将矩形波导中的TE10模式转换为同轴波导中的TEM模式；
[0010]天线终端组件包括第一连接件、内导体、上盖体、圆盘天线和下法兰盘；第一连接件两端分别与矩形波导及上盖体连接，内导体上端与微波模式转换器连接，内导体内部具有一空气通道，内导体与第一连接件之间形成微波通道；内导体与圆盘天线固定连接，圆盘
天线通过支撑柱与上盖体连接，圆盘天线上设置有与空气通道连通的环形聚气槽，圆盘天线上设置有第一密封槽，下法兰盘上设置有第二密封槽，圆盘天线与下法兰盘之间设置有石英密封环窗，石英密封环窗上、下端分别位于第一、二密封槽内，且第一、二密封槽内设置有软性密封材料；下法兰盘与上盖体连接后将石英密封环窗固定；
[0011]沉积炉组件与下法兰盘连接，且升降式样品平台组件滑动密封安装在沉积炉组件内。
[0012]其中，微波模式转换器为由铜或铝制的锥形体，锥形体底部边缘攻丝，锥形体安装在矩形波导内，且上端安装在矩形波导的上端面开口处，通过螺栓进行固定；锥形体中部设置有通孔，内导体上端安装在通孔内，锥形体内部设置有水冷腔，冷却水进口及冷却水出口均位于矩形波导上端面外侧且与水冷腔连通。
[0013]进一步优化，第一连接件中部为外导体，外导体外侧设置有供冷却水流动的第一水冷夹层。
[0014]其中，样品台上盖体外侧设置有供冷却水流动的第二冷却夹层。
[0015]进一步优化，沉积炉组件包括内腔板、连接板和真空腔管，内腔板两端分别与连接板及下法兰盘连接，内腔板外侧设置有外壳，外壳与内腔板之间形成一供冷却水流动的第三水冷夹层；真空腔管与连接板连接并与连接板上方区域连通，真空腔下端与真空法兰连接；升降式样品平台组件安装在真空腔管上且上端延伸至内腔板形成的沉积腔内，
[0016]进一步限定，升降式样品平台组件呈倒圆锥状结构的沉积腔底板、与沉积腔底板连接的底板支撑柱、滑动设置在底板支撑柱内部的样品台支撑柱、设置在样品台支撑柱上的样品台组件，底板支撑柱与样品台支撑柱之间设置有密封圈；沉积腔底板通过上导环滑动安装在连接板上，样品台支撑柱连接有第一驱动机构，第一驱动机构用于驱动样品台支撑柱在底板支撑柱内移动；底板支撑柱连接有第二驱动机构，第二驱动机构用于驱动底板支撑柱在真空腔管及沉积腔内移动。
[0017]其中，第一驱动机构包括波纹管上法兰、波纹管下法兰、波纹管、支座、丝杠、丝杠螺母和电机，波纹管上法兰上端与真空法兰连接，底板支撑柱通过第二导环与波纹管上法兰滑动连接，波纹管上法兰安装在支座上，所述丝杠上端转动安装在波纹管上法兰上，下端转动安装在支座上，电机安装在支座上后与丝杠连接，所述丝杠螺母安装在丝杠上，样品台支撑柱下端与波纹管下法兰通过一密封堵头连接，波纹管下法兰与丝杠螺母连接，波纹管上法兰与波纹管下法兰之间通过所述波纹管连接。
[0018]进一步限定，第二驱动机构包括齿轮、齿条和传动轴，齿条固定安装在底板支撑柱上，传动轴用于转动密封安装在真空腔管上，齿轮位于真空腔管内并与所述齿条啮合，传动轴上远离齿轮一端连接有驱动电机。
[0019]其中，样品台组件包括安装在样品台支撑柱上方的台柱、安装在台柱上的样品台上盖；样品台上盖顶部设置有放置钼托的定位环；
[0020]台柱上设置有安装孔和与安装孔连通的阶梯通孔，台柱上安装孔与样品台上盖之间形成安装区域，安装区域内设置有水路板，水路板中部设置有进水孔，水路本顶部设置若干与进水孔连通的第一水槽，水路板下端面设置有与阶梯通孔对应的凸起，水路板上的凸起与架体通孔配合后，水路板边缘与安装孔边缘形成水道，水路板下端面设置有若干与水道及阶梯通孔连通的第二水槽；
[0021]样品台支撑柱下端设置有堵头，进水孔连接有冷却水进水管，冷却水进水管下端穿过堵头，堵头上设置有冷却水出水管。
[0022]进一步优化，沉积腔底板外侧面设置有铜质水冷盘管，水冷盘管呈螺旋上升状设置。
[0023]其中，底板支撑柱与样品台支撑柱接触一面设置有燕尾槽，密封圈设置在燕尾槽内。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术将三销钉调配器与矩形波导安装在一起，同时将微波模式转换器安装在矩形波导上，形成三销钉调配器与微波模式转换器的一体结构，简化了现有的模式转换器配滑动短路器的模式，保证微波传输指标的同时，简化了结构，节约了成本，减少了冗余的调节机构，对于非专业人士更加友好；
[0026]同时，将内导体设置有进气结构，圆盘天线下端设置环形聚气槽，增加了样品生长台上气体分布的均匀性，减少了原料气的浪费，使得大部分原料气流经样本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括多介质传输结构，其特征在于：多介质传输结构包括微波转换组件、与微波转换组件连接的天线终端组件以及与天线终端组件连接的沉积炉组件，沉积炉组件内设置有升降式样品平台组件；其中，微波转换组件包括矩形波导、安装在矩形波导上的三销钉适配器以及安装在矩形波导上的微波模式转换器，微波模式转换器用于将矩形波导中的TE10模式转换为同轴波导中的TEM模式；天线终端组件包括第一连接件、内导体、上盖体、圆盘天线和下法兰盘；第一连接件两端分别与矩形波导及上盖体连接，内导体上端与微波模式转换器连接，内导体内部具有一空气通道，内导体与第一连接件之间形成微波通道；内导体与圆盘天线固定连接，圆盘天线通过支撑柱与上盖体连接，圆盘天线上设置有与空气通道连通的环形聚气槽，圆盘天线上设置有第一密封槽，下法兰盘上设置有第二密封槽，圆盘天线与下法兰盘之间设置有石英密封环窗，石英密封环窗上、下端分别位于第一、二密封槽内，且第一、二密封槽内设置有软性密封材料；下法兰盘与上盖体连接后将石英密封环窗固定；沉积炉组件与下法兰盘连接，且升降式样品平台组件滑动密封安装在沉积炉组件内。2.根据权利要求1所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：微波模式转换器为由铜或铝制的锥形体，锥形体底部边缘攻丝，锥形体安装在矩形波导内，且上端安装在矩形波导的上端面开口处，通过螺栓进行固定；锥形体中部设置有通孔，内导体上端安装在通孔内，锥形体内部设置有水冷腔，冷却水进口及冷却水出口均位于矩形波导上端面外侧且与水冷腔连通。3.根据权利要求1所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：第一连接件中部为外导体，外导体外侧设置有供冷却水流动的第一水冷夹层。4.根据权利要求1所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：样品台上盖体外侧设置有供冷却水流动的第二冷却夹层。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：沉积炉组件包括内腔板、连接板和真空腔管，内腔板两端分别与连接板及下法兰盘连接，内腔板外侧设置有外壳，外壳与内腔板之间形成一供冷却水流动的第三水冷夹层；真空腔管与连接板连接并与连接板上方区域连通，真空腔下端与真空法兰连接；升降式样品平台组件安装在真空腔管上且上端延伸至内腔板形成的沉积腔内。6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘艺昭，唐挺，王耀光，王曙光，
申请(专利权)人：成都欧拉微波元器件有限公司，
类型：发明
国别省市：
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