一种MPCVD系统技术方案

本发明专利技术提供了一种MPCVD系统，属于等离子体化学气相沉积技术领域，上述系统包括机架、微波源、波导管、腔体及样品台组件，上述腔体为竖直设置的圆筒状结构，其第一端与机架连接，第二端与波导管连接，波导管水平设置。样品台组件设置在腔体内，其下端与机架固定连接，上端位于腔体内腔中部偏下位置，样品台组件上端用于放置样品基片。实验表明，上述改进后的沉积设备，其等离子体球更加扁平，即样品基片附近的电场更强，从而提高了沉积效率。从而提高了沉积效率。从而提高了沉积效率。

【技术实现步骤摘要】
一种MPCVD系统


[0001]本专利技术涉及等离子体化学气相沉积
，具体而言，涉及一种MPCVD系统。

技术介绍

[0002]MPCVD（Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition，微波等离子体化学气相沉积）方法被认为是当今国际上制备高质量金刚石膜的首选、最先进方法；而上述方法需要用到专用的MPCVD系统。其基本原理为，将微波发生器产生的微波用波导管经隔离器进入反应器，并给反应器的腔体中通入CH4、 H2等气体，在微波的激励下，在腔体的反应室内产生辉光放电，使反应气体的分子离化，产生等离子体，等离子体围绕在基片周围呈球团状，气体中的碳元素在样品台的基片上沉积得到金刚石膜。而团状的等离子体越扁平，等离子体在基片台中心与边缘的等离子体浓度就越接近，沉积效率也就越高。而现有技术中的沉积系统，其反应腔内等离子体球的高度过高，使等离子体在基片台中心与边缘的浓度差较大，在一定程度上影响沉积效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种MPCVD系统，其能够改善上述问题。
[0004]本专利技术是这样实现的：一种MPCVD系统，包括：机架；腔体，所述腔体为圆筒状，所述腔体的第一端与所述机架连接，第二端设置有石英板，所述石英板上设置有第一放电环；样品台组件，所述样品台组件设置在所述腔体内，并与所述机架连接，所述样品台组件上设置有第二放电环；所述第一放电环与所述第二放电环之间的距离为D，0.5λ≤D≤λ，λ为微波波长。
[0005]可选地，所述腔体的第二端设置有端盖，所述端盖为中部设置有通孔的环形板；所述石英板安装在所述通孔中；所述通孔的内端设置有倒角。
[0006]可选地，所述第一放电环的外径为
ø3，所述第二放电环的的外径为
ø4，
ø3≤
ø4。
[0007]可选地，所述样品台组件包括钼块及托板，所述钼块设置在所述托板的中部，所述钼块为圆形板状，所述第二放电环套设在所述钼块上。
[0008]可选地，所述第一放电环的内径为φ1，所述钼块的直径为φ2，
ø1≥
ø2。
[0009]可选地，所述第二放电环与所述钼块同心设置，所述第二放电环的内壁与所述钼块的外壁之间的间隙为T，所述第一放电环的厚度为t，t≤T。
[0010]可选地，所述钼块的高度大于所述第二放电环的高度。
[0011]可选地，所述钼块与所述第二放电环的高度差为1
‑
2mm。
[0012]可选地，所述第一放电环的为表面镀金的铜环；所述第二放电环是由金属钼制成。
[0013]本专利技术的有益效果是：
本专利技术通过上述设计得到的MPCVD系统，石英板上设置有第一放电环，样品台组件上设置有第二放电环，并且使得两个放电环之间的距离在半个微波波长及一个微波波长之间。实验表明，上述改进后的沉积设备，其等离子体球更加扁平，即样品基片附近的电场更强，从而提高了沉积效率。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0015]图1是本专利技术实施方式提供的腔体、转换器及样品台组件的立体图；图2是本专利技术实施方式提供的图1的剖视图；图3是本专利技术实施方式提供的样品台组件的剖视图；图4为现有技术中反应腔放电时的电场仿真图；图5为本申请实施例提供的反应腔放电时的电场仿真图。
[0016]图标：1
‑
波导管；2
‑
腔体；21
‑
端盖；3
‑
样品台组件；31
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钼块；32
‑
托板；33
‑
支撑管；4
‑
石英板；5
‑
第一放电环；6
‑
第二放电环；7
‑
转换器。
实施方式实施例
[0017]请参考图1
‑
图3，本实施例提供了一种MPCVD系统，其包括机架（图中未示出）、微波源（图中未示出）、波导管1、腔体2及样品台组件3，上述腔体2为竖直设置的圆筒状结构，其第一端（对应附图中的上端）与机架连接，第二端（对应附图中的下端）与波导管1连接，波导管1水平设置。样品台组件3设置在腔体2内，其下端与机架固定连接，上端位于腔体2内腔中部偏下位置，样品台组件3上端用于放置样品基片。
[0018]腔体2的上端设置有圆形石英板4，波导管1通过转换器7与腔体2的上端连接，微波从波导管1进入到转换器7中，然后通过石英板4进入到放电腔中。由于转换器7和波导管1与本专利技术的核心专利技术点无关，并且可以直接购买，因此为了避免赘述，本申请不对其进行详细描述。
[0019]具体地，腔体2的第二端设置有端盖21，端盖21为中部设置有圆形通孔的环形板；石英板4设置在上述通孔中。
[0020]为了便于固定石英板4，上述通孔中设置有定位环，石英板4的边缘与上述定位环的上表面配合。转换器7通过法兰与端盖21的上部连接，上述法兰同时将石英板4固定在上述定位环上。可选地，上述通孔的内端设置有倒角，倒角能够使得腔体2内的电场更集中到样品基片周围，使得等离体子团更加扁平化。
[0021]石英板4上设置有第一放电环5，第一放电环5内径为φ1，外径为φ3，其为表面镀金的铜环。
[0022]样品台组件3包括钼块31、托板32及支撑管33，支撑管33下端与机架（图中未示出）
固定连接，上端与托板32连接。托板32为圆形板，其与腔体2同轴线设置；钼块31为直径为φ2的圆形，其设置在托板32中部。托板32上还设置有外径为φ4的第二放电环6，第二放电环6是由金属钼制成，其套设在上述钼块31上，并与钼块31同轴设置。
[0023]本实施例中，第一放电环5与第二放电环6沿腔体2轴线方向的距离为D，0.5λ≤D≤λ，λ为微波波长。微波是指频率为300M赫兹到300G赫兹的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长λ在1毫米到1米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。只有当D满足上述条件时，腔体2内才能正常放电。本申请中的微波波长大于等于110mm并且小于等于130mm的波长，例如可以是110mm、115mm、118mm、120mm、122mm、125mm、128mm或者130mm。可选地，第一放电环5的外径小于等于第二放电环6的外径，即φ3≤φ4；第一放电环5的内径大于等于钼块31的直径，即φ1≥φ2。上述设计使得电场约束更强，等离子体的形状更加扁平化。优选地，φ3＜φ4；φ1=φ2。
[0024]本申请中，第二放电环6的内壁与钼块31圆周外壁之间的间隙为T，第一放电环5的厚度为t，t≤T，上述设计使得微波更集中。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MPCVD系统，其特征在于，包括机架、微波源、波导管、腔体及样品台组件；所述腔体的第一端与所述机架连接，第二端设置有石英板，所述石英板上设置有第一放电环；所述样品台组件设置在所述腔体内，并与所述机架连接，所述样品台组件上设置有第二放电环；所述第一放电环与所述第二放电环之间的距离为D，0.5λ≤D≤λ，λ为微波波长。2.根据权利要求1所述的一种MPCVD系统，其特征在于：所述腔体的第二端设置有端盖，所述端盖为中部设置有通孔的环形板；所述石英板安装在所述通孔中；所述通孔的内端设置有倒角。3.根据权利要求1所述的一种MPCVD系统，其特征在于：所述第一放电环的外径为
ø3，所述第二放电环的的外径为
ø4，
ø3≤
ø4。4.根据权利要求1所述的一种MPCVD系统，其特征在于：所述样品台组件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄春林，胡宗义，刘文科，吴丹，李俊宏，
申请(专利权)人：成都沃特塞恩电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：