[发明专利]用于制造合成金刚石材料的微波等离子体反应器

权利要求书

1.用于通过化学气相沉积制造合成金刚石材料的微波等离子体反应器，所述微波等离子体反应器包括：

微波发生器，所述微波发生器配置为产生频率为f的微波；

等离子体腔，所述等离子体腔包括基部、顶板、和从所述基部延伸到所述顶板的侧壁，从而限定用于支持微波谐振模式的谐振腔，其中，所述谐振腔具有从所述基部延伸到所述顶板的中央对称旋转轴，并且其中，所述顶板横过所述中央对称旋转轴安装；

微波耦合结构，所述微波耦合结构用于将微波从所述微波发生器进给到所述等离子体腔内；

气体流动系统，所述气体流动系统用于将工艺气体进给到所述等离子体腔内和将所述工艺气体从所述等离子体腔中移除；以及

基底保持器，所述基底保持器设置在所述等离子体腔中并且包括用于支承基底的支承表面，在使用时所述合成金刚石材料沉积在所述支承表面上；

其中，所述谐振腔配置为具有从所述等离子体腔的所述基部到所述顶板测量的高度，所述高度支持在所述频率f下在所述基部与所述顶板之间的TM₀₁₁谐振模式；以及

其中，所述谐振腔还配置为具有在比从所述基部测量的所述谐振腔的所述高度的50%小的高度处测量的直径，所述直径满足所述谐振腔高度/所述谐振腔直径的比率范围为从0.3至1.0的条件。

2.根据任一前述权利要求所述的微波等离子体反应器，其中，从所述基部测量的所述谐振腔的高度选取为支持在范围为从400MHz至500MHz、800MHz至1000MHz、或2300MHz至2600MHz的微波频率下的TM₀₁₁谐振模式。

3.根据权利要求1或2所述的微波等离子体反应器，其中，所述谐振腔高度/所述谐振腔直径的比率范围为从0.4至0.9或0.5至0.8。

4.根据任一前述权利要求所述的微波等离子体反应器，其中，从所述等离子体腔的所述基部到所述顶板测量的所述谐振腔高度范围为：

在范围为从400MHz至500MHz的微波频率f下从300mm至600mm、300mm至500mm或400mm至500mm；

在范围为从800MHz至1000MHz的微波频率f下从150mm至300mm、150mm至250mm或200mm至250mm；或

在范围为从2300MHz至2600MHz的微波频率f下从50mm至110mm、50mm至90mm或70mm至90mm。

5.根据任一前述权利要求所述的微波等离子体反应器，其中，所述谐振腔直径范围为：

在范围为从400MHz至500MHz的微波频率f下从400mm至1000mm、500mm至900mm或600mm至800mm；

在范围为从800MHz至1000MHz的微波频率f下从200mm至500mm、250mm至450mm或300mm至400mm；或

在范围为从2300MHz至2600MHz的微波频率f下从70mm至180mm、90mm至160mm或110mm至150mm。