[发明专利]一种多炬等离子体喷射CVD法沉积超硬膜的方法及装置

权利要求书

1.一种多炬等离子体喷射CVD法沉积超硬膜的装置，包括炬电源、引弧电源、气体供给系统、抽气系统、冷却水系统、真空反应室、设于真空反应室内的水冷基底支撑台和设于水冷基底支撑台正上方的离子体炬；所述等离子体炬固定在真空反应室上部盖板上，等离子体炬的阳极位于真空反应室内部，与下方的水冷基底支撑台相对；所述炬电源和引弧电源分别与等离子体炬相连；所述气体供给系统和抽气系统分别与等离子体炬和真空反应室相连；所述冷却水系统分别与水冷基底支撑台、等离子体炬和真空反应室的水冷夹层壁相连；其特征在于：所述等离子体炬为多个；所述多个等离子体炬并联接入炬电源和引弧电源；所述气体供给系统分别与各等离子体炬相连；所述抽气系统与真空反应室相连。

2.根据权利要求1所述的多炬等离子体喷射CVD法沉积超硬膜的装置，其特征在于：所述各等离子体炬与炬电源和引弧电源相连处均设有开关。

3.根据权利要求1所述的多炬等离子体喷射CVD法沉积超硬膜的装置，其特征在于：所述相邻等离子体炬之间设有隔板，且通过隔板将所述真空反应室隔开形成多个腔室；所述抽气系统分别与各腔室相连。

4.根据权利要求3所述的多炬等离子体喷射CVD法沉积超硬膜的装置，其特征在于：所述隔板为高熔点金属板或水冷金属板。

5.一种采用权利要求1所述装置进行多炬等离子体喷射CVD法沉积超硬膜的方法，其特征在于：在所述单个真空反应室内，通过多个等离子体炬同时进行多块超硬膜的制备。

6.根据权利要求5所述的多炬等离子体喷射CVD法沉积超硬膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）抽真空：对真空反应室进行预抽真空，开启冷却水系统，通过抽气系统对真空反应室进行抽气，真空度达到预设的镀超硬膜工艺要求；

（2）超硬膜沉积：通过气体供给系统向多个等离子体炬内同时通入氩气和氢气，达到预设泵压后，再通入制膜所需其它气体，依次接通旋转磁场电源、引弧电源和炬电源，各等离子体炬分别产生高温旋转电弧等离子体喷射，在对应的水冷基底支撑台上同时进行超硬膜的沉积； 

（3）取膜：当某炬的沉积膜达到预定厚度要求后，缓慢增加基底与阳极距离和调节基底支持台冷却水流量，使得基底温度以50～400℃/小时降温速率缓慢均匀降低，逐步释放膜中应力，当膜从基底上分离或基底温度达到300℃以下时，断开炬电源与该炬的开关，使得该炬电弧熄灭，关闭该炬的气体供给；当其他炬的沉积膜达到预定厚度要求后，也采用上述步骤使得这些炬电弧熄灭，关闭这些炬的气体供给；当所有炬电弧都熄灭后，关闭总的气体供给系统及抽气系统，打开放气阀向反应室内充空气并使之冷却至室温，打开反应室的取物窗口取出超硬膜。

7.根据权利要求6所述的多炬等离子体喷射CVD法沉积超硬膜的方法，其特征在于：制备金刚石膜时所述制膜所需其它气体为碳源气体，制备立方氮化硼膜时所述制膜所需其它气体为硼源气体和氮气，制备氮化碳膜时所述制膜所需其它气体为碳源气体和氮气。