[发明专利]微波等离子体化学气相沉积装置及其应用

说明书

本申请公开了一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括谐振腔、耦合转换腔、以及分隔于谐振腔和耦合转换腔之间的介质窗口，所述介质窗口具有一冷却腔体，该冷却腔体独立于所述谐振腔和耦合转换腔，所述冷却腔体具有可与外部冷却回路连通的进口和出口。本发明还公开了上述微波等离子体化学气相沉积装置在合成单晶金刚石中的应用。本发明通过流动的冷却气体可以实现对介质窗口的冷却，提高介质窗口的耐高温能力。由于解决了石英玻璃的冷却问题，可以解决波导中抽低真空问题，从而将电磁波的在传导至于真空中，解决以往的冷却空气流体的流动对于电磁波的微扰作用，对于等离子体的稳定有极大的作用。

技术领域

本申请属于单晶金刚石的合成技术领域，特别是涉及一种微波等离子体化学气相沉积装置及其应用。

背景技术

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)将微波发生器产生的微波用波导管传输至反应器，并向反应器中通入CH₄与H₂的混合气体，高强度的微波能激发分解基片上方的含碳气体形成活性含碳基团和原子态氢，并形成等离子体，从而在基片上沉积得到金刚石薄膜。

在单晶金刚石合成过程中，谐振腔中的介质窗口容易发热，现有技术通常在谐振腔中通入冷却的空气流体对介质窗口进行冷却，而冷却空气流体的流动对于电磁波会产生微扰作用，对于等离子体的稳定有极大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波等离子体化学气相沉积装置及其应用，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括谐振腔、耦合转换腔、以及分隔于谐振腔和耦合转换腔之间的介质窗口，

所述介质窗口具有一冷却腔体，该冷却腔体独立于所述谐振腔和耦合转换腔，

所述冷却腔体具有可与外部冷却回路连通的进口和出口。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述介质窗口的材质为石英玻璃。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述介质窗口包括上层石英玻璃和下层石英玻璃，上层石英玻璃和下层石英玻璃围成所述冷却腔体。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述外部冷却回路为制冷的气体回路。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，工艺气体通过涡旋进气方式进入所述谐振腔，工艺气体在谐振腔内被激发放电形成球形的等离子体。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述耦合转换腔通过水冷方式控温。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述谐振腔的抽真空管路上设置有一密封板，该密封板上开设有至少一个气孔。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述密封板上开设有一个气孔，该气孔的直径为0.5～1mm。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述介质窗口与谐振腔之间通过1系铝环密封。

相应的，本申请还公开了一种微波等离子体化学气相沉积装置在合成单晶金刚石中的应用。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过流动的冷却气体可以实现对介质窗口的冷却，提高介质窗口的耐高温能力。由于解决了石英玻璃的冷却问题，可以解决波导中抽低真空问题，从而将电磁波的在传导至于真空中，解决以往的冷却空气流体的流动对于电磁波的微扰作用，对于等离子体的稳定有极大的作用。

附图说明