[发明专利]一种微波等离子金刚石生长设备及其应用方法

说明书

本发明公开了一种微波等离子金刚石生长设备，包括顶部设有开口的耦合腔，耦合腔上设有工艺气体进口端，耦合腔内设有基台，基台上放置有基片，耦合腔上方设有微波装置，微波装置包括微波源、波导、天线和底部开口的连接件，微波源的一端连接波导；波导下方连接有连接件；天线的一端穿过波导穿设入连接件内；将耦合腔顶部的开口至与连接件的底部开口对接。本发明通过微波产生的高能量将工艺气体离子化，离子化的气体在基片表面生长成金刚石；本发明以化学沉积为原理，利用微波等离子金刚石生长设备生长的金刚石单晶膜在红外窗口片的应用意义重大。本发明无需热丝对基片进行加热，彻底消除了污染源，同时提高能量密度，使薄膜生长更好更快。

技术领域

本发明涉及金刚石生长的技术领域，尤其涉及一种微波等离子金刚石生长设备及其应用方法。

背景技术

目前的金刚石薄膜设备采用热丝法，因加热源是热丝，本身会挥发导致污染，无法生长出高质量的单晶金刚石薄膜。

现有金刚石薄膜设备采用热丝法具有如下缺点：

1、采用热丝加热，热丝在加热过程中会挥发，导致污染，无法生长单晶金刚石。

2、热丝的功率密度低，设备能耗高。

3、热丝是用为一次性，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需要将热丝作为加热源，在加热过程中不会挥发产生的污染物，生长出高纯度的金刚石的微波等离子金刚石生长设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种微波等离子金刚石生长设备，包括顶部设有开口的耦合腔，所述耦合腔上设有工艺气体进口端，所述耦合腔内设有基台，所述基台上放置有基片，所述耦合腔上方设有微波装置，所述微波装置包括微波源、波导、天线和底部开口的连接件，所述微波源的一端连接波导；波导下方连接有连接件；所述天线的一端穿过波导穿设入连接件内；将耦合腔顶部的开口至与连接件的底部开口对接。

优选地，所述耦合腔的上设有红外测温仪，所述红外测温仪的一端设置在耦合腔外，所述红外测温仪的另一端设置在耦合腔内，所述红外测温仪通过红外射线检测基片的温度。

优选地，所述耦合腔的底部设有基台升降机构，通过基台升降机构将耦合腔上升至与连接件的底部开口对接。

优选地，所述基台升降机构为气缸和连接板，所述连接板连接耦合腔的底部，通过气缸推动连接板上的耦合腔上升。

本发明还提供了一种微波等离子金刚石生长设备的应用方法，其特征在于，步骤如下：

S1:将基片放置在基台上；

S2:通过基台升降机构将顶部开口的耦合腔推至与与连接件的底部开口对接；

S3:在耦合腔上的工艺气体进口端上注入工艺气体；

S4:打开微波源，微波通过波导和连接件进入耦合腔内；

S5:通过穿设在连接件内的天线，将微波聚集成等离子球；聚集的等离子球位于基片的上方，用于给基片进行加热，将基片加热到生长所需的温度；

同时，等离子球将耦合腔内的工艺气体进行离子化；离子化后的气体在基片表面生产形成单晶金刚石薄膜。

优选地，耦合腔上设置的红外测温仪通过红外射线对基片的温度进行检测。

本发明通过微波产生的高能量将工艺气体离子化，离子化的气体在基片表面生长成金刚石；本发明以化学沉积为原理，利用微波等离子金刚石生长设备生长的金刚石单晶膜在红外窗口片的应用意义重大。本发明无需热丝对基片进行加热，彻底消除了污染源，同时提高了能量密度，使薄膜生长更好更快。

本发明优点如下：