[发明专利]MPCVD法单晶金刚石制造装置及其制造方法

说明书

本发明公开了MPCVD法单晶金刚石制造装置及其制造方法，涉及金刚石制造技术领域，包括金刚石生长室、微波发生器、波导管、等离子体释放阀、金刚石衬底和样品台，微波发生器通过波导管连接等离子体释放阀，金刚石衬底固定在样品台上，等离子体释放阀和金刚石衬底均位于金刚石生长室内，等离子体释放阀位于金刚石衬底的正上方，还包括衬底处理室和水冷循环机构，衬底处理室与金刚石生长室之间设置有密封组件，衬底处理室内设置有衬底处理机构，样品台一侧连接有升降组件，水冷循环机构内设置有水循环组件；以及与水循环组件连接的第一循环管和第二循环管，所述水循环组件安装在第一壳体内，样品台、第一循环管和第二循环管均安装在升降组件上。

技术领域

本发明涉及金刚石制造技术领域，具体是MPCVD法单晶金刚石制造装置及其制造方法。

背景技术

生长ＭＰＣＶＤ单晶金刚石所用气源主要有氢气、甲烷、氮气和氧气，在微波作用下裂解成Ｈ、Ｏ、Ｎ原子或ＣＨ２、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ２、ＯＨ等基团，含碳基团将在金刚石表面形成气固混合界面，在动态平衡模型或非平衡热力学 模型下实现金刚石、非晶碳或石墨的生长。，氢等离子体刻蚀非晶碳或石墨的速度比刻蚀金刚石快得多，因此ＣＶＤ金刚石表面的非金刚石相被快速刻蚀，从而实现金刚石生长，金刚石生长所用的设备组成包括控制单元、微波单元、水冷单元、真空单元等，通过真空单元将腔体抽真空，保证金刚石生长所需低真空状态。

同质外延金刚石时，衬底的好坏直接影响着外延金刚石的质量，金刚石衬底需要尽可能的平滑、无明显 裂纹，否则金刚石在生长过程中容易形成孪晶、多晶、位错等缺陷，甚至出现开裂现象， 一般新购买或制备的的金刚石衬底表面的粗糙度较大，甚至有明显的研磨痕迹，因此需要使用研磨机对金刚石表面进行精细抛光处理，选定衬底后，需要使用去离子水、酒精、丙酮反复超声波清洗金刚石样品，以洗去金刚石样品表面明显的污渍，然后，分别使用酸、碱，在高温下清洗金刚石样品表面，除去金刚石表面的非金刚石相。

但是现有的MPCVD法单晶金刚石制造装置及其制造方法，金刚石衬底的处理环节是完全脱离于金刚石的生长设备的，也就是说都是人工按照一定的清理顺序依次将金刚石衬底放入不同的清理设备内，通过这种人工不断取放的方式，或花费大量的时间来完成以上步骤，不仅增加了工作人员的劳动强度，还降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供MPCVD法单晶金刚石制造装置及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：MPCVD法单晶金刚石制造装置，包括金刚石生长室、微波发生器、波导管、等离子体释放阀、金刚石衬底和样品台，所述微波发生器通过波导管连接等离子体释放阀，所述金刚石衬底固定在样品台上，所述等离子体释放阀和金刚石衬底均位于金刚石生长室内，所述等离子体释放阀位于金刚石衬底的正上方，还包括衬底处理室和水冷循环机构，所述衬底处理室与金刚石生长室之间设置有通道，所述通道内设置有密封组件，所述衬底处理室内设置有衬底处理机构，所述样品台上远离金刚石衬底的一侧连接有升降组件，所述水冷循环机构内设置有水循环组件；以及与水循环组件连接的第一循环管和第二循环管，所述样品台包括导热盖板和第一壳体，所述水循环组件安装在第一壳体内，所述金刚石衬底安装在导热盖板表面，所述导热盖板上远离金刚石衬底的一面与水循环组件表面贴合，所述第一壳体、第一循环管和第二循环管均安装在升降组件上。

作为本申请进一步的方案：所述衬底处理机构包括骨架、打磨部、清洗部、第三驱动部和供液设备，所述打磨部和清洗部均与第三驱动部啮合连接，且清洗部还与打磨部连接，所述骨架包括伸缩件、第一安装架、第二驱动部、第一转动管、第一传动齿轮和第二安装架，所述伸缩件的一端安装在衬底处理室内壁，所述第一安装架安装在伸缩件的另一端，所述供液设备安装在第一安装架上，所述第一安装架通过第一转动管连接第二安装架，所述第一转动管与第一安装架转动连接，所述第一转动管上安装有第一传动齿轮，所述第一安装架上安装的第二驱动部与第一传动齿轮啮合连接，所述打磨部、清洗部和第三驱动部均安装在第二安装架上。