[发明专利]一种环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置

权利要求书

1.一种环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：包括2.45GHz微波电源、矩形波导、三销钉调配器、短路活塞、同轴线模式转换器、环形阶梯同轴天线、环形石英窗、圆柱形微波谐振腔、测温窗口、观察窗口、进气口、排气口、冷却水口、可升降式衬底台结构、可升降式基台调谐结构，

圆柱形谐振腔、环形阶梯同轴天线、环形石英窗、可升降式衬底台结构、可升降式基台调谐结构组成完整的真空腔室；进气口位于环形阶梯同轴天线下方中心处，排气口位于可升降式基台调谐结构径向中心位置，在可升降式基台调谐结构径向中心位置沿轴向方向每隔60°设置一排气口，共有6个排气口；可升降式衬底台结构、可升降式基台调谐结构均可上下运动，用于微波电场及等离子体的实时调谐；

所述的环形阶梯同轴天线由上至下分别为三个不同直径的环形阶梯凹槽构成，特殊构造使得其对微波电场和等离子体具有压缩效应，可使微波电场和等离子体在衬底表面上方分布更加均匀。

2.如权利要求1所述的环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的圆柱形微波谐振腔、同轴线模式转换器、环形阶梯同轴天线材料为不锈钢，环形石英窗口所用材料为相对介电常数为4.2的石英玻璃，可升降式基台调谐结构、可升降式衬底台结构材料均为铜。

3.如权利要求1所述的环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的圆柱形微波谐振腔为不锈钢材质，通过同轴线模式转换器与矩形波导相连。

4.如权利要求1所述的环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的环形石英窗位于环形阶梯同轴天线下方，通过胶圈密封与环形阶梯同轴天线和圆柱形谐振腔形成真空腔；环形石英窗安置于环形阶梯同轴天线下方，远离等离子体区域，提升设备真空性的同时避免了等离子对石英介质窗口的刻蚀。

5.如权利要求1所述的环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的环形石英窗与不锈钢谐振腔腔体、环形阶梯同轴天线连接处开有密封槽，环形石英窗放置在密封槽之中，环形石英窗和不锈钢内壁、环形阶梯同轴天线内壁之间设有固定橡胶圈。

6.如权利要求1所述的环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述环形石英窗相对介电常数为4.2，且观察窗口设置在环形石英窗的外侧。

7.如权利要求1所述的环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，圆柱形微波谐振腔、环形阶梯同轴天线、可升降式基台调谐结构、可升降式衬底台结构全部采用水冷却，避免局部过热，保证设备长时间运行。

8.如权利要求1所述的环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，可升降式基台调谐结构、可升降式衬底台结构均采用可上下移动调节设计，进行微波电场和等离子体调谐，强化微波电场及等离子体强度，并优化两者分布，实现金刚石的均匀沉积。