[实用新型]多工位气相合成金刚石膜装置

说明书

本实用新型属于化学气相沉积技术，涉及一种改进的由六套单元系统并联构成的多工位气相合成金刚石膜装置。

金刚石膜具有多种优异的特性、广泛的应用领域和十分可观的销售市场。十几年来，相继建立了许多方法，概括起来可分成：(1)CVD法(2)CVT法(3)PVD法。其中CVD法发展最为迅速，按其激活源的不同有热丝CVD法、电子辅助热丝CVD法、RF等离子体CVD法、微波等离子体CVD法、DC-PCVD法、空心阴极PCVD法、激光PCVD法、氧炔焰法、直流电弧等离子体射流CVD法等。这些方法各有优缺点，一般而言，热丝CVD法比较简单，容易形成大面积。品质也好，只是沉积速率较慢些，但从经济角度考虑，它还是一种很有前途的方法。合成金刚石厚膜多半采用电子辅助热丝CVD法(EACVD法)。  目前利用电子辅助热丝CVD法合成金刚石厚膜，但是每次只能制备一片，同时由于没有装配灯丝的工装设备，每次装配灯丝要花费大量的时间，调整也比较困难；此外工作时压强也不够稳定，需经常进行调节；长期连续工作时，冷却水路容易被水垢堵塞，设备出现故障；因此不能满足批量生产的要求。

本实用新型的发明目的在于克服现有合成金刚石膜设备和技术中存在的缺点，寻求设计一种结构布局新颖，电气性能可靠，产量高，质量好，节省能源的多工位气相合成金刚石膜的装置。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用六套结构相同、工作相对独立的反应系统A、B、C、D、E、F并行联接构成，每套反应系统分别由充气系统、排气系统和反应室等连接构成，可以单独生产，因而使整个装置具有六个生产工位，每个工位一次可以合成一片金刚石膜；整机六套反应系统共同采用一台氢气质量流量计和一台甲烷质量流量计分别控制两种气体的总流量。两路氢气经过各自的氢气截止阀并联后与氢气质量流量计、氢气转子流量计及氢气调节阀构成氢气充气系统；甲烷气经过甲烷截止阀与甲烷质量流量计、甲烷转子流量计及甲烷调节针阀构成甲烷充气系统；氢气充气系统和甲烷充气系统并联后接入反应室；反应室的水冷上盖、水冷观察窗、水冷圈体和水冷底盘均采用夹层结构，水冷支架配有调节螺母，水冷支架和水冷电极的进出水部分均采用活动联结器。排气截止阀和抽速调节针阀并联后与工作排气泵串联构成排气管路；辅助排气截止阀和辅助排气泵串联构成辅助排气管路，与排气管路共同接入反应室作为其排气系统。辅助排气管路可保证在整机不停机情况下，随时对装置局部出现的故障进行排除，故障排除后，可打开辅助排气截止阀并启动辅助排气泵使系统恢复正常工作。工作时，关掉排气截止阀，利用抽速调节针阀可保证工作压强的稳定并可任意调节。热偶规和真空表是分别用来测量本底和工作压强的。

本实用新型与现有技术相比具有结构布局合理，外观新颖，可以提高产量，每次生产六片；工作压强的稳定，排除水路堵塞现象；缩短每次装炉的时间，提高工效；降低制造成本等优点。

图1为本实用新型之整机结构原理示意图。

图2为本实用新型之反应系统结构示意图。

下面结合附图进一步描述，其中各部件名称为：  1—氢气截止阀    2—氢气质量流量计    3—氢气转子流量计  4—甲烷截止阀    5—甲烷质量流量计    6—甲烷转子流量计  7—反应室     8—甲烷调节针阀     9—氢气调节针阀 10—灯丝      11—基板            12—水冷支架 13—水冷电极  14—辅助排气截止阀  15—排气截止阀 16—真空表    17—抽速调节针阀    18—热偶真空规 19—辅助排气泵20—工作排气泵      21—水冷上盖 22—水冷圈体  23—水冷观察窗      24—水冷底盘 25—调节螺母  26—活动联结器

工作排气泵〔20〕和排气截止阀〔15〕串联，排气截止阀〔15〕和抽速调节针阀〔17〕并联，构成排气管路；辅助排气截止阀〔14〕和辅助排气泵〔19〕串联构成辅助排气管路；辅助排气管路和排气管路并联。

两路氢气经过各自的氢气截止阀〔1〕并联后与氢气质量流量计〔2〕、氢气转子流量计〔3〕及氢气调节针阀〔9〕构成氢气充气系统；甲烷经过甲烷截止阀〔4〕与甲烷质量流量计〔5〕、甲烷转子流量计〔6〕和甲烷调节针阀〔8〕构成甲烷充气系统；氢气充气系统和甲烷充气系统并联后进入反应室〔7〕。