一種微波等離子諧振腔制造技術

本實用新型專利技術屬于微波領域，涉及一種微波等離子諧振腔，具有以下優點：(1)諧振腔由半球形和箱形金屬腔組成，微波從箱形金屬腔底部兩側進入后，在半球形腔的凹形內壁和箱形腔的底面之間來回反射，將大部分電磁場集中在箱形腔的中部位置，從而激勵起穩定的大面積等離子體，獲得較高Q值，提高了沉積薄膜面積及均勻性；(2)將氣體入口通道設置于半球形腔的頂部中間且對準沉積臺中心，氣體導入腔內后，氣體由箱形金屬腔內中部向四周擴散，并沿著沉積臺表面均勻向外擴散，大部分氣體留在腔內形成對流。隨著等離子激發后氣體的消耗，小部分氣體由出口通道排出，在諧振腔內形成均勻對流，改善了沉積薄膜均勻性。沉積薄膜均勻性。沉積薄膜均勻性。

【技術實現步驟摘要】
一種微波等離子諧振腔


[0001]本技術涉及微波
，特別涉及一種微波等離子諧振腔。

技術介紹

[0002]目前，微波等離子體技術在許多高新領域得到越來越廣泛的應用。微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)作為一種新型的技術受到普遍的關注，主要應用在切削工具、模具的薄膜涂層，耐磨和熱傳導材料，以及光學材料、電子材料和傳感器等領域。
[0003]微波等離子體化學氣相沉積技術制備金剛石薄膜是最有影響的等離子體的技術應用之一。金剛石具有極高的硬度，室溫下極高的熱導率、極低的熱膨脹系數、高化學惰性、大的禁帶寬度、聲傳播速率高，以及從遠紅外光區到深紫外光區的高透明性等十分優異的力學、熱學、化學、電學、聲學和光學性能，使得其在各種研究領域和工業應用方面具有極廣闊的前景。然而天然金剛石數量稀少，人們難以獲得大規模應用；而高溫、高壓制備的聚晶金剛石(PCD)由于含有金屬催化劑，同時其尺寸有限，價格昂貴，金剛石的上述優異性能不能得到充分利用。針對這一缺陷，在20世紀50年代人們便開始了低溫、低壓條件下合成金剛石薄膜的探索；直到80年代中期，隨著技術的不斷改進，金剛石薄膜在成膜面積、生長速率及薄膜質量等方面都取得了突破性進展，從而提供了工業應用的可能性。
[0004]在眾多金剛石薄膜制備方法中，微波等離子體化學氣相沉積法被公認為是一種最重要的高質量金剛石薄膜的制備方法，它具有無電極的雜質污染、能量利用率高、形成的等離子體密度高、穩定性好等優點；在微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)裝置中，微波等離子體諧振腔是其最關鍵部分，但因諧振腔中電磁場與其激發出來的等離子體有著很強的相互作用，亦增加了高性能諧振腔的設計難度。
[0005]常見的微波等離子體諧振腔有圓筒形諧振腔和橢球形諧振腔兩種，頻率一般為915MHz或2.45GHz(波長為327.87mm或122.45mm)，其內設有供微波能量有效地聚集的沉積臺；前者腔體為空心圓柱，其半徑一般為90mm，高度為429mm，尺寸較小，結構簡單，有利于系統的冷卻，但是在高功率條件下場強不夠穩定、次場強區較大，不利于高速沉積；而后者腔體為空心橢球，主要尺寸為長軸長600mm，短軸長450mm，因其結構的特點能在高功率下穩定工作，并且耦合微波從橢球的一個焦點出發，在橢球的另一個焦點產生等離子體，等離子體較集中、Q值(產生等離子體區域的場強與腔體內平均場強之比)比前者高，但由于在腔體內一般需采用石英鐘罩，在沉積相同面積金剛石薄膜的條件下、其腔體較大，故整套裝置體積較大、且不利于系統冷卻；此外，上述諧振腔由于其設計原理及結構的限制，尤其是氣體通道的設計，導致諧振腔的腔體內的氣體流動受到一定限制，進而使得氣體的分布不夠均勻，使得沉積金剛石薄膜的面積仍較小、均勻性較差。

技術實現思路

[0006]因此，本技術提供一種微波等離子諧振腔，以解決傳統微波等離子諧振腔體積大、不利于系統冷卻、結構不合理及沉積金剛石薄膜的面積小且均勻性差的問題。
[0007]本技術公開了一種微波等離子諧振腔，是通過以下技術方案來實現的：
[0008]一種微波等離子諧振腔，其特征在于，包括諧振腔主體，所述諧振腔主體由球形金屬腔及位于其下部的箱形金屬腔組成；所述半球形金屬腔頂部的中間位置設置一與其密封式緊固連接的調節結構，所述調節結構內部設置一氣體入口通道，所述氣體入口通道正對沉積臺中心設置；
[0009]所述沉積臺位于箱形金屬腔靠近底部的中心位置，所述箱形金屬腔底部對稱設置有兩個氣體出口通道，所述兩個氣體出口通道分別位于沉積臺的兩側；
[0010]在所述箱形金屬腔底部靠近兩個所述氣體出口通道的內側設置有兩個微波輸入口；
[0011]所述沉積臺下方設置一用于固定沉積臺的固定臺。
[0012]優選地的，在所述沉積臺底部且靠近兩個側邊的位置分別設置兩個介質窗，所述兩個介質窗固定于所述箱形金屬腔底部和所述沉積臺底部之間。
[0013]優選地的，所述調節結構的一部分伸入至所述半球形金屬腔的內部。
[0014]優選地的，在所述箱形金屬腔的一個側壁上設置一觀察窗口。
[0015]優選地的，所述調節結構由不銹鋼材料制成。
[0016]優選地的，所述調節結構的截面形狀為圓環形。
[0017]優選地的，所述沉積臺與所述氣體入口通道之間的間距為80mm
?
120mm。
[0018]優選地的，所述氣體入口通道和所述氣體出口通道的截面形狀為圓環形。
[0019]優選地的，所述氣體入口通道及所述氣體出口通道的內孔徑尺寸為1.5mm
?
5.0mm。
[0020]本技術具有以下有益效果：
[0021](1)諧振腔主體由半球形金屬腔和箱形金屬腔組成，微波能量從箱形金屬腔的底部兩側進入諧振腔內后，在半球形金屬腔的凹形內壁和箱形金屬腔的下底面之間來回反射，將大部分電磁場能量集中在箱形金屬腔的中部位置，從而激勵起穩定的大面積等離子體，在低截止模式上獲得較高的Q值，從而提高了所沉積薄膜的面積及其均勻性；
[0022](2)由于將氣體入口通道設置于半球形金屬腔的頂部中間，并且氣體入口通道對準所述沉積臺的中心位置，當將氣體由氣體入口通道導入箱體金屬腔內之后，氣體由箱形金屬腔內中間位置向諧振腔主體四周擴散，并沿著沉積臺的表面中心均勻向外擴散，大部分氣體停留在箱形金屬腔內并形成對流。隨著等離子激發后氣體逐漸被消耗，小部分氣體從箱形金屬腔底端的氣體出口通道排出。此種氣體入口通道以及氣體出口通道的設計，能夠在箱形金屬腔內形成較為均勻的對流，從而進一步改善了沉積薄膜的均勻性，大大拓展了微波等離子體的應用。
附圖說明
[0023]為了更清楚地說明本技術具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本技術的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本技術提供的一種微波等離子諧振腔的平面結構圖；
[0025]圖2為本技術提供的一種微波等離子諧振腔的俯視結構圖。
[0026] 0026.附圖標記說明：
[0027]1?
半球形金屬腔；2
?
箱形金屬腔；3
?
調節結構；4
?
氣體入口通道；5
?
氣體出口通道；6
?
微波入口；7
?
介質窗；8
?
沉積臺；9
?
固定臺；10
?
觀察窗口。
具體實施方式
[0028]下面將結合附圖對本技術的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種微波等離子諧振腔，其特征在于，包括諧振腔主體，所述諧振腔主體由半球形金屬腔及位于其下部的箱形金屬腔組成；所述半球形金屬腔頂部的中間位置設置一與其密封式緊固連接的調節結構，所述調節結構內部設置一氣體入口通道，所述氣體入口通道正對沉積臺中心設置；所述沉積臺位于箱形金屬腔靠近底部的中心位置，所述箱形金屬腔底部對稱設置有兩個氣體出口通道，所述兩個氣體出口通道分別位于沉積臺的兩側；在所述箱形金屬腔底部靠近兩個所述氣體出口通道的內側設置有兩個微波輸入口；所述沉積臺下方設置一用于固定沉積臺的固定臺。2.根據權利要求1所述的一種微波等離子諧振腔，其特征在于，在所述沉積臺底部且靠近兩個側邊的位置分別設置兩個介質窗，所述兩個介質窗固定于所述箱形金屬腔底部和所述沉積臺底部之間。3.根據權利要求1所述的一種微波等離子諧振腔，其特征在于，所述調節結構的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：樂衛平，郭蕾，林桂浩，
申請(專利權)人：深圳市恒運昌真空技術有限公司，
類型：新型
國別省市：