一种等离子体CVD设备的微波输入机构的制作方法

一种等离子体cvd设备的微波输入机构
技术领域
1.本实用新型属于化学气相沉积设备技术领域，具体涉及一种等离子体cvd设备的微波输入机构。


背景技术：

2.化学气相沉积（cvd）广泛应用于钻石的合成，将混合气体（氢气、氧气、氮气及甲烷等）送入腔体内进行加热，在腔体内形成一种碳等离子体，该等离子体中的碳不断沉积在腔体内的基材（碳底层）上，并逐渐积聚和硬化，从而形成钻石薄膜或薄片。现有技术的等离子体cvd设备其微波通常从腔体顶部输入，由于沉积平台设置在腔体的底部，因此这种结构的微波输入端与沉积平台很远，微波的利用率不高；另一方面，由于微波转换器及其连接的微波源等位于腔体的顶部，导致腔体竖向尺寸较长，体积较大。公开日为2020年2月18日，公开号为cn110804732a的中国专利文件公开了一种等离子体cvd装置，机架的工作平台上固定有一个圆筒状的腔体，腔体的顶部设有微波转换器，腔体外壁上设有环绕腔体的环形进气道及环形抽气道，腔体中部的外周设有若干观察窗，腔体的下部设有开口，机架上设有升降机构，升降机构包括一升降台及设置在升降台上用于密封腔体开口的升降法兰，升降台与升降法兰之间设有缓冲机构，用于安置基材的腔内台通过支撑管固定在升降台上，腔内台位于升降法兰的上方且与腔体的开口对应，腔内台的下部设有防泄漏装置。但这种等离子体cvd装置的微波从腔体顶部输入，由于沉积平台设置在腔体的底部，因此这种结构的微波输入端与沉积平台很远，微波的利用率不高；另一方面，由于微波转换器及其连接的微波源等位于腔体的顶部，导致腔体竖向尺寸较长，体积较大。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为解决现有技术等离子体cvd设备的微波输入机构存在微波利用率不高，效率较低及腔体竖向尺寸较长，体积大的问题，提供一种等离子体cvd设备的微波输入机构，具有微波利用率高、腔体体积小的优点。
4.本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种等离子体cvd设备的微波输入机构，连接在等离子体cvd设备的腔体上，所述腔体包括底板、设置在底板上的圆筒状侧壁及设于侧壁上端的顶盖，底板、侧壁及顶盖围合构成所述腔体的内腔，顶盖上设有进气口，底板上设有排气口，内腔下部设有用于放置基材的内台，所述的内台通过绝缘环支撑在底板上，底板的中部设有通孔，所述的微波输入机构包括输入波导管，输入波导管与波导同轴转换部件连接，波导同轴转换部件的同轴输出端的外导体与底板上的通孔连接，同轴输出端的内导体穿过底板与内台的底面连接。
5.与本实用新型连接的腔体由底板、设置在底板上的圆筒状侧壁及设于侧壁上端的顶盖围合构成内腔，用于放置基材的内台设置在内腔的下部，底板的中部设有通孔，微波输入机构包括输入波导管，输入波导管与波导同轴转换部件连接，波导同轴转换部件的同轴输出端的外导体与底板上的通孔连接，同轴输出端的内导体穿过底板与内台的底面连接，
这样，内台除了用于放置基材外，还作为腔体中的微波辐射元件。与现有技术的微波从腔体顶部输入不同，本实用新型的微波从输入波导管进入，经过波导同轴转换部件后从腔体的底部输入，其中内台以发射天线的形式将微波直接导入腔体，使腔内气体在内台上方形成等离子体，使腔内的化学气相沉积物集中于内台的基材上。由于本实用新型的内台同时用作基材放置平台及微波辐射元件，因此微波的利用率很高；同时，这种结构还可以改善腔内的微波辐射场形状，改善腔内的等离子体的分布结构，有利于腔内的化学气相沉积。另一方面，由于内台用作腔体中的微波辐射元件，因此省去了现有技术中设置在腔体顶部的微波转换部件，腔体的竖向尺寸大大缩短，使得腔体体积显著缩小，解决了现有技术腔体竖向尺寸较长，体积大的问题。
6.作为优选，内台为圆形的平板状结构，内台的上表面及下表面均与底板的上表面平行，所述外导体的内径与通孔的直径相同。
7.作为优选，绝缘环为石英玻璃，绝缘环的上下两端分别嵌设在内台及底板上，绝缘环与内台及底板之间均设有密封环。石英玻璃具有绝缘与耐高温的特点，可以满足腔内高温下的绝缘要求；而密封环可以使内腔与外界隔离，确保腔体的密封性能。
8.作为优选，波导同轴转换部件为四端口结构，与输入波导管相对的一侧设有波导短路活塞，与同轴输出端相对的一侧设有同轴短路段，所述的内导体穿过同轴短路段且与同轴短路段下端的盖板电连接。波导短路活塞及同轴短路段均用于调节波导同轴转换部件的技术参数，使其转换要求。
9.作为优选，内导体与同轴短路段的盖板滑动连接，盖板下方的内导体延伸段上设有压紧螺母，压紧螺母与盖板之间设有弹簧。压紧螺母与弹簧配合，用于将内台压紧于绝缘环上，确保内台稳定。
10.作为优选，内台的内部设有内台水冷腔，所述的内导体为铜管，内台水冷腔与内导体连接，所述内导体构成内台水冷腔的水流管道。内台水冷腔用于对内台进行冷却，本实用新型利用与内台连接的内导体作为水流管道，一物两用，简化了腔体结构。
11.作为优选，内台的顶部中央嵌设有散热板，所述散热板构成所述内台水冷腔的腔顶，散热板的上表面与内台的顶面在同一平面上，散热板的外周与内台之间设有密封圈。在内台的顶部中央嵌设导热性能更好的散热板，可以提高散热效果；密封圈可以防止内台水冷腔内的冷却水进入内腔。
12.作为优选，侧壁内设有环绕内腔的腔体水冷腔，腔体水冷腔的进水口设置在侧壁的底部，腔体水冷腔的出水口设置在侧壁的顶部，侧壁的底面与底板之间设有密封圈，腔体上还设有若干贯穿侧壁的观察窗。腔体水冷腔用于对腔体进行冷却，观察窗用于观察腔内基材上的沉积情况。
13.本实用新型的有益效果是：它有效地解决了现有技术等离子体cvd设备存在微波利用率不高，效率较低及腔体竖向尺寸较长，体积大的问题，本实用新型的微波输入机构具有微波利用率高、腔体体积小的优点，具有很高的实用价值。
附图说明
14.图1是本实用新型等离子体cvd设备的微波输入机构的一种剖视图；
15.图中：1.底板，2.侧壁，3.顶盖，4.内腔，5.进气口，6.排气口，7.内台，8.绝缘环，9.
通孔，10.输入波导管，11.波导同轴转换部件，12.外导体，13.内导体，14.密封环，15.波导短路活塞，16.同轴短路段，17.盖板，18.压紧螺母，19.弹簧，20.内台水冷腔，21.水流管道，22.散热板，23.腔体水冷腔，24.观察窗。
具体实施方式
16.下面通过实施例，并结合附图对本实用新型技术方案的具体实施方式作进一步的说明。
17.实施例1
18.在如图1所示的实施例1中，一种等离子体cvd设备的微波输入机构，连接在等离子体cvd设备的腔体上，所述腔体包括底板1、设置在底板上的圆筒状侧壁2及设于侧壁上端的顶盖3，底板、侧壁及顶盖围合构成所述腔体的内腔4，顶盖上设有进气口5，底板上设有排气口6，内腔下部设有用于放置基材的内台7，内台为圆形的平板状结构，内台的上表面及下表面均与底板的上表面平行，所述的内台通过绝缘环8支撑在底板上，绝缘环为石英玻璃，绝缘环的上下两端分别嵌设在内台及底板上，绝缘环与内台及底板之间均设有密封环14。底板的中部设有通孔9，所述的微波输入机构包括输入波导管10，输入波导管与波导同轴转换部件11连接，波导同轴转换部件的同轴输出端的外导体12与底板上的通孔连接，外导体的内径与通孔的直径相同，同轴输出端的内导体13穿过底板与内台的底面连接。
19.本实施例的波导同轴转换部件为四端口结构，与输入波导管相对的一侧设有波导短路活塞15，与同轴输出端相对的一侧设有同轴短路段16，所述的内导体穿过同轴短路段且与同轴短路段下端的盖板17电连接。内导体与同轴短路段的盖板滑动连接，盖板下方的内导体延伸段上设有压紧螺母18，压紧螺母与盖板之间设有弹簧19。
20.本实施例的内台的内部设有内台水冷腔20，所述的内导体为铜管，内台水冷腔与内导体连接，所述内导体构成内台水冷腔的水流管道21。内台的顶部中央嵌设有散热板22，所述散热板构成所述内台水冷腔的腔顶，散热板的上表面与内台的顶面在同一平面上，散热板的外周与内台之间设有密封圈。
21.本实施例的侧壁内设有环绕内腔的腔体水冷腔23，腔体水冷腔的进水口设置在侧壁的底部，腔体水冷腔的出水口设置在侧壁的顶部，侧壁的底面与底板之间设有密封圈，腔体上还设有若干贯穿侧壁的观察窗24。
22.与现有技术的微波从腔体顶部输入不同，本实用新型的微波从输入波导管进入，经过波导同轴转换部件后从腔体的底部输入，其中内台以发射天线的形式将微波直接导入腔体，使腔内气体在内台上方形成等离子体，使腔内的化学气相沉积物集中于内台的基材上。另一方面，由于内台用作腔体中的微波辐射元件，因此省去了现有技术中设置在腔体顶部的微波转换部件，腔体的竖向尺寸大大缩短，使得腔体体积显著缩小，解决了现有技术腔体竖向尺寸较长，体积大的问题。
23.除上述实施例外，在本实用新型的权利要求书及说明书所公开的范围内，本实用新型的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本实用新型没有详细描述的实施例也应视为本实用新型的具体实施例而在本实用新型的保护范围之内。