一种微波等离子体化学气相沉积装置的制作方法

本发明属于微波等离子体化学气相沉积，尤其涉及一种微波等离子体化学气相沉积装置。

背景技术：

1、微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition)简称mpcvd，是一种利用微波能在一定的气压条件下在真空腔体内把气体电离，形成高密度等离子体，最终在载体表面形成金刚石薄膜的一种技术。

2、在电磁场的作用下，等离子体在基台的上方形成，金刚石放置于基台的正上方，被高温等离子体加热，金刚石在一定气压和温度条件下实现生长。目前高品质金刚石的生长速率普遍在6-10μm/h，要达到目标厚度，是一个非常长期的一个过程。在金刚石的长期生长过程中，在石英窗口表面会形成一层积碳膜，随着积碳膜厚度的增加将会严重影响红外测温计对金刚石的测温和对金刚石表面和周边的生长质量的判断。为了消除此问题，需要定期对石英窗口进行清理，在清理的过程中需要把石英窗口进行拆除再安装。而在拆除—再安装这个过程中，将会出现以下问题：

3、①消耗大量的时间，导致设备利用率下降；

4、②如果安装不到位，在观察窗口处可能存在真空漏气风险，将严重影响所沉积金刚石的品质；

5、③如果使用一次性金属密封圈，重新安装前必须更换新配件。以上问题将导致设备的使用成本增加，产品的品质下降等问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中的缺陷，为此，本发明提供一种微波等离子体化学气相沉积装置。本发明可在不拆除真空密封石英窗的前提下，实现快速便捷的对观察窗口进行清理。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括真空腔体，真空腔体上设有若干个外凸式观察窗组件和若干个内嵌式观察窗组件，外凸式观察窗组件包括设置在第一窗口通槽内的第一石英窗口，第一石英窗口靠近真空腔体内部的一侧安装有可拆卸的第一隔档石英片；内嵌式观察窗组件包括设置在第二窗口通槽内的第二石英窗口，第二石英窗口靠近真空腔体内部的一侧安装有可拆卸的第二隔档石英片；内嵌式观察窗组件还包括与出气口朝向第二隔档石英片的内部进气管。

4、优选的，第一隔档石英片的外壁设有环形槽，环形槽与环形圈卡合连接，且第一隔档石英片的外壁与第一窗口通槽的内壁贴合，第一隔档石英片的顶部与第一石英窗口的底部贴合。

5、优选的，第二窗口通槽的内壁上开设有卡槽，卡槽内卡合有孔用挡圈，孔用挡圈的内圈部分延伸出卡槽用于支撑隔档石英片，第二隔档石英片的顶部与第二石英窗口的底部贴合。

6、优选的，真空腔体上设有设备总进气口，内部进气管与设备总进气口连接，内部进气管的出气口朝向第二隔档石英片底部的中心处。

7、优选的，第一隔档石英片的中心点与第一石英窗口的中心点重合；第二隔档石英片的中心点与第二石英窗口的中心点重合。

8、优选的，第一窗口通槽和第二窗口通槽沿真空腔体由内至外均分为窄口径段和宽口径段，环形圈和卡槽均置于窄口径段的内壁上，窄口径段与宽口径段的连接处呈台阶状，第一石英窗口和第二石英窗口均架设于该台阶上。

9、优选的，台阶上嵌设有凹槽，凹槽内设有密封圈。

10、优选的，宽口径段的入口处安装有用于压紧第一石英窗口和第二石英窗口的压紧件。

11、优选的，第一石英窗口与压紧件之间设有四氟垫片。

12、优选的，第一隔档石英片上设有放气槽。

13、本发明的优点在于：

14、(1)本发明提供一种在石英窗口处能有效降低积碳膜沉积速率的结构，可在不拆除真空密封石英窗的前提下，能够实现快速便捷的对观察窗口进行清理的目的，有效降低了设备的使用成本，进而保障产品品质的一致性。

15、(2)本发明采用新型石英窗口结构，将极大程度的避免积碳在石英窗口处沉积；且观察窗口处积碳的清理简单便捷，无需拆除与真空密封相关的零配件，避免了设备由于拆装不当而引起的真空泄露，无需更换一次性使用的金属密封圈垫，且极大程度的降低了设备的时间成本和配件更换成本，有效的避免了真空泄露的问题，设备将更加满足科研和工业化生产需求。

技术特征：

1.一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，包括真空腔体(1)，所述真空腔体(1)上设有若干个外凸式观察窗组件(2)和若干个内嵌式观察窗组件(3)，所述外凸式观察窗组件(2)包括设置在第一窗口通槽(5)内的第一石英窗口(6)，所述第一石英窗口(6)靠近真空腔体(1)内部的一侧安装有可拆卸的第一隔档石英片(7)；所述内嵌式观察窗组件(3)包括设置在第二窗口通槽(8)内的第二石英窗口(10)，所述第二石英窗口(10)靠近真空腔体(1)内部的一侧安装有可拆卸的第二隔档石英片(9)；所述内嵌式观察窗组件(3)还包括与出气口朝向第二隔档石英片(9)的内部进气管(4)。

2.根据权利要求1所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述第一隔档石英片(7)的外壁设有环形槽，所述环形槽与环形圈(11)卡合连接，且第一隔档石英片(7)的外壁与第一窗口通槽(5)的内壁贴合，所述第一隔档石英片(7)的顶部与第一石英窗口(6)的底部贴合。

3.根据权利要求2所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述第二窗口通槽(8)的内壁上开设有卡槽(12)，所述卡槽(12)内卡合有孔用挡圈(13)，所述孔用挡圈(13)的内圈部分延伸出卡槽(12)用于支撑隔档石英片，所述第二隔档石英片(9)的顶部与第二石英窗口(10)的底部贴合。

4.根据权利要求1所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述真空腔体(1)上设有设备总进气口(14)，所述内部进气管(4)与设备总进气口(14)连接，所述内部进气管(4)的出气口朝向第二隔档石英片(9)底部的中心处。

5.根据权利要求1所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述第一隔档石英片(7)的中心点与第一石英窗口(6)的中心点重合；所述第二隔档石英片(9)的中心点与第二石英窗口(10)的中心点重合。

6.根据权利要求3所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述第一窗口通槽(5)和第二窗口通槽(8)沿真空腔体(1)由内至外均分为窄口径段和宽口径段，所述环形圈(11)和卡槽(12)均置于窄口径段的内壁上，所述窄口径段与宽口径段的连接处呈台阶状，所述第一石英窗口(6)和第二石英窗口(10)均架设于该台阶上。

7.根据权利要求6所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述台阶上嵌设有凹槽(15)，所述凹槽(15)内设有密封圈(16)。

8.根据权利要求1所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述宽口径段的入口处安装有用于压紧第一石英窗口(6)和第二石英窗口(10)的压紧件(17)。

9.根据权利要求8所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述第一石英窗口(6)与压紧件(17)之间设有四氟垫片(18)。

10.根据权利要求2所述的一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述第一隔档石英片(7)上设有放气槽(19)。

技术总结
本发明属于微波等离子体化学气相沉积技术领域，尤其是一种微波等离子体化学气相沉积装置。本发明包括真空腔体，真空腔体上设有若干个外凸式观察窗组件和若干个内嵌式观察窗组件，外凸式观察窗组件包括设置在第一窗口通槽内的第一石英窗口，第一石英窗口靠近真空腔体内部的一侧安装有可拆卸的第一隔档石英片；内嵌式观察窗组件包括设置在第二窗口通槽内的第二石英窗口，第二石英窗口靠近真空腔体内部的一侧安装有可拆卸的第二隔档石英片。本发明能有效降低积碳膜沉积速率，在不拆除真空密封石英窗的前提下，能够实现快速便捷的对观察窗口进行清理的目的；有效降低了设备的使用成本，进而保障产品品质的一致性。

技术研发人员：吴昊,卢善友,许金凤,郑家勇
受保护的技术使用者：安徽聚碳机械设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16