其能夠?qū)χC振腔4的腔壁形成一定的保護(hù)作用，從而在對設(shè)備進(jìn)行維修時只需更換等離子體約束單元而無需更換諧振腔4，維修更加方便。
[0047]在一實施方式中，微波模式轉(zhuǎn)換器可以包括適配器31、第二波導(dǎo)管32和模式轉(zhuǎn)換天線33，適配器31分別與第一波導(dǎo)管2和第二波導(dǎo)管32連接，第二波導(dǎo)管32與諧振腔4連接并且相對第一波導(dǎo)管2垂直設(shè)置，模式轉(zhuǎn)換天線33設(shè)置在第二波導(dǎo)管32內(nèi)，并且其一端伸入適配器31中，另一端伸入諧振腔4中。
[0048]適配器31為接口轉(zhuǎn)換器，其用于連接第一波導(dǎo)管2和第二波導(dǎo)管32;模式轉(zhuǎn)換天線33可以將第一波導(dǎo)管2中的TEltl模式的微波轉(zhuǎn)換為TMtll模式JMtll模式的微波可以經(jīng)第二波導(dǎo)管32傳送進(jìn)入諧振腔4，第二波導(dǎo)管32可以為同軸波導(dǎo)。
[0049]進(jìn)一步地，諧振裝置還可以包括位于介質(zhì)窗口 41上部的耦合轉(zhuǎn)換腔6，耦合轉(zhuǎn)換腔6與第二波導(dǎo)管32連通，模式轉(zhuǎn)換天線33伸入耦合轉(zhuǎn)換腔6內(nèi)，耦合轉(zhuǎn)換腔6能夠?qū)碜晕⒉ㄔ碔的微波經(jīng)介質(zhì)窗口 41傳送至諧振腔4。具體地，耦合轉(zhuǎn)換腔6可以為金屬腔體，在設(shè)置耦合轉(zhuǎn)換腔6時，模式轉(zhuǎn)換天線33可以將第一波導(dǎo)管2中的TEltl模式的微波轉(zhuǎn)換為TEM模式，并經(jīng)第二波導(dǎo)管32傳送至耦合轉(zhuǎn)換腔6后，模式轉(zhuǎn)換天線33再將TEM模式的微波轉(zhuǎn)換為TMtll模式，從而進(jìn)入諧振腔4。此設(shè)置方式能夠避免將TEltl模式的微波直接轉(zhuǎn)換為電場不對應(yīng)的TMtll模式的微波，從而使所形成的TMtll模式微波的能量最大化，進(jìn)一步提高微波能量的使用效率。并且，TMtll模式的微波能夠使基片42上方區(qū)域形成最高強(qiáng)度的電磁場，并有利于激發(fā)橢球狀的等離子體8，從而避免了諧振腔4的側(cè)壁對沉積的金剛石薄膜產(chǎn)生污染。
[0050]上述任一實施方式的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，還可以在第一波導(dǎo)管2和適配器31之間設(shè)置柔性波導(dǎo)管7，從而更加有利于第一波導(dǎo)管2與適配器31之間的匹配與連接。
[0051]進(jìn)一步地，還可以設(shè)置與第一波導(dǎo)管2連接的調(diào)配器21，其可以調(diào)節(jié)第一波導(dǎo)管2中所傳輸?shù)奈⒉ǖ牟ㄐ?，從而使其與微波模式轉(zhuǎn)換器相匹配，從而使輸入的微波能量最大化，例如其可以為本領(lǐng)域常規(guī)的三螺釘阻抗調(diào)配器等。
[0052]上述微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備的工作原理和過程為:首先對諧振腔4進(jìn)行抽真空，并向諧振腔4內(nèi)通入甲烷和氫氣組成的混合氣體，然后通過微波源I產(chǎn)生微波，微波源I所產(chǎn)生的微波在第一波導(dǎo)管中以TEltl模式進(jìn)行傳播，經(jīng)模式轉(zhuǎn)換天線33轉(zhuǎn)換后，在第二波導(dǎo)管32中以TEM模式進(jìn)行傳播，在進(jìn)入耦合轉(zhuǎn)換腔6后，經(jīng)模式轉(zhuǎn)換天線33再次轉(zhuǎn)換為TMtll模式，經(jīng)介質(zhì)窗口 41進(jìn)入諧振腔4，在諧振腔4中，反射的微波經(jīng)微波聚集單元44聚集在基片42上，并在基片42上形成更大的分布面積，高強(qiáng)度的微波激發(fā)分解基片42上方的甲烷形成活性含碳基團(tuán)和原子態(tài)氫，并形成扁橢球狀等離子體8，從而在基片42上沉積得到大面積的金剛石薄膜。
[0053]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，包括微波源，第一波導(dǎo)管，微波模式轉(zhuǎn)換器和諧振裝置， 所述第一波導(dǎo)管的一端與所述微波源連接，另一端與所述微波模式轉(zhuǎn)換器連接； 所述諧振裝置包括一諧振腔和微波聚集單元，所述諧振腔的頂部設(shè)有介質(zhì)窗口，所述微波模式轉(zhuǎn)換器位于所述介質(zhì)窗口的上部并且能夠?qū)碜运鑫⒉ㄔ吹奈⒉ㄟM(jìn)行模式轉(zhuǎn)換并經(jīng)所述介質(zhì)窗口傳送至所述諧振腔，在所述諧振腔的內(nèi)部設(shè)有基座，在所述基座上承載有基片，且所述基座的設(shè)置能夠使其上承載的所述基片位于所述介質(zhì)窗口的下方，所述微波聚集單元設(shè)于所述諧振腔上并能夠?qū)魉椭了鲋C振腔的微波聚集于所述基片上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述微波聚集單元為設(shè)于所述諧振腔側(cè)壁上的傾斜部，所述傾斜部由金屬材料制成，并且所述傾斜部的垂直線相交于所述基片上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，在所述諧振腔內(nèi)，環(huán)繞所述基座設(shè)有凸臺，且所述凸臺與所述基座之間相對設(shè)有能夠上下移動的金屬部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述諧振腔由金屬材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，在所述諧振腔的內(nèi)部還設(shè)有等離子體約束單元，其由透光材料制成，并且設(shè)置在所述基片的外部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述透光材料為石英或藍(lán)寶石。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述微波模式轉(zhuǎn)換器包括適配器、第二波導(dǎo)管和模式轉(zhuǎn)換天線， 所述適配器分別與所述第一波導(dǎo)管和第二波導(dǎo)管連接； 所述第二波導(dǎo)管與所述諧振腔連接并且相對所述第一波導(dǎo)管垂直設(shè)置； 所述模式轉(zhuǎn)換天線設(shè)置在所述第二波導(dǎo)管內(nèi)，并且其一端伸入所述適配器中，另一端伸入所述諧振裝置中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述諧振裝置還包括位于所述介質(zhì)窗口上部的耦合轉(zhuǎn)換腔，所述耦合轉(zhuǎn)換腔與所述第二波導(dǎo)管連通，所述模式轉(zhuǎn)換天線伸入所述耦合轉(zhuǎn)換腔內(nèi)，所述耦合轉(zhuǎn)換腔能夠?qū)碜运鑫⒉ㄔ吹奈⒉ń?jīng)所述介質(zhì)窗口傳送至所述諧振腔。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，在所述第一波導(dǎo)管和所述適配器之間設(shè)置有柔性波導(dǎo)管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，還包括調(diào)配器，其與所述第一波導(dǎo)管連接。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括微波源，第一波導(dǎo)管，微波模式轉(zhuǎn)換器和諧振裝置，第一波導(dǎo)管的一端與微波源連接，另一端與微波模式轉(zhuǎn)換器連接；諧振裝置包括一諧振腔和微波聚集單元，諧振腔的頂部設(shè)有介質(zhì)窗口，微波模式轉(zhuǎn)換器位于介質(zhì)窗口的上部并且能夠?qū)碜晕⒉ㄔ吹奈⒉ㄟM(jìn)行模式轉(zhuǎn)換并經(jīng)介質(zhì)窗口傳送至諧振腔，在諧振腔的內(nèi)部設(shè)有基座，在基座上承載有基片，且基座的設(shè)置能夠使其上承載的基片位于介質(zhì)窗口的下方，微波聚集單元設(shè)于諧振腔上并能夠?qū)魉椭林C振腔的微波聚集于基片上。本發(fā)明通過設(shè)置微波聚集單元，擴(kuò)大了微波電場在基片上的分布面積，使微波能量更加集中在基片上方區(qū)域，有利于大面積的金剛石薄膜的沉積。
【IPC分類】C23C16-511, C23C16-517, C23C16-513
【公開號】CN104726850
【申請?zhí)枴緾N201410214496
【發(fā)明人】朱雨, 王海俠
【申請人】朱雨
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年5月20日