CN114457323B

CN114457323B - 一种反应腔装置及微波等离子体气相沉积系统

Info

Publication number: CN114457323B
Application number: CN202210378897.6A
Authority: CN
Inventors: 黄春林; 陈森林; 李俊宏; 季宇
Original assignee: Chengdu Neoman Hueray Microwave Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Neoman Hueray Microwave Technology Co ltd
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2042-04-12
Also published as: CN114457323A

Abstract

本发明提供了一种反应腔装置及微波等离子体气相沉积系统，属于微波等离子体领域。上述反应腔装置包括反应腔壳体，反应腔壳体一端设置有调节组件另一端设置有封堵组件；或者，反应腔壳体的两端均设置有调节组件。调节组件包括滑块，滑块滑动插接在反应腔壳体内，并能够被固定于预设位置；反应腔壳体内能够形成密闭腔体。使用时，先将封堵组件打开，并将待镀膜杆件放入到反应腔壳体内；然后通过适当移动调节组件的滑块来调整反应腔壳体内的长度空间，从而使得反应腔壳体内部空间与待镀膜杆件的长度相适应。上述调节组件的设置，使得反应腔装置能够在一定范围内适应不同长度的待镀膜杆件，提高了其使用范围。

Description

一种反应腔装置及微波等离子体气相沉积系统

技术领域

本发明涉及微波等离子体设备领域，具体而言，涉及一种反应腔装置及微波等离子体气相沉积系统。

背景技术

微波等离子体 CVD （Microwave PCVD, MPCVD）将微波发生器产生的微波用波导管经隔离器进入反应腔，并通入 CH4与 H2的混合气体，在微波的激励下，在反应腔内产生辉光放电，使反应气体的分子离化，产生等离子体，在衬底上沉积得到金刚石膜。而现有的反应腔腔体一般尺寸固定，难以适应不同长度的杆状待镀膜件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应腔装置，其反应腔壳体内部空间可以根据实际需要调节，从而适应不同长度的待镀膜杆件。

本发明的另一目的在于提供一种微波等离子体气相沉积系统，其采用了上述反应腔装置。

本发明是这样实现的：

一种反应腔装置，包括反应腔壳体，所述反应腔壳体一端设置有调节组件另一端设置有封堵组件；或者，所述反应腔壳体的两端均设置有调节组件；

所述调节组件包括滑块，所述滑块滑动插接在所述反应腔壳体内，并能够被固定于预设位置；所述反应腔壳体内能够形成密闭腔体。

进一步地，所述调节组件还包括套筒、端盖和内筒；

所述套筒套设在所述滑块上，所述套筒一端与所述反应腔壳体端部连接，另一端与所述端盖连接；

所述内筒一端与所述端盖密封连接，另一端与所述滑块密封连接；所述内筒轴向可伸缩。

进一步地，所述调节组件还包括外筒，所述外筒设置在所述套筒内，并套设在所述内筒上；所述外筒一端与所述端盖密封连接，另一端与所述反应腔壳体端部连接。

进一步地，所述内筒为轴向可压缩的弹性筒，从而能够为滑块施加推力，使得滑块能够将带镀膜杆件压紧。

进一步地，所述反应腔壳体的两端均设置有所述调节组件；

所述反应腔装置还包括拉动组件，所述拉动组件包括卷筒及两根拉绳，所述卷筒分别通过两个拉绳与两个所述滑块连接，所述卷筒收绳时，所述滑块能够相互远离。

进一步地，至少一个所述调节组件处设置有进气组件；

所述进气组件包括分气盘及进气管，所述分气盘与对应所述调节组件的滑块外端面连接，所述分气盘上设置有多个气孔，对应的滑块上设置有多个气道，所述多个气道与所述反应腔壳体内腔连通，并分别与所述多个气孔连通；

所述进气管可滑动地穿过对应所述调节组件端盖中部，所述进气管的内端设置有分气罩，所述分气罩罩设在所述分气盘上形成气体缓存空间；所述进气管与所述气体缓存空间连通。

进一步地，所述分气罩中部设置有通孔，所述通孔靠近所述分气盘的一端设置有倒角，另一端与所述进气管连通；

所述分气盘的中部设置有锥形凸部，所述锥形凸部的端部位于所述通孔内，所述锥形凸部的锥形面与所述倒角的内面间隙设置。

进一步地，所述滑块的内端面上设置有安装筒，所述安装筒一端密封设置有安装板，另一端与所述滑块密封连接；所述安装板的外端面用于固定待镀膜杆件；

所述安装筒内还设置有进水管，所述进水管一端与所述滑块的内端面连接，另一端与所述安装板间隙设置；所述进水管的外圆周面与所述安装筒的内圆周面之间形成水流夹层；

所述滑块上还设置有进水通道及出水通道，所述进水通道与所述进水管连通，所述出水通道与所述水流夹层连通。

进一步地，所述封堵组件包括拆卸杆；所述拆卸杆与所述反应腔壳体可拆卸连接，所述拆卸杆的内端端面设置有固定筒，所述固定筒用于固定待镀膜杆件。

一种微波等离子体气相沉积系统，包括微波源、微波传输组件及所述的反应腔装置，所述微波源通过所述微波传输组件与所述反应腔装置连接。

本发明的有益效果是：

本发明通过上述设计得到的反应腔装置及微波等离子体气相沉积系统，使用时，先将封堵组件打开，并将待镀膜杆件放入到反应腔壳体内。然后通过适当移动调节组件的滑块来调整反应腔壳体内的长度空间，从而使得反应腔壳体内部空间与待镀膜杆件的长度相适应。上述调节组件的设置，使得反应腔装置能够在一定范围内适应不同长度的待镀膜杆件，提高了其使用范围。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的反应腔装置在第一角度下的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的反应腔装置在第二角度下的结构示意图；

图3是本发明实施例1提供的反应腔装置的剖视图；

图4是本发明实施例1提供的图3中A的局部放大图；

图5是本发明实施例1提供的滑块与分气盘的装配结构示意图；

图6是本发明实施例2提供的反应腔装置的立体图；

图7是本发明实施例2提供的反应腔装置的剖视图。

图标：100-反应腔装置；110-反应腔壳体；112-矩形板；120-调节组件；121-套筒；122-端盖；123-内筒；124-外筒；125-滑块；1251-滑块本体；1252-端部板；1253-气道；126-安装筒；127-进水管；128-冷却水管；129-圆形板；130-进气组件；131-分气盘；132-进气管；133-分气罩；134-锥形凸部；140-封堵组件；141-拆卸杆；142-固定筒；143-圆形筒；150-中部筒；160-移动筒；170-拉动组件；171-卷筒；172-拉绳；173-定滑轮；180-升降杆；190-微波传输组件；200-待镀膜杆件。

具体实施方式

本申请中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

实施例1：

请参考图1-图3，本实施例提供了一种反应腔装置100，其包括反应腔壳体110，反应腔壳体110的一端设置有调节组件120另一端设置有封堵组件140。上述调节组件120用于调节反应腔壳体110的内部空间长度，上述封堵组件140与反应腔壳体110可拆卸连接，从而便于将待镀膜杆件200放入到反应腔壳体110内。

具体地，反应腔壳体110是由四块长方形钢板连接形成的长方体状空腔结构；其中一块钢板的中部设置有矩形通孔。矩形通孔处设置有矩形管状的微波传输组件190，微波传输组件190通过法兰与反应腔壳体110连接。由于微波传输组件190可以直接采用现有结构，因此不再对其进行详细描述。

调节组件120包括套筒121、端盖122、滑块125和内筒123，其中，套筒121为圆筒状结构，其一端套设连接在反应腔壳体110端部，另一端与端盖122连接。为了便于套筒121与反应腔壳体110连接，反应腔壳体110端部还设置有圆形板129，圆形板129中部设置有矩形孔，圆形板129通过矩形孔与反应腔壳体端部连接；套筒121与圆形板129的边缘连接。端盖122为与上述圆形板129等径的板状结构。

滑块125包括一体成型的滑块本体1251及端部板1252，其中，滑块本体1251为长方体状，端部板1252为设置在滑块本体1251外端的圆形的板状结构。滑块本体1251可滑动地插接在反应腔壳体110，端部板1252位于套筒121内。

内筒123设置在套筒121内，并与套筒121同轴设置；内筒123的一端与滑块125端部密封连接，另一端与端盖122内表面密封连接。内筒123、端盖122、套筒121之间形成密封空间，从而防止外界空气通过滑块125与反应腔壳体110内壁之间的间隙进入到反应腔腔体中。内筒123为轴向可伸缩的结构，从而便于滑块125滑动。

进一步地，上述内筒123为轴向可压缩的弹性筒，其能够为滑块125提供一定的推力；从而能够使得滑块125将待镀膜杆件200压紧，便于待镀膜杆件200的固定。例如，上述内筒123可采用波纹管等材料。

为了提高密封效果，调节组件120还设置了外筒124。外筒124与套筒121同轴设置，位于套筒121与内筒123之间。外筒124一端与端盖122内表面密封连接，另一端与反应腔壳体110端部的圆形板129密封连接。

外筒124还能够便于滑块本体1251与反应腔壳体110的装配，具体地，端部板1252的外圆周面与外筒124的内壁滑动配合；当滑块本体1251从反应腔壳体110内脱出时，由于外筒124能够起到导向作用，其能够对滑块125起到定位作用，从而便于滑块本体1251与反应腔本体对中，进而便于滑块本体1251的装配。为了更方便滑块本体装配，滑块本体的内端还设置有倒角。

上述外筒124可以采用波纹管或其它内表面能够与端部板1252滑动配合的管状结构。

请参考图3-图5，为了给反应腔装置100的真空腔内通入反应气体，上述调节组件120处还设置有进气组件130。进气组件130包括分气盘131及进气管132，分气盘131为圆形的板状结构，其与滑块125外端面固定连接。分气盘131上均匀设置有多个气孔，滑块125上对应位置设置有多个气道1253；分气盘131的气孔与滑块125的气道1253一一对应。滑块125的气道1253沿滑块125长度方向延伸至反应腔壳体110的内腔中，从而使得分气盘131上气孔过来的气体能够通过气道1253进入到反应腔壳体110的内腔中。

进气管132的内端还设置有分气罩133，分气罩133用于将进气管132中的气体均匀分配到分气盘131上的各个气孔中。具体地，分气罩133罩设在分气盘131上，分气罩133的内壁与分气盘131的外壁之间设置有间隙，从而形成气体缓存空间。分气罩133中部设置有通孔，通孔靠近分气盘131的一端设置有倒角，另一端与进气管132连通。对应地，分气盘131中部设置有锥形凸部134，锥形凸部134的端部位于分气罩133中部的通孔内，并且，锥形凸部134的锥形面与通孔倒角的内面间隙设置。

上述滑块125、分气盘131以及分气罩133的相互配合，使得反应气能够均匀稳定地进入到反应腔腔体中，从而为待镀膜杆件200不同位置镀膜质量的均匀性提供必要条件。具体地，进气管132中的反应气通过分气罩133通孔与锥形凸部134之间时，气流沿锥形凸部134向四周扩散；进而通过分气盘131上的气孔进入到滑块125的气道中。由于滑块125的气道分布在滑块125的不同位置，从而使得气道中出来的反应气能够直接进入到反应腔的不同位置，使得反应气不同位置的反应气分布均匀；进而为保证镀膜质量提供了必要条件。

进一步地，滑块125靠近反应腔内部的端面上设置有安装筒126，安装筒126沿反应腔壳体110的长度方向延伸，其一端与滑块125密封连接，另一端设置有安装板。安装板的外表面设置有凹部，用于固定待镀膜杆件200。

由于镀膜过程中，反应腔内持续放电，其产生大量的热量；因而需要对反应腔内部进行降温。为此，安装筒126内还设置有进水管127，进水管127与安装筒126同轴设置；进水管127的外圆周面与安装筒126的内圆轴面之间形成水流夹层。滑块125上还设置有进水通道及出水通道，其中进水通道与进水管127连通，出水通道与上述水流夹层连通。进水通道和出水通道的外端分别设置有冷却水管128，两个冷却水管128穿过端盖122上的安装孔；当滑块125移动时，两个冷却水管128能够在安装孔内滑动。

请参考图3，封堵组件140与反应腔壳体110可拆卸连接，将封堵组件140从反应腔壳体110上拆下时，可以将待镀膜杆件200放入到反应腔壳体110中或从反应腔壳体110中取出。具体地，封堵组件140包括圆形筒143和拆卸杆141；对应地，反应腔壳体110的端部设置有矩形板112（图2），矩形板112中部设置有通孔。圆形筒143安装在矩形板112的通孔中，并与矩形板112连接（可拆卸连接或非可拆卸连接）；拆卸杆141可拆卸地安装在圆形筒中。上述拆卸杆141的内端端面设置有固定筒142，固定筒142的内端端面设置有凹部，用于固定待镀膜杆件200。拆卸杆141上设置有与封堵组件140上类似的冷却结构，为了避免赘述，不再对拆卸杆141上的冷却结构进行详细描述。

本实施例提供的反应腔装置100的工作原理如下：

当需要将待镀膜杆件200装入到反应腔壳体110中时，先将封堵组件140拆下，并将待镀膜杆件200的一端安装在拆卸杆141内端的固定筒142上；然后将待镀膜杆件200装入到反应腔壳体110中，并使得待镀膜杆件200的端部与滑块125上的安装筒126抵接；此时，待镀膜杆件200能够推动滑块125移动，从而使得滑块125的位置能够适应待镀膜杆件200的长度。由于调节组件120的内筒123能够给滑块125施加持续的推力，当将封堵组件140与反应腔壳体110进行连接时，待镀膜杆件200即能够被可靠地固定在反应腔壳体110中。综上，采用上述反应腔装置100后，腔体内部长度方向的空间能够进行适应性的调节，从而使用不同长度待镀膜杆件200。

实施例2：

请参考图6和图7，本实施例提供了另外一种反应腔装置100，其与实施例1中反应腔装置100的区别在于，本实施例中的反应腔装置100的反应腔壳体110两端均设置有调节组件120。

上述反应腔装置100其一端的调节组件120与实施例1中结构完全相同，并且也设置有同样结构的进气组件130；另一端调节组件120的中部设置有升降杆180，升降杆180能够从调节组件120上拆下，从而便于待镀膜杆件200的装卸。为了便于描述，将设置有升降杆180的调节组件120称为第二调节组件120，另一个调节组件120称为第一调节组件120。

以下对第二调节组件120的结构进行描述，滑块125中部设置有通孔，通孔中安装有中部筒150；第二调节组件120还设置有移动筒160，移动筒160一端与滑块125的外端面连接，另一端穿过端盖122中部的通孔；移动筒160能够与滑块125同步移动，并与中部筒150同轴设置。升降杆180可拆卸地安装在移动筒160及中部筒150中，其内端与滑块125内端面齐平，外端伸出移动筒160。升降杆180与移动筒160的外端可拆卸连接，将升降杆180与移动筒160的外端连接断开后，可将升降杆180取出。升降杆180的内端面设置有用于固定待镀膜杆件200的固定筒142。升降杆180及上述固定筒142的整体结构与拆卸杆141及其固定筒142的结构相同，不再进行详细描述。第二调节组件120处未设置有进气组件130，因此，滑块125上也未设置有气道。

如能够使得两个调节组件120移动距离相等、方向相反，便能够确保微波传输组件190位于两个调节组件120中间，进而使得待镀膜杆件200整体质量比较均匀。为此，本实施例中的反应腔装置100还设置了拉动组件170，用于拉动两个滑块125；拉动组件170包括卷筒171及两根拉绳172，卷筒171分别通过两个拉绳172与两个滑块125直接连接或间接连接。具体地，一根拉绳172绕过定滑轮173与第一调节组件120的进气管132连接，另一个拉绳172绕过另外一个定滑轮173与第二调节组件120的移动筒160连接。当卷筒171收绳时，其能够使得两个滑块相互远离，并且移动距离相等。

需要说明的是，在其它实施例中，第二调节组件120的结构也可以与第一调节组件120相同，即整个反应腔装置100的结构对称。此时，可将调节组件120整体与反应腔壳体110设置成可拆卸连接结构，以便于待镀膜杆件200的装卸；或者，将反应腔壳体110端部的矩形板与反应腔壳体110设置成可拆卸结构。当反应腔装置100整体对称时，其设置有两个进气组件130，从两端进气更便于保证镀膜质量的均匀性。

实施例3：

本实施例提供了一种微波等离子体气相沉积系统，其包括微波源、微波传输组件及实施例1或2中的反应腔装置100；微波源通过上述微波传输组件与微波传输组件190连接，从而使得微波能够通过微波传输组件190进入到反应腔中。

由于微波源、微波传输组件均可以采用现有结构，因此不再对其进行详细描述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种反应腔装置，其特征在于，包括用于微波等离子体气相沉积系统的反应腔壳体，所述反应腔壳体一端设置有调节组件，另一端设置有封堵组件；或者，所述反应腔壳体的两端均设置有调节组件；

所述封堵组件与所述反应腔壳体密封连接；

所述调节组件包括滑块、套筒、端盖和内筒，所述滑块用于滑动插接在反应腔壳体内，并能够被固定于预设位置；所述反应腔壳体内能够形成密闭腔体；

2.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述调节组件还包括外筒，所述外筒设置在所述套筒内，并套设在所述内筒上；所述外筒一端与所述端盖密封连接，另一端与所述反应腔壳体端部连接。

3.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述内筒能够给所述滑块施加推力。

4.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述反应腔壳体的两端均设置有所述调节组件；

5.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述调节组件处设置有进气组件；

所述进气管可滑动地穿过对应所述调节组件的端盖，所述进气管的内端设置有分气罩，所述分气罩罩设在所述分气盘上形成气体缓存空间；所述进气管与所述气体缓存空间连通。

6.根据权利要求5所述的反应腔装置，其特征在于，所述分气罩设置有通孔，所述通孔靠近所述分气盘的一端设置有倒角，另一端与所述进气管连通；

所述分气盘上设置有锥形凸部，所述锥形凸部的端部位于所述通孔内，所述锥形凸部的锥形面与所述倒角的内面间隙设置。

7.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述滑块的内端面上设置有安装筒，所述安装筒一端密封设置有安装板，另一端与所述滑块密封连接；所述安装板的外端面用于固定待镀膜杆件；

8.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述封堵组件包括拆卸杆；所述拆卸杆与所述反应腔壳体可拆卸连接，所述拆卸杆的内端端面设置有固定筒，所述固定筒用于固定待镀膜杆件。

9.一种微波等离子体气相沉积系统，其特征在于，包括微波源、微波传输组件及权利要求1-8任一项所述的反应腔装置，所述微波源通过所述微波传输组件与所述反应腔装置连接。