CN116732502A - 一种带有偏压引线的样品台组件及mpcvd系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带有偏压引线的样品台组件及MPCVD系统，属于微波等离子体技术领域。上述带有偏压引线的样品台组件包括台板、底座、基片台及支撑筒；台板与底座连接，基片台设置在台板上，并与台板绝缘连接，支撑筒的端部与底座连接。台板内部设置有引出线通道，底座内部设置有引入线通道，引出线通道内设置有偏压引出线，引入线通道与支撑筒连通，引入线通道及支撑筒内设置有偏压引入线；偏压引出线与台板绝缘设置，偏压引出线与底座及支撑筒绝缘设置。偏压引出线的一端与偏压引入线电连接，另一端与基片台电连接。由于偏压引入线及偏压引出线均为隐藏式设计，其大大降低了偏压线对腔体内电场的影响，从而为MPCVD系统的高效镀膜提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及微波等离子体技术领域，具体而言，涉及一种带有偏压引线的样品台组件及MPCVD系统。
背景技术
MPCVD(Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition，微波等离子体化学气相沉积)方法被认为是当今国际上制备高质量金刚石膜的首选方法；而上述方法需要用到专用的MPCVD系统。其基本结构包括腔体和设置在腔体内的样品台，而样品台上放置有用于镀膜的基片。工作时，将微波发生器产生的微波用波导管经隔离器进入反应腔，并给腔体中通入CH4、H2等反应气体，此时，腔体保持一定的真空度。在微波的激励下，腔体内放电，使反应气体的分子离化，产生等离子体，气体中的碳元素在样品台的基片上沉积得到金刚石膜。
另外，上述设备的一个重要部件还有偏压电源，偏压电源在镀膜工艺流程中为工件提供负偏压。其主要作用之一在于能够提高等离子的均匀性，从而提高金刚石镀膜的均匀性。请参考图1，现有的MPCVD系统的偏压电源一般是通过观察筒将偏压引线引入腔体中，并通过探针与基片台电连接；而上述设计难免会影响基片台周围的电场分布，进而影响镀膜效率。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种带有偏压引线的样品台组件，其偏压线和探针均为隐藏式设计，能够有效降低偏压线及探针对电场的影响。
本发明的另一目的在于提供一种MPCVD系统，其采用了上述带有偏压引线的样品台组件。
本发明是这样实现的：
一种带有偏压引线的样品台组件，包括台板、底座及基片台；所述台板与所述底座连接，所述基片台设置在所述台板上，并与所述台板绝缘连接；所述台板内部设置有引出线通道，所述底座内部设置有引入线通道，所述引出线通道内设置有偏压引出线，所述引入线通道内设置有偏压引入线；所述偏压引出线与所述台板绝缘设置，所述偏压引出线与所述底座绝缘设置；所述偏压引出线的一端与所述偏压引入线电连接，另一端与所述基片台电连接。
进一步地，所述底座通过配合面与所述台板配合，所述底座的配合面上设置有安装盲孔，所述安装盲孔的底部设置有插接孔，所述插接孔与所述引入线通道连通；所述安装盲孔内设置有电极接头，所述电极接头包括连接板、连接头及插接柱，所述连接头与所述插接柱分别连接于所述连接板的两个板面；所述连接板设置在所述安装盲孔中，并与所述安装盲孔的底面密封连接，所述连接头与所述偏压引出线连接，所述插接柱插接在所述插接孔中，并与偏压引入线电连接。
进一步地，所述安装盲孔的底面上设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封件，所述连接板与所述安装盲孔的底面通过螺钉连接。
进一步地，所述安装盲孔内还设置有封盖，所述封盖包括盖板及圆筒，所述圆筒的一端与所述连接板抵接，另一端与所述盖板连接，所述盖板与所述底座的配合面齐平；所述盖板上设置有过线孔，所述偏压引出线穿过所述过线孔。
进一步地，还包括绝缘陶瓷板，所述基片台通过所述绝缘陶瓷板与所述台板连接。
进一步地，还包括转接组件，所述转接组件包括金属筒、压紧螺钉、滑动杆、压缩弹簧和金属转接棒；
所述金属筒下端与所述台板绝缘连接，所述金属筒下端一侧开有侧壁孔，所述偏压引出线穿过所述侧壁孔并延伸至所述金属筒内，所述压紧螺钉设置在所述金属筒内，并将所述偏压引出线压紧；
所述金属转接棒下端插接在所述金属筒内，所述金属转接棒的上端端面上开设有弹簧安装孔，所述压缩弹簧设置在所述弹簧安装孔内；
所述滑动杆的中部设置有限位环，所述滑动杆下端插接在所述压缩弹簧中，所述限位环与所述压缩弹簧抵接，所述滑动杆的上端与所述基片台抵接。
进一步地，所述转接组件还包括转接帽，所述转接帽包括转接筒及转接盖；所述转接筒下端与所述金属转接棒的上端螺纹连接，上端与所述转接盖连接；
所述转接盖上设置有通孔，所述限位环滑动设置在所述转接筒中，所述滑动杆的上端穿过所述转接盖的通孔。
进一步地，所述带有偏压引线的样品台组件还包括金属过渡台，所述金属过渡台与所述台板绝缘连接，所述金属过渡台上设置有通孔，所述偏压引出线穿过所述金属过渡台的通孔并与所述金属过渡台电连接；所述基片台与所述金属过渡台连接。
进一步地，所述基片台的下表面设置有凹部，所述金属过渡台的上表面通孔处设置有连接部，所述偏压引出线与所述连接部连接；所述连接部嵌设在所述基片台的凹部中。
进一步地，所述连接部为螺钉，所述螺钉将所述偏压引出线压紧在所述所述金属过渡台上；或者，所述连接部为凸部，所述偏压引出线缠绕在所述凸部上。
一种MPCVD系统，所述MPCVD系统包括机架、腔体及所述的带有偏压引线的样品台组件，所述腔体及所述带有偏压引线的样品台组件与所述机架连接，所述带有偏压引线的样品台组件位于所述腔体内。
本发明的有益效果是：
本发明通过上述设计得到的带有偏压引线的样品台组件及MPCVD系统，使用时，偏压引入线设置在支撑筒内腔及底座的引入线通道内，偏压引出线设置在台板的引出线通道内，由于偏压引入线及偏压引出线均为隐藏式设计，其大大降低了偏压线对腔体内电场的影响，从而为MPCVD系统的高效镀膜提供了保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是现有技术中的样品台组件及放电腔的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的样品台组件立体图；
图3是本发明实施例1提供的样品台组件的剖视图；
图4是本发明实施例1提供的转接组件的剖视图；
图5是本发明实施例2提供的样品台组件的剖视图；
图6是本发明实施例3提供的样品台组件的剖视图。
图标：1-带有偏压引线的样品台组件；11-台板；112-引出线通道；12-底座；121-安装盲孔；122-引入线通道；123-密封件；124-封盖；125-冷却通道；126-电极接头；13-基片台；14-支撑筒；15-偏压引入线；151-陶瓷环；16-偏压引出线；17-绝缘陶瓷板；18-金属过渡台；182-连接部；19-转接组件；191-金属筒；192-压紧螺钉；193-滑动杆；194-压缩弹簧；195-金属转接棒；1931-限位环；196-转接帽；197-陶瓷筒。
具体实施方式
实施例1：
请参考图2和图3，本实施例提供了一种带有偏压引线的样品台组件1，其用于等离子体化学气相沉积系统。上述样品台组件1包括台板11、底座12、基片台13及支撑筒14；其中，台板11、底座12及基片台13均为圆形板，台板11位于底座12上，基片台13位于台板11上，用于放置样品基片(图中未示出)；台板11及底座12内部设置有偏压引线(包括偏压引出线及偏压引入线)。上述支撑筒14的上端与底座12的下表面中部密封连接，支撑筒14与机架(图中未示出)固定连接，从而对整个样品台组件1进行固定。
台板11及底座12为直径相同的圆形板并通过螺栓连接，台板11的中部设置有高导热绝缘陶瓷板17，基片台13设置在绝缘陶瓷板17的中部。台板11内部设置有引出线通道112，底座12内部设置有引入线通道122。
支撑筒14的上端与引入线通道122连通；引入线通道122与引出线通道112连通。偏压引入线15设置在支撑筒14和引入线通道122内，偏压引出线16设置在引出线通道112内，并且，偏压引入线15和偏压引出线16通过电极接头126连接。偏压引出线16从引出线通道112出来后，其与基片台13连接。由于底座12与台板11的配合面的中部设置有冷却水通道125，因此为了绕过冷却水通道125，引入线通道122及引出线通道112均朝侧部延伸；即引出线通道112和引入线通道122均包括竖直段和水平段。
底座12的配合面上设置有安装盲孔121，安装盲孔121的底部设置有插接孔，插接孔与引入线通道122连通。安装盲孔121内设置有电极接头126，电极接头126包括一体成型的圆形连接板、连接头及插接柱，其中连接头设置在连接板的上表面，插接柱设置在连接板的下表面。连接板与安装盲孔121的底部通过螺钉连接，并且，连接板与安装盲孔121底部之间设置有密封件123，从而通过连接板将引入线通道122与进出线通道进行隔绝，防止影响腔体内的真空度。
另外，安装盲孔121内还设置有封盖124，封盖124包括盖板及圆筒，圆筒的一端与连接板抵接，另一端与盖板连接，盖板与底座12的配合面齐平，或者，盖板的上表面低于底座12的配合面；盖板上设置有过线孔，偏压引出线16穿过上述过线孔。
进一步地，偏压引出线16上套设有绝缘陶瓷环151，其一方面能够实现偏压引出线16与台板11之间的绝缘，另一方面能够耐高温。而由于底座12的温度相对较低，偏压引入线15上可以采用普通的绝缘层。
请参考图3和图4，为了实现偏压引出线16与基片台13的良好接触，带有偏压引线的样品台组件1还设置了转接组件19；偏压引出线16通过上述转接组件19与基片台13连接。上述转接组件19包括金属筒191、压紧螺钉192、滑动杆193、压缩弹簧194和金属转接棒195；台板11的上表面设置有插接盲孔，引出线通道112延伸至插接盲孔内；绝缘陶瓷板17上对应位置设置有通孔。金属筒191穿过上述通孔，其下端插接在台板11的插接盲孔中。金属筒191的下端还套设有陶瓷筒197，金属筒191和陶瓷筒197的一侧均设置有侧壁孔，偏压引出线16的端部穿过侧壁孔并延伸至金属筒191的下端。而压紧螺钉192设置在金属筒191内，并与金属筒191螺纹连接，其用于将偏压引出线16端部压紧，从而使得偏压引出线16与金属筒191保持良好的接触。
滑动杆193及金属转接棒195均为竖直设置的杆状结构，金属转接棒195的下端插接在金属筒191内，并与金属筒191螺纹连接；金属转接棒上端的端面上设置有弹簧安装孔，压缩弹簧194设置在弹簧安装孔内。滑动杆193的下端插接在压缩弹簧194中，其中部设置有限位环1931，限位环1931与压缩弹簧194的上端抵接。压缩弹簧194的弹力使得滑动杆193具有向上运动的趋势，使得滑动杆193的上端与基片台13抵接，从而实现电连接。
可选地，转接组件19还包括转接帽196，转接帽196包括转接筒及转接盖，转接盖设置在转接筒的上端，转接筒下端与金属转接棒195的上部螺纹连接。转接盖上设置有通孔，滑动杆193的限位环1931滑动设置在转接筒中，滑动杆193的上端穿过转接盖的通孔。通过旋转转接帽196能够调节压缩弹簧194的压缩量；转接帽196一方面能够使得基片台13便于安装，另一方面能够使得转接组件19整体更加紧凑。
实施例2：
请参考图5，本实施例提供了另外一种带有偏压引线的样品台组件1，其与实施例1中的结构基本相同，区别在于偏压引出线16与基片台13的连接结构不同。
带有偏压引线的样品台组件1还设置了金属过渡台18，金属过渡台18为与基片台13的外径一致的板状结构，其与台板11上的绝缘陶瓷板17直接连接。金属过渡台18上设置有通孔，通孔处设置有连接部182；上述连接部182为凸部，偏压引出线缠绕在凸部上。
具体地，上述凸部为管状结构，其侧壁上开设有条形槽。偏压引出线16的端部从金属过渡台18的通孔处穿出后，又从上述条形槽穿出，并缠绕在连接部182上。基片台13的下表面设置有凹部，当金属过渡台18与基片台13配合连接时，连接部182嵌入到上述凹部中。由于金属过渡台18与基片台13电连接，因此，上述设计能够将使得偏压引出线16最终与基片台实现电连接。
实施例3：
请参考图6，本实施例提供了另外一种带有偏压引线的样品台组件1，其与实施例2中的结构基本相同，区别在于连接部182的结构不同。
本实施例中的连接部182为设置在金属过渡台18上的螺纹孔，螺纹孔中设置螺钉，通过螺钉将偏压引出线16的端部压紧在金属过渡台18上。
实施例4：
本实施例提供了一种MPCVD系统，其包括机架、腔体、偏压电源及实施例1-3任一种样品台组件，其中腔体与机架固定连接，样品台组件设置在腔体中部。由于机架及腔体均可以直接采用现有技术中的结构，为避免赘述，不再对其进行详细描述。
本实施例提供的MPCVD系统的工作原理及有益效果如下：
使用时，偏压电源设置在腔体外部，其与偏压引入线15电连接，偏压引入线15依次穿过支撑筒14内腔及底座12的引入线通道123，然后与电极接头126的插接柱电连接。而电极接头126的连接头与偏压引出线16电连接，偏压引出线16穿过引出线通道12后与样品台电连接。由于偏压引入线15及偏压引出线16均为隐藏式设计，其大大降低了偏压线对腔体内电场的影响，从而为MPCVD系统的高效镀膜提供了保障。
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 (10)
1.一种带有偏压引线的样品台组件，其特征在于，包括台板、底座、基片台及支撑筒；所述台板与所述底座连接，所述基片台设置在所述台板上，并与所述台板绝缘连接，所述支撑筒的端部与所述底座连接；
所述台板内部设置有引出线通道，所述底座内部设置有引入线通道，所述引出线通道内设置有偏压引出线，所述引入线通道与所述支撑筒连通，所述引入线通道及所述支撑筒内设置有偏压引入线；所述偏压引出线与所述台板绝缘设置，所述偏压引出线与所述底座及所述支撑筒绝缘设置；
所述偏压引出线的一端与所述偏压引入线电连接，另一端与所述基片台电连接。
2.根据权利要求1所述的带有偏压引线的样品台组件，其特征在于：
所述底座通过配合面与所述台板配合，所述底座的配合面上设置有安装盲孔，所述安装盲孔的底部设置有插接孔，所述插接孔与所述引入线通道连通；
所述安装盲孔内设置有电极接头，所述电极接头包括连接板、连接头及插接柱，所述连接头与所述插接柱分别连接于所述连接板的两个板面；
所述连接板设置在所述安装盲孔中，并与所述安装盲孔的底面密封连接，所述连接头与所述偏压引出线连接，所述插接柱插接在所述插接孔中，并与偏压引入线电连接。
3.根据权利要求2所述的带有偏压引线的样品台组件，其特征在于：
所述安装盲孔内还设置有封盖，所述封盖包括盖板及圆筒，所述圆筒的一端与所述连接板抵接，另一端与所述盖板连接；所述盖板的上表面与所述底座的配合面齐平，或低于所述底座的配合面；
所述盖板上设置有过线孔，所述偏压引出线穿过所述过线孔。
4.根据权利要求1所述的带有偏压引线的样品台组件，其特征在于：
还包括绝缘陶瓷板，所述基片台通过所述绝缘陶瓷板与所述台板连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的带有偏压引线的样品台组件，其特征在于：
还包括转接组件，所述转接组件包括金属筒、压紧螺钉、滑动杆、压缩弹簧和金属转接棒；
所述金属筒下端与所述台板绝缘连接，所述金属筒下端一侧开有侧壁孔，所述偏压引出线穿过所述侧壁孔并延伸至所述金属筒内，所述压紧螺钉设置在所述金属筒内，并将所述偏压引出线压紧；
所述金属转接棒下端插接在所述金属筒内，所述金属转接棒的上端端面上开设有弹簧安装孔，所述压缩弹簧设置在所述弹簧安装孔内；
所述滑动杆的中部设置有限位环，所述滑动杆下端插接在所述压缩弹簧中，所述限位环与所述压缩弹簧抵接，所述滑动杆的上端与所述基片台抵接。
6.根据权利要求5所述的带有偏压引线的样品台组件，其特征在于：
所述转接组件还包括转接帽，所述转接帽包括转接筒及转接盖；所述转接筒下端与所述金属转接棒的上端螺纹连接，上端与所述转接盖连接；
所述转接盖上设置有通孔，所述限位环滑动设置在所述转接筒中，所述滑动杆的上端穿过所述转接盖的通孔。
7.根据权利要求1-4任一项所述的带有偏压引线的样品台组件，其特征在于：
所述带有偏压引线的样品台组件还包括金属过渡台，所述金属过渡台与所述台板绝缘连接，所述金属过渡台上设置有通孔，所述偏压引出线穿过所述金属过渡台的通孔并与所述金属过渡台电连接；所述基片台与所述金属过渡台连接。
8.根据权利要求7所述的带有偏压引线的样品台组件，其特征在于：
所述基片台的下表面设置有凹部，所述金属过渡台的上表面通孔处设置有连接部，所述偏压引出线与所述连接部连接；所述连接部嵌设在所述基片台的凹部中。
9.根据权利要求8所述带有偏压引线的样品台组件，其特征在于：
所述连接部为螺钉，所述螺钉将所述偏压引出线压紧在所述所述金属过渡台上；或者，所述连接部为凸部，所述偏压引出线缠绕在所述凸部上。
10.一种MPCVD系统，其特征在于，所述MPCVD系统包括机架、腔体及权利要求1-9任一项所述的带有偏压引线的样品台组件，所述腔体及所述带有偏压引线的样品台组件与所述机架连接，所述带有偏压引线的样品台组件位于所述腔体内。
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- 2023-03-28 CN CN202310318067.9A patent/CN116732502A/zh active Pending
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