CN217149393U - 基片台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基片台，基片台包括分体设置的上盖和底座，上盖上设有通孔，底座包括柱体以及在柱体上端面设置的凸台，在上盖盖设在底座上时，凸台插入通孔内，凸台的顶面与通孔的孔壁面围成金刚石籽晶生长槽，上盖为筒状上盖，通孔设置在筒底，筒壁的内周面用于与柱体的外周面配合以供上盖导向套装在底座上，筒底的内侧面与柱体的上端面贴合，筒底内侧面与筒壁内周面相交处设有第一上圆角，柱体上端面的边沿处设有第一下圆角，第一上圆角与第一下圆角吻合配合；筒状上盖的结构强度好，长期使用时不易发生变形，上盖导向安装到底座上，便于定位，第一上圆角与第一下圆角进行吻合接触，避免上盖与底座接触处存在缝隙而影响散热。

Description

基片台

技术领域

本实用新型涉及化学气相沉积法沉积金刚石技术领域,尤其涉及MPCVD生产单晶金刚石,具体涉及用于单晶金刚石沉积生长的基片台。

背景技术

微波等离子体化学气相沉积法是一种应用广泛的新型CVD沉积方式，在制备单晶金刚石时具有放电稳定，生长可控，安全高效的特点，在沉积金刚石时通过微波场分解甲烷气体后在金刚石籽晶上发生一系列化学反应。

在生长单晶金刚石成品时，金刚石籽晶需要分为多次生长至一定厚度，而金刚石籽晶生长时，籽晶表面与等离子体球的距离决定了其生长温度，一般来说为了保证合适的参数生长，需使籽晶相距等离子体球保持一定距离。而在多次生长后的金刚石籽晶已经达到了一定的厚度，籽晶与等离子球之间的距离减小，若此时仍然使用常规高度基片台，那么籽晶高度会比较高，高出部分将会持续保持高温，无法持续生长,且由于微波的边缘效应，籽晶四周将会严重放电，边缘多晶生成严重，为了保证适宜的生长条件，此时就需使用带槽的基片台，将金刚石籽晶高出部分藏于槽内进行多次生长。

而在使用常规带槽基片台生长厚片时存在一些较为明显的问题，加工槽内时槽内无法抛光，槽内存在有明显的铣刀痕迹，这将会导致籽晶放置时籽晶底面与槽内存在缝隙，热量在此无法散去，温度则会出现异常，这将会严重影响生长质量。而且在基片台使用后，槽内边缘缝隙极易生成多晶，槽内多晶很难去除干净，进而严重影响基片台的持续利用，增加了成本。

现有技术中，授权公告号为CN213172681U的专利文件公开了一种用于金刚石生长的组合式基片台，其包括分体设置的上盖和底座，上盖为平板，上盖上设有多个通孔，底座包括柱体以及柱体上设置的多个凸台，凸台与通孔一一对应，通孔的深度大于凸台的厚度，在上盖盖设在底座的上表面后，凸台插入通孔内，凸台的顶面以及通孔的内表面围成生长槽，金刚石籽晶放入生长槽内进行生长；通过凸台与通孔配合形成生长槽，凸台的上表面能够方便地进行打磨抛光，使得金刚石在生长时能够与生长槽底面更好的接触，减少积碳在金刚石底面生成的几率，更好地传递走热量，提高金刚石生长环境的稳定性和金刚石的品质。

而上述基片台结构中，为了避免生长槽内有缝隙，要求通孔与凸台的配合精度要很高，但是，由于上述基片台的上盖为平板结构，在实际使用时，可能会出现变形而影响平面度，进而影响通孔与凸台的配合，不利于长期使用的可靠性；而且，通孔和凸台有多个，在将上盖直接叠放到底座上时，需要完全依靠人为判断使通孔与凸台进行对准，操作不便，尤其是在生长槽数量很多的情况，影响生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基片台，以解决现有的基片台使用可靠性低的问题。

本实用新型的基片台的技术方案是：

基片台，包括分体设置的上盖和底座，上盖上设有通孔，底座包括柱体以及在柱体上端面设置的凸台，凸台与通孔适配且通孔的深度大于凸台的高度，在上盖盖设在底座上时，凸台插入通孔内，凸台的顶面与通孔的孔壁面围成供金刚石籽晶放入的生长槽，上盖为筒状上盖，筒状上盖包括筒底和筒壁，所述通孔设置在筒底，筒壁的内周面用于与所述柱体的外周面配合以供上盖导向套装在底座上，筒底的内侧面用于与所述柱体的上端面贴合，筒底内侧面与筒壁内周面相交处设有第一上圆角，柱体上端面的边沿处设有第一下圆角，第一上圆角与第一下圆角吻合配合。

有益效果：通过将上盖设置为筒状结构，并使上盖套装在底座上，这样不仅提高了上盖的结构强度，长期使用时不易发生变形，有利于保持上盖的通孔与底座的凸台形成良好配合，而且，通过筒状上盖的筒壁内周面与底座柱体外周面形成导向配合面，这样在将上盖和底座安装到一起时，通过导向配合面形成预定位，然后可在底座转动上盖使通孔与凸台对准，能够便于安装操作；同时，通过在上盖上设置第一上圆角、在底座上设置第一下圆角，第一上圆角能够在上盖套装到底座上时，对上盖进行引导，方便安装，并在上盖盖设在底座上后，第一上圆角与第一下圆角进行吻合接触，有利于避免上盖的筒内底角与底座柱体的上边沿之间存在缝隙，进而避免因接触处存在缝隙而影响散热。

进一步地，通孔的下孔口的孔沿设有第二上圆角，凸台外周面与柱体上端面的相交处设有第二下圆角，第二上圆角与第二下圆角吻合配合。

有益效果：因加工特性，垂直面夹角处会存在一定倒角，通过设置相适配第一上圆角和第二下圆角，能够防止加工中直角处存在折弯导致安装时存在间隙，进而避免间隙影响散热。

进一步地，所述筒底的外侧面的边沿设置有第三圆角。

有益效果：筒底的外侧面即为上盖的上表面，在上表面的边沿设置圆角能够有效减少边缘部位的微波放电。

进一步地，凸台与柱体为一体式结构。

有益效果：凸台和柱体可通过一块柱状坯料加工而成，方便制作。

附图说明

图1为实施例1中基片台的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为图1中的上盖的正面结构示意图；

图4为图1中的上盖的背面结构示意图；

图5为图1中的底座的结构示意图。

图中：1、筒状上盖；11、第三圆角；12、通孔；121、第二上圆角；13、第一上圆角；2、底座；20、柱体；21、第一下圆角；22、凸台；3、生长槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

本实用新型的基片台的实施例1：

如图1、图2、图3、图4、图5所示，基片台包括筒状上盖1和底座2，筒状上盖1和底座2分体设置。筒状上盖1包括筒底和筒壁，筒状上盖1的筒底设有通孔12，底座2包括柱体20以及在柱体20上端面设置的凸台22，凸台22与通孔12适配且一一对应，通孔12的深度大于凸台22的高度，在上盖盖设在底座2上时，凸台22插入通孔12内，凸台22的顶面与通孔12的孔壁面围成供金刚石籽晶放入的生长槽3。

凸台22有28个，各凸台22间隔为1mm，凸台22为方柱结构，凸台22横截面为边长为8.2mm的正方形，凸台22高度为4mm。凸台22顶面需进行抛光处理用于后续放置籽晶。底座2在籽晶生长时放置于沉积室的水冷盘上，底座2下端设置有厚度为2mm，直径为60mm的台阶，用于放置于水冷盘上的石英环内。

筒状上盖1的材质为钼，整体高度为10mm，筒状上盖1的深度为5mm，筒壁厚度为5mm，筒壁外径为70mm。通孔12为8.2*8.2mm的方孔，通孔12及凸台22数目根据生长籽晶尺寸而定，对于尺寸越大的籽晶所摆放数目越少，本实施例中，通孔12共设有28个，通孔12尺寸应较所生长籽晶尺寸大0.2mm。筒状上盖1的筒壁的内径与柱体20的外径相同，以在上盖盖到底座2上时，筒壁的内周面与柱体20的外周面配合，使上盖导向套装在底座2上，通孔12尺寸与底座2上的方形凸台22尺寸公差相配合，在套入后不存在缝隙且可以轻松取出。

在上盖在底座2上安放到位后，需要满足上盖和底座2契合后整体高度与常规基片台高度相同且接触处不存在缝隙。筒状上盖1的筒底的内侧面与柱体20的上端面贴合，柱体20上端面的未被凸台22占用的部分与筒状上盖1的筒底接触。筒状上盖1的筒底具有朝向筒口的内侧面以及背向筒口的外侧面，筒底内侧面与筒壁内周面相交处倒圆角，即筒内底部一圈底角处倒圆角，此处圆角结构为第一上圆角13，第一上圆角13呈环形。柱体20上端面的一圈边沿处也倒圆角，该处圆角结构为第一下圆角21。第一上圆角13与第一下圆角21吻合配合，以在上盖套装到底座2上后，使筒底角部分与柱体20上边沿部分形成接触，避免接触处存在缝隙而影响散热。

通孔12的下孔口的孔沿设有第二上圆角121，凸台22外周面与柱体20上端面的相交处设有第二下圆角，第二上圆角121与第二下圆角吻合适配。因加工特性，垂直面夹角处会存在一定倒角，通过设置相适配第一上圆角和第二下圆角，在上盖套装到底座2上后，使通孔12孔口部分与凸台22底角部分形成接触，能够防止加工中直角处存在折弯导致安装时存在间隙，进而避免间隙影响散热。

筒底的外侧面即为上盖的上表面，在上盖的上表面的边沿处设有第三圆角11，从而能够有效减少上盖边缘部位的微波放电。

生长金刚石籽晶时将上盖与底座2套在一起，此时上盖上表面与底座2的凸台22顶面之间仍存在1mm的槽深，此时选择28片厚度1.5mm的8*8籽晶放入槽内进行沉积生长。而在生长过后将上盖卸下即可对槽内多晶进行去除。

筒状上盖1的结构强度高，长期使用时不易发生变形，有利于保持上盖的通孔12与底座2的凸台22形成良好配合，而且，通过筒状上盖1的筒壁内周面与底座2柱体20外周面形成导向配合面，这样在将上盖和底座2安装到一起时，通过导向配合面形成预定位，然后可在底座2转动上盖使通孔12与凸台22对准，能够便于安装操作；同时，第一上圆角能够在上盖套装到底座2上时，对上盖进行引导，方便安装，并在上盖盖设在底座2上后，第一上圆角与第一下圆角21进行适配接触，有利于避免上盖的筒内底角与底座2柱体20的上边沿之间存在缝隙，进而避免因接触处存在缝隙而影响散热。

上盖和底座2分别加工，底座2在加工方形凸台22前优先抛光处理，用于放置籽晶的底座2的凸台22可轻松抛光，以避免出现放置籽晶的平面因无法抛光而导致平面与籽晶间存在间隙无法散热，进而影响生长质量，导致生长温度不均匀的问题。

此外，底座2有多个，各底座2的凸台22高度不同，上盖的通孔12尺寸一定，各底座2的凸台22尺寸不同，数值根据所生产籽晶厚度而更换使用，凸台22嵌入通孔12内后将会形成一定深度的生长槽3，因此在生长不同厚度籽晶时只需改变凸台22高度即可保证籽晶露出部分厚度，以达到保持籽晶与等离子体球之间距离的目的，在籽晶厚度更厚时更换带有更低高度凸台22的底座2即可满足多次生长，适合单晶金刚石厚膜沉积生长。通孔12深度减去凸台22高度的数值即为籽晶埋于基片台生长槽3内的尺寸，该尺寸应较生长所需籽晶厚度少0.3-0.5mm，即所生长籽晶在摆放至生长槽3内后应高出槽口0.3-0.5mm。上盖可重复利用，在所有尺寸籽晶的生长中，再次利用率高。在生长厚片时仅需更换带有高度更低的凸台22的底座2，便可保证籽晶高出基片台上平面的尺寸，有利于长时间生长。

本实用新型的基片台的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，凸台有28个，凸台横截面为边长为8.2mm的正方形。而本实施例中，基片台底座上的方形凸台尺寸为10.2*10.2mm，共有20个，通孔尺寸与凸台尺寸适配，选择20片厚度为1.5mm的10*10金刚石籽晶放置于生长槽内进行沉积生长。

本实用新型的基片台的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，凸台有28个，凸台横截面为边长为8.2mm的正方形，通孔深度为5mm，凸台高度为4mm。而本实施例中，方形凸台尺寸为10.2*10.2mm，共有20个，上盖尺寸与底座尺寸相匹配。通孔深度为5mm，方形柱高度为3mm，选择20片厚度为2.5mm的10*10金刚石籽晶放置于生长槽内进行沉积生长。

本实用新型的基片台的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，凸台为方柱，通孔为方孔。而本实施例中，凸台为圆柱，通孔为圆孔，凸台与通孔尺寸匹配。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.基片台，包括分体设置的上盖和底座(2)，上盖上设有通孔(12)，底座(2)包括柱体(20)以及在柱体(20)上端面设置的凸台(22)，凸台(22)与通孔(12)适配且通孔(12)的深度大于凸台(22)的高度，在上盖盖设在底座(2)上时，凸台(22)插入通孔(12)内，凸台(22)的顶面与通孔(12)的孔壁面围成供金刚石籽晶放入的生长槽(3)，其特征是，上盖为筒状上盖(1)，筒状上盖(1)包括筒底和筒壁，所述通孔(12)设置在筒底，筒壁的内周面用于与所述柱体(20)的外周面配合以供上盖导向套装在底座(2)上，筒底的内侧面用于与所述柱体(20)的上端面贴合，筒底内侧面与筒壁内周面相交处设有第一上圆角(13)，柱体(20)上端面的边沿处设有第一下圆角(21)，第一上圆角(13)与第一下圆角(21)吻合配合。

2.根据权利要求1所述的基片台，其特征是，通孔(12)的下孔口的孔沿设有第二上圆角(121)，凸台(22)外周面与柱体(20)上端面的相交处设有第二下圆角，第二上圆角(121)与第二下圆角吻合配合。

3.根据权利要求1所述的基片台，其特征是，所述筒底的外侧面的边沿设置有第三圆角(11)。

4.根据权利要求1或2或3所述的基片台，其特征是，凸台(22)与柱体(20)为一体式结构。

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