CN219363793U - 一种mpcvd设备的抽气管路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种MPCVD设备的抽气管路，包括与密封真空谐振腔排气端连接的第一抽气主管路和若干个第二抽气副管路，所述第一抽气主管路和若干个第二抽气副管路的另一端与动力泵连接，本实用新型可以实现压力控制稳定；工艺稳定，不会有大气流扰动晶种片；抽气管路成本低；可以共用机械泵；可以灵活设计副管路的尺寸，达到所需要的压力精度。

Description

一种MPCVD设备的抽气管路

技术领域

本实用新型涉及培育金刚石技术领域，特别涉及一种MPCVD设备的抽气管路。

背景技术

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备将微波发生器产生的微波用波导管传输至真空谐振腔，并向真空谐振腔中通入CH4与H2的混合气体，高强度的微波能激发分解基片上方的含碳气体形成活性含碳基团和原子态氢，并形成等离子体，从而在基片上沉积得到金刚石薄膜。等离子体激发形成于谐振腔内，真空谐振腔内的真空度和金刚石生长过程中的真空抽气流程工艺和真空压力控制对金刚石的合成质量至关重要。

现有技术中，真空抽气管路上通常设置集成压力控制器调节抽气流量，在工艺气体注入流量恒定时，通过集成压力控制器的动态控制，使得反应器内的气压恒定在某一个气压值，实现工艺参数的稳定。但是现有的控制器控制精度难以满足工艺压力控制要求。同时，现有抽气工艺流程经常造成晶种片滑动或跳动，移位导致生产效率不高，工艺参数不稳定，影响培育金刚石的质量。

原有技术的特点：成本高，机械泵，分子泵等；工艺不稳定；谐振腔内的压力控制精度不高；抽真空的工艺方法效率不高。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型实施例的目的在于提供一种MPCVD设备的抽气管路，以解决上述背景技术中的问题，本实用新型可以实现高精度的腔内压力控制，实现金刚石的稳定晶体生长。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种MPCVD设备的抽气管路，包括与密封真空谐振腔排气端连接的第一抽气主管路和若干个第二抽气副管路，所述第一抽气主管路和若干个第二抽气副管路的另一端与动力泵连接。

作为本实用新型进一步的方案，包括一个第二抽气副管路，所述第二抽气副管路与第一抽气主管路共用一个进气端，所述进气端与密封真空谐振腔排气端连接。

作为本实用新型进一步的方案，所述第一抽气主管路的管道直径大于所述第二抽气副管路的管道直径。

作为本实用新型进一步的方案，所述第二抽气副管路包括依次连接的管道R1、管道R2、管道R3。

作为本实用新型进一步的方案，所述第二抽气副管路包括分别以管道R3对称设置的两个管道R1和两个管道R2，管道R3位于管道R2的外侧，一侧的管道R3与密封真空谐振腔排气端连接，另一侧的管道R3与动力泵连接。

作为本实用新型进一步的方案，所述管道R3、管道R2、管道R1的半径依次减小。

作为本实用新型进一步的方案，所述第二抽气副管路与第一抽气主管路连接的一侧设置有一副管路气动角阀，所述第一抽气主管路位于动力泵的一侧设置有一主管路气动角阀。

作为本实用新型进一步的方案，所述第二抽气副管路上设置有一比例阀门，优选设置在管道R3上，所述动力泵为机械泵。

作为本实用新型进一步的方案，所述动力泵包括第一动力泵和第二动力泵，所述第一抽气主管路的另一端与第一动力泵连接，所述第二抽气副管路的另一端与第二动力泵连接。

作为本实用新型进一步的方案，所述第一抽气主管路的内径为15-30mm；管道R3的内径为1-3mm；管道R2的内径为3-6mm；管道R1的内径为6-12mm。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型采用真空反应腔抽气管路分为1个大流量抽速主管路，附加1个或2个小流量抽速副管路，实现高精度的腔内压力控制，实现金刚石的稳定晶体生长。本实用新型可以实现压力控制稳定；工艺稳定，不会有大气流扰动晶种片；抽气管路成本低；可以共用机械泵；可以灵活设计副管路的尺寸，达到所需要的压力精度。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种MPCVD设备的抽气管路的结构示意图。

图2是本实用新型提供的第二抽气副管路的局部结构示意图。

图3是本实用新型的另外一种实施方式。

具体实施方式

下面将结合附图和有关知识对本实用新型作出进一步的说明，进行清楚、完整地描述，显然，所描述的应用仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图3所示，常规的MPCVD设备包括是密封真空谐振腔1，微波源入口2，金属波导3，微波模式转换天线4，短路活塞5，密封石英玻璃6；

本实用新型改进的地方在于MPCVD设备的抽气管路，参照图1所示，包括与密封真空谐振腔1排气端7连接的第一抽气主管路9和若干个第二抽气副管路8，第一抽气主管路9和若干个第二抽气副管路8的另一端与动力泵10连接；在本实用新型中采用真空谐振腔抽气管路分为1个大流量第一抽气主管路9，附加1个或2个小流量第二抽气副管路8，第二抽气副管路8和第一抽气主管路9与动力泵10相连，实现方式为：先开第二抽气副管路8抽气到13kpa-20kpa，再第二抽气副管路8和第一抽气主管路9全开一起抽到真空度1pa或0.1pa以下，然后关掉第一抽气主管路9，第二抽气副管路8继续开着抽气，通入工艺气体，打开微波，激发等离子体在基片台上方，通过读取实时高压真空计13和低压真空计14的数据，以及和比例阀门82的压力对比控制阀门实现高精度的腔内压力控制，实现金刚石的稳定晶体生长的工艺控制。

在本实用新型中，一般情况下，参照图1所示，包括一个第二抽气副管路8，第二抽气副管路8与第一抽气主管路9共用一个进气端，进气端与密封真空谐振腔排气端7连接，另外一种实施方式，参照图3所示，第二抽气副管路8与第一抽气主管路9分别设置一个进气端，该情况下密封真空谐振腔设置有两个排气端7，可以实现更好的对密封真空谐振腔的压力控制。

在本实用新型中，第一抽气主管路9的管道直径大于所述第二抽气副管路8的管道直径。

在本实用新型中，参照图2所示，第二抽气副管路8包括依次连接的管道R1、管道R2、管道R3，管道R1、管道R2、管道R3对应的长度分别为L1，L2，L3，进一步优选，管道R3、管道R2、管道R1的半径依次减小，通过控制管道的长度L和管道R的尺寸可以调整副管路的抽气流量，同时可以调整比例阀门82的开度大小，比例阀门82优选设置在管道R3上。

在本实用新型中，第二抽气副管路8包括分别以管道R3对称设置的两个管道R1和两个管道R2，管道R3位于管道R2的外侧，一侧的管道R3与密封真空谐振腔排气端连接，另一侧的管道R3与动力泵连接，该方式可以更好的调整副管路的抽气流量。进一步优选，第一抽气主管路的内径为15-30mm；管道R3的内径为1-3mm；管道R2的内径为3-6mm；管道R1的内径为6-12mm。

在本实用新型中，第二抽气副管路8与第一抽气主管路9连接的一侧设置有一副管路气动角阀81，以及在第二抽气副管路8上设置有一压电流量控制比例阀门82，第一抽气主管路位于动力泵的一侧设置有一主管路气动角阀91；

参照图1所示，气动角阀81，压电流量控制比例阀门82，其中比例阀门82的型号可以选用horiba PV2000，主管路气动角阀91，微波激发的等离子体12，第一抽气主管路9管径粗大，第二抽气副管路8管径细小。在图1中标记的高压真空计13，测量范围1torr到1000torr，低压真空计14，测量范围为0.1mtorr-1torr。以及标记的金刚石沉积基片台11。

如示图2所示，第二抽气副管路8中的副管路84的管路细节图，R1，R2，R3，分别为副管路的通气内径，R1大于R2，R2大于R3，L1，L2，L3分别为各管道的对应的长度，由各管道的L和R的尺寸可以调整副管路的抽气流量，同时可以调整比例阀门82的开度大小；

在本实用新型中，参照图3所示，动力泵包括第一动力泵和第二动力泵，第一抽气主管路9的另一端与第一动力泵连接，第二抽气副管路8的另一端与第二动力泵连接，分体式结构可以实现更好的压力控制。

以下提供本实用新型的具体实施例

实施例1

如示图1所示，一种MPCVD设备的抽气管路，其中图1中MPCVD设备包括密封真空谐振腔1，排气端7，采用真空反应腔抽气管路分为1个大流量抽速第一抽气主管路9，附加1个或2个小流量抽速第二抽气副管路8。第二抽气副管路8和第一抽气主管路9与机械泵相连。第一抽气主管路9管径粗大，第二抽气副管路8管径细小。在工作中先通过第二抽气副管路8抽气到13kpa-20kpa，再第二抽气副管路8和第一抽气主管路9全开一起抽到本底真空度1pa或0.1pa以下，关掉第一抽气主管路9，第二抽气副管路8继续，通入工艺气体，实现高精度的腔内压力控制，实现金刚石的稳定晶体生长。

本实用新型具有以下有益效果:通过设置第二抽气副管路8和第一抽气主管路9，可以实现压力控制稳定；工艺稳定，不会有大气流扰动晶种片；成本低；可以共用机械泵；可以灵活设计副管路的尺寸，达到所需要的压力精度。

具体实施方式如下：如示图1所示，在图1中标记1是密封真空谐振腔，2是微波源入口，3是金属波导，4是微波模式转换天线，5是短路活塞，6是密封石英玻璃，采用真空谐振腔抽气管路分为1个大流量第一抽气主管路9，附加1个或2个小流量第二抽气副管路8，第二抽气副管路8和第一抽气主管路9与机械泵相连，在图1中，标记81是气动角阀，82是压电流量控制比例阀门，型号如horiba PV2000，91是主管路气动角阀，12是微波激发的等离子体，主管路9管径粗大，副管路8管径细小。

如示图2所示，第二抽气副管路8中副管路84的管路细节图，R1，R2，R3，分别为副管路的通气内径，R1大于R2，R2大于R3，L1，L2，L3分别为各自的长度，由各自的L和R的尺寸可以调整副管路的抽气流量，同时可以调整比例阀门82的开度大小。标记13为高压真空计，测量范围1torr到1000torr，14低压真空计0.1mtorr-1torr。11为金刚石沉积基片台。

本实施例的工作原理如下：

先开第二抽气副管路8抽气到13kpa-20kpa，再第二抽气副管路8和第一抽气主管路9全开一起抽到本底真空度1pa或0.1pa以下，关掉第一抽气主管路9，第二抽气副管路8继续开着，通入工艺气体，打开微波，激发等离子体在基片台上方，通过读取实时高压真空计13和低压真空计14的数据，以及和比例阀门82的压力对比控制阀门实现高精度的腔内压力控制，实现金刚石的稳定晶体生长的工艺控制；

在本实施例中，真空谐振腔抽气管路有1个第一抽气主管路，流量大；真空谐振腔抽气管路有1个或2个第二抽气副管路，流量小；第一抽气主管路和第二抽气副管路共用一个机械泵或有各自的机械泵；第一抽气主管路的内径可以15-30mm；副管路的最小内径R3可以为1-3mm；副管路的中间内径R2可以为3-6mm；副管路的最大内径R1可以为6-12mm。

在本实施例中，抽气流程，先开第二抽气副管路8抽气到13kpa-20kpa，再第二抽气副管路8和第一抽气主管路9全开一起抽到本底真空度1pa或0.1pa以下，关掉第一抽气主管路9，第二抽气副管路8继续开着，通过控制比例阀门82的阀门开度实现目标压力控制。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理，仅是本实用新型的优选实施方式。本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，包括与密封真空谐振腔排气端连接的第一抽气主管路和若干个第二抽气副管路，所述第一抽气主管路和若干个第二抽气副管路的另一端与动力泵连接。

2.如权利要求1所述的一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，包括一个第二抽气副管路，所述第二抽气副管路与第一抽气主管路共用一个进气端，所述进气端与密封真空谐振腔排气端连接。

3.如权利要求1所述的一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，所述第一抽气主管路的管道直径大于所述第二抽气副管路的管道直径。

4.如权利要求3所述的一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，所述第二抽气副管路包括依次连接的管道R1、管道R2、管道R3。

5.如权利要求3所述的一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，所述第二抽气副管路包括分别以管道R3对称设置的两个管道R1和两个管道R2，管道R3位于管道R2的外侧，一侧的管道R3与密封真空谐振腔排气端连接，另一侧的管道R3与动力泵连接。

6.如权利要求5所述的一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，所述管道R3、管道R2、管道R1的半径依次减小。

7.如权利要求6所述的一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，所述第二抽气副管路与第一抽气主管路连接的一侧设置有一副管路气动角阀，所述第一抽气主管路位于动力泵的一侧设置有一主管路气动角阀。

8.如权利要求7所述的一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，所述第二抽气副管路上设置有一比例阀门。

9.如权利要求1所述的一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，所述动力泵包括第一动力泵和第二动力泵，所述第一抽气主管路的另一端与第一动力泵连接，所述第二抽气副管路的另一端与第二动力泵连接。

10.如权利要求8所述的一种MPCVD设备的抽气管路，其特征在于，所述第一抽气主管路的内径为15-30mm；管道R3的内径为1-3mm；管道R2的内径为3-6mm；管道R1的内径为6-12mm。