CN220265841U - 一种适用于金刚石生长的基片台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及适用于金刚石生长的基片台，包括：水冷基座、基片托、限位环、限高环和定位升降连接件，基片托设置在水冷基座上；限位环设置于水冷基座上，且环绕着基片托；限高环同轴布置在限位环的上方，限位环与限高环通过多个定位升降连接件相连；限高环比基片托上所放置的基片的生长面高。控制限高环的上表面与基片生长面的距离，减小金刚石在生长的过程中，边缘区域的生长状态与其他区域生长状态的差异，促进金刚石厚单晶和多晶金刚石厚膜的生长，提高金刚石批量生长及大面积沉积的生产进度。
Description
技术领域
本实用新型涉及金刚石生长领域，具体涉及一种适用于金刚石生长的基片台。
背景技术
金刚石优良的物理化学性能使其受到众多领域的关注，在众多生长金刚石的技术方法当中，微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition，MPCVD)技术被认为是生长高质量金刚石的首选方法。
在金刚石生长的过程中，基片材料在微波等离子体中存在边缘效应，因而基片材料边缘的生长状态会明显有别于基片材料的其他区域，对于单晶金刚石基片，单晶金刚石的边缘会因边缘效应产生多晶环，从而破坏单晶金刚石的晶体结构，提高单晶材料的表面温度；对于多晶金刚石基片，多晶金刚石膜的边缘会因边缘效应而产生金刚石大颗粒，增加金刚石膜的应力。
这些现象都会阻碍金刚石厚单晶和多晶金刚石厚膜的生长，影响金刚石批量生长及大面积沉积的生产进度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于金刚石生长的基片台，以克服上述现有技术中的不足。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种适用于金刚石生长的基片台，包括：水冷基座、基片托、限位环、限高环和定位升降连接件，基片托设置在水冷基座上；限位环设置于水冷基座上，且环绕着基片托；限高环同轴布置在限位环的上方，限位环与限高环通过多个定位升降连接件相连；限高环比基片托上所放置的基片的生长面高。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，限高环比基片托上所放置的基片的生长面高至少0.1mm。
进一步，限高环的内径大于等于用于金刚石生长的区域的外径。
进一步，限位环的内径比基片托的外径大至少0.05mm。
进一步，定位升降连接件的上端面高于等于限高环的上表面。
进一步，定位升降连接件以螺纹或焊接的方式与限高环和限位环连接；定位升降连接件以螺纹、气动或电动的方式调节限高环相对于限位环的高度。
进一步，水冷基座的材料为紫铜或无氧铜；基片托、限位环和限高环的材料为钼或钨，定位升降连接件的材料为钼、钨或不锈钢。
本实用新型的有益效果为：
随着金刚石材料生长厚度的增加，通过调整定位升降连接件，控制限高环的上表面与基片生长面的距离，减小金刚石在生长的过程中，边缘区域的生长状态与其他区域生长状态的差异，促进金刚石厚单晶和多晶金刚石厚膜的生长，提高金刚石批量生长及大面积沉积的生产进度；
水冷基座为基片台提供散热，基片托为金刚石材料提供主要的生长区域，限位环处于基片托的外围，以限制固定基片托在水冷基座的相对位置，限高环优先接触等离子体，从而有效降低等离子体施加在金刚石基片上的边缘效应，进而削弱金刚石生长过程中边缘区域与中央区域的差异；
通过调节定位升降连接件，控制限高环与限位环的相对位置高度，延长了金刚石基片单次生长的厚度；
基片台结构简单，适用于单片或多片金刚石材料的生产，并可重复使用。
附图说明
图1为本实用新型中所述适用于金刚石生长的基片台的主视图；
图2为本实用新型中所述适用于金刚石生长的基片台的俯视图；
图3为本实用新型中所述适用于金刚石生长的基片台内部分结构尺寸示意图。
图中，1、水冷基座；2、基片托；3、限位环；4、限高环；5、定位升降连接杆；6、基片。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
如图1、图2所示，一种适用于金刚石生长的基片台，包括：
水冷基座1、基片托2、限位环3、限高环4和定位升降连接件5；
基片托2设置在水冷基座1上；
限位环3设置于水冷基座1上，且限位环3环绕着基片托2，通常情况下，限位环3与基片托2同轴布置；
限高环4同轴布置在限位环3的上方，通常情况下，限高环4的外径大于等于限位环3的外径；
限位环3与限高环4通过多个定位升降连接件5相连，即通过定位升降连接件5可以在轴向调节限高环4与限位环3之间的间距；
限高环4比基片托2上所放置的基片的生长面高，此外，基片托2上的基片处在限高环4内径所围成的区域内。
实施例2
如图1所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，其具体内容如下：
限高环4比基片托2上所放置的基片的生长面高至少0.1mm，限高环4的内径大于等于用于金刚石生长的区域的外径；
通过采用上述技术方案，等离子体会优先与限高环4接触，削弱等离子体施加在金刚石基片边缘区域的电场强度，减小金刚石基片在等离子体中的边缘效应；在限高环4内径所形成的区域内生长的金刚石基片，均可受到较弱的边缘效应，在该区域内可进行一片或者多片的金刚石基片的生长。
实施例3
如图1所示，本实施例为在实施例1～2任一实施例的基础上所进行的进一步优化，其具体内容如下：
限位环3的内径比基片托2的外径大至少0.05mm，基片托2为直径为d1的圆柱形结构，可以有效的限定基片托2在水冷基座1上的位置，同时尽可能减小微波电场在配合间隙处所产生的强电场。
实施例4
如图1所示，本实施例为在实施例1～3任一实施例的基础上所进行的进一步优化，其具体内容如下：
定位升降连接件5的上端面高于等于限高环4的上表面。
通过采用上述技术方案，定位升降连接件5不存在于等离子内部，从而避免尖端产生的额外强电场。
实施例5
如图3所示，本实施例为在实施例1～4任一实施例的基础上所进行的进一步优化，其具体内容如下：
定位升降连接件5以螺纹或焊接的方式与限高环4和限位环3连接；
更进一步的：
限位环3为内直径为d2，外直径为d3的圆柱环结构，此外，在距离限位环3中心轴dx的区域内均匀分布有多个直径为d孔隙；
限高环4为内直径为d4，外直径为d5的圆柱环结构，此外，在距离限高环4中心轴dx的区域内均匀分布有多个直径为d孔隙；
定位升降连接杆5的两端分别置于限高环4与限位环3中的孔隙中，并通过螺纹或者焊接的方式固定；
定位升降连接件5以螺纹、气动或电动的方式调节限高环4相对于限位环3的高度，利用螺纹的旋转或气动或电动中推杆的上下移动，实现限高环4升降调节。
通过采用上述技术方案，定位升降连接件5可通过螺纹、气动或电动的方式精确控制限高环4相对于限位环3在轴线上的位置。
实施例6
本实施例为在实施例1～5任一实施例的基础上所进行的进一步优化，其具体内容如下：
水冷基座1的材料为热导率较高且在等离子体轰击下没有挥发物质产生紫铜或无氧铜，更进一步的：水冷基座1为紫铜材料的圆柱形结构；
基片托2的材料为耐高温的钼或钨；
限位环3的材料为耐高温的钼或钨；
限高环4的材料为耐高温的钼或钨；
定位升降连接件5的材料为耐高温且具有较高机械力学强度的钼、钨或不锈钢；
通过采用上述技术方案，基片台可获得良好的散热效果，且基片台在高温下也不会产生污染等离子体环境的杂质物质，同时保证了定位升降连接件5的力传递。
使用方法如下：
S1、将用于生长金刚石的基片6放置于基片托2的上表面，通过定位升降连接件5调节限高环4的上表面高于基片6的生长面，通常情况下，限高环4比基片托2上所放置的基片6的生长面高至少0.1mm；
S2、将放置有基片6的基片台放置于MPCVD设备中，进行金刚石的生长；
S3、当基片6上金刚石的生长面与限高环4的上表面平齐时，通过定位升降连接件5调整限高环4与限位环3的相对距离，以使金刚石的生长面低于限高环4的上表面，通常情况下，金刚石的生长面低于限高环的上表面至少0.1mm；
S4、重复S3多次，待金刚石生长达到对应厚度，将基片台从MPCVD设备中取出，并从基片托2上取下生长的金刚石；
S5、清洗基片托2、限位环3、限高环4及定位升降连接件5，以备下次使用。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种适用于金刚石生长的基片台，其特征在于，包括：水冷基座(1)、基片托(2)、限位环(3)、限高环(4)和定位升降连接件(5)，所述基片托(2)设置在所述水冷基座(1)上；所述限位环(3)设置于所述水冷基座(1)上，且环绕着基片托(2)；所述限高环(4)同轴布置在所述限位环(3)的上方，所述限位环(3)与所述限高环(4)通过多个定位升降连接件(5)相连；所述限高环(4)比基片托(2)上所放置的基片的生长面高。
2.根据权利要求1所述的一种适用于金刚石生长的基片台，其特征在于：所述限高环(4)比基片托(2)上所放置的基片的生长面高至少0.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种适用于金刚石生长的基片台，其特征在于：所述限高环(4)的内径大于等于用于金刚石生长的区域的外径。
4.根据权利要求1所述的一种适用于金刚石生长的基片台，其特征在于：所述限位环(3)的内径比所述基片托(2)的外径大至少0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于金刚石生长的基片台，其特征在于：所述定位升降连接件(5)的上端面高于等于所述限高环(4)的上表面。
6.根据权利要求1所述的一种适用于金刚石生长的基片台，其特征在于：所述定位升降连接件(5)以螺纹或焊接的方式与限高环(4)和限位环(3)连接；所述定位升降连接件(5)以螺纹、气动或电动的方式调节限高环(4)相对于限位环(3)的高度。
7.根据权利要求1所述的一种适用于金刚石生长的基片台，其特征在于：所述水冷基座(1)的材料为紫铜或无氧铜；所述基片托(2)、限位环(3)和限高环(4)的材料为钼或钨，所述定位升降连接件(5)的材料为钼、钨或不锈钢。
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|---|---|---|---|---|
| CN115558902A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-01-03 | 武汉莱格晶钻科技有限公司 | 一种适用于金刚石生长的基片台及其使用方法 |
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2022
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