宇正YZ-2030大功率水冷夾套不銹鋼腔體式微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置由合肥宇正等離子體技術(shù)有限公司研發(fā)生產(chǎn)。該裝置早在2000年就通過(guò)省科技廳鑒定并在多所大學(xué)與科研院所等單位投入使用，效果良好。歷經(jīng)多年發(fā)展，該裝置技術(shù)先進(jìn)，性能穩(wěn)定，使用方便可靠。宇正YZ-2030大功率水冷夾套不銹鋼腔體式微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置由微波系統(tǒng)、水冷諧振腔反應(yīng)室、氣路系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成。裝置的主要工作原理是由微波源產(chǎn)生頻率為2450MHz的微波，沿波導(dǎo)管傳輸，最后在水冷諧振腔反應(yīng)室內(nèi)激勵(lì)氣體形成軸對(duì)稱(chēng)的等離子體球，等離子體球的直徑大小取決于真空沉積室中的氣體壓力和微波功率?；瑴囟纫晕⒉ǖ入x子體的自加熱方式達(dá)到。對(duì)于CH4-H2氣體系統(tǒng)而言，在高能量高密度等離子體和合適的工藝條件下，氣體發(fā)生離解而產(chǎn)生大量含碳基團(tuán)和原子氫。含碳基團(tuán)在基片表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組，由于原子氫對(duì)SP2鍵的刻蝕作用遠(yuǎn)比對(duì)SP3鍵強(qiáng)烈，這樣重組后的碳－碳間具有金剛石結(jié)構(gòu)的SP3鍵得以保留，開(kāi)始金剛石晶粒的優(yōu)先成核、生長(zhǎng)階段，逐漸在基片表面上得到完整的金剛石薄膜。該裝置產(chǎn)生和維持微波等離子體球均為無(wú)電極放電，避免了電極的放電污染，可以獲得純凈的金剛石膜，能量轉(zhuǎn)換效率也較高，運(yùn)行氣壓范圍寬，可產(chǎn)生大范圍高密度等離子體。該裝置可用于各種薄膜的沉積、等離子體清洗、微波燒結(jié)、金屬表面強(qiáng)化和高聚物表面改性等方面，特別適合制備大面積均勻無(wú)雜質(zhì)污染的高質(zhì)量金剛石膜（白色透明），廣泛應(yīng)用于機(jī)械、光學(xué)、電子、航空航天、國(guó)防軍事等領(lǐng)域。技術(shù)指標(biāo)：微波功率源采用先進(jìn)的單片機(jī)控制，精度高，穩(wěn)定性好。微波源采用連鎖控制方式和可靠的保護(hù)系統(tǒng)，能有效防止誤操作，保證了微波源正常安全地工作。該微波源工作頻率為2450MHz(正負(fù)15MHz)，輸出功率為500～5000W連續(xù)可調(diào)，反射功率為輸出功率的0～50％連續(xù)可調(diào)(要求三相電源不平衡最大電壓差不超過(guò)3％)。電源電壓在265～410V變化且輸出功率為5KW時(shí)，輸出功率變化小于2％。功率顯示采用兩套6位數(shù)字分別顯示輸出功率和反射功率。微波傳輸系統(tǒng)帶三端環(huán)形器、電動(dòng)三銷(xiāo)釘調(diào)配器、大功率負(fù)載，可保證等離子體終端負(fù)載的駐波系數(shù)(VSWR)在1.5-20大幅變化時(shí)仍能調(diào)配和穩(wěn)定工作。大功率負(fù)載上有反射檢波器，以檢測(cè)反射功率的大小。微波傳輸與模式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由環(huán)形器、水負(fù)載、定向耦合器、三螺釘阻抗調(diào)配器、微波模式轉(zhuǎn)換器（包括耦合天線）及BJ26銅波導(dǎo)。氣路系統(tǒng)由三路氣體自動(dòng)質(zhì)量流量控制器組成，流量范圍0-1000sccm，0-50sccm，0-30sccm。響應(yīng)時(shí)間10sec，準(zhǔn)確度正負(fù)2%，工作壓差范圍0.05－0.3MPa。氣體直接由反應(yīng)室頂部通過(guò)均流環(huán)進(jìn)入沉積室，氣體流量大小由質(zhì)量流量控制器進(jìn)行控制和測(cè)量及顯示。真空測(cè)量?jī)x表采用電離規(guī)管復(fù)合真空計(jì)、熱偶真空計(jì)和壓敏真空計(jì)，可精確測(cè)量本底真空和工作氣體壓強(qiáng)。真空泵及閥門(mén)采用渦輪分子泵(極限真空為1x10^-5Pa)和旋片式機(jī)械真空泵(極限真空為6x10^-2Pa)，裝置可調(diào)節(jié)高真空隔膜閥和并聯(lián)高真空微調(diào)閥控制沉積氣壓。沉積室由全金屬密封微波石英窗（直徑100mm）水冷不銹鋼腔室（直徑140mm）和水冷基片臺(tái)（可自由升降和旋轉(zhuǎn)）組成。該沉積室采用反應(yīng)氣體均流措施，石英窗口內(nèi)加有氣體均流環(huán)，使反應(yīng)室內(nèi)基片加熱以微波等離子體自加熱方式實(shí)現(xiàn)。裝置常規(guī)采用380V三相電源。自帶冷卻水循環(huán)系統(tǒng)形成冷卻水。制冷系統(tǒng)可保證冷卻水溫度在30度以下,無(wú)水源要求。水冷裝置除對(duì)微波系統(tǒng)和分子泵進(jìn)行冷卻外，還對(duì)等離子體反應(yīng)沉積室和基片臺(tái)進(jìn)行冷卻，保證裝置能在高功率下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。先進(jìn)性在微波耦合技術(shù)和模式轉(zhuǎn)換技術(shù)方面成功實(shí)現(xiàn)了微波與等離子體的軸對(duì)稱(chēng)耦合，提高了微波功率的輸入水平，改善反應(yīng)沉積室對(duì)微波傳輸線的阻抗匹配，形成了軸對(duì)稱(chēng)球狀大面積的等離子體球。采用有效的氣體均流措施，在微波石英窗下的不銹鋼反應(yīng)腔內(nèi)加有氣體均流環(huán)，使進(jìn)入反應(yīng)室內(nèi)氣相化合物的氣流分布比較均勻且分解充分，有利于形成高質(zhì)量大面積均勻薄膜特別是金剛石薄膜?；_(tái)可水冷且電動(dòng)控制升降，還能手動(dòng)旋轉(zhuǎn)。微波輸入石英窗口是全金屬封閉。裝置配備循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，可對(duì)微波系統(tǒng)（磁控管、水負(fù)載、模式轉(zhuǎn)換器）、等離子體反應(yīng)腔、微波輸入窗口和基片臺(tái)進(jìn)行冷卻，保證裝置能長(zhǎng)時(shí)間在高微波功率下穩(wěn)定運(yùn)行，增加了裝置使用壽命和功能。微波扼流快捷裝卸門(mén)可保證基體和產(chǎn)品的快捷裝卸，并能有效防止微波泄露。電動(dòng)升降的微波扼流式水冷基片臺(tái)可使等離子體球覆蓋表面并能調(diào)控基片溫度。反應(yīng)腔室設(shè)置多個(gè)法蘭窗口，便于直接觀察等離子體反應(yīng)過(guò)程。根據(jù)用戶(hù)需求可另外加入光學(xué)測(cè)溫和等離子體原位診斷以及基片偏壓和熱電偶測(cè)溫。反應(yīng)室除了快捷裝卸門(mén)的密封外，其他均采用金屬密封，提高了反應(yīng)室的功率容量，大大提高了反應(yīng)室的本底真空。在整體水冷的條件下可大大減少等離子體中的雜質(zhì)污染，為高純度產(chǎn)品制備提供保證。整個(gè)裝置采用先進(jìn)的PLC（可編程邏輯控制器）控制，通過(guò)控制面板設(shè)置運(yùn)行參數(shù)后，裝置運(yùn)行控制全部由PLC完成，控制精確穩(wěn)定性強(qiáng)，使用簡(jiǎn)單方便。該裝置配有標(biāo)準(zhǔn)的RS-232串行接口，方便與計(jì)算機(jī)連接并提供計(jì)算機(jī)控制軟件，亦可由計(jì)算機(jī)控制裝置運(yùn)行。該裝置配備完善的保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)電源、冷卻水、內(nèi)部打火等異常情況能自動(dòng)保護(hù)，磁控管各參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)和連鎖保護(hù)，確保工作安全可靠。提供外接連鎖保護(hù)接口，含220V/1A交流控制輸出和門(mén)開(kāi)關(guān)保護(hù)接口。當(dāng)水電氣出現(xiàn)故障裝置會(huì)自動(dòng)報(bào)警并切斷電源，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行。