概述

宇正YZ-2030大功率水冷夾套不鏽鋼腔體式微波等離子體化學氣相沉積裝置由合肥宇正等離子體技術有限公司研發生產。該裝置早在2000年就通過省科技廳鑑定並在多所大學與科研院所等單位投入使用，效果良好。曆經多年發展，該裝置技術先進，性能穩定，使用方便可靠。

宇正YZ-2030大功率水冷夾套不鏽鋼腔體式微波等離子體化學氣相沉積裝置由微波系統、水冷諧振腔反應室、氣路系統、真空系統、循環水冷卻系統和電子控制系統組成。裝置的主要工作原理是由微波源產生頻率為2450MHz的微波，沿波導管傳輸，最後在水冷諧振腔反應室內激勵氣體形成軸對稱的等離子體球，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。基片溫度以微波等離子體的自加熱方式達到。

對於CH4-H2氣體系統而言，在高能量高密度等離子體和合適的工藝條件下，氣體發生離解而產生大量含碳基團和原子氫。含碳基團在基片表面進行結構重組，由於原子氫對SP2鍵的刻蝕作用遠比對SP3鍵強烈，這樣重組后的碳－碳間具有金剛石結構的SP3鍵得以保留，開始金剛石晶粒的優先成核、生長階段，逐漸在基片表面上得到完整的金剛石薄膜。該裝置產生和維持微波等離子體球均為無電極放電，避免了電極的放電污染，可以獲得純淨的金剛石膜，能量轉換效率也較高，運行氣壓範圍寬，可產生大範圍高密度等離子體。該裝置可用於各種薄膜的沉積、等離子體清洗、微波燒結、金屬表面強化和高聚物表面改性等方面，特別適合制備大麵積均勻無雜質污染的高質量金剛石膜（白色透明），廣氾應用於機械、光學、電子、航空航天、國防軍事等領域。

技術指標
與產品性能

• 微波功率源採用先進的單片機控制，精度高，穩定性好。微波源採用連鎖控制方式和可靠的保護系統，能有效防止誤操作，保証了微波源正常安全地工作。該微波源工作頻率為2450MHz(正負15MHz)，輸出功率為500～5000W連續可調，反射功率為輸出功率的0～50％連續可調(要求三相電源不平衡最大電壓差不超過3％)。電源電壓在265～410V變化且輸出功率為5KW時，輸出功率變化小於2％。功率顯示採用兩套6位數字分別顯示輸出功率和反射功率。
• 微波傳輸系統帶三端環形器、電動三銷釘調配器、大功率負載，可保証等離子體終端負載的駐波係數(VSWR)在1.5-20大幅變化時仍能調配和穩定工作。大功率負載上有反射檢波器，以檢測反射功率的大小。
• 微波傳輸與模式轉換系統由環形器、水負載、定向耦合器、三螺釘阻抗調配器、微波模式轉換器（包括耦合天線）及BJ26銅波導。
• 氣路系統由三路氣體自動質量流量控制器組成，流量範圍0-1000sccm，0-50sccm，0-30sccm。響應時間10sec，準確度正負2%，工作壓差範圍0.05－0.3MPa。氣體直接由反應室頂部通過均流環進入沉積室，氣體流量大小由質量流量控制器進行控制和測量及顯示。
• 真空測量儀表採用電離規管復合真空計、熱偶真空計和壓敏真空計，可精確測量本底真空和工作氣體壓強。
• 真空泵及閥門採用渦輪分子泵(極限真空為1x10^-5Pa)和旋片式機械真空泵(極限真空為6x10^-2Pa)，裝置可調節高真空隔膜閥和並聯高真空微調閥控制沉積氣壓。
• 沉積室由全金屬密封微波石英窗（直徑100mm）水冷不鏽鋼腔室（直徑140mm）和水冷基片台（可自由昇降和旋轉）組成。該沉積室採用反應氣體均流措施，石英窗口內加有氣體均流環，使反應室內基片加熱以微波等離子體自加熱方式實現。
• 裝置常規採用380V三相電源。
• 自帶冷卻水循環系統形成冷卻水。 制冷系統可保証冷卻水溫度在30度以下, 無水源要求。水冷裝置除對微波系統和分子泵進行冷卻外，還對等離子體反應沉積室和基片台進行冷卻，保証裝置能在高功率下長期穩定運行。

先進性

• 在微波耦合技術和模式轉換技術方面成功實現了微波與等離子體的軸對稱耦合，提高了微波功率的輸入水平，改善反應沉積室對微波傳輸線的阻抗匹配，形成了軸對稱球狀大麵積的等離子體球。
• 採用有效的氣體均流措施，在微波石英窗下的不鏽鋼反應腔內加有氣體均流環，使進入反應室內氣相化合物的氣流分布比較均勻且分解充分，有利於形成高質量大麵積均勻薄膜特別是金剛石薄膜。基片台可水冷且電動控制昇降，還能手動旋轉。
• 微波輸入石英窗口是全金屬封閉。裝置配備循環水冷卻系統，可對微波系統（磁控管、水負載、模式轉換器）、等離子體反應腔、微波輸入窗口和基片台進行冷卻，保証裝置能長時間在高微波功率下穩定運行，增加了裝置使用壽命和功能。
• 微波扼流快捷裝卸門可保証基體和產品的快捷裝卸，並能有效防止微波洩露。
• 電動昇降的微波扼流式水冷基片台可使等離子體球覆蓋表面並能調控基片溫度。
• 反應腔室設置多個法蘭窗口，便於直接觀察等離子體反應過程。根據用戶需求可另外加入光學測溫和等離子體原位診斷以及基片偏壓和熱電偶測溫。
• 反應室除了快捷裝卸門的密封外，其他均採用金屬密封，提高了反應室的功率容量，大大提高了反應室的本底真空。在整體水冷的條件下可大大減少等離子體中的雜質污染，為高純度產品制備提供保証。
• 整個裝置採用先進的PLC（可編程邏輯控制器）控制，通過控制面板設置運行參數后，裝置運行控制全部由PLC完成，控制精確穩定性強，使用簡單方便。該裝置配有標準的RS-232串行接口，方便與計算機連接並提供計算機控制軟件，亦可由計算機控制裝置運行。該裝置配備完善的保護系統，對電源、冷卻水、內部打火等異常情況能自動保護，磁控管各參數自動檢測和連鎖保護，確保工作安全可靠。提供外接連鎖保護接口，含220V/1A交流控制輸出和門開關保護接口。當水電氣出現故障裝置會自動報警並切斷電源，可實現長時間無人值守自動運行。