6KW 微波等离子设备

设备 组成和主要特点：

1.微波电源

系统采用 6kW/2450MHz 开关式微波电源。其微波功率在 0.5 至 6kW 之间连续可调；稳定性优于 ± 1%；纹波度优于 2%，控制性能好；PLC 控制方便；采用先进的磁控灯丝降压跟踪技术和高精度磁场反馈调节稳定技术；采用完善的线路安全锁定控制系统，工作寿命长，电气性能优越，安全可靠，操作简单方便。.

2.波导传输装置

该系统采用了一套出色的微波传输系统，由高性能微波循环器、三针混频器、带反射波采样的水负载和连接的波导段波导组成。它能很好地隔离磁控管的反射波，确保其稳定运行。当等离子负载发生变化时，它还能方便地调整最佳匹配，实现微波功率的最佳传输。通过对反射波采样，以数字方式显示反射功率和实时工作状态。.

3.模式转换和向下注入微波耦合腔

这是相对成熟的新一代微波等离子体耦合腔体，由工作在 TM 模式的圆柱形腔体、带可调同轴耦合探头的栅极按钮同轴波导耦合器和平板石英窗组成。通过调节波导短路活塞和同轴耦合探头，可在较宽的工作范围内将微波功率高效耦合到等离子体放电腔，产生高密度、高电离度、大面积均匀稳定的微波放电。它采用双层水冷腔壁，确保运行稳定。.

4.多端口等离子放电腔

该系统采用不锈钢焊接双层水冷结构的大容积排放室，上端与微波反应室相连，是圆柱形腔体的延续部分。它还具有以下功能端口：

1) 腔体前方设置了旋转门式进料和出料窗口，可方便地对不小于 50 毫米的基底样品进行出料，并配有网状微波屏蔽窗，可在运行过程中清晰地观察腔体内的出料操作。红外测温用于测量 300-1400 ℃ 的基片温度。

2) 采用专门设计的充气法兰，提供主混合管道和充气管道，以及靠近基底的充气环，作为辅助充气管道，形成双层供气系统。.

上述设计使得该端口的水冷放电室容积大、功能齐全，特别适合小型等离子体加工的需要。.

5.样品架调整

该装置可分别对腔板和样品基片台进行电气连续调节，以达到等离子体放电区的最佳状态，操作简单、可靠、易于控制。它能满足各种等离子加工工艺的要求。.

6.真空采集和测量

该系统采用抽速为 8L/s 的真空泵作为抽气系统，极限真空优于 6×10-1Pa。系统配备了从大气到 10-1Pa 的中低压测量仪表和从 100Pa 到 100kPa 的耐压真空计。测量仪器放置在机柜中，便于控制和读取。.

静密封采用硅橡胶和金属密封；动密封采用金属波纹管结构。工作压力控制采用高精度阀门和控制器，气压控制稳定，调节方便。.

7.多通道气体质量流量控制（MFC）

为保证 MPCVD 的工艺要求，系统采用了由 H2（1SLM）、CH4（100SCCM）、O2（50SCCM）和 N2（50SCCM）组成的四路气体质量流量控制系统（MFC）。系统采用可靠的 1/4 ‘VCR 接口，内置在设备柜中，短小精悍，易于控制和调节。.

8.控制系统和机柜

系统采用紧凑简洁的主体结构和独立的控制单元。整套设备采用 PLC 和触摸屏多参数控制，外形美观，操作简便可靠。主控柜设有过流、过热、断水自动保护以及电源和故障指示，微波泄漏优于国家标准。.

设备的总体技术参数

1) 微波源和系统

工作频率：2450 ± 50MHz

输出功率： 0.5~6kW 连续可调

功率稳定性：优于 ± 1%（在额定功率水平下）

波纹度：优于 ± 2%

控制方式：PLC 控制，触摸屏操作

输出波导接口：BJ-26, 22 带 FD-26, 22 标准法兰

输入电源：380 伏交流/50 赫兹，三相四线制，独立接地线，8 千瓦

冷却水流量：6 升/分钟

系统驻波系数：驻波系数 ≤ 1.5

微波泄漏：≤ 2mW/cm2（优于国家标准 GB10436-89）。

2) 微波真空放电腔

尺寸和工作模式：Φ 200 x 300 (H) TM 模式

3) 真空采集：8L/s 真空泵

极限真空度优于 6×10-1Pa

4) 气体质量流量： 4 路 MFC（气体类型和范围可由用户决定） H2 (1SLM)、CH4 (100SCCM)、O2 (50SCCM)、N2 (50SCCM)

5) 采样台装置： 样品台直径 Φ 60 毫米，水冷结构；;

电动升降调节距离：0-80 毫米

6) 基质温度测量： 红外温度测量范围为 300~1400 ℃（单色）。

7) 总电源： 380VAC ± 5%/50Hz，三相四线，独立接地线，10kW

8) 冷却水总量： 15 升/分钟，清洁软水，进水温度 20 ℃± 5 ℃；;

9) 外部尺寸：~1.85（长）x 0.9（宽）x 1.85（高）米

10) 工作技术参数：

(1) 系统等离子体放电面积不小于直径 Φ 50mm；放电稳定无偏差；;

(2) 工作温度：600~1200 ℃（红外测温）；;

(3) 工作压力：1kPa~25kPa；;

(4) 在设定的输出功率、气体流量和压力条件下，实现长期（大于 24 小时）连续稳定运行。.

设备组成和配置

• 配置列表

• 备件清单

注：整套设备保修一年（磁控管由供应商保修）。

3、 设备验收标准：

1).极限压力：外部真空规测得的极限压力应小于 1.0 x 10-2Torr （在真空泵连续抽气 20 分钟内）；;

2).真空泄漏率：真空室的泄漏率应小于 100mtorr/h（保压 10 小时以上）。

3).微波辐射：微波辐射应小于 2 mW/cm2，由微波测量仪器测量（在 5.0 kW 下测试）。

4).漏水：确认水管没有漏水

5).安全联锁：确认每个联锁动作正确无误

6).系统测试：系统启动和运行功能测试

7).多晶金刚石生长：在 2 英寸硅晶片上进行了超过 24 小时的多晶金刚石生长测试，样品表面的金刚石分布均匀，没有氮空位相关的杂质峰。生长的硅晶片由制造商提供。.

8).该设备可连续运行 72 小时，以每小时 2 微米的生长速度生产出金刚石单晶体或多晶体。.