[发明专利]用于敷设碳层的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于通过化学气相沉积法将碳层、尤其金刚石层敷设在基材(2、2a)上的设备(1)和方法，所述设备带有沉积室(3)，工艺气体、尤其分子氢和/或由分子氢和含碳气体、例如甲烷组成的混合物能够被供应到所述沉积室中，其中，设有呈中空体形式的气体导入和气体活化元件(7)，所述气体导入和气体活化元件具有工艺气体的流动通道(7b)、围绕所述流动通道(7b)的壁件(7a)和从流动通道(7b)通入沉积室(3)的排放口(16)，并且设有用于加热气体导入和气体活化元件(7)的壁件(7a)的加热设备(8)。

技术领域

本发明涉及一种用于通过化学气相沉积法将碳层、尤其金刚石层敷设在基材上的设备，所述设备带有沉积室，工艺气体、尤其分子氢和/或由分子氢和含碳气体、例如甲烷组成的混合物能够被供应到所述沉积室中。

此外，本发明还涉及一种用于通过化学气相沉积法将碳层、尤其金刚石层敷设在基材上的方法，其中，工艺气体、即氢通过气体导入和气体活化元件被引入到沉积室中。

背景技术

由现有技术DE689O9491T2已知一种用于通过化学气相沉积敷设金刚石层的设备，所述设备具有筒状的反应室，所述反应室在相对置的端部上被板件封闭。四个钼棒穿过上部板件延伸进反应室的内部，其中，自由端部具有相对于下部板件的间距。围绕两个钼棒具有开放的石英管，所述石英管沿轴向布置在圆筒中。在上部板件中的进气口与管形成连接，而其他的进气口则与圆筒的不被所述管占据的体积形成连接。呈加热线圈(加热丝)形式的电阻加热器被布置在每两个钼棒之间，并且借助热激发使相应的工艺气体达到为金刚石沉积所需的温度。所述棒通过独立的控制装置与电源相连。驱动轴突伸穿过底部板，所述驱动轴与转盘相连。在转盘上布置了待涂覆的基材。通过转盘的旋转由此将基材交替地布置在两个进气口的其中一个的下方，并且由此一方面与含碳的气体接触，进而使金刚石层沉积，并且另一方面与不含碳的气体接触，进而将非金刚石状的碳沉积物去除。除微波辅助方法之外，还建立了所谓的“热丝”法。

文献JPH05890A描述了一种CVD(化学气相沉积)设备，所述设备为对氢气进行加热而使用可加热的、安置在腔室上的毛细管。所述毛细管在一个端部上是开放的，从而不会在加热时积攒压力。由此不形成碰撞激发。

由文献US5479874A已知另一种CVD设备，所述CVD设备利用预热器对工艺气体进行预热，随后利用加热金属丝使工艺气体达到最终起效的工作温度。而且在该现有技术中也未规定碰撞激发。

用于金刚石沉积的所述“热丝”法的弊端在于，激发比率在利用加热线圈对工艺气体热激发时确实低，并且不能对各个单独的气体种类的激发实施局部的、受控的影响。此外，金刚石在基材上的沉积大多仅能够在相对于加热丝数毫米至数厘米的距离处得以确保。鉴于较少的活性生长物质种类，生长速率相对较低。总体上所述方法不仅是费时且昂贵的，还是难以控制的。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，至少克服或至少缓解现有技术中的各个弊端。因此本发明所要达到的目的在于，提供一种设备和方法，利用所述设备和方法能够改进工艺气体、尤其氢气的激发比率，实现碳层在基材上的均匀沉积，并且优选实现尤其用于涂层面大且形状复杂的基材的涂敷工艺的更好控制。

所述技术问题通过以下技术方案解决。

根据本发明，设有呈空心体形式的气体导入和气体活化元件，该气体导入和气体活化元件具有用于工艺气体的流动通道、围绕所述流动通道的壁件和从流动通道通入沉积室中的排放口，并且设有用于加热气体导入和气体活化元件的壁件的加热设备。加热设备配置用于，通过碰撞激发和热激发对在气体导入和气体活化元件的流动通道中流动的工艺气体进行激发。