[发明专利]一种MPCVD设备基板台冷却系统

说明书

本发明公开了一种MPCVD设备基板台冷却系统，包括基板、冷却水进管、冷却水出管，基板内设置若干个竖直布置的冷流孔，冷流孔在水平方向上均匀分布，冷流孔内设置将其隔为弯折流道的隔板，弯折位置位于冷流孔的顶端，冷却水进管插入基板内并连接所有的冷流孔一侧流道，冷流孔的另一侧流道均连接至冷却水出管上。往基板内通入适宜流量的冷却水，用于冷却MPCVD生产过程中的基片上的高温区域，防止局部过热引起金刚石膜沉积不均匀，由离子态沉积为金刚石相的过程如果不同位置温差不同，则金刚石结构内应力分布也不均匀，导致金刚石膜的成品质量下降。基板上有多个均布的冷流孔，在全区域上进行温度控制。

技术领域

本发明涉及微波等离子加工技术领域，具体为一种MPCVD设备基板台冷却系统。

背景技术

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)是一种半导体领域使用广泛的技术，还被广泛用于制造精密的金刚石膜。

金刚石膜生产过程中，需要确保金刚石膜的温度均匀，否则影响成膜质量与物化性质，而常规的通过基板自身来将金刚石膜的高温导出，是一种很低效的降温冷却方式。

现有技术中，还有使用温度传感器来检测多个测点的温度然后调配冷却结构的，这样的冷却方式还是存在一定的问题：以温度传感器测点的形式来检测一个个基板位置的温度然后调整冷却结构，温度的获得并不迅速且已经受到基板相邻位置的传热而未充分反应该位置金刚石膜的局部温度，温度传感器测温慢，反馈速度跟不上等离子体的变化速度，冷却结构的调整更加滞后，成膜质量还是受到影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MPCVD设备基板台冷却系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种MPCVD设备基板台冷却系统，包括基板、冷却水进管、冷却水出管，基板内设置若干个竖直布置的冷流孔，冷流孔在水平方向上均匀分布，冷流孔内设置将其隔为弯折流道的隔板，弯折位置位于冷流孔的顶端，冷却水进管插入基板内并连接所有的冷流孔一侧流道，冷流孔的另一侧流道均连接至冷却水出管上。往基板内通入适宜流量的冷却水，用于冷却MPCVD生产过程中的基片上的高温区域，防止局部过热引起金刚石膜沉积不均匀，由离子态沉积为金刚石相的过程如果不同位置温差不同，则金刚石结构内应力分布也不均匀，导致金刚石膜的成品质量下降。基板上有多个均布的冷流孔，在全区域上进行温度控制。

进一步的，基板内设置流阻孔，流阻孔设置在冷流孔侧壁上，流阻孔根据该冷流孔顶端的温度控制该冷流孔内的冷却水流量。流阻孔内设置相应结构来改变冷流孔流道的开度，改变的依据是这一冷流孔顶端的温度，流阻孔内有一伸缩块，其可以伸出或收回来改变流道面积，从而控制该冷流道内的冷却水流量。

进一步的，基板台冷却系统还包括感应线和磁体，感应线横置在冷流孔的顶端，磁体滑动安装在流阻孔内，感应线根据该冷流孔上方等离子体感生出的电流来控制磁体伸出流阻孔的长度。基片上方是等离子云，其内部也分高温区域与低温区域，每个冷流孔上方是金刚石沉积成膜位置，如果该处的等离子云局部温度高，则相应的，成膜的金刚石也温度高，反之亦然，等离子云内是一个个在德拜尺度内自由运动的电荷，温度的高低与粒子的运动速度相关，根据热力学知识，粒子运动速度大，则温度高，而等离子云内高速运动的粒子由于是电荷，运动会具有一个个的微小位置的等效电流，等效电流产生一个个的感生磁场，感生磁场被感应线捕获而在感应线内又形成感应电流，理论上，等离子体内带电粒子的运动在一定时间周期以上均匀的，即，整体的等效电流为零，但是，感应线两端接入信号处理电路或者通过一定的手段可以提取出一部分的电流标量，所以，以相同的取样手段在感应线上获得的信号电流可以用于代表该感应线上方等离子体的局部温度量，然后使用该信号去驱动磁体的伸出与收回，改变该冷流孔的流道面积，改变冷却水流量，达到控温目的。感应电流的方式来获取温度信息，信号的获取非常及时，而且，是直接获取即将成膜的等离子体的温度，用作信号控制冷却水流量，冷却水流量调整完毕的时刻与金刚石成膜时刻对应上，为该处的金刚石膜提供及时的冷却。