一种用于化学气相沉积金刚石的双腔体系统及设备的制作方法

1.本发明属于金刚石生长技术领域，具体涉及一种用于化学气相沉积金刚石的双腔体系统及包括该用于化学气相沉积金刚石的双腔体系统的设备。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本技术相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.在利用化学气相沉积方法进行金刚石生长的过程中，需要先将反应腔体抽真空，然后通入反应气体，在由微波产生的电磁场作用下，腔体内的电子相互碰撞并产生剧烈的振荡，促进了反应腔内其它的原子、基团及分子之间的相互碰撞，使得腔体中充满过饱和原子氢和含碳基团，这些基团不断地在籽晶表面发生吸附、脱附、迁移、扩散和沉积，形成金刚石。在实际生产过程中，当金刚石生长至一段时间后，由于内部质点的热振动及应力作用等，在金刚石内部或者表面会产生晶格缺陷，主要是点缺陷。为了生长出高品质的金刚石，此时就需要打开反应腔舱门，拿出金刚石并将金刚石的这些晶格缺陷去除，然后将去除晶格缺陷的金刚石放回反应腔中，反应腔抽真空后继续生长，为生长高品质的金刚石，需要重复多次上述的操作。而每一次操作均需要将反应腔舱门打开和关闭才可以完成，而每一次打开和关闭反应腔舱门均意味着反应腔中引入空气中的水汽等杂质气体，对于生长高品质的金刚石产生不利影响。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中多次打开和关闭反应腔舱门进行去除晶格缺陷操作时促使反应腔中引入空气中水汽等杂质气体的技术缺陷，为了实现高品质金刚石的生长，本发明提供了一种用于化学气相沉积金刚石的双腔体系统及设备。
5.为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种化学气相沉积金刚石的双腔体系统。包括：第一腔体、第二腔体、真空插板阀和物料运输机构，真空插板阀固定连接第二腔体的一端和第一腔体，物料运输机构连接第二腔体的另一端，其特征在于，物料运输机构可以在第一腔体和第二腔体中伸缩移动。
6.进一步地，物料运输机构包括夹持部件、磁力杆、磁力杆限位组件，磁力杆限位组件套设于磁力杆，夹持部件固定连接磁力杆的一端。
7.进一步地，磁力杆包括磁力杆内杆和磁力杆外杆，磁力杆限位组件包括磁力杆内杆限位环，磁力杆内杆限位环固定于第二腔体的远离第一腔体的一端。
8.进一步地，磁力杆内杆限位环内圈设有限位件，限位件设有螺孔以及与螺孔配合的限位螺栓，可通过转动限位螺栓调节限位件和磁力杆内杆限位环的相对位置。
9.进一步地，磁力杆限位组件还包括波纹管限位组件，波纹管限位组件一端与磁力杆外杆密封连接，另一端与第二腔体连接。
10.进一步地，波纹管限位组件包括固定件、波纹管、第一限位装置、第二限位装置、设置在固定件上用于调节第一限位装置和第二限位装置的第一限位调节装置和第二限位调
节装置，波纹管的一端与磁力杆外杆和/或第一限位装置固定连接，另一端与固定件和/或第二腔体固定连接，第二限位装置和固定件远离第二腔体的一端活动连接，第二限位装置和第一限位装置活动连接。
11.进一步地，固定件和第二限位装置设有互相垂直的凹槽，第二限位装置可在固定件凹槽中移动，第一限位装置可在第二限位装置凹槽内移动。
12.进一步地，磁力杆外杆上设有磁力杆限位环和磁力杆手柄，磁力杆限位环用于调节物料运输机构的移动范围，磁力杆手柄可在磁力杆外杆上移动，用于驱动磁力杆内杆伸缩移动。
13.进一步地，夹持部件设有限位凹陷，用于夹持物料，限位凹陷上设有定位凸起，与物料上的定位凹陷配合，用于将物料固定于夹持部件上。
14.本发明第二方面提供了一种包括如上用于化学气相沉积金刚石的双腔体系统的设备。
15.由以上技术方案可以看出本发明包括以下有益效果：
16.1、利用真空插板阀固定连接第二腔体的一端和第一腔体，物料运输机构连接第二腔体的另一端，物料运输机构可以在第一腔体和第二腔体中伸缩移动。克服了多次打开和关闭反应腔舱门进行去除晶格缺陷操作时促使反应腔中引入空气中水汽等杂质气体的技术缺陷，实现高品质金刚石的生长；
17.2、通过设置磁力杆内杆限位环及限位件，通过转动限位螺栓调节限位件和磁力杆内杆限位环的相对位置，使得磁力杆内杆和限位件紧密贴合，从而实现更加准确限定磁力杆内杆的位置，防止磁力杆内杆在伸缩移动过程中出现偏差；
18.3、通过设置波纹管限位组件，有效避免了磁力杆内杆限位环和磁力杆内杆及限位件出现卡位的情况，同时磁力杆、波纹管限位组件和第二腔体构成了相通的密封环境，解决了运动与密封性之间的矛盾。
附图说明
19.图1为本发明提供的用于化学气相沉积金刚石的双腔体系统的结构示意图；
20.图2为根据发明所提供的物料运输机构的结构示意图；
21.图3为根据发明所提供的物料运输机构的结构示意图；
22.图4为根据发明所提供磁力杆内杆限位环及限位件的结构示意图；
23.图5为根据发明所提供的波纹管限位组件的结构示意图；
24.图6为根据发明所提供的夹持部件的结构示意图。
25.其中，1为第一腔体，2为第二腔体，3为物料运输机构，31为夹持部件，311为限位凹陷，312为定位凸起，32为磁力杆，321位磁力杆外杆，322为磁力杆内杆，323为磁力杆限位环，324为磁力杆手柄，33为磁力杆限位组件，331为波纹管限位组件，3311为固定件，3312为波纹管，3313为第一限位装置，3314为第二限位装置，3315为第一限位调节装置，3316为第二限位调节装置，332为磁力杆内杆限位环，3321为限位件，3322为限位螺栓，3323为固定弧段，3324固定螺栓，4为真空插板阀。
具体实施方式
26.需要说明的是，在没有冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的相关技术特征可以相互组合。应该指出，以下详细的说明旨在对本技术提供进一步的说明，除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.下面详细描述本发明，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的或具有相同或类似功能的部件。除此之外，如果已有技术文献或其他现有技术的描述对于本发明所提供的技术方案是非必要的，在本发明中已经将其省去。本发明中描述的实施例为示例作用，仅仅用于解释本发明的技术方案，而不能作为对本发明的限制。
29.下面以具体实施例对本发明的技术方案以及如何解决上述技术问题进行详细的说明。
30.如图1所示，本发明涉及一种用于化学气相沉积金刚石的双腔体系统，包括第一腔体1，第二腔体2、真空插板阀4和物料运输机构3。第一腔体1为反应气体发生一系列化学反应并在籽晶表面沉积金刚石薄膜的反应腔体，第二腔体2用于取出或放置物料，为了保持第一腔体1和第二腔体2的密封性，还设置了固定连接在第二腔体2的一端和第一腔体1的真空插板阀4，为了实现第一腔体1和第二腔体2之间的的物料运输，还设置了物料运输机构3，其连接第二腔体2远离真空插板阀4的一端，并且可以在第一腔体1和第二腔体2中伸缩移动。
31.真空插板阀4是一种闸板与阀座始终紧密接触密封的阀门，其原理是闸板上开有一个通径大小的圆口，通过闸板启闭使得闸板上圆口跟通径做完全脱离和相吻合的动作。
32.当沉积金刚石一段时间后，金刚石中会出现晶格缺陷，这时需要将金刚石取出进行一系列去除杂质的操作。首先打开真空插板阀4，使得第一腔体1和第二腔体2处于连通的状态，然后物料运输机构3利用其伸缩移动功能夹持第一腔体1中的物料并将将其运输到第二腔体2内，接下来关闭真空插板阀4，对第二腔体2进行破真空操作，然后取出物料进行去除杂质操作，当以上操作完成后，把物料放回第二腔体2内的物料运输机构3上，将第二腔体2抽真空，打开真空插板阀4，将物料运输至第一腔体1中的基台上，最后物料运输机构3退回到第二腔体2内并关闭真空插板阀4，继续进行金刚石生长。如此几次，就可以生长出高质量的金刚石。
33.在一个实施例中，如图2所示，物料运输机构3包括夹持部件31、磁力杆32、磁力杆限位组件33。夹持部件31固定连接在磁力杆32的一端，用于夹持物料，方便物料的运输；磁力杆32用于在密封条件下，提供物料运输的动力，解决密封和运动的矛盾；为了限制磁力杆32移动的轨迹，防止磁力杆32在移动过程中出现卡位的情况，所以在磁力杆32上套设了磁力杆限位组件33。
34.在一个实施例中，如图3所示，磁力杆32包括磁力杆内杆322和磁力杆外杆321，磁力杆内杆322可以在磁力杆外杆321内部自由伸缩移动，磁力杆限位组件33包括磁力杆内杆限位环332，磁力杆内杆限位环332固定于第二腔体2的远离第一腔体1的一端，这样可以防止磁力杆内杆322在伸缩过程中出现偏差。
35.在一个实施例中，如图4所示，为了更加准确限定磁力杆内杆322的位置，磁力杆内杆限位环332内圈设有限位件3321，限位件为弧形，限位件3321设有螺孔以及与螺孔配合的限位螺栓3322，这样就可通过转动限位螺栓3322调节限位件3321和磁力杆内杆限位环332的相对位置，使得磁力杆内杆322和限位件3321紧密贴合，从而实现更加准确限定磁力杆内杆322的位置。
36.此外，为了安装及调整限位件3321和磁力杆内杆限位环332相对位置的方便，还可设置一个固定弧段3323来限定限位件3321的位置，固定弧段3323设于限位件3321和磁力杆内杆限位环332之间，开有螺孔，螺孔的位置处于限位件的边缘处，且可利用与螺孔配合的固定螺栓3324控制限位件3321的位置。
37.在一个实施例中，如图5所示，考虑到磁力杆32的长度等因素，为了防止磁力杆内杆322和磁力杆内杆限位环332或限位件3321出现卡位的情况，磁力杆杆限位组件33还包括波纹管限位组件331，波纹管限位组件331两端分与磁力杆外杆321密封连接和第二腔体2连接。这样就保证了磁力杆32、波纹管限位组件331、第二腔体2构成了相通的密封环境。这样，磁力杆内杆322的伸缩移动可以确保在同一个密封环境中进行。
38.在一个实施例中，如图5所示，波纹管限位组件331包括固定件3311、波纹管3312、第一限位装置3313、第二限位装置3314、设置在固定件上用于调节第一限位装置3313和第二限位装置3314的第一限位调节装置3315和第二限位调节装置3316，固定件3311是和第二腔体2固定密封连接的，第一限位调节装置3315用于调节第一限位装置3313，第二限位调节装置3316用于调节第二限位装置3314；波纹管3312的一端与磁力杆外杆321和/或第一限位装置3313固定连接，另一端与固定件3311和/或第二腔体2固定连接，这样就保证了在运动的情况下，波纹管限位组件331、磁力杆32和第二腔体2形成连通的密封环境；第二限位装置3314和固定件3311远离第二腔体2的一端活动连接，第二限位装置3314和第一限位装置3313活动连接，这样可以实现第一限位调节装置3315调整第一限位装置3313的位置，第二限位调节装置3316调整第二限位装置3314的位置。
39.在一个实施例中，如图5所示，固定件3311和第二限位装置3314均设有互相垂直的凹槽，第二限位装置3314可在固定件3311凹槽中移动，第一限位装置3313可在第二限位装置3314凹槽内移动。其中，固定件3311中设置的凹槽用于限定第二限位装置3314的移动方向，第二限位装置3314设置的凹槽用于限定第一限位装置3313的移动方向。当需要调整第二限位装置3314时，只需要驱动第二限位调节装置3316，第二限制装置3314就会带动第一限位装置3313在固定件3311上设置的凹槽方向移动，当需要调整第一限位装置3313时，只需要驱动第一限位调节装置3315，第一限位装置3313就会在第二限位装置3314上设置的凹槽中移动。由于固定件3311和第二限位装置3314设置的凹槽是相互垂直的，所以就可以实现波纹限位管组件331在相互垂直的两个方向上的调节，也即磁力杆外杆321在相互垂直的两个方向上的调节，更加有利于防止磁力杆内杆322在伸缩移动过程中出现卡位的情况。
40.在一个实施例中，如图5所示，磁力杆外杆321上设有磁力杆限位环323和磁力杆手柄324，磁力杆限位环323用于调节物料运输机构3的移动范围，也即可以限定磁力杆内杆322的伸缩移动范围，防止出现磁力内杆323伸缩范围过多或者过少而导致的取出和放置物料不方便的现象。磁力杆手柄324可在磁力杆外杆321上移动，用于驱动磁力杆内杆322伸缩移动。
41.在一个实施例中，如图6所示，夹持部件31设有限位凹陷311，与物料所设置的结构相配合，用于夹持物料，当取出物料时，可以将物料下的基台升高，当达到与物料运输机构3匹配的预定高度时，停止基台的升高，物料运输机构3伸张移动，夹持部件31到达物料处且夹持部件31上的限位凹陷311与物料设置的结构相配合时，下降基片台，这样物料就会稳定在夹持部件31上，物料运输机构3收缩移动就可以把物料从第一腔体1运输至第二腔体3。当需要放置物料时，可以将物料先稳定在第二腔体2中的夹持部件31上，物料运输机构2伸张移动，当达到第一腔体1预定位置时，将基台升高，基台升高到与物料运输机构3匹配的预定高度时，收缩物料运输机构3移动至第二腔体2中。另外，限位凹陷311上设有定位凸起312与物料上的定位凹陷311配合，用于将物料固定于夹持部件31上，这样在移动物料的时候更加稳定。
42.根据本技术的实施例，本发明还提供了一种包括如上用于化学气相沉积金刚石的双腔体系统的设备。
43.需要说明的是，本技术中的说明书中所提到的物料包括金刚石和用于承载金刚石的结构等。
44.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
45.说明书仅仅是为清楚起见，本发明的具体保护范围由权利要求书确定而不是上述说明书限定，因此旨在将落在权利要求书的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。对于所属技术领域的普通技术人员来讲，在可以上述说明书的基础上进行其他不同形式的变化和变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围之列。
46.此外，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，本技术领域普通技术人员应当将说明书作为一个整体。当然，各实施例中的技术方案也可以进行适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。