一种基于MPCVD设备的杂质分离气路系统及控制方法与流程

本发明涉及金刚石培育，尤其涉及一种基于mpcvd设备的杂质分离气路系统及控制方法。

背景技术：

1、目前主流的金刚石人工制造方法主要有mpcvd（microwave plasma chemicalvapordeposition，微波等离子体化学气相沉积法）和hpht（high pressure hightemperature，高温高压法），mpcvd由于微波激发等离子体具有无极放电、污染少、等离子体密度高、成本低以及衬底外形适应性强等优点，成为了人工制造金刚石的首要方法。

2、金刚石的生长需要维持一定的气压且需要排出尾气，这时就需要通过比例阀来控制气体的流量进而实现上述目的。通入反应腔体的气体为纯净气体，无其他杂质，但是排出的气体却包含着杂质，这是由于金刚石生长过程中会伴生出多晶或石墨等杂质。但是现有的金刚石培育设备中并未设置对金刚石培育过程中产生的废气的过滤装置，从而导致杂质会随着排出的废气在气路系统中进行流动，长时间便会造成气路和比例阀堵塞，进而影响金刚石的生长。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于mpcvd设备的杂质分离气路系统及控制方法，旨在解决现有技术中金刚石培育设备并未设置对金刚石培育过程中产生的废气的过滤装置，从而导致杂质会随着排出的废气在气路系统中进行流动，长时间便会造成气路和比例阀堵塞，进而影响金刚石的生长的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于mpcvd设备的杂质分离气路系统，其中，所述基于mpcvd设备的杂质分离气路系统包括：反应腔体、杂质分离设备以及排气设备，所述反应腔体、所述杂质分离设备以及所述排气设备依次连接；

3、所述反应腔体用于进行金刚石培育，并将金刚石培育过程中产生的腔内气体输出至所述杂质分离设备；

4、所述杂质分离设备用于接收所述反应腔体输出的所述腔内气体，对所述腔内气体进行杂质分离，得到杂质以及无杂质气体，将所述杂质进行沉积处理，并将所述无杂质气体输出至所述排气设备；

5、所述排气设备用于接收所述杂质分离设备输出的无杂质气体，并将所述无杂质气体输出至指定位置。

6、所述的基于mpcvd设备的杂质分离气路系统，其中，所述基于mpcvd设备的杂质分离气路系统还包括：真空泵；

7、所述真空泵与所述排气设备相连接，且通过所述排气设备和所述杂质分离设备与所述反应腔体间接相连；

8、所述真空泵用于产生抽气动力，通过所述排气设备和所述杂质分离设备对所述反应腔体进行抽气处理；

9、所述排气设备包括第一排气设备和第二排气设备，其中，所述第一排气设备的抽气速率大于所述第二排气设备的抽气速率；

10、所述第一排气设备和所述第二排气设备用于接收所述杂质分离设备输出的无杂质气体，并控制所述反应腔体的腔内气压。

11、所述的基于mpcvd设备的杂质分离气路系统，其中，所述第一排气设备包括第一管道和第一阀门；所述第二排气设备包括第二管道、第二阀门以及比例阀门；

12、当对所述反应腔体进行抽真空处理时，所述真空泵开启，所述第二排气设备通过所述第二管道接收所述反应腔体的抽真空气体，并通过所述第二阀门控制所述反应腔体的腔内气压达到第一预设气压；

13、所述第一排气设备通过所述第一管道接收所述反应腔体的抽真空气体，并通过所述第一阀门控制所述反应腔体的腔内气压达到第二预设气压；

14、其中，所述第二预设气压小于所述第一预设气压；

15、当进行金刚石培育时，所述第一排气设备关闭，所述第二排气设备通过所述第二阀门和所述比例阀门控制所述腔内气压维持在预设气压范围。

16、所述的基于mpcvd设备的杂质分离气路系统，其中，所述基于mpcvd设备的杂质分离气路系统还包括：压差阀门；

17、所述压差阀门设置在所述真空泵以及所述排气设备之间，分别与所述真空泵以及所述排气设备相连接；

18、所述压差阀门用于控制充入所述反应腔体的反应气体的气体流量，以保证所述反应腔体的进出口气压稳定。

19、此外，本发明还提供一种基于mpcvd设备的杂质分离气路系统的控制方法，其中，所述基于mpcvd设备的杂质分离气路系统的控制方法包括：

20、所述反应腔体获取输入的反应气体的气体流量，所述排气设备控制所述气体流量维持在预设气体流量范围，以保证金刚石的正常生长；

21、所述杂质分离设备接收金刚石培育过程中所述反应腔体的腔内气体，并对所述腔内气体进行杂质分离处理，得到杂质分离结果。

22、所述的基于mpcvd设备的杂质分离气路系统的控制方法，其中，所述反应腔体获取输入的反应气体的气体流量，所述排气设备控制所述气体流量维持在预设气体流量范围，以保证金刚石的正常生长，之前还包括：

23、真空泵对所述反应腔体进行抽真空处理，当所述反应腔体的腔内气压达到预设气压值时，抽真空处理完成；

24、所述的基于mpcvd设备的杂质分离气路系统的控制方法，其中，所述真空泵对所述反应腔体进行抽真空处理，当所述反应腔体的腔内气压达到预设气压值时，抽真空处理完成，具体包括：

25、所述真空泵对所述反应腔体进行抽真空处理时，获取所述反应腔体的腔内气压；

26、所述排气设备中的第二排气设备的第二阀门开启，所述真空泵通过所述第二排气设备中的第二管道对所述反应腔体进行第一阶段抽气处理；

27、当所述腔内气压达到第一预设气压值时，所述排气设备中的第一排气设备的第一阀门开启，所述真空泵通过所述第一排气设备中的第一管道对所述反应腔体进行第二阶段抽气处理；

28、当所述腔内气压达到第二预设气压值时，所述第一阀门与所述第二阀门关闭，抽真空处理完成。

29、所述的基于mpcvd设备的杂质分离气路系统的控制方法，其中，所述反应腔体获取输入的反应气体的气体流量，所述排气设备控制所述气体流量维持在预设气体流量范围，以保证金刚石的正常生长，具体包括：

30、当抽真空处理完成时，所述反应腔体获取充入金刚石培育所需的反应气体，并获取所述反应气体的气体流量；

31、所述第二排气设备的所述第二阀门开启，所述第一排气设备的所述第一阀门保持关闭，所述第二排气设备的比例阀门以及压差阀门控制所述气体流量维持在预设气体流量范围，以保证金刚石的正常生长。

32、所述的基于mpcvd设备的杂质分离气路系统的控制方法，其中，所述杂质分离结果包括杂质以及无杂质气体；

33、所述杂质分离设备接收金刚石培育过程中所述反应腔体的腔内气体，并对所述腔内气体进行杂质分离处理，得到杂质分离结果，具体包括：

34、所述杂质分离设备接收金刚石培育过程中所述反应腔体输出的腔内气体，对所述腔内气体进行杂质分离处理，得到杂质以及无杂质气体；

35、所述杂质分离设备将所述杂质进行沉积处理，并将所述无杂质气体输出至所述第二排气设备中的第二管道，所述第二管道将所述无杂质气体输出至指定排气室中。

36、所述的基于mpcvd设备的杂质分离气路系统的控制方法，其中，所述第一阀门和所述第二阀门为气动阀门或电动阀门。

37、本发明中通过在反应腔体与排气设备之间设置杂质分离设备，能够将金刚石培育过程中反应腔体内输出的废气进行杂质分离处理，以保证将废气中存在的固体杂质进行沉积，防止其进入排气设备从而导致排气设备堵塞，有效地保证了金刚石的正常培育。