JP2006514161A - 平坦な表面上に大面積の皮膜を堆積するための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 多重プラズマ源（２１２）のアレイ（２１０）及び共通反応体ガスインジェクター（２２０）を用いて大面積平坦面（２３４）に均一皮膜（２３２）を堆積する方法及び装置（２００）。
【解決手段】 本装置（２００）は、各プラズマ源（２１２）が陰極（２１４）、陽極（２１６）及びプラズマ室（２０２）内に配設された非反応性プラズマ源ガス用入口（２１８）を備える複数のプラズマ源（２１２）からなる１以上のアレイ（２１０）と、基体（２３０）を収容する堆積室（２０４）内に配設された共通反応体ガスインジェクター（２２０）とを備える。共通反応体ガスインジェクター（２２０）は、単一の配送系を通し、多重プラズマ源（２１２）で発生した多重プラズマの各々に１種以上の反応体ガスの一様な流れを供給する。１種以上の反応体ガスは複数のプラズマと反応して基体（２３０）上に均一皮膜（２３２）を形成する。
【解決手段】 本装置（２００）は、各プラズマ源（２１２）が陰極（２１４）、陽極（２１６）及びプラズマ室（２０２）内に配設された非反応性プラズマ源ガス用入口（２１８）を備える複数のプラズマ源（２１２）からなる１以上のアレイ（２１０）と、基体（２３０）を収容する堆積室（２０４）内に配設された共通反応体ガスインジェクター（２２０）とを備える。共通反応体ガスインジェクター（２２０）は、単一の配送系を通し、多重プラズマ源（２１２）で発生した多重プラズマの各々に１種以上の反応体ガスの一様な流れを供給する。１種以上の反応体ガスは複数のプラズマと反応して基体（２３０）上に均一皮膜（２３２）を形成する。
Description
本発明は、平坦な表面上に均一皮膜を堆積するための装置及び方法に関する。さらに詳しくは、本発明は多重プラズマ源を用いて平坦な表面上に均一皮膜を堆積するための方法及び装置に関する。さらに一段と詳しくは、本発明は、多重膨張熱プラズマ源で発生される複数のプラズマ中に共通の注入系を通して反応体ガスを注入することで、平坦な表面上に均一皮膜を堆積するための方法及び装置に関する。
プラズマ源は、透明耐摩耗皮膜、透明ＵＶ濾光皮膜及び多層皮膜パッケージのような多種多様の皮膜を基体上に早い堆積速度で堆積することができる。かかる堆積方法では、反応体ガスがプラズマと反応することで、基体上に堆積する化学種が生成される。膨張熱プラズマ源（以後は「ＥＴＰ」ともいう）のような個別プラズマ源は、約１０〜１５ｃｍの範囲内の直径を有する面積を一様に被覆するために使用できる。
さらに大きい基体面積を被覆するためには、多重プラズマ源のアレイが使用できる。かかる大面積被覆作業は、通例、巨視的に平らな（又は平坦な）表面上に皮膜を堆積することを伴う。かかる平坦な表面上に均一皮膜を得るためには、線状アレイ又はジグザグアレイのような二次元パターンをなすように多重プラズマ源を配置すればよい。
多重プラズマ源を用いて大面積を被覆する場合には、通例、独立した配送系によって反応体ガスが各プラズマ源に供給される。即ち、各プラズマ源は個別の流量調整を必要とする個別の反応体ガス源を有する。しかし、大きい寸法を有する表面を被覆するようにプラズマ堆積技術を拡大する場合、個別の反応体源及び流量調整器の使用は、被覆プロセスの顕著な変動及びその結果としての皮膜一様性の低下を引き起こすことがある。加えて、被覆プロセスで使用するプラズマ源の数が増加するのに伴い、各プラズマ源に個別の配送系及び流量調整器を装備するための費用は多大なものとなる。
米国特許第４８７１５８０号明細書
米国特許第４９５７０６２号明細書
米国特許第５１２０５６８号明細書
米国特許題６２１３０４９号明細書
各プラズマ源が個別の反応体ガスインジェクター系を有する多重プラズマ源のアレイは、大きい平坦な表面を一様に被覆できない上に不経済である。したがって、必要とされるのは、多重プラズマ源を用いて大面積の平坦な基体を一様に被覆するための方法及び装置である。
本発明は、多重プラズマ源のアレイ及び共通前駆体（又は反応体ガス）インジェクターを用いて大面積の平坦な表面上に均一皮膜を堆積するための方法及び装置を共に提供することで上記その他のニーズを満たす。単一の配送系を通して多重プラズマ源に反応体ガス（又は２種以上のガス）を供給することで、多重プラズマ源の各々に対する反応体ガスの一様な流れを容易に維持できる。
したがって、本発明の一態様は、基体の平坦な表面上に均一皮膜を堆積するための装置を提供することである。この装置は、複数のプラズマを発生するための複数のプラズマ源からなる１以上のアレイであって、複数のプラズマ源の各々が陰極、陽極、及びプラズマ室内に配設された非反応性プラズマ源ガス用入口を含む、１以上のアレイと、基体を収容するための堆積室であって、当該堆積室はプラズマ室と流体流通状態にあり、プラズマ室は第一の所定圧力に維持され、当該堆積室は第一の所定圧力より低い第二の所定圧力に維持される、堆積室と、１種以上の反応体ガスを一定流量で複数のプラズマの各々に供給するため、堆積室内に配設された１以上の共通反応体ガスインジェクターとを含んでなる。
本発明の第二の態様は、複数のプラズマ源のアレイで発生される複数のプラズマ中に１種以上の反応体ガスの一様な流れを注入するための共通反応体ガスインジェクターを提供することにある。この共通反応体ガスインジェクターは、１種以上の反応体ガスを１以上の反応体ガス源から供給するために役立つ内部空間を有する管壁構造物からなる反応体ガス入口と、第一のプラズマに近接した第一の複数のオリフィスであって、当該第一の複数のオリフィスの各々は管壁構造物を通って内部空間から反応体ガス入口の外面まで延在しており、当該第一の複数のオリフィスは１種以上の反応体ガスが内部空間から当該第一の複数のオリフィスを通過して第一のプラズマ中に第一の流量で注入されるように向けられている、第一の複数のオリフィスと、第二のプラズマに近接した第二の複数のオリフィスであって、当該第二の複数のオリフィスの各々は管壁構造物を通って内部空間から反応体ガス入口の外面まで延在しており、当該第二の複数のオリフィスは１種以上の反応体ガスが内部空間から当該第二の複数のオリフィスを通過して第二のプラズマ中に第二の流量で注入されるように向けられており、第二の流量は第一の流量と実質的に等しい、第二の複数のオリフィスとを含んでなる。
本発明の第三の態様は、基体の平坦な表面上に均一皮膜を堆積するための装置を提供することにある。この装置は、複数のプラズマを発生するための複数のプラズマ源からなる１以上のアレイであって、複数のプラズマ源の１以上が膨張熱プラズマ源であり、複数のプラズマ源の各々が陰極、陽極、及びプラズマ室内に配設された非反応性プラズマ源ガス用入口を含む、１以上のアレイと、基体を収容するための堆積室であって、当該堆積室はプラズマ室と流体流通状態にあり、プラズマ室は第一の所定圧力に維持され、当該堆積室は第一の所定圧力より低い第二の所定圧力に維持される、堆積室と、１種以上の反応体ガスの一様な流れを複数のプラズマの各々に注入するため、堆積室内に配設された１以上の共通反応体ガスインジェクターとを含んでなる。この共通反応体ガスインジェクターは、反応体ガスを１以上の反応体ガス源から供給するために役立つ内部空間を有する管壁構造物からなる反応体ガス入口と、第一のプラズマに近接した第一の複数のオリフィスであって、当該第一の複数のオリフィスの各々は管壁構造物を通って内部空間から反応体ガス入口の外面まで延在しており、当該第一の複数のオリフィスは反応体ガスが内部空間から当該第一の複数のオリフィスを通過して第一のプラズマ中に第一の流量で注入されるように向けられている、第一の複数のオリフィスと、第二のプラズマに近接した第二の複数のオリフィスであって、当該第二の複数のオリフィスの各々は管壁構造物を通って内部空間から反応体ガス入口の外面まで延在しており、当該第二の複数のオリフィスは反応体ガスが内部空間から当該第二の複数のオリフィスを通過して第二のプラズマ中に第二の流量で注入されるように向けられており、第二の流量は第一の流量と実質的に等しい、第二の複数のオリフィスとを含んでなる。
本発明の第四の態様は、基体の平坦な表面上に均一皮膜を堆積するための方法を提供することにある。この方法は、平坦な表面を有する基体を堆積室に供給する段階と、堆積室を所定の堆積圧力に排気する段階と、複数のプラズマ源からなる１以上のアレイから複数のプラズマを発生させる段階と、
第一のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第一の流量が第二のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第二の流量と実質的に等しくなるようにして、１以上の共通反応体ガスインジェクターを通して１種以上の反応体ガスを複数のプラズマの各々に注入する段階と、１種以上の反応体ガス及び複数のプラズマを基体に向けて堆積室内に流す段階と、１種以上の反応体ガスを複数のプラズマと反応させて基体の平坦な表面上に皮膜を形成する段階とを含んでなる。
第一のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第一の流量が第二のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第二の流量と実質的に等しくなるようにして、１以上の共通反応体ガスインジェクターを通して１種以上の反応体ガスを複数のプラズマの各々に注入する段階と、１種以上の反応体ガス及び複数のプラズマを基体に向けて堆積室内に流す段階と、１種以上の反応体ガスを複数のプラズマと反応させて基体の平坦な表面上に皮膜を形成する段階とを含んでなる。
本発明の第五の態様は、第一のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第一の流量が第二のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第二の流量と実質的に等しくなるようにして、複数のプラズマ源のアレイで発生される複数のプラズマ中に反応体ガスを注入するための方法を提供することである。この方法は、１種以上の反応体ガスを反応体ガス源から共通反応体ガスインジェクターに供給する段階と、１種以上の反応体ガスを、第一のプラズマに近接した共通反応体ガスインジェクター中の第一の複数のオリフィスに通過させる段階であって、第一の複数のオリフィスは１種以上の反応体ガスが第一のプラズマ中に第一の所定流量で注入されるように向けられている段階と、１種以上の反応体ガスを、第二のプラズマに近接した共通反応体ガスインジェクター中の第二の複数のオリフィスに通過させる段階であって、第二の複数のオリフィスは１種以上の反応体ガスが第二のプラズマ中に第二の所定流量で注入されるように向けられており、第二の所定流量は第一の所定流量と実質的に等しい段階とを含んでなる。
本発明の第六の態様は、平坦な表面上に堆積した均一皮膜を有する基体を提供することにある。この場合の均一皮膜は、平坦な表面を有する基体を堆積室に供給する段階であって、堆積室は複数のプラズマ源からなる１以上のアレイと流体流通状態にあり、複数のプラズマ源の１以上は陰極、陽極、及びプラズマ室内に配設された非反応性プラズマ源ガス用入口を有する膨張熱プラズマ源であり、プラズマ室は堆積室と流体流通状態にある段階と、堆積室を所定の堆積圧力に排気し、プラズマ室を第一の所定圧力に排気する段階であって、所定の堆積圧力は第一の所定圧力より低い段階と、複数のプラズマ源中に複数のプラズマを発生させ、複数のプラズマを堆積室内に流す段階と、複数のプラズマが堆積室内に流入する際、第一のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第一の流量が第二のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第二の流量と実質的に等しくなるようにして、１以上の共通反応体ガスインジェクターを通して１種以上の反応体ガスを複数のプラズマの各々に注入する段階と、１種以上の反応体ガス及び複数のプラズマを基体に向けて堆積室内に流す段階と、１種以上の反応体ガスを複数のプラズマの各々と反応させて基体の平坦な表面上に皮膜を形成する段階によって堆積したものである。
本発明の上記その他の態様、利点及び顕著な特徴は、以下の詳しい説明、添付図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
図面の簡単な説明
図面の簡単な説明
図１は、膨張熱プラズマ源のアレイを用いて巨視的に平坦な表面上に均一皮膜を堆積するための装置であって、反応体ガスが個別の反応体ガスインジェクターで各々のプラズマ源に供給される装置の略図であり、
図２は、膨張熱プラズマ源のアレイを用いて巨視的に平坦な表面上に均一皮膜を堆積するための本発明装置の略図であり、
図３は、本発明の共通反応体ガスインジェクターの上面図及び断面図を示す略図であり、
図４は、反応体ガスがビニルトリメチルシラン（ＶＴＭＳ）である場合、本発明の共通反応体ガスインジェクター及び個別ガスインジェクターを用いて堆積した非晶質水素化炭化ケイ素（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）皮膜の厚さプロフィルを比較するプロットであり、
図５は、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）反応体ガスを本発明の共通反応体ガスインジェクターリングでＥＴＰ源のアレイに供給することで、ＥＴＰ源のアレイを用いて得られたａ−ＳｉＣ：Ｈ皮膜の厚さプロフィルのプロットであり、
図６は、本発明に係る単一共通反応体インジェクター及び多重共通反応体インジェクターを用いてポリカーボネート基体上にＤ４及び酸素（Ｏ２）の混合物から堆積した非晶質水素化オキシ炭化ケイ素（ａ−ＳｉＯｘＣｙ：Ｈ）皮膜の厚さプロフィルを比較するプロットである。
以下の説明では、図面に示した複数の図を通じて同じ参照符号は類似の部分又は対応する部分を示している。また、「頂部」、「底部」、「外部」、「内部」などの用語は便宜上の言葉であって、限定的な用語と解すべきでないことはもちろんである。
図面全般、特に図１について述べれば、図示は本発明の好ましい実施形態を説明するためのものであって、本発明を限定するものではないことが理解されよう。複数の膨張熱プラズマ源１１２からなるアレイ１１０を用いて巨視的に平坦な（又は平らな）表面上に均一皮膜を堆積するための装置１００を図１に略示する。図１に示す装置１００は、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｅｘｐａｎｄｉｎｇ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｌａｓｍａ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ」と題する米国特許出願第０９／６８１８２０号（Ｂａｒｒｙ Ｌｅｅ−Ｍｅａｎ Ｙａｎｇら）、及び「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｎ Ｎｏｎ−Ｐｌａｎａｒ Ｓｕｒｆａｃｅｓ」と題する米国特許出願第０９／６８３１４８号（Ｍａｒｃ Ｓｃｈａｅｐｋｅｎｓ）（これらの開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす）に記載されている。複数のＥＴＰ源１１２の各々には１種以上の反応体ガスが供給され、この反応体ガスが発生されたＥＴＰと反応することで基体（図示せず）の表面上に皮膜が形成される。１種以上の反応体ガスは、個別の反応体ガスインジェクター１２０を通して、複数のＥＴＰ源１１２の各々に同じ流量で供給される。１種以上の反応体ガスは、複数のＥＴＰ源１１２の各々で発生されたプラズマ中で反応し、皮膜を形成する化学種が生成される。
多重プラズマ源を用いて大面積を被覆する場合には、通例、独立した配送系によって反応体ガスが各プラズマ源に供給される。即ち、各プラズマ源は個別の流量調整を必要とする個別の反応体ガス源を有する。通常は、図１に示すように、複数のＥＴＰ源１１２の各々に個別の反応体ガスインジェクター１２０が設けられる。図１に示す実施形態では、１種以上の反応体ガスは図１に上面図及び断面図で示した個別のリングインジェクター１２０を通過し、複数のＥＴＰ源１１２の各々で発生されたプラズマ中に注入される。１種以上の反応体ガスの各々は個別の反応体ガス源１２６から個別のリングインジェクター１２０に供給されると共に、個別の反応体ガス源１２６の各々から個別のリングインジェクター１２０の各々に供給される１種以上の反応体ガスの流量は個別の流量調整器１２４で調整される。別法として、個別のリングインジェクター１２０の代わりに個別のノズル（図示せず）を使用することもできる。
大きい寸法を有する表面を被覆するようにプラズマ堆積技術を拡大する場合、個別のリングインジェクター１２０、個別の反応体源１２６及び流量調整器１２４の使用は、被覆プロセスの顕著な変動及びその結果としての皮膜一様性の低下を引き起こすことがある。加えて、被覆プロセスで使用するプラズマ源の数が増加するのに伴い、各プラズマ源に個別の配送系及び流量調整器を装備するための費用は多大なものとなる。
被覆表面全体に沿って１以上の選択された特性を一様なプロフィルで有する皮膜を形成することは一般に望ましい。かかる特性には、特に限定されないが、皮膜厚さ、耐摩耗性、放射吸収性及び放射反射性がある。ＥＴＰ源のような単一プラズマ源で堆積された皮膜中でのかかる特性のプロフィルの各々は、プラズマ源の軸を中心にしたガウス分布を有している。ガウス分布のサイズ及び形状は、一部ではプラズマの温度に依存し、その温度はプラズマを発生させるために使用する電力及びプラズマ中への１種以上の反応体ガスの流量に依存する。電力が同一であると共に、複数のプラズマの各々に対する１種以上の反応体ガスの流量が実質的に等しい場合に発生されるプラズマについては、個別のプラズマ源で生み出されるガウス分布が互いに重なり合うように複数のプラズマ源をアレイ状に配列することで、平坦な表面に沿った所定皮膜特性の一様なプロフィルを得ることができる。
本発明に従って平坦でない表面上に均一皮膜を堆積するための装置２００を図２に示す。装置２００は、複数のプラズマ源２１２からなる１以上のアレイ２１０を含んでいる。本装置は、平坦でない基体２３０を被覆するために実用上必要な数のアレイを含み得る。同じく、各アレイは実用上又は必要に応じた数のプラズマ源２１２を含み得る。一実施形態では、複数のプラズマ源２１２は１以上のＥＴＰプラズマ源を含んでいる。図２は６のプラズマ源２１２を有する単一のアレイ２１０を示しているが、多重アレイ２１０及び６を超えるプラズマ源２１２を有する１以上のアレイ２１０も本発明の技術的範囲内にあるものと考えられる。例えば、アレイ２１０は約１２以下のプラズマ源２１２を含み得る。アレイ２１０は、線状アレイ又は二次元アレイ（例えば、特に限定されないが、プラズマ源２１２の千鳥形アレイ、ジグザグアレイ、格子及び多角形（例えば、三角形、六角形、八角形など）であり得る。
複数のプラズマ源２１２の各々は、陰極２１４、陽極２１６、及びプラズマ室２０２内に配設されたプラズマ源ガス入口２１８を含んでいる。プラズマ源ガスは、貴ガス（即ち、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン又はキセノン）のような不活性ガスである。別法として、他の化学的に非反応性のガス（例えば、特に限定されないが、窒素及び水素）もプラズマ源ガスとして使用できる。好ましくは、アルゴンがプラズマ源ガスとして使用される。陰極２１４と陽極２１６との間にアークを放電させると共に、プラズマ源ガス入口２１８を通してプラズマ源ガスをアーク中に導入することにより、複数のプラズマ源２１２の各々でプラズマが発生される。
一実施形態では、複数のプラズマ源２１２の１以上が膨張熱プラズマ（以後は「ＥＴＰ」ともいう）である。ＥＴＰでは、１以上の陰極と陽極との間に生じたアーク中でプラズマ源ガスを電離させて正イオン及び電子を生成することでプラズマが発生される。例えば、アルゴンプラズマを発生させる場合には下記の反応が起こる。
Ａｒ → Ａｒ＋＋ｅ−
Ａｒ → Ａｒ＋＋ｅ−
次に、プラズマを低圧の大容積中に膨張させることで電子及び正イオンを冷却する。本発明では、プラズマをプラズマ室２０２内で発生させ、開口２０６を通して堆積室２０４内に膨張させる。前述の通り、堆積室２０４はプラズマ室２０２より著しく低い圧力に維持されている。その結果、ＥＴＰ中の電子は冷えすぎ、したがってＥＴＰ中で１種以上の反応体ガスの直接解離を引き起こすのに十分なエネルギーをもたない。その代わりに、プラズマ中に導入される１種以上の反応体ガスは、ＥＴＰ中の電子との電荷交換反応及び解離性再結合反応を受けることができる。ＥＴＰ中では、正イオン及び電子の温度はほぼ等しくて約０．１ｅＶ（約１０００Ｋ）付近にある。他の種類のプラズマ中では、電子はプラズマの化学的性質に実質的な影響を及ぼすのに十分高い温度を有する。かかるプラズマ中では、正イオンは通例約０．１ｅＶの温度を有し、電子は約１ｅＶ（即ち、１００００Ｋ）の温度を有する。
プラズマ室２０２は、開口２０６を通して堆積室２０４と流体流通状態にある。堆積室２０４は、堆積室２０４をプラズマ室２０２の圧力より低い圧力に維持できる真空系統（図示せず）と流体流通状態にある。一実施形態では、堆積室２０４は約１トル（約１３３Ｐａ）未満の圧力、好ましくは約１００ミリトル（約０．１３３Ｐａ）未満の圧力に維持される一方、プラズマ室２０２は約０．１気圧（約１．０１×１０４Ｐａ）以上の圧力に維持される。プラズマ室２０２は、好ましくは約１気圧（約１．０１×１０５Ｐａ）の圧力に維持される。
アレイ２１０をなす複数のプラズマ源２１２で発生される複数のプラズマの各々に１種以上の反応体ガスを所定流量で供給するため、１以上の共通反応体ガスインジェクター２２０が堆積室２０４内に配置されている。共通反応体ガスインジェクター２２０を図３に断面図及び上面図で示す。１種以上の反応体ガスは、反応体ガスインジェクター系（図３の２２２）により、１以上の反応体ガス源（図３の２２６）から共通反応体ガスインジェクター２２０に供給される。反応体ガスインジェクター系２２２には、反応体ガス源２２６から共通反応体ガスインジェクター２２０への１種以上の反応体ガスの流量を調整するための流量調整器（図３の２２４）が含まれている。１以上の反応体ガス源２２４は、単一の反応体ガス源（この場合には単一の流量調整器２２２を使用できる）であってもよいし、或いは複数のプラズマ中への注入に先立って各種の反応体ガス又は前駆体を混合するためのマニホルドであってもよい。
１種以上の反応体ガスは、アレイ２１０をなす複数のプラズマ源２１２で発生される複数のプラズマが開口２０６を通って堆積室２０４に入ったとき、共通反応体ガスインジェクター２２０を通して複数のプラズマの各々に供給される。１種以上の反応体ガスは、共通反応体ガスインジェクター２２０から各々のプラズマ中に実質的に同じ流量で流入する。１種以上の反応体ガスは単一の反応体ガス又は反応体ガスの混合物であり得ると共に、単一の反応体ガス源又は別々の多重反応体ガス源２２６から単一の共通反応体ガスインジェクター２２０に供給でき、或いは別々の反応体ガスインジェクター系２２２によって別々の共通反応体ガスインジェクター２２０に供給できる。
共通反応体ガスインジェクター２２０は、図４に断面図及び上面図で示す共通インジェクターリングからなる。各反応体ガスに対して別々の共通インジェクターリング２２０を使用することもできるし、或いは反応体ガスの混合物を注入するために単一の共通インジェクターリング２２０を使用することもできる。共通インジェクターリング２２０は、アレイ２１０をなす複数のプラズマ源２１２で発生される複数のプラズマの各々に１種以上の反応体ガスを反応体ガス源２２６から供給するために役立つ内部空間を有する管壁構造物から形成されている。共通インジェクターリング２２０は、約５／８インチ（約１５．９ｍｍ）の太さを有するステンレス鋼管から形成できる。共通インジェクターリング２２０は、複数のプラズマの各々に近接して配置された複数のオリフィス（図示せず）を含んでいる。複数のオリフィスの各々は、管壁構造物を貫通して管壁構造物の内部空間から共通インジェクターリング２２０の外面まで延在している。複数のオリフィスは、１種以上の反応体ガスが内部空間から複数のオリフィスを通過して複数のプラズマの各々に注入されるように向けられている。共通インジェクターリング２２０は、機械加工した貫通オリフィスを有する止めねじの挿入を可能にするため、約０．５インチ（約１２．７ｍｍ）間隔で配置されたねじ穴を含んでいる。オリフィスは約０．０４０インチ（約１．０２ｍｍ）の直径を有し得る。
共通反応体ガスインジェクター２２０は、リング以外の形状を有することもできる。たとえば、共通反応体ガスインジェクター２２０は、上述のような複数のオリフィスを有する管壁構造物から、単一の棒又は他の幾何学的形状（たとえば、特に限定されないが、三角形、長方形又は蛇形）をなすように形成することもできる。
一般に、オリフィス（又は複数のオリフィス）を通る流量は、オリフィスの両側の圧力降下ΔＰ（即ち、共通反応体ガスインジェクターの内部の圧力と堆積室２０４内の圧力との差）とオリフィスのコンダクタンスとの比に比例する。
流量 ∝ ΔＰ／コンダクタンス
流量 ∝ ΔＰ／コンダクタンス
共通反応体ガスインジェクター２２０全体にわたっての圧力及び堆積室２０４内の圧力が比較的一定である場合、ΔＰは一定である。その場合、１種以上の反応体ガスを複数のプラズマの各々に注入するため、同じ直径をもった同数のオリフィスを有する共通反応体ガスインジェクター２２０を設けることで、複数のプラズマの各々に対する反応体ガスの実質的に等しい流量を達成できる。このようにすれば、等しいサイズのオリフィスに関しては、第一のプラズマに近接したオリフィスの線密度は、第二のプラズマに近接したオリフィスの線密度と実質的に等しくなるであろう。ΔＰが一定である場合に実質的に等しい流量を達成することは、複数のプラズマの各々に近接した複数のオリフィスのコンダクタンスを一致させることでも達成できる。コンダクタンスは、オリフィスの線密度、オリフィス直径又はオリフィス長さを調整することでも一致させ得る。
場合によっては、共通反応体ガスインジェクター２２０全体にわたって圧力が一定でないこともある。このような状態は、複数のプラズマ源２１２で発生される複数のプラズマ中への反応体ガスの不均等な流れを生み出すことがある。たとえば、反応体ガス源２２６の近くに位置するプラズマ源（図３の「Ｂ」）に比べ、反応体ガス源２２６から遠くに位置するプラズマ源（図３の「Ａ」）で発生されるプラズマ中には、少ない量の反応体ガスが注入されることがある。このような条件下では、共通反応体ガスインジェクター２２０中のオリフィス直径、オリフィスの線密度、及び複数のオリフィスのコンダクタンスの１以上を修正することで、複数のプラズマの各々に対する反応体ガスの流量を均等化できる。たとえば、プラズマ源Ａ及びＢで発生されるプラズマ中への反応体ガスの流量は、プラズマ源Ｂ付近に位置するオリフィスの数より多い数のオリフィスをプラズマ源Ａ付近に有する共通反応体ガスインジェクター２２０を設けることで均等化できる。別法として、プラズマ源Ｂ付近よりも大きいオリフィスの線密度をプラズマ源Ａ付近に有する共通反応体ガスインジェクター２２０を設けることでも流量を均等化できる。反応体ガスの流量は、プラズマ源Ｂ付近に位置するオリフィスの直径より大きい直径のオリフィスをプラズマ源Ａ付近に有する共通反応体ガスインジェクター２２０を設けることでも均等化できる。最後に、低いコンダクタンスをもったオリフィスをプラズマ源Ａ付近に有する共通反応体ガスインジェクター２２０を設けることも、プラズマ源Ａ及びＢで発生されるプラズマ中への流量を均等化するために使用できる。
本発明では、例えば、オリフィスを有する止めねじの一部の代わりにオリフィスを機械加工していない標準の止めねじを使用することで、共通反応体ガスインジェクターリング２２０に沿ったオリフィスの線密度を変化させて流量を調整できる。また、機械加工した貫通オリフィスを有する延長止めねじを使用してオリフィスのコンダクタンスを変化させることもできる。
複数のプラズマの各々に注入されると、１種以上の反応体ガスは複数のプラズマの各々の内部で１種以上の反応を受ける。かかる反応としては、特に限定されないが、電荷交換反応、解離性再結合反応及びフラグメント化反応が挙げられる。複数のプラズマ中で起こる反応から生じた生成物は次いで化合し、堆積室２０４内に収容された基体２３０の表面２３４上に皮膜２３２を堆積させる。基体２３０は、基体ホルダー（図示せず）に静止状態で取り付けられていてもよいし、或いはアレイ２１０に対して基体２３０を移動（又は「走査」）させる運動アクチュエーター（図示せず）に結合されていてもよい。
以下の実施例は、本発明によって提供される特徴及び利点を例示するために役立つものであり、本発明を限定するものではない。
実施例１
本発明の共通反応体ガスインジェクターリングを備えたＥＴＰ源のアレイを用いて平らな（即ち、平坦な）ポリカーボネート基体上に堆積した皮膜を、個別の反応体ガスインジェクターを備えたＥＴＰ源のアレイを用いて堆積した皮膜と比較することで、本発明に対する実験的な裏付けを提供する。ビニルトリメチルシラン（ＶＴＭＳ）を個別ＥＴＰ源のノズルに供給しながらＥＴＰ源のアレイを用いて得られた非晶質水素化炭化ケイ素（以後は「ａ−ＳｉＣ：Ｈ」という）皮膜の厚さプロフィルを、本発明の共通反応体ガスインジェクターリングを備えたＥＴＰ源のアレイを用いてＶＴＭＳから得られたａ−ＳｉＣ：Ｈ皮膜の厚さプロフィルを比較した。かかる皮膜の厚さプロフィルを図４に示す。本発明の共通インジェクターリングを用いて得られた皮膜に関するＥＴＰ源間の位置での厚さの標準偏差と平均厚さとの比（σ／平均）（３％）は、各々のＥＴＰ源に対し個別の反応体ガスインジェクターを用いて得られたフィルムの値（１３％）より小さい。このように、本発明の共通ガスインジェクターリングを用いて得られた皮膜は、個別の反応体ガスインジェクターを用いて得られた皮膜より高度の一様性を示す。
本発明の共通反応体ガスインジェクターリングを備えたＥＴＰ源のアレイを用いて平らな（即ち、平坦な）ポリカーボネート基体上に堆積した皮膜を、個別の反応体ガスインジェクターを備えたＥＴＰ源のアレイを用いて堆積した皮膜と比較することで、本発明に対する実験的な裏付けを提供する。ビニルトリメチルシラン（ＶＴＭＳ）を個別ＥＴＰ源のノズルに供給しながらＥＴＰ源のアレイを用いて得られた非晶質水素化炭化ケイ素（以後は「ａ−ＳｉＣ：Ｈ」という）皮膜の厚さプロフィルを、本発明の共通反応体ガスインジェクターリングを備えたＥＴＰ源のアレイを用いてＶＴＭＳから得られたａ−ＳｉＣ：Ｈ皮膜の厚さプロフィルを比較した。かかる皮膜の厚さプロフィルを図４に示す。本発明の共通インジェクターリングを用いて得られた皮膜に関するＥＴＰ源間の位置での厚さの標準偏差と平均厚さとの比（σ／平均）（３％）は、各々のＥＴＰ源に対し個別の反応体ガスインジェクターを用いて得られたフィルムの値（１３％）より小さい。このように、本発明の共通ガスインジェクターリングを用いて得られた皮膜は、個別の反応体ガスインジェクターを用いて得られた皮膜より高度の一様性を示す。
実施例２
ＥＴＰ源のアレイで発生されたプラズマに本発明の共通反応体ガスインジェクターリングでオクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）を供給することにより、ＥＴＰ源のアレイを用いてａ−ＳｉＣ：Ｈ皮膜の厚さプロフィルを得た。堆積皮膜の厚さプロフィルを図５に示す。結果は、Ｄ４の堆積で５％（σ／平均）のＥＴＰ源間厚さを有する皮膜が得られることを実証している。このように、本発明の共通ガスインジェクターリングを通して反応体ガスＤ４をＥＴＰ発生プラズマに供給することで得られた皮膜は高度の一様性を示す。
ＥＴＰ源のアレイで発生されたプラズマに本発明の共通反応体ガスインジェクターリングでオクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）を供給することにより、ＥＴＰ源のアレイを用いてａ−ＳｉＣ：Ｈ皮膜の厚さプロフィルを得た。堆積皮膜の厚さプロフィルを図５に示す。結果は、Ｄ４の堆積で５％（σ／平均）のＥＴＰ源間厚さを有する皮膜が得られることを実証している。このように、本発明の共通ガスインジェクターリングを通して反応体ガスＤ４をＥＴＰ発生プラズマに供給することで得られた皮膜は高度の一様性を示す。
実施例３
耐摩耗皮膜として役立ち得る非晶質水素化オキシ炭化ケイ素（以後は「ａ−ＳｉＯｘＣｙ：Ｈ」という）の皮膜を、Ｄ４及び酸素（Ｏ２）の混合物からポリカーボネート基体上に堆積する。一実施形態では、単一の共通反応体ガスインジェクターリングを通してＤ４及びＯ２の両方を注入することで皮膜を堆積した。別の実施形態では、別々の共通反応体ガスインジェクターリングを通してＤ４及びＯ２を注入することで皮膜を堆積した。堆積皮膜の厚さプロフィルを図６で比較する。図６の厚さプロフィルは統計的に差がなく、したがって、複数のＥＴＰ源で発生されるプラズマに個々の反応体ガスを単一の共通反応体ガスインジェクター又は別々の共通ガスインジェクターのどちらで供給しても、高度の一様性を有する皮膜が得られることを実証している。
耐摩耗皮膜として役立ち得る非晶質水素化オキシ炭化ケイ素（以後は「ａ−ＳｉＯｘＣｙ：Ｈ」という）の皮膜を、Ｄ４及び酸素（Ｏ２）の混合物からポリカーボネート基体上に堆積する。一実施形態では、単一の共通反応体ガスインジェクターリングを通してＤ４及びＯ２の両方を注入することで皮膜を堆積した。別の実施形態では、別々の共通反応体ガスインジェクターリングを通してＤ４及びＯ２を注入することで皮膜を堆積した。堆積皮膜の厚さプロフィルを図６で比較する。図６の厚さプロフィルは統計的に差がなく、したがって、複数のＥＴＰ源で発生されるプラズマに個々の反応体ガスを単一の共通反応体ガスインジェクター又は別々の共通ガスインジェクターのどちらで供給しても、高度の一様性を有する皮膜が得られることを実証している。
以上、例示目的のために典型的な実施形態を説明してきたが、上記の説明は本発明の技術的範囲を限定するものと解すべきでない。したがって、当業者には、本発明の技術的思想及び技術的範囲から逸脱せずに様々な修正例、適応例及び代替例が想起されるであろう。例えば、本発明は必ずしも多重ＥＴＰ源のアレイの使用に限定されず、大面積基体を被覆するために使用できる多重プラズマ源のいかなるアレイにおいても有用である。
２００ 装置
２０６ 開口
２１２ プラズマ源
２１４ 陰極
２１６ 陽極
２１８ 入口
２２０ 共通反応体ガスインジェクター
２２２ 反応体ガスインジェクター系
２２４ 流量調整器
２２６ 反応体ガス源
２３０ 基体
２３２ 皮膜
２３４ 平坦な表面
２０６ 開口
２１２ プラズマ源
２１４ 陰極
２１６ 陽極
２１８ 入口
２２０ 共通反応体ガスインジェクター
２２２ 反応体ガスインジェクター系
２２４ 流量調整器
２２６ 反応体ガス源
２３０ 基体
２３２ 皮膜
２３４ 平坦な表面
Claims (44)
- 基体２３０の平坦な表面２３４上に均一皮膜２３２を堆積するための装置２００であって、
ａ）複数のプラズマを発生するための複数のプラズマ源２１２からなる１以上のアレイ２１０であって、前記複数のプラズマ源２１２の各々が陰極２１４、陽極２１６、及びプラズマ室２０２内に配設された非反応性プラズマ源ガス用入口２１８を含む、１以上のアレイ２１０、
ｂ）前記基体２３０を収容するための堆積室２０４であって、当該堆積室２０４は前記プラズマ室２０２と流体流通状態にあり、前記プラズマ室２０２は第一の所定圧力に維持され、当該堆積室２０４は第二の所定圧力に維持され、前記第二の所定圧力は前記第一の所定圧力より低い、堆積室２０４、並びに
ｃ）１種以上の反応体ガスを一定流量で前記複数のプラズマの各々に供給するため、前記堆積室２０４内に配設された１以上の共通反応体ガスインジェクター２２０
を含んでなる装置２００。 - 前記複数のプラズマ源２１２の１以上が膨張熱プラズマ源である、請求項１記載の装置２００。
- 前記１以上のアレイ２１０が、前記複数のプラズマ源２１２からなる１以上の線状アレイを含む、請求項１記載の装置２００。
- 前記１以上のアレイ２１０が、前記複数のプラズマ源２１２からなる１以上の二次元アレイを含む、請求項１記載の装置２００。
- 前記第一の所定圧力が約０．１気圧以上である、請求項１記載の装置２００。
- 前記第一の所定圧力が約１気圧である、請求項５記載の装置２００。
- 前記第二の所定圧力が約１トル未満である、請求項１記載の装置２００。
- 前記第二の所定圧力が約１００ミリトル未満である、請求項１記載の装置２００。
- 前記プラズマ源ガスが、アルゴン、窒素、水素、ヘリウム、ネオン、クリプトン及びキセノンの１種以上からなる、請求項１記載の装置２００。
- 複数のプラズマ源２１２のアレイ２１０で発生される複数のプラズマ中に１種以上の反応体ガスの一様な流れを注入するための共通反応体ガスインジェクター２２０であって、
ａ）前記１種以上の反応体ガスを反応体ガス源から供給するために役立つ内部空間を有する管壁構造物からなる反応体ガス入口、
ｂ）第一のプラズマに近接した第一の複数のオリフィス２４０であって、当該第一の複数のオリフィス２４０の各々は前記管壁構造物を通って前記内部空間から前記反応体ガス入口の外面まで延在しており、当該第一の複数のオリフィス２４０は前記１種以上の反応体ガスが前記内部空間から当該第一の複数のオリフィス２４０を通過して前記第一のプラズマ中に第一の流量で注入されるように向けられている、第一の複数のオリフィス２４０、及び
ｃ）第二のプラズマに近接した第二の複数のオリフィス２４２であって、当該第二の複数のオリフィス２４２の各々は前記管壁構造物を通って前記内部空間から前記反応体ガス入口の外面まで延在しており、当該第二の複数のオリフィス２４２は前記１種以上の反応体ガスが前記内部空間から当該第二の複数のオリフィス２４２を通過して前記第二のプラズマ中に第二の流量で注入されるように向けられており、前記第二の流量は前記第一の流量と実質的に等しい、第二の複数のオリフィス２４２
を含んでなる共通反応体ガスインジェクター２２０。 - 前記第一の複数のオリフィス２４０が第一の線密度を有する第一の所定数のオリフィスからなり、前記第二の複数のオリフィス２４２が第一の線密度を有する第二の所定数のオリフィスからなる、請求項１０記載の反応体インジェクター。
- 前記第一の所定数が前記第二の所定数に等しい、請求項１１記載の反応体インジェクター。
- 前記第一の線密度が前記第二の線密度に等しい、請求項１１記載の反応体インジェクター。
- 前記第一の複数のオリフィス２４０の各々が第一のコンダクタンスを有し、前記第二の複数のオリフィス２４２の各々が第二のコンダクタンスを有し、前記第二のコンダクタンスが前記第一のコンダクタンスに等しい、請求項１１記載の反応体インジェクター。
- 前記第一の所定数が前記第二の所定数と異なる、請求項１１記載の反応体インジェクター。
- 前記第一の複数のオリフィス２４０の各々が第一のコンダクタンスを有し、前記第二の複数のオリフィス２４２の各々が第二のコンダクタンスを有し、前記第二のコンダクタンスが前記第一のコンダクタンスと異なる、請求項１１記載の反応体インジェクター。
- 当該反応体インジェクターが前記アレイ２１０を包囲するインジェクターリングを含む、請求項１１記載の反応体インジェクター。
- 基体２３０の表面２３４上に均一皮膜２３２を堆積するための装置２００であって、
ａ）複数のプラズマを発生するための複数のプラズマ源２１２からなる１以上のアレイ２１０であって、前記複数のプラズマ源２１２の１以上が膨張熱プラズマ源であり、前記複数のプラズマ源２１２の各々が陰極２１４、陽極２１６、及びプラズマ室２０２内に配設された非反応性プラズマ源ガス用入口２１８を含む、１以上のアレイ２１０、
ｂ）前記基体２３０を収容するための堆積室２０４であって、当該堆積室２０４は前記プラズマ室２０２と流体流通状態にあり、前記プラズマ室２０２は第一の所定圧力に維持され、当該堆積室２０４は第二の所定圧力に維持され、前記第二の所定圧力は前記第一の所定圧力より低い、堆積室２０４、並びに
ｃ）１種以上の反応体ガスの一様な流れを前記複数のプラズマの各々に注入するため、前記堆積室２０４内に配設された１以上の共通反応体ガスインジェクター２２０であって、（ｉ）前記反応体ガスを１以上の反応体ガス源から供給するために役立つ内部空間を有する管壁構造物からなる反応体ガス入口と、（ii）第一のプラズマに近接した第一の複数のオリフィス２４０であって、当該第一の複数のオリフィス２４０の各々は前記管壁構造物を通って前記内部空間から前記反応体ガス入口の外面まで延在しており、当該第一の複数のオリフィス２４０は前記反応体ガスが前記内部空間から当該第一の複数のオリフィス２４０を通過して前記第一のプラズマ中に第一の流量で注入されるように向けられている、第一の複数のオリフィス２４０と、（iii）第二のプラズマに近接した第二の複数のオリフィス２４２であって、当該第二の複数のオリフィス２４２の各々は前記管壁構造物を通って前記内部空間から前記反応体ガス入口の外面まで延在しており、当該第二の複数のオリフィス２４２は前記反応体ガスが前記内部空間から当該第二の複数のオリフィス２４２を通過して前記第二のプラズマ中に第二の流量で注入されるように向けられており、前記第二の流量は前記第一の流量と実質的に等しい、第二の複数のオリフィス２４２とを含んでなる共通反応体ガスインジェクター２２０
を含んでなる装置２００。 - 前記第一の複数のオリフィス２４０が第一の線密度を有する第一の所定数のオリフィスからなり、前記第二の複数のオリフィス２４２が第二の線密度を有する第二の所定数のオリフィスからなる、請求項１８記載の装置２００。
- 前記第一の所定数が前記第二の所定数に等しい、請求項１９記載の装置２００。
- 前記第一の所定数が前記第二の所定数と異なる、請求項１９記載の装置２００。
- 前記第一の複数のオリフィス２４０の各々が第一のコンダクタンスを有し、前記第二の複数のオリフィス２４２の各々が第二のコンダクタンスを有し、前記第二のコンダクタンスが前記第一のコンダクタンスに等しい、請求項１９記載の装置２００。
- 前記第一の複数のオリフィス２４０の各々が第一のコンダクタンスを有し、前記第二の複数のオリフィス２４２の各々が第二のコンダクタンスを有し、前記第二のコンダクタンスが前記第一のコンダクタンスと異なる、請求項１９記載の装置２００。
- 前記１以上の共通反応体ガスインジェクター２２０が前記アレイ２１０を包囲するインジェクターリングを含む、請求項１８記載の装置２００。
- 前記１以上のアレイ２１０が、前記複数のプラズマ源２１２からなる１以上の線状アレイを含む、請求項１８記載の装置２００。
- 前記１以上のアレイ２１０が、前記複数のプラズマ源２１２からなる１以上の二次元アレイを含む、請求項１８記載の装置２００。
- 前記第一の所定圧力が約０．１気圧以上である、請求項１８記載の装置２００。
- 前記第一の所定圧力が約１気圧である、請求項２７記載の装置２００。
- 前記第二の所定圧力が約１トル未満である、請求項１８記載の装置２００。
- 前記第二の所定圧力が約１００ミリトル未満である、請求項１８記載の装置２００。
- 前記プラズマ源ガスが、アルゴン、窒素、水素、ヘリウム、ネオン、クリプトン及びキセノンの１種以上からなる、請求項１８記載の装置２００。
- 基体２３０の平坦な表面２３４上に均一皮膜２３２を堆積するための方法であって、
ａ）平坦な表面２３４を有する基体２３０を堆積室２０４に供給する段階、
ｂ）堆積室２０４を所定の堆積圧力に排気する段階、
ｃ）複数のプラズマ源２１２からなる１以上のアレイ２１０から複数のプラズマを発生させる段階、
ｄ）第一のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第一の流量が第二のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第二の流量と実質的に等しくなるようにして、１以上の共通反応体ガスインジェクター２２０を通して１種以上の反応体ガスを複数のプラズマの各々に注入する段階、
ｅ）１種以上の反応体ガス及び複数のプラズマを基体２３０に向けて堆積室２０４内に流す段階、並びに
ｆ）１種以上の反応体ガスを複数のプラズマと反応させて基体２３０の平坦な表面２３４上に皮膜２３２を形成する段階
を含んでなる方法。 - 複数のプラズマ源２１２の１以上が、陰極２１４、陽極２１６、及びプラズマ室２０２内に配設された非反応性プラズマ源ガス用入口２１８を有する膨張熱プラズマ源である、請求項３２記載の方法。
- １種以上の反応体ガス及び複数のプラズマを基体２３０に向けて堆積室２０４内に流す段階が、
ａ）堆積室２０４を、プラズマ室２０２内の第一の圧力より低い第二の所定圧力に維持する段階、及び
ｂ）複数のプラズマを基体２３０に向けてプラズマ室２０２から堆積室２０４に膨張させる段階
を含む、請求項３３記載の方法。 - 反応体ガスを複数のプラズマ中に注入する段階が、
ａ）１種以上の反応体ガスを反応体ガス源から１以上の共通反応体ガスインジェクター２２０に供給すること、
ｂ）１種以上の反応体ガスを、第一のプラズマに近接した共通反応体ガスインジェクター２２０中の第一の複数のオリフィス２４０及び第二のプラズマに近接した第二の複数のオリフィス２４２に通過させること、
ｃ）１種以上の反応体ガスを、第一の複数のオリフィス２４０を通して第一のプラズマ中に第一の流量で注入すること、並びに
ｄ）１種以上の反応体ガスを、第二の複数のオリフィス２４２を通して第二のプラズマ中に第二の流量で注入し、第一の流量が第二の流量と実質的に等しいこと
を含む、請求項３２記載の方法。 - 第一の複数のオリフィス２４０が第一の所定数のオリフィスからなり、第二の複数のオリフィス２４２が第二の所定数のオリフィスからなり、第一の所定数が第二の所定数に等しい、請求項３５記載の方法。
- 第一の複数のオリフィス２４０が第一の所定数のオリフィスからなり、第二の複数のオリフィス２４２が第二の所定数のオリフィスからなり、第一の所定数が第二の所定数と異なる、請求項３５記載の方法。
- 第一の複数のオリフィス２４０の各々が第一のコンダクタンスを有し、第二の複数のオリフィス２４２の各々が第二のコンダクタンスを有し、第一のコンダクタンスが第二のコンダクタンスに等しい、請求項３５記載の方法。
- 第一の複数のオリフィス２４０の各々が第一のコンダクタンスを有し、第二の複数のオリフィス２４２の各々が第二のコンダクタンスを有し、第一のコンダクタンスが第二のコンダクタンスと異なる、請求項３５記載の方法。
- 第一のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第一の流量が第二のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第二の流量と実質的に等しくなるようにして、複数のプラズマ源２１２のアレイ２１０で発生される複数のプラズマ中に１種以上の反応体ガスを注入するための方法であって、
ａ）１種以上の反応体ガスを反応体ガス源から共通反応体ガスインジェクター２２０に供給する段階、
ｂ）１種以上の反応体ガスを、第一のプラズマに近接した共通反応体ガスインジェクター２２０中の第一の複数のオリフィス２４０に通過させる段階であって、第一の複数のオリフィス２４０は１種以上の反応体ガスが第一のプラズマ中に第一の所定流量で注入されるように向けられている段階、並びに
ｃ）１種以上の反応体ガスを、第二のプラズマに近接した共通反応体ガスインジェクター２２０中の第二の複数のオリフィス２４２に通過させる段階であって、第二の複数のオリフィス２４２は１種以上の反応体ガスが第二のプラズマ中に第二の所定流量で注入されるように向けられており、第二の所定流量は第一の所定流量と実質的に等しい段階
を含んでなる方法。 - １種以上の反応体ガスを共通反応体ガスインジェクター２２０中の第一の複数のオリフィス２４０に通過させる段階が、１種以上の反応体ガスを第一の所定数のオリフィスに通過させることを含み、１種以上の反応体ガスを第二の複数のオリフィス２４２に通過させる段階が、１種以上の反応体ガスを第二の所定数のオリフィスに通過させることを含む、請求項４０記載の方法。
- 第一の所定数が第二の所定数と異なる、請求項４０記載の方法。
- 第一の複数のオリフィス２４０の各々が第一のコンダクタンスを有し、第二の複数のオリフィス２４２の各々が第二のコンダクタンスを有し、第二のコンダクタンスが第一のコンダクタンスと異なる、請求項４０記載の方法。
- 平坦な表面２３４上に堆積した均一皮膜２３２を有する基体２３０であって、均一皮膜２３２が、
ａ）表面２３４を有する基体２３０を堆積室２０４に供給する段階であって、堆積室２０４は複数のプラズマ源２１２からなる１以上のアレイ２１０と流体流通状態にあり、複数のプラズマ源２１２の１以上は陰極２１４、陽極２１６、及びプラズマ室２０２内に配設された非反応性プラズマ源ガス用入口２１８を有する膨張熱プラズマ源であり、プラズマ室２０２は堆積室２０４と流体流通状態にある段階、
ｂ）堆積室２０４を所定の堆積圧力に排気し、プラズマ室２０２を第一の所定圧力に排気する段階であって、所定の堆積圧力は第一の所定圧力より低い段階、
ｃ）複数のプラズマ源２１２中に複数のプラズマを発生させ、複数のプラズマを前記堆積室２０４内に流す段階、
ｄ）複数のプラズマが堆積室２０４内に流入する際、第一のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第一の流量が第二のプラズマ中への１種以上の反応体ガスの第二の流量と実質的に等しくなるようにして、１以上の共通反応体ガスインジェクターを通して１種以上の反応体ガスを複数のプラズマの各々に注入する段階、
ｅ）１種以上の反応体ガス及び複数のプラズマを基体２３０に向けて堆積室２０４内に流す段階、並びに
ｆ）１種以上の反応体ガスを複数のプラズマの各々と反応させて基体２３０の表面２３４上に皮膜２３２を形成する段階
によって堆積したものである、基体２３０。
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