JPH097794A

JPH097794A - 電子サイクロトロン共鳴条件下でのプラズマ生成に使用可能な円筒形アンテナ

Info

Publication number: JPH097794A
Application number: JP7228177A
Authority: JP
Inventors: Aime Perrin; エメ・ペラン; Bernard Rolland; ベルナール・ローラン
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Etat Francais
Current assignee: Etat Francais; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【課題】電子サイクロトロン共鳴条件の下で均一なプ
ラズマを発生し、エンクロージャ内に容易に集積できる
ようにする。【解決手段】中心軸Ａ−Ａ’を有する少なくとも一つ
の中空のシリンダー２０と、シリンダー２０内に中心軸
Ａ−Ａ’に沿って配置されたアンテナ近傍に磁界を生成
するための磁石２２＿１，２２＿２，…とを具備し、各
磁石の各端部が直接に隣設する磁石と同一の極性を有す
るよう対向するようにしている。各磁石の分離は、例え
ば、小さな非磁性材料のウェッジまたはシムによって確
実にされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、マイクロ
波励起に基づくガス媒体中でのプラズマ生成という一般
的な技術分野、特に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）
によるプラズマ生成の技術分野に関する。

【０００２】

【従来の技術および本発明が解決しようとする課題】上
記共鳴を得るために、電界中での磁界Ｂと励起周波数ｆ
は、例えば、２．４５ＧＨｚの周波数に対して磁界（磁
束密度）が８７５．１０^-4Ｔというように、Ｂ＝２ｍｆ
／ｅという関係で対応付けられる。なお、ｍおよびｅは
それぞれ電子質量と電荷を表している。また、エネルギ
ー転送は、電気的励起場が磁界に直交する場合に最大と
なる。

【０００３】ところで、現在、プラズマ・エンクロージ
ャへのマイクロ波エネルギーの導入は、いくつかの異な
る方法で為されている。最初の方法は、図９に示される
ように、マイクロ波エネルギーを導波路２に到着させ、
そのエネルギーが窓４を介して通過し使用エリア６へ転
送されるようになっている。上記エリア６において、上
述した手順で導入されたマイクロ波励起場は、一般にコ
イル８によって生起された磁界と組み合わせられ、これ
によりＥＣＲ条件が満たされる。

【０００４】この種のシステムにおいて、考えられる応
用の作用として、窓はマイクロ波の侵入を阻止する金属
付着物によって覆われる虞れがあり、窓４の使用は、必
須の性質になり得る。加えて、そのコイル８を有する上
記システムは比較的大きな寸法を有しており、結果とし
て、その使用が極めて柔軟でなくなる。実際には、上記
システムを受け入れるよう設計されたエンクロージャや
チャンバ上で使用されるだけである。

【０００５】図１０に図示された別の方法によれば、エ
ンクロージャ１４の壁に沿って分配配置されたアンテナ
１２によって、マイクロ波エネルギーが導入される。Ｅ
ＣＲのために必要な磁界を生起する磁石１６は、アンテ
ナに対向するエンクロージャの外側に配置される。磁石
１６の極性は図１０に示される通りである。

【０００６】このシステムにおいて、アンテナ１２は、
磁界が約８７５．１０^-4Ｔであるエリア内に位置するよ
う、エンクロージャ１４の壁に近接して存在しなければ
ならない。さらに、磁石の磁極の位置の観点では、磁力
線が、アンテナの軸に直交する面内に存在している。こ
のように、ドリフト電流が、その方向が磁力線を含む面
に直交するよう、すなわち、アンテナに平行となるよう
プラズマ中に発生する。このことは、アンテナに対し
て、ある端部において他の端部よりも高密度となるよう
な不均一なプラズマ長を招致する。

【０００７】もう一つの装置は、ＪＰ−５−３１４，９
１８に開示されている。この文書には、冷却液を循環さ
せる回路の周囲に規則的に分配配置された４つの磁石を
有する円筒形アンテナが開示されている。しかしなが
ら、繰り返すことになるが、磁力線はアンテナ軸に直交
しており、結果として、アンテナに平行な同一の拡散電
流ドリフトが存在する。したがって、本発明は、電子サ
イクロトロン共鳴条件の下でプラズマを発生するエンク
ロージャ内に容易に集積でき、上述した問題を解決する
ことができる自律励起装置を提案することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
アンテナ近傍に磁界を生成するための手段を有する少な
くとも一つの中空の円筒部を備え、生成された磁力線が
本質的に円筒部の母線に平行な面内に存在することで特
徴付けられるマイクロ波アンテナに関する。そのような
アンテナ構造により、プラズマのドリフト電流は、常
に、シリンダーの母線と直交する面内に存在する。した
がって、前記電流は、従来の技術の装置によるものと異
なってプラズマ中に不均一を招致しないアンテナを中心
とした軌道を描く。本発明の態様によれば、磁界を生成
するための手段は円筒の磁石の積み重ねによって構成さ
れ、各磁石は、対向する各端部が直接に隣設する磁石と
同一の極性を有する。なお、磁石をコイルに置き換える
ことは可能である。

【０００９】本発明の他の態様によれば、アンテナは二
つの平行な中空の円筒部を備え、円筒部は各々、アンテ
ナ近傍に磁界を生成するための手段を有し、磁力線は本
質的に各管状部の軸を通る平面内に存在する。よって、
前記態様において、ヘアピン型アンテナ構造が得られ
る。

【００１０】本発明は、より一般的には、中心軸を有す
る少くとも一つの管状部と、管状部内に中心軸に沿って
配置されたアンテナ近傍に磁界を生成するための磁石と
を具備し、各磁石の各端部が直接に隣設する磁石と同一
の極性を有するよう対向するようにしている。応用例に
よれば、本発明はまた、中心軸を有する少なくとも一つ
の管状部と、管状部内に中心軸に沿って配置され、励起
時に各端部が直接に隣設するコイルの極性と同一の極性
を有するよう巻回されたアンテナ近傍に磁界を生成する
ための電磁石とを具備する。なお、前記コイルのワイヤ
ーは、超伝導物質であってもよい。この種のアンテナ、
特にアンテナ内の磁気的手段の関連した配置は、従来の
技術の装置で起こるものと異なってプラズマ中に不均一
を招致しないアンテナを中心とした軌道を描くプラズマ
のドリフト電流を得ることを可能とする。

【００１１】ある態様によれば、管状部は中空の円筒部
であり、磁石またはコイルは前記中空の円筒部に積み重
ねられ、本質的に円筒部の母線に平行な面内に磁力線が
生成される。そのようなアンテナは、各々アンテナ近傍
に磁界を発生するための手段を備えた少なくとも２つの
中空の円筒部を有しており、各部の近傍に生成される磁
力線は本質的に前記中空の円形部の母線に平行な面内に
存在する。別の態様によれば、管状部はリング状または
トーラス状またはループ状であってもよい。管状部は、
螺旋の形で配置されてもよい。全ての態様において、冷
却剤を循環させるための手段を設けるようにしてもよ
い。

【００１２】本発明はまた、上述したようなアンテナを
使用するマイクロチップの生成過程に関する。マイクロ
チップ・スクリーンは、例えば、対角寸法が１５，２０
または３０インチ以上のより大きな寸法のディスプレイ
の製造に使用される。したがって、大なる表面上に極め
て小なる直径の穴を生成することが必要とされる。現
在、特に一般的な語におけるマイクロチップまたは特に
フラットスクリーンのためのマイクロチップは、真空蒸
着によって製造される。

【００１３】図１１（ａ）〜図１１（ｃ）および図１２
（ａ）〜図１２（ｃ）は、真空蒸着によるマイクロチッ
プ電子源の製造過程の異なる段階を図示している。その
ような過程は、例えば、ＦＲ−Ａ−２，５９３，９５３
（ＵＳ−Ａ−４，８９７，１６１に対応）に記載されて
いる。この過程は〜で番号付けられた以下の段階を
含む。

【００１４】約１００ｎｍの酸化シリコン層（図示
略）のガラス基板３上での陰極スパッタによる蒸着。前記層への第一の導電層、すなわち陰極導体（厚さ
約１６０ｎｍ）を生成する酸化インジウム層の陰極スパ
ッタによる蒸着。第一導電性層から平行な導電性帯または陰極導体５
を形成するためのエッチング。厚さ約１μｍの厚さの酸化シリコンからなる絶縁層
７の（シラン、ホスフィンあるいは酸素ガスによる）Ｃ
ＶＤ（chemical vapour deposition）。グリッド（厚さ約０．４μｍのニオビウム）を形成
する導電層９の酸化シリコンへの蒸着。前記導電層９におけるＳＦ₆ プラズマを使用する反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）による（図１１
（ｂ））、および層７におけるＣＨＦ₃ プラズマにおけ
る反応性イオンエッチングによる、またはフッ酸および
アンモニウムの水溶液における化学エッチングによる
（図１１（ｃ））直径φ_f を有する穴１１の形成。本構造の表面に関してすれすれに入射する条件下で
の真空蒸着によるニッケル層１３（図１２（ａ））の蒸
着。ただし、蒸着軸と層の表面との間に形成される角度
αは１５度に近接し、ニッケル層は厚さ約１５０ｎｍで
ある。完全な構造上にモリブデン層１５を蒸着することに
よる層形成。ただし、前記層１５は、厚さ約１．８μｍ
であり、本構造の表面に対する通常の入射の下で蒸着さ
れ、前記蒸着処理は、穴１１に位置する高さ１．２〜
１．５μｍのモリブデン錐体１７を得ることを可能足ら
しめる。図１２（ｃ）に示される方法での任意の電気化学的
処理によるニッケル層１３の選択的な溶解。よって、穴
を開けられたニオビウム・グリッド９は、電子放射マイ
クロチップ１７の出現を招致する。

【００１５】この過程は、いつくつかの欠点を有する。
第一に、極めて大なる表面上でのマイクロチップの真空
蒸着による製造は、現在、実行不能であり、例えば、現
在、６インチ（１５ｃｍ）の対角寸法を有するスクリー
ン上への蒸着のみが可能となっている。また、制御され
て安定した組成（例えばカーバイド、窒化物、その他）
を有するチップを得ることは困難である。与えられた蒸
着時間において、気化された素材が一定流量を有するこ
との不可能性のために、エンクロージャへの反応性ガス
の導入は、制御された組成を有する蒸着物を生成するこ
とを可能としない。なお、ＭＣｘ，ＭＮｘ，およびＭＯ
ｃ（Ｍは金属、Ｃは炭素、Ｎは窒素、ｘは化学量論比）
のような素材を蒸着する場合に、蒸着される素材と等価
な被覆物の組成を得ることは極めて困難である。

【００１６】また、ダイヤモンド結晶構造カーボンのよ
うな素材を生成することは不可能である。ＥＰ−Ａ−５
６４，０２８には、コリメーティング・フィルタを用い
た方向付け可能な陰極スパッタによる蒸着を使用する尖
った電極の製造過程が記載されている。コリメーティン
グ・フィルタは、例えば、基板に直交する方向に向かっ
て制限された分散を有する粒子束を得ることを可能足ら
しめる平行の管状要素のシステムからなる。

【００１７】図１３に図示されるように、前述した記載
において、蒸気の流れが矢印２３で表されるように、蒸
気を分流するためのシステム１８は陰極スパッタ装置１
９と基板２１との間に配置される。分流システム（chan
neling system ）において、矢印２７は入射蒸気を表
し、矢印２９は分流された蒸気を示す。スパッタ装置に
よって分流システム放射された原子（分流装置に沿って
整列されていない）は、分流システムの壁に付着する。
こうして、このシステムは、流れの方向制御を実現して
いる。

【００１８】しかしながら、大部分の素材が分流システ
ムの壁に付着するため、マイクロチップの製造効率の実
質的な低下を招致する。従来の技術の装置および過程に
おけるこれらの異なる問題を解決するために、本発明に
よる処理は、高い蒸着効率および蒸気の流れの優れた制
御（均等な厚さの蒸着物を生成する可能性）を保ちつ
つ、大なる表面に制御された組成（composition ）を有
するマイクロチップを生成することを可能足らしめてい
る。

【００１９】この処理はまた、「反応性（reactive）」
蒸着物を生成することをも可能としている。さらに言え
ば、本発明は、マグネトロン・タイプの陰極スパッタ法
を用いて大なる表面上に制御された組成のマイクロチッ
プを生成するための過程に関する。なお、マイクロ波放
電（microwave discharge ）は、電子がマグネトロン表
面に供給されるよう低圧のプラズマを生成および維持す
るための前述した少なくとも一つのアンテナによって為
される。

【００２０】本発明による過程においては、高い蒸着効
率、優れた蒸気の流れ制御および反応性蒸着物を得るた
めに、マグネトロン陰極スパッタが選択されている。こ
の方法は、蒸着フェイズにおいて、約２．１０^-3〜５．
１０^-2ｍｂａｒの圧力で使用可能である。しかしなが
ら、平均自由行程の値の結果として、これらの圧力は空
洞内のチップの製造を許容する蒸気の流れの制御を可能
としていない。

【００２１】さらに、考慮された分野において、特にマ
グネトロン方法では得られない流れの制御を可能にして
いるため、真空蒸着または蒸着（evaporation ）方法だ
けがこの生成を許容する方法と考えられる。本発明によ
る過程は、本発明によるアンテナを用いたマイクロ波放
電によって、マグネトロンのための援助（assistannce
）を提供することを可能としている。これらの条件の
下に、蒸気の流れの方向はより制御可能であり、平均自
由行程は約１メートルである。本発明によるアンテナを
使用すると、プラズマ・ドリフト電流は、アンテナを中
心とした軌跡を描く。したがって、プラズマは前述した
ものにしたがって、不均質性を持たない。

【００２２】本発明の過程において、所望の組成を有す
るターゲットまたは反応性モードの蒸着物が作られる。
したがって、この過程は、例えばフラット・スクリーン
のためのマイクロチップの蒸着を許容し、蒸着手順を入
れ替えている。本処理は、大なる表面の上にマイクロチ
ップを得ることを可能にしている。これらの処理のため
の「進行中の」取扱い（"on the move" treatment）が
可能である。この過程は、蒸着では得られてない制御さ
れた組成を有するマイクロチップを得ることを可能とし
ている。

【００２３】これらの組成は、以下のようなものでもよ
い。 ●純粋な金属。 ●金属カーボンＭＣｘ化合物。・金属中の過飽和カーボン溶液。例えば、ＭｏＣｘ，Ｃ
ｒＣｘおよびＴｉＣｘ。・Ｍｏ₂Ｃ，Ｔｉ₂Ｃ等の中間カーバイド。・ＭｏＣ，ＴｉＣ等の高級カーバイド。・カーバイドと自由カーボン。例えば、ＭｏＣ＋Ｃ，
Ｍｏ₂ＣＬ。 ●金属−窒素化合物。・例えば、ＴｉＮｘ、ＭｏＮｘ、ＣｒＮｘ等のＭＮｘ。・例えば、Ｔｉ₂ Ｎ、Ｍｏ₂ Ｎ、ＴｉＮ、ＭｏＮ等の窒
化物。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の特徴と利点は、添付図面
を参照しての限定的でない説明のための実施形態に関連
する以下の記載に集約されている。図１は、本発明によ
るアンテナ構造の一例を示している。左右対称軸ＡＡ’
での回転体たる中空のシリンダー２０のように形成され
ており、その内部に円筒形磁石２２＿１，２２＿２，２
２＿３等が配置されている。各磁石は、例えば数ミリメ
ートルの距離毎に隣設するものから分離されている。そ
の分離は、例えば、小さな非磁性材料のウェッジまたは
シムによって確実にされる。

【００２５】これらの磁石の極は、シリンダーの軸に直
交する平面上にあり、直接に隣設した２つの磁石（例え
ば、磁石２２＿１と磁石２２＿２）の対向する極が同一
の極性となるように、各磁石が積み重ねられている。図
１に図示されるように、この構造が、磁界の構成に、磁
力線２４がアンテナの軸を通る面内に（本質的に）存在
する、アンテナを囲むトロイダル・シェブロンの形状を
与える。

【００２６】磁石をアンテナ内に配置することは、結果
として、磁界の強度が電子サイクロトロン共鳴に好適な
エリア内に直接に配置されることを有する。さらに、電
界＊Ｅ（＊ＥはＥのベクトル表記である）が放射状であ
るので、上記反響エリアはアンテナを取り囲むリング２
５によって設定される。したがって、共鳴が起こるスペ
ースの大きさは、従来の技術の装置で得られる大きさよ
り大きい。

【００２７】さらに、磁界＊Ｂ（＊ＢはＢのベクトル表
記である）と電界＊Ｅが本質的に互いに直交するため、
結果として、エネルギー転送がこのボリュームの中で最
大となる。さらに、磁力線がアンテナ軸を通る面上にあ
るので、図１に図示されるように、プラズマのドリフト
電流＊ｉ（＊ｉはｉのベクトル表記である）が常にその
ような面に直交する。したがって、上記電流は、アンテ
ナ上に中心を有する円を描き、本プラズマの均一性の増
加を与える。

【００２８】図１のアンテナは回転体のシリンダーの形
状であり、左右対称軸Ａ−Ａ’を有する。しかしなが
ら、本発明はそのような軸を持たないアンテナに適用可
能であることは明かである。ランダム・セクションを有
するシリンダー中に、上述した極性の順序を考慮した多
数の磁石が導入される。これらの磁石は、シリンダーの
セクションに適合した形状を有する。そして、磁力線
は、シリンダーの母線に平行な面に含まれる。この場
合、前述した場合と同様に、アンテナは、磁界の強度が
電子サイクロトロン共鳴に好適なエリア、アンテナを囲
むリングによって設定される共鳴エリアに存在し、磁界
＊Ｂおよび電界＊Ｅは互いに本質的に直交している。

【００２９】アンテナはまた、マイクロ波電源に接続す
るためのシステムを有する。この接続システムは、アン
テナ全体を示す図２に示されるように、同軸ケーブルで
あってもよい。さらに詳述すれば、符号２６は、ワーキ
ングエリア２８（電界および磁界が誘起されるエリア）
を外部エリア３０から分離するエンクロージャの壁を示
す。アンテナは、外部チューブ３２と、磁石３６が前述
した手法で積まれ、これらの両側に拡張エリアを定義す
る二つのシム３８および４０が存在する内部チューブ３
４とを有する。

【００３０】絶縁部分４２は、エンクロージャの内部２
８と外部３０との間の必要な密封を確保している。符号
４４および４２は、それぞれ、接地された導電性キャッ
プおよび絶縁キャップを示す。同軸コネクタ４６は、マ
イクロ波電源への接続を確立する。符号４８および５０
は、冷却剤（例えば、水）の循環を可能にする冷却回路
のための絶縁入口チューブおよび絶縁出口チューブを示
す。

【００３１】図３（ａ）および図３（ｂ）は、冷却回路
の二つの可能な態様を示す。図３（ａ）において、冷却
回路は、二重の周辺エンベロープ５２，５４で構成され
ている。流体は、シリンダーの軸（あるいは、より一般
にはシリンダーの母線）に平行な通路を磁石５６に沿っ
て流れ、シリンダー軸あるいはシリンダー母線に平行な
逆方向に戻る。

【００３２】図３（ｂ）の態様において、磁石５６は、
シリンダー軸に沿って、あるいはより一般的にシリンダ
ーの母線に平行に穿孔され、円筒形チューブ５８の導入
を可能とし、冷却剤の導入を可能としている。磁石の積
み重ねの上端に達すると、流体は、シリンダーの軸また
はシリンダーの母線に平行な磁石の周縁部６０に沿った
通路中を戻る。態様において、磁石は、線を形成する素
材が超電導物質であることも可能なコイルに置き換えら
れ得る。各コイルの曲率は、コイルがアクティブになっ
た場合に、各端部が直接的に隣設するコイルの同極を有
する端部に対向するようになっている。

【００３３】本発明の別の実施形態によれば、例えば、
図４に示されるように、アンテナは、各端部の一つによ
って接続された２つのブランチを有し、ヘアピンの形状
となる。各ブランチにおいて、積み重ねられた円筒形磁
石６８＿１，６８＿２，…および７０＿１，７０＿２，
…が存在する。ヘアピン中の各ブランチにおける磁石の
極性は、前述した手法に則って向きが決められている。
好ましくは、ヘアピン中の各ブランチにおいて互いに対
向している磁石（例えば、磁石６８＿１，７０＿１）
は、同一方向の極性を有する。

【００３４】ブランチの一つの端部は発生器に接続さ
れ、他端は接地される。より一般的には、より複雑な形
状のブランチ（階段状やＶ字状等）が製造され得る。ア
ンテナは、アンテナ近傍に磁界を生成するための手段を
備えた少なくとも二つの中空の円筒部を備え、各部の近
傍に生成される磁力線が上記円筒部の母線上あるいは本
質的には同母線に平行な面内に存在するようになってい
ればよい。

【００３５】例えば、前述したように、製造されたアン
テナは、１０個の円筒形の磁石が反対に配置されて積み
重ねされた直径２５ｍｍの銅チューブによって構成され
る。これらのサマリウム−コバルト磁石は、２０ｍｍの
長さおよび２０ｍｍの直径を有する。磁石に占有される
長さ（この場合は２４０ｍｍ）は、アンテナのアクティ
ブ・エリアとなっている。この長さは、磁石の数を変更
することによって修正可能なものであり、重大なもので
はない。マイクロ波電力は、インピーダンス５０Ωの同
軸ケーブルによってアンテナへ供給される。そのような
装置によれば、プラズマは、圧力１０^-5ｍｂａｒのアル
ゴン雰囲気中で生成可能である。

【００３６】本発明はより一般には、少なくとも一つの
管状部（例えば、リング状、トーラス状、あるいはルー
プ状のチューブ）を有するアンテナに関する。また、螺
旋形状に配列されてもよい。チューブは、軸に沿って配
置されるか、または軸自体をなす。上記チューブにおい
て、電磁石または磁石は、上記軸に沿って配列される。

【００３７】一つの実施形態が、符号８０がリングまた
はループの形状をなすチューブを表している図５中に示
されている。このチューブは、例えば、一定の円形のセ
クションを有し、この場合、本質的に環状になってお
り、チューブ内に軸８２を定義することが可能である。
上記軸８２に沿って手段８４＿１，８４＿２、８４＿３
を配置することにより、チューブ８０の近傍に磁界を生
成することが可能となる。これらの手段は、永久磁石あ
るいは電磁石でもよい。

【００３８】磁石は、図５に図示されている。各磁石
は、隣設されたものから例えば数ミリメートル分離され
ている。この分離は、例えば、小さな非磁性材料のシム
またはウェッジによって確保される。磁石の極はシリン
ダー軸に本質上直交する面上にあり、磁石は、二つの直
接に隣設された磁石（例えば、磁石８４＿２および８４
＿３）の各極が同一極性を有するような手法で配置され
る。

【００３９】図６（Ａ）および図６（Ｂ）において、３
つの連続的な磁石の配置がより詳細に示されている。図
６（Ａ）において、磁石は円筒形磁石である。専門家で
あれば、対応するチューブへの導入を可能とする大きさ
のものを選択できる筈である。磁石は、柔軟なシースに
配置され、管状のアンテナへ導入される。図６（Ｂ）に
おいて、磁石は頂部が取り除かれた円錐形であり、その
磁石が導入されるアンテナの管状部と同一の曲率を有す
る。

【００４０】全ての場合において、図１に図示されるよ
うに、磁界構成としては、アンテナを囲む略シェブロン
構造を有するものが得られる。磁石がアンテナ中に配置
されるので、後者は磁界強度がＥＣＲに好適となるエリ
ア中に直接に配置される。ここで再び、電界＊Ｅは放射
状であり、共鳴エリアはアンテナを囲むリング８６，８
８によって設定される。したがって、共鳴が生起するス
ペースの大きさは従来の技術の装置によって得られる大
きさを超過する。磁界＊Ｂと電界＊Ｅは互いに本質的に
直交し、エネルギー転送が上記スペースにおいて最大と
なる。

【００４１】アンテナの曲率のために、厳密に言えば、
磁力線はチューブの軸を通る面上に存在するということ
はもはや可能ではない。しかしながら、このことは、ま
だおおよそ適用できる。したがって、プラズマのドリフ
ト電流＊ｉは、常にチューブ８０の軸に直交する面に
（あるいは上記チューブのセクションをなす面内に等し
く）含まれる。したがって、上記電流は、およそアンテ
ナ上に中心を有する円を描き、プラズマの均質性を導
く。

【００４２】図５に示されるアンテナは、リングかトー
ラスの全体形状を有する。本発明の示唆するところが管
状部の上記形状に限定されないことは明かである。ま
た、後者は、例えば、電磁石または磁石の同じ積み重ね
を有し、螺旋に沿って配置された軸を有してもよい。ま
た、アンテナは、例えば図１のまっすぐな円筒形状を湾
曲させることによって得られる、内に湾曲されたチュー
ブのような形状をとってもよい。これらのアンテナ全て
は、図１に関連して前述されたストレート・アンテナと
同一の特性と利点を持って機能し、曲率のみが異なる。

【００４３】図５において、ダクト９０，９２は冷却液
または流体または冷却剤の入口および出口ダクトを表
す。チューブ８０内部で、上記液は、磁石または電磁石
に沿って循環する。また、図５には図示されていない
が、図３（ｂ）のチューブと同様な手法で、液を全ての
磁石を通過するチューブ内を循環させることも可能ある
いは択一的に可能である。図５に示されたような回路に
おいて、マイクロ波エネルギーの導入は、例えば一方が
接地された点ＡとＢの間でなされる。点ＡおよびＢを択
一的に接地し、エネルギーを点ＣとＡの間に導入するこ
とが可能である。図示されていない同軸コネクタは、例
えば、マイクロ波電源への接続を可能たらしめる。

【００４４】本発明によるアンテナの応用分野は、プラ
ズマの生成である。したがって、プラズマを利用する全
てのシステム（陰極スパッタによる蒸着におけるイオン
・アシスタンス、ＰＥＣＶＤ、イオン・エッチング、イ
オン源、放射源等）に適用可能である。マイクロチップ
の製造への応用例について、図７（ａ）、図８（ａ）、
図７（ｂ）および図８（ｂ）に関連して以下に説明す
る。

【００４５】これらの図において、マグネトロン・ベー
パ源１００、基板１０２、真空エンクロージャ１０４、
および少なくとも一つのアンテナ１０６が図示されてい
る。マイクロチップの蒸着は、基板上で為される。工業
的に、マグネトロンは数メートルの長さ（例えば、グレ
イジング上の進行中の蒸着物のために）をもって存在す
る。したがって、大なるスクリーンあるいはいくつかの
小なる並設されたスクリーン上で「進行中」の蒸着物を
直視することが可能である。ガスを追加することなく、
低い圧力（１０^-5ｍｂ）で直接的にプラズマを発生する
ために、マイクロ波放電によるマグネトロン・アシスタ
ンス・システムの利用が為される。

【００４６】プラズマの電子は、磁界の助けを得てマイ
クロ波アンテナ周囲でトラップされ、それらの効率が電
子サイクロトロン共鳴効果によって増大する。この共鳴
効果は、例えば、周波数２．４５ＧＨｚの電界と組み合
わせられた８７５．１０^-4Ｔの磁界で得られる。本発明
の実現化は、例えば、前述したものにおいて真空蒸着を
用いたステージをプラズマに援助されたマグネトロン蒸
着によるステージに置き換えた異なる段階（１）〜
（９）を考慮することで得られる。後者は、本発明によ
るアンテナの援助で生成されるものである。

【００４７】したがって、本発明による少なくとも一つ
のアンテナの援助により、電子サイクロトロン共鳴条件
の下でのマイクロ波放電を行うことが可能になる。この
マイクロ波放電は、低圧のプラズマを発生・維持する。
後者は、表面上で電子の発信を可能とするマグネトロン
のアシスタンス・システムとして使用される。このよう
に、マグネトロンを低圧で使用することが可能であり、
したがって、蒸気の流れの方向制御が可能である。本発
明の応用により、マグネトロン陰極スパッタの利点、す
なわち、大きな基板を取り扱うこと、および素材に関す
る無限の選択の可能性を保持することができる。

【００４８】これらの蒸着物の製造のために、例えばＣ
ｒ₃Ｃ₂ターゲット等の所望の化合物とともにターゲット
を使用すること、あるいは反応性モードの蒸着物を製造
すること、すなわち、純粋なＣｒターゲットで開始し、
蒸着過程においてコールド・プラズマを炭化水素（例え
ば、Ｃ₂Ｈ₂−ＣＨ₄ ）に噴射することが可能である。Ｐ
ＶＤおよびＣＶＤに似ているこの処理は、従来の方法に
おいて得ることができない化合物を得ることを可能とす
る。したがって、従来の熱力学によって獲得できない過
飽和炭素被膜を生成することが可能である。

【００４９】この処理によれば、過飽和溶液、または例
えばＭｏ₂Ｃ等の中間カーバイド、または例えばＭｏＣ
等の炭素をさらにチャージしたカーバイドを形成するこ
とによって、例えばＭｏＣｘ、ＣｒＣｘ、ＴｉＣｘ、Ｔ
ａＣｘ等の化合物の化学量を統制および調節することが
可能となる。また、記載された化合物より多くの炭素を
含む被膜を生成することが可能である。プラズマに反応
性ガスの混合ガス（例えばＣｘＨｙとｎ₂ ）を導入する
ことによって、例えばＭｏＮｘ、ＴｉＮｘ、ＣｒＮｘ、
ＴａＮｘまたはカーボニトライド等の窒化物の生成が可
能である。

【００５０】また、酸化ガス（例えばＯ₂ ）を導入する
ことが可能であるため、オキシカーバイドまたは窒化物
を生成することができる。基板の温度、反応性ガスの圧
力、基板の偏向などのような生成条件の機能として、化
合物は、非結晶、単結晶、または良好に結晶したものと
なり得る。この方法は、特に、グラファイト・ターゲッ
トを使用し、ＣｘＨｙおよびＨ₂ タイプのプラズマ化合
物に結合させることにより、ダイアモンド結晶構造カー
ボンを生成することを可能としている。また、反応性ガ
ス（例えばジボラン、ホスフィン、ＰＨ₃ ）を用いてボ
ロンまたはリンをこれらの被膜にドープすることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアンテナの構造を示す図である。

【図２】マイクロ波電力源への接続システムを有する本
発明によるアンテナを説明するための図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、冷却剤の循環
のための互いに異なる回路を有する本発明による直線ア
ンテナの構造を示す図である。

【図４】ヘアピン状に形成された本発明によるアンテナ
の構造を示す図である。

【図５】本発明によるアンテナの他の態様を示す図であ
る。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、本発明による
アンテナの他の態様を示す図である。

【図７】（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施形態によ
るマイクロチップの製造過程例を説明するための側面図
および正面図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施形態によ
るマイクロチップの製造過程例を説明するための側面図
および正面図である。

【図９】従来の技術におけるプラズマ生成装置を示す図
である。

【図１０】従来の技術におけるプラズマ生成装置を示す
図である。

【図１１】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、従来の技術によ
るマイクロチップ電子源の製造過程の各ステージを説明
すための図である。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、従来の技術によ
るマイクロチップ電子源の製造過程の各ステージを説明
すための図である。

【図１３】従来の技術による他の例を示す図である。

【符号の説明】

２０シリンダー２２＿１，２２＿２，… 磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ベルナール・ローランフランス・38240・メラン・リュ・デ・エギナール・51・アー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心軸を有する少なくとも一つの管状部
と、管状部内に中心軸に沿って配置されたアンテナ近傍に磁
界を生成するための磁石とを具備し、各磁石の各端部が直接に隣設する磁石と同一の極性を有
するよう対向することを特徴とするマイクロ波アンテ
ナ。
【請求項２】中心軸を有する少なくとも一つの管状部
と、管状部内に中心軸に沿って配置され、励起時に各端部が
直接に隣設するコイルの極性と同一の極性を有するよう
巻回されたアンテナ近傍に磁界を生成するための電磁石
とを具備することを特徴とするマイクロ波アンテナ。
【請求項３】コイルの線が超電導物質からなることを
特徴とする請求項２記載のマイクロ波アンテナ。
【請求項４】管状部は中空の円筒部であり、磁石また
はコイルは前記中空の円筒部に積み重ねられ、本質的に
円筒部の母線に平行な面内に磁力線が生成されることを
特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のマイクロ
波アンテナ。
【請求項５】各々アンテナ近傍に磁界を発生するため
の手段を備えた少なくとも２つの中空の円筒部を有し、
各部の近傍に生成される磁力線が本質的に前記中空の円
形部の母線に平行な面内に存在することを特徴とする請
求項４記載のマイクロ波アンテナ。
【請求項６】管状部はリング状またはトーラス状であ
ることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の
マイクロ波アンテナ。
【請求項７】管状部は螺旋状であることを特徴とする
請求項１ないし３いずれかに記載のマイクロ波アンテ
ナ。
【請求項８】冷却剤を循環させるための手段を有する
ことを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載のマ
イクロ波アンテナ。
【請求項９】大なる表面上に制御された組成を有する
マイクロチップの生成過程であって、請求項１ないし８いずれかに記載の少なくとも一つのマ
イクロ波アンテナによって生成されたマイクロ波放電の
マグネトロン陰極スパッタを用い、前記マイクロ波放電は電子がマグネトロン表面に供給さ
れるよう低圧プラズマを発生および維持することを特徴
とするマイクロチップの生成過程。
【請求項１０】所望の組成のターゲットは反応性モー
ドで為される蒸着に使用されることを特徴とする請求項
９記載のマイクロチップの生成過程。
【請求項１１】マイクロチップは「進行中の」大なる
表面上に生成されることを特徴とする請求項９または１
０記載のマイクロチップの生成過程。