RU2215061C1 - Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме свч-разряда и плазменный реактор для его реализации - Google Patents

Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме свч-разряда и плазменный реактор для его реализации Download PDF

Info

Publication number
RU2215061C1
RU2215061C1 RU2002125807/02A RU2002125807A RU2215061C1 RU 2215061 C1 RU2215061 C1 RU 2215061C1 RU 2002125807/02 A RU2002125807/02 A RU 2002125807/02A RU 2002125807 A RU2002125807 A RU 2002125807A RU 2215061 C1 RU2215061 C1 RU 2215061C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plasma
substrate
microwave
quasi
wave
Prior art date
Application number
RU2002125807/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002125807A (ru
Inventor
А.Л. Вихарев
А.М. Горбачёв
А.Г. Литвак
Ю.В. Быков
Г.Г. Денисов
О.А. Иванов
В.А. Колданов
Original Assignee
Институт прикладной физики РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to RU2002125807/02A priority Critical patent/RU2215061C1/ru
Application filed by Институт прикладной физики РАН filed Critical Институт прикладной физики РАН
Priority to CNB03824814XA priority patent/CN100523288C/zh
Priority to CA2501070A priority patent/CA2501070C/en
Priority to EP03751664.8A priority patent/EP1643001B1/en
Priority to JP2004539681A priority patent/JP4694842B2/ja
Priority to KR1020057005553A priority patent/KR100838384B1/ko
Priority to PCT/RU2003/000410 priority patent/WO2004029325A1/ru
Priority to US10/526,800 priority patent/US7694651B2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2215061C1 publication Critical patent/RU2215061C1/ru
Publication of RU2002125807A publication Critical patent/RU2002125807A/ru
Priority to ZA2005/02854A priority patent/ZA200502854B/en
Priority to HK06105272.2A priority patent/HK1085245A1/xx
Priority to US12/220,340 priority patent/US20090123663A1/en
Priority to US12/660,445 priority patent/US8091506B2/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/274—Diamond only using microwave discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при получении поликристаллических алмазных пленок (пластин) для изготовления выходных окон мощных источников СВЧ-излучения. В реакционной камере активизируют газовую смесь водорода и углеводорода путем повышения концентрации электронов в плазме СВЧ-разряда. Образовавшиеся атомы углеродсодержащих радикалов осаждают на подложку, обеспечивая формирование поликристаллической алмазной пленки в результате поверхностных реакций. Активацию указанной газовой смеси осуществляют за счет создания в реакционной камере устойчивой неравновесной плазмы с помощью СВЧ-излучения с мощностью не менее 1 кВт и частотой, много большей обычно используемой частоты 2,45 ГГц. Для локализации плазмы вблизи подложки формируют стоячую волну, в пучностях которой генерируют и поддерживают плазменные слои с возможностью регулирования их размера. Изобретение обеспечивает высокую скорость осаждения алмазных пленок высокого качества на подложки, диаметром более 100 мм. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.

Description

Изобретение относится к области осаждения углерода путем разложения газообразных соединений с помощью плазмы СВЧ-разряда и может быть использовано, например, для получения поликристаллических алмазных пленок (пластин), из которых изготавливают выходные окна мощных источников СВЧ-излучения, например гиротронов, необходимых для дополнительного нагрева плазмы в установках термоядерного синтеза.
Осаждение алмазных пленок из газовой фазы осуществляется так называемым CVD (chemical vaper deposition) методом. Этот метод основывается на активации тем или иным способом газовой смеси, чаще всего содержащей водород и углеводород, для создания необходимых химически активных частиц - атомов водорода и углеродсодержащих радикалов. Осаждение этих радикалов на подложку обеспечивает формирование поликристаллической алмазной пленки в результате целого комплекса поверхностных реакций. Причем для эффективного роста алмазных пленок необходима неравновесная концентрация атомарного водорода около поверхности подложки (Spitsyn B. V. , Bouilov L.L., Derjaguin B.V., J of Cryst. Growth, 1981, v.52, p. 219-226).
Известно несколько способов активации газовой среды: с использованием нитей накаливания или газоразрядной плазмы, создаваемой разрядами постоянного тока, высокочастотными, дуговыми или СВЧ-разрядами. Коммерческое применение нашли CVD реакторы, использующие плазму, создаваемую с помощью СВЧ-разряда, так называемые MPACVD (microwave plasma-assisted chemical vaper deposition) реакторы. Это связано с тем, что СВЧ-разряды, создавая высокую плотность возбужденных и заряженных частиц, и обладая безэлектродной природой, позволяют выращивать алмазные пленки высокого качества (white diamond) со скоростью выше чем 1 мкм/час.
Так, известен способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ-разряда, заключающийся в том, что в газовой смеси, содержащей по крайней мере водород и углеводород и поддерживаемой при давлении от 50 до 200 Торр, с помощью СВЧ-излучения с частотой 2,45 ГГц зажигают СВЧ-разряд. Производят активацию указанной газовой смеси плазмой СВЧ-разряда, образуя химически активные частицы (радикалы), например, метила СН3, ацетилена С2Н2, атомы водорода Н, обеспечивают их диффузионный перенос из объема плазмы на подложку, специально обработанную для создания центров кристаллизации (нуклеации). Поддерживают температуру подложки в диапазоне Ts=700-1100oС, на поверхности которой с участием углеродсодержащих радикалов протекают поверхностные реакции, обеспечивающие рост алмазной пленки (P.K. Bachmann. In Handbook of industrial diamonds and diamond films, Eds. M. Prelas, G. Popovici, L.K. Bigelow, New York: Marcel Dekker Inc. USA, 1998, p.821-850). Недостатком данного способа осаждения алмазных пленок является малая скорость роста (1-2 мкм/час) качественных алмазных пленок с коэффициентом теплопроводности не менее 10 Вт/см•К.
Более высокую скорость роста алмазных пленок (3-9 мкм/час) при отмеченном выше качестве обеспечивает высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ-разряда, описанный в патенте США 5518759, М. кл. С 23 С 16/50, B 05 D 3/06, опубл. 21.05.96. Способ-прототип заключается в том, что СВЧ-разряд зажигают в находящейся в реакционной камере газовой смеси, содержащей по крайней мере водород и углеводород и поддерживаемой при давлении от 50 до 200 Торр. Указанную газовую смесь активируют плазмой СВЧ-разряда на частоте f=2,45 ГГц, образуя атомы водорода и углеродсодержащие радикалы, которые осаждаются на подложку, обеспечивая формирование поликристаллической алмазной пленки в результате поверхностных реакций. Активацию газовой смеси осуществляют в условиях, когда преобладающими являются термически равновесные механизмы рождения углеродсодержащих радикалов над неравновесными электронными механизмами. Эти условия характеризуются повышенной относительной концентрацией радикала С2 (молекулярного углерода) в плазме и достигаются за счет повышения (до 5 кВт/см2) вводимой в плазменный реактор СВЧ мощности, приходящейся на единицу площади осаждаемой поверхности пленки.
Недостатком способа-прототипа осаждения алмазных пленок является необходимость использования СВЧ-генератора с очень высокой мощностью (до 3 МВт) для напыления пленок большой площади.
Для осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ-разряда известны устройства - плазменные реакторы резонансного типа на основе цилиндрического резонатора, возбуждаемого на частоте 2,45 ГГц или 915 МГц. Представителем этого класса является устройство, описанное в патенте США 5311103, М. кл. Н 01 J 7/24, опубл. 1994. Устройство состоит из реакционной камеры с подложкой и держателем подложки, цилиндрического резонатора, в объеме которого располагается реакционная камера в виде кварцевой колбы, передающей коаксиально-волноводной линии с элементами связи для введения в резонатор СВЧ мощности на моде TM01n, юстирующего устройства для перемещения верхней стенки цилиндрического резонатора и настройки резонатора в резонанс. В реакционной камере поддерживается давление газовой смеси от 50 до 200 Торр и плазма создается над подложкой в виде полусферы с размером вдоль подложки, не превышающим половины длины СВЧ-волны.
Недостатком данного устройства является то, что небольшой поперечный размер плазмы в реакционной камере накладывает ограничения на величину поперечного размера однородно напыляемых алмазных пленок (60-70 мм) при использовании СВЧ-излучения с частотой 2,45 ГГц (с длиной волны 12,2 см).
Однородные алмазные пленки немного большей площади осаждаются в плазме СВЧ-разряда на частоте 2,45 ГГц в устройстве, описанном в патенте США 5954882, М. кл. С 23 С 16/00, опубл. 1999. Устройство состоит из реакционной камеры с подложкой и держателем подложки, эллипсоидного резонатора, в области одного из фокусов которого и располагается реакционная камера в виде кварцевой колбы. Резонатор снабжен передающей коаксиально-волноводной линией с элементами связи для ввода в резонатор СВЧ мощности через область второго фокуса эллипсоида. В реакционной камере поддерживается давление газовой смеси от 50 до 200 Торр. Из-за значительных размеров эллипсоидального резонатора по сравнению с длиной СВЧ-волны и приблизительно квазиоптических условий распространения СВЧ-волны в резонаторе возникает уширенное распределение электрического поля в фокальной области резонатора. В результате в реакционной камере над подложкой создается плазма, позволяющая напылять однородные алмазные пленки с поперечными размерами, равными 70-80 мм.
Примерно с такой же площадью осаждаются алмазные пленки в устройстве, выбранном в качестве прототипа, описанном в патенте ЕР 0520832, В1, М. кл. С 23 С 16/26, С 23 С 16/50, Н 01 Q 19/00, опубл. 1992, в котором используются квазиоптические условия распространения СВЧ-излучения с частотой 2,45 ГГц для его введения в реакционную камеру.
Устройство состоит из реакционной камеры в виде колбы с окном для ввода СВЧ-излучения, СВЧ-генератора на частоте 2,45 ГГц, передающей линии, состоящей из излучающего рупора и рефлектора, металлического зеркала или диэлектрической линзы для формирования сходящегося волнового пучка, который направляется в реакционную камеру через окно. В реакционной камере располагается подложка на держателе подложки и с помощью системы напуска и откачки газа поддерживается необходимое давление газовой смеси. СВЧ-разряд зажигается в фокальной области пучка, располагающейся над подложкой. В плазменном реакторе-прототипе над подложкой поддерживалась устойчивая плазма при фиксированном давлении газовой смеси, равном 40 Торр.
Недостатком устройства-прототипа является то, что в нем для создания плазмы над подложкой используется сходящийся волновой пучок. Известно, что в сходящемся пучке граница СВЧ-разряда, первоначально зажигаемого в области максимальной интенсивности поля, распространяется навстречу СВЧ-излучению в виде фронта ионизации (Ю.П. Райзер. Лазерная искра и распространение разрядов. - М. : Наука, 1974). Такая динамика разряда приводит к удалению области энерговыделения от подложки. В реакторе-прототипе стационарное поддержание плазмы над подложкой возможно только в узких интервалах давлений газа и величин падающей СВ-мощности в пучке. В результате невозможно достичь высоких удельных энерговкладов в плазму около подложки, т.е. невозможно получение высоких концентраций активных радикалов, и как следствие невозможно достичь высоких скоростей роста алмазных пленок (в прототипе скорость роста равна 1 мкм/час).
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка высокоскоростного способа осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ-разряда, обеспечивающего получение алмазных пленок высокого качества (с тангенсом угла потерь δ не более 3•10-5 и с коэффициентом теплопроводности в диапазоне 10-20 Вт/см•К) на подложках с диаметром более 100 мм, и разработка устройства (плазменного реактора) для реализации данного способа.
Технический результат в разработанном способе достигается тем, что разработанный высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ-разряда, так же как и способ прототип, включает в себя поджиг СВЧ-разряда в газовой смеси, находящейся в реакционной камере и содержащей по крайней мере водород и углеводород, активацию указанной газовой смеси плазмой СВЧ-разряда, для образования атомов водорода и углеродсодержащих радикалов, которые осаждаются на подложку, обеспечивая формирование алмазной пленки в результате поверхностных реакций.
Новым в разработанном способе является то, что активацию указанной газовой смеси путем повышения концентрации Ne электронов в плазме осуществляют за счет создания в реакционной камере устойчивой неравновесной плазмы с помощью СВЧ-излучения с мощностью не менее 1 кВт и частотой f, много большей обычно используемой частоты 2,45 ГГц, при этом для локализации плазмы вблизи подложки формируют стоячую волну, в пучностях которой генерируют и поддерживают плазменные слои с возможностью регулирования их размера.
Целесообразно активацию указанной газовой смеси путем повышения концентрации электронов проводить с помощью электромагнитного излучения с частотой f, равной 30 ГГц, а размеры плазменных слоев в пучностях стоячей СВЧ-волны регулировать за счет изменения формы и размера поперечного сечения сходящихся волновых пучков, формирующих стоячую волну.
В одном частном случае для формирования стоячей волны целесообразно использовать четыре и более сходящихся волновых пучка, пересекающихся попарно.
В другом частном случае для формирования стоячей волны целесообразно использовать два сходящихся пересекающихся волновых пучка.
В третьем частном случае для формирования стоячей волны целесообразно использовать два сходящихся волновых пучка, направленных навстречу друг другу.
В четвертом частном случае для формирования стоячей волны целесообразно использовать падающий на подложку сходящийся волновой пучок и отраженный от подложки волновой пучок.
Технический результат в разработанном устройстве достигается тем, что разработанный плазменный реактор для высокоскоростного осаждения алмазной пленки из газовой фазы в плазме СВЧ-разряда, как и плазменный реактор прототип, содержит СВЧ-генератор, передающую линию, оканчивающуюся квазиоптической электродинамической системой, реакционную камеру с установленной в ней подложкой на держателе подложки и системой напуска и откачки выбранной газовой смеси.
Новым в разработанном устройстве является то, что квазиоптическая электродинамическая система выполнена и установлена с возможностью формирования в выбранной области вблизи подложки стоячей СВЧ-волны, а передающая линия выполнена в виде сверхразмерного волновода круглого сечения с гофрированной внутренней поверхностью, дополненного системой зеркал для передачи по крайней мере одного гауссова пучка на упомянутую квазиоптическую электродинамическую систему.
В одном частном случае изготовления плазменного реактора квазиоптическую электродинамическую систему целесообразно выполнить в виде четырех зеркал, расположенных по разные стороны относительно области формирования плазмы и установленных с возможностью направления СВЧ-излучения в виде четырех попарно пересекающихся волновых пучков, при этом квазиоптическую электродинамическую систему целесообразно установить внутри реакционной камеры, причем передающую линию целесообразно дополнить делителем одного волнового пучка на четыре пучка, который необходимо установить на выходе упомянутого сверхразмерного волновода круглого сечения.
В другом частном случае квазиоптическую электродинамическую систему целесообразно выполнить в виде двух зеркал, расположенных по разные стороны относительно области формирования плазмы и установить с возможностью направления двух пучков СВЧ-излучения под небольшими углами к поверхности подложки, при этом передающую линию целесообразно дополнить делителем одного волнового пучка на два пучка, который необходимо установить на выходе упомянутого сверхразмерного волновода круглого сечения.
В третьем частном случае квазиоптическую электродинамическую систему целесообразно выполнить в виде двух зеркал, расположенных по разные стороны относительно области формирования плазмы и установленных с возможностью направления волновых пучков навстречу друг другу, при этом одно из зеркал целесообразно установить с возможностью перемещения вперед-назад параллельно самому себе на расстоянии ±λ/4, где λ - длина волны СВЧ-излучения, а передающую линию необходимо дополнить делителем одного волнового пучка на два пучка, который установлен на выходе упомянутого сверхразмерного волновода круглого сечения.
В четвертом частном случае изготовления плазменного реактора возможно в нижней части реакционной камеры расположить диэлектрическое окно для ввода СВЧ-излучения, а напротив окна в верхней части камеры целесообразно установить подложку, при этом квазиоптическую электродинамическую систему необходимо выполнить в виде одного зеркала, расположенного снаружи ниже упомянутой реакционной камеры и установленного с возможностью направления пучка СВЧ-излучения вверх перпендикулярно поверхности подложки.
В пятом частном случае выполнения плазменного реактора квазиоптическая электродинамическая система может быть выполнена в виде одного зеркала, установленного с возможностью направления пучка СВЧ-излучения по нормали к поверхности подложки или под небольшим углом к нормали, а внутрь реакционной камеры возможно введение радиопрозрачной охлаждаемой стенки, выполненной в виде решетки из тонких металлических охлаждаемых трубок или стержней и установленной параллельно подложке на расстоянии от нее больше λ/2.
В шестом частном случае изготовления плазменного реактора квазиоптическую электродинамическую систему целесообразно выполнить в виде зеркала и оптически связанного с ней квазиоптического резонатора с плоскопараллельными зеркалами, установленными на расстоянии, кратном λ/2, при этом одно из зеркал резонатора представляет собой подложку на ее держателе, а другое зеркало может быть выполнено в виде периодической решетки из тонких металлических трубок или стержней, причем период решетки меньше λ.
В седьмом частном случае изготовления плазменного реактора система напуска газовой смеси в реакционную камеру в область формирования плазмы может быть выполнена в виде металлического вогнутого экрана с подводящей трубкой в центральной части, расположенного над держателем подложки на регулируемом расстоянии, а система откачки газа может быть выполнена в виде набора отверстий в держателе подложки, снабженном некоторым объемом для откачки смеси газов, в котором расположена система водяного охлаждения верхней части держателя подложки.
В восьмом частном случае изготовления плазменного реактора систему напуска выбранной газовой смеси целесообразно совместить с решеткой из тонких металлических охлаждаемых трубок, а система откачки газа может быть выполнена в виде набора отверстий в держателе подложки, снабженном некоторым объемом для откачиваемой смеси газов, в котором расположена система водяного охлаждения верхней части держателя подложки.
Технический результат - увеличение скорости осаждения алмазной пленки из газовой фазы в плазме СВЧ-разряда при хорошем качестве пленки - в разработанных способе и устройстве достигается за счет того, что, как установлено авторами, при повышении частоты СВЧ поля повышается концентрация электронов Ne в плазме, что позволяет увеличить скорость активации газовой смеси, т.е. скорость образования атомарного водорода и других химически активных радикалов, а это в свою очередь приводит к увеличению скорости осаждения алмазной пленки. При этом повышение частоты СВЧ поля и использование приемов квазиоптики позволяет управлять размерами однородной плазмы над подложкой, что в свою очередь обеспечивает однородность осаждаемой пленки на большой площади.
Влияние повышения частоты СВЧ поля на скорость осаждения алмазной пленки в MPACVD реакторе можно объяснить следующим образом.
В MPACVD реакторах скорость роста алмазных пленок определяется величиной концентрации углеродсодержащих радикалов и атомов водорода около подложки (Goodwin D. G., J.E. Butler. In Handbook of industrial diamonds and diamond films, Eds. M. Prelas, G. Popovici, E.K. Bigelow, New York: Marcel Dekker Inc. USA, 1998, p. 527-581). В большинстве существующих MPACVD реакторов основным каналом диссоциации молекул водорода даже при высоких температурах газа (Tg~3000-3500 К) является диссоциация электронным ударом (Манкелевич Ю. А. , Рахимов А. Т., Суетин Н.В. Физика плазмы, 1995, т.21, 10, с.921-927). Поэтому степень диссоциации молекул водорода зависит от величины электронной концентрации Ne в плазме. Величина Ne в плазме, поддерживаемой СВЧ полем в реакторах резонансного типа, возрастает до величины, при которой начинает проявляться нелинейный эффект скинирования электромагнитного поля. Поэтому характерный размер плазмы над подложкой в реакторе примерно равен глубине скин-слоя δ.. При обычно используемых параметрах в MPACVD реакторах (температуре газа Tg~3000-3500 К, зависящей от удельной мощности, поглощаемой в плазме, и начальном давлении газовой смеси 50-200 Topр) плотность газа около подложки соответствует минимуму кривой Пашена для поддержания непрерывного СВЧ-разряда (Вихарев А.Л. и др. Физика плазмы, 1987, т. 13, 9, с. 1124-1130), при которой частота столкновений электронов ν порядка круговой частоты поля ω. В этих условиях глубина скин-слоя δ примерно равна
δ≈2(c/ω)(Nco/Ne)[(ω2+ν2)/ων].
При фиксированной глубине скин-слоя (например, для реакторов резонансного типа эта величина порядка 1 см) δ = δo, из приведенного выше соотношения для δ получаем, что величина электронной концентрации Ne в плазме пропорциональна частоте СВЧ-излучения
Ne~Nco(c/δoω)[ω2+ν2)/ων]~ω,
где Nco = mω2/4πe2 - критическая концентрация, ω = 2πf - круговая частота поля, ν - частота столкновений электронов с нейтральными частицами, m и е - масса и заряд электрона соответственно. Поэтому величина электронной концентрации Ne и соответственно степень диссоциации молекулярного водорода в неравновесной плазме MPACVD реактора повышается при увеличении частоты СВЧ-излучения.
Дополнительный технический результат - повышение площади осаждаемой алмазной пленки при сохранении ее однородности - обеспечивается разработанной конструкцией плазменного реактора за счет формирования попарно пересекающихся волновых пучков, например четырех попарно пересекающихся когерентных пучков.
На фиг. 1 схематично в разрезе представлена блок-схема разработанного плазменного реактора, реализующего разработанный способ.
На фиг. 2 представлена в разрезе блок-схема плазменного реактора с квазиоптической электродинамической системой, обеспечивающей формирование плазменного слоя вблизи подложки в области пересечения четырех волновых пучков.
На фиг. 3 представлена в разрезе блок-схема плазменного реактора с квазиоптической электродинамической системой, обеспечивающей формирование плазменного слоя вблизи подложки в двух пересекающихся волновых пучках.
На фиг. 4 представлена в разрезе блок-схема плазменного реактора с квазиоптической электродинамической системой, обеспечивающей формирование плазменного слоя вблизи подложки в двух встречных волновых пучках.
На фиг. 5 представлена в разрезе блок-схема плазменного реактора с квазиоптической электродинамической системой, обеспечивающей формирование плазменного слоя вблизи подложки в отражающемся волновом пучке.
На фиг. 6 представлена в разрезе блок-схема плазменного реактора с квазиоптической электродинамической системой, имеющей прозрачную для СВЧ-излучения периодическую решетку.
На фиг. 7 представлен в разрезе держатель подложки с системами охлаждения, напуска и откачки газа для плазменных реакторов, описанных в п.8,9,10 формулы изобретения.
На фиг.8 представлен держатель подложки с системами охлаждения, напуска и откачки газа для плазменного реактора, описанного в п.12 и 13 формулы изобретения.
Конструкция плазменного реактора, представленная на фиг.1, содержит реакционную камеру 1 для газовой смеси с установленной в ней подложкой 2 для осаждения алмазной пленки 3. Подложка 2 расположена на держателе 4 подложки. Источником СВЧ-излучения служит СВЧ-генератор 5, соединенный с передающей линией 6, оканчивающейся квазиоптической электродинамической системой 7. Квазиоптическая электродинамическая система 7 состоит из нескольких металлических зеркал, которые установлены с возможностью формирования стоячей СВЧ-волны в области 8 создания плазмы вблизи подложки 2. Реакционная камера 1 снабжена системой напуска 9 газовой смеси и системой откачки 10 газа для поддержания требуемого давления и скорости газового потока рабочей смеси в камере 1. В качестве реакционной камеры 1 может быть использована, как и в устройстве-прототипе, прозрачная кварцевая колба. В качестве источника 5 излучения может быть использован гиротрон.
В первом частном случае изготовления плазменного реактора, представленном на фиг.2, передающая линия 6 состоит из сверхразмерного волновода 14 круглого сечения, снабженного делителем 15 волнового пучка, который оптически связан с комплектом четырех плоских зеркал 11, каждое из которых в свою очередь оптически связано с одним вогнутым металлическим зеркалом из комплекта четырех зеркал 12. Квазиоптическая электродинамическая система 7 состоит из четырех металлических вогнутых зеркал 13. Волновод 14 передающей линии 6 выполнен с гофрированной внутренней поверхностью. Волновод 14 одним концом оптически связан с СВЧ-генератором 5, а другим концом соединен с делителем 15 волнового пучка на четыре пучка. Делитель 15 выполнен в виде сверхразмерного квадратного волновода, работа которого основана на эффекте мультипликации изображений при распространении электромагнитной волны (G.G. Denisov, S.V. Kuzikov. In Strong microwaves in plasmas, Ed. A.G. Litvak, N. Novgorod: IAP, 2000, v.2, p.960-966). Зеркала 11,12 и 13 могут быть расположены как внутри реакционной камеры 1 (как показано на фиг.2), так и снаружи реакционной камеры 1 (как показано на фиг.1). Выход СВЧ-генератора 5 может быть оптически связан непосредственно с волноводом 14 круглого сечения (как показано на фиг. 1), а может быть оптически связан с ним посредством дополнительного зеркала 16. Зеркала 13, образующие квазиоптическую электродинамическую систему 7, установлены с возможностью направления СВЧ-излучения 17 в виде четырех попарно пересекающихся волновых пучков в область 8 формирования плазмы вблизи подложки 2 (см. вид А на фиг.2).
Система напуска 9 в реакционную камеру 1 газовой смеси, содержащей по крайней мере водород и углеводород и система откачки 10 газа для поддержания требуемого давления рабочей смеси могут быть выполнены по-разному, например так, как показано на фиг.7. Система напуска 9 выполнена в виде металлического вогнутого экрана 18 с подводящей трубкой 19 в центральной его части. Система откачки 10 газа выполнена в виде набора отверстий 20 в держателе 4 подложки 2, при этом держатель 4 снабжен некоторым объемом для откачиваемой смеси газов, в котором расположена система водяного охлаждения 21 той части держателя 4, которая контактирует с подложкой 2.
Во втором частном случае изготовления плазменного реактора, представленном на фиг. 3, передающая линия 6 представляет собой, как и в предыдущем случае, волновод 14 круглого сечения, снабженный делителем 15 волнового пучка, который оптически связан с двумя плоскими металлическими зеркалами 11, каждое из которых в свою очередь оптически связано с одним вогнутым металлическим зеркалом из комплекта двух зеркал 12. Квазиоптическая электродинамическая система 7 состоит из двух вогнутых металлических зеркал 13. При этом волновод 14 выполнен с гофрированной внутренней поверхностью. В этом частном случае изготовления плазменного реактора делитель 15 волнового пучка на два пучка выполнен в виде сверхразмерного прямоугольного волновода, работа которого основана на эффекте мультипликации изображений при распространении электромагнитной волны. Зеркала 11, 12 и 13 могут быть расположены как внутри реакционной камеры 1 (как показано на фиг.2), так и снаружи реакционной камеры 1 (как показано на фиг.1). Два зеркала 13, образующие квазиоптическую электродинамическую систему 7, установлены с возможностью направления излучения в виде двух пересекающихся волновых пучков в область 8 формирования плазмы вблизи подложки 2 (см. вид А на фиг.3). Система напуска 9 газовой смеси в реакционную камеру 1 и система откачки 10 газа выполнена, как и в предыдущем частном случае, как показано на фиг.7.
В третьем частном случае изготовления плазменного реактора, представленном на фиг. 4, передающая линия 6 состоит, как и в предыдущих случаях, из сверхразмерного волновода 14 круглого сечения, снабженного делителем 15 волнового пучка, который оптически связан с комплектом двух плоских зеркал 11, каждое из которых в свою очередь оптически связано с одним вогнутым металлическим зеркалом из комплекта двух зеркал 12. Квазиоптическая электродинамическая система 7 состоит из двух металлических вогнутых зеркал 13, которые установлены с возможностью направления излучения 17 в виде двух встречных волновых пучков в область 8 формирования плазмы вблизи подложки 2 (см. вид А на фиг.4). Для обеспечения однородности нанесения алмазной пленки 3 на подложку 2 одно из зеркал 13 установлено с возможностью перемещения вперед-назад параллельно самому себе на расстояние ±λ/4, где λ - длина волны СВЧ-излучения. Зеркала 11, 12 и 13, как и в предыдущих частных случаях, могут быть расположены как внутри реакционной камеры 1, так и снаружи.
В четвертом частном случае изготовления плазменного реактора, представленном на фиг.5, реакционная камера 1 расположена вертикально и нижняя ее часть снабжена диэлектрическим окном 22 для ввода СВЧ-излучения 17, при этом внутри камеры 1 в верхней ее части установлена подложка 2 на держателе 4. Квазиоптическая электродинамическая система 7 выполнена в этом случае в виде одного зеркала 13, расположенного снаружи ниже камеры 1 и установленного с возможностью направления пучка СВЧ-излучения 17 вверх, перпендикулярно поверхности подложки 2. Система напуска 9 в реакционную камеру 1 газовой смеси в этом случае выполнена в виде нескольких трубок 23. Для поддержания требуемого давления рабочей смеси в качестве системы откачки 10 газа использована трубка 24. Температурный режим подложки 2 обеспечивается с помощью системы водяного охлаждения 21, как в предыдущих частных случаях выполнения устройства.
В пятом частном случае изготовления плазменного реактора, представленном на фиг.6, передающая линия 6 состоит из сверхразмерного волновода 14 круглого сечения, выход которого оптически связан посредством металлического вогнутого зеркала 12 с квазиоптической электродинамической системой 7, выполненной в этом случае в виде одного металлического вогнутого зеркала 13, установленного с возможностью направления пучка СВЧ-излучения 17 по нормали к поверхности подложки 2 или под небольшим углом к нормали. При этом внутрь реакционной камеры 1 введена радиопрозрачная охлаждаемая стенка, выполненная в виде периодической решетки 25 из тонких металлических охлаждаемых трубок или стержней 26 и установленная параллельно подложке 2 на расстоянии от нее больше λ/2.
Система напуска 9 газовой смеси в данной конструкции и система откачки 10 представлены на фиг. 8. Система напуска 9 состоит из полых охлаждаемых трубок 26 периодической решетки 25. Для поддержания требуемого давления в реакционной камере 1 в диапазоне 50-300 Торр система откачки 10 газа выполнена в виде набора отверстий 20 в держателе 4 подложки 2. Температурный режим подложки 2 обеспечивается с помощью системы водяного охлаждения 21.
В шестом частном случае изготовления плазменного реактора, также представленном на фиг.6, передающая линия 6 и квазиоптическая электродинамическая система 7 выполнены, как и в предыдущем случае. Решетка 25, введенная внутрь реакционной камеры 1 и расположенная в этом частном случае изготовления на расстоянии от подложки 2, кратном λ/2, вместе с подложкой 2 образуют квазиоптический резонатор с плоскопараллельными зеркалами, имеющий резонанс на частоте излучения СВЧ-генератора 5.
Система напуска 9 газовой смеси и система откачки 10 газа выполнены в данной конструкции аналогично предыдущему частному случаю, как показано на фиг.8.
В конкретном примере реализации разработанных способа и устройства (плазменного реактора) в качестве реакционной камеры 1 использована кварцевая колба, выпускаемая стекольным заводом им. Ф.Э. Дзержинского города Гусь-Хрустальный. В качестве СВЧ-генератора 5 использован гиротрон с частотой СВЧ-излучения 30 ГГц и мощностью до 10 кВт, выпускаемый НПП "Гиком" г. Н. Новгорода. В качестве передающей линии 6 использован сверхразмерный волновод 14 круглого сечения с гофрированной внутренней поверхностью, снабженный делителем 15 волнового пучка, изготовленные в ИПФ РАН г. Н. Новгорода. Для реализации разработанного способа использована конструкция плазменного реактора с квазиоптическим резонатором, представленная на фиг.6.
Разработанный высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ-разряда реализуют следующим образом (см. фиг.1).
Линейно поляризованное СВЧ-излучение 17 с поперечным распределением интенсивности в виде распределения Гаусса от СВЧ-генератора 5 с частотой f, много большей обычно используемой частоты 2,45 ГГц, например 30 ГГц, направляют на вход передающей линии 6. С выхода передающей линии 6 его направляют на квазиоптическую электродинамическую систему 7, посредством которой излучение 17 направляют в реакционную камеру 1, содержащую по крайней мере водород и углеводород. С помощью квазиоптической электродинамической системы 7 в выбранной области 8 реакционной камеры 1 формируют стоячую СВЧ-волну, в пучностях которой генерируют и поддерживают плазменные слои, т. е. получают устойчивую неравновесную плазму. За счет использования СВЧ-излучения с частотой f, много большей обычно используемой частоты 2,45 ГГц, полученная в области 8 плазма имеет более высокую концентрацию электронов, образует более высокую плотность углеродсодержащих радикалов и атомарного водорода и обеспечивает тем самым более высокую скорость роста алмазной пленки, чем в способе-прототипе, использующем излучение с частотой 2,45 ГГц. Повышение частоты f позволяет также использовать приемы квазиоптики и управлять размерами однородной плазмы над подложкой 2, что в свою очередь обеспечивает однородность осаждаемой пленки, т.е. позволяет решить поставленную задачу.
Плазменный реактор, представленный на фиг.2 и позволяющий реализовать способ по п.3, работает следующим образом.
Линейно поляризованное СВЧ-излучение 17 с поперечным распределением интенсивности в виде распределения Гаусса от СВЧ-генератора 5 с частотой 30 ГГц посредством зеркала 16 направляют на вход сверхразмерного волновода 14 круглого сечения с гофрированной внутренней поверхностью. Благодаря такому выполнению волновода 14 поперечное распределение интенсивности излучения 17 на выходе волновода 14 сохраняется близким к гауссовому. Гауссов пучок поступает на вход делителя 15 волнового пучка и за счет эффекта мультипликации изображений при распространении электромагнитной волны в сверхразмерном квадратном волноводе делится на четыре одинаковых гауссовых пучка с меньшей интенсивностью. Каждый их этих пучков излучения 17 посредством комплектов зеркал 11, 12 передающей линии 6 направляют на квазиоптическую электродинамическую систему 7. Четыре вогнутых зеркала 13 электродинамической системы 7 направляют четыре сходящихся пучка 17 в область 8, где указанные четыре пучка попарно пересекаются, как показано на фиг.2 вид А, и в области их пересечения формируется стоячая волна. За счет смещения в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа (см. фиг.2 вид А), противоположно расположенных зеркал 13 в каждой паре относительно оси симметрии каждой пары зеркал 13, область 8 формирования стоячей волны над подложкой 2 в данном частном случае имеет увеличенную площадь (более 100 мм) по сравнению с другими известными способами. В пучностях стоячей волны величина электрического поля равна или превышает пороговое поле, необходимое для поддержания стационарной плазмы, поэтому в области 8 формирования стоячей волны происходит поджиг СВЧ-разряда и формирование и локализация плазменного слоя. Изменяя форму и размеры поперечного сечения пересекающихся волновых пучков 17, можно регулировать размеры и форму плазменного слоя. Конструкция плазменного реактора по п. 8 формулы изобретения обеспечивает более равномерный подвод СВЧ-излучения к плазме, а также большую площадь осаждаемых алмазных пленок.
Плазменный реактор, представленный на фиг.3 и позволяющий реализовать способ по п.4, работает следующим образом.
Линейно поляризованное СВЧ-излучение 17 с поперечным распределением интенсивности в виде распределения Гаусса от СВЧ-генератора 5 с частотой 30 ГГц посредством зеркала 16 и сверхразмерного волновода 14 круглого сечения направляют на вход делителя 15, выполненного в этом частном случае в виде сверхразмерного прямоугольного волновода. За счет эффекта мультипликации изображений при распространении электромагнитного излучения в сверхразмерном прямоугольном волноводе 15 гауссов пучок 17 делится на два одинаковых гауссовых пучка 17 меньшей интенсивностью. Каждый из этих двух пучков излучения 17 посредством комплектов зеркал 11 и 12 направляют на квазиоптическую электродинамическую систему 7. Вогнутыми зеркалами 13 квазиоптическая электродинамическая система 7 каждый из двух указанных пучков 17 в виде сходящегося пучка направляет на подложку 2 под углом к ее поверхности, которая в этом случае выполняет роль отражающего зеркала. При этом в области 8 над подложкой 2 пересекаются падающий и отраженный от подложки 2 пучки и в месте их пересечения формируется стоячая волна в направлении, перпендикулярном поверхности подложки 2. В пучностях стоячей волны образуются области усиленного поля, в которых происходит локализация и поддержание одного или нескольких плазменных слоев, параллельных плоскости подложки 2. Изменяя форму и размеры поперечного сечения падающего волнового пучка 17, а также изменяя угол падения пучка 17 на подложку 2 можно регулировать размер плазменного слоя вдоль подложки 2. Для получения более однородного распределения плазмы вдоль подложки 2 вторым зеркалом 13 навстречу отраженному пучку на подложку 2 направляется второй из упомянутых двух сходящихся пучков 17. За счет этого конструкция плазменного реактора по п.9, представленная на фиг.3, обеспечивает более однородное осаждение алмазной пленки на подложку 2.
Плазменный реактор, представленный на фиг.4 и позволяющий реализовать способ по п.5, работает следующим образом.
Линейно поляризованное СВЧ-излучение 17 с поперечным распределением интенсивности в виде распределения Гаусса от СВЧ-генератора 5 с частотой 30 ГГц посредством зеркала 16 и сверхразмерного волновода 14 круглого сечения направляют на вход делителя 15, выполненного в этом случае в виде сверхразмерного прямоугольного волновода. За счет эффекта мультипликации изображений при распространении электромагнитной волны в сверхразмерном прямоугольном волноводе 15 гауссов пучок 17 делится на два одинаковых пучка 17 меньшей интенсивности. Каждый из этих двух пучков излучения 17 посредством комплектов зеркал 11 и 12 направляют на квазиоптическую электродинамическую систему 7. Двумя зеркалами 13 квазиоптической электродинамической системы 7 оба упомянутых пучка 17 направляют в область 8 над подложкой 2 навстречу друг другу, вследствие чего в области 8 вдоль оси пучков 17 образуется стоячая волна. В пучностях стоячей волны образуются области усиленного поля, в которых происходит локализация и поддержание нескольких плазменных слоев, перпендикулярных поверхности подложки 2. Для однородного нанесения алмазных пленок на подложку 2 пучности стоячих волн непрерывно смещают вдоль подложки 2 за счет механического перемещения одного из зеркал 13 параллельно самому себе на расстояние ±λ/4. Конструкция плазменного реактора по п.10, представленная на фиг.4, так же как и предыдущая конструкция, обеспечивает однородное осаждение алмазной пленки 3 на подложку 2.
Плазменный реактор, представленный на фиг.5 и позволяющий реализовать способ по п.6, работает следующим образом.
Линейно поляризованное СВЧ-излучение 17 с поперечным распределением интенсивности в виде распределения Гаусса от СВЧ-генератора 5 с частотой 30 ГГц посредством зеркала 16, сверхразмерного волновода 14 круглого сечения и зеркала 12 направляют на вход квазиоптической электродинамической системы 7, выполненной в этом частном случае в виде одного металлического вогнутого зеркала 13, расположенного снаружи реакционной камеры 1. Зеркало 13 направляет сходящийся волновой пучок 17 через диэлектрическое окно 22 вверх по нормали к поверхности подложки 2, которая в этом случае выполняет роль отражающего зеркала и создает встречный пучок 17. В результате в направлении, перпендикулярном поверхности подложки 2, образуется стоячая волна. В пучностях стоячей волны образуются области усиленного поля, в которых происходит локализация и поддержание одного или нескольких плазменных слоев, параллельных плоскости подложки 2. Изменяя размеры поперечного сечения падающего волнового пучка 17 можно регулировать размер плазменного слоя вдоль подложки 2. Волновой пучок 17 направляется в данной конструкции на подложку 2 снизу, так что плазма возникает под подложкой. В этом случае возникающий конвективный поток газа вверх к подложке 2 дополнительно способствует локализации плазменного слоя около подложки. Конструкция плазменного реактора по п.11, представленная на фиг.5, является наиболее компактной и простой в изготовлении и обеспечивает дополнительные возможности в локализации плазмы вблизи подложки 2.
Плазменный реактор, представленный на фиг.6 и также позволяющий реализовать способ по п.6, работает следующим образом.
Периодическая решетка 25 из тонких металлических охлаждаемых стержней или трубок 26, установленная параллельно подложке 2, в зависимости от ее расстояния до подложки 2 и в зависимости от направления вектора напряженности электрического поля относительно оси стержней (трубок) 26, может выполнять две функции, а именно: при произвольном расстоянии до подложки 2 и при направлении вектора напряженности электрического поля, перпендикулярного оси стержней (трубок) 26, решетка 25 выполняет функцию радиопрозрачной охлаждаемой стенки, а при расстоянии до подложки 2, кратном λ/2, и при соответствующем направлении вектора напряженности электрического поля относительно оси стержней (трубок) 26 она выполняет функцию частично прозрачного зеркала квазиоптического резонатора.
При использовании решетки 25 в качестве радиопрозрачной охлаждаемой стенки плазменный реактор, представленный на фиг.6, работает следующим образом.
Линейно поляризованное СВЧ-излучение 17 с поперечным распределением интенсивности в виде распределения Гаусса от СВЧ-генератора 5 с частотой 30 ГГц посредством зеркала 16, сверхразмерного волновода 14 и зеркала 12 направляют на зеркало 13 квазиоптической электродинамической системы 7, которая направляет сходящийся гауссов пучок 17 на решетку 25 и подложку 2 по нормали к их поверхности или под небольшим углом к нормали. При направлении вектора напряженности электрического поля в гауссовом пучке 17 перпендикулярно оси стержней или трубок 26 решетка 25 является прозрачной для СВЧ-излучения. В этом случае волновой пучок 17 отражается от поверхности подложки 2. В результате в направлении, перпендикулярном поверхности подложки 2, образуется стоячая волна. В пучностях стоячей волны образуются области усиленного поля, в которых происходит локализация и поддержание одного или нескольких плазменных слоев, параллельных плоскости подложки 2. Локализации плазмы дополнительно способствует теплоотвод энергии в прозрачную для СВЧ-излучения охлаждаемую решетку 25. Изменяя размеры поперечного сечения падающего волнового пучка 17, можно регулировать размер плазменного слоя вдоль подложки 2. Таким образом конструкция плазменного реактора по п.12, представленная на фиг.6 обеспечивает дополнительные возможности в локализации плазменного слоя вблизи подложки 2.
При использовании решетки 25 в качестве одного из зеркал квазиоптического резонатора, плазменный реактор, представленный на фиг.6, работает следующим образом.
Как и в предыдущем случае, линейно поляризованный гауссов пучок 17 от СВЧ-генератора 5 с частотой f=30 ГГц посредством зеркала 16, сверхразмерного волновода 14 и зеркала 12 направляют на зеркало 13 квазиоптической электродинамической системы 7, которая направляет сходящийся гауссов пучок 17 на решетку 25 и подложку 2 по нормали к их поверхности или под небольшим углом к нормали. Для преобразования решетки 25 в частично отражающее второе зеркало квазиоптического резонатора изменяют по сравнению с предыдущим случаем угол между направлением вектора электрического поля в гауссовом пучке 17 и осью стержней (трубок) 26. Кроме того, поскольку в случае использования решетки 25 в качестве зеркала квазиоптического резонатора расстояние между решеткой 25 и подложкой 2 выбрано кратным λ/2, то квазиоптический резонатор, образованный ими, имеет резонанс на частоте излучения СВЧ-генератора 5. При резонансе амплитуда электрического поля в стоячей волне усиливается, что дополнительно способствует локализации плазменного слоя около подложки 2 в таком резонаторе. Локализации плазмы также способствует, как и в предыдущем случае, охлаждение металлических трубок (стержней) решетки 25. Добротность этого квазиоптического резонатора регулируется изменением коэффициента связи резонатора с гауссовым пучком излучения 17 за счет изменения угла между вектором электрического поля в гауссовом пучке и осью трубок или стержней 26. Изменяя размеры поперечного сечения падающего волнового пучка 17, здесь так же, как и в предыдущих случаях, можно регулировать размер плазменного слоя вдоль подложки 2. Конструкция плазменного реактора по п.13, представленная на фиг. 6, обеспечивает возможность регулирования локализации плазменного слоя.
В частном случае изготовления данной конструкции система напуска 9 газовой смеси совмещена с периодической решеткой 25, в которой напуск газовой смеси осуществляют через отверстия в полых трубках 26 периодической решетки 25, как показано на фиг.8.
В таблице приведены для сравнения результаты расчета (численного моделирования) концентрации атомарного водорода в конструкциях плазменных реакторов, работающих на частотах 2,45 и 30 ГГц, пользуясь численной моделью, известной из публикации: A.M. Gorbachev et al. Numerical modeling of a microwave plasma CVD reactor. Diamond and Related Materials 10 (2001) р.342-346. Для частоты 2,45 ГГц был выбран плазменный реактор, известный по патенту США 5311103, М. кл. H 01 J 7/24, опубл. 1994). Для частоты 30 ГГц был выбран плазменный реактор, представленный на фиг.6 с квазиоптическим резонатором, в котором плазма поддерживалась в виде одного плазменного слоя. Давление газовой смеси в реакционных камерах, содержащих водород Н2 и метан СН4, составляло 100 Торр. Температура подложки равнялась 900oС. Плазма поддерживалась при одной и той же падающей мощности.
Как видно из таблицы концентрация атомарного водорода у поверхности подложки более чем на порядок больше в реакторе на частоте 30 ГГц, чем в реакторе на частоте 2,45 ГГц. Предыдущие исследования (Goodwin D.G.J.E.Butler. In Handbook of industrial diamonds and diamond films, Eds. M. Prelas, G. Popovici, L.K. Bigelow, New York: Marcel Dekker Inc. USA, 1998, p.527-581) показывают, что такое повышение концентрации атомарного водорода также на порядок приводит к увеличению скорости роста алмазной пленки. В плазменном реакторе (патент США 5311103, М. кл. Н 01 J 7/24, опубл. 1994) скорость роста высококачественных алмазных пленок составляет 1-2 мкм/час, тогда как в разработанном реакторе она составляет 10-20 мкм/час.

Claims (15)

1. Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ-заряда, при котором зажигают СВЧ-разряд в газовой смеси, находящейся в реакционной камере и содержащей по крайней мере водород и углеводород, активизируют указанную газовую смесь плазмой СВЧ-разряда, образуя атомы водорода и углеродсодержащие радикалы, которые осаждаются на подложку, обеспечивая формирование поликристаллической алмазной пленки в результате поверхностных реакций, отличающийся тем, что активацию указанной газовой смеси путем повышения концентрации электронов Nе в плазме осуществляют за счет создания в реакционной камере устойчивой неравновесной плазмы с помощью СВЧ-излучения с мощностью не менее 1кВт и частотой f, много большей обычно используемой частоты 2,45 ГГц, при этом для локализации плазмы вблизи подложки формируют стоячую волну, в пучностях которой генерируют и поддерживают плазменные слои с возможностью регулирования их размера.
2. Высокоскоростной способ по п. 1, отличающийся тем, что активацию указанной газовой смеси путем повышения концентрации электронов Nе проводят с помощью электромагнитного излучения с частотой f, равной 30 ГГц, а размеры плазменных слоев в пучностях стоячей СВЧ волны регулируют за счет изменения формы и размера поперечного сечения сходящихся волновых пучков, формирующих стоячую волну.
3. Высокоскоростной способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для формирования стоячей волны используют четыре и более сходящихся волновых пучка, попарно пересекающихся.
4. Высокоскоростной способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для формирования стоячей волны используют два сходящихся пересекающихся волновых пучка.
5. Высокоскоростной способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для формирования стоячей волны используют два сходящихся волновых пучка, направленных навстречу друг другу.
6. Высокоскоростной способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для формирования стоячей волны используют падающий на подложку и отраженный от нее волновой пучок.
7. Плазменный реактор для высокоскоростного осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ-разряда, содержащий СВЧ-генератор, передающую линию, оканчивающуюся квазиоптической электродинамической системой, реакционную камеру с установленной в ней подложкой, расположенной на держателе подложки, и системы напуска и откачки выбранной газовой смеси, отличающийся тем, что квазиоптическая электродинамическая система выполнена и установлена с возможностью формирования в выбранной области вблизи подложки стоячей СВЧ-волны, а передающая линия выполнена в виде сверхразмерного волновода круглого сечения с гофрированной внутренней поверхностью, дополненного системой зеркал для передачи по крайней мере одного гауссова пучка на упомянутую квазиоптическую электродинамическую систему.
8. Плазменный реактор по п. 7, отличающийся тем, что квазиоптическая система выполнена в виде четырех зеркал, расположенных по разные стороны относительно области формирования плазмы и установлена с возможностью направления СВЧ-излучения в виде четырех попарно пересекающихся волновых пучков, при этом квазиоптическая электродинамическая система вместе с частью передающей линии установлены внутри реакционной камеры, причем передающая линия дополнена делителем одного волнового пучка на четыре пучка, который установлен на выходе упомянутого сверхразмерного волновода круглого сечения.
9. Плазменный реактор по п. 7, отличающийся тем, что квазиоптическая электродинамическая система выполнена в виде двух зеркал, расположенных по разные стороны относительно области формирования плазмы и установленных с возможностью направления двух пучков СВЧ-излучения под небольшими углами к поверхности подложки, при этом передающая линия дополнена делителем одного волнового пучка на два пучка, который установлен на выходе упомянутого сверхразмерного волновода круглого сечения.
10. Плазменный реактор по п. 7, отличающийся тем, что квазиоптическая электродинамическая система выполнена в виде двух зеркал, расположенных по разные стороны относительно области формирования плазмы и установленных с возможностью направления волновых пучков навстречу друг другу, при этом одно из зеркал установлено с возможностью перемещения вперед-назад параллельно самому себе на расстояние ±λ/4, где λ - длина волны СВЧ-излучения, а передающая линия дополнена делителем одного волнового пучка на два пучка, который установлен на выходе упомянутого сверхразмерного волновода круглого сечения.
11. Плазменный реактор по п. 7, отличающийся тем, что в нижней части реакционной камеры расположено диэлектрическое окно для ввода СВЧ-излучения, а напротив окна в верхней части камеры установлена подложка, при этом квазиоптическая электродинамическая система выполнена в виде одного зеркала, расположенного снаружи ниже упомянутой реакционной камеры и установленного с возможностью направления пучка СВЧ-излучения вверх перпендикулярно поверхности подложки.
12. Плазменный реактор по п. 7, отличающийся тем, что квазиоптическая электродинамическая система выполнена в виде одного зеркала, установленного с возможностью направления пучка СВЧ-излучения по нормали к поверхности подложки или под небольшим углом к нормали, а внутрь реакционной камеры введена радиопрозрачная охлаждаемая стенка, выполненная в виде решетки из тонких металлических охлаждаемых трубок или стержней и установленная параллельно подложке на расстоянии от нее больше λ/2.
13. Плазменный реактор по п. 7, отличающийся тем, что квазиоптическая электродинамическая система выполнена в виде зеркала и оптически связанного с ней квазиоптического резонатора с плоскопараллельными зеркалами, установленными на расстоянии, кратном λ/2, при этом одно из зеркал резонатора представляет собой подложку на держателе подложки, а другое зеркало выполнено в виде периодической решетки из тонких металлических трубок или стержней, причем период решетки меньше λ.
14. Плазменный реактор по п. 8, или 9, или 10, отличающийся тем, что система напуска газовой смеси в реакционную камеру в область формирования плазмы выполнена в виде металлического вогнутого экрана с подводящей трубкой в центральной части, расположенного над держателем подложки на регулируемом расстоянии, а система откачки газа выполнена в виде набора отверстий в держателе подложки, снабженном некоторым объемом для откачиваемой смеси газов, в котором расположена система водяного охлаждения верхней части держателя подложки.
15. Плазменный реактор по п. 12 или 13, отличающийся тем, что система напуска выбранной газовой смеси совмещена с решеткой из тонких металлических охлаждаемых трубок, а система откачки газа выполнена в виде набора отверстий в держателе подложки, снабженном некоторым объемом для откачиваемой смеси газов, в котором расположена система водяного охлаждения верхней части держателя подложки.
RU2002125807/02A 2002-09-30 2002-09-30 Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме свч-разряда и плазменный реактор для его реализации RU2215061C1 (ru)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002125807/02A RU2215061C1 (ru) 2002-09-30 2002-09-30 Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме свч-разряда и плазменный реактор для его реализации
US10/526,800 US7694651B2 (en) 2002-09-30 2003-09-18 High velocity method for deposing diamond films from a gaseous phase in SHF discharge plasma and device for carrying out said method
EP03751664.8A EP1643001B1 (en) 2002-09-30 2003-09-18 High velocity method for deposing diamond films from a gaseous phase in shf discharge plasma and device for carrying out said method
JP2004539681A JP4694842B2 (ja) 2002-09-30 2003-09-18 Ｓｈｆ放電プラズマ中の気相からダイヤモンド膜を堆積する高速方法及び該方法を実行する装置
KR1020057005553A KR100838384B1 (ko) 2002-09-30 2003-09-18 초고주파 방전 플라즈마 내의 기체 상으로부터 다이아몬드필름을 고속으로 증착하는 방법 및 상기 방법을 수행하기위한 플라즈마 반응기
PCT/RU2003/000410 WO2004029325A1 (en) 2002-09-30 2003-09-18 High velocity method for deposing diamond films from a gaseous phase in shf discharge plasma and a plasma reactor for carrying out said method
CNB03824814XA CN100523288C (zh) 2002-09-30 2003-09-18 在微波放电等离子体中从气相沉积金刚石薄膜的高速方法和实施所述方法的装置
CA2501070A CA2501070C (en) 2002-09-30 2003-09-18 High velocity method for deposing diamond films from a gaseous phase in shf discharge plasma and a plasma reactor for carrying out said method
ZA2005/02854A ZA200502854B (en) 2002-09-30 2005-04-08 High velocity method for deposing diamond films from a gaseous phase in shf discharge plasma and a plasma reactor for carrying out said method
HK06105272.2A HK1085245A1 (en) 2002-09-30 2006-05-04 High velocity method for deposing diamond films from a gaseous phase in shf discharge plasma and device for carrying out said method
US12/220,340 US20090123663A1 (en) 2002-09-30 2008-07-23 High velocity method for depositing diamond films from a gaseous phase in SHF discharge plasma and a plasma reactor for carrying out said method
US12/660,445 US8091506B2 (en) 2002-09-30 2010-02-26 High velocity method for depositing diamond films from a gaseous phase in SHF discharge plasma and a plasma reactor for carrying out said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002125807/02A RU2215061C1 (ru) 2002-09-30 2002-09-30 Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме свч-разряда и плазменный реактор для его реализации

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2215061C1 true RU2215061C1 (ru) 2003-10-27
RU2002125807A RU2002125807A (ru) 2004-03-27

Family

ID=31989420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002125807/02A RU2215061C1 (ru) 2002-09-30 2002-09-30 Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме свч-разряда и плазменный реактор для его реализации

Country Status (10)

Country Link
US (3) US7694651B2 (ru)
EP (1) EP1643001B1 (ru)
JP (1) JP4694842B2 (ru)
KR (1) KR100838384B1 (ru)
CN (1) CN100523288C (ru)
CA (1) CA2501070C (ru)
HK (1) HK1085245A1 (ru)
RU (1) RU2215061C1 (ru)
WO (1) WO2004029325A1 (ru)
ZA (1) ZA200502854B (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595156C2 (ru) * 2014-12-15 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Плазменный свч реактор для газофазного осаждения алмазных пленок в потоке газа (варианты)
RU2624754C2 (ru) * 2015-12-25 2017-07-06 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Способ создания легированных дельта-слоев в CVD алмазе
RU2644216C2 (ru) * 2016-07-15 2018-02-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН) СВЧ плазменный реактор для получения однородной нанокристаллической алмазной пленки
RU214891U1 (ru) * 2022-06-27 2022-11-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Устройство для газоструйного осаждения алмазных покрытий

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7776408B2 (en) * 2007-02-14 2010-08-17 Rajneesh Bhandari Method and apparatus for producing single crystalline diamonds
US10269541B2 (en) * 2014-06-02 2019-04-23 Applied Materials, Inc. Workpiece processing chamber having a thermal controlled microwave window
US10039157B2 (en) 2014-06-02 2018-07-31 Applied Materials, Inc. Workpiece processing chamber having a rotary microwave plasma source
US10166525B2 (en) 2014-07-29 2019-01-01 Mitsubishi Electric Corporation Microwave irradiating and heating device
US10490425B2 (en) 2015-07-29 2019-11-26 Infineon Technologies Ag Plasma systems and methods of processing using thereof
RU2637187C1 (ru) * 2016-11-29 2017-11-30 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Плазменный свч реактор
US11244808B2 (en) 2017-05-26 2022-02-08 Applied Materials, Inc. Monopole antenna array source for semiconductor process equipment
CN108315818A (zh) * 2018-05-02 2018-07-24 苏州贝莱克晶钻科技有限公司 单晶金刚石合成装置和方法
JP7076914B2 (ja) * 2018-12-17 2022-05-30 住友重機械工業株式会社 折返し光共振器
RU2727958C1 (ru) * 2019-07-10 2020-07-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук" Способ получения облака заряженных частиц
TWI734405B (zh) * 2020-03-10 2021-07-21 宏碩系統股份有限公司 人造鑽石生產裝置及其微波發射模組
CN113373425B (zh) * 2020-03-10 2022-06-10 宏硕系统股份有限公司 人造钻石生产装置及其微波发射模块
US11155915B1 (en) 2020-04-13 2021-10-26 Wave Power Technology Inc. Artificial diamond production device and microwave transmitting module thereof
EP3919438A1 (de) 2020-06-03 2021-12-08 Behzad Sahabi Verfahren und vorrichtung zur thermischen spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen ausgangsmaterials sowie verwendung des verfahrens
CN111593317A (zh) * 2020-06-19 2020-08-28 中国科学院合肥物质科学研究院 一种表面镀有金刚石膜的第一壁材料制备方法
CN111785606A (zh) * 2020-07-23 2020-10-16 核工业西南物理研究院 一种可调节微波入射角度的准光学传输装置及其调角方法
CN114752915B (zh) * 2021-01-11 2024-01-19 宁波材料所杭州湾研究院 一种制备沉积材料的方法、化学气相沉积装置
WO2023099005A1 (de) 2021-12-02 2023-06-08 Behzad Sahabi Verfahren und vorrichtung zur niedertemperaturspaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen ausgangsmaterials

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0818905B2 (ja) * 1987-04-22 1996-02-28 出光石油化学株式会社 ダイヤモンドの合成方法および合成装置
US5221556A (en) * 1987-06-24 1993-06-22 Epsilon Technology, Inc. Gas injectors for reaction chambers in CVD systems
JPH0668152B2 (ja) * 1988-01-27 1994-08-31 株式会社半導体エネルギー研究所 薄膜形成装置
JPH03193880A (ja) * 1989-08-03 1991-08-23 Mikakutou Seimitsu Kogaku Kenkyusho:Kk 高圧力下でのマイクロ波プラズマｃｖｄによる高速成膜方法及びその装置
DE69021821T2 (de) * 1989-09-20 1996-05-30 Sumitomo Electric Industries Verfahren und Anlage zum Herstellen von Hartstoff.
JPH03111577A (ja) * 1989-09-26 1991-05-13 Idemitsu Petrochem Co Ltd マイクロ波プラズマ発生装置およびそれを利用するダイヤモンド膜の製造方法
GB9114014D0 (en) * 1991-06-28 1991-08-14 De Beers Ind Diamond Plasma assisted diamond synthesis
US5311103A (en) * 1992-06-01 1994-05-10 Board Of Trustees Operating Michigan State University Apparatus for the coating of material on a substrate using a microwave or UHF plasma
US5387288A (en) * 1993-05-14 1995-02-07 Modular Process Technology Corp. Apparatus for depositing diamond and refractory materials comprising rotating antenna
US5518759A (en) * 1993-07-28 1996-05-21 Applied Science And Technology, Inc. High growth rate plasma diamond deposition process and method of controlling same
EP0652308B1 (en) * 1993-10-14 2002-03-27 Neuralsystems Corporation Method of and apparatus for forming single-crystalline thin film
JPH08165194A (ja) * 1994-12-12 1996-06-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd マイクロ波プラズマｃｖｄによる薄膜形成方法及び装置
DE19507077C1 (de) * 1995-01-25 1996-04-25 Fraunhofer Ges Forschung Plasmareaktor
US5580387A (en) * 1995-06-28 1996-12-03 Electronics Research & Service Organization Corrugated waveguide for a microwave plasma applicator
US5651827A (en) * 1996-01-11 1997-07-29 Heraeus Quarzglas Gmbh Single-wafer heat-treatment apparatus and method of manufacturing reactor vessel used for same
RU2099283C1 (ru) * 1996-06-05 1997-12-20 Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" Покрытие на основе алмазоподобного материала и способ его получения
CN1188160A (zh) * 1997-11-24 1998-07-22 上海大学 类金刚石与金刚石复合膜作新型光学增透膜
RU2171554C2 (ru) * 1999-04-07 2001-07-27 Корчагин Юрий Владимирович Способ генерации плазмы и устройство для его осуществления
JP3792089B2 (ja) * 2000-01-14 2006-06-28 シャープ株式会社 プラズマプロセス装置
KR100767762B1 (ko) * 2000-01-18 2007-10-17 에이에스엠 저펜 가부시기가이샤 자가 세정을 위한 원격 플라즈마 소스를 구비한 cvd 반도체 공정장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595156C2 (ru) * 2014-12-15 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Плазменный свч реактор для газофазного осаждения алмазных пленок в потоке газа (варианты)
RU2624754C2 (ru) * 2015-12-25 2017-07-06 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Способ создания легированных дельта-слоев в CVD алмазе
RU2644216C2 (ru) * 2016-07-15 2018-02-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН) СВЧ плазменный реактор для получения однородной нанокристаллической алмазной пленки
RU2789412C1 (ru) * 2019-06-25 2023-02-02 Пикосан Ой Аппарат для плазменной обработки подложек
RU2788258C1 (ru) * 2022-06-22 2023-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Газоструйный способ осаждения алмазных пленок с активацией в плазме свч разряда
RU2792526C1 (ru) * 2022-06-23 2023-03-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Устройство для нанесения алмазных покрытий
RU214891U1 (ru) * 2022-06-27 2022-11-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Устройство для газоструйного осаждения алмазных покрытий

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004029325A1 (en) 2004-04-08
RU2002125807A (ru) 2004-03-27
CA2501070A1 (en) 2004-04-08
JP2006501122A (ja) 2006-01-12
EP1643001A1 (en) 2006-04-05
WO2004029325A9 (fr) 2004-05-27
CA2501070C (en) 2012-06-26
US7694651B2 (en) 2010-04-13
US20060110546A1 (en) 2006-05-25
EP1643001B1 (en) 2015-09-02
HK1085245A1 (en) 2006-08-18
KR100838384B1 (ko) 2008-06-13
ZA200502854B (en) 2005-12-28
CN100523288C (zh) 2009-08-05
EP1643001A4 (en) 2007-08-08
CN1694977A (zh) 2005-11-09
US8091506B2 (en) 2012-01-10
US20090123663A1 (en) 2009-05-14
JP4694842B2 (ja) 2011-06-08
KR20050083704A (ko) 2005-08-26
US20100218722A1 (en) 2010-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2215061C1 (ru) Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме свч-разряда и плазменный реактор для его реализации
JP2854603B2 (ja) 薄膜を作製する方法
US6396214B1 (en) Device for producing a free cold plasma jet
US5643365A (en) Method and device for plasma vapor chemical deposition of homogeneous films on large flat surfaces
JPH10512391A (ja) プラズマ誘導マイクロ波エネルギーによってプラズマを発生するための装置
EP0520832B1 (en) Plasma assisted diamond synthesis
EP0284436B1 (en) Substrate-treating apparatus
KR101493502B1 (ko) 플라즈마로부터 증착에 의하여 막을 형성하는 장치
JP2011514441A (ja) 表面波開始プラズマ放電源の予備イオン化のためのシステム及び方法
Bogatov et al. Cs-Xe dc gas discharge as a fast highly nonlinear volumetric medium for microwaves
JPS6054996A (ja) ダイヤモンドの合成法
Batanov et al. Plasma chemistry and thin film deposition in discharges excited by intense microwave beams
JP2011515030A (ja) インピーダンス遷移部との統合マイクロ波導波管
JPH05129095A (ja) プラズマ処理装置
JPH0695479B2 (ja) マイクロ波プラズマ発生装置
JPH02197577A (ja) 薄膜形成方法
JPS63214345A (ja) プラズマプロセス装置
Vikharev et al. Investigation of the Millimeter‐Wave Plasma Assisted CVD Reactor
JPH06333844A (ja) プラズマプロセス装置
JPS63239930A (ja) マイクロ波プラズマｃｖｄ法による堆積膜形成装置
JPS6267177A (ja) プラズマ装置
JPH01100273A (ja) マイクロ波プラズマｃｖｄ装置