JPH0625860A - プラズマ活性化化学蒸着プロセスにおいてプラズマのサイズおよび位置を制御するための装置および方法 - Google Patents
プラズマ活性化化学蒸着プロセスにおいてプラズマのサイズおよび位置を制御するための装置および方法Info
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- JPH0625860A JPH0625860A JP4355193A JP35519392A JPH0625860A JP H0625860 A JPH0625860 A JP H0625860A JP 4355193 A JP4355193 A JP 4355193A JP 35519392 A JP35519392 A JP 35519392A JP H0625860 A JPH0625860 A JP H0625860A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ダイアモンドのようなＣＶＤ材料の製造のた
めのマイクロウェーブプラズマ活性化ＣＶＤ蒸着技術を
提供する。 【構成】 マイクロウェーブ源５０内に生成され且つ導
波管５４，５６内で移動するマイクロウェーブエネルギ
ーの相対位相に正則変化を与えるための装置であって、
導波管５４，５６内のシャフト上の固定位置に回転可能
に装着されていると共に、前記シャフトのさまざまな角
位置で導波管５４，５６の軸に沿ってさまざまな厚さを
呈するように形成されている誘電材料のブロックが位相
変調器部 ６６，６８内に設けられる。
めのマイクロウェーブプラズマ活性化ＣＶＤ蒸着技術を
提供する。 【構成】 マイクロウェーブ源５０内に生成され且つ導
波管５４，５６内で移動するマイクロウェーブエネルギ
ーの相対位相に正則変化を与えるための装置であって、
導波管５４，５６内のシャフト上の固定位置に回転可能
に装着されていると共に、前記シャフトのさまざまな角
位置で導波管５４，５６の軸に沿ってさまざまな厚さを
呈するように形成されている誘電材料のブロックが位相
変調器部 ６６，６８内に設けられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイアモンドのような
ＣＶＤ材料製造のためのマイクロウェーブプラズマ強化
ＣＶＤ蒸着技術に関する。さらに特定的には本発明は、
マイクロウェーブプラズマ強化ＣＶＤプロセスにおける
プラズマのサイズおよび基板温度の均一性を制御且つ強
化する方法に関する。
ＣＶＤ材料製造のためのマイクロウェーブプラズマ強化
ＣＶＤ蒸着技術に関する。さらに特定的には本発明は、
マイクロウェーブプラズマ強化ＣＶＤプロセスにおける
プラズマのサイズおよび基板温度の均一性を制御且つ強
化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】さまざまなプラズマ強化化学蒸着技術を
使用してダイアモンドやその他の薄膜の蒸着が現在日常
的に行われている。利用可能な多くの技術のうち、ダイ
アモンドのマイクロウェーブＣＶＤ形成が、生成する材
料の品質と達成可能な蒸着率において特に有利である。
使用してダイアモンドやその他の薄膜の蒸着が現在日常
的に行われている。利用可能な多くの技術のうち、ダイ
アモンドのマイクロウェーブＣＶＤ形成が、生成する材
料の品質と達成可能な蒸着率において特に有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、マイクロウェ
ーブ強化ダイアモンドＣＶＤのユーティリティを制限す
る二つの問題点がある。その問題点とは、小さなサイズ
のプラズマでは広い領域をカバーできないということ
と、蒸着の均一性を低下させる有意な熱勾配の存在であ
る。これらの問題点は、両方ともダイアモンドの成長抑
制に不利に影響し、材料が使用され得る用途範囲を制限
する。また、他の材料を形成するためのプラズマ推進Ｃ
ＶＤプロセスにもこれらの問題は存在する。
ーブ強化ダイアモンドＣＶＤのユーティリティを制限す
る二つの問題点がある。その問題点とは、小さなサイズ
のプラズマでは広い領域をカバーできないということ
と、蒸着の均一性を低下させる有意な熱勾配の存在であ
る。これらの問題点は、両方ともダイアモンドの成長抑
制に不利に影響し、材料が使用され得る用途範囲を制限
する。また、他の材料を形成するためのプラズマ推進Ｃ
ＶＤプロセスにもこれらの問題は存在する。
【０００４】いくつかの化学蒸着（ＣＶＤ）プロセス
は、ガスを活性化させるプラズマの使用によって進行
し、それにより所定の材料の蒸着が得られる化学作用を
推進させる。生成された励起種は通常不安定であり、種
々のプロセスを介して数ミリ秒以内で減衰する。プラズ
マが種々の処理モードを介して電気エネルギの適用によ
って点火され且つ維持され得る間においては、特に有利
な手段はマイクロウェーブの放射の使用であり、それは
しばしば約２．４５ＧＨｚの周波数である。
は、ガスを活性化させるプラズマの使用によって進行
し、それにより所定の材料の蒸着が得られる化学作用を
推進させる。生成された励起種は通常不安定であり、種
々のプロセスを介して数ミリ秒以内で減衰する。プラズ
マが種々の処理モードを介して電気エネルギの適用によ
って点火され且つ維持され得る間においては、特に有利
な手段はマイクロウェーブの放射の使用であり、それは
しばしば約２．４５ＧＨｚの周波数である。
【０００５】いくつかのＣＶＤプロセス、特にダイアモ
ンドのＣＶＤ形成プロセスにおいては、ガス圧１トル以
上でプロセスが実行されることが、蒸着化学作用を考察
することによって理解される。ダイアモンドの成長に用
いられるガス混合物には、通常高比率の水素が含まれて
いる。概して直径が励起放射の波長の１／４以下である
小量のプラズマが、これらのガス混合物および圧力条件
のもとで生成される。従って、周波数２．４５ＧＨｚで
は、一般的にプラズマの直径はほぼ１インチになる。こ
れはいわゆる空洞モード操作によって起こり、該モード
操作において共振空洞内で定在波パターンが形成され、
プラズマ点火は定在波パターン内の高電界強度位置で生
じる。
ンドのＣＶＤ形成プロセスにおいては、ガス圧１トル以
上でプロセスが実行されることが、蒸着化学作用を考察
することによって理解される。ダイアモンドの成長に用
いられるガス混合物には、通常高比率の水素が含まれて
いる。概して直径が励起放射の波長の１／４以下である
小量のプラズマが、これらのガス混合物および圧力条件
のもとで生成される。従って、周波数２．４５ＧＨｚで
は、一般的にプラズマの直径はほぼ１インチになる。こ
れはいわゆる空洞モード操作によって起こり、該モード
操作において共振空洞内で定在波パターンが形成され、
プラズマ点火は定在波パターン内の高電界強度位置で生
じる。
【０００６】蒸着基板および反応チャンバ部分はプラズ
マ火球によって強く熱せられ、現行の多くのＣＶＤダイ
アモンドリアクタでは、この放射が必要な全てのプロセ
スの加熱を提供している。この熱分布は極めて非均一で
ある。
マ火球によって強く熱せられ、現行の多くのＣＶＤダイ
アモンドリアクタでは、この放射が必要な全てのプロセ
スの加熱を提供している。この熱分布は極めて非均一で
ある。
【０００７】小サイズのプラズマは、成長率と、ダイア
モンドの品質と、表面構造とを含む多数の重要なパラメ
ータの中で、蒸着プロセスがプラズマとの近接関係によ
って激しく変化するという重大な問題を引き起こす。こ
のような非均一性は、あらゆるＣＶＤ実行バッチサイズ
を制限するので、マイクロウェーブプラズマＣＶＤによ
って蒸着されたダイアモンド薄膜を使用する種々の製品
を製造する技術的且つ経済的可能性に重大な影響を及ぼ
す。
モンドの品質と、表面構造とを含む多数の重要なパラメ
ータの中で、蒸着プロセスがプラズマとの近接関係によ
って激しく変化するという重大な問題を引き起こす。こ
のような非均一性は、あらゆるＣＶＤ実行バッチサイズ
を制限するので、マイクロウェーブプラズマＣＶＤによ
って蒸着されたダイアモンド薄膜を使用する種々の製品
を製造する技術的且つ経済的可能性に重大な影響を及ぼ
す。
【０００８】交互のプラズマ励起方法は低作用であるか
または作用しない。ＤＣグロー放電により広い範囲をカ
バーできるが、成長率が非常に低く、材料の品質もマイ
クロウェーブ手段によるものに比べて劣っている。ＲＦ
容量（平行板）プラズマ励起は、シリコンや他の電子材
料のＣＶＤに広く用いられている一般的で非常に有用な
処理モードであるが、ダイアモンドが蒸着不能となる時
期を明らかにしなければならない。ＲＦ誘導性プラズマ
では、ダイアモンド蒸着が可能であるが、プラズマのサ
イズが小さいため均一性を欠くことになり、成長率も低
く不利である。マイクロウェーブプラズマ励起のＥＣＲ
（電子サイクロトロン共鳴）モードは、極めて大きい均
一のプラズマを提供し得るが、ダイアモンドを蒸着する
化学作用は、ＥＣＲが実行されなければならない非常に
低い圧力（通常１０― 4 トル以下）とは適合しない。
また約１０トル以上の圧力下でのマイクロウェーブプラ
ズマの磁気強化は有効ではない。
または作用しない。ＤＣグロー放電により広い範囲をカ
バーできるが、成長率が非常に低く、材料の品質もマイ
クロウェーブ手段によるものに比べて劣っている。ＲＦ
容量（平行板）プラズマ励起は、シリコンや他の電子材
料のＣＶＤに広く用いられている一般的で非常に有用な
処理モードであるが、ダイアモンドが蒸着不能となる時
期を明らかにしなければならない。ＲＦ誘導性プラズマ
では、ダイアモンド蒸着が可能であるが、プラズマのサ
イズが小さいため均一性を欠くことになり、成長率も低
く不利である。マイクロウェーブプラズマ励起のＥＣＲ
（電子サイクロトロン共鳴）モードは、極めて大きい均
一のプラズマを提供し得るが、ダイアモンドを蒸着する
化学作用は、ＥＣＲが実行されなければならない非常に
低い圧力（通常１０― 4 トル以下）とは適合しない。
また約１０トル以上の圧力下でのマイクロウェーブプラ
ズマの磁気強化は有効ではない。
【０００９】より大きいサイズのプラズマを得る手段の
一つに、長波長の励起放射の使用がある。例えば、９１
５ＭＨｚで放射した場合、前記の２．４５ＧＨｚの放射
より波長が長いため、より大きなプラズマの形成が可能
である。この波長の大きさの変化は、前に述べたプラズ
マのサイズに関係する非均一性を、なくすことはしない
が、軽減する。しかし、長波長（低周波数）放射を選択
すると、周波数関連の影響によりダイアモンド蒸着化学
作用に失敗する危険性が増大する。一般的に低周波数の
源は工業基準である２．４５ＧＨｚの源より高価で、部
材のサイズも大きく価格も高いので、コスト面にも同様
に問題が生じてくる。
一つに、長波長の励起放射の使用がある。例えば、９１
５ＭＨｚで放射した場合、前記の２．４５ＧＨｚの放射
より波長が長いため、より大きなプラズマの形成が可能
である。この波長の大きさの変化は、前に述べたプラズ
マのサイズに関係する非均一性を、なくすことはしない
が、軽減する。しかし、長波長（低周波数）放射を選択
すると、周波数関連の影響によりダイアモンド蒸着化学
作用に失敗する危険性が増大する。一般的に低周波数の
源は工業基準である２．４５ＧＨｚの源より高価で、部
材のサイズも大きく価格も高いので、コスト面にも同様
に問題が生じてくる。
【００１０】成長プロセス進行中の温度パラメータもダ
イアモンド薄膜の成長率および品質に影響を及ぼす。こ
の温度変化は、有用なダイアモンド薄膜の経済的製造に
対する一般的に重大な障害である薄膜の厚さおよび品質
の非均一性を生じさせる。
イアモンド薄膜の成長率および品質に影響を及ぼす。こ
の温度変化は、有用なダイアモンド薄膜の経済的製造に
対する一般的に重大な障害である薄膜の厚さおよび品質
の非均一性を生じさせる。
【００１１】基板がプラズマ領域からの放射により強く
熱せられるので、マイクロウェーブ強化ダイアモンドＣ
ＶＤシステム中に熱勾配が生じる。プラズマ領域が小さ
く且つ基板に非常に近い位置にある（また実際には基板
と接触している可能性もある）ため、基板への局所的熱
送出率はプラズマに最も近いところが最大になる。従っ
て、プラズマ領域の中心部に最も近い基板領域が最も高
温の領域となる。
熱せられるので、マイクロウェーブ強化ダイアモンドＣ
ＶＤシステム中に熱勾配が生じる。プラズマ領域が小さ
く且つ基板に非常に近い位置にある（また実際には基板
と接触している可能性もある）ため、基板への局所的熱
送出率はプラズマに最も近いところが最大になる。従っ
て、プラズマ領域の中心部に最も近い基板領域が最も高
温の領域となる。
【００１２】熱放射効果は、ダイアモンド蒸着中の基板
上の熱分布を修正する。蒸着プロセスが進むにつれて多
かれ少なかれ強く加熱される多数の構造物をリアクタ内
に設けておくことは、技術的な理由から、しばしば望ま
しい。基板が熱を放射すると、これらの熱せられた構造
物は熱を基板に再び放射し返す。基板の中心部よりもそ
の周縁部（しばしば低温のリアクタの壁に接近してい
る）で熱が急速に失われていくことが極めて普通に観測
される。これにより、プラズマからの非均一な内容の熱
流束によって課される著しい勾配がなくても、中心部か
ら周縁部への熱勾配の展開が促進される。
上の熱分布を修正する。蒸着プロセスが進むにつれて多
かれ少なかれ強く加熱される多数の構造物をリアクタ内
に設けておくことは、技術的な理由から、しばしば望ま
しい。基板が熱を放射すると、これらの熱せられた構造
物は熱を基板に再び放射し返す。基板の中心部よりもそ
の周縁部（しばしば低温のリアクタの壁に接近してい
る）で熱が急速に失われていくことが極めて普通に観測
される。これにより、プラズマからの非均一な内容の熱
流束によって課される著しい勾配がなくても、中心部か
ら周縁部への熱勾配の展開が促進される。
【００１３】従って、ダイアモンド蒸着化学作用と、そ
れによるその生成物の質とを危うくしなくても、小さい
空洞モードのプラズマを大きいサイズへと広げる手段を
提供することが有利である。
れによるその生成物の質とを危うくしなくても、小さい
空洞モードのプラズマを大きいサイズへと広げる手段を
提供することが有利である。
【００１４】また、より制御されたＣＶＤダイアモンド
蒸着プロセス中の基板材料の加熱の方法を提供すること
も有利である。
蒸着プロセス中の基板材料の加熱の方法を提供すること
も有利である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は先に述べた従来
技術の両問題点を回避する装置および方法を提供する。
本発明の第１の態様によると、ＣＶＤリアクタの領域を
横切るプラズマの位置変調をプラズマ種の減衰よりも速
い速度で行うための装置が提供される。本発明の第２の
様態によると、ダイアモンド蒸着中のプラズマの熱プロ
ファイルによって課された熱勾配は、プラズマ運動と、
プラズマの瞬時位置に従ってプラズマに送出される電力
の変調とを組み合わせることによって軽減され得る。例
えば、基板の中心部が周縁部よりも高温である場合は、
プラズマの位置がサンプルの中心部上を動く際はプラズ
マの電力を軽減させることができ、より低温である両周
縁部の領域のどちらかの上を動く際はプラズマの電力を
増大させることができる。このようにしてプラズマに電
力が加えられ、従ってそれに比例して基板に熱が伝達さ
れる。
技術の両問題点を回避する装置および方法を提供する。
本発明の第１の態様によると、ＣＶＤリアクタの領域を
横切るプラズマの位置変調をプラズマ種の減衰よりも速
い速度で行うための装置が提供される。本発明の第２の
様態によると、ダイアモンド蒸着中のプラズマの熱プロ
ファイルによって課された熱勾配は、プラズマ運動と、
プラズマの瞬時位置に従ってプラズマに送出される電力
の変調とを組み合わせることによって軽減され得る。例
えば、基板の中心部が周縁部よりも高温である場合は、
プラズマの位置がサンプルの中心部上を動く際はプラズ
マの電力を軽減させることができ、より低温である両周
縁部の領域のどちらかの上を動く際はプラズマの電力を
増大させることができる。このようにしてプラズマに電
力が加えられ、従ってそれに比例して基板に熱が伝達さ
れる。
【００１６】
【実施例】本発明の下記の記述が例示するのみであり、
いずれの場合でも制限的ではないことが当業者には理解
されよう。本発明の開示は、ＣＶＤダイアモンド材料の
形成を示例として使用しているが、当業者は、他の材料
用のＣＶＤ蒸着技術にも本発明の原理の適用が可能であ
ることがわかるであろう。本発明の他の実施例およびそ
のための適用は、当業者には自ずと容易に指示されるで
あろう。
いずれの場合でも制限的ではないことが当業者には理解
されよう。本発明の開示は、ＣＶＤダイアモンド材料の
形成を示例として使用しているが、当業者は、他の材料
用のＣＶＤ蒸着技術にも本発明の原理の適用が可能であ
ることがわかるであろう。本発明の他の実施例およびそ
のための適用は、当業者には自ずと容易に指示されるで
あろう。
【００１７】本発明の第１の態様によると、小量のプラ
ズマは、ＣＶＤリアクタ内の制御領域にわたって、プラ
ズマが生成する励起種の減衰時間に比較して高速で前後
に動かされ得る。そのような可動プラズマは、全ての化
学的目的に対しては大量の静止プラズマに相当する。プ
ラズマ運動は入射位相および／またはプラズマの位置を
決定する定在波パターンを含む反射波を変調させること
により達成され得る。先ず図１ａ〜図１ｃを参照する
と、本発明によるプラズマ運動を誘導するための現在の
好ましい電力有効手段は、入射波および反射波の両方の
適切な位相変調を利用している。図１ａ〜図１ｃは、典
型的なマイクロウエーブＣＶＤダイアモンドリアクタに
おける入射波と反射波との間の関係を示している。
ズマは、ＣＶＤリアクタ内の制御領域にわたって、プラ
ズマが生成する励起種の減衰時間に比較して高速で前後
に動かされ得る。そのような可動プラズマは、全ての化
学的目的に対しては大量の静止プラズマに相当する。プ
ラズマ運動は入射位相および／またはプラズマの位置を
決定する定在波パターンを含む反射波を変調させること
により達成され得る。先ず図１ａ〜図１ｃを参照する
と、本発明によるプラズマ運動を誘導するための現在の
好ましい電力有効手段は、入射波および反射波の両方の
適切な位相変調を利用している。図１ａ〜図１ｃは、典
型的なマイクロウエーブＣＶＤダイアモンドリアクタに
おける入射波と反射波との間の関係を示している。
【００１８】図１ａは、導波管１４を介してチャンバ１
０内に導入された入射波１２と、導波管２０内で可動な
滑り短絡部またはスタブ１８からの反射波１６とが同位
相であり且つチャンバ１０の真ん中で交差しているチャ
ンバ１０の状態を示している。図１ａの太線２２は、波
１２および１６を合わせたものから生成された複合波を
表している。斜線楕円形２４は図１ａでの状態のチャン
バ１０におけるプラズマ領域の位置を示している。これ
は、いわゆる空洞モードで操作されるマイクロウェーブ
ＣＶＤプラズマリアクタに見られる通常の状態である。
０内に導入された入射波１２と、導波管２０内で可動な
滑り短絡部またはスタブ１８からの反射波１６とが同位
相であり且つチャンバ１０の真ん中で交差しているチャ
ンバ１０の状態を示している。図１ａの太線２２は、波
１２および１６を合わせたものから生成された複合波を
表している。斜線楕円形２４は図１ａでの状態のチャン
バ１０におけるプラズマ領域の位置を示している。これ
は、いわゆる空洞モードで操作されるマイクロウェーブ
ＣＶＤプラズマリアクタに見られる通常の状態である。
【００１９】図１ｂは、滑り短絡部またはスタブをさら
に導波管２０内に移動させることによりプラズマ移相が
反射波１６上に課された状態を示している。図１ｂの太
線２６は、入射波１２と反射波１６とを合わせたものか
ら生成された複合波を表している。斜線楕円形２８は、
図１ｂの状態でのチャンバ１０におけるプラズマ領域の
位置を示している。
に導波管２０内に移動させることによりプラズマ移相が
反射波１６上に課された状態を示している。図１ｂの太
線２６は、入射波１２と反射波１６とを合わせたものか
ら生成された複合波を表している。斜線楕円形２８は、
図１ｂの状態でのチャンバ１０におけるプラズマ領域の
位置を示している。
【００２０】図１ｃは、入射波１２と反射波１６とがチ
ャンバ１０に関してほぼ同量移相された状態を示してい
る。この入射波と反射波との移相は、当該技術には周知
のさまざまな移相手段のいずれによって行われてもよ
く、特定のユーティリティの一つがここに記載されてい
るスピニング誘電ブロックである。プラズマの位置はお
もに入射波と反射波との間の位相関係によって決定され
るので、位相関係の連続制御と、従って位相変調器部品
との連続制御が本発明の最適操作には主要であることが
当業者には明らかであろう。図１ｃの太線３０は、入射
波１２と反射波１６とを合わせたものから生成された複
合波を表している。斜線楕円形３２は、図１ｃの状態で
のチャンバ１０におけるプラズマ領域の位置を示してい
る。
ャンバ１０に関してほぼ同量移相された状態を示してい
る。この入射波と反射波との移相は、当該技術には周知
のさまざまな移相手段のいずれによって行われてもよ
く、特定のユーティリティの一つがここに記載されてい
るスピニング誘電ブロックである。プラズマの位置はお
もに入射波と反射波との間の位相関係によって決定され
るので、位相関係の連続制御と、従って位相変調器部品
との連続制御が本発明の最適操作には主要であることが
当業者には明らかであろう。図１ｃの太線３０は、入射
波１２と反射波１６とを合わせたものから生成された複
合波を表している。斜線楕円形３２は、図１ｃの状態で
のチャンバ１０におけるプラズマ領域の位置を示してい
る。
【００２１】図１ａから図１ｃを比べてみればわかるよ
うに、斜線楕円形２４および３２で図示されているよう
に入射波と反射波とが完全に同位相である二つの場合に
おけるよりも図２ｂの状態のもとではより小量のプラズ
マ２８が生成される。このように、プラズマ移動は入射
波または反射波のどちらかの位相変調により引き起こさ
れ得るが、最適な操作（プラズマ電力の減少がない）
は、両方の波が同調して位相変調される場合に達成され
る。
うに、斜線楕円形２４および３２で図示されているよう
に入射波と反射波とが完全に同位相である二つの場合に
おけるよりも図２ｂの状態のもとではより小量のプラズ
マ２８が生成される。このように、プラズマ移動は入射
波または反射波のどちらかの位相変調により引き起こさ
れ得るが、最適な操作（プラズマ電力の減少がない）
は、両方の波が同調して位相変調される場合に達成され
る。
【００２２】プラズマの大きさの計画的制御が、入射波
と反射波との間の制御移相を誘導することにより可能で
あることが当業者には認められるであろう。図１ａから
図１ｃに示されているような位相変調を誘導するために
は多くの周知の従来技術手段がある。これらの手段はそ
の可能性および費用効率において大いに異なっている。
いくつかの位相変調法は、プラズマ生成に必要とされる
ような高位電力では効果的ではない。他のものは、高位
電力では効果的であるが、大きな機械部品の往復運動を
必要とするので高速操作を行うことができない。
と反射波との間の制御移相を誘導することにより可能で
あることが当業者には認められるであろう。図１ａから
図１ｃに示されているような位相変調を誘導するために
は多くの周知の従来技術手段がある。これらの手段はそ
の可能性および費用効率において大いに異なっている。
いくつかの位相変調法は、プラズマ生成に必要とされる
ような高位電力では効果的ではない。他のものは、高位
電力では効果的であるが、大きな機械部品の往復運動を
必要とするので高速操作を行うことができない。
【００２３】本発明の好ましい実施例によると、好適な
マイクロウェーブ伝導および構造特性を有する材料のブ
ロック３０が、図２に示されているように準備される。
一般にブロック３０は、問題の周波数において低損失で
あり、且つ所望の位相変調度に対して好都合な誘電定数
を有する誘電材料でなければならない。有用な材料の例
としては、石英ガラス、テフロンおよびアルミナがあ
る。シャフトの取付のために通過する孔３２を含むブロ
ック３０が図２に示されているが、当業者はシャフトに
ブロック３０を取り付けるために他の手段が使用されて
もよいことがわかるであろう。
マイクロウェーブ伝導および構造特性を有する材料のブ
ロック３０が、図２に示されているように準備される。
一般にブロック３０は、問題の周波数において低損失で
あり、且つ所望の位相変調度に対して好都合な誘電定数
を有する誘電材料でなければならない。有用な材料の例
としては、石英ガラス、テフロンおよびアルミナがあ
る。シャフトの取付のために通過する孔３２を含むブロ
ック３０が図２に示されているが、当業者はシャフトに
ブロック３０を取り付けるために他の手段が使用されて
もよいことがわかるであろう。
【００２４】図３ａおよび図３ｂに示されているよう
に、ブロック３０は、スピンシャフト３４上に取り付け
られていると共に、モータ３８によりスピンシャフト３
４にトルクが印可される際に、ブロック３０が自由にス
ピンし得るように導波管３６内に配置されている。図３
ａおよび図３ｂにおいて、図の平面は導波管３６に沿っ
たマイクロウェーブ伝搬方向に対して垂直である。
に、ブロック３０は、スピンシャフト３４上に取り付け
られていると共に、モータ３８によりスピンシャフト３
４にトルクが印可される際に、ブロック３０が自由にス
ピンし得るように導波管３６内に配置されている。図３
ａおよび図３ｂにおいて、図の平面は導波管３６に沿っ
たマイクロウェーブ伝搬方向に対して垂直である。
【００２５】誘電ブロックは、波管内でスピンするの
で、ブロックの長軸は導波管３６を通過するマイクロウ
ェーブ放射の伝搬方向と連続的に一致し（図３ａ）、且
つ該方向に対して垂直である（図３ｂ）。ブロック３０
がマイクロウェーブのエネルギの伝搬方向と一致してい
る場合には、ブロック３０は、ブロックが据え付けられ
ていない導波管のセクションよりも高い誘電定数を示す
一定の距離（ブロック長に等しい）を呈示する。伝搬媒
質において増大誘電定数を有する電磁波伝搬速度の周知
の減少のために、マイクロウェーブは摂動されていない
波位相に関する移相を示す。図３ａに示されているよう
に、ブロック３０の長寸法が導波管３６を通過するマイ
クロウェーブの伝搬路と位置合わせされている場合に
は、増大誘電定数媒質を通過する伝搬路が最大になるの
で、この移相が最大になる。
で、ブロックの長軸は導波管３６を通過するマイクロウ
ェーブ放射の伝搬方向と連続的に一致し（図３ａ）、且
つ該方向に対して垂直である（図３ｂ）。ブロック３０
がマイクロウェーブのエネルギの伝搬方向と一致してい
る場合には、ブロック３０は、ブロックが据え付けられ
ていない導波管のセクションよりも高い誘電定数を示す
一定の距離（ブロック長に等しい）を呈示する。伝搬媒
質において増大誘電定数を有する電磁波伝搬速度の周知
の減少のために、マイクロウェーブは摂動されていない
波位相に関する移相を示す。図３ａに示されているよう
に、ブロック３０の長寸法が導波管３６を通過するマイ
クロウェーブの伝搬路と位置合わせされている場合に
は、増大誘電定数媒質を通過する伝搬路が最大になるの
で、この移相が最大になる。
【００２６】ブロック３０は、図３ｂに示されているよ
うにその長寸法がブロック３０の最小寸法を波列に対し
て示している角シャフト位置への伝搬方向に平行である
図３ａに示されているその位置から導波管３６内に回転
するので、位相変調は最小にまで減少する。位相変調周
波数（但し振幅ではない）は、シャフト３６の角加速
と、従ってブロック３０の回転率とを変えることによっ
て変えられ得る。位相変調の振幅は、ブロック３０の長
さ対厚さ比を変えることにより、および／または高位誘
電定数を有する材料を選択することにより変えられ得
る。位相変調の振幅は、ブロック材料の誘電定数の平方
根として変化するであろう。
うにその長寸法がブロック３０の最小寸法を波列に対し
て示している角シャフト位置への伝搬方向に平行である
図３ａに示されているその位置から導波管３６内に回転
するので、位相変調は最小にまで減少する。位相変調周
波数（但し振幅ではない）は、シャフト３６の角加速
と、従ってブロック３０の回転率とを変えることによっ
て変えられ得る。位相変調の振幅は、ブロック３０の長
さ対厚さ比を変えることにより、および／または高位誘
電定数を有する材料を選択することにより変えられ得
る。位相変調の振幅は、ブロック材料の誘電定数の平方
根として変化するであろう。
【００２７】ここに開示されているマイクロウェーブ信
号の位相変調させるための手段は、高周波数変調を（従
って、プラズマ移動の速さをも）可能にするので特に効
果的である。ブロック３０の各回転は、ブロックの長寸
法がシャフトの回転毎に２回マイクロウェーブ伝搬路に
平行に位置合わせされるので、二つの完全なサイクルの
位相変調を誘起する。従って、この効果はシャフト３４
の回転頻度２回でマイクロウェーブ列を変調させる。さ
らに、位相変調器機構に往復運動がないので、非常に高
い運動率が可能になる。これは、回転システムが繰り返
し加速および減速しなければならない往復システムより
さらに高い頻度を達成し得るという周知の原理の結果で
ある。
号の位相変調させるための手段は、高周波数変調を（従
って、プラズマ移動の速さをも）可能にするので特に効
果的である。ブロック３０の各回転は、ブロックの長寸
法がシャフトの回転毎に２回マイクロウェーブ伝搬路に
平行に位置合わせされるので、二つの完全なサイクルの
位相変調を誘起する。従って、この効果はシャフト３４
の回転頻度２回でマイクロウェーブ列を変調させる。さ
らに、位相変調器機構に往復運動がないので、非常に高
い運動率が可能になる。これは、回転システムが繰り返
し加速および減速しなければならない往復システムより
さらに高い頻度を達成し得るという周知の原理の結果で
ある。
【００２８】本発明の教示による高速で連続的な方法で
プラズマの位置を変調させることにより、変調されてい
ないプラズマに比較してその量が大きいゾーン励起を作
り出すことが可能になる。これは、より大きな領域に亘
ってより均一な蒸着を行う能力を供給する際には明らか
に重要なことである。臨界励起種が消滅する時間（通常
はミリ秒の範囲内）に比較してプラズマ変調周波数が高
いと、励起種の集中は１サイクルの変調から次の変調ま
で大して減衰しないであろう。言い換えると、より大き
な量を通過して充分高速で掃引される小量のプラズマは
大量プラズマの化学的等価量となる。
プラズマの位置を変調させることにより、変調されてい
ないプラズマに比較してその量が大きいゾーン励起を作
り出すことが可能になる。これは、より大きな領域に亘
ってより均一な蒸着を行う能力を供給する際には明らか
に重要なことである。臨界励起種が消滅する時間（通常
はミリ秒の範囲内）に比較してプラズマ変調周波数が高
いと、励起種の集中は１サイクルの変調から次の変調ま
で大して減衰しないであろう。言い換えると、より大き
な量を通過して充分高速で掃引される小量のプラズマは
大量プラズマの化学的等価量となる。
【００２９】ダイアモンドの薄膜の蒸着用に構成且つ操
作される空洞モードのマイクロウェーブ蒸着システムに
おいて、ここに記載されているような位相変調器アセン
ブリが図１ａから図１ｃにおいて上記に記載されている
ような蒸着チャンバと滑り短絡部またはスタブとの間に
挿入された。位相変調器アセンブリは、部品を導波管列
内に容易に挿入させ得るように固定された標準フランジ
を備えた、長さ４インチの標準＃２８４マイクロウェー
ブ導波管の部分から構成された。位相変調器ブロック
は、ほぼ０．５インチの厚さと、ほぼ２．５インチの長
さと、ほぼ１インチの高さとを有する石英ガラスを含
み、１インチ（高さ）の寸法の石英ガラスの中心を通っ
て伸長する、直径がほぼ１／４インチの圧入テフロンシ
ャフトによって支持された。
作される空洞モードのマイクロウェーブ蒸着システムに
おいて、ここに記載されているような位相変調器アセン
ブリが図１ａから図１ｃにおいて上記に記載されている
ような蒸着チャンバと滑り短絡部またはスタブとの間に
挿入された。位相変調器アセンブリは、部品を導波管列
内に容易に挿入させ得るように固定された標準フランジ
を備えた、長さ４インチの標準＃２８４マイクロウェー
ブ導波管の部分から構成された。位相変調器ブロック
は、ほぼ０．５インチの厚さと、ほぼ２．５インチの長
さと、ほぼ１インチの高さとを有する石英ガラスを含
み、１インチ（高さ）の寸法の石英ガラスの中心を通っ
て伸長する、直径がほぼ１／４インチの圧入テフロンシ
ャフトによって支持された。
【００３０】ブロックは、導波管の外表面に取り付けら
れ、且つテフロン駆動シャフトを支持するボールベアリ
ング上の導波管セクション内の中心に置かれ、テフロン
シャフトに直接結合された単一の直流モータの作動によ
って１秒あたりほぼ６００回転でスピンするように作ら
れた。プラズマは、モータがその操作速度に到達した際
には肉眼では速すぎて見えない往復運動で前後に移動す
るのが観察された。
れ、且つテフロン駆動シャフトを支持するボールベアリ
ング上の導波管セクション内の中心に置かれ、テフロン
シャフトに直接結合された単一の直流モータの作動によ
って１秒あたりほぼ６００回転でスピンするように作ら
れた。プラズマは、モータがその操作速度に到達した際
には肉眼では速すぎて見えない往復運動で前後に移動す
るのが観察された。
【００３１】プラズマ変位の範囲はほぼ１．５インチで
あり、プラズマのトラックは、当業者には周知の方法で
ダイアモンド蒸着を実行すべく３インチの回転シリコン
ウェーハ上に置かれた。マイクロウェーブのリアクタへ
の入力は、ほぼ１８００ワット、蒸着圧力は７５トルで
あり、２００ｃｍ3 ／ｍｉｎ．（ｓｃｃｍ）の水素、６
ｃｍ3 ／ｍｉｎ．のメタンおよび３ｃｍ3 ／ｍｉｎ．の
一酸化炭素からなる混合ガスが使用された。
あり、プラズマのトラックは、当業者には周知の方法で
ダイアモンド蒸着を実行すべく３インチの回転シリコン
ウェーハ上に置かれた。マイクロウェーブのリアクタへ
の入力は、ほぼ１８００ワット、蒸着圧力は７５トルで
あり、２００ｃｍ3 ／ｍｉｎ．（ｓｃｃｍ）の水素、６
ｃｍ3 ／ｍｉｎ．のメタンおよび３ｃｍ3 ／ｍｉｎ．の
一酸化炭素からなる混合ガスが使用された。
【００３２】３インチウェーハの中心部から、蒸着中に
ウェーハを抑制すべく使用される部品によって蒸着がマ
スクされた点であるウェーハの周縁部から１／８インチ
内側まで、均等に蒸着されたダイアモンドからなるデポ
ジットが作られた。直径がほぼ２．７５インチであるこ
のデポジットは、表面上や、表面形態または厚さにおい
て中心部から周縁部への勾配を全然示さなかった。蒸着
比較テストは、上記の条件を使用して、但し操作には位
相変調器を使用して行われた。この比較テストにおい
て、直径がほぼ１．６インチのデポジットが、形態およ
び厚さにおいて強度の中心から周縁部への厚さ勾配を伴
って作られた。本発明の位相変調器装置を使用して実行
された蒸着により、位相変調器を使用せずに作られた薄
膜のほぼ２６０％の、且つデポジット全体に亘ってより
良好な厚さと形態の均一性を有するダイアモンド薄膜が
作られた。
ウェーハを抑制すべく使用される部品によって蒸着がマ
スクされた点であるウェーハの周縁部から１／８インチ
内側まで、均等に蒸着されたダイアモンドからなるデポ
ジットが作られた。直径がほぼ２．７５インチであるこ
のデポジットは、表面上や、表面形態または厚さにおい
て中心部から周縁部への勾配を全然示さなかった。蒸着
比較テストは、上記の条件を使用して、但し操作には位
相変調器を使用して行われた。この比較テストにおい
て、直径がほぼ１．６インチのデポジットが、形態およ
び厚さにおいて強度の中心から周縁部への厚さ勾配を伴
って作られた。本発明の位相変調器装置を使用して実行
された蒸着により、位相変調器を使用せずに作られた薄
膜のほぼ２６０％の、且つデポジット全体に亘ってより
良好な厚さと形態の均一性を有するダイアモンド薄膜が
作られた。
【００３３】図４は、上記に開示された装置を使用して
小量のプラズマを移動させる効果を示す効果的なプラズ
マサイズの概略図である。図４を検討すると、斜線領域
４０で示された小量プラズマの効果的な量が如何にして
このプロセスによって斜線領域４２で示されている見か
けサイズにまで増大され得るかが明らかである。
小量のプラズマを移動させる効果を示す効果的なプラズ
マサイズの概略図である。図４を検討すると、斜線領域
４０で示された小量プラズマの効果的な量が如何にして
このプロセスによって斜線領域４２で示されている見か
けサイズにまで増大され得るかが明らかである。
【００３４】マイクロウェーブＣＶＤリアクタに適用さ
れている本発明による位相変調システムの好ましい実施
例が図５に概略的に示されている。単一のマイクロウェ
ーブ源５０からの放射線が、電力分割器５２によって二
つの等しい部分に分割され、概略的に単線で示されてい
る二つのマイクロウェーブ供給導波管５４および５６に
向けられている。この配置により、二つの伝送導波管５
４および５６に分離させる点における二つの波の間の同
一の位相が確実になる。導波管５４および５６は、長さ
が同一になるように、またその導波管５４および５６へ
の伝搬の結果として二つの波の間に間違いの移相がない
ことを確実にするように構成されている。
れている本発明による位相変調システムの好ましい実施
例が図５に概略的に示されている。単一のマイクロウェ
ーブ源５０からの放射線が、電力分割器５２によって二
つの等しい部分に分割され、概略的に単線で示されてい
る二つのマイクロウェーブ供給導波管５４および５６に
向けられている。この配置により、二つの伝送導波管５
４および５６に分離させる点における二つの波の間の同
一の位相が確実になる。導波管５４および５６は、長さ
が同一になるように、またその導波管５４および５６へ
の伝搬の結果として二つの波の間に間違いの移相がない
ことを確実にするように構成されている。
【００３５】サーキュレータ５８、疑似負荷６０および
スタブ同調器６２などのような他の従来型マイクロウェ
ーブ部品が導波管路５４および５６に示されている。こ
れらの部品は当業者には周知であり、また位相変調機能
には主要ではない。
スタブ同調器６２などのような他の従来型マイクロウェ
ーブ部品が導波管路５４および５６に示されている。こ
れらの部品は当業者には周知であり、また位相変調機能
には主要ではない。
【００３６】ＣＶＤリアクタチャンバ６４は、図３ａお
よび図３ｂに示されているように構成され得る二つの位
相変調器部品６６および６８を通って、二つの対向する
マイクロウェーブ供給導波管５４および５６からマイク
ロウェーブを受容する。一つの位相変調器が、二つのマ
イクロウェーブ波の独立した変調を供給すべく各導波管
アーム５４および５６に備えられている。位相変調器部
品６６および６８内の変調器ブロック３０は、一つの入
射波を正（即ち、進行位相）の方向に変調するように、
また他方の入射波を対向する負（即ち、遅延位相）の方
向に変調するように、互いに関して方向付けられてお
り、変調器間の所望の角関係を確立し且つ操作中のいか
なるドリフトをも予防するコンピュータ化されたモータ
コントローラ７０を使用することによって正確な回転同
調性で維持され得る。そのようなモータコントローラ
は、当該技術においては周知であり、本開示を過度に複
雑にすることを避けるためにここでは記載しない。
よび図３ｂに示されているように構成され得る二つの位
相変調器部品６６および６８を通って、二つの対向する
マイクロウェーブ供給導波管５４および５６からマイク
ロウェーブを受容する。一つの位相変調器が、二つのマ
イクロウェーブ波の独立した変調を供給すべく各導波管
アーム５４および５６に備えられている。位相変調器部
品６６および６８内の変調器ブロック３０は、一つの入
射波を正（即ち、進行位相）の方向に変調するように、
また他方の入射波を対向する負（即ち、遅延位相）の方
向に変調するように、互いに関して方向付けられてお
り、変調器間の所望の角関係を確立し且つ操作中のいか
なるドリフトをも予防するコンピュータ化されたモータ
コントローラ７０を使用することによって正確な回転同
調性で維持され得る。そのようなモータコントローラ
は、当該技術においては周知であり、本開示を過度に複
雑にすることを避けるためにここでは記載しない。
【００３７】当業者は、変調器部品間の特定の位相関係
が特定プロセスの必要条件（プラズマ変位およびプラズ
マ位置の関数としての変位の速度を含むが、必ずしもそ
れに限定されない）によって決定されるであろうという
ことを理解するであろう。プラズマ運動の速度対位置特
性が、導波管内の特定のプロファイル対回転位置を呈す
べく特別に形成されている誘電ブロック３０を使用する
ことによって変えられ得ることもさらに理解されるであ
ろう。例えば、中心部よりもその周縁部でより厚い断面
を有するブロックは、それらが導波管への波伝搬の方向
に位置合わせされている場合に、最大誘電路長が存在す
る時間を増大させる傾向がある。ブロックの角加速度が
一定であると仮定すると、これはまた、いくつかの理由
のいずれに対しても望ましい運動の極値でプラズマの集
中を可能にしながら、プラズマが、直線部分（straight
section）ブロックを使用する場合よりも長い持続時間
の間さらに遠い変位でいるようにさせる。
が特定プロセスの必要条件（プラズマ変位およびプラズ
マ位置の関数としての変位の速度を含むが、必ずしもそ
れに限定されない）によって決定されるであろうという
ことを理解するであろう。プラズマ運動の速度対位置特
性が、導波管内の特定のプロファイル対回転位置を呈す
べく特別に形成されている誘電ブロック３０を使用する
ことによって変えられ得ることもさらに理解されるであ
ろう。例えば、中心部よりもその周縁部でより厚い断面
を有するブロックは、それらが導波管への波伝搬の方向
に位置合わせされている場合に、最大誘電路長が存在す
る時間を増大させる傾向がある。ブロックの角加速度が
一定であると仮定すると、これはまた、いくつかの理由
のいずれに対しても望ましい運動の極値でプラズマの集
中を可能にしながら、プラズマが、直線部分（straight
section）ブロックを使用する場合よりも長い持続時間
の間さらに遠い変位でいるようにさせる。
【００３８】ＣＶＤリアクタのプラズマ領域は、小さく
且つ基板に極めて近いかまたは基板と接触しているの
で、基板への局所熱伝達率はプラズマに最も近いところ
で最大になる。従って、プラズマ領域の中心部に最も近
い基板領域は最も高熱の領域である。プラズマ領域から
の放射によるマイクロウェーブ強化ダイアモンドＣＶＤ
システムにおける基板加熱の結果として生じる熱勾配
が、ｘ軸上の０点がプラズマの中心である基板の温度対
距離を表すグラフとして図６に示されている。
且つ基板に極めて近いかまたは基板と接触しているの
で、基板への局所熱伝達率はプラズマに最も近いところ
で最大になる。従って、プラズマ領域の中心部に最も近
い基板領域は最も高熱の領域である。プラズマ領域から
の放射によるマイクロウェーブ強化ダイアモンドＣＶＤ
システムにおける基板加熱の結果として生じる熱勾配
が、ｘ軸上の０点がプラズマの中心である基板の温度対
距離を表すグラフとして図６に示されている。
【００３９】本発明の第２の態様によると、ダイアモン
ド蒸着中のプラズマの熱プロファイルによって課された
熱勾配は、上記に記載されているような本発明のプラズ
マ運動の技術と、プラズマの瞬間位置に従ってプラズマ
に伝達される電力の変調とを組み合わせることによって
軽減され得るか、さもなければ選択的にカスタマイズさ
れ得る。再び図５を参照すると、本発明のこの態様を実
行するためのこの好ましい装置は、位相変調モータコン
トローラ７０からマイクロウェーブ源へのプラズマ位置
のフィードバック信号ループ７２を備えている。プラズ
マ位置フィードバック信号ループ７２上の信号は、該信
号によって指示されるようなプラズマチャンバ６４内の
プラズマの位置の関数としてマイクロウェーブ源５０の
電力出力を変調させるのに使用してもよい。そのような
フィードバック信号の生成およびマイクロウェーブ電力
源を変調させるためのその信号の使用は、充分当該技術
の通常レベルの範囲内にある。
ド蒸着中のプラズマの熱プロファイルによって課された
熱勾配は、上記に記載されているような本発明のプラズ
マ運動の技術と、プラズマの瞬間位置に従ってプラズマ
に伝達される電力の変調とを組み合わせることによって
軽減され得るか、さもなければ選択的にカスタマイズさ
れ得る。再び図５を参照すると、本発明のこの態様を実
行するためのこの好ましい装置は、位相変調モータコン
トローラ７０からマイクロウェーブ源へのプラズマ位置
のフィードバック信号ループ７２を備えている。プラズ
マ位置フィードバック信号ループ７２上の信号は、該信
号によって指示されるようなプラズマチャンバ６４内の
プラズマの位置の関数としてマイクロウェーブ源５０の
電力出力を変調させるのに使用してもよい。そのような
フィードバック信号の生成およびマイクロウェーブ電力
源を変調させるためのその信号の使用は、充分当該技術
の通常レベルの範囲内にある。
【００４０】プラズマ位置の関数としてのマイクロウェ
ーブ電力の有用な変調の例として、図６のグラフが考慮
されてよい。図６に示されているように、基板がその周
縁部よりもその中心部でより高温であり、且つ温度の均
一化が所望されている場合に、ライン７２上のプラズマ
位置フィードバック信号は、プラズマの位置がサンプル
の中心部上を動く際にはプラズマ電力を減少させ、また
温度の低い周縁部領域のどちらかの上を動く際には該電
力を増大させるべく使用されてもよい。このように、プ
ラズマに加えられる電力と、従って基板に送出される熱
とは、基板の位置の関数として変調され、その結果基板
全体に均一な温度分布が行われる。
ーブ電力の有用な変調の例として、図６のグラフが考慮
されてよい。図６に示されているように、基板がその周
縁部よりもその中心部でより高温であり、且つ温度の均
一化が所望されている場合に、ライン７２上のプラズマ
位置フィードバック信号は、プラズマの位置がサンプル
の中心部上を動く際にはプラズマ電力を減少させ、また
温度の低い周縁部領域のどちらかの上を動く際には該電
力を増大させるべく使用されてもよい。このように、プ
ラズマに加えられる電力と、従って基板に送出される熱
とは、基板の位置の関数として変調され、その結果基板
全体に均一な温度分布が行われる。
【００４１】本発明によるプラズマ位置の関数としての
プラズマ電力の変調によって与えられるさらに進んだ可
能性は、基板上に配置されたダイアモンドおよび他の材
料の局所厚さおよび／または特性を変更するために基板
全体にわたる温度の機能的非均一性を生成させ且つ課す
る能力である。この可能性は、例えば全体的に厚いダイ
アモンド膜を蒸着させる費用をかけずに、機械部品の圧
力集中を克服すべく局所的に厚さを増大させるのに使用
されてもよい。同様に、プラズマ電力を変調することに
よりダイアモンドの厚さと組成とを変えることによって
熱伝達性を局所的に変化させ得る。他の適用も当業者に
は容易に示唆されよう。
プラズマ電力の変調によって与えられるさらに進んだ可
能性は、基板上に配置されたダイアモンドおよび他の材
料の局所厚さおよび／または特性を変更するために基板
全体にわたる温度の機能的非均一性を生成させ且つ課す
る能力である。この可能性は、例えば全体的に厚いダイ
アモンド膜を蒸着させる費用をかけずに、機械部品の圧
力集中を克服すべく局所的に厚さを増大させるのに使用
されてもよい。同様に、プラズマ電力を変調することに
よりダイアモンドの厚さと組成とを変えることによって
熱伝達性を局所的に変化させ得る。他の適用も当業者に
は容易に示唆されよう。
【００４２】本発明の実施例および適用例が示され且つ
記述されているが、上記以外にもさらに多くの修正が本
発明の概念から逸脱することなしに可能であるというこ
とが、当業者には明らかであろう。従って、本発明は付
帯請求項の精神を除いては制限されるものではない。
記述されているが、上記以外にもさらに多くの修正が本
発明の概念から逸脱することなしに可能であるというこ
とが、当業者には明らかであろう。従って、本発明は付
帯請求項の精神を除いては制限されるものではない。
【図１ａ】ＣＶＤリアクタ中のプラズマ位置と、同位相
入射干渉および反射マイクロウェーブ間の関係を示す図
である。
入射干渉および反射マイクロウェーブ間の関係を示す図
である。
【図１ｂ】ＣＶＤリアクタ中のプラズマ位置と、入射波
干渉および移相された反射波間の関係を示す図である。
干渉および移相された反射波間の関係を示す図である。
【図１ｃ】ＣＶＤリアクタ中のプラズマ位置と、移相さ
れた入射波干渉および移相された反射波間の関係を示す
図である。
れた入射波干渉および移相された反射波間の関係を示す
図である。
【図２】本発明の好ましい実施例による誘電ブロック位
相変調器の等角図である。
相変調器の等角図である。
【図３ａ】電波伝搬平面中に長寸法に配向されており、
シャフト上に取り付けられ且つ導波管に配置された図２
のブロックの横断面図である。
シャフト上に取り付けられ且つ導波管に配置された図２
のブロックの横断面図である。
【図３ｂ】電波伝搬平面中に短寸法に配向されており、
シャフト上に取り付けられ且つ導波管に配置された図２
のブロックの横断面図である。
シャフト上に取り付けられ且つ導波管に配置された図２
のブロックの横断面図である。
【図４ａ】本発明に開示されているような装置を使用し
た小プラズマの運動効果を示した概略図である。
た小プラズマの運動効果を示した概略図である。
【図４ｂ】本発明に開示されているような装置を使用し
た小プラズマの運動効果を示した概略図である。
た小プラズマの運動効果を示した概略図である。
【図５】マイクロウェーブＣＶＤリアクタに使用される
本発明の位相変調システムの望ましい実施例のブロック
図である。
本発明の位相変調システムの望ましい実施例のブロック
図である。
【図６】標準的なＣＶＤリアクタ中の位置関数としての
基板温度を示したグラフである。
基板温度を示したグラフである。
５０ マイクロウェーブ源 ５２ 電力分割器 ５４、５６ 導波管 ５８ サーキュレータ ６４ ＣＶＤリアクタチャンバ ６６、６８ 位相変調部品 ７０ モータコントローラ ７２ プラズマ位置フィードバック信号ループ
Claims (13)
- 【請求項１】 マイクロウェーブ源内に生成され且つ導
波管内で移動するマイクロウェーブエネルギの相対位相
に正則変化を与えるための装置であって、 前記導波管内のシャフト上の固定位置に回転可能に装着
されていると共に、前記シャフトのさまざまな角位置で
前記導波管の軸に沿ってさまざまな厚さを呈すように形
成されている誘電材料のブロックを含む装置。 - 【請求項２】 前記シャフトが前記導波管の中心軸上に
配置されており、前記誘電材料のブロックが、高さ、幅
および厚さを有する矩形固体として形成されており、前
記厚さが前記幅とは異なっており、且つ軸上の前記シャ
フト上に装着されている前記ブロックが、該ブロックの
幅と厚さとの中心を規定する点の軌跡を含む請求項１に
記載の装置。 - 【請求項３】 前記シャフトを回転させる回転手段をさ
らに含む請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記回転手段が一定の角加速度で回転す
る請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 前記ブロックの厚さが、選択された運動
プロファイルをプラズマに与えるべく選択された断面形
状を有している請求項２に記載の装置。 - 【請求項６】 前記導波管内の前記ブロックの配置の方
向の関数として前記マイクロウェーブ源のマイクロウェ
ーブエネルギ出力を変調させるべく、前記源に結合され
且つ前記シャフトを回転させる回転手段に応答する変調
手段をさらに含む請求項３に記載の装置。 - 【請求項７】 反応チャンバを含むマイクロウェーブ強
化ＣＶＤリアクタ内のプラズマの位置を制御するための
装置であって、該装置は、 前記反応チャンバと連絡する第１の導波管と、 前記反応チャンバに関して前記第１の導波管と対向する
方向に方向付けられており且つ前記第１の導波管とほぼ
同じ長さを有している、前記反応チャンバに連絡する第
２の導波管と、 第１および第２のマイクロウェーブエネルギの組み合わ
せから生成される定在波を前記反応チャンバ内に作り出
すべく、互いに実質的に同位相であり且つ大きさがほぼ
等しい前記第１および第２のマイクロウェーブエネルギ
を前記第１および第２の導波管を通って前記反応チャン
バに伝搬するためのマイクロウェーブエネルギ源手段
と、 前記第１の導波管内に置かれ、前記第１の導波管内のマ
イクロウェーブエネルギの相対位相を変化させるための
第１の位相変更手段と、 前記第２の導波管内に置かれ、前記第２の導波管内のマ
イクロウェーブエネルギの相対位相を変化させるための
第２の位相変更手段と、 前記反応チャンバ内の前記定在波の最大値の位置を制御
するべく、前記第１および第２の位相入れ換え手段を操
作するための手段とを含む装置。 - 【請求項８】 前記第１の位相入れ換え手段が、前記第
１の導波管内の第１のシャフト上の固定位置に回転可能
に装着されていると共に、前記第１のシャフトの異なる
角位置で前記第１の導波管の軸に沿って異なる厚さを呈
するように形成されている第１の誘電材料ブロックを含
んでおり、前記第２の位相入れ換え手段が、前記第２の
導波管内の第２のシャフト上の固定位置に回転可能に装
着されていると共に、前記第２のシャフトの異なる角位
置で前記第２の導波管の軸に沿って異なる厚さを呈する
ように形成されている第２の誘電材料ブロックを含む請
求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 前記第１および第２のシャフトが、それ
ぞれ前記第１および第２の導波管の中心に置かれた軸上
に位置しており、前記第１および第２の誘電材料ブロッ
クがそれぞれ、高さ、幅および厚さを有する矩形固体と
して形成されており、前記厚さが前記幅とは異なってお
り、前記第１および第２のブロックがそれぞれ、その幅
と厚さとの中心を規定する点の軌跡を含む軸上の前記第
１および第２のシャフト上に装着されている請求項８に
記載の装置。 - 【請求項１０】 前記第１および第２のシャフトを回転
させるための回転手段をさらに含む請求項９に記載の装
置。 - 【請求項１１】 前記回転手段が一定の角加速度で前記
第１および第２のシャフトを回転させる請求項１０に記
載の装置。 - 【請求項１２】 前記第１および第２のブロックの厚さ
ががそれぞれ、選択された運動プロファイルを前記反応
チャンバ内のプラズマに与えるべく選択された断面形状
を有している請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記マイクロウェーブ源に結合され
て、前記第１および第２の導波管内の前記第１および第
２の配向の関数として前記マイクロウェーブエネルギ源
手段のマイクロウェーブエネルギ出力を変調させるべ
く、前記第１および第２のシャフトを回転させる回転手
段に応答する変調手段をさらに含む請求項１１に記載の
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US809288 | 1991-12-17 | ||
| US07/809,288 US5230740A (en) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Apparatus for controlling plasma size and position in plasma-activated chemical vapor deposition processes comprising rotating dielectric |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0625860A true JPH0625860A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=25200968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4355193A Pending JPH0625860A (ja) | 1991-12-17 | 1992-12-17 | プラズマ活性化化学蒸着プロセスにおいてプラズマのサイズおよび位置を制御するための装置および方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5230740A (ja) |
| EP (1) | EP0547868A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0625860A (ja) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5325019A (en) * | 1992-08-21 | 1994-06-28 | Sematech, Inc. | Control of plasma process by use of harmonic frequency components of voltage and current |
| US5567241A (en) * | 1993-04-30 | 1996-10-22 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method and apparatus for the improved microwave deposition of thin films |
| US5387288A (en) * | 1993-05-14 | 1995-02-07 | Modular Process Technology Corp. | Apparatus for depositing diamond and refractory materials comprising rotating antenna |
| US5731046A (en) * | 1994-01-18 | 1998-03-24 | Qqc, Inc. | Fabrication of diamond and diamond-like carbon coatings |
| US5554415A (en) * | 1994-01-18 | 1996-09-10 | Qqc, Inc. | Substrate coating techniques, including fabricating materials on a surface of a substrate |
| US5620754A (en) * | 1994-01-21 | 1997-04-15 | Qqc, Inc. | Method of treating and coating substrates |
| DE19503205C1 (de) * | 1995-02-02 | 1996-07-11 | Muegge Electronic Gmbh | Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma |
| DE19628949B4 (de) * | 1995-02-02 | 2008-12-04 | Muegge Electronic Gmbh | Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma |
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| US5902563A (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-11 | Pl-Limited | RF/VHF plasma diamond growth method and apparatus and materials produced therein |
| US6362449B1 (en) | 1998-08-12 | 2002-03-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Very high power microwave-induced plasma |
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| US10153133B2 (en) | 2015-03-23 | 2018-12-11 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor having digital control over rotation frequency of a microwave field with direct up-conversion |
| US10777386B2 (en) * | 2017-10-17 | 2020-09-15 | Lam Research Corporation | Methods for controlling plasma glow discharge in a plasma chamber |
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| WO2021220329A1 (ja) * | 2020-04-27 | 2021-11-04 | 株式会社日立ハイテク | プラズマ処理装置 |
| CN115055142B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-06-16 | 郑州科达机械仪器设备有限公司 | 微波化学反应器 |
| TWI899592B (zh) | 2022-10-19 | 2025-10-01 | 日商日立全球先端科技股份有限公司 | 電漿處理裝置 |
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1991
- 1991-12-17 US US07/809,288 patent/US5230740A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-12-17 JP JP4355193A patent/JPH0625860A/ja active Pending
- 1992-12-17 EP EP92311432A patent/EP0547868A1/en not_active Withdrawn
-
1993
- 1993-05-13 US US08/060,953 patent/US5449412A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5449412A (en) | 1995-09-12 |
| EP0547868A1 (en) | 1993-06-23 |
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