JPH06510566A - プラズマ堆積方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プラズマ堆積方法及び装置 発明の技術分野 本発明は、材料のプラズマ堆積に関し、特にプラズマ・ジェットを利用した技術 により人工ダイヤモンドのような物質のフィルムを基板上にプラズマ堆積するこ とに関する。

発明の背景 ジェットに形成されたプラズマを用いて、半導体材料の複数の層のような物質を 堆積する技術は、周知である。例えば、本発明者による米国特許第４，４７１， ００３号及び第４．４８７，１６２号は、プラズマを用いて半導体材料及び他の 材料を堆積させるアーク・ジェット・プラズマ堆積装置を開示している。イオン 及び電子はアーク領域にシリコン化合物のような適当な化合物を注入することに より得られ、またジェット（又はビーム）は磁界を用いてプラズマを加速し、か つ収束させることにより形成される。最近、この型式の装置は人工ダイヤモンド を堆積するために用いられている。ダイヤモンドの優れた物理的及び化学的特性 により、ダイヤモンドは多（の機械的、熱的、光学的及び電子的な応用に望まし いものにする。また、特に、この目的及び他の目的のためにプラズマ・ジェット 技術を改良することができるときは、プラズマ・ジェット堆積により人工ダイヤ モンドを堆積させる能力は、大いなる約束を保持するものである。

プラズマ・ジェット堆積技術には、特定の時点で基板上で活性な堆積領域につい ての実用的な寸法を限定させる種々の要素が存在する。例えば、アーク・ジェッ ト・プラズマ堆積装置においてアークを用いて加熱されたガス混合物を発生させ るときは、多数の要素により放出ビームの直径が制限され得る。実用上の理由の ために、アーク室からのオリフィスは領域が限定される。ガスを超音波的に膨張 させると、ノズルの出口領域は真空ポンプ装置のボンピング速度により決定され 、従ってこの観点から真空ポンプ能力は限定的な要素となる。ガスの膨張は亜音 速的にノズルの壁への熱転送をすることがあり、ガスのエンタルピーを大きく減 少させる。更に、流れにおけるキーの種の密度は体積反応により劣化し得る。更 に、ビームを拡大させるオーバレイは、ダイヤモンドの収率が炭素衝突速度又は パワー密度に依存することがある。

種々の商業的な応用では、比較的に大きなサイズのダイヤモンド・フィルムを得 ることが望まれている、又は望ましいものとなることがある。なぜならば、特に 以上で概説した理由から、実際の応用においてプラズマ・ビームの断面は通常制 限されるので、ダイヤモンド・フィルムを堆積しようとする領域は、堆積ビーム よりも数倍大きくなり得る。これは、堆積処理中にビーム及び目標基板を相互に 移動させる必要があることを意味しており、これが多くの問題を発生させる。ダ イヤモンド・フィルムは衝突ジェットのパワー密度に関連した温度勾配を有する ことになる。また、このダイヤモンド・フィルムは基板がビームに対して移動す るに従って、熱サイクルを受けることになり勝ちである。温度勾配及び／又は熱 サイクルは、ダイヤモンド・フィルムを歪ませかねず、基板を破断又は剥離させ る原因になり得る。ダイヤモンド・フィルムが基板上で損なわれない状態であっ たとしても、内部歪欠陥を内包することになり、これが意図していた目的からは 受け入れられないものにしてしまう恐れがある。

本発明の目的は、以上で説明した従来技術の欠点及び問題に答え、かつ比較的に 大きな面積のフィルム、例えば改良された特性及び改善された製造効率を有する ダイヤモンド・フィルムの製造を容易にする装置及び方法を提供することである 。

加熱されたプラズマ・ジェットが基板に衝突すると、プラズマ・ビームのかなり の部分が基板面と接触することな（、基板の周辺をチャネルをなして流れる。流 れの一部をプラズマの必要な種（例えば、ダイヤモンドを堆積する場合は、炭素 分子、基、及び原子状の水素）へバイパスさせる処理に投入されたエネルギは、 効果のある堆積結果をもたらさず、これが実質的に処理のコストを増加させる。

非効率的な堆積は所望の厚さの層を得るために必要とする時間を増加させ、しか も構成する供給原料を無駄にする恐れがある。供給原料（特に、水素）のリサイ クルは可能であるが、何らかのコストが掛かる。

本発明の更なる目的は、物質のプラズマ・ジェット堆積の効率を改善することで ある。

発明の概要 本発明によれば、特定の動作条件において一定の最大温度変動を超えないものに する速度で相互に基板及び堆積ビームを移動させることにより、時間的及び空間 的に基板及びこの基板上に堆積される材料の温度のばらつきを制御する。

本発明は、人工ダイヤモンドのような物質を堆積する方法及び装置に関する。プ ラズマ・ビームは発生され、堆積すべき物質の要素を含む。（「ビーム」なる用 語は、ここで利用しているように、ビーム及びジェットなる用語を一般的に含む ことを意図している）。発明の−形式において、ビームの経路に一面（即ち、少 なくとも一面）を有する基板を備え、前記面の面積はこれに衝突するビームの断 面積より実質的に大きい。基板上に物質を堆積する際は、反復的な運動（即ち、 実質的に反復するパターンによる運動）が基板とビームとの間に導入される。基 板、ビーム、又は両者を移動させてもよい。基板を回転させること、かつビーム が非同軸であることは、好ましい技術の一つである。ビーム方向に垂直な面に対 してかなりの角度（少な（とも１０度）で基板を傾斜させても良い。また、ビー ムに対して基板を反復的に移動させるステップは、ビームの方向に対して垂直な 運動の成分により基板を前後に移動させることを含むものでよい。

一般的に、基板の回転を採用したときは、少なくとも５００ｒｐｍの回転速度が 好ましく、かつ多くの状況で、実質的に高速度の数千ｒｐｍを推奨するものであ る。以下で説明するように、例えばビーム・エネルギ、ビーム及び基板の被覆形 状、並びに基板の物質特性のような要素は、温度変動を制御により保持するため に必要とする（相対的な基板及びビームの）速度の計算に、全て繰り込まれる。

好ましい特性、特に密度及び熱力学的な特性を選択すると、特定の温度偏差限界 を得るために必要な速度を減少させようとする。銅、タングステン、モリブデン 、タングステン・カーバイド及びモリブデン・カーバイドは比較的に好ましい特 性を有する。堆積している基板上の物質との両立性に関連して考慮すべき他の特 性は、基板上の物質の保持、及び相対的な膨張係数が含まれる。

本発明の構成によれば、プラズマ堆積装置における基板は、効率的な堆積に寄与 する構造的な属性を備える。

本発明の他の形式では、効率的な堆積も容易にする方法でプラズマ・ビームに対 して複数グループの基板を配列する。本発明者は、基板面又は複数の基板面に接 触するプラズマ・ビーム体の部分を増加させることに加えて、・　作用的な種を 含む新鮮なプラズマが容易かつ連続的に基板面に接触することができるように、 基板から離して「使用済みの流体」　（即ち、基板上に作用的な種を堆積したプ ラズマ要素体の残りの部分、殆どガス）を効率的に除去させるのが好ましいこと を発見した。

本発明の一実施例形式において、基板に溝、開口又は両方を設け、前記基板の堆 積面から離してプラズマ・ビームの使用済みの流体をチャネルをなして流して、 プラズマの作用的な種によって前記基板上により効率的な堆積が可能にするよう に機能する。本発明の他の実施例の形式において、複数のグループの基板には、 使用済みの流体を除去させるために基板間に複数の開口が設けられる。

本発明の他の構成によれば、ビームの周辺領域における構成要素（又は複数の作 用的な種）を前記基板面に当てるように、全般的にビームのエンベロープに沿っ た複数の面を有する複数の基板を設ける。このプラズマ・ビームは複数のビーム 部分に分割されてもよく、かつ複数の基板が複数のビーム部分のエンベロープに 沿った複数の面を備えている。ビーム伝搬方向における進行位置で、基板の面は ビームの軸から連続的に小さな半径方向の距離にあってもよい。このようにして 、ビームが（堆積により、及び複数の基板における複数の開口を介して、又は基 板間において使用済みの流体を除去することにより）消費されると、基板は残り の小さなビームの周辺をほぼ囲み続ける。本発明の更なる特徴及び効果は、添付 する図面に関連させて読むときに、以下の詳細な説明から更に容易に明らかとな る。

図面の簡単な説明 第１図は、部分的に概要形式により、本発明の一実施例による装置、及び本発明 の方法の実施例を実現するために用いることができる図である。

第２図は本発明の他の実施例による第１図の装置の一部分を部分的に破断した図 である。

第３図は第２図の実施例のビーム衝突領域を示す。

第４図は本発明の他の実施例を実現するために用い得る装置の部分的な概要形式 の図である。

第５図は第４図の装置のスタンドの図である。

第６図は本発明の一形式による基板の一実施例の平面図である。

第７図は本発明の一形式による基板の他の実施例の平面図である。

第８図は本発明の一形式による基板の他の実施例の平面図である。

第９図は本発明の一形式による基板アレー断面図である。

第１０図は第９図の基板アレーの一部の斜視図である。

第１１図は本発明の他の実施例による基板アレーの断面図である。

第１２図は本発明の他の実施例による基板アレーの断面図である。

第１３図は第１２図の基板アレーの底面図である。

詳細な説明 第１図を参照すると、本発明によると共に、本発明の方法の一実施例を実現する ために用いられる装置の一実施例が示されている。堆積室１００はプラズマ・ジ ェット堆積装置２００の下部であり、１以上の真空ポンプ装置（図示なし）によ り排気される。

この装置２００は、真空ハウジング２１１内に収容されると共に、アーク形成部 ２１５を有し、アーク形成部２１５はシリンダ状のアノード２９１、棒状のカソ ード２９２、及び注入された流体がカソード上を通過するようにカソードに隣接 して搭載されたインジェクタ２９５を備えている。図示の実施例では、注入され た流体は、例えば水素及びメタンの混合であってもよい。代って、このメタンを 下流に供給してもよい。アノード２９１及びカソード２９２は電圧源（図示なし ）、例えば直流電位によりバイアスされる。２１７により示すシリンダ状の磁石 はアーク形成部において発生したプラズマを加速し、かつ収束するために用いら れる。この磁石は、プラズマが堆積領域に到達するまで狭いコラム内にプラズマ を保持する。１１５により表わすノズルは、ビームのサイズを限界内に制御する ために用いられてもよい。液体窒素を循環することができる冷却コイル２３４は 、磁石内に配置され、収束されたプラズマを取り囲む。

動作例において、水素及びメタンの混合物はインジェクタ２９５に供給され、ま たプラズマはアーク形成部の前部で得られ、堆積領域に向がって加速されると共 に、収束される。当該技術分野において知られているように、メタンにおけるカ ーボンをダイヤモンドとして選択的に堆積させ、かつ形成するグラファイトを水 素搬送ガスとの組合わせにより消費させるに従って、人工多結晶ダイヤモンドを 前述のプラズマから形成することができる。プラズマ・ジェット堆積装置につい てのこれ以上の詳細は、米国特許第４，４７１，００３号及び第４．４８７．１ ６２号を参照することにより得られる。本発明の詳細な説明に関連して、他の適 当な型式のプラズマ・ビーム堆積装置を用いることも可能であることを理解すべ きである。

堆積室１００はシャフト１４０上に搭載された基板ホルダ１２０を含む。基板ホ ルダ１２０はベース１２１を含み、必要ならば又は所望するならば、ベース上に ラジェータ１２３又は他の適当な装置を搭載することができる。基板１５０は例 えばリテーナ・ボルト（図示なし）により基板ホルダ１２０上に搭載される。「 用語「基板」は、ここで用いているように、物質を堆積する少な（とも一つの面 を有する対象を意味する。基板は、その基板から次に除去することを意図してい る堆積層を一時的にのみ保持できることが理解される。更に、基板は、堆積面を 固定的に張り付けることを意図する対象でもあり得る。例えば、基板は、工具に おける究極的な使用のために、堆積した人工ダイヤモンドの摩耗面の底であって もよい。］ビームによる非同軸的なシャフト１４０は、堆積プロセス中に所望の 速度で、気密性のフィード・スルー１６０を介してシャフト１４０、基板ホルダ １２０及び基板１５０を回転させるモータ１７０へ伸延している。その代りに、 モータは真空室内に配置されてもよい。

い（つかの応用では、基板をビーム方向に対して垂直な面とかなりの角度をなす ようにしてもよい。これを第２図に示す。第２図において、基板１５０はビーム ２２５に対してかなりの角度をなす。［傾けるのは基板が又はビームによること ができる。］この実施例では、基板ホルダ１２０の面（及び基板１５０の対応す る面）がビーム２２５方向に対して（点線２９５により示す）垂直な面と約４５ 度の角度をなす。この場合は、第３図に示すように、基板上のビーム衝突の直径 が２×ビーム直径の平方根である。往復運動モータ２８７により往復運動（双方 向矢印２８１を参照）をシャフト１４０に伝達して基板上で反復的な被覆を達成 することができる。必要により、これをシャフトに伝達される回転運動に関連さ せることができる。しかし、運動の組合わせは実行するのが比較的に困難となる ことがあり、例えば制御されタカス・ダイナミック不安定性を導入することによ り、プラズマ・ビームに運動成分を導入することができる。

速度Ｖで移動する基板上でほぼ円形の衝突スポットを有するほぼ円形のビームの 場合を考える。このビームは基板に対してスポットの温度を ΔＴ＝ｑｒ／Ｋ（πＢν／＠　（１） により変化させることになる。

ただし、 Ｂ＝ρＶｃ、ｒ／Ｋ かつ ｑ＝熱束 ｒ＝（ビーム）源の半径 に＝材料の熱伝導度 ρ＝材料の密度 ｃ、＝材料の比熱 ■＝熱源の線形速度 特定の熱束及び幾何学的なビーム形状の場合に、ΔＴはＢが増加するに従って減 少する方向にある。また、Ｂは速度の増加と共に増加する。更に、Ｂも基板の材 料の密度及び熱特性に依存する。好ましい（即ち、Ｂを増加させようとする）特 性を有する基板材料の選択は、特定の温度偏移限界を得ることが必要な速度を減 少させようとする。銅、タングステン、モリブデン、タングステン・カーバイド はこの目的にとって比較的に好ましい特性を有する。考慮すべき他の属性は、基 板上に物質を保持すること及び相対的な膨張係数を含む堆積している基板との両 立性に関連する。与λられた物質の場合に、ある最大温度増加以上となる必要あ ない速度は、式（１）、経験的に、又は他の適当な手段により決定されてもよい 。

第４図を参照すると、本発明の他の形式によると共に、本発明の方法の実施に用 いることができる装置の実施例が示されている。堆積装置２００は、はぼ第１図 のものと同様であり、同一参照番号は同−又は同様の要素を表わしている。

第４図の実施例において、堆積室１００は１脚４２１と、基板を固定することが できる環状の台４２２とを有する開放シリンダ状のスタンド４２０の形状をなす 基板ホルダを備えている（第５図も参照すること）。必要又は所望により、この 台の上には温度制御装置（図示なし）又は他の適当な装置を搭載することができ る。例えばリテーナ・ボルト（図示なし）により、ホルダ４２０上に基板４６０ を搭載する。

第６図は堆積面１６５を有する基板４６０の一実施例を示すものであり、堆積面 １６５はほぼ平らであり、かつこの図では２次元格子パターンをなす溝１６８の パターンを有する。この溝は、好ましくは、滑らかに貫く形式の輪郭を有するが 、例えば三角形のような適当な輪郭を用いることもできる。この溝は、基板を横 切り、基板面の縁に向かって伸延している。溝の好ましい深さは基板の寸法及び 動作条件に従うことができ、推奨最小深さは約２ｍｍである。動作において、溝 はプラズマ・ビームによる堆積を容易にする。プラズマにおいて作用する種は基 板面上に堆積されるので、基板面の縁に対して溝によりチャネルが形成されるこ とにより、使用済みの流体を堆積領域からより容易に取り去る。溝は基板領域を 比較的に小さな個別的な領域に分割する。いくつかの応用において、これは、大 きな領域の膜よりも割れたり、亀裂が入りに（い堆積膜を得るのに有利である。

第７図は、基板を介する複数の開口１７０を有することを除き、第６図のものと 同様の溝パターンを有する基板を示す。この実施例において、開口は溝の交点に 配置されている。使用済みの流体は開口及び基板の縁へ導かれる。所望により、 開口は基板面上の圧力条件を等化させるのに役立ち、より均一な堆積をもたらす 。溝あり、又はなしで、１以上の開口を用いてもよいことを理解すべきである。

更に、この実施例及び他の実施例において基板面を曲げることもできる。

第８図は溝及び開口を有する基板構成の他の実施例を示す。この実施例は、半径 方向の溝１８８、半径方向の溝に交差する円形の溝１９２、及び交点に開口１９ ５を有する。溝に存在しない、又は溝の交点に存在しない他の開口及び／又は更 なる開口を備えてもよいことを理解すべきである。

第９図は本発明の一実施例による基板配列を示す。この実施例（第１Ｏ図も参照 のこと）において、堆積室１００における基板配列には、ビーム方向に対してほ ぼ平行な面を有する多数の基板が含まれている。ビーム伝搬方向の進行位置にお ける（即ち、プラズマ・ビーム源から連続的に遠ざかる）各基板面は、ビーム軸 から半径方向へ連続的に短くなる距離にある。特に、第９図の実施例は、ビーム が進行するに従って、ビーム軸から半径方向へ連続的に短くなる４つの距離にあ る４グループの基板６１０．６２０．６３０及び６４０を示す。図示の実施例に おいて、各グループの基板面は六角の断面を有しく各グループの２枚の基板は第 ９図に示されている。）、隣接する２つのグループ（例えば６３０．６４０）の 斜視図を第１０図に示す。他の構成を用いること、例えばグループの断面は三角 形、四角形、五角形、六角形、六角形等が可能なことを理解すべきである。図示 の実施例では、ブラケット６３１．６４１、及びボルト６３２．６４２により、 複数のグループの基板を一緒に固定して示している。好ましくは、基板とブラケ ットとの間の接触はほぼ同一の温度でそのグループを保持するために役立つ。基 板の複数グループ間には、使用済みの流体が真空ポンプ装置に向かって進行可能 な開口６０５が存在する。それぞれのグループ間にブラケット、例えば６５５を 用いることができ、また第５図に示す型式のスタンドを含む他の支持構造（図示 なし）を用いて、堆積室における基板配列を支持するように、又は堆積室に対し て基板配列又はその複数の部分を固定するようにしてもよい。

第１１図の実施例は、前のように、開口が同軸な複数のグループの基板６７０． ６８０．６９０を有することを除き、第１０図のものと同一である。更に、六角 形又は他の適当な構造によるものでもよい。更に、基板６７５は、ビーム方向に 対して垂直なものとして示され、グループ６１０．６２０．６３０及び６４０の 基板の内面、グループ６７０．６８０及び６９０の外面、及び基板６７５の上面 の殆どの堆積により、ビームを全般的に環状の断面へ形成するのに寄与する。所 望により、基板６７５を削除してもよく、その結果としてこれらのグループの基 板の内面及び外面の両方上に堆積することにより、基板のグループ６７０，６８ ０、及び６９０周辺の同軸流となる。この実施例及び他の実施例において、支持 構造は第５図及び第１Ｏ図に示した型式のもの、又は適当な型式のものでよい。

第１２図は本発明の他の実施例による基板の構造を示すものであり、プラズマ・ ビームが基板面によりほぼ囲まれた半径方向に伝搬するビームに形成される。第 １２図に示す実施例において、ノズルを離れるビームは、基板の環状リングによ り形成される”Ｔ”に到達する。基板リングの底セット９２０が第１３図に示さ れており、環状リング９２１．９２２．９２３及び９２４を備えている。リング ９２１は中央の開口を有し、他のリングとの間に開口８０５が存在する。基板リ ングの上部セットには環状リング９６１　（隣接のノズル１１５）及び９６２が 含まれる。ここでも、ブラケット又は他の適当な支持（図示なし）を備えても゛ よい。

第９図〜第１３図の実施例は、第５図〜第８図に関連して説明したように、開口 及び／又は溝を有し得ることを理解すべきである。更に、第１３図に関連して説 明したように、基板又はその配列をビームに対して傾けても／又は移動させても よい。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成５年１１月１０日

Claims (47)

【特許請求の範囲】
1. １．物質を堆積する方法において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと； 前記ビームの経路に一面を有する基板を設けるステップであって、前記面の領域 がほぼ前記面上に衝突する前記ビームの断面積より実質的に大きい前記ステップ と；前記ビームを前記面に堆積する際に前記基板と前記ビームとの間の反復的な 運動を導入するステップとを備えたことを特徴とする物質を堆積する方法。
2. ２．物質を堆積する方法において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと； 前記ビームの経路に一面を有する基板を設けるステップであって、前記面の領域 がほぼ前記面上に衝突する前記ビームの断面積より実質的に大きい前記ステップ と；前記ビームを前記面に堆積する際に前記ビームに対して前記基板を反復的に 移動させるステップとを備えたことを特徴とする物質を堆積する方法。
3. ３．前記ビームに対して前記基板を反復的に移動させる前記ステップは、前記基 板を回転させることを含むことを特徴とする請求項２記載の物質を堆積する方法 。
4. ４．前記ビームに対して前記基板を反復的に移動させる前記ステップは、前記基 板を少なくとも５００回転／分の速度で回転させることを含むことを特徴とする 請求項２記載の物質を堆積する方法。
5. ５．前記基板は前記ビーム方向に垂直な面に対して実質的な角度で傾けられてい ることを特徴とする請求項２又は３記載の物質を堆積する方法。
6. ６．前記ビームに対して前記基板を反復的に移動させる前記ステップは、前記基 板を前記ビーム方向に垂直な運動成分により前後に移動させることを特徴とする 請求項５記載の物質を堆積する方法。
7. ７．人工ダイヤモンドを堆積する方法において：炭素を含有するガス及び水素ガ スを含むプラズマ・ビームを発生するステップと； 前記ビームの経路に一面を有する基板を設けるステップと； 前記ビームが前記面に人工ダイヤモンドを堆積する際に前記面上の温度変動を制 御するように前記ビームに対して前記基板を反復的に移動させるステップとを備 えていることを特徴とする人工ダイヤモンドを堆積する方法。
8. ８．前記面の領域は前記面上に衝突する前記ビームの断面積より実質的に大きく 、前記基板を前記ビームに対して前記基板を反復的に移動させるステップは、前 記基板を回転させることを含むことを特徴とする請求項７記載の人工ダイヤモン ドを堆積する方法。
9. ９．前記ビームに対して前記基板を反復的に移動させる前記ステップは、前記基 板を少なくとも５００回転／分の速度で回転させることを含むことを特徴とする 請求項７又は８記載の人工ダイヤモンドを堆積する方法。
10. １０．前記基板は銅、タングステン、モリブデン、タングステン・カーバイド及 びモリブデン・カーバイドからなる族から選択された材料を含むことを特徴とす る請求項７又は８記載の人工ダイヤモンドを堆積する方法。
11. １１．物質を堆積する方法において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと； 前記ビームの経路に一面を有する基板を設けるステップであって、前記基板が前 記ビームに対して実質的な角度で傾けられている前記ステップと； 前記物質を前記面に堆積する際に前記基板と前記ビームとの間で反復的な運動を 導入するステップとを備えていることを特徴とする物質を堆積する方法。
12. １２．物質を堆積する装置において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生する手段と； 前記ビームの経路に一面を有する基板であって、前記面の領域が前記面上に衝突 する前記ビームの断面領域より実質的に大きい前記基板と； 前記物質を前記面に堆積する際に前記基板と前記ビームとの間で反復的な運動を させる手段とを備えていることを特徴とする物質を堆積する装置。
13. １３．前記基板と前記ビームとの間で反復的な運動をさせる前記手段は、前記基 板を回転させる手段を含むことを特徴とする請求項１２記載の物質を堆積する装 置。
14. １４．前記基板は前記ビーム方向に垂直な面に対して実質的な角度で傾けられて いることを特徴とする請求項１２又は１３記載の物質を堆積する装置。
15. １５．前記ビームに対して前記基板を反復的に移動させる前記手段は、前記基板 を前記ビーム方向に垂直な運動成分により前後に移動させる手段を備えているこ とを特徴とする請求項１２又は１３記載の物質を堆積する装置。
16. １６．物質を堆積する方法において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと； 前記ビームの経路に一面を有する基板を設けるステップであって、前記基板は前 記面を介して前記少なくとも一つの開口を有し、前記ビームの一部が前記少なく とも一つの開口を通過するようにした前記ステップとを備えていることを特徴と する物質を堆積する方法。
17. １７．前記少なくとも一つの開口は複数の開口を備えていることを特徴とする請 求項１６記載の物質を堆積する方法。
18. １８．更に、前記基板に少なくとも一つの開口を備えていることを特徴とする請 求項１６記載の物質を堆積する方法。
19. １９．前記少なくとも一つの溝の終端は前記少なくとも一つの開口で終結してい ることを特徴とする請求項１８記載の物質を堆積する方法。
20. ２０．前記少なくとも一つの溝は複数の溝を備えていることを特徴とする請求項 １８記載の物質を堆積する方法。
21. ２１．更に、前記基板に複数の開口を備え、前記溝の少なくともいくつかは前記 開口で終結していることを特徴とする請求項１７記載の物質を堆積する方法。
22. ２２．前記溝の少なくともいくつかは前記面の周辺で終結していることを特徴と する請求項２１記載の物質を堆積する方法。
23. ２３．前記物質は人工ダイヤモンドであり、前記プラズマ・ビームは炭素を含有 するガス及び水素ガスを含むことを特徴とする請求項１７〜２２のいずれかに記 載の物質を堆積する方法。
24. ２４．物質を堆積する方法において； 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと； 前記ビームの経路に一面を有する基板を設けるステップと； 前記少なくとも一つの溝により前記ビームの一部を前記面の周辺へ導くように、 前記面に少なくとも一つの溝を設けて前記面上を全般的に伸延させるステップと を備えたことを特徴とする物質を堆積する方法。
25. ２５．前記少なくとも一つの溝は複数の溝を備えていることを特徴とする請求項 ２５記載の物質を堆積する方法。
26. ２６．物質を堆積する方法において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと； 全般的に前記ビームのエンベロープに沿った面を有する複数の基板を設けて、前 記ビームの周辺領域にある要素を前記面に付着させるステップと を備えたことを特徴とする物質を堆積する方法。
27. ２７．前記ビームは全般的にシリンダ状の細長い形状を有し、かつ前記基板面は 前記ビームの軸に対して全般的に平行であることを特徴とする請求項２６記載の 物質を堆積する方法。
28. ２８．前記基板は、前記プラズマ・ビームの使用済みの流体を前記基板面間の開 口を介して通過し得るように、離間されることを特徴とする請求項２６又は２７ 記載の物質を堆積する方法。
29. ２９．前記ビームの伝搬方向の進行位置で、前記基板の面は前記ビームの軸から 連続的に小さくなる半径方向の距離にあることを特徴とする請求項２８記載の物 質を堆積する方法。
30. ３０．複数の第１の前記基板内に更なる複数の基板を設けて、前記複数の第１の 前記基板と前記更なる複数の基板との間に前記ビームの環状カラムを獲得させる ステップを更に含むことを特徴とする請求項２９記載の物質を堆積する方法。
31. ３１．物質を堆積する方法において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと； 前記プラズマ・ビームを複数のビーム部分に分割するステップと； 全般的に前記ビームの複数部分のエンベロープに沿った面を有する複数の基板を 設けて前記ビームの複数部分の周辺領域にある要素を前記面に当てるようにする ステップと を備えたことを特徴とする物質を堆積する方法。
32. ３２．前記複数の基板を設ける前記ステップは、前記ビームの複数部分のそれぞ れについてグループの基板を備えるステップを含むことを特徴とする請求項３１ 記載の物質を堆積する方法。
33. ３３．物質を堆積する方法において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと； 真空室に基板の配列を設けるステップであって、前記複数の基板は前記ビームの 経路に複数の面を有して、前記ビームの要素を前記複数面に当てるようにするス テップと； 前記配列の前記基板間に前記ビームの使用済みの流体を排除させる開口を設ける ステップと を備えていることを特徴とする物質を堆積する方法。
34. ３４．前記基板は人工ダイヤモンドであり、前記プラズマ・ビームは炭素を含有 するガス及び水素ガスを含むことを特徴とする請求項２４〜２７又は２９〜３３ のいずれかに記載の物質を堆積する方法。
35. ３５．前記基板の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと；前記プラ ズマ・ビームの経路に一面を有する基板を設けるステップとを含む物質を堆積す る方法において使用するために、前記プラズマ・ビームの一部が前記少なくとも 一つの開口を介して通過するように、前記面を介する少なくとも一つの開口を有 する基板を備えるようにした改良。
36. ３６．前記少なくとも一つの開口は複数の開口を備えるようにした請求項３５記 載の改良。
37. ３７．前記基板は人工ダイヤモンドであり、前記プラズマ・ビームは炭素を含有 するガス及び水素ガスを含むようにした請求項３５又は３６記載の改良。
38. ３８．前記基板の要素を含むプラズマ・ビームを発生するステップと；前記プラ ズマ・ビームの経路に面を有する基板を設けるステップとを含む物質を堆積する 方法において使用するために、前記プラズマ・ビームの一部が前記少なくとも一 つの溝により前記面の周辺へ導かれるように、前記面を介して全般的に伸延する 少なくとも一つの開口を有する基板を備えるようにした改良。
39. ３９．前記少なくとも一つの溝は複数の溝を備えるようにした請求項３８記載の 改良。
40. ４０．前記物質は人工ダイヤモンドであり、前記プラズマ・ビームは炭素を含有 するガス及び水素ガスを含むようにした請求項３８又は３９記載の改良。
41. ４１．物質を堆積する装置において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生する手段と； 前記ビームの経路に一面を有する基板であって、前記基板は前記面を介して少な くとも一つの開口を有し、前記ビームの一部が前記少なくとも一つの開口を介し て通過するようにした前記基板と を備えていることを特徴とする物質を堆積する装置。
42. ４２．前記少なくとも一つの開口は複数の開口を備えていることを特徴とする請 求項４１記載の物質を堆積する装置。
43. ４３．更に、前記基板に少なくとも一つの溝を備えていることを特徴とする請求 項４１又は４２記載の物質を堆積する装置。
44. ４４．物質を堆積する装置において： 前記物質の要素を含むプラズマ・ビームを発生する手段と； 前記ビームの周辺領域にある要素を前記面に付着させるように、全般的に前記ビ ームのエンベロープに沿った面を有する複数の基板と を備えていることを特徴とする物質を堆積する装置。
45. ４５．前記ビームは全般的にシリンダ状の細長い形状を有し、かつ前記基板面は 前記ビームの軸に対して全般的に平行であることを特徴とする請求項４４記載の 物質を堆積する装置。
46. ４６．前記基板は、前記プラズマ・ビームの使用済みの流体が前記基板面間の開 口を介して通過するように、離間されていることを特徴とする請求項４５記載の 物質を堆積する装置。
47. ４７．前記基板は人工ダイヤモンドであり、前記プラズマ・ビームは炭素を含有 するガス及び水素ガスを含むことを特徴とする請求項４１、４２、４４〜４６の うちのいずれかに記載の物質を堆積する装置。