Высокоскоростной способ осаждения алмазных плёнок из газовой фазы в плазме свч разряда и плазменный реактор для его реализации - RU2002125807A

Реферат

1. Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ разряда, заключающийся в том, что зажигают СВЧ разряд в газовой смеси, находящейся в реакционной камере и содержащей по крайней мере водород и углеводород, активируют 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 N_e 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.

2. Высокоскоростной способ по п.1, отличающийся тем, что активацию указанной газовой смеси путем повышения концентрации электронов N_e 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 электродинамическая 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

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 пп.12 и 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.