JPH0346437B2 - - Google Patents
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- JPH0346437B2 JPH0346437B2 JP62181790A JP18179087A JPH0346437B2 JP H0346437 B2 JPH0346437 B2 JP H0346437B2 JP 62181790 A JP62181790 A JP 62181790A JP 18179087 A JP18179087 A JP 18179087A JP H0346437 B2 JPH0346437 B2 JP H0346437B2
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- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はダイヤモンドの気相合成装置に関わ
り、特にダイヤモンド析出域を大きくした装置に
関する。
り、特にダイヤモンド析出域を大きくした装置に
関する。
従来技術
従来、マイクロ波プラズマ法によるダイヤモン
ド合成装置においては、次のようなものが知られ
ている。
ド合成装置においては、次のようなものが知られ
ている。
第６図から第８図はマイクロ波プラズマを用い
てダイヤモンドを合成する装置を示したものであ
る。第６図及び第７図ではマイクロ波発振機３か
ら発振させたマイクロ波を、導波管４で反応管に
導き、水素と炭化水素ガスの混合ガスにプラズマ
を発生させると共に、反応室５内に設置された基
板７を、別途加熱炉９もしくは赤外線集中照射炉
１０を用いて加熱することによつて炭化水素を分
解させ、基板７上にダイヤモンドを合成する装置
である。第８図では、マイクロ波発振機３よりマ
イクロ波を発振し、導波管４を通して反応室５に
導き、反応室５と導波管４の交点に設置された基
板７の周りで、ガス供給装置１より供給される水
素と炭化水素ガスと混合ガスにプラズマを発生さ
せると共に基板７の加熱を行う。加熱された基板
７上での炭化水素の熱分解によつて基板７上にダ
イヤモンドが析出する。１２，１３，１４，１
５，１６はコツクを示す。
てダイヤモンドを合成する装置を示したものであ
る。第６図及び第７図ではマイクロ波発振機３か
ら発振させたマイクロ波を、導波管４で反応管に
導き、水素と炭化水素ガスの混合ガスにプラズマ
を発生させると共に、反応室５内に設置された基
板７を、別途加熱炉９もしくは赤外線集中照射炉
１０を用いて加熱することによつて炭化水素を分
解させ、基板７上にダイヤモンドを合成する装置
である。第８図では、マイクロ波発振機３よりマ
イクロ波を発振し、導波管４を通して反応室５に
導き、反応室５と導波管４の交点に設置された基
板７の周りで、ガス供給装置１より供給される水
素と炭化水素ガスと混合ガスにプラズマを発生さ
せると共に基板７の加熱を行う。加熱された基板
７上での炭化水素の熱分解によつて基板７上にダ
イヤモンドが析出する。１２，１３，１４，１
５，１６はコツクを示す。
しかし従来の方法では、一方向からのマイクロ
波の導入のため、プラズマ発生域はマイクロ波の
波長の制限を受け、反応室５の大きさを、マイク
ロ波の波長の半分以上に大きくすることが困難
で、従つてダイヤモンドの析出面積も、直径にし
て最大でもマイクロ波の半波長分にしか得られな
い欠点があつた。
波の導入のため、プラズマ発生域はマイクロ波の
波長の制限を受け、反応室５の大きさを、マイク
ロ波の波長の半分以上に大きくすることが困難
で、従つてダイヤモンドの析出面積も、直径にし
て最大でもマイクロ波の半波長分にしか得られな
い欠点があつた。
発明の目的
本発明は、前記の欠点を改善せんとするもので
あり、多方向からマイクロ波を供給することによ
つて、プラズマ発生空間を拡大し、ダイヤモンド
生成域を広げる装置を提供するものである。
あり、多方向からマイクロ波を供給することによ
つて、プラズマ発生空間を拡大し、ダイヤモンド
生成域を広げる装置を提供するものである。
発明の構成
本発明は、水素と有機化合物の混合ガス、また
は水素ガス、不活性ガス及び有機化合物との混合
ガスに、多方向からマイクロ波を導入するように
構成したマイクロ波の半波長以上の直径の広い空
間に無電極放電を発生させ、多段式基板支持台に
置かれた、複数の加熱された基板上での有機化合
物と熱分解で広い面積にダイヤモンドを析出させ
ることを可能にすることによつて、前記目的を達
成したものである。
は水素ガス、不活性ガス及び有機化合物との混合
ガスに、多方向からマイクロ波を導入するように
構成したマイクロ波の半波長以上の直径の広い空
間に無電極放電を発生させ、多段式基板支持台に
置かれた、複数の加熱された基板上での有機化合
物と熱分解で広い面積にダイヤモンドを析出させ
ることを可能にすることによつて、前記目的を達
成したものである。
マイクロ波の導入方向数は反応室の直径と導波
管の大きさとの関係で最大数が決められる。反応
室の直径が100mm以下では２方向で十分であり、
150mmでは４方向から導入することが出来る。マ
イクロ波導入方向数は、発生するプラズマの形状
が均一であるように決められ、必ずしも最大数を
必要とするものではない。
管の大きさとの関係で最大数が決められる。反応
室の直径が100mm以下では２方向で十分であり、
150mmでは４方向から導入することが出来る。マ
イクロ波導入方向数は、発生するプラズマの形状
が均一であるように決められ、必ずしも最大数を
必要とするものではない。
使用する混合ガスの有機化合物と水素ガスとの
混合比率は広い範囲に変えられるが、黒鉛、非ダ
イヤモンド炭素の析出を防ぐ点から、その上限
は、使用する混合ガスの中のＣ／H2比で10以下
であることが望ましい。良質の膜状ダイヤモンド
を析出するには0.1以下であることが望ましい。
混合比率は広い範囲に変えられるが、黒鉛、非ダ
イヤモンド炭素の析出を防ぐ点から、その上限
は、使用する混合ガスの中のＣ／H2比で10以下
であることが望ましい。良質の膜状ダイヤモンド
を析出するには0.1以下であることが望ましい。
有機化合物としては、プラズマにより炭素を分
解生成するメタン、エタン、プロパン、ブタン等
の飽和脂肪族炭化水素、エチレン、プロピレン、
アセチレン等の不飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン
等の芳香族炭化水素、アセトン、メチルアルコー
ル、エルチルアルコール、アセトアルデヒド、酢
酸、一酸化炭素、二酸化炭素、トリメチルアミン
等含酸素窒素有機化合物など、室温から50℃の温
度範囲で気体、もしくは千分の1Torr以上の蒸気
圧を有する有機化合物が望ましい。装置の簡便
さ、操作の容易さから考えれば室温で気体である
ことが好ましい。
解生成するメタン、エタン、プロパン、ブタン等
の飽和脂肪族炭化水素、エチレン、プロピレン、
アセチレン等の不飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン
等の芳香族炭化水素、アセトン、メチルアルコー
ル、エルチルアルコール、アセトアルデヒド、酢
酸、一酸化炭素、二酸化炭素、トリメチルアミン
等含酸素窒素有機化合物など、室温から50℃の温
度範囲で気体、もしくは千分の1Torr以上の蒸気
圧を有する有機化合物が望ましい。装置の簡便
さ、操作の容易さから考えれば室温で気体である
ことが好ましい。
基板温度は析出したダイヤモンドが黒鉛に転移
する現象を防止し、また励起状態の有機化合物が
基板表面で熱分解を起こす温度であることが必要
とされるので、300〜1300℃であることが望まし
い。特に400〜1000℃が好ましい。
する現象を防止し、また励起状態の有機化合物が
基板表面で熱分解を起こす温度であることが必要
とされるので、300〜1300℃であることが望まし
い。特に400〜1000℃が好ましい。
反応室の圧力は、マイクロ波によつてプラズマ
が発生する圧力範囲である0.001−1000Torrでダ
イヤモンドの析出がみられるが、均一な膜状ダイ
ヤモンドを得るには0.1−400Torrであることが
望ましい。
が発生する圧力範囲である0.001−1000Torrでダ
イヤモンドの析出がみられるが、均一な膜状ダイ
ヤモンドを得るには0.1−400Torrであることが
望ましい。
ダイヤモンドはプラズマが発生する空間内で生
成するので、基板はプラズマ空間内であればどこ
でも設置してよい。多段式基板支持台では、基板
間に空間が存在しなくならない程度まで接近して
基板を置くことが出来るが、均一かつ均質なダイ
ヤモンドを得るためには高さにして５−50mmの基
板間距離が望ましい。
成するので、基板はプラズマ空間内であればどこ
でも設置してよい。多段式基板支持台では、基板
間に空間が存在しなくならない程度まで接近して
基板を置くことが出来るが、均一かつ均質なダイ
ヤモンドを得るためには高さにして５−50mmの基
板間距離が望ましい。
反応室内のガスの流れによる、生成するダイヤ
モンドへの影響を少なくするため、基板支持台は
毎分0.01−100回転することが望ましい。均一か
つ均質なダイヤモンド膜を得るためには毎分0.1
−20回転が好ましい。
モンドへの影響を少なくするため、基板支持台は
毎分0.01−100回転することが望ましい。均一か
つ均質なダイヤモンド膜を得るためには毎分0.1
−20回転が好ましい。
基板の材質、形状によつては基板端のプラズマ
密度が上昇し、基板上での温度分布不均一が見ら
れ、均一な膜状ダイヤモンドを得ることが困難な
場合がある。この様な基板の場合、基板の形状に
合わせたマイクロ波吸収材を、基板の周囲に設置
することが望ましい。不純物の混入を避けるに
は、炭素成形体が好ましい。
密度が上昇し、基板上での温度分布不均一が見ら
れ、均一な膜状ダイヤモンドを得ることが困難な
場合がある。この様な基板の場合、基板の形状に
合わせたマイクロ波吸収材を、基板の周囲に設置
することが望ましい。不純物の混入を避けるに
は、炭素成形体が好ましい。
本発明装置の実施態様を示すと第１，２，３，
４，５図の通りである。第１図は、２台の発振機
３から発振されたマイクロ波を、導波管４を通じ
て２方向から反応室５に導きプラズマを発生させ
る装置を示している。第２図は１台の発振機３か
ら発振されたマイクロ波を分離し、導波管４を通
じて２方向から反応室５に導きプラズマを発生さ
せる装置である。第２ａ図は正面から、第２ｂ図
は上方から見た装置の態様を示している。第３，
４，５図は、反応室への多方向からのマイクロ波
導入方法を示すものであり、装置の他の構成は第
１，２図と同様である。図中１はガス供給装置
で、１２，１３，１４はそれぞれ有機化合物、水
素及び不活性ガス供給のコツクである。３はマイ
クロ波発振機で、マイクロ波は導波管４を通り、
反応室５中に設けられた基板７上に到る。８は基
板支持台、６は排気装置、１５，１６はコツクで
ある。その操作は、反応室５内の基板支持台８上
に基板７を設置した後、排気装置６を作動して反
応室５内を減圧とし、ガス供給装置１のコツク１
２，１３，１４を開いて有機化合物、水素ガス、
不活性ガスを供給し、コツク１５も開いて、ガス
の流量、割合を調整すると共に、反応室５内の圧
力を所定の値に保つ。次にマイクロ波発振機３を
作動し、反応室５の大きさに応じて第６図、第７
図、第８図のように多方向からマイクロ波を導波
管４を通じて反応室５内に導き、マイクロ波無極
放電を発生させることによつて行われる。
４，５図の通りである。第１図は、２台の発振機
３から発振されたマイクロ波を、導波管４を通じ
て２方向から反応室５に導きプラズマを発生させ
る装置を示している。第２図は１台の発振機３か
ら発振されたマイクロ波を分離し、導波管４を通
じて２方向から反応室５に導きプラズマを発生さ
せる装置である。第２ａ図は正面から、第２ｂ図
は上方から見た装置の態様を示している。第３，
４，５図は、反応室への多方向からのマイクロ波
導入方法を示すものであり、装置の他の構成は第
１，２図と同様である。図中１はガス供給装置
で、１２，１３，１４はそれぞれ有機化合物、水
素及び不活性ガス供給のコツクである。３はマイ
クロ波発振機で、マイクロ波は導波管４を通り、
反応室５中に設けられた基板７上に到る。８は基
板支持台、６は排気装置、１５，１６はコツクで
ある。その操作は、反応室５内の基板支持台８上
に基板７を設置した後、排気装置６を作動して反
応室５内を減圧とし、ガス供給装置１のコツク１
２，１３，１４を開いて有機化合物、水素ガス、
不活性ガスを供給し、コツク１５も開いて、ガス
の流量、割合を調整すると共に、反応室５内の圧
力を所定の値に保つ。次にマイクロ波発振機３を
作動し、反応室５の大きさに応じて第６図、第７
図、第８図のように多方向からマイクロ波を導波
管４を通じて反応室５内に導き、マイクロ波無極
放電を発生させることによつて行われる。
多方向から導入するマイクロ波の発振機は、必
要とするマイクロ波の出力及び基板温度によつて
１台のみでなく複数の発振機を用いてもよい。
要とするマイクロ波の出力及び基板温度によつて
１台のみでなく複数の発振機を用いてもよい。
実施例 １
第１図に示す装置を用い、基板７としてダイヤ
モンド粉末で傷をつけた４インチシリコンウエハ
ーを、ガスとしてメタン及び水素を使用し、水素
及びメタンをそれぞれ毎分100c.c.、１c.c.の流量で
供給し、反応室５内の圧力を30Torrにした。２
台のマイクロ波発振機３からそれぞれ700Wの出
力でマイクロ波を発振した導波管４を通じて反応
室５に導き、基板７の周りにプラズマを発生させ
ると共に、基板温度を900℃に保つた。５時間後
基板上に、直径70mmの範囲に厚さ5μｍのダイヤ
モンドが析出した。
モンド粉末で傷をつけた４インチシリコンウエハ
ーを、ガスとしてメタン及び水素を使用し、水素
及びメタンをそれぞれ毎分100c.c.、１c.c.の流量で
供給し、反応室５内の圧力を30Torrにした。２
台のマイクロ波発振機３からそれぞれ700Wの出
力でマイクロ波を発振した導波管４を通じて反応
室５に導き、基板７の周りにプラズマを発生させ
ると共に、基板温度を900℃に保つた。５時間後
基板上に、直径70mmの範囲に厚さ5μｍのダイヤ
モンドが析出した。
実施例 ２
第２図に示す装置を用い、３段にした基板支持
台８の上に、ダイヤモンド粉末で傷をつけた、５
インチウエハー３枚を10mmの間隔で反応室５内に
設置した。ガスとして水素及びアセチレンをそれ
ぞれ毎分200c.c.、１c.c.で流し、反応室内の圧力を
20Torrに保つた後、基板支持台８を毎分５回転
で回転させながら、マイクロ波発振機３よりマイ
クロ波を発振し、1.2kwの出力でプラズマを発生
させ基板温度を870℃に保つた。８時間後５イン
チウエハーの基板上に厚さ8μｍのダイヤモンド
が膜状で全面に析出した。
台８の上に、ダイヤモンド粉末で傷をつけた、５
インチウエハー３枚を10mmの間隔で反応室５内に
設置した。ガスとして水素及びアセチレンをそれ
ぞれ毎分200c.c.、１c.c.で流し、反応室内の圧力を
20Torrに保つた後、基板支持台８を毎分５回転
で回転させながら、マイクロ波発振機３よりマイ
クロ波を発振し、1.2kwの出力でプラズマを発生
させ基板温度を870℃に保つた。８時間後５イン
チウエハーの基板上に厚さ8μｍのダイヤモンド
が膜状で全面に析出した。
実施例 ３
マイクロ波導入方向を第３図のように４方向と
した装置を用い、１段の基板支持台８の上に、ダ
イヤモンド粉末で傷をつけた、４インチウエハー
３枚を設置した。ガスとして水素、アルゴン及び
エチルアルコールをそれぞれ毎分250c.c.、50c.c.、
１c.c.で流し、反応室内の圧力を10Torrに保つた
後、基板支持台８を毎分10回転で回転させなが
ら、２台のマイクロ波発振機３よりマイクロ波を
発振し、各々2kwの出力でプラズマを発生させ基
板温度を950℃に保つた。10時間後４インチウエ
ハーの基板上に厚さ約15μｍのダイヤモンドが膜
状で全面に析出した。
した装置を用い、１段の基板支持台８の上に、ダ
イヤモンド粉末で傷をつけた、４インチウエハー
３枚を設置した。ガスとして水素、アルゴン及び
エチルアルコールをそれぞれ毎分250c.c.、50c.c.、
１c.c.で流し、反応室内の圧力を10Torrに保つた
後、基板支持台８を毎分10回転で回転させなが
ら、２台のマイクロ波発振機３よりマイクロ波を
発振し、各々2kwの出力でプラズマを発生させ基
板温度を950℃に保つた。10時間後４インチウエ
ハーの基板上に厚さ約15μｍのダイヤモンドが膜
状で全面に析出した。
実施例 ４
第５図に示す６方向からマイクロ波を導入する
装置を用い、４段にした基板支持台８の上に、炭
素形体を周囲に設置した超硬工具チツプ30個を各
段に乗せ、反応室５内に設置した。ガスとして水
素及び一酸化炭素をそれぞれ毎分300c.c.、５c.c.流
し反応室５内の圧力を15Torrに保つた後、基板
支持台８を毎分15回転で回転させながら、３台の
発振機３よりそれぞれ3kwの出力でマイクロ波を
発振し、マイクロ波をそれぞれ２分割した後、６
方向から導入して反応室５内にプラズマを発生さ
せ基板温度を830℃に保つた。５時間後超硬工具
チツプ上に厚さ約5μｍのダイヤモンドが膜状に
析出した。
装置を用い、４段にした基板支持台８の上に、炭
素形体を周囲に設置した超硬工具チツプ30個を各
段に乗せ、反応室５内に設置した。ガスとして水
素及び一酸化炭素をそれぞれ毎分300c.c.、５c.c.流
し反応室５内の圧力を15Torrに保つた後、基板
支持台８を毎分15回転で回転させながら、３台の
発振機３よりそれぞれ3kwの出力でマイクロ波を
発振し、マイクロ波をそれぞれ２分割した後、６
方向から導入して反応室５内にプラズマを発生さ
せ基板温度を830℃に保つた。５時間後超硬工具
チツプ上に厚さ約5μｍのダイヤモンドが膜状に
析出した。
発明の効果
本発明のダイヤモンド合成装置によると、多方
向からマイクロ波を供給することによつて、プラ
ズマ発生区間を拡大し、ダイヤモンド生成域を広
げ得、多量生産を可能にする効果を有する。
向からマイクロ波を供給することによつて、プラ
ズマ発生区間を拡大し、ダイヤモンド生成域を広
げ得、多量生産を可能にする効果を有する。
第１図、第２図、第３図、第４図及び第５図は
本発明の装置の実施態様図、第６図、第７図、及
び第８図は従来のマイクロ波プラズマによるダイ
ヤモンド合成装置を示す。 １：ガス供給装置、２：有機化合物ガス供給装
置、３：マイクロ波発振機、４：導波管、５：反
応室、６：排気装置、７：基板、８：基板支持
台、９：加熱炉、１０：赤外線集中照射炉、１
１：ハロゲンランプ、１２，１３，１４，１５，
１６：コツク、１７：水素ガス供給装置。
本発明の装置の実施態様図、第６図、第７図、及
び第８図は従来のマイクロ波プラズマによるダイ
ヤモンド合成装置を示す。 １：ガス供給装置、２：有機化合物ガス供給装
置、３：マイクロ波発振機、４：導波管、５：反
応室、６：排気装置、７：基板、８：基板支持
台、９：加熱炉、１０：赤外線集中照射炉、１
１：ハロゲンランプ、１２，１３，１４，１５，
１６：コツク、１７：水素ガス供給装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素ガスとプラズマにより炭素を分解生成す
る有機化合物との混合ガス、または水素ガス、不
活性ガス及び前記有機化合物との混合ガスに、
300MHz以上のマイクロ波を導入してマイクロ波
プラズマを発生させ、該マイクロ波プラズマ中に
基板を設置し、有機化合物を分解させ、基板上に
ダイヤモンドを合成させる装置に於いて、マイク
ロ波を多方向から導入するように構成したことを
特徴とするダイヤモンド合成装置。 ２ 複数の基板を多段式にした基板支持台上に設
置するようにした特許請求の範囲第１項記載のダ
イヤモンド合成装置。 ３ 基板の周囲にマイクロ波吸収材を置き、基板
支持台を回転させるようにした特許請求の範囲第
１項記載のダイヤモンド合成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62181790A JPS6424094A (en) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | Synthesizing apparatus for diamond |
| US07/197,916 US4989542A (en) | 1987-07-21 | 1988-05-24 | Apparatus for synthesizing diamond |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62181790A JPS6424094A (en) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | Synthesizing apparatus for diamond |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6424094A JPS6424094A (en) | 1989-01-26 |
| JPH0346437B2 true JPH0346437B2 (ja) | 1991-07-16 |
Family
ID=16106914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62181790A Granted JPS6424094A (en) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | Synthesizing apparatus for diamond |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4989542A (ja) |
| JP (1) | JPS6424094A (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO881723L (no) * | 1987-04-22 | 1988-10-24 | Idemitsu Petrochemical Co | Fremgangsmaate og innretning for fremstilling av diamanter. |
| JPS6461396A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Idemitsu Petrochemical Co | Synthesis of diamond and installation therefor |
| JPH08757B2 (ja) * | 1988-12-26 | 1996-01-10 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンドおよびその気相合成法 |
| KR940003787B1 (ko) * | 1988-09-14 | 1994-05-03 | 후지쓰 가부시끼가이샤 | 박막 형성장치 및 방법 |
| US5190823A (en) * | 1989-07-31 | 1993-03-02 | General Electric Company | Method for improving adhesion of synthetic diamond coatings to substrates |
| 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 |
| US5300460A (en) * | 1989-10-03 | 1994-04-05 | Applied Materials, Inc. | UHF/VHF plasma for use in forming integrated circuit structures on semiconductor wafers |
| JP2966029B2 (ja) * | 1990-03-30 | 1999-10-25 | 新日本無線株式会社 | マイクロ波プラズマｃｖｄ装置 |
| US5260106A (en) * | 1990-08-03 | 1993-11-09 | Fujitsu Limited | Method for forming diamond films by plasma jet CVD |
| US5492770A (en) * | 1990-08-03 | 1996-02-20 | Fujitsu Limited | Method and apparatus for vapor deposition of diamond film |
| JPH04144992A (ja) * | 1990-10-01 | 1992-05-19 | 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 |
| FR2678956B1 (fr) * | 1991-07-12 | 1993-09-24 | Pechiney Recherche | Dispositif et procede de depot de diamant par dcpv assiste par plasma microonde. |
| US5230740A (en) * | 1991-12-17 | 1993-07-27 | Crystallume | Apparatus for controlling plasma size and position in plasma-activated chemical vapor deposition processes comprising rotating dielectric |
| USRE40963E1 (en) * | 1993-01-12 | 2009-11-10 | Tokyo Electron Limited | Method for plasma processing by shaping an induced electric field |
| KR100238627B1 (ko) * | 1993-01-12 | 2000-01-15 | 히가시 데쓰로 | 플라즈마 처리장치 |
| US5443647A (en) * | 1993-04-28 | 1995-08-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method and apparatus for depositing a refractory thin film by chemical vapor deposition |
| US5556475A (en) * | 1993-06-04 | 1996-09-17 | Applied Science And Technology, Inc. | Microwave plasma reactor |
| US5501740A (en) * | 1993-06-04 | 1996-03-26 | Applied Science And Technology, Inc. | Microwave plasma reactor |
| US5393572A (en) * | 1994-07-11 | 1995-02-28 | Southwest Research Institute | Ion beam assisted method of producing a diamond like carbon coating |
| JP2001308014A (ja) * | 2000-04-21 | 2001-11-02 | Sony Corp | 化学的気相成長装置 |
| ITFI20040149A1 (it) * | 2004-06-29 | 2004-09-29 | Stempa Di Mario Gonzi | Dispositivo di sollevamento di carichi |
| GB2486778B (en) | 2010-12-23 | 2013-10-23 | Element Six Ltd | Controlling doping of synthetic diamond material |
| GB201021865D0 (en) | 2010-12-23 | 2011-02-02 | Element Six Ltd | A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| GB201021860D0 (en) | 2010-12-23 | 2011-02-02 | Element Six Ltd | A microwave plasma reactor for diamond synthesis |
| GB201021853D0 (en) | 2010-12-23 | 2011-02-02 | Element Six Ltd | A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| GB201021913D0 (en) | 2010-12-23 | 2011-02-02 | Element Six Ltd | Microwave plasma reactors and substrates for synthetic diamond manufacture |
| GB201021855D0 (en) * | 2010-12-23 | 2011-02-02 | Element Six Ltd | Microwave power delivery system for plasma reactors |
| GB201021870D0 (en) | 2010-12-23 | 2011-02-02 | Element Six Ltd | A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| JP5893865B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2016-03-23 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置およびマイクロ波導入装置 |
| TWI516432B (zh) * | 2012-09-13 | 2016-01-11 | 南美特科技股份有限公司 | 固體前驅物微粒之輸送裝置 |
| GB201410703D0 (en) * | 2014-06-16 | 2014-07-30 | Element Six Technologies Ltd | A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material |
| PT109387B (pt) * | 2016-05-13 | 2021-12-14 | Inst Superior Tecnico | Processo e sistema para a produção seletiva de nanoestruturas bidimensionais autónomas utilizando tecnologia plasma |
| CN111511090B (zh) * | 2020-04-13 | 2022-05-10 | 北京工业大学 | 微波等离子体反应器 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3911318A (en) * | 1972-03-29 | 1975-10-07 | Fusion Systems Corp | Method and apparatus for generating electromagnetic radiation |
| JPS6136200A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンドの気相合成法 |
| JPS6244578A (ja) * | 1985-08-21 | 1987-02-26 | Canon Inc | プラズマｃｖｄ法による堆積膜形成装置 |
| US4729341A (en) * | 1985-09-18 | 1988-03-08 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method and apparatus for making electrophotographic devices |
| JPH0666268B2 (ja) * | 1986-06-18 | 1994-08-24 | 日本電気株式会社 | マイクロ波プラズマｃｖｄ装置 |
| DE3750115T2 (de) * | 1986-10-20 | 1995-01-19 | Hitachi Ltd | Plasmabearbeitungsgerät. |
| JPS6461396A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Idemitsu Petrochemical Co | Synthesis of diamond and installation therefor |
-
1987
- 1987-07-21 JP JP62181790A patent/JPS6424094A/ja active Granted
-
1988
- 1988-05-24 US US07/197,916 patent/US4989542A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6424094A (en) | 1989-01-26 |
| US4989542A (en) | 1991-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |