大面积微波等离子体CVD设备和用于提供这种沉积的对应方法技术

一种大面积微波等离子体化学气相沉积LA MPCVD反应器设备和用于大面积微波化学气相沉积的方法，包括反应器室和CRLH波导部段，该反应器室适于通过第一频率的电磁能在反应器室的内部中提供等离子体区域，该CRLH波导部段适于在无限波长下以第一频率工作并在壁中具有耦合器装置，该耦合器装置布置成将电磁能从CRLH波导部段的内部耦合至反应器室的内部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】大面积微波等离子体CVD设备和用于提供这种沉积的对应方法
本专利技术涉及用于微波等离子体化学气相沉积MPCVD的反应器设备和方法。
技术介绍
已知的微波等离子体化学气相沉积MPCVD反应器采用微波能源，该微波能源将微波能耦合并传递至MPCVD反应器室的内部。形成用于接收的微波能的谐振腔体的MPCVD反应器室设计成在室内利用基板附近的场强来定形电磁能的电场，该场强足够高从而形成高温等离子体，该高温等离子体对形成将会沉积在附近位置的基板上的材料蒸气的反应起促进作用。在用于金刚石材料沉积的已知的MPCVD反应器布置中，通过微波能源产生的微波通常通过布置在微波辐射能量源与反应器室之间的传统波导进入反应器室，从而将来自微波辐射能量源的输出经由传统波导耦合器耦合穿过反应器室的壁中的开口。已经进入反应器空间的波通过室的设计和形状被反应器室的壁偏转，并且从室的内壁通过反射进一步传播，从而被聚集以在反应器室的大气的相对小的容积中，在合适的位于反应器室内的基板保持器的紧上方形成等离子体。然后，大气的成分的反应在相对小的等离子体区域内发生，在该区域，室内的微波能的强的局部电场使工作气体电离以形成金刚石材料，并且金刚石材料的沉积发生在被支承在基板保持器上的合适的基板上。基板保持器通常布置成在室内竖向地移动，从而也允许谐振腔体的谐振特性得到调节。这对于倾向于反射入射辐射的一部分的更高密度等离子体会是有益的，这反过来又会影响腔体的谐振特性。具有与微波能和MPCVD反应器相关的教导的一些文献是：-A.Kromka等，LinearantennamicrowaveplasmaCVDdepositionofdiamondfilmsoverlargeareas(大面积上的金刚石薄膜的线性天线微波等离子体CVD沉积)，2012年1月27日，第6期，第86卷，第776-779页；-S.Liao等，Synthesis,SimulationandExperimentofUnequallySpacedResonantSlotted-WaveguideAntennaArraysBasedontheInfiniteWavelengthPropagationPropertyofCompositeRight/Left-HandedWaveguide(基于复合右/左手波导的无限波长传播特性的不等距谐振缝隙波导天线阵列的合成、仿真和实验)，IEEETransactionsonAntennasandPropagation(IEEE天线与传播学报)(2012年7月，第7期，第60卷)；-J.Kim等，Large-areasurfacewaveplasmasusingmicrowavemulti-slotantennasfornanocrystallinediamondfilmdeposition使用微波多缝隙天线进行纳米晶金刚石薄膜沉积的大面积表面波等离子体)，PlasmaSourcesScienceandTechnology(等离子体源科学与技术)，第1期，第19卷；-Microwaveengineeringofplasma-assistedCVDreactorsfordiamonddeposition(用于金刚石沉积的等离子体辅助CVD反应器的微波工程)，JournalofPhysicsCondensedMatter(物理凝聚态杂志)(影响因子：2.35)，2009年9月；21(36)：364202，DOI：10.1088/0953-8984/21/36/364202；-J.-H.Hur等，US2005/0160986A1，2005年7月28日；-L.XiaoJing等，IC3ME2015(第2170-2176页)；-J.E.Pinneo，US5230740A，1993年7月27日；-A.H.Gicquel等，US2006/0153994A1，2006年7月13日；-CN103526187A，武汉工程大学，2014年1月22日。-Y.A.Lebedev，Microwavedischargesatlowpressuresandpeculiaritiesoftheprocessesinstronglynon-uniformplasma(低压下的微波放电和强烈不均匀的等离子体中的过程特点)，PlasmaSourcesSci.Technol.(等离子源科学技术)，24053001，2015，基于自1950年至今的科学出版物，回顾了在从10-2近似地至30kPa的压力下使用厘米-毫米波长微波的微波等离子体产生的方法。-US2005/000446A1涉及等离子体处理设备，该等离子体处理设备包括：用于产生电磁波的至少一个电磁波源；用于分布从该电磁波源产生的电磁波的电磁波分布波导部分；多个波导，每个波导与电磁波分布波导部分耦合，波导被设置在相同平面上；设置在波导中的每一个波导中的多个缝隙；设置成面向每个缝隙的至少一个电磁波辐射窗；以及真空容器，在该真空容器中，等离子体通过从电磁波辐射窗辐射的电磁波产生。-EP0702393A2公开了等离子体处理设备，该等离子体处理设备包括：具有窄窗的等离子体室；以及用于与等离子体室耦合的矩形波导，该矩形波导具有长的缝隙，该长的缝隙设置在该矩形波导的E平面中，以与等离子体室的窄窗相对并沿着矩形波导的波导轴线方向延伸。还设置有设置在至少一个矩形波导中的至少两个长的缝隙。-KR20170101452A涉及表面波等离子体装置，该表面波等离子体装置包括：第一波导，该第一波导包括在一个端部上连接至第一微波能源的多个缝隙天线；第二波导，该第二波导包括多个缝隙天线，第二波导设置成与第一波导平行，第二波导具有第二微波能源，第二微波能源连接至第一波导的相反端部；介电板，该介电板将从缝隙天线辐射的微波引入室中，以产生表面波等离子体；以及气体供应部分，该气体供应部分将气体供应到室中。以上的MPCVD反应器具有有限的沉积面积，并且因此需要大面积、节能的等离子体化学气相沉积反应器设备。
技术实现思路
根据本专利技术，提出了一种新的大面积微波等离子体化学气相沉积LAMPCVD反应器设备设计。本专利技术提供了根据独立权利要求1的包括复合右/左手CLRH波导部段的LAMPCVD反应器设备。本专利技术还是根据独立权利要求16的用于在反应器室中提供大面积等离子体化学气相沉积的方法。本专利技术的LAMPCVD和方法允许在不同基板上的大面积上的均匀薄膜沉积。根据本专利技术的反应器的应用的示例使得可以按比例改变反应器腔体的大小，以增加所产生的等离子体的区域的尺寸，从而允许例如标准尺寸的晶片被金刚石涂覆。附图说明为了例示本专利技术的原理、操作和优点，现在将参照以下附图进一步详细描述本专利技术的实施方式。请注意，为了更好地说明微波特性，附图中的若干幅图示出了腔体，即元件的内部空间，而不是物理元件本身。这使得更容易将腔体本身和腔体内的电场分布形象化。图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大面积微波等离子体化学气相沉积LA MPCVD反应器设备，所述反应器设备包括：/n反应器室，所述反应器室适于通过第一频率的电磁能在所述反应器室的内部中提供等离子体区域；以及/n复合右/左手CRLH波导部段，所述CRLH波导部段适于在无限波长下以所述第一频率工作，并且所述CRLH波导部段在壁中具有耦合器装置，所述耦合器装置布置成将电磁能从所述CRLH波导部段的内部耦合至所述反应器室的内部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180508 NO 201806541.一种大面积微波等离子体化学气相沉积LAMPCVD反应器设备，所述反应器设备包括：
反应器室，所述反应器室适于通过第一频率的电磁能在所述反应器室的内部中提供等离子体区域；以及
复合右/左手CRLH波导部段，所述CRLH波导部段适于在无限波长下以所述第一频率工作，并且所述CRLH波导部段在壁中具有耦合器装置，所述耦合器装置布置成将电磁能从所述CRLH波导部段的内部耦合至所述反应器室的内部。


2.根据权利要求1所述的LAMPCVD反应器设备，其中，所述耦合器装置包括相对于彼此间隔开的多个电磁能耦合器。


3.根据权利要求1或2所述的LAMPCVD反应器设备，其中，所述耦合器装置包括所述CRLH波导部段的所述壁中的缝隙。


4.根据权利要求1、2或3所述的LAMPCVD反应器设备，包括：
具有能量输出的电磁能量源，并且其中，所述CRLH波导部段中的一个或更多个CRLH波导具有耦合至所述能量输出的第一能量输入端部。


5.根据权利要求4所述的LAMPCVD反应器设备，其中，所述CRLH波导部段中的一个或更多个CRLH波导具有短路的第二端部。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的LAMPCVD反应器设备，其中，所述反应器室包括第一子室和第二子室，其中，所述第一子室包括所述耦合器装置，并且所述第二子室适于包括所述等离子体区域，并且其中，所述电磁能从所述CRLH波导部段经由所述第一子室提供至所述第二子室。


7.根据权利要求6所述的LAMPCVD反应器设备，其中，所述第一子室和所述第二子室具有相同的横截面面积。


8.根据权利要求6或7所述的LAMPCVD反应器设备，其中，所述第二子室包括布置成将所述等离子体区域与大气压分离的石英窗。


9.根据前述权利要求6至8中的任一项所述的LAMPCVD反应器设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡斯塔斯·扎列卡斯，
申请(专利权)人：挪威西部创新股份有限公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO