專利名稱：沉積設(shè)備和沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沉積設(shè)備和沉積方法。
背景技術(shù)：
通常使用等離子體CVD(化學氣相沉積)方法進行金剛石沉積。在這種 金剛石沉積中，使用氫氣和甲烷的氣體混合物作為源氣體，以沉積結(jié)晶尺 寸為微米量級的多晶金剛石膜(下稱MD膜)。
近年來，在使用氫氣和甲烷的氣體混合物的金剛石沉積中，將甲垸的 比例設(shè)置為5%或更大，結(jié)晶尺寸迅速降低，這一趨勢已被用于形成結(jié)晶尺 寸為納米量級的金剛石膜(下稱ND膜)。這種結(jié)晶尺寸為納米量級的ND膜 比MD膜更為平整，因此具有光學應用前景。
另外，在半導體制造中的等離子體CVD設(shè)備中，為了改善沉積均勻性， 改變電極形狀，從而控制活性物質(zhì)密度分布和等離子體中的氣體和電子溫 度，例如，如未審日本專利公開No. 2007-53359所披露的。
然而，在等離子體CVD中，如果電極形成復雜的形狀以實現(xiàn)沉積的均 勻性，則電場強度增大的電極附近可能發(fā)生電場集中，從而出現(xiàn)一些問題， 例如，干擾沉積所需的穩(wěn)定的輝光放電，并且可能發(fā)生電暈放電或電弧放 電。
同時，本發(fā)明人及其他人致力于促進通過在石墨烯(Graphene)片結(jié)構(gòu)的 聚集體上沉積納米金剛石膜而具有優(yōu)異的電子發(fā)射特征的裝置材料的發(fā) 展。
在沉積這種ND膜時，如果在沉積設(shè)備內(nèi)部的氣氛中甲烷的比值增大， 則陽極柱(positive column)(包括大量活性物質(zhì)的區(qū)域，且一般放置基底以使 基底暴露給陽極柱)趨于縮小。因此，即使使用相同功率進行沉積，局部沉 積速率也增大，但沉積的均勻性往往受到影響。
已知在沉積MD膜時，已知作為MD生長的直接原料的CH3基可在等
6離子體中擴散，因為它們在等離子體中的壽命相對較長，因此與其他活性 物質(zhì)的密度分布、電子溫度分布和氣體溫度分布相比，其分布較為均勻。
然而，在電子或氣體溫度低的區(qū)域，作為ND膜生長的潛在原料自由 基(material radical)的高化學勢的活性物質(zhì)(C、 C2、 CH、或CxH》的密度迅 速下降。這被認為是在ND膜中，與MD膜相比，電子發(fā)射特征相對于等 離子體膨脹較為均勻且沉積均勻進行的區(qū)域往往較狹窄。
另外，在使用ND膜的電子發(fā)射裝置中，沉積表面的電學特性對于沉 積過程中基底溫度和活性物質(zhì)密度的變化非常敏感，因此，使用ND膜的 電子發(fā)射裝置可能如上所述受活性物質(zhì)密度分布變化的影響。因此，在ND 電子發(fā)射裝置的沉積中，存在著沉積區(qū)域(在該區(qū)域中相對于施加的電場， 裝置能夠均勻發(fā)射電子)比電極區(qū)域小的問題，導致面內(nèi)均勻性差，并且難 以獲得能夠從沉積在基底上的整個表面發(fā)射電子的電子發(fā)射膜。
本發(fā)明考慮了上述現(xiàn)實情況，優(yōu)勢在于提供能夠形成面內(nèi)電學特性均 勻性良好的膜的沉積設(shè)備和沉積方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的沉積設(shè)備包含 用于放置處理對象的第一電極；
用于和所述第一電極產(chǎn)生等離子體的第二電極，第二電極和第一電極 相對；和
用于冷卻所述處理對象的冷卻部件，其中
在所述處理對象和所述冷卻部件之間，與處理對象的中心部分和冷卻 部件之間的熱阻相比，在中心部分周圍的周圍部分和冷卻部件之間的熱阻 較小。
所述第一電極在其與所述處理對象接觸的表面上可具有凹陷，且 關(guān)于在所述處理對象和所述第一電極之間單位面積的接觸面積，在和
處理對象的周圍部分相應的區(qū)域中的接觸面積可大于在和處理對象的中心
部分相應的區(qū)域中的接觸面積，取決于凹陷。
在所述第一電極與所述處理對象接觸的表面上，可在和處理對象的中
心部分相應的區(qū)域具有凹陷，可在和處理對象的周圍部分相應的區(qū)域不具有凹陷。
所述沉積設(shè)備可包含用于放置所述第一 電極的放置臺。 所述放置臺在其與第一電極接觸的表面上可具有凹陷，且 關(guān)于在所述放置臺和所述第一電極之間單位面積的接觸面積，在和處
理對象的周圍部分相應的區(qū)域中的接觸面積可大于在和處理對象的中心部
分相應的區(qū)域中的接觸面積，取決于凹陷。
所述放置臺在其與第一電極接觸的表面上，在和處理對象的中心部分
相應的區(qū)域可具有凹陷，在和處理對象的周圍部分相應的區(qū)域可不具有凹陷。
所述第一電極在其和放置臺接觸的表面上可具有凹陷，且 關(guān)于在所述放置臺和所述第一電極之間單位面積的接觸面積，在和處
理對象的周圍部分相應的區(qū)域中的接觸面積可大于在和處理對象的中心部
分相應的區(qū)域中的接觸面積，取決于凹陷。
所述第一電極在其與放置臺接觸的表面上，在和處理對象的中心部分
相應的區(qū)域可具有凹陷，在和處理對象的周圍部分相應的區(qū)域可不具有凹陷。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面的沉積設(shè)備包含 用于放置處理對象的第一電極；
用于和所述第一電極產(chǎn)生等離子體的第二電極，第二電極和第一電極 相對；和
冷卻部件，用于從所述處理對象吸收熱量以產(chǎn)生從處理對象的中心區(qū) 域到邊界區(qū)域的熱流，其中
所述冷卻部件具有與插在所述冷卻部件和所述處理對象之間的構(gòu)件接 觸的表面，且與處理對象的中心部分周圍的周圍部分相應的構(gòu)件的單位面 積的接觸面積大于與中心部分相應的構(gòu)件的單位面積的接觸面積。
所述冷卻部件可包含冷卻頭部件；
所述構(gòu)件可以是第一電極或用于放置第一電極的放置臺；且 所述冷卻頭部件的表面可形成凹陷，該表面與第一電極或放置臺相對。所述冷卻部件可包含冷卻頭部件；
所述構(gòu)件可以是第一電極或用于放置第一電極的放置臺；且 所述冷卻頭部件的表面可具有多個凹陷，該表面與第一電極或放置臺 相對；
和周圍區(qū)域相比，所述凹陷可更多地形成于所述冷卻頭部件的中心區(qū) 域；且
所述冷卻頭部件與所述第一電極或放置臺在周圍區(qū)域接觸的接觸面積 可大于所述冷卻頭部件與所述第一電極或放置臺在中心區(qū)域接觸的接觸面
所述冷卻部件可包含冷卻頭部件；
所述構(gòu)件可以是第一電極或用于放置第一電極的放置臺；且 和周圍區(qū)域相比，所述冷卻頭部件的表面在中心區(qū)域可以更粗糙，該
表面與第一電極或放置臺相對；且
所述冷卻頭部件和第一電極或放置臺在周圍區(qū)域接觸的接觸面積可大
于所述冷卻頭部件和第一電極或放置臺在中心區(qū)域接觸的接觸面積。
所述冷卻部件可包含冷卻頭部件；
所述構(gòu)件可以是第一電極或用于放置第一電極的放置臺；且 所述冷卻頭部件的表面在中心區(qū)域和周圍區(qū)域可分別由第一材料和第 二材料形成，該表面與第一電極或放置臺相對；且
所述第二材料的熱導率可大于所述第一材料的熱導率。
所述冷卻部件具有管線，管線中通過冷卻介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的沉積方法包括 將處理對象放置在第一電極上；和
在第一電極和第二電極之間產(chǎn)生等離子體，以在所述處理對象的表面 上進行沉積，在所述處理對象和用于冷卻處理對象的冷卻部件之間，在處理對象的中心部分周圍的周圍部分和冷卻部件之間的熱阻小于中心部分和 冷卻部件之間的熱阻。
本發(fā)明提供了沉積設(shè)備和沉積方法，其能夠通過使用冷卻部件在基底 內(nèi)提供適合于沉積的溫度梯度，而形成具有良好和均勻的電學特性的膜。


下面將通過下面的詳細說明和附圖詳細說明本發(fā)明，這些說明和附圖 只用于說明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，其中
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明實施方案的沉積設(shè)備的構(gòu)造示例的示意圖。 圖2A顯示了冷卻部件的構(gòu)造示例的平面圖。
圖2B顯示了冷卻部件的構(gòu)造示例的截面圖。 圖3A顯示了冷卻部件中的管線的平面圖。 圖3B顯示了冷卻部件中的管線的截面圖。
圖4顯示了通過本實施方案的沉積方法和沉積設(shè)備沉積的場發(fā)射型電 極的截面圖。
圖5的圖表顯示了在電子發(fā)射膜的沉積時的溫度變化。
圖6的圖表顯示了與基底中心的距離和光譜線發(fā)射系數(shù)之間的關(guān)系。
圖7顯示了在本實施方案中基底附近的熱流。
圖8顯示了構(gòu)造中基底附近的熱流，在該構(gòu)造中冷卻部件的頂面平坦 地形成。
圖9A和9B顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。 圖IOA和IOB顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。 圖IIA和IIB顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。 圖12A和12B顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。 圖13A和13B顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。 圖14A和14B顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。 圖15顯示了本發(fā)朋的另一個實施方案。 圖16顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。 圖17顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。圖18顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。
圖19顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。 圖20顯示了本發(fā)明的另一個實施方案。 圖21A和21B顯示了本發(fā)明的其他實施方案。 圖22A和22B顯示了本發(fā)明的其他實施方案。
具體實施例方式
下面通過附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施方案的沉積設(shè)備和沉積方法。
圖1到3顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的沉積設(shè)備100的構(gòu)造示例。 如1圖所示，沉積設(shè)備100包含腔室101、陽極102、陰極103、臺子104、 排氣系統(tǒng)106、光譜亮度計(spectral luminance meter) 107和108、控制部件 130、電源131、冷卻部件201和冷卻系統(tǒng)202。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的實施方案的沉積設(shè)備100中，如后面將要詳述 的，沉積了在圖4中顯示的場發(fā)射型電極的電子發(fā)射膜。如4圖所示，場 發(fā)射型電極IO包含基底11和電子發(fā)射膜13。電子發(fā)射膜13包含碳納米壁 (carbon nanowall)(CNW)31、納米金剛石(ND)膜32和針狀碳棒33 。碳納米 壁31是其中聚集了大量石墨烯片的物質(zhì)。另外，納米金剛石膜32合并了 多個晶體直徑為納米量級的納米晶金剛石顆粒，所述納米晶金剛石顆粒連 續(xù)地沉積在CNW31上。針狀碳棒33由石墨組成，針狀碳33中的一些源 于碳納米壁31且呈針狀。
腔室101將基底11和外部空氣隔離。在腔室101內(nèi)部設(shè)有鋼制的臺子 (放置臺)104，且在臺子104上安裝了具有圓形平面形狀的陽極102。此外， 腔室101設(shè)有窗口 101a和101b，通過它們可觀察腔室101的內(nèi)部。在窗口 101a和101b中，裝配了耐熱玻璃片，從而保持了腔室101內(nèi)部的氣封性。 窗口 101a的外部裝有光譜亮度計107。此外，在窗口 101b的外部設(shè)有光譜 亮度計108，測量由基底11通過窗口 101b的光譜以分析并評價基底溫度和 發(fā)射率。另外，源氣體(比如CH4和H2)通過供氣管線105a引入腔室101內(nèi)， 并由排氣系統(tǒng)106經(jīng)排氣管線105b從腔室101排出，從而調(diào)節(jié)腔室101內(nèi) 部的壓力。管線105a和105b均通過貫穿設(shè)置于腔室101的孔。所述孔和 各個管線105a和105b的外圓周之間的間隙由密封材料密封，從而確保腔室101內(nèi)部的氣密性。
控制部件130通過信號線路(未顯示)連接至光譜亮度計108和可變電源 131。啟動后，控制部件130由光譜亮度計108測得的光譜計算基底11的 溫度，并調(diào)節(jié)陽極102和陰極103之間的電壓或電流值，使得基底11的溫 度等于設(shè)定值。如上所述，控制部件130控制陽極102和陰極103之間的 電壓或電流值，從而控制基底11的表面溫度。
陽極102安裝在臺子104上。此外，基底11置于陽極102上。陽極102 由具有高熱導率和高熔點的金屬形成，比如鉬(熱導率為138W/nvK，熔點 為262(TC)。因為鉬是具有下述特征的高熔點金屬無定形碳不太可能在用 于沉積碳基材料的沉積設(shè)備中沉積在鉬表面上，和鐵族金屬等相似，在沉 積過程中它不改變冷卻部件和其他元件之間的接觸區(qū)域，因此適合作為材 料。
陰極103的安裝使其和陽極102相對。陰極103具有管線103a，其中 流動有由水、氯化鈣等組成的冷卻劑，以將陰極103冷卻至不會在陰極上 產(chǎn)生火花放電的溫度(500。C或更低)。此外，當電壓施加于陽極102和陰極 103之間，如圖1中的虛線所示，在陽極102上方產(chǎn)生含有源氣體的活性物 質(zhì)(自由基)的陽極柱。
臺子104安裝于腔室101內(nèi)部，并在其頂面上安裝陽極102。此外，臺 子104設(shè)有封閉空間104a，其中設(shè)有冷卻部件201。冷卻部件201包含冷 卻頭部件201a和管狀部件201b，并設(shè)置為可通過未顯示的傳輸機構(gòu)豎直移 動。通過使冷卻部件201和臺子104的底面接近或鄰接，臺子104被冷卻， 然后陽極102和基底11被冷卻。注意，為了圖示的方便，在圖1中臺子104 的頂面平坦；然而，更合適地，它可以為朝向陽極102側(cè)的凸形(由于腔室 101內(nèi)外的溫差造成的熱應力，和通過臺子104的腔室101的內(nèi)部與臺子 104內(nèi)的空間104a之間的壓差)，與之相對應，臺子104的底面也可設(shè)置為 朝向陽極102側(cè)的凸形。
在圖中，冷卻部件201設(shè)置于臺子104的空間104a內(nèi)部，通過臺子104 和陽極102冷卻基底11。冷卻部件201包含冷卻頭部件201a和管狀部件 201b，且在冷卻頭部件201a的表面上形成與臺子104相對的凹部201c。冷 卻部件201的凹部201c設(shè)置為其內(nèi)圓周邊緣和外圓周圓形形成適合于陽極102的形狀的同心圓。冷卻部件201由具有高熱導率的金屬(比如銅)形成。
冷卻部件201可通過未顯示的傳輸機構(gòu)豎直移動，并與臺子104鄰接或接 近從而冷卻臺子104?；诖?，鄰接的臺子104冷卻位于其上的陽極102， 進一步，陽極102吸收基底11的熱量。在沉積設(shè)備100中在等離子體CVD 過程中產(chǎn)生，并有助于ND膜的形成的活性物質(zhì)的密度在陽極柱的中心區(qū) 域較高但在陽極柱的周圍區(qū)域較低?；?1設(shè)置為使得陽極柱的中心區(qū)域 位于基底11的中心(重心)。此時，冷卻部件201設(shè)置為冷卻部件201的中 心和基底的中心(重心)共軸。沉積設(shè)備100設(shè)置為使得沉積在陽極柱不僅覆 蓋基底11的中心區(qū)域還覆蓋角區(qū)域lla時進行。在距離基底11的中心最 遠的角區(qū)域lla中，有助于ND膜的形成的活性物質(zhì)的密度低于基底11的 中心，—在相同的溫度下不能使膜性質(zhì)和基底11的中心的一致。然而，通過 安裝冷卻部件201以提供一種構(gòu)造，其中可從置于陽極102上的基底11的 周圍區(qū)域傳遞更多的熱量，以使有助于ND膜的形成的活性物質(zhì)的密度較 低的區(qū)域和有助于ND膜的形成的活性物質(zhì)的密度較高的區(qū)域的膜的性質(zhì) 一致，在基底11上有助于ND膜的形成的活性物質(zhì)的密度較高和較低的區(qū) 域之間產(chǎn)生溫度梯度。通過按這種方式增大基底的中心區(qū)域的溫度并降低 基底的周圍區(qū)域的溫度，從而提供和基底上的活性物質(zhì)密度的梯度相應的 基底溫度的梯度，可在基底表面內(nèi)的膜性質(zhì)均勻的情況下進行沉積。
此外，如果陽極102或臺子104的背表面逐漸通過熱應力等變形 (transform),則接觸面可能不穩(wěn)定。因此，如9圖所示，優(yōu)選地，通過在冷 卻部件201的冷卻頭部件201a上設(shè)置兼具熱阻和柔韌性的環(huán)205(比如石墨 片)，可減緩由這種變形造成的接觸面積變化，即，導熱性變化。注意，環(huán) 205的厚度優(yōu)選為幾毫米。
此外，冷卻部件201的構(gòu)造不局限于上述一種，只要它可以從周圍區(qū) 域冷卻基底。例如，如圖10A和10B所示，可降低凹部201c的直徑，不 僅使冷卻頭部件201a的圓周邊緣還使周圍區(qū)域與臺子104鄰接。此外，例 如，如圖11A和11B所示，冷卻頭部件201a的凹部可形成為具有正方形 截面和圓形平面形狀。另外，基底可通過下述措施從周圍區(qū)域冷卻形成 如圖10A、 10B、 IIA和IIB所示多個凹部，以使中心區(qū)域的凹部密度增大 至高于周圍區(qū)域，或僅在中心區(qū)域形成多個凹部，或采用其他措施增大冷
13置臺接觸的接觸面積，從而高于中心區(qū)域的 接觸面積。
此外，如圖3A和3B所示，冷卻部件201的冷卻頭部件201a和管狀 部件201b分別設(shè)有管線211b和管線211a和211c，管線211a、 211b、和 21 lc彼此相連。如上所述，冷卻劑(比如冷卻水或氯化鈣溶液)循環(huán)流入管 線211a到211b，并從管線211c排出，從而冷卻整個冷卻部件201。如圖 3A和3B所示，冷卻頭部件201a設(shè)有管線211b。管線21 lb和臺子104的 頂面的形狀相應，基本上呈圓形(弧形)，從而冷卻臺子104至均勻的溫度， 多個管線211b同心設(shè)置于氦氣管線213周圍。此外，管線211a和211c設(shè) 置為通過管狀部件201b，并分別連接到冷卻系統(tǒng)202。從管線211c排出的 冷卻劑通過冷卻系統(tǒng)202重新冷卻，然后再次循環(huán)進入管線211a。
光譜亮度計107用來根據(jù)等離子體輻射的發(fā)射光譜評價活性物質(zhì)的相 對密度分布。光譜亮度計107設(shè)置于盡可能不受來自基底11的輻射的影響 的角度，即，和基底11的頂面的平面方向平行的角度。此外，待評價的 CH的相對密度沿著垂直于基底11的頂面的方向具有梯度被認為是合理的， 從而測量來自于盡可能靠近基底11的頂面的等離子體的光，更優(yōu)選為來自 于在基底11的頂面上方lmm處的等離子體的光。
光譜亮度計108用于測量基底11的熱輻射，并通過設(shè)置于腔室的窗口 101b，以與基底ll的頂面的平面方向預定的角度(例如，15°)，通過聚焦在 基底的頂面上而測量基底ll的溫度。在本實施方案中，基底溫度和輻射率 同時評價，通過將溫度和輻射率具有自由度(根據(jù)基底的輻射能力變化)的 Planck輻射等式，和線性組合了由光譜亮度計108在Planck輻射量為測量 誤差值或更小的值的溫度下測得的光譜的表達式，相對于在沉積過程中來 自基底的輻射光基于非線性最小二乘法來進行擬合。根據(jù)該溫度測量方法， 可按順序測量沉積過程中的基底溫度，從而可反饋有關(guān)基底溫度的信息以 控制基底上的沉積。具體地，評價基底的溫度和輻射率包括下列四個步驟 (l)通過光譜亮度計108測量等離子體輻射的光譜，以預先測量作為基底溫 度的干擾信號(noise)的等離子體輻射的步驟；(2)選擇擬合所需的波長范圍 的步驟；(3)確定等離子體輻射光譜的步驟；和(4)基于Planck輻射定律和線 性組合了等離子體輻射光譜的表達式，根據(jù)非線性最小二乘法相對于測量
14光譜擬合理論公式的步驟。
下面描述沉積過程。在沉積過程中，例如，先切割鎳板作為基底ll， 然后用乙醇或丙酮充分除去油污并超聲波清洗。
將基底11置于具有圖1的示例性構(gòu)造的沉積設(shè)備100的陽極102上。
放置基底11后，使用排氣系統(tǒng)106使腔室101降壓，然后由供氣管線105a 引入氫氣和組成中含碳的化合物氣體(含碳化合物)。
源氣體組成中含碳的化合物氣體優(yōu)選在總量的3到30體積％的范圍 內(nèi)。例如，甲烷流速設(shè)為50 sccm，氫氣流速為500 sccm，總壓為0.05到 1.5atm，優(yōu)選為0.07至U 0.1 atm。此外，在陽極102和陰極103之間施加直 流電源以產(chǎn)生等離子體，并控制等離子體的狀態(tài)和基底11的溫度。
在碳納米壁31沉積時，在基底11上沉積碳納米壁31的位置的溫度設(shè) 為900到IIO(TC的條件下進行預定時間段的沉積。溫度根據(jù)上述過程由通 過光譜亮度計108測得的光譜評價得到。此時，冷卻部件201和陽極102 充分分離以避免對陽極102的溫度產(chǎn)生影響。
底層的碳納米壁31充分沉積后，陽極102通過下述方法冷卻升起冷 卻部件201(其溫度遠低于等離子體加熱的陽極102的溫度)例如100 mm， 以使之接近于臺子104或與臺子104鄰接而不改變氣氛。此時，由于其上 放置了基底11的陽極102安裝在臺子104上，基底11由冷卻部件201通 過陽極102和臺子104冷卻。此外，此時，在本實施方案中，因為冷卻部 件201的冷卻頭部件201a的表面具有凹部201c，其和臺子104相對，僅冷 卻頭部件201a的圓周邊緣和臺子104鄰接。通過提供基于此的構(gòu)造(其中 由置于陽極102上的基底11的周圍區(qū)域轉(zhuǎn)移更多的熱量)，在基底11內(nèi)在 有助于ND膜的形成的活性物質(zhì)的密度較高和較低的區(qū)域之間產(chǎn)生溫度梯 度。
如上所述，置于陽極102上的基底11被冷卻，因此基底11的表面迅 速冷卻至適合沉積多個金剛石納米顆粒的溫度，它比碳納米壁沉積時的溫 度低1(TC或更多。注意，優(yōu)選地，為了穩(wěn)定地保持等離子體，當冷卻部件 和臺子104接近或鄰接時，在陽極和陰極之間施加的電壓或電流值沒有太 多改變。
在碳納米壁31的生長由于被基底11的迅速冷卻而抑制后，粒徑為約5到10 nm的多個金剛石納米顆粒32a開始在碳納米壁31上生長，然后金剛 石納米顆粒32a的生長代替碳納米壁31的生長居于主導。隨后，形成具有 層狀結(jié)構(gòu)(由金剛石納米顆粒32a的聚集體組成)的納米晶金剛石膜32，且 在未形成金剛石納米顆粒32a的聚集體的區(qū)域，g口，如圖4所示在金剛石 納米顆粒32a的聚集體之間的間隙中，生長并形成由碳納米壁31表面轉(zhuǎn)化 而成的針狀碳棒33，其端部從納米晶金剛石膜32的表面突起。針狀碳棒 33的起點主要在碳納米壁31的表面上，但針狀碳棒33也可始于其他點。 然而，如后文所述，由碳納米壁31生長的針狀碳棒33具有較大的機械強 度，因為其內(nèi)部充滿石墨層核心，且具有可能集中電場的棒狀結(jié)構(gòu)，因此 電子可由從碳納米壁31生長的針狀碳棒33的端部穩(wěn)定地發(fā)射。
此外，基于用于冷卻基底11的周圍部分的冷卻部件201的安裝，與不 安裝冷卻部件201的構(gòu)造相比，可控制基底11內(nèi)基底中心和周圍部分之間 基底上的溫度分布。在和基底11的中心部分相對的陽極102的相對的表面 區(qū)域的背表面區(qū)域(即，和有助于ND膜的形成的活性物質(zhì)的密度較高的區(qū) 域相對)中，冷卻部件201不和臺子104接觸或接近，且在冷卻部件201和 臺子104之間，僅存在氣體。和固體相比，氣體的熱導率較差，因此由等 離子體通過基底11和陽極102轉(zhuǎn)移到臺子104的熱量主要通過距離臺子 104的中心部分最遠的區(qū)域的臺子的圓周邊緣104a轉(zhuǎn)移到冷卻部件201。 因此，產(chǎn)生熱流，即從臺子的中心部分到外緣的溫度梯度，因此，在分別 位于臺子的中心和外緣上方的基底11的中心和角部分之間產(chǎn)生溫度梯度。 因此，基于冷卻部件201的安裝，角部分ll(有助于ND膜的形成的活性物 質(zhì)的密度比在基底11的中心部分低)的溫度可進一步得以降低。
注意，用于沉積的溫度測量過程在基底溫度測量的同時也評價輻射率， 作為非線性最小二乘法的擬合參數(shù)。輻射率還受用于窗口的玻璃的透射率 等的影響，因此取相對值；然而，在本實施方案中，底層膜為碳納米壁， 充分生長的碳納米壁的輻射率為1，因此通過在輻射率由于碳納米壁生長而 達到平頂(plateau)時將相對輻射率的值設(shè)為1，可在金剛石納米顆粒在碳納 米壁上形成的過程中評價精確的輻射率。
在沉積的最終階段，停止在陽極102和陰極103之間施加電壓；然后 停止源氣體的供應；氮氣作為吹掃氣體供入腔室101以恢復到正常壓力；
16然后在溫度恢復到正常溫度時取出基底31。
下面將詳述使用本實施方案的沉積設(shè)備而沉積的電子發(fā)射膜。
如圖4所示，電子發(fā)射膜13具有碳納米壁(CNW)31，其中多個具有
石墨結(jié)構(gòu)的彎曲的花瓣狀(風扇狀)碳薄片沿隨機方向彼此連接，帶有突起；
納米晶金剛石膜(碳膜)32，其為含有多個納米晶金剛石顆粒并連續(xù)沉積在 CNW31上的層；和從納米晶金剛石膜32的表面突起的針狀碳棒33。在納 米晶金剛石膜32的沉積之前，CNW31的表面由多個彼此任意連接的，帶 有突起的彎曲的花瓣狀(風扇狀)的碳薄片組成。CNW31的厚度為例如1到 500 nm。 CNW31由具有sp2鍵的致密的高純度石墨組成，CNW31的每個 碳薄片含有幾層到幾十層晶格間距為0.34 nm的石墨烯片。該石墨烯片具 有sp2鍵，并顯示導電性。因此，CNW31顯示導電性。
此外，針狀碳棒33由CNW31生長。另外，在針狀碳棒33周圍，排 列了納米晶金剛石膜32的金剛石納米顆粒32a。因為按照描述，針狀碳棒 33由CNW 31生長，針狀碳棒33和CNW 31連續(xù)，因此，可有效地從導 電的CNW31向針狀碳棒33供給電子，并較好地由針狀碳棒33發(fā)射。
納米晶金剛石膜32具有層狀結(jié)構(gòu)，其含有多個粒徑為5到10 nm的sp3 鍵鍵合的金剛石納米顆粒，如圖4所示，幾十到幾百的金剛石納米顆粒聚 集在其表面上形成類似竹葉的紋理。注意，在納米晶金剛石膜(碳膜)32中， 除純石墨和金剛石顆粒之外，存在兼具sp2和sp3鍵的中間相，而納米晶 金剛石膜32具有它們的復合物，因此準確地說，納米晶金剛石膜32應稱 作碳膜；然而，為了方便描述，將它稱作納米晶金剛石膜。優(yōu)選地，納米 晶金剛石膜32中的聚集體的直徑約為1到5 (^m，聚集體長大至覆蓋CNW 31的程度。納米晶金剛石膜32的表面比底層的CNW31的不均勻性更低， 相對平整。此外，在納米晶金剛石膜32中的各個聚集體之間的界面(晶界)， 如圖4所示形成間隙。在納米晶金剛石膜32生長的過程中，納米晶金剛石 膜32作為對試圖在膜32下生長的CNW31施加應力的空間阻礙，因此， 部分CNW31以針狀生長形成通過間隙突起的針狀碳棒。因此，納米晶金 剛石膜32，和納米晶金剛石膜32中的聚集體之間的間隙具有使CNW31生 長變形以形成大量的針狀碳棒33的效果。在納米晶金剛石膜32的主要表面上，不僅存在金剛石，還存在針狀碳
棒33和后述的結(jié)晶石墨(比如sp2鍵占主導的相32b)，納米晶金剛石膜32 的表面并非為完全的絕緣體而顯示電導率至針狀碳棒33可以導電的程度， 因此電子發(fā)射特征優(yōu)異。
具有這樣的特征的電子發(fā)射膜13的電子發(fā)射特征受沉積條件比如沉積 設(shè)備100中的等離子體引起的活性物質(zhì)密度的影響。
特別地，圖6顯示了與基底的中心的距離和光譜線發(fā)射系數(shù)之間的關(guān) 系的圖表，沉積設(shè)備中的活性物質(zhì)密度趨向于從基底(陽極柱)的中心到周圍 區(qū)域減少。因此，如果通過壓力、外加功率等調(diào)節(jié)基底溫度，使得具有較 高的電子發(fā)射特征的ND膜可沉積在中心區(qū)域(其中存在大量的活性物質(zhì))， 則由于沉積條件的差別，在活性物質(zhì)的數(shù)量相對較小的區(qū)域形成不顯示電 子發(fā)射的膜。
在本發(fā)明中，通過提供具有凹部的冷卻部件，該冷卻部件在與基底的 中心部分對應的區(qū)域(即，有助于ND膜的形成的活性物質(zhì)的密度較高的區(qū) 域)不與放置臺鄰接，但在與有助于ND膜的形成的活性物質(zhì)的密度較低的 區(qū)域?qū)膮^(qū)域和放置臺接觸，從而可以控制基底的表面內(nèi)的溫度梯度。 例如，如圖8所示，在具有冷卻部件的沉積設(shè)備中，冷卻部件的冷卻頭的 頂部平整，而基本上使和基底的中心和周圍部分相對應的區(qū)域與放置臺接 觸的表面的高度相等，等溫線基本上平行于基底表面的平面方向，因此很 難在基底的中心和周圍部分產(chǎn)生所需的溫度梯度。注意，等溫線分隔的區(qū) 域A、 B、 C和D為溫度的遞減順序。另一方面，在具有冷卻部件的本實 施方案的構(gòu)造中，得到了如圖7所示的等溫線。在圖7中區(qū)域A、 B、 C和 D的各個溫度范圍和圖8中的相同。這是因為在冷卻頭部件201a中，和臺 子104的背表面鄰接的部分僅為外圓周邊緣，外圓周邊緣具有最大的熱流， 可能吸收周圍的熱量，因此基底的周圍部分(接近于外圓周邊緣的部分)的溫 度進一歩降低，而基底的中心部分(遠離外圓周邊緣的部分)的溫度進一步升 高。如上所述，通過大幅改變冷卻部件201的形狀或尺寸，可根據(jù)活性物 質(zhì)的密度，調(diào)節(jié)在基底的中心區(qū)域(其中在陽極柱內(nèi)存在大量的有助于納米 金剛石膜的形成的活性物質(zhì))的基底溫度，和在基底的周圍區(qū)域(其中活性物 質(zhì)的密度比在中心區(qū)域低)的基底溫度，因此可在中心和周圍部分沉積具有
18均勻的膜性質(zhì)的膜。
此外， 一般用于在通過CVD方法的沉積中改善膜的均勻性的方法包 括在生長過程中旋轉(zhuǎn)基底，改變電極的形狀，使基底溫度均勻等。在旋 轉(zhuǎn)基底的方法中，存在難以在相對于旋轉(zhuǎn)軸的徑向使得沉積不均勻變均勻 的問題。此外，還存在另一個問題，由于基底旋轉(zhuǎn)，沉積區(qū)域擴大，因此 設(shè)備尺寸也增大。其次，在改變電極形狀從而改變等離子體分布的狀態(tài)的 構(gòu)造中，存在因為電極形狀不再簡單，電場可能在電場強度增大的電極附 近集中，從而可能發(fā)生干擾沉積的電暈放電或電弧放電的問題。另外，在 基底的表面內(nèi)使基底溫度均勻的方法中，就典型的MD膜而言按此方法可 以預期沉積區(qū)域擴大；然而，就沉積受到等離子體中的活性物質(zhì)密度分布 的較大影響的情形而言，比如ND沉積，使基底溫度均勻減小了均勻沉積 區(qū)域。
另一方面，在本發(fā)明的沉積設(shè)備中，通過提供冷卻部件以使基底的中 心區(qū)域(其中有助于ND沉積的活性物質(zhì)的密度高)的膜性質(zhì)和周圍區(qū)域(其 中有助于沉積的活性物質(zhì)的密度比基底的中心區(qū)域低)的膜性質(zhì)均勻，從基 底的周圍區(qū)域到連接了冷卻部件或放置臺的腔室的熱阻可降低至低于從基 底的中心區(qū)域到連接了冷卻部件或放置臺的腔室的熱阻，以在基底內(nèi)引起 從中心到周圍區(qū)域的熱流，并容易地根據(jù)活性物質(zhì)密度分布產(chǎn)生基底溫度 梯度，從而可以在基底的表面內(nèi)形成具有良好均勻性的膜。如上所述，根 據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造，所述設(shè)備并不復雜，因為基底不旋轉(zhuǎn)，且等離子體容易 產(chǎn)生，因為電極形狀未改變。
如上所述，根據(jù)本實施方案的沉積設(shè)備和沉積方法，可形成具有良好 的面內(nèi)均勻性的膜。
本發(fā)明不局限于上述實施方案，可作各種改變。
在上述實施方案中，冷卻部件201的冷卻頭部件201a和放置臺接觸的 構(gòu)造作為示例描述；然而，構(gòu)造不局限于此。例如，如圖12A和12B所示， 可使用如下構(gòu)造其中微細且粗糙地分別將冷卻部件301的冷卻頭部件 301a的周圍區(qū)域301c和中心區(qū)域301d粗磨，使周圍區(qū)域301c和臺子104 鄰接的區(qū)域(接觸面積)大于中心區(qū)域301d的接觸面積。另外，也可僅將中 心區(qū)域301d粗磨。
19所示形成冷卻頭部 件。如圖13A和13B所示，通過使冷卻介質(zhì)僅流入周圍區(qū)域，周圍區(qū)域可 進一步有效地冷卻。
更進一步，如圖14A和14B所示，冷卻部件501的冷卻頭部件501a 的中心區(qū)域501d可由熱導率較低的材料(例如，八1203)形成，而周圍區(qū)域 501c可由熱導率高于中心區(qū)域的材料(例如，Cu)形成。八1203的熱傳導率為 20W/(nrK)， Cu的熱傳導率為350 W/(nvK)，從而由Cu形成的周圍區(qū)域轉(zhuǎn) 移到放置臺更多的熱量。和上述實施方案相似，這可以從基底的中心到周 圍區(qū)域產(chǎn)生熱流，在基底內(nèi)引起溫度梯度。注意，除了兩種材料外，可組 合三種或更多種材料以由基底的中心到周圍區(qū)域產(chǎn)生熱流，在基底內(nèi)引起 溫度梯度。
另外，作為基底ll的材料，可使用除鎳之外的任何材料，只要材料可 在形成CNW或ND膜的溫度下保持基底11的形狀，該材料可包括硅、鐵、 鈷、鉬、鎢、稀土、銅、銀、金和鉑中的至少任意一種。
另外，源氣體(即，氫氣和含碳化合物)的混合比，可適當?shù)赜羞x擇地改變。
更進一步，在上述實施方案中，形成電子發(fā)射型電極；然而，本發(fā)明 的沉積設(shè)備還可用于通過連續(xù)的等離子體CVD形成其他電子元件的情形， 并對連續(xù)形成具有不同的膜性質(zhì)的復合膜的情形，或其他情形有效。此外， 在各個上述實施方案中，陽極102和臺子104為分離的主體；然而，可將 它們整合以形成同時作為臺子的陽極。
作為本發(fā)明的另一個實施方案，圖15顯示了沉積設(shè)備的一部分，在該 沉積設(shè)備中基底11位于與臺子組合的陽極102上。在陽極102和基底11 接觸的表面上具有多個不和基底11接觸的凹陷109。各個凹陷109可呈半 球形、圓錐形、或多棱錐形，或任何其他幾何形狀，且各個凹陷109彼此 之間的形狀可相似或不同。此外，所述凹陷可呈同心形成的圓槽。所述多 個凹陷109的尺寸從和基底11的中心部分llx相對應的區(qū)域到和基底11 的周圍部分lly相對應的區(qū)域逐漸減小，因此基底11和陽極102之間根據(jù)
20在和基底11的周圍部分lly對應的區(qū)域中的凹陷109的單位面積的接觸面 積大于基底11和陽極102之間根據(jù)在和基底11的中心部分llx對應的區(qū) 域中的凹陷109的單位面積的接觸面積。此外，在凹陷109和基底11之間 的空間間隔有熱導率比固體差的氣體，因此熱量不太可能從基底11通過凹 陷109轉(zhuǎn)移到陽極102。另一方面，和基底11接觸的陽極102的區(qū)域的熱 導率優(yōu)異，因此，與基底11的中心部分llx相比，基底11內(nèi)的等離子體 熱量更容易由基底11的周圍部分lly吸收，從而基底11的周圍部分lly 的溫度可保持低于基底11的中心部分llx的溫度。因此，可在基底11的 表面內(nèi)形成具有良好的電學特性均勻性的膜。
作為本發(fā)明的另一個實施方案，圖16顯示了沉積設(shè)備的一部分，在該 沉積設(shè)備中基底11位于和臺子組合的陽極102上。在陽極102和基底11 接觸的表面上具有多個不和基底11接觸的凹陷109。各個凹陷109可呈半 球形、圓錐形、或多棱錐形，或其他任何幾何形狀，且各個凹陷109彼此 之間的形狀可相似或不同。此外，所述多個凹陷109僅形成于和基底11的 中心部分llx對應的區(qū)域中，因此基底11和陽極102之間在和基底11的 周圍部分lly對應的區(qū)域中的單位面積的接觸面積大于基底11和陽極102 之間根據(jù)凹陷109在和基底11的中心部分llx對應的區(qū)域中的單位面積的 接觸面積。此外，在凹陷109和基底11之間的空間間隔有熱導率比氣體差 的氣體，因此熱量不太可能從基底11通過凹陷109轉(zhuǎn)移到陽極102。另一 方面，和基底11接觸的陽極102的區(qū)域的熱導率優(yōu)異，因此，與基底11 的中心部分llx相比，基底11內(nèi)的等離子體熱量更容易由基底11的周圍 部分lly吸收，從而基底11的周圍部分lly的溫度可保持低于基底11的 中心部分llx的溫度。因此，可在基底11的表面內(nèi)形成具有良好的電學特 性均勻性的膜。
作為本發(fā)明的另一個實施方案，圖17顯示了臺子104和陽極102分離 的沉積設(shè)備的一部分。在臺子104和陽極102接觸的表面上具有多個不和 陽極102接觸的凹陷109。各個凹陷109可呈半球形、圓錐形、或多棱錐形， 或任何其他幾何形狀，且各個凹陷109彼此之間的形狀可相似或不同。此 外，所述多個凹陷109的尺寸從和基底11的中心部分llx對應的區(qū)域到和 基底11的周圍部分lly對應的區(qū)域逐漸減小，因此陽極102和臺子104之間根據(jù)凹陷109在和基底11的周圍部分lly對應的區(qū)域中的單位面積的接 觸面積大于陽極102和臺子104之間根據(jù)凹陷109在和基底11的中心部分 llx對應的區(qū)域中的單位面積的接觸面積。另外，在凹陷109和陽極102 之間的空間間隔有熱導率比固體差的氣體，因此熱量不太可能從陽極102 通過凹陷109轉(zhuǎn)移到臺子104。另一方面，和陽極102接觸的臺子104的區(qū) 域的熱導率優(yōu)異，因此，與基底11的中心部分llx相比，基底ll內(nèi)的等 離子體熱量更容易由基底11的周圍部分lly吸收，從而基底11的周圍部 分lly的溫度可保持低于基底ll的中心部分llx的溫度。因此，可在基底 11的表面內(nèi)形成具有良好的電學特性均勻性的膜。
作為本發(fā)明的另一個實施方案，圖18顯示了臺子104和陽極102分離 的沉積設(shè)備的一部分。在臺子104和陽極102接觸的表面上具有多個不和 陽極102接觸的凹陷109。各個凹陷109可呈半球形、圓錐形、或多棱錐形， 或任何其他幾何形狀，且各個凹陷109彼此之間的形狀可相似或不同。此 外，所述多個凹陷109僅形成于和基底11的中心部分llx對應的區(qū)域中， 因此陽極102和臺子104之間在和基底11的周圍部分lly對應的區(qū)域中的 單位面積的接觸面積大于陽極102和臺子104之間根據(jù)凹陷109在和基底 11的中心部分llx對應的區(qū)域中的單位面積的接觸面積。另夕卜，在凹陷109 和陽極102之間的空間間隔有熱導率比固體差的氣體，因此熱量不太可能 從陽極102通過凹陷109轉(zhuǎn)移到臺子104。另一方面，和陽極102接觸的臺 子104的區(qū)域的熱導率優(yōu)異，因此，與基底ll的中心部分llx相比，基底 11內(nèi)的等離子體熱量更容易由基底11的周圍部分lly吸收，從而基底11 的周圍部分lly的溫度可保持低于基底11的中心部分llx的溫度。因此， 可在基底11的表面內(nèi)形成具有良好的電學特性均勻性的膜。
作為本發(fā)明的另一個實施方案，圖19顯示了臺子104和陽極102分離
的沉積設(shè)備的一部分。在陽極102和臺子104接觸的表面上具有多個不和 臺子104接觸的凹陷109。各個凹陷109可呈半球形、圓錐形、或多棱錐形， 或任何其他幾何形狀，且各個凹陷109彼此之間的形狀可相似或不同。此 外，所述多個凹陷109的尺寸從和基底11的中心部分llx對應的區(qū)域到和 基底11的周圍部分lly對應的區(qū)域逐漸減小，因此陽極102和臺子104之 間根據(jù)凹陷109在和基底11的周圍部分lly對應的區(qū)域中的單位面積的接觸面積大于陽極102和臺子104之間根據(jù)凹陷109在和基底11的中心部分 llx對應的區(qū)域中的單位面積的接觸面積。另外，在凹陷109和臺子104 之間的空間間隔有熱導率比固體差的氣體，因此熱量不太可能從陽極102 通過凹陷109轉(zhuǎn)移到臺子104。另一方面，和陽極102接觸的臺子104的區(qū) 域的熱導率優(yōu)異，因此，與基底11的中心部分llx相比，基底11內(nèi)的等 離子體熱量更容易由基底11的周圍部分lly吸收，從而基底11的周圍部 分lly的溫度可保持低于基底11的中心部分llx的溫度。因此，可在基底 11的表面內(nèi)形成具有良好的電學特性均勻性的膜。
作為本發(fā)明的另一個實施方案，圖20顯示了臺子104和陽極102分離 的沉積設(shè)備的一部分。在陽極102和臺子104接觸的表面上具有多個不和 臺子104接觸的凹陷109。各個凹陷109可呈半球形、圓錐形、或多棱錐形， 或任何其他幾何形狀，且各個凹陷109彼此之間的形狀可相似或不同。此 外，所述多個凹陷109僅形成于和基底11的中心部分llx對應的區(qū)域中， 因此陽極102和臺子104之間在和基底11的周圍部分lly對應的區(qū)域中的 單位面積的接觸面積大于陽極102和臺子104之間根據(jù)凹陷109在和基底 11的中心部分llx對應的區(qū)域中的單位面積的接觸面積。另夕卜，在凹陷109 和臺子104之間的空間間隔有熱導率比固體差的氣體，因此熱量不太可能 從陽極102通過凹陷109轉(zhuǎn)移到臺子104。另一方面，和陽極102接觸的臺 子104的區(qū)域的熱導率優(yōu)異，因此，與基底ll的中心部分llx相比，基底 11內(nèi)的等離子體熱量更容易由基底11的周圍部分lly吸收，從而基底11 的周圍部分lly的溫度可保持低于基底11的中心部分llx的溫度。因此， 可在基底11的表面內(nèi)形成具有良好的電學特性均勻性的膜。
此外，在上述各個實施方案中，凹陷或凹部設(shè)置于一個構(gòu)件中；然而， 如果可預期獲得本發(fā)明的效果，可適當?shù)亟M合上述多個實施方案中具有凹 陷或凹部的構(gòu)件，以提供多個構(gòu)件中的凹陷或凹部，或可在陽極102的兩 個表面上設(shè)置凹陷或凹部。例如，如圖21A所示，在其上放置了陽極102 的放置臺104的表面上形成了凹陷109a，進一步在陽極102(其和放置臺104 相對)的表面上，形成了凹陷109b。此外，如圖21B所示，在放置臺104(其 和陽極102相對)的表面上，形成了凹陷109a，進一步在陽極102(其和基底 ll相對)的表面上，形成了凹陷109c。此外，如圖22A所示，在陽極(其和
23放置臺104相對)的表面上，設(shè)置了凹陷109b，而在陽極102(其和基底11 相對)的表面上，可形成凹陷109c，如圖22B所示，可分別在和陽極102 相對的放置臺104的表面上、在和放置臺104相對的陽極102的表面上、 和在和基底11相對的陽極102的表面上形成凹陷109a、 109b和109c。
在不脫離本發(fā)明的廣義的實質(zhì)和范圍的前提下，可以有多種實施方案 和變化。上述實施方案用于說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。本發(fā) 明的范圍通過所附的權(quán)利要求限定而不由實施方案限定。在與本發(fā)明的權(quán) 利要求等同的含義范圍內(nèi)和在權(quán)利要求范圍內(nèi)所作的多種修改應認為是在 本發(fā)明的范圍內(nèi)。
本申請基于2008年12月26日提出的日本專利申請No. 2007-335048， 并包括說明書、權(quán)利要求、附圖和摘要。在此以引用的方式將上述日本專 利申請的公開內(nèi)容整體并入。
權(quán)利要求
1. 沉積設(shè)備，其包含用于放置處理對象的第一電極；用于和所述第一電極產(chǎn)生等離子體的第二電極，第二電極和第一電極相對；和用于冷卻處理對象的冷卻部件，其中，在所述處理對象和所述冷卻部件之間，與處理對象的中心部分和冷卻部件之間的熱阻相比，中心部分周圍的周圍部分和冷卻部件之間的熱阻較小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的沉積設(shè)備，其中，所述第一電極在其與所述處理對象接觸的表面上具有凹陷，且 關(guān)于在所述處理對象和所述第一電極之間單位面積的接觸面積，在和所述處理對象的周圍部分相應的區(qū)域中的接觸面積大于在和所述處理對象的中心部分相應的區(qū)域中的接觸面積，取決于凹陷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的沉積設(shè)備，其中，在與所述處理對象接觸的表面上，所述第一電極在和所述處理對象的 中心部分相應的區(qū)域具有凹陷，在和所述處理對象的周圍部分相應的區(qū)域 不具有凹陷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的沉積設(shè)備，其包含用于放置所述第一電極的放置
5.根據(jù)權(quán)利要求4的沉積設(shè)備，其中，所述放置臺在其和所述第一電極接觸的表面上具有凹陷，且 關(guān)于所述放置臺和所述第一電極之間單位面積的接觸面積，在和所述處理對象的周圍部分相應的區(qū)域的接觸面積大于在和所述處理對象的中心部分相應的區(qū)域的接觸面積，取決于凹陷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的沉積設(shè)備，其中，在與所述第一電極接觸的表面上，所述放置臺在和所述處理對象的中 心部分相應的區(qū)域具有凹陷，在和處理對象的周圍部分相應的區(qū)域不具有 凹陷。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4的沉積設(shè)備，其中，所述第一電極在其和所述放置臺接觸的表面上具有凹陷，且 關(guān)于所述放置臺和所述第一電極之間單位面積的接觸面積，在和所述處理對象的周圍部分相應的區(qū)域的接觸面積大于在和所述處理對象的中心部分相應的區(qū)域的接觸面積，取決于凹陷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4的沉積設(shè)備，其中，在與所述放置臺接觸的表面上，所述第一電極在和所述處理對象的中 心部分相應的區(qū)域具有凹陷，在和所述處理對象的周圍部分相應的區(qū)域不 具有凹陷。
9. 沉積設(shè)備，其包含 用于放置處理對象的第一電極；用于和所述第一電極產(chǎn)生等離子體的第二電極，第二電極和第一電極 相對；和，冷卻部件，其用于從所述處理對象吸收熱量以產(chǎn)生從處理對象的中心 區(qū)域到邊界區(qū)域的熱流，其中，所述冷卻部件具有與插在所述冷卻部件和所述處理對象之間的構(gòu)件接 觸的表面，且和所述處理對象的中心部分周圍的周圍部分相應的構(gòu)件的單 位面積的接觸面積大于和所述中心部分相應的構(gòu)件的單位面積的接觸面 積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的沉積設(shè)備，其中， 所述冷卻部件包含冷卻頭部件；所述構(gòu)件為所述第一電極或用于放置第一電極的放置臺；且所述冷卻頭部件的表面形成凹陷，該表面和所述第一電極或放置臺相對。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的沉積設(shè)備，其中，所述冷卻部件包含冷卻頭部件；所述構(gòu)件為所述第一電極或用于放置第一電極的放置臺；所述冷卻頭 部件的表面形成多個凹陷，該表面和所述第一電極或放置臺相對；和周圍區(qū)域相比，所述凹陷更多地形成于所述冷卻頭部件的中心區(qū)域；且所述冷卻頭部件和所述第一電極或放置臺在周圍區(qū)域接觸的接觸面積 大于冷卻頭部件和第一電極或放置臺在中心區(qū)域接觸的接觸面積。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9的沉積設(shè)備，其中， 所述冷卻部件包含冷卻頭部件；所述構(gòu)件為所述第一電極或用于放置第一電極的放置臺； 和周圍區(qū)域相比，所述冷卻頭部件的表面在中心區(qū)域更粗糙，該表面和所述第一電極或放置臺相對；且所述冷卻頭部件和所述第一電極或放置臺在周圍區(qū)域接觸的接觸面積大于冷卻頭部件和第一電極或放置臺在中心區(qū)域接觸的接觸面積。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9的沉積設(shè)備， 所述冷卻部件包含冷卻頭部件；所述構(gòu)件為所述第一電極或用于放置第一電極的放置臺； 所述冷卻頭部件的表面在中心區(qū)域和周圍區(qū)域分別由第一材料和第二 材料形成，該表面和所述第一電極或放置臺相對；且 所述第二材料的熱導率大于第一材料的熱導率。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9的沉積設(shè)備，其中，所述冷卻部件具有管線，管線 中通過冷卻介質(zhì)。
15. 沉積方法，其包括將處理對象放置在第一電極上；禾口在第一電極和第二電極之間產(chǎn)生等離子體，以在所述處理對象的表面 上進行沉積，在所述處理對象和用于冷卻處理對象的冷卻部件之間，在所 述處理對象的中心部分周圍的周圍部分和冷卻部件之間的熱阻小于在中心 部分和冷卻部件之間的熱阻。
全文摘要
本發(fā)明公開了沉積設(shè)備和沉積方法，所述沉積設(shè)備包括用于放置處理對象的第一電極；用于和第一電極產(chǎn)生等離子體的第二電極，第二電極和第一電極相對；和用于冷卻處理對象的冷卻部件，其中，在所述處理對象和所述冷卻部件之間，與處理對象的中心部分和冷卻部件之間的熱阻相比，中心部分周圍的周圍部分和冷卻部件之間的熱阻較小。
文檔編號C23C16/513GK101469417SQ200810188628
公開日2009年7月1日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者笹岡秀紀, 西村一仁 申請人:日本財團法人高知縣產(chǎn)業(yè)振興中心;卡西歐計算機株式會社