[发明专利]等离子体CVD装置及成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体CVD装置及成膜方法。

背景技术

通过化学气相淀积法(Chemical Vapor Deposition：CVD)在基板上进行成膜的CVD装置中，将基质气体(matrix gas)和作为原料气体的反应气体导入到反应槽中，使其与排气速度平衡，以使反应槽内的压力保持一定。在生成等离子体的等离子体CVD装置中，由于气体温度在局部形成高温，在反应槽内发生气体湍流。

已知期望包含反应气体的气体向堆积了由于气体反应而淀积的膜的基板表面缓慢且均匀地流动，如流速过快，则会导致成膜不均，如反应气体的移动方向的矢量不朝向基板，则膜的淀积速度会变慢。

以消除成膜不均或维持淀积速度为目的的现有等离子体CVD装置中，已知有例如日本特许第2628404号公报、日本特开平1-94615号公报及Yoshiyuki Abe等著，“DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D.C.PLASMACVD(HGCVD)WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE”，ActaAstronautica(英国)，2001年，Vol.48，No.2-3，p.121-127中所记载的装置。

在日本特许第2628404号公报的等离子体CVD装置中，从平行于或倾斜于基板表面的方向供给反应气体，从实际上垂直于基板表面的方向供给基质气体，通过基质气体挤压反应气体，使反应气体的流动方向发生变化，并使反应气体沿着基板表面吹送。

但是，该等离子体CVD装置是通过加热器对基座进行加热而生成热等离子体的热等离子体CVD装置，电极的设置不引起问题即可。然而，在如DC等离子体CVD装置中，在面对基板的位置放置电极的情况时，电极会变成阻碍，难以在基板的垂直方向形成均匀的气流。

在日本特开平1-94615号公报的等离子体CVD装置中，通过在与基板相对的阴极(cathode)上设置喷嘴，更直接地喷射气体。通过这样的方式，能够使反应气流从阴极向基板流动。

然而在这样的构造中，在生成等离子体的时候，变得高温的阴极的喷嘴部分，会高密度地形成反应气体的活性种。所以，在开在阴极上的喷嘴内会逐渐蓄积堆积物，形成阻碍气体的喷出等问题。还有，若堆积物从喷嘴附近生长并突起，则电场在该突起集中，所以有发展到等离子体会产生电弧放电或火花放电的危险性。进而，因为对着等离子体吹送因室温或膨胀而温度降低的气体，可以使阳极光柱局部地收缩，有发生成膜不均的危险性。

“DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D.C.PLASMA CVD(HGCVD)WITHACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE”的等离子体CVD装置，在反应槽的上部设置气体导入口，在下方设置气体排气口，产生从阴极通过等离子体而流向阳极方向的气体的流动。

图37对这种等离子体CVD装置的反应槽内的气体的流动进行说明，图37A表示了反应槽的构成，图37B用箭头表示了1G中气体的流动方向和流量。

在这种等离子体CVD装置中，如图37A所示，气体导入口GI的位置和气体排气口GO隔着反应槽的中心轴而位于相反侧。因此，在阴极的下部附近，流向阳极的气体是支配性的。如图37B所示，于在气体导入口GI一侧对流的气体和在气体排气口GO一侧对流的气体之间产生了温度差。还有，气体局部的压力也有差异。

在DC等离子体CVD装置中，随着等离子体的气体温度的不同，作为成膜材料的活性种中的各成分的分压状态也不同，若温度变高，则化学电位高的活性种的分压值相对地要比化学电位低的活性种的分压值高。如果反应槽内的温度不同，则等离子体中的气体温度产生不均，因此，对应于不同部位，各活性种的分压产生不均，存在成膜不均匀的危险性。

如前所述，日本特许第2628404号公报的等离子体CVD装置是通过加热器对基座进行加热而生成热等离子体的热等离子体CVD装置，如DC等离子体CVD装置一样，在与基板相对的位置放置电极时，难以对基板产生均 匀的气流。

还有，日本特开平1-94615号公报的等离子体CVD装置，在成膜时可能会发生障碍，同时，也存在发生成膜不均的危险性，技术上不能满足要求。