專利名稱：等離子體cvd裝置及成膜方法
技術領域：
本發(fā)明涉及等離子體CVD裝置及成膜方法。
技術背景通過化學氣相淀積法(Chemical Vapor D印osition:CVD)在基板上進 行成膜的CVD裝置中，將基質氣體(matrix gas)和作為原料氣體的反應 氣體導入到反應槽中，使其與排氣速度平衡，以使反應槽內的壓力保持一 定。在生成等離子體的等離子體CVD裝置中，由于氣體溫度在局部形成高溫，在反應槽內發(fā)生氣體湍流。已知期望包含反應氣體的氣體向堆積了由于氣體反應而淀積的膜的基 板表面緩慢且均勻地流動，如流速過快，則會導致成膜不均，如反應氣體 的移動方向的矢量不朝向基板，則膜的淀積速度會變慢。以消除成膜不均或維持淀積速度為目的的現(xiàn)有等離子體CVD裝置中， 己知有例如日本特許第2628404號公報、日本特開平1—94615號公報及 Yoshiyuki Abe等著，"DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D. C. PLASMA CVD(HGCVD) WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE" , Acta Astronautica (英國)，2001年，Vol. 48， No.2-3， p. 121-127中所記載的 裝置。在日本特許第2628404號公報的等離子體CVD裝置中，從平行于或傾 斜于基板表面的方向供給反應氣體，從實際上垂直于基板表面的方向供給 基質氣體，通過基質氣體擠壓反應氣體，使反應氣體的流動方向發(fā)生變化， 并使反應氣體沿著基板表面吹送。但是，該等離子體CVD裝置是通過加熱器對基座進行加熱而生成熱等 離子體的熱等離子體CVD裝置，電極的設置不引起問題即可。然而，在如 DC等離子體CVD裝置中，在面對基板的位置放置電極的情況時，電極會變 成阻礙，難以在基板的垂直方向形成均勻的氣流。公報的等離子體CVD裝置中，通過在與基板 相對的陰極(cathode)上設置噴嘴，更直接地噴射氣體。通過這樣的方式， 能夠使反應氣流從陰極向基板流動。然而在這樣的構造中，在生成等離子體的時候，變得高溫的陰極的噴 嘴部分，會高密度地形成反應氣體的活性種。所以，在開在陰極上的噴嘴 內會逐漸蓄積堆積物，形成阻礙氣體的噴出等問題。還有，若堆積物從噴 嘴附近生長并突起，則電場在該突起集中，所以有發(fā)展到等離子體會產生 電弧放電或火花放電的危險性。進而，因為對著等離子體吹送因室溫或膨 脹而溫度降低的氣體，可以使陽極光柱局部地收縮，有發(fā)生成膜不均的危 險性。"DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D. C. PLASMA CVD(HGCVD) WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE" 的等離子體CVD裝置， 在反應槽的上部設置氣體導入口，在下方設置氣體排氣口，產生從陰極通 過等離子體而流向陽極方向的氣體的流動。圖37對這種等離子體CVD裝置的反應槽內的氣體的流動進行說明，圖 37A表示了反應槽的構成，圖37B用箭頭表示了 1G中氣體的流動方向和流在這種等離子體CVD裝置中，如圖37A所示，氣體導入口GI的位置和 氣體排氣口GO隔著反應槽的中心軸而位于相反側。因此，在陰極的下部附 近，流向陽極的氣體是支配性的。如圖37B所示，于在氣體導入口GI—側 對流的氣體和在氣體排氣口 GO—側對流的氣體之間產生了溫度差。還有， 氣體局部的壓力也有差異。在DC等離子體CVD裝置中，隨著等離子體的氣體溫度的不同，作為成 膜材料的活性種中的各成分的分壓狀態(tài)也不同，若溫度變高，則化學電位 高的活性種的分壓值相對地要比化學電位低的活性種的分壓值高。如果反 應槽內的溫度不同，則等離子體中的氣體溫度產生不均，因此，對應于不 同部位，各活性種的分壓產生不均，存在成膜不均勻的危險性。如前所述，日本特許第2628404號公報的等離子體CVD裝置是通過加 熱器對基座進行加熱而生成熱等離子體的熱等離子體CVD裝置，如DC等離 子體CVD裝置一樣，在與基板相對的位置放置電極時，難以對基板產生均勻的氣流。還有，日本特開平1—94615號公報的等離子體CVD裝置，在成膜時可 能會發(fā)生障礙，同時，也存在發(fā)生成膜不均的危險性，技術上不能滿足要 求。還有，"DIAMOND SYNTHESIS BY HIGH GRAVITY D. C, PLASMA CVD (HGCVD) WITH ACTIVE CONTROL OF THE SUBSTRATE TEMPERATURE" 的等離子體CVD 裝置向基板供給的氣體的均一化不足。發(fā)明內容本申請的發(fā)明是鑒于這樣的現(xiàn)狀而完成的發(fā)明，其優(yōu)點在于提供一種 即使在與基板相對的位置有電極，也能夠向基板表面均勻地供給反應氣體、 并穩(wěn)定地成膜的等離子體CVD裝置及成膜方法。涉及本發(fā)明的第1觀點的等離子體CVD裝置，其具有第1電極，設置在反應槽內，并載放基板；第2電極，在所述第1電極的上方與所述第1電極相對，并在所述第2 電極與所述第1電極之間生成等離子體；和形成有多個噴出口的第1氣體導入噴嘴，設置為高度在所述反應槽內 的所述第1電極的高度和所述第2電極的高度之間，并且設置成包圍著所 述第1電極和所述第2電極之間的等離子體生成的區(qū)域。另外，所述第1氣體導入噴嘴也可以包含利用所述等離子體而形成活 性種的原料氣體。另外，所述第1氣體導入噴嘴也包含利用所述等離子體而形成活性種 的原料氣體和基質氣體。還有，優(yōu)選所述第1氣體導入噴嘴從所述多個噴出口向著所述第1電 極的中心軸橫向噴出氣體。還有，優(yōu)選所述第1氣體導入噴嘴設置成包圍著所述第1電極的周圍。還有，優(yōu)選所述第1氣體導入噴嘴的所述多個噴出口相互等間隔地設置。還有，優(yōu)選所述第1氣體導入噴嘴的所述多個噴出口與所述第1電極 的中心軸間的距離相互相等。還有，優(yōu)選所述第1氣體導入噴嘴的所述多個噴出口之中的兩個構成 的每組噴出口分別以所述第1電極的中心軸為中心相對地設置。還有，優(yōu)選所述第1氣體導入噴嘴的所述多個噴出口的高度位于比所 述等離子體的陽極光柱發(fā)生的區(qū)域的最高點還要高的位置。還有，所述第1氣體導入噴嘴可以為環(huán)狀、也可以為沿著所述反應槽內的所述第2電極的側邊而相互相對的管。還有，還可以具有第2氣體導入噴嘴，該第2氣體導入噴嘴從所述第2 電極的上方向從所述第1氣體導入噴嘴噴出的氣體噴出基質氣體。還有，優(yōu)選具有多個排放管路，該排放管路設置在所述第1電極的下 方，并從所述反應槽排放氣體。特別地，優(yōu)選所述的多個排放管道設置成包圍著所述第1電極的周圍。還有，還可以所述第2電極由多個電極構成，在所述第2電極的各電 極和所述第1電極之間的電壓或電流分別設定為任意值。這種情況下，還可以所述多個電極是由與所述第1電極的中央部相對 的中央電極、和與所述第1電極的周邊部相對的周邊電極構成，在啟動(色 突破；立6上C)時，在所述規(guī)定的處理開始時，所述中央電極與所述第1 電極之間的電壓或電流值設定為比所述周邊電極與所述第1電極之間的電 壓或電流值高。還有，還可以所述多個電極是由與所述第1電極的中央部相對的所述 中央電極、和與所述第1電極的周邊部相對的周邊電極構成，在所述中央 電極與所述第1電極之間形成陽極光柱之后，所述中央電極與所述第1電 極之間的電壓或電流值小于所述周邊電極與所述第1電極之間的電壓或電 流值。還有，優(yōu)選在所述多個電極之間設置著絕緣物。 等離子體CVD裝置包括以下部分-電極，載放著處理對象即基板，表面由石墨形成；和 等離子體生成裝置，通過在所述電極上生成等離子體，而對所述基板 進行規(guī)定處理。本發(fā)明的成膜方法的特征在于在載放基板的第1電極和第2電極之 間施加電壓，從多個噴出口中噴出反應氣體，所述多個噴出口被設置成包圍等離子體生成的區(qū)域。
圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的等離子體CVD裝置的結構圖。圖2是表示圖1中的環(huán)狀噴嘴及排氣口的平面圖。圖3A和3B是說明比較實驗中使用的直流等離子體CVD裝置的結構圖。圖4A是表示在圖3A和3B中所示的直流等離子體CVD裝置中、陰極上 生成的輝光的狀態(tài)的圖。圖4B是表示在第1實施方式中涉及的直流等離子體CVD裝置中、陰極 上生成的輝光的狀態(tài)的圖。圖5A和5B是表示本發(fā)明的第2實施方式中涉及的直流等離子體CVD 裝置的結構的圖。圖6是本發(fā)明的第3實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置的結構7是表示驗證實驗的概要的圖。圖8是說明驗證實驗的結果的圖。圖9A 9D是說明驗證實驗的結果的圖象。圖10A IOC是表示實驗結果的圖。圖11是表示實驗結果的圖。圖12 A和12B是表示本發(fā)明的第4實施方式涉及的直流等離子體CVD 裝置的結構圖。圖13是本發(fā)明的第5實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置的結構圖。 圖14是從上方表示圖13的直流等離子體CVD裝置的陰極、原料氣體噴嘴和排氣管路的圖。圖15是從側方觀察圖13的直流等離子體CVD裝置的剖面圖。圖16 A和16B是本發(fā)明的第6實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置的結構圖。圖17是從上方表示圖16A的直流等離子體CVD裝置的陰極、原料氣體 噴嘴和排氣管路的圖。圖18是從側方觀察圖16A的直流等離子體CVD裝置的剖面圖。 圖19是本發(fā)明的第7實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置的結構圖。圖20是從上方表示圖19的直流等離子體CVD裝置的陰極、反應氣體噴嘴、基質氣體噴嘴和排氣管路的圖。圖21是從側方觀察圖19的直流等離子體CVD裝置的剖面圖。圖22A和22B是本發(fā)明的第8實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置的結構圖。圖23是從上方表示圖22A的直流等離子體CVD裝置的陰極、反應氣體 用噴嘴、基質氣體用噴嘴和排氣管路的圖。圖24是從側方觀察圖22A的直流等離子體CVD裝置的剖面圖。圖25是表示陰極的變化例的圖。圖26是表示陰極的變化例的圖。圖27是表示陰極的變化例的圖。圖28是表示陰極的變化例的圖。圖29A和29B是表示冷卻部件的變化例的圖。圖30A和30B是表示冷卻部件的變化例的圖。圖31是表示本發(fā)明的第9實施方式涉及的等離子體CVD裝置的概要的 結構圖。圖32說明成膜時的石墨電極和鉬電極的溫度差的圖。 圖33是表示施加在等離子體上的電功率的變化的圖。 圖34A和34B是表示成膜后的陰極的狀態(tài)圖。 圖35是表示等離子體CVD裝置的變化例的概要的結構圖。 圖36是表示等離子體CVD裝置的變化例的概要的結構圖。 圖37A是表示現(xiàn)有等離子體CVD裝置的結構圖。圖37B是用于說明圖 37A所示的現(xiàn)有等離子體CVD裝置的反應槽內的氣流的圖。
具體實施方式
以下，基于附圖，詳細說明本發(fā)明的實施方式。 [第1實施方式]圖1是本發(fā)明的第1實施方式涉及的等離子體CVD裝置的概略的結構圖。該直流等離子體CVD裝置是在作為處理對象的基板1的表面成膜的裝置，具有作為反應槽的腔室10。腔室10將基板1與外界氣體加以隔絕。在腔室10內，設置有圓柱形的鋼制支架ll，在支架ll的上部載放有 圓盤狀的導熱性好、熔點高比如鉬制或石墨制的陽極lla。陽極lla的直徑 為例如80mm，厚度為20mm?；?為矩形，固定在陽極lla的上側載放面。 支架ll被設定為與陽極lla共同以軸llx為中心旋轉。在陽極lla下側的支架11，設置有封閉的空間llb，在空間llb中， 設置有冷卻部件12。根據需要，冷卻部件12是為了根據需要對基板1進行 冷卻而設置的，通過圖中未顯示的移動裝置，冷卻部件12成為沿箭頭方向 上下自由移動的結構。冷卻部件12由銅等導熱率高的金屬形成，在其內部， 被冷卻的水或被冷卻的氯化鈣水溶液等冷卻媒介從管路12a流入到冷卻部 件12內的流路12b中，通過管路12c被排出，從而達到循環(huán)，并使冷卻部 件12全部冷卻。為此，通過冷卻部件12向上移動，形成這樣的結構冷卻部件12的 上表面1與支架11的下表面抵接，被抵接的支架11冷卻其上部的陽極 lla，陽極lla再攝取基板l的熱量。從管路12c排出的冷卻媒介，由圖中 未顯示的冷卻裝置進行冷卻再被送出到管路12a，如此進行循環(huán)。為了使基 板1的表面方向能均勻地進行冷卻，優(yōu)選冷卻部件12的上表面比基板1大 一圈。還有，在陽極lla下側設置的空間lib由支架11隔斷，在其內部為封 入氣體、或對大氣開放的狀態(tài)。在陽極lla的上方設置有圓盤狀的陰極13。陰極13由陰極支撐體14 支撐，陰極13與陽極lla相對。陰極13由熔點高的鉬或石墨等形成，例 如直徑為80mm，厚度為20mm。陰極支撐體14由石英玻璃或氧化鋁等耐熱 性氧化物，氮化鋁、氮化硅等耐熱性氮化物，或者碳化硅等耐熱性碳化物 構成。陰極13與陽極lla的距離為例如50咖。在陰極13的內部，也可以形成冷卻媒介流動的流路。通過冷卻媒介的 流動能夠抑制陰極13的過熱。作為冷卻媒介優(yōu)選為從腔室10的外部導入 的水、氯化鈣水溶液等。在陽極lla的外周面附近，設置有用于抑制電弧的產生的絕緣部15。 絕緣部15由石英玻璃或氧化鋁等耐熱性氧化物，氮化鋁、氮化硅等耐熱性氮化物，和碳化硅等耐熱性碳化物的至少l種構成。絕緣部15為環(huán)狀，通過立設在腔室10底部的支撐體16被支撐為與陽 極lla等高，在其內周側包圍著陽極lla的外周。絕緣部15的外徑為陰極 13的最外徑的1. 2倍以上的長度。因為絕緣部15是用于抑制陰極13與陽極lla之間的異常放電(電弧 放電、火花放電)的產生的，所以絕緣部15被載放為沿著陽極lla的外周 側面并且與陰極13相對。而且，絕緣部15也可以對陰極13遮住陽極lla在腔室10的側面形成有窗口 17，可觀察腔室10的內部。窗口 17中 插有耐熱性玻璃，確保腔室IO內的氣密性。在腔室IO的外側，例如設置 通過窗口 17的玻璃測定基板1的溫度的放射溫度計18。在該直流等離子體CVD裝置中，設置有將含有反應氣體的原料氣體通 過氣體管道19導入的原料系統(tǒng)(圖示省略)、通過多個排氣管路20從腔室 10內排出氣體并調整腔室10內的氣壓的排氣系統(tǒng)(圖示省略)和電壓設定 部21。氣體管道19通過在腔室10上設置的孔插入到腔室10內，反應槽內 的氣體管道19的至少一部分是由氟樹脂或硅膠橡膠等絕緣體構成。在腔室 的孔和氣體管道19的外周之間，用密封件密封，保持腔室IO內的氣密性。 在腔室10內，氣體管道19與作為氣體導入噴嘴的環(huán)狀噴嘴22相連接。環(huán) 狀噴嘴22優(yōu)選為正圓形，也可以為正多邊形。圖2為環(huán)狀噴嘴22和排氣管路20的說明圖。環(huán)狀噴嘴22整體上呈環(huán)狀，同時為中空使原料氣體流通。在環(huán)狀噴嘴 22的環(huán)狀的內周面?zhèn)鹊乳g隔地設置有口徑相同的多個噴出口 22a。多個噴 出口 22a與作為陽極lla的中心軸的軸llx之間的距離也相互一致，還有， 每個噴出口 22a以軸llx為中心在相反的位置上也相對地點對稱設置噴出 口 22a。這樣，如下所述，多個噴出口 22a被形成為將生成等離子體的區(qū)域 包圍起來，原料氣體從噴出口22a向著軸llx均勻地噴出。環(huán)狀噴嘴22通過安裝在陰極支撐體14上的絕緣體的噴嘴支撐體23支 撐。環(huán)狀噴嘴22的噴出口 22a設定于陰極支撐體14的最下部(在從陰極 13的陰極支撐體14露出的側面的最上部)以下的位置，比陽極lla的高度高，并且比在陽極lla和陰極13之間形成的陽極光柱PC的最高點還要高 的位置上。如果將環(huán)狀噴嘴22支撐在這個范圍上，則原料氣體易于進入陰 極13和陽極lla之間，還能防止陽極光柱PC內的溫度因原料氣體的噴出 而局部冷卻。環(huán)狀噴嘴22的內徑比陰極13的外徑和陽極lla的外徑還要大。環(huán)狀 噴嘴22的中心位于陽極lla的軸llx上。從陽極lla的中心到各噴出口 22a 的傾斜角度大概均等。4根排氣管道20分別貫穿在腔室10的底面以軸llx為中心包圍著支 架11或陽極lla的周圍等間隔地開口的4個孔。在孔和排氣管道20的外 周之間，用密封件加以密封。電壓設定部21是設定陽極lla和陰極13之間的電壓或電流值的控制 裝置，具有可變電源21b。電壓設定部21和陽極lla以及陰極13分別通過 導線連接。各導線通過設置在腔室10上的孔，分別連接至陰極13和陽極 lla。導線通過的腔室10的孔用密封件密封。電壓設定部21具有控制部21a?？刂撇?1a通過導線與放射溫度計18 連接，并通過導線與可變電源21b連接。控制部21a啟動時，參照放射溫 度計18所測定的基板1的溫度，調節(jié)陽極lla和陰極13之間的電壓或電 流值，使基板1的溫度為預定的值。接下來，說明使用圖1的直流等離子體CVD裝置在基板1上成膜的成 膜處理。在該成膜處理中，在基板1的表面上形成由碳納米壁構成的電子放射膜。碳納米壁由彎成曲面的花瓣狀(扇狀)的多個炭薄片豎立起來相互間 以任意的方向連綴構成。各個碳薄片由晶格間隔為0.34nm的數(shù)層到數(shù)十層 的石墨片構成。成膜處理中，首先將例如鎳板切割出基板l，采用乙醇或者丙酮進行充 分的脫脂、超聲波清洗。接下來，在基板1的表面由金屬形成的情況下， 用金剛石微粒或氧化鋁微粒那樣的高熔點、粒徑較小的多個絕緣性微粒極 薄地覆蓋基板l的表面。原因就是，在基板1的表面由金屬形成的情況下， 原料氣體的活性種會向基板1內部擴散，造成因活性種形成的堆積物難以200710185799.6說明書第10/41頁堆積在基板1表面這一問題。然而，通過用多個絕緣性微粒極薄地覆蓋基板1的表面，就能夠在幾乎不會屏蔽陽極lla和陰極13之間的電場下，從 絕緣性微粒的表面積累堆積物。將該基板l載放在陽極lla上。如果完成了基板1的載放，則接下來用排氣系統(tǒng)對腔室10內減壓，接 著從氣體管道19導入氫氣與甲烷等組成中含有碳的化合物的反應氣體(含 碳化合物)作為原料氣體。原料氣體由環(huán)狀噴嘴22的噴出口22a噴出。原料氣體中的組成中含有碳的反應氣體優(yōu)選為全體的3voW到30vol% 范圍內。例如，甲垸的流量設為50SCCM，氫的流量設為500SCCM，整體的 壓力設定在O. 05 1.5atm，優(yōu)選在0. 07 0. latm。還有，以軸llx為軸使 基板1和陽極lla以lrpm的速度一起旋轉，使基板1上的溫度偏差在5% 以內地在陽極lla和陰極13之間施加直流電源、生成等離子體，來控制等 離子體狀態(tài)和基板1的溫度。碳納米壁(碳納米纖維)成膜時，基板1的碳納米壁被成膜的局部的 溫度在90(TC 110(TC下，進行規(guī)定時間的成膜。此溫度通過放射溫度計 18進行測定。此時，冷卻部件12應充分地離開陽極lla，以不要影響陽極 lla的溫度。放射溫度計18設定為減去直流等離子體CVD裝置的等離子體 輻射，僅根據基板l側的表面上的熱輻射求出溫度。碳納米壁的成膜過程中，例如，在使電子放射膜的膜質改變、在碳納 米壁上層積含多個金剛石微粒的金剛石層的情況下，升高冷卻部件12與陽 極lla抵接。通過這種方式，能夠急劇冷卻基板1的溫度，而且能夠層積 金剛石層。隨著金剛石層的生長，從金剛石層的縫隙間生長出碳納米壁的 一部分變形的棒狀且與碳納米管不同芯聚集在一起的印2結合的碳。此棒狀 碳從金剛石層的表面突出延伸，從構造上講容易集中電場，故成為放射電 子的部位。在成膜完成階段，停止向陽極lla和陰極13之間施加電壓，然后停止 原料氣體的供給，向腔室10內供給氮氣作為凈化氣體使腔室10內充滿氮 氣之后，降至常溫，取出基板l。以上的本實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置具有以下(1) (6) 的優(yōu)點。(l)在腔室10內設置環(huán)狀噴嘴22，從環(huán)狀噴嘴22的噴出口22a向著 軸llx水平地、也就是在內側橫方向噴出原料氣體，從4根排氣管道20進 行排氣。因為噴出口 22a在環(huán)狀噴嘴22等間隔地設置，排氣管道20在支 架11的周邊等間隔地設置，所以原料氣體的氣流在腔室10內以軸llx對 稱地均等分布。還有，陰極13和陰極支撐體14不妨礙原料氣體的氣流， 所以氣流可以有效地流動至軸llx所在的陰極13的中央緊下方，原料氣體 從基板1的邊緣到中央均勻移動，從陽極光柱PC內的原料氣體生成的活性 種密度均勻，可以在基板1表面均勻地成膜。這里，對通過實驗調査因原料氣體的流動方法的不同所造成的影響的 結果進行說明。圖3A、圖3B是說明在比較實驗中所用的直流等離子體CVD裝置的結構 的圖。圖4A是表示圖3A和圖3B所示的直流等離子體CVD裝置中在陰極產生 的輝光的狀態(tài)的圖。圖4B是表示在第1實施方式相關的直流等離子體CVD 裝置中在陰極產生的輝光的狀態(tài)的圖。在該試驗中，將圖1的直流等離子體CVD裝置的一部分變更配置為 原料氣體的流動不以軸llx對稱，并且在陽極lla和噴嘴之間陰極13產生 立體障礙。例如如圖3B所示，從腔室10內去除環(huán)狀噴嘴22和噴嘴支撐體 23，并且將氣體管道19與設置在比腔室10的陰極支撐體14更上側的氣體 噴淋噴嘴25相連接，使氣體從氣體噴淋噴嘴25向下方呈噴淋狀噴出，將 多個排氣管道20僅保留l個，其余的排氣管道20例如用栓24堵塞，從用 栓24堵塞后的排氣管道20不能進行排氣。其他的結構與圖1的直流等離 子體CVD裝置相同。另外，對于作為流體的原料氣體的運動，為了顯示原 料氣體的入口和出口的位置所引起的效果，在比較試驗的直流等離子體CVD 裝置中也與本實施方式的直流等離子體CVD裝置同樣地設置了絕緣部15。如圖3B所示的變更后的直流等離子體CVD裝置和圖1的直流等離子體 CVD裝置中，觀察在陰極13的下側產生的輝光的形態(tài)。還有，設原料氣體 為氫氣，氣體流量500sccm，氣壓30torr，流向陰極13的電流為2A。圖3A中通過箭頭所示呈放射狀地流動，進而，氣體在陰極13的下方也不 相對于軸llx對稱地流動，如圖3B中兩點點劃線所示，原料氣體集中流向 未使用栓24的排氣管道20。還有由于陰極13變成了對原料氣體流動的立 體障礙，氣流難以迂回通過陰極13而到達至在陽極lla的中心的軸llx， 在基板1的表面，到達的活性種密度產生水平偏差。這樣的偏差，隨著基 板1的大型化而帶來的陰極13或陽極lla大型化而變得越來越顯著。因此，在圖3B的直流等離子體CVD裝置中，如圖4A所示，在陰極13 產生的陰極輝光的形狀產生傾斜。因為在陰極13產生的陰極輝光的形狀產 生傾斜顯示了溫度分布也發(fā)生了傾斜，所以基板1的成膜有發(fā)生偏差的危 險性。與此相對，圖1的直流等離子體CVD裝置中，如圖4B所示，在陰極 13產生的輝光未產生傾斜。因此，可以對基板l均勻成膜。(2) 因氣體管道19由絕緣體構成，環(huán)狀噴嘴22用絕緣體的噴嘴支撐 體23進行支撐，使環(huán)狀噴嘴22與電源和地絕緣，所以不會從陰極13或者 陽極lla發(fā)生無用的電弧放電等。(3) 因環(huán)狀的環(huán)狀噴嘴22的內徑大于陰極13或陽極lla的外徑，所 以環(huán)狀噴嘴22不會與在陰極13、陽極lla之間的活性種的密度高的陽極光 柱PC相重合，故等離子體所導致的環(huán)狀噴嘴22的噴出口 22a的部分的溫 度上升很少，可以抑制噴出口 22a上堆積物的發(fā)生。(4) 因環(huán)狀噴嘴22的噴出口 22a的高度比陽極光柱PC的最高點還要 高，所以不會因從噴出口 22a噴出的溫度較低的氣體而對陽極光柱PC的氣 體溫度從側面進行部分的冷卻，不會破壞陽極光柱PC的形狀的對稱性。(5) 通過絕緣部15防止了從陰極13向陽極lla的外周阻礙均勻成膜 的電弧放電的產生。(6) 環(huán)狀噴嘴22設置在陰極13的電極面相同或更低的位置，還有， 從環(huán)狀噴嘴22橫向放出的原料氣體被下方的排氣管道20吸引，所以可以 防止陽極光柱PC內產生的反應性高的活性種因擴散與陰極13相接觸。所 以，可以防止成為電弧放電或電火花的原因的、向陰極13的活性種引起的 堆積。[第2實施方式]圖5A、圖5B為本發(fā)明的第2實施方式涉及的等離子體CVD裝置的結構的要素使用相同的符號。該直流等離子體CVD裝置將圖1的直流等離子體CVD裝置的陰極13變 更為陰極27，電壓設定部21變更為電壓設定部28。陰極27具有與陽極11a的中央部相對的中央電極27a，與陽極lla 的中央部相對的圓盤狀的中央電極27a，包圍中央電極27a的外周的環(huán)狀的 (參照圖5B)且對中央電極27a成同心圓、并且與陽極lla的周邊部相對的 周邊電極27b，和在中央電極27a和周邊電極27b之間無縫隙地填充著的陶 瓷等絕緣部27c。在沒有在中央電極27a與周邊電極27b之間插入絕緣部27c的情況， 若不在中央電極27a與周邊電極27b之間設置充分長的距離，則不僅在基 板1、而且在互相相對的中央電極27a的側壁與周邊電極27b的側壁上的電 場強度變弱，產生陰極輝光無法覆蓋的部分。這部分由于離子的轟擊較少， 所以容易堆積堆積物。這些堆積物會變成電弧放電或火花放電的原因。因 此，通過插入絕緣部27c，防止在相互相對的中央電極27a的側壁與周邊電 極27b的側壁上堆積膜。電壓設定部28設置有控制部28a和可變電源28b、 28c?？刂撇?8a通過導線與放射溫度計18相連接。控制部28a控制可變電 源28b、 28c，具有分別設定陽極lla與中央電極27a之間的電壓或電流、 陽極lla與周邊電極27b之間的電壓或電流的功能。其他的結構與圖1的 直流等離子體CVD裝置一樣。使用圖5的直流等離子體CVD裝置在基板1上進行成膜時，等離子體 的啟動時，使基板1以lrpm旋轉，通過控制電壓設定部28，設定陰極27 與陽極lla之間的電壓，以使陽極lla與中央電極27a之間的電位差大于 陽極lla與周邊電極27b之間的電位差。通過這樣的電壓施加方法，使陽 極lla與中央電極27a之間生成小的陽極光柱PC。通過這種方法來預防從 最初產生比較大的陽極光柱時頻繁發(fā)生的電弧放電的發(fā)生。通過這樣的電壓或電流的施加，在基板1的中央部分的上部形成穩(wěn)定 的陽極光柱PC之后，控制部28a施加電壓或電流，以使陽極lla與中央電 極27a之間的電壓或電流值低于陽極lla與周邊電極27b之間的電壓或電 流值，通過這種方法，使陽極lla與中央電極27a之間的溫度和陽極lla與周邊電極27b之間的溫度近似或接近一致，在基板1上進行成膜。如上所述，本實施方式中陰極27由中央電極27a和周邊電極27b構成， 陽極lla與中央電極27a之間的電壓或電流值、以及陽極lla與周邊電極 27b之間的電壓或電流可以獨立設定。而且，等離子體的啟動時，陽極lla 與中央電極27a之間的電壓設定為大于陽極lla與周邊電極27b之間的電 壓。通過這種方法能夠縮短陽極lla與陰極27的距離而形成陽極光柱PC。 在陽極lla與陰極27施加的電壓較低時，可以更好地抑制電弧放電或火花 放電的發(fā)生頻率。還有，使流向周邊電極27b的電流小于流向中央電極27a的電流，并 產生在基板1的中心集中的陽極光柱PC，然后，通過增加施加給周邊電極 27b的電力而使流過周邊電極27b的電流增加，可以防止成膜初期發(fā)生的局 部的電弧放電，然后使陽極光柱PC生長到需要的大小。[第3實施方式]本發(fā)明的第3實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置的結構的例子如 圖6所示。還有，圖6中與圖1的第1實施方式的直流等離子體CVD裝置 相同的要素使用相同的符號。本直流等離子體CVD裝置設置有作為反應槽的腔室30。腔室30將基板 1與外界氣體隔絕。在腔室30內，設置有圓柱形的鋼制支架11，在支架11的上部載放有 圓盤狀的導熱性好、熔點高的例如鉬或石墨制的陽極lla。基板1為矩形， 固定在陽極lla的上側載放面上。支架11被設置為與陽極lla共同以軸 llx為中心旋轉。在陽極lla下側的支架ll設計有封閉的空間llb，在空間llb中，設 置有冷卻部件12。根據需要，冷卻部件12是為了根據需要對基板1進行冷 卻而設置的，通過圖中未顯示的移動裝置，冷卻部件12成為可以按照箭頭 上下自由移動的結構。冷卻部件12由銅等導熱率高的金屬制成，在其內部， 被冷卻的水或被冷卻的氯化鈣水溶液等冷卻媒介從管路12a流入冷卻部件 12內的流路12b，通過管路12c排出來循環(huán)，從而對冷卻部件12整體進行 冷卻。因此，通過冷卻部件12向上方移動，形成如下循環(huán)冷卻部件12的上表面l與支架ll的下表面抵接，抵接的支架ll對其上部的陽極lla進 行冷卻，陽極lla再攝取基板1的熱量。從管路12c排出的冷卻媒介由圖 中未顯示的冷卻裝置進行冷卻，再輸送到管路12a。在陽極lla的上方，設置有圓盤狀的陰極13。陰極13受到陰極支撐體 14的支撐，陰極13與陽極lla相對。陰極13由熔點高的鉬或石墨等制成。 陰極支撐體14由石英玻璃、氧化鋁等耐熱性氧化物，氮化鋁、氮化硅等耐 熱性氮化物，或者碳化硅等耐熱性碳化物構成。在陰極13的內部，也可以形成冷卻媒介流動的流路。通過冷卻媒介的 流動能夠抑制陰極13的過熱。在陽極lla的外周面附近，設置有用于抑制電弧的產生的絕緣部15。 絕緣部15由石英玻璃、氧化鋁等耐熱性氧化物，氮化鋁、氮化硅等耐熱性 氮化物，或者碳化硅等耐熱性碳化物的至少1種構成。絕緣部15為環(huán)狀，通過立設在腔室30底部的支撐體16被支撐為與陽 極lla等高。在其內周側包圍著陽極lla的外周。絕緣部15的外徑應為陰 極13的最外徑的1. 2倍以上的長度。另外，絕緣部15也可以是用于抑制陰極13與陽極lla之間的異常放 電(電弧放電、火花放電)的產生的部件，沿著陽極lla的外周側面被載 放在與陰極13相對的面，對陰極13遮住陽極lla的側面。在腔室30的側面形成有窗口 17，可觀察腔室30內。窗口 17中插有 耐熱性玻璃，確保腔室30內的氣密性。在腔室30的外側，例如設置通過 窗口 17的玻璃測定基板1的溫度的放射溫度計18。在該直流等離子體CVD裝置中設置有將作為活性種的原料的反應氣 體通過氣體管道31導入的反應氣體系統(tǒng)(圖示省略)；將基質氣體(載體 氣體)通過氣體管道32導入的原料系統(tǒng)(圖示省略)；從腔室30內通過多 個排氣管路20將氣體排出并且對腔室30內的氣壓進行調整的排氣系統(tǒng)(圖 示省略)；和電壓設定部21。氣體管道31由絕緣體構成，它通過設置在腔室30的孔。該孔和氣體 管道31的外周之間，用密封件密封，以確保腔室30內的氣密性。在腔室30 內，氣體管道31與環(huán)狀噴嘴33相連接。環(huán)狀噴嘴33與圖2所示的環(huán)狀噴嘴22相同，在環(huán)狀噴嘴33的環(huán)狀的內周面?zhèn)?，相互等間隔地設置有口徑相同的多個噴出口 33a，多個噴出口 22a與作為陽極lla的中心軸的軸llx之間的距離也相互一致。每個噴出口 33a以軸llx為中心在相反的位置上也相對地點對稱設有噴出口 33a，原料 氣體從噴出口 33a向著軸llx均勻地噴出。環(huán)狀噴嘴33通過安裝在陰極支撐體14上的絕緣體的噴嘴支撐體23支 撐。環(huán)狀噴嘴33被支撐的高度設定為噴出口 33a在陰極支撐體14的最 下部(從陰極13的陰極支撐體14露出的側面的最上部)以下、且比陽極 lla和陰極13之間形成的陽極光柱PC的最高點還要高的位置上。若將環(huán)狀 噴嘴33支撐在這個范圍上，則反應氣體易于進入陰極13和陽極lla之間， 還可以抑制由于陽極光柱PC內的溫度因反應氣體的噴出而導致的局部冷卻 所產生的陽極光柱PC的對稱性的破壞。環(huán)狀噴嘴33的內徑比陰極13的外徑和陽極lla的外徑還要大。環(huán)狀 噴嘴33的中心位于陽極lla的軸llx之上。從陽極lla的中心看各噴出口 33a的角度大概相等。4根排氣管道20分別貫通在腔室30的底面，以軸llx為中心包圍著 支架11地等間隔開口的4個孔。該孔和排氣管道20的外周之間用密封件 加以密封。電壓設定部21是設定陽極lla和陰極13之間的電壓或者電流值的控 制裝置，設置有可變電源21b。電壓設定部21與陽極lla和陰極13之間分 別用導線連接。各根導線通過腔室30上開設的孔，分別與陰極13和陽極 lla相連接。導線所通過的腔室30上的孔用密封件密封。電壓設定部21設置有控制部21a。該控制部21a通過導線與放射溫度 計18連接，并通過導線與可變電源21b連接?？刂撇?1a啟動時，參照放 射溫度計18測定的基板1的溫度，調節(jié)陽極lla和陰極13之間的電壓或 電流值，使得基板1的溫度為預定的值。氣體管道32以絕緣體構成，它通過腔室30上設置的孔，該孔和氣體 管道32的外周之間用密封件密封，確保腔室30的氣密性。在腔室30內， 氣體管道32與氣體噴淋噴嘴34相連接。氣體噴淋噴嘴34設置在支撐陰極13的陰極支撐體14的上方且環(huán)狀噴 嘴33的上方，在下面口徑相等的多個噴出口以軸llx為中心形成同心圓狀或放射狀。另外每個噴出口以軸llx為中心在相反的位置上也相對地點對 稱設有噴出口，基質氣體向下呈噴淋狀噴出。使用本實施方式的直流等離子體CVD裝置進行成膜時的基本操作、與 使用第1實施方式的直流等離子體CVD裝置時是相同的。只是，在本實施 方式的直流等離子體CVD裝置時，基質氣體和反應氣體獨立導入，反應氣 體從環(huán)狀噴嘴33向內側橫向噴出，基質氣體從氣體噴淋噴嘴34向下方向 噴出?；|氣體使橫向噴出的反應氣流的矢量發(fā)生變化，朝著基板1的方 向、向斜下方的基板l流動。這里，就環(huán)狀噴嘴33的高度進行的驗證試驗進行說明。圖7為表示驗證試驗的概要的圖。本驗證試驗中，設陽極lla和陰極13的直徑為160mm，它們的厚度分 別為15mm，陽極lla和陰極13的距離為60mm，環(huán)狀噴嘴33的內徑為305rran， 管徑為0. 25英寸，氣體噴淋噴嘴34的噴出口所在的下表面和陰極13的下 表面的距離為260mm，從氣體噴淋噴嘴34噴出的基質氣體中氫氣為 600sccra，基質氣體中氬氣為48sccm，從環(huán)狀噴嘴33的噴出口 33a放出的 反應氣體甲烷氣為60sccm，氣壓為60Torr，陰極13和陽極lla之間的電 流為16A，基板1為邊長75訓的正方形、使用厚度0.7inm的硅基板，成膜 時間2小時，改變環(huán)狀噴嘴33的高度，進行成膜。如圖7所示，環(huán)狀噴嘴 33的噴出口 33a的位置，在位于陰極13的下表面之下10mm的情況為高 (HIGH)位置，在位于陽極lla的上表面向上10mm的情況為低(LOW)位置。圖8和圖9是說明驗證試驗的結果的圖。該驗證試驗中，從位于圖8 所示的基板1的中央、軸llx上的觀測點A，和距基板1的某一個端面距離 Ll設為lOirai、距該端面相鄰的兩個端面的距離L2設為37. 5mm的觀測點B， 對碳納米壁的生長進行觀測。另外，在從位置"高"放出反應氣體的情況和從位置"低"放出反應 氣體的情況兩個方面，觀察基板l上碳納米壁的生長。圖9A和圖9C分別為表示環(huán)狀噴嘴33的噴出口 33a的位置在位置"高" 的情況下，進行2小時等離子體CVD時，在觀測點A、觀測點B的碳納米壁 的生長的斷層SEM圖像。圖9B和圖9D分別為表示環(huán)狀噴嘴33的噴出口 33a 的位置在位置"低"的情況下，進行2小時等離子體CVD時，在觀測點A、觀測點B的碳納米壁的生長的斷層SEM圖像。如圖9A和圖9C所示，在僅僅從位置"高"放出反應氣體的情況下， 碳納米壁的生長程度在觀測點A和觀測點B幾乎沒有差異。以此相對，在 只從位置"低"放出反應氣體的情況下，從圖9B和圖9D可以看出差異來， 與觀察點A相比較，觀測點B的碳納米壁生長更大。其中的原因可以認為是，在位置"低"的情況，從環(huán)狀噴嘴33噴出的 反應氣體與位置"高"的情況相比位置過低、難以到達觀測點A，以及與中 心部相比位于外側的等離子體的周邊部的溫度受到冷卻、所以在等離子體 內的中心部和周邊部中氣體的溫度差變大。離基板1的外周較近的部分中 的等離子體內的氣體溫度的低下，可導致相對化學能較低的活性種的密度 增大，產生成膜不均。另一方面，在位置"高"的情況下，低溫的反應氣體不會直接吹向陽 極光柱PC，氣體中的溫度傾斜較小，不產生成膜不均。接下來，就改變噴出口 33a的口徑來觀察成膜狀態(tài)的試驗進行說明。環(huán)狀噴嘴33的位置如前述圖7所示設定于位置"高"，改變噴出口 33a 的口徑為O. 5mm、 l.Omrn、 1. 5mm，來測定在基板表面的放射率的變化。在硅 基板上形成碳納米壁狀的石墨結構的集合體的膜時， 一般隨著膜的增厚， 反射率有變高的傾向。還有，令噴出口 33a的口徑為0.5mm時，剛噴出后 的氣體的移動速度為500cm/s;噴出口 33a的口徑為l.Omm時，剛噴出后的 氣體的移動速度為125cm/s;噴出口 33a的口徑為1.5mm時，剛噴出后的氣 體的移動速度為55cm/s，以使單位時間內反應氣體的流量相等。圖IOA、圖IOB、圖10C分別表示在位置"高"的環(huán)狀噴嘴33的噴出 口 33a的口徑為0. 5mm、 1. Omm、 1. 5mm的等離子體CVD裝置中、進行2小 時等離子體CVD處理時，在圖8所示觀測點A (基板中心)的成膜狀態(tài)的 SEM斷面圖像。圖11表示噴出口 33a的口徑為0. 5mm、 1. Omm、 1. 5mm時的 基板1上的反射率。在通過斷層SEM觀察進行確認時，并未觀察到在噴出口 33a的口徑為 0. 5mm時在觀察點A、 B各自的碳納米壁的基板垂直方向的生長有很大的差 異，還有，也未觀察到在噴出口 33a的口徑為l.Omm情況下在各觀察點A、 B的碳鈉米壁的基板垂直方向的生長有很大的差異，未觀察到在噴出口 33a的口徑為1.5mm情況下的在各觀察點A、 B的碳納米壁的基板垂直方向的生 長有很大的差異。但如圖10A 10C所示，噴出口的口徑為0.5mm (00.5)、 l.Omm (①1.0)、 1.5mm (0>1.5)的情況下，比較在觀察點A的斷層SEM圖 像，則可以看到①1.0、 01.5的情況下碳納米壁的基板垂直方向的生長大 于①0.5的情況。由圖11可以明白地看到，在①0.5、①1.0的情況下，基板的放射率 幾乎不變，1小時30分后到達平穩(wěn)狀態(tài)，但在①1.5的情況下，可以看到 隨著碳納米壁的生長，放射率的增加有減緩的傾向。這樣的放射率的增加 依賴于構成基板面上的碳納米壁的石墨組分的密度。另外已知，對基板1垂直朝向而來的活性種的量越多，碳納米壁向基 板垂直方向的生長越快?？梢哉J為在①0.5下放射率較早到達平穩(wěn)狀態(tài)， 且碳納米壁的高度比在Ol.O、①1.5的情況下要低，所以橫向的生長速度 的比率，比①1.0、①1.5的情況下要大。這暗示了由①0.5下的等離子體 生成的活性種的流動與其他兩種場合相比橫向的速度成分要大，甲烷氣體 的噴出速度過快，通過等離子體的陽極光柱PC的氣流被稍微擾亂。還有，在①1.5的情況下，成膜時間為2小時的碳納米壁的基板垂直 方向的高度與成膜時間為2小時的①0.5、①1.0的碳納米壁的基板垂直方 向的高度幾乎沒有變化，但至放射率到達平穩(wěn)狀態(tài)為止的速度與其他兩種 情況相比要慢，而且碳納米壁的基板垂直方向的生長與O1.0的情況下幾 乎一致，這暗示了基板垂直朝向的生長速度成分與①1.0為相同的程度， 但石墨成分整體的堆積速度與00.5、 Ol.O相比要慢，該差別是碳納米壁 的橫向的生長速度變慢。這可以認為是因為反應氣體的噴出速度變慢，所 以對反應氣體的對流的擾亂雖然變少了，但相應地到達等離子體的中央的 反應氣體的量與①0.5、 Ol.O相比要少。也就是說，在觀測點A，在O0.5的情況下成膜的碳納米壁與在O1.5 的情況下成膜的碳納米壁相比，基板的單位面積相應的碳納米壁的密度高， 但基板垂直方向的生長卻慢。另一方面，在01.5的情況下成膜的碳納米 壁與在。0.5的情況下成膜的碳納米壁相比，雖然基板垂直方向的生長要 快，但基板的單位面積相應的碳納米壁的密度達到充分高則較慢。然而， 在。1.5的情況下成膜的碳納米壁經過2小時的成膜時間，可以生長到充分的密度。所以，在本實施例的情況下，為了碳納米壁的均勻的生長，優(yōu)選從環(huán)形噴嘴33剛噴出后的反應氣體的移動速度為125cm/s左右(Ol. 0的噴嘴)， 均勻性稍差些，但如果能夠得到良好的電子放射特性，則優(yōu)選反應氣體的 移動速度為55cm/s左右(①1.5的噴嘴) 125cm/s左右(O1.0的噴嘴)。以上的本實施方式的直流等離子體CVD裝置可以獲得與第1實施方式 同樣的效果，同時，還具有以下(7)中所示的優(yōu)點。(7)己知，通常在CVD中，反應氣體相對于基質氣體的濃度會影響膜 的質量，但在簡單地導入反應氣體和基質氣體按規(guī)定濃度混合的混合氣體、 通過自然發(fā)生的對流向基板運送混合氣體的方法中，由于對流，新導入的 混合氣體的一部分在充分到達基板1上之前被從排氣口 20排出，所以基板 l上的反應氣體的濃度可能會比導入的混合氣體中的濃度更低。另外，為了 增補其濃度，如果提高混合氣體中的反應氣體濃度，則在陰極13或支撐陰 極13的陰極支撐體14上容易產生反應氣體引起的堆積，這會成為等離子 體向電弧放電或火花放電轉變的原因。對此，本實施方式的直流等離子體 CVD裝置，獨立導入基質氣體和反應氣體，使反應氣體的噴出位置相對于基 板1較高，而且將基質氣體的噴出位置設置在比其更高的位置，所以由基 質氣體的下壓力，可以操作反應氣體向基板1的流動，可以降低白白排出 的反應氣體的量。另外，由于基質氣體的噴出位置在陰極13或支撐陰極13 的陰極支撐體14的上方，并且，反應氣體的噴出位置在陰極13的下表面 以下，所以基質氣體在到達排氣管路20的期間賦予下壓力，因此抑制了反 應氣體與基質氣體的流動方向相反地向陰極13逆流，可以預防反應氣體的 組分粘附在陰極13或支撐陰極13的陰極支撐體14上。[第4實施方式]圖12A、圖12B是本發(fā)明第4實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置的 結構圖，與圖6中的第3實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置共同的要 素用相同的符號表示。該直流等離子體CVD裝置將圖6的直流等離子體CVD裝置的陰極13改 變?yōu)殛帢O35，將電壓設定部21改變?yōu)殡妷涸O定部36。陰極35具有與陽極lla的中央部相對的中央電極35a，包圍中央電極35a的外周的環(huán)狀的(圖12B)、且相對于中央電極35a成同心圓、同時 與陽極lla的周邊部相對的周邊電極35b，和在中央電極35a和周邊電極 35b之間無縫隙地填充著的陶瓷等絕緣部35c。在中央電極35a和周邊電極35b之間不插入35c時，如果中央電極35a 和周邊電極35b之間距離不夠長，那么，不僅在基板l、而且在相互相對的 中央電極35a的側壁和周邊電極35b的側壁上，都會堆積由活性種生長的 膜。因此，通過中間插入填充絕緣部35c，可以在相互相對的中央電極35a 的側壁和周邊電極35b的側壁上堆積膜。電壓設定部36具有控制部36a和可變電源36b、 36c?？刂撇?6a與放射溫度計18通過導線連接?？刂撇?6a控制可變電源 36b、 36c，具有分別設定陽極11a和中央電極35a之間的電壓或電流，以 及陽極lla和周邊電極35b之間的電壓或電流的功能。其他的結構與圖6 的直流等離子體CVD裝置相同。使用圖12的直流等離子體CVD裝置在基板1上成膜時，等離子體啟動 時，使基板l以lrpm旋轉，通過電壓設定部36的控制，設定陰極35與陽 極lla之間的電壓使陽極lla與中央電極35a之間的電壓高于陽極lla與 周邊電極35b之間的電壓。通過這樣的電壓施加方法，在陽極lla與中央 電極35a之間生成等離子體的陽極光柱PC，而且可以預防成膜初期階段的 電弧產生。通過這樣施加電壓或電流，在基板1的中央部分的上部形成穩(wěn)定的陽 極光柱PC之后，電壓設定部36a施加電壓或電流值，使陽極lla與中央 電極35a之間的電壓或電流值低于陽極lla與周邊電極35b之間的電壓或 電流值，通過這種方法，使陽極lla與中央電極35a之間的溫度和陽極lla 與周邊電極35b之間的溫度近似或接近一致，在基板1上進行成膜。如上所述，本實施方式中，陰極35由中央電極35a和周邊電極35b構 成，陽極11a與中央電極35a之間的電壓或電流值、以及陽極lla與周邊 電極35b之間的電壓或電流可以獨立設定。等離子體啟動時，使陽極lla 與中央電極35a之間的電壓大于陽極lla與周邊電極35b之間的電壓。通 過這種方法能夠縮短陽極11a與陰極35的距離，從而形成陽極光柱PC。施 加在陽極11a與陰極35上的電壓較低時，可以更好地抑制電弧放電或火花放電的發(fā)生頻率。還有，使流向周邊電極35b的電流小于流向中央電極35a的電流，并 生成在基板1的中心集中的陽極光柱PC，然后，通過增加施加給周邊電極 35b的電力使流向周邊電極35b的電流增加，從而防止在成膜初期發(fā)生的局 部的電弧放電，然后可以使陽極光柱PC生長到所需大小。[第5實施方式]圖13是表示本發(fā)明的第5實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置的結 構圖。圖14是從上方表示圖13的直流等離子體CVD裝置的陰極、原料氣體 噴嘴以及排氣管路的概略圖。圖15是從側方觀察圖13的直流等離子體CVD裝置的示意剖面圖。該直流等離子體CVD裝置是在作為處理對象的基板1的表面上形成膜 的裝置，具有作為反應槽的腔室50。腔室50將基板1和外界氣體隔絕。在腔室50內，設置有長方體的鋼制支架51，在支架51的上部載放有 長方形的板狀的導熱性好、熔點高的比如鉬制或石墨制的陽極51a?；錶 固定在陽極51a的上側載放面?；?可以是長方形，也可以將多個正方 形的基板l排列于陽極51a。在陽極51a下側的支架51設置有封閉的空間51b，在空間51b中，設 置有冷卻部件52。冷卻部件52是為了根據需要對基板1進行冷卻而設置的， 通過圖中未顯示的移動裝置，冷卻部件52成為可以按照箭頭上下自由移動 的結構。冷卻部件52由銅等傳熱率高的金屬制成，在其內部被冷卻的水或 被冷卻的氯化鈣水溶液等冷卻媒介從管路52a流入冷卻部件52內的流路 52b，通過管路52c排出來循環(huán)，從而對冷卻部件52整體進行冷卻。為此，通過冷卻部件52向上方移動，形成這樣的結構冷卻部件52 的上表面與支架51的下表面抵接，抵接的支架51對其上部的陽極51a進 行冷卻，陽極51a攝取基板1的熱量。冷卻部件52的上表面可以是長方形， 將支架51的長度方向整體冷卻。從管路52c排出的冷卻媒體通過沒有圖示的冷卻裝置冷卻，再送出到 管路52a進行循環(huán)。另外，在陽極51a的下側設置的空間51b通過支架51間隔開來，在內部為封入氣體、或者大氣開放的狀態(tài)。
在陽極51a的上方，設置有長方形的板狀的陰極53。陰極53受到陰極 支撐體54的支撐，陰極53與陽極51a相對。陰極53由熔點高的鉬或石墨 等形成。
陰極支撐體54由石英玻璃或氧化鋁等耐熱性氧化物，氮化鋁、氮化硅 等耐熱性氮化物，或者碳化硅等耐熱性碳化物構成。
在陰極53的內部，可以形成冷卻媒介流動的流路。通過冷卻媒介的流 動能夠抑制陰極53的過熱。作為冷卻媒體，優(yōu)選從腔室50的外部導入的 水，氯化鈣水溶液等。
在陽極lla的外周面附近，設置有用于抑制電弧的產生的絕緣部15。 絕緣部15由石英玻璃或氧化鋁等耐熱性氧化物，氮化鋁、氮化硅等耐熱性 氮化物，或者碳化硅等耐熱性碳化物中的至少l種構成。
絕緣部55為環(huán)狀，通過立設在腔室50底部的支撐體56被支撐為與陽 極51a等高，其內周側接近并包圍著陽極51a的外周。
另外，絕緣部55是用于抑制陰極53與陽極51a之間的異常放電(電 弧放電、火花放電)的產生的，絕緣部55沿著陽極51a的外周側面與陰極 53相對地載放。還可以將絕緣部55設置為與陰極53相對并遮住陽極51a
在腔室50的側面形成有窗口 57，可觀察腔室50內。在窗口 57插有耐 熱性玻璃，確保腔室50的氣密性。在腔室50的外側，例如，設置通過窗 口 57的玻璃測定基板1的溫度的放射溫度計58。
在該直流等離子體CVD裝置中設置有通過氣體管路59導入含有反應 氣體的原料氣體的原料系統(tǒng)(圖示省略)；通過多個排氣管路60從腔室50 內排出氣體、并調整腔室50內的氣壓的排氣系統(tǒng)(圖示省略)；和電壓設 定部61。
氣體管道59通過設置在腔室50的孔，插入到腔室10內，反應槽內的 氣體管路59的至少一部分是由氟樹脂或硅樹脂等絕緣體構成。該孔和氣體 管路59的外周之間，用密封件密封，確保腔室50內的氣密性。在腔室50 內，氣體管路59與作為氣體導入噴嘴的噴嘴62連接。
噴嘴62具有與陽極51a和陰極53的一個長邊平行的部分62A、以及與陽極51a和陰極53的另一個長邊平行的部分62B。噴嘴62可以整體是環(huán)狀， 也可以是從與氣體管路59的連接點開始分叉為部分62A、 62B。噴嘴62形 成中空以使原料氣體流通。在噴嘴62的部分62A， 62B，多個噴出口62a在 部分62A、 62B處、對沿陰極53的長度方向的中心軸即軸53x等間隔地形 成軸對稱，原料氣體從噴出口 62a向基板1側水平地、即從內側橫向噴出。
噴嘴62通過安裝在陰極支撐體54上的絕緣體的噴嘴支撐體63支撐。 噴嘴62被支撐的高度，設定為噴出口 62a在陰極支撐體54的最下部(陰 極53露出的側面的最上部)以下的位置，且比陽極51a和陰極53之間形 成的陽極光柱PC的最高點還要高的位置上。如果將噴嘴62支撐在這個范 圍上，則反應氣體易于進入陰極53和陽極51a之間，還可以防止陽極光柱 PC的溫度因原料氣體的噴出而導致的局部冷卻。
噴嘴62的部分62A、 62B的間隔比陰極53的寬度(短邊方向)大，噴 嘴62的部分62A， 62B如圖14所示，在比陰極53的長度方向的兩側面更 靠外側的位置。部分62A、 62B距離陽極51a的長度方向的中心線幾乎為等 距離。
排氣管路60分別貫通在管路50的底部包圍支架11等間隔開口的多個 孔。該孔和排氣管路60的外周之間，用密封件密封。
電壓設定部61是設定陽極51a和陰極53之間的電壓或電流值的控制 裝置，設置有控制部61a和可變電源61b。電壓設定部61和陽極51a以及 陰極53分別通過導線連接。各導線通過設置在腔室50上的孔。導線所通 過的腔室50的孔用密封件密封。
電壓設定部61的控制部61a通過導線與放射溫度計58連接，并通過 導線與可變電源61b連接?？刂撇?1a啟動后，參照放射溫度計58所測定 的基板l的溫度，調節(jié)陽極51a和陰極53之間的電壓或電流值，使基板l 的溫度為預定的值。
接著，對使用圖13的直流等離子體CVD裝置在基板1上成膜的成膜處 理進行說明。
該成膜處理中在基板1的表面，形成由碳納米壁形成的電子放射膜。 在成膜處理中，首先，例如切割鎳板作為基板l，通過乙醇或丙酮進行 充分的脫脂和超聲波洗凈。該基板l載放在陽極51a上。
基板1的載放完成之后，接下來將腔室50內用排氣系統(tǒng)減壓，然后從 氣體管道59導入氫氣和甲烷等組成中含有碳的化合物的反應氣體(含碳化 合物)作為原料氣體。原料氣體由噴嘴62的噴出口 62a噴出。
碳納米壁成膜時，基板1的成膜了碳納米壁的部位的溫度在9CKTC 110(TC下進行規(guī)定時間的成膜。此溫度通過放射溫度計58進行測定。此時， 冷卻部件52充分地離開陽極51a以不影響陽極51a的溫度。放射溫度計58 設定為減去直流等離子體CVD裝置的等離子體輻射，僅根據在基板1側的 表面上的熱輻射求出溫度。
碳納米壁的成膜過程中，例如，在使電子放射膜的膜質改變、在碳納 米壁上積層有含有多個金剛石微粒的金剛石層的情況下，升高冷卻部件52 與陽極51a抵接。通過這種方式，能夠急劇冷卻基板1的溫度，能夠層積 金剛石層。隨著金剛石層的生長，從金剛石層的縫隙間生長出碳納米壁的 一部分變形的棒狀且與碳納米管不同而芯聚集在一起的sp2結合的碳。此棒 狀碳從金剛石層的表面突出地延伸，從構造上講容易集中電場，故成為放 射電子的部位。
在成膜結束階段，停止對陽極51a和陰極53之間施加電壓，接著，停 止原料氣體的供應，向腔室50內提供作為凈化氣體的氮氣，使腔室50內 充滿氮氣后，在回到常溫狀態(tài)時取出基板l。
在以上的本實施方式中涉及的直流等離子體CVD裝置中，可以獲得與 第l實施方式的(1) (6)相同的效果，同時，還具有以下(8)和(9) 所示的優(yōu)點。
(8)如果在面積大的基板1上進行成膜，那么第1實施方式的直流等 離子體CVD裝置中，需要增大陽極lla和陰極13的面積(外徑)。但是， 如果增大陽極lla和陰極13的外徑，那么供應給陽極lla的中心的反應氣 體不足，或在外周側和中心部產生不能忽視的溫差。因此，有產生成膜不 均的危險性。
對此，在以上的本實施方式中涉及的直流等離子體CVD裝置中，陽極 51a和陰極53為長方形，設置沿長度方向移動的噴嘴62的部分62A、 62B。 因此，可以在長度方向沒有變化地供應原料氣體，可以抑制長度方向的成膜不均。因此，如果事先令陽極51a和陰極53的寬度方向的長度適當，對 于大面積的基板l，可以進行抑制不均勻的成膜。
(9)由于陽極51a和陰極53是長方形的，因此，在陽極51a和陰極53 的長度方向可以并列設置正方形的基板l，對于多塊基板l， 一次可以同時 成膜，適合大量生產。這時，由于多塊基板1在同一批成膜，如果同時對 所需塊數(shù)成膜，可以不用考慮批次間的不均勻。
圖16A是本發(fā)明的第6實施方式中涉及的直流等離子體CVD裝置的結 構圖，圖16B是從下方觀察陰極的平面圖。
圖17是從上方表示圖16A的直流等離子體CVD裝置的陰極、原料氣體 噴嘴以及排氣管路的圖。
圖18是從側方觀察圖16A的直流等離子體CVD裝置的剖面圖。
該直流等離子體CVD裝置將圖13中所示的第5的實施方式的直流等離 子體CVD裝置的陰極53變更成陰極65，將電壓設定部61變更成電壓設定 部66。
陰極65具有與陽極51a的中央部相對的中央電極65a;包圍中央電 極65a的外周的環(huán)狀的(圖16B)、且與陽極51a的周邊部相對的周邊電極 65b;和在中央電極65a和周邊電極65b之間無縫隙地填充著的陶瓷等絕緣 部65c。
在中央電極65a和周邊電極65b之間不插入絕緣部65c時，如果中央 電極65a和周邊電極65b間距離不夠長，那么，不僅在基板l上，在相互 相對的中央電極65a的側壁和周邊電極65b的側壁上，都會堆積因活性種 而生長的膜。因此，通過中間插入絕緣部65c，可以防止在相互相對的中央 電極65a的側壁和周邊電極65b的側壁上堆積碳膜。
電壓設定部66具有控制部66a和可變電源66b、 66c。
控制部66a與放射溫度計58通過導線連接?？刂撇?6a控制可變電源 66b、 66c，具有分別設定陽極51a和中央電極65a之間的電壓或電流、以 及陽極51a和周邊電極65b之間的電壓或電流的功能。其他的結構與圖13 的直流等離子體CVD裝置相同。
使用圖16的直流等離子體CVD裝置在基板1上成膜時，等離子體啟動時，通過電壓設定部66的控制，設定陰極65與陽極51a之間的電壓，使 陽極51a與中央電極65a之間的電位差高于陽極51a與周邊電極65b之間 的電位差。通過這樣的電壓施加方法，可以在陽極51a與中央電極65a之 間生成等離子體的陽極光柱PC。而且可以防止成膜初期階段上的電弧產生。
通過這樣施加電壓或電流，在基板1的中央部分的上部形成穩(wěn)定的陽 極光柱PC。然后，控制部66a施加電壓或電流，使陽極51a與中央電極65a 之間的電壓或電流值低于陽極51a與周邊電極65b之間的電壓或電流值。 通過這種方法，使陽極51a與中央電極65a之間的溫度、與陽極51a與周 邊電極65b之間的溫度近似或接近一致，在基板1上進行成膜。
如上所述，本實施方式中陰極65由中央電極65a和周邊電極65b構成， 陽極51a與中央電極65a之間的電壓或電流值、以及陽極51a與周邊電極 65b之間的電壓或電流可以獨立設定。而且等離子體啟動時，使陽極51a與 中央電極65a之間的電壓大于陽極51a與周邊電極65b之間的電壓。通過 這種方法能夠縮短陽極51a與陰極65的距離，從而形成陽極光柱PC。陽極 51a與陰極65之間施加的電壓較低時，可以更好地抑制電弧放電或火花放 電的發(fā)生頻率。
還有，使流向周邊電極65b的電流小于流向中央電極65a的電流，并 生成在基板l的長度方向的中心集中的陽極光柱PC，然后，通過增加施加 給周邊電極65b的電力使流向周邊電極65b的電流增加，防止在成膜初期 發(fā)生的局部的電弧放電，然后可以使陽極光柱PC生長到所需大小。
圖19是表示本發(fā)明的第7實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置的結 構圖。與圖13共同的要素使用相同的符號。
圖20是從上方表示圖19的直流等離子體CVD裝置的陰極、反應氣體 噴嘴、基質氣體噴嘴以及排氣管路的示意圖。
圖21從側面觀察圖19的直流等離子體CVD裝置的剖面圖。
該直流等離子體CVD裝置是在作為處理對象的基板1的表面上形成膜 的裝置，具有作為反應槽的腔室70。腔室70將基板1和外界氣體隔絕。
在腔室70內，設置有長方體的鋼制支架51，在支架51的上部載放有 長方形的板狀的導熱性好、熔點高的例如鉬或石墨制的陽極51a?；錶固定在陽極51a的上側載放面上?；?可以是長方形，也可以將多個正方 形的基板l排列在陽極51a。
在陽極51a下側的支架51設計有封閉的空間51b，在空間51b中，設 置有冷卻部件52。根據需要，冷卻部件52是設計成用于根據需要對基板1 進行冷卻的部件，通過圖中未顯示的移動裝置，冷卻部件52成為按照箭頭 方向上下自由移動的結構。冷卻部件52由銅等傳熱率高的金屬制成，在其 內部被冷卻的水或被冷卻的氯化鈣水溶液等冷卻媒介從管路52a流入冷卻 部件52內的流路52b，通過管路52c排出來循環(huán)，從而對冷卻部件52整體 進行冷卻。
因此，通過冷卻部件52向上移動，形成這樣的結構冷卻部件52的 上表面與支架51的下表面抵接，抵接的支架51對其上部的陽極51a進行 冷卻，陽極51a再攝取基板1的熱量。冷卻部件52的上表面可以是長方形， 將支架51的長度方向整體冷卻。
從管路52c排出的冷卻媒體通過沒有圖示的冷卻裝置冷卻，再送出到 管路52a進行循環(huán)。
另外，在陽極51a下側設置的空間51b通過支架51間隔開來，在內部 封入氣體、或者處于大氣開放的狀態(tài)。
在陽極51a的上方，設置有長方形的板狀的陰極53。陰極53受到陰極 支撐體54的支撐，陰極53與陽極51a相對。陰極53由熔點高的鉬或石墨 等形成。
陰極支撐體54由石英玻璃或氧化鋁等耐熱性氧化物，氮化鋁、氮化硅 等耐熱性氮化物，或者碳化硅等耐熱性碳化物構成。
在陰極53的內部，也可以形成冷卻媒介流動的流路。通過冷卻媒介的 流動能夠抑制陰極53的過熱。作為冷卻媒體，優(yōu)選從腔室70的外部導入 的水、氯化鈣水溶液等。
在陽極51a的外周面附近，設置有用于抑制電弧的產生的絕緣部55。 絕緣部55由石英玻璃或氧化鋁等耐熱性氧化物，氮化鋁、氮化硅等耐熱性 氮化物，或者碳化硅等耐熱性碳化物中的至少l種構成。
絕緣部55為環(huán)狀，通過立設在腔室70底部的支撐體56被支撐為與陽 極51a等高。其內周側接近并包圍著陽極51a的外周。另外，絕緣部55是抑制陰極53與陽極51a之間的異常放電(電弧放 電、火花放電)的產生的部分，絕緣部55沿著陽極51a的外周側面與陰極 53相對載放。絕緣部55還可以對陰極53遮住陽極51a的側面。腔室70的側面上有窗口 57，可觀察腔室70內。在窗口 57插有耐熱性 玻璃，確保腔室70的氣密性。在腔室70的外側，例如，可以設置通過窗 口 57的玻璃來測定基板1的溫度的放射溫度計58。在該直流等離子體CVD裝置中設置有通過氣體管路71導入反應氣體 的反應氣體系統(tǒng)(圖示省略)；通過氣體管路72導入基質氣體的原料系統(tǒng) (圖示省略)；通過多個排氣管路60從腔室70內排出氣體并調整腔室70內 的氣壓的排氣系統(tǒng)(圖示省略)；和電壓設定部61。氣體管道71通過設置在腔室70上的孔插入到腔室70內，至少反應槽 內的一部分是由氟樹脂或硅樹脂等絕緣體構成。該孔和氣體管路71的外周 之間，用密封件密封，確保腔室70內的氣密性。在腔室70內，氣體管路 71與作為反應氣體導入噴嘴的噴嘴73連接。噴嘴73具有與陽極51a和陰極53的一個長邊平行的部分73A、以及與 陽極51a和陰極53中的另一個長邊平行的部分73B。噴嘴73可以整體是環(huán) 狀，也可以是從與氣體管路71的連接點開始分叉為部分73A、 73B。噴嘴 73形成中空以使反應氣體流通。在噴嘴73的部分73A、 73B，多個噴出口 73a在部分73A、 73B處等間隔地形成軸對稱，原料氣體從噴出口 73a向基 板l側水平地噴出，即從內側橫向噴出。噴嘴73通過安裝在陰極支撐體54上的絕緣體的噴嘴支撐體63支撐。 噴嘴73被支撐的高度，設定為噴出口 73a在陰極支撐體54的最下部(陰 極53露出的側面的最上部)以下的位置，且比陽極51a和陰極53之間形 成的陽極光柱PC的最高點還要高的位置上。如果將噴嘴73支撐在這個范 圍上，則反應氣體易于進入陰極53和陽極51a之間，還可以抑制陽極光柱 PC內的溫度因原料氣體的噴出而導致的局部冷卻。噴嘴73的部分73A、 73B的間隔比陰極53的寬度(短邊方向)大，噴 嘴62的部分62A， 62B如圖20所示，在比陰極53的長度方向的兩側面更 靠外側的位置。部分73A， 73B距離陽極51a的長度方向的中心線幾乎為等 距離。排氣管路60分別貫通在管路70的底部包圍支架71等間隔開口的多個 孔。該孔和排氣管路60的外周之間，用密封件密封。電壓設定部61是設定陽極51a和陰極53之間的電壓或電流值的控制 裝置，設置有控制部61a和可變電源61b。電壓設定部61和陽極51a以及 陰極53分別通過導線連接。各導線通過設置在腔室70上的孔。導線所通 過的腔室70的孔用密封件密封。電壓設定部61的控制部61a通過導線與放射溫度計58連接，并通過 導線與可變電源61b連接?？刂撇?1a啟動后，參照放射溫度計58所測定 的基板l的溫度，調節(jié)陽極51a和陰極53之間的電壓或電流值，使基板l 的溫度為預定的值。氣體管路72由絕緣體構成，通過設置在腔室70中的孔。該孔和氣體 管路72的外周之間，用密封件密封，確保腔室70內的氣密性。在腔室70 內，氣體管路72與基質氣體用的氣體噴淋噴嘴74連接。氣體噴淋噴嘴74具有與陰極53幾乎相同的長度，位于支撐陰極53的 陰極支撐體54的上方且比噴嘴73更靠上的高度上，平行于作為沿陰極53 的長度方向上的中心軸的軸53，且被配置成軸對稱，在下方呈噴淋狀噴出 基質氣體。使用本實施方式的直流等離子體CVD裝置進行成膜時的基本操作與使 用第5實施方式的直流等離子體CVD裝置時相同。但是，在本實施方式的 直流等離子體CVD裝置時，基質氣體和反應氣體獨立導入，反應氣體從噴 嘴73對內側橫向噴出，基質氣體從氣體噴淋噴嘴74向下方向噴出?；| 氣體使橫向噴出的反應氣體的流動矢量改變，朝著基板1的方向、向斜下 方的基板l流動。以上的本實施方式的直流等離子體CVD裝置可以獲得與第5實施方式 相同的效果，還具有以下(10)所示的優(yōu)點。(10)己知通常在CVD中，反應氣體相對于基質氣體的濃度會給膜質 量帶來影響，但在僅導入反應氣體與基質氣體以規(guī)定的濃度混合的混合氣 體、通過自然產生的對流將混合氣體向基板輸送的方法中，由于對流，剛 導入的混合氣體導致能夠在基板1上充分成膜的濃度的混合氣體在充分到 達基板1之前就被從排氣管路60中排出，反應氣體可能白白浪費。另外，為了彌補這些，如果增加混合氣體中的反應氣體的濃度，在陰極53和支撐 陰極53的絕緣性陰極支撐體54容易發(fā)生因反應氣體堆積，這會導致等離 子體轉變成電弧放電或火花放電。對此，本實施方式的直流等離子體CVD 裝置通過獨立導入基質氣體和反應氣體，并使反應氣體的噴出位置相對于 基板1較高，并且將基質氣體的噴出位置設置在比其更高的位置，所以由 基質氣體的下壓力，可以操作反應氣體向基板1的流動，由于基質氣體的 噴出位置在陰極53和支撐陰極53的絕緣性陰極支撐體54的上方，并且， 反應氣體的噴出位置在陰極53的下表面以下，所以基質氣體在到達排氣管 路60的期間賦予下壓力，因此抑制了反應氣體與基質氣體的流動方向相反 地向陰極53逆流，可以防止反應氣體的成分粘附在陰極53和支撐陰極53 的絕緣性陰極支撐體54上。 [第8實施方式]圖22A、圖22B是本發(fā)明的第8實施方式涉及的直流等離子體CVD裝置 的結構圖，與圖19中的要素相同的要素使用相同的符號。圖23是從上方表示圖22A的直流等離子體CVD裝置的陰極、反應氣體 用的噴嘴、基質氣體用噴嘴以及排氣管路的圖。圖24從側方觀察圖22A的直流等離子體CVD裝置的剖面圖。該直流等離子體CVD裝置中，將圖19所示的第7的實施方式的直流等 離子體CVD裝置的陰極53變更成陰極75，將電壓設定部61變更成電壓設 定部76。陰極75具有與陽極51a的中央部相對的中央電極75a;包圍中央電 極75a的外周的環(huán)狀的(圖22B)、且與陽極51a的周邊部相對的周邊電極 75b;以及在中央電極75a和周邊電極75b之間無縫隙地填充著的陶瓷等絕 緣部75c。在中央電極75a和周邊電極75b之間不插入絕緣部75c時，如果中央 電極75a和周邊電極75b間距離不夠長，那么，不僅在基板1上，在相互 相對的中央電極75a的側壁和周邊電極75b的側壁上，都會堆積因活性種 而生長的膜。因此，通過中間插入絕緣部75c，可以防止在相互相對的中央 電極75a的側壁和周邊電極75b的側壁上堆積碳膜。電壓設定部76具有控制部66a和可變電源76b、 76c?？刂撇?6a與放射溫度計58通過導線連接?？刂撇?6a控制可變電源 76b、 76c，具有分別設定陽極51a和中央電極75a之間的電壓或電流、以 及陽極51a和周邊電極75b之間的電壓或電流的功能。其他的結構與圖13 的直流等離子體CVD裝置相同。使用圖22的直流等離子體CVD裝置在基板1上成膜時，等離子體啟動 時，通過電壓設定部76的控制，設定陰極75與陽極51a之間的電壓，使 陽極51a與中央電極75a之間的電壓高于陽極51a與周邊電極75b之間的 電壓。通過這樣的電壓施加方法，在陽極51a與中央電極75a之間，生成 等離子體的陽極光柱PC。而且可以防止成膜初期階段中的電弧產生。通過這樣施加電壓或電流，在基板1的中央部分的上部形成穩(wěn)定的陽 極光柱PC。然后，控制部76a施加電壓或電流，使陽極51a與中央電極75a 之間的電壓或電流值低于陽極51a與周邊電極75b之間的電壓或電流值。 通過這種方法，使陽極51a與中央電極75a之間的溫度，與陽極51a與周 邊電極75b之間的溫度近似或接近一致，在基板1上進行成膜。如上所述，本實施方式的陰極75由中央電極75a和周邊電極75b構成， 陽極51a與中央電極75a之間的電壓或電流、以及陽極51a與周邊電極75b 之間的電壓或電流可以獨立設定。而且等離子體啟動時，陽極51a與中央 電極75a之間的電壓大于陽極51a與周邊電極75b之間的電壓。通過這種 方法能夠縮短陽極51a與陰極75的距離，從而形成陽極光柱PC。陽極51a 與陰極75之間施加的電壓較低時，可以更好地抑制電弧放電或火花放電的 發(fā)生頻率。還有，使流向周邊電極75b的電流小于流向中央電極75a的電流，并 生成在基板l的長度方向的中心集中的陽極光柱PC，然后，通過增加施加 給周邊電極75b的電力使流過周邊電極75b的電流增加，從而防止成膜初 期發(fā)生的局部的電弧放電，然后可以使陽極光柱PC生長到所需大小。另外，本發(fā)明并不限制為上述實施方式，還可以有各種變形。作為其 變化例，例如如下所述。(a)由多個電極構成的陰極27、 35的結構，可以根據作為處理對象的 基板1或陽極11a的尺寸進行適當?shù)淖兏?。例如，圖25的陰極90由中央 電極90a和多個周邊電極27b構成。這時，也可以對多個周邊電極90b的每一個分別設定與陽極lla之間的電壓或電流值。在中央電極90a和周邊 電極90b之間，可以填充由陶瓷形成的絕緣部90c。圖26和圖27所示的陰 極91、 92中，多個周邊電極91b、 92b與中央電極91a、 92a形成相同大小 的圓形。各陰極91、 92中，在周邊電極91b、 92b和中央電極91a、 92a之 間，填充有由陶瓷形成的絕緣部91c、 92c。(b) 陰極27、 35的結構中，同心圓狀地設置有中央電極27a、 35b和 周邊電極27b、 35b，但也可以如圖28所示的陰極93那樣，具有3個同心 圓狀的環(huán)狀的中央電極93a、離開并包圍中央電極93a外周的環(huán)狀的第一周 邊電極93b、以及離開并包圍第一周邊電極93b外周的環(huán)狀的第二周邊電極 93c。(c) 對于冷卻部件12，也可以具有變化。圖29A是表示直流等離子體CVD裝置的冷卻部件12的其他變形例的俯 視圖，圖29B是沿圖29A的A-A線的冷卻部件12的示意剖面圖。圖30A是 圖29的冷卻部件12的俯視圖，圖30B是表示沿圖30A的B-B線的冷卻部 件12的冷卻時的操作的示意剖面圖。在圖29A、圖29B所示的等離子體CVD 裝置中，在冷卻部件12中形成有從冷卻裝置99供給的冷卻媒介所通過的 管路12a、 12b、 12c。另外，在冷卻部件12的上表面12w，形成有從通氣 口 12x連通到冷卻部件12的側面12z的槽12y。因此，如圖30B所示，即 使冷卻部件12的上表面12w與支架11抵接，冷卻氣體通過在槽12y和支 架的間隙中形成的流路按照箭頭移動，從而可以有效地通氣并冷卻。另外， 在流量調節(jié)部95中調節(jié)了排出流量的氦氣從氦氣封入部94被輸送到三通 閥98。在流量調節(jié)部97中調節(jié)了排出流量的氮氣從氮氣封入部96被輸送 到三通閥98。如果開啟三通閥98，則被冷卻的氦氣和被冷卻的氮氣能夠通 過通氣口 12x吹送到支架11的抵接面而冷卻基板1。[第9實施方式]圖31是表示本發(fā)明的第9實施方式中涉及的等離子體CVD裝置的概要 的結構圖。該直流等離子體CVD裝置是在作為處理對象的基板101的表面上形成 膜的裝置，具有作為反應槽的腔室110。腔室110將基板101和外界氣體隔 絕。在腔室110內，設置有圓柱狀的鋼制支架111，在支架111的上部的電 極載放面llla，載放有圓盤狀的陽極112。在陽極112的上側的基板載放 面112a載放有例如矩形的基板101。陽極112由石墨形成，其表面的算術 平均粗糙度Ra為5um左右。陽極112的外周面被由石英玻璃等絕緣體構成的環(huán)114包圍。支架111、 陽極112和環(huán)114被設定為以軸lllx為中心旋轉。在陽極112的下側的支架111設置了封閉的圓柱狀的空間lllb，支架 111的電極載放面llla的部分為板狀。在支架111的空間lllb設置有柱狀的冷卻部件113。冷卻部件113是 為了根據需要來冷卻基板101而被設置的部件，由銅等熱傳導率高的金屬 形成。冷卻部件113通過沒有圖示的移動裝置，成為按照箭頭上下移動的 結構。冷卻部件113的上端表面是與支架111的電極載放面llla的相對側的 面(以下，該面稱為背面)llc相對的相對面113a，其外徑增大。通過冷 卻部件113向上方移動，相對面113a與支架111的背面lllc接近或抵接 地相對。在冷卻部件113的內部，形成導流被冷卻的水或氯化鈣水溶液等冷卻 媒介的流路113b。流路113b從冷卻部件113的側面通過相對面113a的附 近，再到達冷卻部件113的側面。流路113b通過管路113c、 113d與冷凝 機115連接，冷卻媒介通過冷凝機115被冷卻，在流路113b和冷凝機115 之間循環(huán)流動。在冷卻部件113的相對面113a的中央，開口有通氣口 113e。通氣口 113e貫通冷卻部件113的下方的側面。在冷卻部件113的下方的側面，通 氣口 113e與管路116連接。管路116通過閥門117和流量調節(jié)器118與氣 缸119連接。在氣缸119中，封入作為冷卻氣體的氦氣或氮氣等。冷卻氣 體填充在空間lllb內，但并沒有填充在陽極112的基板載放面112a側。這樣，在冷卻部件113中，不但具有通過冷卻媒介冷卻支架111的設 備，還具有將冷卻氣體從通氣口 13吹送到支架111并冷卻支架111的設備。 因此，在冷卻陽極112和基板101時，可以選擇使相對面113a部分或全部 與支架111的背面lllc抵接的方法、或使相對面113a靠近背面lllc并將冷卻氣體吹送到支架111上來冷卻支架111的方法這兩種方法中的某一種。陰極120被支撐為與陽極112的基板載放面112a相對。在陰極120和 陽極112之間，連接有電源121，該電源21施加用于生成等離子體的電壓。在比腔室110的陰極120更高的位置，設置有氣體導入管122，該氣體 導入管將由沒有圖示的原料氣體系統(tǒng)所提供的原料氣體導入腔室110內。 在腔室110的底部，設置有排出原料氣體的氣體排氣管123。氣體導入管122和氣體排氣管123分別通過設置在腔室110的孔，在 各孔和氣體導入管122及氣體排氣管123的外周之間，用密封件密封，確 保腔室110內的氣密性。氣體排氣管123與從氣體排氣管123排出原料氣 體并調整腔室110內的氣壓的排氣系統(tǒng)連接(未圖示)。在腔室110的側面，也可以形成用于觀察腔室110內部的窗口 125。這 時，在窗口 125嵌入耐熱性玻璃，確保腔室110內的氣密性。在腔室110 的外側，設置分光放射輝度計，該分光放射輝度計126用于通過窗口 125 的耐熱玻璃來測定基板101的溫度。使用該直流等離子體CVD裝置在基板101上成膜時，首先，在陽極112 的基板載放面112a上載放基板101。在基板101的載放結束后，再使用排 氣系統(tǒng)對腔室110內減壓，然后，從氣體導入管122將原料氣體導入到腔 室110內。原料氣體是作為成膜材料的甲烷等反應氣體以及不成為成膜的 成膜材料的氫等基質氣體(載體氣體)以規(guī)定的比率混合而成的。例如， 在基板101上進行石墨或金剛石微粒等碳膜成膜時，反應氣體為含有碳的 化合物的氣體。調節(jié)原料氣體的導入量和排氣量，以設定腔室110內的氣壓為規(guī)定值 或將與規(guī)定值的差異控制在允許范圍內。另外，例如以10rpm使支架111 旋轉并使基板101和陽極112旋轉。在該狀態(tài)下，在陽極112和陰極120 之間施加直流電壓，生成等離子體。如果生成等離子體，則通過等離子體 從反應氣體生成活性種，并開始對基板101的成膜。通過使基板101和陽 極112旋轉，基板101的位置造成的溫度偏差減小，可以防止基板101上 的成膜不均。為了抑制基板101的因成膜而溫度上升并確保期望的膜質，或者為了 通過改變在成膜過程中基板101的溫度而使膜質改變，恰當選擇并使用組裝在冷卻部件113中的冷卻設備。gp，可以使冷凝機115中冷卻的冷卻媒 介不斷流入到冷卻部件113的流路113b、使相對面113a與背面lllc抵接， 也可以使相對面113a接近背面lllc并向背面lllc吹送冷卻氣體，還可以 一邊使冷卻媒介不斷流入流路113b、 一邊使相對面113a的一部分與背面 lllc抵接并將冷卻氣體吹送到背面lllc。由于通過分光放射輝度計126，可以測定基板101的表面溫度，因此， 根據等離子體引起的基板101的表面溫度，可以控制基板101的冷卻定時 或施加在陽極112和陰極120之間的電壓。成膜從開始經過規(guī)定時間、到成膜結束階段時，停止對陽極112和陰 極120之間施加電壓，接著，停止原料氣體的供應，向腔室110內供應作 為凈化氣體的氮氣并恢復常壓后，取出基板101。接著，說明該直流等離子體CVD裝置的優(yōu)點。如果在基板101上進行成膜，基板101、陽極112和陰極120通過曝露 在陽極112和陰極120之間產生的等離子體而被加熱。給予基板101的能 量的一部分雖然通過熱輻射傳遞給腔室110，但其大部分能量從基板101傳 遞給陽極112和支架111，并通過支架111傳遞給冷卻部件113，通過所給 予的熱傳導量和擴散的熱傳導量平衡，基板101的溫度保持一定。其中，對陽極112由石墨構成時(以下，該電極被稱為石墨電極)和 由鉬構成時(以下，該電極成為鉬電極)進行成膜并對其進行比較。成膜條件為石墨電極和鉬電極之一的情況下，向腔室110內導入的原 料氣體中反應氣體甲垸的流量為50sccm、基質氣體氫的流量為500sccm， 通過調節(jié)排氣速度，保持整體壓力為7999.32Pa。另外，施加電壓，使陰極 120與石墨電極和鉬電極之間的電流密度為0. 15A/cm2 (電流/電極面積)， 以生成等離子體。鉬電極的表面的算術平均粗糙度Ra為1.5ym,因為塊體(bulk)移動 的熱傳導率入為132W m 1 K—、作為陽極112的石墨的表面的算術平均粗 糙度Ra為5 n m，塊體的熱傳導率A為120W m—1 K_'。在基板101上，使用厚度為0. 5mm的硅，為了改變基板101的溫度， 在成膜開始時到約2小時為止，令圖31的相對面113a和支架111的背面 111c的距離x為60mm。其中，在使用石墨電極的等離子體CVD裝置中，在基板101上成膜形成碳納米壁，該碳納米壁是由彎成曲面的花瓣狀(扇狀)的多個炭薄片豎立起來相互間以任意的方向連綴構成。各個碳薄片是晶格間隔為0.34nm的幾層到幾十層的石墨片。之后，使距離x接近至0, 5mm。 然后，在支架111的下側的空間lllb上，通過通氣口 113e以500sccm導 入作為冷凝氣體的氦氣，從而使基板101的溫度降低。這期間，在使用石 墨電極的等離子體CVD裝置中，在基板101上的碳納米壁上，堆積微晶金 剛石膜，該金剛石膜是含有粒徑為納米級(低于lym)的多個微晶金剛石 微粒的層，隨著微晶金剛石微粒生長，主要是碳納米壁的一部分生長，貫 穿微晶金剛石膜的間隙，形成從微晶金剛石膜的表面突起的針狀的碳棒。 該碳棒直到內部都由碳形成，而不是在如碳納米管那樣在薄的碳層內部形 成空腔的管狀結構體，因此是剛性的，由于是由碳納米壁成長而成，所以 機械強度很強。使用分光放射輝度計126測量基板101的溫度，對來自基板101的紅 外輻射強度進行分光測定，適用灰色體近似來對基板101的溫度和放射率 進行評價。圖32是表示在陽極112的不同而引起的基板101的測定溫度的圖。如圖32所示，在任一電極中，在成膜開始30分鐘內，基板101的溫 度達到最高點，然后，在電流密度一定的狀態(tài)下，基板101的溫度呈下降 趨勢。該基板101的溫度有下降傾向的理由是由于在基板101上作為石墨 薄片集合體的碳納米壁堆積，基板101的上表面的放射率上升，熱傳導量 因從基板101的表面向腔室101內的輻射而增大。另外，通過碳納米壁在 基板101上成膜從而基板101的放射率達到規(guī)定值之后，基板101的溫度 穩(wěn)定下來。這種現(xiàn)象顯示了在進行基板101的溫度超過90(TC的CVD成膜 時，周邊的放射率對基板101的溫度影響很大。比較電極所引起的基板101的溫度，在基板101的溫度變化較大的初 期成膜區(qū)域，石墨電極上的基板101的溫度相對于鉬電極上的基板101的 溫度低10(TC以上。另外，其后的溫度在穩(wěn)定狀態(tài)下、距離x為0.5mm時， 石墨電極時的基板101的溫度比鉬電極時的基板101的溫度低4(TC。圖33表示在圖32的操作爐中，在施加電流為一定的狀態(tài)下的施加于 等離子體的電力的變化圖。該成膜時，陽極112和陰極120之間流動的電流密度控制為穩(wěn)定在 0. 15A/cm2，施加電壓根據氣體的狀態(tài)改變而自動變化。實質上，具有電極 間的氣體密度越低，施加電壓越減小的傾向?；?01的溫度高的鉬電極 的情況，由于基板101或電極造成周圍的氣體溫度升高，相應地降低了密 度，所以對于基板101的溫度低的石墨電極來說，用于流過相同電流密度 的電壓變小。因此，雖然施加在鉬電極上的電力通常比施加在石墨電極上 的小，但其變化量相對于施加電力為1.5%以下。與這種施加電力雖然幾乎沒有變化無關，造成基板101的溫度通常在 鉬電極和石墨電極之間相差10(TC的原因是在該溫度范圍內，石墨電極比 鉬電極更容易散熱。相對于鉬來說熱傳導率小且表面粗糙的石墨電極具有 容易散熱的傾向，這可以說明在兩種電極中，因熱輻射而導致的熱傳導 比因接觸而導致的熱傳導的貢獻更大。如果由于接觸熱阻大所以電極材料 本身的熱傳導率沒有意義，那么相對放射率為0.9以上的石墨來說，鉬由 于表面引起的反射只有0.3左右的放射率，所以可以簡單地說明石墨電極 的基板101的溫度小。另外，基板101的溫度越高時鉬電極和石墨電極之間的溫度差越大的 傾向，由于相對于通過接觸的熱傳導的熱傳導量的變化與溫差成比例，而 相應地，在熱輻射時熱傳導量的增大與絕對溫度的4倍成比例，所以基板 101的溫度越高，急劇放出的熱傳導量增加，溫度難以上升。由此也可以看 出在成膜中的熱傳導中熱輻射占的比例大。其中，為了進行各傳熱方式的熱傳導量的推測，可以考慮在表面粗糙 度Ra的陽極上，設置鏡面研磨的基板。設基板的背面為表面y，陽極的表 面為表面z，若基板的背面y為鏡面，則與陽極的表面粗糙度Ra相比幾乎 為平面，因此可以認為接觸所引起的熱傳導是通過長度為Ra的陽極的突 起而進行傳導的。這時，當基板101的溫度為L，陽極溫度為T2時，通過 接觸，從基板流向陽極間的單位面積的熱傳導量Wt,可以表示為式1<formula>formula see original document page 43</formula>其中，A為陽極材料的熱傳導率，r為基板101和陽極112之間的真 實接觸面積與基板101和陽極112之間觀察到的接觸面積的比率，Ra為表面的算術平均粗糙度。在更精確的公式中引入對基板101和陽極112之間 的間隔的修正值，但在本申請中目的為大概計算，所以省略了該修正值。除了上述固體之間的接觸而產生的熱傳導外，還有通過基板101 —陽極 112之間的間隙的氣體而傳遞的熱傳導。對通過溫度不同的兩平行平板之間 的靜止層的熱傳導進行簡化考慮時，在獲得圖32所示的數(shù)據時的等離子體 CVD中通常所進行的0. 1氣壓以下的環(huán)境下，由于平均自由行程可以看作比 基板的背側的表面粗糙度大足夠多，所以熱傳導可以認為是自由分子熱傳 導。另外，這時，熱傳導量Wg,可以表示為式2<formula>formula see original document page 44</formula>會W調節(jié)系數(shù)、P:壓力、Y:比熱比、 。用于概算的簡明式中，假設調節(jié) :以作為等離子體的主要氣體的氫分其中，八自由分子熱傳導率、a k:波爾茲曼常數(shù)、m:氣體分子的質i 系數(shù)為最大的1，比熱比、氣體分子質J 子的7/5、 3.3X10—"Kg進行計算。最后，考察輻射引起的熱傳導量。如果視陽極為無限并行的平板，則 從面y到面z因熱輻射所傳遞的熱傳導量Wn表示為 <formula>formula see original document page 44</formula>其中，h、"分別為面y、面z的放射率，o為斯蒂芬波爾茲曼系數(shù) (5. 67X10—8Wnf2K—4)。對于這三種傳熱的機制，如果在形成基板的硅的放射率為0.6、鉬的放射率為0.3、石墨的放射率為0.9、基板101和陽極112之間的真實接觸面 積與基板101和陽極112之間的表觀接觸面積的比率為1/1000000、基板溫 度為92(TC、陽極溫度為86(TC下，計算基板面積口為30咖時的熱傳導量， 則在鉬電極和基板101的接觸熱傳導約為5W、通過鉬電極和基板之間的自 由分子的熱傳導約為IOW、通過熱輻射進行的加熱約為5W，與此相對，在 石墨電極中，和基板的接觸熱傳導為約1W、通過石墨電極和基板101之間 的自由分子引起的熱傳導為約IOW、通過熱輻射進行的加熱為約IIW。如果 對界面不施加應力、即r為非常小的值時，通過與r不相關的熱輻射、自 由分子熱傳導的傳熱比例變大。像這樣當r很小時，可以認為從等離子體到基板的傳熱是一定的。基 板和陽極之間的真實接觸面積與基板和陽極之間的表觀接觸面積的比率r 雖然由于設置變化而導致偏差，但由于r的絕對值小，故從基板到陽極傳 遞的熱傳導量的變化與通過輻射的傳熱幾乎沒有關系，改變的只是與r成 比例變化的由接觸引起的熱傳導量。這時，通過輻射的傳熱的貢獻越大， 由于通過接觸的熱傳導量的變化主要與(TV-T./)成比例變化，所以熱傳導 量變化相對于溫度變化來說大，可以通過輻射產生的熱傳導量的變化來補 充，從而使L的變化量減少。這樣，通過輻射產生的熱傳導貢獻大的石墨 電極相對于輻射率更小的電極來說，可以抑制基板因r而變化而產生的溫 度偏差，使成膜條件穩(wěn)定。另外，通過使陽極112為石墨電極，可以防止無用的堆積物堆積在陽 極112上，如下所示。圖34 (a)、 (b)分別表示成膜后的鉬電極、石墨電極的狀態(tài)的照片。陽極112為鉬電極時，如圖34 (a)所示，成膜后，在沒有載放基板 101的部分形成碳化被膜。因此，如果在形成碳化被膜的鉬電極上設置新基 板，那么在形成碳化被膜的位置的表面粗糙度更加有偏差，更難通過接觸 熱傳導進行溫度控制。對此，在石墨電極中，如圖34 (b)所示，由于幾乎不存在堆積物，所 以表面粗糙度沒有偏差，可以達到更穩(wěn)定的溫度控制。鉬電極的碳化被膜和鉬電極的背面間的電阻為3MQ以上，也會產生陽 極和陰極之間的施加電壓本身的偏差，但石墨電極的表面(無論是載放基板的部分或是沒有載放基板的部分)和背面之間的電阻與成膜前的狀態(tài)沒 有變化，并且在陽極表面的陰極之間的施加電壓可以達到面內相等。這樣，通過使陽極112為石墨電極，由于在陽極112上幾乎沒有堆積 著形成絕緣物的碳化被膜，因此，實質上，陽極112的形狀在成膜過程沒 有改變，從而可以防止等離子體形狀發(fā)生變化，可以期待成膜穩(wěn)定化。另外，本發(fā)明并沒有限制為上述實施方式，可以有各種變形。如圖35所示，為了增大熱輻射，也可以在基板載放面上112a上形成 能夠收納基板101的凹部以擴大陽極112的熱輻射面，。這時，為了使陽極112的厚度相同以達到陽極112中的溫度均等，優(yōu) 選形成突出的凸部，以使陽極112的里側與陽極112的凹部的深度吻合， 在支架111的電極載放面llla上形成與陽極112的凸部吻合的凹部，為了 使支架111的厚度相同以達到支架111上的溫度均等，優(yōu)選形成突出的凸 部，以使支架lll的里側與電極載放面llla中的凹部深度吻合。同時，優(yōu) 選在相對面113a上形成凹部，以使嵌合在支架lll的里側。另外，如圖36所示，即使基板101的背面是不平滑的，也可以形成與 基板101的背面的形狀吻合且基板101可以嵌合的凹部。這時，為了使陽極112的厚度相同以達到陽極112中的溫度均等，優(yōu) 選形成突出的凸部，以使陽極112的里側與陽極112的凹部的深度吻合， 為了在支架111的電極載放面llla上形成與陽極112的凸部吻合的凹部， 使支架111的厚度相同以達到支架111的溫度均等，優(yōu)選形成突出的凸部， 以使支架lll的里側與電極載放面llla中的凹部深度吻合。同時，優(yōu)選在 相對面113a上形成凹部，以使凹部嵌合在支架111的里側。另外，例如，即使電源121不是在陽極112和陰極120之間施加直流 電壓的結構，也可以是施加高頻的CVD裝置。這時，通過在冷卻基板101 的電極中使用石墨，可以通過熱輻射冷卻基板，可以使成膜穩(wěn)定化。另外，本發(fā)明在沒有脫離本發(fā)明的廣義的主旨和范圍下，可以是各種實 施方式和變形。另外，上述實施方式僅是用于說明本發(fā)明，并不限制本發(fā) 明的范圍。即，本發(fā)明的范圍不僅僅通過實施方式，還通過權利要求的范 圍表示。同時，在權利要求的范圍內及與其等同的發(fā)明的含義的范圍內實 施的各種變形也在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1、一種等離子體CVD裝置，具有第1電極，設置在反應槽內，并載放基板；第2電極，在所述第1電極的上方與所述第1電極相對，并在所述第2電極與所述第1電極之間生成等離子體；和形成有多個噴出口的第1氣體導入噴嘴，設置為高度在所述反應槽內的所述第1電極的高度和所述第2電極的高度之間，并且設置成包圍著所述第1電極和所述第2電極之間的等離子體生成的區(qū)域。
2、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，通過所述第1氣體導入噴嘴，導入利用所述等離子體而形成活性種的 原料氣體。
3、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，通過所述第1氣體導入噴嘴，導入利用所述等離子體而形成活性種的 原料氣體和基質氣體。
4、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，所述第1氣體導入噴嘴從所述多個噴出口向所述第1電極的中心軸橫 向噴出氣體。
5、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中， 所述第1氣體導入噴嘴設置成包圍著所述第1電極的周圍。
6、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，所述第1氣體導入噴嘴的所述多個噴出口相互等間隔地設置。
7、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，所述第1氣體導入噴嘴的所述多個噴出口與所述第1電極的中心軸間的距離相互相等。
8、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，所述第1氣體導入噴嘴的所述多個噴出口之中的兩個構成的各組噴出 口，分別以所述第1電極的中心軸為中心相對地設置。
9、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，所述第1氣體導入噴嘴的所述噴出口的高度位于比所述等離子體的陽 極光柱發(fā)生的區(qū)域的最高點還要高的位置。
10、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中， 所述第1氣體導入噴嘴為環(huán)狀。
11、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，所述第1氣體導入噴嘴是沿所述反應槽內的所述第2電極的側邊而相 互相對的管。
12、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，具有第2氣體導入噴嘴，該第2氣體導入噴嘴從所述第2電極的上方 向從所述第1氣體導入噴嘴噴出的氣體噴出基質氣體。
13、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中， 具有多個排放管路，該排放管路設置在所述第1電極的下方，并從所述反應槽排放氣體。
14、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中， 具有多個排放管路，該排放管路設置在所述第1電極的下方，且設置成包圍著所述第1電極的周圍，并從所述反應槽排放氣體。
15、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中，所述第2電極是由多個電極構成，在所述第2電極的各電極和所述第1電極之間的電壓或電流分別單獨 設定為任意值。
16、 如權利要求15所述的等離子體CVD裝置，其中， 所述多個電極由與所述第1電極的中央部相對的中央電極、和與所述第1電極的周邊部相對的周邊電極構成，在啟動時，所述中央電極與所述第1電極之間的電壓或電流值設定為 比所述周邊電極與所述第1電極之間的電壓或電流值高。
17、 如權利要求15所述的等離子體CVD裝置，其中， 所述多個電極由與所述第1電極的中央部相對的所述中央電極、和與所述第1電極的周邊部相對的周邊電極構成，在所述中央電極和所述第1電極之間形成陽極光柱后，所述中央電極 與所述第1電極之間的電壓或電流值小于所述周邊電極與所述第1電極之 間的電壓或電流值。
18、 如權利要求15所述的等離子體CVD裝置，其中， 在所述多個電極之間設置著絕緣物。
19、 如權利要求1所述的等離子體CVD裝置，其中， 所述第1電極的表面由石墨形成。
20、 一種等離子體CVD裝置，具有電極，載放著處理對象即基板，表面由石墨形成；和 等離子體生成裝置，通過在所述電極上生成等離子體，對所述基板進 行規(guī)定處理。
21、 如權利要求20所述的等離子體CVD裝置，其中， 具有支撐所述電極的支架；還具有冷卻裝置，該冷卻裝置通過冷卻所述支架，來冷卻所述電極， 而降低所述基板的溫度。
22、 如權利要求21所述的等離子體CVD裝置，其中， 在所述基板上進行成膜時，所述冷卻裝置開始該基板的冷卻。
23、 如權利要求20所述的等離子體CVD裝置，其中， 所述等離子體生成裝置進行的所述規(guī)定處理，是以烴作為反應氣來等離子體化而在所述基板上進行成膜的處理。
24、 一種成膜方法，其中，在載放基板的第1電極和第2電極之間施加電壓，從多個噴出口中噴 出反應氣體，所述多個噴出口被設置成包圍等離子體生成的區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供等離子體CVD裝置及成膜方法，沒有成膜的偏差。本發(fā)明的等離子體CVD裝置，具有第1電極，設置在反應槽內，并載放基板；第2電極，在所述第1電極的上方與所述第1電極相對，并在所述第2電極與所述第1電極之間生成等離子體；形成有多個噴出口的第1氣體導入噴嘴，設置為高度在所述反應槽內的所述第1電極的高度和所述第2電極的高度之間，并且設置成包圍著所述第1電極和所述第2電極之間的等離子體生成的區(qū)域。
文檔編號H05H1/46GK101325836SQ200710185799
公開日2008年12月17日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權日2007年3月12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業(yè)振興中心;卡西歐計算機株式會社