沉积设备和沉积方法

专利名称：沉积设备和沉积方法
技术领域：
本发明涉及沉积设备和沉积方法。
背景技术：
通常使用等离子体CVD(化学气相沉积)方法进行金刚石沉积。在这种金刚石沉积中，使用氢气和甲垸的气体混合物作为源气体，以沉积结晶尺寸为微米量级的多晶金刚石膜(下称MD膜)。
近年来，在使用氢气和甲烷的气体混合物的金刚石沉积中，通过将甲烷的比例设置为5%或更多来迅速降低结晶尺寸的趋势已被用于形成结晶尺寸为纳米量级的金刚石膜(下称ND膜)。这种结晶尺寸为纳米量级的ND膜比MD膜更为平整，因此具有光学应用前景。
另外，在半导体制造中的等离子体CVD设备中，为了改善沉积均匀性，改变电极形状，从而控制活性物质密度分布和等离子体中的气体和电子温度，举例来说，如未审日本专利公开No. 2007-53359所披露的。
然而，在等离子体CVD中，如果电极形成复杂的形状以实现沉积的均匀性，则电场强度增大的电极附近可能发生电场集中，从而出现一些问题，例如，干扰沉积所需的稳定的辉光放电，并且可能发生电晕放电或电弧放电。
同时，本发明人致力于促进通过在石墨烯(Gmphene)片结构的聚集体上沉积纳米金刚石膜而具有优异的电子发射特征的装置材料的发展。
在沉积这种ND膜时，如果在沉积设备内部的气氛中甲垸的比值增大，则阳极柱(positive column)(包括大量活性物质的区域，且一般放置基底以使基底暴露给阳极柱)趋于縮小。因此，即使使用相同功率进行沉积，局部沉积速率增大，但沉积的均匀性往往受到影响。
已知在沉积MD膜时，已知作为MD生长的直接原料的CH3基可在等离子体中扩散，因为它们在等离子体中的寿命相对较长，因此与其他活性
6物质的密度分布、电子温度分布、和气体温度分布相比，其分布较为均匀。然而，在电子或气体温度低的区域，作为ND膜生长的原料自由基
(material radical)的高化学势的活性物质(C、 C2、 CH、或CxH》的密度迅速下降。由此认为在ND膜中，与MD膜相比，电子发射特征相对于等离子体膨胀较为均匀且沉积均匀进行的区域往往较狭窄。
另外，在使用ND膜的电子发射装置中，沉积表面的电特性对于沉积过程中基底温度和活性物质密度的变化非常敏感，因此，电特性可能如上所述受活性物质密度分布变化的影响。因此，在ND电子发射装置的沉积中，相对于施加的电压，电子可以均匀发射的沉积区域比电极区域小，因此，面内均匀性变差。因此，产生难以获得能够从沉积在基底上的整个表面发射电子的电子发射膜的问题。
本发明考虑了上述现实情况，优势在于提供能够形成面内电特性均匀性良好的膜的沉积设备和沉积方法。

发明内容
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面的沉积设备包含用于放置处理对象的第一电极；
用于和所述第一电极产生等离子体的第二电极，第二电极和第一电极
相对；和
用于从所述处理对象吸收热量以产生从处理对象的中心区域到边界区域的热流的热流控制传热部件。
所述热流控制传热部件可安装在用于放置第一电极的放置台和第一电极之间，或所述热流控制传热部件是用于放置第一电极的放置台的一部分。
所述热流控制传热部件可间隔第一电极与处理对象的边界区域的至少一部分相对。
所述热流控制传热部件可以呈空心环状。
所述热流控制传热部件可包括钼。
所述热流控制传热部件可包含由具有第一热导率的材料形成的第一区域；和由具有第二热导率的材料形成的第二区域，第二热导率高于第一热导
率，
所述第一区域形成于热流控制传热部件的中心区域中，和所述第二区域形成于热流控制传热部件的边界区域中。
所述热流控制传热部件可以呈盘状。
所述沉积设备可进一步包含冷却系统，该冷却系统用于通过与用于放置第一电极的放置台接近或邻接而冷却放置台。
所述沉积设备可进一步包含用于将冷却系统传输到放置台的表面/自放置台的表面传输出的冷却系统传输机构，放置台的表面和用于放置第一电极的放置台的表面相对。
在所述处理对象上可形成纳米晶金刚石膜。
纳米晶金刚石膜下可形成具有石墨烯片的碳纳米壁(carbonnanowall)。可进一步形成由石墨制成的突起，从而在纳米晶金刚石膜上突起。所述沉积设备可进一步包含用于测量处理对象的温度的温度测量部件。
为了实现上述目的，根据本发明的第二方面的沉积设备包含
用于放置处理对象的第一电极；
用于放置第一电极的放置台；
用于和第一电极产生等离子体的第二电极，第二电极和第一电极相对;
禾口
热流控制传热部件，其用于在所述处理对象的第一区域(其中有助于通过等离子体进行沉积的活性物质的密度高)和放置台之间的热阻，与处理对象的第二区域(其中有助于沉积的活性物质的密度低于第一区域)和放置台之间的热阻间产生差异，以控制基底表面内的温度分布。
为了实现上述目的，根据本发明的第三方面的沉积设备包含
用于放置处理对象的第一电极；
用于放置第一电极的放置台；用于和第一电极产生等离子体的第二电极，第二电极和第一电极相对；
和
热流控制传热部件，其用于与从第一区域到放置台的热阻相比，降低从处理对象的第二区域到放置台的热阻，以在处理对象的第一区域和第二区域之间获得均匀的膜性质，所述第一区域中有助于通过等离子体进行沉积的活性物质的密度高，所述第二区域中有助于沉积的活性物质的密度低于所述第一区域。
为了实现上述目的，根据本发明的第四方面的沉积方法包括在第一电极上放置处理对象的步骤；和
沉积步骤，其中在第一电极和第二电极之间产生等离子体，以在处理对象的表面上沉积膜，同时使用热流控制传热部件从处理对象的中心区域到边界区域产生热流。
所述热流控制传热部件可安装在用于放置第一电极的放置台和第一电极，或所述热流控制传热部件是用于放置第一电极的放置台的一部分。
所述热流控制传热部件可间隔第一电极与处理对象的边界区域的至少一部分相对。
所述热流控制传热部件可以呈空心环状。
所述热流控制传热部件可包含
由具有第一热导率的材料形成的第一区域；和
由具有第二热导率的材料形成的第二区域，第二热导率高于第一热导
率，
所述第一区域形成于热流控制传热部件的中心区域中，和所述第二区域形成于热流控制传热部件的边界区域中。
所述热流控制传热部件可以呈盘状。所述热流控制传热部件可通过第一电极冷却处理对象，通过用于冷却用于放置第一电极的放置台的冷却系统而冷却，该冷却系统介于第一电极和放置台之间。
在沉积步骤中，处理对象上可形成纳米晶金刚石膜。纳米晶金刚石膜下可形成具有石墨烯片的碳纳米壁。可进一步形成由石墨制成的突起，以在纳米晶金刚石膜上突起。所述沉积方法可进一步包含测量处理对象的温度的温度测量步骤。所述热流控制传热部件可包括钼。
本发明提供了沉积设备和沉积方法，其能够通过热流控制传热部件形成具有良好的面内均匀性的膜，所述热流控制传热部件提供适合于基底内的沉积的温度梯度。


下面将通过附图详细说明本发明的这些目的和其他目的及优势，这些
附图只用于说明，而不用于限制本发明的范围，其中
图1显示了本发明实施方案的沉积设备的示例性构造的简图。
图2A显示了本发明实施方案中的沉积设备的热流控制传热部件的示
例性构造的平面图。
图2B显示了热流控制传热部件的示例性构造的截面图。图3A显示了本发明实施方案中的冷却系统的示例性构造的平面图。图3B显示了冷却系统的示例性构造的截面图。
图4显示了本发明的实施方案中冷却台的冷却部件与台子(stage)邻接的状态的示意图。
图5显示了通过本发明的实施方案的沉积方法和沉积设备进行沉积的
场发射型电极的截面简图。
图6显示了构造中靠近基底的热流的示意图，其中省略了本发明的实施方案的热流控制传热部件。
图7显示了说明本发明的实施方案中靠近基底的热流的示意图。
图8显示了在电子发射膜的沉积时温度的变化。
图9显示了本发明的实施例中阳极、基底、和热流控制传热部件、及测量点的设置。图IO是在本发明的实施例中通过光谱亮度计显示阳极柱和扫描方向的
照片，图中"SCANDIRECTION"表示扫描方向。
图11显示了在本发明的实施例中通过光谱亮度计的阳极柱和扫描方向的图形。
图12显示了等离子体的光谱。
图13显示了与基底中心轴的距离和辐射亮度(radiance)之间的关系。图14显示了从基底中心的距离和谱线发射系数之间的关系。图15显示了在本发明的实施例中，用扫描电子显微镜扫描碳纳米壁的表面的图像。
图16显示了在本发明的实施例中碳纳米壁的X射线衍射图案。
图17显示了在本发明的实施例中碳纳米壁的拉曼光谱。
图18显示了在本发明的实施例中，用扫描电子显微镜扫描纳米金刚石
膜(碳膜)的表面的图像。
图19显示了在本发明的实施例中，用扫描电子显微镜扫描纳米金刚石
膜(碳膜)的截面的图像。
图20显示了在本发明的实施例中纳米金刚石膜的X射线衍射图案。
图21显示了在本发明的实施例中纳米金刚石膜的拉曼光谱。
图22A显示了省略热流控制传热部件的情况，在ND膜的沉积完成后，
在测量点A和B的温度的表格。
图22B显示了当省略热流控制传热部件时，场发射型电极的电子发射
的照片，图中"MEASUREMENT POINT A"禾B "MEASUREMENT B"分
别表示测量点A和测量点B。
图23A显示了在测量点A的场发射型电极的截面的照片，其在省略热
流控制传热部件时沉积，图中"ND LAYER"表示ND层。
图23B显示了在测量点B的场发射型电极的截面的照片，其在省略热
流控制传热部件时沉积，图中"ND LAYER"表示ND层。
图24A显示了在本发明的实施例中，在完成ND膜的沉积后，在测量
点A和B的温度的表格。
图24B显示了在本发明的实施方案中，场发射型电极的电子发射的照
片，图中"MEASUREMENT POINT A"禾口 "MEASUREMENT B"分别表示测量点A和测量点B。
图25A显示了在本发明的实施方案中，在测量点A的场发射型电极的截面的照片，图中"ND LAYER"表示ND层。
图25B显示了在本发明的实施方案中，在测量点B的场发射型电极的截面的照片，图中"ND LAYER"表示ND层。
图26显示了本发明的变化。
图27显示了本发明的变化。
具体实施方案
下面通过

根据本发明实施方案的沉积设备和沉积方法。
图1到4中显示了根据本发明的实施方案的沉积设备100的示例性构造。如图1所示，沉积设备100包含腔室101、阳极102、阴极103、台子(放置台)104、排气系统106、光谱亮度计107和108、热流控制传热部件110、冷却系统120、控制部件130、及可变电源131。此外，冷却系统120包含冷却部件201、水冷装置202、氦供给源203、及流速控制器204。
此外，在根据本发明的实施方案的沉积设备100中，沉积了图5中显示的场发射型电极10的电子发射膜13。场发射型电极IO包含基底11和图5中所示的电子发射膜13。电子发射膜13包含碳纳米壁(CNW)31、纳米金刚石(ND)膜32和针状碳棒33。碳纳米壁31是其中聚集了大量石墨烯片的物质。另外，纳米金刚石膜32合并了多个晶体直径为纳米量级的纳米晶金刚石颗粒，所述纳米晶金刚石颗粒连续地沉积在CNW31上。针状碳棒33由石墨组成，针状碳33中的一些源于碳纳米壁31且呈针状。
腔室101将基底U和外部空气隔离。在腔室101内部设有钢制的台子104，在台子104上方，间隔热流控制传热部件110装有具有圆形平面形状的阳极102。此外，腔室101设有窗口 101a和101b，通过它们可观察腔室101的内部。在窗口 101a和101b中，装配了耐热玻璃片，从而维持腔室101内部的不透气性。窗口 101a的外部装有光谱亮度计107。此外，在窗口 101b的外部，设有光谱亮度计108，测量由基底11通过窗口 101b的光谱以分析并评价基底温度和辐射率。另外，源气体(比如CH4和H。通过供气管道105a引入腔室101内，并通过排气系统106经排气管线105b从腔
12室101排除，从而调节腔室101内部的气压。管道105a和105b均通过腔室101设置的孔。该孔和各个管道105a和105b的外圆周之间的间隙通过密封材料密封，从而确保腔室101内部的气密性。
控制部件130通过信号线路(未显示)连接至光谱亮度计108、可变电源131、和流速控制器204。启动后，控制部件130由光谱亮度计108测得的光谱计算基底11的温度，并调节阳极102和阴极103之间的电压或电流值，或供给冷却部件201并作为冷却剂的氦气的流速，使得基底11的温度等于设定值。可选地，控制部件130可操作后面描述的传输机构以调节冷却部件201的高度，从而调节从冷却部件201释放的氦气怎样施加到台子104，以通过台子104、阳极102、和热流控制传热部件IIO控制基底11的温度。如上所述，控制部件130组合控制阳极102和阴极103之间的电压或电流值、氦气流速、和传输机构的位置中的一种或多种，来控制基底ll的表面
温度o
阳极102间隔热流控制传热部件110安装于台子104上方。另外，基底11置于阳极102上。阳极102由具有高热导率和高熔点的金属形成，比如钼(热导率为138 W/nrK，熔点为262CTC)。因为钼是具有下述特征的高熔点金属无定形碳不太可能在用于沉积碳基材料的CVD设备中沉积在钼表面上，与铁族金属不同，在沉积过程中它不改变热流控制传热部件和其他元件之间的接触区域，因此适合作为阳极102的材料。
阴极103的安装使其和阳极102相对。阴极103具有管线103a，其中流动有由水、氯化钙等组成的冷却剂，以将阴极103冷却至不会在阴极上产生火花放电的温度(50(TC或更低)。此外，当电压施加于阳极102和阴极103之间，如图1中的虚线所示，在阳极102上方产生含有源气体的活性物质(自由基)的阳极柱。
如图中所示，热流控制传热部件110安装在阳极102和台子104之间。热流控制传热部件110是适合于阳极102的形状的平板，并具有环形平面形状，其内和外圆周形成同心圆。热流控制传热部件110的内圆周的直径长于基底11的侧边的长度，并短于基底11的对角线的长度。此外，热流控制传热部件110由具有优异热阻和相对较高热导率的电导材料(例如钼)形成。如后面将要详述的，由沉积设备100中的等离子体CVD处理产生并
13有助于ND膜的形成的活性物质的密度在阳极柱的中心区域较高，在周围区域较低。基底11放置为使得阳极柱的中心区域位于基底11的中心(重心)。此时，基底11放置为使得热流控制传热部件110间隔阳极102与基底11相对，且和基底11的周围区域的至少一部分重叠，更具体地说，例如，如
图2A所示，基底11的各个角区域和热流控制传热部件110相对，且和热流控制传热部件110重叠。沉积设备100设置为使得在阳极柱不仅覆盖基底11的中心区域还覆盖和热流控制传热部件110重叠的角区域lla时进行沉积。在离基底11的中心最远的角区域lla，有助于形成ND膜的活性物质的密度低于基底11的中心，形成的膜的性质不能和在相同的温度下在基底11的中心形成的膜的性质相同。然而，沉积设备100安装有热流控制传热部件110，以提供从置于阳极102上的基底11的周围区域(和热流控制传热部件110重叠的角区域lla)释放更多热量的构造，以使在有助于ND膜的形成的活性物质的密度低的区域与在有助于ND膜的形成的活性物质的密度高的区域的膜的性质一致。另外，沉积设备100在基底11上有助于ND膜的形成的活性物质的密度高和低的区域之间产生温度梯度。通过按这种方式增大基底的中心区域的温度并降低基底的周围区域的温度，从而提供和基底上的活性物质密度的梯度相应的基底温度的梯度，沉积可在基底表面内的膜性质均匀的情况下进行。此外，热流控制传热部件110可安装为和基底11的整个外缘相对。
台子104安装于腔室101内部，并在其上方间隔热流控制传热部件110安装阳极102。此外，台子104设有封闭空间104a(冷却剂，包括氦气，由管213提供并在下文中出现，通过适当方法排出)，其中设有冷却系统120。冷却系统120的冷却部件201包含平板部件201a和管状部件201b，并设置为可通过传输机构竖直移动。所述传输机构例如构造如下并提起或降低冷却部件201。具有两个孔的支持板205固定在台子104的内壁上。向其中一个孔中插入管状部件201b，并且冷却部件201与支持板205接触并受到支持，从而可竖直滑动。向支持板205的另一个孔提供轴承206。梯形铅螺丝207与发动机208相连，并可以通过由发动机208驱动而自由转动。梯形铅螺丝207适合固定到管状部件201b的梯形螺母209。在这种设置中，梯形铅螺丝207的转动将冷却部件201与梯形螺母209 —起提起和降低。通过
14使冷却部件201的平板部件201a接近于或与台子104的底面邻接，台子104 被冷却，热流控制传热部件110、阳极102、和基底11也被冷却。注意， 为了图示的方便，在图1中台子104的顶面平坦；然而，更合适地，它可 以为如图2所示朝向阳极102侧的凸形(由于腔室101内外的温差造成的热 应力，和间隔台子104的腔室101的内部与台子104a内的空间104a之间 的压差，而设置为朝向阳极102侧的凸形)，与之相对应，台子104的底面 也可设置为朝向阳极102侧的凸形。
冷却系统120设置于台子104的空间104a内，用于通过台子104、热 流控制传热部件110、和阳极102冷却基底11。如图1所示，冷却系统120 包含冷却部件201、水冷装置202、氦供给源203、流速控制器204、和管 线211a、 211b、 211c、和213。在移动冷却部件201时，管线211a、 211c 和213可移动。
冷却部件201包含平板部件201a和管状部件201b。冷却部件201由具 有高热导率的金属(比如铜)形成。如图4所示，冷却部件201可通过上述传 输机构竖直移动，除通过吹入冷却剂氦气进行冷却之外，通过使冷却部件 201和台子104邻接或接近于台子104，两者之间的热传导可得到改善。基 于此，和冷却部件201邻接或和其接近的台子104通过位于冷却部件201 上方的热流控制传热部件110冷却阳极102，且阳极102进一步冷却基底 11。
此外，冷却部件201的平板部件201a和管状部件201b分别设有管线 211b，和211a和211c，管线211a、 211b、和211c彼此相连。冷却剂(比如 冷却水或冷却氯化钙溶液)循环流入管线211a到管线211b，并从211c排出， 从而冷却整个冷却部件201。如图3A和3B所示，平板部件201a设有管线 211b。管线211b和台子104的顶面的形状相应，基本上呈圆形(弧形)，以 便将台子104冷却至均匀的温度，多个管线211b同心设置于氦气管线213 周围。此外，管线211a和211c设置为通过管状部件201b，分别连接到水 冷装置202。从管线211c排出的冷却剂通过水冷装置202再次冷却，然后 再次循环进入管线211a。
此外，管线213设置于冷却部件201的平板部件201a和管状部件201b 的中心，氦气从氦供给源203排出，由流速控制器204控制，并通过管线213。流速控制器204具有用于调节从氦供给源203排出的氦气的流速的泵， 并可将室温下的氦气的流速控制在例如0到1(1/分钟)的范围内。氦气(热导 率为150xlO、W/nvK))比例如氮气(热导率为260xlO"(W/nvK))的热导率更 优异，因此可以快速冷却台子104。注意，冷却气体可不必在室温下，可低 于在碳纳米壁31的沉积时对基底11的加热温度。另外，冷却气体可在冷 却部件201的平板部件201a和台子104邻接前即刻排出，或在冷却部件201 的平板部件201a和台子104邻接时排出，或在冷却部件201的平板部件 201a和台子104邻接后即刻排出。此外，氦气可以和氮气混合。
光谱亮度计107用来根据等离子体辐射的发射光谱评价活性物质的相 对密度分布。光谱亮度计107设置的角度尽可能不受来自基底11的辐射的 影响，即，设置为和基底11的顶面的平面方向平行的角度。此外，待评价 的CH的相对密度沿着垂直于基底11的顶面的方向具有梯度被认为是合理 的，因此测量来自于尽可能靠近基底ll的顶面的等离子体的光，更优选为 来自于基底11的顶面上方lmm处的等离子体的光。
光谱亮度计108用于测量基底11的热辐射，并通过设置于腔室的窗口 101b，以与基底11的顶面的平面方向预定的角度(例如，15°)，通过聚焦基 底的顶面而测量基底11的温度。在本实施方案中，基底温度和辐射率同时 评价，通过将温度和辐射率具有自由度的Planck辐射等式，和线性组合了 由光谱亮度计108在Planck辐射量为测量误差值或更小的值的温度下测得 的光谱的表达式，相对于在沉积过程中来自基底的辐射光基于非线性最小 二乘法来进行评价。根据该温度测量方法，可按顺序测量沉积过程中的基 底温度，从而可反馈有关基底温度的信息以控制基底上的沉积。特别地， 评价基底的温度和辐射率包括下列四个步骤(l)通过光谱亮度计108测量 等离子体辐射的光谱，以预先测量作为基底温度的干扰信号(noise)的等离 子体辐射的步骤；(2)选择拟合公式所需的波长范围的步骤；(3)确定等离子 体辐射光谱的步骤；和(4)根据非线性最小二乘法，基于Planck辐射定律和 线性组合了等离子体辐射光谱和测量光谱的表达式，套用理论公式的步骤。
下面描述沉积过程。
首先，剪裁例如镍片作为基底11，然后用乙醇或丙酮充分除去油污并 用超声波清洗。将基底11置于具有图1的示例性构造的沉积设备100的阳极102上。
放置基底11后，使用排气系统106使腔室101降压，然后由供气管道105a 引入氢气和组成中含碳的化合物气体(含碳化合物)，比如甲烷。
源气体组成中含碳的化合物气体优选在总量的3到30体积％的范围 内。例如，甲垸流速设为50 sccm，氢气流速为500 sccm，总压为0.05到 1.5 atm，优选为0.07到0.1 atm。此外，在阳极102和阴极103之间施加直 流电源以产生等离子体，并控制等离子体的状态和基底11的温度。
在碳纳米壁31沉积时，在基底上沉积碳纳米壁31的位置的温度设为 900到110(TC的条件下进行预定时间段的沉积。温度根据上述过程由通过 光谱亮度计108测得的光谱评价得到。此时，冷却系统120的冷却部件201 和阳极102充分分离以避免对阳极102的温度产生影响。
底层的碳纳米壁31充分沉积后，阳极102通过下述方法冷却升起冷 却系统120的冷却部件201(其温度远低于等离子体加热的阳极102的温度) 例如100 mm，以使之接近于台子104或与台子104邻接而不改变气氛。此 时，由于其上放置了基底11的阳极102间隔热流控制传热部件110安装在 台子104上，基底11和阳极102的热量通过热流控制传热部件110传输到 台子104。
这冷却了阳极102上的基底11，因此，基底11的表面迅速冷却至适合 多个金刚石纳米颗粒沉积的温度，该温度比在碳纳米壁沉积时的温度低10 。C或更多。注意，优选地，为了稳定地维持等离子体，在阳极和阴极之间 施加的电压和电流值在冷却系统的冷却部件和台子104接近或和台子104 邻接时不作过多改变。
在碳纳米壁31的生长由于被基底11的迅速冷却抑制后，粒径为约5 到10nm的多个金刚石纳米颗粒32a开始在碳纳米壁31上生长，然后金刚 石纳米颗粒32a的生长代替碳纳米壁31的生长居于主导。随后，形成具有 包括金刚石纳米颗粒32a的聚集体的层状结构的纳米晶金刚石膜32，且在 未形成金刚石纳米颗粒32a的聚集体的区域，即，如图5所示在金刚石纳 米颗粒32a的聚集体之间的间隙中，生长并形成由碳纳米壁31表面转化而 成的针状碳棒33，其端部从纳米晶金刚石膜32的表面突起。针状碳棒33 的起点主要在碳纳米壁31的表面上，但针状碳棒33也可始于其他点。然而，如后文所述，由碳纳米壁31生长的针状碳棒33具有较大的机械强度， 因为其内部充满石墨层核心，且具有可能集中电场的棒状结构，因此电子
可由从碳纳米壁31生长的针状碳棒33的端部稳定地发射。
此时，和不安装热流控制传热部件110的构造相比，具有用于冷却基 底11的周围区域的热流控制传热部件110的构造可通过改变从基底11内 的中心区域到与冷却部件201或放置台连接的腔室的区域的热阻而控制基 底上的温度分布。阳极102与基底11的中心区域相对的相对表面区域的背 表面(即，和有助于ND膜的形成的活性物质的密度高的区域相对)不设有热 流控制传热部件110，且在所述背表面区域和放置台104之间仅存在气体。 气体的热导率差，因此基底11的中心区域的热量主要转移到和基底11的 中心区域距离最远的角区域lla，然后通过热流控制传热部件110转移到放 置台。另一方面，在和角区域lla相对的阳极102的相对的区域的背表面 区域(这是和基底11的中心区域距离最远的区域)，即，有助于ND膜的形 成的活性物质的密度低于基底11的中心区域的密度的区域，存在固体，艮P， 热导率比气体更高的热流控制传热部件110。因此，在基底ll的任意角区 域lla和放置台104之间的热阻小于基底11的中心区域和放置台104之间 的热阻。
注意，用于沉积的温度测量过程在基底温度测量的同时也评价辐射率。 辐射率还受玻璃的透射率等的影响，因此取相对值。然而，在本实施方案 中，底层膜为碳纳米壁，充分生长的碳纳米壁的辐射率为1，因此通过在辐 射率由于碳纳米壁生长而达到平顶(plateau)日寸将相对辐射率的值设为1，可 在金刚石纳米颗粒在碳纳米壁上形成的过程中评价精确的辐射率。
在沉积的最终阶段，停止在阳极102和阴极103之间施加电压；然后 停止源气体的供应；氮气作为吹扫气体供入腔室101以恢复到正常压力； 然后在温度恢复到正常温度时取出基底31。
在本发明中，热流控制传热部件110设置为具有不和基底的中心区域 (即，和有助于ND膜的形成的活性物质的密度高的区域接触的区域)重叠的 空心结构，且设置为具有和周围区域(和有助于ND膜的形成的活性物质的 密度低的区域接触的区域)重叠的环状结构，从而基底表面内的温度梯度可 得以控制。例如，如图6所示，在不设有冷却环的构造中，在由等离子体
18提供的能量最大的基底ll(电极)的中心周围，热量最容易被转移，因此使 基底表面获得完全相对均匀的温度。此时，从阳极102到台子104的热流
主要从阳极102的中心流向台子104的中心周围(图6中向下)，且沿着平行 于基底表面的方向(图6中的水平方向)产生的热流较小。另一方面，在包含 热流控制传热部件110的本实施方案的构造中，更多的热量可能从电极102 的周围区域转移到台子104，而不是如图7所示的从电极102的中心区域转 移。基于此，和不使用热流控制传热部件110的情形相比，从基底ll和电 极102的中心到周围区域的温度梯度变大。如上所述，通过改变热流控制 传热部件110的形状或尺寸，可根据活性物质的密度，调整在基底中心区 域(在阳极柱内有助于纳米金刚石膜的形成的活性物质的密度高)的基底温 度，和调整在基底的周围区域(活性物质的密度比在中心区域低)的基底温 度，因此可沉积得到在基底的中心和周围区域具有均匀的膜性质的膜。
此外， 一般用于在通过CVD方法的沉积中改善膜的均匀性的方法包 括在膜生长过程中旋转基底，改变电极的形状，并使基底温度均匀等。 在旋转基底的方法中，存在难以在相对于旋转轴的径向使沉积不均匀变得 均匀的问题。此外，还存在另一个问题，由于基底旋转，如果沉积区域扩 大，设备尺寸也增大。其次，在改变电极形状的方法中，存在因为电极形 状不再简单，电场可能在电场强度增大的电极附近集中，从而可能发生干 扰沉积的电晕放电或电弧放电的问题。另外，在使基底温度均匀的方法中， 就典型的MD膜而言按此方法可以预期沉积区域较大；然而，就沉积受到 等离子体中的活性物质密度分布的影响较大的情形而言，比如ND沉积， 使基底温度均匀减小了均匀沉积区域。
另一方面，在本发明的沉积设备中，通过提供热流控制传热部件，从 基底的周围区域到与冷却部件或放置台连接的腔室的热阻比从基底的中心 区域到与冷却部件或放置台连接的腔室的热阻得以降低，以在基底内产生 从中心到周围区域的热流，从而可根据活性物质密度分布容易地产生基底 温度梯度。因此，可使膜性质在基底的中心区域(有助于ND沉积的活性物 质的密度高)和基底的周围区域(有助于沉积的活性物质的密度比在基底的 中心区域低)之间变得均匀，因此，可在基底的表面内形成具有良好均匀性 的膜。如上所述，根据本发明的构造，设备并不复杂，因为不旋转基底，
19且因为电极形状未改变，等离子体容易产生。
如本发明所述，根据本实施方案的沉积设备和沉积方法，可形成具有 良好面内均匀性的膜。
(实施例)
下面提供通过上述沉积设备沉积用作电子发射膜的两种膜(即CNW和 ND膜)的实施例。
在本实施例中，使用由钼制成的直径为140mm且厚度为8mm的阳极 和阴极，电极之间的距离设为60 mm。对于热流控制传热部件，使用由钼 制成的环。热流控制传热部件的外径、内径和厚度分别为102 mm、 67mm、 和2 mm。钼的热导率是138 W/(nvK)。对于基底，使用边长为30 mm且厚 度为0.7 mm的四方形硅片(电阻率为0.1 Wcm或更小)。注意，从阳极102 的中心(基底的中心)到基底的角区域lla的端部的距离是42mm。在本实施 例中，设置各个基底，使得基底的边缘间隔阳极与热流控制传热部件相对。 对于源气体，将500 sccm的H2、 55 sccm的CH4、禾卩50 sccm的Ar引入腔 室。此外，腔室内的压力设置为60Torr，电流设置为DC 12 A。此外，作 为冷却系统中的冷却剂，使用温度为19C的水，流速为20L/分钟。更进一 步，作为吹入的冷却气体，引入50 sccm的氦气。另外，从基底的中心到 光谱亮度计108的距离设为60 cm。
首先，作为预处理，如上所述对基底进行除油污和超声波清洗。然后 将基底置于具有上述实施方案的构造的沉积设备中的阳极上，从真空状态 以500 seem的流速引入氢气以产生等离子体。此时，冷却系统的冷却部件 保持在与台子的背表面的距离为30mm或更远的位置。然后，随着压力的 增大，电流增大，且当基底温度达到80(TC，另外以50sccm的流速引入 CH4(CH4浓度为11%)。输入功率连续增大，且当总压力和电流分别达到60 Torr和12A时，固定条件。固定该条件的时间定义为沉积的开始时间。
图8显示了由光谱亮度计108测得的光谱计算得到的基底表面的温度。 如图8所示，通过保持上述沉淀条件2小时来沉积CNW。然后，使冷却板 (冷却部件201的平板部件201a)和电极台子彼此靠近，使它们之间的间隔 为lmm，通过连续在该间隔内引入He气体，基底附近的环境转换为纳米金刚石生长区域，沉积了ND膜。反馈控制He气体的流速，使得和电极的 中心对应的区域的基底温度调至98(TC。通过保持该状态2小时，ND层沉 积在CNW上。
此外，基底温度根据如上所述使用光谱温度计(spectral luminance meter)108的基底温度分析在如图9所示的测量点A和B进行测量。此外， 在ND膜沉积时的基底温度根据在测量点A的温度而反馈。如图9所示， 测量点A位于阳极102的中心(基底的中心)，且B设置为在x和y方向与 基底的角区域lla的端部距离在6mm内侧的点。
此外，有助于ND膜的形成的CH基的情况按照下列方式由等离子体 的发射光谱评价。
首先，关于等离子体测量，使用与电极的中心距离为60cm的光谱亮度 计107，并从基底的中心沿着x方向扫描以进行测量。即，如图10所示， 随着阳极柱产生，通过设置于腔室的窗口的石英玻璃，从平行于电极表面 的方向测量基底上方约lmm处的等离子体辐射的光。此外，如图11所示， 在位于从电极的中心轴沿着X轴方向上并在基底的顶面上lmm的位置Xi 处的空间中，在聚焦电极的中心的条件下，通过光谱亮度计107测量来自 等离子体的发射光谱。沿着x轴以6mm的间隔平行移动光谱亮度计107的 同时进行测量，并评价在各个位置的线光谱的辐射亮度数据组L(Xl)。
然后，从测得的光谱中减去连续光谱的影响，然后对获得的光谱积分 (对于CH基，对在图12所示的光谱的阴影面积积分)以获得线光谱的辐射 亮度。然后，通过绘制如图13所示的辐射亮度数据组L(Xi)，并拟合下列表 达式1，获得常数A到E，以获得函数Lf(x)的公式。注意，可获得满足Lf(R) =0的正最小值R，且对于满足x〉R的区域Lf(x)假定为零。
Lf(x) = A + Bx + Cx2 + Dx3 + Ex4 表达式1
注意，对于x〈R，建立表达式l。另一方面，对于x〉R， Lf(x) = 0。
此外，表达式l中的A到E为如下值-
A: 0.19063
B: 0細28
C: -0.00011
D: 2.4929xl(T6E: -2.4465xl0-8
然后，基于等离子体同心延伸的假设，使用上述Lf(x)，基于Abel变 换，由下列表达式2，计算距中心r的距离的等离子体的发射系数s(r)。计 算结果如图14所示。
￡(r) = 4l￥^xdx
71; ^—r" 表达式2
此外，如下列表达式3所示，发射物质的绝对数量密度和光谱线发射 系数s(r)成正比。在下面的表达式3中，N2表示高能级(upper-levd)分子的 数密度，s表示光谱线发射系数，hv表示光子能量，A^表示自然辐射系数。
N2(r) = 47r/(hv A2n) x s(r) 表达式(3)
对于一些明亮的线光谱，自然辐射系数和光子能量不变，因此，通过 获得在0 mm(基底的中心)和42 mm(基底的边缘)的基底位置的分子的数量 密度，发射系数的比值由下列表达式4获得。由此，在基底的边缘(上方) 的CH基密度是在基底的中心的72%。
N2(42)/N2(0) = ￡(42)/<0) = 0.72表达式4
下面评价在本实施例的条件下沉积的膜。首先，电子发射膜13具有
如图5简述的，碳纳米壁(CNW)31，其中多个具有石墨结构的弯曲的花瓣 状(风扇状)碳薄片沿随机方向彼此连接，带有突起；纳米晶金刚石膜(碳 膜)32，其为含有多个纳米晶金刚石颗粒并连续沉积在CNW31上的层；和 从纳米晶金刚石膜32的表面突起的针状碳棒33。图15显示了在纳米晶金 刚石膜32的沉积以前，通过扫描电子显微镜扫描的CNW31的表面(和图5 所示的CNW31和纳米晶金刚石膜之间的界面相对应的表面)的图像。此外， 图16和17分别显示了 CNW的X射线衍射图案和基于激光束(波长- 532 nm) 的拉曼光谱。如图15所示，CNW由多个沿着随机方向彼此连接的弯曲的 花瓣状(风扇状)碳薄片(带有突起)组成。CNW的厚度为1 nm到500 nm。此 外，由图16所示的X射线衍射图案，可看到石墨平面。进一步，图17显 示了拉曼光谱，发现CNW具有sp2键。更进一步，关于CNW的碳薄片， 除了在约1580 cm"发现的G带峰(由于碳原子基于石墨的碳碳键在六方晶 格中的振动引起，半宽度小于50cm")，和在约1350 cm—i发现的D带峰(在 具有晶格缺陷的石墨中观察到)外，几乎看不到峰，因此，可知该碳薄片由具有sp2键的致密的高纯度石墨形成。由此可知，各个CNW的碳薄片含有 几层至几十层的晶格间距为0.34 nm的石墨烯片。该石墨烯片具有sp2键， 并显示电导性。因此，CNW显示电导性。
此外，如图5简述，针状碳棒33由CNW31生长。此外，在针状碳棒 33周围，排列了纳米晶金刚石膜32的金刚石纳米颗粒32a。因为针状碳棒 33由所述的CNW 31生长，针状碳棒33和CNW 31连续，因此，电子可 有效地从导电的CNW31供给针状碳棒33，并很好地由针状碳棒33发射。
然后，图18显示了通过扫描电子显微镜由上方扫描的纳米晶金刚石膜 (碳膜)的表面的图像。图19显示了通过扫描电子显微镜扫描的纳米晶金刚 石膜(碳膜)的截面的图像。此外，图20和21分别显示了 CNW上形成的纳 米晶金刚石膜的X射线衍射图案和基于激光束(波长=532 nm)的拉曼光谱。 注意，在纳米晶金刚石膜中，除纯石墨和金刚石颗粒之外，看到了兼具sp2 和sp3键的中间相，而纳米晶金刚石膜具有它们的复合物，因此准确地说， 纳米晶金刚石膜应称作碳膜；然而，在本实施方案中，为了方便描述，将 其称作纳米晶金刚石膜。
纳米晶金刚石膜具有层状结构，其含有多个粒径为5到10 nm的sp3 键键合的金刚石纳米颗粒，如图18所示，几十到几百的金刚石纳米颗粒聚 集在其表面上形成类似竹叶的纹理。此外，在这种纳米晶金刚石膜中，如 图18和19所示，多个竹叶聚集在表面上形成多个具有大致为圆形表面的 密堆积的聚集体，它们覆盖CNW。优选地，纳米晶金刚石膜中聚集体的直 径约为l到5pm，且聚集体长大至覆盖CNW的程度。纳米晶金刚石膜的 表面比底层的CNW的不均匀度更小，相对平整。此外，在纳米晶金刚石 膜中的各个聚集体之间的界面(晶界)，如图所示形成间隙。在纳米晶金刚石 膜生长的过程中，纳米晶金刚石膜32作为对试图在膜32下生长的CNW施 加应力的空间阻碍，因此，部分CNW以针状生长形成通过间隙突起的针 状碳棒。因此，纳米晶金刚石膜，和纳米晶金刚石膜中的聚集体之间的间 隙具有使CNW生长变形以形成大量的针状碳棒的效果。
关于纳米晶金刚石膜的X射线衍射图案，如图20所示，纳米晶金刚石 膜具有明显的结晶金刚石的峰。这种尖锐的峰在非晶相(比如金刚石状碳) 中观察不到，因此，可以认为制得了结晶金刚石。此外，在上述X射线衍
23射图案中，除金刚石峰外还稍微观察到了石墨峰。由此可知，在纳米晶金 刚石膜的主要表面上，不仅存在金刚石，还存在针状碳棒和后面描述的具 有结晶度的石墨，比如包括sp2键的相为主导，而纳米晶金刚石膜的表面 不是完全的绝缘体，而显示电导率至针状碳棒可以导电的程度，因此电子 发射特征优异。
图21显示了基于激光束(波长=532 nm)的拉曼光谱的结果。实线表示 的光谱是将在750到2000 cm"范围内的部分从纳米晶金刚石膜中的多个 金刚石纳米颗粒的聚集体和sp2键占主导的相的拉曼光谱中提取出来，并 从提取出来的光谱中除去以连接提取出来的光谱的边缘之间的线作为基线 的数值。
然后，使用并套用以1140、 1330、 1333、 1520、禾P 1580 cm"作为位置 初始值的pseudo-Voigt型函数，使得基于各个峰位置、高度、和线宽度均 具有自由度的非线性最小二乘法，将重叠各个峰的峰形拟合至实际测得的 光谱。从而，如图21所示，获得几乎和实际测得的光谱一致的峰形。
在图中，观察到约1140cm—1的信号，其在CNW信号中未观察到。这 是在通过CVD等合成的金刚石中观察到的峰，被认为是源于结构接近于 sp3(在C-C键角和键长方面)，并具有纳米量级的尺寸的晶体(或簇)的相的 峰。此外，图21表明在1333 cm"存在峰，其被具有较大线宽度的石墨D 带峰(1355 cm")掩藏。这被认为是源于金刚石的峰，所述金刚石在基于可见 光的Raman分光测量中和石墨相比仅具有1/20或更小的灵敏度。由此，认 为在图21中的拉曼光谱源于主要由金刚石成分占主导的结晶金刚石纳米颗 粒组成的ND层。
下面，图22A显示了作为比较实施例，当CNW和ND膜在上述条件 下在不使用热流控制传热部件的情况下沉积时，在ND膜的沉积完成后， 显示在测量点A和B的温度的表格。此外，图22B提供了在上述省略热流 控制传热部件的比较实施例的条件下，在沉积了 ND膜的场发射型电极和 荧光板之间施加电压以发射电子，从荧光板观察到的由电子辐射引起的光 发射的图像。此外，图23A和23B分别提供了在图22B的测量点A和B 的截面的SEM(扫描电子显微镜)照片。注意，在图22B中，施加在电子发 射膜和荧光板之间的电压是脉冲电压，施加电压的条件为电极间距设为4.4 mm，峰值电压到5kV，重复频率到500 Hz，且负荷比到0.5%。
如图22A所示，当不使用热流控制传热部件进行沉积时，沉积完成后 测量点A和B的温度分别为98(TC和963。C。也就是说，基底中心和基底 的角区域的端部之间的温差为17°C。此外，基底上测量点A和B之间的温 度梯度为7t:/cm。如图22B所示，在中心区域不发射电子，因此电子发射 不均匀。此外，如图23A和23B所示，可知表面均匀性在测量点A比在测 量点B更低。进一步，通过使用探针型表面粗糙度测量计的测量，在测量 点A的表面粗糙度为43 nmRa。更进一步，在膜表面的测量点上蒸镀直径 为5mm的圆形的金(Au)作为电极，然后基于两端法进行电阻率测量，在测 量点A的电阻率为7kQm。注意，电阻率由ND膜的厚度和电极的面积计 算得到，假设基底和CNW的电阻相对于ND膜的电阻可忽略。此外，根 据相似的测量，在测量点B的表面粗糙度和电阻率分别为91 nmRa和4 kQm。如上所述，表面粗糙度的差约为50nmRa,电阻率的差约为3kQm。 同样明显地，从荧光观察到的电子发射在电极的中心区域几乎观察不到， 而电子在电极的周围区域较好地发射。如上所述，可知，在不使用热流控 制传热部件的构造中，在测量点A和B之间的电特性存在较大差别。
另一方面，图24A显示了当CNW和ND膜在上述条件下使用根据本 发明的实施方案的热流控制传热部件沉积时，ND膜的沉积完成后在测量点 A和B的温度。此外，图24B显示了在上述条件下沉积了CNW和ND膜 的场发射型电极的电子发射。图25A和25B分别为图24B中的测量点A 和B的截面的SEM照片。图24B中的测量点A的位置相当于图22B中的 测量点A的位置，且是和图2中的基底11的中心(S卩，在沉积期间阳极柱 的中心区域)重叠，而不和热流控制传热部件110重叠的位置。图24B中的 测量点B的位置相当于图22B中的测量点B的位置，且是相当于图2中的 基底11的角区域lla的位置，并和沉积期间阳极柱的边缘区域和热流控制 传热部件110重叠。由图25A和25B清晰可见，当使用本实施方案的热流 控制传热部件时，沉积完成后测量点A和B的温度分别为98(TC和952°C 。 也就是说，在基底的中心和边缘之间的温差为28°C，在测量点A和B之间 的温度梯度为12°C/cm。如上所述，在省略热流控制传热部件的构造中，在 A和B点之间的温差为17°C;然而，通过提供热流控制传热部件，可产生另外的l(TC的温差。
此外，如图24B所示，可见，在设有热流控制传热部件的构造中，即 使在中心区域电子也几乎均匀发射，且即使就整个电极而言，电子也几乎
均匀发射。此外，如图25A和25B所示，可见，在测量点A的表面不均匀
性和在测量点B相比更小；然而，它们之间的差别和在省略热流控制传热
部件的构造中相比较小。更进一步，按照与在省略热流控制传热部件的构
造中相同的方法测量表面粗糙度和电阻率，在测量点A的表面粗糙度为81 nmRa，电阻率为4 kQm。此外，在测量点B的表面粗糙度和电阻率分别为 111nmRa和4kQm。可见，通过如本实施方案提供热流控制传热部件，电 子可在测量点A和B几乎均匀地发射，且可使它们的电阻率几乎相同。如 上所述，通过在本实施方案的构造中使用热流控制传热部件，可在基底表 面内沉积得到具有相对均匀的电特性的膜。
此外，考虑到如图14所示的CH分布状态，可以看出，在本实施例条 件下的活性物质(CH)的分布中，在距离基底中心5mm的范围内活性物质密 度没有显著的差异，而该密度在超过5mm的范围内降低。可以认为，在本 实施例中，在相当于基底的角区域的端部的43mm处的活性物质的密度约 为中心区域的73%，因此通过在基底内提供温度梯度，可进行更均匀的沉 积。
本发明不限于上述实施例，而可作各种改变。
上述说明以热流控制传热部件安装在阳极和放置台之间为例给出；但 不限于此，热流控制传热部件可安装在基底和阳极之间。
在上述实施方案中，以热流控制传热部件110呈空心环状为例，但热 流控制传热部件110不限于此。例如，如图26所示，热流控制传热部件210 可呈盘状，其中有助于沉积的活性物质的密度高的中心区域210b由具有低 热导率的材料(比如八1203)形成，而有助于沉积的活性物质的密度低的周围 区域210a由热导率高于中心区域210b的材料(比如Cu)形成。A1203的热导 率为20W/(m'K)，而Cu的热导率为350 W/(nrK)，从而更多的热量从Cu 形成的周围区域转移到放置台。和上述实施方案相似，这可以产生从基底 的中心到周围区域的方向的热流，在基底内产生温度梯度。注意，除了这 两种材料，可以组合三种或更多种材料，以由基底的中心到周围区域产生热流，在基底内引起温度梯度。在这种情况下，周围区域210a和中心区域 210b可彼此分离。
同时，如图27所示，台子104可具有中心部分凹陷的凹部104x;突 起以围绕凹部104x的热流控制传热部件104y。热流控制传热部件104y为 环状，并与角区域lla重叠。相当于基底11的中心区域(有助于ND膜的形 成的活性物质的密度高)的阳极102的背侧和凹部104x相对，并和凹部104x 存在间隔，从而在基底11的中心区域和凹部104x之间的热阻较高。另一 方面，相当于基底的角区域lla(有助于ND膜的形成的活性物质的密度低) 的阳极102的背侧和台子104的热流控制传热部件104y接触，从而在基底 11的角区域lla和热流控制传热部件104y之间的热阻较低。如上所述，即 使使台子104的一部分作为热流控制传热部件104y，也可获得相似的效果。
另外，基底ll除镍之外可包括稀土、铜、银、金、铂、和铝中的至少 任意一种。
进一步，源气体(即，氢气和含碳化合物)的混合比可适当地有选择地改变。
更进一步，在上述实施方案中，形成了电子发射型电极；然而，本发 明也可用于另一个电子元件由连续的等离子体CVD形成的情形，且对连续 形成具有不同的膜性质的复合膜的情形，或另一种情形，有效。
此外，如果可充分确保冷却气体的冷却能力，优选地，阳极102通过 使冷却部件201的平板部件201a的一部分和台子104邻接使得平板部件 201a的其余部分和其接近但分开，或使整个平板部件201a和其接近至整个 平板部件201a不和其邻接的程度而冷却，而不是完全使冷却部件201的整 个平板部件201a和台子104邻接。
另外，在上述实施方案中，热流控制传热部件呈圆环形，因为和阳极 柱接触的基底表面为圆形；然而，如果阳极柱是圆形以外的形状，则热流 控制传热部件可适合阳极柱的形状。在这种情况下，热流控制传热部件可 以呈空心环状，其内外部分可分别由热导率较低和较高的材料形成。
在不脱离本发明的广义的实质和范围的前提下，可以有多种实施方案 和变化。上述实施方案用于说明本发明，而不是限制本发明的范围。本发 明的范围通过所附的权利要求限定而不由实施方案限定。在与本发明的权
27利要求等同的含义范围内和在权利要求范围内所作的多种修改应认为是在 本发明的范围内。
本申请基于2008年12月17日提出的日本专利申请No. 2007-325303，
并包括说明书、权利要求、附图和摘要。在此以引用的方式将上述日本专 利申请的公开内容整体并入。
权利要求
1. 沉积设备，其包含用于放置处理对象的第一电极；用于和所述第一电极产生等离子体的第二电极，第二电极和第一电极相对；和热流控制传热部件，用于从所述处理对象吸收热量以产生从处理对象的中心区域到边界区域的热流。
2. 权利要求1的沉积设备，其中所述热流控制传热部件安装在用于放置第一电极的放置台和第一电极之间，或所述热流控制传热部件是用于放置第一电极的放置台的一部分。
3. 权利要求1的沉积设备，其中所述热流控制传热部件呈空心环状。
4. 权利要求1的沉积设备，其中所述热流控制传热部件间隔第一电极与处理对象的边界区域的至少一部分相对。
5. 权利要求i的沉积设备，其中所述热流控制传热部件包括钼。
6. 权利要求l的沉积设备，其中所述热流控制传热部件包含-.由具有第一热导率的材料形成的第一区域；和由具有第二热导率的材料形成的第二区域，第二热导率高于第一热导率，所述第一区域形成于热流控制传热部件的中心区域中，且所述第二区域形成于热流控制传热部件的边界区域中。
7. 权利要求6的沉积设备，其中所述热流控制传热部件呈盘状。
8. 权利要求1的沉积设备，其进一步包含冷却系统，该冷却系统用于通过与用于放置第一电极的放置台接近或邻接而冷却放置台。
9. 权利要求8的沉积设备，其进一步包含用于将冷却系统传输到放置台的表面/自放置台的表面传输出去的冷却系统传输机构，所述放置台的表面和用于放置第一电极的放置台的表面相对。
10. 权利要求1的沉积设备，其中在所述处理对象上形成纳米晶金刚石膜。
11. 权利要求10的沉积设备，其中在所述纳米晶金刚石膜下形成具有石墨烯片的碳纳米壁。
12. 权利要求11的沉积设备，其中进一步形成由石墨形成的突起，以在纳米晶金刚石膜上突起。
13. 权利要求1的沉积设备，其进一步包含用于测量处理对象的温度的温度测量部件。
14. 沉积设备，其包含用于放置处理对象的第一电极；用于放置第一电极的放置台；用于和第一电极产生等离子体的第二电极，第二电极和第一电极相对；禾口热流控制传热部件，用于在所述处理对象的第一区域和放置台之间的热阻，和处理对象的第二区域和放置台之间的热阻间产生差异，以控制基底表面内的温度分布，在所述第一区域中有助于通过等离子体进行沉积的活性物质的密度高，在所述第二区域中有助于沉积的活性物质的密度低于第一区域。
15. 沉积设备，其包含用于放置处理对象的第一电极-，用于放置第一电极的放置台；用于和第一电极产生等离子体的第二电极，第二电极和第一电极相对；禾卩热流控制传热部件，其用于与从第一区域到放置台的热阻相比，降低从处理对象的第二区域到放置台的热阻，以在处理对象的第一区域和第二区域之间获得均匀的膜性质，所述第一区域中有助于通过等离子体进行沉积的活性物质的密度高，所述第二区域中有助于沉积的活性物质的密度低于所述第一区域。
16.沉积方法，其包括在第一电极上放置处理对象的步骤；和沉积步骤，其中在第一电极和第二电极之间产生等离子体，以在处理对象的表面上沉积膜，同时使用热流控制传热部件从处理对象的中心区域到边界区域产生热流。
17.权利要求16的沉积方法，其中所述热流控制传热部件安装在用于放置第一电极的放置台和第一电极之间，或所述热流控制传热部件是用于放置第一电极的放置台的一部分。
18.权利要求16的沉积方法，其中所述热流控制传热部件间隔第一电极与处理对象的边界区域的至少一部分相对。
19.权利要求16的沉积方法，其中所述热流控制传热部件呈空心环状。
20.权利要求16的沉积方法，其中所述热流控制传热部件包含由具有第一热导率的材料形成的第一区域；禾口由具有第二热导率的材料形成的第二区域，第二热导率高于第一热导率，所述第一区域形成于热流控制传热部件的中心区域中，且所述第二区域形成于热流控制传热部件的边界区域中。
21. 权利要求20的沉积方法，其中所述热流控制传热部件呈盘状。
22. 权利要求16的沉积方法，其中所述热流控制传热部件通过第一电 极冷却处理对象，所述第一电极通过用于冷却用于放置第一电极的放置台 的冷却系统而冷却，所述冷却系统介于第一电极和放置台之间。
23. 权利要求16的沉积方法，其中在所述沉积步骤中，在所述处理对 象上形成纳米晶金刚石膜。
24. 权利要求23的沉积方法，其中在所述纳米晶金刚石膜下形成具有 石墨烯片的碳纳米壁。
25. 权利要求24的沉积方法，其中进一步形成由石墨制成的突起，以 在纳米晶金刚石膜上突起。
26. 权利要求16的沉积方法，其进一步包括用于测量处理对象的温度 的温度测量步骤。
27. 权利要求16的沉积方法，其中所述热流控制传热部件包括钼。
全文摘要
本发明公开了沉积设备，其包括用于放置处理对象的第一电极；用于和第一电极产生等离子体的第二电极，第二电极和第一电极相对；和热流控制传热部件，用于从处理对象吸收热量以产生从处理对象的中心区域到边界区域的热流。
文档编号C23C16/27GK101463472SQ20081018564
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者笹冈秀纪, 西村一仁 申请人:日本财团法人高知县产业振兴中心;卡西欧计算机株式会社