等离子体化学气相沉积装置及等离子体表面处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种等离子体化学气相沉积装置和一种等离子体表面处理方法。基片（１）安置在腔室（１０）中的阳极（１１ａ）的安置面上。在面对阳极（１１ａ）的阴极（１３）中形成流动通路（１３ａ），冷却水通过那里循环。在阳极（１１ａ）和阴极（１３）间施加电压，通过等离子体在基片（１）上形成碳纳米壁层，然后用冷却构件（１２）冷却阳极（１１ａ），将基片（１）快速冷却到预定温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种等离子体化学气相沉积(CVD)装置和一种等离子体表面处理方法。
技术介绍
作为利用直流等离子体的薄膜形成技术，类金刚石碳薄膜堆(stack)及其制造方法在未审查的日本专利申请公开文献No.2003-113470中描述。在上述公开文献中描述的类金刚石碳薄膜堆用作场致发射电极，并且包括具有高sp2含量的较低类石墨碳层和具有高sp3含量的上部类金刚石碳层，它们以这样的次序依序堆叠在基片上。根据此制造方法，通过改变施加到负极(阴极)上的偏压调整每层的薄膜厚度。
技术实现思路
然而，根据上述公开文献中描述的类金刚石碳薄膜堆的制造方法，薄膜品质通过调节偏压来调整。这样的等离子体CVD装置仅能适度地改变薄膜品质，因为通过电压调节无法轻易地剧烈改变基片表面的温度。本专利技术的目的在于提供能够迅速地改变薄膜品质的等离子体CVD装置和等离子体表面处理方法。为实现上述目的，根据本专利技术第一方面的等离子体CVD装置包括安置台，其具有用于安置加工对象的安置面；以及第一电极； 第二电极，其面对第一电极，用于在其自身和第一电极之间产生等离子体；电压设定部件，其在第一电极和第二电极之间施加电压；以及冷却构件，其从加工对象带走热量。等离子体CVD装置可以包括测量加工对象温度的温度测量部件。在等离子体CVD装置中，优选当第一薄膜通过等离子体正在加工对象上生长时，使冷却构件抵靠安置台，以冷却安置台，以便不同于第一薄膜的第二薄膜能够在第一薄膜上生长。进一步地，当第一薄膜通过等离子体正在加工对象上生长时，可以使冷却构件靠近安置台，以冷却安置台，以便不同于第一薄膜的第二薄膜能够在第一薄膜上生长。以此方式，在冷却构件从加工对象带走热量之前，第一薄膜通过等离子体可以在加工对象上生长，然后在冷却构件从加工对象带走热量之后，不同于第一薄膜的第二薄膜通过等离子体可以在第一薄膜上生长。第一薄膜可以包括碳纳米壁。第二薄膜可以包含金刚石微粒。冷却构件可以使加工对象的温度降低10℃或更多。等离子体CVD装置可以包括冷却构件移动机构，其向与安置面相反的安置台表面移动冷却构件。在等离子体CVD装置中，在第一薄膜通过等离子体在加工对象上生长之后，冷却构件移动机构可以使冷却构件靠近安置台，或者使冷却构件抵靠安置台，并且当安置台冷却到预定温度时，可以从安置台移开冷却构件。为实现上述目的，根据本专利技术的第二方面的等离子体表面处理方法包括下列步骤在第一电极和第二电极之间产生等离子体，以在加工对象的表面上实施第一工序，加工对象安置于安置台的安置面上；以及通过使用冷却构件从加工对象带走热量，然后在加工对象的表面上实施第二工序。在上述等离子体表面处理方法中，优选在第二工序中，当第一薄膜通过等离子体正在加工对象上生长时，可以使冷却构件抵靠安置台，以冷却安置台，然后在第一薄膜上生长不同于第一薄膜的第二薄膜。可选择地，在第二工序中，当第一薄膜通过等离子体正在加工对象上生长时，可以使冷却构件靠近安置台，然后在第一薄膜上生长不同于第一薄膜的第二薄膜。以此方式，优选在第一工序中，在冷却构件从加工对象带走热量之前，第一薄膜通过等离子体在加工对象上生长，然后在第二工序中，在冷却构件从加工对象带走热量之后，不同于第一薄膜的第二薄膜通过等离子体在第一薄膜上生长。第一薄膜可以包括碳纳米壁。第二薄膜可以包含金刚石微粒。在上述等离子体表面处理方法中，在第二工序中通过使用冷却构件，加工对象的温度可以降低10℃或更多。在上述等离子体表面处理方法中，第二工序可以包括向与安置面相反的安置台表面移动冷却构件的冷却构件移动过程。在此情况下，优选在第一薄膜通过等离子体在加工对象上生长之后，冷却构件靠近或者抵靠安置台，并且当安置台冷却到预定温度时，从安置台移开冷却构件。等离子体表面处理方法可以包括 在第一电极和第二电极之间产生等离子体，以在加工对象的表面上形成包括碳纳米壁的第一薄膜，对象安置于安置台的安置面上；以及通过使用冷却构件从加工对象带走热量，然后在第一薄膜上形成包含金刚石微粒的第二薄膜。附图说明通过阅读下列详细描述和附图，本专利技术的这些目的和其它目的以及优点将变得更明显，其中图1A和图1B是显示根据本专利技术实施方案直流等离子体CVD装置概观的结构图；图2是通过使用扫描显微镜扫描电子发射薄膜表面获得的图象；图3是图2的电子发射薄膜的放大图象；图4是显示电子发射薄膜横截面的图象；图5是显示场致发射电极的图；图6是显示电子发射薄膜X射线衍射图谱的图；图7是显示碳纳米壁光谱的图；图8A是显示等离子体激发能量的时间变化的图，图8B是显示发射率的时间变化的图，以及图8C是显示基片表面温度的时间变化的图；图9是显示包含许多金刚石微粒聚集体的碳薄膜的拉曼光谱的图；图10是显示本专利技术的金刚石薄膜以及比较实施例的碳纳米壁的场致发射特性的图；图11A和图11B是显示金刚石薄膜的放大图象的图；图12A到图12E是显示金刚石薄膜中部分区域的放大图象的图；图13是显示金刚石薄膜上一些部位(具有sp3键的碳)/(具有sp2键的碳)的比率的图；图14是显示(具有sp3键的碳)/(具有sp2键的碳)的比率与电阻之间关系的图；图15A到图15D是显示具有不同电阻的一些金刚石薄膜的光发射阶段的图；图16A到图16B是显示从冷却构件供应气体的等离子体CVD装置概观的结构图；图17是显示当从冷却构件供应气体时，基片的温度相关性的图；图18A和图18B是显示从冷却构件供应气体的等离子体CVD装置概观的结构图；图19A和图19B是显示等离子体CVD装置用于供应气体的冷却构件在冷却基片等时的操作的结构图。具体实施例方式下面参照附图具体解释本专利技术的实施方案。图1A和图1B是显示根据本专利技术等离子体CVD装置实施方案的直流(DC)等离子体CVD装置概观的结构图。DC等离子体CVD装置用于在作为加工对象的基片表面形成薄膜，并且包括用于将基片与外部环境隔离的腔室10。钢制的平台11设置在腔室10中。由高熔点金属制成、具有盘状和良好导热性的阳极11a安置在平台11上。基片1安置在阳极11a的上安置面。平台11设置为与阳极11a一起绕轴线11x转动。优选钼(导热系数138W/m·K，熔点2620℃)作为阳极11a的金属。在阳极11a下设有密闭空间11b。冷却构件12设置在空间11b中。冷却构件12构建为通过未示出的移动机构沿箭头自由地上下移动。冷却构件12由具有高导热系数的金属例如铜等制成。冷却构件12具有管路19a、流动通道19b和管路19c。通过循环冷却水、冷却氯化钙水溶液或类似物，使冷却构件12的整个腔体冷却，所述冷却水、冷却氯化钙水溶液或类似物从管路19a进入流动通道19b然后从管路19c排出。因此，如图1B所示，通过正向上移动的冷却构件12，冷却构件12的表面12a抵靠平台11的下表面时，平台11被冷却。进一步地，平台11冷却放置其上的阳极11a，以便阳极11a能够从基片1获取热量。也就是说，从管路19a送入的冷却介质在靠近表面12a的流动通道19b中与基片1换热以降低基片1的温度，然后其温度升高的冷却介质从流动通路19b流向管路19c被排出。通过未示出的冷却设备，从管路19c排出的冷却介质被冷却，然后循环，再次被送入管路19a。为了使冷却构件1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体化学气相沉积装置，其包括：具有安置面的安置台，加工对象安置在安置面上，以及第一电极；第二电极，其面对所述第一电极，用于在其自身和所述第一电极之间产生等离子体；电压设定部件，其在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压；冷却构件，其从所述加工对象带走热量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西村一仁，笹冈秀纪，
申请(专利权)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，
类型：发明
国别省市：JP[日本]