[其他]一種除去沉積在化學氣相沉積反應器反應室內的不須要的碳產物的方法

無效

• 申請號: 88101465
• 申請日: 1988-02-24
• 公開（公告）號: CN88101465A
• 公開（公告）日: 1988-10-05
• 發明（設計）人: 山崎舜平
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/56
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊麗琴

本發明涉及一種除去沉積在化學氣相沉積反應器反應室內的不須要的沉積物的方法。

最近，我們已提出一種將碳膜沉積在基片上的新方法。即通過將微波和磁場施加給真空容器中的碳化合物氣體來完成。化學氣體反應不可避免地在反應室內部產生不須要的沉積。

利用電子回旋共振（ECR）使碳膜受侵蝕，特別是侵蝕非晶碳膜，這已是一種公知的清理技術。已有技術中，在足夠低的壓力下電子回旋共振產生活性粒子，例如從氟化合物氣體或氯化合物氣體衍生出的活性粒子。這些電子至少能形成各自的圓形軌道，并借助輻射磁場，使之偏移到設置于共振空間之外的基片上。

然而，在這種已有技術中，因用氟化合物或氯化合物作為侵蝕氣體，反應器損壞加快，特別是在稀釋油分解的情況下。因此，要求不采用氟化合物和氯化合物來除去沉積在反應室內的不須要碳產物，在反應室取出沉積有主要由碳或碳化合物組成的膜的基片后，清理反應室，這樣，反應室的內壁就不會被侵蝕壞。

因而，本發明的目的是，在不損壞化學氣相沉積反應器內部的情況下，通過侵蝕除去不須要的碳產物，實現對反應器的清理。

為完成上述及其他目的，用氧氣和（或）氧化合物氣體（NO，NO₂，N₂O，H₂O和類似氣體）作為氣體侵蝕劑。這種侵蝕不損壞反應室內部。反應室內的磁場強度最好是變化的，以便變換狀態，使微波電場達到最大值，與電子回旋共振條件相一致，使氧保持在激勵條件附近。通過改變磁場，高能等離子氣體能沿整個內壁運動，除去沉積在內壁上的不須要的碳。

圖1是表示為進行本發明侵蝕的化學氣相沉積反應器的橫剖視圖;

圖2（A）是表示計算機模擬橫剖面上的磁場等位面的分布狀態的曲線圖;

圖2（B）是表示計算機模擬電場強度的曲線圖;

圖3（A）和圖3（B）是表示分布在共振空間中的磁場和微波電場的等位面的曲線圖;

圖4是表示為進行本發明侵蝕的另一種化學氣相沉積反應器的橫剖視圖。

在描述本發明的侵蝕過程之前，先主要介紹一下碳的沉積過程。將一個表面將要沉積碳膜的基片放在化學氣相沉積反應器反應室內，在真空狀況下加熱到600-1000℃，例如850℃。向反應室通入氫氣，同時將反應室內的壓力逐漸升高到0.1至300乇。進而，將碳化合物氣體如甲烷、乙烯、乙炔通入，其流量是使在氫氣和碳化合物氣體的混合物中碳化合物氣體的比例變為0.1～5%，如甲烷/氫氣等于1.5%。然后，對反應氣體施加微波和磁場。借助于電磁能，產生出等離子氫氣，它的密度是已有技術的電子回旋共振化學氣相沉積反應器的10²-10⁵倍。在高密度空間，非晶碳被排除，而結晶的碳（主要是金剛石）保留下耒。這樣高密度的等離子氫氣是只有在較高壓力下才能獲得的。在高壓條件下發生混合回旋共振（MCR），而不是電子回旋共振（ECR）。混合回旋共振（MCR）是一種與嘯聲波一起出現的新型共振。

在碳膜形成后，終止微波輸入和施加磁場，冷卻反應室，并把空氣通入到反應室內，使反應室的壓力恢復到大氣壓。然后，將表面上已沉積了層i-碳層（金剛石和非晶碳的混合物）或由金剛石粉末構成的結晶層的基片從反應室內取出，將基片座再放回到反應室中。再次抽空反應室，并通入氧氣（O₂）。借助微波和磁場間的共同作用，形成活性氧，通過侵蝕，活性的氧將在基片上沉積i-碳或金剛石碳膜的過程中在反應室內壁上沉積的不須要的產物除去。反應室的壓力為1.0至10乇。

作為一種選擇，借助微波和磁場的共同作用產生出高密度等離子氣時，可用高能輻射如紫外輻射對其進行照射，以便給侵蝕氣體提供連續的能。這種情況下，在離開高密度等離子發生區域1-50毫米的地方，電場微波強度最大，該處也會有高激發態的氫。因而，通過侵蝕能大致地除去反應室內的碳沉積。

本發明的侵蝕過程，采用氧氣或氧化合物氣體而不是氟或氟化合物氣體作為侵蝕氣體，因而侵蝕過程不損壞反應室內壁和基片座。不須要的碳以氣態二氧化碳的形式被脫除。因此，不須要采用濕性侵蝕耒除去反應室內部的堅硬的碳附著層。