[其他]一种除去沉积在化学气相沉积反应器反应室内的不须要的碳产物的方法

说明书

本发明涉及一种除去沉积在化学气相沉积反应器反应室内的不须要的沉积物的方法。

最近，我们已提出一种将碳膜沉积在基片上的新方法。即通过将微波和磁场施加给真空容器中的碳化合物气体来完成。化学气体反应不可避免地在反应室内部产生不须要的沉积。

利用电子回旋共振（ECR）使碳膜受侵蚀，特别是侵蚀非晶碳膜，这已是一种公知的清理技术。已有技术中，在足够低的压力下电子回旋共振产生活性粒子，例如从氟化合物气体或氯化合物气体衍生出的活性粒子。这些电子至少能形成各自的圆形轨道，并借助辐射磁场，使之偏移到设置于共振空间之外的基片上。

然而，在这种已有技术中，因用氟化合物或氯化合物作为侵蚀气体，反应器损坏加快，特别是在稀释油分解的情况下。因此，要求不采用氟化合物和氯化合物来除去沉积在反应室内的不须要碳产物，在反应室取出沉积有主要由碳或碳化合物组成的膜的基片后，清理反应室，这样，反应室的内壁就不会被侵蚀坏。

因而，本发明的目的是，在不损坏化学气相沉积反应器内部的情况下，通过侵蚀除去不须要的碳产物，实现对反应器的清理。

为完成上述及其他目的，用氧气和（或）氧化合物气体（NO，NO₂，N₂O，H₂O和类似气体）作为气体侵蚀剂。这种侵蚀不损坏反应室内部。反应室内的磁场强度最好是变化的，以便变换状态，使微波电场达到最大值，与电子回旋共振条件相一致，使氧保持在激励条件附近。通过改变磁场，高能等离子气体能沿整个内壁运动，除去沉积在内壁上的不须要的碳。

图1是表示为进行本发明侵蚀的化学气相沉积反应器的横剖视图;

图2（A）是表示计算机模拟横剖面上的磁场等位面的分布状态的曲线图;

图2（B）是表示计算机模拟电场强度的曲线图;

图3（A）和图3（B）是表示分布在共振空间中的磁场和微波电场的等位面的曲线图;

图4是表示为进行本发明侵蚀的另一种化学气相沉积反应器的横剖视图。

在描述本发明的侵蚀过程之前，先主要介绍一下碳的沉积过程。将一个表面将要沉积碳膜的基片放在化学气相沉积反应器反应室内，在真空状况下加热到600-1000℃，例如850℃。向反应室通入氢气，同时将反应室内的压力逐渐升高到0.1至300乇。进而，将碳化合物气体如甲烷、乙烯、乙炔通入，其流量是使在氢气和碳化合物气体的混合物中碳化合物气体的比例变为0.1～5%，如甲烷/氢气等于1.5%。然后，对反应气体施加微波和磁场。借助于电磁能，产生出等离子氢气，它的密度是已有技术的电子回旋共振化学气相沉积反应器的10²-10⁵倍。在高密度空间，非晶碳被排除，而结晶的碳（主要是金刚石）保留下耒。这样高密度的等离子氢气是只有在较高压力下才能获得的。在高压条件下发生混合回旋共振（MCR），而不是电子回旋共振（ECR）。混合回旋共振（MCR）是一种与啸声波一起出现的新型共振。

在碳膜形成后，终止微波输入和施加磁场，冷却反应室，并把空气通入到反应室内，使反应室的压力恢复到大气压。然后，将表面上已沉积了层i-碳层（金刚石和非晶碳的混合物）或由金刚石粉末构成的结晶层的基片从反应室内取出，将基片座再放回到反应室中。再次抽空反应室，并通入氧气（O₂）。借助微波和磁场间的共同作用，形成活性氧，通过侵蚀，活性的氧将在基片上沉积i-碳或金刚石碳膜的过程中在反应室内壁上沉积的不须要的产物除去。反应室的压力为1.0至10乇。

作为一种选择，借助微波和磁场的共同作用产生出高密度等离子气时，可用高能辐射如紫外辐射对其进行照射，以便给侵蚀气体提供连续的能。这种情况下，在离开高密度等离子发生区域1-50毫米的地方，电场微波强度最大，该处也会有高激发态的氢。因而，通过侵蚀能大致地除去反应室内的碳沉积。

本发明的侵蚀过程，采用氧气或氧化合物气体而不是氟或氟化合物气体作为侵蚀气体，因而侵蚀过程不损坏反应室内壁和基片座。不须要的碳以气态二氧化碳的形式被脱除。因此，不须要采用湿性侵蚀耒除去反应室内部的坚硬的碳附着层。