JPH0510428B2 - - Google Patents
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- JPH0510428B2 JPH0510428B2 JP63057297A JP5729788A JPH0510428B2 JP H0510428 B2 JPH0510428 B2 JP H0510428B2 JP 63057297 A JP63057297 A JP 63057297A JP 5729788 A JP5729788 A JP 5729788A JP H0510428 B2 JPH0510428 B2 JP H0510428B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
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Description
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性
膜、特に半導体デバイス、電子写真用感光体デバ
イス、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイ
ス、光起電力デバイス等に用いるアモルフアス半
導体膜を形成する装置、およびエツチング装置等
のマイクロ波プラズマCVD装置に関する。 〔従来技術の説明〕 従来、半導体デバイス、電子写真用感光体デバ
イス、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイ
ス、光起電力デバイス、その他各種エレクトロニ
クス素子、光学素子、等に用いる素子部材とし
て、アモルフアス・シリコン、例えば水素又は／
及びハロゲン（例えばフツ素、塩素等）で補償さ
れアモルフアス・シリコン（以下“Ａ−Si（Ｈ，
Ｘ）”と記す。）等のアモルフアス半導体第の堆積
膜が提案され、その中のいくつかは実用に付され
ている。 そして、こうした堆積膜は、プラズマCVD法、
即ち、原料ガスを直流又は高周波、マイクロ波グ
ロー放電によつて分解し、ガラス、石英、耐熱性
合成樹脂フイルム、ステンレス、アルミニウムな
どの支持体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法に
より形成されることが知られており、そのための
装置も各種提案されている。 特に近年マイクロ波グロー放電分解を用いたプ
ラズマCVD法（以下MW−PCVD法と記す）が
工業的にも注目されている。 そうした従来のMW−PCVD法による堆積膜形
成装置は代表的には、第１０図の透視略図及び第
１１図の横断面略図で示される装置構成のもので
ある。 第１０図及び第１１図において、１００１，１
１０１は反応容器であり、真空気密化構造を成し
ている。１００２，１１０２は、マイクロ波電力
を反応容器内に効率良く透過し、かつ真空気密を
保持し得る様な材料（例えば、石英ガラス、アル
ミナセラミツクス等）で形成された誘電体窓であ
る。１００３，１１０３は、マイクロ波の伝送部
で主として金属製の矩形導波管からなつており、
整合器、アイソレーターを介してマイクロ波電源
（図示せず））に接続されている。１００４，１１
０４は、一端が真空容器１００１，１１０１内に
開口し、他端が排気装置（図示せず）に連通して
いる排気管である。１００５，１１０５は、堆積
膜を形成すべき支持体であり、１１０６は、支持
体により囲まれた放電空間を示す。 こうした従来の推積膜１００４，１１０４を介
して真空容器形成装置による堆積膜形成は、以下
の様にして行われる。まず真空ポンプ（図示せ
ず）により排気管１００１，１１０１を脱気し、
反応容器内圧力を１×10-7Torr以下に調製する。
次いで支持体加熱用ヒーター１００７，１１０７
により、支持体１００５，１１０５の温度を膜堆
積に好適な温度に加熱保持する。そこ原料ガスを
図示しない供給手段を介して、例えばアモルフア
ス・シリコン堆積膜を形成する場合であればシラ
ンガス、水素ガス等の原料ガスが反応容器内に導
入される。それと同時併行的にマイクロ波電源
（図示せず）により周波数500MHz以上の、好まし
くは2.45GHzのマイクロ波を発生させ、導波管１
００３，１１０３を通じ、誘導体窓１００２，１
１０２を介して反応容器１００１，１１０１内に
導入される。かくして反応容器１００１，１１０
１内のガスは、マイクロ波のエネルギーにより励
起されて解離し、支持体表面に堆積する。このと
き、支持体１００５，１１０５を母線方向中心軸
の回りに回転させることにより、支持体全周に渡
つて堆積膜が形成される。 しかし、この様な従来の堆積膜形成装置による
場合、ある程度の品質の膜を得るのは可能である
が、真に良質な膜を作成することは困難であつ
た。支持体１００５，１１０５に堆積する膜は、
プラズマ空間に対して正面を向いた時に堆積する
膜ばかりでなく、斜面で堆積する膜も存在し、実
際にはこれらの膜が積層状を堆積していく。とこ
ろが斜面で堆積する膜は、正面で堆積する膜と比
較して、暗抵抗、光導電率などが劣り、これが積
層することにより、支持体に堆積した膜特性は問
題があつた。 このように従来の堆積膜形成装置において得ら
れる堆積膜は至適なものといい難いものである。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上述のごとき従来の装置にお
ける諸問題を克服して、半導体デバイス、電子写
真用感光体デバイス、光起電力素子、その他の各
種エレクトロニクス素子、光学素子等に用いられ
る素子部材としての堆積膜を、MW−PCVD法に
より、安定して高速形成し得る至適な装置を提供
することにある。 本発明の他の目的はマイクロ波プラズマCVD
法によりＡ−Si（Ｈ，Ｘ）を形成するについて、
特性の良好な膜のみを堆積せしめるに至適な装置
を提供することにある。 〔発明の構成〕 本発明は、前記目的を達成するために、堆積膜
形成用の支持体と、該支持体の近傍にマイクロ波
エネルギーによる堆積膜形成用の原料ガスの分解
空間を有するマイクロ波プラズマCVD装置にお
いて、前記支持体と前記分解空間の間にマイクロ
波エネルギーによる原料ガスの分解種の一部が前
記支持体に向かつて通過する開口部のある遮へい
板を設けたことを特徴としている。 本発明を達成しうるマイクロ波プラズマCVD
装置の具体例(1)を第１図及び第２図に示す。すな
わち、第１図、第２図は本発明具体例の平面図、
立体図であり、反応容器１０１に対し、マイクロ
波導入窓１０２が設けられており、かつ、堆積膜
形成用筒状支持体１０５がプラズマ放電空間を取
り囲むように配置され、実質的に、一方向よりプ
ラズマを支持体側面に受ける形となつている。こ
こまでの説明の範囲においては、従来の第１０図
に示した装置と同型であるが、本発明の異なる点
は第１図に示す遮へい板１０９を設けた点であ
る。本発明における遮へい板は具体的には第２図
２０９のような形状を持つ。同様の効果を持つ、
別の具体例(2)を第３図及び第４図に示す。ここで
開口部を円筒状支持体中心軸から見た角度θ（以
下、開口角度θと記す）が大きければ、支持体の
被堆積面積が増加し、原料ガス利用効率は向上す
るが、反面、斜面部分で堆積する割合も増加し、
膜質は低下する。反対に、開口角度を小さくすれ
ば、膜特性は向上するが、原料ガスの利用効率は
低下する。以上のことを鑑み、開口角度θは20゜
以上90゜以下、好ましくは40゜以上90゜以下、とする
ことが望ましい。 また、遮へい板の材質としてはAl，Ni、ステ
ンレスなどの金属材料全般を用いることが出来
る。Alは、Ａ−Si：Ｈ：Ｘ膜に対してコンタミ
ネーシヨンの原因になりにくく、さらに、支持体
材料にAlを用いる場合は、熱膨張係数が等しい
ため、好都合である。また、Ni、ステンレスな
どは、機械的強度が大きいため、遮へい板の肉厚
を薄くすることが出来る。金属材料だけでなく、
セラミツクス材料やポリイミドなどの耐熱性高分
子材料なども適している。セラミツクス材料は、
強度、耐熱性に優れ、高分子材料は、加工性に優
れている。 本発明による遮へい板は、プラズマ空間の圧力
が10ｍTorr以下で特に効果を発揮する。この圧
力下においては、気体分子の平均自由行程は数cm
〜数十cmにも及び、分子同志の衝突に比べ壁との
衝突の割合が大きくなる。膜堆積に寄与する活性
種についても同様と考えられ、原子は拡散ではな
く、直接的に運動する。このため、遮へい板と支
持体との間に多少の隙間が存在しても、その間か
ら拡散により広がることは無く、効果的に覆うこ
とが出来るのである。 遮へい板と支持体との間隙は狭い方が望ましい
が、狭すぎると、遮へい板と支持体との間に出来
る空間部分の排気が十分になされず、ガス溜りが
発生し易い部分が出来易い傾向にある。ガス溜り
を生じるとその部分の内圧が所望の値よりも高く
なり遮へい板を設ける効果が薄れてしまう。又、
遮へい板と支持体との間隔が１mm未満だと支持体
の搬入や成膜後の搬出の際に取扱いに困難さを生
じる。更に円筒状の支持体を使用する具体例(1)，
(2)の場合には遮へい板のエツヂに形成された膜が
長時間成膜中に剥離することがあるが、この際に
１mm以上の間隔があると、支持体に何ら影響を及
ぼさず、剥離した膜が自然に落下することが可能
である。 遮へい板と支持体との間隔が広すぎて50mmを超
えると、気体分子の平均自由行程に近い値となる
為、拡散の影響を受ける場合も出て来るので前記
の効果が薄れる。 以上の点を鑑み、本発明を効果的にする為の遮
へい板と支持体との間の好ましい間隔は、１mm〜
50mm、より好ましくは１mm〜40mm、最適には１mm
〜30mmである。 本発明に係る装置の、従来装置とのもう一つの
相違点は、第１図における１０８、第３図におけ
る３０８のような側面に複数のガス導入孔を有し
たガス供給パイプを堆積膜形成装置内に立設した
点で、これらの設置によりプラズマ空間内のガス
の流れの均一化ひいてはプラズマの均一化が計れ
ると同時に、例えば第１図のような配置をなせ
ば、プラズマ空間内へのプラズマの閉じ込め効果
を享受することもでき、本発明の遮へい板の設置
とあいまつて、より一層の特性向上、均一性向上
を実現することができる。 以上、支持体が円筒状である堆積膜成装置につ
いてのみ詳述したが、支持体形状としてはこの限
りではなく、前述した通りの作用が期待される装
置であればどのような構成のものにも適用され得
り、例えば、第５図の様な装置構成で用いても好
適なものであることはいうまでもない。 第５図において、５０１は反応容器、５０３は
導波管、５０４は排気管、５０５は平板状支持
体、５０６はグロー放電プラズマ空間、５０７は
支持体加熱ヒーター、５０８はガス導入管、５０
９は遮へい板を示す。 複数の平板状支持体５０５は取付けられた支持
体加熱ヒーター５０７は長手方向に往復動するよ
うに構成されている。 本発明者らが遮へい板と支持体との間隔、開口
角度θを定めるについては以下に述べる実験１乃
至実験３によつた。 実験例 １ 第１図、第２図に示した具体例(1)及び第３図、
第４図に示した具体例(2)の遮へい板を取付けたマ
イクロ波プラズマCVD装置を使用して第１表に
示す様な条件で阻止型構造の感光ドラムを作成し
た。マイクロ波電源には最大2kW、2.45GHz発振
器を用い、真空排気ポンプにはオイル拡散ポン
プ、メカニカル・ブースター・ポンプ、ロータリ
ー・ポンプを組み合わせて使用した。この様な条
件下で作成した感光ドラムを渦電流式膜厚計
（Kett社製膜厚計）にて膜厚測定を、またキヤノ
ン株式会社製複写機NP−7550（商品名）に設置
した表面電位計（TREC社表面電位計）により電
位の測定を実施した。 第６図に遮へい板の開口角度を変化させたとき
の帯電能の変化を示す。縦軸は、遮へい板を持た
ない第１０図の装置を用いて作成したドラムの帯
電能の最高値を100％とした。具体例１と具体例
２の間に効果の差異は認められなかつた。帯電能
は開口角度が15゜のとき約20％向上しており、45゜
までその特性を維持する。 45゜以上になると、徐々に減少するが、90゜でも
10％以上の向上が見られる。90％以上の開口角度
になると急激に悪化し、もはや遮へい板の効果は
見られなかつた。 第７図に開口角度と堆積速度の関係を示す。縦
軸は遮へい板無しのときの堆積速度を100％とし
ている。堆積速度は開口角度が20゜以上で70％以
上、40゜以上で90％以上となる。20゜以下になると
堆積速度は急激に減少し、原料ガス利用効率上支
障をきたす。よつて実用上は20゜以上、好ましく
は40゜以上とすることが望ましい。 以上の結果により、開口角度θは20゜〜90゜が適
していることがわかる。 実験例 ２ 実験例１と同様にして、遮へい板と支持体との
距離以外は、第１表の条件で実施した。支持体と
遮へい板の距離を変化させたときの帯電能の変化
を第８図に示す。具体例１と２の間に差異は見ら
れなかつた。開口角度θが20゜，90゜いずれの場合
においても支持体と遮へい板の距離が30mm以下に
おいては、帯電能はほとんど変化せず、30mmを越
え50mmまでは、徐々に減少してゆく。50mmを越え
ると急激に悪化し、もはや遮へい板の効果は見ら
れない。 以上の結果より、支持体と遮へい板の距離の好
ましい間隔は１mm〜50mm、より好ましくは１mm〜
40mm、最適には１mm〜30mmであることがわかる。 実験例 ３ 実験例１と同様の装置を用い、内圧以外は第１
表の条件で、排気速度を変化させることにより、
プラズマ空間の内圧を変化させた場合の結果を第
９図に示す。具体例１と２の間に差異はみられ
ず、内圧が10ｍTorr以下の領域で特に遮へい板
の効果が見られ、帯電能が向上した。 〔実施例〕 以下具体的実施例により、本発明を説明する。
尚、本発明はそれらの実施例により何ら限定され
るものではない。 以下の本発明の実施例１乃至実施例７は第１図
及び第２図に示した具体例(1)の装置を、実施例８
は第５図の装置を使用した。 実施例 １ 反応炉１０１の内部を排気管１０４を介して、
真空排気すると共に、基体保持手段に内蔵された
ヒーター（図示せず）により基体１０５を所定温
度に加熱、保持する。 次に、原料ガス供給管１０８を介して、第２表
の作製条件に従つて、シランガス（SiH4）、水素
ガス（H2）、ジボランガス（B2H6）等の原料ガ
スを反応炉１０１内に、１×10-2Torr以下の真
空度を維持しながら放出する。そして、基体１０
５を駆動モーター（図示せず）にて、一定に回転
させる。そして、次に、マイクロ波電源（図示せ
ず）より、2.45GHzのマイクロ波を導波管１０３
及びマイクロ波導入管１０２を介して、放電空間
１０６に導入する。放電空間１０６内の導入原料
ガスは、マイクロ波のエネルギーにより励起され
て解離し、中性ラジカル粒子、イオン粒子、電子
等が生成され、それ等が相互に反応して導電性基
体１０５の放電空間１０６側表面に堆積膜が形成
される。 このとき、原料ガスの種類、流量、反応１０１
内の圧力、導入するマイクロ波エネルギー等は、
必要とする感光体の構成により、任意に変えるこ
とができる。 得られた感光体について、キヤノン製複写機
NP−7550の改造機を用い、電位特性（帯電能、
感度、残留電位）、画像性（画像流れ、ゴースト、
画像欠陥）を評価したところ、第３表に示す良好
な結果が得られた。 （比較例） 比較の為、具体例(1)に於いて、遮へい板を取り
除き実施例１と同様の成膜、評価を行つた。その
評価結果は第３表に併記した。 実施例 ２ 開口角度（θ）と遮へい板と支持体との距離を
変化させた以外は実施例１と同様に成膜及びび評
価を実施した。但し、各層毎の膜厚が実施例１と
同じになる様に成膜時間を調整した。試料No.と成
膜条件の対応を第４表に、評価結果を第５表にそ
れぞれ示した。第５表には、生産性を考慮して成
膜速度も評価し併記した。 実施例 ３ 内圧を変化させた以外は実施例１と同様に成膜
及び評価を実施した。試料No.と成膜条件の対応を
第６表に、評価結果を第７表にそれぞれ示した。 実施例 ４ H2をArに置き替える以外は実施例１と同様に
成膜、評価した。評価結果を第８表に示した。 実施例 ５ 第２表に於いてはH2＝500sccmをSiF4＝
50sccmに置き替える以外は実施例１と同様に成
膜、評価した。評価結果は第８表に示した。 実施例 ６ 実施例５のSiF4をSi2F6に置き替える以外は実
施例１と同様に成膜、評価した。評価結果は第８
表に示した。 実施例 ７ 電荷注入阻止層形成時にSiH4の流量を
450sccmに落とし、GeH4を50sccm流してやる以
外は実施例１と同様に成膜、評価した。評価結果
は第８表に示した。 実施例 ８ 第５図に示したマイクロ波プラズマCVD装置
を実施例１と同様の装置構成で使用し、第９表の
成膜条件でＡ−Si（Ｈ，Ｘ）膜を成膜したところ、
遮へい板を持たない装置に比べて、暗低抗が増加
し、光導電率と暗導電率の比σp／σdは１桁向上
した。 前記実施例において、遮へい板は単に斜面で膜
堆積を防ぐ機能を目的としたものであつたが、遮
へい板の開口部に開閉自在のシヤツターを取付け
れば、マツチング調整などでグロー放電が不安定
である間は、シヤツターを閉じておく事により、
常に安定な放電状態で成膜出来、さらなる特性向
上が可能である。さらにシヤツター付遮へい板を
支持体と共に取りはずし自由な設計とすることに
より、遮へい板は物理的な衝撃から支持体を守る
事が出来、支持体運搬時などに威力を発揮する。
膜、特に半導体デバイス、電子写真用感光体デバ
イス、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイ
ス、光起電力デバイス等に用いるアモルフアス半
導体膜を形成する装置、およびエツチング装置等
のマイクロ波プラズマCVD装置に関する。 〔従来技術の説明〕 従来、半導体デバイス、電子写真用感光体デバ
イス、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイ
ス、光起電力デバイス、その他各種エレクトロニ
クス素子、光学素子、等に用いる素子部材とし
て、アモルフアス・シリコン、例えば水素又は／
及びハロゲン（例えばフツ素、塩素等）で補償さ
れアモルフアス・シリコン（以下“Ａ−Si（Ｈ，
Ｘ）”と記す。）等のアモルフアス半導体第の堆積
膜が提案され、その中のいくつかは実用に付され
ている。 そして、こうした堆積膜は、プラズマCVD法、
即ち、原料ガスを直流又は高周波、マイクロ波グ
ロー放電によつて分解し、ガラス、石英、耐熱性
合成樹脂フイルム、ステンレス、アルミニウムな
どの支持体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法に
より形成されることが知られており、そのための
装置も各種提案されている。 特に近年マイクロ波グロー放電分解を用いたプ
ラズマCVD法（以下MW−PCVD法と記す）が
工業的にも注目されている。 そうした従来のMW−PCVD法による堆積膜形
成装置は代表的には、第１０図の透視略図及び第
１１図の横断面略図で示される装置構成のもので
ある。 第１０図及び第１１図において、１００１，１
１０１は反応容器であり、真空気密化構造を成し
ている。１００２，１１０２は、マイクロ波電力
を反応容器内に効率良く透過し、かつ真空気密を
保持し得る様な材料（例えば、石英ガラス、アル
ミナセラミツクス等）で形成された誘電体窓であ
る。１００３，１１０３は、マイクロ波の伝送部
で主として金属製の矩形導波管からなつており、
整合器、アイソレーターを介してマイクロ波電源
（図示せず））に接続されている。１００４，１１
０４は、一端が真空容器１００１，１１０１内に
開口し、他端が排気装置（図示せず）に連通して
いる排気管である。１００５，１１０５は、堆積
膜を形成すべき支持体であり、１１０６は、支持
体により囲まれた放電空間を示す。 こうした従来の推積膜１００４，１１０４を介
して真空容器形成装置による堆積膜形成は、以下
の様にして行われる。まず真空ポンプ（図示せ
ず）により排気管１００１，１１０１を脱気し、
反応容器内圧力を１×10-7Torr以下に調製する。
次いで支持体加熱用ヒーター１００７，１１０７
により、支持体１００５，１１０５の温度を膜堆
積に好適な温度に加熱保持する。そこ原料ガスを
図示しない供給手段を介して、例えばアモルフア
ス・シリコン堆積膜を形成する場合であればシラ
ンガス、水素ガス等の原料ガスが反応容器内に導
入される。それと同時併行的にマイクロ波電源
（図示せず）により周波数500MHz以上の、好まし
くは2.45GHzのマイクロ波を発生させ、導波管１
００３，１１０３を通じ、誘導体窓１００２，１
１０２を介して反応容器１００１，１１０１内に
導入される。かくして反応容器１００１，１１０
１内のガスは、マイクロ波のエネルギーにより励
起されて解離し、支持体表面に堆積する。このと
き、支持体１００５，１１０５を母線方向中心軸
の回りに回転させることにより、支持体全周に渡
つて堆積膜が形成される。 しかし、この様な従来の堆積膜形成装置による
場合、ある程度の品質の膜を得るのは可能である
が、真に良質な膜を作成することは困難であつ
た。支持体１００５，１１０５に堆積する膜は、
プラズマ空間に対して正面を向いた時に堆積する
膜ばかりでなく、斜面で堆積する膜も存在し、実
際にはこれらの膜が積層状を堆積していく。とこ
ろが斜面で堆積する膜は、正面で堆積する膜と比
較して、暗抵抗、光導電率などが劣り、これが積
層することにより、支持体に堆積した膜特性は問
題があつた。 このように従来の堆積膜形成装置において得ら
れる堆積膜は至適なものといい難いものである。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上述のごとき従来の装置にお
ける諸問題を克服して、半導体デバイス、電子写
真用感光体デバイス、光起電力素子、その他の各
種エレクトロニクス素子、光学素子等に用いられ
る素子部材としての堆積膜を、MW−PCVD法に
より、安定して高速形成し得る至適な装置を提供
することにある。 本発明の他の目的はマイクロ波プラズマCVD
法によりＡ−Si（Ｈ，Ｘ）を形成するについて、
特性の良好な膜のみを堆積せしめるに至適な装置
を提供することにある。 〔発明の構成〕 本発明は、前記目的を達成するために、堆積膜
形成用の支持体と、該支持体の近傍にマイクロ波
エネルギーによる堆積膜形成用の原料ガスの分解
空間を有するマイクロ波プラズマCVD装置にお
いて、前記支持体と前記分解空間の間にマイクロ
波エネルギーによる原料ガスの分解種の一部が前
記支持体に向かつて通過する開口部のある遮へい
板を設けたことを特徴としている。 本発明を達成しうるマイクロ波プラズマCVD
装置の具体例(1)を第１図及び第２図に示す。すな
わち、第１図、第２図は本発明具体例の平面図、
立体図であり、反応容器１０１に対し、マイクロ
波導入窓１０２が設けられており、かつ、堆積膜
形成用筒状支持体１０５がプラズマ放電空間を取
り囲むように配置され、実質的に、一方向よりプ
ラズマを支持体側面に受ける形となつている。こ
こまでの説明の範囲においては、従来の第１０図
に示した装置と同型であるが、本発明の異なる点
は第１図に示す遮へい板１０９を設けた点であ
る。本発明における遮へい板は具体的には第２図
２０９のような形状を持つ。同様の効果を持つ、
別の具体例(2)を第３図及び第４図に示す。ここで
開口部を円筒状支持体中心軸から見た角度θ（以
下、開口角度θと記す）が大きければ、支持体の
被堆積面積が増加し、原料ガス利用効率は向上す
るが、反面、斜面部分で堆積する割合も増加し、
膜質は低下する。反対に、開口角度を小さくすれ
ば、膜特性は向上するが、原料ガスの利用効率は
低下する。以上のことを鑑み、開口角度θは20゜
以上90゜以下、好ましくは40゜以上90゜以下、とする
ことが望ましい。 また、遮へい板の材質としてはAl，Ni、ステ
ンレスなどの金属材料全般を用いることが出来
る。Alは、Ａ−Si：Ｈ：Ｘ膜に対してコンタミ
ネーシヨンの原因になりにくく、さらに、支持体
材料にAlを用いる場合は、熱膨張係数が等しい
ため、好都合である。また、Ni、ステンレスな
どは、機械的強度が大きいため、遮へい板の肉厚
を薄くすることが出来る。金属材料だけでなく、
セラミツクス材料やポリイミドなどの耐熱性高分
子材料なども適している。セラミツクス材料は、
強度、耐熱性に優れ、高分子材料は、加工性に優
れている。 本発明による遮へい板は、プラズマ空間の圧力
が10ｍTorr以下で特に効果を発揮する。この圧
力下においては、気体分子の平均自由行程は数cm
〜数十cmにも及び、分子同志の衝突に比べ壁との
衝突の割合が大きくなる。膜堆積に寄与する活性
種についても同様と考えられ、原子は拡散ではな
く、直接的に運動する。このため、遮へい板と支
持体との間に多少の隙間が存在しても、その間か
ら拡散により広がることは無く、効果的に覆うこ
とが出来るのである。 遮へい板と支持体との間隙は狭い方が望ましい
が、狭すぎると、遮へい板と支持体との間に出来
る空間部分の排気が十分になされず、ガス溜りが
発生し易い部分が出来易い傾向にある。ガス溜り
を生じるとその部分の内圧が所望の値よりも高く
なり遮へい板を設ける効果が薄れてしまう。又、
遮へい板と支持体との間隔が１mm未満だと支持体
の搬入や成膜後の搬出の際に取扱いに困難さを生
じる。更に円筒状の支持体を使用する具体例(1)，
(2)の場合には遮へい板のエツヂに形成された膜が
長時間成膜中に剥離することがあるが、この際に
１mm以上の間隔があると、支持体に何ら影響を及
ぼさず、剥離した膜が自然に落下することが可能
である。 遮へい板と支持体との間隔が広すぎて50mmを超
えると、気体分子の平均自由行程に近い値となる
為、拡散の影響を受ける場合も出て来るので前記
の効果が薄れる。 以上の点を鑑み、本発明を効果的にする為の遮
へい板と支持体との間の好ましい間隔は、１mm〜
50mm、より好ましくは１mm〜40mm、最適には１mm
〜30mmである。 本発明に係る装置の、従来装置とのもう一つの
相違点は、第１図における１０８、第３図におけ
る３０８のような側面に複数のガス導入孔を有し
たガス供給パイプを堆積膜形成装置内に立設した
点で、これらの設置によりプラズマ空間内のガス
の流れの均一化ひいてはプラズマの均一化が計れ
ると同時に、例えば第１図のような配置をなせ
ば、プラズマ空間内へのプラズマの閉じ込め効果
を享受することもでき、本発明の遮へい板の設置
とあいまつて、より一層の特性向上、均一性向上
を実現することができる。 以上、支持体が円筒状である堆積膜成装置につ
いてのみ詳述したが、支持体形状としてはこの限
りではなく、前述した通りの作用が期待される装
置であればどのような構成のものにも適用され得
り、例えば、第５図の様な装置構成で用いても好
適なものであることはいうまでもない。 第５図において、５０１は反応容器、５０３は
導波管、５０４は排気管、５０５は平板状支持
体、５０６はグロー放電プラズマ空間、５０７は
支持体加熱ヒーター、５０８はガス導入管、５０
９は遮へい板を示す。 複数の平板状支持体５０５は取付けられた支持
体加熱ヒーター５０７は長手方向に往復動するよ
うに構成されている。 本発明者らが遮へい板と支持体との間隔、開口
角度θを定めるについては以下に述べる実験１乃
至実験３によつた。 実験例 １ 第１図、第２図に示した具体例(1)及び第３図、
第４図に示した具体例(2)の遮へい板を取付けたマ
イクロ波プラズマCVD装置を使用して第１表に
示す様な条件で阻止型構造の感光ドラムを作成し
た。マイクロ波電源には最大2kW、2.45GHz発振
器を用い、真空排気ポンプにはオイル拡散ポン
プ、メカニカル・ブースター・ポンプ、ロータリ
ー・ポンプを組み合わせて使用した。この様な条
件下で作成した感光ドラムを渦電流式膜厚計
（Kett社製膜厚計）にて膜厚測定を、またキヤノ
ン株式会社製複写機NP−7550（商品名）に設置
した表面電位計（TREC社表面電位計）により電
位の測定を実施した。 第６図に遮へい板の開口角度を変化させたとき
の帯電能の変化を示す。縦軸は、遮へい板を持た
ない第１０図の装置を用いて作成したドラムの帯
電能の最高値を100％とした。具体例１と具体例
２の間に効果の差異は認められなかつた。帯電能
は開口角度が15゜のとき約20％向上しており、45゜
までその特性を維持する。 45゜以上になると、徐々に減少するが、90゜でも
10％以上の向上が見られる。90％以上の開口角度
になると急激に悪化し、もはや遮へい板の効果は
見られなかつた。 第７図に開口角度と堆積速度の関係を示す。縦
軸は遮へい板無しのときの堆積速度を100％とし
ている。堆積速度は開口角度が20゜以上で70％以
上、40゜以上で90％以上となる。20゜以下になると
堆積速度は急激に減少し、原料ガス利用効率上支
障をきたす。よつて実用上は20゜以上、好ましく
は40゜以上とすることが望ましい。 以上の結果により、開口角度θは20゜〜90゜が適
していることがわかる。 実験例 ２ 実験例１と同様にして、遮へい板と支持体との
距離以外は、第１表の条件で実施した。支持体と
遮へい板の距離を変化させたときの帯電能の変化
を第８図に示す。具体例１と２の間に差異は見ら
れなかつた。開口角度θが20゜，90゜いずれの場合
においても支持体と遮へい板の距離が30mm以下に
おいては、帯電能はほとんど変化せず、30mmを越
え50mmまでは、徐々に減少してゆく。50mmを越え
ると急激に悪化し、もはや遮へい板の効果は見ら
れない。 以上の結果より、支持体と遮へい板の距離の好
ましい間隔は１mm〜50mm、より好ましくは１mm〜
40mm、最適には１mm〜30mmであることがわかる。 実験例 ３ 実験例１と同様の装置を用い、内圧以外は第１
表の条件で、排気速度を変化させることにより、
プラズマ空間の内圧を変化させた場合の結果を第
９図に示す。具体例１と２の間に差異はみられ
ず、内圧が10ｍTorr以下の領域で特に遮へい板
の効果が見られ、帯電能が向上した。 〔実施例〕 以下具体的実施例により、本発明を説明する。
尚、本発明はそれらの実施例により何ら限定され
るものではない。 以下の本発明の実施例１乃至実施例７は第１図
及び第２図に示した具体例(1)の装置を、実施例８
は第５図の装置を使用した。 実施例 １ 反応炉１０１の内部を排気管１０４を介して、
真空排気すると共に、基体保持手段に内蔵された
ヒーター（図示せず）により基体１０５を所定温
度に加熱、保持する。 次に、原料ガス供給管１０８を介して、第２表
の作製条件に従つて、シランガス（SiH4）、水素
ガス（H2）、ジボランガス（B2H6）等の原料ガ
スを反応炉１０１内に、１×10-2Torr以下の真
空度を維持しながら放出する。そして、基体１０
５を駆動モーター（図示せず）にて、一定に回転
させる。そして、次に、マイクロ波電源（図示せ
ず）より、2.45GHzのマイクロ波を導波管１０３
及びマイクロ波導入管１０２を介して、放電空間
１０６に導入する。放電空間１０６内の導入原料
ガスは、マイクロ波のエネルギーにより励起され
て解離し、中性ラジカル粒子、イオン粒子、電子
等が生成され、それ等が相互に反応して導電性基
体１０５の放電空間１０６側表面に堆積膜が形成
される。 このとき、原料ガスの種類、流量、反応１０１
内の圧力、導入するマイクロ波エネルギー等は、
必要とする感光体の構成により、任意に変えるこ
とができる。 得られた感光体について、キヤノン製複写機
NP−7550の改造機を用い、電位特性（帯電能、
感度、残留電位）、画像性（画像流れ、ゴースト、
画像欠陥）を評価したところ、第３表に示す良好
な結果が得られた。 （比較例） 比較の為、具体例(1)に於いて、遮へい板を取り
除き実施例１と同様の成膜、評価を行つた。その
評価結果は第３表に併記した。 実施例 ２ 開口角度（θ）と遮へい板と支持体との距離を
変化させた以外は実施例１と同様に成膜及びび評
価を実施した。但し、各層毎の膜厚が実施例１と
同じになる様に成膜時間を調整した。試料No.と成
膜条件の対応を第４表に、評価結果を第５表にそ
れぞれ示した。第５表には、生産性を考慮して成
膜速度も評価し併記した。 実施例 ３ 内圧を変化させた以外は実施例１と同様に成膜
及び評価を実施した。試料No.と成膜条件の対応を
第６表に、評価結果を第７表にそれぞれ示した。 実施例 ４ H2をArに置き替える以外は実施例１と同様に
成膜、評価した。評価結果を第８表に示した。 実施例 ５ 第２表に於いてはH2＝500sccmをSiF4＝
50sccmに置き替える以外は実施例１と同様に成
膜、評価した。評価結果は第８表に示した。 実施例 ６ 実施例５のSiF4をSi2F6に置き替える以外は実
施例１と同様に成膜、評価した。評価結果は第８
表に示した。 実施例 ７ 電荷注入阻止層形成時にSiH4の流量を
450sccmに落とし、GeH4を50sccm流してやる以
外は実施例１と同様に成膜、評価した。評価結果
は第８表に示した。 実施例 ８ 第５図に示したマイクロ波プラズマCVD装置
を実施例１と同様の装置構成で使用し、第９表の
成膜条件でＡ−Si（Ｈ，Ｘ）膜を成膜したところ、
遮へい板を持たない装置に比べて、暗低抗が増加
し、光導電率と暗導電率の比σp／σdは１桁向上
した。 前記実施例において、遮へい板は単に斜面で膜
堆積を防ぐ機能を目的としたものであつたが、遮
へい板の開口部に開閉自在のシヤツターを取付け
れば、マツチング調整などでグロー放電が不安定
である間は、シヤツターを閉じておく事により、
常に安定な放電状態で成膜出来、さらなる特性向
上が可能である。さらにシヤツター付遮へい板を
支持体と共に取りはずし自由な設計とすることに
より、遮へい板は物理的な衝撃から支持体を守る
事が出来、支持体運搬時などに威力を発揮する。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
θ：開口角度
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
本発明によれば、マイクロ波プラズマCVD装
置において、グロー放電プラズマ空間に対して斜
面での膜堆積を防ぐ遮へい板を取付ける事によ
り、良質な正面膜のみ堆積させる事が出来、さら
に開口角度と、遮へい板と支持体との距離とを適
切に選ぶ事により、生産性と特性を両立させる事
が出来る。従つて量産性に富んだマイクロ波プラ
ズマCVD装置を提供出来る。
置において、グロー放電プラズマ空間に対して斜
面での膜堆積を防ぐ遮へい板を取付ける事によ
り、良質な正面膜のみ堆積させる事が出来、さら
に開口角度と、遮へい板と支持体との距離とを適
切に選ぶ事により、生産性と特性を両立させる事
が出来る。従つて量産性に富んだマイクロ波プラ
ズマCVD装置を提供出来る。
第１図及び第３図は本発明によるマイクロ波プ
ラズマCVD法による堆積膜形成装置の１例の平
面図である。第２図及び第４図は本発明による遮
へい板の立体図である。第５図は、本発明による
マイクロ波プラズマCVD法による堆積膜形成装
置の他の側の立体図である。第６図は、遮へい板
の開口角度と帯電能との関係を示す図である。第
７図は遮へい板の開口角度と堆積速度の関係を示
す図である。第８図は、支持体と遮へい板の距離
と帯電能の関係を示す図である。第９図は、プラ
ズマ空間の内圧と帯電能との関係を示す図であ
る。第１０図は従来のマイクロ波プラズマCVD
法による堆積膜形成装置の透視略図である。第１
１図は第１０図の平面図である。 図において、１０１，３０１，５０１，１００
１，１１０１……反応容器、１０２，３０２，５
０２，１００２，１１０２……誘電体窓、１０
３，３０３，５０３，１００３，１１０３……導
波管、１０４，３０４，５０４，１００４，１１
０４……排気管、１０５，２０５，３０５，４０
５，５０５，１００５，１１０５……支持体、１
０６，３０６，５０６，１００６，１１０６……
グロー放電プラズマ空間、５０７，１００７，１
１０７……支持体加熱用ヒーター、１０８，３０
８，５０８……ガス放出管、１０９，２０９，３
０９，４０９，５０９……遮へい板。
ラズマCVD法による堆積膜形成装置の１例の平
面図である。第２図及び第４図は本発明による遮
へい板の立体図である。第５図は、本発明による
マイクロ波プラズマCVD法による堆積膜形成装
置の他の側の立体図である。第６図は、遮へい板
の開口角度と帯電能との関係を示す図である。第
７図は遮へい板の開口角度と堆積速度の関係を示
す図である。第８図は、支持体と遮へい板の距離
と帯電能の関係を示す図である。第９図は、プラ
ズマ空間の内圧と帯電能との関係を示す図であ
る。第１０図は従来のマイクロ波プラズマCVD
法による堆積膜形成装置の透視略図である。第１
１図は第１０図の平面図である。 図において、１０１，３０１，５０１，１００
１，１１０１……反応容器、１０２，３０２，５
０２，１００２，１１０２……誘電体窓、１０
３，３０３，５０３，１００３，１１０３……導
波管、１０４，３０４，５０４，１００４，１１
０４……排気管、１０５，２０５，３０５，４０
５，５０５，１００５，１１０５……支持体、１
０６，３０６，５０６，１００６，１１０６……
グロー放電プラズマ空間、５０７，１００７，１
１０７……支持体加熱用ヒーター、１０８，３０
８，５０８……ガス放出管、１０９，２０９，３
０９，４０９，５０９……遮へい板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波プラズマCVD法により支持体上
に堆積膜を形成するためのマイクロ波プラズマ
CVD装置であつて、該マイクロ波プラズマCVD
装置は成膜用の反応容器を有し、該反応容器はマ
イクロ波導入手段、成膜用原料ガスの導入手段及
び排気手段を備え、該反応容器は前記マイクロ波
導入手段を介して導入されるマイクロ波電力によ
り放電を生起させて前記成膜用の原料ガス導入手
段を介して導入される成膜用原料ガスを分解して
該反応容器内に配置された成膜用支持体上への成
膜をもたらす分解種を生成する分解空間を有し、
該分解空間は前記成膜用支持体の近傍に位置し、
前記成膜用支持体と前記分解空間との間に前記分
解種の一部が前記成膜用支持体に向つて通過する
開口部を備えた遮へい板が設けられていて、前記
成膜用支持体と前記遮へい板との間の距離が１mm
以上50mm以下であることを特徴とするマイクロ波
プラズマCVD装置。 ２ 前記成膜用支持体が円筒状で、前記遮へい板
の開口部が該円筒状支持体の母線方向に平行な帯
状である請求項１に記載のマイクロ波プラズマ
CVD装置。 ３ 前記遮へい板の開口部が、前記円筒状支持体
の中心軸からみた時の開口角度が、20゜以上90゜以
下である請求項２に記載のマイクロ波プラズマ
CVD装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057297A JPS6456874A (en) | 1987-03-27 | 1988-03-10 | Microwave plasma cvd device |
| US07/477,123 US4953498A (en) | 1987-03-27 | 1990-02-07 | Microwave plasma CVD apparatus having substrate shielding member |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7356287 | 1987-03-27 | ||
| JP63057297A JPS6456874A (en) | 1987-03-27 | 1988-03-10 | Microwave plasma cvd device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6456874A JPS6456874A (en) | 1989-03-03 |
| JPH0510428B2 true JPH0510428B2 (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=26398317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63057297A Granted JPS6456874A (en) | 1987-03-27 | 1988-03-10 | Microwave plasma cvd device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4953498A (ja) |
| JP (1) | JPS6456874A (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5338580A (en) * | 1988-11-15 | 1994-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of preparation of functional deposited film by microwave plasma chemical vapor deposition |
| US5129359A (en) * | 1988-11-15 | 1992-07-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Microwave plasma CVD apparatus for the formation of functional deposited film with discharge space provided with gas feed device capable of applying bias voltage between the gas feed device and substrate |
| JP3042127B2 (ja) * | 1991-09-02 | 2000-05-15 | 富士電機株式会社 | 酸化シリコン膜の製造方法および製造装置 |
| DE59603312D1 (de) * | 1995-01-25 | 1999-11-18 | Balzers Ag Liechtenstein | Verfahren zur reaktiven Schichtabscheidung |
| US5753045A (en) * | 1995-01-25 | 1998-05-19 | Balzers Aktiengesellschaft | Vacuum treatment system for homogeneous workpiece processing |
| KR100687531B1 (ko) * | 2001-05-09 | 2007-02-27 | 에이에스엠 저펜 가부시기가이샤 | 반도체 장치용 저유전상수 절연막의 형성방법 |
| JP4245017B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2009-03-25 | ソニー株式会社 | バッテリー装置、電子機器及びバッテリーシステム |
| US20110076420A1 (en) * | 2008-01-30 | 2011-03-31 | Applied Materials, Inc. | High efficiency low energy microwave ion/electron source |
| US7993733B2 (en) | 2008-02-20 | 2011-08-09 | Applied Materials, Inc. | Index modified coating on polymer substrate |
| US20090238998A1 (en) * | 2008-03-18 | 2009-09-24 | Applied Materials, Inc. | Coaxial microwave assisted deposition and etch systems |
| US20090238993A1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-09-24 | Applied Materials, Inc. | Surface preheating treatment of plastics substrate |
| US8057649B2 (en) * | 2008-05-06 | 2011-11-15 | Applied Materials, Inc. | Microwave rotatable sputtering deposition |
| US8349156B2 (en) * | 2008-05-14 | 2013-01-08 | Applied Materials, Inc. | Microwave-assisted rotatable PVD |
| US20100078320A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | Applied Materials, Inc. | Microwave plasma containment shield shaping |
| US20100078315A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | Applied Materials, Inc. | Microstrip antenna assisted ipvd |
| TW201129713A (en) * | 2009-07-09 | 2011-09-01 | Applied Materials Inc | Curved microwave plasma line source for coating of three-dimensional substrates |
| US9018108B2 (en) | 2013-01-25 | 2015-04-28 | Applied Materials, Inc. | Low shrinkage dielectric films |
| EP2868768B1 (en) * | 2013-10-29 | 2021-06-16 | Oerlikon Surface Solutions AG, Pfäffikon | Shutter system |
| US12018374B2 (en) * | 2019-03-08 | 2024-06-25 | Dsgi Technologies, Inc. | System and method of low temperature thin film deposition and in-situ annealing |
| CN110284123B (zh) * | 2019-06-28 | 2021-04-09 | 江苏永鼎光纤科技有限公司 | 一种微波等离子体化学气相沉积设备的微波屏蔽装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56155535A (en) * | 1980-05-02 | 1981-12-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Film forming device utilizing plasma |
| JPH081895B2 (ja) * | 1985-06-07 | 1996-01-10 | 松下電器産業株式会社 | 非晶質シリコン膜の形成方法 |
| US4729341A (en) * | 1985-09-18 | 1988-03-08 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method and apparatus for making electrophotographic devices |
| JPH0676664B2 (ja) * | 1986-12-09 | 1994-09-28 | キヤノン株式会社 | マイクロ波プラズマｃｖｄ法による機能性堆積膜の形成装置 |
-
1988
- 1988-03-10 JP JP63057297A patent/JPS6456874A/ja active Granted
-
1990
- 1990-02-07 US US07/477,123 patent/US4953498A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4953498A (en) | 1990-09-04 |
| JPS6456874A (en) | 1989-03-03 |
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