JPH0523050B2 - - Google Patents
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- JPH0523050B2 JPH0523050B2 JP58223312A JP22331283A JPH0523050B2 JP H0523050 B2 JPH0523050 B2 JP H0523050B2 JP 58223312 A JP58223312 A JP 58223312A JP 22331283 A JP22331283 A JP 22331283A JP H0523050 B2 JPH0523050 B2 JP H0523050B2
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- Japan
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- conductive substrate
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- electrode
- reaction chamber
- raw material
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野]
本発明は非晶質膜等の薄膜を成膜する成膜方法
に関する。
に関する。
[発明の技術的背景とその問題点]
非晶質膜、例えば非晶質珪素膜を平板もしくは
円筒状の導電性基板の表面に成膜する方法として
は、グロー放電により珪素を含む原料ガスを分解
して成膜を行なう方法が知られている。
円筒状の導電性基板の表面に成膜する方法として
は、グロー放電により珪素を含む原料ガスを分解
して成膜を行なう方法が知られている。
これは例えば第1図に示すような成膜装置を利
用するものである。すなわち、10-6Torr程度に
減圧された反応室1内に、SiH4(シラン)等の珪
素を含む原料ガスを導入管2を介して導入し、次
いで排気管3のバルブ4を調整して反応室1内を
0.1〜5Torrの反応圧力に設定し、反応室1内に
対向配置された電極5と導電性基板6との間に高
周波電力を印加して、プラズマを発生させ、非晶
質珪素膜を成膜している。
用するものである。すなわち、10-6Torr程度に
減圧された反応室1内に、SiH4(シラン)等の珪
素を含む原料ガスを導入管2を介して導入し、次
いで排気管3のバルブ4を調整して反応室1内を
0.1〜5Torrの反応圧力に設定し、反応室1内に
対向配置された電極5と導電性基板6との間に高
周波電力を印加して、プラズマを発生させ、非晶
質珪素膜を成膜している。
なお、7は導入管2から反応室1内へ導入する
原料ガスの流量を調整するためのバルブ、8は反
応室1の側壁、9は電極5をこの側壁8から電気
的に絶縁した状態で支持する絶縁体、10は電極
5及び導電性基板6に高周波電力を供給するため
の高周波電源、11はこの高周波電源10からの
高周波電力が効率良く印加されるように整合を行
なうマツチングボツクス、12は導電性基板6支
持する支持台、13は導電性基板6を反応温度
(150℃〜300℃)に加熱するヒータである。
原料ガスの流量を調整するためのバルブ、8は反
応室1の側壁、9は電極5をこの側壁8から電気
的に絶縁した状態で支持する絶縁体、10は電極
5及び導電性基板6に高周波電力を供給するため
の高周波電源、11はこの高周波電源10からの
高周波電力が効率良く印加されるように整合を行
なうマツチングボツクス、12は導電性基板6支
持する支持台、13は導電性基板6を反応温度
(150℃〜300℃)に加熱するヒータである。
また、高周波電源10の一端は接地され、他端
はマツチングボツクス11に接続されている。
はマツチングボツクス11に接続されている。
さらに、導電性基板6は支持台12を介して側
壁8とともに接地されている。
壁8とともに接地されている。
さて、このような成膜方法では、第1図で符号
14で示すように、電極5と導電性基板6との間
にプラズマが発生し成膜が行なわれるが、このと
き電極5から導電性基板6へ向う放電電流Iaの他
に、電極5から側壁8に向う放電電流Iwも流れ
プラズマ14が拡散する。
14で示すように、電極5と導電性基板6との間
にプラズマが発生し成膜が行なわれるが、このと
き電極5から導電性基板6へ向う放電電流Iaの他
に、電極5から側壁8に向う放電電流Iwも流れ
プラズマ14が拡散する。
すなわち、成膜を行なうために高周波電源10
によつて印加される高周波電力の一部が電極5と
側壁8との間の放電のために消費されてしまい、
成膜効率が著しく悪化するという欠点があつた。
この従来の成膜方法では、たとえば高周波電源1
0として、13.56MHz100W出力のものを用い、反
応室1内の圧力を0.4Torrに設定し、導入管2を
介して導入される原料ガスとしてシランガスを
180SCCMの流量で導入して成膜を行なつた場合
に、成膜速度は1時間当たり6μm程度であつた。
によつて印加される高周波電力の一部が電極5と
側壁8との間の放電のために消費されてしまい、
成膜効率が著しく悪化するという欠点があつた。
この従来の成膜方法では、たとえば高周波電源1
0として、13.56MHz100W出力のものを用い、反
応室1内の圧力を0.4Torrに設定し、導入管2を
介して導入される原料ガスとしてシランガスを
180SCCMの流量で導入して成膜を行なつた場合
に、成膜速度は1時間当たり6μm程度であつた。
従つて、このような成膜方法では、たとえば電
子写真感光体のように20μm程度の膜厚の非晶質
珪素膜を成膜する場合には成膜時間を多く要し、
工業的な製造には不適当であつた。
子写真感光体のように20μm程度の膜厚の非晶質
珪素膜を成膜する場合には成膜時間を多く要し、
工業的な製造には不適当であつた。
[発明の目的]
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、高速成膜が可能な成膜方法を提供することを
目的とする。
で、高速成膜が可能な成膜方法を提供することを
目的とする。
[発明の概要]
本発明は、高周波電源等の交流電源と導電性基
板との間にインダクタンス素子を介在させること
により原料ガスのプラズマを膜が形成される導電
性基板の部位に集中させかつその密度を高めて成
膜効率を向上させ、これによつて高速成膜が可能
となる成膜方法である。
板との間にインダクタンス素子を介在させること
により原料ガスのプラズマを膜が形成される導電
性基板の部位に集中させかつその密度を高めて成
膜効率を向上させ、これによつて高速成膜が可能
となる成膜方法である。
[発明の実施例]
以下、本発明を図示した実施例に基づいて説明
する。
する。
すなわち、第2図は本発明による成膜方法を実
現するための成膜装置の構成を示す説明図であ
る。
現するための成膜装置の構成を示す説明図であ
る。
この第2図において、第1図に示した従来の成
膜装置と同一部分には同一符号を付して詳細な説
明を省略する。
膜装置と同一部分には同一符号を付して詳細な説
明を省略する。
すなわち、支持台12にはヒータ13が一体的
に設けられ、この支持台12は、側壁8に対して
電気的に絶縁した状態で絶縁体15によつて保持
されている。支持台12は可変インダクタンス素
子16を介して接地され、側壁8は直接接地され
ている。
に設けられ、この支持台12は、側壁8に対して
電気的に絶縁した状態で絶縁体15によつて保持
されている。支持台12は可変インダクタンス素
子16を介して接地され、側壁8は直接接地され
ている。
この部分以外は、第1図に示した従来の成膜装
置と同様の構成となつている。
置と同様の構成となつている。
しかして、この第2図に示した成膜装置の高周
波等価回路を示すと第3図のようになる。
波等価回路を示すと第3図のようになる。
第3図において、電極5にはマツチングボツク
ス11を介して高周波電源10の一端が接続さ
れ、高周波電源の他端は接地されている。マツチ
ングボツクス11はコイル及びコンデンサを組合
せたLC回路であつて、高周波電源10の出力イ
ンピーダンスの整合をとつて、高周波電力の伝送
効率を向上させる役割を持つている。
ス11を介して高周波電源10の一端が接続さ
れ、高周波電源の他端は接地されている。マツチ
ングボツクス11はコイル及びコンデンサを組合
せたLC回路であつて、高周波電源10の出力イ
ンピーダンスの整合をとつて、高周波電力の伝送
効率を向上させる役割を持つている。
電極5と導電性基板6との間に高周波電力が印
加されることにより、両者の間にグロー放電を生
じ原料ガスのプラズマが発生する。
加されることにより、両者の間にグロー放電を生
じ原料ガスのプラズマが発生する。
このとき、プラズマは、電極5、導電性基板
6、及び側壁8の近傍において暗部となり、中央
部分において明部となる。そこで、この暗部を等
価的にコンデンサで置換えると、電極5側にコン
デンサCc、導電性基板6側にコンデンサCa(導電
性基板6とプラズマ陽光柱との間に形成されるシ
ースによるキヤパシタンス)、側壁8側にコンデ
ンサCwをそれぞれ接地したものとみなせる。
6、及び側壁8の近傍において暗部となり、中央
部分において明部となる。そこで、この暗部を等
価的にコンデンサで置換えると、電極5側にコン
デンサCc、導電性基板6側にコンデンサCa(導電
性基板6とプラズマ陽光柱との間に形成されるシ
ースによるキヤパシタンス)、側壁8側にコンデ
ンサCwをそれぞれ接地したものとみなせる。
コンデンサCc,Ca,Cwはそれぞれ放電インピ
ーダンスZを介して相互に接続されている。コン
デンサCwの他端は側壁8を介して設置されてい
る。
ーダンスZを介して相互に接続されている。コン
デンサCwの他端は側壁8を介して設置されてい
る。
さらに、導電性基板6はインダクタンス素子1
6を介して接地されている。
6を介して接地されている。
従つて、高周波電源10から高周波電力を印加
すると、電極5の部分において放電電流Icが流
れ、側壁8の部分において放電電流Iwが流れ、
導電性基板6の部分において放電電流Iaが流れ
る。
すると、電極5の部分において放電電流Icが流
れ、側壁8の部分において放電電流Iwが流れ、
導電性基板6の部分において放電電流Iaが流れ
る。
モデル的にはIc=Ia+Iwとなる。
ここで電流Iwの値が大きいと、放電のため電
力がほとんど側壁8近傍におけるプラズマ発生の
ために消失されてしまい、導電性基板6近傍での
プラズマ発生が少なくなる。
力がほとんど側壁8近傍におけるプラズマ発生の
ために消失されてしまい、導電性基板6近傍での
プラズマ発生が少なくなる。
このため、導電性基板6への成膜効率が低下す
る。
る。
そこで、可変のインダクタンス素子16を調整
し、インダクタンス素子16の値Lが、コンデン
サCaとの間で共振するような値となるように設
定する。
し、インダクタンス素子16の値Lが、コンデン
サCaとの間で共振するような値となるように設
定する。
そして、この共振条件を満足した場合には、第
3図に示した等価回路において、電極5側から見
て、導電性基板6を含む回路のインピーダンスは
最小となり、側壁8側のインピーダンスは最大と
なる。
3図に示した等価回路において、電極5側から見
て、導電性基板6を含む回路のインピーダンスは
最小となり、側壁8側のインピーダンスは最大と
なる。
これにより、電流Iwはほとんど無視しうる程
度となり、実質的にIc=Iaの状態になる。
度となり、実質的にIc=Iaの状態になる。
従つて、プラズマは導電性基板6の近傍に集中
するので、この基板6の近傍における原料ガスの
分解効率が著しく高まり、成膜速度が上昇する。
するので、この基板6の近傍における原料ガスの
分解効率が著しく高まり、成膜速度が上昇する。
さて、次にこのような第2図に示す成膜装置を
利用した成膜方法の一実施例を説明する。
利用した成膜方法の一実施例を説明する。
(1) 反応室内の圧力が10-6Torrとなるまで、排
気管3に接続されている排気装置(図示しな
い)を作動させる(このときバルブ4は全開状
態である)。
気管3に接続されている排気装置(図示しな
い)を作動させる(このときバルブ4は全開状
態である)。
(2) 次いでヒータ13を作動させ、導電性基板6
を、150℃〜300℃の間の温度に加熱する。この
場合、導電性基板6は、アルミニウム製の平板
で、支持台12によつて支持されている。
を、150℃〜300℃の間の温度に加熱する。この
場合、導電性基板6は、アルミニウム製の平板
で、支持台12によつて支持されている。
(3) 次いでバルブ7を開放し、導入管2を介して
原料ガスを反応室1内に導入する。原料ガスと
してはシランガスを用い、その流量を
180SCCMとした。
原料ガスを反応室1内に導入する。原料ガスと
してはシランガスを用い、その流量を
180SCCMとした。
なお、原料ガスとしては、シランガスの他
に、ジシラン等の高次シランを単独又は混合し
て用いてもよいし、さらに膜中に添加物を添加
させる場合にはこの添加物を含むガスを同時に
導入してもよい。
に、ジシラン等の高次シランを単独又は混合し
て用いてもよいし、さらに膜中に添加物を添加
させる場合にはこの添加物を含むガスを同時に
導入してもよい。
たとえば、成膜される非晶質珪素膜の価電子
制御を行なうために、周期率表第a族又は第
a族元素を含むガスを同時導入し、また比抵
抗の制御を行なうために、酸素、炭素もしくは
窒素を含むガスを同時に導入してもよい。
制御を行なうために、周期率表第a族又は第
a族元素を含むガスを同時導入し、また比抵
抗の制御を行なうために、酸素、炭素もしくは
窒素を含むガスを同時に導入してもよい。
(4) 次いで、バルブ4の開度を調整して反応室1
内の圧力を0.4Torrに設定する。
内の圧力を0.4Torrに設定する。
(5) さらに、高周波電源10を動作させて、電極
5と導電性基板6との間に高周波電力を印加す
る。
5と導電性基板6との間に高周波電力を印加す
る。
この場合、印加する高周波電力は、周波数
13.56MHzで電力100Wであつた。
13.56MHzで電力100Wであつた。
このとき、可変インダクタンス素子16を調
整すると前述の共振条件が成立し、プラズマが
導電性基板6の近傍にまで広がつて発生する。
整すると前述の共振条件が成立し、プラズマが
導電性基板6の近傍にまで広がつて発生する。
(6) このような状態で、反応容器1内の反応圧
力、導電性基板6の温度、原料ガスの流量を所
定値に保持しながら、高周波電源10の作動を
継続すると、導電性基板6の表面には、非晶質
珪素膜が堆積される。
力、導電性基板6の温度、原料ガスの流量を所
定値に保持しながら、高周波電源10の作動を
継続すると、導電性基板6の表面には、非晶質
珪素膜が堆積される。
この場合には、成膜速度が1時間当たり16μm
程度となり、従来の成膜方法に比較して約2.7倍
程度の高速成膜が可能となつた。
程度となり、従来の成膜方法に比較して約2.7倍
程度の高速成膜が可能となつた。
次に、第4図を参照して導電性基板6として円
筒状のものを用いた例を説明する。
筒状のものを用いた例を説明する。
反応室1は、基台17上に設置されている。こ
の反応室1内には支持台12が設けられている。
この支持台12はシヤフト18を介してギア19
に連結されている。ギア19はモータ20に取付
けられたギア21と噛合している。
の反応室1内には支持台12が設けられている。
この支持台12はシヤフト18を介してギア19
に連結されている。ギア19はモータ20に取付
けられたギア21と噛合している。
従つて、モータ20の回転によつて、シヤフト
18を介して支持台12は一定速度で回転するよ
うになつている。シヤフト18は絶縁体22によ
り電気的に絶縁されているとともに、可変インダ
クタンス素子16を介して接地されている。一
方、支持台12にはヒータ13が立設されてい
て、このヒータ13を囲繞するように、円筒状の
導電性基板6が支持台12の上部に嵌合してい
る。
18を介して支持台12は一定速度で回転するよ
うになつている。シヤフト18は絶縁体22によ
り電気的に絶縁されているとともに、可変インダ
クタンス素子16を介して接地されている。一
方、支持台12にはヒータ13が立設されてい
て、このヒータ13を囲繞するように、円筒状の
導電性基板6が支持台12の上部に嵌合してい
る。
そして、導電性基板6と同軸に、反応室1内に
は電極5が設けられている。この電極5も円筒状
であつて、その内面側に複数の孔23を持つてい
る。
は電極5が設けられている。この電極5も円筒状
であつて、その内面側に複数の孔23を持つてい
る。
側壁8の一側にはガス導入口24、他側にはガ
ス排出口25が設けられ、バルブ7を介して導入
管2、バルブ4を介して排気管3にそれぞれ接続
されている。この場合、導入口24およおび排出
口25は絶縁体26,27によつて側壁8に対し
て電気的に絶縁されている。
ス排出口25が設けられ、バルブ7を介して導入
管2、バルブ4を介して排気管3にそれぞれ接続
されている。この場合、導入口24およおび排出
口25は絶縁体26,27によつて側壁8に対し
て電気的に絶縁されている。
さらに、高周波電源10はマツチングボツクス
11を介して導入口24に接続され、これによつ
て電気的には、電極5と導電性基板6との間に高
周波電力が印加されるように接続されている。
11を介して導入口24に接続され、これによつ
て電気的には、電極5と導電性基板6との間に高
周波電力が印加されるように接続されている。
また、電極5は孔23を有し、かつ導入口24
及び排出口25と連通しているので、電極として
の機能に加えて、反応室1内へ原料ガスを噴出
し、また反応室1外へ原料ガスを排出する機能も
持つている。この電極5は、絶縁リング28,2
9によつて、側壁8に対して電気的に絶縁された
状態で保持されるようになつている。
及び排出口25と連通しているので、電極として
の機能に加えて、反応室1内へ原料ガスを噴出
し、また反応室1外へ原料ガスを排出する機能も
持つている。この電極5は、絶縁リング28,2
9によつて、側壁8に対して電気的に絶縁された
状態で保持されるようになつている。
さらに、円筒状の導電性基板6の上方及び下方
には、第5図に示すような、円盤状の遮蔽体3
0,31が設けられている。この遮蔽体30,3
1は中央に開口32を持つ板体で、電極5と導電
性基板6とが対向する面の上端及び下端に存在す
る空間を遮蔽するように、配設されていて、電気
的に接地されている。
には、第5図に示すような、円盤状の遮蔽体3
0,31が設けられている。この遮蔽体30,3
1は中央に開口32を持つ板体で、電極5と導電
性基板6とが対向する面の上端及び下端に存在す
る空間を遮蔽するように、配設されていて、電気
的に接地されている。
さらに、この遮蔽体30,31は電極5の上端
及び下端に対して間隙d1,d2をもつて離間す
る状態で取付けられているので、原料ガスの流れ
に影響を与えることはない。この間隙d1,d2
は、プラズマ中の電子の平均自由行程よりも小さ
い距離に設定されているので、この領域で異常放
電を起こすことはない。
及び下端に対して間隙d1,d2をもつて離間す
る状態で取付けられているので、原料ガスの流れ
に影響を与えることはない。この間隙d1,d2
は、プラズマ中の電子の平均自由行程よりも小さ
い距離に設定されているので、この領域で異常放
電を起こすことはない。
従つて、第4図及び第5図に示した成膜装置を
用いた成膜方法によれば、インダクタンス素子1
6を調整して前述の共振条件を満足させれば、プ
ラズマが導電性基板6の近傍に集中するととも
に、遮蔽体30,31により、プラズマが反応室
1の上部及び下部へ拡散するのを防ぐことができ
る。
用いた成膜方法によれば、インダクタンス素子1
6を調整して前述の共振条件を満足させれば、プ
ラズマが導電性基板6の近傍に集中するととも
に、遮蔽体30,31により、プラズマが反応室
1の上部及び下部へ拡散するのを防ぐことができ
る。
なお、上記説明において、第2図に示した実施
例と同一の機能を有する部分については、同一符
号を付して詳細な説明を省略する。
例と同一の機能を有する部分については、同一符
号を付して詳細な説明を省略する。
しかして、この第4図及び第5図に示した成膜
装置を用いた成膜方法の一例を説明する。
装置を用いた成膜方法の一例を説明する。
(1) 反応室1内の圧力が10-6Torrとなるまで、
バルブ4を開放して、排気管3から排気を行な
う。
バルブ4を開放して、排気管3から排気を行な
う。
(2) 次いで、ヒータ13を作動させ、円筒状の導
電性基板6を150℃〜300℃の範囲の温度に加熱
する。
電性基板6を150℃〜300℃の範囲の温度に加熱
する。
導電性基板6は、直径130mmのアルミニウム
製ドラムを用いた。
製ドラムを用いた。
(3) 次いで、バルブ7を開放して原料ガスを導入
し、電極5の孔23から噴出させる。この場
合、原料ガスとしてシランガスを用い、その流
量を300SCCMとした。
し、電極5の孔23から噴出させる。この場
合、原料ガスとしてシランガスを用い、その流
量を300SCCMとした。
(4) そして、バルブ4の開度を調整し、反応室1
内の圧力を0.8Torrに設定する。
内の圧力を0.8Torrに設定する。
(5) さらに、高周波電源10を動作させて、電極
5と導電性基板6との間に高周波電力を印加す
る。印加電力は、周波数13.56MHzで電力200W
であつた。このとき、前述と同様にインダクタ
ンス素子16を調整し、前述の共振条件を満足
させる。
5と導電性基板6との間に高周波電力を印加す
る。印加電力は、周波数13.56MHzで電力200W
であつた。このとき、前述と同様にインダクタ
ンス素子16を調整し、前述の共振条件を満足
させる。
(6) このようにして成膜を行なつたところ、プラ
ズマが拡散することなく、導電性基板6の近傍
に集中した状態で成膜が行なわれた。そして、
この場合の成膜速度は1時間当たり22μmであ
つた。
ズマが拡散することなく、導電性基板6の近傍
に集中した状態で成膜が行なわれた。そして、
この場合の成膜速度は1時間当たり22μmであ
つた。
このようにして、非晶質珪素膜が成膜されたも
のを電子写真感光体として使用したところ、すぐ
れた感光特性が得られた。
のを電子写真感光体として使用したところ、すぐ
れた感光特性が得られた。
すなわち、−6KVの電圧が印加されたコロナ放
電器により、表面を帯電させると、膜の表面電位
が−250Vとなり、2Luxのタングステンランプに
よる照射の場合に0.6Lux・Secの高い感度が得ら
れた。
電器により、表面を帯電させると、膜の表面電位
が−250Vとなり、2Luxのタングステンランプに
よる照射の場合に0.6Lux・Secの高い感度が得ら
れた。
なお、遮蔽体30,31を取外した状態で上記
と同様に成膜を行なつたところ、成膜速度は1時
間当たり20μmとなつた。従つて、インダクタン
ス素子16による共振効果に加えて、遮蔽体3
0,31によるプラズマの閉込め効果により、高
速成膜が可能となることが立証された。
と同様に成膜を行なつたところ、成膜速度は1時
間当たり20μmとなつた。従つて、インダクタン
ス素子16による共振効果に加えて、遮蔽体3
0,31によるプラズマの閉込め効果により、高
速成膜が可能となることが立証された。
なお、上述の例では、成膜中は支持台12が常
時回転しているので、成膜される膜の均一が得ら
れる。
時回転しているので、成膜される膜の均一が得ら
れる。
ところで、ヒータ13としては一般にはシーズ
ヒータが用いられるが、このシーズヒータは発熱
体をコイル状に巻回しているので、高周波的に
は、インダクタンス分を持ち、さらに支持台12
に対して容量結合している。
ヒータが用いられるが、このシーズヒータは発熱
体をコイル状に巻回しているので、高周波的に
は、インダクタンス分を持ち、さらに支持台12
に対して容量結合している。
従つて、放電によつて流れる高周波電源の一部
がヒータ13を含む回路に流れこみ、前述の共振
条件を乱す恐れがある。
がヒータ13を含む回路に流れこみ、前述の共振
条件を乱す恐れがある。
そこで、第6図に示す例では、このような不都
合を解消している。
合を解消している。
すなわち、第6図においては、ヒータ13と、
このヒータ13に電力を印加する電源33との間
に可変インダクタンス素子34,35を介在させ
たものである。
このヒータ13に電力を印加する電源33との間
に可変インダクタンス素子34,35を介在させ
たものである。
ヒータ13は、発熱体部分36とケーシング部
分37とが距離d3を以て、配設されているが、
この部分で支持台12に対して容量結合してい
る。
分37とが距離d3を以て、配設されているが、
この部分で支持台12に対して容量結合してい
る。
これを等価回路で示すと、第7図のようにな
る。
る。
第7図において、発熱体部分36は、コンデン
サCi、インダクタンスLi、抵抗Riの直列回路
(i=1,2……)が多数並列的に接続されたも
のとして等価的に表され、図では便宜的にL,
C,Rの直列回路で示され、またヒータ13の持
つストレーキヤパシテイがC2で表されている。
サCi、インダクタンスLi、抵抗Riの直列回路
(i=1,2……)が多数並列的に接続されたも
のとして等価的に表され、図では便宜的にL,
C,Rの直列回路で示され、またヒータ13の持
つストレーキヤパシテイがC2で表されている。
従つて、この等価回路において、電極5側の放
電電流Icは、側壁8に向う電流Iw及び導電性基
板6に向う電流、ヒータ13を含む回路に向う電
流Ihに分かれる。従つて、ヒータ13へのもれ電
流Ihを最小にしなければ、プラズマの集中化とい
う効果が低下する。
電電流Icは、側壁8に向う電流Iw及び導電性基
板6に向う電流、ヒータ13を含む回路に向う電
流Ihに分かれる。従つて、ヒータ13へのもれ電
流Ihを最小にしなければ、プラズマの集中化とい
う効果が低下する。
そこで、第6図に示すように、インダクタンス
素子34,35を設けることにより、もれ電流Ih
を阻止するように、ヒータ13を含む回路の高周
波インピーダンスを上げることができる。
素子34,35を設けることにより、もれ電流Ih
を阻止するように、ヒータ13を含む回路の高周
波インピーダンスを上げることができる。
すなわち、インダクタンス阻止16を調整して
共振状態とすることにより、IwOの条件を満
たし、かつωLh>>1/ωC2となるようにインダ
クタンス素子34,35を調整することにより、
ヒータ13を含む回路へのもれ電流が最小とな
る。
共振状態とすることにより、IwOの条件を満
たし、かつωLh>>1/ωC2となるようにインダ
クタンス素子34,35を調整することにより、
ヒータ13を含む回路へのもれ電流が最小とな
る。
従つて、第7図において、電流Iw,Ihが最小
となり、プラズマが導電性基板6の近傍に集中す
ることにより、成膜効率が向上する。
となり、プラズマが導電性基板6の近傍に集中す
ることにより、成膜効率が向上する。
なお、第6図及び第7図に示した例では、第2
図及び第3図に示した例と同一部分には同一符号
を付し説明を省略する。
図及び第3図に示した例と同一部分には同一符号
を付し説明を省略する。
しかして、この第6図及び第7図に示した成膜
装置を用いて、第2図及び第3図に示した例と同
一の成膜条件及び成膜手順で成膜を行なつたとこ
ろ、成膜速度として、1時間当たり18μmの膜厚
とすることができた。
装置を用いて、第2図及び第3図に示した例と同
一の成膜条件及び成膜手順で成膜を行なつたとこ
ろ、成膜速度として、1時間当たり18μmの膜厚
とすることができた。
ところで、第6図において、電極5と導電性基
板6との間には、成膜時プラズマが発生するが、
この電極5及び導電性基板6間のポテンシヤル分
布を示すと第8図のようになる。すなわち、プラ
ズマは導電性基板6側まで拡がつている。
板6との間には、成膜時プラズマが発生するが、
この電極5及び導電性基板6間のポテンシヤル分
布を示すと第8図のようになる。すなわち、プラ
ズマは導電性基板6側まで拡がつている。
さらに、成膜速度を上げるには、第9図に示す
ような導電性基板6側の電位を負極性側となるよ
うにし、導電性基板6側のプラズマ密度を高めれ
ばよい。これは、例えば、第10図に示す成膜装
置によつて達成される。
ような導電性基板6側の電位を負極性側となるよ
うにし、導電性基板6側のプラズマ密度を高めれ
ばよい。これは、例えば、第10図に示す成膜装
置によつて達成される。
すなわち、第10図に示した成膜装置は、第2
図に示したものに対して、インダクタンス素子1
6をコンデンサ37を介して接地したものであ
る。
図に示したものに対して、インダクタンス素子1
6をコンデンサ37を介して接地したものであ
る。
これを等価回路で示すと、第11図に示すよう
になる。
になる。
すなわち、インダクタンス素子16を含む回路
に、コンデンサ37を直接接続することにより、
コンデンサ37の値Cbに応じて負のバイアス電
圧が発生する。
に、コンデンサ37を直接接続することにより、
コンデンサ37の値Cbに応じて負のバイアス電
圧が発生する。
このバイアス電圧は、コンデンサ37の両端の
交流電圧のうちの直流分によつて生ずる自己バイ
アス電圧である。従つて、この負のバイアス電圧
によつて、陽光柱14を導電性基板12側に引寄
せることができ、成膜速度が向上する。
交流電圧のうちの直流分によつて生ずる自己バイ
アス電圧である。従つて、この負のバイアス電圧
によつて、陽光柱14を導電性基板12側に引寄
せることができ、成膜速度が向上する。
なお、第10図及び11図においては、第2図
及び第3図に示した同一部分について同一符号を
付して説明を省略する。ここで、コンデンサ37
としては、最適のバイアス電圧を得る目的で、調
整可能な可変キヤパシタンス素子であることが望
ましい。
及び第3図に示した同一部分について同一符号を
付して説明を省略する。ここで、コンデンサ37
としては、最適のバイアス電圧を得る目的で、調
整可能な可変キヤパシタンス素子であることが望
ましい。
さて、この第10図及び第11図に示した成膜
装置を用いて、第2図及び第3図に示した例にお
ける成膜条件及び成膜手順と同一の態様で成膜を
行なつたところ、18.5μm/時間の成膜速度が得
られた。
装置を用いて、第2図及び第3図に示した例にお
ける成膜条件及び成膜手順と同一の態様で成膜を
行なつたところ、18.5μm/時間の成膜速度が得
られた。
なお、さらにプラズマの密度を高める手段とし
て、第12図及び第13図に示すように、磁界発
生手段を利用することができる。
て、第12図及び第13図に示すように、磁界発
生手段を利用することができる。
この第12図及び第13図に示した例は、第4
図に示した例と比較して、次の点が相違してい
て、その他の部分は同一である。
図に示した例と比較して、次の点が相違してい
て、その他の部分は同一である。
すなわち、まず、導入口24は、反応室1の上
端部の側壁8に設けられ、ここに導入管2がバル
ブ7を介して接続されている。
端部の側壁8に設けられ、ここに導入管2がバル
ブ7を介して接続されている。
また、排出口25は基台17に設けられ、バル
ブ4を介して排気管3に接続されている。
ブ4を介して排気管3に接続されている。
さらに、ヒータ13としては、第13図の平面
図から明らかなように棒状のランプヒータを用い
ている。このランプヒータ13は円筒状の導電性
基板6の内面側に離間して4本支持台12上に立
接されている。なお、図示していないが、ランプ
ヒータ13に対向して放物射状の反射面をもつリ
フレクタも4本立設されている。さらに、この各
ランプヒータ13の相互対向面間に、磁界発生手
段として永久磁石38を配設している。この永久
磁石38は棒状のものであつて、隣接する同志が
異極性となる如く相互に離間した状態で支持台1
2上に4本立接されている。
図から明らかなように棒状のランプヒータを用い
ている。このランプヒータ13は円筒状の導電性
基板6の内面側に離間して4本支持台12上に立
接されている。なお、図示していないが、ランプ
ヒータ13に対向して放物射状の反射面をもつリ
フレクタも4本立設されている。さらに、この各
ランプヒータ13の相互対向面間に、磁界発生手
段として永久磁石38を配設している。この永久
磁石38は棒状のものであつて、隣接する同志が
異極性となる如く相互に離間した状態で支持台1
2上に4本立接されている。
従つて、この永久磁石38によつて、第13図
において示されるように磁界が発生する。これに
よつて、プラズマ中の電子が磁界に沿つて螺旋運
動を行なうことになり、円筒状の導電性基板6の
表面近傍でのプラズマ発生効率が高まり、結果的
に陽光柱の発光強度が強くなる。
において示されるように磁界が発生する。これに
よつて、プラズマ中の電子が磁界に沿つて螺旋運
動を行なうことになり、円筒状の導電性基板6の
表面近傍でのプラズマ発生効率が高まり、結果的
に陽光柱の発光強度が強くなる。
従つて、成膜速度が著しく向上する。
なお、第12図及び第13図に示した例では、
第4図及び第5図に示した例と同一部分に同一符
号を付して説明を省略する。
第4図及び第5図に示した例と同一部分に同一符
号を付して説明を省略する。
しかして、この例において、第4図及び第5図
に示した例における成膜方法と同一の成膜条件、
成膜手順で成膜を行なつたところ、25μm/時間
の成膜速度が得られた。
に示した例における成膜方法と同一の成膜条件、
成膜手順で成膜を行なつたところ、25μm/時間
の成膜速度が得られた。
[発明の効果]
以上述べたように、本発明によれば、原料ガス
のプラズマを膜が形成される導電性基板の近傍に
集中させかつその密度を高めることができるの
で、成膜効率が向上し、高速成膜が可能になる。
のプラズマを膜が形成される導電性基板の近傍に
集中させかつその密度を高めることができるの
で、成膜効率が向上し、高速成膜が可能になる。
第1図は従来の成膜方法を説明するための成膜
装置の概略構成を示す説明図、第2図は本発明の
一実施例を説明するための成膜装置の概略構成を
示す説明図、第3図は第2図に示した成膜装置の
高周波等価回路図、第4図は本発明の他の実施例
を説明するための成膜装置の概略縦断面図、第5
図は第4図に示した成膜装置の要部を示す平面
図、第6図は本発明のさらに他の実施例を説明す
るための成膜装置の概略構成を示す説明図、第7
図は第6図に示した成膜装置の高周波等価回路
図、第8図及び第9図は従来の成膜方法の欠点を
説明するための説明図、第10図は本発明のさら
に他の実施例を説明するための成膜装置の概略構
成を示す説明図、第11図は第10図に示した成
膜装置の高周波等価回路図、第12図は本発明の
さらに他の実施例を説明するための成膜装置を示
す概略縦断面図、第13図は第12図に示す成膜
装置の要部を示す平面図である。 1……反応室、5……電極、6……導電性基
板、10……高周波電源、13……ヒータ、16
……インダクタンス素子、30,31……遮蔽
体、33……ヒータ用電源、37……コンデン
サ、38……磁界発生手段。
装置の概略構成を示す説明図、第2図は本発明の
一実施例を説明するための成膜装置の概略構成を
示す説明図、第3図は第2図に示した成膜装置の
高周波等価回路図、第4図は本発明の他の実施例
を説明するための成膜装置の概略縦断面図、第5
図は第4図に示した成膜装置の要部を示す平面
図、第6図は本発明のさらに他の実施例を説明す
るための成膜装置の概略構成を示す説明図、第7
図は第6図に示した成膜装置の高周波等価回路
図、第8図及び第9図は従来の成膜方法の欠点を
説明するための説明図、第10図は本発明のさら
に他の実施例を説明するための成膜装置の概略構
成を示す説明図、第11図は第10図に示した成
膜装置の高周波等価回路図、第12図は本発明の
さらに他の実施例を説明するための成膜装置を示
す概略縦断面図、第13図は第12図に示す成膜
装置の要部を示す平面図である。 1……反応室、5……電極、6……導電性基
板、10……高周波電源、13……ヒータ、16
……インダクタンス素子、30,31……遮蔽
体、33……ヒータ用電源、37……コンデン
サ、38……磁界発生手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 壁部を有する減圧状態の反応室内に原料ガス
を導入する第1の工程と、この第1の工程に続
き、交流電源に接続され前記反応室内に配設され
る電極とこの電極に対向して前記反応室内に配設
されインダクタンス素子を介して基準電位に接続
された導電性基板との間に、前記交流電源にて高
周波電力を印加して前記原料ガスのプラズマを発
生し前記導電性基板の表面に前記原料ガスに含ま
れる原子を含む膜を成膜する第2の工程とを有
し、前記壁部において流れる放電電流の値を小さ
くし、前記導電性基板へ流れる放電電流の値を大
きくするよう、前記インダクタンス素子は、前記
第2の工程にて発生されるプラズマのプラズマ陽
光柱と前記導電性基板との間に形成されるシース
によるキヤパシタンスと共振する値に設定されて
いることを特徴とする成膜方法。 2 反応室内に存在する原料ガスは珪素を含むガ
スであり、これによつて導電性基板の表面に非晶
質珪素膜を成膜することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の成膜方法。 3 壁部を有する減圧状態の反応室内に原料ガス
を導入する第1の工程と、この第1の工程に続
き、交流電源に接続され前記反応室内に配設され
る電極とこの電極に対向して前記反応室内に配設
されインダクタンス素子を介して基準電位に接続
された導電性基板との間に、前記交流電源にて高
周波電力を印加して前記原料ガスのプラズマを発
生し前記導電性基板の表面に前記原料ガスに含ま
れる原子を含む膜を成膜する第2の工程と、この
第2の工程実行時に、前記導電性基板と前記電極
との対向面端部近傍のプラズマの拡散を遮蔽体に
て防止する第3の工程とを有し、前記壁部におい
て流れる放電電流の値を小さくし、前記導電性基
板へ流れる放電電流の値を大きくするよう、前記
インダクタンス素子は、前記第2の工程にて発生
されるプラズマのプラズマ陽光柱と前記導電性基
板との間に形成されるシースによるキヤパシタン
スと共振する値に設定されていることを特徴とす
る成膜方法。 4 導電性基板は円筒状の基板であり、電極はこ
の円筒状の基板と同軸でかつこれを囲繞する円筒
状の電極で、遮蔽体が円筒状の基板の軸方向に沿
つて端部に設けられていることを特徴とする特許
請求の範囲第3項記載の成膜方法。 5 電極と遮蔽体とを、プラズマ中の電子の平均
自由行程よりも小さい距離をもつて離間えること
を特徴とする特許請求の範囲第4項記載の成膜方
法。 6 壁部を有する減圧状態の反応室内に原料ガス
を導入する第1の工程と、前記反応室内に配設さ
れ且つ第1のインダクタンス素子を介して基準電
位に接続された導電性基板を、ヒータ用電源に第
2のインダクタンス素子を介して接続されたヒー
タにて加熱する第2の工程と、前記反応室内に配
設され且つ前記導電性基板に対向して設けられた
電極と前記導電性基板との間に、前記電極に接続
された交流電源にて高周波電力を印加して前記原
料ガスのプラズマを発生し、前記導電性基板の表
面に前記原料ガスに含まれる原子を含む膜を成膜
する第3の工程とを有し、前記壁部において流れ
る放電電流の値を小さくし、前記導電性基板へ流
れる放電電流の値を大きくするよう、前記インダ
クタンス素子は、前記第3の工程にて発生される
プラズマのプラズマ陽光柱と前記導電性基板との
間に形成されるシースによるキヤパシタンスと共
振する値に設定されていることを特徴とする成膜
方法。 7 第2のインダクタンス素子はヒータを含む回
路のインピーダンスを最大とするような値に設定
されていることを特徴とする特許請求の範囲第6
項記載の成膜方法。 8 壁部を有する減圧状態の反応室内に原料ガス
を導入する第1の工程と、この第1の工程に続
き、交流電源に接続され前記反応室内に配設され
る電極とこの電極に対向して前記反応室内に配設
されインダクタンス素子及びコンデンサの直列接
続を介して基準電位に接続された導電性基板との
間に、前記交流電源にて高周波電力を印加して前
記原料ガスのプラズマを発生し前記導電性基板の
表面に前記原料ガスに含まれる原子を含む膜を成
膜する第2の工程とを有し、前記壁部において流
れる放電電流の値を小さくし、前記導電性基板へ
流れる放電電流の値を大きくするよう、前記イン
ダクタンス素子は、前記第2の工程にて発生され
るプラズマのプラズマ陽光柱と前記導電性基板と
の間に形成されるシースによるキヤパシタンスと
共振する値に設定されていることを特徴とする成
膜方法。 9 コンデンサは、導電性基板にバイアス電圧を
与えるためにその値が設定されていることを特徴
とする特許請求の範囲第8項記載の成膜方法。 10 壁部を有する減圧状態の反応室内に原料ガ
スを導入する第1の工程と、この第1の工程に続
き、交流電源に接続され前記反応室内に配設され
る電極とこの電極に対向して前記反応室内に配設
されるインダクタンス素子を介して基準電位に接
続された導電性基板との間に、前記交流電源にて
高周波電力を印加して前記原料ガスのプラズマを
発生し前記導電性基板の表面に前記原料ガスに含
まれる原子を含む膜を成膜する第2の工程と、こ
の第2の工程実行時に、前記導電性基板を間に挟
んで前記電極と対向して配設される磁界発生手段
が磁界を発生する第3の工程とを有し、前記壁部
において流れる放電電流の値を小さくし、前記導
電性基板へ流れる放電電流の値を大きくするよ
う、前記インダクタンス素子は、前記第2の工程
にて発生されるプラズマのプラズマ陽光柱と前記
導電性基板との間に形成されるシースによるキヤ
パシタンスと共振する値に設定されていることを
特徴とする成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58223312A JPS60116125A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | 成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58223312A JPS60116125A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | 成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60116125A JPS60116125A (ja) | 1985-06-22 |
| JPH0523050B2 true JPH0523050B2 (ja) | 1993-03-31 |
Family
ID=16796172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58223312A Granted JPS60116125A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | 成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60116125A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4919077A (en) * | 1986-12-27 | 1990-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor producing apparatus |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56130466A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-13 | Canon Inc | Film forming method |
| JPS58158929A (ja) * | 1982-03-17 | 1983-09-21 | Kokusai Electric Co Ltd | プラズマ発生装置 |
| JPS58163434A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応方法 |
-
1983
- 1983-11-29 JP JP58223312A patent/JPS60116125A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60116125A (ja) | 1985-06-22 |
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