JPH0627331B2 - 堆積膜形成装置 - Google Patents

堆積膜形成装置

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JPH0627331B2
JPH0627331B2 JP60287104A JP28710485A JPH0627331B2 JP H0627331 B2 JPH0627331 B2 JP H0627331B2 JP 60287104 A JP60287104 A JP 60287104A JP 28710485 A JP28710485 A JP 28710485A JP H0627331 B2 JPH0627331 B2 JP H0627331B2
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恵志 斉藤
政昭 広岡
純一 半那
勇 清水
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/10Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material

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  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機能性膜、殊に半導体デバイス、電子写真用
の感光デバイス、光学的画像入力装置用の光入力センサ
ーデバイス等の電子デバイスの用途に有用な半導体性堆
積膜の量産型成膜装置に関する。
〔従来の技術〕
電子写真用の感光デバイスの成膜方法として、プラズマ
CVD(Chemical Vapor Deposition)法が実用化され
ている。
この方法は反応室を高真空に減圧し、原料ガスを反応室
に供給した後グロー放電によつて原料ガスを分解し、反
応室内に配置された基板上に薄膜を形成する方法であ
る。
この方法でSiH4 Si26 等のシランガスを原料ガス
として作成した非晶質硅素膜は非晶質硅素の禁止帯中に
存在する局在準位が比較的少なく、置換型不純物のドー
ピングにより、価電子制御が可能であり、電子写真感光
体としても優れた特性が有するものが得られる成膜方法
である。
第6図は従来のプラズマCVD法の量産型真空成膜装置
の好適な実施態様例の主要部分の基本構成を示したもの
で、これに従つて円筒型支持体表面上に成膜処理を行う
場合に就いて具体的に説明する。
611は円筒型支持体641を所定位置に設置する為の
取り入り室(基体設置ステージ)で、扉615を開けて
1つ又は複数の円筒型支持体641の複数が固定治具61
6に固定される。
扉615を閉めて排気系631により取り入れ室611
内を所望圧まで減圧にするとともに支持体加熱ヒーター
624により、円筒型支持体641を例えば200〜30
0℃程度に加熱する。温度が十分安定した後、搬送手段
617により、排気系642で所望の真空圧に保たれた
中継室(中継ステージ)612に中間のゲートバルブ6
19を開けて、円筒型支持体641を移動する。移動後
にゲートバルブ619を閉め、円筒型支持体614と同数
設けられたゲートバルブ629を開け、上下動手段61
8により円筒型支持体641を降下させ、各ゲートバル
ブに対応して設けられた複数の反応炉(成膜ステージ)
614−1,614−2の夫々の内に円筒型支持体64
1の夫々を移動させる。
駆動源637により回転可能な円筒型支持体用受け治具
627の夫々の円筒型支持体641の夫夫を固定した
後、上下動手段618はもとの位置にもどる。
ゲート629の夫々を閉じた後、反応炉614−1,6
14−2の排気系632及びシラン等の膜形成用の原料
ガスの導入系634により、反応炉614−1,614
−2の内部圧力を所望に従つて適当に調整し、その後高
周波電源633により支持体と同軸円筒形電極626に
高周波電圧を印加し、反応炉614−1,614−2内
に放電を生じせしめる。この放電により、原料ガス導入
系634で導入したシラン等の原料ガスを分解し、円筒
型支持体641表面に非晶質硅素膜等を成膜させる。そ
の際円筒型支持体641は、加熱ヒーター628により
内部より加熱し、かつ駆動源637により回転し、膜厚
の均一化を計る。放電によつて生ずるプラズマは、電気
的シールド625により反応炉614−1,614−2
の所定の空間内にとじ込められる。
成膜工程の終了後、原料ガスの導入を止めると同時に高
周波電源をきり、その後ゲートバルブ629を開けて、
上下動手段618により、表面を成膜された複数の円筒
型支持体641の夫々は中継室612に引き上げられ、
その後ゲートバルブ629は閉じられる。次いでゲート
バルブ620を開け、予め所定の圧力に減圧されている取
り出し室(支持体取り出しステージ)613に、搬送手
段621を使つて、成膜された円筒型支持体641の夫
々を移動させる。移動終了後ゲートバルブ620は再び
閉じられる。取り出し室613に移動した円筒型支持体
641は冷却手段636により冷却された冷却板623
の冷却作用により、所定の減圧の下で所定の温度まで下
げられる。しかる後、リークバルブ639を形成された
膜に悪影響を与えないように徐々に開き、取り出し室6
13内を外気と通じさせ、その後取り出し扉622を開
けて、成膜された円筒型支持体641を外部に取り出
す。
以上説明した成膜動作工程を繰り返す事により多数の基
体上に成膜する事を連続的に行つていた。
〔従来の技術の問題点〕
上記の様に従来のプラズマCVD法では、堆積膜の電気
的性質および膜厚を均一にするために、反応室内で円筒
形基体と同軸円筒状の電柱に高周波電力を導入すること
が必要であつた。
そのため、一つの反応室で同時に1本以上の円筒形基体
に堆積膜を形成することが困難であり、生産性の向上に
問題があつた。
また同様に、プラズマCVD法では反応室内で円筒形基
体と同軸円筒状の電極が必要であり、堆積膜は円筒形基
体と同軸円筒状の両方に同程度の膜厚に堆積するため、
原料ガスのごく一部分が目的とする円筒形基体に堆積す
るだけであつた。そのため原料ガスの利用効率が低く、
堆積膜のコストが高くなるという問題点があつた。
更に、プラズマCVD法では、原料ガスを外部が導入し
た高周波エネルギーで分解し堆積させるため、高周波エ
ネルギーを効率よく反応室に導入することが難しく、装
置コストが高くなるという問題点があつた。
〔目的〕
本発明の目的は、上述した堆積膜形成装置の欠点を除去
すると同時に、従来の形成方法によらない新規な堆積膜
形成法を利用した装置を提供するものである。
本発明の他の目的は、省エネルギー化を計ると同時に膜
品質の管理が容易で大面積に亘つて均一特性の堆積膜が
得られる堆積膜形成法を提供するものである。
本発明の更に別の目的は、生産性,量産性に優れ、高品
質で電気的,光学的,半導体的等の物理特性に優れた膜
が簡便に得られる堆積膜形成法を提供することでもあ
る。
〔発明の概要〕
本発明は、堆積膜形成用の気体状原料物質と、該原料物
質に酸化作用をする性質を有する気体状ハロゲン系酸化
剤と、を反応空間内に導入して化学的に接触させること
で励起状態の前駆体を生成し、該前駆体を堆積膜形成要
素の供給源として成膜空間内にある基体上に堆積膜を形
成することを見い出したことを基本としている。
本発明の堆積膜形成装置は、堆積膜形成用の気体状原料
物質と該原料物質に酸化作用をする性質を有する気体状
のハロゲン系酸剤とを、それぞれ堆積膜形成室内に導入
して化学的に接触させることで堆積膜を形成する堆積膜
形成装置であって、気体状原料物質放出用のガス放出管
とハロゲン系酸剤放出用のガス放出管とを有するガス放
出手段と、該ガス放出手段の周囲に堆積膜形成用の円筒
状支持体を複数配するための支持体設置手段とを堆積膜
形成室内に具備し、前記気体状原料物質放出用のガス放
出管に設けられたガス放出孔と前記ハロゲン系酸剤放出
用のガス放出管に設けられたガス放出孔とをこれらのガ
ス放出孔から放出されるガス同士が衝突する向きに配し
たことを特徴としている。
本発明の堆積膜形成装置は第4図に示す堆積膜形成装置
システム(円筒型支持体投入及び予備加熱装置401、
堆積膜形成装置402、冷却装置403、搬出装置40
4、及び各装置への円筒型支持体搬送装置405から構
成されている。)の一部を構成している。
〔実施態様例〕
第1図に本発明の堆積膜形成装置の断面図を示す。本発
明の堆積膜形成装置は、円筒形の堆積膜形成室100の
中央部に、堆積膜形成用気体状原料物質放出管102と
ハロゲン系酸化剤放出管101とから成るガス放出対を
6対設置したガス放出手段、このガス放出手段の周囲に
ガス放出手段から等距離のところに、このガス放出手段
を取り囲むように、円筒形支持体運搬用治具106を取
りつけた円筒形支持体105を設置する円筒形支持体設
置治具(不図示)があり、堆積膜形成室100の内壁に
は、堆積膜形成室100を所定の内圧に保持するための
排気ポンプ(不図示)に接続する排気口104と円筒形
支持体105加熱用のヒーター103とから構成されて
いる。
第4図に本発明の堆積膜形成装置の模式的な透視図を示
す。
堆積膜形成室外には、円筒形支持体回転用のモータ30
1とモーターのコントローラ302があり、モータ30
1の動力により堆積膜形成室内の円筒形支持体回転用ギ
ア304,303を駆動し円筒形支持体が所定の回転速
度で回転させられる。
第2−1図(平面図)と第2−2図(立面図)に本発明
の堆積膜形成装置内のガス放出管の模式的な図を示す。
堆積膜形成用気体状原料物質放出管202とハロゲン系
酸化剤放出管201とは、隣接して設置される。各々の
ガス放出管には、ガス放出管の長手方向にガス放出孔2
03が開けられる。各々のガス放出管のガス放出孔から
放出されたガスは204で示すように放出がガス同士が
衝突し合う方向に放出される。
前記のようにガス放出手段の周囲に円筒型支持体を設置
することで放出された堆積膜形成用気体状原料物質を有
効に利用することができる。また、ガス放出管対をガス
放出孔から放出された堆積膜形成用気体状原料物質と気
体状ハロゲン系酸化剤とが衝突する向きに構成すること
で、ガスの化学反応を促進し、利用効率を上げることが
できる。
また、本発明では、ガス放出手段の周囲に等距離に堆積
膜形成用支持体が配され、各々自転するため多数本の支
持体上に均一に堆積膜を形成することができる。
更に本発明では、原料物質とハロゲン系酸化剤との自発
的な化学反応を利用するため反応を促進するためのエネ
ルギーは不必要であり、堆積膜形成装置は構造が単純と
なり、その結果装置コストは安くなり、量産時の装置の
依持管理が容易である。
以下に実施例を示し、本発明について更に詳細に説明す
る。
実施例 第1図乃至第4図に模式的に示した本発明の堆積膜形成
装置を利用して非晶質シリコン(A−SilH)膜を利用
した電子写真用像形成部材を作製した。
尚、この際の電子写真用像形成部材の層構成を第5図に
示す。
即ち、第5図に示す電子写真用像形成部材は、支持体
(Al)500、支持体からの電荷注入阻止層(P+型A
−SilH)501、感光層(A−SilH)502、表面保
護層(A−SiClH)503から構成されている。
以下、作成工程の詳述する。
直径80mmのAl製円筒型支持体6本を運搬用持具に取
り付け予備加熱装置401に投入した。排気ポンプ(不
図示)により、予備加熱装置内を約10-3Torrにし、そ
してArガスを予備加熱装置401に流し、内圧を0.
6Torrとした。予備加熱ヒーターのスイッチを入れ支持
体温度が250℃になるように設定した。支持体温度が
250℃になつたあと予備加熱室へのAlガスの導入を
止め予備加熱装置内を約10-3Torrにした。その後、1
-3Torrに排気された円筒形支持体搬送装置により予備
加熱装置401から10-3Torrに排気された堆積膜形成装
置402へ円筒形支持体6本を搬送した。円筒形支持体
6本は、第1図に示すように設置した。その後第3図に
示すモータ301を動作させ、支持体が1回転/分する
ようにモーター301を設定した。支持体の回転が安定
した後、第1図に示すヒータ103のスイツチを入れ、
支持体温度が250℃を保てるようにヒータ103の温
度を設定した。支持体温度が安定した後、まず堆積膜形
成用気体状原料物質放出管からシランガス(SiH4)、ジ
ボランガス(B2H6)と一酸化窒素ガス(NO)ガスの混
合ガス(SiH4:NO:B2H6=10:3:0.01)を1,
000SCCM放出し、気体状ハロゲン系酸化剤放出管
からF2ガスを1,000SCCM放出して、30分間反応
させ、Al支持体上に、電荷注入阻止層を3μm形成し
た。その後、SiH4,B2H6,NOガスの混合ガスを、SiH4
ガスに連続的に切りかえて(不図示の切りかえ装置によ
つて)SiH4ガスを原料物質放出管から放出し180分間
反応され、電荷注入阻止層上に感光層を18μm形成し
た。そして、SiH4ガスをSiH4ガスとCH4ガスの混合ガス
(SiH4:CH4=1:10)に連続的に替えて、1,00
0SCCM放出して30分間反応させ、感光層の上に、
0.5μm表面保護層を形成した。
電子写真用像形成部材堆積後、各ガスの放出を止めAr
パージを行なつて堆積装置を10-3Torrの内圧にし搬送
装置405で支持体6本を、冷却装置403へ移動させ
冷却後、冷却装置403から搬出装置404へ搬送装置
405で移動させ、搬出装置404をArで大気圧まで
リークして、電子写真用像形成部材を取り出した。
堆積した電子写真用像形成部材は、均一な膜厚であり、
電子写真用像形成部材として実用に充分な特性を示し
た。また原料ガスの利用効率は70%を越えていた。
〔発明の効果〕
(1)一つの堆積膜形成装置で一度に多数本の成膜が均一
に行なえるため装置コストが安い。
(2)支持体をガス放出管の周囲に配するため、ガスの利
用高率が高く、堆積膜の原料コストが安い。
(3)気体状原料物質とハロゲン化酸化剤が効率よく混合
するため反応効率がよく、ガスの利用効率が高い。
(4)支持体の加熱以外に、外部からのエネルギーが不用
であるため、装置のランニングコストが安い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の堆積膜形成装置の模式的断面図、第
2−1図、第2−2図は、本発明のガス放出管の模式的
な説明図、第3図は本発明の堆積膜形成装置の模式的な
透視図、第4図は本発明の堆積膜形成装置を構成要素と
する堆積膜形成装置システムの説明図、第5図は本発明
の実施例で形成した電子写真用像形成部材の層構成の説
明図、第6図は従来のプラズマCVDの量産型真空成膜
装置の模式的な説明図である。 100,309……堆積膜形成室、101,201……
ハロゲン系酸化剤放出管、102,202……気体状原
料物質放出管、103……支持体加熱用ヒーター、10
4,308……排気口、105,205,305……円
筒型支持体、106,306……同筒形支持体運搬用治
具、201……ハロゲン系酸化剤放出管、202……気
体状原料物質放出管、203……ガス放出孔、204…
…ガス放出方向、301……円筒型支持体回転用モータ
ー、302……モーターコントローラー、303,30
4……円筒型支持体駆動用ギヤ、307……気体状原料
物質放出管、ハロゲン系酸化剤放出管対、401……予
備加熱装置、402……堆積膜形成装置、403……冷
却装置、404……搬出装置、405……搬送装置、5
00……支持体、501……電荷注入阻止層、502…
…感光層、503……表面保護層、611……基体取り
入れ室、612……中継室、613……基体取り出し
室、614……反応炉、615,22……扉、616…
…基体固定治具、617,21……搬送手段、618…
…上下動手段、619,20,29……ゲートバルブ、
623……冷却板、624,28……加熱ヒーター、6
30……ヒーター電源、631,32,35,42……
排気系、633……高周波電源、634……原料ガス導
入系、636……冷却機、638,39,40……リー
クバルブ、641……円筒支持体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】堆積膜形成用の気体状原料物質と該原料物
    質に酸化作用をする性質を有する気体状のハロゲン系酸
    剤とを、それぞれ堆積膜形成室内に導入して化学的に接
    触させることで堆積膜を形成する堆積膜形成装置であっ
    て、気体状原料物質放出用のガス放出管とハロゲン系酸
    剤放出用のガス放出管とを有するガス放出手段と、該ガ
    ス放出手段の周囲に堆積膜形成用の円筒状支持体を複数
    配するための支持体設置手段とを堆積膜形成室内に具備
    し、前記気体状原料物質放出用のガス放出管に設けられ
    たガス放出孔と前記ハロゲン系酸剤放出用のガス放出管
    に設けられたガス放出孔とをこれらのガス放出孔から放
    出されるガス同士が衝突する向きに配したことを特徴と
    する堆積膜形成装置。
  2. 【請求項2】前記おのおののガス放出管に、少なくとも
    2ケ以上のガス放出孔が開いている特許請求の範囲第1
    項に記載の堆積膜形成装置。
  3. 【請求項3】前記円筒状支持体設置手段が前記ガス放出
    手段の周囲に円形に配置されている特許請求の範囲第1
    項に記載の堆積膜形成装置。
JP60287104A 1985-12-20 1985-12-20 堆積膜形成装置 Expired - Lifetime JPH0627331B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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