JP2561129B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JP2561129B2 JP2561129B2 JP63138551A JP13855188A JP2561129B2 JP 2561129 B2 JP2561129 B2 JP 2561129B2 JP 63138551 A JP63138551 A JP 63138551A JP 13855188 A JP13855188 A JP 13855188A JP 2561129 B2 JP2561129 B2 JP 2561129B2
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- film forming
- film
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 基板表面にアモルファスSi（ａ−Si）膜あるいはａ−
Si系合金膜を形成する水素ラジカル供給方式の薄膜形成
装置に関し、 良質なａ−Si系合金の成膜を高速で容易に実現できる
ようにすることを目的とし、 低圧真空容器内で、高周波電源に接続する電極と基板
とを対向させて前記真空容器に複数の材料ガスを導入
し、高周波プラズマCVD法により基板表面にアモルファ
ス状の合金膜を形成するように構成され、前記真空容器
の外に、該真空容器内の材料ガスに水素ラジカルを供給
する水素ラジカル発生装置が設けられた薄膜形成装置に
おいて、前記水素ラジカル発生装置として、アーク放電
型のものを用いた構成とする。
Si系合金膜を形成する水素ラジカル供給方式の薄膜形成
装置に関し、 良質なａ−Si系合金の成膜を高速で容易に実現できる
ようにすることを目的とし、 低圧真空容器内で、高周波電源に接続する電極と基板
とを対向させて前記真空容器に複数の材料ガスを導入
し、高周波プラズマCVD法により基板表面にアモルファ
ス状の合金膜を形成するように構成され、前記真空容器
の外に、該真空容器内の材料ガスに水素ラジカルを供給
する水素ラジカル発生装置が設けられた薄膜形成装置に
おいて、前記水素ラジカル発生装置として、アーク放電
型のものを用いた構成とする。
本発明は基板表面にａ−Si膜あるいはａ−Si系合金膜
を形成する水素ラジカル供給方式の薄膜形成装置に関す
る。
を形成する水素ラジカル供給方式の薄膜形成装置に関す
る。
電子写真プリンタ等に用いる感光体として、セレン系
感光体よりも機械的強度が大きくかつ無公害な水素化ａ
−Siを主成分とする感光体が近年使用されるようになっ
てきている。このようなａ−Si膜の形成には、高周波プ
ラズマCVD法（高周波プラズマ化学気相堆積法）が広く
採用されている。
感光体よりも機械的強度が大きくかつ無公害な水素化ａ
−Siを主成分とする感光体が近年使用されるようになっ
てきている。このようなａ−Si膜の形成には、高周波プ
ラズマCVD法（高周波プラズマ化学気相堆積法）が広く
採用されている。
第３図はこの種の成膜に使用されている従来の薄膜形
成装置の構造概要説明図である。
成装置の構造概要説明図である。
この装置は、本出願人により既に提案されたもの（特
願昭63-58214号；出願日昭和63年３月14日）で、図中、
１は真空容器、２及び３は真空容器１内に対向配置され
た接地板及び放電電極、４は水素ラジカル発生装置であ
る。接地板２はヒータ電源５に接続するヒータ６により
加熱されるようになっており、この上には成膜時に基板
100がセットされる。放電電極３は、材料ガス導入管７
と中空部８を介して接続され、成膜時に材料ガス導入管
７から中空部８内に供給される材料ガスは、放電電極３
に設けられた複数のガス噴出口９より基板100に向けて
吹き出すようになっている。この放電電極３は、材料ガ
ス導入管７を介し高周波電源10に接続している。水素ラ
ジカル発生装置４は、マイクロ波（μ波）発振器11と、
プラズマ発生炉12と、これらを接続する導波管13とを備
えており、μ波発振器11で発生させたμ波を、導波管13
を通し導入し、これにより、プラズマ発生炉12内に供給
された水素ガスを分解する。
願昭63-58214号；出願日昭和63年３月14日）で、図中、
１は真空容器、２及び３は真空容器１内に対向配置され
た接地板及び放電電極、４は水素ラジカル発生装置であ
る。接地板２はヒータ電源５に接続するヒータ６により
加熱されるようになっており、この上には成膜時に基板
100がセットされる。放電電極３は、材料ガス導入管７
と中空部８を介して接続され、成膜時に材料ガス導入管
７から中空部８内に供給される材料ガスは、放電電極３
に設けられた複数のガス噴出口９より基板100に向けて
吹き出すようになっている。この放電電極３は、材料ガ
ス導入管７を介し高周波電源10に接続している。水素ラ
ジカル発生装置４は、マイクロ波（μ波）発振器11と、
プラズマ発生炉12と、これらを接続する導波管13とを備
えており、μ波発振器11で発生させたμ波を、導波管13
を通し導入し、これにより、プラズマ発生炉12内に供給
された水素ガスを分解する。
成膜に際しては、ロータリーポンプ14及びメカニカル
ブースタポンプ15により真空容器１内を0.05〜0.2torr
の低圧状態に保持するとともに、接地板２上にセットさ
れた基板100をヒータ６により所定温度（例えば250℃）
に加熱し、材料ガス導入管７から真空容器１内に材料ガ
スを導入してプラズマCV法により基体100の表面にａ−S
i膜101を成膜する。この成膜は低圧下で行われるため、
SinHmの粉末の発生を防ぐことができ、良質の成膜が実
現される。一方、この成膜時には、水素ラジカル発生装
置４で分解された水素ラジカルが材料ガスの高周波プラ
ズマ中へ供給されるので、水素ラジカル材料ガスの分解
効率を高めて活性種の量を増加させることができ、低圧
下での成膜時に問題となる成膜速度の低下を防止するこ
とができる。
ブースタポンプ15により真空容器１内を0.05〜0.2torr
の低圧状態に保持するとともに、接地板２上にセットさ
れた基板100をヒータ６により所定温度（例えば250℃）
に加熱し、材料ガス導入管７から真空容器１内に材料ガ
スを導入してプラズマCV法により基体100の表面にａ−S
i膜101を成膜する。この成膜は低圧下で行われるため、
SinHmの粉末の発生を防ぐことができ、良質の成膜が実
現される。一方、この成膜時には、水素ラジカル発生装
置４で分解された水素ラジカルが材料ガスの高周波プラ
ズマ中へ供給されるので、水素ラジカル材料ガスの分解
効率を高めて活性種の量を増加させることができ、低圧
下での成膜時に問題となる成膜速度の低下を防止するこ
とができる。
また、この装置によりａ−SiC:Hや、ａ−SiGe:H等のS
i系合金を成膜する際には、膜成長表面がＨ原子で覆わ
れ、水素ラジカルの引き抜き反応等により、Si−Ｈの結
合エネルギとＣ−Ｈの結合エネルギまたはGe−Ｈの結合
エネルギとの違いにより生じる未結合手の発生が防止さ
れ、緻密な合金膜が形成される。
i系合金を成膜する際には、膜成長表面がＨ原子で覆わ
れ、水素ラジカルの引き抜き反応等により、Si−Ｈの結
合エネルギとＣ−Ｈの結合エネルギまたはGe−Ｈの結合
エネルギとの違いにより生じる未結合手の発生が防止さ
れ、緻密な合金膜が形成される。
しかし、水素ラジカルの寿命は短く、水素ラジカル発
生器にμ波を用いることで水素ラジカルの供給量は増加
したがその量は充分でなく、成膜速度の向上，装置設計
上の障害となっていた。
生器にμ波を用いることで水素ラジカルの供給量は増加
したがその量は充分でなく、成膜速度の向上，装置設計
上の障害となっていた。
本発明は良質なａ−Si系合金の成膜を高速で容易に実
現することのできる薄膜形成装置を提供することを目的
とするものである。
現することのできる薄膜形成装置を提供することを目的
とするものである。
上述の目的を達成するため、本発明では、低圧真空容
器内で、高周波電源に接続する電極と基板とを対向させ
て前記真空容器に複数の材料ガスを導入し、高周波プラ
ズマCVD法により基板表面にアモルファス状の合金膜を
形成するように構成され、前記真空容器の外に、該真空
容器内の材料ガスに水素ラジカルを供給する水素ラジカ
ル発生装置が設けられた薄膜形成装置において、前記水
素ラジカル発生装置として、アーク放電型のものを用い
た構成とする。
器内で、高周波電源に接続する電極と基板とを対向させ
て前記真空容器に複数の材料ガスを導入し、高周波プラ
ズマCVD法により基板表面にアモルファス状の合金膜を
形成するように構成され、前記真空容器の外に、該真空
容器内の材料ガスに水素ラジカルを供給する水素ラジカ
ル発生装置が設けられた薄膜形成装置において、前記水
素ラジカル発生装置として、アーク放電型のものを用い
た構成とする。
水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ−SiC:
H）を成膜するとき、Si−ＨとＣ−Ｈの結合エネルギの
違いにより、ＨはSiよりＣと結合しやすい（ａ−SiGe:H
では、結合エネルギの違いによりＨはGeよりSiと結合し
やすい）。このため、μ波を用いた従来の水素ラジカル
発生装置使用の場合、SiとＣで４配位のネットワークを
組んでいく際にＣにＨがとられ過ぎてSiのダングリング
ボンドの発生,C−H2,C−H3結合の増加による膜の劣化が
起きやすかった。
H）を成膜するとき、Si−ＨとＣ−Ｈの結合エネルギの
違いにより、ＨはSiよりＣと結合しやすい（ａ−SiGe:H
では、結合エネルギの違いによりＨはGeよりSiと結合し
やすい）。このため、μ波を用いた従来の水素ラジカル
発生装置使用の場合、SiとＣで４配位のネットワークを
組んでいく際にＣにＨがとられ過ぎてSiのダングリング
ボンドの発生,C−H2,C−H3結合の増加による膜の劣化が
起きやすかった。
これに対し、本発明のアーク放電方式の場合は、μ波
によるグロー放電プラズマと比べ高分解なアーク放電プ
ラズマを用いるため、H2ガスはほぼ100％プラズマ中で
解離し、長いアーク柱が発生する。そして、このアーク
柱を基板の近くまで伸ばすことにより、従来のμ波使用
の場合より水素ラジカル比の高いガスを基板に供給する
ことができる。この水素ラジカルは膜の成長面をＨ原子
で覆い、Ｈの引き抜き反応等により膜は緻密化される。
によるグロー放電プラズマと比べ高分解なアーク放電プ
ラズマを用いるため、H2ガスはほぼ100％プラズマ中で
解離し、長いアーク柱が発生する。そして、このアーク
柱を基板の近くまで伸ばすことにより、従来のμ波使用
の場合より水素ラジカル比の高いガスを基板に供給する
ことができる。この水素ラジカルは膜の成長面をＨ原子
で覆い、Ｈの引き抜き反応等により膜は緻密化される。
以下、第１図及び第２図に関連して本発明の実施例を
説明する。
説明する。
第１図は本発明に係る薄膜形成装置の構造概要説明図
で、図中、21は水素ラジカル発生装置である。なお、従
来と同様の部材には同様の符号を付している。
で、図中、21は水素ラジカル発生装置である。なお、従
来と同様の部材には同様の符号を付している。
水素ラジカル発生装置21は、アーク放電方式のもの
で、第２図に詳細を示すように、カソード22と、アノー
ド23と、H2ガス供給口24とを備えており、カソード22と
アノード23は電源25に接続されている。26は絶縁物であ
る。
で、第２図に詳細を示すように、カソード22と、アノー
ド23と、H2ガス供給口24とを備えており、カソード22と
アノード23は電源25に接続されている。26は絶縁物であ
る。
成膜要領は、μ波を用いたグロー放電プラズマの代り
に水素ラジカル発生装置21によるアーク放電プラズマを
用いた点以外は従来と同様である。水素ラジカル発生装
置21の電源25からグロー放電より大きい電流を供給する
と、放電維持電圧が上昇後急激に1/10程度に低下する。
そして、カソード22が赤熱して熱電子が放出される。こ
れにより、プラズマは熱平衡状態となり、電子温度とガ
ス温度がほぼ等しくなってH2ガスはほぼ100％プラズマ
中で解離する。27はアーク性である。
に水素ラジカル発生装置21によるアーク放電プラズマを
用いた点以外は従来と同様である。水素ラジカル発生装
置21の電源25からグロー放電より大きい電流を供給する
と、放電維持電圧が上昇後急激に1/10程度に低下する。
そして、カソード22が赤熱して熱電子が放出される。こ
れにより、プラズマは熱平衡状態となり、電子温度とガ
ス温度がほぼ等しくなってH2ガスはほぼ100％プラズマ
中で解離する。27はアーク性である。
ところで、ａ−SiC:Hを成膜するときSi−ＨとＣ−Ｈ
の結合エネルギの違いによりＨはSiよりＣと結合しやす
い（ａ−SiGe:Hでは結合エネルギの違いによりＨはGeよ
りSiと結合しやすい）。このため、μ波を用いた従来の
水素ラジカル発生装置使用の場合、SiよりＣが多く含ま
れた膜を作ろうとするとSiとＣで４配位のネットワーク
を組んで行く際にＣにＨがとられ過ぎてSiのダングリン
グボンドの発生,C−H2,C−H3結合の増加による膜の劣化
が起きやすかった。
の結合エネルギの違いによりＨはSiよりＣと結合しやす
い（ａ−SiGe:Hでは結合エネルギの違いによりＨはGeよ
りSiと結合しやすい）。このため、μ波を用いた従来の
水素ラジカル発生装置使用の場合、SiよりＣが多く含ま
れた膜を作ろうとするとSiとＣで４配位のネットワーク
を組んで行く際にＣにＨがとられ過ぎてSiのダングリン
グボンドの発生,C−H2,C−H3結合の増加による膜の劣化
が起きやすかった。
これに対し、本発明のアーク放電方式の場合は、上述
のようにH2ガスはほぼ100％プラズマ中で解離し、長い
アーク柱27が発生する。そして、このアーク柱27を基板
100の近くまで伸ばすことにより、従来のμ波使用の場
合より水素ラジカル比の高いガスを基板100に供給する
ことができ、高速成膜が可能になる。この水素ラジカル
は膜の成長面をＨ原子に覆い、Ｈの引き抜き反応等によ
り膜は緻密化される。
のようにH2ガスはほぼ100％プラズマ中で解離し、長い
アーク柱27が発生する。そして、このアーク柱27を基板
100の近くまで伸ばすことにより、従来のμ波使用の場
合より水素ラジカル比の高いガスを基板100に供給する
ことができ、高速成膜が可能になる。この水素ラジカル
は膜の成長面をＨ原子に覆い、Ｈの引き抜き反応等によ
り膜は緻密化される。
以上述べたように、本発明によればμ波によるクロー
放電プラズマと比べ、高分解なアーク放電プラズマを用
いることで豊富な水素ラジカルを供給することができ、
良質なａ−Si系合金を高速で容易に成膜することが可能
になる。
放電プラズマと比べ、高分解なアーク放電プラズマを用
いることで豊富な水素ラジカルを供給することができ、
良質なａ−Si系合金を高速で容易に成膜することが可能
になる。
第１図は本発明の実施例の薄膜形成装置の構造概要説明
図、 第２図は第１図の要部の構造詳細説明図、 第３図は従来の薄膜形成装置の構造概要説明図で、 図中、 １は真空容器、３は放電電極（電極）、21は水素ラジカ
ル発生装置、100は基体である。
図、 第２図は第１図の要部の構造詳細説明図、 第３図は従来の薄膜形成装置の構造概要説明図で、 図中、 １は真空容器、３は放電電極（電極）、21は水素ラジカ
ル発生装置、100は基体である。
Claims (1)
- 【請求項１】低圧真空容器（１）内で、高周波電源（1
0）に接続する電極（３）と基板とを対向させて前記真
空容器（１）に複数の材料ガスを導入し、高周波プラズ
マCVD法により基板表面にアモルファス状の合金膜を形
成するように構成され、前記真空容器（１）の外に、該
真空容器（１）内の材料ガスに水素ラジカルを供給する
水素ラジカル発生装置が設けられた薄膜形成装置におい
て、 前記水素ラジカル発生装置として、アーク放電型のもの
を用いたことを特徴とする薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63138551A JP2561129B2 (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63138551A JP2561129B2 (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01309970A JPH01309970A (ja) | 1989-12-14 |
| JP2561129B2 true JP2561129B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=15224789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63138551A Expired - Fee Related JP2561129B2 (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2561129B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940003787B1 (ko) * | 1988-09-14 | 1994-05-03 | 후지쓰 가부시끼가이샤 | 박막 형성장치 및 방법 |
-
1988
- 1988-06-07 JP JP63138551A patent/JP2561129B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01309970A (ja) | 1989-12-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |