JP2609866B2 - Microwave plasma CVD equipment - Google Patents

Microwave plasma CVD equipment

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JP2609866B2
JP2609866B2 JP62153502A JP15350287A JP2609866B2 JP 2609866 B2 JP2609866 B2 JP 2609866B2 JP 62153502 A JP62153502 A JP 62153502A JP 15350287 A JP15350287 A JP 15350287A JP 2609866 B2 JP2609866 B2 JP 2609866B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔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
用ラインセンター、撮像デバイス、光起電力デバイス等
に用いる機能性薄膜を形成するためのマイクロ波プラズ
マCVD装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a deposited film on a substrate, especially a functional film, particularly a semiconductor device, an electrophotographic photosensitive member device, an image input line center, an imaging device, and light. The present invention relates to a microwave plasma CVD apparatus for forming a functional thin film used for an electromotive device or the like.

〔従来技術の説明〕[Description of Prior Art]

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、アモルファス・シリコン、
例えば水素又は/及びハロゲン(例えばフッ素、塩素
等)で補償されアモルファス・シリコン(以下〔A−Si
(H,X)〕と記す。)等のアモルファス半導体等の堆積
膜が提案され、その中のいくつかは実用に付されてい
る。
Conventionally, semiconductor devices, photoreceptor devices for electrophotography,
Line sensors for image input, imaging devices, photovoltaic devices, other various electronic elements, optical elements,
Amorphous silicon,
For example, amorphous silicon (hereinafter referred to as “A-Si”) compensated with hydrogen and / or halogen (eg, fluorine, chlorine, etc.)
(H, X)]. ) Have been proposed, and some of them have been put to practical use.

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
よって分解し、ガラス、石英、耐熱性合成樹脂フィル
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。
And such a deposited film is a plasma CVD method, that is,
It can be formed by a method in which a raw material gas is decomposed by direct current, high frequency, or microwave glow discharge to form a thin deposited film on a support such as glass, quartz, a heat-resistant synthetic resin film, stainless steel, or aluminum. It is known, and various apparatuses have been proposed.

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法が工業的にも注目されてきている。
Especially, plasma using microwave glow discharge decomposition in recent years
The CVD method has been attracting industrial attention.

そしてマイクロ波プラズマCVD装置としては、所謂ECR
(電子サイクロトロン共鳴)型のプラズマCVD装置がい
くつか報告されているが、そうしたいずれの装置も、基
本的に原料ガスを直接励起する類のものではない。
And as a microwave plasma CVD apparatus, so-called ECR
Several (electron cyclotron resonance) type plasma CVD apparatuses have been reported, but none of these apparatuses basically excites the source gas directly.

一方、原料ガスに直接マイクロ波電力を供給してマイ
クロ波プラズマを生起させる方式のマイクロ波プラズマ
CVD装置が開発され、実用化の領域に入るに至ってい
る。
On the other hand, a microwave plasma that generates microwave plasma by supplying microwave power directly to the raw material gas
CVD equipment has been developed and has entered the realm of practical use.

第3図は、後者の形式のマイクロ波CVD装置であっ
て、本発明者らが開発し、実用に付した装置の1例を模
式的に示す断面略図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of a microwave CVD apparatus of the latter type, which has been developed by the present inventors and put to practical use.

第3図において、301はマイクロ波導入部、302は真空
容器、303は支持体(円筒形)(なお、支持体が板状の
ものである場合、円筒形の支持体、例えばアルミシリン
ダーの表面に該板状支持体を密着させて、堆積膜を形成
するようにする。)、304は支持体加熱用ヒーター、305
は排気バッファ板、306は真空シール機構、307は冷却系
導入部、308は支持体回転用モーター、309は支持体回転
軸、310,311は支持体保持具、312はプラズマ、そして31
3はマイクロ波導入窓を各々示している。
In FIG. 3, 301 is a microwave introduction part, 302 is a vacuum vessel, 303 is a support (cylindrical) (when the support is plate-shaped, a cylindrical support, for example, the surface of an aluminum cylinder) The plate-shaped support is brought into close contact with the substrate so that a deposited film is formed.
Is an exhaust buffer plate, 306 is a vacuum seal mechanism, 307 is a cooling system introduction part, 308 is a support rotation motor, 309 is a support rotation shaft, 310 and 311 are support holders, 312 is plasma, and 31
Reference numeral 3 denotes microwave introduction windows.

該図に示す装置は、真空容器302内に見かけ上の円筒
状空間を形成するように支持体303(例、アルミニウム
シリンダー)を配置し、該円筒状空間の少なくとも一端
面から真空容器302内の該円筒状空間の他の端面に向け
てマイクロ波電力を投入してそこに放電を生起せしめる
擬似円形空胴共鳴器構造をとっており、マイクロ波導入
部301は、前述のECR(電子サイクロトン共鳴)型の装置
におけるように大形の電磁石コイルやECRキャビティ等
を設ける必要は無く、比較的簡潔に設計することが可能
で、且つ、真空容器302又はその内部構造を空胴共振器
として作用するように用いることにより、ECR型のプラ
ズマCVD装置よりも大電力を供給できるため、成膜速度
が比較的大きく、ガス分解率も100%近くに達して、大
面積の支持体への堆積膜形成とその量産に適する長所を
有している。
In the apparatus shown in the figure, a support 303 (for example, an aluminum cylinder) is arranged so as to form an apparent cylindrical space in a vacuum vessel 302, and at least one end face of the cylindrical space is used to form the inside of the vacuum vessel 302. It has a quasi-circular cavity resonator structure in which microwave power is applied to the other end face of the cylindrical space to generate a discharge therein, and the microwave introduction unit 301 is provided with the aforementioned ECR (Electron Cyclotron). There is no need to provide a large electromagnet coil or ECR cavity as in a (resonance) type device, it can be designed relatively simply, and the vacuum vessel 302 or its internal structure acts as a cavity resonator. Because it can supply more power than an ECR type plasma CVD apparatus, the deposition rate is relatively high and the gas decomposition rate is close to 100%. Formation and mass production Suitable has an advantage.

ところで第3図に図示の装置による堆積膜形成操作は
以下のようにして行われる。
The operation of forming a deposited film by the apparatus shown in FIG. 3 is performed as follows.

まず、真空容器302内に、支持体(Alシリンダー)303
を設置し、支持体回転用モーターで支持体303を回転し
拡散ポンプ(図示せず)で、約10-6Torr以下に減圧す
る。続いて支持体加熱用モーター304で支持体の温度
を、50℃乃至400℃の所定温度に制御する。支持体303が
所定の温度になったところで、ガスボンベ(図示せず)
から所定のガス、例えばA−Si(H,X)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をガス
導入管を介して、放電空間Aに導入する。そして放電空
間Aの内圧を10mTorr以下の所定の圧力にする。内圧が
安定した後、マイクロ波電源(不図示)により、端数50
0MHz以上の、好ましくは2.45GHzのマイクロ波を発生さ
せ、マイクロ波導入部301及びマイクロ波導入窓313を介
して、放電空間Aにマイクロ波エネルギーを導入する。
First, a support (Al cylinder) 303 is placed in a vacuum vessel 302.
The support 303 is rotated by a support rotating motor, and the pressure is reduced to about 10 −6 Torr or less by a diffusion pump (not shown). Subsequently, the temperature of the support is controlled to a predetermined temperature of 50 ° C. to 400 ° C. by the support heating motor 304. When the temperature of the support 303 reaches a predetermined temperature, a gas cylinder (not shown)
When a predetermined gas, for example, an A-Si (H, X) film is formed from the above, a source gas such as a silane gas or a hydrogen gas is introduced into the discharge space A via a gas introduction pipe. Then, the internal pressure of the discharge space A is set to a predetermined pressure of 10 mTorr or less. After the internal pressure stabilizes, a microwave power source (not shown)
A microwave of 0 MHz or more, preferably 2.45 GHz, is generated, and microwave energy is introduced into the discharge space A via the microwave introduction unit 301 and the microwave introduction window 313.

かくして、真空容器内の原料ガスはマイクロ波のエネ
ルギーにより分解され、支持体303上に堆積膜が形成さ
れるところとなる。
Thus, the source gas in the vacuum vessel is decomposed by the energy of the microwave, and a deposited film is formed on the support 303.

しかしながら該装置においては、前述のごとくガス分
解効率が高い、即ち、プラズマエネルギーが大きいとい
う長所を有してはいるものの、そのためにプラズマと対
向する支持体の表面の温度が成膜中に上昇しすぎてしま
い、膜質の劣化、構造的ヒステリシスの発生等の予期せ
ぬ問題が発生する場合があり、成膜時におけるマイクロ
波投入電力に制限を加えざるを得ない場合がでてくる。
However, in this apparatus, although the gas decomposition efficiency is high as described above, that is, the plasma energy is large, the temperature of the surface of the support facing the plasma rises during film formation. In some cases, unexpected problems such as deterioration of film quality and occurrence of structural hysteresis may occur. In some cases, it is necessary to limit the microwave input power during film formation.

また、成膜時の支持体の設定加熱温度の上限値をこえ
ないようにするについて、ある程度の冷却を行い温度上
昇をおさえる等の対策を講じることが提案されている。
In addition, it has been proposed to take measures such as cooling to a certain extent to prevent the temperature from rising so as not to exceed the upper limit of the set heating temperature of the support during film formation.

しかしながら、それらのいずれによっても効果は必ず
しも十分とはいえないのが実状である。
However, the fact is that the effect is not necessarily sufficient by any of them.

〔発明の目的〕[Object of the invention]

本発明の目的は、マイクロ波プラズマCVD法により、
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形成する場合
に、均一かつ良質で、再現性に富んだ堆積膜を安定して
形成し得る装置を提供することにある。
The object of the present invention is, by a microwave plasma CVD method,
Uniform, high-quality, highly reproducible deposition when forming deposited films as element members used for semiconductor devices, electrophotographic photoreceptor devices, photovoltaic elements, other various electronic elements, optical elements, etc. An object of the present invention is to provide an apparatus capable of forming a film stably.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

本発明者らは、従来のマイクロ波を真空容器内に直接
導入する方式のマイクロ波プラズマCVD装置における前
述の諸問題を解決し、上述の目的を達成すべく鋭意研究
を重ねたところ、マイクロ波導入部外周と、それに対向
する位置に磁石を配置し、両磁石で形成される空間に閉
磁場を形成させて放電中央部のプラズマ密度を上げるこ
とにより支持体近傍部のプラズマ密度を下げ、支持体表
面の温度過昇を防止しうる知見を得た。
The present inventors have solved the above-mentioned problems in the conventional microwave plasma CVD apparatus in which microwaves are directly introduced into a vacuum vessel, and conducted intensive research to achieve the above-mentioned objects. A magnet is placed at the outer periphery of the introduction part and at a position opposite to it, and a closed magnetic field is formed in the space formed by both magnets to increase the plasma density in the central part of the discharge, thereby lowering the plasma density in the vicinity of the support and supporting it. We have obtained knowledge that can prevent overheating of the body surface.

本発明は該知見に基づいて完成せしめたものである。
本発明のマイクロ波プラズマCVD装置は、内部に放電空
間を有する真空容器と、該真空容器内に原料ガスを供給
する手段と、該真空容器内を排気する手段と、該真空容
器の少なくとも一側面の一部に設けられ該真空容器の該
放電空間内にマイクロ波電力を導入するマイクロ波導入
部と、該真空容器内の該放電空間の周囲に設けられた堆
積膜形成用支持体を保持する手段と、前記支持体の表面
でプラズマ密度を低くするかプラズマが前記支持体の表
面から離れるようにするために前記保持手段によって保
持される前記支持体の表面に沿った方向に閉磁場が形成
されるように、前記保持手段を挟んだ位置であって前記
マイクロ波導入部の外周とそれに対向する位置にそれぞ
れ配置された磁石を有することを特徴とするものであ
る。
The present invention has been completed based on this finding.
The microwave plasma CVD apparatus of the present invention includes a vacuum vessel having a discharge space therein, a means for supplying a source gas into the vacuum vessel, a means for exhausting the inside of the vacuum vessel, and at least one side of the vacuum vessel. And a microwave introduction unit for introducing microwave power into the discharge space of the vacuum vessel, and a support for forming a deposited film provided around the discharge space in the vacuum vessel. Means and a closed magnetic field is formed in a direction along the surface of the support that is held by the holding means to reduce the plasma density at the surface of the support or to move the plasma away from the surface of the support. As described above, a magnet is provided at a position sandwiching the holding means and at the outer periphery of the microwave introduction portion and at a position facing the outer periphery of the microwave introduction portion.

本発明のマイクロ波プラズマCVD装置において、マイ
クロ波導入部外周及びそれに対向する位置に配置する磁
石は、一定磁力を持つものてあっても、あるいは電磁石
であってもよい。また、必要に応じて装置外への磁気的
影響を避けるため、磁石に磁気シールドを設けることも
可能である。
In the microwave plasma CVD apparatus of the present invention, the magnets arranged at the outer periphery of the microwave introduction portion and at positions facing the microwave introduction portion may have a constant magnetic force or may be electromagnets. If necessary, a magnetic shield can be provided on the magnet in order to avoid a magnetic influence outside the device.

更に本発明のマイクロ波CVD装置において、磁石以外
の装置構成部材を非磁性材料で構成するとともに、装置
構成部材を、磁界に影響を与えぬように配置するかある
いは、そうした条件を満足する大きさにするのが望まし
い。
Further, in the microwave CVD device of the present invention, the device components other than the magnet are formed of a non-magnetic material, and the device components are arranged so as not to affect the magnetic field, or a size satisfying such conditions. It is desirable to make.

本発明の装置により堆積膜を形成するについて使用さ
れる原料ガスは、マイクロ波のエネルギーにより励起種
化し、化学的相互作用して基体表面上に所期の堆積膜を
形成する類のものであれば何れのものであっても採用す
ることができるが、例えばA−Si(H,X)膜を形成する
場合であれば、ケイ素に水素、ハロゲン、あるいは炭化
水素等が結合したシラン類及びハロゲン化シラン類等の
ガス、水素ガス又は水素ガスとアルゴンガスの混合ガス
等を用いることができる。さらにA−Si(H,X)は膜は
p型不純物元素又はn型不純物元素をドーピングするこ
とが可能であり、これ等の不純物元素を構成成分として
含有する原料ガスを、前述の原料ガスと混合して用いる
ことができる。
The source gas used to form the deposited film with the apparatus of the present invention may be of the type that excites by microwave energy and chemically interacts to form the desired deposited film on the substrate surface. Any material can be used, for example, in the case of forming an A-Si (H, X) film, silanes and halogens in which hydrogen, halogen, hydrocarbon, or the like is bonded to silicon are used. For example, a gas such as silane silicide, hydrogen gas, or a mixed gas of hydrogen gas and argon gas can be used. Further, the film of A-Si (H, X) can be doped with a p-type impurity element or an n-type impurity element, and the source gas containing these impurity elements as constituent components is the same as the source gas described above. They can be used in combination.

また支持体については、導電性のものであっても、半
導電性のものであっても、あるいは電気絶縁性のもので
あってもよく、具体的には金属、セラミックス、ガラス
等が挙げられる。そして成膜操作時の基体温度は、特に
制限されないが、30〜450℃の範囲とするのが一般的で
あり、好ましくは50〜350℃である。
The support may be conductive, semiconductive, or electrically insulating, and specifically includes metal, ceramics, and glass. . The substrate temperature during the film forming operation is not particularly limited, but is generally in the range of 30 to 450 ° C., preferably 50 to 350 ° C.

また、堆積膜を形成するにあたっては、原料ガスを導
入する前にプラズマ室及び成膜室内の圧力を5×10-6To
rr以下、好ましくは1×10-6Torr以下とし、原料ガスを
導入した時には圧力を4×10-4〜2×10-3Torr、好まし
くは8×10-4〜1×10-3Torrとするのが望ましい。
In forming a deposited film, the pressure in the plasma chamber and the film forming chamber is set to 5 × 10 −6 To before the source gas is introduced.
rr or less, preferably 1 × 10 −6 Torr or less, and when the source gas was introduced, the pressure was 4 × 10 −4 to 2 × 10 −3 Torr, preferably 8 × 10 −4 to 1 × 10 −3 Torr. It is desirable to do.

以下、具体的装置例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれによって限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific device examples, but the present invention is not limited thereto.

装置例1 本発明の目的を達成しうるマイクロ波プラズマCVD装
置の具体例を第1図の縦断面略図及び第2図の横断面略
図に示す。
Apparatus Example 1 A specific example of a microwave plasma CVD apparatus capable of achieving the object of the present invention is shown in a schematic longitudinal section in FIG. 1 and a schematic sectional view in FIG.

第1図及び第2図において、1はマイクロ波導入窓、
2はマイクロ波導入窓保持筒、6は磁石、7は真空容
器、8は排気バッファ板、9は支持体、10は支持体加熱
用ヒーター、11,12は支持体保持具、13は支持体回転
軸、14は真空シール機構、15は冷却系導入部、16は支持
体回転用モーター、17,18はベースフランジ、19はプラ
ズマ、20はプラズマ密度の高い領域、21は導波管、22は
磁石ホルダー、201は冷却用ジャケットを各々示してい
る。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a microwave introduction window,
2 is a microwave introduction window holding cylinder, 6 is a magnet, 7 is a vacuum vessel, 8 is an exhaust buffer plate, 9 is a support, 10 is a heater for heating the support, 11 and 12 are support holders, and 13 is a support. Rotation axis, 14 is a vacuum seal mechanism, 15 is a cooling system introduction part, 16 is a support rotating motor, 17, 18 are base flanges, 19 is plasma, 20 is a region with high plasma density, 21 is a waveguide, 22 Denotes a magnet holder, and 201 denotes a cooling jacket.

本例の装置は、円筒状支持体9,9,…を真空容器内に環
状に複数個配置し、支持体9,9,…により囲まれた空間を
擬似空胴共振器としてマイクロ波放電を行う、直接導入
形マイクロ波CVD装置であり、支持体9の全長が長く、
該支持体9の表面に均一に成膜を行う必要があることか
ら、支持体の両端方向からマイクロ波放電電力を導入し
うるように真空容器7の上,下にマイクロ波導入窓1,マ
イクロ波導入窓保持筒2及び導波管を設置してある。そ
して、各々のマイクロ波導入窓の外周には、磁石6を配
置し、両磁石間に閉磁場を形成するようにしてある。
In the device of this example, a plurality of cylindrical supports 9, 9, ... are arranged in a ring in a vacuum vessel, and microwave discharge is performed by using a space surrounded by the supports 9, 9, ... as a pseudo cavity resonator. This is a direct introduction type microwave CVD device, in which the entire length of the support 9 is long,
Since it is necessary to form a film uniformly on the surface of the support 9, the microwave introduction window 1, the microwave introduction window 1 above and below the vacuum vessel 7 are provided so that microwave discharge power can be introduced from both ends of the support 9. The wave introduction window holding cylinder 2 and the waveguide are installed. A magnet 6 is arranged on the outer periphery of each microwave introduction window so as to form a closed magnetic field between the two magnets.

第1,2図に示す装置を用いた場合の堆積膜形成は、以
下のようにして行われる。
Formation of a deposited film using the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is performed as follows.

まず、真空容器7内に、円筒状支持体9を複数本環状
に配置し、支持体回転用モーター16で支持体9を回転さ
せるとともに、真空容器7内を10-6Torr以下に排気す
る。続いて、支持体加熱用ヒーター10で支持体温度を50
℃乃至400℃の所定温度まで加熱し、所定温度に保持す
る。こうしたところに、A−SiH膜形成用の原料ガスで
あるところのシランガス(SiH4)及び水素ガス(H2)を
真空容器7内へ導入し、真空容器内の圧力を10mTorr以
下の所定の圧力に制御する。内圧が安定したところに、
真空容器7の両端からマイクロ波導入窓3を介して、該
容器内にマイクロ波(2.45GHz)を導入し、マイクロ波
入射電力及び反射電力を適宜調整し、複数の円筒状支持
体9で囲まれた放電空間A内にグロー放電プラズマを生
起せしめる。
First, a plurality of cylindrical supports 9 are arranged in an annular shape in the vacuum vessel 7, the support 9 is rotated by a support rotating motor 16, and the inside of the vacuum vessel 7 is evacuated to 10 −6 Torr or less. Subsequently, the temperature of the support is set to 50 by the heater 10 for heating the support.
It is heated to a predetermined temperature of 400 to 400 ° C. and kept at the predetermined temperature. In this case, silane gas (SiH 4 ) and hydrogen gas (H 2 ), which are source gases for forming an A-SiH film, are introduced into the vacuum vessel 7, and the pressure in the vacuum vessel is reduced to a predetermined pressure of 10 mTorr or less. To control. Where the internal pressure is stable,
Microwaves (2.45 GHz) are introduced from both ends of the vacuum container 7 into the container via the microwave introduction window 3, the microwave incident power and the reflected power are appropriately adjusted, and are surrounded by a plurality of cylindrical supports 9. Glow discharge plasma is generated in the discharge space A.

放電空間A内ではマイクロ波導入窓3間に閉磁場が形
成されているため、プラズマ中での原料ガスの分解によ
り放出された電子は、この磁場内に閉じ込められ、他の
原料ガス分子と衝突して新たに電子を放出させることと
なり、該現象が磁場をかけられたプラズマ中に連続して
起こるため、プラズマ密度は放電空間Aの中央部20、即
ち、磁場をかけた空間内で高くなる。第4図は、第1,2
図に示す装置における発生磁界の状態を示す模式図であ
り、図中、401は磁石、402は磁力線、403はガス分解に
よる放出電子、404,405は磁場中に拘束された電子403の
運動軌跡を各々示している。
Since a closed magnetic field is formed between the microwave introduction windows 3 in the discharge space A, the electrons emitted by the decomposition of the source gas in the plasma are confined in this magnetic field and collide with other source gas molecules. Then, new electrons are emitted, and the phenomenon occurs continuously in the plasma to which the magnetic field is applied. Therefore, the plasma density increases in the central portion 20 of the discharge space A, that is, in the space to which the magnetic field is applied. . Fig. 4
It is a schematic diagram which shows the state of the generated magnetic field in the apparatus shown in the figure, where 401 is a magnet, 402 is a line of magnetic force, 403 is an electron emitted by gas decomposition, and 404 and 405 are motion trajectories of an electron 403 constrained in the magnetic field. Is shown.

この結果、支持体9表面上では、プラズマ密度が低く
なるか、あるいはプラズマが支持体9表面から離れ、支
持体9表面上には電気的に中性の活性ラジカル種のみが
飛んでくるという状態となり、支持体表面での温度の過
昇を防止することができ、常に安定した温度条件下で成
膜が進むところとなる。
As a result, the plasma density is reduced on the surface of the support 9 or the plasma is separated from the surface of the support 9 and only electrically neutral active radical species fly on the surface of the support 9. Thus, an excessive rise in temperature on the surface of the support can be prevented, and the film formation always proceeds under stable temperature conditions.

装置例2 第5図は、本発明のマイクロ波CVD装置の他の実施例
を示す模式図であり、第6図は、第5図のX−X′断面
図である。図中、501はマイクロ波導入部、502は支持
体、503は支持体保持具、504は金属メッシュ、505はガ
ス排出孔、506は排気バッファ板、507は真空容器、508
は支持体加熱用ヒーター、509は真空シール機構、510は
支持体回転用モーター、511は回転軸、512は磁石、513,
514は端板を各々示している。
Apparatus Example 2 FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of the microwave CVD apparatus of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along line XX ′ of FIG. In the figure, 501 is a microwave introduction part, 502 is a support, 503 is a support holder, 504 is a metal mesh, 505 is a gas exhaust hole, 506 is an exhaust buffer plate, 507 is a vacuum vessel, 508
Is a heater for heating the support, 509 is a vacuum seal mechanism, 510 is a motor for rotating the support, 511 is a rotating shaft, 512 is a magnet, 513,
Reference numerals 514 denote end plates, respectively.

第5図に示すごとく、本実施例装置は、マイクロ波導
入部を1個だけ有する長尺平板状支持体用の直接導入型
マイクロ波CVD装置の例であり、真空容器507の上端部に
設けられたマイクロ波導入部501の外周部及び真空容器
の下端部にそれぞれ磁石512が設置されており、閉磁場
が形成されている。
As shown in FIG. 5, the apparatus of this embodiment is an example of a direct introduction type microwave CVD apparatus for a long flat support having only one microwave introduction section, and is provided at the upper end of a vacuum vessel 507. Magnets 512 are provided on the outer periphery of the microwave introduction unit 501 and the lower end of the vacuum vessel, respectively, to form a closed magnetic field.

次に、本発明の装置による堆積膜形成の試験例を用い
て、本発明の効果を具体的に説明する。
Next, the effects of the present invention will be specifically described using test examples of deposition film formation by the apparatus of the present invention.

試験例 円筒状Al基体上に第1表に示す成膜条件により、A−
Si:H膜を膜厚約12μmとなるように堆積させた。比較例
として、磁界を印加しない以外はすべて同じ成膜条件に
よりA−Si:H堆積膜を形成した。そして、夫々について
基体表面の温度、膜厚分布、SN比及び堆積速度を測定し
た。その結果を第7図及び表2に示す。
Test Example A-A film was formed on a cylindrical Al substrate under the conditions shown in Table 1.
A Si: H film was deposited to a thickness of about 12 μm. As a comparative example, an A-Si: H deposited film was formed under the same film forming conditions except that no magnetic field was applied. Then, the temperature, film thickness distribution, S / N ratio and deposition rate of the substrate surface were measured for each. The results are shown in FIG. 7 and Table 2.

第7図(A)は成膜時間と基体表面温度の関係を示し
ており、第7図(B)は基体の測定位置における膜厚分
布を示している。また、第2表はSN比と堆積速度を測定
した結果を示している。
FIG. 7A shows the relationship between the film formation time and the substrate surface temperature, and FIG. 7B shows the film thickness distribution at the measurement position of the substrate. Table 2 shows the measurement results of the SN ratio and the deposition rate.

第7図に示すごとく、磁界の印加により基体表面近傍
のプラズマ密度が下がり、基体表面の温度上昇を抑える
ことができることが確かめられた。
As shown in FIG. 7, it was confirmed that the application of the magnetic field reduced the plasma density near the surface of the substrate, and suppressed the temperature rise on the surface of the substrate.

〔発明の効果〕 本発明のマイクロ波プラズマCVD装置は、マイクロ波
導入部の外周とそれに対向する位置に磁石を配置し、閉
磁場を形成することにより、支持体表面のプラズマ被曝
による温度過昇を抑止することができ、安定した温度条
件のもとで成膜を行うことができるため、良質の堆積膜
を大面積にわたって、定常的に量産することができる。
[Effects of the Invention] In the microwave plasma CVD apparatus of the present invention, a magnet is arranged at the outer periphery of the microwave introduction part and at a position opposed thereto, and by forming a closed magnetic field, the temperature of the support surface is increased due to plasma exposure. Can be suppressed, and film formation can be performed under stable temperature conditions, so that a high-quality deposited film can be constantly mass-produced over a large area.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のマイクロ波プラズマCVD装置の典型的
1例を示す断面略図であり、第2図は第1図のX−X断
面図である。第3図は、従来のマイクロ波プラズマCVD
装置の1例を示す断面略図であり、第4図は、本発明の
マイクロ波CVD装置における発生磁界の状態を模式的に
示す図である。第5図は、本発明のマイクロ波CVD装置
の他の装置例を示す断面略図であり、第6図は第5図の
X−X断面図である。第7(A)図は、第1図に示す装
置を用いた場合の基体表面の温度を示す図であり、第7
(B)図は、第1図に示す装置を用いた場合の膜厚分布
を示す図である。 第1,2図において、1……マイクロ波導入窓、2……マ
イクロ波導入窓保持筒、6……磁石、7……真空容器、
8……排気バッファ板、9……支持体、10……支持体加
熱用ヒーター、11,12……支持体保持具、13……支持体
回転軸、14……真空シール機構、15……冷却系導入部、
16……支持体回転用モーター、17,18……ベースフラン
ジ、19……プラズマ、20……プラズマ密度の高い領域、
21……導波管、22……磁石ホルダー、201……冷却用ジ
ャケット、A……放電空間。 第3図において、301……マイクロ波導入部、302……真
空容器、303……支持体、304……支持体加熱用ヒータ
ー、305……排気バッファ板、306……真空シール機構、
307……冷却系導入部、308……支持体回転用モーター、
309……支持体回転軸、310,311……支持体保持具、312
……プラズマ、313……マイクロ波導入窓、A……放電
空間。 第4図において、401……磁石、402……磁力線、403…
…ガス分解による放出電子、404,……磁場の中に拘束さ
れた電子403の運動軌跡、A……放電空間。 第5,6図において、501……マイクロ波導入部、502……
支持体、503……支持体保持具、504……金属メッシュ、
505……ガス排出孔、506……排気バッファ板、507……
真空容器、508……支持体加熱用ヒーター、509……真空
シール機構、510……支持体回転用モーター、511……支
持体回転軸、512……磁石、513,514……端板。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a typical example of a microwave plasma CVD apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 3 shows a conventional microwave plasma CVD.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of the apparatus, and FIG. 4 is a view schematically showing a state of a generated magnetic field in the microwave CVD apparatus of the present invention. FIG. 5 is a schematic sectional view showing another example of the microwave CVD apparatus of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 7 (A) is a diagram showing the temperature of the substrate surface when the apparatus shown in FIG. 1 is used.
FIG. 2B is a diagram showing a film thickness distribution when the apparatus shown in FIG. 1 is used. In FIGS. 1 and 2, 1... Microwave introduction window, 2... Microwave introduction window holding cylinder, 6... Magnet, 7.
8: exhaust buffer plate, 9: support, 10: heater for heating the support, 11, 12, support holder, 13: rotating shaft of the support, 14: vacuum sealing mechanism, 15 ... Cooling system introduction,
16 ... Motor for rotating the support, 17,18 ... Base flange, 19 ... Plasma, 20 ... Plasma with high plasma density,
21: waveguide, 22: magnet holder, 201: cooling jacket, A: discharge space. In FIG. 3, 301... Microwave introduction part, 302... Vacuum container, 303... Support, 304.
307 ... Cooling system introduction part, 308 ... Support body rotation motor,
309… Support rotating shaft, 310, 311… Support holder, 312
…… Plasma, 313 …… Microwave introduction window, A …… Discharge space. In FIG. 4, reference numerals 401... Magnet, 402.
... Emitted electrons due to gas decomposition, 404,... Movement locus of the electrons 403 confined in the magnetic field, A... Discharge space. In FIGS. 5 and 6, 501... Microwave introduction part, 502.
Support, 503 ... Support holder, 504 ... Metal mesh,
505 …… Gas exhaust hole, 506 …… Exhaust buffer plate, 507 ……
Vacuum container, 508: Heater for heating the support, 509: Vacuum sealing mechanism, 510: Motor for rotating the support, 511: Rotating shaft of the support, 512: Magnet, 513, 514: End plate.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内部に放電空間を有する真空容器と、該真
空容器内に原料ガスを供給する手段と、該真空容器内を
排気する手段と、該真空容器の少なくとも一側面の一部
に設けられ該真空容器の該放電空間内にマイクロ波電力
を導入するマイクロ波導入部と、該真空容器内の該放電
空間の周囲に設けられた堆積膜形成用支持体を保持する
手段と、前記支持体の表面でプラズマ密度を低くするか
プラズマが前記支持体の表面から離れるようにするため
に前記保持手段によって保持される前記支持体の表面に
沿った方向に閉磁場が形成されるように、前記保持手段
を挟んだ位置であって前記マイクロ波導入部の外周とそ
れに対向する位置にそれぞれ配置された磁石を有するこ
とを特徴とするマイクロ波プラズマCVD装置。
1. A vacuum vessel having a discharge space therein, means for supplying a source gas into the vacuum vessel, means for evacuating the vacuum vessel, and a part provided on at least one side of the vacuum vessel. A microwave introduction unit for introducing microwave power into the discharge space of the vacuum vessel, a means for holding a deposited film forming support provided around the discharge space in the vacuum vessel, and So that a closed magnetic field is formed in a direction along the surface of the support that is held by the holding means to reduce the plasma density at the surface of the body or to move the plasma away from the surface of the support; A microwave plasma CVD apparatus, comprising: magnets disposed at positions sandwiching the holding means, at the outer periphery of the microwave introduction part and at positions opposed thereto.
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