JP3437376B2 - プラズマ処理装置及び処理方法 - Google Patents
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- 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
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- 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
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
及び処理方法に係わり、特に半導体デバイスとしての電
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、光起力デバイス等に有用な結晶質または
非単結晶質の機能性堆積膜を好適に形成し得るプラズマ
ＣＶＤ装置及び成膜方法、或いは半導体デバイスや光学
素子としての絶縁膜、金属配線等を好適に形成し得るス
パッタ装置及び成膜方法、或いは半導体デバイス等のエ
ッチング装置及び方法等のプラズマ処理装置及び処理方
法に関する。
及び処理方法に係わり、特に半導体デバイスとしての電
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、光起力デバイス等に有用な結晶質または
非単結晶質の機能性堆積膜を好適に形成し得るプラズマ
ＣＶＤ装置及び成膜方法、或いは半導体デバイスや光学
素子としての絶縁膜、金属配線等を好適に形成し得るス
パッタ装置及び成膜方法、或いは半導体デバイス等のエ
ッチング装置及び方法等のプラズマ処理装置及び処理方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体等で使用されているプラズマ処理
にはそれぞれの用途に応じて様々な方法がある。例え
ば、プラズマＣＶＤ法を用いた酸化膜、窒化膜及びアモ
ルファスシリコン系の半導体膜等の成膜、スパッタリン
グ法を用いた金属配線膜等の成膜、またはエッチングに
よる微細加工技術等、様々にプラズマの特徴を活用した
装置、方法が使用されている。更に、近年、膜質及び処
理能力向上に対する要望も強くなっており様々な工夫も
検討されている。特に高周波電力を用いたプラズマプロ
セスは、放電の安定性や酸化膜や窒化膜の絶縁性の材料
にも適用できる等の利点から幅広く使用されている。
にはそれぞれの用途に応じて様々な方法がある。例え
ば、プラズマＣＶＤ法を用いた酸化膜、窒化膜及びアモ
ルファスシリコン系の半導体膜等の成膜、スパッタリン
グ法を用いた金属配線膜等の成膜、またはエッチングに
よる微細加工技術等、様々にプラズマの特徴を活用した
装置、方法が使用されている。更に、近年、膜質及び処
理能力向上に対する要望も強くなっており様々な工夫も
検討されている。特に高周波電力を用いたプラズマプロ
セスは、放電の安定性や酸化膜や窒化膜の絶縁性の材料
にも適用できる等の利点から幅広く使用されている。
【０００３】従来、プラズマＣＶＤ等のプラズマプロセ
スに用いられる放電用高周波電源の発振周波数は１３．
５６ＭＨｚが一般的である。堆積膜形成に一般的に用い
られているプラズマＣＶＤ装置の一例を図１３に示す。
図１３は、円筒状の電子写真用感光体用のアモルファス
シリコン膜（以下ａ−Ｓｉ膜と記す）の成膜装置であ
り、これを用いてａ−Ｓｉ膜の成膜方法を説明する。
スに用いられる放電用高周波電源の発振周波数は１３．
５６ＭＨｚが一般的である。堆積膜形成に一般的に用い
られているプラズマＣＶＤ装置の一例を図１３に示す。
図１３は、円筒状の電子写真用感光体用のアモルファス
シリコン膜（以下ａ−Ｓｉ膜と記す）の成膜装置であ
り、これを用いてａ−Ｓｉ膜の成膜方法を説明する。
【０００４】図１３に示す成膜装置は、減圧可能な反応
容器１０１内に、絶縁材料１１３により反応容器１０１
とは電気的に絶縁された円筒状のカソード電極１０２及
び対向電極としての円筒状の被成膜基体１０３を配置し
て成る。被成膜基体１０３は内部の加熱ヒータ１０５に
より、その内側より所定の温度に加熱され、かつ、モー
タ１１２により駆動される回転機構を有する基体ホルダ
ー１０４に保持される。カソード電極１０２には整合回
路１０７を介して高周波電源１０６が接続されている。
また、反応容器１０１内を真空排気する真空排気手段１
０８、反応容器１０１内にガスを供給するガス供給手段
１０９が取り付けられている。
容器１０１内に、絶縁材料１１３により反応容器１０１
とは電気的に絶縁された円筒状のカソード電極１０２及
び対向電極としての円筒状の被成膜基体１０３を配置し
て成る。被成膜基体１０３は内部の加熱ヒータ１０５に
より、その内側より所定の温度に加熱され、かつ、モー
タ１１２により駆動される回転機構を有する基体ホルダ
ー１０４に保持される。カソード電極１０２には整合回
路１０７を介して高周波電源１０６が接続されている。
また、反応容器１０１内を真空排気する真空排気手段１
０８、反応容器１０１内にガスを供給するガス供給手段
１０９が取り付けられている。
【０００５】このような装置でａ−Ｓｉ膜を成膜するに
は、真空排気手段１０８によって反応容器１０１内が高
真空まで排気された後、ガス供給手段１０９によってシ
ランガス、ジシランガス、メタンガス、エタンガスなど
の原料ガスが、あるいはジボランガスなどのドーピング
ガスが導入されて、反応容器１内が数１０ミリトールか
ら数トールの圧力に維持される。高周波電源１０６より
カソード電極１０２に１３．５６ＭＨｚの高周波電力が
供給され、カソード電極１０２と被成膜基体１０３との
間にプラズマが発生されて原料ガスが分解されると、加
熱ヒータ１０５で２００℃〜３５０℃程度に加熱された
被成膜基体１０３上にａ−Ｓｉ膜が堆積される。
は、真空排気手段１０８によって反応容器１０１内が高
真空まで排気された後、ガス供給手段１０９によってシ
ランガス、ジシランガス、メタンガス、エタンガスなど
の原料ガスが、あるいはジボランガスなどのドーピング
ガスが導入されて、反応容器１内が数１０ミリトールか
ら数トールの圧力に維持される。高周波電源１０６より
カソード電極１０２に１３．５６ＭＨｚの高周波電力が
供給され、カソード電極１０２と被成膜基体１０３との
間にプラズマが発生されて原料ガスが分解されると、加
熱ヒータ１０５で２００℃〜３５０℃程度に加熱された
被成膜基体１０３上にａ−Ｓｉ膜が堆積される。
【０００６】以上の成膜方法で電子写真用感光体の性能
を満足するａ−Ｓｉ膜を得るための堆積速度は最大でも
６（μｍ／時間）程度であり、それ以上堆積速度を上げ
ると感光体としての特性を得る事が出来なくなる。一般
に電子写真用感光体としてａ−Ｓｉ膜を利用する場合、
帯電性能を得るために少なくとも２０〜３０μｍの厚膜
が必要であり、電子写真用感光体を製造する為には長時
間を要していた。
を満足するａ−Ｓｉ膜を得るための堆積速度は最大でも
６（μｍ／時間）程度であり、それ以上堆積速度を上げ
ると感光体としての特性を得る事が出来なくなる。一般
に電子写真用感光体としてａ−Ｓｉ膜を利用する場合、
帯電性能を得るために少なくとも２０〜３０μｍの厚膜
が必要であり、電子写真用感光体を製造する為には長時
間を要していた。
【０００７】ところで、近年、平行平板型のプラズマＣ
ＶＤ装置を用い１３．５６ＭＨｚ以上の高周波電源を用
いたプラズマＣＶＤ法の報告（Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍ
ｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇ，Ｖｏｌ７，Ｎｏ ３，（１９８７）ｐ２６７−２
７３）がなされ、放電周波数を従来の１３．５６ＭＨｚ
より高くする事で、堆積膜の性能を落とさずに堆積速度
を向上させることができる可能性が示され、注目されて
いる。また、この放電周波数を高くする試みはスパッタ
リング等でも近年広く検討されている。
ＶＤ装置を用い１３．５６ＭＨｚ以上の高周波電源を用
いたプラズマＣＶＤ法の報告（Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍ
ｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇ，Ｖｏｌ７，Ｎｏ ３，（１９８７）ｐ２６７−２
７３）がなされ、放電周波数を従来の１３．５６ＭＨｚ
より高くする事で、堆積膜の性能を落とさずに堆積速度
を向上させることができる可能性が示され、注目されて
いる。また、この放電周波数を高くする試みはスパッタ
リング等でも近年広く検討されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上述し
たような従来のプラズマＣＶＤ法及び装置を用い、良質
膜の堆積速度向上を目的として放電周波数を従来の１
３．５６ＭＨｚの代わりに、より高い周波数の高周波電
力を用いて検討を行った。
たような従来のプラズマＣＶＤ法及び装置を用い、良質
膜の堆積速度向上を目的として放電周波数を従来の１
３．５６ＭＨｚの代わりに、より高い周波数の高周波電
力を用いて検討を行った。
【０００９】その結果、周波数を上げたことで確かに目
的通り良質膜を従来より高い堆積速度で作製することが
できたが、１３．５６ＭＨｚの放電周波数では問題にな
らなかった以下の様な問題が新たに発生した。即ち、放
電周波数を上げることでプラズマが遍在化して堆積速度
に不均一が生じ、その結果、電子写真用感光体のような
比較的大面積の被処理基体においては、結果的に実用上
問題となる様な膜厚ムラ（例えば電子写真用感光体の場
合±２０％以上の膜厚ムラ）が発生した。
的通り良質膜を従来より高い堆積速度で作製することが
できたが、１３．５６ＭＨｚの放電周波数では問題にな
らなかった以下の様な問題が新たに発生した。即ち、放
電周波数を上げることでプラズマが遍在化して堆積速度
に不均一が生じ、その結果、電子写真用感光体のような
比較的大面積の被処理基体においては、結果的に実用上
問題となる様な膜厚ムラ（例えば電子写真用感光体の場
合±２０％以上の膜厚ムラ）が発生した。
【００１０】この様な膜厚ムラは、電子写真用感光体の
みならず、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、
光起力デバイス等に用いられる結晶質または非単結晶質
の機能性堆積膜を形成する場合にも大きな問題となる。
またドライエッチング、スパッタリング等の他のプラズ
マプロセスにおいても、放電周波数を上げた場合に同様
の処理ムラが生じ、このままでは実用上大きな問題にな
ってくる。
みならず、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、
光起力デバイス等に用いられる結晶質または非単結晶質
の機能性堆積膜を形成する場合にも大きな問題となる。
またドライエッチング、スパッタリング等の他のプラズ
マプロセスにおいても、放電周波数を上げた場合に同様
の処理ムラが生じ、このままでは実用上大きな問題にな
ってくる。
【００１１】本発明の目的は、上述のような従来の問題
点を克服し、従来のプラズマプロセスでは達成できなか
った処理速度で比較的大面積の基体を均一にプラズマ処
理することが可能な装置及び方法を提供することにあ
る。
点を克服し、従来のプラズマプロセスでは達成できなか
った処理速度で比較的大面積の基体を均一にプラズマ処
理することが可能な装置及び方法を提供することにあ
る。
【００１２】本発明の更なる目的は、複数の円筒状基体
および平面基体の表面上に該円筒状基体の軸方向、及び
周方向のいずれの方向に関しても、膜厚が極めて均一な
堆積膜を高速で形成し、効率よく半導体デバイスを形成
し得るプラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法を提供する
ことにある。
および平面基体の表面上に該円筒状基体の軸方向、及び
周方向のいずれの方向に関しても、膜厚が極めて均一な
堆積膜を高速で形成し、効率よく半導体デバイスを形成
し得るプラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法を提供する
ことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、減圧可能な反応容器内に、カソード電極に
対向する対向電極としての被処理基体を保持し、前記カ
ソード電極に３０ＭＨｚ以上６００ＭＨｚ以下の高周波
電力を整合回路を介して印加して前記カソード電極と前
記対向電極としての被処理基体の間にプラズマを発生さ
せ、該被処理基体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装
置において、前記カソード電極は前記反応容器の外側に
複数配置され、前記カソード電極と前記対向電極として
の被処理基体との間にある前記反応容器の一部は誘電体
部材からなることを特徴とする。
に本発明は、減圧可能な反応容器内に、カソード電極に
対向する対向電極としての被処理基体を保持し、前記カ
ソード電極に３０ＭＨｚ以上６００ＭＨｚ以下の高周波
電力を整合回路を介して印加して前記カソード電極と前
記対向電極としての被処理基体の間にプラズマを発生さ
せ、該被処理基体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装
置において、前記カソード電極は前記反応容器の外側に
複数配置され、前記カソード電極と前記対向電極として
の被処理基体との間にある前記反応容器の一部は誘電体
部材からなることを特徴とする。
【００１４】そして上記のプラズマ処理装置において、
前記整合回路と前記各カソード電極との間の各々の高周
波伝送経路上にコンデンサーが配されていること、又は
／及び前記整合回路と前記各カソード電極との間の各々
の高周波伝送経路を除いて、前記カソード電極が外側に
配置された反応容器を覆うアースシールドを有すること
が好ましい。
前記整合回路と前記各カソード電極との間の各々の高周
波伝送経路上にコンデンサーが配されていること、又は
／及び前記整合回路と前記各カソード電極との間の各々
の高周波伝送経路を除いて、前記カソード電極が外側に
配置された反応容器を覆うアースシールドを有すること
が好ましい。
【００１５】そして、前記反応容器が円筒状であり、且
つ、該円筒状の反応容器の外側に複数のカソード電極が
等間隔で設置されているものや、前記反応容器が円筒状
であり、且つ、前記被処理基体と前記反応容器とが同心
円上に配置されたものや、前記被処理基体が同心円上に
複数個配置されたものや、前記被処理基体が平板状であ
り、前記被処理基体と前記複数のカソード電極とが対向
しているものに好適である。
つ、該円筒状の反応容器の外側に複数のカソード電極が
等間隔で設置されているものや、前記反応容器が円筒状
であり、且つ、前記被処理基体と前記反応容器とが同心
円上に配置されたものや、前記被処理基体が同心円上に
複数個配置されたものや、前記被処理基体が平板状であ
り、前記被処理基体と前記複数のカソード電極とが対向
しているものに好適である。
【００１６】さらには、上記のプラズマ処理装置を用い
て被処理基体にプラズマ処理を行なうプラズマ処理方法
も本発明に属する。
て被処理基体にプラズマ処理を行なうプラズマ処理方法
も本発明に属する。
【００１７】（作用）本発明者らは、従来の装置及び方
法における前述の問題点を鋭意検討した結果、従来より
高い放電周波数においては、従来よりもカソード電極の
形状に対してプラズマの分布が敏感であり、また放電装
置の寸法が高周波の波長の１／１０以下となるため定在
波の影響も出始め、その結果として処理ムラが発生する
ことが判った。
法における前述の問題点を鋭意検討した結果、従来より
高い放電周波数においては、従来よりもカソード電極の
形状に対してプラズマの分布が敏感であり、また放電装
置の寸法が高周波の波長の１／１０以下となるため定在
波の影響も出始め、その結果として処理ムラが発生する
ことが判った。
【００１８】この問題を解決し、プラズマの均一化及び
それに基づくプラズマ処理の均一化を達成するために行
った実験及び得られた知見を以下に述べる。
それに基づくプラズマ処理の均一化を達成するために行
った実験及び得られた知見を以下に述べる。
【００１９】図１３に示した装置を用い、高周波電源７
より出力された高周波電力を整合回路１０７を通して円
筒型カソード電極１０２上に印加、伝搬させ、カソード
電極１０２と対向する被処理基体１０３との間の高周波
電界によりプラズマを生起させることにより、被処理基
体１０３上にプラズマ処理を行った。この際、被処理基
体である電子写真用感光体は通常直径１００ｍｍ前後の
ものであり、この為カソードの直径ｄは２００〜３００
ｍｍ程度となる。カソード電極外周の１点から高周波を
導入する場合カソード電極の外周の反対側までの外周面
を伝わる距離は、１．５７ｄであり、例えばｄ＝２５０
ｍｍとすると約３９０ｍｍ程度になる。例えば高周波の
周波数を従来の１３．５６ＭＨｚから１００ＭＨｚにす
るとその波長λは大気中で約２２ｍから３ｍとなる。つ
まり、１００ＭＨｚにおいては、カソード電極外周上の
１点から導入された高周波は、カソード電極外周表面を
伝播して反対側まで達するが、その外周面を伝播する距
離がλ／１０以上となると、定在波の影響によりカソー
ド電極外周上で電界分布が生じてくるようになる。この
高周波電場の影響が、更にカソード電極表面に伝わり、
カソード電極内周の電界ムラを起こし、周方向に放電の
ムラが生じた。
より出力された高周波電力を整合回路１０７を通して円
筒型カソード電極１０２上に印加、伝搬させ、カソード
電極１０２と対向する被処理基体１０３との間の高周波
電界によりプラズマを生起させることにより、被処理基
体１０３上にプラズマ処理を行った。この際、被処理基
体である電子写真用感光体は通常直径１００ｍｍ前後の
ものであり、この為カソードの直径ｄは２００〜３００
ｍｍ程度となる。カソード電極外周の１点から高周波を
導入する場合カソード電極の外周の反対側までの外周面
を伝わる距離は、１．５７ｄであり、例えばｄ＝２５０
ｍｍとすると約３９０ｍｍ程度になる。例えば高周波の
周波数を従来の１３．５６ＭＨｚから１００ＭＨｚにす
るとその波長λは大気中で約２２ｍから３ｍとなる。つ
まり、１００ＭＨｚにおいては、カソード電極外周上の
１点から導入された高周波は、カソード電極外周表面を
伝播して反対側まで達するが、その外周面を伝播する距
離がλ／１０以上となると、定在波の影響によりカソー
ド電極外周上で電界分布が生じてくるようになる。この
高周波電場の影響が、更にカソード電極表面に伝わり、
カソード電極内周の電界ムラを起こし、周方向に放電の
ムラが生じた。
【００２０】また同様に、被処理基体である写真感光体
の長さは通常３５０ｍｍ程度であり、この為カソード電
極長も３５０〜４００ｍｍ程度となる。この為上述した
周方向と同様に軸方向にも放電のむらが生じた。
の長さは通常３５０ｍｍ程度であり、この為カソード電
極長も３５０〜４００ｍｍ程度となる。この為上述した
周方向と同様に軸方向にも放電のむらが生じた。
【００２１】以上のように、１３．５６ＭＨｚ及びその
近傍の放電周波数では問題にならないが、放電周波数を
より高くすることで放電ムラが顕著になることが判っ
た。
近傍の放電周波数では問題にならないが、放電周波数を
より高くすることで放電ムラが顕著になることが判っ
た。
【００２２】これらの問題がどの周波数より影響を受け
顕著となるかを計測するため、図１３のプラズマＣＶＤ
装置を用い１３．５ＭＨｚ〜６００ＭＨｚで放電を行
い、各々のプラズマ密度ムラを測定した。ここでプラズ
マ密度ムラとはプラズマ密度の最大値と最小値の差をプ
ラズマ密度の平均値にて割った値と定義する。この結
果、プラズマ密度ムラは３０ＭＨｚ近傍で±１０％以上
となり、放電周波数によるカソード電極上の高周波電圧
のムラが顕著になることが示された。
顕著となるかを計測するため、図１３のプラズマＣＶＤ
装置を用い１３．５ＭＨｚ〜６００ＭＨｚで放電を行
い、各々のプラズマ密度ムラを測定した。ここでプラズ
マ密度ムラとはプラズマ密度の最大値と最小値の差をプ
ラズマ密度の平均値にて割った値と定義する。この結
果、プラズマ密度ムラは３０ＭＨｚ近傍で±１０％以上
となり、放電周波数によるカソード電極上の高周波電圧
のムラが顕著になることが示された。
【００２３】また６００ＭＨｚを越えると高周波の整合
回路の設計が困難になり、また伝送損失も大きくなり実
用的ではないことが判った。
回路の設計が困難になり、また伝送損失も大きくなり実
用的ではないことが判った。
【００２４】また被処理基体に入射するイオンのエネル
ギーの幅を計測したところ、１３．５６ＭＨｚで約３０
ｅＶ、３０ＭＨｚで約１５ｅＶ、１００ＭＨｚ以上で約
１０ｅＶとなった。被処理基体への入射イオンエネルギ
ーを利用するプロセスにおいては、このエネルギー幅を
小さくすることは制御性の向上を達成することができる
という観点から重要であり、３０ＭＨｚ以上の周波数を
用いるのが好ましい。従って、この周波数範囲において
プラズマ密度のムラをなくすことはプロセス上極めて重
要である。
ギーの幅を計測したところ、１３．５６ＭＨｚで約３０
ｅＶ、３０ＭＨｚで約１５ｅＶ、１００ＭＨｚ以上で約
１０ｅＶとなった。被処理基体への入射イオンエネルギ
ーを利用するプロセスにおいては、このエネルギー幅を
小さくすることは制御性の向上を達成することができる
という観点から重要であり、３０ＭＨｚ以上の周波数を
用いるのが好ましい。従って、この周波数範囲において
プラズマ密度のムラをなくすことはプロセス上極めて重
要である。
【００２５】そこで３０ＭＨｚ〜６００ＭＨｚでのこれ
らカソード電極上の高周波電圧ムラによる不均一化を解
決する手段として本発明者等は以下の知見を得た。
らカソード電極上の高周波電圧ムラによる不均一化を解
決する手段として本発明者等は以下の知見を得た。
【００２６】カソード電極上の高周波電圧ムラの原因と
なる高周波の定在波をプラズマの強度ムラに反映させな
いためには、 ａ）カソード電極表面に定在波が生じないようにする ｂ）カソード電極表面の定在波とプラズマとの間に緩衝
機能を設けることが必要である。
なる高周波の定在波をプラズマの強度ムラに反映させな
いためには、 ａ）カソード電極表面に定在波が生じないようにする ｂ）カソード電極表面の定在波とプラズマとの間に緩衝
機能を設けることが必要である。
【００２７】図１３の装置において、プラズマに高周波
電力を供給するためには、高周波電源から供給された高
周波電力を整合回路によりプラズマのインピーダンスに
整合するようにインピーダンス調整し、カソード電極の
裏面に導入する。更に高周波はカソード電極の裏面から
カソード電極の表皮に伝わってカソード電極表面に伝わ
りプラズマに高周波電力が供給されることになる。ここ
で、カソード電極表面で高周波電力のムラが生じないよ
うにするためには、カソード電極裏面もしくは表面に伝
播する高周波分布を調整することが有効である。
電力を供給するためには、高周波電源から供給された高
周波電力を整合回路によりプラズマのインピーダンスに
整合するようにインピーダンス調整し、カソード電極の
裏面に導入する。更に高周波はカソード電極の裏面から
カソード電極の表皮に伝わってカソード電極表面に伝わ
りプラズマに高周波電力が供給されることになる。ここ
で、カソード電極表面で高周波電力のムラが生じないよ
うにするためには、カソード電極裏面もしくは表面に伝
播する高周波分布を調整することが有効である。
【００２８】３０〜６００ＭＨｚという従来よりも高い
周波数において、上記の様にカソード電極上の高周波分
布を調整する為には、カソード電極の複素インピーダン
スを形状、材質等で調整できることが必要である。この
為には、カソード電極で反応容器を構成したり、カソー
ド電極を反応容器内に入れたりせずに、カソード電極を
反応容器の外部に配置することが最善である。そして、
反応容器外のカソード電極から反応容器内のプラズマに
高周波電力を供給するためには、カソード電極とプラズ
マとの間の部分は誘電体で構成する必要がある。誘電体
は高周波の損失が少ないものなら何でもよく、例えばア
ルミナセラミクス、石英ガラス、パイレックスガラス、
テフロン等が使用できる。これらの誘電体は減圧可能な
反応容器の一部として使用する場合、反応容器内を減圧
にする為に大気圧に耐えられだけの厚みが必要となり、
形状、寸法により異なるが、一般的には少なくとも５ｍ
ｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上の厚みが必要となって
くる。従来の１３．５６ＭＨｚの放電周波数を用いた場
合、上記の厚みの誘電体をカソード電極とプラズマの間
に配置すると、誘電体の静電容量Ｃによる複素インピー
ダンスのリアクタンス成分１／ｊωＣがプラズマのイン
ピーダンスと同程度の１０〜５０Ωになり、効率的に高
周波をプラズマに供給することが難しかった。しかし、
放電周波数を３０〜６００ＭＨｚに上げた場合、誘電体
による複素インピーダンスが周波数に反比例して小さく
なる為、上記厚みの誘電体がカソード電極とプラズマの
間にあっても高周波を効率よくプラズマに供給すること
は可能となってくる。このように３０ＭＨｚ以上の放電
周波数で問題となっている大面積均一放電を得る為に
は、３０ＭＨｚ以上の放電周波数で効率よく高周波を供
給できる、カソード電極を反応容器外に配置した構成と
することが有効である。これにより、カソード電極の形
状、材料を大きく変えることができ、カソード電極上の
任意の点での複素インピーダンスを変えることが可能と
なり、前述の問題が解決可能となった。カソード電極の
最適形状及び最適構成材料は被処理基体の形状、プラズ
マ処理条件、放電周波数により異なるが、カソード電極
が反応容器の外部にあることで、カソード電極のみを交
換するだけで良く、反応容器内を一旦大気に開放するこ
とも無いため、種々の処理条件の変更に対しても容易に
対応できる。同様の理由で、最適なカソード電極をトラ
イ・アンド・エラー（試行錯誤）で決定することも従来
と比べて飛躍的に容易になった。
周波数において、上記の様にカソード電極上の高周波分
布を調整する為には、カソード電極の複素インピーダン
スを形状、材質等で調整できることが必要である。この
為には、カソード電極で反応容器を構成したり、カソー
ド電極を反応容器内に入れたりせずに、カソード電極を
反応容器の外部に配置することが最善である。そして、
反応容器外のカソード電極から反応容器内のプラズマに
高周波電力を供給するためには、カソード電極とプラズ
マとの間の部分は誘電体で構成する必要がある。誘電体
は高周波の損失が少ないものなら何でもよく、例えばア
ルミナセラミクス、石英ガラス、パイレックスガラス、
テフロン等が使用できる。これらの誘電体は減圧可能な
反応容器の一部として使用する場合、反応容器内を減圧
にする為に大気圧に耐えられだけの厚みが必要となり、
形状、寸法により異なるが、一般的には少なくとも５ｍ
ｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上の厚みが必要となって
くる。従来の１３．５６ＭＨｚの放電周波数を用いた場
合、上記の厚みの誘電体をカソード電極とプラズマの間
に配置すると、誘電体の静電容量Ｃによる複素インピー
ダンスのリアクタンス成分１／ｊωＣがプラズマのイン
ピーダンスと同程度の１０〜５０Ωになり、効率的に高
周波をプラズマに供給することが難しかった。しかし、
放電周波数を３０〜６００ＭＨｚに上げた場合、誘電体
による複素インピーダンスが周波数に反比例して小さく
なる為、上記厚みの誘電体がカソード電極とプラズマの
間にあっても高周波を効率よくプラズマに供給すること
は可能となってくる。このように３０ＭＨｚ以上の放電
周波数で問題となっている大面積均一放電を得る為に
は、３０ＭＨｚ以上の放電周波数で効率よく高周波を供
給できる、カソード電極を反応容器外に配置した構成と
することが有効である。これにより、カソード電極の形
状、材料を大きく変えることができ、カソード電極上の
任意の点での複素インピーダンスを変えることが可能と
なり、前述の問題が解決可能となった。カソード電極の
最適形状及び最適構成材料は被処理基体の形状、プラズ
マ処理条件、放電周波数により異なるが、カソード電極
が反応容器の外部にあることで、カソード電極のみを交
換するだけで良く、反応容器内を一旦大気に開放するこ
とも無いため、種々の処理条件の変更に対しても容易に
対応できる。同様の理由で、最適なカソード電極をトラ
イ・アンド・エラー（試行錯誤）で決定することも従来
と比べて飛躍的に容易になった。
【００２９】また、以上の方法において多少カソード電
極以上に電位分布が残っても、カソード電極とプラズマ
の間に誘電体を配置したことで、この誘電体の緩衝作用
によりプラズマの分布はカソード電極上の電位分布より
も均一性が良くなる効果もある。
極以上に電位分布が残っても、カソード電極とプラズマ
の間に誘電体を配置したことで、この誘電体の緩衝作用
によりプラズマの分布はカソード電極上の電位分布より
も均一性が良くなる効果もある。
【００３０】以上の手段はカソード電極が反応容器外部
にある為に容易に実行できるものであるが、このように
カソード電極が反応容器外部に配置できる場合には、平
行平板型のプラズマ処理装置においても容易に適用でき
る。
にある為に容易に実行できるものであるが、このように
カソード電極が反応容器外部に配置できる場合には、平
行平板型のプラズマ処理装置においても容易に適用でき
る。
【００３１】以上のように本発明は、カソード電極を反
応容器の外部に配置し、カソード電極とプラズマの間に
緩衝機能としての誘電体を配置することで、従来よりも
高い３０〜６００ＭＨｚの周波数にてカソード電極上の
高周波電圧ムラの原因となる高周波の定在波をプラズマ
の強度ムラに反映させない様にするのであるが、さらに
定在波の影響をなくすためには、複数のカソード電極に
高周波電力を分割することが有効である。これは、ひと
つのカソード当たりの表面積を小さくして定在波を起こ
りにくくした上で大面積のプラズマを形成する為に最適
である。しかし、同一電源より整合回路を介して、複数
本のカソード電極に高周波電力を供給するような装置で
は、整合回路と各カソード電極間の距離が長くなり、そ
の間の伝送線路のＬ成分が各電極間で異なる。このため
特に、周波数が高い場合、整合が取れない。そこで、整
合回路と各カソード電極との間にそれぞれコンデンサー
を介し、それぞれのコンデンサーの容量を変えることに
より、Ｌ成分がキャンセルされ複数本のカソード電極に
おいても整合が取れるようになる。
応容器の外部に配置し、カソード電極とプラズマの間に
緩衝機能としての誘電体を配置することで、従来よりも
高い３０〜６００ＭＨｚの周波数にてカソード電極上の
高周波電圧ムラの原因となる高周波の定在波をプラズマ
の強度ムラに反映させない様にするのであるが、さらに
定在波の影響をなくすためには、複数のカソード電極に
高周波電力を分割することが有効である。これは、ひと
つのカソード当たりの表面積を小さくして定在波を起こ
りにくくした上で大面積のプラズマを形成する為に最適
である。しかし、同一電源より整合回路を介して、複数
本のカソード電極に高周波電力を供給するような装置で
は、整合回路と各カソード電極間の距離が長くなり、そ
の間の伝送線路のＬ成分が各電極間で異なる。このため
特に、周波数が高い場合、整合が取れない。そこで、整
合回路と各カソード電極との間にそれぞれコンデンサー
を介し、それぞれのコンデンサーの容量を変えることに
より、Ｌ成分がキャンセルされ複数本のカソード電極に
おいても整合が取れるようになる。
【００３２】また、高周波電源より整合回路を介してカ
ソード電極に高周波電力を伝える途中で、その高周波電
力が大気を伝わり一部誘電体を介して反応容器内に伝わ
ることがある為、プラズマの密度が不均一になり結果と
して堆積膜に膜厚ムラを起こすような問題が生じる。そ
こで、整合回路から各々のカソード電極までの各高周波
伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極が配置さ
れた反応容器を覆うアースシールドを設けることで、高
周波電力が大気中を伝わって反応容器内に入ることを防
ぎ、結果として膜厚の均一性が良くなる効果を得た。
ソード電極に高周波電力を伝える途中で、その高周波電
力が大気を伝わり一部誘電体を介して反応容器内に伝わ
ることがある為、プラズマの密度が不均一になり結果と
して堆積膜に膜厚ムラを起こすような問題が生じる。そ
こで、整合回路から各々のカソード電極までの各高周波
伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極が配置さ
れた反応容器を覆うアースシールドを設けることで、高
周波電力が大気中を伝わって反応容器内に入ることを防
ぎ、結果として膜厚の均一性が良くなる効果を得た。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００３４】［第１の実施の形態］図１は本発明のプラ
ズマ処理装置及び方法の第１の実施形態の横断面構成を
表した模式図、図２は本発明の第１の実施形態の縦断面
構成を表した模式図である。
ズマ処理装置及び方法の第１の実施形態の横断面構成を
表した模式図、図２は本発明の第１の実施形態の縦断面
構成を表した模式図である。
【００３５】本形態のプラズマ処理装置は図１及び図２
に示すように、減圧可能な反応容器１５の側部を形成す
る円筒状の誘電体部材１０と、その反応容器１５の上部
及び底部を形成すると共に反応容器１５の側部を包囲す
る高周波漏れ防止用のアースシールド１とを備える。誘
電体材料１０の外周面（大気側の面）にはカソード電極
２が、アースシールド１とは絶縁材料１３により電気的
に絶縁されて配置されている。つまり、カソード電極２
は反応容器１５の外側に配置されている。誘電体材料１
０が側部を成す反応容器１５の内部には、カソード電極
２の対向電極としての円筒状の被成膜基体３が配置され
ている。被成膜基体３は内部の加熱ヒータ５により、そ
の内側より所定の温度に加熱され、かつ、モータ１２に
より駆動される回転機構を有する基体ホルダー４に保持
される。尚、被成膜基体３およびこれを保持する基体ホ
ルダー４はアースに電位されていて、被成膜基体３をカ
ソード電極２の対向電極としている。また、一部が誘電
体部材１０で形成された反応容器１５内を真空排気する
真空排気手段８、反応容器１５内にガスを供給するガス
供給手段９が取り付けられている。
に示すように、減圧可能な反応容器１５の側部を形成す
る円筒状の誘電体部材１０と、その反応容器１５の上部
及び底部を形成すると共に反応容器１５の側部を包囲す
る高周波漏れ防止用のアースシールド１とを備える。誘
電体材料１０の外周面（大気側の面）にはカソード電極
２が、アースシールド１とは絶縁材料１３により電気的
に絶縁されて配置されている。つまり、カソード電極２
は反応容器１５の外側に配置されている。誘電体材料１
０が側部を成す反応容器１５の内部には、カソード電極
２の対向電極としての円筒状の被成膜基体３が配置され
ている。被成膜基体３は内部の加熱ヒータ５により、そ
の内側より所定の温度に加熱され、かつ、モータ１２に
より駆動される回転機構を有する基体ホルダー４に保持
される。尚、被成膜基体３およびこれを保持する基体ホ
ルダー４はアースに電位されていて、被成膜基体３をカ
ソード電極２の対向電極としている。また、一部が誘電
体部材１０で形成された反応容器１５内を真空排気する
真空排気手段８、反応容器１５内にガスを供給するガス
供給手段９が取り付けられている。
【００３６】カソード電極２にはコンデンサー１１を介
して、アースシールド１の外側の整合回路７が接続さ
れ、さらに整合回路７には高周波電源６が接続されてい
る。また、整合回路７と各カソード電極２との間にそれ
ぞれ接続された各コンデンサー１１の容量は、整合回路
７から各々のカソード電極２までの各伝送経路のＬ成分
をキャンセルする値に変えてある。
して、アースシールド１の外側の整合回路７が接続さ
れ、さらに整合回路７には高周波電源６が接続されてい
る。また、整合回路７と各カソード電極２との間にそれ
ぞれ接続された各コンデンサー１１の容量は、整合回路
７から各々のカソード電極２までの各伝送経路のＬ成分
をキャンセルする値に変えてある。
【００３７】このような装置で例えば円筒状の電子写真
用感光体の為にａ−Ｓｉ膜を成膜するには、真空排気手
段８によって反応容器１５内が高真空まで排気された
後、ガス供給手段９によってシランガス、ジシランガ
ス、メタンガス、エタンガスなどの原料ガスが、あるい
はジボランガスなどのドーピングガスが導入されて、反
応容器１５内が数１０ミリトールから数トールの圧力に
維持される。高周波電源６より整合回路７とコンデンサ
ー１１を介してカソード電極２に３０ＭＨｚ以上６００
ＭＨｚ以下の高周波電力が供給され、誘電体部材１０の
外側に配置されたカソード電極２と、誘電体部材１０の
内側の被成膜基体３との間にプラズマが発生され、原料
ガスが分解されると、加熱ヒータ５で２００℃〜３５０
℃程度に加熱された被成膜基体３上にａ−Ｓｉ膜が均一
に堆積される。
用感光体の為にａ−Ｓｉ膜を成膜するには、真空排気手
段８によって反応容器１５内が高真空まで排気された
後、ガス供給手段９によってシランガス、ジシランガ
ス、メタンガス、エタンガスなどの原料ガスが、あるい
はジボランガスなどのドーピングガスが導入されて、反
応容器１５内が数１０ミリトールから数トールの圧力に
維持される。高周波電源６より整合回路７とコンデンサ
ー１１を介してカソード電極２に３０ＭＨｚ以上６００
ＭＨｚ以下の高周波電力が供給され、誘電体部材１０の
外側に配置されたカソード電極２と、誘電体部材１０の
内側の被成膜基体３との間にプラズマが発生され、原料
ガスが分解されると、加熱ヒータ５で２００℃〜３５０
℃程度に加熱された被成膜基体３上にａ−Ｓｉ膜が均一
に堆積される。
【００３８】上記の形態のように、同一電源より整合回
路を介し、複数本のカソード電極に高周波電力が供給さ
れる経路の各々においても整合が取れることにより、被
処理基体が円筒状であり、且つ、被処理基体と反応容器
とが同心円上に配置された場合において複数本の被処理
基体に極めて均一な体積膜を高速に形成することができ
る。
路を介し、複数本のカソード電極に高周波電力が供給さ
れる経路の各々においても整合が取れることにより、被
処理基体が円筒状であり、且つ、被処理基体と反応容器
とが同心円上に配置された場合において複数本の被処理
基体に極めて均一な体積膜を高速に形成することができ
る。
【００３９】図３は本発明のプラズマ処理装置及び方法
の第１の実施形態の変形例の縦断面構成を表した模式図
である。この図に示すような平行平板型のプラズマ処理
装置は、上部が誘電体部材１０で形成された減圧可能な
反応容器１５を備える。また、反応容器１５はアースシ
ールド１によって包囲されている。誘電体材料１０の外
側面（大気側の面）にはカソード電極２が複数配置され
ている。つまり、カソード電極２は反応容器１５の外側
に配置されている。誘電体材料１０が上部を成す反応容
器１５の内部には、カソード電極２の対向電極としての
平板状の被成膜基体３が配置されている。被成膜基体３
は内部の加熱ヒータ５により、その内側より所定の温度
に加熱され、かつ、モータ１２により駆動される回転機
構を有する基体ホルダー４に保持される。尚、被成膜基
体３およびこれを保持する基体ホルダー４はアースに電
位されてる。また、一部が誘電体部材１０で形成された
反応容器１５内を真空排気する真空排気手段（不図
示）、反応容器１５内にガスを供給するガス供給手段
（不図示）が取り付けられている。
の第１の実施形態の変形例の縦断面構成を表した模式図
である。この図に示すような平行平板型のプラズマ処理
装置は、上部が誘電体部材１０で形成された減圧可能な
反応容器１５を備える。また、反応容器１５はアースシ
ールド１によって包囲されている。誘電体材料１０の外
側面（大気側の面）にはカソード電極２が複数配置され
ている。つまり、カソード電極２は反応容器１５の外側
に配置されている。誘電体材料１０が上部を成す反応容
器１５の内部には、カソード電極２の対向電極としての
平板状の被成膜基体３が配置されている。被成膜基体３
は内部の加熱ヒータ５により、その内側より所定の温度
に加熱され、かつ、モータ１２により駆動される回転機
構を有する基体ホルダー４に保持される。尚、被成膜基
体３およびこれを保持する基体ホルダー４はアースに電
位されてる。また、一部が誘電体部材１０で形成された
反応容器１５内を真空排気する真空排気手段（不図
示）、反応容器１５内にガスを供給するガス供給手段
（不図示）が取り付けられている。
【００４０】カソード電極２にはコンデンサー１１を介
して、アースシールド１の外側の整合回路７が接続さ
れ、さらに整合回路７には高周波電源６が接続されてい
る。また、整合回路７と各カソード電極２との間にそれ
ぞれ接続された各コンデンサー１１の容量は、整合回路
７から各々のカソード電極２までの各経路のＬ成分をキ
ャンセルする値に変えてある。
して、アースシールド１の外側の整合回路７が接続さ
れ、さらに整合回路７には高周波電源６が接続されてい
る。また、整合回路７と各カソード電極２との間にそれ
ぞれ接続された各コンデンサー１１の容量は、整合回路
７から各々のカソード電極２までの各経路のＬ成分をキ
ャンセルする値に変えてある。
【００４１】このような平行平板型のプラズマ処理装置
においても、上記のような円筒同軸型のプラズマ処理装
置及び方法と同様の効果がある。
においても、上記のような円筒同軸型のプラズマ処理装
置及び方法と同様の効果がある。
【００４２】［第２の実施形態］図４は本発明のプラズ
マ処理装置及び方法の第２の実施形態の横断面構成を表
した模式図、図５は本発明の第２の実施形態の縦断面構
成を表した模式図である。これらの図では、第１の実施
形態と同一の構成要素には図１及び図２と同一符号を付
してある。
マ処理装置及び方法の第２の実施形態の横断面構成を表
した模式図、図５は本発明の第２の実施形態の縦断面構
成を表した模式図である。これらの図では、第１の実施
形態と同一の構成要素には図１及び図２と同一符号を付
してある。
【００４３】本形態のプラズマ処理装置は図４及び図５
に示すように、減圧可能な反応容器１５の側部を形成す
る円筒状の誘電体部材１０と、その反応容器１５の上部
及び底部を形成すると共に反応容器１５の側部を包囲す
る高周波漏れ防止用の第１のアースシールド１とを備え
る。誘電体材料１０の外周面（大気側の面）にはカソー
ド電極２が、第１のアースシールド１とは絶縁材料１３
により電気的に絶縁されて配置されている。つまり、カ
ソード電極２は反応容器１５の外側に配置されている。
誘電体材料１０が側部を成す反応容器１５の内部には、
カソード電極２の対向電極としての円筒状の被成膜基体
３が配置されている。被成膜基体３は内部の加熱ヒータ
５により、その内側より所定の温度に加熱され、かつ、
モータ１２により駆動される回転機構を有する基体ホル
ダー４に保持される。尚、被成膜基体３を保持する基体
ホルダー４はアースに電位されていて、被成膜基体３を
カソード電極２の対向電極としている。また、一部が誘
電体部材１０で形成された反応容器１５内を真空排気す
る真空排気手段８、反応容器１５内にガスを供給するガ
ス供給手段９が取り付けられている。
に示すように、減圧可能な反応容器１５の側部を形成す
る円筒状の誘電体部材１０と、その反応容器１５の上部
及び底部を形成すると共に反応容器１５の側部を包囲す
る高周波漏れ防止用の第１のアースシールド１とを備え
る。誘電体材料１０の外周面（大気側の面）にはカソー
ド電極２が、第１のアースシールド１とは絶縁材料１３
により電気的に絶縁されて配置されている。つまり、カ
ソード電極２は反応容器１５の外側に配置されている。
誘電体材料１０が側部を成す反応容器１５の内部には、
カソード電極２の対向電極としての円筒状の被成膜基体
３が配置されている。被成膜基体３は内部の加熱ヒータ
５により、その内側より所定の温度に加熱され、かつ、
モータ１２により駆動される回転機構を有する基体ホル
ダー４に保持される。尚、被成膜基体３を保持する基体
ホルダー４はアースに電位されていて、被成膜基体３を
カソード電極２の対向電極としている。また、一部が誘
電体部材１０で形成された反応容器１５内を真空排気す
る真空排気手段８、反応容器１５内にガスを供給するガ
ス供給手段９が取り付けられている。
【００４４】カソード電極２には、第１のアースシール
ド１４の外側の整合回路７が接続され、さらに整合回路
７には高周波電源６が接続されている。また、整合回路
７から各々のカソード電極２までの各高周波伝送経路を
除いて、外部に複数のカソード電極２が配置された反応
容器１５を覆う第２のアースシールド１４が設けられて
いる。尚、第２のアースシールド１４には、第２のアー
スシールド１４の外から各カソード電極２に高周波伝送
経路を接続するための複数の開口部（不図示）が設けら
れている。
ド１４の外側の整合回路７が接続され、さらに整合回路
７には高周波電源６が接続されている。また、整合回路
７から各々のカソード電極２までの各高周波伝送経路を
除いて、外部に複数のカソード電極２が配置された反応
容器１５を覆う第２のアースシールド１４が設けられて
いる。尚、第２のアースシールド１４には、第２のアー
スシールド１４の外から各カソード電極２に高周波伝送
経路を接続するための複数の開口部（不図示）が設けら
れている。
【００４５】上記の形態のように、外部に複数のカソー
ド電極が配置された反応容器をアースシールドにより、
整合回路から各々のカソード電極までの各高周波伝送経
路をシールド外にして覆っていることにより、高周波電
力が大気中を伝わって反応容器内に入ることが防げるの
で、被処理基体が円筒状であり、且つ、被処理基体と反
応容器とが同心円上に配置された場合において複数本の
被処理基体に極めて均一な体積膜を高速に形成すること
ができる。
ド電極が配置された反応容器をアースシールドにより、
整合回路から各々のカソード電極までの各高周波伝送経
路をシールド外にして覆っていることにより、高周波電
力が大気中を伝わって反応容器内に入ることが防げるの
で、被処理基体が円筒状であり、且つ、被処理基体と反
応容器とが同心円上に配置された場合において複数本の
被処理基体に極めて均一な体積膜を高速に形成すること
ができる。
【００４６】尚、図４に示したようにカソード電極は２
つに限られず、高周波の定在波をより起こしにくくして
プラズマの分布をより均一化する上で図６に示すように
複数配置することが好ましい。
つに限られず、高周波の定在波をより起こしにくくして
プラズマの分布をより均一化する上で図６に示すように
複数配置することが好ましい。
【００４７】また、上記のような円筒同軸型のプラズマ
処理装置及び方法に限られず、平行平板型のプラズマ処
理装置及び方法にも好適である。
処理装置及び方法に限られず、平行平板型のプラズマ処
理装置及び方法にも好適である。
【００４８】図７は本発明のプラズマ処理装置及び方法
の第２の実施形態の変形例の縦断面構成を表した模式図
である。この図でも、第１の実施形態と同一の構成要素
には図１及び図２と同一符号を付してある。この図に示
すような平行平板型のプラズマ処理装置は、上部が誘電
体部材１０で形成された減圧可能な反応容器１５を備え
る。また、反応容器１５はアースシールド１によって包
囲されている。誘電体材料１０の外側面（大気側の面）
にはカソード電極２が複数配置されている。つまり、カ
ソード電極２は反応容器１５の外側に配置されている。
誘電体材料１０が上部を成す反応容器１５の内部には、
カソード電極２の対向電極としての平板状の被成膜基体
３が配置されている。被成膜基体３は内部の加熱ヒータ
５により、その内側より所定の温度に加熱され、かつ、
モータ１２により駆動される回転機構を有する基体ホル
ダー４に保持される。尚、被成膜基体３およびこれを保
持する基体ホルダー４はアースに電位されていて、被成
膜基体３をカソード電極２の対向電極としている。ま
た、一部が誘電体部材１０で形成された反応容器１５内
を真空排気する真空排気手段（不図示）、反応容器１５
内にガスを供給するガス供給手段（不図示）が取り付け
られている。
の第２の実施形態の変形例の縦断面構成を表した模式図
である。この図でも、第１の実施形態と同一の構成要素
には図１及び図２と同一符号を付してある。この図に示
すような平行平板型のプラズマ処理装置は、上部が誘電
体部材１０で形成された減圧可能な反応容器１５を備え
る。また、反応容器１５はアースシールド１によって包
囲されている。誘電体材料１０の外側面（大気側の面）
にはカソード電極２が複数配置されている。つまり、カ
ソード電極２は反応容器１５の外側に配置されている。
誘電体材料１０が上部を成す反応容器１５の内部には、
カソード電極２の対向電極としての平板状の被成膜基体
３が配置されている。被成膜基体３は内部の加熱ヒータ
５により、その内側より所定の温度に加熱され、かつ、
モータ１２により駆動される回転機構を有する基体ホル
ダー４に保持される。尚、被成膜基体３およびこれを保
持する基体ホルダー４はアースに電位されていて、被成
膜基体３をカソード電極２の対向電極としている。ま
た、一部が誘電体部材１０で形成された反応容器１５内
を真空排気する真空排気手段（不図示）、反応容器１５
内にガスを供給するガス供給手段（不図示）が取り付け
られている。
【００４９】カソード電極２には、第１のアースシール
ド１４の外側の整合回路７が接続され、さらに整合回路
７には高周波電源６が接続されている。また、整合回路
７から各々のカソード電極２までの各高周波伝送経路を
除いて、外部に複数のカソード電極２が配置された反応
容器１５を覆う第２のアースシールド１４が設けられて
いる。尚、第２のアースシールド１４には、第２のアー
スシールド１４の外から各カソード電極２に高周波伝送
経路を接続するための複数の開口部（不図示）が設けら
れている。
ド１４の外側の整合回路７が接続され、さらに整合回路
７には高周波電源６が接続されている。また、整合回路
７から各々のカソード電極２までの各高周波伝送経路を
除いて、外部に複数のカソード電極２が配置された反応
容器１５を覆う第２のアースシールド１４が設けられて
いる。尚、第２のアースシールド１４には、第２のアー
スシールド１４の外から各カソード電極２に高周波伝送
経路を接続するための複数の開口部（不図示）が設けら
れている。
【００５０】このような平行平板型のプラズマ処理装置
においても、上記のような円筒同軸型のプラズマ処理装
置及び方法と同様の効果がある。
においても、上記のような円筒同軸型のプラズマ処理装
置及び方法と同様の効果がある。
【００５１】［第３の実施形態］図８は本発明のプラズ
マ処理装置及び方法の第３の実施形態の横断面構成を表
した模式図、図９は本発明の第３の実施形態の縦断面構
成を表した模式図である。これらの図でも、第１及び第
２の実施形態と同一の構成要素には図１乃至図７と同一
符号を付してある。
マ処理装置及び方法の第３の実施形態の横断面構成を表
した模式図、図９は本発明の第３の実施形態の縦断面構
成を表した模式図である。これらの図でも、第１及び第
２の実施形態と同一の構成要素には図１乃至図７と同一
符号を付してある。
【００５２】本形態のプラズマ処理装置は図８及び図９
に示すように、減圧可能な反応容器１５の側部を形成す
る円筒状の誘電体部材１０と、その反応容器１５の上部
及び底部を形成すると共に反応容器１５の側部を包囲す
る高周波漏れ防止用の第１のアースシールド１とを備え
る。誘電体材料１０の外周面（大気側の面）にはカソー
ド電極２が、第１のアースシールド１とは絶縁材料１３
により電気的に絶縁されて配置されている。つまり、カ
ソード電極２は反応容器１５の外側に配置されている。
誘電体材料１０が側部を成す反応容器１５の内部には、
カソード電極２の対向電極としての円筒状の被成膜基体
３が配置されている。被成膜基体３は内部の加熱ヒータ
５により、その内側より所定の温度に加熱され、かつ、
モータ１２により駆動される回転機構を有する基体ホル
ダー４に保持される。尚、被成膜基体３を保持する基体
ホルダー４はアースに電位されていて、カソード電極２
の対向電極としている。カソード電極２にはコンデンサ
ー１１を介して、第１のアースシールド１４の外側の整
合回路７が接続され、さらに整合回路７には高周波電源
６が接続されている。また、一部が誘電体部材１０で形
成された反応容器１５内を真空排気する真空排気手段
８、反応容器１５内にガスを供給するガス供給手段９が
取り付けられている。
に示すように、減圧可能な反応容器１５の側部を形成す
る円筒状の誘電体部材１０と、その反応容器１５の上部
及び底部を形成すると共に反応容器１５の側部を包囲す
る高周波漏れ防止用の第１のアースシールド１とを備え
る。誘電体材料１０の外周面（大気側の面）にはカソー
ド電極２が、第１のアースシールド１とは絶縁材料１３
により電気的に絶縁されて配置されている。つまり、カ
ソード電極２は反応容器１５の外側に配置されている。
誘電体材料１０が側部を成す反応容器１５の内部には、
カソード電極２の対向電極としての円筒状の被成膜基体
３が配置されている。被成膜基体３は内部の加熱ヒータ
５により、その内側より所定の温度に加熱され、かつ、
モータ１２により駆動される回転機構を有する基体ホル
ダー４に保持される。尚、被成膜基体３を保持する基体
ホルダー４はアースに電位されていて、カソード電極２
の対向電極としている。カソード電極２にはコンデンサ
ー１１を介して、第１のアースシールド１４の外側の整
合回路７が接続され、さらに整合回路７には高周波電源
６が接続されている。また、一部が誘電体部材１０で形
成された反応容器１５内を真空排気する真空排気手段
８、反応容器１５内にガスを供給するガス供給手段９が
取り付けられている。
【００５３】また、整合回路７と各カソード電極２との
間にそれぞれ接続された各コンデンサー１１の容量は、
整合回路７から各々のカソード電極２までの各伝送経路
のＬ成分をキャンセルする値に変えてある。さらに、整
合回路７から各々のカソード電極２までの各高周波伝送
経路を除いて、外部に複数のカソード電極２が配置され
た反応容器１５を覆う第２のアースシールド１４が設け
られている。尚、第２のアースシールド１４には、第２
のアースシールド１４の外から各カソード電極２に高周
波伝送経路を接続するための複数の開口部（不図示）が
設けられている。
間にそれぞれ接続された各コンデンサー１１の容量は、
整合回路７から各々のカソード電極２までの各伝送経路
のＬ成分をキャンセルする値に変えてある。さらに、整
合回路７から各々のカソード電極２までの各高周波伝送
経路を除いて、外部に複数のカソード電極２が配置され
た反応容器１５を覆う第２のアースシールド１４が設け
られている。尚、第２のアースシールド１４には、第２
のアースシールド１４の外から各カソード電極２に高周
波伝送経路を接続するための複数の開口部（不図示）が
設けられている。
【００５４】上記の形態のように、同一電源より整合回
路を介し、複数本のカソード電極に高周波電力が供給さ
れる経路の各々においても整合が取れ、その上、外部に
複数のカソード電極が配置された反応容器をアースシー
ルドにより、整合回路から各々のカソード電極までの各
高周波伝送経路を除くように覆っていることで高周波電
力が大気中を伝わって反応容器内に入ることが防げるの
で、被処理基体が円筒状であり、且つ、被処理基体と反
応容器とが同心円上に配置された場合において複数本の
被処理基体に極めて均一な体積膜を高速に形成すること
ができる。
路を介し、複数本のカソード電極に高周波電力が供給さ
れる経路の各々においても整合が取れ、その上、外部に
複数のカソード電極が配置された反応容器をアースシー
ルドにより、整合回路から各々のカソード電極までの各
高周波伝送経路を除くように覆っていることで高周波電
力が大気中を伝わって反応容器内に入ることが防げるの
で、被処理基体が円筒状であり、且つ、被処理基体と反
応容器とが同心円上に配置された場合において複数本の
被処理基体に極めて均一な体積膜を高速に形成すること
ができる。
【００５５】尚、図８に示したようにカソード電極は２
つに限られず、高周波の定在波をより起こしにくくして
プラズマの分布を均一化する上で図１０に示すように複
数配置することが好ましい。また、図１１に示すように
複数の被成膜基体３を同心円上に配置されていても膜ム
ラはほとんど無い。
つに限られず、高周波の定在波をより起こしにくくして
プラズマの分布を均一化する上で図１０に示すように複
数配置することが好ましい。また、図１１に示すように
複数の被成膜基体３を同心円上に配置されていても膜ム
ラはほとんど無い。
【００５６】図１２は本発明のプラズマ処理装置及び方
法の第３の実施形態の変形例の縦断面構成を表した模式
図である。この図でも、第１及び第２の実施形態と同一
の構成要素には図１乃至図７と同一符号を付してある。
この図に示すような平行平板型のプラズマ処理装置は、
上部が誘電体部材１０で形成された減圧可能な反応容器
１５を備える。また、反応容器１５はアースシールド１
によって包囲されている。誘電体材料１０の外側面（大
気側の面）にはカソード電極２が複数配置されている。
つまり、カソード電極２は反応容器１５の外側に配置さ
れている。誘電体材料１０が上部を成す反応容器１５の
内部には、カソード電極２の対向電極としての平板状の
被成膜基体３が配置されている。被成膜基体３は内部の
加熱ヒータ５により、その内側より所定の温度に加熱さ
れ、かつ、モータ１２により駆動される回転機構を有す
る基体ホルダー４に保持される。尚、被成膜基体３を保
持する基体ホルダー４はアースに電位されていて、カソ
ード電極２の対向電極としている。また、一部が誘電体
部材１０で形成された反応容器１５内を真空排気する真
空排気手段（不図示）、反応容器１５内にガスを供給す
るガス供給手段（不図示）が取り付けられている。
法の第３の実施形態の変形例の縦断面構成を表した模式
図である。この図でも、第１及び第２の実施形態と同一
の構成要素には図１乃至図７と同一符号を付してある。
この図に示すような平行平板型のプラズマ処理装置は、
上部が誘電体部材１０で形成された減圧可能な反応容器
１５を備える。また、反応容器１５はアースシールド１
によって包囲されている。誘電体材料１０の外側面（大
気側の面）にはカソード電極２が複数配置されている。
つまり、カソード電極２は反応容器１５の外側に配置さ
れている。誘電体材料１０が上部を成す反応容器１５の
内部には、カソード電極２の対向電極としての平板状の
被成膜基体３が配置されている。被成膜基体３は内部の
加熱ヒータ５により、その内側より所定の温度に加熱さ
れ、かつ、モータ１２により駆動される回転機構を有す
る基体ホルダー４に保持される。尚、被成膜基体３を保
持する基体ホルダー４はアースに電位されていて、カソ
ード電極２の対向電極としている。また、一部が誘電体
部材１０で形成された反応容器１５内を真空排気する真
空排気手段（不図示）、反応容器１５内にガスを供給す
るガス供給手段（不図示）が取り付けられている。
【００５７】カソード電極２にはコンデンサー１１を介
して、第１のアースシールド１４の外側の整合回路７が
接続され、さらに整合回路７には高周波電源６が接続さ
れている。また、整合回路７と各カソード電極２との間
にそれぞれ接続された各コンデンサー１１の容量は、整
合回路７から各々のカソード電極２までの各伝送経路の
Ｌ成分をキャンセルする値に変えてある。
して、第１のアースシールド１４の外側の整合回路７が
接続され、さらに整合回路７には高周波電源６が接続さ
れている。また、整合回路７と各カソード電極２との間
にそれぞれ接続された各コンデンサー１１の容量は、整
合回路７から各々のカソード電極２までの各伝送経路の
Ｌ成分をキャンセルする値に変えてある。
【００５８】さらに、整合回路７から各々のカソード電
極２までの各高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカ
ソード電極２が配置された反応容器１５を覆う第２のア
ースシールド１４が設けられている。尚、第２のアース
シールド１４には、第２のアースシールド１４の外から
各カソード電極２に高周波伝送経路を接続するための複
数の開口部（不図示）が設けられている。
極２までの各高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカ
ソード電極２が配置された反応容器１５を覆う第２のア
ースシールド１４が設けられている。尚、第２のアース
シールド１４には、第２のアースシールド１４の外から
各カソード電極２に高周波伝送経路を接続するための複
数の開口部（不図示）が設けられている。
【００５９】このような平行平板型のプラズマ処理装置
においても、上記のような円筒同軸型のプラズマ処理装
置及び方法と同様の効果がある。
においても、上記のような円筒同軸型のプラズマ処理装
置及び方法と同様の効果がある。
【００６０】
【実施例】以下、具体的な実施例と比較例を挙げて上記
の形態を更に詳しく説明するが、本発明は、これらの実
施例に限定されるものではない。
の形態を更に詳しく説明するが、本発明は、これらの実
施例に限定されるものではない。
【００６１】（実施例１）本実施例では図１、２に示し
た円筒同軸型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波数
１００ＭＨｚとして、表１の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被
成膜基体上に形成した。
た円筒同軸型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波数
１００ＭＨｚとして、表１の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被
成膜基体上に形成した。
【００６２】
【表１】
【００６３】カソード電極は、内径２５０ｍｍ、長さ３
００ｍｍのＡｌ製の単純円形のものを用い、反応容器の
一部を構成する厚さ１０ｍｍのアルミナセラミクス製の
誘電体管の外部に配置した。
００ｍｍのＡｌ製の単純円形のものを用い、反応容器の
一部を構成する厚さ１０ｍｍのアルミナセラミクス製の
誘電体管の外部に配置した。
【００６４】外部配置のカソード電極を用いて成膜した
時の膜厚ムラを測定した。また比較の為、反応容器内に
配置した長さ３００ｍｍのＡｌ製単純円筒型カソード電
極を用いた場合での膜厚ムラの比較実験を行った。その
結果、膜厚ムラは、外部配置のカソード電極の場合で約
±１５％、単純円筒型カソードの場合で約±３０％とな
り、外部配置のカソード電極を用いた場合の膜厚分布改
善効果が確認できた。
時の膜厚ムラを測定した。また比較の為、反応容器内に
配置した長さ３００ｍｍのＡｌ製単純円筒型カソード電
極を用いた場合での膜厚ムラの比較実験を行った。その
結果、膜厚ムラは、外部配置のカソード電極の場合で約
±１５％、単純円筒型カソードの場合で約±３０％とな
り、外部配置のカソード電極を用いた場合の膜厚分布改
善効果が確認できた。
【００６５】それぞれの膜は分布のみの影響が大きく同
膜厚状態で部分的にａ−Ｓｉ膜の膜質を測定したとこ
ろ、膜質は電子写真用感光体デバイスや画像入力用ライ
ンセンサー等の実用に十分耐え得るものであった。
膜厚状態で部分的にａ−Ｓｉ膜の膜質を測定したとこ
ろ、膜質は電子写真用感光体デバイスや画像入力用ライ
ンセンサー等の実用に十分耐え得るものであった。
【００６６】以上のように、カソード電極を反応容器外
部に配置し、減圧可能な反応容器の一部となる誘電体部
材を介してプラズマに高周波電力を供給することによ
り、カソード電極上の高周波の電位分布を緩衝すること
ができ、放電周波数が高くなることによる厚膜ムラの問
題を解決できる。
部に配置し、減圧可能な反応容器の一部となる誘電体部
材を介してプラズマに高周波電力を供給することによ
り、カソード電極上の高周波の電位分布を緩衝すること
ができ、放電周波数が高くなることによる厚膜ムラの問
題を解決できる。
【００６７】（実施例２）本実施例では、図１、２に示
したプラズマ処理装置において、周波数１０５ＭＨｚの
高周波電源６を用い、実施例１の表１の条件により放電
実験を行った。本実験例では、整合回路と負荷の間のリ
アクタンスＬを４０４．５ｎＨとし、高圧コンデンサー
を図１のように設置した。その結果を表２に示す。
したプラズマ処理装置において、周波数１０５ＭＨｚの
高周波電源６を用い、実施例１の表１の条件により放電
実験を行った。本実験例では、整合回路と負荷の間のリ
アクタンスＬを４０４．５ｎＨとし、高圧コンデンサー
を図１のように設置した。その結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
【００６９】これらにより、整合回路と各カソード電極
との間にそれぞれコンデンサーを介し、それぞれのコン
デンサーの容量を変えることにより、Ｌ成分がキャンセ
ルされ、整合が取れないという問題を解決できる。
との間にそれぞれコンデンサーを介し、それぞれのコン
デンサーの容量を変えることにより、Ｌ成分がキャンセ
ルされ、整合が取れないという問題を解決できる。
【００７０】（実施例３）本実施例では、図３に示した
平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波数１
００ＭＨｚとして、表３の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被成
膜基体上に形成し、膜厚ムラを測定した。
平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波数１
００ＭＨｚとして、表３の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被成
膜基体上に形成し、膜厚ムラを測定した。
【００７１】
【表３】
【００７２】本実施例では、被処理基体の形状が角型の
ものを用いた。各カソード電極と整合回路との間にそれ
ぞれコンデンサーを介し、カソード電極は、反応容器の
一部を構成する２０ｍｍ厚のアルミナセラミクス製の誘
電体角型部材の外部に配置した。また、比較として、反
応容器内部にカソード電極を配置して表３の条件で成膜
した場合の膜厚ムラも測定した。その結果、膜厚ムラ
は、反応容器外部にカソード電極を配置し、かつコンデ
ンサーを介した場合で約±１８％、反応容器内部にカソ
ード電極を配置した場合で約±３５％であった。
ものを用いた。各カソード電極と整合回路との間にそれ
ぞれコンデンサーを介し、カソード電極は、反応容器の
一部を構成する２０ｍｍ厚のアルミナセラミクス製の誘
電体角型部材の外部に配置した。また、比較として、反
応容器内部にカソード電極を配置して表３の条件で成膜
した場合の膜厚ムラも測定した。その結果、膜厚ムラ
は、反応容器外部にカソード電極を配置し、かつコンデ
ンサーを介した場合で約±１８％、反応容器内部にカソ
ード電極を配置した場合で約±３５％であった。
【００７３】それぞれの膜についてはプラズマの分布の
みの影響が大きく、同じ膜厚状態で部分的にａ−Ｓｉ膜
の膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバ
イスや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得
るものであった。
みの影響が大きく、同じ膜厚状態で部分的にａ−Ｓｉ膜
の膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバ
イスや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得
るものであった。
【００７４】（実施例４）本実施例では、図４及び図５
に示したように整合回路から各々のカソード電極までの
各高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極
が配置された反応容器を覆う第２のアースシールドを設
けた円筒同軸型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波
数１０ＭＨｚとして、表１に示した成膜条件でａ−Ｓｉ
膜を被成膜基体上に形成した。また比較のため、前記第
２のアースシールドを設けていない装置でも表１の成膜
条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成した。
に示したように整合回路から各々のカソード電極までの
各高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極
が配置された反応容器を覆う第２のアースシールドを設
けた円筒同軸型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波
数１０ＭＨｚとして、表１に示した成膜条件でａ−Ｓｉ
膜を被成膜基体上に形成した。また比較のため、前記第
２のアースシールドを設けていない装置でも表１の成膜
条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成した。
【００７５】前記第２のアースシールドを有した成膜装
置の場合での成膜した時の膜厚ムラを測定した。結果、
膜厚ムラは、約±１１％、前記第２のアースシールドを
用いない場合で約±１５％であり、前記第２のアースシ
ールドを用いた場合の膜厚分布改善効果が確認できた。
置の場合での成膜した時の膜厚ムラを測定した。結果、
膜厚ムラは、約±１１％、前記第２のアースシールドを
用いない場合で約±１５％であり、前記第２のアースシ
ールドを用いた場合の膜厚分布改善効果が確認できた。
【００７６】それぞれの膜についてはプラズマの分布の
みの影響が大きく、同じ膜厚状態で部分的にａ−Ｓｉ膜
の膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバ
イスや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得
るものであった。
みの影響が大きく、同じ膜厚状態で部分的にａ−Ｓｉ膜
の膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバ
イスや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得
るものであった。
【００７７】以上のように、整合回路から各々のカソー
ド電極までの各高周波伝送経路を除いて、外部に複数の
カソード電極が配置された反応容器を覆う第２のアース
シールドを設けたことにより高周波での複素インピーダ
ンスを大きく出来、高周波の線路をアースシールドのな
い部分に限定して制御できるように装置を構成すること
により放電周波数が高くなることによる膜厚ムラの問題
を解決できる。
ド電極までの各高周波伝送経路を除いて、外部に複数の
カソード電極が配置された反応容器を覆う第２のアース
シールドを設けたことにより高周波での複素インピーダ
ンスを大きく出来、高周波の線路をアースシールドのな
い部分に限定して制御できるように装置を構成すること
により放電周波数が高くなることによる膜厚ムラの問題
を解決できる。
【００７８】（実施例５）本実施例では、図６に示し
た、カソード電極が同心円上に複数配置されたプラズマ
ＣＶＤ装置を用いて、放電周波数１００ＭＨｚとして、
表１の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成し
た。
た、カソード電極が同心円上に複数配置されたプラズマ
ＣＶＤ装置を用いて、放電周波数１００ＭＨｚとして、
表１の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成し
た。
【００７９】結果、カソード電極を同心円上に複数配置
することにより、本発明の第２のアースシールドを有し
カソード電極が同心円上に配置された装置では４ｎｍ／
ｓという高速な成膜速度の結果が得られた。
することにより、本発明の第２のアースシールドを有し
カソード電極が同心円上に配置された装置では４ｎｍ／
ｓという高速な成膜速度の結果が得られた。
【００８０】（実施例６）本実施例では、図７に示した
ように、整合回路から各々のカソード電極までの各高周
波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極が配置
された反応容器を覆う第２のアースシールドを設けた平
行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波数１０
０ＭＨｚとして、表３の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜
基体上に形成した。
ように、整合回路から各々のカソード電極までの各高周
波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極が配置
された反応容器を覆う第２のアースシールドを設けた平
行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波数１０
０ＭＨｚとして、表３の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜
基体上に形成した。
【００８１】そして、前記第２のアースシールドを設け
た装置を用い、膜厚ムラを測定した。その結果、膜厚ム
ラは約±１３％となり、単純平板の膜厚ムラ約±１８と
比較して、良好な膜厚均一性を示した。
た装置を用い、膜厚ムラを測定した。その結果、膜厚ム
ラは約±１３％となり、単純平板の膜厚ムラ約±１８と
比較して、良好な膜厚均一性を示した。
【００８２】それぞれの膜についてはプラズマの分布の
みの影響が大きく、同じ膜状態で部分的にａ−Ｓｉ膜の
膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバイ
スや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得る
ものであった。
みの影響が大きく、同じ膜状態で部分的にａ−Ｓｉ膜の
膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバイ
スや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得る
ものであった。
【００８３】（実施例７）本実施例では、図８及び図９
に示した円筒同軸型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電
周波数１０ＭＨｚとして、表１に示した成膜条件でａ−
Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成した。
に示した円筒同軸型プラズマＣＶＤ装置を用いて、放電
周波数１０ＭＨｚとして、表１に示した成膜条件でａ−
Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成した。
【００８４】カソード電極は、内径２５０ｍｍ、長さ３
００ｍｍのＡｌ製の単純円筒形のものを用い、反応容器
の一部を構成する厚さ１０ｍｍのアルミナセラミクス製
の誘電体管の外部に配置した。また、整合回路から各々
のカソード電極までの各高周波伝送経路を除いて、外部
に複数のカソード電極が配置された反応容器を覆う第２
のアースシールドを設けた。成膜条件が異なる場合はそ
れに応じてカソード長の変更を加える必要がある場合が
あり、カソード長は本実施例に限るものではない。
００ｍｍのＡｌ製の単純円筒形のものを用い、反応容器
の一部を構成する厚さ１０ｍｍのアルミナセラミクス製
の誘電体管の外部に配置した。また、整合回路から各々
のカソード電極までの各高周波伝送経路を除いて、外部
に複数のカソード電極が配置された反応容器を覆う第２
のアースシールドを設けた。成膜条件が異なる場合はそ
れに応じてカソード長の変更を加える必要がある場合が
あり、カソード長は本実施例に限るものではない。
【００８５】そして、外部配置のカソード電極を用いて
成膜した時の膜厚ムラを測定した。また比較の為、反応
容器内に配置した長さ３００ｍｍのＡｌ製単純円筒型カ
ソード電極を用いた場合および、図１に示したように外
部配置のカソード電極で、且つ整合回路と各カソード電
極との間にそれぞれコンデンサーを介した場合、図４に
示したように整合回路から各々のカソード電極までの各
高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極が
配置された反応容器を覆う第２のアースシールドを有し
た場合での膜厚ムラの比較実験を行った。その結果、膜
厚ムラは、反応容器内に円筒型カソード電極を有した場
合で約±１５％、前記コンデンサーを介した場合で±１
３％、前記第２のアースシールドを介した場合で±１１
％、前記コンデンサーおよび第２のアースシールドを用
いた装置では約±９％となり、膜厚分布の改善効果が確
認できた。
成膜した時の膜厚ムラを測定した。また比較の為、反応
容器内に配置した長さ３００ｍｍのＡｌ製単純円筒型カ
ソード電極を用いた場合および、図１に示したように外
部配置のカソード電極で、且つ整合回路と各カソード電
極との間にそれぞれコンデンサーを介した場合、図４に
示したように整合回路から各々のカソード電極までの各
高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極が
配置された反応容器を覆う第２のアースシールドを有し
た場合での膜厚ムラの比較実験を行った。その結果、膜
厚ムラは、反応容器内に円筒型カソード電極を有した場
合で約±１５％、前記コンデンサーを介した場合で±１
３％、前記第２のアースシールドを介した場合で±１１
％、前記コンデンサーおよび第２のアースシールドを用
いた装置では約±９％となり、膜厚分布の改善効果が確
認できた。
【００８６】それぞれの膜についてはプラズマの分布の
みの影響が大きく、同じ膜厚状態で部分的にａ−Ｓｉ膜
の膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバ
イスや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得
るものであった。
みの影響が大きく、同じ膜厚状態で部分的にａ−Ｓｉ膜
の膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバ
イスや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得
るものであった。
【００８７】以上のように、カソード電極に各々コンデ
ンサーを設置し、整合回路から各々のカソード電極まで
の各高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電
極が配置された反応容器を覆う第２のアースシールドを
設け、減圧可能な反応容器の一部となる誘電体部材を介
してプラズマに高周波を供給することにより、整合がと
れ、高周波電力がカソード電極に到達する前に大気中を
伝わりロスすることを最大限防ぐことにより、プラズマ
が安定し、結果、膜厚ムラの問題を解決できる。
ンサーを設置し、整合回路から各々のカソード電極まで
の各高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電
極が配置された反応容器を覆う第２のアースシールドを
設け、減圧可能な反応容器の一部となる誘電体部材を介
してプラズマに高周波を供給することにより、整合がと
れ、高周波電力がカソード電極に到達する前に大気中を
伝わりロスすることを最大限防ぐことにより、プラズマ
が安定し、結果、膜厚ムラの問題を解決できる。
【００８８】（実施例８）本実施例では、図１０に示し
たようにカソード電極が同心円上に複数配置されたプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波数１００ＭＨｚとし
て、表１の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成
した。
たようにカソード電極が同心円上に複数配置されたプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて、放電周波数１００ＭＨｚとし
て、表１の成膜条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成
した。
【００８９】結果、複数のカソード電極を同心円上に配
置することにより、本発明の第２のアースシールドを有
しカソード電極が同心円上に配置され、個々のカソード
電極に各々コンデンサーが設置された装置では５ｎｍ／
ｓという高速な成膜速度の結果が得られた。
置することにより、本発明の第２のアースシールドを有
しカソード電極が同心円上に配置され、個々のカソード
電極に各々コンデンサーが設置された装置では５ｎｍ／
ｓという高速な成膜速度の結果が得られた。
【００９０】（実施例９）本実施例では、図１１に示し
たように複数のカソード電極を同心円上に配置し、複数
の被成膜基体も同心円上に配置したプラズマＣＶＤ装置
を用い、放電周波数１００ＭＨｚとして、表１の成膜条
件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成した。
たように複数のカソード電極を同心円上に配置し、複数
の被成膜基体も同心円上に配置したプラズマＣＶＤ装置
を用い、放電周波数１００ＭＨｚとして、表１の成膜条
件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成した。
【００９１】結果、複数の被成膜基体を同心円上に配置
しても、全体の膜ムラは約１２％ほどで、膜質は電子写
真用感光体デバイスや画像入力用ラインセンサー等の実
用に十分耐え得るものであり、生産性の良い装置を提供
できる。
しても、全体の膜ムラは約１２％ほどで、膜質は電子写
真用感光体デバイスや画像入力用ラインセンサー等の実
用に十分耐え得るものであり、生産性の良い装置を提供
できる。
【００９２】（実施例１０）本実施例では、図１２に示
したように、整合回路から各々のカソード電極までの各
高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極が
配置された反応容器を覆う第２のアースシールドを設
け、整合回路と各カソード電極との間にそれぞれコンデ
ンサーを介した平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い
て、放電周波数１００ＭＨｚとして、表３に示した成膜
条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成し、膜厚ムラを
測定した。
したように、整合回路から各々のカソード電極までの各
高周波伝送経路を除いて、外部に複数のカソード電極が
配置された反応容器を覆う第２のアースシールドを設
け、整合回路と各カソード電極との間にそれぞれコンデ
ンサーを介した平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い
て、放電周波数１００ＭＨｚとして、表３に示した成膜
条件でａ−Ｓｉ膜を被成膜基体上に形成し、膜厚ムラを
測定した。
【００９３】その結果、膜厚ムラは約±１０％となり、
単純平板の膜厚ムラ約±１８％と比較して、良好な膜厚
均一性を示した。
単純平板の膜厚ムラ約±１８％と比較して、良好な膜厚
均一性を示した。
【００９４】それぞれの膜についてはプラズマの分布の
みの影響が大きく、同じ膜状態で部分的にａ−Ｓｉ膜の
膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバイ
スや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得る
ものであった。
みの影響が大きく、同じ膜状態で部分的にａ−Ｓｉ膜の
膜質を測定したところ、膜質は電子写真用感光体デバイ
スや画像入力用ラインセンサー等の実用に十分耐え得る
ものであった。
【００９５】（実施例１１）本実施例では、実施例７と
同一装置、表１と同一条件にて、Ａｌ製円筒状基体にガ
ラス基板を円筒状基体表面に軸方向に設置し、ａ−Ｓｉ
膜を成膜させた。この成膜後のガラス基板に膜質（電気
特性）を評価するためＣｒ製の２５０μｍキャップの櫛
形電極を蒸着した。このａ−Ｓｉ膜の電気特性は光感度
（光導電率ρｐ／暗導電率ρｐ）を測定することで評価
し、その結果を表４に示した。ここでは、光導電率ρｐ
は、１ｍＷ／ｃｍ２の強度のＨｅ−Ｎｅレーザー（波長
６３２．８ｎｍ）の照射時の導電率により評価してい
る。この実験の比較のため、従来の装置（図１３）でａ
−Ｓｉ膜をガラス基板上に同一条件で成膜させた。今回
の実験では下記の基準で光感度の値を評価した。
同一装置、表１と同一条件にて、Ａｌ製円筒状基体にガ
ラス基板を円筒状基体表面に軸方向に設置し、ａ−Ｓｉ
膜を成膜させた。この成膜後のガラス基板に膜質（電気
特性）を評価するためＣｒ製の２５０μｍキャップの櫛
形電極を蒸着した。このａ−Ｓｉ膜の電気特性は光感度
（光導電率ρｐ／暗導電率ρｐ）を測定することで評価
し、その結果を表４に示した。ここでは、光導電率ρｐ
は、１ｍＷ／ｃｍ２の強度のＨｅ−Ｎｅレーザー（波長
６３２．８ｎｍ）の照射時の導電率により評価してい
る。この実験の比較のため、従来の装置（図１３）でａ
−Ｓｉ膜をガラス基板上に同一条件で成膜させた。今回
の実験では下記の基準で光感度の値を評価した。
【００９６】○：光感度が１０Ｅ４以上であり、良好な
膜特性である。
膜特性である。
【００９７】△：光感度が１０Ｅ３以上であり、実用上
問題がない膜特性である。
問題がない膜特性である。
【００９８】×：光感度が１０Ｅ３以下であり、実用上
あまり適さない。
あまり適さない。
【００９９】
【表４】
【０１００】このように本実施例で成膜したａ−Ｓｉ膜
は、従来装置で成膜したａ−Ｓｉ膜より膜質が良好でム
ラが少なく、電子写真用感光体デバイスや画像入力用ラ
インセンサー等の実用に十分耐え得るものであった。
は、従来装置で成膜したａ−Ｓｉ膜より膜質が良好でム
ラが少なく、電子写真用感光体デバイスや画像入力用ラ
インセンサー等の実用に十分耐え得るものであった。
【０１０１】
【発明の効果】以上説明した本発明は、減圧可能な反応
容器内に、カソード電極に対向する対向電極を設け、前
記カソード電極に３０ＭＨｚ以上、６００ＭＨｚ以下の
高周波電力を整合回路を介して印加して前記カソード電
極と対向電極間にプラズマを発生させ、前記対向電極上
に配置した被処理基体にプラズマ処理を行う装置におい
て、前記カソード電極を前記反応容器の外側に複数配置
し、前記カソード電極と対向電極間にある前記反応容器
の一部を誘電体部材で形成したことにより、大面積で均
質な高周波放電が容易に達成され、大面積基体へのプラ
ズマ処理を均一且つ高速に行うことが可能になる。特
に、誘電体材料を介してカソード電極からプラズマへ高
周波を供給することで、その誘電体材料がカソード電極
上の高周波電圧のムラを緩衝させて、プラズマの分布を
均一にするので、被処理基体に対し均一なプラズマ処理
を行なえる。また、カソード電極を反応容器の外部に配
置したことで、カソード電極の設計自由度が大きくな
り、カソード電極の最適形状及び最適構成材料を決定し
やすくなる。さらに、複数のカソード電極に高周波電力
を分割して供給するため、一つのカソード当りの表面積
を小さくして高周波の定在波を起こりにくくすることで
き、大面積のプラズマを形成するのに最適である。
容器内に、カソード電極に対向する対向電極を設け、前
記カソード電極に３０ＭＨｚ以上、６００ＭＨｚ以下の
高周波電力を整合回路を介して印加して前記カソード電
極と対向電極間にプラズマを発生させ、前記対向電極上
に配置した被処理基体にプラズマ処理を行う装置におい
て、前記カソード電極を前記反応容器の外側に複数配置
し、前記カソード電極と対向電極間にある前記反応容器
の一部を誘電体部材で形成したことにより、大面積で均
質な高周波放電が容易に達成され、大面積基体へのプラ
ズマ処理を均一且つ高速に行うことが可能になる。特
に、誘電体材料を介してカソード電極からプラズマへ高
周波を供給することで、その誘電体材料がカソード電極
上の高周波電圧のムラを緩衝させて、プラズマの分布を
均一にするので、被処理基体に対し均一なプラズマ処理
を行なえる。また、カソード電極を反応容器の外部に配
置したことで、カソード電極の設計自由度が大きくな
り、カソード電極の最適形状及び最適構成材料を決定し
やすくなる。さらに、複数のカソード電極に高周波電力
を分割して供給するため、一つのカソード当りの表面積
を小さくして高周波の定在波を起こりにくくすることで
き、大面積のプラズマを形成するのに最適である。
【０１０２】また、同一電源より整合回路を介して、複
数のカソード電極に高周波電力を供給する装置では、整
合回路と各カソード電極との間の各々の伝送経路の長さ
が異なって各伝送経路でのリアクタンスＬも異なる為、
特に高い周波数では整合が取れないおそれがあるが、前
記整合回路と前記各カソード電極との間の各々の高周波
伝送経路上にコンデンサーを配することにより、Ｌ成分
がキャンセルできるので、その心配もない。
数のカソード電極に高周波電力を供給する装置では、整
合回路と各カソード電極との間の各々の伝送経路の長さ
が異なって各伝送経路でのリアクタンスＬも異なる為、
特に高い周波数では整合が取れないおそれがあるが、前
記整合回路と前記各カソード電極との間の各々の高周波
伝送経路上にコンデンサーを配することにより、Ｌ成分
がキャンセルできるので、その心配もない。
【０１０３】また、前記整合回路と前記各カソード電極
との間の各々の高周波伝送経路を除いて、前記カソード
電極が外側に配置された反応容器を覆うアースシールド
を有することにより、高周波電力が整合回路を通りカソ
ード電極に伝わる高周波伝送経路の途中で大気中を伝わ
り、反応容器内に入ることを断つので、プラズマの密度
が不均一になることを防止できる。
との間の各々の高周波伝送経路を除いて、前記カソード
電極が外側に配置された反応容器を覆うアースシールド
を有することにより、高周波電力が整合回路を通りカソ
ード電極に伝わる高周波伝送経路の途中で大気中を伝わ
り、反応容器内に入ることを断つので、プラズマの密度
が不均一になることを防止できる。
【図１】本発明の第１の実施形態である、整合回路とカ
ソード電極間にコンデンサーを介したプラズマ処理装置
の横断面の配置構成を示す模式図である。
ソード電極間にコンデンサーを介したプラズマ処理装置
の横断面の配置構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である、整合回路とカ
ソード電極間にコンデンサーを介したプラズマ処理装置
の縦断面の配置構成を示す模式図である。
ソード電極間にコンデンサーを介したプラズマ処理装置
の縦断面の配置構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態であるプラズマ処理装
置の変形例の縦断面を示す模式図である。
置の変形例の縦断面を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である、整合回路から
カソード電極までの高周波電力供給線を除くように反応
容器を覆うアースシールドを有するプラズマ処理装置の
横断面の配置構成を示す模式図である。
カソード電極までの高周波電力供給線を除くように反応
容器を覆うアースシールドを有するプラズマ処理装置の
横断面の配置構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態である、整合回路から
カソード電極までの高周波電力供給線を除くように反応
容器を覆うプラズマ処理装置の縦断面の配置構成を示す
模式図である。
カソード電極までの高周波電力供給線を除くように反応
容器を覆うプラズマ処理装置の縦断面の配置構成を示す
模式図である。
【図６】図４に示したカソード電極が同心円上に多数配
置された状態を示す模式図である。
置された状態を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態であるプラズマ処理装
置の変形例の縦断面図を示す模式図である。
置の変形例の縦断面図を示す模式図である。
【図８】本発明の第３の実施形態である、整合回路とカ
ソード電極間にコンデンサーを介し、整合回路からカソ
ード電極までの高周波電力供給線を除くように反応容器
を覆うアースシールドを有するプラズマ処理装置の横断
面の配置構成を示す模式図である。
ソード電極間にコンデンサーを介し、整合回路からカソ
ード電極までの高周波電力供給線を除くように反応容器
を覆うアースシールドを有するプラズマ処理装置の横断
面の配置構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態である、整合回路とカ
ソード電極間にコンデンサーを介し、整合回路からカソ
ード電極までの高周波電力供給線を除くように反応容器
を覆うアースシールドを有するプラズマ処理装置の縦断
面の配置構成を示す模式図である。
ソード電極間にコンデンサーを介し、整合回路からカソ
ード電極までの高周波電力供給線を除くように反応容器
を覆うアースシールドを有するプラズマ処理装置の縦断
面の配置構成を示す模式図である。
【図１０】図７に示したカソード電極が同心円上に多数
配置された状態を示す模式図である。
配置された状態を示す模式図である。
【図１１】図１０に示した被成膜基体の配置を同心円上
にした状態を示す模式図である。
にした状態を示す模式図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態であるプラズマ処理
装置の変形例の縦断面を示す模式図である。
装置の変形例の縦断面を示す模式図である。
【図１３】従来のプラズマ処理装置の一例の縦断面を示
す模式図である。
す模式図である。
１ アースシールド（第１のアースシールド）
２ カソード電極
３ 被成膜基体
４ 基体ホルダー
５ 加熱ヒータ
６ 高周波電源
７ 整合回路
８ 真空排気手段
９ ガス供給手段
１０ 誘電体部材
１１ コンデンサー
１４ 第２のアースシールド
１５ 反応容器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ
(56)参考文献 特開 平５−136094（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−86238（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 16/00 - 16/56
C23F 1/00 - 4/04
H01L 21/205
H01L 21/3065
H01L 21/31
H05H 1/46
Claims (8)
- 【請求項１】 減圧可能な反応容器内に、カソード電極
に対向する対向電極としての被処理基体を保持し、前記
カソード電極に３０ＭＨｚ以上６００ＭＨｚ以下の高周
波電力を整合回路を介して印加して前記カソード電極と
前記対向電極としての被処理基体の間にプラズマを発生
させ、該被処理基体にプラズマ処理を行うプラズマ処理
装置において、 前記カソード電極は前記反応容器の外側に複数配置さ
れ、前記カソード電極と前記対向電極としての被処理基
体との間にある前記反応容器の一部は誘電体部材からな
ることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記整合回路と前記各カソード電極との
間の各々の高周波伝送経路上にコンデンサーが配されて
いることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項３】 前記整合回路と前記各カソード電極との
間の各々の高周波伝送経路を除いて、前記カソード電極
が外側に配置された反応容器を覆うアースシールドを有
することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項４】 前記反応容器が円筒状であり、且つ、該
円筒状の反応容器の外側に複数のカソード電極が等間隔
で設置されていることを特徴とする請求項１に記載のプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項５】 前記反応容器が円筒状であり、且つ、前
記被処理基体と前記反応容器とが同心円上に配置された
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 前記被処理基体が同心円上に複数個配置
されたことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理
装置。 - 【請求項７】 前記被処理基体が平板状であり、前記被
処理基体と前記複数のカソード電極とが対向しているこ
とを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
プラズマ処理装置を用いて被処理基体にプラズマ処理を
行なうことを特徴とするプラズマ処理方法。
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