JPH01123071A - 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 - Google Patents

薄膜製造方法及び薄膜製造装置

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JPH01123071A
JPH01123071A JP28165287A JP28165287A JPH01123071A JP H01123071 A JPH01123071 A JP H01123071A JP 28165287 A JP28165287 A JP 28165287A JP 28165287 A JP28165287 A JP 28165287A JP H01123071 A JPH01123071 A JP H01123071A
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淳 児玉
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    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 基板の表面にアモルファスSi膜を形成する、薄膜製造
方法及び薄膜製造装置に関し、原料ガスの歩留まりが高
く、製造性が良好で、且つ成膜速度が速い薄膜の製造方
法、及び薄膜製造装置を提供することを目的とし、 真空チャンバー内に珪素を含む原料ガスを投入し、高周
波プラズマCVD法により基板の表面に、アモルファス
Si膜を形成するにあたり該真空チャンバーを低圧にし
て、該真空チャンバー内の原料ガスに、水素ラジカルを
供給し、該基板の表面にアモルファスSi膜を形成する
ようにする。また、低圧真空チャンバー内に、高周波電
源に繋がる電極板と基板とを対向させ、該真空チャンバ
ー内に珪素を含む原料ガスを投入し、高周波プラズマC
VD法により、該基板の表面にアモルファスSi膜を形
成する製造装置において、該真空チャンバー外に設けた
水素ラジカル発生装置と、該水素ラジカル発生装置を該
真空チャンバーに連結する水素ラジカル供給管とを設け
た構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、基板の表面にアモルファスSi膜を形成する
、薄膜製造方法及び薄膜製造装置に関する。
電子写真式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、且つ無公害な水素化
アモルファスSiを主成分とする感光体が、近年は提供
されつつある。
このようなアモルファスSi膜は、高周波プラズマCV
D法(高周波プラズマ化学気相堆積法)により、基板の
表面に形成している。
〔従来の技術〕
第4図は従来の薄膜製造装置の構成図であって、真空チ
ャンバー1内に、平板状の電極板2と接地板3とを対向
して配置し、接地板3の電極板2側の表面には、薄膜1
00を形成する基板5を、密着して取付けるよう構成し
である。
基板5は、石英ガラス、Siウェハ、アルミニウム等よ
りなる平板である。
接地板3の裏面には、ヒーター6を配設して、ヒーター
電源6Aより給電して、基板5を所望の温度(例えば2
50℃)に加熱している。
さらに、接地板3の裏面側の真空チャンバー1の側壁に
排気管を設け、真空ポンプ8により真空チャンバー1内
を所望の真空度、例えば高圧(3Torr〜6 Tor
r)から低圧(0,05Torr 〜0.2Torr)
の間の所望の圧力に、調整できるように構成しである。
真空チャンバー1外に設置した高周波電源4を電極板2
に接続して、高周波電源4から、所望の高周波(例えば
13.56 MHz)を電極板2に印加するようになっ
ている。
真空チャンバー1に通ずるように原料ガス供給管7を設
け、電極板2と基板5との間に原料ガス10を供給する
ようにしである。
したがって、原料ガス供給管7から珪素を含む原料ガス
10.即ち、ジシラン(Si2+1.)、モノシラン(
SiH4)等を供給し、電極板2に高周波を印加すると
、電極板2と基板5との間で原料ガス10がプラズマ化
し、基板5の表面にアモルファスSiが堆積して、所望
の薄膜100.即ちアモルファスSi膜が形成される。
上述のような薄膜製造装置を用いて、基板の表面に薄膜
を形成するには、亮圧下で実施する場合と、低圧下で実
施する場合の2通りがある。
高圧で行う場合は、真空チャンバー内の圧力を比較的高
圧(3Torr〜6 Torr)にして、数百Wの大き
い高周波電源パワーを電極板2に印加し、基板5の表面
に薄膜100を形成させる。この形成手段は、膜の生成
速度が(10〜20)人/秒と速くて、所望の膜厚の薄
膜を短時間に形成することできるという利点がある。
低圧で行う場合は、真空チャンバー内の圧力を低圧(0
,05Torr 〜0.2Torr)にして、基板5の
表面に薄膜100を形成する。この形成手段は、低圧に
したことにより原料ガスが不要な粉末化することがなく
て、製造性が向上し、また膜の欠陥も少ないという利点
がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上記従来の薄膜製造装置を用い、高圧で膜
形成した場合には、原料ガスの一部は、(St、、)(
II )の粉末となり、アモルファスSi膜とならない
。この粉末が電極板に付着し、電極性能が低下し成膜が
困難になるという問題点と、毎回電極を清浄にしなけれ
ばならないという製造性が悪い問題点とがある。
一方、低圧で膜形成した場合は、膜の生成速度が((3
〜6)人/秒と遅くて、所望の膜厚の薄膜を形成するの
に長時間を要するという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、原料
ガスの歩留まりが高く、製造性が良好で、且つ成膜速度
が速い薄膜の製造方法、及び薄膜製造装置を提供するこ
とを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の問題点を解決するために本発明は、真空チャンバ
ー内に珪素を含む原料ガスを投入し、高周波プラズマC
VD法により基板の表面に、アモルファスSi膜を形成
するにあたり、該真空チャンバーを(0,05〜0.2
)Torr  の低圧状態に保持し、該真空チャンバー
内の原料ガスに、水素ラジカルを供給して、基板の表面
にアモルファスSi膜を形成する。
その薄膜製造装置は、第1図に例示したように、低圧真
空チャンバー1内に、高周波電源4に繋がる電極板12
と基板5とを対向させ、真空チャンバー1゛内に珪素を
含む原料ガス10を、原料ガス供給管7.電極板12の
中空部を介して投入するよう構成する。
一方、水素ラジカル発生装置20を真空チャンバー1の
外に設け、水素ラジカル供給管25を介して、水素ラジ
カル41を真空チャンバー1内に供給するよう構成する
また、第2図に例示したように、電極板を一対の半円筒
形電極120として、対向して配設した半円筒形電極1
20の中心に、円筒形基板50を装着するよう構成する
。さらにまた、第3図に例示した −ように、電極板を
円筒形電極120Aとして、円筒形電極120Aの中心
に、円筒形基板50を装着するよう構成する。
〔作用〕
上記本発明の薄膜製造方法によれば、真空チャンバー内
を低圧にしたことにより、原料ガスの不要粉末化が阻止
されるので、製造性が向上し、さらに不要粉末が膜に付
着しないので、膜質が向上する。
また一方では、水素ラジカル41を原料ガスの高周波プ
ラズマ中へ供給しているので、水素ラジカルが、原料ガ
スの分解効率を高め、活性種の量を増加させるので、成
膜速度が速くなる。
さらにまた、電極を半円筒形にして、対向して設置した
一対の半円筒形電極120内に、基板を装着するように
したことにより、円筒形基板の外周面に、アモルファス
Si膜を均一に形成することができる。
〔実施例〕
以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。な
お、全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。
第1図は本発明の薄膜製造装置の一実施例の構成図、第
2図は本発明の薄膜製造装置の他の実施例の構成図、第
3図は本発明の薄膜製造装置のさらに他の実施例の構成
図である。
第1図において、真空チャンバー1内に、平板状で内部
が中空の電極板12と、接地板3とを対向して配置し、
接地板3の電極板12側の表面には、薄膜100を形成
する石英ガラス、Stウェハ、アルミニウム等よりなる
平板の基板5を、密着して取付けるよう構成しである。
電極板12の基板5に対向する面に、多数のガス噴出孔
を配設し、原料ガス供給管7の先端を電極板12の中空
部に接続して、このガス噴出孔から、基板5方向に原料
ガス10を放出させている。
また、真空チャンバー1外に設けた高周波電源4を電極
板12に接続して、例えば13.56 Mllzの高周
波を、電極板12に印加している。
接地板3の裏面には、ヒーター6を配設して、ヒーター
電源6Aより給電して、基板5を所望の温度(例えば2
50℃)に加熱できるようになっている。
さらに、接地板3の裏面側の真空チャンバー1の側壁に
排気管を設け、メカニカルブースター8A及びロータリ
ーポンプ8Bを連結して、真空チャンバー1内を0.0
5Torr〜0.2Torrの低圧にするとともに、未
反応ガスを真空チャンバー1の外に排出している。
真空チャンバー1の外に水素ラジカル発生装置20を設
け、石英管よりなる水素ラジカル供給管25で、水素ラ
ジカル発生装置20と、真空チャンバー1とを連結して
いる。
水素ラジカル発生装置20は、端末に水素ガス供給口4
3を設けた石英管の外周に、マイクロ波発振器21より
導波管22を介して、2.45 G)lzのマイクロ波
を付与するよう構成しである。水素ガス供給口43から
水素ガス40を水素ラジカル発生装置20に投入すると
、水素ガス40がマイクロ波により分解して水素ラジカ
ル41となる。
したがって、水素ラジカル発生装置20で発生した水素
ラジカル41は、真空チャンバー1内に引き込まれ、電
極板12と基板5の間のプラズマ化されたジシラン(S
i2116)+モノシラン(SiH4)等の原料ガス1
0に反応し、原料ガス10の分解効率を高める。
上述の薄膜製造装置を用い、 基板5の温度   −250℃、 真空チャンバーの圧力−−−0,07Torr。
高周波電源出力  −−−−100W、マイクロ波発振
器出力−150W、 SiJ、の供給量  −−−−30crI/分、水素ガ
スの供給量 −−−−20cl1分、で、石英ガラス、
Siウェハの基板 に、成膜速度が20人/秒で、アモ
ルファスSi膜を形成することができた。
この成膜速度は、従来の低圧法による高周波プラズマC
VD法の2〜4倍の速度である。
第2図の薄膜製造装置は、真空チャンバー1をドラム缶
形にして真空チャンバー1内に、半円筒形に形成した一
対の半円筒形電極120を対向して配設しである。また
、一方の半円筒形電極120の内部を中空にして、内面
側壁に多数のガス噴出孔を配設しである。
そして、原料ガス供給管7の先端を半円筒形電極120
の中空部に接続して、このガス噴出孔から、中心方向に
向かって、原料ガス10を放出させている。
一対の半円筒形電極120の中心部に、円筒形基板50
を装着するようになっている。そして、円筒形基板50
の中空孔内に棒状のヒーター60を挿入して、円筒形基
板50を所望の温度に加熱するように構成しである。
一方水素ラジカル発生装置20に繋がる水素ラジカル供
給管25Aは、一対の半円筒形電極120が構成する中
空部に開口させである。
したがって、水素ラジカル発生装置20で発生した水素
ラジカル41は、水素ラジカル供給管25^を介して、
一対の半円筒形電極120の間に引き込まれ、プラズマ
化された原料ガス10に反応する。よって、円筒形基板
50の外周面に均一に、かつ速い成膜速度で、アモルフ
ァスSi膜を形成することができる。
第3図の薄膜製造装置は、第2図に示す製造装置の電極
部分を変えたものである。即ち、真空チャンバー1内に
、対向して配設した一対の半円筒形電極120に替えて
、円筒形電極12〇八を配設したものである。
この円筒形電極120Aは、内部を中空にして、内面側
壁に多数のガス噴出孔を配設しである。
そして、原料ガス供給管7の先端を円筒形電極120A
の中空部に接続して、このガス噴出孔から、中心方向に
向かって、原料ガス10を放出させている。
また、円筒形電極120Aの中心部に、円筒形基板50
を装着するようになっている。そして、円筒形基板50
の中空孔内に棒状のヒーター60を挿入して、円筒形基
板50を所望の温度に加熱す茗ように構成しである。
一方水素ラジカル発生装置20に繋がる水素ラジカル供
給管25Aは、円筒形電極120への内側に開口させで
ある。
上述のように構成しであるので、水素ラジカル発生装置
20で発生した水素ラジカル41は、水素ラジカル供給
管25Aを介して、円筒形電極120Aの内側に引き込
まれ、プラズマ化された原料ガス10に反応する。よっ
て、第2図に示したものよりも、より二層均一に、アモ
ルファスSi膜を円筒形基板50の外周面に形成するこ
とができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、原料ガスに水素ラジカル
を供給しさせるようにしたもので、原料ガスの歩留まり
が高(て、製造性が向上し、且つ成膜速度が速いのみな
らず、平面状の基板の他に円筒形基板にも、アモルファ
スSi膜を形成することができる等、実用上で優れた効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構成図、 第2図は本発明の他の実施例の構成図、第3図は本発明
のさらに他の実施例の構成図、第4図は従来例の構成図
である。 図において、 ■は真空チャンバー、 2.12は電極板、 120は半円筒形電極、 120Aは円筒形電極、 4は高周波電源、 5は基板、 50は円筒形基板、 6.60はヒーター、 7は原料ガス供給管、 10は原料ガス、 20は水素ラジカル発生装置、 21はマイクロ波発振器、 25、25Aは水素ラジカル供給管、 40は水素ガス、 41は水素ラジカル、 100は薄膜を示す。 木をg肋釘と例の構成図 第 1 図 4(俵側f)@成層 第4 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空チャンバー(1)内に珪素を含む原料ガス(
    10)を投入し、高周波プラズマCVD法により基板の
    表面に、アモルファスSi膜を形成するにあたり、 該真空チャンバー(1)を低圧にして、該真空チャンバ
    ー(1)内の原料ガス(10)に、水素ラジカル(41
    )を供給し、該基板の表面にアモルファスSi膜を形成
    することを特徴とする薄膜製造方法。
  2. (2)低圧真空チャンバー(1)内に、高周波電源(4
    )に繋がる電極板(12)と基板(5)とを対向させ、
    該真空チャンバー(1)内に珪素を含む原料ガス(10
    )を投入し、高周波プラズマCVD法により、該基板(
    5)の表面にアモルファスSi膜を形成する製造装置に
    おいて、 該真空チャンバー(1)外に設けた水素ラジカル発生装
    置(20)と、該水素ラジカル発生装置(20)を該真
    空チャンバー(1)に連結する水素ラジカル供給管(2
    5)とを、設けたことを特徴とする薄膜製造装置。
  3. (3)前記電極板が一対の半円筒形電極(120)、ま
    たは円筒形電極(120A)からなり、配設した該電極
    (120、120A)の中心に、円筒形基板(50)を
    装着するよう構成されてなることを特徴とする、特許請
    求の範囲第2項に記載の薄膜製造装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003101844A1 (fr) * 2002-05-31 2003-12-11 Kirin Brewery Company, Limited Boite d'aluminium modifiee en surface et procede de fabrication correspondant
KR100487593B1 (ko) * 1999-09-16 2005-05-03 닛신덴키 가부시키 가이샤 박막형성방법 및 장치
JP2007019529A (ja) * 2006-08-25 2007-01-25 Nec Corp 半導体薄膜形成装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6126780A (ja) * 1984-07-17 1986-02-06 Stanley Electric Co Ltd プラズマcvd装置

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