JPH0124866B2 - - Google Patents

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JPH0124866B2
JPH0124866B2 JP12157880A JP12157880A JPH0124866B2 JP H0124866 B2 JPH0124866 B2 JP H0124866B2 JP 12157880 A JP12157880 A JP 12157880A JP 12157880 A JP12157880 A JP 12157880A JP H0124866 B2 JPH0124866 B2 JP H0124866B2
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JP
Japan
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electrode
support
deposition chamber
deposited film
gas
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JP12157880A
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JPS5745339A (en
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Junichiro Kanbe
Tadaharu Fukuda
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32018Glow discharge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C16/50Chemical 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 using electric discharges
    • C23C16/517Chemical 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 using electric discharges using a combination of discharges covered by two or more of groups C23C16/503 - C23C16/515

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放電、殊にグロー放電を利用して、
例えば光導電膜、半導体膜、無機絶縁膜或いは有
機樹脂膜を形成するに有効な堆積膜の製造法に関
する。
堆積膜形成用の原料ガスを減圧にし得る堆積室
内に所定圧で導入し、放電によるプラズマ現象を
利用して所定の支持体上に所望の特性を有する堆
積膜を形成する場合、堆積速度が遅いことが、こ
の方式の工業化に於ける大きな問題点となつてい
る。
例えば、SiH4ガスを放電エネルギを使つて分
解し、所定の支持体上にアモルフアス水素化シリ
コン(a−Si:H)膜を形成してこの膜の電気的
もしくは光電的物性を利用しようとする場合、現
状では所望の特性を得る為にガス圧、ガス流量、
放電パワー等の製作条件を最適化しても、堆積速
度は高々+数Å/secと遅く生産性の上で満足さ
れるものとは言えない。
とくに、電子写真用の感光体として用いる場合
には膜厚が10μ以上必要となるために堆積速度の
遅さが致命的欠点ともなり得る。
本発明は、斯かる点に鑑み成されたものであつ
て、所望の特性を有し良品質の堆積膜が効率良く
高速で製造出来る堆積膜の製造法を提案すること
を目的とする。
上記目的を達成する本発明の堆積膜の製造法は
減圧にされ得る堆積室内に所望圧で堆積膜形成用
の原料ガスを導入し、放電によつて前記ガスを分
解して所望の支持体上に堆積膜を形成する堆積膜
の製造法において、第1の電極と第2の電極とを
前記堆積室内に対向させて配置し、前記第1の電
極と前記第2の電極との間であつて且つ前記第2
の電極側に近い位置に多数の貫通した開口を有す
る第3の電極を、該第3の電極に対して前記第1
の電極とは反対側の位置に前記支持体を夫々配置
し、前記第2、第3の電極に印加されるバイアス
電圧を夫々この順番にV2、V3、前記第1の電極
と前記第3の電極との間の距離をd13、前記第3
の電極と前記第2の電極との間の距離をd32とす
るとき、 |V2|>|V3| 且つ |V3/d13|>|V3−V2/d32| を満たすように前記第2、第3の各電極にバイア
ス電圧を印加することを特徴とする。
この様な特徴を有する本発明の堆積膜の製造法
によれば、上記堆積室中の放電によつて生起され
ているプラズマ反応で、生成する陽イオン(例え
ばSiH4、Si2H6、Si3H10等のシランガスを使用す
るならば、SiH+、SiH2 +等)を第1の電極と第
3の電極の間に形成されている強い電界によつ
て、第3の電極方向に迅速にドリフトさせ、そし
て第3の電極と、支持体の配置されている第2の
電極の間に形成されている比較的弱い電界により
比較的緩かに支持体の方向へドリフトさせるもの
であり、これにより強過ぎる(運動エネルギーの
高い)イオンの衝撃によつて形成されつつある薄
膜表面を損傷することなく、高速度で膜形成を行
うことが出来る。
以下、本発明を図面に従つて具体的に説明す
る。
第1図は、本発明の堆積膜の製造法を具現化す
る装置の構成を説明する為の模式的説明図であ
る。
減圧にし得る堆積室101内には、電極支持用
の支持体111上に取付けられている電極106
と、該電極106に対向し、堆積室101の上方
部に設けてある電極104と、電極104と電極
106との間で且つ電極106により近い位置に
配設されている多数の貫通された開口を有するグ
リツト状の第3の電極とが設けてある。第3の電
極106上には、必要に応じて予め清浄処理が施
された堆積膜形成用の支持体105が配設されて
いる。
電極106の内部には、支持体105を所定温
度に加熱する為のヒータ107が設けてある。
電極104は、堆積室101内にグロー放電を
形成する為に、マツチング回路102を介して高
周波電源103に接続されている。堆積室101
へのガスの導入は、ガス導入管112を通じて成
される。ガス導入管の上流には、堆積室101内
に導入するガスが充填されているガスボンベ(不
図示)に通じる分枝管110−1,110−2…
…が設けてある。113,114はバルブであつ
て、ガスの流量を調節して、堆積室101内に導
入されるガスの単位時間当りの量を制御する。
電極106及び電極108は、夫々、定電圧電
源115,116に各々接続され、各電源はアー
スに接地されている。
堆積室101内は、メインバルブ117を開放
し、不図示の排気装置によつて所定圧まで減圧さ
れる。
113はリークバルブで、堆積室101内を大
気圧に戻す際に開放される。
第1図cに示す装置によつて堆積膜を形成する
方法を、例としてa−Si:H膜の形成を挙げて説
明する。
所定の清浄化処理を施した支持体105を清浄
化面を第1の電極104側にして電極106上に
設置する。
支持体105の表面を清浄化するには、通常、
実施されている方法、例えば、中性洗剤溶液、純
水、アルカリ又は酸による化学的処理法が採用さ
れる。また、ある程度上記の方法等で清浄化した
後、堆積室101内の所定位置に設置し、膜形成
前にグロー放電処理を行つて清浄化処理を済ませ
る事も出来る。
この場合、支持体105の清浄化処理から堆積
膜の形成終了まで堆積室101内の真空を破るこ
となく連続して行うことが出来るので、清浄化し
た支持体面に汚物や不純物が付着するのを避ける
ことが出来る。
支持体105を上記の位置に設置した後、メイ
ンバルブ117を開放して不図示の排気装置によ
り堆積室101内を所定圧まで減圧にする。堆積
室101内が所定の圧力まで減圧された後、必要
に応じて、ヒータ107を点火して支持体105
を加熱し、所定温度に達したら、その温度に保
つ。
その後、ガス導入管112を通じて、シリコン
原子及び水素原子の供給源としてのSiH4
Si2H6、Si3H10等のシランガス、必要に応じて水
素原子供給源としてのH2、これ等のガスを所定
濃度に稀釈するHe、Ne、Ar等の稀釈ガス、更
には形成される堆積膜中に不純物としてドーピン
グされる原子の供給源としてのドーピングガス、
例えばB2H4、PH3、CH3、NH3等の堆積膜形成
用の原料ガスを所定圧で堆積室101内に供給す
る。この様な原料ガスの供給は、堆積膜の形成中
一定の量で成される。堆積室101内が前記の原
料ガスで充満され、所定圧に達したら、電源10
3をON状態にして堆積室101内のグロー放電
を生起させる。この時、第3の電極108にもあ
る一定の電圧を印加しておく。第3の電極108
へ印加される電圧は、支持体108に形成される
堆積膜の形成速度を制御し得るもので、電極10
4と電極108内に形成される電界と、電極10
6と電極108との間に形成される電界との強度
バランス及び放電によつてプラズマ化される原料
ガスの種類及びプラズマを形成しているガス種に
よつて適宜所望に従つてその値が選定される。
電極108としては、第1図bに示される様
に、多数の貫通した開口119を有する、所謂メ
ツシユスクリーン状のものが通常は用いられる。
a−Si:H膜を形成する場合の第2図に示す形状
の電極の好適なサイズを記せば、aとしては1mm
程度、bは4mm程度、メツシユの厚みは0.3mm程
度である。
この場合、電極104と電極106間の距離
d46は150mm程度、電極104と電極108間の距
離d48は100mm程度、電極106と電極108間の
距離は50mm程度とされ、電極108に印加される
バイアス電圧V8は200〜−600V程度、電極10
6に印加されるバイアス電圧V6は−250〜−
700V程度で|V6|>|V8|且つ|V8/d48|>
|V6−V8/d68|であるときに、著しく良好な特
性を有する堆積膜が迅速に得ることが出来る。
勿論、これ等の数値条件は、原料ガスの種類、
堆積室101の形状、電極形状等によつて変化し
得るもので、その度最適条件を選定してやること
が一層の膜製造の効率向上に役立つものである。
上記の様な条件に設定されると、堆積室101
内に形成される電気力線は点線によつて図示され
ている如くになり、放電によつて形成されるプラ
ズマ中の陽イオンは、支持体105方向に積極的
に移動し、堆積速度の向上が計られる。そして、
電極108と電極106との間の電界は充分弱い
様に形成されているので、イオンの衝突による膜
の損傷を殆んど避けることが出来、高品質の膜が
形成され得る。
第2図には、本発明の別の実施態様例を説明す
る模式的説明図が示される。
第2図aには、全体的構成を説明する為のもの
で、第2図bは、電極の配置構造を説明する為の
ものである。
第2図aに示される装置は、減圧にし得る堆積
室201内に該堆積室201の内壁側より棒状電
極202が所定の間隔で多数樹立されて、堆積室
201の内壁面と同心円的に配設されている第3
の電極203、第3の電極203の内側に、第2
の電極を兼ねた膜形成用の円筒状の支持体204
が配設される。
第3の電極203、及び支持体204は、ベー
スプレート205に固定されている支持部材20
5に堅固に付設される。
堆積室201内に導入されるガスは、堆積室2
01の上方に付設されているガス導入管206を
通じて不図示のガスボンベより堆積室201内に
供給される。
堆積室201の外周囲には、グロー放電を堆積
室201内に生起させる為の第1の電極としての
誘導コイル207が巻回されており、誘導コイル
207は、該コイル207に高周波電力を投入す
る為の高周波電源208に接続されている。
第3の電極203は、電源209に支持体20
4は電源210に各々接続されている。この第2
図に示される装置によつて、a−Si:H堆積膜を
形成する為の各電極の位置条件の好適な1例を挙
げれば、堆積室201の内壁面と支持体204間
の距離d14……約50mm、第3の電極203と支持
体204間の距離d34……約15mm、堆積室201
の内壁面と第3の電極203間の距離d23……約
35mm、棒状電極202の大きさa……約3mm、b
……約4mm。
各電極と支持体との間に形成されるバイアス電
界は支持体204の膜形成面に垂直であり、第1
の電極202と第3の電極203との間の電界は
強く、第3の電極203と支持体204との間の
電界はそれよりも弱い。
第2図に示す装置に於いては、支持体204は
膜がより一層均一膜厚で形成される様に膜形成時
に定速回転される。
【図面の簡単な説明】
第1図aは本発明を具現化する装置の構成を説
明する為の模式的説明図、第1図bは第1図aに
示す装置の電極形状を説明する為の模式的説明
図、第2図aは別の装置の構成を説明する為の模
式的説明図、第2図bは第2図aに示す装置の電
極配置を説明する為の模式的説明図である。 101,201……堆積室、104,106,
108,202,203……電極、105,20
4……支持体、207……誘導コイル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 減圧にされ得る堆積室内に所望圧で堆積膜形
    成用の原料ガスを導入し、放電によつて前記ガス
    を分解して所望の支持体上に堆積膜を形成する堆
    積膜の製造法において、第1の電極と第2の電極
    とを前記堆積室内に対向させて配置し、前記第1
    の電極と前記第2の電極との間であつて且つ前記
    第2の電極側に近い位置に多数の貫通した開口を
    有する第3の電極を、該第3の電極に対して前記
    第1の電極とは反対側の位置に前記支持体を夫々
    配置し、前記第2、第3の電極に印加されるバイ
    アス電圧を夫々この順番にV2、V3、前記第1の
    電極と前記第3の電極との間の距離をd13、前記
    第3の電極と前記第2の電極との間の距離をd32
    とするとき、 |V2|>|V3| 且つ |V3/d13|>|V3−V2/d32| を満たすように前記第2、第3の各電極にバイア
    ス電圧を印加することを特徴とする堆積膜の製造
    法。 2 支持体が第2の電極に接して又は近接して配
    設される特許請求の範囲第1項の堆積膜の製造
    法。 3 支持体が第2の電極の機能を兼ねる特許請求
    の範囲第1項の堆積膜の製造法。
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