JPH01309970A - 薄膜形成装置 - Google Patents

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〕 基板表面にアモルファスＳｉ　（ａ−３ｉ）膜あるいは
ａ−５ｉ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−３ｉ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。

〔産業上の利用分野〕

本発明は基板表面にａ−Ｓｉ膜あるいはａ−５ｉ系合金
膜を形成する水素ラジカル供給方式の１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−
３ｉ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−５ｉ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。

〔従来の技術〕

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。

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
向耐直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がセントされる。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ｐ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
．２　ｔｏｒｒの低圧状態に保持するとともに、接地ｊ
ｙｉＺ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°Ｃ）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発生
炉により基体１ｏＯの表面にａ−３ｉ膜１０１を成膜す
る。この成膜は低圧下で行われるため、Ｓｉ、ｌＩｌ、
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、水素ラジカルが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：ＩＩやａ−３ｉＧｅ
　：　Ｈ等ＯＳｉ系合金を成膜する際には、膜成長表面
が■］原子で覆われ、水素ラジカルの引き抜き反応等に
より、５ｉ−Ｈの結合エネルギとＣ−Ｈの結合エネルギ
またはＧｅ−ｔｌ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
。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

本発明は良質なａ−３ｉ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。

〔課題を解決するための手段〕

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。

〔作　用〕

水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ−３ｉＣ：
Ｈ）を成膜するとき、Ｓ　ｉ　−ＨとＣ−Ｈの結合エネ
ルギの違いにより、ＨはＳｉよりＣと結合しやずい（ａ
−３ｉＧｅ：Ｈでは、結合エネルギの違いにより■］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−ＩＩ　
２　、　Ｃ−Ｉｔ　：ｌ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、ｌｈ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
。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図に関連して本発明の詳細な説明
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。

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。２
６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
用いた意思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
はアーク柱である。

ところで、ａ−３ｉＣ：ｔｌを成）模するとき５ｉ−Ｉ
ｔとＣ４１の結合エネルギの違いによりＨはＳｉよりＣ
と結合しやずい（ａ−３ｉＧｅ：ＩＩでは結合エネルギ
の違いによりＩ４はＧｅよりＳｉと結合しやすい）。こ
のため、１１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−８，、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＋＋ｚ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２
７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１０
０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１（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。

〔発明の効果〕

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−３ｉ系合金を高速で容易に成膜することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

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図の要部の構造概要説明図、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)

1. 【特許請求の範囲】 低圧真空容器（１）内で、高周波電源（１０）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。