JPH02107776A - Thin film forming equipment - Google Patents

Thin film forming equipment

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Publication number
JPH02107776A
JPH02107776A JP26042388A JP26042388A JPH02107776A JP H02107776 A JPH02107776 A JP H02107776A JP 26042388 A JP26042388 A JP 26042388A JP 26042388 A JP26042388 A JP 26042388A JP H02107776 A JPH02107776 A JP H02107776A
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JP
Japan
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film
dummy
substrate
plasma
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP26042388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Araki
荒木 信
Hideki Kamachi
英樹 釜地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP26042388A priority Critical patent/JPH02107776A/en
Publication of JPH02107776A publication Critical patent/JPH02107776A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges

Abstract

PURPOSE:To form a good-quality film and also to miniaturize a vacuum vessel for film formation by constituting a cylindrical dummy provided coaxially with a cylindrical substrate to be subjected to film formation so that the length of the cylindrical dummy in an axial direction is made variable. CONSTITUTION:A cylindrical substrate 100 and a cylindrical dummy 102 which is capable of extension and contraction in an axial direction are coaxially and concentrically held into a state capable of vertical motion and rotary motion in a vacuum chamber 61 having vacuum pumps 65-68. A gas of H2, etc., introduced into a plasma production part 73 around the above dummy 102 is formed into plasmic state by means of microwaves introduced via waveguide pipe 76 and windows 77, which is confined by means of magnets 78. The resulting H radicals are introduced into a film-forming part 71 in the lower part to decompose gaseous raw material, such as SiH4, introduced into the part 71. Subsequently, the substrate 100 on a supporting stand 62 is raised to the position of the above film-forming part 71 while contracting the dummy 102 and is allowed to perform a vertical motion and a rotary motion, by which an a-Si film, etc., are uniformly formed on the above substrate 100. By this method, a good-quality film free from plasma damage can be obtained, and further, an increase in the size of the vacuum vessel 61 can be prevented and the miniaturization of equipment can be attained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 電子写真用感光体の製造等に使用される薄膜形成装置に
関し、 クリーンな状態で良質の成膜が行われるようにすること
ができ、しかも真空容器の小型化を実現できるようにす
ることを目的とし、 成膜を行う円筒状基体と円筒状ダミーとを、軸線を一致
させて同心に収納する真空容器と、前記ダミーの周囲の
プラズマ生成部にプラズマ発生用のガス及びマイクロ波
を供給する第1の手段と、プラズマ化した前記ガスを前
記プラズマ生成部に閉じ込めるための第2の手段と、前
記基体の周囲の成膜部に原料ガスを供給する第3の手段
とを備えて成り、前記ダミーの軸線方向の長さが可変と
なっている構成とする。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a thin film forming apparatus used for manufacturing photoreceptors for electrophotography, etc., it is possible to form a high quality film in a clean state, and moreover, it is possible to form a thin film in a vacuum container. With the aim of realizing miniaturization, we have developed a vacuum vessel in which a cylindrical substrate on which a film is to be formed and a cylindrical dummy are housed concentrically with their axes aligned, and a plasma generating section around the dummy in which plasma is generated. a first means for supplying generation gas and microwaves; a second means for confining the plasma-formed gas in the plasma generation section; and supplying raw material gas to a film forming section around the base. and third means, and the length of the dummy in the axial direction is variable.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は電子写真用感光体の製造等に使用される薄膜形
成装置に関する。
The present invention relates to a thin film forming apparatus used for manufacturing electrophotographic photoreceptors.

円筒基体上に感光層を形成した感光体の表面を一様に帯
電させ、この上に印字情報に基づきレーザ光等を選択的
に照射し感光層の帯電電位を選択的に減衰させて潜像を
形成した後、これを現像して形成されたトナー像を記録
紙に転写記録する電子写真装置は周知であるが、この場
合に使用される感光体としては、近年、セレン系よりも
、機械的強度の大きいa −3i膜の感光層を備えたも
のが用いられるようになってきている。
The surface of the photoreceptor, which has a photosensitive layer formed on a cylindrical substrate, is uniformly charged, and a laser beam or the like is selectively irradiated on the photoreceptor based on the printed information to selectively attenuate the charged potential of the photosensitive layer to form a latent image. Electrophotographic devices are well known in which the toner image is transferred and recorded onto recording paper after the toner image is developed. Photosensitive materials having a photosensitive layer of an a-3i film with high optical strength have come to be used.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この電子写真用感光体のよう大面積円筒基体に対
するa −5i膜の形成は高周波プラズマCVD法また
はマイクロ波プラズマCVD法により行われているが、
そのだめの装置及び成膜工程は例えば本出願人により昭
和62年7月29日に出願された特願昭62−1877
10号に開示されている。これらを第5.6図により説
明すると次の通りである。
Conventionally, the formation of an a-5i film on a large-area cylindrical substrate such as this electrophotographic photoreceptor has been carried out by high-frequency plasma CVD or microwave plasma CVD.
For example, the apparatus and film-forming process for that purpose are disclosed in Japanese Patent Application No. 1877-1875 filed by the present applicant on July 29, 1988.
It is disclosed in No. 10. These are explained as follows with reference to Fig. 5.6.

第5図は従来のa−3i膜形成用亮周波プラズマCVD
装置の構造説明図で、図中、100は円筒基体(アルミ
ニウム製ドラム)である。この基体100の表面へのa
 −5i膜の形成は次のように行われる。
Figure 5 shows conventional high frequency plasma CVD for forming a-3i film.
This is an explanatory diagram of the structure of the device, and in the figure, 100 is a cylindrical base (aluminum drum). a to the surface of this base 100
The formation of the -5i film is performed as follows.

まず、図示のように真空容器1内に基体100を支持体
2に支持させてセットし、真空容器1内をロータリーポ
ンプ3と油拡散ポンプ4とで所定の真空度に排気した後
、メカニカルブースタポンプ5とロータリーポンプ6に
切り替える。排気開始と同時に、回転機構7により支持
台2を介し駆動されて基体100は回転する。真空度が
所定値に達すると、基体100はヒータ8により150
〜350℃に加熱される。9は各ポンプ系に設けられた
真空バルブである。一方真空容器1内には、5iJ6ボ
ンベ10等により反応性ガスがガス流量調整器11等を
経て導入される。そして、所定の流量、圧力下で放電電
極12と基体100間に高周波電源13によってグロー
放電を発生させて導入ガスを分解し4、これにより基体
100上にaSi膜が堆積形成される。14は反応性ガ
ス供給系に設けられたバルブである。
First, as shown in the figure, a base 100 is set in a vacuum container 1 supported by a support 2, and after the inside of the vacuum container 1 is evacuated to a predetermined degree of vacuum using a rotary pump 3 and an oil diffusion pump 4, a mechanical booster is used. Switch to pump 5 and rotary pump 6. Simultaneously with the start of exhaust, the base 100 is rotated by being driven by the rotation mechanism 7 via the support base 2. When the degree of vacuum reaches a predetermined value, the base 100 is heated to 150
Heated to ~350°C. 9 is a vacuum valve provided in each pump system. On the other hand, a reactive gas is introduced into the vacuum container 1 by a 5iJ6 cylinder 10 or the like via a gas flow rate regulator 11 or the like. Then, a glow discharge is generated between the discharge electrode 12 and the substrate 100 at a predetermined flow rate and pressure to decompose the introduced gas 4, thereby depositing an aSi film on the substrate 100. 14 is a valve provided in the reactive gas supply system.

また、第6図は従来のa−3i膜形成用マイクロ波プラ
ズマCVD装置の構造説明図(第6図(a)は要部平面
図、第6図fblは全体概要を示す正面図)で、図中、
31は真空容器である。a −5i膜の形成に際しては
、先ず、真空容器31内で基体100を支持台32に支
持させてセットし、真空容器31内を真空ポンプ等によ
り所定の真空度に達するまでバルブ33を介し排気する
。次に、モータ34により基体100を支持台32とと
もに回転させ、ヒータ35により基体100を150〜
350℃に加熱する。ここで、バルブ37を介して原料
ガスであるシリコン原子含有ガスを真空容器31内に導
入し、マイクロ波型a38で発生したマイクロ波を導波
管39で導き、石英ガラスの窓40から真空容器31内
のプラズマ室(真空容器31と基体100の間に形成さ
れて同軸型空洞共振器を構成)41に入れて共振させる
。このマイクロ波導入と同時に、マグネソ1−42.4
2’に所定波形の電流を通し磁界を発生させてプラズマ
を基体付近に閉じ込める。これにより、導入ガスは効率
良く分解され、基体100上にa −3i膜が形成され
る。
Moreover, FIG. 6 is a structural explanatory diagram of a conventional microwave plasma CVD apparatus for forming a-3i film (FIG. 6(a) is a plan view of the main part, and FIG. 6fbl is a front view showing the overall outline). In the figure,
31 is a vacuum container. When forming the a-5i film, first, the substrate 100 is supported and set on the support stand 32 in the vacuum container 31, and the inside of the vacuum container 31 is evacuated via the valve 33 using a vacuum pump or the like until a predetermined degree of vacuum is reached. do. Next, the base body 100 is rotated together with the support base 32 by the motor 34, and the base body 100 is rotated from 150 to 150 degrees by the heater 35.
Heat to 350°C. Here, a silicon atom-containing gas, which is a raw material gas, is introduced into the vacuum container 31 through the valve 37, and the microwave generated by the microwave type a38 is guided through the waveguide 39, and the microwave is guided through the quartz glass window 40 into the vacuum container 31. 31 (formed between the vacuum vessel 31 and the base 100 to constitute a coaxial cavity resonator) 41 and caused to resonate. At the same time as this microwave introduction, Magneso 1-42.4
A current with a predetermined waveform is passed through 2' to generate a magnetic field to confine plasma near the base. As a result, the introduced gas is efficiently decomposed and an a-3i film is formed on the substrate 100.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、第5図の高周波プラズマCVD装置により成膜
を行う場合は、成膜速度は一般に3〜5μm/時程度で
あるため、10〜50μ程度の膜厚が必要な感光層の成
膜には2〜10数時間を要していた。また、成膜時のガ
ス圧を数torr程度と比較的高い値にしないと3〜5
μm/時の成膜速度が得られず、このようなガス圧で成
膜を行うと、成膜中に真空容器1内でSi原子を含む多
量の粉状物質が発生して容器内を汚染するため、成膜後
にこの粉状物質を除去する必要があった。さらに、粉状
物質が基体100上に付着することにより、形成した膜
にピンホール等の欠陥が生じ、歩留り低下の原因にもな
っている。
However, when forming a film using the high frequency plasma CVD apparatus shown in Fig. 5, the film forming rate is generally about 3 to 5 μm/hour, so it is difficult to form a photosensitive layer that requires a film thickness of about 10 to 50 μm. It took 2 to 10 hours. In addition, unless the gas pressure during film formation is set to a relatively high value of about several torr,
If a film formation rate of μm/hour is not obtained and film formation is performed at such a gas pressure, a large amount of powdery material containing Si atoms will be generated in the vacuum container 1 during film formation, contaminating the inside of the container. Therefore, it was necessary to remove this powdery substance after film formation. Furthermore, the adhesion of powdery substances onto the substrate 100 causes defects such as pinholes in the formed film, which also causes a decrease in yield.

これに対し、第6図のマイクロ波CVD装置により成膜
を行う場合は、ガス圧が10−4〜10torr程度の
低圧で成膜が可能であるため、粉状物質の発生はなく、
第5図の場合に必要としていた装置内の清掃はほとんど
必要な(なる。また、当然第5図の場合に問題となって
いるピンホール等の欠陥はなく、非常に高い歩留りが得
られる。しかし、この方式では、プラズマ中で成膜が行
われるため、膜にプラズマダメージが生じ易く、膜質の
劣化が度々生じていた。さらに、マイクロ波導入窓付近
で原料ガスを分解するため、窓にa −Si膜が付着し
、マイクロ波の導入が困難になるという問題があった。
On the other hand, when forming a film using the microwave CVD apparatus shown in Fig. 6, it is possible to form a film at a low gas pressure of about 10-4 to 10 torr, so no powdery substances are generated.
There is almost no need to clean the inside of the device, which was required in the case of FIG. 5. Furthermore, there are of course no defects such as pinholes, which are a problem in the case of FIG. 5, and a very high yield can be obtained. However, in this method, the film is formed in plasma, which tends to cause plasma damage to the film, resulting in frequent deterioration of film quality.Furthermore, since the raw material gas is decomposed near the microwave introduction window, There was a problem in that the a-Si film adhered, making it difficult to introduce microwaves.

これらの問題点を解決するため、基体と同軸上にダミー
を配置し、この部分にプラズマを発生させてこれを磁場
により閉じ込め、ここで活性化された原子等が基体の周
囲に移動してこの部分に供給される原料ガスと反応する
ことでa −5i膜を基体表面に形成する方法が本出願
人により開示(特願昭63−233668号、出願日、
昭和63年9月20日)されている。第7図はこの方法
を適用するダミー使用アモルファスシリコン膜形成用マ
イクロ波CVD装置の構造説明図(第7図(alは要部
平面図、第7図fb)は全体概要を示す正面図)で、図
中、51は真空容器、52はマイクロ波を導く導波管、
53はマグネット、54は多数の噴出口を備えたリング
状の原料ガス導入管である。
In order to solve these problems, a dummy is placed coaxially with the substrate, plasma is generated in this area, and it is confined by a magnetic field.The atoms activated here move around the substrate and cause this. The present applicant has disclosed a method of forming an a-5i film on the surface of a substrate by reacting with a source gas supplied to the substrate (Japanese Patent Application No. 63-233668, filing date:
(September 20, 1988). Fig. 7 is a structural explanatory diagram of a microwave CVD apparatus for forming an amorphous silicon film using a dummy to which this method is applied (Fig. 7 (al is a plan view of the main part, Fig. 7 fb) is a front view showing the overall outline). , in the figure, 51 is a vacuum container, 52 is a waveguide that guides microwaves,
Reference numeral 53 indicates a magnet, and reference numeral 54 indicates a ring-shaped raw material gas introduction pipe provided with a large number of ejection ports.

成膜に際しては、真空容器51内で、該真空容器51と
軸線を一敗させて配置される基体100と同軸にダミー
101を配置し、真空容器51内のダミー101の周囲
のプラズマ生成部57にプラズマ発生用のHz、 Ar
等のガスを供給しかつ導波管52の窓56を通してマイ
クロ波を導入するとともに、該プラズマ生成部57にマ
グネット53により磁場(点線矢印線)をかけ、該ガス
をプラズマ化させて該プラズマ生成部57に閉じ込める
During film formation, a dummy 101 is placed coaxially with the base 100, which is placed with its axis aligned with the vacuum container 51, and a plasma generating section 57 around the dummy 101 in the vacuum container 51 is placed. Hz for plasma generation, Ar
A microwave is introduced through the window 56 of the waveguide 52, and a magnetic field (dotted arrow line) is applied to the plasma generation section 57 by the magnet 53 to turn the gas into plasma and generate the plasma. Confined in section 57.

そして、プラズマにより活性化されて図の下方に移動す
る該ガスの元素のラジカルと、真空容器51内の基体1
00の周囲の成膜部55に供給されるシリコン原子含有
原料ガスとを反応させて基体100への成膜を行う。こ
の方式の採用により、上述の問題点を解決することがで
きる。
The radicals of the gas elements activated by the plasma and moving downward in the figure and the base 1 in the vacuum container 51
A film is formed on the substrate 100 by reacting with the silicon atom-containing raw material gas supplied to the film forming section 55 around 00. By adopting this method, the above-mentioned problems can be solved.

しかし、この方式の場合、基体100と同軸上のダミー
101が基体100の2倍程度と長く、このダミー10
1を成膜時に第8図に示すように上下動させる関係上、
真空容器51の高さを大きくとる必要があり、真空容器
51の大型化を招いていた。第8図(a)は基体100
の下降時を、第8図(b)は基体100の上昇時をそれ
ぞれ示している。
However, in this method, the dummy 101 coaxial with the base 100 is about twice as long as the base 100, and the dummy 101
1 is moved up and down as shown in FIG. 8 during film formation.
It is necessary to increase the height of the vacuum container 51, leading to an increase in the size of the vacuum container 51. FIG. 8(a) shows the base 100
FIG. 8(b) shows the time when the base body 100 is lowered, and FIG. 8(b) shows the time when the base body 100 is raised.

また、ダミー101が長いために、インライン方式での
基体100の搬送が困難であった。
Furthermore, since the dummy 101 is long, it is difficult to transport the base 100 in an in-line manner.

本発明は、クリーンな状態で良質の成膜を行うことがで
き、しかも真空容器の小型化を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。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus that can form a high-quality film in a clean state and also realize a smaller vacuum container.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図は本発明の原理説明図で、図中、61は真空容器
、62は基体100を保持する支持台、102は基体1
00と同軸に配置されたダミーである。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention, in which 61 is a vacuum container, 62 is a support stand that holds a base 100, and 102 is a base 1
This is a dummy placed coaxially with 00.

ダミー102は、軸線方向の長さが可変となっている。The dummy 102 has a variable length in the axial direction.

具体的には、例えばSUSメツシュ等で形成された順次
径の異なる複数の円筒をテレスコープ式に伸縮自在に嵌
合させてダミー102が構成される。
Specifically, the dummy 102 is constructed by telescopically fitting a plurality of cylinders formed of, for example, SUS mesh or the like and having sequentially different diameters in a telescopic manner.

ダミー102の周囲のプラズマ生成部73には、プラズ
マ発生用ガスの供給源及びマイクロ波供給源より構成さ
れる第1の手段(図示省略)により、プラズマ発生用ガ
ス及びマイクロ波が供給されるようになっている。また
、プラズマ生成部73で発生するプラズマをこの部分に
閉じ込めるために、真空容器61の外側のプラズマ生成
部73に対向する位置には、マグネット等の第2の手段
(図示省略)が設けられている。さらに、基体100の
周囲の成膜部71には、原料ガスを供給する第3の手段
(図示省略)が設けられている。
Plasma generation gas and microwaves are supplied to the plasma generation section 73 around the dummy 102 by a first means (not shown) consisting of a plasma generation gas supply source and a microwave supply source. It has become. Further, in order to confine the plasma generated in the plasma generation section 73 in this part, a second means (not shown) such as a magnet is provided at a position facing the plasma generation section 73 outside the vacuum container 61. There is. Further, the film forming section 71 around the base 100 is provided with a third means (not shown) for supplying source gas.

〔作 用〕[For production]

成膜は従来と同様の手順で行われるが、この成膜時に基
体100を上下させると、長さ方向に伸縮自在なダミー
102は、第1図(al及び第1図fblに示すように
長さが変化する。この動作は、例えばダミー102の先
端部を図示しないダミー支持棒に引っかけて保持するこ
とにより実現可能である。このように、真空容器61の
上方にスペースを設けなくても基体100を十分に上下
動させて均一な成膜を行うことができ、真空容器61を
小型化することができる。
Film formation is performed in the same manner as in the past, but when the base 100 is moved up and down during film formation, the dummy 102, which can be freely expanded and contracted in the length direction, becomes elongated as shown in Fig. 1 (al) and Fig. 1 fbl. This operation can be realized, for example, by hooking and holding the tip of the dummy 102 on a dummy support rod (not shown).In this way, the substrate can be moved without providing any space above the vacuum container 61. 100 can be moved up and down sufficiently to perform uniform film formation, and the vacuum container 61 can be downsized.

また、基体100の搬送時には、第1図(C1に示すよ
うにダミー102を短かく縮めることができ、インライ
ン化を実現することが可能になる。
Further, when transporting the base body 100, the dummy 102 can be shortened as shown in FIG. 1 (C1), and in-line operation can be realized.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第2図乃至第4図に関連して本発明の詳細な説明
する。
The present invention will now be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.

第2図は本発明に係る薄膜形成装置(a −5i膜形成
用マイクロ波CVD装W)の構造説明図で、図中、61
62.及び102は前述の真空容器。
FIG. 2 is a structural explanatory diagram of a thin film forming apparatus (a-5i film forming microwave CVD apparatus W) according to the present invention, and in the figure, 61
62. and 102 the aforementioned vacuum container.

支持台、及びダミー 63は基体加熱用のヒータ電源、
64.は5iHn (原料ガス)を収納するボンベ、6
4□はボロンドープ用のBzLガスを収納するボンベ、
643は11□(またはAr)を収納するボンベである
。ダミー102は、第3図に示すように、S U Sメ
ソシュで形成された順次径の異なるn個の円筒103.
.1032. ・、103.、。
The support stand and the dummy 63 are heater power sources for heating the substrate;
64. is a cylinder containing 5iHn (raw material gas), 6
4□ is a cylinder that stores BzL gas for boron dope,
643 is a cylinder that stores 11□ (or Ar). As shown in FIG. 3, the dummy 102 consists of n cylinders 103.
.. 1032.・,103. ,.

103oをテレスコープ式に伸縮自在に嵌合させて構成
され、非メソシュのSUSの円筒状接続部104を介し
基体100の上端に同軸に接続されている。このダミー
102の最上部の円筒103.。
103o telescopically fitted telescopically and coaxially connected to the upper end of the base 100 via a cylindrical connection part 104 made of non-metallic SUS. The cylinder 103 at the top of this dummy 102. .

の上端は、ダミー支持棒105の支持部105Aにより
上から吊るされた状態に支持されており、基体100の
上下によりダミー102は伸縮して上端面が一定の位置
にとどまるようになっている。
The upper end is supported in a suspended state by the support part 105A of the dummy support rod 105, and the dummy 102 expands and contracts due to the vertical movement of the base 100, so that the upper end surface remains at a fixed position.

これにより、ダミー102の真空容器61に占める割合
が小さくなり、真空容器61の小型化(従来の約3/4
の高さ)が実現できた。
As a result, the proportion of the dummy 102 in the vacuum container 61 is reduced, making the vacuum container 61 smaller (approximately 3/4 of the conventional size).
height) was achieved.

この装置によるa−Si膜の形成は次のように行われる
Formation of an a-Si film using this apparatus is performed as follows.

まず、基体100.ダミー102が真空容器61内にセ
ットされた状態で、該真空容器61内をロータリーポン
プ65と油拡散ポンプ66とで所定の真空度に排気した
後、メカニカルブースタポンプ67とロータリーポンプ
68に切り替える。
First, the base 100. With the dummy 102 set in the vacuum container 61, the vacuum container 61 is evacuated to a predetermined degree of vacuum using the rotary pump 65 and the oil diffusion pump 66, and then the mechanical booster pump 67 and the rotary pump 68 are switched over.

排気開始と同時に、図示しない回転機構により支持台6
2を介し駆動されて基体100.ダミー102は回転す
る。真空度が所定値に達すると、基体100はヒータ電
源63に接続するヒータ69により内側から150〜3
50℃に加熱される。70は各ポンプ系に設けられた真
空バルブである。一方、真空容器61内の成膜部71に
は、ボンへ648等により反応性の原料ガスがガス流量
調整器72等を介し導入され、プラズマ生成部73には
、ボンベ643より11□(またはAr)ガスがガス流
量調整器74等を介し導入される。75はこれらの各ガ
ス導入系に設けられたパルプである。そして、所定の流
量、圧力の下で導波管76から窓77を通してプラズマ
生成部73内にマイクロ波を導入するとともに、マグネ
ット78に所定波形の電流を供給する。このときのガス
圧は通常では安定したプラズマ状態が得られない10−
4〜10−’torrの圧力であるが、ダミー102が
真空容器61と同軸に配置されて同軸型空洞共振器を構
成することと、マグネット78への通電により発生した
磁場がかかっていることにより、安定したプラズマが発
生する。このプラズマは、磁場により、図中斜線を記入
した領域内に閉し込められている。このプラズマにより
活性化された水素ラジカルは、図の下方のプラズマが生
成されない領域である成膜部71に移動し、ここで導入
管79の噴出口から噴出する原料ガスと反応する。
At the same time as the exhaust starts, the support stand 6 is moved by a rotating mechanism (not shown).
2, the substrate 100. Dummy 102 rotates. When the degree of vacuum reaches a predetermined value, the base 100 is heated from the inside by a heater 69 connected to a heater power source 63.
Heated to 50°C. 70 is a vacuum valve provided in each pump system. On the other hand, a reactive raw material gas is introduced into the film forming section 71 in the vacuum container 61 via a gas flow rate regulator 72 or the like from the cylinder 648, and into the plasma generating section 73 from the cylinder 643 11□ (or Ar) gas is introduced via a gas flow rate regulator 74 or the like. Reference numeral 75 indicates pulp provided in each of these gas introduction systems. Then, microwaves are introduced into the plasma generation section 73 from the waveguide 76 through the window 77 under a predetermined flow rate and pressure, and a current with a predetermined waveform is supplied to the magnet 78. The gas pressure at this time is 10-
The pressure is 4 to 10 torr, because the dummy 102 is placed coaxially with the vacuum vessel 61 to form a coaxial cavity resonator, and the magnetic field generated by energizing the magnet 78 is applied. , a stable plasma is generated. This plasma is confined within the shaded area in the figure by the magnetic field. The hydrogen radicals activated by this plasma move to the film forming section 71 in the lower part of the figure where plasma is not generated, where they react with the source gas ejected from the ejection port of the introduction pipe 79.

これにより、原料ガスが効率良く分解されて基体100
上へのa −Si膜形成が行われる。
As a result, the raw material gas is efficiently decomposed and the base material 100 is
An a-Si film is formed on top.

この成膜時に、基体100に、上述の回転の外に上下動
を与え、これにより均一な成膜が実現されるが、この基
体100の上下動時には、上述のように、ダ、1.−1
02は上端が一定位置に位置決めされた状態で伸縮する
During this film formation, the substrate 100 is given vertical movement in addition to the above-mentioned rotation, thereby achieving uniform film formation. -1
02 expands and contracts with the upper end positioned at a fixed position.

この成膜は、プラズマ発生場所と原料ガスの分解、成膜
の場所が分離されているため、マイクロ波導入窓77付
近での原料ガスの分解がな(なり、窓77へのa−3i
膜の付着をなくすことができる。
In this film formation, since the plasma generation place and the place where the source gas is decomposed and the film is formed are separated, there is no decomposition of the source gas near the microwave introduction window 77.
Film adhesion can be eliminated.

また、プラズマダメージのない状態で成膜が実現される
。さらに、この成膜はマイクロ波を用いたプラズマCV
D法であり、低圧での成膜が可能であるため、クリーン
な状態で良質なa −5i膜を形成することができ、真
空容器61内の清掃が不要となる。
Furthermore, film formation can be achieved without plasma damage. Furthermore, this film formation is performed using plasma CV using microwaves.
Since this is the D method and film formation can be performed at low pressure, a high-quality a-5i film can be formed in a clean state, and cleaning inside the vacuum container 61 is not necessary.

なお、成膜時に、基体100とともに導入管79を上下
動させるようにしても良い。
Note that during film formation, the introduction tube 79 may be moved up and down together with the base 100.

このようにして行われるa −Si膜形成時における各
種条件設定例を示すと次の通りである。
Examples of setting various conditions during the a-Si film formation performed in this manner are as follows.

設定例■ 導入ガス 基体回転数 基体上下数 磁場 ガス圧 成膜速度 設定例■ 導入ガス ;真空容器61の上部より、 )1z 50SCCM 導入管79より、5i)I4.5 Q CCM 実効100ワツト(入射パ ワー引く反射パワー) 0PPM 10回/分 875G(最大点) 1、9 X 10−’torr 10μm/時 マイクロ波パワー; ;真空容器61の上部より、 Ar 30SCCM 導入管79より、5iHt50 CCM 実効100ワツト ;IORPM ;10回/分 マイクロ波パワー; 基体回転数 基体上下数 磁 場     ;875G(最大点)ガス圧    
 ; 1. OX 10−3torr成膜速度    
;11μm/時 設定例■ 真空容器61上部よりの導入ガスを112の代わりにl
ieとして、後は設定例■と同じ 成膜終了後に、ダミー支持棒105を外して各円筒10
3..・・・、103.、.103.、を重ねることに
より、第4図に示すようにダミー102を縮小すること
ができる。これにより、インライン化に必要であった成
膜部から他の部屋への基体搬送が可能となった。
Setting example ■ Introduced gas Substrate rotation speed Substrate top and bottom number Magnetic field Gas pressure Film forming speed Setting example ■ Introduced gas; From the top of the vacuum vessel 61, )1z 50SCCM From the inlet pipe 79, 5i) I4.5 Q CCM Effective 100 Watts (Incidence) Power minus reflected power) 0PPM 10 times/min 875G (maximum point) 1,9 X 10-'torr 10μm/hour Microwave power; ; From the top of the vacuum vessel 61, Ar 30SCCM From the introduction pipe 79, 5iHt50 CCM Effective 100 Watts ; IORPM ; 10 times/min microwave power ; Substrate rotation speed Number of upper and lower parts of the substrate Magnetic field ; 875G (maximum point) Gas pressure
;1. OX 10-3torr film formation rate
; 11μm/hour setting example ■ Introducing gas from the top of the vacuum vessel 61 into l instead of 112
ie, the rest is the same as in setting example
3. .. ..., 103. ,.. 103. , it is possible to reduce the size of the dummy 102 as shown in FIG. This made it possible to transport substrates from the film forming section to other rooms, which was necessary for in-line processing.

なお、本例では、ダミー構成する各円筒をSUSメツシ
ュで形成しているため、ダミーは軽量化されて成膜時の
回転及び成膜後の搬送が容易となり、かつダミーの再利
用が可能(ぶつ硝酸処理で再生可能)である。
In this example, each cylinder constituting the dummy is made of SUS mesh, so the dummy is lightweight and easy to rotate during film formation and transport after film formation, and the dummy can be reused ( It can be regenerated by treatment with nitric acid).

また、前述の第1.第2.及び第3の手段は、本例の場
合次のようになる。
In addition, the above-mentioned 1. Second. In this example, the third means is as follows.

第1の手段:ボンベ643と、このボンへ643内のガ
スをプラズマ室73に導く 配管系と、マイクロ波電源と、該 電源で発生するマイクロ波をプラ ズマ室13に導く配管系とより構 成される。
First means: Consists of a cylinder 643, a piping system that guides the gas in the cylinder 643 to the plasma chamber 73, a microwave power source, and a piping system that guides the microwaves generated by the power source to the plasma chamber 13. Ru.

第2の手段:マグネメト78で構成される。Second means: consists of magnetomet 78.

第3の手段;ボンへ64..64□と、これらのボンベ
内のガスを成膜室71へ 導く配管系とより構成される。
Third means; to Bonn 64. .. 64□ and a piping system that guides the gas in these cylinders to the film forming chamber 71.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば、次の各種の優れた
効果を奏することが可能である。
As described above, according to the present invention, it is possible to achieve the following various excellent effects.

(1)プラスマ発生湯所と原料ガスの分解、成膜の場所
が分離されているため、マイクロ波導入窓付近での原料
ガスの分解がなくなり、該窓への膜の付着をなくすこと
ができる。また、プラズマダメージのない状態での成膜
が実現される。
(1) Since the plasma generation area is separated from the place where the source gas is decomposed and the film is formed, there is no decomposition of the source gas near the microwave introduction window, and it is possible to eliminate the adhesion of the film to the window. . Furthermore, film formation without plasma damage is realized.

(2)  マイクロ波を用いるプラズマCVD1置であ
り、低圧での成膜が可能であるため、クリーンな状態で
良質な膜を形成することができ、真空容器内の清掃が不
要になる。
(2) Since plasma CVD using microwaves is performed in one place, and film formation can be performed at low pressure, a high-quality film can be formed in a clean state, and there is no need to clean the inside of a vacuum container.

(3)  ダミーが伸縮自在に設けられているため、真
空容器内に占めるダミーの別合が小さくなり、真空容器
を小型にできる。また、インライン化も可能になる。
(3) Since the dummy is provided so as to be expandable and retractable, the space occupied by the dummy in the vacuum container is reduced, allowing the vacuum container to be made smaller. Also, inline processing becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)、(b)、 (C)は本発明の原理説明図
、第2図は本発明の実施例の薄膜形成装置の構造説明図
、 第3図は同、ダミーの伸長状態を示す正面図、第4図は
同、ダミーの縮小状態を示す正面図、第5図は従来のア
モルファスシリコン膜形成用高周波プラズマCVD装置
の構造説明図、第6図(al、 (blは従来のアモル
ファスシリコン膜形成用マイクロ波プラズマCVD装置
の構造説明図、 第7図(a)、(b)は従来のダミー使用アモルファス
シリコン膜形成用マイクロ波CVD装置の構造概要説明
図、 第8図(al、 (b)は第7図の装置による成膜時の
基体、ダミーの上下動説明図で、 図中、 61は真空容器、 71は成膜部、 73はプラズマ生成部、 100は基体、 102はダミーである。
Figures 1 (a), (b), and (C) are diagrams explaining the principle of the present invention, Figure 2 is a diagram explaining the structure of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is the same, in an extended state of the dummy. FIG. 4 is a front view showing the reduced state of the dummy, FIG. 5 is a structural explanatory diagram of a conventional high-frequency plasma CVD apparatus for forming an amorphous silicon film, and FIG. Fig. 7(a) and (b) are structural explanatory diagrams of a microwave plasma CVD apparatus for forming an amorphous silicon film using a conventional dummy, and Fig. 8 ( al. (b) is an explanatory diagram of the vertical movement of the substrate and dummy during film formation by the apparatus shown in FIG. 7, in which 61 is a vacuum vessel, 71 is a film forming section, 73 is a plasma generation section, 100 is a substrate, 102 is a dummy.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 成膜を行う円筒状基体(100)と、円筒状ダミー(1
02)とを、軸線を一致させて同心に収納する真空容器
(61)と、 前記ダミー(102)の周囲のプラズマ生成部(73)
にプラズマ発生用のガス及びマイクロ波を供給する第1
の手段と、 プラズマ化した前記ガスを前記プラズマ生成部(73)
に閉じ込めるための第2の手段と、前記基体(100)
の周囲の成膜部(71)に原料ガスを供給する第3の手
段とを備えて成り、前記ダミー(102)の軸線方向の
長さが可変となっていることを特徴とする薄膜形成装置
[Claims] A cylindrical substrate (100) on which a film is formed and a cylindrical dummy (100).
02) concentrically with their axes aligned; and a plasma generating section (73) around the dummy (102).
The first one supplies gas and microwaves for plasma generation to
means for converting the gas into plasma into the plasma generating section (73).
a second means for confining the substrate (100);
a third means for supplying raw material gas to a film forming section (71) around the dummy (102), and the length of the dummy (102) in the axial direction is variable. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003049778A (en) * 2001-08-07 2003-02-21 Ckd Corp Liquid feeder

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