JPH05291149A

JPH05291149A - プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH05291149A
Application number: JP9288692A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamagami; 敦士山上; Nobuyuki Okamura; 信行岡村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【構成】高周波印加用電極の面積が対向電極の面積の
１．５倍〜５倍の範囲にあり、且つ該高周波印加用電極
とシールド部材との間隔が３ｍｍよりも大きいととも
に、該高周波印加用電極に発振周波数が１３．５６ＭＨ
ｚ以上の高周波電源を接続したことを特徴とするプラズ
マＣＶＤ装置。【効果】高周波電極とシールド部材との間隔を３ｍｍ
よりも大きくしたことで、静電容量を従来装置よりも大
幅に減少させることができる。また、高周波電極とアー
スシールド間のショート発生を防止できる。そのため、
放電周波数を１３．５６ＭＨｚよりも大きくしても、高
周波電力の損失を防止でき、また堆積粒子に十分なアシ
ストエネルギーを付与することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス、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、光起電力デバイス等の作製に有用な結晶
質、または非単結晶質の機能性堆積膜の形成に用いられ
るプラズマＣＶＤ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイス、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、光起電力デバイス、その他各種エレクトロニクス素
子、光学素子等に用いる素子部材として、アモルファス
シリコン等の非単結晶質の堆積膜またはダイヤモンド薄
膜のような結晶質の堆積膜が提案され、その中のいくつ
かは実用に付されている。

【０００３】こうした堆積膜は、プラズマＣＶＤ法、す
なわち、原料ガスを直流放電または高周波放電によるプ
ラズマによって分解し、ガラス、石英、耐熱性合成樹脂
フィルム、ステンレス、アルミニウムなどの基板上に堆
積膜を形成する方法により形成されることが知られてお
り、そのための装置も各種提案されている。その一例と
して、図１０に円筒状の電子写真用感光体に用いられる
アモルファスシリコン膜（以下ａ−Ｓｉ膜と記す）の成
膜装置を示す。

【０００４】その装置においては、減圧可能な反応容器
１内に絶縁材料１１により反応容器１とは電気的に絶縁
された円筒状の高周波電極２及び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、
モータＭにより駆動される回転機構４に保持され、内部
の加熱ヒータ５により、その内側より加熱される。高周
波電極２のまわりには、高周波電極２と反応容器１との
間で放電が発生しないように、アースシールド６が配置
されている。ここで高周波電極２とアースシールド６と
の間隔はこれらの間での放電防止のためにプラズマの暗
部（ダークスペース）の厚さよりも小さくする必要があ
る。暗部の厚さは放電条件によって変化するが、高周波
電極２とアースシールド６との間隔は１ｍｍ〜３ｍｍ程
度とされるのが一般的である。高周波電源７は整合回路
８を介して高周波電極２に接続されている。高周波電源
７の発振周波数は１３．５６ＭＨｚが一般に用いられて
いる。９は真空排気手段、１０はガス供給手段である。
この成膜装置を用いたａ−Ｓｉ膜の形成方法は次のとお
りである。

【０００５】反応容器１内を真空排気手段９によって高
真空まで排気した後、ガス供給手段１０によってシラン
ガス、ジシランガスなどの原料ガスを反応容器１内に導
入し、数１０ミリトールから数トールの圧力に維持す
る。高周波電源７より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を
高周波電極２に供給して、高周波電極２と被成膜基体３
との間にプラズマを発生させる。こうすることにより原
料ガスが分解され、加熱ヒータ４により２００℃〜３０
０℃程度に加熱された被成膜基体３上にａ−Ｓｉ膜が堆
積する。この成膜方法でのａ−Ｓｉ膜の堆積速度は最大
で６（μｍ／時間）程度である。

【０００６】上記した成膜装置においては、高周波電源
の発振周波数は１３．５６ＭＨｚであるが、近年、平行
平板型のプラズマＣＶＤ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（Ｐｌ
ａｓｍａＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｌａｓｍａ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｖｏｌ７，Ｎｏ３，
（１９８７）ｐ２６７−２７３）があり、堆積速度向
上の可能性が示され、注目されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の装置には、以下の問題点がある。

【０００８】１３．５６ＭＨｚの高周波電源は用いたプ
ラズマＣＶＤ法でのａ−Ｓｉ膜の堆積速度は最大で６
（μｍ／時間）程度であるため、ａ−Ｓｉ膜を電子写真
感光体として利用する場合、必要な一般的な厚み３０μ
ｍ程度を得るためには、５時間程度の堆積時間を必要と
し、生産性の向上が望まれる。また、上述したように高
周波電極２とアースシールド６との間隔は、これらの間
での放電発生を防止する必要性から３ｍｍ程度以下と非
常に小さい。そのために高周波電極２とアースシールド
６との間の静電容量は大きくなり、インピーダンスは静
電容量に反比例するのでこれらのインピーダンスは小さ
くなり、高周波電極２とアースシールド６間には大きい
高周波電流が流れ、高周波電力の損失を生じ易いという
問題点がある。

【０００９】また、本発明者らはａ−Ｓｉ膜の堆積速度
向上を目指して、図１０の成膜装置の高周波電源の発振
周波数を１３．５６ＭＨｚ以上に変えてａ−Ｓｉ膜の成
膜実験を行った。そうしたところ、従来の装置形態のま
まで１３．５６ＭＨｚ以上の高周波電源を用いた高周波
放電を行うと、以下の問題が存在することが明らかとな
った。

【００１０】放電周波数を大きくしていくとプラズマ暗
部の厚さは小さくなるので、高周波電極とアースシール
ド間で放電が発生し易くなり、従来よりも高周波電極と
アースシールドの間隔を小さくする必要がある。また、
インピーダンスは放電周波数に反比例するので、高周波
電極とアースシールド間のインピーダンスはさらに小さ
くなる。その結果、高周波電力の損失が大きくなる。

【００１１】また、高周波電極とアースシールドの間隔
は非常に狭くなるので、剥離した膜等の異物の侵入によ
り高周波電極とアースシールド間でショートが発生し易
くなり、信頼性が低下する。

【００１２】更に、放電周波数を大きくしていくと膜質
は悪化し易くなる。

【００１３】そして、また本発明者らは図１１に示す平
行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用い、高周波電源の発
振周波数を１３．５６ＭＨｚ以上に変えてａ−Ｓｉ膜の
成膜実験を行った。ここで、図１１に示したＣＶＤ装置
において、該ＣＶＤ装置を構成する各構成部分について
は、図１０に示した装置と同様の機能を示す構成部分に
ついて図１０と同一の数字で示したので詳しい説明は省
略する。

【００１４】図１１に示した装置を使用した場合、放電
周波数を大きくしていくと、高周波電極とアースシール
ド間で高周波損失は大きくなり、高周波電極とアースシ
ールド間でショートが発生し易くなるという問題発生は
図１０の装置の場合と同様であった。しかしながら、膜
質に関しては、図１０の装置で成膜したａ−Ｓｉ膜より
悪化し易い傾向があることが判明した。膜質悪化の原因
追及のため種々の実験を行ったところ、放電周波数を大
きくしていくと、対向電極に入射してくるプラズマ中の
イオンのエネルギーは小さくなる傾向があり、それに伴
って堆積膜へのイオン衝撃は小さくなる。そうすると、
いわゆるプラズマダメージは減少する反面、堆積粒子の
マイグレーション等を促進するアシストエネルギーも不
足し、膜質が悪化するということが判明した。

【００１５】一方、対向電極に入射してくるプラズマ中
のイオンのエネルギーの大きさは、図１２に示すように
高周波電極と対向電極間の空間に発生する電位分布図の
Ｖに依存し、また、Ｖの大きさは、高周波電極の面積Ｓ
１と対向電極Ｓ２との面積比Ｓ１／Ｓ２に依存するとい
うことはよく知られている。即ち、Ｓ１／Ｓ２が小さく
なるとＶは小さくなり、対向電極に入射してくるプラズ
マ中のイオンのエネルギーの大きさは小さくなる。図１
１のような一般的な平行平板型プラズマＣＶＤ装置では
図１０のプラズマＣＶＤ装置よりも、高周波電極の面積
に対するプラズマと接触する反応容器の面積の割合は大
きくなり易く、反応容器のプラズマと接触する部分も実
効上対向電極となるので、実効上のＳ１／Ｓ２は小さく
なり易い。その結果、放電周波数を大きくしていくとア
シストエネルギー不足が発生し、膜質が悪化するものと
考えられる。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、本発
明者らが上述した問題点を解決するために鋭意研究を重
ねて完成に至ったものである。

【００１７】本発明によるプラズマＣＶＤ装置の好まし
い態様は次のとおりのものである。

【００１８】即ち、高周波印加用の電極により一部が構
成された減圧可能な反応容器と、前記反応容器の外部に
設けられた前記高周波の漏洩を防止するためのシールド
部材と、前記反応容器内に反応ガスを供給するガス供給
手段と、を有し、前記反応容器内に配され前記高周波印
加用電極の対向電極として機能する被処理基体と前記放
電用電極との間の放電により前記反応ガスをプラズマ化
し、前記被処理基体上に堆積膜を形成するプラズマＣＶ
Ｄ装置において、前記高周波印加用電極の面積が前記対
向電極の面積の１．５倍〜５倍の範囲にあり、且つ該高
周波印加用電極と前記シールド部材との間隔が３ｍｍよ
りも大きいとともに、該高周波印加用電極に発振周波数
が１３．５６ＭＨｚ以上の高周波電源を接続したことを
特徴とするものである。

【００１９】本発明においては、高周波電極とシールド
部材（アースシールド）間の間隔が大きくなるほどこれ
らの間での放電は発生し難くなり、これらの間隔を３ｍ
ｍよりも大きくしたことで、静電容量を従来装置よりも
大幅に減少させることができる。また、高周波電極とア
ースシールド間のショート発生を防止できる。そのた
め、放電周波数を１３．５６ＭＨｚよりも大きくして
も、高周波電力の損失を防止でき、また堆積粒子に十分
なアシストエネルギーを付与することができる。

【００２０】更に、本発明によれば、高品質の堆積膜を
大きな堆積速度で、しかも安定して形成することができ
る。

【００２１】また、対向電極として機能する被処理基体
及び高周波電極の形状を円筒状とした場合には堆積膜の
膜厚を周方向について極めて均一とすることができる。

【００２２】以下、図面を参照しながら本発明のプラズ
マＣＶＤ装置を説明する。図１は本発明のプラズマＣＶ
Ｄ装置の１例を示した模式図である。図１において、反
応容器１は高周波印加用電極２により１部が構成されて
おり、反応容器１には真空排気手段９が接続されてい
る。

【００２３】高周波印加用電極２は絶縁材料１１により
反応容器１を構成する上壁及び下壁とは電気的に絶縁さ
れている。

【００２４】また、高周波の漏洩を防止するためのシー
ルド部材（アースシールド）６は高周波印加用電極２と
は３ｍｍよりも大きい距離を隔てて大気側に配置されて
いる。

【００２５】反応容器１の内部には高周波印加用電極２
と対向電極の機能を果たす被処理基体３が回転機構４上
に設けられている。高周波印加電極２には整合回路８を
介して発振周波数１３．５６ＭＨｚ以上の高周波電源７
が接続されている。１０は反応ガスを反応容器１内に供
給するための反応ガス供給手段である。図１に示した装
置では、従来の装置と同様に、高周波印加用電極２と対
向電極である被成膜基体３との間にプラズマを発生させ
原料ガスを分解して、被成膜基体３上に薄膜を堆積させ
る。

【００２６】本発明を使用する場合、使用できるガスに
ついては、原料ガスとしては、形成する膜の種類に応じ
て任意の公知のものが選択的に使用できる。例えばａ−
Ｓｉ系の機能性堆積膜を形成する場合であれば、シラ
ン、ジシラン等が好ましい原料ガスとして挙げられ、ま
た他の機能性堆積膜を形成する場合であれば、例えば、
ゲルマン、メタン等の原料ガスまたはそれらの混合ガス
が挙げられる。キャリアーガスとしては、水素、アルゴ
ン、ヘリウム等が挙げられる。また、堆積膜のバンドギ
ャップ幅を変化させる等の特性改善用ガスとしては、例
えば、窒素、アンモニア等の窒素原子を含むガス、酸
素、酸化窒素、酸化二窒素等の酸素原子を含むガス、メ
タン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン等の炭
化水素、四フッ化珪素、六フッ化二珪素、四フッ化ゲル
マニウム等のフッ素化合物またはこれらの混合ガスが挙
げられる。また、ドーピングを目的としたドーパントガ
スとしては、例えば、ジボラン、フッ化ホウ素、ホスフ
ィン等が挙げられる。

【００２７】本発明での堆積膜形成時の基板温度は、成
膜がなされる温度であれば、いずれの温度でもよいが、
例えば、ａ−Ｓｉ膜を形成する場合には、好ましくは２
０℃〜５００℃、より好ましくは、５０℃〜４５０℃で
ある。

【００２８】本発明での放電空間の圧力は、成膜がなさ
れる圧力であれば、いずれの圧力でもよいが、例えば、
ａ−Ｓｉ膜を形成する場合には、好ましくは１ｍＴｏｒ
ｒ〜５Ｔｏｒｒ、より好ましくは１０ｍＴｏｒｒ〜３Ｔ
ｏｒｒである。

【００２９】本発明での高周波電力は、成膜がなされる
電力であれば、いずれの電力でもよいが、例えば、ａ−
Ｓｉ膜を形成する場合には、好ましくは０．００１Ｗ／
ｃｍ²〜１０Ｗ／ｃｍ²、より好ましくは０．０１Ｗ／ｃ
ｍ²〜５Ｗ／ｃｍ²である。

【００３０】

【実施例】以下、具体的な実施例と比較例を挙げて本発
明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限
定されるものではない。

【００３１】実施例１及び比較例１本発明の図１の装置を用いて、ａ−Ｓｉ膜を形成した。
この際、高周波電極２の面積を対向電極の面積の２倍と
し、放電周波数を１３．５６ＭＨｚから３００ＭＨｚま
で変化させ、高周波電極２とアースシールド６との間隔
を１ｍｍから１５０ｍｍまで変化させた。成膜条件は表
−１に示すとおりである。堆積速度を測定したところ、
図２に示す通りの結果が得られた。同図中ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈはそれぞれ、高周波印加用電極２と
アースシールド６との間隔が、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍ
ｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１１０ｍｍ、１
５０ｍｍである場合の堆積速度特性曲線を表している。
尚、ａ、ｂは高周波印加用電極２とアースシールド６と
の間隔が３ｍｍ以下である従来のプラズマＣＶＤ装置の
堆積速度特性曲線に実質上相当する。高周波印加用電極
２とアースシールド６との間隔が従来の３ｍｍ以下であ
る場合（比較例）、放電周波数を１３．５６ＭＨｚから
増加していくと、４０ＭＨｚ程度までは堆積速度に変化
はないが、４０ＭＨｚ以上になると放電周波数の増加と
供に堆積速度は減少する傾向があった。ところが、高周
波電極２とアースシールド６との間隔を３ｍｍより大き
くすると、３ｍｍ以下の場合と比べて、全体的に堆積速
度は大きく、高周波電力の損失が減少した。また、間隔
を３ｍｍより大きくした場合、放電周波数を増加して
も、２５０ＭＨｚ程度までは堆積速度は増加し、２５０
ＭＨｚ以上で減少した。この減少の原因は、放電周波数
の増加に伴い整合回路８等での高周波電力の損失が増加
したためと考えられる。また、間隔を１ｍｍから大きく
していくと、１０ｍｍ程度までは、堆積速度は著しく増
加し、１０ｍｍから１００ｍｍ程度までは、緩やかに増
加または減少した。更に、１００ｍｍ以上にすると堆積
速度は減少した。この減少原因は、高周波印加用電極２
と整合回路８との距離が１００ｍｍ以上と大きくなるた
め、高周波印加用電極２と整合回路８との接続線路の誘
導性インピーダンスの増大およびそれに伴う整合回路８
内の容量性インピーダンスの増大により高周波損失が増
加したためと考えられる。また、上記条件で作成したａ
−Ｓｉ膜の膜質は、放電周波数及び高周波印加用電極と
対向電極との間隔の大きさに関わらず良好であり、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。

【００３２】実施例２及び比較例２図１の装置を用いて、ａ−Ｓｉ膜を形成した。この際、
高周波電極２の面積を対向電極の面積の２倍とし、放電
周波数を１３．５６ＭＨｚから３００ＭＨｚまで変化さ
せ、高周波電極２とアースシールド６との間隔を１ｍｍ
から１５０ｍｍまで変化させた。成膜条件は表−２に示
す通りである。堆積速度と膜質を測定したところ堆積速
度の放電周波数依存性及び堆積速度の高周波電極とアー
スシールドとの距離依存性は実施例１及び比較例１と同
様の傾向を示した。即ち、高周波電極２とアースシール
ド６との間隔が３ｍｍ以下の場合（比較例）は、放電周
波数を１３．５６ＭＨｚから増加していくと、４０ＭＨ
ｚ程度までは堆積速度に変化はなかったが、４０ＭＨｚ
以上では、放電周波数の増加とともに堆積速度は減少傾
向を示し、堆積速度は最大でも３（μｍ／時間）であっ
た。ところが、高周波電極２とアースシールド６の間隔
が３ｍｍより大きい場合は、放電周波数を増加しても、
２５０ＭＨｚ程度までは堆積速度は増加し２５０ＭＨｚ
以上で減少傾向を示し、堆積速度は最小で４（μｍ／時
間）であり、最大で１３（μｍ／時間）であった。ま
た、間隔を１ｍｍから大きくしていくと、１０ｍｍ程度
までは、堆積速度は著しく増加し、１０ｍｍから１００
ｍｍ程度までは、堆積速度は緩やかに増加または減少し
た。更に、１００ｍｍ以上にすると堆積速度は減少し
た。

【００３３】また、ａ−Ｓｉ膜の膜質は、放電周波数及
び高周波電極と対向電極との間隔の大きさに関わらず良
好であり、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。

【００３４】実施例３及び比較例３図１の装置を用いて、ａ−Ｓｉ膜を形成した。この際、
高周波電極２の面積を対向電極の面積の２倍とし、放電
周波数を１３．５６ＭＨｚから３００ＭＨｚまで変化さ
せ、高周波電極２とアースシールド６との間隔を１ｍｍ
から１５０ｍｍまで変化させた。成膜条件は表−３に示
す通りである。堆積速度と膜質を測定したところ堆積速
度の放電周波数依存性及び堆積速度の高周波電極とアー
スシールドとの距離依存性は実施例１及び比較例１と同
様の傾向を示した。つまり、高周波電極２とアースシー
ルド６との間隔が３ｍｍ以下の場合（比較例）の堆積速
度は、最大で６（μｍ／時間）であり、間隔が３ｍｍよ
りも大きい場合（実施例）の堆積速度は、最小で８（μ
ｍ／時間）であり、最大で２５（μｍ／時間）であっ
た。

【００３５】また、ａ−Ｓｉ膜の膜質は、放電周波数及
び高周波電極と対向電極との間隔の大きさに関わらず良
好であり、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。

【００３６】実施例４及び比較例４図１の装置を用いて、ａ−Ｓｉ膜を形成した。この際、
高周波電極２の面積を対向電極の面積の２倍とし、放電
周波数を１３．５６ＭＨｚから３００ＭＨｚまで変化さ
せ、高周波電極２とアースシールド６との間隔を１ｍｍ
から１５０ｍｍまで変化させた。成膜条件は表−４に示
す通りである。堆積速度と膜質を測定したところ堆積速
度の放電周波数依存性及び堆積速度の高周波電極とアー
スシールドとの距離依存性は実施例１及び比較例１と同
様の傾向を示した。つまり、高周波電極２とアースシー
ルド６との間隔が３ｍｍ以下の場合（比較例）の堆積速
度は、最大で５（μｍ／時間）であり、間隔が３ｍｍよ
りも大きい場合（実施例）の堆積速度は、最小で６（μ
ｍ／時間）であり、最大で１８（μｍ／時間）であっ
た。

【００３７】また、ａ−Ｓｉ膜の膜質は、放電周波数及
び高周波電極と対向電極との間隔の大きさに関わらず良
好であり、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。

【００３８】実施例５及び比較例５本発明の図１の装置を用いて、ａ−Ｓｉ膜を形成し、得
られた膜について光導電率及び暗導電率の測定を行っ
た。高周波電極２とアースシールド６との間隔を５０ｍ
ｍとし、放電周波数を１３．５６ＭＨｚから３００ＭＨ
ｚまでを変化させた。更に、高周波電極２の面積Ｓ１と
対向電極である被成膜基板３の面積Ｓ２との面積比Ｓ１
／Ｓ２を各電極の径及び長さを調整することにより０．
８から７まで変化させた。成膜条件は表−１に示したと
おりである。得られたａ−Ｓｉ膜の光導電率及び暗導電
率を図３乃至図６に示した。図３、図４は、面積比Ｓ１
／Ｓ２が１以下の場合であり、放電周波数の増加に伴
い、光導電率／暗導電率の比率は著しく減少して膜質の
悪化傾向を示し、４０ＭＨｚ程度以上では実用上問題の
ある膜質であり、面積比が小さい０．８の方の悪化傾向
が顕著であった。図５、図６、図７、図８は、面積比Ｓ
１／Ｓ２がそれぞれ、１．３、１．５、２、５の場合を
示し、面積比が１．３の場合は、放電周波数を増加して
いくと１３０ＭＨｚ程度までは膜質は向上し、１３０Ｍ
Ｈｚ以上で膜質は緩やかに悪化傾向を示したが２５０Ｍ
Ｈｚ程度までは、実用に十分耐え得る膜質を維持してい
た。このことを堆積速度は１０（μｍ／時間）以上であ
った。面積比が１．５の場合は、放電周波数を増加して
いくと、２００ＭＨｚ程度までは膜質は向上し、２００
ＭＨｚ以上では膜質の変化はなく、１３．５６ＭＨｚで
も実用に十分耐え得る膜質であった。このとき、堆積速
度は１０（μｍ／時間）以上であった。面積比が２の場
合は、放電周波数の増加に伴い膜質の向上傾向を示し、
１３．５６ＭＨｚでも実用に十分耐え得る膜質であっ
た。堆積速度は図２のｅで示す通りであった。面積比が
５の場合は、放電周波数の増加に伴い、４０ＭＨｚ程度
まで膜質は向上し、４０ＭＨｚ以上では膜質の変化はな
く、１３．５６ＭＨｚでも実用に十分耐え得る膜質であ
った。このとき、堆積速度は１０（μｍ／時間）以上で
あった。図９は、面積比が７の場合であり、放電周波数
の増加に伴い、２００ＭＨｚ程度まで膜質は向上し、２
００ＭＨｚ以上では膜質の変化はなく、１００ＭＨｚ程
度以下では実用上問題のある膜質となった。このとき堆
積速度は８（μｍ／時間）以上であった。以上の成膜に
つき放電周波数依存性及び膜質の電極面積比依存性の結
果をまとめて示したのが図１３である。同図中○は実用
に十分耐え得る膜質を表し、×は実用上問題のある膜質
を表している。

【００３９】実施例６及び比較例６図１の装置を用いて、ａ−Ｓｉ膜を形成し、得られた膜
について光導電率及び暗導電率の測定を行った。高周波
電極２とアースシールド６との間隔を５０ｍｍとし、放
電周波数を１３．５６ＭＨｚから３００ＭＨｚまで変化
させた。更に高周波電極２の面積Ｓ１と対向電極である
被成膜基板３の面積Ｓ２との面積比Ｓ１／Ｓ２を各電極
の径及び長さを調整することにより０．８から７まで変
化させた。成膜条件は表−２に示したとおりである。得
られたａ−Ｓｉ膜の光導電率及び暗導電率を測定したと
ころ、膜質の放電周波数依存性及び膜質の電極面積比依
存性は、実施例５及び比較例５と同様の結果を示した。
即ち、面積比が１以下の場合は、放電周波数の増加に伴
い、光導電率／暗導電率の比率は著しく減少し、膜質は
悪化傾向を示し、４０ＭＨｚ程度以上では実用上問題の
ある膜質であった。面積比が１より大きく１．５以下の
場合は、放電周波数を増加していくと２５０ＭＨｚまで
は実用に十分耐え得る膜質であり、堆積速度は８（μｍ
／時間）以上であった。面積比が１．５より大きく５以
下の場合は、放電周波数を増加しても、実用に十分耐え
得る膜質であり、堆積速度は８（μｍ／時間）以上であ
った。面積比が５より大きい場合は、放電周波数を増加
していくと、１００ＭＨｚ程度までは、実用上問題のあ
る膜質であり、１００ＭＨｚより大で実用に十分耐え得
る膜質であり、堆積速度は６（μｍ／時間）以上であっ
た。

【００４０】実施例７及び比較例７図１の装置を用いて、ａ−Ｓｉ膜を形成した。高周波電
極２とアースシールド６との間隔を５０ｍｍとし、放電
周波数を１３．５６ＭＨｚから３００ＭＨｚまで変化さ
せた。更に高周波電極２の面積Ｓ１と対向電極である被
成膜基板３の面積Ｓ２との面積比Ｓ１／Ｓ２を各電極の
径及び長さを調整することにより０．８から７まで変化
させた。成膜条件は表−３に示すとおりである。得られ
たａ−Ｓｉ膜の光導電率及び暗導電率を測定したとこ
ろ、膜質の放電周波数依存性及び膜質の電極面積比依存
性は、実施例５及び比較例５と同様の結果を示した。つ
まり、面積比が１．５より大きく５以下の場合の堆積速
度は１４（μｍ／時間）以上であり、面積比が５より大
きい場合は１０（μｍ／時間）以上であった。

【００４１】実施例８及び比較例８図１の装置を用いて、ａ−Ｓｉ膜を形成した。高周波電
極２とアースシールド６との間隔を５０ｍｍとし、放電
周波数を１３．５６ＭＨｚから３００ＭＨｚまで変化さ
せた。更に高周波電極２の面積Ｓ１と対向電極である被
成膜基板３の面積Ｓ２との面積比Ｓ１／Ｓ２を各電極の
径及び長さを調整することにより０．８から７まで変化
させた。成膜条件は表−４に示すとおりである。得られ
たａ−Ｓｉ膜の光導電率及び暗導電率を測定したとこ
ろ、膜質の放電周波数依存性及び膜質の電極面積比依存
性は、実施例５及び比較例５と同様の結果を示した。つ
まり面積比が１．５より大きく５以下の場合の堆積速度
は１１（μｍ／時間）以上であり、面積比が５より大き
い場合は９（μｍ／時間）以上であった。

【００４２】また、上述した実施例においては、剥離し
た膜等の侵入による高周波電極とアースシールド間のシ
ョートの発生はなかった。

【００４３】以上の実施例の説明から明らかなように、
本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、高速で高品質な
膜の堆積が可能である。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】

【発明の効果】本発明においては高周波電極とシールド
部材との間隔を３ｍｍよりも大きくしたことで、静電容
量を従来装置よりも大幅に減少させることができる。ま
た、高周波電極とアースシールド間のショート発生を防
止できる。そのため、放電周波数を１３．５６ＭＨｚよ
りも大きくしても、高周波電力の損失を防止でき、また
堆積粒子に十分なアシストエネルギーを付与することが
できる。その結果、本発明によれば、高品質の堆積膜を
大きな堆積速度で、しかも安定して形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す模式
図である。

【図２】堆積速度を示したグラフである。

【図３】光導電率及び暗導電率を示したグラフである。

【図４】光導電率及び暗導電率を示したグラフである。

【図５】光導電率及び暗導電率を示したグラフである。

【図６】光導電率及び暗導電率を示したグラフである。

【図７】光導電率及び暗導電率を示したグラフである。

【図８】光導電率及び暗導電率を示したグラフである。

【図９】光導電率及び暗導電率を示したグラフである。

【図１０】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す模式図であ
る。

【図１１】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す模式図であ
る。

【図１２】プラズマ空間の電位分布を示すグラフであ
る。

【図１３】膜質の放電周波数依存性及び電極面積比依存
性を示した図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波印加用の電極により一部が構成さ
れた減圧可能な反応容器と、前記反応容器の外部に設けられた前記高周波の漏洩を防
止するためのシールド部材と、前記反応容器内に反応ガスを供給するガス供給手段と、
を有し、前記反応容器内に配され前記高周波印加用電極
の対向電極として機能する被処理基体と前記放電用電極
との間の放電により前記反応ガスをプラズマ化し、前記
被処理基体上に堆積膜を形成するプラズマＣＶＤ装置に
おいて、前記高周波印加用電極の面積が前記対向電極の面積の
１．５倍〜５倍の範囲にあり、且つ該高周波印加用電極
と前記シールド部材との間隔が３ｍｍよりも大きいとと
もに、該高周波印加用電極に発振周波数が１３．５６Ｍ
Ｈｚ以上の高周波電源を接続したことを特徴とするプラ
ズマＣＶＤ装置。
【請求項２】前記高周波印加用電極の内側に実質上同
一の中心軸になるように前記対向電極を配置した請求項
１項記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】前記高周波電源の発振周波数が４０ＭＨ
ｚ〜２５０ＭＨｚである請求項１項記載のプラズマＣＶ
Ｄ装置。