JPH0694591B2

JPH0694591B2 - プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH0694591B2
Application number: JP59135845A
Authority: JP
Inventors: 裕次江ノ口; 博久北野; 正典藤原
Original assignee: ミノルタカメラ株式会社
Priority date: 1984-06-29
Filing date: 1984-06-29
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: JPS6115974A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、プラズマCVD装置における原料ガスのガス室
からの均等な吹き出しに関する。

（従来の技術）プラズマCVD技術は、薄膜を比較的低温で成長できるこ
とを特徴とする成膜技術である。プラズマCVD技術にお
いて、例えば高周波放電により反応ガスを放電プラズマ
状態におくことにより、反応ガスの化学結合は低温で分
解され、活性化された粒子が作り出され、そして、この
活性化された粒子間の反応によりCVD膜が形成される。

プラズマCVD技術は、種々の物質の成膜に利用されてい
て、例えば非晶質シリコン（ａ−Si）を成膜することも
できる。ａ−Siは、電子写真用感光体としても適してい
る。電子写真用感光体として使用する場合、ａ−Si膜
は、大面積の円筒状基板上、比較的厚く（20〜50μ
ｍ）、且つ均一に成膜されねばならない。

第５図は、従来のａ−Si用プラズマCVD装置の一例を図
式的に示す。アルミニウム円筒からなる基板１は、その
軸の周りに回転可能に、円筒状電極２の内部に設けられ
る。電極２は、この基板１と軸を共通に配置された二枚
の円筒板2a、2bからなりガス室３がこの二枚の円筒板2
a、2bにより区画される。外側の円筒板2aには、図示し
ないガス供給装置から原料ガスを導入するための導入口
４が設けられ、一方、内側の円筒板2bには、この円筒板
2bの内部の空間（放電領域）に原料ガスを導入するため
の図示しない多数の小さな開口が設けられる。基板１と
電極２とは、チャンバー５内に設置される。チャンバー
５内に上記の開口から導入されるガスは、チャンバー５
の下部から、排気口６を介して真空ポンプ７により排気
される。RF電源８は導入口４を介して電極２に接続さ
れ、一方、基板１は接地される。図示しないが、ヒータ
ーは、それぞれ、基板１と電極２に取り付けられ、ヒー
タ用電源に接続される。

第６図は、従来のａ−Si用プラズマCVD装置の他の例を
図式的に示す。第５図に示した装置との第一の相違は、
電極２がチャンバー５の一部になっていることである。
チャンバー５は、電極２、上部5a、下部5bとからなり、
下部5bは電極２に対して絶縁されている。第二の相違
は、電極２の上側の側壁が円板状であり、放電領域に面
する部分に、多数の小さな開口が一様に設けられている
ことである。第三の相違は、チャンバーの上部5aと側壁
5cとが一つの室3aを区画し、導入口４が上部5aに取り付
けられていることである。原料ガスは、第６図に矢印で
示すように、まず、ガス室3aに導入され、次いで、一部
は直接に、大部分は、ガス室３を経て間接的に、放電領
域に流れる。

プラズマCVDによるａ−Siの成膜は、次のように行われ
る。パッシェン則から、自続放電開始電圧は、電極２と
基板１との間隔ｄの気体の圧力ｐとの積pdに依存して変
化する。従来は、この間隔ｄは、気体の圧力が1Torr近
傍で自続放電開始電圧がほぼ最小になる30〜50mmの範囲
内で選択されていて、通常は、40mm程度が選ばれる。

この領域では、放電の安定性と基板へのガスの均一な供
給とが得られやすいという長所がある。シラン等の原料
ガスは、ガス室３から円筒板2bに設けられた多数の開口
を経て、第１図に矢印で示すように、電極２と基板１と
の間の空間内に導入される。チャンバー内の圧力は、0.
1〜10Torrに保たれる。基板１は、成膜の均一性を保つ
ために、10〜30rpmで回転される。基板１の温度は、150
〜300℃に加熱される。電極２との電極（基板）１との
間にRF電圧を印加すると、グロー放電が生じ、原料ガス
は分解され、ａ−Si膜が基板１上に成膜される。

（発明の解決すべき問題点）成膜に際し、特に電子写真用感光体のａ−Si膜のような
厚い膜の製造に際しては、膜厚を均一に保つことが重要
である。このためには、複数種の原料からなる原料ガス
を均一に混合することと、電極１、２の間の空間に原料
ガスを均一に供給することが極めて重要である。従来の
装置においては、電極２には一つのガス室３が設けら
れ、その内壁に多数の開口が設けられている。原料ガス
は、まず、ガス室３に導入され、均一化された後、開口
から吹き出す。この際に、開口の形状、分布、吹き出し
圧力、排気口の配置等の色々な対策が必要である。これ
については、例えば、特開昭58−52471号公報、特開昭5
8−52650号公報、特開昭58−101735号公報、特開昭58−
118111号公報、特開昭59−38375号公報に開示されてい
る。

しかし、電極面から基板へのガスの一様な供給は非常に
むつかしい。このため、現状では開口の径や配置等の変
更もしくは導入口の複数化等の手段により、ようやく膜
厚の均一性を得ることができる。

本発明の目的は、電極面からガスの均一な供給を容易に
達成でき、円筒状基板の外表面に均一な膜の形成を達成
できるプラズマCVD装置を提供することである。

（問題点を解決すべき手段）本発明に係るプラズマCVD装置は、真空槽内にガスを供
給するためのガス室を設けた電極と、外表面に膜を形成
するための円筒状基板とを真空槽内に設けたプラズマCV
D装置において、上記の電極が外壁、中壁、内壁および
側壁からなり、第一のガス室が外壁、中壁および側壁か
ら構成され、第二のガス室が中壁、内壁および側壁から
構成され、外部から第一のガス室にガスを導入するため
のガス導入口が外壁に取り付けられ、中壁と内壁とに
は、それぞれ、ガス供給用の多数の開口が設けられてお
り、中壁に設けられた開口の位置が内壁に設けられた開
口の位置と重ならないように配置されているとともに、
外壁、中壁および内壁が円筒状基板に対して同心円状に
配置されていることを特徴とする。

（作用）本発明に係るプラズマCVD装置においては、ガス室が二
重構造になっていて、且つ二つのガス室の間に圧力差が
生じる。導入口から第一のガス室に導入されたガスは、
まず第一のガス室で均一化される。均一化されたガス
は、第二のガス室でさらに均一化される。こうして、ガ
スは電極全域に渡って、速やかに且つ均等に分配され
る。また、第二ガス室内のガスは、電極内壁と基板との
間の放電領域へは、一様に分布した多数の開口からほと
んど圧力差のない流れとなって拡散供給されるため、ガ
ス流速が強すぎることにより成膜時に生じる膜質の異常
は生じず、膜質が向上する。

（実施例）以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例を説明す
る。

第１図に示すプラズマCVD装置は、電極２の構成を除い
ては、第５図に示したプラズマCVD装置と同じである。
ここで、チャンバー５の中央に、円筒状の基板１が回転
可能に設けられる。電極２は基板１の軸と同心円をなす
円筒状の外壁11a、中壁11b、内壁11cと側壁11dとからな
る。第一のガス室12aは外壁11a、中壁11bおよび側壁11d
により区画され、第二のガス室12bは、中壁11b、内壁11
cおよび側壁11dにより区画される。

第２図（ａ）の図式的な部分断面図に示すように、外壁
11aには、外部から原料ガスを導入するために、導入口
４が取り付けられ、中壁11bと内壁11cには、それぞれ多
数の小さな開口ｂ、ｂ、…とａ、ａ、…が一様に設けら
れる。いま、第一ガス室12aでの圧力をP₁、第二ガス室1
2bでの圧力をP₂、内壁11cと基板１との間の空間（放電
領域）での圧力をP₃とすると、P₁＞P₂≧P₃の関係を保つ
ことが必要である。この実施例においては、開口ｂ、
ｂ、…とａ、ａ、…の内径は、いずれも1.6mmとした。
また、第２図（ｂ）の図式的な部分側面図に示すよう
に、開口ｂ、ｂ、…とａ、ａ、…の位置は重ならないよ
うにする。開口ａ、ａ、…の数は開口ｂ、ｂ、…の数の
約２倍とした。原料ガスは第２図（ａ）に矢印で示すよ
うに流れる。原料ガスは第一ガス室12aで均一に拡散
し、第二ガス室12bでさらに均一に拡散し、開口ａ、
ａ、…からゆるやかに放電領域に吹き出し拡散する。第
３図は電極２の部分断面斜視図である。

第４図に示すプラズマCVD装置は、電極２の構成を除い
ては第６図に示したプラズマCVD装置と同じである。電
極２は外壁11a、中壁11b、内壁11cおよび側壁11d、11e
から構成される。中壁11b、内壁11cおよび側壁11d、11e
は、カセットとして一体化されていて着脱可能である。
第一のガス室12aは外壁11a、中壁11bおよび側壁11dによ
り区画され、第二のガス室12bは、中壁11b、内壁11c、
側壁11eにより区画される。また、第三のガス室12cはチ
ャンバー上部5a、外壁11a、および側壁11dにより区画さ
れ、第四のガス室12dは側壁11d、11eおよび中壁11bによ
り区画される。図示しないが、中壁11b、内壁11cおよび
側壁11d、11eには多数の開口が設けられる。中壁11bと
内壁11cとに設けた開口は、P₁＞P₂≧P₃となるように内
径等を調整する。同様に第三のガス室の圧力をP₄、第四
のガス室の圧力をP₅としたときに、側壁11d、11eに設け
た開口は、P₄＞P₅≧P₃となるように内径等を調整する。

原料ガスは第４図に矢印で示すように、まず第三ガス室
12cに入に均一に拡散する。次に、一部は第四ガス室12d
に入り均一に拡散した後、放電領域にゆるやかに吹き出
す。大部分は一旦第一ガス室12aに入に、均一に拡散し
た後、第二ガス室12bに入り、さらに均一に拡散した
後、放電領域にゆるやかに吹き出す。

中壁11bと内壁11cとを一体として外壁11aに対して着脱
できるので、保守が非常にやりやすくなった。

（発明の効果）本発明に係るプラズマCVD装置において、ガスが放電領
域に均等にゆるやかに拡散供給される。このため良好な
膜質が得られる。また、成膜条件、真空槽内圧、ガス流
量等に幅広く適合し、全く調整の必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るプラズマCVD装置の一例の図式
的な断面図である。第２図（ａ）は、電極の部分断面図であり、第２図
（ｂ）は、電極の部分平面図である。第３図は、基板と電極との部分切り欠き斜視図である。第４図は、本発明に係るプラズマCVD装置の一例の図式
的な断面図である。第５図および第６図は、それぞれ従来のプラズマCVD装
置の図式的な断面図である。１……基板、２……電極、５……真空槽、11a……外
壁、11b……中壁、11c……内壁、12a……第一ガス室、1
2b……第二ガス室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き審判の合議体審判長日野あけみ審判官足立法也審判官唐戸光雄 (56)参考文献特開昭58−163431（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空槽内にガスを供給するためのガス室を
設けた電極と、外表面に膜を形成するための円筒状基板
とを真空槽内に設けたプラズマCVD装置において、上記の電極が外壁、中壁、内壁および側壁からなり、第
一のガス室が外壁、中壁および側壁から構成され、第二
のガス室が中壁、内壁および側壁から構成され、外部か
ら第一のガス室にガスを導入するためのガス導入口が外
壁に取り付けられ、中壁と内壁とには、それぞれ、ガス
供給用の多数の開口が設けられており、中壁に設けられ
た開口の位置が内壁に設けられた開口の位置と重ならな
いように配置されているとともに、外壁、中壁および内
壁が円筒状基板に対して同心円状に配置されていること
を特徴とするプラズマCVD装置。