JPS62174382A - Method and apparatus for depositing metallic alloy from vapor phase - Google Patents

Method and apparatus for depositing metallic alloy from vapor phase

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JPS62174382A
JPS62174382A JP61013896A JP1389686A JPS62174382A JP S62174382 A JPS62174382 A JP S62174382A JP 61013896 A JP61013896 A JP 61013896A JP 1389686 A JP1389686 A JP 1389686A JP S62174382 A JPS62174382 A JP S62174382A
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cathode electrode
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勝 若田部
Masaki Oshima
正樹 大島
Kenichi Fujimori
藤森 研一
Osamu Ogino
修 荻野
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Yamanashi Electronics Co Ltd
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    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/08278Depositing methods

Abstract

PURPOSE:To stably deposit a solid phase alloy essentially consisting of the metallic component of the main material at a high speed and high yield with high efficiency on the surface of a substrate, regardless of any substrate, by using a hollow cathode electrode discharge for a means for supplying excitation electrons. CONSTITUTION:The substrate 3 consisting of Al, etc., is heated by a heater element 8a in a holding body 8 of the substrate 3, then an inert gas such as H2 which is a plasma-generating gas is passed from a blow off port 2b of a hollow cathode electrode tube 1. The gaseous pressure in a reactor chamber 6 is maintained under about 1X10<-3>Torr and thereafter the voltage of a DC bias power source 4 is increased to generate the strongest plasma light in the above-mentioned electrode tube 1, by which the glow discharge is effected between the same and the anode substrate 3. A gaseous metallic compd. such as SiH4 is gradually passed to a grid electrode 9 and at the same time, the gaseous pressure in the chamber 6 is maintained under about 1-5X10<-4>Torr. The above-mentioned gas such as SiH4 is cracked by the above- mentioned plasma and the film of amorphous silicon, etc., is deposited on the surface of the substrate 3.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野と目的) 本発明はプラズマCVD法(Chemical Vap
erl)eposition)即ち気相金属化合物に励
起電子および励起原子或いは励起分子が衝突することに
より分解反応を起こして析出する合金を基板上に堆積す
る方法において、励起電子の供給手段としてホローカソ
ード電極放電を用いることを特徴とし、これにより従来
のマイクロ波法と同様の有利点を維持しながら、基板の
如何を問わず大面積や移動中の基板面上にも高速、高効
率しかも高歩留りで主材料金属成分を主体とした固相膜
を堆積させることができるようにしたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical field and purpose of the invention) The present invention utilizes plasma CVD (Chemical Vap
erl) deposition), that is, a method in which an alloy is deposited on a substrate by a decomposition reaction caused by collision of excited electrons and excited atoms or excited molecules with a gas phase metal compound, and a hollow cathode electrode discharge is used as a means for supplying excited electrons. This method is characterized by the use of high speed, high efficiency, and high yield, even on large areas and moving substrates, regardless of the substrate, while maintaining the same advantages as conventional microwave methods. It is possible to deposit a solid phase film mainly composed of metal components.

(従来技術とその問題点) 気相金属化合物から合金膜を析出させる所謂CVD法は
、■熱CVD法理ち気相金属化合物が高温に加熱された
基板表面と接触して分解エネルギの伝達を受けることに
よる熱分解反応により、基板上に同相膜を形成する方法
、■プラズマCVD法即ち金属化合物ガス分子に電磁波
を照射し、これにより励起された電子との衝突によりプ
ラズマ状態を形成して分解エネルギを伝達し、基板上に
固相膜を形成する方法、■光CVD法理ち照射する電磁
波を紫外光やレーザ光に変えた方法に大別される。
(Prior art and its problems) The so-called CVD method for depositing an alloy film from a vapor-phase metal compound is based on the thermal CVD method, in which the vapor-phase metal compound comes into contact with the surface of a substrate heated to a high temperature and receives decomposition energy. A method of forming an in-phase film on a substrate through a thermal decomposition reaction due to It is broadly divided into two methods: (1) a method of transmitting the electromagnetic waves to form a solid-phase film on a substrate, and (2) a method of changing the irradiated electromagnetic waves to ultraviolet light or laser light, which is the optical CVD method.

また更にプラズマCVD法における放電手段としてDC
放電、ラジオ波放電所謂RF放電、マイクロ波放電が実
用化されており、工業的には合金膜を堆積したい基板の
種類や析出合金膜に期待する特性により、上記した電磁
波の種類が選ばれる。
Furthermore, DC is used as a discharge means in plasma CVD method.
Electric discharge, radio wave discharge, so-called RF discharge, and microwave discharge have been put into practical use, and the above-mentioned types of electromagnetic waves are selected industrially depending on the type of substrate on which the alloy film is to be deposited and the characteristics expected of the deposited alloy film.

ところで現在工業的に応用されている電磁波は数kHz
 〜数10MHz 、特に400kllz、 13.5
6MHzのラジオ周波数帯の電磁波であって、−iにR
Fグロー放電分解反応と呼ばれる方法である。しかしこ
の方法で電極から発射される電子のエネルギは4〜3e
V 、電子密度は101′−1010cm−’、電子温
度は1014°に程度である。そのため放電を維持する
に必要なガス圧力は、電極間隔、放電電圧によっても異
なるが、はぼ0.1〜10torrに限定される制約が
あり、種々の工業的見地から次に挙げるような問題点が
ある。
By the way, the electromagnetic waves currently being applied industrially are several kHz.
~Several 10MHz, especially 400kllz, 13.5
Electromagnetic waves in the 6MHz radio frequency band, with -i R
This method is called F glow discharge decomposition reaction. However, in this method, the energy of the electrons emitted from the electrode is 4~3e
V, the electron density is on the order of 101'-1010 cm-', and the electron temperature is on the order of 1014°. Therefore, the gas pressure required to maintain discharge is limited to approximately 0.1 to 10 torr, although it varies depending on the electrode spacing and discharge voltage, and from various industrial standpoints, the following problems arise: There is.

例えばSiH4ガスから膜厚25μmの電子写真用非晶
質シリコン感光膜をアルミニウム円筒基板上に堆積する
に当たっては、ガス圧力が0.5torr、 RF出力
300W (0,06W / cm” )の下で、電極
間隔40龍を保って面積が5000cm”の対向電極と
容量結合するように配置し、かつ基板を300°±1℃
に加熱してRFグロー放電による分解反応を起こさせて
堆積を行う。しかしこれでは堆積速度は高々30〜50
人/secと遅<、25μmの膜厚を得るためには80
分から2.5時間もの長時間を必要とする。しかも供給
原料気体であるSi)1.ガス分子に対して、実際に基
板上に堆積するSi原子の収率を示す原料ガスの利用効
率は僅か7〜10%に過ぎない。従って完成品の材料コ
ストを必要以上に高からしめているのが現状である。
For example, when depositing an amorphous silicon photoresist film for electrophotography with a film thickness of 25 μm on an aluminum cylindrical substrate using SiH4 gas, the gas pressure is 0.5 torr and the RF output is 300 W (0.06 W/cm”). The electrodes are arranged so as to be capacitively coupled to a counter electrode with an area of 5000cm while maintaining a spacing of 40mm, and the substrate is heated at 300°±1°C.
Deposition is performed by heating to cause a decomposition reaction by RF glow discharge. However, with this, the deposition rate is at most 30-50
80 μm to obtain a film thickness of 25 μm
It takes a long time, ranging from minutes to 2.5 hours. Moreover, the feedstock gas is Si)1. The raw material gas utilization efficiency, which indicates the yield of Si atoms actually deposited on the substrate, is only 7 to 10% with respect to gas molecules. Therefore, the current situation is that the material cost of the finished product is unnecessarily high.

また更にこの方法の欠点はプラズマ放電維持真空度が前
記したように約0.1〜10torrであって、この条
件ではラジカル分子1分子の衝突、確率が高いため、気
相中で生成する粉体となる多分子粒を作り易い。従って
供給原料の利用効率を悪くすると同時に、基板上ないし
は生成膜上に付着して膜の異常堆積物となる欠点があり
、これがため非晶質シリコン感光体としては望ましくな
い光電特性や画像欠陥を生むと同時に、製造歩留りを悪
くする結果となっている。
Furthermore, a drawback of this method is that the plasma discharge maintenance vacuum level is approximately 0.1 to 10 torr as mentioned above, and under this condition, the probability of collision of one radical molecule is high, so powder generated in the gas phase It is easy to create polymolecular particles with Therefore, it has the disadvantage of reducing the utilization efficiency of the feedstock and at the same time adhering to the substrate or the formed film, resulting in abnormal film deposits, resulting in photoelectric properties and image defects that are undesirable for an amorphous silicon photoreceptor. At the same time, this results in a decrease in manufacturing yield.

一方マイクロ波放電の周波数は2.45GHzとRF法
に比べて高い周波数を工業的に使用することが認められ
ており、その励起電子密度はl Q 12 cm −3
と高い。従ってガス圧力が10−3〜10− ’ to
rrの高真空下でもSiH4やH2等の反応気体分子の
ほぼ全分子を分解してシランラジカルを含むプラズマ状
態を形成する。その結果基板上に最高500人/sec
と云うRF放電の約10倍以上の堆積速度で堆積するこ
とも可能であり、原料利用効率もほぼ50%以上を確保
できる。また反応中のガス圧力がRF法の1 /103
〜1 /10’倍でもプラズマ放電を維持できることか
ら、ラジカル分子1分子の衝突確率も低い。このため多
分子体を作り難吸、高歩留りで製造できると云うRF法
にまさる各種の利点があり、工業的に有効な方法である
On the other hand, the frequency of microwave discharge is 2.45 GHz, which is higher than the RF method, and is approved for industrial use, and its excited electron density is l Q 12 cm -3
That's high. Therefore, the gas pressure is 10-3 to 10-' to
Even under a high vacuum of rr, almost all of the reactive gas molecules such as SiH4 and H2 are decomposed to form a plasma state containing silane radicals. As a result, up to 500 people/sec can be placed on the board.
It is also possible to perform deposition at a deposition rate that is about 10 times or more than that of RF discharge, and it is possible to ensure raw material utilization efficiency of approximately 50% or more. Also, the gas pressure during the reaction is 1/103 of the RF method.
Since the plasma discharge can be maintained even at ~1/10' times, the probability of collision of one radical molecule is also low. For this reason, it has various advantages over the RF method, such as being able to produce a polymer with low absorption and high yield, and is an industrially effective method.

しかしその反面このマイクロ波法はマグネトロン発振管
で発振したマイクロ波エネルギを導波管でリアクタチャ
ンバ内に導いて発射するため、指向性が良いことから発
射管の形状にほぼ等しい断面積の空間分しか有効にプラ
ズマ反応しない欠点がある。従って堆積有効面積即ち基
板面積がRF法に比較して著しく狭いことを余儀なくさ
れる難点がある。
However, on the other hand, in this microwave method, the microwave energy oscillated by a magnetron oscillation tube is guided into the reactor chamber using a waveguide and emitted, so the directivity is good, so it can be divided into a space with a cross-sectional area almost equal to the shape of the launch tube. However, there is a drawback that plasma reaction does not occur effectively. Therefore, there is a drawback that the effective deposition area, ie, the substrate area, is forced to be significantly smaller than that of the RF method.

以上に加えてRF法とマイクロ波の共通の欠点として、
これらのRF波、マイクロ波が電子の粗密波であること
から、周波数が高くなる程反射波の干渉を受は易い欠点
があり、これがため発生したプラズマが時々止まること
がある。そこで安定にプラズマを持続させるため電子サ
イクロトロン共鳴法、所謂ECR法のような定在波を発
生させる方法により干渉の悪影響を排除しようとする試
みがなされている。
In addition to the above, a common drawback of the RF method and microwave is that
Since these RF waves and microwaves are compression waves of electrons, they have the disadvantage that the higher the frequency, the more easily they are susceptible to interference from reflected waves, and as a result, the generated plasma sometimes stops. Therefore, in order to maintain stable plasma, attempts have been made to eliminate the adverse effects of interference by a method of generating standing waves, such as the electron cyclotron resonance method, so-called ECR method.

しかしながらこの方法によっても外部磁界、共鳴箱の共
鳴条件、基板形状、基板の磁性、非磁性に対する制約、
基板の移動等の所謂装置の構造。
However, even with this method, there are constraints on the external magnetic field, resonance conditions of the resonance box, substrate shape, magnetism and non-magnetism of the substrate,
Structure of so-called equipment for moving substrates, etc.

堆積条件、基板条件に対する自由度がかなり低く、かな
り限定された条件の下でしか前記のような干渉の悪影響
を排除できないことが知られている。
It is known that the degree of freedom regarding deposition conditions and substrate conditions is quite low, and that the adverse effects of interference as described above can only be eliminated under very limited conditions.

従って基板材質の如何を問わず、基板を移動しながら大
面積領域に連続的にCVD堆積膜を形成する工業的な製
造技術には成り得ない根本的な欠陥を持っている。
Therefore, regardless of the material of the substrate, it has a fundamental defect that cannot be used as an industrial manufacturing technique in which a CVD deposited film is continuously formed over a large area while moving the substrate.

本発明は前記したマイクロ波法と同等以上の高速堆積性
能、原料ガスの高い利用効率と歩留り性を維持しながら
基板の磁性、非磁性を問わず、しかも大面積のものはも
とより移動中の基板にも安定かつ連続的に金属膜を堆積
できる方法と装置を提供しようとするものである。次に
図面を用いて本発明の詳細な説明する。
The present invention maintains high-speed deposition performance equivalent to or higher than the above-mentioned microwave method, high utilization efficiency and yield of raw material gas, and can be applied to both magnetic and non-magnetic substrates, as well as large-area substrates and moving substrates. The purpose of the present invention is to provide a method and apparatus that can deposit metal films stably and continuously. Next, the present invention will be explained in detail using the drawings.

(問題点を解決するための本発明の手段と作用効果) 前記したマイクロ波放電法と同等の堆積速度や原料気体
の利用効率更には歩留りを期待するためには、10− 
’ torr以上の高真空雰囲気において安定な放電が
維持されることが必要である。このためには10− ’
 torr以上の高真空雰囲気、即ちリアクタ室内の分
子密度が1012箇7 cm:l程度の粗なる雰囲気中
で電子が衝突して電子のもつエネルギが気体状金属化合
物の分子に伝導され、これにより励起された電子がラジ
カルとなって基板上に到達することが要求されるが、そ
の実現に当たってはラジカル反応を起こす電子のエネル
ギと密度が大切である。即ち衝突する分子のもつイオン
化、ポテンシャルの大小にも関係するが、気体状金属化
合物がラジカルとなるためには、通常電子エネルギとし
て10eV以上が必要であると同時に、気体状金属化合
物と励起電子が衝突する確率を限りなく1に近づける必
要があり、そのためには電子の密度が大きい程有利であ
る。これに加えて大切なことは励起ラジカル電子が基板
に到達するまでの間において、他のラジカル電子や未反
応金属化合物気体分子と衝突する確率が小さければ小さ
い程、多分子粒の形成を防いで原子的配列に歪みのない
合金膜を堆積できることである。
(Means and effects of the present invention for solving the problems) In order to expect the same deposition rate, raw material gas utilization efficiency, and yield as the microwave discharge method described above, 10-
It is necessary that stable discharge be maintained in a high vacuum atmosphere of 'torr or higher. For this 10-'
In a high vacuum atmosphere of more than torr, that is, a rough atmosphere with a molecular density of about 1012 cm:l in the reactor chamber, electrons collide and the energy of the electrons is transferred to the molecules of the gaseous metal compound, which causes excitation. It is required that the released electrons become radicals and reach the substrate, but in order to achieve this, the energy and density of the electrons that cause the radical reaction are important. In other words, although it is related to the ionization and potential magnitude of colliding molecules, in order for a gaseous metal compound to become a radical, an electron energy of 10 eV or more is usually required, and at the same time, the gaseous metal compound and the excited electrons are It is necessary to bring the probability of collision as close to 1 as possible, and for this purpose, the higher the density of electrons, the more advantageous it is. In addition to this, it is important to note that the lower the probability that excited radical electrons will collide with other radical electrons or unreacted metal compound gas molecules until they reach the substrate, the more likely it will be possible to prevent the formation of multimolecular particles. It is possible to deposit an alloy film without distortion in atomic arrangement.

本発明の特徴とするところは、ホローカソード放電、即
ち基体的には例えば第1図に示すように、ホローカソー
ド電極管(1)の陰極(2)と陽極基板(3)間に直流
バイアス電圧(4)をかけたとき生ずる各種作用、即ち
対向または中空のホローカソード電極管(1)内での電
子なだれ電離倍増α作用、ホローカソード電極管(1)
内に導入されたプラズマ発生気体分子が、電子との衝突
によりイオン化してホローカソード電極管(11に当た
ることにより2次電子が発生する11作用、更にイオン
化された気体分子がイオン化しない準安定状態から再び
安定状態に戻るときに発生する光の光電子作用7E1%
また更に準安定分子自身がホローカソード電極管に衝突
して2次電子を出す2次電子効率γ、などによりプラズ
マを得るホローカソード放電法が、通常のDCグロー放
電によっては得られない高密度の電子をもつプラズマを
10− ’ torrO高真空雰囲気中においても安定
に作りうろことを利用してなされた点にある。
The present invention is characterized by hollow cathode discharge, that is, basically, as shown in FIG. (4) Various effects that occur when applied, namely the electron avalanche ionization multiplication α effect in the opposing or hollow hollow cathode tube (1), the hollow cathode tube (1)
Plasma-generating gas molecules introduced into the tube are ionized by collision with electrons, and secondary electrons are generated by hitting the hollow cathode electrode tube (11), and the ionized gas molecules change from a metastable state in which they do not ionize. Photoelectronic action of light that occurs when returning to a stable state 7E1%
Furthermore, the hollow cathode discharge method, which obtains plasma by the secondary electron efficiency γ, in which the metastable molecules themselves collide with the hollow cathode electrode tube and emit secondary electrons, produces high-density plasma that cannot be obtained by ordinary DC glow discharge. The key point is that plasma containing electrons can be stably created even in a high vacuum atmosphere of 10-' torrO using scales.

このようにホローカソード電極管をプラズマ発生源とす
れば、■ホローカソード電極管から放出される電子の密
度は、RFグロー放電の場合の10”〜1010箇/c
ffI3に対して100倍以上の1010〜10”第7
図3の極めて大きなものとなる。■ホローカソード電極
と陽極電極との間のプラズマは、ガス圧が10− ’ 
Lorrの高真空下でも安定に維持し続けられる。例え
ばRF放電では水素ガスを用いて気体圧力を10−”t
orr、電極間隔を401mとしたときにはプラズマ放
電を維持できないため、前記したように10−1〜10
torrの気体圧力が通常使用されている。
If the hollow cathode electrode tube is used as a plasma generation source in this way, the density of electrons emitted from the hollow cathode tube will be 10" to 1010 electrons/c in the case of RF glow discharge.
1010~10” 7th, which is 100 times more than ffI3
The image shown in FIG. 3 is extremely large. ■The plasma between the hollow cathode electrode and the anode electrode has a gas pressure of 10-'
It can be maintained stably even under the high vacuum of Lorr. For example, in RF discharge, hydrogen gas is used to increase the gas pressure to 10-”t.
orr, plasma discharge cannot be maintained when the electrode spacing is 401 m, so as mentioned above, the electrode spacing is 10-1 to 10
Gas pressures of torr are commonly used.

このためRF放電ではラジカル電子が他のラジカルや未
反応気体分子と衝突する割合は大きいが、ホローカソー
ド放電ではRF法の場合の約1/10’〜10’の確率
で極めて小さくなる。従って以上からホローカソード放
電法の利用により、例えば10−’torrのガス圧力
、電子密度が1010〜1012箇/cm’のプラズマ
下に基板を置くことにより、多分子粒が形成されること
なくしかも気体原料の利用効率よく高速堆積できる。こ
れに加えてホローカソード法は基本的にはDCグローで
あるため、RF法やマイクロ法と異なり基板面やりアク
タチャンバ(反応槽)の配置に基因する反射波を生じな
い。このため基板形状9反応槽の形状に殆ど制約がない
ばかりか、基板が連続的に移動していてもよく、更には
他に陽極電極を設ければ基板自身を陽極とする必要なく
、グロー陽光柱の中に基板を置くことによって合金膜を
堆積できる自由度が得られる。例えば以上の説明におい
てはホローカソード電極管(1)を中空円筒状としたが
、幅の広い大面積の基板の場合には、第2図(a) (
b)に示す正面断面図および側面断面図のように、ホロ
ーカソード電極管(1)を基板(3)の幅より長い断面
U字状に形成して、これを真空引き装置(5)により引
かれるリアクタチャンバ(6)の上部内に支持すると共
に、レール(7)によりホローカソード電極管(11の
長手方向に沿って移動される保持体(8)上に基板(3
)を載せて移動することにより、大面積の基板でも合金
膜の堆積を行うことができる。
Therefore, in RF discharge, the probability of radical electrons colliding with other radicals or unreacted gas molecules is high, but in hollow cathode discharge, the probability is extremely small, about 1/10' to 10' of that in the case of the RF method. Therefore, by using the hollow cathode discharge method, for example, by placing the substrate under a plasma with a gas pressure of 10-'torr and an electron density of 1010 to 1012 particles/cm', it is possible to prevent the formation of polymolecular particles. High-speed deposition is possible with efficient use of gaseous raw materials. In addition, since the hollow cathode method is basically a DC glow, unlike the RF method and the micro method, it does not generate reflected waves due to the substrate surface or the arrangement of the acta chamber (reaction tank). Therefore, not only is there almost no restriction on the shape of the substrate shape 9 reaction tank, the substrate can be moved continuously, and furthermore, if an anode electrode is provided, there is no need to use the substrate itself as an anode, and glow sunlight can be used. Placing the substrate within the pillars provides a degree of freedom in which the alloy film can be deposited. For example, in the above explanation, the hollow cathode electrode tube (1) was made into a hollow cylindrical shape, but in the case of a wide, large-area substrate, as shown in FIG. 2(a) (
As shown in the front sectional view and side sectional view shown in b), the hollow cathode electrode tube (1) is formed into a U-shaped cross section that is longer than the width of the substrate (3), and is pulled by a vacuum pulling device (5). A substrate ( 3
), it is possible to deposit an alloy film even on a large-area substrate.

また更に例えば堆積すべき基板(3)が円筒状の場合に
は、第3図(al (blに示す正面断面図と上面断面
図のように、断面U字状に形成された長い2組のホロー
カソード電極管(1)を間隔をおいてリアクタチャンバ
(6)内に配置固定し、この間において円筒状基板(3
)を回転させることにより、合金膜を堆積させることが
できる。従ってホローカソード電極形状に対しても基板
の種類と構造方式による自由度が高(、工業的に大量生
産方式により安価にCVO堆積膜を形成できる。
Furthermore, for example, when the substrate (3) to be deposited is cylindrical, two long sets of U-shaped cross sections are formed, as shown in the front sectional view and top sectional view shown in FIG. Hollow cathode electrode tubes (1) are placed and fixed in the reactor chamber (6) at intervals, and the cylindrical substrate (3
) can deposit an alloy film. Therefore, there is a high degree of freedom regarding the shape of the hollow cathode electrode depending on the type of substrate and the structure (and the CVO deposited film can be formed at low cost by industrial mass production.

また本発明では前記のようにエネルギの大きい電子が高
密度で堆積膜上に高い確率で衝突することから、所謂エ
レクトロンダメージを無視できず、このままでは結晶学
的、電気的に望ましい膜の形態を得ることが難しくなる
。しかしこの難点は次に述べる本発明における工夫によ
って排除することができる。
In addition, in the present invention, as mentioned above, high-energy electrons collide with the deposited film at high density and with high probability, so-called electron damage cannot be ignored, and if this continues, the desired crystallographic and electrical morphology of the film will not be achieved. becomes difficult to obtain. However, this difficulty can be eliminated by the invention described below.

例えば第1図または第2図2第3図に示すように、ホロ
ーカソード電極管(11の最奥部にプラズマ発生用の気
体吹出口(2b)を設けて、ここからNZ。
For example, as shown in FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3, a gas outlet (2b) for plasma generation is provided at the innermost part of the hollow cathode electrode tube (11), and from there the gas outlet (2b) is connected to the NZ.

Arz、He、Htなどの不活性気体を電極の開口部(
2c)に向かって流しながら放電させて、陰極から陽極
電極に走る励起電子流の中にプラズマを発生させる。一
方ホローカソード電極管(1)と陽極基板(3)との間
に、プラズマ流に対して直角に主材料金属化合物気体を
吹き出し得るように吹出し口(9a)を存するグリッド
電極(9)を設けて、ホローカソード電極からのプラズ
マが主材料金属化合物気体を吹き出すグリッド電極(9
)を包むようにする。
Inert gas such as Arz, He, Ht, etc. is introduced into the opening of the electrode (
2c), a plasma is generated in the excited electron flow running from the cathode to the anode electrode. On the other hand, a grid electrode (9) having an outlet (9a) is provided between the hollow cathode electrode tube (1) and the anode substrate (3) so that the main material metal compound gas can be blown out at right angles to the plasma flow. The plasma from the hollow cathode electrode is connected to the grid electrode (9) from which the main material metal compound gas is blown out.
).

そしてこれによりホローカソード電極管(1)から陽極
基板(3)に向かって高速で飛んで来る電子の陽極基板
に対する電場を調節して、電子の運動エネルギを弱める
ように作用させることによりエレクトロンダメージを防
ぐことができる。
This adjusts the electric field of the electrons flying from the hollow cathode electrode tube (1) toward the anode substrate (3) at high speed and weakens the kinetic energy of the electrons, thereby reducing electron damage. It can be prevented.

また他の方法として第4図に示す断面図のように、ホロ
ーカソード電極管(1)の中心軸を共有しかつ中心軸に
対して線対称状に取囲んだ磁界強度調節可能な磁石αの
を配置し、この磁石による外部発散磁界により、電子を
サイクロトロン運動させながら基板面に到達させるのも
有効な手段である。
As another method, as shown in the cross-sectional view in FIG. It is also an effective means to arrange a magnet and use an external divergent magnetic field from this magnet to cause the electrons to reach the substrate surface while performing cyclotron motion.

即ちホローカソード電極管(11内で発生した電子は、
外部磁石αのによる磁界が基板(3)の方向に対して発
散して弱まるため、電極間の電位に引きつけられて放出
した電子はサイクロトロン運動を持続しながら陽極基板
(3)に近づいて行くが、このとき金属化合物気体分子
と電子はサイクロトロン運動していることと高密度であ
ることが相俟って更に高い確率で衝突してラジカルとな
る。そして陽極基板(3)面に近づくにつれて磁界も弱
まることから、電子の運動エネルギはサイクロトロン運
動に消耗されるため、基板(3)面に到達する電子は殆
ど堆積膜原子配列に対して結合を切る作用もない小さい
運動エネルギしか持たないようにすることができる。
In other words, the electrons generated within the hollow cathode tube (11) are
As the magnetic field generated by the external magnet α diverges and weakens in the direction of the substrate (3), the emitted electrons are attracted to the potential between the electrodes and approach the anode substrate (3) while continuing their cyclotron motion. At this time, the metal compound gas molecules and the electrons collide with each other with a higher probability to form radicals due to the cyclotron movement and high density. As the magnetic field gets weaker as it approaches the anode substrate (3) surface, the kinetic energy of the electrons is consumed by cyclotron motion, so most of the electrons that reach the substrate (3) surface break bonds with the atomic arrangement of the deposited film. It can be made to have only a small amount of kinetic energy that has no effect.

逆に云えばホローカソード電極と陽極基板の距離や電極
間電界および磁界を堆積膜にエレクトロンダメージを与
えない条件に調整することが可能であって、この方法に
よればマイクロ波、電磁波を使用する場合のように共鳴
箱を用いてプラズマの発生を安定に持続させる手段を必
要としない。なおグリッド電極(9)による堆積速度の
減少はグリッド電極のない場合に比べてたかだか20%
程度の滅にすぎない。また外部磁界による手段において
は発生する電子密度は、電極電流の観察では減少するこ
とはなくむしろ増える傾向にある。即ち本発明はマイク
ロ波、電磁波を使用する例よりも温かに簡単な装置で、
安定したプラズマを制御性よく得られる基本原理を有し
ていると云える。
Conversely, it is possible to adjust the distance between the hollow cathode electrode and the anode substrate and the electric field and magnetic field between the electrodes to conditions that do not cause electron damage to the deposited film, and this method uses microwaves and electromagnetic waves. There is no need for a means to stably sustain plasma generation using a resonance box as in the case of the present invention. Note that the reduction in deposition rate due to the grid electrode (9) is at most 20% compared to the case without the grid electrode.
It's only a degree of destruction. Furthermore, when using an external magnetic field, the generated electron density does not tend to decrease when observing the electrode current, but rather increases. In other words, the present invention is a device that is easier to heat than examples that use microwaves or electromagnetic waves.
It can be said that it has a basic principle that allows stable plasma to be obtained with good controllability.

また更に前記のうよにプラズマ発生ガスを不活性気体と
し、これをホローカソード電極管(1)の最奥部に設け
た吹出し口(2b)から開口方向に向かって吹出すよう
にした構造は、ホローカソード電極管(11による放電
を安定化し寿命を長くするための本発明の大きな特徴で
ある。即ちホローカソード電極管(1)の内面表面上に
反応性気体が存在すると、電極金属の表面上に絶縁性或
いは高抵抗性の膜が析出沈着してインピーダンスの変化
による電極内の電界の不均一を生じ、これによって局所
的なアークの発生、プラズマのかたよりを生じてグロー
放電を不安定にし、また局所的スパッタによるホローカ
ソード電極管の蒸発消耗の原因となる。しかし本発明の
ように不活性気体を開口側に向かって吹出すことにより
、反応性気体を電極内面から佛拭して防止できるもので
、実験によれば主材料金属化合物気体としてSiH4ガ
スを用いた場合、H2ガスを真空度10− ’ tor
rに対して5〜203ccM程度流すことにより、ホロ
ーカソード電極管の内面にSiが析出されないことが確
認された。なおプラズマ発生気体として金属化合物とプ
ラズマ反応により結合するものを選定して合金化して取
込むガスを選ぶか、または全く合金化しないガスを選ぶ
ことも可能である。
Furthermore, as described above, the plasma generating gas is an inert gas, and the structure is such that it is blown out from the outlet (2b) provided at the innermost part of the hollow cathode electrode tube (1) toward the opening direction. This is a major feature of the present invention for stabilizing the discharge caused by the hollow cathode electrode tube (11) and extending its life. That is, if reactive gas exists on the inner surface of the hollow cathode tube (1), the surface of the electrode metal An insulating or high-resistance film is deposited on top of the electrode, causing non-uniformity in the electric field within the electrode due to changes in impedance, resulting in localized arc generation and plasma distortion, making the glow discharge unstable. Also, local spatter causes evaporative wear and tear of the hollow cathode electrode tube.However, by blowing out inert gas toward the opening side as in the present invention, reactive gas can be wiped away from the inner surface of the electrode and prevented. According to experiments, when SiH4 gas is used as the main material metal compound gas, H2 gas is heated to a vacuum degree of 10-' tor.
It was confirmed that Si was not deposited on the inner surface of the hollow cathode tube by flowing about 5 to 203 ccM with respect to r. Note that it is also possible to select a gas that combines with a metal compound through a plasma reaction as the plasma-generating gas and to incorporate the gas into an alloy, or to select a gas that does not form an alloy at all.

次に本発明の実施に使用する装置の一例について説明す
る。
Next, an example of an apparatus used to implement the present invention will be described.

〔I〕 (平板状基板に金属膜の堆積を行う場合の構成
) 第5図は部分断面図であって、図において(1)はホロ
ーカソード電極管であって、これは前記第1図に示す各
部から形成される。第1図において(2)はホローカソ
ード電極金属即ち陰極電極部、(2a)はその端子、(
2b)はプラズマ発生ガスの吹出口、(2c)は開口部
であって、このホローカソード電極管(1)は例えば直
径が3鰭から151i1、長さが100n+から150
1の大きさの有蓋中空円筒状に作られる。
[I] (Structure for depositing a metal film on a flat substrate) FIG. 5 is a partial cross-sectional view, and in the figure (1) is a hollow cathode electrode tube, which is similar to that shown in FIG. It is formed from the parts shown. In FIG. 1, (2) is the hollow cathode metal, that is, the cathode electrode part, (2a) is its terminal, (
2b) is a plasma generating gas outlet, (2c) is an opening, and this hollow cathode electrode tube (1) has a diameter of 3 fins to 151i1 and a length of 100n+ to 150nm, for example.
It is made in the shape of a hollow cylinder with a lid of size 1.

また内面表面は高融点金属例えばNi、Mo、W。The inner surface is made of a high melting point metal such as Ni, Mo, or W.

Mgなどの金属により約1〜51Nの厚さで被覆されて
、放電による温度上昇によって熔融するのを防止される
。Ql)は電極支持金属であって、電極管(1)の気体
吹出し口(2b)と開口部(2c)を残してカソード電
極金属部(2)を包囲する。(2)は支持突部(12a
)を有する電気絶縁物であって、例えばパイレックスガ
ラスや石英ガラスにより電極支持金属αυを被覆するよ
うに作られ、かつ上端部にはプラズマ発生気体導入管(
12b)を形成する筒状部が作られ、以上でホローカソ
ード電極管(1)が形成される。そしてこの導入管(1
2b)からホローカソード電極管(1)の内部空間内に
吹出し口(2b)を通して、金属を析出せずしかも電極
金属と反応しない不活性のプラズマ発生気体例えばNt
 、 Arz、 He、 H2などのガスを下端開口部
(2c)の方向に流す。なおホローカソード電極管(1
)が大出力の場合には、高密度電子により叩かれること
により電極金属(2)の温度が蒸気圧を無視できなくな
るまで上昇して悪影響を及ぼす。従って例えば電極支持
金属aυの材質を熱伝導率の高い銅とし、第1図図中点
線によって図示するように絶縁物面を介して水冷筒(1
2c)より冷却する方法をとる。
It is coated with a metal such as Mg to a thickness of about 1 to 51N to prevent it from melting due to temperature rise due to discharge. Ql) is an electrode supporting metal that surrounds the cathode electrode metal part (2) leaving the gas outlet (2b) and opening (2c) of the electrode tube (1). (2) is the support protrusion (12a
), and is made of, for example, Pyrex glass or quartz glass to cover the electrode support metal αυ, and has a plasma generating gas introduction tube (
12b) is made, and thus the hollow cathode electrode tube (1) is formed. And this introduction pipe (1
2b) into the internal space of the hollow cathode electrode tube (1) through the outlet (2b) to inject an inert plasma-generating gas, such as Nt, which does not deposit metal and does not react with the electrode metal.
, Arz, He, H2, etc. are caused to flow in the direction of the lower end opening (2c). Note that the hollow cathode electrode tube (1
) has a large output, the temperature of the electrode metal (2) increases until the vapor pressure cannot be ignored due to being hit by high-density electrons, causing an adverse effect. Therefore, for example, if the material of the electrode supporting metal aυ is copper, which has high thermal conductivity, the water cooling cylinder (1
2c) Use a more cooling method.

次に第5図に戻って(6)は両端閉塞の円筒状リアクタ
チャンバであって、主材料金属化合物気体の吹込みを兼
ねるグリ・ノド電極(9)の気密貫通用絶縁物(13a
) 、グリッド電極電源印加用導線の気密貫通用絶縁物
(13b)および基板加熱電源印加用導線の気密貫通用
絶縁物(13c) 、陽極基板(3)の電圧印加用導線
の気密貫通用絶縁物(13d)を備えた下部リアクタチ
ャンバ0湯と、この上に絶縁物圓を介して載置されて気
密に結合される上部リアクタチャンバ05)とから形成
される。そして上部リアクタチャンバαつの上部に設け
られた筒状支持部(15a)内に、気密用パツキン(1
5b)を介してホローカソード電極管(1)を差込み、
筒状支持部(15a)に蓋部(15c)を螺合すること
により、不活性プラズマ発生気体導入管(12b)を外
部に引出しながらホローカソード電極管(1)をリアク
タチャンバ(6)内に固定する。なおリアクタチャンバ
(6)は例えば直径300龍、内容積が20Aの大きさ
に作られる。(5)は真空引き装置で、荒引き真空ポン
プ(7)と拡散ポンプαωなどからなる。次に(8)は
基板ホルダ、(8a)は基板の加熱用ヒータエレメント
、α櫛はヒータ電源であって、この上に載置された基板
(3)を例えば300±1’C程度に加熱する。また基
板ホルダ(8)は基板(3)の中心軸がホローカソード
電極管(11の中心軸と一致し、かつ両者の間隔が例え
ば100〜200mmの範囲内において対向配置される
ようにリアクタチャンバ(6)内に配設される。(9)
は主材料金属化合物気体の導入管を兼ねるグリッド電極
であって、これは例えば5龍ピツチで直径がQ 、5 
龍の吹出し穴(9a)を−列に設けた直径311のステ
ンレス管を吹出し穴(9a)が中心軸に対して直角に位
置するように直径4(1+mのリング状に巻いて形成さ
れる。そしてその中心軸が基板(3)およびホローカソ
ード電極管(1)の中心軸と同軸になるように基板(3
)から離して基板(3)とホローカソード電極管(1)
間に設けられ、陽陰極間に形成されるプラズマに対して
吹出し穴(9a)を介して主材料金属化合物気体を吹込
む。(4ンは直流バイアス電圧、α9はグリッド電位調
節用抵抗であって、ホローカソード電極管(1)は陰電
位に保たれ、基板(3)は陽電位に保たれる。そしてホ
ローカソード電極管(1)の吹出し口(2b)から吹出
されるプラズマ発生気体によりホローカソード電極管(
11を陽極基板(3)との間にプラズマを作るが、原理
的には上部リアクタチャンバα9と絶縁物Q4)により
電気的に分離された下部リアクタチャンバ(I濁のうち
の何れかを陽極性にすればプラズマを発生できる。しか
し、基板(3)以外に金属膜を堆積させたくないことか
ら、上記のように基板(3)および基板ホルダー(8)
のみを陽極化してプラズマを基板(3)に局在化するよ
うにしている。またグリッド電極(9)は直流バイアス
電源(4)により陰電位に保たれ、かつ調節抵抗α鴫に
よりその電位が調節される。(2のはプラズマ発生気体
と主材料金属化合物気体の供給源、例えばH,、CI、
、 B、H,/H2,BJ、/SiH4,SiH4など
のガスボンへ(21a) (21b) (21c) (
21d) (21e)から形成される。(22a) (
22b) (22c) (22d) (22e) (2
2f)はガス流量調節器であって、不活性気体H2のボ
ンベは前記不活性ガス導入管(12b)に接続され、ま
たこれらのボンベはグリッド電極(9)の主材料金属化
合物気体の導入管(9a)に接続されるが、必要に応じ
てプラズマ発生気体として金属化合物気体とプラズマ反
応により結合するものを選定して合金化して取込む気体
を選ぶか、または全く合金化しない気体を選ぶことも可
能である。次に操作手順およびCVD堆積結果について
説明する。
Next, returning to FIG. 5, (6) is a cylindrical reactor chamber with both ends closed, and an insulator (13a
), an insulator for airtight penetration of the conductor for applying power to the grid electrode (13b), an insulator for airtight penetration of the conductor for applying power to the substrate (13c), an insulator for airtight penetration of the conductor for voltage application of the anode substrate (3) The lower reactor chamber (13d) is formed from a lower reactor chamber (13d) and an upper reactor chamber (05) placed thereon through an insulator circle and hermetically coupled thereto. Then, an airtight gasket (1
Insert the hollow cathode electrode tube (1) through 5b),
By screwing the lid (15c) onto the cylindrical support (15a), the hollow cathode electrode tube (1) is inserted into the reactor chamber (6) while the inert plasma generating gas introduction tube (12b) is pulled out. Fix it. Note that the reactor chamber (6) is made to have a diameter of 300 mm and an internal volume of 20 A, for example. (5) is a vacuum evacuation device, which consists of a rough evacuation pump (7), a diffusion pump αω, etc. Next, (8) is a substrate holder, (8a) is a heater element for heating the substrate, and α comb is a heater power source, which heats the substrate (3) placed thereon to, for example, about 300±1'C. do. Further, the substrate holder (8) is installed in the reactor chamber ( (9)
is a grid electrode that also serves as an introduction pipe for the main material metal compound gas, and this is, for example, a 5-dragon pitch with a diameter of Q, 5
It is formed by winding a stainless steel pipe with a diameter of 311 and having dragon-shaped blow-off holes (9a) in the - row into a ring shape with a diameter of 4 (1+m) so that the blow-off holes (9a) are located at right angles to the central axis. Then, align the substrate (3) so that its center axis is coaxial with the center axes of the substrate (3) and the hollow cathode tube (1).
) away from the substrate (3) and hollow cathode tube (1).
The main material metal compound gas is blown into the plasma formed between the anode and cathode through the blow-off hole (9a). (N4 is a DC bias voltage, α9 is a grid potential adjustment resistor, the hollow cathode electrode tube (1) is kept at a negative potential, and the substrate (3) is kept at a positive potential. The plasma generating gas blown out from the outlet (2b) of (1) causes the hollow cathode electrode tube (
Plasma is created between 11 and the anode substrate (3), but in principle, either one of the lower reactor chambers (I), which is electrically isolated by the upper reactor chamber α9 and the insulator Q4), can be used as the anode. Plasma can be generated if the substrate (3) and substrate holder (8) are
The plasma is localized on the substrate (3) by anodizing only the substrate (3). Further, the grid electrode (9) is maintained at a negative potential by a DC bias power supply (4), and its potential is adjusted by an adjustment resistor α. (The second is the supply source of the plasma generation gas and the main material metal compound gas, such as H, CI,
, B, H, /H2, BJ, /SiH4, SiH4, etc. (21a) (21b) (21c) (
21d) formed from (21e). (22a) (
22b) (22c) (22d) (22e) (2
2f) is a gas flow rate regulator, in which a cylinder of inert gas H2 is connected to the inert gas introduction pipe (12b), and these cylinders are connected to an introduction pipe of the main material metal compound gas of the grid electrode (9). (9a), but if necessary, select a gas that combines with the metal compound gas through a plasma reaction as the plasma generating gas, and select a gas to be alloyed and incorporated, or select a gas that does not alloy at all. is also possible. Next, the operating procedure and CVD deposition results will be explained.

(操作手順) 真空リアクタチャンバ(6)を開いて50X50X3龍
口の大きさをもったAL基板(3)を基板保持体(8)
の上に固定したのち閉めて、真空引き装置(5)の荒引
き真空ポンプαηにより10−’torrまで先ず引い
たのち、拡散ポンプaωに切換えて2 Xl0−hto
rrまで引く。
(Operation procedure) Open the vacuum reactor chamber (6) and place the AL substrate (3) with the size of 50X50X3 dragon mouth onto the substrate holder (8).
After fixing it on the top, close it and first pull it to 10-'torr with the rough vacuum pump αη of the vacuum evacuation device (5), then switch to the diffusion pump aω and apply 2Xl0-htorr.
Pull to rr.

またこの間に基板(3)を基板保持体(8)内に埋めこ
まれたヒータエレメント(8a)と電源α樽により加熱
してその温度を300±1℃に保持しておく。
During this time, the substrate (3) is heated by the heater element (8a) embedded in the substrate holder (8) and the power supply α barrel, and its temperature is maintained at 300±1°C.

次にプラズマ発生気体であるN2ガスをホローカソード
電極管(1)の吹出し口(2b) (第1図参照)から
5〜20SccM流し、かつメインバルブオリフィス(
3)を調節してリアクタチャンバ(6)内のガス圧を約
I X 1O−3torrにしたのち、直流バイアス電
源電圧を約100〜250■に昇圧する。するとホロー
カソード電極管(1)の内部に最も強いプラズマ光を生
じて陽極基板(3)間にグロー放電が現れる。そしてホ
ローカソード電極管(11と陽極基板(3)間に、プラ
ズマ中に如何に高密度の電子流が流れているかを示す2
〜30Aにも達する大きい放電電流が流れる。なお電圧
を高くして放電電流をあまり大きくすると、ホローカソ
ード電極管(11の金属が高エネルギで叩かれて金属蒸
気がプラズマ発生ガス中に混じって来る。そして放電は
強く光を増し更に高密度の電子を放出して更に量を多く
するが、これはCVD膜の形成に当たって堆積金属と同
種の金属材料によってホローカソード電極管(11が形
成されている場合や、意識的に堆積金属膜中にホローカ
ソード電極金属を混入させる必要のある場合を除いて好
ましくない。従って陰極電流は膜厚との関係のもとに適
切に選定する必要がある。
Next, 5 to 20 SccM of N2 gas, which is a plasma generating gas, is flowed from the outlet (2b) (see Figure 1) of the hollow cathode electrode tube (1), and the main valve orifice (
After adjusting the gas pressure in the reactor chamber (6) to about I x 10-3 torr by adjusting step 3), the DC bias power supply voltage is increased to about 100 to 250 cm. Then, the strongest plasma light is generated inside the hollow cathode electrode tube (1), and a glow discharge appears between the anode substrates (3). 2 shows how a high-density electron flow flows in the plasma between the hollow cathode electrode tube (11) and the anode substrate (3).
A large discharge current reaching ~30A flows. Note that if the voltage is increased and the discharge current is too large, the metal in the hollow cathode tube (11) will be hit with high energy and metal vapor will be mixed into the plasma generation gas. The amount of electrons is further increased by emitting electrons, but this occurs when the hollow cathode electrode tube (11) is formed from the same type of metal material as the deposited metal during the formation of the CVD film, or when the deposited metal film is intentionally This is not preferred unless it is necessary to mix hollow cathode electrode metal.Therefore, the cathode current must be appropriately selected in relation to the film thickness.

次にグリッド電極(9)に100χS i II aガ
スを1103cc徐々に流すと同時に、メインバルブオ
リフィス(2)を調節してリアクタチャンバ(6)内の
ガス圧を1〜5 X 10− ’ torrにする。す
ると干渉色が次々と変わって基板(3)面上に非晶質シ
リコン膜が堆積し始める。そこで10分間CVD堆積を
行ったのち、主材料金属化合物気体であるS i II
 、ガスの供給を止め、更に直流バイアス電圧を遮断し
てプラズマ反応を停止させる。そして更にプラズマ発生
気体であるN2ガスの供給を止めてリアクタチャンバ(
6)内を高真空にすると同時に、ヒータエレメントa刀
による基板(3)の加熱も止めて自然放冷を行い、10
0℃以下の温度になるのを待ってN2ガスをリアクタチ
ャンバ(6)内に送りこんで大気圧としたのちりアクタ
チャンバ(6)を開けて基板(3)を取出す。
Next, gradually flow 1103 cc of 100χ Si II a gas into the grid electrode (9), and at the same time adjust the main valve orifice (2) to bring the gas pressure in the reactor chamber (6) to 1 to 5 X 10-' torr. do. Then, the interference colors change one after another and an amorphous silicon film begins to deposit on the surface of the substrate (3). After performing CVD deposition for 10 minutes, the main material metal compound gas S i II
, the gas supply is stopped, and the DC bias voltage is further cut off to stop the plasma reaction. Then, the supply of N2 gas, which is a plasma generating gas, is stopped and the reactor chamber (
6) At the same time as creating a high vacuum inside, the heating of the substrate (3) by the heater element a was also stopped and allowed to cool naturally.
After waiting for the temperature to drop below 0° C., N2 gas is fed into the reactor chamber (6) to bring it to atmospheric pressure, the dust actor chamber (6) is opened, and the substrate (3) is taken out.

(堆積結果) 以上のプロセスでAL基板(3)上に堆積した、非晶質
シリコンの膜厚は約10〜12μmもある。従ってこれ
から堆積速度は167〜200人/secとなる。
(Deposition Results) The amorphous silicon film deposited on the AL substrate (3) through the above process has a thickness of about 10 to 12 μm. Therefore, the deposition rate will be 167 to 200 people/sec.

また拡散ポンプαQとリアクタチャンバ(6)間に設置
した四重極質量分析計による観測によれば、主材料金属
化合物気体であるSiH4ガスをプラズマ分解させてい
る間には約5%以下のSil14とSiHz、 Sit
(しか見られず、プラズマ中ではS i II aが殆
ど100%に近い分解反応になっていると考えられ、こ
のときの原料ガス利用効率は46%になる。このことは
RFプラズマ法の原料利用効率5〜10%に比較して著
しく大であって工業的に大きな利点となる。
Furthermore, according to observation using a quadrupole mass spectrometer installed between the diffusion pump αQ and the reactor chamber (6), during the plasma decomposition of SiH4 gas, which is the main material metal compound gas, less than 5% of Sil14 and SiHz, Sit
(It is thought that S i II a is almost 100% decomposed in the plasma, and the raw material gas utilization efficiency at this time is 46%. This is significantly higher than the utilization efficiency of 5 to 10%, and is a great industrial advantage.

なお以上の反応条件で得られた非晶質シリコン膜の暗抵
抗は10’Ω・備であった。
Note that the dark resistance of the amorphous silicon film obtained under the above reaction conditions was 10'Ω.

〔■〕 (円筒状基板に堆積を行う場合の装置の構成) 基板形状が直径100m、長さが330順のアルミニウ
ム円筒状基板に非晶質St膜を成膜する場合について示
す。
[■] (Configuration of apparatus for performing deposition on a cylindrical substrate) A case will be described in which an amorphous St film is deposited on an aluminum cylindrical substrate with a diameter of 100 m and a length of 330 m.

第3図によって前記した間隔をおいて配置された断面U
字状の長い2組のホローカソード電極管(1)として、
長さが基板(3)の幅より長い500mm、深さが60
寵開ロ部(2c)の幅が3鰭であって、最奥部に直径0
.5鶴のプラズマ発生気体吹出し口(2b)を10龍間
隔で設けたものを使用し、これを開口部(2c)が図示
されないマンドレルに装着され更にダミードラム(至)
により挟まれた円筒状基板(3)の表面から200u+
離されるように平行に配置した。−カキ材料金属化合物
ガスの導入管を兼ねるグリッド電極(9)として、ガス
吹出し量が長手方向において均一になるように直径を順
次変えた吹出し口(9a)を10龍間隔で一列に備えた
直径が6.3鶴の直管状のものを使用し、これを第3図
(b)に示すように円筒状基板(3)の中心と2組のホ
ローカソード電極管(1)の中心を結ぶ線に対して対称
的に20mの間隔をもち、かつ円筒状基板(3)の表面
から30鶴離して配置して、ホローカソード電極管(1
)と円筒状基板(3)の間、即ち陽陰極間の電界に対し
て垂直な方向に主材料金属化合物気体が放出されるよう
にした。
Cross sections U arranged at the intervals described above according to FIG.
As two sets of long hollow cathode electrode tubes (1),
The length is 500 mm longer than the width of the board (3), and the depth is 60 mm.
The width of the opening part (2c) is 3 fins, and the innermost part has a diameter of 0.
.. A 5-piece plasma generating gas outlet (2b) provided at 10-piece intervals is used, and the openings (2c) are attached to a mandrel (not shown), and a dummy drum (total) is used.
200u+ from the surface of the cylindrical substrate (3) sandwiched by
They were placed parallel to each other so that they were separated. - As a grid electrode (9) that also serves as an introduction pipe for the oyster material metal compound gas, the diameter of the outlet (9a) is arranged in a row at 10-diameter intervals, the diameter of which is changed sequentially so that the amount of gas blown out is uniform in the longitudinal direction. 6.3 straight tubes are used, and this is connected to a line connecting the center of the cylindrical substrate (3) and the center of the two sets of hollow cathode electrode tubes (1), as shown in Figure 3(b). Hollow cathode electrode tubes (1
) and the cylindrical substrate (3), that is, the main material metal compound gas was released in a direction perpendicular to the electric field between the anode and the cathode.

なお(12b)はプラズマ発生気体導入管、(6)はり
アクタチャンバ、(6a)はゲートバルブ、(4)は直
流バイアス電源、側はグリッド電位調節用抵抗、(2a
)は陰極端子である。
In addition, (12b) is a plasma generating gas introduction tube, (6) a beam actor chamber, (6a) is a gate valve, (4) is a DC bias power supply, and the side is a grid potential adjustment resistor, (2a)
) is the cathode terminal.

(操作手順および堆積結果) 電子写真用感光ドラムに非晶1tSi膜を形成する場合
を例にとり先ずグリッド電極(9)に電位を与えない場
合にって述べ、次にグリッド電位を変えた場合について
説明する。
(Operating Procedures and Deposition Results) Taking the case of forming an amorphous 1tSi film on an electrophotographic photosensitive drum as an example, we will first describe the case in which no potential is applied to the grid electrode (9), and then discuss the case in which the grid potential is changed. explain.

円筒状基板(3)としてアルミニウム基板を使用し、こ
れを弱アルカリ水溶液により前洗浄したのち乾燥処理し
たものを、厳重に管理されたクリーンルーjb内のりア
クタチャンバ(6)を開いて加熱用ヒータエレメントが
内臓されている図示されないマントし・ル円筒状基板支
持体に装着する。そして更に両端を長さが約60鶴のダ
ミードラム(至)で挟んで、基板(3)の全長が均一プ
ラズマ内に位置するようにす・50次にリアクタチャン
バ(6)は閉じて真空引き装置(5)の荒引き真空ポン
プにより10−3torr以下までに真空にしたのち、
拡散ポンプに切換えて2×10− ’ torr以下ま
でリアクタチャンバ内を真空にしたのち、マンドレル内
の加熱用ヒークエレメントにより基板(3)を300±
1℃に加熱する。そののち7′ 拡散ポンプで引きながら高純度の水素ガスを各ホローカ
ソード電極管(1)内へ150 S ccM宛流しなが
ら真空度がI X 10− ’ torrになるように
メイバルブのオリフィスを調節する。続いてマンドレル
を図示されない電動機などにより毎分10回転の速度で
回転させながら、陰極ホローカソード電極管(1)と基
板(3)間の電圧を300〜500■にして、ホローカ
ソード電極管(1)から基板(3)に向かって白色光を
発する水素プラズマを立たせる。なお基板(3)の回転
によってプラズマが不安定になるこはない。そしてプラ
ズマによってグリッド電極(9)を包みながら、その主
材料金属化合物気体の吹出し口(9a)からB z t
l bガスを混入したSiH4ガス500SccMでリ
アクタチャンバ(6)内に徐々に導入して、真空度が5
×10− ’ torrを維持するようにメインバルブ
のオリフィスを言周節する。
An aluminum substrate is used as the cylindrical substrate (3), which is pre-cleaned with a weak alkaline aqueous solution and then dried. The adhesive chamber (6) in the strictly controlled clean room JB is opened and the heater element is heated. A mantle (not shown) containing a built-in capacitor is attached to a cylindrical substrate support. Then, both ends are sandwiched between dummy drums (totals) with a length of approximately 60 mm so that the entire length of the substrate (3) is located within the uniform plasma. ・50 mm Next, the reactor chamber (6) is closed and evacuated. After evacuating to 10-3 torr or less using the rough vacuum pump of device (5),
After switching to the diffusion pump and evacuating the inside of the reactor chamber to below 2×10-' torr, the substrate (3) was heated to 300± torr using the heating element in the mandrel.
Heat to 1°C. After that, adjust the orifice of the may valve so that the degree of vacuum becomes I x 10-' torr while flowing high-purity hydrogen gas at 150 S ccM into each hollow cathode electrode tube (1) while drawing it with a diffusion pump. . Next, while rotating the mandrel at a speed of 10 revolutions per minute using an electric motor (not shown), the voltage between the hollow cathode tube (1) and the substrate (3) is set to 300 to 500 . ) to generate a hydrogen plasma that emits white light toward the substrate (3). Note that the rotation of the substrate (3) does not cause the plasma to become unstable. Then, while surrounding the grid electrode (9) with plasma, B z t is emitted from the outlet (9a) of the main material metal compound gas.
500 SccM of SiH4 gas mixed with lb gas was gradually introduced into the reactor chamber (6) until the degree of vacuum was 5.
The orifice of the main valve is adjusted to maintain x10-' torr.

すると監視窓(図示せず)により上記した白色光を放つ
水素プラズマにSil14とB2116が触れてたちま
ち分解反応が起こってシランラジカルを発生することが
、グリッド電極(9)を中心として基板(3)の表面近
くにピンク色のプラズマ発光が分布していることから判
る。またこのときピンク色に発光する領域がホローカソ
ード電極管(1)まで到達していないことから、SiH
aガス分子ないしはシランラジカルのりアクタチャンバ
(6)内における拡散は狭い範囲に限られて、水素プラ
ズマとSiH4ガスが接触するやいなや分解エネルギを
得てシランラジカルとなり、基板(3)に同相析出して
非晶質シリコン膜となることが、チャンバ内でシリコン
堆積膜が付着する領域が、主材料金属化合物ガスを吹出
すグリッド電極(9)と円筒状基板(3)の表面および
ダミードラム(至)だけで、多分子粉末の生成堆積が何
処にも見られないことからも判る。
Then, through a monitoring window (not shown), Sil14 and B2116 come in contact with the hydrogen plasma that emits white light, and a decomposition reaction immediately occurs to generate silane radicals. This can be seen from the distribution of pink plasma emission near the surface. Also, since the area that emits pink light at this time does not reach the hollow cathode electrode tube (1), it is clear that the SiH
Diffusion of a gas molecules or silane radicals in the actor chamber (6) is limited to a narrow range, and as soon as the hydrogen plasma and SiH4 gas come into contact, they obtain decomposition energy and become silane radicals, which are precipitated in the same phase on the substrate (3). The area to which the silicon deposited film adheres in the chamber is the surface of the grid electrode (9) for blowing out the main material metal compound gas, the surface of the cylindrical substrate (3), and the dummy drum (toward) to form an amorphous silicon film. This can also be seen from the fact that no polymer powder was produced or deposited anywhere.

そしてSiH4ガスを定常的に5003 ccM流して
30分堆積を行ったのちSiH4ガスの供給を止め、放
電のための印加電圧をOVにする。続いてプラズマ発生
ガスであるN2ガスの供給を止めると同時に、マンドレ
ルの加熱ヒータエレントの電源を止めて加熱を停止して
、高真空のままマンドレルの温度が約100℃以下にな
るまで放置する。そののちN2ガスを導入してリアクタ
チャンバ(6)の内部を大気圧にしたのち、リアクタチ
ャンバ(6)を開いて非晶質シリコン膜が堆積された円
筒状基板(3)を取出す。
After 5003 ccM of SiH4 gas was steadily flowed and deposition was performed for 30 minutes, the supply of SiH4 gas was stopped and the applied voltage for discharge was set to OV. Subsequently, the supply of N2 gas, which is a plasma generating gas, is stopped, and at the same time, the power supply to the heater element of the mandrel is stopped to stop heating, and the mandrel is left in a high vacuum until the temperature of the mandrel falls to about 100° C. or less. After that, N2 gas is introduced to bring the inside of the reactor chamber (6) to atmospheric pressure, and then the reactor chamber (6) is opened and the cylindrical substrate (3) on which the amorphous silicon film is deposited is taken out.

このようにして形成されたものは20〜30μmの堆積
膜厚が得られ、またこの膜がシリコン−はう素−水素の
合金であることがイオンマイクロアナライザによる分析
によって確認された。またこのときの堆積速度は153
人/sec、原料ガスの利用効率は約53%であった。
The film thus formed had a deposited film thickness of 20 to 30 μm, and analysis using an ion microanalyzer confirmed that this film was a silicon-boron-hydrogen alloy. Also, the deposition rate at this time was 153
The utilization efficiency of raw material gas per person/sec was about 53%.

また更に光導電性を示す暗抵抗率として5X10”Ω・
口が得られ、電子写真抵抗体に適用できることが確認さ
れた。
Furthermore, the dark resistivity indicating photoconductivity is 5×10”Ω・
It was confirmed that the method could be applied to electrophotographic resistors.

次に同様な手順によりアルミニウム円筒状基板(3)上
に、主材料金属化合物気体の組成を変えて3層構造から
なる金属膜を構成した例について説明する。高純度Si
L 200SccMと2000PPMの13zLを含む
N2ガス100 S ccMを混合したガスを主材料金
属化合物気体をグリッド電極(9)から供給しながら放
電電圧を300 Vに維持して17分間反応させること
により、′先ず基板(3)面上に約5μm厚のP+層を
形成した。次にBzl’LガスをIOPPM混合したS
iH4ガスを5003 ccMで供給して、放電電圧3
00■で300分間反応せて膜厚約25μmのπ層を形
成し、最後に高純度のSiH4ガスを50 S cc 
M高純度のCH4ガスを500 S cc Mづつ供給
して放電電圧300■で3分間反応させて約3000人
のSiC層を形成した。なおこのときプラズマ発生気体
としてN2ガスを用い、これを5003 cc Mで連
続してリアクタチャンバ(6)内に流して層形成切換え
時にも水素プラズマを消さなかった。
Next, an example will be described in which a metal film having a three-layer structure is formed on an aluminum cylindrical substrate (3) by changing the composition of the main material metal compound gas using the same procedure. High purity Si
By reacting a mixture of 100 S ccM of N2 gas containing 200 SccM L and 13zL of 2000 PPM for 17 minutes while maintaining the discharge voltage at 300 V while supplying the main material metal compound gas from the grid electrode (9). First, a P+ layer having a thickness of about 5 μm was formed on the surface of the substrate (3). Next, S containing Bzl'L gas mixed with IOPPM
iH4 gas was supplied at 5003 ccM and the discharge voltage was 3.
00 ■ for 300 minutes to form a π layer with a film thickness of about 25 μm, and finally high purity SiH4 gas was added at 50 S cc.
A high-purity CH4 gas of 500 S cc M was supplied and reacted for 3 minutes at a discharge voltage of 300 μm to form a SiC layer of approximately 3,000 layers. At this time, N2 gas was used as the plasma generating gas and was continuously flowed into the reactor chamber (6) at 5003 ccM, so that the hydrogen plasma was not extinguished even when layer formation was switched.

このようにして作製された非晶質シリコン感光体の光電
特性として正帯電電圧が6.5kVのコロナチャージに
おいてドラム表面の静電電荷帯電位として600Vが得
られ、また暗部中に5秒間放置した後の表面帯電電位は
150Vとなった。これから暗減衰率は25%となるが
、このような急速な暗減衰率は電子写真感光体として実
用に耐えない。この原因は前記したようにプラズマ内の
高エネルギ電子が堆積膜に高密度で衝突して原子結合を
切断して電荷トラップ中心を作ったり、伝専体近くに局
在するエネルギ準位を形成する所謂エレクトロンダメー
ジを受ける結果、表面帯電電荷が基板(3)側に逃げ易
い膜質になっていることにもとづくものと考えられ、こ
の欠点を除去するためにはグリッド電極(9)を陰極性
にバイアスしてホローカソード電極管(1)から陽極基
板(3)に向かって流れる励起電子を曲げる制御が極め
て有効となる。
As for the photoelectric properties of the amorphous silicon photoreceptor thus prepared, an electrostatic charging potential of 600 V was obtained on the drum surface in corona charging with a positive charging voltage of 6.5 kV, and when it was left in a dark place for 5 seconds. The subsequent surface charging potential was 150V. From this, the dark decay rate becomes 25%, but such a rapid dark decay rate is not suitable for practical use as an electrophotographic photoreceptor. As mentioned above, the cause of this is that high-energy electrons in the plasma collide with the deposited film at a high density, breaking atomic bonds and creating charge trap centers, or forming energy levels localized near the conductor. This is thought to be due to the fact that the surface charge easily escapes to the substrate (3) as a result of receiving so-called electron damage.In order to eliminate this defect, the grid electrode (9) must be biased to a negative polarity. Thus, control for bending the excited electrons flowing from the hollow cathode electrode tube (1) toward the anode substrate (3) becomes extremely effective.

次に上記と同一の装置構成と堆積条件のもとにグリッド
電極(9)の電圧を変えた時の効果にって説明する。グ
リッド電極(9)の電圧を放電電圧の1/10〜1/2
に変えた時におけるグリッド電極(9)付近のピンク色
発光プラズマの拡がり状態を観察すると、グリッド電極
(9)の電圧がOvのときにはホローカソード電極管(
1)から伸びる白色光水素プラズマ領域がグリッド電極
(9)を包み、基板(3)の表面に達している。しかし
そこへ主材料金属化合物気体であるSiH4ガスをグリ
ッド電極(9)から導入するとピンク色のシランラジカ
ルが発光する領域はグリッド電極(9)と基板表面(3
)に局在したプラズマ領域となっている。そしてグリッ
ド電極(9)の電圧をOvから上昇させると、グリッド
電極(9)の表面に接したピンクのプラズマ光は薄くな
り、電圧を更に上昇させるとグリッド電極(9)の表面
部は暗部になる。即ちグリッド電極(9)は電圧の増大
と共により陰極性にバイアスされるため、ホローカソー
ド電極から陽極基板(3)に向かって飛来する励起電子
はグリッド電位のために曲げられて、容易に陽極基板(
3)に高速で到達し得なくなって放電電流が小さくなる
と同時に、プラズマ発光領域も基板(3)面の付近でや
やピンク色が薄れて来る。
Next, the effect of changing the voltage of the grid electrode (9) under the same apparatus configuration and deposition conditions as above will be explained. The voltage of the grid electrode (9) is 1/10 to 1/2 of the discharge voltage.
Observing the spread state of the pink luminescent plasma near the grid electrode (9) when the voltage of the grid electrode (9) is Ov, the hollow cathode electrode tube (
A white light hydrogen plasma region extending from 1) wraps around the grid electrode (9) and reaches the surface of the substrate (3). However, when SiH4 gas, which is the main material metal compound gas, is introduced from the grid electrode (9), the area where pink silane radicals emit light is between the grid electrode (9) and the substrate surface (3).
) is a localized plasma region. When the voltage of the grid electrode (9) is increased from Ov, the pink plasma light in contact with the surface of the grid electrode (9) becomes thinner, and when the voltage is further increased, the surface of the grid electrode (9) becomes a dark area. Become. That is, since the grid electrode (9) is biased more cathodically as the voltage increases, excited electrons flying from the hollow cathode electrode toward the anode substrate (3) are bent due to the grid potential and easily collide with the anode substrate. (
3) cannot be reached at a high speed and the discharge current becomes small, and at the same time, the plasma light emitting region also becomes slightly pinkish in the vicinity of the substrate (3) surface.

このようにして得られた膜質をグリッド電極電圧を60
V、放電電圧を300Vにしたときのものについて感光
体特性で評価すると、コロナチャージ電圧が6.5kV
のときの表面帯電電位は700v、暗部中に5秒間放置
したのちの電位は500■であって暗減衰率は70%に
なる。この光導電特性は充分電子写真用感光体として使
用できる値である。また堆積速度は約20%減少するが
、これは前記グリッド電極に電圧を与えない場合の膜厚
より薄い膜厚でありながら高い電位を受容する能力を持
つ膜質が得られることを指すものであって、このことは
本発明の応用範囲が単なるCVD膜の堆積コーティング
のみならず、堆積生成膜に電気的機能を持たせる場合に
も応用できることを示している。
The film quality obtained in this way was applied to the grid electrode voltage at 60°C.
When evaluating the photoreceptor characteristics when the discharge voltage was set to 300 V, the corona charge voltage was 6.5 kV.
The surface charge potential at this time is 700V, and the potential after being left in the dark for 5 seconds is 500V, and the dark decay rate is 70%. This photoconductive property is sufficient for use as a photoreceptor for electrophotography. Furthermore, the deposition rate is reduced by about 20%, which means that a film having the ability to accept a high potential can be obtained even though it is thinner than the film thickness when no voltage is applied to the grid electrode. This shows that the scope of application of the present invention is not limited to mere deposited coating of CVD films, but can also be applied to cases in which the deposited films are provided with electrical functions.

また本発明CVD法は前記した非晶質シリコン合金膜の
堆積膜のみならず、多結晶シリコン、エピタキシャルシ
リコン膜、更にはGaAs膜等の生成などに広(応用で
きるばかりでなく 、T1Ni等により表面を被覆して
機械的強度を改質する分野にも応用が可能である。
Furthermore, the CVD method of the present invention can be applied not only to the deposition of the amorphous silicon alloy film described above, but also to the production of polycrystalline silicon, epitaxial silicon films, and even GaAs films. It can also be applied to the field of coating to improve mechanical strength.

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

第1図は本発明方法の説明図、第2図は大面積平面基板
を移動させながら堆積する装置を示す図、第3図は円筒
状基板に堆積させる装置を示す図、第4図は外部磁界に
よりプラズマ状態を制御する装置を示す図、第5図は平
板状基板に堆積を行う場合の構成図である。 +1)・・・ホローカソード電極管、(2)・・・陰極
(ホローカソード電極金属) 、(2a)・・・陰極端
子、(2b)・・・気体吹出し口、(2c)・・・開口
部、(3)・・・基板、(4)・・・直流バイアス電源
、(5)・・・真空引き装置、(6)・・・リアクタチ
ャンバ、(6a)・・・ゲートバルブ、(7)・・・レ
ール、(8)・・・基板保持体、(8a)・・・ヒータ
エレメント、(9)・・・主材料金属化合物気体の導入
用を兼ねるグリッド電極、(9a)・・・吹出し口、α
Φ・・・磁石、aト・・電極支持金属、(2)・・・電
気絶縁物、(12a)・・・支持部、(12b)・・・
プラズマ発生気体導入管、Q3・・・下部リアクタチャ
ンバ、(13a) (13b)(13c) (13d)
αa・・・絶縁物、α順・・上部リアクタチャンバ、(
15a)・・・ホローカソード電極管の円筒状支持部、
(15b)・・・パツキン、(15c)・・・蓋部、α
e・・・拡散ポンプ、αη・・・荒引き真空ポンプ、α
匂・・・基板加熱用ヒータ電源、a9・・・グリッド電
極電位調節用抵抗、(2m・・・気体供給源、(21a
) 〜(21e)・・・ボンベ、(22a) 〜(22
f) −流量調節器、(至)・・・ダミードラム、(社
)・・・メインバルブオリフィス。 弗1図
Fig. 1 is an explanatory diagram of the method of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an apparatus for depositing while moving a large-area flat substrate, Fig. 3 is a diagram showing an apparatus for depositing on a cylindrical substrate, and Fig. 4 is an external view. FIG. 5 is a diagram showing an apparatus for controlling the plasma state by a magnetic field, and is a configuration diagram when depositing on a flat substrate. +1)...Hollow cathode electrode tube, (2)...Cathode (hollow cathode electrode metal), (2a)...Cathode terminal, (2b)...Gas outlet, (2c)...Opening Part, (3)...Substrate, (4)...DC bias power supply, (5)...Evacuation device, (6)...Reactor chamber, (6a)...Gate valve, (7 )...Rail, (8)...Substrate holder, (8a)...Heater element, (9)...Grid electrode that also serves as the introduction of main material metal compound gas, (9a)... Air outlet, α
Φ...Magnet, a...Electrode support metal, (2)...Electric insulator, (12a)...Support part, (12b)...
Plasma generation gas introduction pipe, Q3...lower reactor chamber, (13a) (13b) (13c) (13d)
αa...Insulator, α order...Upper reactor chamber, (
15a)...Cylindrical support part of hollow cathode electrode tube,
(15b)...Putskin, (15c)...Lid part, α
e...Diffusion pump, αη...Roughing vacuum pump, α
Odor: Heater power supply for substrate heating, a9: Resistor for grid electrode potential adjustment, (2m: Gas supply source, (21a)
) ~(21e)...Cylinder, (22a) ~(22
f) -Flow rate regulator, (to)...dummy drum, (company)...main valve orifice. Figure 1

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)金属成分を含む気体を主材料とし、更に補助的に
働くその他のガスの混合気体中で基板上に上記主材料金
属成分を主体とした固体膜を堆積するCVD法において
、その反応形態がプラズマグロー放電であって、ホロー
カソード電極管で発射される電子で主材料金属成分気体
以外のプラズマ発生気体分子を励起して得られるプラズ
マが主材料金属化合物気体を分解し、表面温度が制御さ
れた基板上に固相合金膜を堆積させることを特徴とする
気相より金属合金を堆積させる方法。
(1) In the CVD method, which uses a gas containing a metal component as the main material and deposits a solid film mainly composed of the metal component as the main material on a substrate in a mixed gas of other gases that act as auxiliary materials, the reaction mode is is a plasma glow discharge, and the plasma generated by exciting plasma-generating gas molecules other than the main material metal component gas with electrons emitted from a hollow cathode electrode tube decomposes the main material metal compound gas, and the surface temperature is controlled. A method for depositing a metal alloy from a vapor phase, the method comprising depositing a solid phase alloy film on a substrate.
(2)陽極との間においてグロー放電を生成するホロー
カソード電極管と、上記グロー放電にもとづき発射され
る電子により励起されてプラズマ化するプラズマ発生気
体の導入部と、上記発生されたプラズマにより分解され
る主材料金属化合物気体の導入部および分解された主材
料金属化合物気体雰囲気中に位置させた基板の加熱部を
有する基板支持体とを備えたことを特徴とする気相より
合金金属を堆積させる装置。
(2) A hollow cathode electrode tube that generates a glow discharge between it and the anode, an introduction section for plasma-generating gas that is excited by the electrons emitted from the glow discharge and becomes plasma, and is decomposed by the generated plasma. Depositing an alloy metal from a gas phase, comprising: an introduction section for a main material metal compound gas to be decomposed; and a substrate support having a heating section for the substrate positioned in the decomposed main material metal compound gas atmosphere. A device that allows
(3)特許請求の範囲第1項において、主材料金属を含
む気体とプラズマ反応して合金を作って基板上に堆積す
る気体元素をホローカソード電極内に導入し、プラズマ
状態を形成することを特徴とする気相より合金金属を堆
積させる方法。
(3) In claim 1, a plasma state is formed by introducing into the hollow cathode a gaseous element that reacts with a gas containing the main material metal to form an alloy and deposits it on the substrate. A method for depositing alloy metals from the gas phase.
(4)主材料金属成分を含む気体を、それ以外の気体の
プラズマ内に導入して主材料金属化合物気体分子の分解
反応を起こさせることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の気相より合金金属を堆積させる方法。
(4) A gas containing a main material metal component is introduced into a plasma of other gases to cause a decomposition reaction of main material metal compound gas molecules.
A method for depositing alloy metals from a vapor phase as described in Section 1.
(5)主材料金属成分を含む気体の導入部を兼ねる導電
部を上記主材料金属成分を含む気体以外の気体のプラズ
マ中に設け、上記導電部の電位を制御して堆積膜のエレ
クトロンダメージの影響を制御することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の気相より合金金属を堆積させ
る方法。
(5) A conductive part that also serves as an introduction part for the gas containing the main metal component is provided in the plasma of a gas other than the gas containing the main metal component, and the potential of the conductive part is controlled to prevent electron damage to the deposited film. A method for depositing alloy metals from the vapor phase as claimed in claim 1, characterized in that the influence is controlled.
(6)ホローカソード電極管からの発生電子流の外周に
同軸的外部磁界を印加する磁石を設け、これにより基板
上に衝突する電子のエネルギを上記磁石の磁界制御によ
り調節して、堆積膜のエレクトロンダメージの影響を制
御するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の気相より合金金属を堆積させる方法。
(6) A magnet is provided to apply a coaxial external magnetic field to the outer periphery of the electron flow generated from the hollow cathode electrode tube, and the energy of the electrons colliding with the substrate is adjusted by controlling the magnetic field of the magnet, and the deposited film is Claim 1 characterized in that the influence of electron damage is controlled.
A method for depositing alloy metals from a vapor phase as described in Section 1.
(7)ホローカソード電極管により水素ガスを励起し、
これによる水素プラズマによりシランガスおよびジボラ
ンガスを分解して、円筒状基板表面に電子写真用非晶質
Si−B−H合金を生成することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の気相より合金金属を堆積させる方法
(7) Excite hydrogen gas with a hollow cathode electrode tube,
From the gas phase according to claim 1, the resulting hydrogen plasma decomposes silane gas and diborane gas to produce an electrophotographic amorphous Si-B-H alloy on the surface of the cylindrical substrate. A method of depositing alloy metals.
(8)ホローカソード電極管と基板支持体間に主材料金
属化合物気体の導入管を兼ねるグリッド電極を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の気相より合
金金属を堆積させる装置。
(8) Depositing an alloy metal from a gas phase according to claim 2, characterized in that a grid electrode is provided between the hollow cathode electrode tube and the substrate support, which also serves as an introduction tube for the main material metal compound gas. Device.
(9)ホローカソード電極とその中心軸を共有する外部
磁界を印加する磁石を設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の気相より合金金属を堆積する装置。
(9) An apparatus for depositing an alloy metal from a vapor phase according to claim 2, further comprising a hollow cathode electrode and a magnet for applying an external magnetic field that shares the central axis of the hollow cathode electrode.
(10)基板の幅より長い断面U字状のホローカソード
電極管を設け、その下部において平板状基板を移動させ
るように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載の気相より合金金属を堆積させる装置。
(10) A second claim characterized in that a hollow cathode electrode tube having a U-shaped cross section that is longer than the width of the substrate is provided, and the flat substrate is moved under the hollow cathode electrode tube.
An apparatus for depositing alloy metals from the vapor phase as described in Section 1.
(11)円筒状基板を回転できるように形成すると共に
、上記基板と対向させて断面U字形の基板以上の長さを
もつホローカソード電極管を設けたことを特徴とする特
許請求の範囲第2項記載の気相より合金金属を堆積させ
る装置。
(11) A cylindrical substrate is formed to be rotatable, and a hollow cathode electrode tube having a length longer than the U-shaped cross-sectional substrate is provided opposite to the substrate. An apparatus for depositing alloy metals from the vapor phase as described in Section 1.
(12)ホローカソード電極管の最奥部に気体吹出口を
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の気
相より合金金属を堆積させる装置。
(12) An apparatus for depositing alloy metal from a gas phase according to claim 2, characterized in that a gas outlet is provided at the innermost part of the hollow cathode electrode tube.
JP61013896A 1986-01-27 1986-01-27 Method and apparatus for depositing a metal alloy from the vapor phase Expired - Fee Related JPH064916B2 (en)

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