JPS643950B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばアルミニウム円筒上の表面にア
モルフアス（非晶質）シリコン膜（以下「ａ−Si
膜」という）などを生成させて、レーザラインプ
リンタ用感光材料等を製造する場合に用いられる
プラズマCVD装置に関するものである。

従来この種のプラズマCVD装置として減圧空
間内に１種類または数種類の原料ガスを連続的に
導入し、この原料ガスを前記減圧空間内に形成し
たプラズマ放電場を通過させてプラズマ分解し、
その分解したガスを加熱した基板の成膜面に導い
て該成膜面に非昌質膜を生成させるようにしたも
のがある。

しかしながら、従来の装置では原料ガスを単一
のプラズマ放電場を通過させた後、直ちに基板の
成膜面へ導くようにしているので、比較的大形の
基板に良質の非昌質膜を短時間に生成させること
は困難であつた。

第１図は従来の装置の縦断面図である。すなわ
ち内部に減圧空間ａを形成する減圧容器ｂの非金
属材料からなる側面の外側に、たとえばコイル状
の電極Ｃを配設させて、前記減圧容器ｂの内側に
プラズマ放電場ｄを形成してあり、前記減圧容器
ｂ内に成膜面を前記プラズマ放電場に対向させた
円筒状基板ｅと、この基板ｅの背面（内側面）に
添設させた熱板ｆが配設されている。そして前記
減圧容器ｂの上端部から減圧容器ｂ内に入口ノズ
ルｇを通して導入した原料ガスｈを前記プラズマ
放電場ｄを通して基板ｅの成膜面へ導入するよう
になつている。しかしこのような構成の装置では
ノズルｇの形状や寸法についてまたその配置等に
関して十分研究をした後でないと、一般的には減
圧空間内に導入された原料ガスが基板ｅ上に逐次
成膜するので、入口からの距離の遠近によつて成
膜膜厚に差を生じる結果均一な厚さでもつて成膜
することが難しいという欠点がある。この欠点を
除去するため大量の原料ガスを導入する方法も試
みられているが、大量にガスを導入すれば、その
原料ガスは未反応のまゝ排出されることとなり、
一般には高価とされる原料ガスを低効率で消費す
るという別異の欠点も生じる。さらに第１図の従
来装置では減圧容器ｂの側面は電極ｃが当該側面
の外側に配設してあるため石英ガラス等の非金
属、少透過性の耐気密、高純度材料でなければな
らず、そのため生産用装置としては強度確保、生
産コストの点でも問題がある。

第２図は特に上記後者の欠点を除去した従来装
置の要部縦断面図である。

すなわち第１図との差異は電極c′が減圧容器
b′内に配設されていることで、そのため減圧容器
b′の構成材料は非金属である必要はなく堅固な構
造とすることが可能である。しかしてこの場合に
は電極c′と基板e′の間の電位には種々の組合せが
考えられ、実施されている。第３図は基板e′に対
する電極c′の配置、形状、電圧印加状態をしめす
略示図である。すなわち第３図ａ，ｂ、およびｃ
に示す如き組合せで、ａを除いてｂ，ｃは共に電
極c′と基板e′の間に高周波電場を形成し、この間
で一様な放電空間、ひいては均一な膜厚を得よう
とするものであつて、これに伴いガスの吹出し口
g′もたとえば分割または一体化された電極c′の各
所に設けた小孔に分散することにより均一な膜厚
を得ようとするものであるが、このような構成で
あつても各部に均一な放電状態を期待するには
c′，e′間の距離をあまり大きくすることはでき
ず、そのため放電場d′の厚さの増大化には限界が
ある。したがつて原料ガスの前記プラズマ放電電
場d′に対する通過距離を十分に確保することはむ
づかしく、プラズマ分解の不十分なガスが基板に
供給されがちになる。この結果、先に述べたよう
に高価な原料ガスが未反応のまゝ排出されたり、
膜の生成に長時間を要するという欠点がある。

前述の如く従来装置ではいずれの形式の場合に
も欠点があり、比較的大形の基板に良質の非昌質
薄膜を短時間に生成させたいとする要求を同時に
満足することができない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、減
圧空間内にグロー放電による複数のプラズマ放電
場を形成するよう電極を設け、原料ガスをこれら
のプラズマ放電場に供給することによつて比較的
大面積の基板にも良質の非昌質薄膜を短時間に、
しかも原料ガスの高利用率により経済的に生成さ
せることができるようにしたプラズマCVD装置
を提供することを目的とする。

以下本発明の実施例を図面に従つて説明する。

第４図は本発明に係るプラズマCVD装置の縦
断面図であり第５図は同じく横断面図である。

この装置は内部に減圧空間１を形成する減圧容
器２を設け、この減圧容器２内の中間位置に網状
または櫛状の通気性を有する円筒状共通電極３を
その軸を垂直にして配設する。そして前記減圧容
器２内に前記共通電極３の外側に第１の円筒状電
極４を前記共通電極３と同軸に配設すると共に前
記共通電極の内側に前記共通電極３と同軸に第２
の円筒状電極５を配設する。そして前記共通電極
３を高周波電源６に接続すると共に前記第１の電
極４と第２の電極５をそれぞれ所定の直流電源
７，８に接続し、第１の電極４と共通電極３との
間に第１のプラズマ放電場９を形成すると共に第
２の電極５と共通電極３との間に第２のプラズマ
放電場１０を形成する。この場合に於て、第２の
電極５が基板でもあるときには基板が電極を兼ね
ることになるが、基板が非導電性物質の場合には
電極５の上に当該基板を覆いかぶせるようにす
る。１１は基板の加熱を目的とした加熱装置であ
つて前記第２の電極５の内側に配置されている。

なお、第１の円筒状電極４は減圧容器２内に原
料ガスを供給するために、外壁４１と内壁４２と
からなる袋状に形成されており、内壁４２には前
記共通電極３側に原料ガスを供給する小孔４ａが
多数設けられてあつて、原料ガス１６が導管１２
を経て導管１２に連結された電極４の外側のジヤ
ケツト１３に到達し、次いで電極４の内側面に穿
設された前記多数の小孔４ａを通してプラズマ放
電場９及び１０に逸散し得るようになつている。
なお前記減圧容器２の上端部には原料ガス１６の
導入用の導管１２が接続されており、下端または
他の適宜な位置に真空ポンプ１５を含む排気経路
１４が接続されている。

各部分の好ましい寸法は次の通りである。即
ち、減圧容器の外径Ａは約300mm、第２の円筒状
電極の外径Ｂは80〜100mm、袋状にした部分の高
さＣは400mm、減圧容器の高さＥは約500mm、第１
の放電場と第２の放電場の加えた厚さＤは40〜50
mmであり、第１の放電場と第２の放電場の間に共
通電極３が存在している。また前記小孔の直径Φ
は３〜５mm程度が適切である。

次に本発明に係るプラズマCVD装置の作動に
ついて説明する。

まづ、真空ポンプ１５を作動させて減圧容器２
内を10^-3torrあるいはそれ以下の圧力にしたあ
と、減圧容器２への原料ガスの例えばニードルバ
ルブの如き微調整バルブの調節により1torr内外
の圧力および必要なガス流速を維持するととも
に、加熱装置１１を作動させて、第２の電極５を
所定温度にまで加熱する。また電極３，４，５に
夫々所定の電圧を印加して第１の電極４と共通電
極３との間、および第２の電極５と共通電極３と
の間にプラズマ放電場９および１０を形成させて
おく。

上記状態にしたあと、導管１２から前記減圧容
器２内へモノシランその他の適当な原料ガス１６
を供給すると、この原料ガス１６が第１の電極４
の小孔４ａを通して第１の放電場９に流入しプラ
ズマ分解が起り、しかる後、原料ガス１６は共通
電極３を通過して第２のプラズマ放電場１０に導
入され、さらにプラズマ分解が行われる。

こうして分解されたガスは前記加熱された第２
の電極５上に逐次供給され、５の表面上にａ−Si
膜などが堆積される。しかして不要となつた原料
ガスは排気経路１４を通つて減圧容器外へ排出さ
れる。

本発明のプラズマCVD装置は、減圧容器内に
配設した網状または櫛状の通気性を有する円筒状
共通電極と、この円筒状共通電極の外側に対向す
る位置に配設されて前記円筒状共通電極との間に
第１のプラズマ放電場を形成する第１の円筒状電
極と、前記共通電極の内側に対向する位置に配設
されて前記共通電極との間に第２のプラズマ放電
場を形成する第２の円筒状電極とを具備してお
り、且つ前記共通電極と第１の円筒状電極と第２
の円筒状電極は同軸に位置決めされているととも
に、前記第１の円筒状電極は減圧容器内に原料ガ
スを供給するために外壁と内壁とからなる袋状に
形成されており、内壁には前記共通電極側に原料
ガスを供給する小孔が多数設けられており、かつ
前記第２の円筒状電極が成膜のための基板とされ
ているので、基板の大小にかかわらず、殆どの原
料ガスは前記小孔を介して充分均一に放電場に分
散されることになり、均一なプラズマ放電場から
のエネルギーを受けてプラズマ分解されることに
なる。その結果極めて均一な成膜を得ることが可
能となつた。従つて原料ガスの節約に繋がるとと
もに良好な成膜を短い時間で得ることが可能であ
る。

また本装置の場合、電極間距離（すなわち共通
電極３と第１の電極４との間、共通電極３と第２
の電極５との間のいづれか、または両方）を電源
導入部の設置位置部への絶縁距離（片方接地電源
の場合）またはその２倍（両出力浮上電源の場
合）にそれぞれ近い寸法より小さく設定すれば、
電源導入部における無効（または有害）放電を防
止することができる。

なお前記実施例では各プラズマ放電場は連続構
成品である円筒状の電極より形成されたものとし
て説明したが、これに限定されず、他の実施例と
して例えば複数の分割された単位電極の集合体に
より形成されたものであつてもよい。

また共通電極と第２の電極との間にさらに他の
電極を設置して、プラズマ放電場内のイオン等に
対する制御を行わしめるようなことも可能であ
る。成膜面を内方側に設定するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来装置の縦断面図、第３図
は第２図における基板に対する電極ｃの配置、形
状、電圧印加状態の略示図である。第４図は本発
明に係るプラズマCVD装置の縦断面図、第５図
は同じく横断面図である。 ２……減圧容器、３……共通電極、４……第１
の円筒状電極、５……第２の円筒状電極、１２…
…導管、１３……ジヤケツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 減圧容器内に配設した網状または櫛状の通気
   性を有する円筒状共通電極と、この円筒状共通電
   極の外側に対向する位置に配設されて前記円筒状
   共通電極との間に第１のプラズマ放電場を形成す
   る第１の円筒状電極と、前記共通電極の内側に対
   向する位置に配設されて前記共通電極との間に第
   ２のプラズマ放電場を形成する第２の円筒状電極
   とを具備しており、且つ前記共通電極と第１の円
   筒状電極と第２の円筒状電極は同軸に位置決めさ
   れているとともに、前記第１の円筒状電極は減圧
   容器内に原料ガスを供給するために外壁と内壁と
   からなる袋状に形成されており、内壁には前記共
   通電極側に原料ガスを供給する小孔が多数設けら
   れており、かつ前記第２の円筒状電極が成膜のた
   めの基板とされていることを特徴とするプラズマ
   CVD装置。