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JPS6315348B2 - - Google Patents
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JPS6315348B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6315348B2
JPS6315348B2 JP55032517A JP3251780A JPS6315348B2 JP S6315348 B2 JPS6315348 B2 JP S6315348B2 JP 55032517 A JP55032517 A JP 55032517A JP 3251780 A JP3251780 A JP 3251780A JP S6315348 B2 JPS6315348 B2 JP S6315348B2
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JP
Japan
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film
electric field
gas
forming
deposition chamber
Prior art date
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Application number
JP55032517A
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English (en)
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JPS56130465A (en
Inventor
Nobuo Kitajima
Tadaharu Fukuda
Juji Nishigaki
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS6315348B2 publication Critical patent/JPS6315348B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/517Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using a combination of discharges covered by two or more of groups C23C16/503 - C23C16/515

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、グロー放電を利用して、例えば光導
電膜、半導体膜、無機絶縁膜或いは有機樹脂を形
成するに有効な膜形成法に関する。
膜形成用のガスを減圧にし得る堆積室内に導入
しグロー放電によるプラズマ現象を利用して所定
の支持体上に所望の特性を有する膜を形成しよう
とする場合、殊に、大面積の膜の場合には、全面
積に亘つてその膜厚並びに、電気的、光学的或い
は光電的等の物理特性の均一化及び品質の均一化
を計り乍ら、その膜形成速度を増大させることに
は、通常の真空蒸着法に較べて非常に困難が附纒
う。
例えば、SiH4ガスを放電エネルギーを使つて
分解し支持体上にアモルフアス水素化シリコン
(以後、a―Si:Hと記す)膜を形成して、この
膜の電気物性を利用し様とする場合、この膜の電
気特性が膜形成時の放電強度に大きく依存する
為、膜の全領域における電気物性の均一性を得る
には、膜形成の全領域において放電強度の均一化
を計る必要があり、この放電強度の均一化を計る
と共に、膜形成速度を向上させなければ再現性及
び生産性、量産性の点において充分満足され得る
ものではなく工業化を計ることは出来ない。
ところでこの放電強度の均一性は、電界強度、
ガス流量、ガス圧、ガスの導入位置と排出位置の
配置、放電電極の形状や配置等の要素に主に依存
し、従来より提案されている膜形成法では、上記
の諸要素を一義的に決定して、膜形成条件が最適
となる様な均一な放電強度を得ることは出来ず、
ある程度の条件緩和の下で膜形成を行なつている
のが現状である。
殊に、電界強度は、形成される堆積膜の特性の
均一化に大いに影響を与えるものであるが、この
電界強度は、膜作成条件の他の要素に左右される
ことが大であつて、電界強度の不均一性、その強
度の経時的変化及び強度の大きさは、形成される
膜の特性に大きな影響を与える要因になつてい
る。例えば、従来より行なわれている放電用の電
界としては、直流電界又は高周波電界が利用され
ており、膜形成速度を上げる為に電界強度を高め
ることが試みられているが、直流電界法の場合に
は、高周波電界法に基づく実効的電界は強いが、
膜形成時のガス圧に強く依存し、低圧になるに従
つて、放電の低下、強いては放電停止を果たす。
又、逆に、ガス圧が高圧になるに従つて、放電を
形成する空間領域の中央寄りになるに従つて、電
界強度が急激に弱まり、低圧の場合と同様の現象
を引起して不都合である。
この様に、直流電界法においては、グロー放電
可能なガス圧の許容範囲が極めて狭く、又、ガス
圧の変動に大きく影響を受ける為に、均一特性の
膜を高速で作成するには不向きの面が多々存する
ものである。
他方、高周波電界法の場合は、その放電は直流
電界法に比してガス圧の変動に対して安定性があ
り、この点においては、利点を有するが、直流電
界法に較べて実効電界強度が低く、従つて、膜形
成速度をそれ程高めることは出来ないという欠点
を有する。例えば、本発明者等の実験によれば、
精々7Å/sec程度である。従つて、例えばa―
Si:H膜等の極めて膜成長速度の小さい膜を作成
する場合には、膜作成に長時間を要し、生産性、
量産性には不向きである。
本発明は上記の諸点に鑑み成されたものであつ
て、大面積に亘つて均一特性の膜を高効率で製造
し得る膜形成法を提案することを目的とする。
本発明の膜形成法は、減圧にし得る堆積室内に
堆積膜形成用のガスを導入してグロー放電を生起
させて前記ガスのプラズマ雰囲気を形成して、前
記堆積室内に予め設置されてある膜形成用の支持
体上に堆積膜を形成する膜形成法において、前記
プラズマ雰囲気の形成を直流電場と交番電場の共
存下において行なう事を特徴とするものである。
この様な特徴を有する本発明の膜形成法によれば
従来法に較べて著しく高効率・高速度で物理的特
性、光学的特性及び光電的特性に優れ、然も形成
される膜の全領域においてそれ等の特性及び膜厚
が均一で且つ大面積のものが容易に形成し得るも
のである。殊に、本発明の膜形成法は、電気的及
び光電的に優れたa―Si:H膜が容易に再現性良
く高速度で形成し得るもので例えば、従来のグロ
ー放電法に較べ、少なくとも5〜10倍の膜形成速
度で光電的・電気的特性に優れたものが得られる
ものである。
本発明において交番電界としては好ましく採用
されるのは、交流電界であつて、電界の形成には
インダクテイブ法及びキヤパシテイブ法のいずれ
も採用し得る。
この様な交番電界の形成に要する電気エネルギ
ーとしては、インダクテイブ法の場合には、通常
は50W〜2KW、好適には100W〜1KWとされ、
キヤパシテイブ法の場合には、通常は、5W〜
500W、好適には10W〜100Wとされるのが望まし
いものである。
周波数としては、高い方が、本発明の目的を一
層効果的に達成され得るものであるが実用性の点
より、通常採用されているRF(radio frequency)
領域の周波数が好適に採用され、例えば13.56Mz
は好都合である。
直流電界の形成に要する電気エネルギーとして
は、直流電界の形成に要する電極の電極間電位差
の絶対値が、通常0.1V〜1KV、好適には1V〜
500Vとされるのが望ましい。
本発明においては、堆積膜形成用の支持体は、
プラズマ雰囲気の形成されている空間領域の内或
いは何れの空間領域に設置されても良いものであ
るが、形成する堆積膜の種類によつて、より一層
高効率で膜形成が成され、且つ特性が均一で優れ
ている膜の得られる設置は決定される。
通常の場合、この支持体の設置位置は直流電界
を形成する電極の何れか一方の側とされ、好まし
くは、一方の電極に接触する位置、又はその近傍
の位置が選択される。
例えばa―Si:H膜を形成するのであれば、直
流電界形成用の電極の陰極側に設置される方が総
合的な観点より好ましいものである。
以下、本発明を図面に従つて具体的に説明す
る。
第1図は、本発明の膜形成法を具現化する堆積
装置の好適な例の1つを示す模式的説明図であ
る。第1図に示される堆積装置100は、堆積室
101の内部にプラズマを形成する為電界も形成
する為の電極107―1,107―2、RFコイ
ル110、及び電極107―1側に堆積膜形成用
の支持体109が各々設けてある。
堆積室101には、該室101内を排気する為
の排気用パイプ112、堆積膜形成用のガスを導
入する為のガス導入パイプ106が接続されてい
る。電極107―1,107―2には、リード線
113―1,113―2を通じて外部にある直流
電源108より電圧が印加され、又、RFコイル
110にはリード線114を通じて外部のRF電
源111より所定の電力が投入される。第1図に
示す装置100によつて膜形成するには、先ず、
ガス流量調節バルブ104を閉じ、メインバルブ
103を全開して排気装置102によつて、堆積
室101内を排気して、所定の真空度にする。堆
積室101内が所望の真空度になつた時点で、必
要に応じて、支持体109を、適当な手段、例え
ばヒータ、赤外線ランプ等で所定の温度まで加熱
する。堆積室101内が、膜形成の為の準備が成
された時点において、3つのバルブ115―1,
115―2,115―3の中の所望のバルブを全
開しガス流量調節バルブ104を徐々に開いて、
所望のガスボンベ105より所望のガスを堆積室
101内に導入する。
ガスの導入によつて、堆積室101内が所望の
真空度になつた時点で、電極107―1,107
―2間に所定の電位差が形成される様に、電極1
07に直流電源102より電圧を印加すると共
に、RF電源111よりRFコイル110に交番電
力を投入して、電極107―1,107―2内に
グロー放電を生起させて、堆積膜形成用のガスの
プラズマ雰囲気を形成する。プラズマ雰囲気の維
持は、好ましくは、膜形成終了まで連続的に持続
するのが均一特性の膜を形成するのに良いもので
ある。
電極107―1,107―2間の距離は、形成
する膜の種類、大きさ、堆積装置100の大きさ
等によつて任意に設定されるものであるが、例え
ば、a―Si:H膜を70cm角の平面積に形成するの
であれば3〜5cmの間に設定される。
次に、第1図に示されるのと同様の装置によつ
て、a―Si:H膜を形成した例を示す。
前述の様にして、堆積室101内の膜形成の準
備を計つた後、バルブ115―1,115―2を
混合比が9:1に成る様に開き、ガス流量調節バ
ルブ104を徐々に開いて、50SCCMの流量で
H2とSiH4の混合ガスを堆積室101に導入した。
この時、メインバルブ103の開閉量を調節して
堆積室101内の真空度が1〜10Torrの範囲に
なる様にした。
この時の装置各部の寸法、被処理材の寸法及び
材質は以下のようであつた。
電極の寸法 120×120mm 電極間距離 50mm 被処理材の寸法 100×100mm 被処理材の材質 コーニング7059ガラス この状態で電源108をON状態にして電極1
07―1,107―2間に電位差50Vを形成し
た。又、RF電源111をON状態にしてRFコイ
ル110に13.56Mzで10Wの電力の投入を継続し
た。この場合、電極107―1,107―2間に
グロー放電が生起されてプラズマ雰囲気が形成さ
れ、支持体109上にa―Si:H膜が形成され
た。
この時、膜厚が10μ迄は、略々30Å/secの堆積
速度で膜形成が成され、更に膜厚が50μになつて
も堆積速度は約20Å/secであり、極めて、高効
率・高速度でa―Si:H膜が形成されることが判
かつた。
又、得られたa―Si:H膜は、全面積にわたり
その膜厚分布が5%以内である極めて均一な膜厚
を有していた。
さらに、その暗抵抗値は10-12Ωcm前後の値を
示し、室内光により数桁の抵抗値変化を示すな
ど、均一で良好な光導電体としての優れた特性を
有するものであつた。
第2図は、電子写真感光体用の基体の様に円筒
状の膜形成用の支持体の上に膜形成する為の電極
の配置を示した模式的一部破断斜視図である。膜
形成用の円筒状支持体201は、直流電界形成用
の一方の電極も兼ねて、RFコイル202の内側
に、配置される。電極兼用支持体201と対向す
る直流電界形成用の他方の電極203は、RFコ
イル202の外側に図に示す様に配置される。
堆積膜形成用のガスの堆積室内への導入は、第
2図の装置の場合、RFコイル202中を通つて、
RFコイル202に設けられた微細な孔である多
数のガス放出口204より成される。
RFコイル202は、不図示のRF電源に結像さ
れ、又電極203、支持体201は、直流電界形
成用の電源(不図示)に各々電気的に接続されて
いる。この第2図の例の場合には、直流電界形成
用の一方の電極として膜形成用の支持体で兼用す
る為、電極の汚染、部品設置の為の空間的節約が
出来ると共に、RFコイル202を通じて膜形成
用のガスを堆積室内に導入するので、ガス分布の
一層の均一化を計ることが出来、極めて経済的且
つ量産的である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の膜形成法を具現化する堆積
装置の好適な例の1つを示す模式的説明図、第2
図は、他の例の1つを示す模式的一部破断斜視図
である。 100…堆積装置、101…堆積室、102…
排気装置、103…メインバルブ、104…ガス
流量調節バルブ、105…ガスボンベ、106…
ガス導入パイプ、107…電極、108…直流電
源、109…支持体、110…RFコイル、11
1…RF電源、112…排気パイプ、113,1
14…リード線、115…バルブ、201…円筒
状支持体、202…RFコイル、203…電極、
204…ガス放出口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 減圧にし得る堆積室内に堆積膜形成用のガス
    を導入してグロー放電を生起させて前記ガスのプ
    ラズマ雰囲気を形成して、前記堆積室内に予め設
    置されてある膜形成用の支持体上に堆積膜を形成
    する膜形成法において、前記プラズマ雰囲気の形
    成を直流電場と交番電場の共存下において行なう
    事を特徴とする膜形成法。
JP3251780A 1980-03-14 1980-03-14 Film forming method Granted JPS56130465A (en)

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