JPH02197574A - マイクロ波プラズマｃｖｄ法による堆積膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性膜、特に半
導体デイバイス、電子写真用感光デイバイス、画像入力
用ラインセンサー、撮像デイバイス、光起電力素子等に
用いるアモルファス半導体等の機能性堆積膜を形成する
装置に関する。

〔従来技術の説明〕

従来、半導体デイバイス、電子写真用感光デイバイス、
画像入力用ラインセンサー、撮像デイバイス、光起電力
素子、その他各種の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、例え
ば水素又は／及びハロゲン（例えばフッ素、塩素等）で
補償されたアモルファスシリコン（以下、ｒ　ａ−３ｉ
（Ｈ，Ｘ）Ｊと記す、）等のアモルファス半導体等の堆
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。

そして、こうした堆積膜は、プラズマＣＶＤ法、即ち、
原料ガスを直流又は高周波、マイクロ波、グロー放電に
よって分解し、ガラス、石英、ステンレス、アルミニウ
ムなどの基体上に薄膜状の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。

ところで近年、マイクロ波を使用するプラズマＣＶＤ法
（以下、ｒＭＷ−ＰＣＶＤ法」と表記する。）が注目さ
れ、そのための装置がいくつか提案されて、ＭＷ−ＰＣ
ＶＤ法による前述した堆積膜の工業的規模での生産がは
かられて来ている。

そうした従来提案されているＭＷ−Ｐ　ＣＶ　Ｄ法によ
る装置は、代表的には第３図の略図で示される装置構成
のものである。

第３図において、１は真空容器、２，２′はアルミナ・
セラミックス又は石英等の誘電体窓、３は排気管、４は
排気バルブ、５は排気装置、６は原料ガス供給管、７は
バルブ、８は堆積膜形成用基体、９は基体加熱ヒーター
、ＩＯは基体回転用モーターを示す、なお、真空容器１
は放電トリガー等を用いることなく自動放電にて放電を
開始せしめるため、該マイクロ波型ｆｌ（図示せず）の
発振周波数に共振するような空胴共振器構造とするのが
一般的である。そしてこうした装置による堆積膜の形成
は次のようにして行われる。即ち、真空容器ｌ内部を、
排気管３を介して真空排気すると共に、円筒状基体８を
基体回転モーター１０により回転させながら、基体加熱
ヒーター９により所定温度に加熱、保持する０次に、原
料ガス供給管６を介して、例えばアモルファスシリコン
堆積膜を形成する場合であれば、シランガス、水素ガス
等の原料ガスが供給管に開口せられた複数のガス放出孔
（図示せず）を通して真空容器ｌ内に放出される。これ
と同時併行的に、マイクロ波電源から周波数５００ＭＨ
２以上の、好ましくは２．４５ＧＨ２のマイクロ波を発
生し、該マイクロ波は導波部（図示せず）を通り、誘電
体窓２を介して真空容器ｌ内に導入される。かくして、
真空容器１内の導入原料ガスは、マイクロ波のエネルギ
ーにより励起されて解離し、中性ラジカル粒子、イオン
粒子、電子等が生成され、それ等が相互に反応し円筒状
基体７の表面に堆積膜が形成される。

しかしながら、上述従来例の装置構成においては、堆積
膜形成用基体の出し入れや、誘電体窓の交換には真空容
器内を一端大気圧状態にする必要がある。又、堆積膜形
成用基体の設置等にはどうしても人間による操作が必要
であるために発しん等による品質、歩留りの向上が期待
出来ない、よってこれらを改善するためには堆積膜用基
体や誘電体窓の出し入れを真空雰囲気中で行うのが一般
的であるが、堆積膜形成用基体が複数本になるほど搬送
装置が複雑になる。更には誘電体窓と堆積膜形成用基体
を別々に搬送するために、搬送に時間がかかるなど自動
化する上での困難な点が多かった。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のごとき従来のマイクロ波プラズ７ＣＶ
Ｄ法（以下、ｒ、ｃ＋Ｗ−ＰＣＶＤ法」と略記する。）
による堆積膜形成装置における上述の問題点を克服して
、半導体デイバイス、電子写真用感光体デイバイス、画
像入力用ラインセンサー、描像デイバイス、光起電力素
子、その他各種のエレクトロ素子、光学素子等に用いる
素子部材としての良好な性能を有する堆積膜を、μＷ−
ＰＣＶＤ法により量産できる装置を提供する事を目的と
するものである。

〔発明の構成・効果〕

本発明のμｗ−ｐｃｖｐ法による堆Ｊｌｌｌｆｆ形成装
置は密封された真空容器、該真空容器内に原料ガスを供
給する手段、該真空容器を排気する手段、該真空容器内
にマイクロ波放電を生成せしめる手段、および該真空容
器内に堆積膜形成用基体を保持する手段を基本構成とす
るμＷ−ＰＣＶＤ法による堆積膜形成装置であって、前
記堆積膜形成用基体とマイクロ波を導入するための誘電
体窓を一つの部材に保持し、その部材は堆積膜形成時は
真空容器の一構成部材を成し、なおかつ、真空雰囲気で
容易に搬送可能なように構成したものである。

このような構成の本発明の装置によれば、＋１１　　堆
積膜形成の度毎に更新しなければならない複数の堆積膜
形成用基体と、マイクロ波導入用誘電体窓とを真空状態
の中にあっても同時に、かつ容易に搬送する事ができる
こと。

（２）上記堆積膜形成用基体とマイクロ波導入用誘電体
窓とを真空容器内に導入するための真空容器の開閉部を
、前記保持部材が兼ねることによって前記開閉部の機構
を単純化でき、量産装置としての効率を高めることがで
きること。

（３）前記部材にいくつかの機能を集約させることによ
り移送のプロセスが単純化され、発塵による不良品の発
生をより一層低減する事ができること。

等の多大な効果を享受でき、量産化にとうて極めて有益
である。

又、装置の構成として堆積膜形成室等を複数にする、あ
るいは、堆積膜形成用基体を加熱するための加熱炉等を
配置する事で更に量産性が向上できる。

以下、本発明のμＷ−ＰＣＶＤ法による堆積膜形成装置
について、図面を用いて説明する。

第１．２．４図は本発明０）ｐＷ−ＰＣＶＤ法による堆
積膜形成装置の典型的−例を模式的に示す略図である。

第１図は量産装置全体の配置図であり、１１はｔＲ浄な
雰囲気で堆積膜形成用基体と誘電体窓を保持部材に組み
込み、真空にするための真空容器である。第４図に堆積
膜形成用基体３７と誘電体窓２９を組み込んだ保持部材
３６の略図を示す。

１２は堆積膜を形成するための真空容器、１３は堆積膜
形成後の保持部材を取り出すための真空容器である。３
０は保持部材を真空容器１１．１２゜１３の各位置に移
動するための移動用真空容器である。１７，１８．１９
は各真空容器を真空にするための排気装置、２０，２１
．２２は移動用真空容器３０が真空容器１１，１２．１
３に接続されたときゲートバルブ２９と、ゲートバルブ
２６゜２７．２８の空間を真空にするための排気装置で
ある。即ち、例えば真空容器１２への保持部材の出し入
れは、真空容器３０のゲートバルブ２９を真空容器１２
のゲートバルブ２７上に密着させ、ゲートバルブ２９と
ゲートバルブ２７の空間を排気装置２１により真空にす
る０次いでゲートバルブ２７．２９を開き、真空容器３
０内に設けられた上下移動機構（図示せず）により真空
容器１２内と真空容器３０内での保持部材の移動を行う
。

第２図は、誘電体窓と堆積膜形成用基体とを保持した保
持部材を、真空容器１２内に搬入した状態を示す略図で
ある。

図中、１８は真空容器１２を真空にするための排気装置
であり、排気バルブ１５を介して真空容器１２に接続さ
れている。３６は保持部材である。

堆積膜形成のための真空容器１２内に搬入された保持部
材３６には、誘電体窓２９と堆積膜形成用基体３７とが
保持されており、該保持部材３６は真空容器１２の開閉
部を兼ねている。すなわち、保持部材３６は、真空シー
ル部材３５を介して、真空容器１２の側壁内側に密接し
うるようにされており、真空容器１２と保持部材３６と
により密封された堆積膜形成空間Ａを形成しうるように
されている。３８は堆積膜形成用基体３７を支持し回転
させるための回転軸であり、回転モーター３２に接続さ
れている。３１は堆積膜形成用基体３７を加熱するため
のヒーター、３３は原料ガスを真空容器内に供給するた
めの原料ガス供給管であり、該原料ガス供給管３３はバ
ルブ３４を介して原料ガス供給源（図示せず）に接続さ
れている。

以下、第１．２および４図に示す本発明の実施例装置を
用いた堆積膜形成の手順を示す。

まず、複数の堆積膜形成用基体３７．３７．・・・と誘
電体窓２９を保持した保持部材３６を真空容２３１１内
に搬入し、ゲートバルブ２６を閉じ、バルブ１４を開け
て排気装置１７により真空容器ｌｌ内を真空排気する０
次に、移動用真空容器３０を真空容器１１上に移動し、
移動用真空容器３０のゲートバルブ２９を真空容器１１
のゲートバルブ２６上に密着させ、ゲートバルブ２９と
ゲートバルブ２６の空間を排気装置２０により真空にす
る０次いでゲートバルブ２９とゲートバルブ２６を開き
、移動用真空容器３０内に設けられた上下移動機構（図
示せず）により、誘電体窓２９と堆積膜形成用空間３７
．３７．・・・を保持した保持部材３６を、真空容器１
１内から移動用真空容器３０内に移動し、ゲートバルブ
２９．２７を閉じる。

保持部材３６を内蔵した移動用真空容器を、真空に保持
された堆積膜形成用真空容器１２の真上まで移動させ、
ゲートバルブ２９を、堆積膜形成用真空容器１２のゲー
トバルブ２７上に密着させ、ゲートバルブ２９とゲート
バルブ２７の空間を排気装置２１により真空にする０次
いで、ゲートバルブ２７．２９を開き、真空容器３０内
に設けられた上下移動機構（図示せず）により真空にさ
れている真空容器１２内に保持部材を搬入する。＊人後
は、ゲートバルブ２７．２９を閉じ移動用真空容器３０
を上方へ移動させ、ゲートバルブ２７と保持部材３６と
によって形成された空間Ｂを大気圧状態にし、ゲートバ
ルブ２７を開け、誘電体窓２９にてマイクロ波電源から
接続された導波管（図示せず）を接続する。この際、保
持部材３６は前述したごとく、真空容器１２の開閉部を
兼ねており、真空シール部材３５によって、堆積膜形成
空間Ａは真空に保持されたままとなっている。

マイクロ波導波管を接続せしめた後は、堆積膜形成用基
体３７，３７．・・・を回転させながら、所定温度に加
熱保持する０次いで、原料ガス供給管３３を介して原料
ガスを導入し、バルブ１５を調整して所定の真空度を保
持しながら、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を誘電
体窓２９を介して導入し、原料ガスを分解し、堆積膜形
成用基体３７．３７．・・・上に堆積膜を形成する。

堆積膜形成後は、マイクロ波と原料ガスの４人および堆
積膜形成用基体の加熱と回転を中止し、導波管を誘電体
窓から取りはずす０次に、ゲートバルブを閉じ、ゲート
バルブ２７と保持部材３６とによって形成された空間Ｂ
を真空排気した後、移動用真空容器３０を移動させて、
移動用真空容器３０のゲートバルブ２９と堆積膜形成用
真空容器１２のゲートバルブ２７を密着させ、ゲートバ
ルブ２９とゲートバルブ２７の空間を排気装置２１によ
り真空にする。こうした後、堆積膜形成用真空容器１２
内の保持部材３６を移動用真空容器３０内に搬入し、ゲ
ートバルブ２７．２９を閉じる。

保持部材３６を内蔵せしめた移動用真空容器３０は、次
に真空に保持されている放冷用真空容器１３上まで移送
され、上述と同様の手順により、すなわち、ゲートバル
ブ２９とゲートバルブ２８を密着させた後、両ゲートバ
ルブの空間を排気装置２２により真空にし、両ゲートバ
ルブ２９゜３０を開き、保持部材３６を移動真空容器３
０内から放冷用真空容器１３内に搬入し、ゲートバルブ
２９．２８を閉じる。そして、該真空容器１３内にて室
温程度にまで、堆積膜形成された基体３７．３７．・・
・を冷却した後、真空容器１３内を大気圧にし、ゲート
バルブ２８を開いて、誘電体窓２９と堆積膜を形成した
基体３７．３７．・・・を保持した保持部材３６を取り
出す。

以下、上述の本発明の堆積膜形成装置を用いた堆積膜成
膜例及び比較例を用いて説明するが、本発明はこれらに
よって限定されるものではない。

威ＪＩＬ［ 清浄な雰囲気中で保持部材３６に誘電体窓２９を配置し
誘電体窓２９を中心として同心円上にＡｊ！製の円筒状
基体３７を６本（Ａ−Ｆ）配置した。真空容器１１内の
投入口より保持部材３６を真空容器ｌｌ内に配置した後
真空排気し、真空容器３０にて真空容器１２内に搬入し
た。真空容器１２を排気しながら円筒状基体を一定速度
で回転させ３００℃に加熱保持した。こうしたところへ
、原料ガス供給管３３を介してシランガス（ＳｉＨ４）
、水素ガス（Ｈり、ジボラン（Ｂ２Ｈ４）ガス等のアモ
ルファスシリコン感光ドラム作製用の原料ガスを第１表
に示す条件で真空容器１２内に１×１０−”Ｔｏｒｒ以
下の真空度を保持しながら放出した０次いで周波数２．
４５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波透過性誘電体窓２
９．２９’を介して真空容器１２内に導入し、円筒状基
体上に電荷注入阻止層、感光層、及び表面層の夫々を続
々に形成し、アモルファスシリコン感光ドラムを作製し
た。

次いで真空容器３０にて保持部材３６を真空容器３０内
に搬送し、室温程度に冷却した後、真空容器１３内を大
気圧にしてアモルファスシリコン感光ドラムを取り出し
た。こうして作製した感光ドラムをキャノン製複写機Ｎ
Ｐ−７５５０に設置し、画像評価を行った０画像評価は
Ａ３サイズの白紙画像での黒点状の画像欠陥による良否
の判定を目視による怒応検査により行った。その結果を
第２表に示す、第２表中の成膜例２は成膜例１と同様の
作製条件にて作製した２バツチ目の結果である。

ル較開 第３図に示す従来の堆積膜形成装置を用いて円筒状基体
６本（Ａ−Ｆ）を手で設置する以外は、成膜例と同様の
作製条件で感光ドラムを作製し、成膜例と同様の画像評
価を行った。その結果を第２表に示す。

比較例２は比較例１と同様の条件で作製した２バツチ目
の結果である。

以上、第２表の結果で明らかなように本発明の堆積膜形
成装置で作製した感光ドラムは、自動化が容易になる効
果と更に品質の向上に大きな効果があることが確認され
た。

第　　　　１　　　　表 判 定 第 表 Ｏ・・・良好 △・・・実用的に問題なし ×・・・実用的でない 〔発明の効果の概要〕 以上説明したように、本発明の装置を用いれば自動化が
容易となり、量産性が向上するだけではなく、従来装置
に較べ発塵による品質不良の低減にも大きな効果が得ら
れる。

又、本発明ではアモルファスシリコン感光ドラムについ
て説明したが、その他各種の機能性堆積膜をμＷ−ＰＣ
ＶＤ法により作製する場合にも量産性の向上並びに品質
の向上に大きな効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のμＷ−ＰＣＶＤ法による機能性堆積膜
量産装置全体の配置断面略図である。第２図は本発明の
ＭＷ−ＰＣＶＤ法による機能性堆積膜形成装置の断面略
図である。各図において、１１・・・投入室、１２・・
・堆積膜形成室、１３・・・冷却室、１４，１５．１６
・・・バルブ、１７，１８，１９゜２０．２１．２２・
・・真空装置、２３，２４．２５・・・バルブ、２６，
２７，２８．２９・・・ゲートバルブ、３０・・・搬送
室、３Ｉ・・・加熱ヒーター、３２・・・回転モーター
、３３・・・原料ガス供給管、３４・・・バルブ、３５
・・・真空シール部材、３６・・・保持部材、３７・・
・円筒状基体、３８・・・回転軸。 第３図は、従来のＭＷ−ＰＣＶＤ法による堆積膜形成装
置の代表的−例を示す断面略図である。 各図において、１・・・堆積膜形成室、２・・・マイク
ロ波導入用の誘電体窓、３・・・排気管、４・・・バル
ブ、５・・・真空装置、６・・・原料ガス供給管、７・
・・バルブ、８・・・円筒状基体、９・・・加熱ヒータ
ー、１０・・・回転モーター 第４図は保持部材３６に誘電体窓２９と堆積膜形成用基
体３７を６本配置した投影略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密封された真空容器、該真空容器内に原料ガスを供給す
   る手段、該真空容器を排気する手段、該真空容器内にマ
   イクロ波放電プラズマを生成せしめる手段、および該真
   空容器内に複数の堆積膜形成用基体を保持する手段とか
   らなるマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装
   置において、前記真空容器内にマイクロ波を導入するた
   めの円形の誘電体窓と該誘電体窓の同心円上に配置され
   る複数本の堆積膜形成用基体とを同時に保持する機能、
   並びに少なくとも堆積膜形成時において真空を保持する
   機能とを有する保持部材を有し、かつ該保持部材を真空
   雰囲気で搬送する手段を有する事を特徴とするマイクロ
   波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置。