JPH11131245A

JPH11131245A - プラズマｃｖｄ装置およびプラズマｃｖｄによる堆積膜形成方法

Info

Publication number: JPH11131245A
Application number: JP31133997A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takagi; 智高木; Atsushi Yamagami; 敦士山上; Koji Teranishi; 康治寺西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、大面積の基体上に膜厚が極めて均一
で且つ均質膜質である高品質な半導体デバイス等の堆積
膜を高速度で、効率よく形成し得るプラズマＣＶＤ装置
およびプラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法を提供する
ことを目的としている。【解決手段】本発明は、減圧可能な反応容器と、該反応
容器内にプラズマＣＶＤの原料ガスを供給する原料ガス
供給手段と、前記反応容器内に配された基体保持手段及
びカソード電極と、高周波電源とを有し、前記高周波電
源で発生させた高周波電力を前記カソード電極に供給し
て前記基体保持手段により保持される基体と前記カソー
ド電極との間にプラズマを発生させ、基体上に堆積膜を
形成するプラズマＣＶＤ装置またはプラズマＣＶＤによ
る堆積膜形成方法において、前記カソード電極が１つの
棒状導電体部材、若しくは誘電体部材により容量結合さ
れた同一軸上にある複数の棒状導電体部材からなり、前
記高周波電源で発生させた高周波電力を２分割して該カ
ソード電極の両端に供給する手段を備えていることを特
徴するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス、
電子写真用感光体デバイス、画像入力用ラインセンサ
ー、フラットパネルディスプレイ、撮像デバイス、光起
電力デバイス等の製造に用いられるプラズマＣＶＤ装置
およびプラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイス等の製造プロセス
においては、プラズマＣＶＤ装置が工業的に実用化され
ている。特に１３．５６ＭＨｚの高周波や２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ装置は基板材
料、堆積膜材料等が導電体、絶縁体に関わらず処理でき
るので広く用いられている。従来のプラズマＣＶＤ装置
の一例として、高周波電力を用いた平行平板型の装置に
ついて図７を参照しながら説明する。反応容器１に絶縁
性のカソード電極支持台２を介してカソード電極３が配
置されている。カソード電極３の回りには、カソード電
極３の側部と反応容器１との間で放電が発生しないよう
にアースシールド４が配置されている。カソード電極３
には整合回路９と高周波電力供給線１０を介して高周波
電源１１が接続されている。カソード電極と平行に配さ
れた対向電極５にはプラズマＣＶＤを行うための平板状
の被成膜基体６が配置され、被処理基体６は、基体温度
制御手段（図示せず）により所望する温度に保たれる。
この装置を使用した場合のプラズマＣＶＤは以下のよう
に行われる。反応容器１を真空排気手段７によって高真
空まで排気した後、ガス供給手段８によって反応ガスを
反応容器１内に導入し、所定の圧力に維持する。高周波
電源１１より高周波電力をカソード電極３に供給してカ
ソード電極と対向電極との間にプラズマを発生させる。
こうすることにより、反応ガスがプラズマにより分解、
励起され被成膜基体６上に堆積膜を形成する。高周波電
力としては、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を用いるの
が一般的であるが、放電周波数が１３．５６ＭＨｚの場
合、放電条件の制御が比較的容易であり、得られる膜の
膜質が優れているといった利点を有するが、ガスの利用
効率が低く堆積膜の形成速度が比較的小さいといった問
題がある。

【０００３】こうした問題に鑑みて、周波数が２５〜１
５０ＭＨｚ程度の高周波を用いたプラズマＣＶＤ法につ
いての検討がなされている。例えばＰｌａｓｍａＣｈ
ｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｌａｓｍａＰｒｏｃｅｓ
ｓｉｎｇ，Ｖｏｌ７，Ｎｏ３，（１９８７）ｐ２６７
−２７３（以下、「文献１」という。）には、平行平板
型のグロー放電分解装置を使用して原料ガス（シランガ
ス）を周波数２５〜１５０ＭＨｚの高周波電力で分解し
てアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成すること
が記載されている。具体的には、文献１には、周波数を
２５ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの範囲で変化させてａ−Ｓｉ
膜の形成を行い、７０ＭＨｚを使用した場合、膜堆積速
度が、２．１ｎｍ／ｓｅｃと最も大きくなり、これは上
述の１３．５６ＭＨｚを用いたプラズマＣＶＤ法の場合
の５〜８倍程度の形成速度であること、及び得られるａ
−Ｓｉ膜の欠陥密度、光バンドギャップ及び導電率は、
励起周波数によってはあまり影響を受けないことが記載
されている。

【０００４】しかし、文献１に記載の成膜は実験室規模
のものであり、大面積の膜の形成においてこうした効果
が期待できるか否かについて全く触れるところはない。
さらに文献１には、複数の基体上に同時に成膜を行い，
実用に供し得る大面積の半導体デバイスを効率よく形成
することに関しては何等の示唆もなされていない。因に
文献１には、高周波（１３．５６ＭＨｚ〜２００ＭＨ
ｚ）の使用は、数μｍの厚さの要求される低コストの大
面積ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜デバイスの高速プロセシングに興
味ある展望を開くとして、単に可能性を示唆するにとど
まっている。上記従来例は平板状の基体を処理するのに
適したプラズマＣＶＤ装置の例であるが、複数の円筒状
基体上に堆積膜を形成するのに適したプラズマＣＶＤ装
置の一例が、特開昭６０−１８６８４９号公報（以下、
「文献２」という。）に記載されている。文献２には、
周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波エネルギー源を用い
たプラズマＣＶＤ装置及び無線周波エネルギー（高周波
電力）源を用いたプラズマＣＶＤ装置が開示されてい
る。このような文献２のマイクロ波を用いたプラズマＣ
ＶＤ装置においては、マイクロ波エネルギーを使用する
ことから、成膜時のプラズマ密度が極めて高くそれが故
に原料ガスの分解が急激になされて膜堆積が高速で行わ
れる。こうしたことから、緻密な堆積膜の形成を安定し
て行うのは極めて難しいという問題がある。

【０００５】次に、文献２の高周波電力源を用いたＲＦ
プラズマＣＶＤ装置を図面を参照しながら説明する。図
８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すプラズマＣＶＤ装置は、
文献２に記載されているＲＦプラズマＣＶＤ装置に基づ
いたプラズマＣＶＤ装置である。尚、図８（Ｂ）は図８
（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。図８（Ａ）及び図８
（Ｂ）において、１００は反応容器を示す。反応容器１
００内には、６個の基体ホルダー１０５Ａが同心円状に
所定の間隔で配されている。１０６はそれぞれの基体ホ
ルダー１０５Ａ上に配された成膜用の円筒状基体であ
る。それぞれの基体ホルダー１０５Ａの内部にはヒータ
ー１４０が設けられていて円筒状基体１０６を内側より
加熱できるようにされている。また、それぞれの基体ホ
ルダー１０５Ａは、モーター１３２に連結したシャフト
１３１に接続しており、回転できるようにされている。
１０５Ｂは円筒状基体１０６の補助保持部材である。１
０３はプラズマ生起領域の中心に位置した高周波電力投
入用のカソード電極である。カソード電極１０３は、整
合回路１０９を介して高周波電源１１１に接続されてい
る。１３０はカソード電極支持部材である。１０７は排
気バルブを備えた排気パイプであり、該排気パイプは、
真空ポンプを備えた排気機構１３５に連通している。１
０８は、ガスボンベ、マスフローコントローラ、バルブ
等で構成された原料ガス供給系である。原料ガス供給系
１０８は、ガス供給パイプ１１７を介して複数のガス放
出孔を備えたガス放出パイプ１１６に接続される。１３
３はシール部材である。

【０００６】この装置を使用した場合のプラズマＣＶＤ
は以下のように行われる。反応容器１００を排気機構１
３５によって高真空まで排気した後、ガス供給手段１０
８からガス供給パイプ１１７及びガス放出パイプ１１６
を介して原料ガスを反応容器１００内に導入し、所定の
圧力に維持する。こうしたところで、高周波電源１１１
より高周波電力を整合回路１０９を介してカソード電極
１０３に供給してカソード電極と円筒状基体１０６との
間にプラズマを発生させる。こうすることにより、原料
ガスがプラズマにより分解、励起され円筒状基体１０６
上に堆積膜が形成される。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に
示したプラズマＣＶＤ装置を使用すれば、放電空間が円
筒状基体１０６で取り囲まれているので高い利用効率で
原料ガスを使用できるという利点がある。ところが、円
筒状基体の表面全面に堆積膜を形成する場合には、円筒
状基体を回転させる必要があり、回転させることによっ
て実質的な堆積速度が上述した平行平板型のプラズマＣ
ＶＤ装置を使用した場合の約１／３〜１／５に低下する
という問題がある。即ち、放電空間が円筒状基体で取り
囲まれているため、円筒状基体がカソード電極と正対す
る位置では平行平板型のプラズマＣＶＤ装置と同程度の
堆積速度で堆積膜が形成されるが、放電空間に接してい
ない位置ではほとんど堆積膜は形成されないためであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、文献２にお
いては、高周波電力の具体的な周波数については言及が
なされていない。本発明者らが図８（Ａ）及び図８
（Ｂ）に示したプラズマＣＶＤ装置を使用して、高周波
電力として一般的な１３．５６ＭＨｚ、原料ガスとして
ＳｉＨ4を用い、堆積速度は高くなるがポリシランなど
の粉体が発生し易い数１００ｍＴｏｒｒの圧力条件にお
いて円筒状基体を回転させて基体の全周全面にアモルフ
ァスシリコン膜を堆積したところ実質的な堆積速度は高
々０．５ｎｍ／ｓであった。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）
に示したプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリ
コン膜を感光層とする電子写真感光体を作製する場合、
アモルファスシリコン感光層の膜厚は３０μｍ程度必要
であるため、前述した０．５ｎｍ／ｓ程度の堆積速度で
は膜堆積に１６時間以上要し、生産性が非常に悪い。ま
た、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の装置においては、高周
波電力の周波数を３０ＭＨｚ以上にすると円筒状基体の
軸方向に関して不均一なプラズマが形成されやすく、円
筒状基体上に均質な堆積膜を形成するのは極めて難しい
といった問題がある。このような点に問題のあること
は、後述の本発明者らが行った文献２に記載の方法を実
施した実験の結果からして容易に理解される。

【０００８】そこで本発明は、上記従来技術における課
題を解決し、大面積の基体上に膜厚が極めて均一で且つ
均質膜質である高品質な半導体デバイス等の堆積膜を高
速度で、効率よく形成し得るプラズマＣＶＤ装置および
プラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法を提供することを
目的としている。また、本発明は、基体を複数の円筒状
基体とした場合においても、該円筒状基体の表面上に該
円筒状基体の軸方向、及び周方向のいずれの方向にも、
膜厚が極めて均一で且つ均質膜質である高品質な半導体
デバイス等の堆積膜を高速度で、効率良く形成し得るプ
ラズマＣＶＤ装置およびプラズマＣＶＤによる堆積膜形
成方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、プラズマＣＶＤ装置およびプラズマＣＶＤ
による堆積膜形成方法を、つぎのように構成したことを
特徴とするものである。すなわち、本発明のプラズマＣ
ＶＤ装置は、減圧可能な反応容器と、該反応容器内にプ
ラズマＣＶＤの原料ガスを供給する原料ガス供給手段
と、前記反応容器内に配された基体保持手段及びカソー
ド電極と、高周波電源とを有し、前記高周波電源で発生
させた高周波電力を前記カソード電極に供給して前記基
体保持手段により保持される基体と前記カソード電極と
の間にプラズマを発生させ、基体上に堆積膜を形成する
プラズマＣＶＤ装置において、前記カソード電極が１つ
の棒状導電体部材、若しくは誘電体部材により容量結合
された同一軸上にある複数の棒状導電体部材からなり、
前記高周波電源で発生させた高周波電力を２分割して該
カソード電極の両端に供給する手段を備えていることを
特徴としている。また、本発明の堆積膜形成方法は、減
圧可能な反応容器と、該反応容器内にプラズマＣＶＤの
原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、前記反応容器
内に配された基体保持手段及びカソード電極と、高周波
電源とを有し、前記高周波電源で発生させた高周波電力
を前記カソード電極に供給して前記基体保持手段により
保持される基体と前記カソード電極との間にプラズマを
発生させ、基体上に堆積膜を形成するプラズマＣＶＤに
よる堆積膜形成方法において、前記カソード電極が１
つの棒状導電体部材、若しくは誘電体部材により容量結
合された同一軸上にある複数の棒状導電体部材であり、
前記高周波電源で発生させた高周波電力を２分割して該
カソード電極の両端に供給し、堆積膜を形成するするこ
とを特徴としている。また、本発明のプラズマＣＶＤ装
置及び堆積膜形成方法は、そのカソード電極の長さが、
前記基体の長さおよび放電空間よりも短い長さであり、
且つ該放電空間内に挿入されたアースシールドを外部導
体とした同軸線路により前記高周波電力を該カソード電
極に供給するようにしたことを特徴としている。また、
本発明のプラズマＣＶＤ装置及び堆積膜形成方法は、前
記カソード電極と前記アースシールドとは、断面外部形
状が同一であることを特徴としている。また、本発明の
プラズマＣＶＤ装置及び堆積膜形成方法は、前記カソー
ド電極と前記アースシールドとが、誘電体カバーにより
覆われていることを特徴としている。また、本発明のプ
ラズマＣＶＤ装置及び堆積膜形成方法は、前記基体が回
転自在とした複数の円筒状基体であり、該複数の円筒状
基体の中心軸が実質的に同一円周上に立設するように、
反応容器内のカソード電極の周囲に配列可能に構成され
ていることを特徴としている。また、本発明のプラズマ
ＣＶＤ装置及び堆積膜形成方法は、前記基体が円筒状基
体であり、該円筒状基体を取り囲むように配列した複数
のカソード電極の配列内に配設可能に構成されているこ
とを特徴としており、その際、前記円筒状基体が、回転
自在に構成されていることが好ましい。また、本発明の
プラズマＣＶＤ装置及び堆積膜形成方法は、前記基体が
平板状基体であり、平板状基体に対して平行に単数また
は複数のカソード電極が配列されていることを特徴とし
ている。また、本発明のプラズマＣＶＤ装置及び堆積膜
形成方法は、前記基体が、成膜時に保持ロールより送り
出され、巻き取りロールにより巻き取られるシート状基
体であり、シート状基体に対して平行に単数または複数
のカソード電極が配列されていることを特徴としてい
る。また、本発明のプラズマＣＶＤ装置及び堆積膜形成
方法は、前記高周波電源の発振周波数が６０〜３００Ｍ
Ｈｚの範囲であることを特徴としている。また、本発明
の堆積膜形成方法は、前記堆積膜が、少なくとも１種類
のIV族元素を含むアモルファス物質の堆積膜であること
を特徴としている。また、本発明の堆積膜形成方法は、
前記IV族元素が、シリコンであることを特徴ととてお
り、また、それにより電子写真感光体用のものとするこ
とを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、上記構成により、大面
積の基体上に膜厚が極めて均一で且つ均質膜質である高
品質な堆積膜を高速度で形成することができるものであ
るが、それは、本発明者らが、前述した本発明の課題を
達成するために行った以下に述べる実験により得られた
知見に基づいて、完成に到ったものである。（実験１）上述した文献２（特開昭６０−１８６８４９
号公報）に記載された高周波電力源を用いたＲＦプラズ
マＣＶＤ技術に基づいて実験を行った。即ち、図８
（Ａ）及び図８（Ｂ）のプラズマＣＶＤ装置において種
々の周波数の高周波電源を用いて円筒状基体の全周全面
にアモルファスシリコン膜を作製した。それぞれのアモ
ルファスシリコン膜の作製において、高周波電源の周波
数が堆積膜の膜質及び膜質分布、堆積速度及び堆積速度
分布に及ぼす影響について観察した。当初文献１に示す
ような０．２Ｔｏｒｒ程度の圧力条件での実験を行った
がポリシランなどの粉体の発生が顕著な為、５０ｍＴｏ
ｒｒ以下の圧力において以下の手順で実験を行った。

【００１１】本実験では、直径１０８ｍｍ、長さ３５８
ｍｍ、厚さ５ｍｍのＡｌ製円筒状基体をそれぞれの成膜
ごとに６本ずつ反応容器１００内に設置して基体は回転
させながら成膜実験を行った。カソード電極１０３に
は、Ａｌ製の直径３０ｍｍ、長さ４５０ｍｍ、の円柱状
のものを用いた。膜質の評価用として、電気特性評を価
用するためのＣｒ製の２５０μｍギャップの櫛形電極を
蒸着したコーニング＃７０５９ガラス基板を電気特性評
価基板として６本のうちの１本の円筒状基体表面上の軸
方向の長さ３５８ｍｍに亘って設置し、以下の手順で実
験を行った。まず反応容器１００内を排気機構１３５を
作動して排気し、反応容器１００内を１×１０^-6Ｔｏｒ
ｒの圧力に調整した。ついで、ヒーター１４０に通電し
てそれぞれの円筒状基体１０６を２５０℃の温度に加熱
保持した。ついで以下の手順で成膜を行った。即ち、原
料ガス供給手段１０８からガス供給パイプ１１７及びガ
ス放出パイプ１１６を介して、ＳｉＨ4ガスを５００ｓ
ｃｃｍの流量で反応容器１００内に導入し、該反応容器
内を５０ｍＴｏｒｒ、２５ｍＴｏｒｒ、５ｍＴｏｒｒの
３条件の圧力に調整した。こうしたところで、各圧力条
件において高周波電源１１１により周波数１３．５６Ｍ
Ｈｚ乃至６５０ＭＨｚの高周波を１ＫＷ発生させ、該高
周波を整合回路１０９を介してカソード電極１０３に供
給した。ここで高周波電源１１１としては上述した範囲
の周波数が与えられるよう、所定の高周波電源を用い
た。整合回路１０９は、当該高周波電源の周波数に応じ
て適宜調整した。かくして円筒状基体１０６上及び前記
の電気特性評価基板上にアモルファスシリコン膜が形成
された。膜質及び膜質分布は電気特性評価基板の上端か
ら下端までに亘って約２０ｍｍおきの１８箇所の位置で
光感度（（光導電率σｐ）／（暗導電率σｄ））を測定
することにより評価した。ここでは、光導電率σｐは、
１ｍＷ／ｃｍ²の強度のＨｅ−Ｎｅレーザー（波長６３
２．８ｎｍ）の照射時の導電率により評価している。

【００１２】本発明者らのこれまでの電子写真感光体作
製からの知見によると、上記の方法による光感度が１０
³以上の品質の堆積膜を得られる条件を基に最適化して
作製した電子写真感光体において実用に値する画像が得
られる。しかし、近年の画像の高コントラスト化によ
り、上述の光感度が１０⁴以上のものが必須になってき
ており、更に近い将来１０⁵以上の光感度が求められる
ことが予想される。このような観点から、今回の実験で
は光感度の値を下記の基準で評価した。 ◎：光感度が１０⁵以上であり、非常に優れた膜特性で
ある。 ○：光感度が１０⁴以上であり、良好な膜特性である。 △：光感度が１０³以上であり、実用上問題なし。 ×：光感度が１０³未満であり、実用に適さない。堆積速度及び堆積速度分布の評価は、ａ−Ｓｉ膜を形成
した円筒状基体５本の内１本の軸方向に亘って上述した
光感度の測定位置と同様に約２０ｍｍおきの１８箇所に
ついて渦電流式膜厚計（Ｋｅｔｔ科学研究所製）を使用
して膜厚を測定することにより評価した。堆積速度は１
８箇所における膜厚に基づいて算出し、得られた値の平
均値を平均堆積速度とした。堆積速度分布の評価は次の
ようにして行った。即ち、軸方向の堆積速度分布につい
ては、軸方向１８箇所における堆積速度の最大値と最小
値との差を求め、該差を１８箇所の平均堆積速度で割
り、堆積速度分布｛（最大値−最小値）／平均値｝を求
め、これを軸方向の堆積速度分布として百分率で表し
た。表３に示す５０ｍＴｏｒｒ、２５ｍＴｏｒｒ、５ｍ
Ｔｏｒｒの圧力条件で成膜した試料の光感度のそれぞれ
の評価結果を表１（Ａ）、表１（Ｂ）、表１（Ｃ）に、
堆積速度の評価結果を表２（Ａ）、表２（Ｂ）、表２
（Ｃ）に示す。

【００１３】

【表１（Ａ）】

【００１４】

【表１（Ｂ）】

【００１５】

【表１（Ｃ）】

【００１６】

【表２（Ａ）】

【００１７】

【表２（Ｂ）】

【００１８】

【表２（Ｃ）】１３．５６ＭＨｚの周波数を持つ高周波電力による試料
においては、５０ｍＴｏｒｒの圧力条件で成膜したもの
は膜質及び堆積速度とも比較的均一であるが平均堆積速
度が０．１５ｎｍ／ｓと非常に遅いものであり、２５ｍ
Ｔｏｒｒ以下の圧力条件では放電を生起させることがで
きなかった。３０ＭＨｚの周波数を持つ高周波電力によ
る試料においては、５０ｍＴｏｒｒ、２５ｍＴｏｒｒの
圧力条件で成膜したものは円筒状基体の上部位置で光感
度の低下が見られ、平均堆積速度は１３．５６ＭＨｚの
３倍程度に増加したが、堆積速度分布に悪化が見られ
た。また、５ｍＴｏｒｒの圧力条件では放電を生起させ
ることができなかった。６０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周
波数を持つ高周波電力による試料においては、円筒状基
体の中央上部位置から中央下部位置において光感度の低
下が見られ、光感度が低下しない位置では、圧力の低下
に伴い光感度が向上する傾向がみられた。平均堆積速度
は１３．５６ＭＨｚの７〜１２倍程度に増加したが、堆
積速度分布に悪化がみられた。４００〜６００ＭＨｚの
周波数をもつ高周波電力による試料においては、円筒状
基体の複数の位置において光感度の低下が見られ、光感
度が低下しない位置では、圧力の低下に伴い光感度が向
上する傾向が見られた。平均堆積速度は１３．５６ＭＨ
ｚの４〜６倍程度に増加したが、堆積速度分布に悪化が
みられた。６５０ＭＨｚの放電条件においては、全ての
圧力条件で放電が断続的になり、評価用の成膜試料を作
製できなかった。以上の実験結果から、高周波電力の周
波数を３０ＭＨｚ以上にすると、気相反応が起こりにく
い高真空領域での放電が可能となり非常に優れた膜特性
を得ることができ、堆積速度も１３．５６ＭＨｚに比べ
て向上するが、膜質分布及び、堆積速度分布は悪化する
ことが判った。

【００１９】本発明者らは、高周波電力の周波数を３０
ＭＨｚ以上にすると偏在的に膜質が悪化する原因を解明
すベく鋭意検討を行った。その結果、プラズマ電位分布
と偏在的な膜質悪化に強い相関があることが判明した。
即ち、円筒状基体の軸方向に亘ってラングミュアプロー
ブ法によりプラズマ電位を測定したところ、偏在的に膜
質が悪化する位置に対応する箇所においてプラズマ電位
の低下が見られた。これらの検討結果から膜質分布及び
堆積速度分布の悪化は、カソード電極上に発生する定在
波およびカソード電極上での高周波電力の減衰に起因す
るものと推察された。一般にカソード電極と対向電極間
に高周波電力を印加することによってプラズマを生成す
る場合、電極に印加した高周波電力の周波数と電極の大
きさとの関係から電極上に無視できない定在波が発生す
る場合がある。即ち、高周波電力の周波数が高くなる場
合やカソード電極の面積が大きくなる場合に定在波が発
生し易くなり、この定在波が大きいと、カソード電極内
での電界分布が悪くなり、電極間のプラズマ密度、プラ
ズマ電位、電子温度などのプラズマ分布が乱れ、プラズ
マＣＶＤの成膜品質に悪影響を及ぼす。上述した実験に
おいては、カソード電極の先端でカソード電極上に反射
波が発生し、入射波との干渉により３０ＭＨｚ以上の周
波数において膜質、堆積速度に影響を与える定在波が発
生したものと考えられる。特に、定在波の節の位置では
電界が弱くなり、偏在的なプラズマ電位の低下を引き起
こして偏在的に膜質が悪化したものと考えられる。ま
た、高周波電力の周波数が高くなればなるほど、高周波
電力のプラズマヘの吸収が多くなり、カソード電極への
高周波電力の給電点から離れるにつれて高周波電力の減
衰が大きくなり、堆積速度分布に悪影響を及ぼす。ま
た、４００ＭＨｚ〜６００ＭＨｚの周波数においては、
高周波電力が給電点から減衰しつつも、複数の位置に定
在波の節が発生したものと考えられる。

【００２０】本発明者らは、これらの実験結果及び考察
に基づいて、高周波電力の周波数が高くなると発生し易
い膜質分布及び膜厚分布の悪化を防止すべくカソード電
極の形状及び構成を検討した。その結果、まず、高周波
電源で発生させた高周波電力を２分割して該カソード電
極の両端に供給することにより、高周波電力の周波数が
高くなるにつれてカソード電極への高周波電力の給電点
から離れるほど高周波電力の減衰が大きくなることの悪
影響を小さくすることができることが分かった。この方
法で３０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数においては実験１
と同様の実験で膜質および膜厚分布ともに良好な結果が
得られたがそれ以上の周波数においては、膜質分布の悪
化を完全に取り除くことはできなかった。次に、上述の
改良点に加えて、定在波の節と考えられる位置付近に、
入射波と電界を強め合う反射波を発生させる高周波の反
射面を設置すれば良いことを見いだした。例えば、図２
（Ａ）において円柱状のカソード電極１０３のＡ−Ａの
位置に定在波の節が発生していると考えられる場合、図
２（Ｂ）に示すようにカソード電極１０３ａとカソード
電極１０３ｂの間のＡ−Ａの位置にアルミナセラミック
スのような誘電体板１０２を設置すればよい。即ち、こ
のようにすれば、Ａ−Ａの位置で２つの高周波線路が容
量結合されるが、不整合箇所となるため、入射波の一部
分はＡ−Ａの位置で反射される。反射波の位相は開放端
の場合とほぼ同様に入射波と強め合う位相になる為この
場所での電界は強められる。

【００２１】また、図２（Ｃ）に示すように、カソード
電極の高周波の伝送線路はカソード電極１０３ａ及びカ
ソード電極１０３ｂを内部導体、プラズマを外部導体、
プラズマのシースを伝送媒体とする同軸線路と見なすこ
とができ、同軸線路の内部導体の外径をｒ、外部導体の
内径をＲとした場合、特性インピーダンスはｌｏｇ（Ｒ
／ｒ）に比例し、誘電体板１０２でのインピーダンスは
１／ｊωＣ（ここで、ｊは虚数単位、ωは高周波の角周
波数、Ｃは静電容量）で表され、ＣはεＳ／ｄ（ここで
εは誘電体板の誘電率、Ｓは誘電体板面の面積、ｄは誘
電体板の厚さ）に比例することから、誘電体板１０２の
厚みを調整したり適当な誘電率を持つ材料を使用するこ
とにより、カソード電極１０３ａからプラズマに供給さ
れる高周波電力と、カソード電極１０３ｂから誘電体板
１０２を通してカソード電極１０３ａに伝送する高周波
電力との比及び位相を制御することも可能であり、カソ
ード電極１０３ｂについても同様である。さらに、図２
（Ｄ）に示すように、カソード電極にアルミナセラミッ
クスのような誘電体カバー１０４を取り付ければプラズ
マとの距離も任意に制御できる為、更に広い範囲でイン
ピーダンスを可変でき、制御性が向上する。この方法に
より、実験１と同様の実験において更に１００ＭＨｚ程
度まで、ある程度膜厚分布および膜質分布を均一化する
ことが可能になった。

【００２２】しかし、１００ＭＨｚ以上の周波数におい
ては、高周波電力の減衰が大きくなってカソード電極中
央部でのプラズマが弱くなる為、図３（Ａ）に示すよう
にカソード電極への給電点をもっとカソード中央部に近
づけることが必要になる。この為、更に上述の改善点に
加えて、前記カソード電極の長さが前記基体の長さおよ
び放電空間よりも短く、且つ該放電空間内に挿入された
アースシールドを外部導体とした同軸線路により前記高
周波電力を該カソード電極に供給することにより、中央
部付近に高周波電力が効率よく投入される。アースシー
ルド部分に関しては、ＤＣ電位ではアース電位になって
いるが、周波数が高い高周波電力の場合、Ｌ成分による
インピーダンスが大きくなり、高周波電界がかなりかか
る為アースシールド近傍でも十分に高周波プラズマが生
成できる。また、アースシールドとカソード電極の境界
は高周波のインピーダンスギャップとなるため、この部
分での高周波電界をある程度高めることもできる。更に
図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）のように、カソード電極を誘
電体部材により容量結合された同一軸上にある棒状導電
体部材の数を定在波の波長に応じて増やすことにより３
０乃至６００ＭＨｚまで高周波電力に対応することが可
能となった。

【００２３】即ち、（１）高周波電源で発生させた高周波電力を２分割して
該カソード電極の両端に供給すること（２）カソード電極が誘電体部材により容量結合された
同一軸上にある複数の棒状導電体部材からなること（３）カソード電極の長さが前記基体の長さおよび放電
空間よりも短く、且つ該放電空間内に挿入されたアース
シールドを外部導体とした同軸線路により前記高周波電
力を該カソード電極に供給することにより、３０ＭＨｚ〜６００ＭＨｚの周波数領域におい
て、比較的均一なプラズマを生成でき、良好な膜厚分布
および膜質分布を得ることが可能となった。本発明は以
上の検討結果を基礎として完成するに至ったものであ
る。

【００２４】以下、図面を参照しながら本発明を説明す
る。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したプラズマＣＶＤ
装置は本発明のプラズマＣＶＤ装置の一例を示すもので
ある。尚、図１（Ａ）は図１（Ｂ）のＸ−Ｘ断面図であ
る。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、１００は反応
容器を示す。反応容器１００内には、６個の基体ホルダ
ー１０５Ａが同心円状に所定の間隔で配されている。１
０６はそれぞれの基体ホルダー１０５Ａ上に配された成
膜用の円筒状基体である。それぞれの基体ホルダー１０
５Ａの内部にはヒーター１４０が設けられていて円筒状
基体１０６を内側より加熱できるようにされている。ま
た、それぞれの基体ホルダー１０５Ａは、モーター１３
２に連結したシャフト１３１に接続しており、回転でき
るようにされている。１０５Ｂは円筒状基体１０６の補
助保持部材である。１０３はプラズマ生起領域の中心に
位置した高周波電力投入用のカソード電極である。高周
波電源１１１は、整合回路１０９を介して２分割されて
カソード電極１０３の両端に接続されている。カソード
電極１０３は誘電体板１０２で分割され誘電体カバー１
０４で被覆されている。１３０はカソード電極支持部材
である。カソード電極支持部材１３０は、アースシール
ド１０１を外部導体とする同軸線路構造となっており、
放電空間内部まで入り込んでいる。１０７は排気バルブ
を備えた排気パイプであり、該排気パイプは、真空ポン
プを備えた排気機構１３５に連通している。１０８は、
ガスボンベ、マスフローコントローラ、バルブ等で構成
された原料ガス供給系である。原料ガス供給系１０８
は、ガス供給パイプ１１７を介して複数のガス放出孔を
備えたガス放出パイプ１１６に接続される。１３３はシ
ール部材である。

【００２５】この装置を使用した場合のプラズマＣＶＤ
は以下のように行われる。反応容器１００を排気機構１
３５によって高真空まで排気した後、ガス供給手段１０
８からガス供給パイプ１１７及びガス放出パイプ１１６
を介して原料ガスを反応容器１００内に導入し、所定の
圧力に維持する。こうしたところで、高周波電源１１１
より高周波電力を整合回路１０９を介して２分割してカ
ソード電極１０３に供給してカソード電極と円筒状基体
１０６との間にプラズマを発生させる。こうすることに
より、原料ガスがプラズマにより分解、励起され円筒状
基体１０６上に堆積膜が形成される。本発明において、
カソード電極部の構成は、図３（Ｂ）に一例を示した
が、図３（Ｂ）に示したものでは、誘電体板１０２が中
央部に付いたものであるが、図３（Ｃ）に示したよう
に、誘電体板の数と位置は使用する高周波電源の周波数
とカソード電極１０３の軸方向の長さを考慮して任意に
選択することができる。また、アースシールドの長さお
よびカソード電極の長さも使用する高周波電源の周波数
を考慮して任意に選択することができる。

【００２６】本発明において、誘電体板１０２および誘
電体カバー１０４に使用する誘電体材料は任意の公知の
ものを選択できるが、誘電損の小さい材料が好ましく、
誘電正接が０．０１以下であるものが好ましく、より好
ましくは０．００１以下がよい。高分子誘電体材料では
ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポ
リフッ化エチレンプロピレン、ポリイミドなどが好まし
く、ガラス材料では、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスな
どが好ましく、磁器材料では窒化ホウ素、窒化シリコ
ン、窒化アルミニウム、などや酸化アルミニウム、酸化
マグネシウム、酸化ケイ素などの元素酸化物の中の単数
または複数の元素酸化物を主成分とする磁器が好まし
い。本発明において、カソード電極の形状は円柱状、円
筒状、多角柱状などの棒状のものが好ましい。本発明に
おいて、カソード電極近傍のプラズマとアースシールド
近傍のプラズマとを同等レベルにするためには、カソー
ド電極とアースシールドの外部断面形状とを同一にする
のが好ましい。本発明において、高周波電源の周波数は
好ましくは３０〜６００ＭＨｚ、更に好適には６０〜３
００ＭＨｚの範囲とするのが望ましい。

【００２７】本発明において、装置構成は図４に示すよ
うに円筒状基体１０６の周囲に複数のカソード電極１０
３を配置したものでもよい。こうすることにより、成膜
時には常時、円筒状基体の全周表面をプラズマに曝すこ
とができるので堆積速度を大幅に向上することが可能と
なり生産性を大幅に向上できる。更に、カソード電極の
本数や配置箇所を最適化すれば円筒状基体を回転させな
くても均一な堆積膜を基体全周表面に形成することが可
能となり、回転機構が不要となるので装置構成を簡略化
できる。また、円筒状基体を回転させることにより更に
極めて均一な堆積膜を形成できることは言うまでもな
い。本発明において、装置構成は図５に示すように平板
状基体２０６に対して平行に複数のカソード電極１０３
を配置したものでもよい。こうすることにより、大面積
の平板状基体上に膜厚が極めて均一で且つ均質膜質であ
る高品質な堆積膜を高速度で形成することができる。

【００２８】本発明において、装置構成は図６に示すよ
うに成膜時に保持ロール１５０より送り出され、巻き取
りロール１５１に巻き取られるシート状基体３０６に対
して平行に単数または複数のカソード電極１０３を配置
したものでもよい。こうすることにより、大面積のシー
ト状基体上に膜厚が極めて均一で且つ均質膜質である高
品質な堆積膜を高速度で形成することができる。本発明
のプラズマＣＶＤ装置を使用するに際して、使用するガ
スについては、形成する堆積膜の種類に応じて公知の成
膜に寄与する原料ガスを適宜選択使用される。例えば、
ａ−Ｓｉ系の堆積膜を形成する場合であれば、シラン、
ジシラン、高次シラン等あるいはそれらの混合ガスが好
ましい原料ガスとして挙げらる。他の堆積膜を形成する
場合であれば、例えば、ゲルマン、メタン、エチレン等
の原料ガスまたはそれらの混合ガスが挙げられる。いず
れの場合にあっても、成膜用の原料ガスはキャリアーガ
スと共に反応容器内に導入することができる。キャリア
ーガスとしては、水素ガス、及びアルゴンガス、ヘリウ
ムガス等の不活性ガスを挙げることができる。堆積膜の
バンドギャップを調整する等の特性改善用ガスを使用す
ることもできる。そうしたガスとしては、例えば、窒
素、アンモニア等の窒素原子を含むガス、酸素、酸化窒
素、酸化二窒素等の酸素原子を含むガス、メタン、エタ
ン、エチレン、アセチレン、プロパン等の炭化水素ガ
ス、四フッ化珪素、六フッ化二珪素、四フッ化ゲルマニ
ウム等のガス状フッ素化合物またはこれらの混合ガス等
が挙げられる。

【００２９】形成される堆積膜をドーピングするについ
てドーパントガスを使用することもできる。そうしたド
ーピングガスとしては、例えば、ガス状のジボラン、フ
ッ化ホウ素、ホスフィン、フッ化リン等が挙げられる。
堆積膜形成時の基体温度は、適宜設定できるが、アモル
フアスシリコン系の堆積膜を形成する場合には、好まし
くは６０℃〜４００℃、より好ましくは１００℃〜３５
０℃とするのが望ましい。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する
が、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるもの
ではない。［実施例１］図１（Ａ）に示した装置の高周波電源１１
１として周波数３０ＭＨｚ〜６００ＭＨｚの電源を接続
した装置を使用し、カソード電極の構成は図３（Ｂ）に
示したように円柱状カソード電極１０３をアルミナセラ
ミックス製の誘電体板１０２で分割し、アルミナセラミ
ックス製の誘電体カバー１０４を覆ったものとし、他の
成膜条件は表３に示すように上述した実験１と同様に
し、成膜手順も実験１と同様にして、円筒状基体１０６
上及び電気特性評価基板上にアモルファスシリコン膜を
形成した。尚、表１（Ａ）、表１（Ｂ）、表１（Ｃ）に
示した実験結果を参考にして、誘電体板が設置されてい
ない従来の装置形態で成膜した場合に膜質が偏在的に悪
化する箇所の中心付近にそれぞれ厚さが約１ｍｍの誘電
体板１０２を設けた。このようにして形成したアモルフ
ァスシリコン膜の膜質及び膜質分布、堆積速度及び堆積
速度分布を実験１と同様の評価方法で評価をした。表３
に示す５０ｍＴｏｒｒ、２５ｍＴｏｒｒ、５ｍＴｏｒｒ
の圧力条件で成膜した試料の光感度のそれぞれの評価結
果を表４（Ａ）、表４（Ｂ）、表４（Ｃ）に、堆積速度
の評価結果を表５（Ａ）、表５（Ｂ）、表５（Ｃ）に示
す。

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４（Ａ）】

【００３３】

【表４（Ｂ）】

【００３４】

【表４（Ｃ）】

【００３５】

【表５（Ａ）】

【００３６】

【表５（Ｂ）】

【００３７】

【表５（Ｃ）】３０ＭＨｚの周波数を持つ高周波電力による試料におい
ては、５０ｍＴｏｒｒの圧力条件で成膜したものは全て
の試料において光感度が８×１０³〜２×１０⁴の範囲に
あり実用上問題なしであった。平均堆積速度は０．５ｎ
ｍ／ｓであり、堆積速度分布は６％であった。２５ｍＴ
ｏｒｒの圧力条件で成膜したものは全ての試料において
光感度が１×１０⁴〜３×１０⁴の範囲にあり良好な膜特
性であった。平均堆積速度は０．５ｎｍ／ｓであり堆積
速度分布は６％であった。また、５ｍＴｏｒｒの圧力条
件では放電を生起させることができなかった。６０ＭＨ
ｚ〜３００ＭＨｚの周波数を持つ高周波電力による試料
においては、５０ｍＴｏｒｒの圧力条件で成膜したもの
は全ての試料において光感度が１×１０⁴〜３×１０⁴の
範囲にあり良好な膜特性であった。平均堆積速度は１〜
１．８ｎｍ／ｓであり堆積速度分布は４〜６％であっ
た。２５ｍＴｏｒｒの圧力条件で成膜したものは全ての
試料において光感度が４×１０⁴〜８×１０⁴であり良好
な膜特性であった。平均堆積速度は０．９〜２．０ｎｍ
／ｓであり堆積速度分布は４〜５％であった。５ｍＴｏ
ｒｒの圧力条件で成膜したものはすべての試料において
光感度が１×１０⁵〜５×１０⁵であり非常に優れた膜特
性であった。平均堆積速度は１．０〜１．７ｎｍ／ｓで
あり、堆積速度分布は４％であった。４００ＭＨｚ〜６
００ＭＨｚの周波数を持つ高周波電力による試料におい
ては、５０ｍＴｏｒｒの圧力条件で成膜したものは全て
の試料において光感度が７×１０³〜１×１０⁴の範囲に
あり実用上問題なしの膜特性であった。平均堆積速度は
０．６〜０．７ｎｍ／ｓであり堆積速度分布は６〜８％
であった。２５ｍＴｏｒｒの圧力条件で成膜したものは
全ての試料において光感度が１×１０⁴〜３×１０⁴であ
り良好な膜特性であった。平均堆積速度は０．６〜０．
７ｎｍ／ｓであり堆積速度分布は６〜８％であった。５
ｍＴｏｒｒの圧力条件で成膜したものはすべての試料に
おいて光感度が５×１０⁴〜８×１０⁴であり良好な膜特
性であった。平均堆積速度は０．５〜０．７ｎｍ／ｓで
あり、堆積速度分布は６〜７％であった。

【００３８】［実施例２］図１（Ａ）の装置を用い、実
施例１で光感度１０⁵以上の値が得られた条件、即ち、
圧力条件５ｍＴｏｒｒ、電源周波数６０ＭＨｚ、１００
ＭＨｚ、２００ＭＨｚ、３００ＭＨｚの各々の条件で電
子写真感光体を作製した。尚、誘電体板１０２は各々の
電源周波数にたいして実施例１の５ｍＴｏｒｒの圧力条
件で用いたものと同様の形状のアルミナセラミックス製
のものを用いた。電子写真感光体は、表６に示す成膜条
件で６本のＡｌ製の円筒状基体上に、電荷注入阻止層、
光導電層及び表面保護層をこの順序で形成した。各々の
電源周波数の条件で得られた試料について、帯電能、画
像濃度、画像欠陥について評価した。その結果、いずれ
の電子写真感光体もこれらの評価項目について電子写真
感光体全面に亘って非常に優れた結果を示した。このこ
とからいずれの電子写真感光体も電子写真特性に優れた
ものであることが判った。

【００３９】

【表６】［実施例３］図４に示した装置を用い、直径１０８ｍ
ｍ、長さ３５８ｍｍ、厚さ５ｍｍの６本のＡｌ製円筒状
基体１０６を反応容器１００内に配置して基体は回転さ
せずに成膜を行った。カソード電極の構成は図３（Ｂ）
に示したものを用いた。即ち、軸方向中央部に厚さ１ｍ
ｍのアルミナセラミックス製誘電体板１０２を挟んだＡ
ｌ製の全長４５０ｍｍの円柱状のカソード電極１０３に
外側面にアルミナセラミックス製の誘電体カバー１０４
を覆ったものを用い、図４に示すように７本のカソード
電極を反応容器に配置した。高周波電源の周波数は１０
０ＭＨｚのものを用い、表７に示す成膜条件で６本の円
筒状基体上にアモルファスシリコン膜を形成し、以下の
手順で堆積速度及び堆積速度分布の評価を行った。アモ
ルファスシリコン膜を形成した円筒状基体６本の内１本
の軸方向に約２０ｍｍおきに線を引き、周方向に約３２
ｍｍおきに線を引いた場合の交点１８０箇所について実
験１で用いた渦電流式膜厚計を使用して膜厚を測定し各
測定箇所における堆積速度を算出し、得られた値の平均
値を平均堆積速度とした。得られた平均堆積速度は７．
２ｎｍ／ｓであった。

【００４０】軸方向の堆積速度分布は、軸方向１列の測
定点１８箇所における堆積速度の最大値と最小値との差
を求め、該差を１８箇所の平均堆積速度で割り、１列あ
たりの堆積速度分布を求めた。ついで他の９列について
も同様に１列あたりの堆積速度分布を求め、得られた１
０列の堆積速度分布の平均値を算出し、これを、軸方向
の堆積速度分布として百分率で表した。軸方向の堆積速
度分布は５％であった。周方向の堆積速度分布は、周方
向１列の測定点１０箇所における堆積速度の最大値と最
小値との差を求め、該差を１０箇所の平均堆積速度で割
り、１列あたりの堆積速度分布を求めた。ついで他の１
７列についても同様に１列あたりの堆積速度分布を求
め、得られた１８列の堆積速度分布の平均値を算出し、
これを、周方向の堆積速度分布として百分率で表した。
周方向の堆積速度分布は９％であった。

【００４１】

【表７】［実施例４］実施例３で用いた同一の装置構成で、電子
写真感光体を作製した。電子写真感光体は、表１１に示
す成膜条件で６本のＡｌ製の円筒状基体上に、電荷注入
阻止層、光導電層及び表面保護層をこの順序で形成し
た。得られた試料について、帯電能、画像濃度、画像欠
陥について評価した。その結果、いずれの電子写真感光
体もこれらの評価項目について電子写真感光体全面に亘
って非常に優れた結果を示した。このことからいずれの
電子写真感光体も電子写真特性に優れたものであること
が判った。

【００４２】

【表１１】［実施例５］成膜時に基体を回転させること以外、実施
例３と同様にして６本の円筒状基体上にアモルファスシ
リコン膜を形成した。実施例３と同様にして、堆積速度
及び堆積速度分布を評価したところ、平均堆積速度は
７．２ｎｍ／ｓであり、軸方向の堆積速度分布は５％で
あり、周方向の堆積速度分布は３％であった。

【００４３】［実施例６］実施例５で用いた同一の装置
構成で、電子写真感光体を作製した。電子写真感光体
は、表１１に示す成膜条件で６本のＡｌ製の円筒状基体
上に、電荷注入阻止層、光導電層及び表面保護層をこの
順序で形成した。得られた試料について、帯電能、画像
濃度、画像欠陥について評価した。その結果、いずれの
電子写真感光体もこれらの評価項目について電子写真感
光体全面に亘って非常に優れた結果を示した。このこと
からいずれの電子写真感光体も電子写真特性に優れたも
のであることが判った。

【００４４】［実施例７］図５に示した装置を用い、縦
５００ｍｍ、横５００ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス製の平
板状基体を反応容器に配置して成膜を行った。カソード
電極の構成は図３（Ｃ）に示したものを用いた。即ち、
Ａｌ製の長さ２００ｍｍ、直径２５ｍｍの３本の円柱状
のカソード電極１０３の間に直径２５ｍｍ、厚さ１ｍｍ
のアルミナセラミックス製の誘電体板２枚挟んで全長６
０２ｍｍとして、長さ６０５ｍｍ、内径２６ｍｍ，外径
３８ｍｍのアルミナセラミックス製の誘電体カバー１０
４を覆ったものを用い、図５に示すように５本のカソー
ド電極を反応容器に配置した。高周波電源の周波数は２
５０ＭＨｚのものを用い、表８に示す成膜条件で平板状
基体上にアモルファスシリコン膜を形成し、以下の手順
で堆積速度及び堆速度分布を評価した。アモルファスシ
リコン膜を形成した平板状基体縦方向に約３０ｍｍおき
に線を引き、横方向にも約３０ｍｍおきに線を引いた場
合の交点２５６箇所について実験１で用いた渦電流式膜
厚計を使用して膜厚を測定し各測定箇所における堆積速
度を算出し、得られた値の平均値を平均堆積速度とし
た。得られた平均堆積速度は６．５ｎｍ／ｓであった。
堆積速度分布は、測定点２５６箇所における堆積速度の
最大値と最小値との差を求め、該差を平均堆積速度で割
り堆積速度分布として１００分率で表した。得られた堆
積速度分布は８％であった。

【００４５】

【表８】（比較例１）図７に示した従来の平行平板型の装置を用
い、縦５００ｍｍ、横５００ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス
製の平板状基体を対向電極５に配置して、表９に示す成
膜条件で平板状基体上にアモルファスシリコン膜を形成
し、実施例６と同様の手順で堆積速度及び堆積速度分布
を評価したところ、平均堆積速度は３．５ｎｍ／ｓであ
り、堆積速度分布は８５％であった。

【００４６】

【表９】［実施例８］図６に示した装置を用い、幅５００ｍｍ、
厚さ０．１ｍｍのステンレス製のシート状基体３０６を
反応容器に配置して巻き取りロール１５１に巻き取りな
がら成膜を行った。カソード電極の構成は図３（Ｂ）に
示したものを用いた。即ち、２個段差が付いたＡｌ製の
ｒ１＝４０ｍｍ、ｒ２＝３０ｍｍ、ｒ３＝２０ｍｍ、Ｌ
１＝２００ｍｍ、Ｌ２＝３００ｍｍ、Ｌ３＝１００ｍ
ｍ、の円柱状のカソード電極１０３に外径４５ｍｍのア
ルミナセラミックス製の誘電体カバー１０４を覆ったも
のを用い１本のカソード電極を反応容器に配置した。高
周波電源の周波数は５５０ＭＨｚのものを用い、表１０
に示す成膜条件でシート状基体上にアモルファスシリコ
ン膜を形成し、長さ５００ｍｍのシート状基体を切り出
して実施例６と同様の手順で堆積速度及び堆積速度分布
を評価した。得られた平均堆積速度は１．５ｎｍ／ｓで
あり、堆積速度分布は５％であった。

【００４７】

【表１０】

【００４８】

【発明の効果】本発明は、以上の構成により、種々の形
状の大面積の基体上に、即ち、円筒状基体、平板状基
体、シート状基体等の大面積の基体上に、膜厚が極めて
均一で且つ均質膜質である高品質な半導体デバイス等の
堆積膜を高速度で、効率よく形成することができる。ま
た、本発明は、基体を複数の円筒状基体とした場合にお
いても、該円筒状基体の表面上に該円筒状基体の軸方
向、及び周方向のいずれの方向にも、膜厚が極めて均一
で且つ均質膜質である高品質な半導体デバイス等の堆積
膜を高速度で、効率良く形成することができ、特に、電
子写真特性に優れた大面積堆積膜を安定して量産するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明のプラズマＣＶＤ装置の１
例を示す模式図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−
Ｘに沿った平面断面図である。

【図２】本発明のプラズマＣＶＤ装置に用いるカソード
電極の構成を説明するための模式構成図である。

【図３】本発明のプラズマＣＶＤ装置に好適なカソード
電極部の構成例を示す模式図である。

【図４】本発明のプラズマＣＶＤ装置の１例を示す模式
図である。

【図５】本発明のプラズマＣＶＤ装置の１例を示す模式
図である。

【図６】本発明のプラズマＣＶＤ装置の１例を示す模式
図である。

【図７】従来のプラズマＣＶＤ装置の１例を示す模式図
である。

【図８】図８（Ａ）は従来のプラズマＣＶＤ装置の１例
を示す模式図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＸ−Ｘ
に沿った平面断面図である。

【符号の説明】

１００：反応容器１０１：アースシールド１０２：誘電体板１０３：カソード電極１０４：誘電体カバー１０５Ａ：基体ホルダー１０５Ｂ：補助保持部材１０６：円筒状基体１０７：排気パイプ１０８：原料ガス供給系１０９：高周波整合回路１１１：高周波電源１１６：ガス放出パイプ１１７：ガス供給パイプ１３１：基体回転用シャフト１３２：モーター１３３：シール部材１３５：排気機構１４０：基体加熱用ヒーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧可能な反応容器と、該反応容器内にプ
ラズマＣＶＤの原料ガスを供給する原料ガス供給手段
と、前記反応容器内に配された基体保持手段及びカソー
ド電極と、高周波電源とを有し、前記高周波電源で発生
させた高周波電力を前記カソード電極に供給して前記基
体保持手段により保持される基体と前記カソード電極と
の間にプラズマを発生させ、基体上に堆積膜を形成する
プラズマＣＶＤ装置において、前記カソード電極が１つの棒状導電体部材、若しくは誘
電体部材により容量結合された同一軸上にある複数の棒
状導電体部材からなり、前記高周波電源で発生させた高
周波電力を２分割して該カソード電極の両端に供給する
手段を備えていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装
置。
【請求項２】前記カソード電極は、その長さが前記基体
の長さおよび放電空間よりも短い長さであり、且つ該放
電空間内に挿入されたアースシールドを外部導体とした
同軸線路により前記高周波電力を該カソード電極に供給
するように構成されていることを特徴とする請求項１に
記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】前記カソード電極と前記アースシールドと
は、断面外部形状が同一であることを特徴とする請求項
２に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】前記カソード電極と前記アースシールドと
が、誘電体カバーにより覆われていることを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプラズマＣ
ＶＤ装置。
【請求項５】前記基体が回転自在とした複数の円筒状基
体であり、該複数の円筒状基体の中心軸が実質的に同一
円周上に立設するように、反応容器内のカソード電極の
周囲に配列可能に構成されていることを特徴とする請求
項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ
装置。
【請求項６】前記基体が円筒状基体であり、該円筒状基
体を取り囲むように配列した複数のカソード電極の配列
内に配設可能に構成されていることを特徴とする請求項
１〜請求項４のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ装
置。
【請求項７】前記円筒状基体は、回転自在に構成されて
いることを特徴とする請求項６に記載のプラズマＣＶＤ
装置。
【請求項８】前記基体が平板状基体であり、平板状基体
に対して平行に単数または複数のカソード電極が配列さ
れていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
か１項に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】前記基体が、成膜時に保持ロールより送り
出され、巻き取りロールにより巻き取られるシート状基
体であり、シート状基体に対して平行に単数または複数
のカソード電極が配列されていることを特徴とする請求
項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ
装置。
【請求項１０】前記高周波電源は、発振周波数が６０〜
３００ＭＨｚの範囲のものであることを特徴とする請求
項１〜請求項９のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ
装置。
【請求項１１】減圧可能な反応容器と、該反応容器内に
プラズマＣＶＤの原料ガスを供給する原料ガス供給手段
と、前記反応容器内に配された基体保持手段及びカソー
ド電極と、高周波電源とを有し、前記高周波電源で発生
させた高周波電力を前記カソード電極に供給して前記基
体保持手段により保持される基体と前記カソード電極と
の間にプラズマを発生させ、基体上に堆積膜を形成する
プラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法において、前記カソード電極が１つの棒状導電体部材、若しくは誘
電体部材により容量結合された同一軸上にある複数の棒
状導電体部材であり、前記高周波電源で発生させた高周
波電力を２分割して該カソード電極の両端に供給し、堆
積膜を形成するすることを特徴とするプラズマＣＶＤに
よる堆積膜形成方法。
【請求項１２】前記カソード電極は、その長さが前記基
体の長さおよび放電空間よりも短く形成され、且つ該放
電空間内に挿入されたアースシールドを外部導体とした
同軸線路により、前記高周波電力を該カソード電極に供
給することを特徴とする請求項１１に記載のプラズマＣ
ＶＤによる堆積膜形成方法。
【請求項１３】前記カソード電極と前記アースシールド
とは、断面外部形状が同一であることを特徴とする請求
項１２に記載のプラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法。
【請求項１４】前記カソード電極と前記アースシールド
とが、誘電体カバーにより覆われていることを特徴とす
る請求項１１〜請求項１３のいずれか１項に記載のプラ
ズマＣＶＤによる堆積膜形成方法。
【請求項１５】前記基体が円筒状基体であり、前記反応
容器内に配されたカソード電極の周囲に複数の円筒状基
体の中心軸が実質的に同一円周上に立設するように配列
し、カソード電極と複数の円筒状基体との間にプラズマ
を発生させて円筒状基体を回転させながら円筒状基体の
表面上に堆積膜を形成することを特徴とする請求項１１
〜請求項１４のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤに
よる堆積膜形成方法。
【請求項１６】前記基体が円筒状基体であり、円筒状基
体の周囲に複数のカソード電極を配列し、カソード電極
と円筒状基体との間にプラズマを発生させて円筒状基体
の表面上に堆積膜を形成することを特徴とする請求項１
１〜請求項１４のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ
による堆積膜形成方法。
【請求項１７】円筒状基体を回転させながら円筒状基体
の表面上に堆積膜を形成することを特徴とする請求項１
６に記載のプラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法。
【請求項１８】前記基体が平板状基体であり、平板状基
体に対して平行に単数または複数のカソード電極を配列
し、カソード電極と平板状基体との間にプラズマを発生
させて平板状基体の表面上に堆積膜を形成することを特
徴とする請求項１１〜請求項１４のいずれか１項に記載
のプラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法。
【請求項１９】前記基体が、成膜時に保持ロールより送
り出され、巻き取りロールにより巻き取られるシート状
基体であり、シート状基体に対して平行に単数または複
数のカソード電極を配列し、カソード電極とシート状基
体との間にプラズマを発生させてシート状基体の表面上
に堆積膜を形成することを特徴とする請求項１１〜請求
項１４のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤによる堆
積膜形成方法。
【請求項２０】前記高周波電源の発振周波数は、６０〜
３００ＭＨｚの範囲にあることを特徴とする請求項１１
〜請求項１９のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤに
よる堆積膜形成方法。
【請求項２１】前記堆積膜は、少なくとも１種類のIV族
元素を含むアモルファス物質の堆積膜であることを特徴
とする請求項１１〜請求項２０のいずれか１項に記載の
プラズマＣＶＤによる堆積膜形成方法。
【請求項２２】前記IV族元素が、シリコンであることを
特徴とする請求項２１に記載のプラズマＣＶＤによる堆
積膜形成方法。
【請求項２３】前記堆積膜は、電子写真感光体用のもの
であることを特徴とする請求項２２に記載のプラズマＣ
ＶＤによる堆積膜形成方法。