JPH11131244A

JPH11131244A - プラズマ発生用高周波電極と、該電極により構成されたプラズマｃｖｄ装置及びプラズマｃｖｄ法

Info

Publication number: JPH11131244A
Application number: JP31133797A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takagi; 智高木; Koji Teranishi; 康治寺西; Atsushi Yamagami; 敦士山上
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堆積膜を高速度で安定に
形成し、効率よく半導体デバイスを形成し得るプラズマ
発生用高周波電極と、該電極により構成されたプラズマ
ＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法を提供することを目的
としている。【解決手段】本発明は、高周波電力によりプラズマを生
成するための棒状若しくは板状のプラズマ発生用高周波
電極であって、前記プラズマ発生用高周波電極の給電点
の反対側の先端部分における接地部分とのリアクタンス
の絶対値を、放電の安定性を得るために一定の値以下と
したことを特徴とするものであり、該電極によりプラズ
マＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法を構成したことを特
徴とするものである。

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発生用高周
波電極と、該電極により構成されたプラズマＣＶＤ装置
及びプラズマＣＶＤ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装置及びプラズマＣＶＤ法
が工業的に実用化されている。特に１３．５６ＭＨｚの
高周波や２．４５ＧＨｚ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
プラズマ発生用高周波電極及び該高周波電極を用いたプ
ラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法の一例として、
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（７０１）に絶縁性の高周波電極支持台
（７０２）を介して高周波電極（７０３）が配置されて
いる。高周波電極（７０３）は、対向電極（７０５）と
平行に配された平板であり、この電極間の静電容量で決
まる電界によりプラズマを発生させる。プラズマが発生
すると、実質的に導電体であるプラズマと、プラズマと
両電極や反応容器壁との間の等価的に主にコンデンサと
して働くシースが電極間に発生してプラズマ発生前とは
大きくインピーダンスが異なる場合が多い。高周波電極
（７０３）の回りには、高周波電極（７０３）の側部と
反応容器（７０１）との間で放電が発生しないようにア
ースシールド（７０４）が配置されている。高周波電極
（７０３）には整合回路（７０９）と高周波電力供給線
（７１０）を介して高周波電源（７１１）が接続されて
いる。高周波電極と平行に配された対向電極（７０５）
にはプラズマＣＶＤを行うための平板状の被成膜基体
（７０６）が配置され、被処理基体（７０６）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。

【０００３】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（７０１）を真空排
気手段（７０７）によって高真空まで排気した後、ガス
供給手段（７０８）によって反応ガスを反応容器（７０
１）内に導入し、所定の圧力に維持する。高周波電源
（７１１）より高周波電力を高周波電極（７０３）に供
給して高周波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（７０６）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。こうした問題に鑑みて、
周波数が２５〜１５０ＭＨｚ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Ｐ
ｌａｓｍａＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｌａｓｍ
ａＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｖｏｌ７，Ｎｏ３，（１
９８７）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−Ｓ
ｉ）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】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。上記文献
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。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（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。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（１０
６）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（１
０６）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アンテナ型の高周波電極である。高
周波電極（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は高周波
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。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。

【０００５】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（１３５）によって高真空まで排気した後、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）を介して原料ガスを反応容器（１
００）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）を介して高周波電極（１０３）に供給して
高周波電極と円筒状基体（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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の文献１に記載の平行平板型装置での周波数２５〜１５
０ＭＨｚの高周波電力による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。一般に、
励起周波数が高くなるにしたがって、高周波電極上の定
在波の影響が顕著になり、特に平板電極では２次元の複
雑な定在波が生じてくる。この為、大面積の膜を均一に
形成することが困難になることが予想される。

【０００７】また、従来例の文献２に記載の円筒状基体
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ＣＶＤ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。すなわち、放電空間が円筒状基体で取り囲ま
れているため、円筒状基体が高周波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。上述
した文献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。例えば、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０．５ｎ
ｍ／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。この方式においても、高周波電力
の周波数を３０ＭＨｚ以上にするとプラズマの密度が上
がり、堆積速度は向上するが、定在波の影響により不均
一なプラズマが形成されやすく、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
点は、後述の本発明者らが行った文献２に記載の方法を
実施した比較例の結果からして容易に理解される。

【０００８】また、従来例の文献１及び文献２のいずれ
の方式においても、高周波電力の周波数を３０ＭＨｚ以
上にするとプラズマの密度が上がり、プラズマ中のラジ
カルの発生密度が上がる為、堆積速度は向上するが、プ
ラズマ中のラジカル同士の反応も進む為堆積膜の質を低
下させるポリシランの発生が多くなる。ラジカルの発生
密度が多い状況でポリシランの発生を抑える為には、成
膜時の圧力を下げることが効果があるが、プラズマを生
起したり維持することが困難になってくる。特に、プラ
ズマが生起する前後でのインピーダンスの違いが大きい
為に、高周波の整合を取り高周波電力のちょっとしたプ
ラズマの状況の変化等で放電が消えてしまうという問題
がある。

【０００９】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堆積膜を高速度で安定に形成
し、効率よく半導体デバイスを形成し得るプラズマ発生
用高周波電極と、該電極により構成されたプラズマＣＶ
Ｄ装置及びプラズマＣＶＤ法を提供することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、プラズマ発生用高周波電極と、該電極によ
り構成されたプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法
を、つぎのように構成したことを特徴としている。すな
わち、本発明の電極は、高周波電力によりプラズマを生
成するための棒状若しくは板状のプラズマ発生用高周波
電極であって、前記プラズマ発生用高周波電極の給電点
の反対側の先端部分における接地部分とのリアクタンス
の絶対値を、放電の安定性を得るために一定の値以下と
したことを特徴としている。また、本発明の電極は、前
記絶対値が、前記高周波電力の周波数において５０Ω以
下であることを特徴としている。また、本発明の電極
は、前記給電点の反対側の先端部分において、前記接地
部分とのリアクタンスを接地までの線路の距離及び／又
はコンデンサの静電容量により調整することを特徴とし
ている。また、本発明の電極は、表面が誘電体で覆われ
ていることを特徴としている。また、本発明の電極は、
前記高周波電力の周波数が３０〜６００ＭＨｚの範囲で
プラズマを生成するための電極であり、より好ましく
は、その周波数が６０〜３００ＭＨｚの範囲にあること
を特徴としている。

【００１１】また、本発明のプラズマＣＶＤ装置は、減
圧可能な反応容器、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、該反応容器内に高
周波電力を供給する高周波電極及び高周波電源、前記反
応容器内に配された基体保持手段、該反応容器内の反応
後のガスを排気する排気手段とを有し、前記高周波電源
で発生させた高周波電力を前記高周波電極に供給し、前
記基体保持手段により保持される基体と前記高周波電極
との間にプラズマを発生させて基体に堆積膜を形成する
プラズマＣＶＤ装置において、その高周波電極が上記し
た本発明のいずれかのプラズマ発生用高周波電極により
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装置は、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高周波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、高周波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よう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
置は、前記基体が円筒状基体であり、円筒状基体の周囲
に複数の高周波電極を配列し、高周波電極と円筒状基体
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
積膜を形成するよう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装置は、前記円筒
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
形成するよう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
数の高周波電極を配列し、高周波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
を形成するよう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高周波電極を配列し、高
周波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ように構成さ
れていることを特徴としている。

【００１２】また、本発明のプラズマＣＶＤ法は、減圧
可能な反応容器に原料ガスを導入し、該反応容器内に配
された基体保持手段により保持される基体と高周波電極
との間に、高周波電力によってプラズマを発生させ、前
記原料ガスを励起種化させて前記基体に堆積膜を形成す
るプラズマＣＶＤ法において、その高周波電極を上記し
た本発明のいずれかのプラズマ発生用高周波電極により
構成し、堆積膜を形成することを特徴としている。ま
た、本発明のプラズマＣＶＤ法は、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高周波電極の周囲
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、高周波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
している。また、本発明のプラズマＣＶＤ法は、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高周
波電極を配列し、高周波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
ることを特徴としている。また、本発明のプラズマＣＶ
Ｄ法は、前記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している。ま
た、本発明のプラズマＣＶＤ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
高周波電極を配列し、高周波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している。また、本発明のプラズマ
ＣＶＤ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
高周波電極を配列し、高周波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している。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、上記したように、その
電極の構成においてプラズマ発生用高周波電極の給電点
の反対側の先端部分における接地部分とのリアクタンス
の絶対値を、放電の安定性を得るために一定の値以下と
したことを特徴とするものであるが、それは、本発明者
らの鋭意検討による以下のような見知に基づくものであ
る。すなわち、本発明者らは後述の比較例１の実験にお
いて、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の場合に比べて向上するが、まだ高真
空領域での放電の安定性に問題があったり膜質と堆積速
度の分布は悪化する知見を得た。そこで、本発明者ら
は、高周波電力の周波数を３０ＭＨｚ以上にすると、高
真空領域での放電が可能になるが安定性にまだ問題があ
ること、偏在的に膜質の悪化や堆積速度の低下が発生す
る原因を解明すべく、つぎのような検討を行った。

【００１４】まず、本発明者らは、高真空領域での放電
の安定性は、放電前後のインピーダンス変化が大きすぎ
ることが問題であると推定した。高真空領域での放電で
は、比較的簡単な低真空領域と比較して放電を生起する
電圧も維持する電圧も高い。高周波放電の場合、通常定
電力のグロー放電であり、一定パワーを整合回路を介し
て放電負荷にあったインピーダンス変換を行って放電を
維持している。この場合例えば極端な例で、瞬時のアー
ク放電が発生した場合インピーダンスが瞬間的に小さく
なり、低電圧大電流放電になりグロー放電が維持できな
くなり放電が消失してしまう。この時、放電前後のイン
ピーダンス変化が大きすぎると整合回路によるインピー
ダンスの変換がうまくいかずこのまま放電は消失したま
まとなるからである。次に本発明者らは、高周波電力の
周波数を３０ＭＨｚ以上にすると偏在的に膜質が悪化す
る原因を解明すべ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。すなわち、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、高周波電極上
に発生する定在波および高周波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。

【００１５】一般に高周波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高周波
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、高周波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、高
周波電極の先端で高周波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、高周波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。

【００１６】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。以下、図面を参照しながら
本発明の一つの実施の形態について説明する。まず、本
発明のプラズマ発生用高周波電極について図２（ａ）〜
（ｄ）を用いて説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）
は、文献２及び図８に記載した高周波電極を用いた場合
のプラズマ生起前及び生起後の等価回路を示したもので
ある。高周波電力の周波数が高い為、分布定数回路で等
価回路を記述した。図２（ａ）において、高周波電源
（１１１）で発生した高周波電力は整合回路（１０９）
を介して高周波電極（１０３）に供給される。高周波電
極は、単純な棒状のアンテナ形状のものであり、通常、
高周波電極（１０３）そのものは表皮抵抗（Ｒ）とイン
ダクタンス（Ｌ）の直列インピーダンスで記述される。
高周波電極（１０３）に対向する基体（１０６）は端部
において接地されているが十分インダクタンスを有して
おり、同様に表皮抵抗（Ｒ）とインダクタンス（Ｌ）の
直列インピーダンス（Ｒ＋ｊωＬ）で記述される。プラ
ズマが生起していない場合、高周波電極（１０３）と基
体（１０６）の間にはその位置関係及び形状によって決
まる静電容量（Ｃ）を持つ。高周波電極（１０３）と基
体（１０６）の間の静電容量（Ｃ）によって高周波電極
（１０３）に流れる高周波電流は決まってくる為、高周
波電極（１０３）と基体（１０６）との位置関係及び形
状によってプラズマの生起しやすさは大きく影響を受
け、ちょっとした位置関係の変化でも最適化の為の調整
が必要になってくる。一方、一旦プラズマが生起すると
プラズマは抵抗を持つ導電体となり、高周波電極（１０
３）及び基体（１０６）とプラズマとの間のイオンシー
スは静電容量となり、図２（ｂ）に示す等価回路で記述
できる。静電容量は面積及び媒体の誘電率が同じ場合、
導電体間の距離と反比例するが、イオンシースの厚み
は、高周波電極−基体間の距離に比べてかなり薄くその
静電容量は大きい。この為、プラズマ生起前後での高周
波電極−基体間のインピーダンスの変化が大きく整合回
路の調整がかなり難しく、プラズマの生起も難しくなっ
てくる。また、ちょっとしたプラズマの変化に対しても
インピーダンス変化が大きく自動整合回路などを用いて
も整合が間に合わなくなり、最悪の場合プラズマが消え
てしまう。プラズマの均一性についても図２（ｂ）の等
価回路で見て分かるように、高周波電極の先端は開放端
になっており強い定在波が立ちやすくなっている。更に
高周波電極及び基体のインピーダンスに対してプラズマ
のインピーダンスが低い場合、分布定数回路で考えた場
合、高周波電極の高周波導入側で多く高周波電流が流れ
る為、先端に行くにつれて高周波電流は急激に減少す
る。かくして、このふたつの要因により不均一なプラズ
マが形成されやすくなる。

【００１７】一方、図２（ｃ）及び図２（ｄ）は本発明
のプラズマ発生用高周波電極を用いた場合の生起前及び
生起後の等価回路を示したものである。図２（ｃ）にお
いて、従来の場合と同様に高周波電源（１１１）で発生
した高周波電力は整合回路（１０９）を介して高周波電
極（１０３）に供給される。高周波電極（１０３）は、
単純な棒状のアンテナ形状のものであり、通常、高周波
電極（１０３）そのものは表皮抵抗とインダクタンスの
直列インピーダンスで記述される。高周波電極（１０
３）の先端にＬＣ回路（１０１）を介して接地する。周
波数が高い場合は自然にＬ成分によるインピーダンス
（ｊωＬ）が大きくなる為Ｃ（静電コンデンサ）のみで
も良い。高周波電極−基体間の静電容量によるインピー
ダンスよりも先端のＬＣ回路（１０１）によるインピー
ダンスを十分に小さくした場合、高周波電極（１０３）
に流れる高周波電流は高周波電極のインピーダンス及び
先端のＬＣ回路（１０１）により決まり、基体（１０
６）との位置関係や形状にはほとんど依存しない。この
為、基体形状の変更などを行ってもプラズマの生起のし
やすさや安定性への影響は少なく最適化も容易である。
プラズマが生起した場合、従来の場合と同様に図２
（ｄ）の等価回路で記述できる。プラズマとイオンシー
スの直列インピーダンスの絶対値に対して先端のＬＣ回
路（１０１）の絶対値を小さくすると、プラズマ生起後
も高周波電流は先端のＬＣ回路（１０１）のインピーダ
ンスの効きが大きく、プラズマ生起前後でのインピーダ
ンス変化は比較的少なくなる。この為、プラズマの状況
の変化に対しても整合条件の変化が小さくプラズマは安
定する。また、高周波電流の多くは先端のＬＣ回路（１
０１）に多く流れる為、高周波電極（１０３）の給電点
と先端での高周波電流量の差は小さくなり、プラズマの
均一性も良くなる。プラズマのインピーダンスはプラズ
マの条件により異なるがその実部であるレジスタンスは
５０Ω以下になることが多く、虚部であるリアクタンス
は放電周波数やその他の条件により変わる。

【００１８】このため、本発明のプラズマ発生用高周波
電極の給電点の反対側の先端部分において接地部分との
リアクタンスの絶対値が、前記高周波電力の周波数にお
いて５０Ω以下であることが好ましい。本発明のプラズ
マ発生用高周波電極は、給電点の反対側の先端部分にお
いて、接地部分とのリアクタンスを接地までの線路の距
離及び／又はコンデンサの静電容量により調整すること
が好ましい。本発明のプラズマ発生用高周波電極は、使
用する高周波電力の周波数が３０〜６００ＭＨｚの範囲
にあることが好ましい。本発明のプラズマ発生用高周波
電極は、表面が誘電体で覆われていることが好ましい。
本発明の上記構成のプラズマ発生用高周波電極を用いた
プラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法においては、
以上に述べたように均一且つ安定なプラズマを形成でき
るプラズマ発生用高周波電極を用いているため、極めて
均一性の良い膜質及び膜厚の堆積膜を形成できる。

【００１９】これらの点について、以下に詳しく説明す
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（Ｂ）は図１（Ａ）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。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。１０３はプラズマ生起領域の中心に位置した高
周波電力投入用の高周波電極である。高周波電源（１１
１）は、整合回路（１０９）を介して高周波電極（１０
３）の一端に接続されている。高周波電極（１０３）は
誘電体カバー（１０４）で被覆されており、給電点と反
対側の先端にＬＣ回路（１０１）を介して接地されてい
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（１
１７）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。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（１３
５）によって高真空まで排気した後、ガス供給手段（１
０８）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（１０
９）を介して高周波電極（１０３）に供給して高周波電
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。

【００２０】本発明において、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０．０
１以下であるものが好ましく、より好ましくは０．００
１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、
高周波電極（１０３）の形状は円柱状、円筒状、多角柱
状などの棒状のもの、長板状のものが好ましい。本発明
において、高周波電源（１０９）の周波数は好ましくは
３０〜６００ＭＨｚ、更に好適には６０〜３００ＭＨｚ
の範囲とするのが望ましい。

【００２１】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）の周囲に複数の高周波電極
（１０３）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、高周波
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高周波電極
（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。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（３５１）より送り出され、巻き取
りロール（３５２）に巻き取られるシート状基体（３０
６）に対して平行に単数または複数の高周波電極（１０
３）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。

【００２２】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、高ジ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れる。
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、へ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。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、アモルファ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℃〜３５０℃とするのが望ましい。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれらによって限定するものではない。［実施例１］図１（Ａ）に示した装置の高周波電源（１
１１）として周波数３０ＭＨｚ〜６００ＭＨｚの電源を
接続した装置を使用し、高周波電極は、図３に示したよ
うに円柱状高周波電極（１０３）をアルミナセラミック
ス製の誘電体カバー（１０４）を覆い、―端を高周波電
力の給電点とし反対側の一端にＬＣ回路（１０１）を介
して接地した構成のものである。ＬＣ回路（１０１）は
調整可能なものを用いその周波数においてリアクタンス
の絶対値が５０Ω以下になるように調整した。他の成膜
条件は後述の比較例と同様に、高周波電力：１ｋＷ、Ｓ
ｉＨ₄ガス流量：５００ｓｃｃｍ、成膜圧力：５０ｍＴ
ｏｒｒ、２５ｍＴｏｒｒ、又は５ｍＴｏｒｒ、基体温
度：２５０℃とし、成膜手順も比較例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。以上のようにして形成
したアモルファスシリコン膜の膜質および膜質分布、並
びに堆積速度および堆積速度分布を比較例１と同様の方
法で評価した。５０ｍＴｏｒｒ、２５ｍＴｏｒｒ及び５
ｍＴｏｒｒの３つ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、表２、表３に、堆積速度の
評価結果を表４に示す。なお、表５に成膜条件を他の実
施例・比較例の条件とともに示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】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
あり実用上問題のない（△）又は良好な膜特性（〇）で
あった（表１）。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（表４）。２５ｍＴｏ
ｒｒ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
（〇）であった（表２）。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（表４）。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、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（〇）で
あった（表１）。平均堆積速度は１〜１８ｎｍ／ｓであ
り堆積速度分布は４〜６％であった（表４）。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４×１０⁴〜８×１０⁴であり良好な膜特性
（〇）であった（表２）。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（表
４）。５ｍＴｏｒｒ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（表３）。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（表４）。４００ＭＨｚ〜６００ＭＨｚの周
波数を持つ高周波電力による試料においては、５０ｍＴ
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７×１０³〜１×１０⁴の範囲にあり実用上問題
のない膜特性（△）であった（表１）。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（表４）。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（表２）。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（表４）。５ｍＴｏｒｒ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（表４）。

【００２９】［実施例２］図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す
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６０
ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、２００ＭＨｚ、３００ＭＨｚの
各々の条件で電子写真感光体を作製した。尚、ＬＣ回路
（１０１）は各々の電源周波数にたいして実施例１で用
いたものと同様のものを用いた。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。

【００３０】

【表６】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。

【００３１】［実施例３］図４に示した装置を用い、直
径１０８ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、厚さ５ｍｍの６本のＡ
ｌ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。高周波電極
（１０３）の構成は実施例１と同様のものを、図４に示
すように７本の高周波電極を反応容器に配置した。高周
波電源の周波数は１００ＭＨｚのものを用い、表５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３２ｍｍ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。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１０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１７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。

【００３２】［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７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。

【００３３】

【表７】［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。

【００３４】［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７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。

【００３５】［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。図５に示
すように５本の高周波電極を反応容器に配置した。高周
波電源の周波数は２５０ＭＨｚのものを用い、表６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６．５ｎ
ｍ／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。

【００３６】［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
基板（３０６）を反応容器に配置して巻き取りロール
（３５２）に巻き取りながら成膜を行った。高周波電極
の構成はＡｌ製の断面が４０ｍｍ×１０ｍｍ角で長さ６
００ｍｍの長板状の高周波電極（１０３）に、厚み５ｍ
ｍ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本の高周波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８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。

【００３７】（比較例１）上述した文献２（特開昭６０
−１８６８４９号公報）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、５
０ｍＴｏｒｒ以下の圧力において以下の手順で実験を行
った。本実験では、直径１０８ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、
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。高周波電極（１０３）に
は、Ａｌ製の直径２０ｍｍ、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（１
３５）を作動して排気し、反応容器（１００）内を１×
１０^-6Ｔｏｒｒ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（１１
６）を介して、ＳｉＨ₄ガスを５００ｓｃｃｍの流量で
反応容器（１００）内に導入し、該反応容器内を５０ｍ
Ｔｏｒｒ、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１３．５６ＭＨｚ乃
至６５０ＭＨｚの高周波を１ＫＷ発生させ、該高周波を
整合回路（１０９）を介して高周波電極（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σ
ｄ））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６３２．８ｎｍ）の照射時の導電率により評価
している。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１０³
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。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８、表９、表１０に、堆積速度の評価結果を表１１
に示す。

【００３８】

【表８】

【００３９】

【表９】

【００４０】

【表１０】

【００４１】

【表１１】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。２５ｍＴｏｒｒの圧力条件では成膜３回に１回程度
の割合で放電切れを起こした。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。６０
ＭＨｚ〜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７〜１
２倍程度に増加したが、堆積速度分布に悪化がみられ
た。５ｍＴｏｒｒの圧力条件では、成膜５回に１回程度
放電切れを起こした。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１３．５６ＭＨｚ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。５ｍＴｏｒｒの圧力条件では成膜３回に一回程度の
放電切れを起こした。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１３．５６Ｍ
Ｈｚに比べて向上するが放電の安定性はまだ十分ではな
く、膜質分布及び、堆積速度分布は悪化することが判っ
た。

【００４２】（比較例２）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１
ｍｍのガラス製の平板状基体を対向電極７０５に配置し
て、表５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７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。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおり、電極の
構成においてプラズマ発生用高周波電極の給電点の反対
側の先端部分における接地部分とのリアクタンスの絶対
値を、一定の値以下とすることにより、放電の安定性を
実現することができ、このプラズマ発生用高周波電極を
用いてプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法を構成
することにより、種々の形状の大面積基体、即ち、円筒
状基体、平板状基体、シート状基体などに膜厚が極めて
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
成することが可能となる。したがって、本発明によれば
大面積高品質の半導体デバイスを効率的に作製すること
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】本発明のプラズマＣＶＤ装置の１例を示す模式
図である。（Ｂ）は（Ａ）図中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装置に用いる高周波電
極の構成を説明するための模式構成図である。

【図３】本発明のプラズマ発生用高周波電極部の構成例
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】従来のプラズマＣＶＤ装置の１例を示す模式図
である。（Ｂ）は（Ａ）図中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：ＬＣ回路１０２：誘電体板１０３：高周波電極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２０６：平板状基体３０６：シート状基体３５１：保持ロール３５２：巻き取りロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電力によりプラズマを生成するため
の棒状若しくは板状のプラズマ発生用高周波電極であっ
て、前記プラズマ発生用高周波電極の給電点の反対側の
先端部分における接地部分とのリアクタンスの絶対値
を、放電の安定性を得るために一定の値以下としたこと
を特徴とするプラズマ発生用高周波電極。
【請求項２】前記絶対値が、前記高周波電力の周波数に
おいて５０Ω以下であることを特徴とする請求項１に記
載のプラズマ発生用高周波電極。
【請求項３】前記給電点の反対側の先端部分において、
前記接地部分とのリアクタンスを接地までの線路の距離
及び／又はコンデンサの静電容量により調整することを
特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ発
生用高周波電極。
【請求項４】前記電極は、表面が誘電体で覆われている
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に
記載のプラズマ発生用高周波電極。
【請求項５】前記電極は、前記高周波電力の周波数が３
０〜６００ＭＨｚの範囲でプラズマを生成するための電
極であ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発生用高周波電極。
【請求項６】前記電極は、前記高周波電力の周波数が６
０〜３００ＭＨｚの範囲でプラズマを生成するための電
極であ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発生用高周波電極。
【請求項７】減圧可能な反応容器、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、該
反応容器内に高周波電力を供給する高周波電極及び高周
波電源、前記反応容器内に配された基体保持手段、該反
応容器内の反応後のガスを排気する排気手段とを有し、
前記高周波電源で発生させた高周波電力を前記高周波電
極に供給し、前記基体保持手段により保持される基体と
前記高周波電極との間にプラズマを発生させて基体に堆
積膜を形成するプラズマＣＶＤ装置において、前記高周波電極が請求項１〜請求項６のいずれか１項に
記載のプラズマ発生用高周波電極により構成されている
ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項８】前記基体が円筒状基体であり、前記反応容
器内に配された高周波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、
高周波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ように構成されていることを特徴と
する請求項７に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】前記基体が円筒状基体であり、円筒状基体
の周囲に複数の高周波電極を配列し、高周波電極と円筒
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ように構成されていることを特徴
とする請求項７に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１０】前記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ように構成されている
ことを特徴とする請求項９に記載のプラズマＣＶＤ装
置。
【請求項１１】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高周波電極を配列
し、高周波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ように構成
されていることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ
ＣＶＤ装置。
【請求項１２】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
の高周波電極を配列し、高周波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
膜を形成するように構成されていることを特徴とする請
求項７に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１３】減圧可能な反応容器に原料ガスを導入
し、該反応容器内に配された基体保持手段により保持さ
れる基体と高周波電極との間に、高周波電力によってプ
ラズマを発生させ、前記原料ガスを励起種化させて前記
基体に堆積膜を形成するプラズマＣＶＤ法において、前記高周波電極を請求項１〜請求項６のいずれか１項に
記載のプラズマ発生用高周波電極によって構成し、堆積
膜を形成することを特徴とするプラズマＣＶＤ法。
【請求項１４】前記基体が円筒状基体であり、前記反応
容器内に配された高周波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、高周波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１３に
記載のプラズマＣＶＤ法。
【請求項１５】前記基体が円筒状基体であり、円筒状基
体の周囲に複数の高周波電極を配列し、高周波電極と円
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１３に
記載のプラズマＣＶＤ法。
【請求項１６】前記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１５に記載のプラズマＣＶＤ法。
【請求項１７】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高周波電極を配列
し、高周波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１３に記載のプラズマＣＶＤ法。
【請求項１８】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
の高周波電極を配列し、高周波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１３に記載のプラ
ズマＣＶＤ法。