JPS5938375A - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JPS5938375A
JPS5938375A JP57147932A JP14793282A JPS5938375A JP S5938375 A JPS5938375 A JP S5938375A JP 57147932 A JP57147932 A JP 57147932A JP 14793282 A JP14793282 A JP 14793282A JP S5938375 A JPS5938375 A JP S5938375A
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JP
Japan
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electrode
gas
raw material
cylindrical
chamber
Prior art date
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JP57147932A
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English (en)
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Yasutomo Fujiyama
藤山 靖朋
Osamu Kamiya
神谷 攻
Shigeru Shirai
茂 白井
Junichiro Kanbe
純一郎 神辺
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Pending 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
    • C23C16/505Chemical 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 radio frequency discharges
    • C23C16/509Chemical 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 radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5093Coaxial electrodes

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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】 本発明は、基体上に堆積膜を形成するプラズマCVD装
置に関するもので、例えば電子写真用感光体ドラムΣ・
連続的に生産し、特にプラズマCVD技術を用いて円筒
状基体表面にアモルファス・シリコン膜を堆積し、感光
体ドラムを連続的に生産するのに使用することのできる
プラズマCVD装置−更に同一反応室内に各種原料ガス
を適当に供給する事によシシリコンナイトライド(Si
N )膜、シリコンオキシナイトライド(5soN )
膜、シリコンオキサイド(8102)膜、シリコンカー
バイト(StC)膜を上記感光体ドラム表面に連続的に
積層堆積し、感光体ドラムの帯電特性を向上させ、かつ
感光体ドラム表面の耐湿・耐摩耗特性を向上させること
も可能とするプラズマCVD装置に関するものである。
尚、以下の説明においては、主として堆積膜を形成する
基体を電子写真用円筒状基体とした実施例に関して本発
明を説明するが、本発明装置は長方形の基体を円筒状の
対向電極上に多角形を成すように配置し、アモルファス
感光体膜や演算素子用アモルファス半導体膜を堆積する
目的にも利用することができ、また、金型。
バイト等の摩耗し易い工具等の表面に超硬質膜を堆積す
ることによって、耐摩耗性を向上させ、寿命を延ばす目
的にも利用することができる。
このような従来型の円筒状プラズマCVD装置の代表的
な一例の概略を第1図に示す。第1図中、1は真空チャ
ンバーを構成している円筒状のカソード電極、2は該真
空チャンバーの中心軸の周りに回転するようにこれと同
心に配置された対向電極たるアノード電極を溝底してい
る円筒状の基体、3は該真空チャンバーの上下の壁体、
4は該壁体を該カソード電極から絶縁するだめのドーナ
ツ形の絶縁がイシ、5は高周波電源、6は原料ガス供給
パイノ°、7は排気系、8はヒーター、9は上記の円筒
状の基体を回転する回転機構、10はアース、11は原
料ガス放出穴を示す。
上記のプラズマCVD装置の動作を簡単に説明する。
まず、真空チャンバー内に円筒状の基体2をセットし、
排気系7によってチャンバー内を真空にする。同時に基
体2をヒータ8によって加熱し、基体2を回転機構9に
よって回転し、基体の温度分布を均一にする。この時、
ヒーターは固定されている。基体温度が一定になったら
、ガス供給パイf6から原料ガスを真空チャンバー内に
供給する・原料ガスは円筒状の電極の多数のガス放出穴
から基体2に向けて放出される。真空チャンバー内にガ
スが安定して供給されている状態で13.56MHzの
高周波電源5によりカソード電極1に高周波電圧を印加
し、アース接地された基体20間でグロー放電を発生さ
せ、カソード電極から飛び出した電子のガス分子への衝
突により、ガス分子をラジカル反応させて基体上に堆積
させ、基体2上に堆積膜、例えばアモルファスシリコン
膜を成膜する。
上記のようなプラズマCVD装置において、堆積した膜
の膜厚分布は装置の排気口の位置や、原料ガス流量、放
電時の高周波電力の大きさによる膜の堆積速度、さらに
は真空度や、原料ガス放出穴の位置によって変化する。
アモルファス・シリコン感光体膜の利用目的からすれば
、大面積の基体上に広範囲な膜厚分布の均一性が要求さ
れる。
プラズマCVD装置では、ガス流量や、高周波電力の大
きさ、真空度等は膜舜性に影響をおよぼすため、膜厚分
布を調整する手段として用いることはできない。排気口
の位置も、装置構成上自由に変更することは難しい。す
なわち、膜厚分布を調整する方法としては、ガス放出穴
の穴径や位置を調整することが、最も容易な手段と考え
られる。
一方、プラズマCVD装置では、特定の膜特性を得る為
にガス流量や流速を選定する必要があり膜厚分布もその
つど変動するために、ガス放出穴の穴径や位置は選択の
自由度が高いものであることが要求される。従来の円筒
状壁面放出型のプラズマCVD装置には、原料ガス放出
穴を不規則に多数個開口したものや、回転軸方向に多数
列開口したものがほとんどで、穴数が多過ぎるため、膜
厚分布の均一化のために最適な穴位置を選択するのが難
しかった。また、穴径の自由度に対してほとんど考慮さ
れていなかったため、膜厚分布の調整は穴位置の選定の
みにたよっていた。このため、有効権扶範囲が広くなる
のに比例して、その膜厚分布調整が難しくなるという欠
点が有った0本発明は、上述の従来型円筒状プラズマC
VD装置における欠点を除去するとともに、プラズマC
VD装置における膜厚分布調整を大幅に改善しようとす
るもので、その特徴とするところは、円筒状心極の壁面
に、該電極の中心軸に平行な列をなすように原料ガス放
出穴を多数個開口せしめ、且つ該円筒状電極を二重壁構
造として電極間にガス室を形成したことにある。然して
カソードを極壁面に開口したガス放出穴を基体の表面積
に比例して1〜10列とし、膜厚分布上問題の無い程度
にまで開口数を限定することによって、膜厚分布とガス
放出穴の開口位置との相関関係を明確にし、膜厚分布調
整を容易にすることが可能となり、基体を中心軸のまわ
りに回転することで膜厚の均一化も保障される。さらに
、ガス放出穴にネジ穴〃口工を施こして、この穴にとり
つけるネジに穴径の異なる放出口を設けることによって
膜厚分布の微調整が可能になり、大面積基体上へのアモ
ルファスシリコン感光体膜の均一堆積を可能にするもの
である。
以下に、実施例装置に基いて本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明に係るプラズマCVD装置の第1の実施
例を示す。図中、第1図に示す装置における部分と同様
の部分は同じ参照数字によって指示しである・図中、1
は真空チャンバーを構成している円筒状のカソード電極
、2は該真空チャンバーの中心軸の周りに回転するよう
にこれと同心に配置されたアノード電極を構成する円筒
状の基体、3は該カソード電極の上下で真空チャンバー
を構成している壁体、4は該壁体を該カソード正極がら
絶縁するためのドーナツ形の絶縁ガイシ、5はカソード
正極に高周波電力を供給しグロー放′FL71!−起こ
すだめの高周波電源、6は原料ガス供給パイプ、7は真
空チャンバーを真空に保つだめの排気系、8は円筒状の
基体を加熱するだめのヒーター、9は円筒状の基体を回
転させて堆積膜の膜厚を均一にするだめの回転機構、1
0はアース、11は原料ガス放出穴、12は円筒状基体
回転用のモータを示す。
カソード電極1は、真空チャンバーの一部を兼ねた円筒
状二重壁構造のものとして構成されて電極内にガス室全
形成している◎然して、その真空チャン・9−側の内壁
に、中心軸方向に沿って4列をなして並らんだ多数の原
料ガス放出穴11が開口している。各原料ガス放出穴1
1にはネジ加工が施こされていて、円筒状の基体の表面
に堆積する膜の膜厚分布調整を行なう場合、不用な穴を
ネジにより塞ぐことができ、また、原料ガスを吹き付け
るだめのネジ穴に取付けるネジの中心にガス放出口を設
け、該放出口の穴径を変えたネジを該ネジ穴に取付ける
ことにより、ガス放出量を変えて膜厚分布を調整できる
ようになっている。
第3図は、上記の本発明の第1の実施例によるプラズマ
CVD装置の円筒状二重構造カソード正極の断面を示す
。図中1mは該′カソード正極の大気側壁面でちり、1
bはガス放出穴を開けた真空側壁面、11はネジ加工さ
れ等間隔に開けられた原料ガス放出穴である。
第4図(イ)(ロ)は、上記の装置のガス放出穴に取付
けるだめの六角穴付ネジを示す。第4図(イ)において
、13はガス放出口を設けた六角穴付ネジ、14はガス
放出口を示し、ガス放出口14の穴径を変えたネジを取
り換えることによってガス放出量を変え、膜厚制御を行
なうことができる◎第4図←)の15はガス放出口の無
い六角穴付ネジであシ、膜厚分布調整の際不用となった
ガス放出口を塞ぐ目的に使用する。
次に、上記の装置の各部の動作を順を追って説明する。
まず、真空チャンバー内に円筒状の基体2をセットし、
排気系7によってチャンバー内を真空にする。同時に基
体2をヒーター8によって加熱し、基体2をモーター1
2に連結された回転軸によって回転し、基体の温度分布
を均一にする。この時、ヒーターは固定されている。基
体温度が一定になったら、ガス供給バイブロから原料ガ
スを真空チャンバー内に供給する。原料ガスは円筒二重
壁によって囲まれたカソード電極1内のガス室に送られ
る。ζこで、ガス供給ノ?イグ6はガス放出穴11の列
の中間位置に取り付けられているため、ガス室に送られ
た原料ガスは直接ガス放出穴から放出されず、一度ガス
室内に充満し各ガス放出穴から基体に向って放出される
。各放出穴から放出されるガス量は、放出穴に取付けら
れたネジに開けられたガス放出口の穴径によって制御さ
れる。真空チャンバー内にガスが安定して供給されてい
る状態で13.56 ?vIHzO高周波電源5によシ
カソード電極1に高周波電圧を印加し、アース接地され
た基体2の間でグロー放電を発生させ、カソード電極か
ら飛び出した電子のガス分子への衝突によシ、ガス分子
をラジカル反応させて基体上に堆積させ、堆積膜例えば
アモルファスシリコン膜を成膜する。
第5図は、本発明の他の実施例を示す。この実施例は、
基本的には第2図に示す実施例と同様カソード電極が真
空チャンバー壁の一部を兼ねる構造とし、カソード電極
に開けられた原料ガス放出口の列数と、真空チャンバー
内に収納されている円筒状基体の数、及び該円筒状基体
の回転機構が異なるのみで、池の部分は同様の構造を有
するものであるので、同様の部分は同じ参照数字により
指示して、その詳細な説明は省略する。
第5図の実施例において第2図の実施例と大きく異なる
部分は、4本の円筒状の基体2a 、 2b2c、2d
がカソード電極1の中心軸を共有する円周上に配置され
、該カソード電極の中心軸に配置した円筒゛状基体回転
機構12によって中心軸のまわシを自公転するようにし
たことおよび円筒状基体が4本となり堆積面積が広くな
ったため、膜厚分布調整をより広範囲に行なわなければ
ならないことから、カソード電極lの真空側内壁に開口
した原料ガス放出口11を8列にしたことである。
第5図に示す実施例装置も各部の基本動作は同じである
が、基体回転機構9によって各基体2a+2b 、2c
 、2aは自公転し均一成膜を可能としている。
以上説明したように、本発明によるプラズマCVD装置
は、カソード電極に開口した原料ガス放出口の大数を少
なくシ、円筒状基体の回転軸に平行に直列配置すること
によって、回転軸方向の膜厚分布調整を容易にする効果
がある@さらに、ガス放出口に取付ける六角穴付ネジに
穴径の異なるガス放出口を開けることによって、ガス放
出量を回転軸に沿って調整することができ、膜厚分布の
微調整を可能とする効果がある。1だ、従来装置では膜
厚分布調整が複雑になる大面積基体への成膜も、本発明
を使用することによっ−C膜厚分布調整が容易となるば
かシでなく、堆積膜厚の均一性、堆積膜特性の再現性も
良好になるという効果があり、本装置の使用目的の一つ
である電子写真用感光体ドラムの量産を、安価にかつ安
定して行ない得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来型の円筒形プラズマCVD装置の代表的な
一例を示す概略断面図、第2図は本発明フ。 ラズマCVD装誼の第1の実施例を下す一部矢切斜視図
、第3図はカソード電極の断面図、第4図G)(ロ)は
、それぞれ、ガス放出穴に取付ける六角穴付ネジのIl
1面図、第5図は本発明プラズマCVD装置の第2の実
施例を示す一部矢切斜視図でおる01は円筒状カソード
電極、2は円筒状基体、3は真・空チャンバーの壁体、
4はドーナッツ状絶縁ガイシ、5は高周波電源、6は原
料ガス供給・ξイン0.7は排気系、8は基体加熱用ヒ
ーター、9は基体回転機構、10はアース、11は原料
ガス放出穴、12は基体回転用のモータ、13はガス放
出口を有する六角穴付ネジ、14はガス放出口、15は
ガス放出口を塞ぐだめの六角穴付ネジであるO 馬1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空チャンバーを構成している円筒状電極および
    該真空チャンバーの中心軸の周りに回転するように配置
    された対向電極を備え、上記の電極に設けた多数の穴か
    ら原料ガスを放出し、上記の対向電極上の基体に原料ガ
    スを吹付けて該基体上に堆積膜を形成するプラズマCV
    D装置において、上記の円筒状電極の壁面に、該電極の
    中心軸に平行な列をなすように原料ガス放出穴を多数個
    開口せしめ、且つ該円筒状電極を二重壁構造として、電
    極内にガス室を形成したことを特徴とするプラズマCV
    D装置。
  2. (2)該真空チャンバー内に、複数個の円筒状基体を、
    その中心軸が該真空チャンバーの中心軸に平行になるよ
    うに配置した特許請求の範囲第(1)項記載のプラズマ
    CVD装置。
  3. (3)原料ガスを吹き付けるだめの穴に不ノ穴加工を施
    こし、円筒状基体表面に堆積する膜の膜厚分布調整を行
    なう場合、不用な穴をネジによシ塞ぐことができるよう
    にした特許請求の範囲第(1)項記載のプラズマCVD
    装置。
  4. (4)原料ガスを吹き付けるだめのネジ穴に取付けるネ
    ジの中心にガス放出口を設け、該放出口の穴径を変えた
    ネジを該ネジ穴に取付けることによシ、ガス放出量を変
    えて膜厚分布を調整できるようにした特許請求の範囲第
    (2)項記載のプラズマCVD装置。
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