JP2001323379A

JP2001323379A - 堆積膜形成装置および堆積膜形成方法

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Publication number: JP2001323379A
Application number: JP2000142163A
Authority: JP
Inventors: Takashi Otsuka; 崇志大塚; Tatsuyuki Aoike; 達行青池; Hitoshi Murayama; 仁村山; Daisuke Tazawa; 大介田澤; Kazuto Hosoi; 一人細井; Toshiyasu Shirasago; 寿康白砂; Kazuyoshi Akiyama; 和敬秋山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2001-11-22
Also published as: US20020038630A1; US6486045B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のプラズマプロセスでは達成できなかっ
た処理速度による比較的大面積の堆積膜の形成と、品質
のばらつきのない安定した生産を可能とする。【解決手段】反応容器の一部を誘電体部材２０３で構
成し、基体に対し誘電体部分を挟んで高周波電極２０４
を配置し、反応容器と高周波電極２０４を覆うアースシ
ールド２０５を有し、高周波電極２０４と基体との間に
プラズマを発生させることで、基体に堆積膜を形成する
装置は、誘電体部材２０３の厚みをｄ１、高周波電極２
０４の表面から誘電体部材２０３までの距離をｄ２、高
周波電極２０４の表面からアースシールド２０５の内側
表面までの距離をｄ３とし、誘電体部材２０３の誘電率
をε１、反応容器とアースシールド２０５との間の誘電
率をε２としたときに、０．８×（ε２／ｄ３）＜
１／（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２）の関係を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は機能性堆積膜の形成
装置および形成方法、特に、プラズマＣＶＤ法を用いた
電子写真用非結晶質シリコン（以下ａ−Ｓｉと記す）系
感光体の形成装置および形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス、電子写真用光受容部
材、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、光起電
力デバイス、またその他の各種エレクトロニクス素子等
に用いる素子部材として、例えば水素または／及びハロ
ゲンで補償されたアモルファスシリコン等のアモルファ
ス材料で構成された半導体デバイス等に用いる堆積膜が
提案され、その中のいくつかは実用化されている。

【０００３】しかし、これらのデバイスのいくつかは、
その生産において特性やコスト等の面で問題を持ってい
るものもある。例えば電子写真用光受容部材を製造する
場合では、比較的大面積に堆積膜を形成することもあ
り、堆積膜の膜厚や電気特性を均一に、かつ膜欠陥を少
なく形成することが難しく、充分な生産性や歩留りを確
保出来る堆積膜の形成方法が求められている。

【０００４】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、耐熱性合成樹脂フィル
ム、ステンレス、アルミニウム、等の材質の基板上に薄
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。例
えば特開昭５４−８６３４１号公報には、光導電層にａ
−Ｓｉを用いた、特性に優れた電子写真用感光体に関す
る技術が記載されている。

【０００５】このような堆積膜形成装置は、例えば図３
の概略図で示される構成のものである。図３において、
（Ａ）は従来の堆積膜形成装置を模式的に表した横断面
図、（Ｂ）は従来の堆積膜形成装置を模式的に表した縦
断面図である。

【０００６】従来の堆積膜形成装置は図３に示すよう
に、真空気密構造をなす反応容器３０１を備えている。
反応容器３０１内には、基体ホルダーに装着し保持され
た堆積膜形成用の円筒状基体３０２が複数配置されてい
る。円筒状基体３０２の基体ホルダーは、モーターとギ
アからなる回転機構３１１により駆動される回転軸３１
０で回転可能である。回転軸３１０の内部には円筒状基
体３０２の温度を調整するためのヒーターが設けられて
いる。さらに反応容器３０１内には、高周波電力を導入
する電極３０４と、原料ガス等を導入するガス導入管３
０８とが配設されている。電極３０４には高周波電源３
０７が整合器３０６を介して接続されている。また、ガ
ス導入管３０８は、均一にガスを放出するための複数の
開孔口を有しており、流量制御部（不図示）を介して原
料ガスボンベに接続されている。反応容器３０１に排気
口３０９の一端が開口し、その他端が排気装置（不図
示）に連通している。

【０００７】こうした従来の堆積膜形成装置による堆積
膜形成は以下のように行われる。

【０００８】反応容器３０１内に、基体ホルダーに装着
された円筒状の基体３０２を設置する。次に、真空ポン
プ（不図示）により、反応容器３０１内を排気し、内圧
を例えば１０Ｐａ以下にする。次いで基体ホルダー内部
に配置されたヒーター（不図示）に通電して円筒状基体
３０２の温度を膜堆積に好適な温度に加熱する。基体３
０２の温度が所望の値に達したら、ガス導入管３０８を
用い、シランガス等の堆積膜形成用のガスを反応容器３
０１内に導入する。また同時に、高周波電源３０７を所
望の電力に設定して、例えば周波数１０５ＭＨｚの高周
波エネルギーを発生させ、高周波整合器３０６を通じて
反応容器３０１内に高周波電力を導入し、グロー放電を
生起させる。この放電エネルギーによって反応容器３０
１内に導入された原料ガスが分解され、基体３０２上に
所定の堆積膜が形成される。また、堆積膜形成中は、回
転機構３１１によって回転軸３１０を回転させることに
より基体３０２を回転させる。同様の操作を複数回繰り
返すことによって、所望の多層構造の光受容層を形成す
ることが出来る。

【０００９】一方で、ａ−Ｓｉ感光体の製造には高度な
技術が必要とされる。特に、電子写真用感光体の場合、
他のデバイスに比較して、大面積で厚い膜厚が必要とさ
れるため、どのように均一性を確保し、かつ高速な膜形
成を行うかという点が重要な要素となる。そのような観
点からも、いかに工業的に安定して高品質なａ−Ｓｉ感
光体を製造するかの点についてさまざまな提案がなされ
てきた。例えば、特開平９−３１０１８１号公報には、
反応容器の一部を誘電体部材で構成し、誘電体容器部分
を挟んで配置されたカソード電極とこの対向電極との間
にプラズマを発生させることで、容器内の基体にプラズ
マ処理を行い、比較的大面積の基体を高い処理速度で、
均一にプラズマ処理する技術に関して述べられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
電子写真装置に対して、さらなる高画質化と高速化が求
められており、それらの要求を満たし、かつ生産性の高
い感光体形成装置が求められている。そこで発明者等
は、５０〜４５０ＭＨｚの周波数帯の高周波電力を用
い、良質な堆積膜を、従来よりも高い堆積速度で形成す
る検討を行ってきた。しかし、こういった放電周波数で
の膜形成においては、プラズマが偏在化し膜厚、膜質の
処理むらが生じ易いという問題があった。この問題は、
特に電子写真感光体のような比較的大面積の処理におい
ては大きな問題となるものである。また、プラズマの放
電開始が難しく、放電開始時のプラズマの乱れが、膜質
全体の低下やばらつきとなる場合があるという問題があ
った。

【００１１】本発明の目的は、従来のプラズマプロセス
では達成できなかった処理速度による比較的大面積の堆
積膜の形成が可能であり、かつ品質のばらつきのない安
定した生産が可能な堆積膜形成装置及び方法を提供する
ことである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、一部が誘電体部材で構成された減圧可能な
反応容器と、該反応容器の内部に配置された基体と原料
ガス導入手段と、前記反応容器の外部に配置された高周
波電極と、前記反応容器と該高周波電極を覆うように配
置されたアースシールドとを有し、前記高周波電極に高
周波電力を印加し、前記反応容器の一部を構成する誘電
体部材を通して高周波電力を導入し、前記反応容器内に
グロー放電を発生させることにより、前記反応容器内に
導入された原料ガスを分解し、前記基体上に堆積膜を形
成する堆積膜形成装置であって、前記誘電体部材の厚み
をｄ１、前記高周波電極の表面から前記誘電体部材まで
の距離をｄ２、また、前記高周波電極の表面から前記ア
ースシールドの内側表面までの距離をｄ３とし、前記誘
電体部材の誘電率をε１、前記反応容器と前記アースシ
ールドとの間の誘電率をε２としたときに、これらの値
が下記の式（１）の関係を満たすことを特徴とする。

【００１３】０．８×（ε２／ｄ３）＜１／（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２） …（１）また、下記の式（２）の関係を満たすことが更に好適で
ある。

【００１４】１／（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２）＜５×（ε２／ｄ３） …（２）更に、前記高周波電極に印加する高周波電力の発振周波
数が５０〜４５０ＭＨｚの範囲であることが好適であ
る。

【００１５】本発明の基本構成においては、反応容器の
一部を誘電体により構成し、反応容器の外側に配置した
高周波電極から、反応容器の誘電体部材を通して、高周
波電力を導入する。これにより次のような効果がある。

【００１６】高周波電極を反応容器の外側へ配置するこ
とが出来るため、反応容器内の構成を単純にし、また反
応容器自体を小さくすることが可能である。このため、
材料ガスの利用効率が向上しコスト的に優れた堆積膜形
成装置とすることが出来る。

【００１７】高周波電極を反応容器の内部に配置した場
合には、高周波電極の外表面に付着した副生成物が剥が
れ、基体上に付着して堆積膜が異常成長を始めるきっか
けとなり、画像欠陥をひきおこす原因となる場合があっ
たが、本発明においては、高周波電極を反応容器の外部
に配置することで、そのような画像欠陥の発生を抑える
事が可能となる。

【００１８】また、プラズマの強度ムラの原因の一つと
して、高周波電極表面の定在波の影響が挙げられるが、
本発明においては、高周波電極とプラズマの間に存在す
る誘電体部材が、高周波電極表面の定在波が直接的にプ
ラズマに反映されるのを緩衝する働きをし、その結果、
堆積膜に生じるムラを軽減する事が出来る。

【００１９】さらに、高周波電極を反応容器の外側に配
置することにより、反応容器内部の洗浄など装置のメン
テナンスが容易になり、状況に応じて、高周波電極を変
更あるいは調整しての堆積膜形成が容易になる。

【００２０】ところで、一般的に高周波電力を用いたプ
ラズマＣＶＤ堆積膜形成装置においては、効率よく高周
波電力を反応容器内のプラズマに伝達出来るように、高
周波電源とプラズマの間に位置する整合器によりインピ
ーダンスの整合を行う。しかし、現実的な装置において
は、装置の状態の微妙な変化により、毎回の成膜毎に微
調整を行う必要がある場合がほとんどである。

【００２１】その際に、反応容器内の圧力、原料ガス種
類や流量、高周波電力の周波数、等の条件によっては放
電の開始が難しい場合があり、また放電が開始するまで
の調整に時間がかかってしまう場合もある。放電が起こ
らない場合は当然問題であるが、放電の開始がスムース
に行われない場合にも、堆積膜の膜質に大きな影響を与
えてしまうことがある。開始時の放電に乱れがある場
合、その際に形成される初期膜の膜質のムラは、感光体
全体に影響を与える。更に多層構成の感光体の場合は、
層の境界において放電を開始する際の乱れは、下層にダ
メージを与えてしまい、その結果として、膜質が低下す
る場合もある。また初期膜は、基体に対する堆積膜の密
着性に大きな影響力を持つため、膜剥がれが生じ易くな
る場合がある。

【００２２】また、堆積膜の形成において、基体の温度
は堆積膜の特質を決定する上で重要なパラメーターの一
つであり、通常、堆積膜形成装置はなんらかの方法で基
体の温度調節を行う機構を持っている。しかし、放電開
始が難しい場合、放電を開始するまでの調整に要するロ
スタイムが基体の温度調節機構の能力を超えてしまう場
合には、成膜開始時の基体の温度が理想的な温度となら
ずに膜質にばらつきを与えてしまうことがある。このよ
うに、放電開始がスムースに行われない場合の問題が、
各成膜ロット毎の品質のばらつきとして、表面化してし
まう場合がある。特に多層構成の感光体を形成するにあ
たっては、２層目、３層目の放電の開始時には、基体表
面や装置内部が堆積膜で覆われ、表面の電気的な特性の
変化のために、さらに放電の開始が難しくなる場合があ
る。また、そのように放電が難しい場合には、放電中も
放電が安定しない場合が多く問題となる。

【００２３】このような問題に対し、プラズマ放電を容
易にする方法として、放電の開始時にのみ条件を変える
という方法がある。例えば、理想的な成膜条件よりも過
大な高周波電源を放電空間に導入する、圧力を高くす
る、原料ガスの流量を増やすなどの方法である。

【００２４】このように放電の開始時にのみ条件を変え
るという方法では、最適でない条件で形成された初期膜
の影響が、感光体全体の膜質に悪影響を与えてしまう場
合があり、好ましくはない。また、一時的に高周波電力
量を増やす場合においては、放電領域のスパークが出や
すくなるというような問題や、また一度放電が生起した
場合にも、その後に膜形成に理想的な条件に調整を行う
際に整合がずれて、放電が消滅するというような問題が
ある。さらに、条件に対応するために装置の複雑化、工
程の複雑化が必要になるという問題もある。

【００２５】そこで本発明の特徴構成として、反応容器
を構成する誘電体部材、高周波電極、アースシールドの
関係を前述の式（１）の範囲内とすることで、放電開始
を容易にするという効果がある。これは、高周波電極か
ら反応容器の誘電体部材を通じてプラズマ迄のインピー
ダンスを、高周波電極からアースシールドまでのインピ
ーダンスと比較して、ある程度小さく保つことができる
ためであると考えられる。さらに言えば、放電開始が容
易になることにより、より広範囲な条件での高周波電力
の整合を可能とし、さまざまな処方での膜形成に対応す
ることが可能となる。

【００２６】ところで、このような堆積膜形成装置につ
いて、プラズマの密度分布に偏りが生じる場合がある。
これは膜質ムラの原因となり、同じ反応容器内で複数の
基体を処理する場合、それぞれの品質がばらつく場合も
ある。この原因としては、はっきりとは言えないが、次
のように考えられる。例えば、基体を支持する支持部材
等は、成膜と洗浄を繰り返すことにより、微妙な歪みな
どの固体差が生じてしまう。また取り付けや取り外しを
繰り返すにあたりその固定の状況にも微妙な差が生まれ
る。このような、各成膜毎にセッティングを必要とする
部材の微妙な差によって、反応容器内部で局所的に放電
が集中しやすい場所等ができてしまい、その結果プラズ
マが偏ってしまうという状況が考えられる。このような
問題は、装置内の構成部材が増え、複雑になるほど、セ
ッティングの差が出来やすくなる。そのため、生産性の
向上を目的に、複数の基体を同時に処理するような場合
に、特に問題となりやすい。また、高周波電極の数を増
やす場合には、整合回路と高周波電極との間の各々の高
周波伝送経路に微妙な差が生じ、各高周波電力間のバラ
ンスが狂いやすくなるという原因が考えられる。

【００２７】また放電中にも、このような放電の偏り状
態が生まれる場合が考えられる。これらについては、炉
内の温度の変化による熱膨張などの影響や、炉内へ堆積
した堆積膜の影響等などの状況の変化が原因と考えられ
る。

【００２８】そこで発明者等の実験によれば、本発明の
更なる特徴構成としての式（２）の条件を満たし、高周
波電極に対して、アースシールドをある程度近づけるよ
うに配置することで、プラズマの偏りの発生の頻度を下
げ、また大きさを小さくする事が可能であるということ
が明らかになった。

【００２９】この理由としては、高周波電極に対するア
ースシールドの影響を大きくすることで、反応容器内で
生じる偏りの原因部分への放電の集中を起こりにくくす
る効果があること。また、アースシールドが、確実にア
ースに電位され、かつ各成膜毎のセッティングの変化や
成膜中の状態変化の起きる可能性の少ないために、各成
膜毎に誤差の生じる可能性のある部材の影響が吸収さ
れ、その結果装置全体の状態が安定させることができる
ためと考えられる。

【００３０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００３１】本発明の堆積膜形成装置の実施の一形態と
しては、例えば図１の概略図で示される構成が考えられ
る。図１において、（Ａ）は本発明の堆積膜形成装置の
実施の一形態を模式的に表した横断面図で、（Ｂ）は本
発明の堆積膜形成装置の実施の一形態を模式的に表した
縦断面図である。

【００３２】図１に示す形態の堆積膜形成装置は真空気
密構造をなす反応容器を備え、この反応容器の一部（側
部）は円筒形の誘電体部材２０３で構成されている。反
応容器内には、基体ホルダーに装着し保持された堆積膜
形成用の円筒状基体２０２が複数配置されている。円筒
状基体２０２の基体ホルダーは、モーターとギアからな
る回転機構２１１により駆動される回転軸２１０で回転
可能である。回転軸２１０の内部には円筒状基体２０２
の温度を調整するためのヒーターが設けられている。さ
らに反応容器内には、原料ガス等を導入するガス導入管
２０８とが配設されている。ガス導入管２０８は、均一
にガスを放出するための複数の開孔口を有しており、流
量制御部（不図示）を介して原料ガスボンベに接続され
ている。

【００３３】反応容器の外側には、反応容器の一部を構
成する誘電体部材２０３を通じて高周波電力を導入する
高周波電極２０４が配置されている。高周波電極２０４
には高周波電源２０７が整合器２０６を介して接続され
ている。高周波電極２０４の外側には、アースシールド
２０５が高周波電極２０４と反応容器の誘電体部材２０
３を覆うように設けられ、高周波電力の周囲への漏洩を
防いでいる。一部を誘電体部材２０３で構成した反応容
器には排気口２０９の一端が開口し、その他端が排気装
置（不図示）に連通している。

【００３４】本例の堆積膜形成装置による堆積膜形成は
以下のように行われる。

【００３５】反応容器２０１内に、基体ホルダーに装着
された円筒状の基体２０２を設置する。次に、真空ポン
プ（不図示）により、反応容器２０１内を排気し、内圧
を例えば１０Ｐａ以下にする。次いで基体ホルダー内部
に配置されたヒーター（不図示）に通電して円筒状基体
２０２の温度を膜堆積に好適な温度に加熱保持する。基
体２０２の温度が所望の値に達したら、ガス導入管２０
８を用い、シランガス等の堆積膜形成用のガスを反応容
器内に導入する。また同時に、高周波電源２０７を所望
の電力に設定して、例えば周波数１０５ＭＨｚの高周波
エネルギーを発生させ、高周波整合器２０６を介して高
周波電源２０７から反応容器２０１内に高周波電力を導
入し、グロー放電を生起させる。この放電エネルギーに
よって反応容器２０１内に導入された原料ガスが分解さ
れ、基体２０２上に所定の堆積膜が形成される。また、
堆積膜形成中は、回転機構２１１によって回転軸２１０
を回転させることにより基体２０２を回転させる。同様
の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造
の光受容層を形成することが出来る。

【００３６】図２は、図１に示した装置の部分断面図で
ある。ここに図２を用いて、反応容器の一部を構成する
誘電体部材２０３、高周波電極２０４、アースシールド
２０５の関係について説明する。本例の装置において、
誘電体部材２０３の厚さ……ｄ１、誘電体部材２０３と
高周波電極２０４の間の距離……ｄ２、高周波電極２０
４とアースシールド２０５の間の距離……ｄ３、誘電体
２０３の誘電率……ε１、高周波電極２０４を取り囲む
周囲の空間の誘電率……ε２、としたときに、これらの
値が、下記の式（１）の関係を満たすことが必要であ
る。

【００３７】０．８×（ε２／ｄ３）＜１／（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２） …（１）さらには、下記の式（２）の関係を満たすことが好まし
い。

【００３８】１／（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２）＜５×（ε２／ｄ３） …（２）これにより、高周波電極の表面から誘電体部材を通じて
プラズマ領域までのインピーダンスと、高周波電極から
アースシールドまでのインピーダンスとの比が制限され
ることとなる。

【００３９】図２に示した例は、円筒状の誘電体とアー
スシールド、円柱状の高周波電極を用いた際の例である
が、もっと複雑な形状の部品で構成される場合、それぞ
れの設定値は、式の左辺及び右辺の値が、もっとも大き
くなるような直線をとって定めればよい。

【００４０】本発明における基体の形状に特に制限はな
い。円筒状の物が一般的に使用されるが、複数の基体を
円筒状に組み合わせたものでもよいし、円筒状でなくて
も本特許の発明は効果的である。円筒状基体の本数に特
に制限はなく、単数でも複数でも良いが、生産効率の向
上の観点から、多数の基体を一度に処理することが好ま
しい。複数設ける場合の配置形状について特に制限は無
いが、複数の基体を配置する場合には、基体が取り囲む
領域でグロー放電領域が形成されるような構成が望まし
い。

【００４１】基体の材質は導電性材料または表面を導電
処理した材料が通常使用される。例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、
Ｐｂ、Ｆｅ等の金属の他、これらの合金が使用できる。
また、表面を導電処理した材料としてはアルミナセラミ
ックス、窒化アルミニウム、窒化ほう素、窒化ケイ素、
炭化ケイ素、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、石英ガラ
ス、パイレックス（登録商標）ガラスなどの他、ポリカ
ーボネイト、ポリアミド、ポリイミド、テフロン（登録
商標）等の合成樹脂が使用できる。

【００４２】基体は、加熱用ヒーター等の基体温度を調
節するための機構を備えていることが好ましい。

【００４３】反応容器の形状は、特に制限はないが、高
周波電極から電力を導入出来る範囲の少なくとも一部
を、誘電体部材で構成する。誘電体部材の材質につい
て、特に制限はないが、高周波の損失の少ないものが好
ましく、例えば、アルミナ、二酸化チタン、窒化アルミ
ニウム、窒化ホウ素、ジルコン、コージェライト、ジル
コン−コージェライト、酸化珪素、酸化ベリリウムマイ
カ系を材料としたセラミックス等が挙げられる。これら
の誘電体は、減圧可能な反応容器の壁の一部を構成する
ため、大気圧に耐えられるだけの強度が必要である。

【００４４】高周波電極の材質は、導電性のものであれ
ばいずれも使用できるが、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、
Ｐｂ、Ｆｅ等の金属の他、これらの合金、例えばステン
レス、インコネル、ハステロイなどが使用できる。また
複数の部品の組み合わせでも良い。高周波電極の形状は
いずれの形状であってもさしつかえないが、加工の容易
性等の点から円形の断面を有する棒状の電極等が使用で
きる。プラズマの状態をより均一にすることが出来る場
合があるため、多数の高周波電極を使用することが好ま
しい。また、これらの高周波電極に接続される電源は、
単数であっても複数であってもよい。

【００４５】高周波漏れ防止用のアースシールドは、ア
ースに電位され、高周波電極とは電気的に絶縁され配置
される。アースシールドは、導電性を持つものであれ
ば、どのようなものでも使用でき、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、
Ｆｅ等の金属の他、例えばステンレスなどの合金が使用
できる。アースシールドの形状はいずれの形状であって
もさしつかえない。

【００４６】本発明では、高周波電極に高周波電力を印
加することによって、原料ガスを分解する。本発明に使
用できる高周波電力の周波数は５０〜４５０ＭＨｚが好
ましい。

【００４７】本発明者の実験によれば、高周波電力の周
波数が５０ＭＨｚ未満と低い場合は、誘電体による複素
インピーダンスは周波数に反比例するため、高周波電力
を効率的にプラズマに供給することが難しくなる。堆積
膜の形成速度が大幅に低下し、安定した放電も難しくな
る。

【００４８】また高周波電力の周波数が４５０ＭＨｚよ
りも大きいと、高周波の波長が小さくなることで、高周
波伝送回路としての装置自身の持つインダクタンスやキ
ャパシタンスの影響が大きくなり、これらにより安定し
た放電が難しくなる。

【００４９】高周波の波形は、いずれのものでも差し支
えないが、サイン波、矩形波等が適する。

【００５０】また高周波電力の大きさは、目的とする堆
積膜の特性等により、適宜決定されるが、基体１個あた
り１０〜５０００Ｗが望ましく、さらに２０〜２０００
Ｗがより望ましい。

【００５１】本発明において使用される原料ガスは、例
えばアモルファスシリコンを形成する場合にはＳｉ
Ｈ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆等のガス状態の、またはガス化し得る水
素化珪素（シラン類）が、Ｓｉ供給用ガスとして有効に
使用される。また、水素化珪素のほかにも、弗素原子を
含む珪素化合物、いわゆる弗素原子で置換されたシラン
誘導体、具体的には、たとえばＳｉＦ₄、Ｓｉ₂Ｆ₆等の
フッ化珪素や、ＳｉＨ₃Ｆ、ＳｉＨ₂Ｆ₂、ＳｉＨＦ₃等の
弗素置換水素化珪素等、ガス状の、またはガス化し得る
物質も本発明のＳｉ供給用ガスとしては有効である。ま
た、これらのＳｉ供給用の原料ガスを必要に応じて
Ｈ₂、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用し
ても本発明には何等差し支えない。

【００５２】さらには前記のガスに加えて、必要に応じ
て周期律表３族に属する原子、または周期律表５族に属
する原子を、いわゆるドーパントとして用いることもで
きる。

【００５３】反応容器内のガス圧も目的とする堆積膜の
特性により適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、
好ましくは０．０１〜１０００Ｐａ、好ましくは０．０
３〜３００Ｐａ、最適には０．１〜１００Ｐａとするの
が好ましい。

【００５４】基体と高周波電極の配置、反応容器とアー
スシールドの形状について、特に制限はないが、各基体
に対するさまざまな条件が同一である事が好ましい。そ
のための一つの方法として、基体と高周波電極との配置
形状と、反応容器とアースシールドとの形状を、相似の
関係とすることが挙げられる。例えば、円筒状の反応容
器を使用する場合には、反応容器と中心を同じくした円
の円周上に基体や高周波電極を配置し、アースシールド
を円筒形とすることが好ましい。このような円周状の配
置とすることにより、すべての基体を同じ条件に近づけ
る事が出来る。

【００５５】また、矩形上の反応容器を使用する場合
は、同様に基体、高周波電極を矩形上に配置し、矩形状
のアースシールドとすることが好ましい。このような場
合、板状の部材の組み合わせで装置が構成出来るという
利点があり、装置自体のコストダウンに効果的である。

【００５６】

【実施例】以下に、本発明の実験例及び実施例を説明す
るが、本発明はこれらによって何ら限定されるものでは
ない。

【００５７】（実施例１）図１に示した堆積膜形成装置
を用い、基体として直径８０ｍｍ長さ３５８ｍｍの円筒
状アルミニウムシリンダーを用い、高周波電力を導入す
るところの反応容器の誘電体部材として誘電率１０のア
ルミナセラミックスを使用し、表１の条件で導電性基体
上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層という構成を持
つ感光体を形成した。

【００５８】

【表１】この際、アースシールドの直径を変更し、高周波電極か
らアースシールドまでの距離を変え、同条件で１０回の
感光体形成を行った。そして、放電の起こりやすさと、
帯電能のばらつきについて、以下のように評価した。

【００５９】・放電の起こりやすさ安定した放電を開始するまでに必要とした調整時間を目
安に評価した。調整時間が１分以内で放電が開始した場
合を○、調整時間が１分より多くかかることがある場合
を△、５分以上調整しても放電が開始しないことがある
場合を×として評価した。

【００６０】・帯電能のばらつき作成した電子写真用光受容部材を電子写真装置（キヤノ
ン製ＮＰ６７５０をテスト用に改造）にセットし、帯電
器に８００μＡの電流を流し、コロナ帯電を行い、表面
電位計により電子写真用光受容部材の暗部表面電位を測
定した。

【００６１】そして、作製されたすべての感光体につい
て、上述のように測定した帯電能の値について標準偏差
をとり、Ｇ（比較例）の値を１００として相対評価を行
った。

【００６２】表２に、高周波電極からアースシールドま
での距離、及び高周波電極からプラズマまでのインピー
ダンスと、高周波電極からアースシールドまでのインピ
ーダンスとの比、放電の起こりやすさの評価結果、帯電
能のばらつきを示す。

【００６３】

【表２】表２において、インピーダンスの比率といえる／
は、反応容器を構成する誘電体部材の厚さをｄ１、高周
波電極の表面から反応容器の誘電体部材までの距離をｄ
２、高周波電極の表面からアースシールドまでの距離を
ｄ３、反応容器を構成する誘電体の誘電率をε１、高周
波電極周囲の空間の誘電率をε２、とした際に、『１／
（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２）』を、『ε２／ｄ３』を
、として表してある。

【００６４】表２の結果から、本発明の関係式を満たす
場合においては、放電の開始が容易であり、安定した歩
留まりの良い堆積膜の形成が可能であることが分かる。

【００６５】（実施例２）図１の装置を用いて、実施例
１と同様に実験を行った。ただし、アースシールドにつ
いて変更を行わず、誘電体部材として円筒状のアルミナ
セラミックを用い、内径を変えずに外径を変更した誘電
体部材を使用することで、その誘電体部材自体の厚み
と、誘電体部材から高周波電極までの距離について変更
を加えた。

【００６６】そして、実施例１と同様の評価を行った。
帯電能のばらつきはＣ（比較例）の値を１００としての
相対評価である。結果を表３に示す。

【００６７】

【表３】表３の結果から、本発明の関係式を満たす場合において
は、放電開始が容易であり、安定した堆積膜の形成が可
能であることが分かる。

【００６８】（実施例３）図１の装置を用いて、実施例
１と同様に実験を行った。ただし、反応容器の一部を構
成する誘電体部材として、誘電率が約８．５の窒化アル
ミニウムを原料としたセラミックで形成された厚さ１５
ｍｍの円筒状の部材を使用し、実施例１と同様に、アー
スシールドの直径を変更し、高周波電力からアースシー
ルドまでの距離を変え、放電の起こりやすさについて評
価した。結果を表４に示す。

【００６９】

【表４】表４の結果においても、本発明の関係式を満たす場合に
おいては、放電の生起が容易であることが分かる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の堆積膜形成
装置によれば、誘電体部材を高周波電極とプラズマ領域
の間に配して反応容器内のプラズマに高周波電力を供給
するため、より均一な堆積膜を形成することが出来る。
また高周波電極を反応容器の外部へ配置することによ
り、高周波電極に付着した副生成物がはがれて基体を汚
染することがなく、より高品質の堆積膜の形成が可能で
ある。そして、反応容器内部の洗浄や、電極の調整が容
易になり、メンテナンス性に優れる堆積膜形成装置とす
ることができる。

【００７１】また同時に、高周波電極の表面から誘電体
部材を通じてプラズマへのインピーダンスを、高周波電
極の表面からアースシールドまでのインピーダンスと比
較してある比率を保つようにするように制限すること
で、放電の開始が容易で確実な堆積膜形成装置とするこ
とができる。これにより、スムースな放電が行われない
ことが原因で生ずる初期膜の悪影響を無くし、高品質の
堆積膜の生産をより安定して行うことが出来る。また、
より理想的な条件での初期膜の形成が可能となり、膜質
を向上させることが出来る。さらに、安定して放電の可
能な条件の幅が広がることで、さまざまな堆積膜の形成
に対応が可能となる。また、各成膜ごとのセッティング
などの装置の誤差が原因と考えられるプラズマの偏りを
防ぎ、同一ロット内での堆積膜の均一性を高めることを
可能とした。

【００７２】よって、大面積の基体に対して、高品質で
あり、均一な膜質の堆積膜を高速で形成することが出来
る。特に電子写真特性に優れた大面積の堆積膜を安定し
て量産することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の堆積膜形成装置の実施の一形態を示す
模式図であり、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図で
ある。

【図２】図１に示した装置における高周波電極、誘電体
部材、アースシールドの配置関係を示す部分断面の概略
図である。

【図３】従来の堆積膜形成装置の一例を示す模式図であ
り、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図である。

【符号の説明】

２０２円筒状基体２０３誘電体部材（反応容器の一部）２０４高周波電極２０５アースシールド２０６整合器２０７高周波電極２０８ガス導入管２０９排気口２１０回転軸２１１回転機構

フロントページの続き (72)発明者村山仁東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者田澤大介東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者細井一人東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者白砂寿康東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者秋山和敬東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H068 EA24 EA31 4K030 AA06 BA30 CA02 CA16 FA01 FA10 JA01 JA03 JA18 KA04 KA05 KA09 KA10 KA30 KA41 LA17 5F045 AA08 AB04 AC01 AD06 AE13 AE15 AE17 AE19 AE21 AF07 AF10 BB08 BB10 BB14 CA16 DP25 EC05 EH01 EH06 EH19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一部が誘電体部材で構成された減圧可能
な反応容器と、該反応容器内部に配置された基体と原料
ガス導入手段と、前記反応容器の外部に配置された高周
波電極と、前記反応容器と該高周波電極を覆うように配
置されたアースシールドとを有し、前記高周波電極に高
周波電力を印加し、前記反応容器の一部を構成する誘電
体部材を通して高周波電力を導入し、前記反応容器内に
グロー放電を発生させることにより、前記反応容器内に
導入された原料ガスを分解し、前記基体上に堆積膜を形
成する堆積膜形成装置であって、前記誘電体部材の厚みをｄ１、前記高周波電極の表面か
ら前記誘電体部材までの距離をｄ２、また、前記高周波
電極の表面から前記アースシールドの内側表面までの距
離をｄ３とし、前記誘電体部材の誘電率をε１、前記反
応容器と前記アースシールドとの間の誘電率をε２とし
たときに、これらの値が次式の関係０．８×（ε２／
ｄ３）＜１／（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２）を満たす
ことを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項２】前記堆積膜形成装置において、次式の関
係１／（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２）＜５×（ε２／ｄ
３）をさらに満たすことを特徴とする請求項１に記載の堆積
膜形成装置。
【請求項３】前記高周波電極に印加する高周波電力の
発振周波数が５０〜４５０ＭＨｚの範囲であることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の堆積膜形成装
置。
【請求項４】一部が誘電体部材で構成された減圧可能
な反応容器内に、基体と原料ガス導入手段とを配置し、
前記反応容器の外部に高周波電極を配置し、前記反応容
器と前記高周波電極を覆うようにアースシールドを配置
し、前記高周波電極に高周波電力を印加し、前記反応容
器の一部を構成する誘電体部材を通して高周波電力を導
入し、前記反応容器内にグロー放電を発生させることに
より、前記反応容器内に導入された原料ガスを分解し、
前記基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法であっ
て、前記誘電体部材の厚みをｄ１、前記高周波電極の表面か
ら前記誘電体部材までの距離をｄ２、また、前記高周波
電極の表面から前記アースシールドの内側表面までの距
離をｄ３とし、前記誘電体部材の誘電率をε１、前記反
応容器と前記アースシールドとの間の誘電率をε２とし
たときに、これらの値が次式の関係０．８×（ε２／
ｄ３）＜１／（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２）を満たす
ことを特徴とする堆積膜形成方法。
【請求項５】前記堆積膜形成方法において、次式の関
係１／（ｄ１／ε１＋ｄ２／ε２）＜５×（ε２／ｄ
３）をさらに満たす状態で堆積膜形成を行うことを特徴とす
る請求項４に記載の堆積膜形成方法。
【請求項６】前記高周波電極に印加する高周波電力の
発振周波数が５０〜４５０ＭＨｚの範囲とすることを特
徴とする請求項４又は請求項５に記載の堆積膜形成方
法。