JP2003049277A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ処理速度の向上、プラズマ処理特性
の向上を、再現性良く安定して達成可能とし、また、プ
ラズマ処理コストの低減が可能なプラズマ処理方法およ
びプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 反応容器１４０内に被処理物を配置し、
少なくとも２つの異なる周波数の高周波電力１５０−
１、１５０−２を同一の高周波電極に同時に供給し、そ
の高周波電極より反応容器１４０内に導入された高周波
電力によってプラズマを形成して被処理物を処理するプ
ラズマ処理方法において、少なくとも２つの異なる周波
数の高周波の伝送経路の温度をモニターし、その温度を
参照して伝送経路上の温度変化が緩やかになるように高
周波電力の整合調整を行い、被処理物を処理することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理方法
に関し、特に半導体デバイスとしての電子写真感光体、
画像入力用ラインセンサー、撮像素子、光起力素子等に
有用な結晶質または非単結晶質の機能性堆積膜を好適に
形成し得るプラズマＣＶＤ法による半導体装置の処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイス、電子写真感光
体、画像入力用ラインセンサー、撮影デバイス、光起電
力デバイス、その他各種エレクトロニクス素子、光学素
子等の形成に用いる真空処理方法としては、真空蒸着
法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラ
ズマエッチング法等の多数の方法が知られており、その
ための装置も実用化されている。例えばプラズマＣＶＤ
法、すなわち、原料ガスを直流または高周波グロー放電
により分解し、基体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法
は、好適な堆積膜形成手段として実用化されており、例
えば水素化アモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ：
Ｈ」と表記する）堆積膜の形成等に利用され、そのため
の装置も各種提案されている。このような堆積膜の形成
装置及び形成方法は概略以下のようなものである。図３
は、ＲＦ帯の高周波電力を用いたプラズマＣＶＤ法（以
後「ＲＦ −ＰＣＶＤ」と略記する）による堆積膜形成
装置、具体的には電子写真感光体の形成装置の一例を示
す模式的な構成図である。図３に示す形成装置の構成は
以下の通りである。この装置は大別すると、堆積装置３
０１、原料ガス供給装置３０２、反応容器３４０内を減
圧にするための排気装置３３０から構成されている。反
応容器３４０はＡｌ製のカソード電極３１１、碍子３０
５、蓋３０６から成り、高周波シールド３０７で全体が
囲われている。堆積装置３０１中の反応容器３４０内に
は円筒状基体３１０、基体加熱用ヒータ３１６、原料ガ
ス導入管３１５が設置され、更に高周波整合器３５１が
反応容器３４０の一部を構成するカソード電極３１１に
接続されている。カソード電極３１１は碍子３０５によ
りアース電位と絶縁され、アース電位に維持されアノー
ド電極を兼ねた円筒状基体３１０との間に高周波電圧が
印加可能となっている。原料ガス供給装置３０２は、Ｓ
ｉＨ４、Ｈ２、ＣＨ４、Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３等の原料ガス
のボンベ（図示せず）とバルブ（図示せず）およびマス
フローコントローラ（図示せず）から構成され、各原料
ガスのボンベは補助バルブ３２６介して反応容器３４０
内のガス導入管３１５に接続されている。この装置を用
いた堆積膜の形成は、例えば以下のように行うことがで
きる。まず、反応容器３４０内に円筒状基体３１０を基
体ホルダ３１２に装着した状態で設置し、排気装置３３
０（例えば真空ポンプ）により反応容器３４０内を排気
する。続いて、基体加熱用ヒーター３１６により円筒状
基体３１０の温度を２００℃乃至３５０℃の所定の温度
に加熱して制御する。

【０００３】堆積膜形成用の原料ガスを反応容器３４０
に流入させるには、ガスボンベのバルブが閉じられてい
ることを確認し、叉、補助バルブ３２６が開かれている
ことを確認して、まずメインバルブ３３１を開いて反応
容器３４０およびガス配管３２７内を排気する。次に真
空計３４２の読みが約０．１Ｐａになった時点で補助バ
ルブ３２６を閉じる。その後、ガスボンベ（図示せず）
より各ガスを導入し、各ガスをマスフローコントローラ
ー（図示せず）に導入する。以上のようにして成膜の準
備が完了した後、以下の手順で各層の形成を行う。円筒
状基体３１０が所定の温度になったところで補助バルブ
３２６を徐々に開き、ガスボンベ（図示せず）からガス
導入管３１５を介して所定のガスを反応容器３４０内に
導入する。次にマスフローコントローラー（図示せず）
によって各原料ガスが所定の流量になるように調整す
る。その際、反応容器３４０内の圧力が所定の値になる
ように真空計３４２を見ながらメインバルブ３３１の開
口を調整する。内圧が安定したところで、周波数１３．
５６ＭＨｚのＲＦ電源３５０を所望の電力に設定して、
高周波整合器３５１、カソード電極３１１を通じて反応
容器３４０内にＲＦ電力を導入し、円筒状基体３１０を
アノードとして作用させて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内に導入された原料
ガスが分解され、円筒状基体３１０上にシリコンを主成
分とする所定の堆積膜が形成されるところとなる。所望
の膜厚の形成が行われた後、ＲＦ電力の供給を止め、ま
た反応容器へのガスの流入を止め、堆積膜の形成を終え
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が形成される。また、膜形成の均一
化を図るために、層形成を行なっている間は、円筒状基
体３１０を駆動装置３２８によって所定の速度で回転さ
せることも有効である。さらに、上述のガス種およびバ
ルブ操作はそれぞれの層の作成条件にしたがって変更が
加えられることは言うまでもない。このような、ＲＦプ
ラズマＣＶＤ法に加え、ＶＨＦ帯の高周波電力を用いた
プラズマＣＶＤ（以後「ＶＨＦ−ＰＣＶＤ」と略記す
る）法が注目を浴びており、これを用いた各種堆積膜の
開発も積極的に進められている。ＶＨＦ−ＰＣＶＤ法で
は膜堆積速度が速く、また高品質な堆積膜が得られるた
め、製品の低コスト化、高品質化を同時に達成し得るも
のと期待されるためである。例えば、特開平６−２８７
７６０号公報には、ａ−Ｓｉ系電子写真感光体の形成に
用いられる装置及び方法が開示されている。また、複数
の電子写真用光受容部材を同時に形成でき、生産性の極
めて高い図４に示すような堆積膜形成装置の開発も進め
られている。図４（ａ）は該装置の模式的断面図、図４
（ｂ）はその装置の切断線Ｘ−Ｘにおける模式的横断面
図である。この装置は大別すると、堆積装置４０１、原
料ガス供給装置４０２、 反応容器４４０内を減圧にす
るための排気装置４３０から構成されている。反応容器
４４０は例えばアルミナセラミックスからなる誘電体の
反応壁４０４、下部プレート４０５、上蓋４０６から成
り、高周波シールド４０７で全体が囲われている。反応
壁４０４と高周波シールドとの間には棒状の高周波導入
用カソード電極４１１が複数設置されている。堆積装置
４０１中の反応容器４４０内には円筒状基体４１０、基
体加熱用ヒーター４１６、原料ガス導入管４１５が設置
されている。また、複数のカソード電極４１１は反応容
器４４０の上部空間で集結し、高周波整合器４５１、高
周波電源４５０に接続されている。各カソード電極４１
１は絶縁体４０８によりアース電位と絶縁されている。
このような装置を用いた堆積膜形成は概略以下のような
手順により行うことができる。まず、反応容器４４０内
の基体ホルダ４１２に円筒状基体４１０を設置し、排気
装置４３０により排気管４１３を通して反応容器４４０
内を排気する。続いて、基体加熱ヒーター４１６により
円筒状基体４１０を１５０℃〜３００℃程度の所定の温
度に加熱して制御する。円筒状基体４１０が所定の温度
となったところで、原料ガス導入管４１５を介して、原
料ガスを反応容器４４０内に導入する。原料ガスの流量
が設定流量となり、また、反応容器４４０内の圧力が安
定したのを確認した後、高周波電源４５０より高周波整
合器４５１を介して高周波導入用カソード電極４１１へ
所定のＶＨＦ電力を供給する。これにより、反応容器４
４０内に誘電体からなる反応壁４０４を透過したＶＨＦ
電力が導入され、反応容器４４０内にグロー放電が生起
し、原料ガスは励起解離して円筒状基体４１０上に堆積
膜が形成される。所望の膜厚の形成した後、ＶＨＦ電力
の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して堆積膜
の形成を終える。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が形成される。堆積膜
の形成中、円筒状基体４１０を駆動装置４２８により所
定の速度で回転させることにより、円筒状基体表面全周
に渉って均一な堆積膜が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法及び装
置により、良好なプラズマ処理がなされる。しかしなが
ら、このようなプラズマ処理を用いた製品に対する市場
の要求レベルは日々高まっており、この要求に応えるべ
く、より高品質化、低コスト化が実現可能なプラズマ処
理方法ならびにプラズマ処理装置が求められるようにな
っている。例えば、電子写真装置の場合、コピースピー
ドの向上、高画質化、低価格化の要求は非常に強く、こ
れらを実現するためには感光体特性、具体的には帯電
能、感度等の向上、画像上に白点あるいは黒点で現れる
感光体中の構造欠陥に起因する画像欠陥の抑制、及び感
光体生産コストの低下が不可欠となっている。また、近
年その普及が目覚しいデジタル電子写真装置、カラー電
子写真装置においては、文字原稿のみならず、写真、
絵、デザイン画等のコピーも頻繁になされるため、画像
濃度むらの低減が従来以上に強く求められるようになっ
ている。このような感光体特性の向上、感光体生産コス
トの低下を目指し、堆積膜積層構成の最適化等もなされ
ているが、同時に、プラズマ処理方法の面での改善も強
く望まれている。このような状況下において、前述の従
来のプラズマ処理方法においても、プラズマ処理特性の
向上、プラズマ処理コストの低下に関して、まだ改善の
余地が残されているのが現状である。

【０００５】このような問題を解決するための手段とし
て、例えば、特開平７−７４１５９号公報には、基板側
の電極に６０ＭＨｚの高周波電力と４００ＫＨｚの低周
波電力を重ね合わせて供給し、低周波電力の電力値を変
化させることによりセルフバイアス電圧を制御して、エ
ッチングレートを上げかつパーティクル発生を低減した
プラズマ処理方法・装置が開示されている。特開昭６２
−１８８７８３号公報には、低周波交流（２０Ｈｚ〜１
ＭＨｚ）と高周波交流（１ＭＨｚ〜１００ＧＨｚ）とを
重畳した変調周波電力を電極に供給することにより、ヒ
ーターが不要であって成膜速度を速くし、基体上にアモ
ルファス半導体層を積層形成する静電潜像担持体の製造
方法が開示されている。特開平１１−３４３５７５号公
報には、高周波導入用電極の温度を検知し、検知したそ
の温度を参照して高周波電力を制御することにより、再
現性良く堆積膜形成が可能な堆積膜形成方法及び堆積膜
形成装置が開示されている。しかしながら、本発明者ら
は、上記の開示された技術を用いてプラズマ処理に関す
る実験を行った結果、確かにプラズマ処理特性は向上で
きるものの、プラズマ処理の再現性、安定性に改良の余
地があることが明らかとなった。本発明は上記課題の解
決を目的とするものである。即ち、反応容器中に被処理
物を設置し、その反応容器中に供給した原料ガスを高周
波電力により分解し、その被処理物に処理を施すプラズ
マ処理方法において、プラズマ処理速度の向上、プラズ
マ処理特性の向上を再現性良く、安定して達成可能と
し、また、プラズマ処理コストの低減が可能なプラズマ
処理方法およびプラズマ処理装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理方
法は、反応容器内にプラズマ処理の対象となる被処理物
を配置し、少なくとも２つの異なる周波数の高周波電力
を同一の高周波電極に同時に供給し、その高周波電極よ
りその反応容器内に導入された高周波電力によってプラ
ズマを形成して被処理物を処理するプラズマ処理方法に
おいて、少なくとも２つの異なる周波数の高周波電力の
伝送経路の温度をモニターし、その温度を参照して伝送
経路上の温度変化が緩やかになるように高周波電力の整
合調整を行って、被処理物を処理することを特徴とす
る。

【０００７】少なくも２つの異なる周波数の高周波電力
の、それぞれの整合回路内の伝送経路の温度をモニター
し、その温度を参照して高周波電力の整合調整を行って
被処理物を処理することが好ましく、高周波電力の伝送
経路の温度のモニターは、伝送経路の複数の位置で行わ
れることが好ましい。

【０００８】また、複数の高周波電力は周波数が１０Ｍ
Ｈｚ以上２５０ＭＨｚ以下の高周波電力を少なくとも二
つ含み、その周波数範囲内にある高周波電力が有する電
力値の中で最も大きい電力値と次に大きい電力値を有す
る高周波電力について、そのうち周波数の高い方の高周
波電力の電力値をＰ１、周波数の低い方の高周波電力の
電力値をＰ２としたとき、電力値Ｐ１、Ｐ２が ０．１≦Ｐ２／（Ｐ１＋Ｐ２）≦０．９ の条件を満たすことが好ましい。

【０００９】さらに、少なくも２つの異なる周波数の高
周波電力は、一つのシールドボックス内にそれぞれの整
合回路が設けられた高周波整合器を介して反応容器に供
給されることが好ましい。

【００１０】本発明のプラズマ処理装置は、反応容器内
にプラズマ処理の対象となる被処理物を配置する手段、
少なくとも２つの異なる周波数の高周波電力を同一の高
周波電極に同時に供給する手段を有し、その高周波電極
よりその反応容器内に導入された高周波電力によってプ
ラズマが形成されて被処理物が処理されるプラズマ処理
装置において、さらに、少なくとも２つの異なる周波数
の高周波電力の伝送経路の温度を検知する手段と、その
温度を検知する手段からの信号を参照して伝送経路上の
温度変化が緩やかになるように高周波電力の整合調整を
行う手段とを有することを特徴とする。

【００１１】温度を検知する手段が、少なくも２つの異
なる周波数の高周波電力の、それぞれの整合回路内の伝
送経路に設けられていることが好ましく、温度を検知す
る手段は、伝送経路の複数の位置に設置されていること
が好ましい。

【００１２】また、少なくも２つの異なる周波数の高周
波電力のそれぞれの整合回路が、一つのシールドボック
ス内に設けられていることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記の本発明の目
的を達成すべく鋭意検討を行った結果、反応容器内に被
処理物を配置し、少なくとも２つの異なる周波数の高周
波を同一の高周波電極に同時に供給し、その高周波電極
よりその反応容器内に導入された高周波によってプラズ
マを形成して被処理物を処理するプラズマ処理方法にお
いて、その少なくとも２つの異なる周波数の高周波の伝
送経路の温度をモニターし、その温度を参照して伝送経
路上の温度変化が緩やかになるように高周波の整合調整
を行うことで、再現性が良く、安定したプラズマ処理を
実施することが可能であることを見出し、本発明を完成
させるに至った。

【００１４】本発明において、真空処理容器中への高周
波電力の供給は、同一電極から行う必要がある。それぞ
れ異なった周波数の高周波電力をそれぞれ別の電極から
供給した場合、電極上では電極ごとに供給高周波電力の
周波数に依存した波長の定在波が生じてしまう。この結
果、電極近傍のプラズマ特性は、この定在波に応じた分
布形状をもってしまい、生成活性種の種類・比率や、電
極に入射するイオンのエネルギーが位置によって異なっ
てしまうため、電極近傍上に付着する膜の構造が位置に
依存して異なってしまう。このため、膜構造そのもの、
あるいは、近傍膜との内部応力の違いに起因して、電極
近傍上では付着膜が剥れやすい部分が生じてしまい、剥
れた膜が被処理物上に付着して欠陥を生じやすくなって
しまう。本発明では、このような問題を回避するため
に、周波数の異なる複数の高周波電力を同一電極に供給
する。このようにすることにより、電極近傍上において
も定在波は抑制され、上述したような問題が効果的に抑
制される。このように、周波数の異なる複数の高周波電
力を同一電極に供給する場合、前述の特開平１１−３４
３５７５号公報に開示されているような電極の温度を検
知し高周波電力を制御する方法においては、どの周波数
の高周波電力を制御すればよいのか判断が出来ず、充分
な再現性が得られない場合が発生する。そこで、本発明
者らは伝送経路上の各点の温度をモニターしながらプラ
ズマ処理を実施したところ以下のような現象が発生する
ことが判った。まず実際にプラズマ処理を実施する場合
の高周波電源及び高周波整合器を中心としたプラズマ処
理装置全体の模式的構成図を図１に示す。図中符号１５
０−１、１５０−２は高周波電源で、１５０−１は周波
数ｆ１用で１５０−２は周波数ｆ２用となっている。１
５１−１、１５１−２は高周波整合器で１５１−１は周
波数ｆ１の高周波電力用、１５１−２は周波数ｆ２の高
周波電力用となっている。１４０はプラズマ処理が行わ
れる反応容器であり、例えば図４の反応容器４４０が用
いられる。高周波電源１５０−１、１５０−２からは、
入射電力、反射電力の値がわかるように方向性結合器１
５０ｃから電力モニター部１５０ｄに信号が出され、モ
ニター部の表示を見ることで、入射電力、反射電力は判
り、その差（入射電力―反射電力）で高周波電力が判る
ようになっている。高周波電力は、電源の出力部に接続
された、５０オームの特性インピーダンスの同軸ケーブ
ルを通り、フィルター１５３−１、１５３−２、高周波
整合器１５１−１、１５１−２を介し反応容器１４０に
達する。フィルター１５３−１は、高周波ｆ１用の電源
１５０−１側に高周波ｆ２が達するのを防ぐ機能を有し
ている。同様にフィルター１５３−２は、高周波ｆ２用
の電源１５０−２側に高周波ｆ１が達するのを防ぐ機能
を有している。高周波整合器１５１−１、１５１−２は
図のように例えばＴ型の回路構成からなり、パラレル、
およびシリーズに可変コンデンサーが挿入されている。
可変コンデンサーはモーターにより容量が可変となって
おり、モーターは外部の制御回路により制御される。本
発明の伝送経路とは、高周波の電源１５０−１、１５０
−２から反応容器１４０内の高周波導入用電極（図示せ
ず）までをいう。１６０は温度測定器で光ファイバー温
度計を伝送経路に接触させている。伝送経路の温度変化
は光ファイバーに接続された温度モニター１６０ａによ
り検知できる。伝送経路の温度モニター個所として、 １）フィルター１５３−１、１５３−２それぞれの出口
側（高周波整合器側図中ａ、ｂ）、 ２）高周波整合器１５１−１、１５１−２内のパラレル
に挿入されている可変コンデンサーのアース側（図中
ｃ、ｄ）、 ３）高周波整合器１５１−１、１５１−２内のシリーズ
に挿入されている可変コンデンサーの出口側（反応容器
側図中ｅ、ｆ）、 ４）高周波ｆ１と高周波ｆ２が合わさる点（図中ｇ）、 の７点をモニターした。さらに反応容器として図４の４
４０を用い、高周波導入カソード電極４１１の温度変化
もモニターした。温度の測定は、全て光ファイバー温度
計を各点に接触させて行った。本発明者らは、２つの高
周波電力を各々入射電力（Ｐｆ１、Ｐｆ２）で供給し、
それぞれの反射電力（Ｐｒ１、Ｐｒ２）がモニターにお
いて最小になるよう高周波整合器内の可変コンデンサー
を調整したところ、次のような現象が発生することが判
った。高周波ｆ１の反射電力Ｐｒ１を入射電力Ｐｆ１に
対し略０％になるよう高周波整合器１５１−１内の可変
コンデンサーを調整したところ、高周波ｆ２用の整合器
１５１−２内の温度上昇が顕著となった。そこで、高周
波整合器１５１−２内の可変コンデンサーを調整したと
ころ、反射電力Ｐｒ１は入射電力Ｐｆ１に対し数％発生
したが、高周波整合器１５１−２内の昇温は緩やかにな
った。一方そのとき高周波導入用電極４１１の温度は可
変コンデンサー調整前に比べ上昇した。次に高周波ｆ２
の反射電力Ｐｒ２を入射電力Ｐｆ２に対し略０％になる
よう高周波整合器１５１−２内の可変コンデンサーを調
整したところ、高周波整合器１５１−１及び高周波整合
器１５１−２内の温度上昇が顕著となった。そこで高周
波整合器１５１−１および１５１−２内の可変コンデン
サーを調整したところ、反射電力Ｐｒ１、Ｐｒ２は入射
電力Ｐｆ１、Ｐｆ２に対し５％ほど発生したが、高周波
整合器内の昇温は緩やかになった。一方、高周波導入用
電極４１１の温度は可変コンデンサー調整前に比べ上昇
した。そこで、本発明者らは伝送経路上の温度変化が緩
やかになるよう、高周波整合器内の可変コンデンサーで
高周波の整合調整をおこない、プラズマ処理を行ったと
ころ、再現性が向上し、さらにプラズマ処理特性も向上
することが判った。この原因に関しては定かではない
が、本発明者らは以下のように考える。２つの異なる周
波数ｆ１、ｆ２の高周波を一つの電極に導入する場合、
まず高周波ｆ１の電源から見て負荷となるのはプラズマ
処理を行う反応容器はもちろんであるが、さらに周波数
ｆ２の高周波整合器も負荷となり得ると考えられる。そ
のため、電源側の反射電力のモニターを最小にしても、
反応容器側で高周波電力の大部分が消費されているとは
限らず高周波整合器側で高周波電力の一部が消費されて
しまう場合が発生する。この場合、例えば反応容器側の
インピーダンスが変化した場合、高周波整合器側により
高周波電力が伝送し易くなり、その結果、反応容器で消
費されるべき高周波電力も変化してしまい再現性が充分
得られなくなってしまうのではないかと考えられる。反
応容器のインピーダンスの変化は、プラズマ処理により
反応容器を構成する部材の温度が変化し、それ自身の形
状が変化すること、または他の部材との相対的な位置関
係が変化することにより起こってしまう。更にプラズマ
処理として堆積膜の形成を行った場合には、さらに部材
表面に堆積する堆積膜により部材の表面抵抗や容量等が
変化し、よりインピーダンスの変化が大きくなると考え
られる。

【００１５】一方、本発明のように、伝送経路の温度を
モニターし、その温度を参照し高周波の整合調整を行う
ことは、伝送経路上の高周波のロスを管理および制御す
ることであり、その結果反応容器側への高周波の伝送が
安定して、良好な再現性が得られると考えられる。ま
た、反応容器側のインピーダンスの変化に対しても、反
応容器側へ高周波電力を安定して伝送することが可能と
なるので、プラズマ処理の再現性が向上し、さらにプラ
ズマが安定して形成されるのでプラズマ処理特性が向上
すると考えられる。

【００１６】また、伝送経路の温度変化を小さくするこ
とは、伝送経路上での電力ロスを少なくすることなの
で、反応容器直前の高周波導入用電極に充分高周波が伝
送され、高周波導入用電極の温度上昇が顕著になってき
たと考えられる。以上のような本発明の効果は、供給す
る２つの入射電力を変化させたり、プラズマ処理の条件
や、プラズマ処理容器の形状を変化させ負荷側のインピ
ーダンスを変化させても、同様に得られた。本発明にお
いては、少なくとも２つの異なる周波数の高周波の伝送
経路の温度をモニターし、その温度を参照して高周波の
整合調整を行うものであるが、プラズマ処理毎に温度を
モニターし、高周波の整合調整を実施してもよいが、プ
ラズマ処理条件が同一の処理を繰り返し実施する場合
は、一度プラズマ処理中の温度変化をモニターして高周
波の整合調整を実施したら、その際の制御条件（反射電
力、高周波整合器内の可変コンデンサー容量等）を参考
にしその後は温度モニターを省略し同一処理を行っても
再現性良くプラズマ処理が可能である。後者の方が、プ
ラズマ処理装置が多数存在する場合には、温度モニター
手段等が少数（１セット）ですむため、コスト的に好ま
しい。高周波の整合調整の仕方は、単位時間内での伝送
経路の温度変化が、測定個所、プラズマ処理条件、測定
時の伝送経路の温度、の条件によりあらかじめ決められ
た範囲内になるよう、高周波整合器により調整する。高
周波整合器の調整の仕方としては、特に制限は無く、温
度変化をモニターしながら手動で高周波整合器を調整し
てもよいし、また、温度変化を制御回路に信号として取
り込み、予め決められた範囲内になるよう自動で制御し
てもよい。また、前述のように一度プラズマ処理中の温
度変化をモニターし反射電力を調整したら、その際の制
御条件（反射電力、高周波整合器内の可変コンデンサー
容量等）をメモリーしておき、温度モニターを省略しメ
モリーした制御条件で高周波整合器を調整してもよい。
温度モニターの方法は接触式、非接触式いずれの方法で
も問題なく、例えば光ファイバー温度計、白金温度計、
サーミスタ、熱電対、放射温度計等が利用可能である。

【００１７】温度モニターする場所は高周波電源から高
周波導入用電極までの伝送経路上ならどこでもよいが、
高周波整合器内の伝送経路上に設けるほうが好ましい。
これは、高周波整合器はそれ自身が高周波に対する負荷
となり高周波電力が消費され易いから、この温度を制御
することが、特に再現性向上のために効果的である。温
度モニター個所は何箇所でもよいが、測定個所が複数あ
るほうが、高周波電力の伝送経路上の消費を精密にモニ
ター可能であり、反射電力の調整の精度が向上してプラ
ズマ処理の再現性向上により効果的である。

【００１８】本発明において、高周波導入用電極には周
波数の異なる複数の高周波電力を供給することが必要で
あるが、高周波導入用電極に供給する高周波電力は２つ
であれば充分に効果が得られる。異なる複数の周波数を
供給することにより、単独の周波数でプラズマ処理を行
う場合に発生する、定在波による電力の強弱が原因と考
えられるプラズマ処理の不均一性が抑制される。

【００１９】本発明において、複数の高周波電力の関
係、即ち、周波数ならびに電力比率は実際に真空処理特
性の均一性を確認しながら決定すればよいが、それぞれ
の高周波の周波数の差があまりにも小さいと実質的に同
一周波数の高周波電力を印加した場合と同等となってし
まい定在波の抑制効果が得られなくなってしまう。ま
た、その差が大きすぎると、周波数が小さい方の高周波
電力の高周波電界定在波の波長が、周波数が大きい方の
高周波電力の高周波電界定在波の波長に対してあまりに
も大きすぎて、これもまた十分な定在波抑制効果が得ら
れない。本発明においては、高周波導入用電極に供給す
る複数の高周波電力は、周波数が１０ＭＨｚ以上２５０
ＭＨｚ以下の高周波電力を少なくとも２つ含むことが本
発明の効果を得る上で好ましい。上記周波数が１０ＭＨ
ｚより低くなると、高速な処理速度を得ることが困難に
なる。より好ましくは３０ＭＨｚ以上とすることが堆積
速度の点で好ましい。

【００２０】一方周波数が２５０ＭＨｚよりも高くなる
と、高周波電力の進行方向への減衰が顕著となって、周
波数の異なる高周波電力との減衰率のずれが顕著となっ
てしまい、十分な均一化効果が得られなくなってしま
う。よって２５０ＭＨｚ以下にすることが重畳効果が有
効に得られるので好ましい。また、高周波導入用電極に
供給する高周波電力の電力比率に関しては、上記の周波
数の２つの高周波電力を供給する場合、第１の高周波電
力をＰ１、これより周波数の低い第２の高周波電力をＰ
２としたときに、電力の総和（Ｐ１＋Ｐ２）に対する第
２の高周波電力Ｐ２の比率を０．１以上０．９以下の範
囲とすることが、本発明の効果を得る上で好ましい。第
２の高周波電力が電力の総和に対してこの範囲よりも小
さいと、高周波電界は第１の高周波電力に起因する成分
が支配的となってしまい定在波抑制効果がみられない。
一方、第２の高周波電力を大きくするに従って、第２の
高周波電力が反応容器中での原料ガス分解に及ぼす影響
が高まり、第２の高周波電力を単独で用いた場合に近く
なり、定在波抑制効果が小さくなる。したがって、少な
くとも一方の高周波電力が、２つの合計電力に対して１
０％以上にすることが定在波抑制効果を確実に得るうえ
で必要である。

【００２１】以上のように２つの高周波電力を組み合わ
せた場合に本発明の効果は十分に得られるが、さらに第
３の高周波電力を組み合わせることも可能である。第３
の高周波電力の範囲としては、第１、第２の高周波電力
が適切な範囲に設定されている限りにおいては特に制限
はないが、以下のようにすることができる。第３の高周
波電力（電力Ｐ３、周波数ｆ３とする）が、１０ＭＨｚ
以上２５０ＭＨｚ以下の範囲にある場合には、第１の高
周波電力（Ｐ１、ｆ１）、第２の高周波電力（Ｐ２、ｆ
２）を組合わせた場合と同様のメカニズムが期待でき
る。このとき、Ｐ１〜Ｐ３の中で、電力値の上位２つを
Ｐ１、Ｐ２と再定義すれば、Ｐ３は最も電力値が低いこ
とになる。この場合には、Ｐ３によるマッチング不整合
が起こりにくく、且つＰ３による定在波抑制効果が加わ
るため、Ｐ１、Ｐ２を組合わせた際よりもさらにムラが
抑制される場合があり、好ましい。一方、例えば真空処
理中のバイアス効果を高めるために、本発明の範囲外、
例えば数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度の周波数の高周波電
力を同時に供給してもよい。このように、更なる電力を
供給する場合には、その電力を加えることで真空処理特
性の均一性が損なわれない程度の電力とする必要があ
る。

【００２２】本発明は、前述したａ−Ｓｉやａ−ＳｉＣ
以外の薄膜の作成や、ポリシリコン等のエッチング、表
面酸化又は表面窒化等の表面改質等にも使用することが
可能である。例えば、本発明の方法をエッチングに適用
した場合、均一なプラズマによって均一なエッチング処
理が進行するので、下地材料を削ったり、被エッチング
材が残ってしまうことのない良質なエッチングが再現性
良く可能となる。

【００２３】さらに本発明の構成は、電子写真感光体な
らびにその製造の場合により効果的である。電子写真感
光体は、比較的厚膜のため、長時間の堆積膜形成を行う
必要があり、かつ大面積の基体への堆積膜形成が必要で
ある。そして、その全領域にわたって構造欠陥が存在し
ない必要がある。そのため本発明によれば、基体上に膜
厚、膜質共に均一で良好な特性の堆積膜を安定して得る
ことができるためデバイス特性の向上ならびに生産性の
向上にともなうコスト低減の上できわめて効果的であ
る。また、本発明の構成は、電子写真感光体のみならず
光起電力素子用のような大型の基体に対して大きな効果
を発揮するが、基体が大きくなくても、高周波導入用電
極の大きさに対して相対的に短い波長の高周波を使用す
る場合には大きな効果を発揮する。また、本発明の構成
において、少なくも２つの異なる周波数の高周波は、一
つのシールドボックス内にそれぞれの整合回路が設けら
れた高周波整合器を介し反応容器に供給されることほう
が好ましい。図２は、整合回路を一つのシールドボック
ス内に設けた場合の高周波電源及び高周波整合器を中心
としたプラズマ処理装置全体の模式的構成図である。こ
れは、整合回路を図１の様に、各周波数電源に対し各々
個別に設けるより、図２の様に、一つのシールドボック
ス内に設けるほうが、整合回路から反応容器までの距離
を短くできるため、伝送経路上の電力ロスを低減でき
る。さらに、複数の周波数を用い、一つの電極に電力を
供給する場合、前述のように、一つの電源から見て、反
応容器と、もう一方の電源の整合回路とが負荷となる。
よって、前述の反応容器までの伝送経路を短くできる効
果と、もう一方の電源の整合回路までの伝送経路を短く
できる効果が有り、その相乗効果により、伝送経路内の
電力ロスによるプラズマ処理の不安定性が大幅に改善で
きるためと考えられる。この効果は特に、プラズマ処理
に使用する電源の周波数が比較的高周波の場合に効果が
より顕著となる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例により、本発明について更に詳
細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定される
ものではない。

【００２５】〔実施例１、実施例２及び比較例１〕図１
に示したプラズマ処理装置の構成で、反応容器として
は、図４に示した電子写真用光受容部材の形成装置を用
い、長さ３５８ｍｍ、外径φ １０８ｍｍの鏡面加工を
施したＡｌ製シリンダー（円筒状基体）上にａ−Ｓｉ：
Ｈ膜を主とする電子写真用光受容部材を作製した。電子
写真用光受容部材の形成条件としては表１の条件を用い
た。

【００２６】（実施例１）本実施例においては、発振周
波数として、１００ＭＨｚ（ｆ１）と５０ＭＨｚ（ｆ
２）の２種類の周波数の高周波電力をカソードに供給し
た。また、高周波整合器１５１−１、１５０−２に設置
されている２個の可変コンデンサー間に光ファイバー温
度計（ラクストロン社、光ファイバー温度計プローブＳ
ＩＷ−５）を設置し高周波整合器内の伝送経路の温度を
モニターし、プラズマ処理開始後の温度変化が予め決定
した所定の温度変化になるよう、高周波整合器により高
周波の整合調整を行い、電子写真用光受容部材を作成し
た。

【００２７】（比較例１）本比較例では、伝送経路の温
度のモニターは行わず、入射電力に対する反射電力の比
率を略０％となるように反射電力を調整した以外は実施
例１と同様にして電子写真用光受容部材を作成した。

【００２８】（実施例２）図２に示したプラズマ処理の
構成とした以外は実施例１と同様にして電子写真用光受
容部材を作製した。温度測定は、図中に示したように、
高周波整合器のａ、ｂの２箇所で行った。

【００２９】実施例１、２及び比較例１では、それぞれ
電子写真用光受容部材を連続して１０回作成した。

【００３０】作製した電子写真用光受容部材を本テスト
用に改造したキヤノン製複写機ＧＰ−６０５に設置して
「感度」「感度のロット再現性」に関し以下の方法で評
価した。

【００３１】「感度」プロセススピード３００ｍｍ／ｓ
ｅｃ、前露光（波長６８０nｍのＬＥＤ）光量４ｌｘ・
ｓ、像露光（波長６６０nｍのレーザー）をＯＦＦした
条件で、電子写真装置の帯電器位置にセットした表面電
位計（ＴＲＥＫ社 Ｍｏｄｅｌ３４４）の電位センサー
により電子写真用光受容部材の表面電位が４００Ｖにな
るように帯電器の電流を調整する。その後、像露光を照
射し、像露光光源の光量を調整して、表面電位が５０Ｖ
となるようにし、そのときの露光量を測定する。電子写
真用光受容部材の軸方向に２０ｍｍ間隔で測定し、各点
での平均を算出し感度とした。１０回の各ロットとも測
定し、その平均をもって感度とした。

【００３２】「感度のロット再現性」前述の感度に関
し、１０回の各ロットの最大値と最小値の差をもって、
感度のロット再現性とした。得られた結果を、表２に示
す。なお表２においては比較例１で得られた結果を基準
とした相対評価で示した。表２から明らかなように、本
発明のように伝送経路の温度変化をモニターし、該モニ
ターを参照して高周波の反射電力を調整してプラズマ処
理を行うことで、処理の再現性、安定性がより向上し、
さらにプラズマ処理特性も向上することが判った。これ
は、プラズマ処理が安定したことにより、プラズマ処理
特性が向上したと考えられる。一方、異なる周波数の高
周波を、一つのシールドボックス内にそれぞれの整合回
路が設けられた高周波整合器を介し反応容器に供給する
ことで、より再現性の点で好ましいことが判った。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】〔実施例３、実施例４及び比較例１〕図２
に示したプラズマ処理の構成で、反応容器としては、図
５に示した電子写真用光受容部材の形成装置を用い、長
さ３５８ｍｍ、外径φ ３０ｍｍの鏡面加工を施したＡ
ｌ製シリンダー（円筒状基体）上にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を主
とする電子写真用光受容部材を作製した。図５は円筒状
基体が同心円状に複数等間隔で配置されたプラズマ処理
装置の模式的構造図であり、図５のプラズマ処理装置
は、図４と比較し円筒状基体５１０が同心円状に８本等
間隔で配置され、高周波導入用カソード電極５１１がシ
リンダー間に位置するように８本設置され、原料ガス導
入管５１５が反応容器の中心に１本配置されていること
が特徴となっている。電子写真用光受容部材の形成方法
は、前述の図４の装置を用いた場合と同様である。電子
写真用光受容部材の形成条件としては表３の条件を用い
た。

【００３６】（実施例３）本実施例においては、発振周
波数として、１００ＭＨｚ（ｆ１）と６０ＭＨｚ（ｆ
２）の２種類の周波数の高周波電力を高周波導入用電極
に供給した。また、光ファイバー温度計を図２中に示し
たように高周波整合器のａ〜ｅの各点に接触させ、温度
変化をモニターした。そして、プラズマ処理開始後の各
点の温度変化が予め決定した所定の温度変化になるよ
う、高周波整合器により高周波の整合調整を実施し、電
子写真用光受容部材を連続して１５回作成した。

【００３７】（実施例４）本実施例においては、実施例
３と同様に伝送経路の温度変化をモニターし、該温度モ
ニターを参照してプラズマ処理開始後の各点の温度変化
が予め決定した所定の温度変化になるよう、高周波整合
器により高周波の整合調整を実施し電子写真用光受容部
材を作成した。このとき、プラズマ処理中の高周波整合
器による高周波の整合調整条件をメモリーした。つぎ
に、メモリーした情報に従い高周波整合器により高周波
の整合調整を実施し、電子写真用光受容部材を連続し１
４回作成、合計で１５回作成した。

【００３８】（比較例２）本比較例では、伝送経路の温
度モニターを行わず、各周波数の入射電力に対する反射
電力の比率を略０％に常時維持しプラズマ処理を行った
以外は実施例３と同様に電子写真用光受容部材を連続し
１５回作成した。このようにして作製した感光体を、本
テスト用に改造したキヤノン製複写機ＧＰ−４０５に設
置して「感度」、「感度ロット再現性」、「８本ムラ」
の特性評価を行なった。

【００３９】「感度」、「８本むら」プロセススピード
２００ｍｍ／ｓｅｃ、前露光（波長６８０ｎｍのＬＥ
Ｄ）光量４ｌｘ・ｓ、像露光（波長６６０ｎｍのレーザ
ー）をＯＦＦした条件で、電子写真装置の帯電器位置に
セットした表面電位計（ＴＲＥＫ社 Ｍｏｄｅｌ３４
４）の電位センサーにより電子写真用光受容部材の表面
電位が４００Ｖになるように帯電器の電流を調整する。
その後、像露光を照射し、像露光光源の光量を調整し
て、表面電位が５０Ｖとなるようにし、そのときの露光
量を測定する。電子写真用光受容部材の軸方向に２０ｍ
ｍ間隔で測定し、各点での平均を算出した。これを、１
ロットの８本全てで測定し、その平均をもって感度とし
た。また８本の最大値と最小値の差をもって８本むらと
した。得られた結果を、表４に示す。なお表４において
は比較例２で得られた結果を基準とした相対評価で示し
た。表４から明らかなように、本発明のように伝送経路
の温度をモニターし、その温度を参照し高周波の反射電
力を調整しプラズマ処理を行うことで、処理の均一性が
より向上することが判った。さらに、プラズマ処理特性
も向上することが判った。これは、プラズマ処理が安定
したことにより、均一性およびプラズマ処理特性が向上
したと考えられる。また、一度伝送経路の温度変化を参
照し、高周波の反射電力の調整が決定されれば、同一条
件のプラズマ処理ならば、常時伝送経路の温度をモニタ
ーする必要は無く、決定された反射電力の調整に従えば
均一性良くプラズマ処理が実施可能であることが判っ
た。

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】(実施例５)図１に示したプラズマ処理の構
成で、反応容器としては、図４に示した電子写真用光受
容部材の形成装置を用い、長さ３５８ｍｍ、外径φ １
０８ｍｍの鏡面加工を施したＡｌ製シリンダー（円筒状
基体）上にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を主とする電子写真用光受容
部材を作製した。

【００４３】本実施例においては、発振周波数として、
ｆ１は１０５ＭＨｚに固定し、ｆ２を３０ＭＨｚ、４０
ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、７０ＭＨｚと変化さ
せて、電子写真用光受容部材をそれぞれ作製した。それ
以外は、実施例１と同様の条件で電子写真用光受容部材
を作製し、実施例１と同様の評価を行った。その結果、
各条件とも実施例１同様、良好なプラズマ処理特性が得
られ、かつ良好なプラズマ処理の再現性が得られた。

【００４４】（実施例６）図１に示したプラズマ処理の
構成で、反応容器としては、図４に示した電子写真用光
受容部材の形成装置を用い、長さ３５８ｍｍ、外径φ
１０８ｍｍの鏡面加工を施したＡｌ製シリンダー（円筒
状基体）上にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を主とする電子写真用光受
容部材を作製した。

【００４５】本実施例においては、電力比率（Ｐ２／
（Ｐ１+Ｐ２））を０．１、０．３、０．５、０．７、
０．９と変化させて電子写真用光受容部材をそれぞれ作
製した。発振周波数として、ｆ１は１０５ＭＨｚ、ｆ２
は６０ＭＨｚとした。それ以外は、実施例１と同様の条
件で電子写真用光受容部材を作製し、実施例１と同様の
評価を行った。その結果、各条件とも実施例１同様、良
好なプラズマ処理特性が得られ、かつ良好なプラズマ処
理の再現性が得られた。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、プラズ
マ処理特性の向上が再現性良く、安定して達成可能とな
る。その結果、プラズマ処理コストの低減が可能となる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実際にプラズマ処理を実施する場合の高周波電
源及び高周波整合器を中心としたプラズマ処理装置全体
の模式的構成図である。

【図２】整合回路を一つのシールドボックス内に設けた
場合の高周波電源及び高周波整合器を中心としたプラズ
マ処理装置全体の模式的構成図である。

【図３】堆積膜形成装置の一例を示した模式的な構成図
である。

【図４】堆積膜形成装置の一例を示した模式的な構成図
である。（ａ）は部分断面正面図である。（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ断面の断面図である。

【図５】堆積膜形成装置の一例を示した模式的な構成図
である。（ａ）は部分断面正面図である。（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ断面の断面図である。

【符号の説明】

１４０、２４０、３４０、４４０、５４０ 反応容器 １５０−１、１５０−２、２５０−１、２５０−２、３
５０、４５０、５５０高周波電源 １５０ａ、２５０ａ、 アンプ １５０ｂ、２５０ｂ、 サ−キュレータ １５０ｃ、２５０ｃ 方向性結合器 １５０ｄ、２５０ｄ 電力モニター部 １５０ｅ、２５０ｅ ダミーロード １５１−１、１５１−２、２５２、３５１、４５１、５
５１高周波整合器 １５３−１、１５３−２、２５３−１、２５３−２
フィルタ １６０ 温度測定器 １６０ａ 温度モニター ３０１、４０１、５０１ 堆積装置 ３０２、４０２、５０２ 原料ガス供給装置 ３０５ 碍子 ３０６ 蓋 ３０７、４０７、５０７ 高周波シールド ３１０、４１０、５１０ 円筒状支持体 ３１１、４１１、５１１ カソード電極 ３１２、４１２、５１２ 基体ホルダ ３１６、４１６、５１６ 基体加熱用ヒータ ３１５、４１５、５１５ ガス導入管 ３２０、 ４２０、 ５２０ 原料ガス供給装置 ３２６、４２６、５２６ 補助バルブ ３２７ ガス配管 ３２８、４２８、５３８ 駆動装置 ３３０、４３０、５３０ 排気装置 ３３１、４３１、５３１ メインバルブ ３４２ 真空計 ４０４、５０４ 反応壁 ４０５ 下部プレート ４０６ 上蓋 ４０８、５０８ 絶縁体 ４１３ 排気管

───────────────────────────────────────────────────── 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 青木 誠 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） 4K030 FA03 JA10 JA16 JA18 KA12 KA30 KA39 LA16 LA17 5F045 AB04 AC01 AC19 EH15 EH19 GB05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応容器内にプラズマ処理の対象となる
   被処理物を配置し、少なくとも２つの異なる周波数の高
   周波電力を同一の高周波電極に同時に供給し、該高周波
   電極より該反応容器内に導入された高周波電力によって
   プラズマを形成して前記被処理物を処理するプラズマ処
   理方法において、 少なくとも２つの異なる周波数の前記高周波電力の伝送
   経路の温度をモニターし、該温度を参照して前記伝送経
   路上の温度変化が緩やかになるように前記高周波電力の
   整合調整を行って、前記被処理物を処理することを特徴
   とするプラズマ処理方法。
2. 【請求項２】 少なくも２つの異なる周波数の前記高周
   波電力の、それぞれの整合回路内の伝送経路の温度をモ
   ニターし、該温度を参照して前記高周波電力の整合調整
   を行って被処理物を処理する、請求項１に記載のプラズ
   マ処理方法。
3. 【請求項３】 前記高周波電力の伝送経路の温度のモニ
   ターは、伝送経路の複数の位置で行われる、請求項１ま
   たは請求項２に記載のプラズマ処理方法。
4. 【請求項４】 前記複数の高周波電力は周波数が１０Ｍ
   Ｈｚ以上２５０ＭＨｚ以下の高周波電力を少なくとも二
   つ含み、該周波数範囲内にある高周波電力が有する電力
   値の中で最も大きい電力値と次に大きい電力値を有する
   高周波電力について、そのうち周波数の高い方の高周波
   電力の電力値をＰ１、周波数の低い方の高周波電力の電
   力値をＰ２としたとき、前記電力値Ｐ１、Ｐ２が ０．１≦Ｐ２／（Ｐ１＋Ｐ２）≦０．９ の条件を満たす、請求項１から請求項３のいずれか１項
   に記載の真空処理方法。
5. 【請求項５】 少なくも２つの異なる周波数の前記高周
   波電力は、一つのシールドボックス内にそれぞれの整合
   回路が設けられた高周波整合器を介して反応容器に供給
   される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の
   プラズマ処理方法。
6. 【請求項６】 反応容器内にプラズマ処理の対象となる
   被処理物を配置する手段、少なくとも２つの異なる周波
   数の高周波電力を同一の高周波電極に同時に供給する手
   段を有し、該高周波電極より該反応容器内に導入された
   前記高周波電力によってプラズマが形成されて被処理物
   が処理されるプラズマ処理装置において、 さらに、少なくとも２つの異なる周波数の前記高周波電
   力の伝送経路の温度を検知する手段と、該温度を検知す
   る手段からの信号を参照して前記伝送経路上の温度変化
   が緩やかになるように前記高周波電力の整合調整を行う
   手段とを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 前記温度を検知する手段が、少なくも２
   つの異なる周波数の前記高周波電力の、それぞれの整合
   回路内の伝送経路に設けられている、請求項６に記載の
   プラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 前記温度を検知する手段は、伝送経路の
   複数の位置に設置されている、請求項６または請求項７
   に記載のプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 少なくも２つの異なる周波数の前記高周
   波電力のそれぞれの整合回路が、一つのシールドボック
   ス内に設けられている、請求項６から請求項８の何れか
   １項に記載のプラズマ処理装置。