JP2003129244A - 真空処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空処理に用いる複数の高周波電力の電力比
率を適切にかつ効果的に決定可能で、また、別の装置構
成で同一の処理を行う場合の電力比率を適切にかつ効率
的に決定する有効な真空処理方法を提供する。 【解決手段】 まず、高周波電源１０５ａからの第１の
高周波電力を単独で印加した際に反応容器１０１内に生
成されるプラズマの発光強度と、高周波電源１０５ｂか
らの第２の高周波電力を単独で印加した際に反応容器１
０１内に生成されるプラズマの発光強度とを事前に求め
る。そして、第１および第２の高周波電力の出力電力比
率をプラズマの発光強度の比率が規定範囲になるように
決定し、決定した出力電力比率で基板１０２に真空処理
を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス、
電子写真用感光体、画像入力用ラインセンサー、撮影デ
バイス、光起電力デバイス等における堆積膜形成やエッ
チング等に用いられる、高周波電力を用いた真空処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイス、電子写真用感光
体、画像入力ラインセンサー、撮影デバイス、光起電力
デバイス等を形成するための真空処理方法としては、プ
ラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、プラズマエ
ッチング法等、高周波電力により生成されるプラズマを
用いた真空処理方法が知られており、このような真空処
理方法を実施可能な装置も数多く実用化されている。

【０００３】例えば、プラズマＣＶＤ法を用いた堆積膜
形成方法、つまり、高周波電力のグロー放電により原料
ガスのプラズマを生成し、その分解種を基板上に堆積さ
せることによって堆積膜を形成する方法がある。この方
法を用いた場合、例えば、原料ガスにシランガスを用い
ることで、アモルファスシリコン薄膜を形成することが
可能である。また、近年においては堆積膜形成速度が速
く、高品質な堆積膜が得られるＶＨＦ帯の高周波電力を
用いたプラズマＣＶＤ法が注目されている。

【０００４】しかしながら、ＶＨＦ帯のような周波数帯
の高周波電力を用いた場合、反応容器内での高周波電力
の波長が反応容器、高周波電極、被処理物等と同程度の
長さになるため、反応容器内に高周波電力が定在波を形
成しやすくなる。そのため、この定在波により反応容器
内に電力の強度分布が生じ、プラズマ特性が反応容器内
の位置によって異なってしまい、その結果、真空処理特
性を広い範囲で高精度に均一化することが困難となる場
合がある。

【０００５】このような問題を解決するための手段とし
て、複数の異なる周波数の高周波電力を反応容器内に供
給することが考えられる。例えば、特開昭６０−１６０
６２０号公報には、発振周波数が１０ＭＨｚ以上の高周
波電力と発振周波数が１ＭＨｚ以下の高周波電力とを同
一電極に供給する構成が開示されている。この構成にお
いては、反応容器内に導入される複数の周波数の異なる
高周波電力が合成されて各々の定在波を打ち消し合うた
め、単独の高周波電力を供給した場合に比べて、真空処
理特性を均一化するものと考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、比較的
周波数の高い複数の高周波電力を同時に供給してプラズ
マを生成し、真空処理を施すことによって、真空処理の
均一性と処理速度の向上との両立が図れる。ただし、周
波数の異なる複数の高周波電力を同時に反応容器へ供給
する場合、より均一な真空処理を施すためには、周波数
の異なる複数の高周波電力の電力比率を最適化する必要
がある。

【０００７】しかしながら、出力電力値で最適な電力比
率を決定した場合には、処理条件や装置構成の違いによ
って、必ずしも十分な真空処理均一性が得られない場合
があった。これは、出力電力と実際にプラズマ生成に寄
与する電力（以後、実効電力と記す）が必ずしも一対一
に対応していないためと考えられる。例えば、各々の高
周波電力を各々の整合回路を介して供給する場合、各々
の整合回路における各々の高周波電力の電力損失率が異
なっていて、同じ出力電力値で供給していても実効電力
に差が生じる場合が考えられる。

【０００８】また、ガス種、処理圧力、高周波電力等の
真空処理条件に応じて、真空処理に用いる周波数の異な
る複数の高周波電力の電力比率を最適化する必要があ
る。さらに、装置構成やスケールが異なる場合、装置毎
に最適な電力比率を決定する必要があるので、その都
度、電力比率を検討する必要がある。

【０００９】したがって、本発明の目的は、真空処理に
用いる複数の高周波電力の電力比率を適切にかつ効果的
に決定することができ、また、別の装置構成で同一の処
理を行う場合の電力比率を適切にかつ効率的に決定する
ことができる有効な真空処理方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述したように周波数の
異なる複数の高周波電力を同時に反応容器内に供給して
原料ガスのプラズマを生成し、被処理物に真空処理を施
すような場合、処理条件や装置構成の違いによって高周
波電力の電力比率を最適化する必要があった。

【００１１】本発明者らは、詳細な検討を行ったとこ
ろ、例えば、ある装置のある処理条件において最適な電
力比率を決定しても、処理条件や装置構成を変更した場
合には、十分な真空処理均一性が得られないことがあっ
た。これは、周波数の違いによって原料ガス種の分解効
率が異なることや、装置構成の違いによって電力導入経
路での電力損失率が異なることに要因があると推察され
る。そこで、このような課題を解決するために検討を行
った結果、高周波電力の出力電力比率をプラズマ発光強
度比率に基づいて決定することにより、効率的かつ最適
な高周波電力の電力比率を決定することが可能であるこ
とを見出し、本発明を完成した。

【００１２】本発明は、減圧可能な反応容器内に被処理
物を設置し、該反応容器内に原料ガスを導入し、高周波
電力によって該反応容器内に該原料ガスのプラズマを生
成し、該被処理物に真空処理を施す真空処理方法におい
て、周波数の異なる複数の高周波電力を同時に印加して
反応容器内にプラズマを生成して被処理物に真空処理を
施す際に、各々の高周波電力を単独で印加した際に反応
容器内に生成されるプラズマの発光強度を事前に求め、
各々の高周波電力の出力電力比率をプラズマの発光強度
比率が規定範囲となるように決定し、決定した出力電力
比率で被処理物に真空処理を施すことを特徴とするもの
である。

【００１３】本発明によれば、高周波電力の出力電力と
実効電力の関係を正確に把握することが可能で、真空処
理時の出力電力比率を最適化することができ、真空処理
の均一性を向上すると共に再現性の高い真空処理が可能
となる。

【００１４】また、本発明を用いれば、事前に第１の装
置構成で最適なプラズマの発光強度比率を決定し、該第
１の装置構成とは異なる第２の装置構成において、各々
の高周波電力の出力電力比率を第１の装置構成で決定し
たプラズマの発光強度比率と等しくなるように決定する
ことにより、構成やスケールの異なった装置形態におい
ても真空処理に用いる高周波電力の最適な出力電力比率
を決定することが可能になる。

【００１５】また、前記周波数の異なる複数の高周波電
力は、周波数が１０ＭＨｚ以上２５０ＭＨｚ以下の高周
波電力を少なくとも２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であって、周波数の高
い方の高周波電力によるプラズマの発光強度Ｉ１と周波
数の低い方の高周波電力によるプラズマの発光強度Ｉ２
とが、０．０４≦Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）≦０．８の範囲
となるように該高周波電力の出力電力比率を決定し、決
定した出力電力比率で被処理物に真空処理を施すことに
より、本発明の効果を顕著に得ることができる。

【００１６】まず、発振周波数が上記範囲の高周波電力
を用いることにより、真空処理速度、真空処理特性、真
空処理均一性、真空処理コストの点で適している。ま
た、発振周波数が比較的近い高周波電力を用いることに
より、反応容器内に生成されるプラズマ活性種の種類お
よびその比率が近くなるため、プラズマ発光強度によっ
て反応容器内の各高周波電力の実効電力を決定するのに
適している。また、プラズマ発光強度比率を上記範囲と
することにより真空処理均一性が顕著に向上することが
分かった。

【００１７】なお、本発明は、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真空処理方法において顕
著な効果が得られる。同一電極に複数の高周波電力を供
給する真空処理方法では、周波数の違いによって、供給
効率が等しくならない場合があり、プラズマ生成に寄与
する実効電力と印加電力とが必ずしも比例関係ではなか
ったり、比例関係にあっても比例係数が異なったりする
ことがあった。したがって、同一電極に複数の高周波電
力を供給する真空処理方法において、特に顕著な効果を
得ることが可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を用いて説明する。

【００１９】図１は、本発明の真空処理方法に用いられ
る平行平板プラズマ処理装置の一例を示す模式図であ
る。この装置は、基板１０２を被処理物とし、基板１０
２に真空処理を施す装置であり、減圧可能な反応容器１
０１と、反応容器１０１内に原料ガスを導入する原料ガ
ス供給装置１０３と、反応容器１０１内を排気する排気
ポンプ１０４と、反応容器１０１内に周波数の異なる２
つの高周波電力を供給する第１および第２の高周波電源
である２つの高周波電源１０５ａ，１０５ｂと、マッチ
ング調整部１０６と、反応容器１０１内に生成されるプ
ラズマの発光強度を測定する光度計１１５とを含んでい
る。

【００２０】図１の装置では、周波数の異なる２つの高
周波電力は、各々の高周波電源１０５ａ，１０５ｂから
各々の同軸線路１０８ａ，１０８ｂ内を各々の整合回路
１０７ａ，１０７ｂを介して各々の電極１０９ａ，１０
９ｂに供給される構成になっており、マッチング制御装
置１１１が各々の駆動装置１１０ａ，１１０ｂを制御す
ることで各々の整合回路１０７ａ，１０７ｂの設定条件
を調整する。なお、図１には図示していないが、第１の
高周波電源１０５ａ（発振周波数：ｆ１（＞ｆ２））に
はｆ１よりも低く、ｆ２よりも高いカットオフ周波数特
性をもつハイパスフィルターを設け、同様に第２の高周
波電源１０５ｂ（発振周波数：ｆ２）にはｆ２よりも高
く、ｆ１よりも低いカットオフ周波数特性をもつローパ
スフィルターを設け、それぞれの高周波電源に回り込む
他方の電力を小さくするような構成にすることが好まし
い。また、ｆ１，ｆ２は、１０ＭＨｚ≦ｆ２＜ｆ１≦２
５０ＭＨｚの条件を満たすことが好ましい。発振周波数
が上記周波数範囲の高周波電力を用いることによって、
真空処理速度、真空処理特性、真空処理均一性、真空処
理コストの点で適している。また、発振周波数が比較的
近い高周波電力を用いることによって、反応容器１０１
内に生成されるプラズマ活性種の種類およびその比率が
近くなる点で適している。

【００２１】また、光度計１１５はプラズマ発光強度を
測定可能であれば特に制限は無いが、真空処理に用いる
プラズマの発光スペクトル領域で敏感な光度計を用いる
ことが好ましい。例えば、シランガスを用いて水素化ア
モルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉ：Ｈ）堆積膜を形
成するような場合では、プラズマ中のＳｉＨ^*、Ｓｉ^*、
Ｈ２^*、Ｈ^*等の発光性核種の発光スペクトルを検知可能
な分光光度計を用いることが考えられる。あるいは、一
般的な照度計に測定したい波長のフィルターを付加して
用いても良い。

【００２２】そして、真空処理に用いるプラズマが堆積
膜を形成するような場合には、プラズマ発光を透過させ
る測定窓１１４に堆積膜が付着することを防止する必要
がある。例えば、反応容器１０１内に生成されたプラズ
マの活性粒子が測定窓１１４まで到達しないようにプラ
ズマ生成空間と測定窓１１４との間にメッシュ状の部材
を挿入し、プラズマ活性粒子をそのメッシュ部材でトラ
ップして、メッシュ部材からのプラズマ発光の漏れ光を
光度計１１５で測定する構成や、測定窓１１４のプラズ
マ生成空間側に不活性ガス等の堆積膜を形成しないガス
を導入して測定窓１１４への膜付着を防止する構成にす
ることができる。あるいは、非堆積ガスを用いてプラズ
マ発光強度を測定する方法も考えられる。例えば、シラ
ンガスの代わりに水素ガスを用いてプラズマ発光強度を
測定することが考えられる。

【００２３】以下に、図１の装置を用いた真空処理方法
について具体的に説明する。

【００２４】まず、反応容器１０１内を排気ポンプ１０
４で排気した後、原料ガス供給装置１０３によって所望
の原料ガスを供給する。

【００２５】反応容器１０１内が処理条件になったとこ
ろで、第１の高周波電源１０５ａから発振周波数ｆ１の
第１の高周波電力を整合回路１０７ａを介して電極１０
９ａに供給し、反応容器１０１内にプラズマを生成す
る。次に、反応容器１０１内に生成されたプラズマの発
光強度を光度計１０５で測定し、第１の高周波電力の出
力電力Ｐ１とプラズマ発光強度Ｉ１の関係を求める。

【００２６】続いて、第１の高周波電力の供給を停止
し、第２の高周波電源１０５ｂからの発振周波数ｆ２の
第２の高周波電力についても同様の測定を行い、第２の
高周波電力の出力電力Ｐ２とプラズマ発光強度Ｉ２の関
係を求める。

【００２７】そして、２つの高周波電力の出力電力比率
を変えて実際に真空処理を行い、必要な真空処理特性、
真空処理均一性が満たされる最適なプラズマ発光強度比
率を決定する。

【００２８】一旦、上記方法で最適なプラズマ発光強度
比率を決定すれば、以降、最適なプラズマ発光強度比率
が維持できる出力電力比率で真空処理を施すことによ
り、均一性の高い真空処理を再現性良く行うことが可能
となる。

【００２９】

【実験例】（実験例１）本実験例では、図１の装置を用
い、事前に第１の高周波電源１０５ａからの出力電力と
プラズマ発光強度、第２の高周波電源１０５ｂからの出
力電力とプラズマ発光強度の関係をそれぞれ求め、各々
の高周波電力によるプラズマ発光強度比を種々変更した
場合の真空処理特性、真空処理均一性の評価を行った。

【００３０】まず、次の手順で各々の高周波電力による
プラズマ発光強度の測定を行った。

【００３１】最初に、反応容器１０１内の円盤状基板支
持台１０９ｂの直径上に、基板１０２として２５.４×
３８．１ｍｍ（１×１.５インチ）の研磨ガラス（コー
ニング社製、＃７０５９）を１０枚並べて設置し、排気
ポンプ１０４により排気配管１１３を通して反応容器１
０１を排気した。

【００３２】続いて、原料ガス供給装置１０３によって
原料ガス供給管１１２を介して、反応容器１０１中に５
００ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）のＡｒを供給しなが
ら発熱体（不図示）により基板１０２が２３０℃になる
ように加熱・制御した。

【００３３】次に、Ａｒの供給を停止し、反応容器１０
１内を排気ポンプ１０４により排気した後、表１に示す
条件で放電実験を行った。初めに第１の高周波電力を第
１の電極１０９ａに供給し反応容器１０１内にプラズマ
を生成する。反応容器１０１内のプラズマ発光強度Ｉ１
を光度計１１５で測定し、第１の高周波電力の出力電力
Ｐ１を変化させて、出力電力Ｐ１とプラズマ発光強度Ｉ
１の関係を求めた。続いて、第１の高周波電力の供給を
停止し、第２の高周波電力を基板支持台でもある第２の
電極１０９ｂに供給してプラズマを生成する。反応容器
１０１内のプラズマ発光強度Ｉ２を光度計１１５で測定
し、第２の高周波電力の出力電力Ｐ２を変化させて、出
力電力Ｐ２とプラズマ発光強度Ｉ２の関係を求めた。

【００３４】上記放電実験によって求めた各々の高周波
電力の出力電力Ｐ１，Ｐ２とプラズマ発光強度Ｉ１，Ｉ
２の関係に基づいて、出力する合計電力を５００Ｗに維
持したまま、第１の高周波電力を単独供給して反応容器
１０１内に生成したプラズマの発光強度Ｉ１と第２の高
周波電力を単独供給して反応容器１０１内に生成したプ
ラズマの発光強度Ｉ２との関係式Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）
が０〜０．９になるように変化させて１０通りの出力電
力比率で基板１０２上に堆積膜を形成した。

【００３５】具体的な堆積膜形成方法を以下に説明す
る。

【００３６】まず、反応容器１０１内の円盤状基板支持
台１０９ｂの直径上に、基板１０２として２５.４×３
８．１ｍｍ（１×１.５インチ）の研磨ガラス（コーニ
ング社製、＃７０５９）を１０枚並べて設置し、排気ポ
ンプ１０４により排気配管１１３を通して反応容器１０
１を排気した。

【００３７】続いて、原料ガス供給装置１０３によって
原料ガス供給管１１２を介して、反応容器１０１中に５
００ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）のＡｒを供給しなが
ら発熱体（不図示）により基板１０２が２３０℃になる
ように加熱・制御した。

【００３８】次に、Ａｒの供給を停止し、反応容器１０
１内を排気ポンプ１０４により排気した後、表１の堆積
膜形成条件でａ−Ｓｉ：Ｈ堆積膜を基板１０２上に１μ
ｍ堆積させた。

【００３９】堆積膜形成後、反応容器１０１をＡｒによ
りパージし、基板１０２を冷却した後、Ｎ２ガスでリー
クして堆積膜を取り出し、この堆積膜の上に、２５０μ
ｍのギャップ、総電極長５０ｍｍの櫛形のマスクを載
せ、通常の真空蒸着法によってＣｒを１００ｎｍ堆積さ
せ、櫛形電極を表面に形成した。

【００４０】なお、本実験例では、第１の高周波電源１
０５ａの発振周波数ｆ１を５０ＭＨｚ、第２の高周波電
源１０５ｂの発振周波数ｆ２を３０ＭＨｚとして実験を
行った。また、プラズマ発光強度を測定する光度計１１
５にはＥＧ＆Ｇ製 ＭＯＤＥＬ５５０−１ ＰＨＯＴＯ
ＭＥＴＥＲを用い、反応容器１０１に設けられた測定窓
１１４の大気側からプラズマ発光強度を測定した。な
お、測定窓１１４へ堆積膜が付着しないように、測定窓
１１４と放電空間との間に金属製のメッシュを挿入して
プラズマ中の活性種をそのメッシュで捕獲する構成とし
た。

【００４１】

【表１】

【００４２】本実験例で作製したａ−Ｓｉ：Ｈ堆積膜に
ついて光感度の評価を行った。ここで光感度とは、明導
電率σｐと暗導電率σｄを用いて定義されるものとす
る。明導電率σｐは、１ｍＷ／ｃｍ２の強度であるＨｅ
−Ｎｅレーザー（波長６３２.８ｎｍ）を照射したとき
の導電率とし、暗導電率σｄは光を照射しないときの導
電率とする。このとき、光感度はこれらの比によって表
されるが、導電率の値は数桁の単位で変化する場合もあ
り、単純に比較しにくいため、 光感度＝ｌｏｇ（σｐ／σｄ） と定義する。この光感度の値が大きいほど堆積膜特性が
良好であることを示す。

【００４３】このような測定を１０枚の基板で行うこと
で、円盤上面内方向の堆積膜の均一性を評価することが
できる。１０枚の基板のうち、最も光感度が高い部分と
低い部分との比を光感度ムラとして評価した。

【００４４】上記で得られた評価結果を表２に示す。表
２では、Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）＝０、すなわち、発振周
波数ｆ１が５０ＭＨｚである第１の高周波電力のみで作
製した堆積膜の光感度むらに対して、９５％以上の場合
を□、８５％以上９５％未満の場合を△、７５％以上８
５％未満の場合を△〜○、６５％以上７５％未満の場合
を○、６５％未満の場合を◎とした。

【００４５】

【表２】

【００４６】表２から分かるように、Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ
２）が０．０４〜０．８の範囲では光感度むらが良化
し、特に、０．１〜０．６の範囲で良化することが分か
った。

【００４７】（実験例２）本実験例では、図２および図
３に示す構成の異なる２つの堆積膜形成装置を用いて実
験を行った。

【００４８】図２は、本発明の真空処理方法に用いられ
る堆積膜形成装置の一例を示す図であり、（ａ）は模式
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’面の断面図である。この
装置は、円筒状基体２０２を被処理物とし、円筒状基体
２０２上に真空処理により堆積膜を形成する装置であ
り、減圧可能な円筒状の反応容器２０１と、反応容器２
０１内に所望の原料ガスを導入する原料ガス供給管２１
２と、反応容器２０１内に電力を導入する高周波電極２
０９と、高周波電極２０９に電力を導入する高周波電源
２０５ａ，２０５ｂと、マッチング調整部２０６とを含
んでいる。

【００４９】反応容器２０１の底面には排気配管２１３
が一体的に形成されており、排気配管２１３の他端は排
気ポンプ２０４に接続されている。反応容器２０１の中
心部には、堆積膜が形成される１本の円筒状基体２０２
が配置されている。円筒状基体２０２は基体支持体２１
６に設置された状態で、回転軸２１７によって保持さ
れ、発熱体（不図示）によって加熱されるようになって
いる。モーター２１９を駆動すると、減速ギア２１８を
介して回転軸２１７が回転し、円筒状基体２０２がその
母線方向中心軸のまわりを自転するようになっている。

【００５０】原料ガス供給管２１２は、原料ガス供給装
置２０３に接続されており、ＳｉＨ ₄，Ｈ₂，ＧｅＨ₄，
Ｂ₂Ｈ₆，ＰＨ₃，ＣＨ₄，ＮＯ，Ａｒ，Ｈｅ等の所望の原
料ガスを所望の流量で供給可能な構成となっている。ま
た、高周波電力は２つの高周波電源２０５ａ，２０５ｂ
から整合回路２０７ａ，２０７ｂを経て合成され、電力
分岐板２２０を介して同一の高周波電極２０９より反応
容器２０１内に供給される構成となっている。

【００５１】図３は、本発明の真空処理方法に用いられ
る堆積膜形成装置の他の例を示す図であり、（ａ）は模
式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’面の断面図である。こ
の装置は、図２の装置と比較すると、反応容器３０１内
の円周上等間隔に６本の円筒状基体３０２が設置され、
円筒形基体の設置円よりも外側に６本の原料ガス供給管
３１２が設置されている点が異なる。さらに、反応容３
０１の少なくとも一部が誘電体材料からなり、反応容器
３０１の外側に高周波電極３０９が設置されている点が
異なる。

【００５２】上記で説明した２つの装置を用いて、次の
実験を行った。

【００５３】まず、図２の装置を用い、表３に示す堆積
膜形成条件で実験例１と同様の方法で放電実験を行い、
各々の高周波電力の出力電力Ｐ１，Ｐ２とプラズマ発光
強度Ｉ１，Ｉ２の関係を求めた。そして、プラズマ発光
強度比率Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）を変えて、表３に示す堆
積膜形成条件でａ−Ｓｉ：Ｈ堆積膜を形成し、実験例１
と同様の方法で光感度むらの評価を行った。

【００５４】

【表３】

【００５５】続いて、図３の装置を用い、表４に示す堆
積膜形成条件で実験例１と同様の方法で放電実験を行
い、各々の高周波電力の出力電力Ｐ１，Ｐ２とプラズマ
発光強度Ｉ１，Ｉ２の関係を求めた。そして、プラズマ
発光強度比率Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）を変えて、表４に示
す堆積膜形成条件でａ−Ｓｉ：Ｈ堆積膜を形成し、実験
例１と同様の方法で光感度むらの評価を行った。

【００５６】

【表４】

【００５７】上記で得られた評価結果を表５に示す。表
５では、各装置について、プラズマ発光強度比率Ｉ２／
（Ｉ１＋Ｉ２）＝０、すなわち、発振周波数ｆ１が１０
５ＭＨｚである第１の高周波電力のみで作製した堆積膜
の光感度むらに対して、９５％以上の場合を□、８５％
以上９５％未満の場合を△、７５％以上８５％未満の場
合を△〜○、６５％以上７５％未満の場合を○、６５％
未満の場合を◎とした。

【００５８】

【表５】

【００５９】表５から分かるように、プラズマ発光強度
比率に応じて最適な出力電力比率を決定すれば、装置構
成が異なる場合にも均一性の高い真空処理が可能で、か
つ効率的に出力電力比率を決定できることが確認され
た。言い換えれば、事前に図２の装置で最適なプラズマ
発光強度比率を決定し、図３の装置において、図２の装
置で決定した最適なプラズマ発光強度比率と等しくなる
ように出力電力比率を決定しても、均一性の高い真空処
理を行えることが確認された。なお、本実験例において
図２の装置でプラズマ発光強度比率Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ
２）を０．３とする出力電力比率Ｐ２／（Ｐ１＋Ｐ２）
は０．３であり、図３の装置でプラズマ発光強度比率Ｉ
２／（Ｉ１＋Ｉ２）を０．３とする出力電力比率Ｐ２／
（Ｐ１＋Ｐ２）は０．５であった。

【００６０】（実験例３）本実験例では、図２の装置を
用い、表６に示す堆積膜形成条件でａ−ＳｉＣ：Ｈ膜の
形成を行った。また、図３の装置を用い、表７に示す堆
積膜形成条件でａ−ＳｉＣ：Ｈ膜の形成を行った。な
お、出力電力比率は事前に行った放電実験で得た最適な
プラズマ発光比率の結果を基に決定している。

【００６１】

【表６】

【００６２】

【表７】

【００６３】本実験例で作製したａ−ＳｉＣ：Ｈ堆積膜
について光学的エネルギーバンドギャップ（Ｅｇｏｐ
ｔ）の評価を行った。測定には紫外可視分光光度計（日
本分光製 Ｖ−５７０）を用い、波長範囲を２５０〜２
５００ｎｍとした。得られた各波長における吸収係数α
を元に、通常のＴａｕｃプロット（ｈνと（αｈν）^1/
2との関係を求め、ｈν軸の切片の値をＥｇｏｐｔと定
義する）を用いてＥｇｏｐｔを得た。この測定を１０個
の基体に対して行うことで、母線軸方向のａ−ＳｉＣ：
Ｈ堆積膜の均一性を評価することができる。１０個の基
体のうち、最もＥｇｏｐｔが大きい部分と小さい部分と
の差をＥｇｏｐｔむらとして定め、各装置について各々
Ｅｇｏｐｔむらを評価した。

【００６４】上記で得られた評価結果を表７に示す。表
７では、プラズマ発光強度比率Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）＝
０、すなわち、発振周波数ｆ１が１０５ＭＨｚである第
１の高周波電力のみで作製した堆積膜のＥｇｏｐｔむら
を基準にして、９５％以上の場合を□、８５％以上９５
％未満の場合を△、７５％以上８５％未満の場合を△〜
○、６５％以上７５％未満の場合を○、６５％未満の場
合を◎とした。

【００６５】

【表８】

【００６６】表５および表８から分かるように、本実験
例で作製されたａ−ＳｉＣ：Ｈ堆積膜はプラズマ発光強
度比率Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）＝０．４の場合に最も均一
性が高く、一方、実験例２で作製されたａ−Ｓｉ：Ｈ堆
積膜はプラズマ発光強度比率Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）＝
０．３の場合に最も均一性が高くなることから、ガス種
等の処理条件が異なる場合は、処理条件毎に最適なプラ
ズマ発光強度比率を決定する必要があることが確認され
た。なお、本実験例において図２の装置でプラズマ発光
強度比率Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）を０．４とする出力電力
比率Ｐ２／（Ｐ１＋Ｐ２）は０．５であり、図３の装置
でプラズマ発光強度比率Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）を０．４
とする出力電力比率Ｐ２／（Ｐ１＋Ｐ２）は０．７であ
った。

【００６７】

【実施例】以下に実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではな
い。

【００６８】（実施例１）本実施例では、図２の装置を
用い、第１の高周波電源２０５ａの発振周波数ｆ１を１
０５ＭＨｚとし、第２の高周波電源２０５ｂの発振周波
数ｆ２を６０ＭＨｚとした条件で直径８０ｍｍ、長さ３
５８ｍｍのアルミ製の円筒状基体２０２上に表９に示す
条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなるａ−
Ｓｉ系感光体を１本作製した。なお、本実施例では実験
例２および実験例３で決定した最適なプラズマ発光強度
比率に基づく出力電力比率を採用した。

【００６９】感光体作製手順は概略以下の通りとした。

【００７０】まず、基体支持体２１６に保持された円筒
状基体２０２を反応容器２０１内の回転軸２１７上に設
置した後、排気ポンプ２０４により排気配管２１３を通
して反応容器２０１内を排気した。

【００７１】続いて、加熱工程を行う。回転軸２１７を
介して円筒状基体２０２をモーター２１９により１０ｒ
ｐｍの速度で回転させ、更に原料ガス供給管２１２を通
じて反応容器２０１中に５００ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍ
ａｌ）のＡｒを供給しながら発熱体（不図示）により円
筒状基体２０２を２３０℃に加熱・制御し、その状態を
２時間維持した。

【００７２】次に、堆積膜形成工程を行う。Ａｒの供給
を停止し、反応容器２０１を排気ポンプ２０４により排
気配管２１３を通して排気した後、原料ガス供給装置２
０３によって、原料ガス供給管２１２を介して、表９に
示した電荷注入阻止層形成に用いる原料ガスを導入し
た。

【００７３】原料ガスの流量が設定流量となり、反応容
器２０１内の圧力が安定したのを確認した後、第１の高
周波電源２０５ａから発振周波数１０５ＭＨｚの高周波
電力を整合回路２０７ａを介して高周波電極２０９に供
給し、第２の高周波電源２０５ｂから発振周波数６０Ｍ
Ｈｚの高周波電力を整合回路２０７ｂを介して高周波電
極２０９に供給してプラズマを生成し、原料ガスを励起
解離することにより、円筒状基体２０２上に電荷注入阻
止層を堆積した。

【００７４】電荷注入阻止層として所定の膜厚の形成が
行なわれた後、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガ
スの供給を停止して電荷注入阻止層の形成を終えた。同
様の操作を複数回繰り返し、光導電層、表面層を順次形
成した。

【００７５】

【表９】

【００７６】上記方法で作製されたａ−Ｓｉ系感光体を
本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機Ｉｍａｇｅ
Ｒｕｎｎｅｒ ５０００に設置し、感光体の「帯電能
の母線ムラ」、「感度の母線ムラ」の２項目について、
以下の具体的評価法により評価を行った。 「帯電能の母線ムラ」上記複写機の主帯電器に一定の電
流を流したときの現像器位置での暗部電位を測定する。
したがって、暗部電位が大きいほど帯電能が良好である
ことを示す。帯電能測定は感光体母線方向全領域にわた
って行い、感光体母線方向全領域における最高暗部電位
と最低暗部電位の差を求め、この値から「帯電能の母線
ムラ」を評価した。 「感度の母線ムラ」現像器位置での暗部電位が一定にな
るように主帯電器電流を調整した後、原稿に反射濃度
０．１以下の所定の白紙を用い、現像器位置での明部電
位が所定の値になるように像露光光量により評価する。
したがって、像露光が少ないほど感度が良好であること
を示す。感度測定は感光体母線方向全領域にわたって行
い、感光体母線方向全領域における最大像露光光量と最
小像露光光量の差を求め、この値により「感度の母線ム
ラ」を評価した。

【００７７】その結果、本実施例で作製された感光体の
「帯電能の母線ムラ」、「感度の母線ムラ」が殆ど無
く、プラズマ発光強度比率に基づいて出力電力比率を決
定すれば、均一性の高い真空処理が行えることが確認さ
れた。

【００７８】（実施例２）本実施例では、図３の装置を
用い、表１０に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、
表面層からなるａ−Ｓｉ系感光体を１ロット（合計６
本）、実施例１と同様の手順で作製した。なお、本実施
例では実験例２および実験例３で決定した最適なプラズ
マ発光強度比率に基づく出力電力比率を採用した。

【００７９】

【表１０】

【００８０】上記方法で作製されたａ−Ｓｉ系感光体を
本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機Ｉｍａｇｅ
Ｒｕｎｎｅｒ ５０００に設置し、実施例１と同様に
感光体の「帯電能の母線ムラ」、「感度の母線ムラ」の
２項目について評価を行った。

【００８１】その結果、本実施例で作製された６本の各
感光体の「帯電能の母線ムラ」、「感度の母線ムラ」は
殆ど無く、装置構成の異なる場合にも、プラズマ発光強
度比率に基づいて出力電力比率を決定すれば、均一性の
高い真空処理が行え、効率的に出力電力比率を決定する
ことが可能なことが確認された。

【００８２】（実施例３）本実施例では、図２の装置を
用い、第１の高周波電源３０５ａの発振周波数を８０Ｍ
Ｈｚとし、第２の高周波電源３０５ｂの発振周波数を３
０ＭＨｚとした条件で直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの
アルミ製の円筒状基体３０２上に表１１に示す条件で電
荷注入阻止層、光導電層、上部電荷注入阻止層、表面層
からなるａ−Ｓｉ系感光体を１本作製した。なお、本実
施例では実験例２および実験例３と同様の実験を行い、
各層の成膜条件に合わせて最適なプラズマ発光強度比率
を求め、出力電力比率を決定してから処理を行った。

【００８３】

【表１１】

【００８４】上記方法で作製されたａ−Ｓｉ系感光体を
本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機Ｉｍａｇｅ
Ｒｕｎｎｅｒ ５０００に設置し、実施例１と同様に
感光体の「帯電能の母線ムラ」、「感度の母線ムラ」の
２項目の評価を行った。

【００８５】その結果、本実施例で作製された感光体の
「帯電能の母線ムラ」、「感度の母線ムラ」は殆ど無
く、プラズマ発光強度比率に基づいて出力電力比率を決
定すれば、成膜条件が異なる場合にも、均一性の高い真
空処理を行えることが確認された。

【００８６】なお、図１〜図３に示した装置は、真空処
理時に周波数の異なる２つの高周波電力を供給する構成
であったが、本発明はこれに限らず、真空処理時に周波
数の異なる３つ以上の高周波電力を供給する装置にも適
用可能である。その場合、周波数の異なる複数の高周波
電力のうち、出力値の大きなほうから２つの高周波電力
を上記で説明した第１、第２の高周波電力と定義して本
発明を適用すれば良い。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、周波数の
異なる複数の高周波電力を同時に印加して反応容器内に
プラズマを生成して被処理物に真空処理を施す際に、各
々の高周波電力を単独で印加した際に反応容器内に生成
されるプラズマの発光強度を事前に求め、各々の高周波
電力の出力電力比率をプラズマの発光強度比率が規定範
囲となるように決定することにより、適切にかつ効果的
な出力電力比率を決定することができると共に、均一性
および再現性の高い真空処理が可能となる。

【００８８】また、プラズマ発光強度比率に基づいて高
周波電力の出力電力比率を決定することにより、構成や
スケールの異なる装置形態においても適切かつ効率的に
出力電力比率を決定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空処理方法に用いられる平行平板型
プラズマ処理装置の一例を示す模式図である。

【図２】本発明の真空処理方法に用いられる内部電極型
一本取り円筒形基体堆積膜形成装置の一例を示す図であ
り、（ａ）は模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’面の断
面図である。

【図３】本発明の真空処理方法に用いられる外部電極型
多本取り円筒形基体堆積膜形成装置の一例を示す図であ
り、（ａ）は模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’面の断
面図である。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１ 反応容器 １０２ 基板 ２０２，３０２ 円筒状基体 １０３，２０３，３０３ 原料ガス供給装置 １０４，２０４，３０４ 排気ポンプ １０５ａ，１０５ｂ，２０５ａ，２０５ｂ，３０５ａ，
３０５ｂ 高周波電源 １０６，２０６，３０６ マッチング調整部 １０７ａ，１０７ｂ，２０７ａ，２０７ｂ，３０７ａ，
３０７ｂ 整合回路 １０８ａ，１０８ｂ，２０８，３０８ 同軸線路 １０９，２０９，３０９ 電極 １１０ａ，１１０ｂ，２１０ａ，２１０ｂ，３１０ａ，
３１０ｂ 駆動装置 １１１，２１１，３１１ マッチング制御装置 １１２，２１２，３１２ 原料ガス供給管 １１３，２１３，３１３ 排気配管 １１４，２１４，３１４ 測定窓 １１５，２１５，３１５ 光度計 ２１６，３１６ 基体支持体 ２１７，３１７ 回転軸 ２１８，３１８ 減速ギヤ ２１９，３１９ モーター ２２０，３２０ 電力分岐板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 1/00 Ｈ０５Ｈ 1/00 Ａ 1/46 1/46 Ｍ (72)発明者 河村 邦正 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 DA23 EA25 EA30 EA36 4G075 AA24 AA30 AA62 AA63 AA65 BC01 BC06 CA02 CA03 CA05 CA15 CA25 CA63 CA65 DA02 DA18 EA01 EA05 EB01 EB42 EC01 EC13 EC21 ED08 EE12 FC07 4K030 AA06 AA10 AA17 BA30 BA31 CA02 CA16 FA03 JA18 KA14 KA30 KA39 LA15 LA16 LA17 5F045 AA08 AB04 AC01 AD06 AE15 AF07 BB01 BB16 CA16 DA65 DP25 EH15 EH19 GB08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧可能な反応容器内に被処理物を設置
   し、該反応容器内に原料ガスを導入し、高周波電力によ
   って該反応容器内に該原料ガスのプラズマを生成し、該
   被処理物に真空処理を施す真空処理方法において、 周波数の異なる複数の高周波電力を同時に印加して反応
   容器内にプラズマを生成して被処理物に真空処理を施す
   際に、各々の高周波電力を単独で印加した際に反応容器
   内に生成されるプラズマの発光強度を事前に求め、各々
   の高周波電力の出力電力比率をプラズマの発光強度比率
   が規定範囲となるように決定し、決定した出力電力比率
   で被処理物に真空処理を施すことを特徴とする真空処理
   方法。
2. 【請求項２】 事前に第１の装置構成で最適なプラズマ
   の発光強度比率を決定し、該第１の装置構成とは異なる
   第２の装置構成において、各々の高周波電力の出力電力
   比率を第１の装置構成で決定したプラズマの発光強度比
   率と等しくなるように決定し、決定した出力電力比率で
   被処理物に真空処理を施す、請求項１に記載の真空処理
   方法。
3. 【請求項３】 前記周波数の異なる複数の高周波電力
   は、周波数が１０ＭＨｚ以上２５０ＭＨｚ以下の高周波
   電力を少なくとも２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であって、周波数の高い
   方の高周波電力によるプラズマの発光強度Ｉ１と周波数
   の低い方の高周波電力によるプラズマの発光強度Ｉ２と
   が、０．０４≦Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）≦０．８の範囲と
   なるように該高周波電力の出力電力比率を決定し、決定
   した出力電力比率で被処理物に真空処理を施す、請求項
   １または２に記載の真空処理方法。
4. 【請求項４】 前記周波数の異なる複数の高周波電力を
   同一電極に供給して被処理物に真空処理を施す、請求項
   １から３のいずれか１項に記載の真空処理方法。