JP2994658B2

JP2994658B2 - マイクロ波ｃｖｄ法による堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法

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Publication number: JP2994658B2
Application number: JP1098974A
Authority: JP
Inventors: 哲也武井; 竜次岡村; 博和大利
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Priority date: 1989-04-20
Filing date: 1989-04-20
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
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Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明は、基体表面上に堆積膜、とりわけ機能性堆積
膜、特に半導体デバイス、電子写真用感光体デバイス、
画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力デ
バイス等に有用な単結晶質、または非単結晶質の機能性
堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCVD法による改善
された堆積膜形成装置に関する。

〔従来の技術の説明〕

従来、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、撮像デバイス、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
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（例えばフッ素、塩素等）で補償されたアモルファス
シリコン〔Ａ−Si（H,X）〕等の非単結晶質の堆積膜ま
たはダイヤモンド薄膜のような結晶質の堆積膜が提案さ
れ、その中のいくつかは実用に付されている。

そして、こうした堆積膜は、プラズマCVD法、すなわ
ち、原料ガスを直流または高周波、或いはマイクロ波に
よるグロー放電によって分解し、ガラス、石英、耐熱性
合成樹脂フイルム、ステンレス、アルミニウムなどの基
体表面上に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。

特に近年マイクロ波グロー放電分解を用いたプラズマ
CVD法すなわちマイクロ波プラズマCVD法が工業的にも注
目されている。このマイクロ波プラズマCVD法は、他の
方法に比べ高デポジション速度と高い原料ガス利用効率
という利点を有している。こうした利点を生かしたマイ
クロ波プラズマCVD法の１つの例が、特開昭60−186849号公報に記載されている。該公報に記
載の装置は、マイクロ波エネルギーの導入手段を取り囲
むように基体を配置して内部チャンバー（即ち放電空
間）を形成するようにして、ガス利用効率を非常に高め
るようにしたものである。また、特開昭61−283116号公
報には、半導体部材製造用の改良形マイクロ波プラズマ
CVD法およびこれに適した装置が記載されている。すな
わち、当該公報には、プラズマ空間中にプラズマ電位制
御として電極を設け、この電極に所望の電圧を印加して
堆積膜へのイオン衝撃を制御しながら膜堆積を行うよう
にして堆積膜の特性を向上させる方法が開示されてい
る。

このような従来のマイクロ波プラズマCVD法による堆
積膜形成装置は、代表的には、第５（Ａ）図の模式的縦
断面図および第５（Ｂ）図の模式的横断面図で示されて
いる装置構成のものである。

図において501は反応容器であり、真空気密化構造を
成している。また、502は、マイクロ波電力を反応容器
内に効率よく透過し、かつ真空気密を保持し得るような
材料（例えば石英ガラス、アルミナセラミックス等）で
形成されたマイクロ波導入用誘電体窓である。503はマ
イクロ波電力の伝送部で導波管より成っており、スタブ
チューナー（図示せず）、アイソレーター（図示せず）
を介してマイクロ波電源（図示せず）に接続されてい
る。誘電体窓502は反応容器内の雰囲気を保持するため
に導波管503内壁に気密封止されている。504は一端が反
応容器501内に開口し、他端が排気装置（図示せず）に
連通している排気管である。506は円筒形基体505により
囲まれた放電空間を示す。なお、いずれの円筒形基体
も、ヒーター507を内蔵する円筒形ホルダー上に設置さ
れており、各個のホルダーは、駆動手段（回転モータ
ー）510により、適宜回転されるようになされている。
さらに電源511によりバイアス電極512を通して放電空間
に電気的バイアスを印加する構造を有している。

こうした第５（Ａ）図および第５（Ｂ）図に示される
従来の堆積膜形成装置による堆積膜形成は、以下のよう
にして行われる。

まず真空ポンプ（図示せず）により排気管504を介し
て、反応容器501を排気し、反応容器内圧力即ち内圧を
１×10^-7Torr以下程度に調整する。ついでヒーター507
により、円筒形基体505を膜堆積に好適な温度に加熱保
持する。そこで原料ガスを不図示のガス導入部を介し
て、例えばアモルファスシリコン堆積膜を形成する場合
であれば、シランガス、水素ガス等の原料ガスが反応容
器501内に導入される。そしてマイクロ波電源（図示せ
ず）により周波数500MHz以上の、好ましくは2.45GHzの
マイクロ波を発生させ、導波管503を通じ、誘電体窓502
を介して反応容器501内に導入される。それと同時併行
的にバイアス電極512に所定の電圧を印加する。かくし
て円筒形基体505により囲まれた放電空間506において、
原料ガスはマイクロ波のエネルギーにより励起されて解
離し、円筒形基体505表面に堆積が行われる。この時、
円筒形基体505を基体中心軸の回りに回転させることに
より、円筒形基体505全周に渡って堆積膜が形成され
る。

上述のような装置を用いることにより、比較的厚い光
電性材料をある程度の高速の堆積速度と比較的高い原料
ガス利用効率で製造することが可能となった。

しかし、これらの従来のマイクロ波プラズマCVD法に
よる堆積膜形成装置では、特に堆積速度の早い領域で、
例えば電子写真感光体のように大面積の比較的厚い堆積
膜が要求されるものの製造については、均一膜質で光学
的及び電気的諸特性の要求を満足するものを定常的に安
定して高収率（高歩留まり）で得るについては、かなり
の熟練を要するという問題点がある。

すなわち、大面積の基体上に高堆積速度で、かつ原料
ガスの利用効率を高い状態に維持させて堆積膜を形成さ
せるためには、反応容器内に大きなマイクロ波電力を導
入する必要がある。一般にマイクロ波を反応容器内に導
入してプラズマにより堆積膜を行う場合、原料ガスを一
定の流量にしてマイクロ波電力を上げていくと原料ガス
がまだ完全には分解はされていないため、マイクロ波電
力を上げるにしたがって成膜速度の上がる領域（パワー
リミットの領域）と原料ガスがすべて分解されたためマ
イクロ波電力を上げても成膜速度が変わらない領域（フ
ローリミットの領域）に分けられる。パワーリミットの
領域では、原料ガスの利用効率が小さいと同時に分解さ
れずに残った原料ガスが気相中あるいは基体上の反応で
悪影響を与えるため、できた堆積膜の特性は低いものと
なる。またフローリミットの領域でも、原料ガスを分解
することに余剰のエネルギーは分解種の内部エネルギー
となり基体上のサーフェイス・モビリティーを上げるた
め、反応容器内に導入するマイクロ波の電力の大きいほ
ど特性の良い堆積膜となる。

このように、大きなマイクロ波エネルギーを反応容器
内に導入する場合、マイクロ波導入方法としては、マイ
クロ波透過性に優れた誘電体窓を設けた導波管を用いる
のが一般的であるが、このような大きなエネルギーを誘
電体窓を用い導波管で導入する場合、反応容器内のマイ
クロ波のエネルギーは密度は非常に大きなものとなって
しまう。

特に基体端部などは、電界が集中しやすく、またマイ
クロ波導入手段近傍では、他の部分に比べマイクロ波エ
ネルギー密度が大きく、そのために昇温が激しく堆積膜
の剥がれが生じ、膜欠陥の原因となり得る。こうした問
題点を解決する１つの方法として特公昭61−53432号公
報に開示されているような補助基体を設けることが提案
されている。しかし、従来のRF方式による堆積膜形成で
は効果のあるこの方法も、導波管によりマイクロ波を導
入するマイクロ波プラズマによる堆積膜形成方法におい
ては、ある場合は、効果が半減してしまうこともあっ
た。従来のRF方式による堆積膜形成においては補助基体
の材質はプラズマに浸されないものであればいずれでも
よいが、マイクロ波プラズマCVD法においては補助基体
の材質が電子の吸収体である金属等の場合は補助基体の
昇温が激しく補助基体に付着した堆積膜に剥がれが生じ
基体表面の堆積膜を汚染してしまう。

また電子写真感光体、太陽電池等の大面積が要求され
るデバイスでは、補助基体の昇温のため、温度ムラが発
生し均一な膜質を有する堆積膜が得られにくいというこ
ともある。さらに、堆積膜の特性を実質的に向上させる
ため、放電中に前記プラズマ電位制御のための電極を設
けた場合、マイクロ波導入部近傍ではプラズマ密度が高
く、特に補助基体の材質が導電性物質である場合、その
端部との間に過剰な電界が生じ、スパッタ等の作用によ
り補助基体からの不純物が堆積膜中へ入り込み特性を悪
化させている場合があるという現象も認められている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述のごとき従来の堆積膜形成装置
における諸問題を克服して、半導体デバイス、電子写真
感光体デバイス、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、その他各種エレクトロニクス
素子、光学素子等に用いる素子部材等に有用な優れた特
性を有する機能性堆積膜を、マイクロ波プラズマCVD法
により、安定して歩留まり良く、且つ高速堆積速度で形
成し得る改善された堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法
を提供することにある。

本発明の更なる目的は、マイクロ波プラズマCVD法に
よりアモルファスシリコン堆積膜等の非単結晶質堆積膜
およびダイヤモンド堆積膜等の単結晶堆積膜であって特
性に優れた膜を形成し得るマイクロ波プラズマCVD法に
よる改善された堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法を提
供することにある。

〔発明の構成・効果〕

本発明の堆積膜形成装置は、減圧にし得る反応容器内
に原料ガスおよびマイクロ波エネルギーを導入し、前記
反応容器内にプラズマを生じさせ、前記プラズマを取り
囲むように複数の円筒形基体を配置させた該円筒形基体
上に堆積膜を形成するためのマイクロ波プラズマCVD法
による堆積膜形成装置であって、前記マイクロ波エネル
ギーを前記円筒形基体の両側から導入可能とされ、少な
くともその表面が、（ｉ）電気的に絶縁性であり且つ
（ii）使用するマイクロ波の周波数における比誘電率
（ε）と誘電正接（tanδ）の積が２×10^-2以下である
ことを満足する材質の補助基体を、前記円筒形基体の両
側であって前記円筒形基体のマイクロ波エネルギー導入
手段近傍に位置する部分に、該円筒形基体と相接するよ
うに設け、且つ前記プラズマ内に設けたバイアス電極に
より、前記プラズマの電位制御を行いながら前記円筒形
基体表面に膜形成を行うように構成したことを特徴とす
る。

本発明の堆積膜形成方法は、減圧にし得る反応容器内
に原料ガス及びマイクロ波エネルギーを導入し、前記反
応容器内にプラズマを生じさせ、前記プラズマを取り囲
むように複数の円筒形基体を配置した該円筒形基体上に
堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCVD法による堆積
膜形成方法であって、前記マイクロ波エネルギーを前記
円筒形基体の両側から導入し、前記円筒形基体の両側で
あって前記円筒形基体のマイクロ波エネルギー導入手段
近傍に位置する部分に、少なくともその表面が、（ｉ）
電気的に絶縁性であり且つ（ii）使用するマイクロ波の
周波数における比誘電率（ε）と誘電正接（tenδ）の
積が２×10^-2以下であることを満足する材質の補助基体
を、前記円筒形基体を相接するように設けた状態で前記
プラズマを生じせしめるとともに、前記プラズマ内に設
けたバイアス電極により、前記プラズマの電位制御を行
いながら前記円筒形基体表面に膜形成を行うことを特徴
とする。

本発明者らは従来の堆積膜形成装置における前述の問
題を克服して、前述の本発明の目的を達成すべく鋭意研
究を重ねたところ、以下に述べるような知見を得た。

マイクロ波プラズマCVD法により、特性のよいアモル
ファスシリコンのような機能性堆積膜を基体上に原料ガ
スの利用効率よく高速に堆積するためには反応容器の中
に高電力のマイクロ波を導入することは不可欠のことで
ある。

さらに、原料ガスの利用効率を高めるために、マイク
ロ波導入部を基体が取り囲むような装置構成となること
が有効である。この場合、基体の端部がマイクロ波のエ
ネルギー密度の高い部分に位置するため、基体の端部に
電界が集中したり、激しく昇温してしまう。このため端
部の堆積膜は水素の離脱等の原因で剥がれやすく堆積膜
を汚染する。そこで基体の端部に補助基体を設けること
により基体端部の膜剥がれはおさまるが、補助基体の材
質が電子の吸収体である金属等である場合は、補助基体
の昇温が激しく補助基体に付着した堆積膜が剥がれやす
くなり基体表面上の堆積膜を汚染してしまうことがあ
る。また補助基体の昇温により基体への熱伝導で基体の
温度にムラができてしまう。このことは特に電子写真感
光体、太陽電池等の大面積が要求されるデバイスでは膜
質の均一性の点で問題となる。またこのことは同時に放
電に用いられる実質的なマイクロ波電力の減少となる。

また特に堆積膜の特性を実質的に向上させるため放電
空間中にプラズマ電位制御のための電極を設けプラズマ
電位を制御する場合には、チャージアップを無くし基体
上へのイオン衝撃を制御する必要があるため、基体表面
は良好な導電性であることが要求される。一方、マイク
ロ波導入窓近傍の補助基体表面が導電性であるとイオン
密度はマイクロ波導入窓近傍が特に大きいため、イオン
電位制御用電極からの電流は、大部分が補助基体へ流れ
てしまうため基体上の堆積膜の膜質を向上させるために
は電極に非常に大きい電流を流す必要がある。これは補
助基体を基体とは電気的に分離した場合においても生じ
表面が導電性であると一旦補助基体へ流れ、プラズマを
通して補助基体から逃げる電流が無視できないためであ
り、いずれにしても大きな問題となる。

このように、基体のみに効率良く電位制御を行う点で
補助基体の表面の材質は絶縁物を用いることでイオン制
御できる。

さらに補助基体の表面が導電性であると補助基体の端
部等へのスパーク等の異常放電も起き易くなる。この際
には放電が不安定となる他に、補助基体からスパッタ等
の作用で不純物が堆積膜へ入り込む場合があり、部分的
に堆積膜の特性を著しく悪化させるという現象も生じ
る。よって、補助基体表面を絶縁化することにより上記
のような放電の不安定及び堆積膜の特性悪化を防ぐこと
ができる。

つまり本発明では、単に補助基体を設けるだけでなく
その材質を規定することが非常に重要になってくる。そ
こで、本発明者らは、この補助基体の材質を色々変える
ことに注目し検討を行った。そして、その結果、この補
助基体の材質を、使用するマイクロ波の周波数での比誘
電率（ε）と誘電正接（tanδ）の積が２×10^-2以下で
ありかつ電気的に絶縁性である場合において非常に優れ
た効果を示すことがわかり、本発明を完成させたもので
ある。

上記のような構成をなす本発明の堆積膜形成装置は代
表的には第１（Ａ）図および第１（Ｂ）図に示すもので
ある。図において101〜112はそれぞれ第５図における50
1〜512と同じである。さらに本発明では113で示される
補助基体の材質が限定されており、その材質は電気的に
絶縁性でありかつεtanδ≦２×10^-2で示されるもので
ある。またこの本発明である堆積膜形成装置による堆積
膜の形成方法は前述の例と全く同様である。

本発明で、補助基体表面の材質としては前述のとおり
良好な絶縁物でかつ使用するマイクロ波の周波数におけ
る比誘電率（ε）と誘電正接（tanδ）の積が２×10^-2
以下の条件を満たすアルミナ（Ａ₂O₃）、酸化ベリリ
ウム（BeO）、窒化ボロン（BN）、炭化珪素（SiC）、窒
化珪素（SiN）等のセラミックス、酸化珪素（SiO₂）、
またはこれらの１つまたは複数の組合わせを主成分とす
る材質が挙げられる。これらの材料を補助基体表面に設
ける際の厚さは10μｍ以上が必要であり、より好ましく
は50μｍ以上において良好な結果を示す。補助基体への
これらの材料による表面層の形成方法としては、CVD法
等の化学反応法、真空蒸着法、スパッタ法等の物理的方
法、液層法、固相反応法等いずれでも良いが経済性、耐
久性などの要請から、プラズマ溶射法または補助基体そ
のものをこれらの材質により作成することがより好まし
い。

本発明では、放電空間の圧力がいずれの領域でも効果
が現れたが、特に50mTorr以下、好ましくは30mTorr以下
で特に良好な結果が再現良く得られた。

本発明での、反応容器内へのマイクロ波導入窓の材質
としては、アルミナ（Ａ₂O₃）、窒化アルミニウム
（ＡＮ）、窒化ボロン（BN）、窒化珪素（SiN）、炭
化珪素（SiC）、酸化珪素（SiO₂）、酸化ベリリウム（B
eO）、テフロン、ポリスチレン等のマイクロ波の損失の
少ない材料が通常使用される。

本発明における基体の加熱方法は、真空仕様である発
熱体であればいずれでもよく、より具体的にはシース状
ヒーターの巻き付けヒーター、板状ヒーター、セラミッ
クスヒーター等の電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤
外線ランプ等の熱放射ランプ発熱体、液体、気体等を温
媒とし熱交換手段により発熱体等が挙げられる。加熱手
段の表面材質は、ステンレス、ニッケル、アルミニウ
ム、銅等の金属類、セラミックス、耐熱性高分子樹脂等
を使用することができる。また、それ以外にも、反応容
器以外に加熱専用の容器を設け、加熱した後、反応容器
内に真空中で基体を搬送する等の方法も使用することが
できる。

本発明では、堆積膜の原料ガスとしては、例えばシラ
ン（SiH₄）、ジシラン（Si₂H₆）等のアモルファスシリ
コン形成原料ガス、ゲルマン（GeH₄）、メタン（CH₄）
等の他の機能性堆積膜形成原料ガスまたはそれらの混合
ガスが挙げられる。

希釈ガスとしては水素（H₂）、アルゴン（Ar）、ヘリ
ウム（He）等が挙げられる。

又、堆積膜のバンドギャップ幅を変化させる等の特性
改善ガスとして、窒素（N₂）、アンモニア（NH₃）等の
窒素原子を含む元素、酸素（O₂）、酸化窒素（NO）、酸
化二窒素（N₂O）等酸素原子を含む元素、メタン（C
H₄）、エタン（C₂H₆）、エチレン（C₂H₄）、アセチレン
（C₂H₂）、プロパン（C₃H₈）等の炭化水素、四フッ化珪
素（SiF₄）、六フッ化二珪素（Si₂F₆）、四フッ化ゲル
マニウム（GeF₄）等の弗素化合物またはこれらの混合ガ
スが挙げられる。

また、ドーピングを目的としてジボラン（B₂H₆）、フ
ッ化ほう素（BF₃）、ホスフィン（PH₃）等のドーパント
ガスを同時に放電空間に導入しても本発明は同様に有効
である。

基体材料としては、例えば、ステンレス,A,Cr,Mo,A
u,In,Nb,Te,V,Ti,Pt,Pd,Fe等の金属、これらの合金また
は表面を導電処理したポリカーボネート等の合金樹脂、
ガラス、セラミックス、紙等が本発明では通常使用され
る。

本発明での堆積膜形成時の基体温度はいずれの温度で
も有効だか、アモルファスシリコンを堆積する場合は20
℃以上500℃以下、好ましくは50℃以上450℃以下が良好
な効果を示すため好ましい。

本発明では、電極と基体間に発生させる電界は直流電
界が好ましく、又、電界の向きは電極から基体に向ける
のがより好ましい。電界を発生させるために電極に印加
する直流電圧の平均の大きさは、15V以上300V以下、好
ましくは30V以上200V以下が適する。直流電圧波形とし
ては、特に制限はなく、本発明では有効である。つま
り、時間によって電圧の向きが変化しなければいずれの
場合でもよく、例えば、時間に対して大きさの変化しな
い定電圧はもちろん、パルス状の電圧、及び整流機によ
り整流された時間によって大きさが変化する脈動電圧で
も本発明は有効である。

また、交流電圧を印加することも本発明では有効であ
る。交流の周波数は、いずれの周波数でも問題はなく、
実用的には低周波では50Hzまたは60Hz、高周波では13.5
6MHzが適する。交流の波形としてはサイン波でも矩形波
でも他のいずれの波形でもよいが、実用的には、サイン
波が適する。但し、この時電圧は、いずれの場合も実効
値を言う。

電極の大きさ及び形状は、放電を乱さないならばいず
れのものでも良いが、実用上は直径1mm以上5cm以下の円
筒状の形状が好ましい。この時、電極の長さも、基体に
電界が均一にかかる長さであれば任意に設定できる。

電極の材質としては、表面が導電性となるものならば
いずれのものでも良く、例えば、ステンレス,A,Cr,M
o,Au,In,Nb,Te,V,Ti,Pt,Pd,Fe等の金属、これらの合金
または表面を導電処理したガラス、セラミックス、プラ
スチック等が本発明では通常使用される。

さらに本発明は、阻止型アモルファスシリコン感光
体、高抵抗型アモルファスシリコン感光体等複写機、ま
たはプリンター用感光体のほか、良好な電気的特性の機
能性堆積膜を要求される他のいずれのデバイスの作成に
も応用が可能である。

本発明は、マイクロ波を使用するいずれの装置にも適
用が可能であるが、特に、放電空間を囲むように基体を
設け、少なくとも基体の一端側から導波管によりマイク
ロ波を導入する構成の装置に対して大きな効果がある。

また特にマイクロ波に依って形成された放電空間内に
電極を設けイオン電位を制御する堆積膜形成装置に対し
て大きな効果がある。

〔実施例〕

以下、本発明の効果を実施例および比較例に従い、具
体的に説明するが、本発明のマイクロ波プラズマによる
堆積膜の形成方法および装置はこれらによって何等限定
されるものではない。

実施例１及び比較例１第１（Ａ）、（Ｂ）図に示すマイクロ波プラズマCVD
装置を用い、先に詳述した手順に従って外径φ108mm、
長さ360mm、厚さ5mmのアルミニウム製シリンダーを基体
として用い、第２図のような支持体201、電荷注入阻止
層202、感光層203、表面層204からなる電子写真用感光
ドラムを作成した。

ここで実施例１としては、補助基体113,114として外
径φ108mm、長さ50mmε×tanδの値が10^-2であるアルミ
ナ（Ａ₂O₃）を主成分とするセラミックスを用い、
又、比較例１としては、補助基体113,114に上記実施例
１に用いたものと同形状で材質がシリンダーと同材質の
アルミニウム製のものを用い、これらをそれぞれアルミ
シリンダー105とともに第１図の位置関係となるように
反応容器内に設置した状態で膜形成を行った。

膜形成条件は、実施例１、比較例１とも第１表に示す
条件で行った。

このようにして作成した感光ドラムをキヤノン（株）
製NP−7550複写装置を感光ドラムの評価用に改造した装
置に設置して画像欠陥の評価を行った。評価結果を上記
膜形成中に行った放電状態の観察結果とともに第２表に
示す。

なお、画像欠陥の評価方法としては同一ロット内のす
べての感光ドラム（６本）の画像を目視にて評価し、次
のようなランク付けを行うことにより実施した。

◎…すべて合格 ○…一部の感光ドラムに実用上支障のない画像欠陥あ
り △…一部使用不可の感光ドラムあり ×…すべての感光ドラムが使用不可である。

第２表に見られる通り比較例１では補助基体113,114
の材質としてアルミニウム（Ａ）を使用しているため
成膜中にバイアス電極112、212から補助基体へ飛ぶスパ
ークが１回観測された。又、成膜中に上部の補助基体11
3より剥がれた堆積膜の１部が、基体105上に付着したた
め実用上支障のないレベルの小さな画像欠陥が１部の感
光ドラムに認められた。しかし、実施例１ではこれらの
問題点はいずれも認められなかった。

又、上記画像欠陥の評価と併行して帯電能、光感度の
測定も行ったが、これらいずれの項目についても比較例
１の感光ドラムと比べて実施例１の感光ドラムに優位性
が認められた。

比較例２実施例１と同等の帯電能、光感度を得るためにバイア
ス電極112に印加するバイアス電圧を増加させた以外は
比較例１と同一の条件で感光ドラムを作成し同様の評価
を行った。その結果、帯電能、光感度の点において実施
例１の感光ドラムと略同等の値を得るについては、バイ
アス電極電流が15Aとなるまでバイアス電圧を増加させ
る必要があることが確認された。尚、このときの放電中
のスパーク回数は３回に増加した。

実施例２及び比較例３堆積膜を形成する際のマイクロ波エネルギーを変化さ
せた以外は、実施例１、比較例１と同一の条件で感光ド
ラムを作成し、実施例１、比較例１と同様のスパーク回
数の観察、画像欠陥の評価を行った。又、これと併行し
て、比較例２と同様の方法により、比較例において実施
例と同等の性能を得るために必要なバイアス電流の増加
率を調べた。上記バイアス電流の必要増加率は、実施例
のバイアス電流を100％とした際の相対値として示し
た。これらの結果を、変化させたマイクロ波エネルギー
の値と共に第３表に示す。第３表にみられるように本発
明の効果はマイクロ波エネルギーを増加させていくと顕
著になっていくことがわかる。一般にマイクロ波エネル
ギーを高めると堆積膜の形成速度が増大するため、本発
明の方法は高堆積速度の膜形成に適した方法であること
が確認された。

比較例４第１（Ａ）、（Ｂ）図に示すマイクロ波プラズマCVD
装置を用い、補助基体113,114を取り除き、アルミシリ
ンダーがむき出しの状態で放電空間にさらされるように
した以外は、これまでの実施例、比較例と同様の条件で
感光ドラムを作成した。

本比較例においては、上記むき出しの状態のアルミシ
リンダー端部と誘電体窓102との間の相対的位置関係を
変化させて上記感光ドラムの作成を行った。上記位置関
係の変化は上下の導波管103の長さを変え上下の誘電体
窓102の間隔を調節することにより行った。

作成された感光ドラムは、HELMUT FISCHER社製のウズ
電流による膜厚測定装置によるドラム各部の膜厚測定に
供し、また前述の実施例、比較例と同様の電位特性等の
評価に供した。

まず第３図に示すように、上下の誘電体窓302の間隔
を挟め導波管303が基体305と一部重なるようにして膜形
成を行った。作成された感光ドラムは膜厚測定の結果、
導波管303の端面に対応する位置315で急激な膜厚の変化
が認められた。又、この膜厚変化と対応してドラム端部
に向かうほど急激に帯電能が低下するという帯電能の不
均一性が観察され、感光ドラムとしては、ドラム両端の
非画像部を大きくとらなければ実用に供し得ないが、又
は同一のコピーサイズを得るためには、より長い感光ド
ラムが必要となるという、いずれにしても非実用的なこ
とを示唆する結果が得られた。さらに上記感光ドラムの
端部に近い一部分には、高いマイクロ波エネルギーにさ
らされることに起因するとみられる堆積膜の剥離も一部
認められた。

次に第４図に示すように上下の誘電対窓402の間隔を
広げ導波管403が基体405に重ならないようにして成膜を
行ったところ、前述の導波管404が基体405に一部重なっ
た場合に比べ、マイクロ波の反射波の増加、デポジショ
ンレートの低下、感光ドラムの特性の低下及び上下方向
の特性の不均一性が認められた。

このように補助基体を使用しない方法は、実用上非常
に大きな問題のあることが確認された。

実施例３補助基体113,114をε×tanδの値が７×10^-4である石
英ガラスに代えた以外は、実施例２と同様の膜形成条件
で感光ドラムを作成し同様の評価を行ったところ、第４
表のような結果が得られた。

尚本実施例に用いた補助基体の表面は堆積膜の密着性
の向上のためアルミナ製ビーズを用いた液体ホーニング
法により粗面化処理を施した。石英ガラスはアルミナセ
ラミックスに比べＡ−Si膜の密着性がやや悪いため画像
欠陥の改善の効果は小さいが、他の効果はアルミナセラ
ミックスと同様に良好で実用上適当であった。

実施例４補助基体113,114としてステンレス円筒表面にε×tan
δの値が９×10^-3であるアルミナセラミックス（Ａ₂O
₃）を300μｍの厚さで容射したものを用いた以外は、実
施例１と同様の膜形成条件で感光ドラムを作成し同様の
評価を行ったところ、実施例１と全く同等の良好な結果
が得られた。

実施例５アルミニウム、マグネシウム、ケイ素、酸素、水素を
構成成分とし、これら成分の含有比率及び焼成条件を変
え、ε×tanδの値を３×10^-3〜５×10^-2の範囲で変化
させた数種のセラミックスを実施例４と同様の方法でス
テンレス円筒表面に設けて補助基体を作成し、実施例１
と同様にして感光ドラムを作成し、同様の画像欠陥の評
価を行った。その結果を第５表に示す。

第５表から明らかなように、ε×tanδの値が大きく
なると、画像欠かの数が増すが、本発明の範囲の値のも
のはいずれも極めて良好な結果を示すことがわかった。

〔発明の効果の概要〕本発明によれば、プラズマ中のイオン制御が効率良く
行われ、また放電の安定化均一化が実現されるために、
良好な特性の堆積膜が大面積に亘って均一な状態で得ら
れる。

また、本発明によれば、補助基体への膜の密着性が改
善され、またスパーク等も生じにくくなることから、堆
積膜の欠陥を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１（Ａ）図は本発明によるマイクロ波プラズマCVD法
による堆積膜形成装置を示す模式的縦断面図であり第１
（Ｂ）図は模式的横断面図を示す。第２図は実施例及び
比較例で作成した電子写真感光体の層構成を示す図であ
る。第３図、第４図は比較例２における基体の位置関係
を示すための図であり共に第１（Ａ）図の上部の一部を
示したものである。第５（Ａ）図及び第５（Ｂ）図は従
来の装置を示す模式的縦断面図及び模式的横断面図であ
る。図において、 101,301,401,501……反応容器、 102,302,402,502……マイクロ波導入窓、 103,303,403,503……導波管、 104,504……排気管、 105,305,405,505……円筒形基体、 106,306,406,506……放電空間、 107,507……加熱用ヒーター、 108,308,408,508……原料ガス導入管、 109,509……回転軸、 110,510……駆動モーター、 111,511……バイアス電源、 112,312,412,512……バイアス電極、 113,114……材質限定補助基体、 513,514……補助基体、 201……基体（支持体）、 202……電荷注入阻止層、203……光導電層、 204……表面層。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 G03G 5/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧にし得る反応容器内に原料ガス及びマ
イクロ波エネルギーを導入し、前記反応容器内にプラズ
マを生じさせ、前記プラズマを取り囲むように複数の円
筒形基体を配置した該円筒形基体上に堆積膜を形成する
ためのマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜形成装置
であって、前記マイクロ波エネルギーを前記円筒形基体
の両側から導入可能とされ、少なくともその表面が
（ｉ）電気的に絶縁性であり且つ（ii）使用するマイク
ロ波の周波数における比誘電率（ε）と誘電正接（tan
δ）の積が２×10^-2以下であることを満足する材質の補
助基体を、前記円筒形基体の両側であって前記円筒形基
体のマイクロ波エネルギー導入手段近傍に位置する部分
に、該円筒形基体と相接するように設け、且つ前記プラ
ズマ内に設けたバイアス電極により、前記プラズマの電
位制御を行いながら前記円筒形基体表面に膜形成を行う
ように構成したことを特徴とするマイクロ波プラズマCV
D法による堆積膜形成装置。
【請求項２】前記補助基体表面がアルミナ（Al₂O₃）セ
ラミックスで構成されている請求項１に記載のマイクロ
波プラズマCVD法による堆積膜形成装置。
【請求項３】減圧にし得る反応容器内に原料ガス及びマ
イクロ波エネルギーを導入し、前記反応容器内にプラズ
マを生じさせ、前記プラズマを取り囲むように複数の円
筒形基体を配置した該円筒形基体上に堆積膜を形成する
マイクロ波プラズマCVD法による堆積膜形成方法であっ
て、前記マイクロ波エネルギーを前記円筒形基体の両側
から導入し、前記円筒形基体の両側であって前記円筒形
基体のマイクロ波エネルギー導入手段近傍に位置する部
分に、少なくともその表面が（ｉ）電気的に絶縁性であ
り且つ（ii）使用するマイクロ波の周波数における比誘
電率（ε）と誘電正接（tanδ）の積が２×10以下であ
ることを満足する材質の補助基体を、前記円筒形基体と
相接するように設けた状態で前記プラズマを生じせしめ
るとともに、前記プラズマ内に設けたバイアス電極によ
り、前記プラズマの電位制御を行いながら前記円筒形基
体表面に膜形成を行うことを特徴とするマイクロ波プラ
ズマCVD法による堆積膜形成方法。
【請求項４】前記補助基体表面がアルミナ（Al₂O₃）セ
ラミックスで構成されている請求項３に記載のマイクロ
波プラズマCVD法による堆積膜形成方法。