JPH02213473A - マイクロ波プラズマｃｖｄ法による機能性堆積膜の形成方法及び形成装置 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、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結晶質、又は非
単結晶質の機能性堆積膜のマイクロ波プラズマＣＶＤ法
による改善された堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置に
関する。

〔従来技術の説明〕

従来、半導体デバイス、電子写真用感光体デバイス、画
像人力用ラインセンサー、盪像デバイス、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、アモルファスシリコン、例えば
水素又は／及びハロゲン（例えばフン素、塩素等）で補
償されたアモルファスシリコン（Ａ−３ｉ（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、あるいはマイクロ波
によるグロー放電によって分解し、ガラス、石英、耐熱
性合成樹脂フィルム、ステンレス、アルミニウムなどの
基体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Ｃ
ＶＤ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。

マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、他の方法に比べ高デポ
ジシッ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Ｃ
ＶＤ技術の１つの例が、特開昭６０−１８６８４９号公
報に記載されている。

該公報に記載の技術は、概要、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（すなわち放電空間）を形成するように゛して、原料
ガス利用効率を高めるようにしたものである。また、特
開昭６１−２１？３１１６号公報には、半導体部材製造
用の改良形マイクロ波技術が開示されている。すなわち
、当該公報は、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技術を開示している。

更に特開昭６３−２４１１７８号公報には堆積膜の特性
向上のためのもう１つの技術が開示されている。すなわ
ち、当該公報は、プラズマの発生する放電空間を取り囲
むように複数の基体を設！しこれらの基体間に電界が発
生するように少なくとも１つの基体に電圧を印加し堆積
膜へのイオン衝撃を制御する技術を開示している。

これらの従来の技術により比較的厚い光導電性材料を、
ある程度高速の堆積速度と原料ガスの利用効率で製造す
ることが可能となった。このようにして改良された従来
の堆積膜形成方法は、例えば円筒形電子写真感光体の製
造の場合には、第４（Ａ）ｒＥＪの模式的縦断面図及び
第４（Ｂ）図の模式的横断面図（第４（Ｂ）図は第４（
Ａ）図に示す装置の模式的横断面図）に示された装置を
介して以下のように行われる内容のものである。

即ち、第４（Ａ）図及び第４（Ｂ）図に図示の装置につ
いて説明するに、４０１は成膜室（反応容器）であり、
該室は真空気密に保持できる構造を成している。また、
４０２は、マイクロ波電力を反応容器内に効率よく透過
し、かつ該反応容器内を真空気密に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誘電体窓である。４０３はマイク
ロ波電力の伝送部で導波管より成っており、スタブチェ
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４０２は導波管４０３壁に気密封止されている。

４０４は一端が反応容器４０１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。４０６
は複数の円筒形基体４０５（即ち、４０５−１乃至４０
５６）により包囲されて形成さ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４０７を内蔵す
る円筒形のホルダー上に設置されていて、各個のホルダ
ーは駆動手段（回転モーター）４１０により適宜回転さ
れ得るようになされている。

また第５図は、上述の第４（Ａ）図に示した従来装置に
おける直流電源４１１の回路の一例を示すブロック図で
あり、整流器、平滑器及びパワーモニターから成り立っ
ている。

こうした装置をもってする従来の堆積膜形成方法による
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４０４を介して、反応容
器４０１内を排気し、該反応容器内の圧力、即ち内圧を
Ｉ　Ｘ　１０−？Ｔｏｒｒ以下の程度に調整する。つい
でヒーター４０７により、全ての円筒形基体（４０５−
１乃至４０５６）を膜堆積に好適な温度に加熱保持する
。そして原料ガスを不図示の前記円筒形基体の背後に設
けられたガス導入手段を介して、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を反応容器４０１内に導入する。そ
れと同時併行的にマイクロ波電源（図示せず）により周
波数５００ＭＨｚ以上の、好ましくは２．４５Ｃ；Ｈｚ
のマイクロ波を発生させ、該マイクロ波を導波管４０３
そして誘電体窓４０２を介して反応容器４０１内に導入
する。

更に放電空間４０６内に設けられた電極４１２と円筒形
基体４０５の間に直流電圧を印加する。かくして複数の
円筒形基体（４０５−１乃至４０５−６）により囲まれ
て形成された放電空間４０６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、更に円筒
形基体との間の電界により定常的に円筒形基体上にイオ
ン衝撃を受けながら、全ての円筒形基体（４０５−１乃
至４０５−６）の表面に堆積膜の形成がなされるところ
となる。この時、全ての円筒形基体（４０５−１乃至４
０５−６）を反応容器内の見かけ上の中心軸の回りに基
体母線方向に回転させることにより、個々の円筒形基体
についてその全表面に堆積膜が形成される。

このような従来の堆積膜形成方法によれば、ある程度の
堆積速度では実用的な特性と均一性の堆積膜を得ること
が可能である。また反応容器内の清掃を厳格に行えばあ
る程度欠陥の少ない堆積膜を得ることが可能である。し
かし、こうした従来の堆積膜形成方法では、特に堆積速
度の速い領域では、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緒特性の要求を満足し
、かつ画像欠陥等の原因となる欠陥の少ない堆積膜を定
常的に安定して高収率（高歩留まり）で定常的に得るに
ついてはかなりの熟練を要するという問題がある。

すなわち、電子写真感光体のように大面積の基体上に高
速度で所望の堆積膜を形成する場合、プラズマ電位の厳
格な制御が必要であるところ、放電空間に設けられた電
極または方法空間を取り囲む円筒形基体の一部に電圧を
かける操作が重要事項である。ところがこのように放電
空間中に電界をかけると電極または円筒形基体の一部に
掛けた電圧に依存し画像欠陥等の原因となる堆積膜の欠
陥が急激に増加することがしばしば生じる。このため従
来のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方法
では電気的特性が良（、かつ大面積においても欠陥の少
ない堆積膜を定常的に高速度でかつ高歩留まりで得るこ
とは困難である。

第６（Ａ）図及び第６（Ｂ）図の他の従来の堆積膜形成
方法を行うための装置を示す、第４（Ａ）図及び第４　
（Ｂ）図の装置が複数の円筒形基体に囲まれた放電空間
中に設けられた電極に電圧を印加してプラズマ電位を制
御する方式の装置であるのに対して、第６（Ａ）図及び
第６（Ｂ）図に図示の装置はプラズマの発生する放電空
間を取り囲むように複数の円筒形基体を設置しこれらの
基体間に電界が発生するように少なくとも１つの基体に
電圧を印加し、堆積膜へのイオン衝撃を制御するように
した装置である。

そして、このような装置においても前記プラズマ電位制
御のための電源（６１１）としては前述の第５図のよう
な回路を有するものが通常用いられる。

ところが第６（Ａ）図乃至６（Ｂ）図に図示の装置を介
して行うこのような堆積膜形成方法にあっても、大面積
でかつ比較的厚い堆積膜が要求される電子写真感光体等
の製造の場合には、均一膜質で光学的及び電気的緒特性
の要求を満足し、かつ画像欠陥等の原因となる欠陥の少
ない堆積膜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、やはりかなりの熟練を要する。

〔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方法に
おける諸問題を克服して、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
法によとにある。

本発明の更なる目的は、アモルファスシリコン堆積膜等
の非単結晶質堆積膜及びダイヤモンド堆積膜等の単結晶
質堆積膜であって、特性に優れ、かつ欠陥の少ない膜を
形成し得る、マイクロ波プ〔発明の構成・効果〕 本発明の堆積膜形成方法は、実質的に密封し得る反応容
器内に、放電空間を包囲するように複数の基体を配置し
、該放電空間において原料ガスに由来する成膜に寄与す
る反応物質を含む放電プラズマを形成して前記基体表面
に堆積膜を形成する方法であって、前記基体の少なくと
も１つに、該基体と該基体以外の少なくとも１つの基体
との間に電界が形成されるように、周波数が５００Ｈｚ
以上、２ＭＨｚ以下の交流電圧を印加することを特徴と
している。

また本発明の堆積膜形成装置は、上記の本発明の堆積膜
形成方法を実施するに適したものであり、該装置は、実
質的に密閉し得る反応容器内に、放電空間を包囲するよ
うに複数の基体を配置し、該放電空間において、原料ガ
スに由来する成膜に寄与する反応物質を含む放電プラズ
マを形成して前記基体表面に堆積膜を形成する装置であ
って、前記基体間に電界が形成されるように、前記基体
の少なくとも１つに、周波数が５００Ｈ２以上、２ＭＨ
ｚ以下の交流電圧を発生する交流電源が電気的に接続さ
れていることを特徴とするものである。

上述の構成の本発明の堆積膜形成方法及び装置は、従来
の堆積膜形成方法及び装置における前述の諸問題を克服
するものである。

本発明は、上記本発明の目的を達成すべく本発明者らが
鋭意研究を重ねた結果上述する知見を得、該知見に基づ
いて更なる研究を重ねた結果完成するに至ったものであ
る。

マイクロ波プラズマＣＶＤ法において、電子写真感光ド
ラムのように大面積の基体上に高速度で堆積膜を形成す
る場合、放電空間中に設けられた電極または前記基体の
一部にプラズマ電位を制御する目的で電圧を印加するこ
とは重要なことである。これはこのようなマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法では堆積速度が速いために基体の温度だ
けでは不足する、過剰な水素原子の脱離やシリコン原子
の再配置のために必要なエネルギーを補うために、電界
により放電空間中のイオンを加速して基体に衝突させ局
部的に堆積膜をアニールすることが必須なためである。

この時電橋または基体の一部に印加する電圧は正電圧の
成分を含む時だけ対向する基体上の堆積膜の特性向上に
寄与する。

ところがこのように放電空間中に直流電界を掛けると電
圧に依存し堆積膜の欠陥が急激に増加することが発明者
らの検討により明らかとなった。

すなわちこれらの欠陥の断面を顕微鏡で観察すると数ミ
クロンから数十ミクロンの大きさの異物を核として堆積
膜の途中から膜の異常成長が生じていることが観測され
た。そして、堆積膜の電気的特性を向上させるために電
極または基体の一部に印加す′る直流電圧を増加させて
いくとこの堆積膜の欠陥の原因である微小な異物の数が
急激に増加することが判明した。この現象のメカニズム
としては、電界によりイオンが加速され基体に衝突する
だけではなく、反応容器壁や基体から剥がれた微小の堆
積膜の破片がプラズマによりチャージアップし、イオン
の場合と同様電界により加速され基体に付着することが
考えられた。

そこで発明者らは、このような知見に基づき前述のイオ
ンによる特性の向上と上記チャージアソプした堆積膜の
破片が電界の作用により基体表面に付着することの抑制
とを両立させるべく様々な膜形成条件において検討した
結果、複数の基体の一部に電圧を印加し、これによる電
界を前記イオンは追従できるが、チャージアップした前
記破片は追従できない周波数の交流電界とすることによ
り、本発明の目的が達成されることを見い出した。

本発明者らの検討によれば、このような交流周波数の作
用は次のようなものであると推測された。

すなわちイオンが電界によって実際に加速されるのはプ
ラズマのシース領域である。また、イオンが枯渇してい
るのもシース領域である。

したがって質量（ｍ）、電荷量（ｑ）のイオンがシース
領域（距離ｄ）を電界１−Ｖ／ｄ）のもとで通過するの
に要する時間を（１）とするとｄ−（ｑＥ／２ｍ）ｘｔ
” ＝　（Ｑ／２ｍ）Ｘ　（Ｖ／ｄ）ｘ　を翼であり、周波
数（Ｆ）のもとて電極（基体）にイオンが到達するため
には Ｆ≦１／ｌすなわちＦ≦（ｑｖ　７２　ｍ　ｄ　ｌ）　
Ｉ／ＩＩでなければならず、周波数の上限が存在するこ
ととなる。

一方、堆積膜の破片についても同様のことが考えられ、
破片が基体に到達しないためには破片の質量（Ｍ）、電
荷量（Ｑ）とすると周波数（Ｆ）は、Ｆ≧（ＱＶ／２Ｍ
ｄ富）””　とｆｔ４゜電荷量（Ｑ）が一定の場合、周
波数（Ｆ）は、破片の質量（Ｍ）が減少するに伴い大き
くなってくる。破片の質量（Ｍ）が前記欠陥の成長に対
して実用上支障がない程度の大きさであるためには一定
以゛上の周波数が必要であり、周波数の下限が存在する
こととなる。

本発明者らは、このところを実験を繰り返すことにより
検討して前述の結論を得るに至った。すなわち、特性の
向上のためには２ＭＨ２以下、更に良好には５００ｋＨ
ｚ以下の周波数の交流電界が必要であり、また堆積膜の
欠陥の減少のためには、５００　Ｈｚ以上、非常に良好
であるためには２ｋＨｚ以上の周波数の交流電界が必要
であることが判明した。

更に、これらの事実に加えて周波数を５００　Ｈｚ以上
にするということは、第１図に示す放電空間を取り囲む
ように基体を配置し基体表面が放電空間内を一定周期で
通過するように基体を回転させる構造の堆積膜形成装置
を使用したときに基体上の位置による堆積膜の特性むら
の発生を防ぐ効果があることも判明した。すなわち第１
図に示す堆積膜形成装置では堆積膜が堆積する基体表面
は基体の回転により放電空間と放電のない空間を交互に
通過する。この時基体の一部に印加する交流の周波数が
低いと基体上の位置により電界による堆積膜向上の効果
の差が出来、特性のむらとなって現れることが判明した
。

そしてまた、このとき基体の回転速度は０．１ｒｐｍか
ら５　Ｑ　ｒ　ｐｍ程度が適当であり、この範囲で確実
に特性むらをな（するためには交流の周波数は５００　
Ｈｚ以上であることが必要であることもわかった。

本発明は以上判明した事実に基づいて完成されたもので
あり、本発明においては、放電空間中に他の電極を設け
ず基体自身が特性向上のためにイオンを制御するための
電極を兼ねるようにした構成が主要な特徴点である。そ
してこのことにより、上述の従来技術に見られる、放電
空間に積極的に電極を設けるが故に生じる、電極に堆積
膜が堆積しそれが原因で原料ガスの利用効率が低下して
しまう問題、また該電極に堆積した膜が剥がれて基体上
の堆積膜に欠陥の増加をもたらしてしまう問題等の問題
が解決される。また本発明においては、従来技術におけ
るように特定の電極を設けることなくして基体自身を電
極として利用するようにするため、いわゆる電極の表面
積を充分大きくすることができて電流密度を下げること
が出来るため、従来技術に見られるような異状放電が生
じないようにすることができる。

本発明の堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置の内容を図
面に徴しながら更に詳しく説明する。

第１　（Ａ）図、第１（Ｂ）図、第２図及び第３図は本
発明の堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置を説明するた
めの説明図である。第１　（Ａ）図及び第１　　（Ｂ）
図において１０１は成膜室（反応容器）であり、教室は
真空気密に保持できる構造を成している。また、１０２
はマイクロ波電力を反応容器内に効率よく透過し、かつ
該反応容器内を真空気密に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
イクロ波導入誘電体窓である。１０３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１
０２は導波管１０３壁に気密封止されている。１０４は
一端が反応容器１０１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。１０６は複数の
円筒形基体（１０５−１乃至１０５−６）により包囲さ
れて形成された放電空間を示す、電源部１１１乃至１１
３は基体１０５−１乃至１０５−６の少なくとも１つに
周波数が５００　Ｈｚ以上、２ＭＨｚ以下の交流電圧を
印加するための交流電源であり、発振部１１１、フィル
タ一部１１２、整合部１１３から成る基本回路を有して
いる。該電源部は反応容８２０１壁からは電気的に分離
されていて、かつ基体１ｏｓ−ｉ乃至１０５−６の少な
くとも１つに電気的に接続されている。

また、成膜用ガス導入手段については図示していないが
、該手段は、前述の公知の装置におけるように、基体１
０５−１乃至１０５−６の背後から前記放電空間１０６
に向けて成膜用原料ガスを導入する手段でありてもよく
、或ル１ば基体１０５−１乃至１０５−６の配列してい
る各基体と基体との間隙に前記放電空間に向けてガスを
放出する孔を複数有するガス放出バイブを基体と平行で
かつ垂直に設け、それにより成膜用原料ガスを導入する
手段であってもよい。

このように基体１０５−１乃至１０５−６の少なくとも
１つを、反応容器１０１壁と電気的に分離しかつ交流電
源１１１と電気的に接続させるところ、基体１０５と電
気的に接続された回転軸１０９を反応容器１０１壁と電
気的に分離しかつ交流電源部１１１７”ｌ至１１３と電
気的に接続する部分の一例を第２図に示す０図中、２０
１は反応容器の一部を示している。２０９は、導電性材
料より成る回転軸である。この回転軸２０９の内部は二
重管構造になっていて電気的な絶縁手段２２１により反
応容器２０１と電気的に分離された冷却水導入手段２２
０から冷却水を導入、循環させている０回転軸２０９は
磁性流体による真空シール手段２１３により反応容器２
０１外から反応容器内部に導入されている０回転軸２０
９は上下方向に運動しないように固定手段２１４により
真空シール手段２１３に固定されている。真空シール手
段２１３はオーリング及び絶縁碍子２１５により、反応
容器２０１の真空気密を保持しかつ回転軸２０９が反応
容器と電気的に分離された状態になるように反応容器壁
に接続されている０回転軸２０９はセラミック製のスプ
ロケットを使うなどの電気的な絶縁処理を施された回転
運動の伝達手段２１６により所定の回転速度で回転させ
ることができる０回転軸２０９へ電圧の印加は回転軸２
０９が回転した場合も常に電気的に接触しているブラシ
２１７によって行われる。ブラシ２１７は絶縁碍子２１
８に固定され、同軸ケーブル２１９により不図示の交流
を源に電気的に接続されている。

第３図は前記第１　　（Ａ）図における交流電源部１１
１乃至１１３をより詳細に示したブロック図である０発
振器で発振された所定の周波数の交流電圧は増幅器によ
り増幅されてバンドパスフィルターを通過する０本発明
においては基体に印加する交流電圧の周波数が堆積膜の
膜質の向上と欠陥の発注゛に大きく影響を与えるため所
定の周波数以外の周波数成分をカントするこれらのバン
ドパスフィルターを入れることは重要なことである。続
いてマツチング回路により反応容器とインピーダンスの
マツチングを計ったのち交流電圧は基体に印加される。

本発明では基体間に電界が掛かるならば交流電圧を印加
する基体は一つでも？Ｊ数でもよい、但しこのとき、全
ての基体に同一の電圧を印加することは、いずれの基体
間にも充分な強度の電界が発生せずプラズマ電位制御が
出来ないため、本発明の構成には含まれない。

本発明で好ましい電圧の印加方法は第１（Ｂ）図のよう
に放電空間を取り囲む基体の数が６本であるような装置
では任意の１本（例えば基体１０５−１）に交流電圧を
印加し、他の５本（１０５−２〜１０５−６）を電気的
にアースに落としておく構成が好ましいものとして例示
できる。

また、１本置き（例えば１０５−１，１０５−３．１０
５−５）に交流電圧を印加し、他の基体（１０５−２，
１０５−４，１０５−６）を電気的にアースに落として
おくようにする構成は、放電空間中の電界が均一になり
又電圧を印加した基体面積と印加しない基体面積が等し
くなるため、異なった基体上の堆積膜間の電気的特性の
均一性が良好であり、異常放電も起こりにくくなるため
、さらに好ましい構成である。

本発明では基体間に電界が発生するならば、本発明の目
的を達成するために、前述の構成以外の、任意の数の基
体に電圧を印加する任意の構成が可能である。

基体の数が８本以上の複数の場合も６本の場合と同様、
前述の構成により良好な結果が得られる。

また基体が奇数の場合は、１本置きに電圧を印加する構
成はとれないものの、任意の適宜の電圧印加方式が採用
できる。

本発明で用いられる交流の波形はサイン波、矩形波等い
ずれであっても良い、又、特性の向上と欠陥の減少とい
う本発明の効果を維持する範囲で直流電圧を重畳しても
良い。

零発゛明での、成膜炉内へのマイクロ波の導入窓の材質
としてはアルミナ（Ａ　ｌ　ｇｏｚ　）　、窒化アルミ
ニウム（Ａｊ！Ｎ）、窒化ボロン（ＢＮ）、窒化珪素（
ＳｉＮ）、炭化珪素（Ｓ　Ｉ　Ｇ）　、酸化珪素（Ｓｉ
Ｏｘ）、酸化ベリリウム（ＢａＯ）、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選択的に使
用される。

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１００　ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは５
０　ｍ　Ｔｏｒｒ以下で特に良好な結果が再現性良く得
られる。

基体材料としては、例えば、ステンレス、ＡＩ。

Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔａ、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成樹脂、ガラス、
セラミックス、紙等を適宜選択して使用できる。

基体の形状は任意のもので良いが、特に円筒状のものが
好ましい、基体の大きさには特に制限はないが、実用的
には直径２０ｆ１以上５００鶴以下、長さ１０ｍ以上１
１０００ａ以下が好ましい、基体の間隔は１ｌ以上５０
鶴以下が好ましい、基体の数は放電空間を形成できるな
らばいずれの数でも良いが、好ましくは３本以上、より
好ましくは４本以上である。

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
手段による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
る等の手段を採用することができる。

本発明での堆積膜形成時の基体温度は、成膜がなされ′
る温度であれば、いずれの温度でもよいが、例えばアモ
ルファスシリコン（Ａ−３ｌ）膜を堆積する場合には、
好ましくは２０’Ｃ以上５００’Ｃ以下、より好ましく
は、５０℃以上４５（ｌ以下である。

堆積膜形成用の原料ガスとしては、形成する膜の種類に
応じて任意の公知のものが選択的に使用できる９例えば
Ａ−３Ｉ系の機能性堆積膜を形成する場合であれば、例
えばシラン（Ｓ　Ｉ　Ｈ，）、ジシラン（ＳｉｘＨｌ）
等が好ましい原料ガスとして挙げられ、また他の機能性
堆積膜を形成する場合であれば、例えば、ゲルマン（Ｇ
　ｅ　Ｈ４）　、メタン（ＣＨ４）等の原料ガスまたは
それらの混合ガスが挙げられる。キャリアーガスとして
は、水素（Ｈｓ　）　、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
善ガスとしては、例えば、窒素（Ｎり、アンモニア（Ｎ
Ｈｓ）等の窒素原子を含む元素、酸素（ＯＸ　）　、酸
化窒素（Ｎｏ）　、酸化二窒素（ＮＩＯ）等酸素原子を
含む元素、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ雪Ｈ１）、エ
チレンＣＣｘＨａ　’）　、アセチレン（Ｃ，Ｈ！　）
　、プロパン（Ｃ３Ｈ＠　）等の炭化水素、四フッ化珪
素（Ｓｉ、Ｆ４）、六フッ化二珪素（ＳｉｘＦ、）、四
フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）等の弗素化合物または
これらの混合ガスを例示できる。

また、ドーピングを目的としてジボラン（ＢｉＨｉ）、
フッ化はう素（ＢＦｉ）、ホスフィン（ＰＨｘ）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にお
いては同様に有効である。

上述のような本発明の方法及び装置により実際に堆積膜
を形成する際の手順の一例を第１　（Ａ）図、第１　（
Ｂ）図を用いて以下に説明する。即ち、まず真空ポンプ
（図示せず）により排気管１０４を介して反応容器１０
１内を排気し、該反応容器内の圧力、即ち内圧をＩ　Ｘ
　１０−’Ｔｏｒｒ以下の程度に調整する。ついでヒー
ター１０７により、全ての円筒形基体（１０５−１乃至
１０５−６）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′不図示のガス導入手段を介して、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を反応容器１０１
内に導入する。それと同時併行的にマイクロ波電源（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、該マイクロ波
を導波管１０３そして誘電体窓１０２を介して反応容器
１０１内に導入する。更に基体１０５−１乃至１０５−
６の少なくとも１つに交流電源部１１１乃至１１３から
周波数が５００　Ｈｚ以上、２ＭＨｚ以下の交流電圧を
印加する。かくして複数の円筒形基体（１０５−１乃至
１０５−６）により囲まれて形成された放電空間１０６
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、更に円筒形基体との間の電界により定
常的に円筒形基体上にイオン衝撃を受けながら、全ての
円筒形基体（１０５−１乃至１０５−６）の表面に堆積
膜の形成がなされるところとなる。このとき、全ての円
筒形基体（１０５−１乃至１０５−６）を反応容器内の
見かけ上の中心軸の回りに基体母線方向に回転させるこ
とにより、個々の円筒形基体についてその全表面に堆積
膜が形成される。

以下、本発明の効果を実験例を用いて具体的に説明する
。

〈実験例１及び比較実験例１〉 第１　（Ａ）図及び第１　　（Ｂ）図に示す装置を用い
て、第１表に示す堆積膜形成条件のもとに、先に説明し
た手順に従って直径φ１０８０、長さ３５８ｍ、肉厚５
鶴のアルミニウムシリンダー杖の基体に堆積膜を形成し
た。（実験例１）一方、第１表における基体への電圧印
加方法を第２表のように変えた以外は上記実験例１と同
様にして堆積膜を形成した。

（比較実験例１） このようにして作製した２種類のサンプルの欠陥を表面
の顕微鏡観察により比較評価したところ、従来の基体の
１本に直流電圧を印加することにより放電空間に直流電
界を掛は基体上に堆積膜を形成させたサンプル（比較実
験例１）に比べ、特定周波数′の交流電圧を印加した本
発明による実験例１のサンプルにおいては、堆積膜表面
上で観察される欠陥数が非常に少ないことが判明した。

く実験例２〉 基体１ｏｓ−ｔに印加する交流電圧の周波数を６０Ｈｚ
から３ＭＨｚまで変化させた以外は前記実験例１と同様
にして堆積膜の形成を行った。このようにして作製した
サンプルの表面欠陥と電気的特性の測定結果を前記比較
実験例１の結果と併せて第３表に示す。

尚、第３表において電気的特性の評価は、作製したサン
プルをキャノン■社製複写機ＮＰ７５５０を特性評価用
に改造した装置に設置し、帯電器に６ｋＶの電圧で印加
し帯電を行い、複写機の現像器の位置にトレック社製の
表面電位計３４４のプローブを設置し、サンプル上の暗
部表面電位と明部表面電位を測定することにより行った
。評価項目のうち特性むらに関しては堆積膜形成中に電
圧を印加したサンプルと印加しないサンプルの暗部表面
電位の差によって表した。又画像欠陥数の評価はサンプ
ルを前記改造装置に設置し黒原稿を原稿台に１きコピー
した時に得られた画像サンプルの一定面積内にある０、
　３　ｍ以上の白点の数を数えることにより行った。特
性むら、画像欠陥とも堆積膜形成中に基体に直流電圧を
印加した場合（比較実験例２のサンプル）に得られた測
定結果を１００％とおき相対値で示した。（数字が小さ
いほど良好な結果を意味している）これらの実験から明
らかなように電気的特性が良好な堆積膜を高速で得るた
めには基体の一部に電圧を印加し放電空間に電界を生じ
させることが有効であるが、電気的特性が良好で更に欠
陥も少ない堆積膜を高速で得るためには基体の一部に印
加する電圧を交流とし、その周波数を５００　Ｈｚ以上
、２ＭＨｚ以下、更に良好には２ｋＨｚ以上、５００ｋ
Ｈｚ以下とすることが必要であることがわかった。

第　　　１　　　表 第 表 以下、本発明を実施例及び比較例を示して説明するが、
本発明はそれらの実施例により何ら限定されるものでは
ない。

〈実施例１〉 基体−１０５−２，１０５−４及び１０５−６の３本の
基体に交流電圧を印加し、その他の基体をアースに接地
した以外の条件は実験例１と同様にして電子写真感光ド
ラムを作製した０作製された感光ドラムをキャノン■社
製ＮＰ８５８２複写装置に設置して画像複写を行ったと
ころ、画像コントラストが良（、諧調再現性及び解像度
の優れた画像欠陥のない極めて良好な画像が得られた。

〈実施例２〉 放電空間１０６を取り囲む基体１０５の敗を変えた以外
は実施例１及び２と同様条件で電子写真感光ドラムを作
製した。

基体１０５の数を６本から８本、１０本と偶数本づつ増
やしていったところ、放電空間１０６の実質体積が大き
く変わらない限りは実施例１で得られた結果とほぼ同様
の良好な結果が得られた。

〈比較例１〉 第６（Ａ）図及び第６（Ｂ）図に示す堆積膜形成装置に
より第１表で示す条件で電子写真感光ドラムを作製した
。この時いずれの基体６０５−１〜６０５−６にも電圧
を印加せずアースに落としておいた。このようにして作
製した堆積膜は顕微鏡観察によれば非常に欠陥が少なく
良好であったが、電気的特性としては帯電能が低くまた
残留電位が大きかったため良好な画像は得られなかった
。

く比較例２〉 第４（Ａ）図及び第４（Ｂ）図に示す堆積膜形成装置に
より放電空間中の電極４１２に直流電圧を印加する以外
は比較例１と同様の条件で電子写真感光ドラムを作製し
た。電極４１２に印加する電圧を大きくすることにより
、基体４０５上の堆積膜の電気的特性は向上していき、
５０■では製品のレベルに達し良好なコントラストの画
像が得られた。しかし画像の欠陥は電極４１２に印加す
る電圧が増大するにつれて増加していき、電圧が５０Ｖ
以上では製品の歩留まりが低下しコストの上昇を招いた
。

〈比較例３〉 第６（Ａ）図及び第６（Ｂ）図に示す堆積膜形成装置に
より１本の基体６０５−１に直流電圧を印加する以外は
比較例１と同様の方法で電子写真感光ドラムを作製した
。基体６０５−１以外の基体６０５−２〜６０５−６は
アースに落としておいた。基体６０５−１に印加する電
圧を大きくすることにより基体６０５−１の電気的特性
の向上は見られなかったが、直流電圧を印加しなかった
基体６’０５−２〜６０５−６上の堆積膜の電気的特性
は向上していき、５０Ｖでは製品のレベルに達し良好な
コントラストの画像が得られた。しかし画像の欠陥は基
体６０５−１に印加する電圧が増大するにつれ増加して
いき電圧が５０Ｖ以上では製品の歩留まりが低下しコス
トの上昇を招いた。

く比較例４〉 第６（Ａ）図及び第６（Ｂ）図に示す堆積膜形成装置に
おいて基体６０５−１に６０Ｈｚサイン波の交流電圧を
印加する以外は比較例１及び比較例２と同様の方法で電
子写真感光ドラムを作製した。基体６０５−１に印加す
る電圧を大きくすることにより基体６０５−１及び他の
基体６０５−２〜６０５−６上の堆積膜の電気的特性は
向上、していき、２００Ｖではいずれの感光ドラムも製
品のレベルに達し良好なコントラストの画像が得られた
。しかし、しずれの電圧でも堆積膜の位置による特性の
むらが太き（、更に堆積膜の欠陥による画像の欠陥は基
体６０５−１に印加する電圧が増大するにつれて増加し
ていき、電圧が２００Ｖ以上では製品の歩留まりが低下
し製品のコスト上昇を招いた。

【図面の簡単な説明】

第１　　（Ａ）図、第１　（Ｂ）図、第２図及び第３図
は本発明の堆積膜形成装置を説明するための図である。 第４（Ａ）図、第４（Ｂ）図、第５図及び第６（Ａ）図
、第６（Ｂ）図は従来の堆積膜形成装置を説明するため
の図である。 図において、 １０１．２０１，４０１．６０１・・・成膜炉、１０２
，４０２，６０２・・・マイクロ波導入窓、１０３．４
０３，６０３・・・導波管、１０４，４０４゜６０４・
・・排気管、１０５，４０５，６０５・・・基体、１０
６．４０６，６０６・・・放電空間、１０７゜４０７．
６０７・−・ヒーター、１０９，２０９゜４０９．６０
９・・・回転軸、１１０，４１０゜６１０・・・モータ
ー、１１１・・・発振部、１１２・・・フィルタ一部、
１１３・・・整合部、４１１，６１１・・・直流電源、
４１２・・・電極、２１３・・・真空シール手段、２１
４・・・固定手段、２１５，２１８，２２１・・・絶縁
碍子、２１６・・・回転運動伝達手段、２１７・・・ブ
ラシ、２１９・・・同軸ケーブル、２２０・・・冷却水
導入手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的に密封し得る反応容器内に、マイクロ波導
   入手段からのマイクロ波エネルギーによる放電を行う放
   電空間を包囲するように複数の基体を配置し、該放電空
   間において、原料ガスに由来する成膜に寄与する反応物
   質を含む放電プラズマを形成して前記基体表面に堆積膜
   を形成する方法であって、前記基体の少なくとも１つに
   、該基体と該基体以外の少なくとも１つの基体との間に
   電界が形成されるように、周波数が５００Ｈｚ以上、２
   ＭＨｚ以下の交流電圧を印加することを特徴とする機能
   性堆積膜の形成方法。
2. （２）前記基体が円筒形のものである請求項１に記載の
   方法。
3. （３）実質的に密封し得る反応容器内に、マイクロ波導
   入手段からのマイクロ波エネルギーによる放電を行う放
   電空間を包囲するように複数の基体を配置し、該放電空
   間において、原料ガスに由来する成膜に寄与する反応物
   質を含む放電プラズマを形成して前記基体表面に堆積膜
   を形成する装置であって、前記基体と基体との間に電界
   が形成されるように、前記基体の少なくとも１つに、周
   波数が５００Ｈｚ以上、２ＭＨｚ以下の交流電圧を発生
   する交流電源が電気的に接続されていることを特徴とす
   る機能性堆積膜の形成装置。
4. （４）前記基体が円筒形のものである請求項３に記載の
   装置。