JPH101775A

JPH101775A - 堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置

Info

Publication number: JPH101775A
Application number: JP11327596A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamagami; 敦士山上; Satoshi Takagi; 智高木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、複数の円筒状基体の表面上に、円筒
状基体間でのばらつきが少ない高品質な堆積膜を同時に
高速度で形成し、効率よく半導体デバイスを形成し得る
ＶＨＦ領域の高周波を使用する生産性の良いプラズマＣ
ＶＤ法による堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置を提供
することを目的としている。【解決手段】本発明は、減圧可能な反応容器内に、複数
の円柱状のカソード電極を配列し、該複数のカソード電
極のそれぞれの周囲に被成膜基体である複数の円筒状基
体をその中心軸がカソード電極の同軸円周上に立設する
ように配列し、高周波電力を印加することにより前記カ
ソード電極とカソード電極の同軸円周上に配列した前記
複数の円筒状基体との間にプラズマを発生させ、前記円
筒状基体を回転させながら該円筒状基体の表面上に堆積
膜を形成する堆積膜形成方法または装置において、前記
カソード電極に高周波電源で発生させたＶＨＦ帯の高周
波電力を整合回路を介して供給するようにしたことを特
徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス、
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、光学素子な
どに有用な結晶質または非晶質の高品質堆積膜を円筒状
基体上に高堆積連度で効率よく形成できるプラズマＣＶ
Ｄ法による堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの製造において
は、いわゆるＲＦプラズマＣＶＤ法が繁用されている。
当該ＲＦプラズマＣＶＤ法においては、１３．５６ＭＨ
ｚの高周波が電波法に基づく観点から一般的に使用され
ている。ＲＦプラズマＣＶＤ法は、放電条件の制御が比
較的容易であり、得られる膜の膜質が優れているといっ
た利点を有するが、ガスの利用効率が低く、堆積膜の形
成速度が比較的小さいといった問題がある。例えば、Ｒ
ＦプラズマＣＶＤ法を用いて高品質な電子写真感光体用
のアモルファスシリコン膜を形成する場合、膜堆積速度
は高々１０オングストローム／秒程度であり、電子写真
感光体の膜厚としては３０μｍ程度必要である為、膜堆
積に必要な時間は８時間程度に至っている。こうしたＲ
ＦプラズマＣＶＤ法における問題に鑑みて、周波数２．
４５ＧＨｚのいわゆるマイクロ波を用いたマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法が提案されている。マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法は、ＲＦプラズマＣＶＤ法では達成できない利
点を有する。即ち、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によれ
ば、極めて高いガス利用効率で、格段に大きい膜堆積速
度を達成できる。

【０００３】そうしたマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用
いて複数の円筒状基体に同時に堆積膜を形成する方法の
一例が、例えば特開昭６０−１８６８４９号公報（以
下、「文献１」という。）に開示されている。文献１に
は、図７に示す構成のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を
使用するマイクロ波プラズマＣＶＤ法が開示されてい
る。以下、文献１に開示されたマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ技術について説明する。図７においては、真空容器
（デポジションチャンバ）２２２２中に平行に配された
複数のシャフト２２３８のそれぞれに、円筒状基体２２
１２が回転可能な状態に配されている。円筒状基体２２
１２はドライブチェーン２２６４を介して伝達されるモ
ータ２２５０からの動力により回転される。図７におい
ては２つの円筒状基体のみが示されているが、実際には
６つの円筒状基体２２１２が同心円状に、隣接するもの
どうし所定の間隔を保って配されている。２２３２は、
前記６個の円筒状基体２２１２で包囲されて形成された
内側チャンバ（即ち、放電空間）を示す。２２６８は内
側チャンバ２２３２中で生起するプラズマを示す。

【０００４】２２９４は、内側チャンバ２２３２の一方
の端部に位置したマイクロ波透過窓であり、該マイクロ
波透過窓は、導波管２２８２及び２２７８を介してマイ
クロ波電源（マグネトロン）２２７０に通じている。２
２７４は、マイクロ波電源２２７０から導波管２２７８
中に延びたアンテナプローブである。２２９６は、内側
チャンバ２２３２の他方の端部に位置したマイクロ波透
過窓であり、該マイクロ波透過窓は、導波管２２８４及
び２２８０を介してマイクロ波電源（マグネトロン）２
２７２に通じている。２２７６は、マイクロ波電源２２
７２から導波管２２８０中に延びたアンテナプローブで
ある。マイクロ波電源２２７０及び２２７２のそれぞれ
からのマイクロ波エネルギーは、アンテナプローブ２２
７７４または２２７６を介して導波管（２２７８及び２
２８２または２２８０及び２２８４）に伝送され、マイ
クロ波透過窓２２９４または２２９６を介して内側チャ
ンバ２２３２中に導入される。

【０００５】図７に示すマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
による堆積膜の形成に際しては、排気口２２２４を介し
て真空容器２２２２内を排気して所望の圧力にし、ガス
導入パイプ２２２６及び２２２８より内側チャンバ２２
３２内に原料ガスを導入する。次いで、内側チャンバ２
２３２内に上下方向よりマイクロ波エネルギーを供給す
る。そうするとマイクロ波エネルギーにより、内側チャ
ンバ２２３２内において原料ガスは分解され、プラズマ
２２６８が生起して、ヒーター２２００により所望の温
度に保持された円筒状基体２２１２のそれぞれの表面上
に膜堆積がなされる。図７に示したプラズマＣＶＤ装置
を使用すれば、円筒状基体２２１２の表面上に高堆積速
度で堆積膜が形成でき、その際のガスの利用効率は高い
ことが文献１には記載されている。

【０００６】しかしながら一般に高堆積速度で形成した
堆積膜は品質に問題があり、図７に示したマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置においては堆積膜の品質に関する具体
的な記述は無い。また、文献１中に、実際の光電変換を
行い高い光電特性を要する光導電層上部の成膜に無線周
波エネルギーを用いるといった記述がある通り、高堆積
速度で高品質の堆積膜の形成を安定して行うのは極めて
難しいという問題がある。これに加えて他の問題点もあ
る。即ち、マイクロ波エネルギーはマイクロ波透過窓２
２９４及び２２９６を介して内側チャンバ２２３２内に
供給され、該内側チャンバ２２３２において原料ガスが
分解されることから、不可避的にマイクロ波透過窓２２
９４及び２２９６に膜堆積が起きる。このようにマイク
ロ波透過窓に堆積した膜は、マイクロ波エネルギーの透
過効率を低下させることの他、そうした膜は成膜中には
がれて円筒状基体上に形成される膜中に混入してしまう
ことがしばしばある。こうしたことから、定期的にマイ
クロ波透過窓に付着した堆積膜の除去作業を行うことが
不可欠である。

【０００７】以上述べたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
に加えて文献１には、無線周波エネルギー（ＲＦエネル
ギー）源を用いたプラズマＣＶＤ装置が開示されてい
る。当該装置は図８に示す構成のものである。図８に示
した装置は、図７に示したマイクロ波ＣＶＤ装置におい
てマイクロ波エネルギー導入手段を取り除き、それに代
えてアンテナ２３３６からなるＲＦエネルギー導入手段
を設けたものである。即ち、図８の装置は、図７の装置
においてマイクロ波電源導波管及びマイクロ波透過窓か
らなる２つのマイクロ波導入手段を取り除き、一方のマ
イクロ波導入手段の設置場所をプレート２３３２で塞
ぎ、他方のマイクロ波導入手段の設置場所に内側チャン
バ２２３２中に延びるアンテナを設けたものである。２
４３４は、導波管２２８２の除去により生ずる直立壁２
２３４内の開口を閉じたプレートである。アンテナ２３
３６は絶縁プレート２２３８により支持され、無線周波
エネルギー源（図示せず）に接続するリード線２３４０
に接続されている。アンテナ２３３６とプレート２４３
４とは、無線周波エネルギーを内側チャンバ２２３２内
に導入する結合手段を形成している。

【０００８】文献１は、図８に示した装置を用いれば、
無線周波エネルギーを使用して内側チャンバ２２３２内
にプラズマ２２６８を形成できるとしている。しかしな
がら、文献１中に記載のように、無線周波エネルギーに
より励起されるプラズマは、マイクロ波グロー放電プラ
ズマによる膜堆積の後に、より高性能な膜質の要求され
る光導電層上部の膜堆積のみに使用される為、高速堆積
を目指したものでは無く、具体的な記述はなされていな
い。さらに、文献１においては、無線周波エネルギーと
はしているものの、具体的な周波数については言及がな
されていない。

【０００９】ところで、最近、１３．５６ＭＨｚより周
波数が高く、マイクロ波よりも周波数の低い３０ＭＨｚ
〜１５０ＭＨｚ程度の所謂ＶＨＦ領域の超短波を用いた
プラズマＣＶＤ法についての検討がなされている。例え
ばＰｌａｓｍａＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｌａ
ｓｍａＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｖｏｌ７，Ｎｏ
３，（１９８７）ｐ２６７−２７３（以下、「文献
２」という。）には、容量結合型のグロー放電分解装置
を使用して原料ガス（シランガス）を周波数２５〜１５
０ＭＨｚの超短波エネルギーで分解してアモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成することが記載されてい
る。具体的には、文献２には、周波数を２５ＭＨｚ〜１
５０ＭＨｚの範囲で変化させてａ−Ｓｉ膜の形成を行
い、７０ＭＨｚを使用した場合、膜堆積速度が、２．１
ｎｍ／ｓと最も大きくなり、これは上述のＲＦプラズマ
ＣＶＤ法の場合の５〜８倍程度の形成速度であること、
及び得られるａ−Ｓｉ膜の欠陥密度、光バンドギャップ
及び導電率は、励起周波数によってはあまり影響を受け
ないことが記載されている。

【００１０】しかし文献２に記載の成膜は実験室規模の
ものであり、大面積の膜の形成においてこうした効果が
期待できるか否かについて全く触れるところはない。さ
らに文献２には、複数の基体上に同時に成膜を行い、実
用に供し得る大面積の半導体デバイスを効率よく形成す
ることに関しては何等の示唆もなされていない。因に文
献２には、高周波（１３．５６ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ）
の使用は、数μｍの厚さの要求される低コストの大面積
ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜デバイスの高速プロセシングに興味あ
る展望を開くとして、単に可能性を示唆するにとどまっ
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
上述のように高品質な堆積膜を高堆積速度で得ることは
困難である。また、複数の円筒状基体に堆積膜を形成す
る為の円筒状基体の配列方法として、文献１の図８に示
されているように１本のカソード電極の周囲に被成膜基
体である複数の円筒状基体をそれぞれの中心軸が実質的
にカソード電極の同軸円周上に立設するようにして隣接
するものどうしが所定の間隔を保つように配列する従来
の方法は、円筒状基体間の膜厚及び膜質のばらつきを小
さくできるという長所を有し、また、カソード電極の中
心から円筒状基体を更に離すことによって、隣接するも
のどうしが所定の間隔を保ったまま円筒状基体の配置本
数を増加でき、１バッチあたりの円筒状基体の処理本数
を増やすことは可能であるが、カソード電極の中心と円
筒状基体間の距離を大きくする場合、実質的にプラズマ
空間を囲む円筒状基体のプラズマと接触する部分の面積
に対する円筒状基体以外のプラズマと接触する反応室構
成物の面積の比率が増加するため、円筒状基体以外の余
分な部分に付着する膜の量が増加してガスの利用効率が
低下するという問題がある。また、従来の配列方法では
１バッチあたりの処理本数の増加に伴い反応容器を大き
くする必要があり、装置コストが高くなるという問題が
ある。また、従来の配列方法では１バッチあたりの処理
本数の増加に伴い円筒状基体に囲まれた放電空間サイズ
は大きくなるので放電空間内に高周波の定在波が生じ易
くなり、プラズマが局在化して円筒状基体の膜厚及び膜
質のばらつきが大きくなるという問題があるので、一バ
ッチあたりの処理本数を大幅に増加できないという問題
があり、特に、放電空間サイズが同じであれば、放電周
波数が高くなるほど波長は短くなるので、定在波が発生
し易くなってプラズマが局在化するので、均一な堆積膜
が得られる１バッチあたりの処理本数は、放電周波数の
増加とともに減少するという問題がある。

【００１２】そこで、本発明は上記従来技術における課
題を解決し、複数の円筒状基体の表面上に、円筒状基体
間でのばらつきが少ない高品質な堆積膜を同時に高速度
で形成し、効率よく半導体デバイスを形成し得るＶＨＦ
領域の高周波を使用する生産性の良いプラズマＣＶＤ法
による堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置をつぎ
のように構成したものである。すなわち、本発明の堆積
膜形成方法は、減圧可能な反応容器内に、複数の円柱状
のカソード電極を配列し、該複数のカソード電極のそれ
ぞれの周囲に被成膜基体である複数の円筒状基体をその
中心軸がカソード電極の同軸円周上に立設するように配
列し、高周波電力を印加することにより前記カソード電
極とカソード電極の同軸円周上に配列した前記複数の円
筒状基体との間にプラズマを発生させ、前記円筒状基体
を回転させながら該円筒状基体の表面上に堆積膜を形成
する堆積膜形成方法において、前記カソード電極に高周
波電源で発生させたＶＨＦ帯の高周波電力を整合回路を
介して供給するようにしたことを特徴としている。ま
た、本発明においては、前記ＶＨＦ帯の高周波電力は、
その周波数を５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲とするこ
とが好ましい。また、本発明においては、前記円筒状基
体に４０ｅＶ以上のエネルギーをもつイオンを入射させ
ながら堆積膜を形成することが望ましく、そのために堆
積膜形成時の圧力を３０ミリトール以下とすることが望
ましい。また、本発明においては、より望ましくは前記
円筒状基体に５０ｅＶ以上のエネルギーをもつイオンを
入射させながら堆積膜を形成し、そのために堆積膜形成
時の圧力を２０ミリトール以下とすることが望ましい。
また、本発明においては、前記高周波電力は、前記カソ
ード電極の単位面積あたり０．３Ｗ／ｃｍ²〜３０Ｗ／
ｃｍ²で、かつ前記放電空間の体積あたり０．０１Ｗ／
ｃｍ³〜１Ｗ／ｃｍ³の範囲で供給されるようにすること
が望ましい。本発明においては、少なくとも１種類のIV
族元素を含むアモルファス物質の堆積膜、特にシリコン
の堆積膜を形成し、電子写真感光体を好適に用いること
ができる。また、本発明においては、前記基体は、６０
℃〜４００℃の温度に保持することが望ましく、より望
ましくそれを１００℃〜３５０℃の温度に保持すること
が望ましい。また、本発明においては、前記高周波電力
は、シリコンを含有する原料ガスの供給量あたり１Ｗ／
ｓｃｃｍ〜５０Ｗ／ｓｃｃｍの範囲で供給することが望
ましく、また、前記基体への堆積速度が最大になる位置
での堆積連度が３ｎｍ／秒以上とすることが望ましし
い。さらに、本発明の堆積膜形成装置は、減圧可能な反
応容器内に、複数の円柱状のカソード電極を配列すると
共に、該複数のカソード電極のそれぞれの周囲に被成膜
基体である複数の円筒状基体をその中心軸がカソード電
極の同軸円周上に立設するように回転可能に配列し、高
周波電力を印加することにより前記カソード電極とカソ
ード電極の同軸円周上に配列した前記複数の円筒状基体
との間にプラズマを発生させ前記円筒状基体の表面上に
堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、前記カソー
ド電極に高周波電源で発生させたＶＨＦ帯の高周波電力
を整合回路を介して供給するようにしたことを特徴とし
ている。そして、本発明の上記装置においては、前記円
柱状のカソード電極の軸方向の長さが、使用する高周波
の波長の１／４未満であり、カソード電極の周囲に配さ
れた複数の円筒状基体の中心軸を通るカソード電極の同
軸円の円周長が、高周波の波長未満とすることが望まし
くい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、上記のような構成によ
り、高品質の堆積膜を高堆積速度で安定して形成するこ
とができる。また、一般に成膜において堆積速度が増大
するに従い、堆積膜の品質は落ちてくるが、本発明にお
いては、所望の高い品質を維持したまま高堆積速度で堆
積膜を形成することができる。また、本発明によれば、
ガスの利用効率を低下させることなく１バッチあたりの
処理本数を増加することができ、膜質、膜厚のばらつき
を増加させることなく１バッチあたり処理本数を増加す
ることができる。また、従来よりも小さな反応容器で１
バッチあたり処理本数を増加することができる。

【００１５】このような本発明の有用性は本発明者らの
以下に述べる実験結果より、高堆積速度においても、光
感度が高く且つ画像欠陥の無い電子写真感光体を形成す
るためには、画像欠陥の原因と思われる直流バイアスを
印加せずに、所定以上のプラズマ電位及び基板入射イオ
ンエネルギーを得られる様な放電条件により堆積膜を形
成をすることが必要であるという知見に基づくものであ
る。即ち、本発明らは本発明を完成させるためにつぎの
ような実験をおこなった。

【００１６】（実験１）実験１では、図９（Ａ）及び図
９（Ｂ）に示すプラズマＣＶＤ装置を使用して、電子写
真感光体を作製する前に、単体のアモルファスシリコン
膜を作製しその膜質、堆積速度及び膜厚分布を調べた。
尚、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。図
９（Ａ）及び図９（Ｂ）において、１００は反応容器を
示す。反応容器１００内には、８個の基体ホルダー１０
５Ａが同心円状に所定の間隔で配されている。１０６は
それぞれの基体ホルダー１０５Ａ上に配された成膜用の
円筒状基体である。それぞれの基体ホルダー１０５Ａの
内部にはヒーター１４０が設けられていて円筒状基体１
０６を内側より加熱できるようにされている。また、そ
れぞれの基体ホルダー１０５Ａは、モーター１３２に連
結したシャフト１３１に接続しており、回転できるよう
にされている。１０５Ｂは円筒状基体１０６の補助保持
部材である。１０３はプラズマ生起領域の中心に位置し
た高周波電力投入用のカソード電極である。カソード電
極１０３は、整合回路１０９を介して高周波電源１１１
に接続されている。１０４Ａ及び１０４Ｂは絶緑部材、
１０２Ａ及び１０２Ｂはアースシールドであり、高周波
導入部での異常放電及び局所放電を防ぐ働きをしてい
る。１０７は排気バルブを備えた排気パイプであり、該
排気パイプは、真空ポンプを備えた排気機構１３５に連
通している。１０８は、ガスボンベ、マスフローコント
ローラ、バルブ等で構成された原料ガス供給系である。
原料ガス供給系１０８は、ガス供給パイプ１１７を介し
て複数のガス放出孔を備えたガス放出パイプ１１６に接
続している。１３３はシール部材である。なおカソード
電極１０３には、Ａｌ製の直径１０ｍｍ、長さ４００ｍ
ｍの円柱を用いた。本実験では、直径８０ｍｍ、長さ３
５８ｍｍ、厚さ２．５ｍｍのＡｌ製円筒状基体をそれぞ
れの成膜ごとに８本ずつ反応容器１００内に設置して基
体は回転を行わず静止したままの状態で成膜実験を行っ
た。膜質の評価用として、電気特性評を価用するための
Ｃｒ製の２５０μｍギャップの櫛形電極を蒸着したコー
ニング＃７０５９ガラス基板を電気特性評価基板として
８本のうちの１本の円筒状基体表面上のカソード電極と
正対する位置に設置した。

【００１７】本実験の目的は、表１に示す成膜条件で表
２に示す周波数及び電力量の高周波電力において、周波
数及び電力量の調整により堆積速度を変化させて、どの
程度の堆積速度まで所望の品質を持つａ−Ｓｉ膜を得ら
れるかを調べること及び膜厚分布状態を調べることであ
る。当初文献２に示すような０．２Ｔｏｒｒ程度の圧力
条件での実験を行ったが特に高い高周波電力領域でポリ
シランの発生が顕著な為、５０ｍＴｏｒｒの圧力に変え
て以下の手順で実験を行った。まず反応容器１００内を
排気機構１３５を作動して排気し、反応容器１００内を
１×ｌ０^-6Ｔｏｒｒの圧力に調整した。ついで、ヒータ
ー１４０に通電してそれぞれの円筒状基体１０６を２５
０℃の温度に加熱保持した。ついで以下の手順で成膜を
行った。即ち、原料ガス供給手段１０８からガス供給パ
イプ１１７及びガス放出パイプ１１６を介して、ＳｉＨ
4ガスを５００ｓｃｃｍの流量で反応容器１００内に導
入し、該反応容器内を５０ｍＴｏｒｒの圧力に調整し
た。こうしたところで、高周波電源１１１により表１に
示す周波数１３．５６ＭＨｚ乃至３５０ＭＨｚの高周波
を発生させ、該高周波を整合回路１０９を介してカソー
ド電極１０３に供給した。ここで高周波電源１１１とし
ては上述した範囲の周波数が与えられるよう、所定の高
周波電源を用いた。整合回路１０９は、当該高周波電源
の周波数に応じて適宜調整した。かくして円筒状基体１
０６上及び前記の電気特性評価基板上にアモルファスシ
リコン膜が形成された。

【００１８】各試料の電気特性の評価は、光感度（（光
導電率σｐ）／（暗導電率（σｄ））により行った。こ
こでは、光導電率σｐは、１ｍＷ／ｃｍ²の強度のＨｅ
−Ｎｅレーザー（波長６３２．８ｎｍ）の照射時の導電
率により評価している。本発明者らのこれまでの電子写
真感光体作製からの知見によると、上記の方法による光
感度が１０³以上の品質の堆積膜を得られる条件を基に
最適化して作製した電子写真感光体において実用に値す
る画像が得られる。しかし、近年の画像の高コントラス
ト化により、上述の光感度が１０⁴以上のものが必須に
なってきており、更に近い将来１０⁵以上の光感度が求
められることが予想される。このような観点から、今回
の実験では光感度の値を下記の基準で評価した。 ◎：光感度が１０５以上であり、非常に優れた膜特性で
ある。〇：光感度が１０４以上であり、良好な膜特性である。 △：光感度が１０３以上であり、実用上問題なし。 ×：光感度が１０３未満であり、実用に適さない。堆積速度及び膜厚分布は、ａ−Ｓｉ膜を形成した円筒状
基体のカソード電極と正対する位置の軸方向に亘って約
１６ｍｍおきの２０箇所について渦電流式膜厚計（Ｋｅ
ｔｔ科学研究所製）を使用して膜厚を測定することによ
り評価した。膜厚分布の評価は次のようにして行った。
即ち、軸方向の膜厚分布については、軸方向２０箇所に
おける膜厚の最大値と最小値との差を求め、該差を２０
箇所の平均値膜厚で割り、膜厚分布｛（最大値―最小
値）／平均値｝を求め、これを軸方向の膜厚分布として
百分率で表した。

【００１９】光感度、堆積速度及び膜厚分布の評価結果
を表３に示す。表３の各欄には上段に光感度の評価結
果、中段には堆積速度を、下段には膜厚分布の評価結果
を示している。５０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の周波
数を持つ高周波エネルギーによる試料においては、堆積
速度が２ｎｍ／ｓ以上で１０⁴以上の光感度を有する堆
積膜が得られているが、３ｎｍ／ｓ以上において同様の
光感度を有する堆積膜は得られなかった。更に、６ｎｍ
／ｓ以上の堆積速度においては全ての試料で、光感度は
１０³未満であった。

【００２０】また、膜厚分布は、１００ＭＨｚ以下の周
波数を持つ高周波エネルギーによる試料においては、１
２％を越えるものは無く概ね良好であったが、２００Ｍ
Ｈｚ以上では周波数の増加に伴い悪化する傾向がみられ
た。本発明者らが鋭意検討を重ねて膜厚分布悪化の原因
を調べたところ、カソード電極の軸方向の長さと軸方向
の膜厚分布に相関があることが判明した。即ち、カソー
ド電極の軸方向の長さが使用する高周波の波長の１／４
未満であれば膜厚分布は概ね良好であるが１／４以上に
なると膜厚分布が悪化することが判明した。確認のた
め、２００ＭＨｚ以上の条件でカソード電極の軸方向の
長さをそれぞれの波長の１／４未満として表１、表２で
示す成膜条件で成膜を行い膜厚分布を評価したところ２
００ＭＨｚ、３００ＭＨｚとも１０％程度の良好な膜厚
分布となり、３５０ＭＨｚの条件では波長の１／４未満
の長さカソード電極を用いても放電が断続的となり成膜
評価はできなかった。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】（実験２）３ｎｍ／ｓ以上の高堆積速度により高品質膜
を得るために、堆積種のイオン衝撃を変えるべくプラズ
マ電位を制御しながら堆積膜を形成するべく外部電気バ
イアスを与えることが、マイクロ波ＣＶＤ法では、例え
ば特開昭６１−２８３１１６号公報に記載されている。
そこで、本実験では、実験１において３ｎｍ／ｓ以上の
堆積速度が得られた条件にカソード電極に直流バイアス
電圧を印加しながら堆積膜を形成する実験を行った。本
実験は、基本的には実験１と同様に図９（Ａ）及び図９
（Ｂ）に示されるプラズマＣＶＤ装置を用いて行われる
が、直流バイアス電圧の印加の為に整合回路１０９内で
回路を分岐して、ＬＣ回路からなるローパスフィルター
（図示せず）を介して直流電源（図示せず）に接続され
ている点のみ異なっている。本実験では、表２において
３ｎｍ／ｓ以上の堆積速度を得た各条件でのカソード電
極のセルフバイアス電圧を調べ、カソード電極に前記セ
ルフバイアス電圧に対して＋５０Ｖ，＋１００Ｖの直流
バイアス電圧を印加して実験１と同様に試料作製を行っ
た。試料の評価は実験１と同様に主に光感度により行っ
た。

【００２４】本実験では、上記の成膜条件での直流バイ
アス印加の影響を調べる為にラングミュアプローブによ
るプラズマ電位の測定も並行して行った。光感度、堆積
速度及びプラズマ電位の結果を表４に示す。表４の各欄
には、上段に光感度の評価結果、中段に堆積速度及び下
段にプラズマ電位をそれぞれ示している。表４の結果、
直流バイアス電圧の印加により堆積速度はほとんど影響
を受けていないが、光感度は大きく向上している。ま
た、３ｎｍ／ｓ以上の堆積速度で光感度が１０⁴以上の
堆積膜を形成する為には、少なくとも４０Ｖ以上のプラ
ズマ電位が必要なこと、また同堆積速度で光感度が１０
⁵以上の堆積膜を形成する為には少なくとも５０Ｖ以上
のプラズマ電位が必要なこと、更に堆積速度が６ｎｍ／
ｓ以上で光感度が１０⁴以上の堆積膜を形成する為にも
５０Ｖ以上のプラズマ電位が必要なことが判明した。一
方光感度に劣る直流バイアスを印加しない条件ではプラ
ズマ電位は２０〜３０Ｖ程度であることも、同様の測定
より判明した。また、ファラデーカップによる基体入射
イオンエネルギー測定によると基体入射イオンエネルギ
ーの平均値はほぼ、プラズマ電位と同程度であることも
判明した。

【００２５】

【表４】（実験３）実験３では、実験２において５０ＭＨｚ〜３
００ＭＨｚのいずれの電源周波数においても、堆積速度
３ｎｍ／ｓ以上且つ光感度１０⁴以上の結果が得られた
条件、即ち、高周波電力１ｋＷ、本来のセルフバイアス
電圧に対して＋１００Ｖの直流バイアス印加の条件で、
５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの各々の周波数の高周波電力
により、電子写真感光体を作製した。電子写真感光体
は、表５に示す成膜条件でＡｌ製円筒基体上に、電荷注
入阻止層、光導電層及び表面保護層をこの順序で形成し
た。電子写真感光体の作製は、前記円筒基体表面全面に
感光体の形成を行う為に、該基体を円筒の軸中心に回転
しながら行い、この為、平均堆積速度はカソード正対位
置の堆積速度の約１／３〜１／５程度となった。これら
の試料について、帯電能、感度、画像欠陥の評価を行っ
た。結果を表６に示す。

【００２６】

【表５】

【００２７】

【表６】各試料共に、帯電能、感度には特に問題は無いが、画像
欠陥が多く見られ総合的には良好な電子写真感光体とは
ならなかった。本発明者らは、実験２乃至実験３で得ら
れた直流バイアスによる検討結果、即ちａ）直流バイアスの印加により光感度が向上する。ｂ）直流バイアス印加条件で作製した電子写真感光体で
は画像欠陥が多い。という結果から、その原因を考察し
た。直流バイアスの印加による光感度の向上の原因は、
実験２でのラングミュアプローブでの測定結果から、以
下の様に推察される。即ち、プラズマ電位の上昇により
基板に入射するイオンエネルギーが大きくなり、その結
果高い堆積速度においても堆積膜中の結合状態を容易に
変えうるエネルギーが堆積膜に与えられる。例えば、比
較的高い入射イオンエネルギーにより、光感度に悪影響
を与えるとされている鎖状の−ＳｉＨ2−結合やＳｉ−
Ｈ3結合を良好なＳｉ−Ｈ結合に変えたり、ダングリン
グボンドをＨで終端するといった膜中の結合状態の変化
が考えられる。このことは堆積膜の赤外吸収測定からも
推定できる。

【００２８】また、直流バイアス印加条件で作製した電
子写真感光体で画像欠陥は多く発生する原因としては、
成膜時に放電空間中に存在するゴミが直流バイアスの印
加により静電的に吸着して膜中に取り込まれることが考
えられる。即ち、２０〜３０μｍの膜厚を要する電子写
真感光体の作製においては、成膜工程において、長時間
を要し、カソード電極及び基体ホルダー等の基体以外の
部材からの膜はがれにより放電空間中にゴミが放出さ
れ、該ゴミが基体表面に到達すると、直流バイアスによ
り基体とゴミの間に直流電圧が生じ、静電的に吸着さ
れ、その上に更に膜の堆積がなされることにより、画像
欠陥が発生していると考えられる。

【００２９】以上の考察に基づき、高堆積速度において
も、光感度が高く且つ画像欠陥の無い電子写真感光体を
形成するためには、画像欠陥の原因と思われる直流バイ
アスを印加せずに、少なくとも４０Ｖ以上、より好まし
くは５０Ｖ以上のプラズマ電位及び基板入射イオンエネ
ルギーを得られる様な放電条件により堆積膜を形成する
ことが必要であることが判明した。

【００３０】（実験４）実験４において、本発明者ら
は、上記の考察に基づき３ｎｍ／ｓ以上の堆積速度が得
られる５０〜３００ＭＨｚの高周波により励起されたプ
ラズマにおいて、鋭意検討を重ねてプラズマ電位が４０
Ｖ以上及び５０Ｖ以上になる条件を探索した。その結
果、放電圧力がプラズマ電位を大きく左右することが判
明した。電源周波数５０〜３００ＭＨｚ、高周波電力１
ｋＷ、ＳｉＨ4流量４００ｓｃｃｍにおけるプラズマ電
位の放電圧力依存の測定結果を図２に示す。図２より、
電源周波数５０ＭＨｚにおいてそれぞれ３０ｍＴｏｒｒ
以下の圧力でプラズマ電位は４０Ｖ以上となっている。
同様に１００ＭＨｚでは２０ｍＴｏｒｒ以下、２００Ｍ
Ｈｚでは１０ｍＴｏｒｒ以下、３００ＭＨｚでは１０ｍ
Ｔｏｒｒ以下で、それぞれプラズマ電位は４０Ｖ以上と
なっている。

【００３１】本実験では更に上述のプラズマ電位の測定
結果を基に５０〜３００ＭＨｚの各電源周波数におい
て、高周波電力１ｋＷ、ＳｉＨ4流量４００ｓｃｃｍの
条件で、成膜圧力と光感度の関係を調べた。本実験で
は、実験１と同様に図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示され
るプラズマＣＶＤ装置を用いて、成膜圧力を変える以外
は実験１と同様の手法で行った。結果を図３に示す。図
３によると、各周波数において図３においてプラズマ電
位が＋４０Ｖ以上の条件で、光感度がほぼ１０⁴以上の
堆積膜が得られることが分かった。

【００３２】（実験５）実験５では実験４の結果、即
ち、５０〜３００ＭＨｚの各電源周波数において上記の
検討で１０⁴以上の光感度が得られた条件を基に、表７
の電源周波数及び圧力条件において、表８に示す条件で
電子写真感光体を作製した。結果を表９に示す。いずれ
も、帯電能、感度共に良好であった。実験３において直
流バイアス印加により得られた電子写真感光体は画像欠
陥が多く見られたが、本実験で得られた電子写真感光体
は画像欠陥も無く良好であった。

【００３３】

【表７】

【００３４】

【表８】

【００３５】

【表９】（実験６）実験４及び実験５により成膜圧力を適正化す
ることにより高い堆積速度において優れた特性を有する
電子写真感光体が得られた。実験６は、上述の様なプラ
ズマ電位が＋４０Ｖ以上の放電条件において、プラズマ
電位の放電電力依存を調べた。その例として、図４に、
電源周波数１００ＭＨｚ、ＳｉＨ4流量４００ｓｃｃ
ｍ、放電圧力５０ｍＴｏｒｒ及び１０ｍＴｏｒｒにおけ
るプラズマ電位依存の結果を示す。放電圧力５０ｍＴｏ
ｒｒの場合、電力を変えてもプラズマ電位はほぼ３０Ｖ
程度であまり変化が無いが、１０ｍＴｏｒｒの場合電力
が大きい程プラズマ電位は高くなり、２５０Ｗでは＋４
０Ｖ以下であったプラズマ電位が５００Ｗ以上で＋４０
Ｖ以上のプラズマ電位となることが分かった。上記の条
件で作製した試料の光感度及び堆積速度の結果を図５に
示す。１０ｍＴｏｒｒの圧力条件においては３ｎｍ／ｓ
以上の堆積速度となる高周波電力量においても光感度は
１０⁴以上であるが、５０ｍＴｏｒｒの圧力条件におい
て堆積速度が３ｎｍ／ｓ以上で良好な光感度を有するも
のは無かった。

【００３６】（実験７）実験７では良好な光感度を有す
る堆積膜を形成できる基体温度を調べた。成膜条件ＳｉＨ4流量４００ｓｃｃｍ励起周波数１００ＭＨｚ高周波電力１ｋＷ成膜圧力５ｍＴｏｒｒ基体温度２０〜４５０℃ 上記成膜条件で得られた１μｍ厚の堆積膜の光導電率及
び暗導電率と基体温度の関係を図６に示す。基体温度６
０℃未満においては高い入射イオンエネルギーにおいて
も鎖状の−（ＳｉＨ2）ｎ−結合やＳｉ−Ｈ3結合がかな
り残り且つ、堆積膜の緻密性も低下する為に光導電率の
低下が起こり光感度は１０⁴未満となると思われる。ま
た、基体温度４００℃以上においては、膜の堆積時に堆
積膜中の水素の脱離が起きてダングリングボンドが増え
たために、そのダングリングボンドに起因する熱キャリ
アの発生により暗導電率が大きくなり、また光生成キャ
リアをダングリングボンドが捕捉する為に光導電率が小
さくなった為に、光感度が１０⁴以下になったと考えら
れる。本実験により、基体温度６０〜４００℃で１０⁴
以上の光感度を持つ堆積膜が得られ、更に基体温度１０
０℃〜３５０℃で１０⁵以上の光感度が得られることが
分かった。

【００３７】（実験８）次に本発明者らは図９（Ｂ）に
示すように１本のカソード電極の周りに複数本の基体を
配置する従来のプラズマＣＶＤ法の装置形態で直径３０
ｍｍの円筒状基体の隣接するものどうしの間隔を約１０
ｍｍに保ったまま、１バッチあたりの処理本数を８本か
ら１６本、２４本、３２本、４０本、５６本と増加し
て、基体を回転させながら成膜を行い、基体間の膜厚分
布及び堆積速度の評価を行った。原料ガスは基体１本あ
たり１５ｓｃｃｍになるようにＳｉＨ4を流し、高周波
電力はそれぞれ流量に対して十分に原料ガスを分解でき
るように処理本数の増加に伴い１ＫＷから７ＫＷまで増
加して供給した。他の成膜条件は以下のとおりである。励起周波数１５０ＭＨｚ圧力５ｍＴｏｒｒ基体温度２５０℃ 膜厚分布及び堆積速度は、ａ−Ｓｉ膜を形成した全ての
円筒状基体の軸方向に亘って約１６ｍｍおきの２０箇所
について渦電流式膜厚計（Ｋｅｔｔ科学研究所製）を使
用して膜厚を測定することにより評価した。基体間の膜
厚分布の評価は次のようにして行った。即ち、軸方向２
０箇所の膜厚の平均値を基体の平均膜厚とし、同一バッ
チ内の基体の平均膜厚の最大値と最小値との差を求め、
該差を同一バッチ内の基体の平均膜厚の平均値で割り、
膜厚分布｛（最大値−最小値）／平均値｝を求め、これ
を基体間の膜厚分布として百分率で表１３に示した。表
１３に示すように基体間の膜厚分布は、処理本数の増加
とともに悪くなる傾向があるが、１バッチあたりの処理
本数８〜３２本では５％を越えるものはなく良好であっ
たが、４０本で８％に増加し、５６本では２３％と急激
に悪くなった。本発明者らが鋭意検討を重ねて基体間の
膜厚分布悪化の原因を調べたところ、円筒状基体で囲ま
れた実質的なプラズマ放電空間の外周長（図９（Ｂ）の
円ａの円周に相当）と基体間の膜厚分布に相関があるこ
とが判明した。即ち、実質的なプラズマ放電空間の外周
長が使用する高周波の波長以上になると放電空間に定在
波が発生し易くなると考えられ基体間の膜厚分布が実用
上問題となる程度まで悪化することが判明した。また、
堆積速度は同一バッチ内の全ての膜厚測定値に基づいて
算出し、得られた値の平均値を平均堆積速度として表１
３に示した。堆積速度は処理本数の増加とともに減少し
た。

【００３８】

【表１３】本発明は、上述の実験１乃至実験８の結果に基づいて完
成に至ったものである。

【００３９】即ち、本発明は実質的に減圧可能な反応容
器内に、複数の円柱状のカソード電極を配列し、それぞ
れのカソード電極の周囲に被成膜基体である複数の円筒
状基体をそれぞれの中心軸が実質的にカソード電極の同
軸円周上に立設するように配列し、前記反応容器内に成
膜用の原料ガスを供給し、前記カソード電極に高周波電
源で発生させたＶＨＦ帯の高周波電力、とりわけ周波数
が５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲である高周波を整合
回路を介して供給し、前記カソード電極とカソード電極
の同軸円周上に配列した前記複数の円筒状基体との間に
プラズマを発生させて、前記円筒状基体を回転させなが
ら該円筒状基体の表面上に堆積膜を形成することを特徴
とするものである。また、本発明は電気的なバイアス手
段を用いることなく、前記被成膜基体に４０ｅＶ以上の
エネルギーを持つイオンを入射させながら堆積膜を形成
することを特徴とするものである。本発明によれば、ガ
スの利用効率の低下や基体間の膜厚分布の悪化を生ずる
ことなく１バッチあたりの処理本数を増加することがで
き複数の円筒状基体上に効率よく均一な堆積膜を形成す
ることができる。また、１３．５６ＭＨｚの高周波エネ
ルギーを使用する従来のＲＦプラズマＣＶＤ法により形
成される堆積膜と同等以上の高品質な堆積膜をマイクロ
波プラズマＣＶＤ法における上述した問題が生ずること
なくして高堆積速度で安定して形成することができる。

【００４０】以下、図面に基づいて本発明の内容を具体
的に説明する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したプラ
ズマＣＶＤ装置は、上記本発明のプラズマＣＶＤ法を実
施するに適したプラズマＣＶＤ装置の１例を示すもので
ある。図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、１００は反応容器
を示す。反応容器１００内には、実質的に正六角形の中
心及び頂点の位置に高周波電力投入用の７本のカソード
電極１０３が配され、各カソード電極の周りに８個の基
体ホルダー１０５Ａが同心円状に所定の間隔で総計５６
個配されている。１０６はそれぞれの基体ホルダー１０
５Ａ上に配された成膜用の円筒状基体である。それぞれ
の基体ホルダー１０５Ａの内部にはヒーター１４０が設
けられていて円筒状基体１０６を内側より加熱できるよ
うにされている。また、それぞれの基体ホルダー１０５
Ａは、モーター１３２に連結したシャフト１３１に接続
しており、回転できるようにされている。１０５Ｂは円
筒状基体１０６の補助保持部材である。カソード電極１
０３は、整合回路１０９を介して高周波電源１１１に接
続されている。１０４Ａ及び１０４Ｂは絶縁部材、１０
２Ａ及び１０２Ｂはアースシールドであり、高周波導入
部での異常放電及び局所放電を防ぐ働きをしている。１
０７は排気バルブを備えた排気パイプであり、該排気パ
イプは、真空ポンプを備えた排気機構１３５に連通して
いる。１０８は、ガスボンベ、マスフローコントロー
ラ、バルブ等で構成された原料ガス供給系である。原料
ガス供給系１０８は、ガス供給パイプ１１７を介して複
数のガス放出孔を備えたガス放出パイプ１１６に接続し
ている。１３３はシール部材である。

【００４１】カソード電極は、上述したように複数の円
筒状基体で囲まれた放電空間の中心部に設置される。こ
の際、カソード電極は前記複数の円筒状基体から等距離
の位置に配されるのが望ましい。また、カソード電極の
軸方向の長さは使用する高周波の波長の１／４未満であ
ることが望ましい。また、円筒状基体で囲まれた放電空
間の外周長は使用する高周波の波長以下になるように円
筒状基体の本数や間隔を選択することが望ましい。ま
た、図１（Ｂ）の例においては、７本のカソード電極が
正六角形の中心及び頂点の位置に配されているが、図１
０に示すように三角形や四角形など他の多角形の中心や
頂点の位置に配されてもよく、カソード電極の本数と配
置位置は反応容器の容量、円筒状基体の大きさなどを考
慮して配置効率のよいものを適宜選択できる。図１
（Ｂ）の例においては、５６本の円筒状基体が配されて
いるが、基体の直径が３０ｍｍで隣接するものどうしの
基体間の間隔が１０ｍｍの場合、反応容器は内径４５ｃ
ｍ程度の円筒状のものでよい。これに対して、実験８で
述べた従来の配置方法では同様の円筒状基体を５６本配
置する場合、反応容器としては、内径７７ｃｍ程度の大
きさの物が必要となる。

【００４２】本発明のプラズマＣＶＤ法による堆積膜の
形成は、例えば、次のようにして行われる。図１（Ａ）
に示したプラズマＣＶＤ装置を使用した例について説明
する。円筒状基体１０６を基体ホルダー１０５Ａにセッ
トした後、反応容器１００内を排気機構１３５を作動さ
せて排気し、反応容器１００内を所定の圧力に減圧す
る。ついで、ヒーター１４０に通電して基体１０６を所
定の温度に加熱保持する。次に、原料ガス供給系１０８
からガス供給パイプ１１７及びガス放出パイプ１１６を
介して、原料ガスを反応容器１００内に導入し、該反応
容器内を所望の圧力に調整する。こうしたところで、高
周波電源１１１により周波数５０ＭＨｚ以上の高周波を
発生させ、該高周波を整合回路１０９を介してカソード
電極１０３に供給する。かくして円筒状基体１０６とカ
ソード電極１０３で囲まれた空間において、原料ガスは
高周波エネルギーにより分解され活性種を生起し、円筒
状基体１０６上に堆積膜の形成をもたらす。

【００４３】本発明においては、前記被成膜基体に４０
ｅＶ以上のエネルギーにイオンを入射させる為に、堆積
膜形成時の圧力を３０ミリトール以下にすることが望ま
しい。本発明では、更なる高速堆積化若しくは堆積膜の
高品質化の為には、前記被成膜基体に入射するイオンの
エネルギーが５０ｅＶ以上であることが望ましい。ま
た、前記被成膜基体に５０ｅＶ以上のエネルギーにイオ
ンを入射させる為には、堆積膜形成時の成膜圧力を２０
ミリトール以下とすることが望ましい。本発明におい
て、高周波電源の周波数は、好ましくは５０ＭＨｚ〜３
００ＭＨｚの範囲とするのが望ましい。

【００４４】本発明の方法を実施するに際して、使用す
るガスについては、形成する堆積膜の種類に応じて公知
の成膜に寄与する原料ガスを適宜選択使用される。例え
ば、ａ−Ｓｉ系の堆積膜を形成する場合であれば、シラ
ン、ジシラン、高次シラン等あるいはそれらの混合ガス
が好ましい原料ガスとして挙げらる。他の堆積膜を形成
する場合であれば、例えば、ゲルマン、メタン、エチレ
ン等の原料ガスまたはそれらの混合ガスが挙げられる。
いずれの場合にあっても、成膜用の原料ガスはキャリア
ーガスと共に反応容器内に導入することができる。キャ
リアーガスとしては、水素ガス、及びアルゴンガス、ヘ
リウムガス等の不活性ガスを挙げることができる。

【００４５】堆積膜のバンドギャップを調整する等の特
性改善用ガスを使用することもできる。そうしたガスと
しては、例えば、窒素、アンモニア等の窒素原子を含む
ガス、酸素、酸化窒素、酸化二窒素等の酸素原子を含む
ガス、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパ
ン等の炭化水素ガス、四フッ化珪素、六フッ化二珪素、
四フッ化ゲルマニウム等のガス状フッ素化合物またはこ
れらの混合ガス等が挙げられる。形成される堆積膜をド
ーピングするについてドーパントガスを使用することも
できる。そうしたドーピングガスとしては、例えば、ガ
ス状のジボラン、フッ化ホウ素、ホスフィン、フッ化リ
ン等が挙げられる。

【００４６】本発明において、カソード電極に供給する
電力は、プラズマを生起できプラズマ電位を＋４０Ｖ以
上に維持でき、且つ３ｎｍ／ｓ以上の堆積速度とし、カ
ソード電極の単位面積あたり０．３Ｗ／ｃｍ²〜３０Ｗ
／ｃｍ²で、かつ前記放電空間の体積当たり０．０１Ｗ
／ｃｍ³〜１Ｗ／ｃｍ³の範囲で供給することが望まし
い。アモルファスシリコン系の堆積膜を形成する場合に
は、シリコンを含有する原料ガスの供給量あたり１Ｗ／
ｓｃｃｍ〜５０Ｗ／ｓｃｃｍとするのが望ましい。堆積
膜形成時の基体温度は、適宜設定できるが、アモルファ
スシリコン系の堆積膜を形成する場合には、好ましくは
６０℃〜４００℃、より好ましくは１００℃〜３５０℃
とするのが望ましい。

【００４７】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例により限定されるものではない。［実施例１］実施例１では、図１（Ａ）に示した装置の
高周波電源１１１として周波数５０ＭＨｚ以上の電源を
接続した装置を使用し、上述した実験３におけると同様
の成膜手順で表１４に示した条件下で成膜を行って、７
本のカソード電極１０３のまわりに各８個づつ配された
計５６個の円筒状基体上にアモルファスシリコン膜を堆
積させ、５６個の電子写真感光体を作製した。カソード
電極１０３として、軸方向の長さは４００ｍｍのものを
用いた。基体１０６として、直径３０ｍｍ、長さ３５８
ｍｍのＡｌ製円筒状基体を用い、となりあう基体間の間
隔は約１ｃｍとし、８個の基体に囲まれる放電空間の外
周長は約３３ｃｍとなるようにした。成膜は次のように
行った。即ち、５６本のＡｌ製円筒状基体１０６を基体
ホルダー１０５Ａにそれぞれセットした後、反応容器１
００内を排気機構１３５を用いて排気し、反応容器１０
０内を１×１０^-6Ｔｏｒｒの圧力に調整した。ついで、
円筒状基体１０６を回転させると共に、ヒーター１４０
に通電して円筒状基体１０６のそれぞれを２５０℃の温
度に加熱保持した。次に、原料ガス供給系１０８からガ
ス供給パイプ１１７及びガス放出パイプ１１６を介し
て、表１４に示す条件で原料ガスを反応容器１００内に
導入し、該反応容器内を３０ｍＴｏｒｒの圧力に調整し
た。こうしたところで、高周波電源１１１により１００
ＭＨｚの高周波エネルギーを発生させ、該エネルギーを
カソード電極１０３に供給し、放電空間１００’内にプ
ラズマを生起させた。このようにして電荷注入阻止層、
光導電層及び表面保護層をこの順序で形成し、電子写真
感光体を作製した。成膜の際、プラズマの発光状態を目
視にて観察したが円筒状基体の近傍におけるプラズマの
発光は安定したものであった。感光層成膜条件での基体
入射イオンエネルギーは４１ｅＶであった。得られた５
６個の電子写真感光体のそれぞれについて実験３と同様
に帯電能、画像濃度について評価した。その結果、表１
０の通りいずれの電子写真感光体もこれらの評価項目に
ついて優れた結果を示した。このことからいずれの電子
写真感光体もバラツキの少ない電子写真特性に優れたも
のであることが判った。

【００４８】

【表１４】（比較例１）比較例１では、成膜圧力を５０ｍＴｏｒｒ
とした以外、実施例１と同様にして５６個の電子写真感
光体を作製した。感光層成膜条件での基体入射イオンエ
ネルギーは２７ｅＶであった。得られたそれぞれの感光
体について実験３と同様の評価を行った。その結果、表
１０の通りいずれの電子写真感光体も帯電能、感度共に
低く、実用に供せられるものではないことが判った。

【００４９】（比較例２）比較例２では、成膜圧力を５
０ｍＴｏｒｒ、カソード電極にセルフバイアス電圧に対
して＋１００Ｖの直流バイアスとした以外、実施例１と
同様にして５６個の電子写真感光体を作製した。得られ
たそれぞれの感光体について実験３と同様の評価を行っ
た。その結果、表１０の通りいずれの電子写真感光体も
帯電能、感度共に優れているが、画像欠陥が多く実用に
供せられるものではないことが判った。

【００５０】

【表１０】［実施例２］実施例２では、成膜圧力を２０ｍＴｏｒｒ
とした以外、実施例１と同様にして５６個の電子写真感
光体を作製した。感光層成膜条件での基体入射イオンエ
ネルギーは５３ｅＶであった。得られたそれぞれの電子
写真感光体について実験３と同様の評価を行った。その
結果、表１０の通り、いずれの電子写真感光体もすべて
の評価項目について優れおり、感度においては特に優れ
た結果を示した。このことからいずれの電子写真感光体
も電子写真特性に優れたものであることが判った。

【００５１】［実施例３］実施例３では、高周波電源の
周波数１００ＭＨｚ、成膜圧力５ｍＴｏｒｒとした以
外、実施例１と同様にして５６個の電子写真感光体を作
製した。感光層成膜条件での基体入射イオンエネルギー
は５２ｅＶであった。得られたそれぞれの電子写真感光
体について実験３と同様の評価を行った。その結果、表
１０の通りいずれの電子写真感光体もすべての評価項目
について優れた結果を示した。このことからいずれの電
子写真感光体もバラツキの少ない電子写真特性に優れた
ものであることが判った。

【００５２】［実施例４］実施例４では、高周波電源の
周波数３００ＭＨｚ、成膜圧力３ｍＴｏｒｒ、カソード
電極の軸方向の長さを２００ｍｍとした以外、実施例１
と同様にして５６個の電子写真感光体を作製した。感光
層成膜条件での基体入射イオンエネルギーは５８ｅＶで
あった。得られたそれぞれの電子写真感光体について実
験３と同様の評価を行った。その結果、表１０の通りい
ずれの電子写真感光体もすべての評価項目について優れ
た結果を示した。このことからいずれの電子写真感光体
もバラツキの少ない電子写真特性に優れたものであるこ
とが判った。

【００５３】［実施例５］実施例５では、図１（Ａ）及
び図１（Ｂ）に示す装置構成で、高周波電力５００Ｗに
対して、カソード電極面積に対するパワー密度が０．３
Ｗ／ｃｍ²、放電空間体積に対するパワー密度が０．０
１Ｗ／ｃｍ³になるように調整し、基体温度２５０℃、
電源周波数１００ＭＨｚ、表１１の成膜条件で、実施例
１と同様に５６個の電子写真感光体を作製した。この時
感光層でのＳｉＨ4流量当たりのパワー密度は１Ｗ／ｓ
ｃｃｍである。得られたそれぞれの電子写真感光体につ
いて実験３と同様の評価を行った。その結果、表１０の
通りいずれの電子写真感光体もすべての評価項目につい
て優れた結果を示した。このことからいずれの電子写真
感光体もバラツキの少ない電子写真特性に優れたもので
あることが判った。

【００５４】

【表１１】［実施例６］実施例６では、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）
に示す装置構成で、高周波電力１０ＫＷに対して、カソ
ード電極面積に対するパワー密度が３０Ｗ／ｃｍ²、放
電空間体積に対するパワー密度が１Ｗ／ｃｍ³になるよ
うに調整し、基体温度２５０℃、電源周波数１００ＭＨ
ｚ、高周波電力１０ｋＷにおいて表１２の成膜条件で、
実施例１と同様に５６個の電子写真感光体を作製した。
この時感光層でのＳｉＨ4流量当たりのパワー密度は５
０Ｗ／ｓｃｃｍである。上記の感光層成膜条件は基体の
カソード電極に正対する位置での体積速度が３ｎｍ／ｓ
以上となる最小流量である。得られたそれぞれの電子写
真感光体について実験３と同様の評価を行った。その結
果、表１０の通りいずれの電子写真感光体もすべての評
価項目について優れた結果を示した。このことからいず
れの電子写真感光体もバラツキの少ない電子写真特性に
優れたものであることが判った。

【００５５】

【表１２】［実施例７］実施例７では、基体温度を６０℃とした以
外、実施例３と同様にして５６個の電子写真感光体を作
製した。得られたそれぞれの電子写真感光体について実
験３と同様の評価を行った。その結果、表１０の通りい
ずれの電子写真感光体もすべての評価項目について優れ
た結果を示した。このことからいずれの電子写真感光体
もバラツキの少ない電子写真特性に優れたものであるこ
とが判った。

【００５６】［実施例８］実施例８では、基体温度を１
００℃とした以外、実施例３と同様にして５６個の電子
写真感光体を作製した。得られたそれぞれの電子写真感
光体について実験３と同様の評価を行った。その結果、
表１０の通りいずれの電子写真感光体もすべての評価項
目について優れた結果を示した。このことからいずれの
電子写真感光体もバラツキの少ない電子写真特性に優れ
たものであることが判った。

【００５７】［実施例９］実施例９では、基体温度を４
００℃とした以外、実施例３と同様にして５６個の電子
写真感光体を作製した。得られたそれぞれの電子写真感
光体について実験３と同様の評価を行った。その結果、
表１０の通りいずれの電子写真感光体もすべての評価項
目について優れた結果を示した。このことからいずれの
電子写真感光体もバラツキの少ない電子写真特性に優れ
たものであることが判った。

【００５８】［実施例１０］実施例１０では、基体温度
を３５０℃とした以外、実施例３と同様にして５６個の
電子写真感光体を作製した。得られたそれぞれの電子写
真感光体について実験３と同様の評価を行った。その結
果、表１０の通りいずれの電子写真感光体もすべての評
価項目について優れた結果を示した。このことからいず
れの電子写真感光体もバラツキの少ない電子写真特性に
優れたものであることが判った。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、以上の構成により、ガスの利
用効率を低下させることなく、また、基体間の膜厚や膜
質のバラツキを増加させることなく１バッチあたりの処
理本数を増加することができ、反応容器の大型化に伴う
装置コストの上昇を低減することができ、生産性を大幅
に改善することが可能となる。また、被堆積基体に１
３．５６ＭＨｚの高周波エネルギーを使用する従来のＲ
ＦプラズマＣＶＤ法により形成されるのと同等以上の高
品質堆積膜を、成膜堆積速度で形成することが可能とな
り、大面積で高品質の半導体デバイスを、成膜時のゴミ
の付着による欠陥を極力抑えながら、高堆積速度で作製
することができ、特に電子写真特性に優れた大面積堆積
膜を安定して安価に量産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は、本発明のプラズマＣＶＤ装置を
示す模式図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のプラズ
マＣＶＤ装置をＸ−Ｘで切断した断面図である。

【図２】各電源周波数における放電空間内のプラズマ電
位を放電圧力に対してプロットしたグラフである。

【図３】各電源周波数における堆積膜の光感度を放電圧
力に対してプロットしたグラフである。

【図４】１００ＭＨｚの電源周波数において、プラズマ
電位を放電電力に対してプロットしたグラフである。

【図５】１００ＭＨｚの電源周波数において、光感度及
び堆積速度を放電電力に対してプロットしたグラフであ
る。

【図６】１００ＭＨｚの電源周波数において、光導電率
及び暗導電率を基体温度に対してプロットしたグラフで
ある。

【図７】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す模式図であ
る。

【図８】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す模式図であ
る。

【図９（Ａ）】図９（Ａ）は、図８のプラズマＣＶＤ装
置を実験用に改造したプラズマＣＶＤ装置を示す模式図
であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のプラズマＣＶＤ装
置をＸ−Ｘで切断した断面図である。

【図１０】本発明のプラズマＣＶＤ装置を示す模式図で
ある

【符号の説明】

１００：反応容器１００’：放電空間１０２Ａ、１０２Ｂ：アースシールド１０３：カソード電極１０４Ａ、１０４Ｂ：絶緑部材１０５Ａ、１０５Ｂ：基体ホルダー１０６：基体１０７：排気パイプ１０８：原料ガス供給系１０９：高周波整合回路１１１：高周波電源１１６：ガス放出パイプ１１７：ガス供給パイプ１３１：基体回転用シャフト１３２：モーター１３３：シール部材１３５：排気機構１４０：基体加熱用ヒーター

【手続補正書】

【提出日】平成８年７月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図７】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す模式図であ
る。

【図８】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す模式図であ
る。

【図９】図９（Ａ）は、図８のプラズマＣＶＤ装置を実
験用に改造したプラズマＣＶＤ装置を示す模式図であ
り、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のプラズマＣＶＤ装置を
Ｘ−Ｘで切断した断面図である。

【符号の説明】１００：反応容器１００’：放電空間１０２Ａ、１０２Ｂ：アースシールド１０３：カソード電極１０４Ａ、１０４Ｂ：絶緑部材１０５Ａ、１０５Ｂ：基体ホルダー１０６：基体１０７：排気パイプ１０８：原料ガス供給系１０９：高周波整合回路１１１：高周波電源１１６：ガス放出パイプ１１７：ガス供給パイプ１３１：基体回転用シャフト１３２：モーター１３３：シール部材１３５：排気機構１４０：基体加熱用ヒーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧可能な反応容器内に、複数の円柱状の
カソード電極を配列し、該複数のカソード電極のそれぞ
れの周囲に被成膜基体である複数の円筒状基体をその中
心軸がカソード電極の同軸円周上に立設するように配列
し、高周波電力を印加することにより前記カソード電極
とカソード電極の同軸円周上に配列した前記複数の円筒
状基体との間にプラズマを発生させ、前記円筒状基体を
回転させながら該円筒状基体の表面上に堆積膜を形成す
る堆積膜形成方法において、前記カソード電極に高周波
電源で発生させたＶＨＦ帯の高周波電力を整合回路を介
して供給するようにしたことを特徴とする堆積膜形成方
法。
【請求項２】前記ＶＨＦ帯の高周波電力は、その周波数
が５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚであることを特徴とする請
求項１に記載の堆積膜形成方法。
【請求項３】前記円筒状基体に４０ｅＶ以上のエネルギ
ーをもつイオンを入射させながら堆積膜を形成すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の堆積膜形
成方法。
【請求項４】前記円筒状基体に４０ｅＶ以上のエネルギ
ーのイオンを入射させるために、堆積膜形成時の圧力を
３０ミリトール以下とすることを特徴とする請求項３に
記載の堆積膜形成方法。
【請求項５】前記円筒状基体に５０ｅＶ以上のエネルギ
ーをもつイオンを入射させながら堆積膜を形成すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の堆積膜形
成方法。
【請求項６】前記円筒状基体に５０ｅＶ以上のエネルギ
ーのイオンを入射させるために、堆積膜形成時の圧力を
２０ミリトール以下とすることを特徴とする請求項５に
記載の堆積膜形成方法。
【請求項７】前記高周波電力は、前記カソード電極の単
位面積あたり０．３Ｗ／ｃｍ²〜３０Ｗ／ｃｍ²で、かつ
前記放電空間の体積あたり０．０１Ｗ／ｃｍ³〜１Ｗ／
ｃｍ³の範囲で供給されることを特徴とする請求項１〜
請求項６のいずれか１項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項８】前記堆積膜は、少なくとも１種類のIV族元
素を含むアモルファス物質の堆積膜であることを特徴と
する請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の堆積膜
形成方法。
【請求項９】前記IV族元素が、シリコンであることを特
徴とする請求項８に記載の堆積膜形成方法。
【請求項１０】前記堆積膜は、電子写真感光体用のもの
であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載
の堆積膜形成方法。
【請求項１１】前記基体は、６０℃〜４００℃の温度に
保持されることを特徴とする請求項８〜請求項１０のい
ずれか１項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項１２】前記基体は、１００℃〜３５０℃の温度
に保持されることを特徴とする請求項８〜請求項１０の
いずれか１項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項１３】前記高周波電力は、シリコンを含有する
原料ガスの供給量あたり１Ｗ／ｓｃｃｍ〜５０Ｗ／ｓｃ
ｃｍの範囲で供給されることを特徴とする請求項７〜請
求項１２のいずれか１項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項１４】前記基体への堆積速度が最大になる位置
での堆積連度が３ｎｍ／秒以上であることを特徴とする
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の堆積膜形
成方法。
【請求項１５】減圧可能な反応容器内に、複数の円柱状
のカソード電極を配列すると共に、該複数のカソード電
極のそれぞれの周囲に被成膜基体である複数の円筒状基
体をその中心軸がカソード電極の同軸円周上に立設する
ように回転可能に配列し、高周波電力を印加することに
より前記カソード電極とカソード電極の同軸円周上に配
列した前記複数の円筒状基体との間にプラズマを発生さ
せ前記円筒状基体の表面上に堆積膜を形成する堆積膜形
成装置において、前記カソード電極に高周波電源で発生
させたＶＨＦ帯の高周波電力を整合回路を介して供給す
るようにしたことを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項１６】前記円柱状のカソード電極の軸方向の長
さが、使用する高周波の波長の１／４未満であり、カソ
ード電極の周囲に配された複数の円筒状基体の中心軸を
通るカソード電極の同軸円の円周長が、高周波の波長未
満であることを特徴とする請求項１５に記載の堆積膜形
成装置。