JPH1192932A - 堆積膜形成装置および堆積膜形成方法 - Google Patents
堆積膜形成装置および堆積膜形成方法Info
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Abstract
上、堆積膜特性の均一性・再現性の向上が可能な堆積膜
形成装置および堆積膜形成方法を提供する。 【解決手段】 減圧可能な反応容器中に複数の円筒状基
体が設置され、該反応容器中に供給した原料ガスを高周
波電力導入手段から導入された高周波電力により分解
し、該円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置
において、該円筒状基体は同一円周上に等間隔で配置さ
れ、該高周波電力導入手段が該円筒状基体の配置円外に
設置された構成とする。
Description
形成する装置および方法に関する。とりわけ機能性膜、
特に半導体デバイス、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用
いる堆積膜の形成装置および形成方法に関する。
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
子に用いる堆積膜の形成方法として、真空蒸着法、スパ
ッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、
光CVD法、プラズマCVD法等、多数知られており、
そのための装置も実用に付されている。
ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電
により分解し、基板上に薄膜状の堆積膜を形成する方法
は好適なものとして、電子写真用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
形成など、現在実用化が非常に進んでおり、そのための
装置も各種提案されている。
法は概略以下のようなものである。
たRFプラズマCVD法(以下「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
用光受容部材の形成装置の一例を示す模式的な構成図で
ある。図2に示す形成装置の構成は以下の通りである。
0、原料ガスの供給装置2200、反応容器2101内
を減圧にするための排気装置(図示せず)から構成され
ている。堆積装置2100中の反応容器2101内には
円筒状基体2112、基体加熱用ヒーターを内蔵した基
体支持体2113、原料ガス導入管2114が設置さ
れ、更に高周波マッチングボックス2115が反応容器
2101の一部を構成するカソード電極2111に接続
されている。カソード電極2111は、碍子2120に
よりアース電位と絶縁され、基体支持体2113を通し
て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2112との間に高周波電圧が印加可能となってい
る。
GeH4、H2、CH4、B2H6、PH 3等の原料ガスのボ
ンベ2221〜2226、バルブ2231〜2236、
2241〜2246、2251〜2256、及びマスフ
ローコントローラー2211〜2216から構成され、
各原料ガスのボンベはバルブ2260介して反応容器2
101内のガス導入管2114に接続されている。
以下のように行なうことができる。
112を設置し、不図示の排気装置(例えば真空ポン
プ)により反応容器2101内を排気する。続いて、基
体支持体2113に内蔵された基体加熱用ヒーターによ
り円筒状基体2112の温度を200〜350℃の所定
の温度に制御する。
1に流入させるには、ガスボンベのバルブ2231〜2
236、反応容器のリークバルブ2117が閉じられて
いることを確認し、また、流入バルブ2241〜224
6、流出バルブ2251〜2256、補助バルブ226
0が開かれていることを確認して、まずメインバルブ2
118を開いて反応容器2111お及びガス配管211
6内を排気する。
-4Paになった時点で補助バルブ2260、流出バルブ
2251〜2256を閉じる。
ら各ガスをバルブ2231〜2236を開いて導入し、
圧力調整器2261〜2266により各ガス圧を2Kg
/cm2に調整する。次に、流入バルブ2241〜22
46を徐々に開けて、各ガスをマスフローコントローラ
ー2211〜2216内に導入する。
後、以下の手順で各層の形成を行う。
ところで流出バルブ2251〜2256のうちの必要な
もの及び補助バルブ2260を徐々に開き、ガスボンベ
2221〜2226から所定のガスをガス導入管211
4を介して反応容器2101内に導入する。次にマスフ
ローコントローラー2211〜2216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2101内の圧力が所定の値になるように真空計2
119を見ながらメインバルブ2118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(不図示)を所望の電力に設定して、高周波
マッチングボックス2115、カソード2111を通じ
て反応容器2101内にRF電力を導入し、円筒状基体
2112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2112上に所
定のシリコンを主成分とする堆積膜が形成される。所望
の膜厚の形成が行われた後、RF電力の供給を止め、流
出バルブを閉じて反応容器へのガスの流入を止め、堆積
膜の形成を終える。
て、所望の多層構造の光受容層が形成される。
以外の流出バルブはすべて閉じられていることは言うま
でもなく、また、それぞれのガスが反応容器2101
内、流出バルブ2251〜2256から反応容器210
1に至る配管内に残留することを避けるために、流出バ
ルブ2251〜2256を閉じ、補助バルブ2260を
開き、さらにメインバルブ2118を全開にして系内を
一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。
なっている間は、円筒状基体2112を駆動装置(不図
示)によって所定の速度で回転させることも有効であ
る。
各々の層の作製条件にしたがって変更が加えられる。
用いたRFプラズマCVD法による堆積膜形成装置およ
び形成方法に加え、更には近年、VHF帯の高周波電力
を用いたVHFプラズマCVD(以下「VHF−PCV
D」と略記する。)法が注目を浴びており、これを用い
た各種堆積膜形成の開発も積極的に進められている。こ
れは、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6−287760号公報にはa−Si
系電子写真用光受容部材形成に用いうる装置および方法
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3に示すよう
な堆積膜形成装置の開発も進められている。
は図3(a)の切断線A−A’に沿う概略横断面図であ
る。反応容器301の側面には排気管311が一体的に
形成され、排気管311の他端は不図示の排気装置に接
続されている。反応容器301の中心部を取り囲むよう
に、堆積膜の形成される6本の円筒状基体305が互い
に平行になるように配置されている。各円筒状基体30
5は回転軸308によって保持され、発熱体307によ
って加熱されるようになっている。モータ309を駆動
すると、減速ギア310を介して回転軸308が回転
し、円筒状基体305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。
膜空間306には原料ガスが原料ガス供給手段312か
ら供給さる。VHF電力はVHF電源303からマッチ
ングボックス304を経てカソード電極302から成膜
空間306に供給される。この際、回転軸308を通し
てアース電位に維持された円筒状基体305がアノード
電極として作用する。
略以下のような手順により行なうことができる。
5を設置し、不図示の排気装置により排気管311を通
して反応容器301内を排気する。続いて、発熱体30
7により円筒状基体305を200〜300℃程度の所
定の温度に加熱・制御する。
ころで、原料ガス供給手段312を介して、原料ガスを
反応容器301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301内の圧力が安定したの
を確認した後、高周波電源303からマッチングボック
ス304を介してカソード電極302へ所定のVHF電
力を供給する。これにより、カソード電極302とアノ
ード電極を兼ねた円筒状基体305の間にVHF電力が
導入され、円筒状基体305で囲まれた成膜空間306
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305上に堆積膜が形成される。
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。
状基体305をモータ309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渡って堆積膜が
形成される。
いては、複数の電極を用いて複数の基体上に同時に堆積
膜形成する技術に関して開示されており、生産性の向
上、堆積膜特性の均一性向上の効果を得ることができる
ことが示されている。このような装置形態は、例えば図
5のような装置で実現可能である。
概略横断面図である。反応容器500の上面には排気口
505が一体的に形成され、排気管の他端は不図示の排
気装置に接続されている。反応容器500中には、堆積
膜の形成される複数の円筒状基体501が互いに平行に
なるように配置されている。各円筒状基体501は回転
軸506によって保持され、発熱体507によって加熱
されるようになっている。必要に応じて、不図示のモー
タ等の駆動手段により、回転軸軸506を介して円筒状
基体501を自転させるようになっている。
ングボックス504を経てカソード電極502より反応
容器500内に供給される。この際、回転軸軸506を
通してアース電位に維持された円筒状基体501がアノ
ード電極として作用する。
た不図示の原料ガス供給手段により、反応容器500内
に供給される。
3に示した堆積膜形成装置の場合と同様の手順により行
なうことができる。
置により、比較的良好な堆積膜が形成される。しかしな
がら、これら堆積膜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
高品質の堆積膜が求められるようになっている。
ードの向上、電子写真装置の小型化、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、感度等の向上およ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や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
のコピーも頻繁に為されるため、画像濃度むらの低減、
光メモリーの低減等の感光体特性の向上も従来以上に強
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、堆積膜形成
条件、堆積膜積層構成の最適化も為されているが、同時
に、堆積膜形成装置、堆積膜形成方法の面での改善も強
く望まれている。
積膜形成装置、堆積膜形成方法においても、堆積膜特性
の向上、堆積膜形成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。
よる基体処理時間の短縮、同時処理可能基体数の増加等
が挙げられる。これらは特に、電子写真感光体を形成す
る際のように、形成する堆積膜の膜厚が厚い場合、生産
性の向上、生産コストの低下に大きく貢献する。
現性という点においても改善の余地が残されている。堆
積膜特性の均一性・再現性が不十分であると、堆積膜特
性はばらつき、製品品質の低下、良品率の低下につなが
ってしまう。特に、複数の堆積膜の積層構成よりなる部
材形成の場合、この特性のばらつきにより、ある層の膜
特性が低下すると、他の層とのマッチングも悪化するた
め部材全体として大きく影響を受けることとなってしま
う。また、電子写真感光体のように大面積の部材におい
ては、局所的な膜質低下であっても、その部分のみを除
去することができないため、その影響は大きい。このよ
うに、堆積膜特性の均一性・再現性を向上し、堆積膜特
性のばらつきを抑制することは、堆積膜全体としての特
性向上、堆積膜形成コストの低下に大きく貢献するもの
である。
可能基体数の増加、堆積膜特性の均一性・再現性向上が
可能な堆積膜形成装置、堆積膜形成方法を実現すること
は、製品品質の向上、生産コストの低下を達成可能とす
るものであり、現在の市場での要求に応えていく上で必
要不可欠のものとなっている。
るものである。即ち、本発明の目的は、減圧可能な反応
容器中に複数の円筒状基体を設置し、該反応容器中に供
給した原料ガスを高周波電力導入手段から導入された高
周波電力により分解し、該円筒状基体上に堆積膜を形成
する堆積膜の形成において、良好な膜特性を維持しなが
ら、生産性の向上、堆積膜特性の均一性・再現性の向上
が可能な堆積膜形成装置、堆積膜形成方法を提供するこ
とにある。
達成すべく鋭意検討を行った結果、まず、堆積膜形成装
置・堆積膜形成方法において、基体の配置方法および高
周波電力導入方法が堆積膜特性、堆積膜特性の均一性・
再現性、堆積膜の生産性に大きな影響を及ぼすことを見
い出した。さらに、円筒状基体を同一円周上に等間隔で
配置し、高周波電力を該円筒状基体の配置円外から導入
することで、複数の基体上に、良好な特性を有する堆積
膜を均一に、再現性良く、高い膜堆積速度で形成可能で
あることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
複数の円筒状基体が設置され、該反応容器中に供給した
原料ガスを高周波電力導入手段から導入された高周波電
力により分解し、該円筒状基体上に堆積膜を形成する堆
積膜形成装置において、該円筒状基体は同一円周上に等
間隔で配置され、該高周波電力導入手段が少なくとも該
円筒状基体の配置円外に設置されたことを特徴とする堆
積膜形成装置に関する。
複数の円筒状基体を設置し、該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、該円筒状基体上に堆
積膜を形成する堆積膜形成方法において、該円筒状基体
を同一円周上に等間隔で配置し、該高周波電力を該円筒
状基体の少なくとも配置円外から導入して堆積膜の形成
を行うことを特徴とする堆積膜形成方法に関する。
に、良好な特性を有する堆積膜を均一に、再現性良く、
高い膜堆積速度で形成可能である。
について、以下、詳述する。
上に等間隔で配置し、高周波電力を該円筒状基体の配置
円外から導入する構成としたことで、配置円外のみなら
ず配置円内にも十分な密度をもったプラズマが生成可能
となる。
る。同一円周上に配置された円筒状基体の配置円外から
高周波電力を導入した場合、高周波電力は配置円外に生
起したプラズマに電力を供給すると同時に、配置円内方
向に減衰しながら伝播する。一方、単位径方向長さ当た
りの放電空間体積は配置円内方向に向かって減少するた
め、電力の減衰は放電空間体積の減少により相殺され、
配置円内においても十分な密度をもったプラズマが維持
可能となる。
円筒状基体の配置円内のみに高周波電力導入手段(カソ
ード電極302)を設置した場合、高周波電力は配置円
内に生起したプラズマに電力を供給すると同時に、配置
円外方向に減衰しながら伝播する。一方、単位径方向長
さ当たりの放電空間体積は配置円外方向に向かって増加
するため、電力の減衰と放電空間体積の増大の相乗効果
により円筒状基体配置円外の電力密度は配置円内の電力
密度と比べ大幅に小さく、十分な密度をもったプラズマ
を生成・維持することが困難となる。
みならず配置円内にも十分な密度をもったプラズマが生
成可能であるため、円筒状基体全周にわたって同時に膜
形成を行うことができる。このため、図3に示したよう
な、円筒状基体の一部のみに膜形成を行い、円筒状基体
を回転させることで基体全周に膜形成を行う従来の装置
に比べ、基体全周での平均の膜堆積速度は大幅に向上
し、堆積膜形成時間の大幅な短縮が達成される。
膜堆積速度の向上を実現した上で、膜特性を高いレベル
に維持しながら、基体間での膜特性のばらつきを十分に
抑制することが可能となる。膜特性ばらつきが抑制され
るメカニズムに関しては現在のところ完全には解明され
ていないものの、概略以下のようなものによるのではな
いかと推察している。
てその特性、具体的には特に電子のエネルギー分布が他
の領域と比べ異なる。これは、プラズマが接する壁面か
らの高エネルギー電子の放出によるものである。即ち、
プラズマはそれが接する壁面に対して正の電位を維持
し、プラズマと壁面の境界領域(所謂「シース領域」)
において、この電位差に応じた電界が生じる。このた
め、プラズマから壁面に入射するプラスイオンはこのシ
ース領域において加速され、高エネルギー状態で壁面に
衝突する。この際、壁面から電子が放出され、この電子
はシース領域において加速され、高エネルギー状態とな
ってプラズマ中に入射する。この結果、壁面近傍では高
エネルギー電子の比率が他の領域に比べ高まり、そこで
生成される活性種の種類あるいは比率が異なることとな
る。
体表面そのものが上述した壁面に相当することとなる。
したがって、複数の円筒状基体を配置した場合、その配
置の仕方によって高エネルギー電子比率の高いプラズマ
領域の分布が異なることとなる。円筒状基体に対するこ
の分布形状が、各円筒状基体毎に異なってしまうと、上
述したように、円筒状基体上に到達する活性種の種類、
比率が各々異なってしまい、それら活性種によって形成
される堆積膜の特性も基体間でばらつきを生じ易い。
上に等間隔で配置するため、各円筒状基体に対する高エ
ネルギー電子比率の高いプラズマ領域の分布形状は全て
同一となり、基体上に到達する活性種の種類、比率も全
ての基体上において同一となる。この結果、円筒状基体
上に形成される堆積膜の特性も、基体間での特性ばらつ
きの少ない良好なものとなる。
の円筒状基体上に同時に堆積膜を形成するに際して、堆
積膜形成時間の短縮と円筒状基体間の特性ばらつき抑制
が同時に達成可能となる。
うな構成・方法により、さらに顕著な効果を得ることが
できる。各々について詳述する。
を複数の高周波電力導入手段から導入する場合、高周波
電力導入手段を円筒状基体配置円と中心を同じくする同
心円上に等間隔で設置することによって、さらに円筒状
基体間の特性ばらつき抑制効果が高まる。
手段表面もまた壁面としてはたらき、前述した理由によ
り、形成される堆積膜特性に影響を及ぼすためである。
したがって、高周波電力導入手段を円筒状基体配置円と
中心を同じくする同心円上に等間隔で配置することによ
り、各基体に及ぼす影響は均一化され、基体間での堆積
膜の特性差が抑制される。
を均一化するという点から、高周波電力導入手段の数と
しては、円筒状基体と同数もしくは円筒状基体の1/2
とすることが更に好ましい。円筒状基体の1/2とする
場合には、近接する2つの円筒状基体との距離が等しく
なるよう配置することが最適である。
配置円内に第2の高周波電力導入手段を設置することに
より、さらなる効果を得ることができる。第2の高周波
電力導入手段により円筒状基体配置円内におけるプラズ
マの制御性が高まり、円筒状基体周方向全周にわたっ
て、より均一で良好な堆積膜が形成可能となる。円筒状
基体を回転させる場合においても、常に極めて良好な堆
積膜が形成され続けるため堆積膜の特性は向上し、ま
た、ロット間・基体間での特性ばらつきが抑制される。
状基体への影響を平均化するという点から、円筒状基体
配置円中心に設置するか、もしくは円筒状基体配置円と
中心を同じくする同心円上に等間隔で複数配置すること
が好ましい。このような配置とすることで、基体間での
堆積膜特性のばらつきが更に抑制される。
第1の高周波電力導入手段から導入される高周波電力と
第2の高周波電力導入手段から導入される高周波電力を
独立に制御可能とすることで、円筒状基体周方向の膜特
性は極めて厳密に制御可能となり、膜特性の向上、膜特
性ばらつきの更なる抑制が可能となる。
入される高周波電力の発振源と第2の高周波電力導入手
段から導入される高周波電力の発振源を同一とすること
により、形成される堆積膜特性のロット間でのばらつき
が効果的に抑制される。
合、2つの電源において発振周波数を完全に一致させる
ことが困難であり、この発振周波数のずれによって、堆
積膜形成中、あるいは堆積膜形成ロット毎に位相差が変
化してしまうことに起因すると考えられる。この位相差
によって、プラズマ中で生成される活性種の種類・比率
が変化してしまい、また、場合によってはプラズマが不
安定となってしまう。
手段から導入される高周波電力の発振源と第2の高周波
電力導入手段から導入される高周波電力の発振源を同一
とすることにより、位相差を常に一定に維持可能となる
ため、良好な堆積膜を更に安定して、再現性良く形成す
ることが可能となる。
の円筒状基体を取り囲み、かつ中心軸が円筒状基体配置
円の中心を通るように設置された円筒状壁の内部におい
て、原料ガスを分解して堆積膜形成を行う構成とするこ
とにより、さらに顕著な効果を得ることができる。すな
わち、このような構成とすることにより、形成される堆
積膜は高い膜特性レベルを維持しながら、基体間での特
性のばらつきが、高いレベルで抑制可能となる。このよ
うな効果は、概略以下の2つの作用に基づくものと推察
している。
面の距離が等しく、したがって、各円筒状基体上での膜
堆積に寄与する成膜空間体積が等しくなることに起因す
るものである。例えば図4のような構成の場合では、円
筒状基体A401上のP点と円筒状基体B402上のQ
点を比べると、P点に活性種を供給する成膜空間Xは、
Q点に活性種を供給する成膜空間Yに比べて大きく、こ
の結果P点とQ点で基体上に到達する活性種量が異な
り、膜堆積速度に差が生じる。膜特性は膜堆積速度に依
存性を持つため、この膜堆積速度の差が円筒状基体Aに
形成される膜特性と円筒状基体B上に形成される膜特性
に差を生じさせてしまう。これに対して本発明の前記構
成においては、成膜空間Xと成膜空間Yの体積が等しい
ため、常に全ての基体に対して同量の活性種が到達する
こととなり、このような特性差を生じない。
面の距離が等しいこと、そのものに起因するものであ
る。前述したように、プラズマはそれが接する壁面近傍
においてその特性が他の領域と比べて異なり、そこで生
成される活性種の種類・比率もまた他の領域と比べ異な
ることとなる。各円筒状基体と成膜空間壁面の距離が異
なると、この壁面近傍で生成された活性種の基体表面へ
の到達比率が各基体毎に異なってしまい、基体間での特
性ばらつきの一因となってしまう。これに対し、前記構
成においては、各円筒状基体と成膜空間壁面の距離が等
しく、壁面近傍で生成された活性種の基体表面への到達
比率が全ての基体に対して等しいため、形成される堆積
膜特性のばらつきは高いレベルで抑制可能となる。
状壁の内部において原料ガスを分解して堆積膜形成を行
うに際して、円筒状壁面の少なくとも一部を非導電性材
料で構成し、該円筒状壁面の外部から高周波電力を導入
することで更なる効果を得ることができる。すなわち、
このような構成とすることで、高周波電力導入手段への
膜付着による原料ガスのロスがなくなり、原料ガス利用
効率が向上する。この結果、生産コストの低下が可能と
なる。さらに、堆積膜形成中に高周波電力導入手段表面
からの膜はがれが生じないため、成膜空間中のダストが
減少し、堆積膜中の欠陥の抑制が可能となる。
給するための原料ガス供給手段を円筒状基体の配置円内
および配置円外に設置することが堆積膜特性を更に向上
させる上で効果的である。これは、原料ガス供給位置が
堆積膜特性に大きく影響を及ぼす場合があるとの本発明
者らの検討結果に基づくものである。原料ガスは原料ガ
ス供給手段から成膜空間内に供給されると、速やかに成
膜空間全体に広がる。しかしながら、この過程において
も、原料ガスは高周波電力により分解されるため、原料
ガス供給手段からの距離に応じてガス組成が異なってし
まう。例えば、原料ガスがSiH4の場合、原料ガス供
給手段から遠ざかるにつれてSiH4の分解は進み、S
iH4は減少する。逆に、SiH4の分解によって生じた
H2は原料ガス供給手段から遠ざかるにつれて増加する
ため、原料ガス供給手段から離れた位置においては、あ
たかもH2希釈したSiH4を原料ガスとして用いたかの
ような堆積膜特性となってしまう。このような現象は、
高周波電力が大きい場合、あるいは原料ガス分解効率の
高い周波数帯の高周波電力を用いた場合に特に顕著とな
る。本発明においては、原料ガスを供給するための原料
ガス供給手段を円筒状基体の配置円内および配置円外に
設置することにより、実質的に上述したような問題点が
回避され、全ての円筒状基体の全ての領域において目的
とする特性を有した堆積膜形成が可能となる。
波数が50〜450MHzの範囲において、円筒状基体
周方向での膜特性の均一性が特に高くなる。
においては、プラズマが安定して生成可能な圧力が急激
に高まることに起因していると思われる。本発明者らの
検討によれば、例えば周波数が13.56MHzの場合
には、プラズマが安定して生成可能な圧力は、周波数が
50MHz以上の場合と比べ約1桁から半桁高いことが
確認されている。このような高い圧力においては、成膜
空間中においてポリシラン等のパーティクルが生じ易
く、このパーティクルが堆積膜中に取り込まれると膜質
の低下を引き起こしてしまう。このパーティクルは特に
シース近傍で発生しやすく、本発明においては隣接する
シリンダー間でこの膜中への取り込みが生じてしまう虞
があると思われる。本発明において、高周波電力の周波
数を50MHz以上とすることにより、このような膜中
へのパーティクルの取り込みが生じず、円筒状基体全周
にわたって良好な堆積膜が形成されるものと考えられ
る。
においては、プラズマの均一性の差により450MHz
以下の場合と比べて膜特性の均一性に差が生じてしまう
ものと思われる。周波数が450MHzよりも高い周波
数領域においては、電力導入手段近傍での電力の吸収が
大きく、ここで電子の生成が最も頻繁に為されるため、
プラズマ不均一を生じ易く、堆積膜の特性むらにつなが
りやすい。450MHz以下の周波数においては、電力
導入手段近傍での極端な電力吸収が生じにくいため、プ
ラズマ均一性、さらには膜特性の均一性が高くなる。
図を用いて詳述する。図7は本発明のa−Si系感光体
堆積膜製造装置の一例を示した模式的構成図である。図
7(a)は概略縦断面図、図7(b)は図7(a)の切
断線A−A’に沿う概略横断面図である。
形成され、排気管の他端は不図示の排気装置に接続され
ている。堆積膜の形成される円筒状基体105は、同一
円周上に等間隔で互いに平行に配置されている。基体1
05は回転軸108によって保持され、モータ109を
駆動すると、減速ギア110を介して回転軸108が回
転し、円筒状基体105は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。また、円筒状基体105
は発熱体107によって加熱可能となっている。
の配置円外には、高周波電力導入手段102が設置さ
れ、高周波電源103から出力された高周波電力は、マ
ッチングボックス104を経て、高周波電力導入手段1
02から成膜空間となる反応容器101内に供給され
る。
12が設置され、所望の原料ガスを反応容器101中に
供給する。
円筒状基体105の数には特に制限はないが、一般的
に、円筒状基体105の数を多くするに伴って、装置の
大型化および必要とする高周波電源容量の増大をもたら
すため、これらの点を考慮して適宜決定される。
しては特に制限はないが、高周波電力導入手段102か
らの膜はがれ防止の観点から、可能な限り曲面により構
成されていることが好ましく、特に円筒状が好ましい。
高周波電力導入手段102への高周波電力供給は、高周
波電力導入手段102の1点に行ってもよいし、また、
複数の点に行ってもよい。
密着性を向上し、膜剥れを防止し、成膜中のダストを抑
制する目的から、粗面化されていることが望ましい。粗
面化の具体的な程度としては、2.5mmを基準とする
10点平均粗さ(Rz)で5〜200μmの範囲が好ま
しい。
波電力導入手段102の表面はセラミックス材で被覆さ
れていることが効果的である。被覆の具体的手段に特に
制限はないが、例えばCVD法、溶射等の奏面コーティ
ング法により、高周波電力導入手段102の表面をコー
ティングしてもよい。コーティング法の中でも溶射は、
コスト面から、あるいはコーティング対象物の大きさ・
形状の制限を受けにくいため好ましい。具体的なセラミ
ックス材料としては、アルミナ、二酸化チタン、窒化ア
ルミニウム、窒化ホウ素、ジルコン、コージェライト、
ジルコン−コージェライト、酸化珪素、酸化ベリリウム
マイカ系セラミックス等が挙げられる。高周波電力導入
手段102の表面を被覆するセラミックス材の厚さは特
に制限はないが、耐久性および均一性を増すため、ま
た、高周波電力吸収量、製造コストの面から1μm〜1
0mmが好ましく、10μm〜5mmがより好ましい。
たは冷却手段を設けることにより、高周波電力導入手段
102表面における膜の密着性を更に高め、より効果的
に膜剥れの防止を達成できる。この場合、高周波電力導
入手段102を加熱するか、冷却するかは、堆積する膜
材料、堆積条件に応じて適宜決定する。具体的な加熱手
段としては、発熱体であれば特に制限はない。具体的に
はシース状ヒーターの巻付けヒーター、板状ヒーター、
セラミック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輻射ランプ発熱体、液体、気体
等を媒体とした熱交換手段による発熱体等が挙げられ
る。具体的な冷却手段としては、吸熱体であれば特に制
限はない。例えば、液体・気体等を冷却媒体として流す
ことができる冷却コイル、冷却板、冷却筒等が挙げられ
る。
うな形状のものであっても本発明の効果は得られるが、
前述したように、原料ガスが分解される成膜空間が,円
柱状領域に制限されるように壁面が設けられていること
が好ましい。この場合、必ずしも反応容器101そのも
のが円筒状である必要はなく、例えば、角状の反応容器
内に円筒状の成膜空間壁を設けてもよい。成膜空間を円
柱状領域に制限するに際しては、円柱状成膜空間の中心
軸が円筒状基体101の配置円の中心を通るようにす
る。このような成膜空間壁の表面は、膜はがれ防止のた
め、高周波電力導入手段102の表面と同様に、粗面
化、セラミックスによる被覆、加熱・冷却を行うことが
効果的である。
特に制限はないが、前述したように、円筒状基体配置円
内および円筒状基体配置円外の両方に設置することが効
果的である。
例えば概略以下のようにして行われる。
状基体105を反応容器101内に設置し、不図示の排
気装置により排気口111を通して反応容器101内を
排気する。続いて、発熱体107により円筒状基体10
5を所定の温度に加熱・制御する。
ころで、原料ガス供給手段112を介して、原料ガスを
反応容器101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101内の圧力が安定したの
を確認した後、高周波電源103からマッチングボック
ス104を介してカソード電極102へ所定の高周波電
力を供給する。供給された高周波電力によって、反応容
器101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105上に堆積膜が形成される。
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。多層構造の堆積膜を形成する場合
には、同様の操作を複数回繰り返す。この場合、各層間
においては、上述したように1つの層の形成が終了した
時点で一旦放電を完全に停止し、次層のガス流量、圧力
に設定が変更された後、再度放電を生起して次層の形成
を行なってもよいし、あるいは、1つの層の形成終了後
一定時間でガス流量、圧力、高周波電力を次層の設定値
に徐々に変化させることにより連続的に複数層を形成し
てもよい。
08を介して円筒状基体105をモータ109により所
定の速度で回転させてもよい。
差の抑制を目的として、図6に示すように、高周波電力
導入手段102を複数とし、これらを円筒状基体105
配置円と中心を同じくする同心円上に等間隔で配置する
ことが好ましい。この場合、高周波電力導入手段の数と
しては、円筒状基体と同数もしくは円筒状基体の1/2
とすることが更に好ましい。円筒状基体の1/2とする
場合には、近接する2つの円筒状基体との距離が等しく
なるよう配置することが最適である。複数の高周波電力
導入手段102への電力の供給は、例えば図6に示すよ
うに、1つの高周波電源103からマッチングボックス
104を介した後、電力供給路を分岐させて行うことが
できる。また例えば、1つの高周波電源103から電力
供給路を分岐させた後、複数のマッチングボックスを介
して電力供給を行ってもよく、さらには例えば、個々の
高周波電力導入手段ごとに別個の高周波電源およびマッ
チングボックスを設けてもよいが、全ての高周波電力導
入手段から導入される高周波電力の周波数が完全に一致
するという点、装置コストの点、装置の大きさの点か
ら、1つの高周波電源から全ての高周波電力導入手段に
電力供給されることが好ましい。
筒状、球状、板状等のカソード電極や、同軸構造体の外
部導体に開口部を設けそこから電力供給する手段等が用
いることができる。高周波電力導入手段102の表面
は、膜の密着性を向上し、膜剥れを防止し、成膜中のダ
ストを抑制する目的から、粗面化されていることが望ま
しい。粗面化の具体的な程度としては、2.5mmを基
準とする10点平均粗さ(Rz)で5〜200μmの範
囲が好ましい。
波電力導入手段102の表面はセラミックス材で被覆さ
れていることが効果的である。被覆の具体的手段に特に
制限はないが、例えば、セラミックス等の筒材により、
高周波電力導入手段102を覆うように装着してもよ
い。具体的なセラミックス材料としては、アルミナ、二
酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ジルコ
ン、コージェライト、ジルコン−コージェライト、酸化
珪素、酸化ベリリウムマイカ系セラミックス等が挙げら
れる。また、上記材料をCVD法、溶射等の表面コーテ
ィング法により、高周波電力導入手段102の表面をコ
ーティングしてもよい。コーティング法の中でも溶射
は、コスト面から、あるいはコーティング対象物の大き
さ・形状の制限を受けにくいため好ましい。高周波電力
導入手段102の表面を被覆するセラミックス材の厚さ
は特に制限はないが、耐久性および均一性を増すため、
また高周波電力吸収量、製造コストの面から1μm〜1
0mmが好ましく、10μm〜5mmがより好ましい。
の円筒状基体105を取り囲み、かつ、中心軸が円筒状
基体配置円の中心を通るように円筒状壁601が設置さ
れている。
図7に示した装置と同様の手順により行うことができ
る。
に、円筒状基体の配置円内に第2の高周波電力導入手段
を設置することにより、円筒状基体周方向全周にわたっ
て、より均一で良好な堆積膜形成が形成可能となる。図
1において、701は第2の高周波電力導入手段、70
2は第2の高周波電源、703は第2のマッチングボッ
クスである。
大きさ、表面性、電力供給方法等は高周波電力導入手段
102と同様でよい。形状、大きさ、表面性、電力供給
方法等は、第2の高周波電力導入手段701と高周波電
力導入手段102が全く同じであってもよいし、異なっ
ていてもよい。
置としては、第2の高周波電力導入手段701を1本と
する場合は、円筒状基体配置円中心に設置することが好
ましい。また、第2の高周波電力導入手段701を複数
とする場合は、円筒状基体配置円と中心を同じくする同
心円上に等間隔で配置することが好ましい。
波電力導入手段701への高周波電力の供給は、高周波
電源103からマッチングボックス104を介した後、
電力供給路を分岐して高周波電力導入手段102及び第
2の高周波電力導入手段701へ電力供給することも可
能である。しかしながら、制御性の点から、図1中に示
したように独立した2つの電源およびマッチングボック
スを用いる等の手段により、各々独立に電力制御可能で
あることが好ましい。また、この場合、前述したよう
に、円筒状基体の配置円外に設置された高周波電力導入
手段から導入される高周波電力の発振源と第2の高周波
電力導入手段から導入される高周波電力の発振源を同一
とすることが更に好ましい。
いて、堆積膜を形成する具体的手順は、図7に示した装
置を用いた場合と概略同様にして行うことができる。図
1に示した装置においては、2つの独立した高周波電力
制御が必要となるが、この高周波電力導入の手順は、高
周波電力導入手段102からの導入電力を所定の値に設
定した後、第2の高周波電力導入手段701からの導入
電力を所定の値に設定してもよいし、この逆の手順によ
り行ってもよい。また、高周波電力導入手段102から
の導入電力と第2の高周波電力導入手段701からの導
入電力を同時並行的に所定の値に設定してもよい。
に、原料ガスが分解される成膜空間を、少なくとも一部
が非導電性材料で構成された円筒状壁801により円柱
状領域に制限し、円柱状成膜空間の中心軸が円筒状基体
105配置円の中心を通る構成とし、さらに、円筒状基
体105の配置円外に設置された高周波電力導入手段1
02を円柱状壁801外部に位置させることにより、原
料ガスの利用効率が向上し、同時に、形成される堆積膜
中の欠陥が抑制可能となる。図8において、801は円
筒状壁であり、少なくとも一部が非導電性材料で構成さ
れている。具体的な非導電性材料としては、アルミナ、
二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ジルコ
ン、コージェライト、ジルコン−コージェライド酸化珪
素、酸化ベリリウムマイカ系セラミックス等が挙げられ
る。これらのうち、高周波電力の吸収が少ないという点
から、特にアルミナが好適である。
中心を通り、一定電位に維持された円筒状導電性シール
ドを、円筒状壁面801外に設置された高周波電力導入
手段102を取り囲むように設けるのが、放出される高
周波電力の均一性を向上する上で好適である。この円筒
状導電性シールドは反応容器101が兼ねる構成として
もよい。
ても、堆積膜を形成する具体的手順は、図7に示した装
置を用いた場合と概略同様にして行うことができる。
えば図12に示すようなa−Si系電子写真用光受容部
材が形成可能である。
00は、支持体1201の上に、水素原子またはハロゲ
ン原子を構成要素として含むアモルファスシリコン(以
下「a−Si:H,X」と表記する。)を有する光導電
性を有する光導電層1202が設けられている。
00は、支持体1201の上に、a−Si:H,Xから
なり光導電性を有する光導電層1202と、アモルファ
スシリコン系(又はアモルファス炭素系)表面層120
3が設けられて構成されている。
00は、支持体1201の上に、アモルファスシリコン
系電荷注入阻止層1204と、a−Si:H,Xからな
り光導電性を有する光導電層1202と、アモルファス
シリコン系(又はアモルファス炭素系)表面層1203
が設けられて構成されている。
00は、支持体1201の上に、光導電層1202が設
けられている。この光導電層1202はa−Si:H,
Xからなる電荷発生層1205及び電荷輸送層1206
とからなり、その上にアモルファスシリコン系(又はア
モルファス炭素系)表面層1203が設けられている。
するが、本発明はこれらによりなんら制限されるもので
はない。
用い、直径80mm、長さ358mmの円筒状アルミニ
ウムシリンダー105上に、高周波電源103の発振周
波数を50MHzとして表1に示す条件で膜厚1μmの
a−Si堆積膜を形成した。
mm、高さ470mm、厚さ3mmの円筒状AL製部材
をカソード電極として用いた。高周波電力導入手段10
2の表面は、ブラスト加工により、表面粗さを2.5m
mを基準長とするRzで50μmとした。また、高周波
電力導入手段102への高周波電力供給は以下のように
した。高周波電源103から出力された高周波電力は、
マッチングボックス104を経た後、同軸状電送路に電
送されようにした。その後、高周波電力は、同軸構造を
維持したまま2系統に分割された電送路を経て、円筒状
の高周波電力導入手段102の2個所に供給されるよう
にした。高周波電力導入手段102上の電力供給個所
は、高さ方向の中央(即ち、円筒端部から235mmの
位置)で、周方向に180度ずらした2点とした。
m、外径13mmのアルミナ製パイプで、端部が封止さ
れた構造であり、パイプ上に設けられた直径1.2mm
のガス噴出口から原料ガス供給可能な構造のものを用い
た。原料ガス供給手段112の設置位置は円筒状基体配
置円内とし、同心円上に3本配置した。原料ガス供給手
段112の表面は、ブラスト加工により、表面粗さを
2.5mmを基準長とするRzで20μmとした。
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6本の
うちの1本の円筒状基体表面上の軸方向中央位置に設置
した。
略以下の通りとした。
筒状基体105を反応容器101内の回転軸108上に
設置した。その後、不図示の排気装置により排気口11
1を通して反応容器101内を排気した。続いて、回転
軸108を介して円筒状基体105をモータ109によ
り10rpmの速度で回転させ、さらに原料ガス供給手
段112から反応容器101中に500sccmのAr
を供給しながら発熱体107により円筒状基体105を
250℃に加熱・制御し、その状態を2時間維持した。
01及び成膜空間内を不図示の排気装置により排気口1
11を通して排気した後、原料ガス供給手段112を介
して表1に示す原料ガスを導入した。原料ガスの流量が
設定流量となり、また、成膜空間114内の圧力が安定
したのを確認した後、高周波電源103の出力値を表1
に示す電力に設定し、マッチングボックス104を介し
てカソード電極102へ高周波電力を供給した。カソー
ド電極102から成膜空間に放射された高周波電力によ
って、原料ガスを励起・解離することにより、円筒状基
体105上にa−Si堆積膜を形成した。その後、1μ
mの厚さの堆積膜が得られたところで高周波電力の供給
を止め、続いて原料ガスの供給を停止して堆積膜の形成
を終えた。
用い、実施例1と同様にして表1の条件でa−Si堆積
膜の形成を行った。高周波電力導入手段302は、直径
20mm、長さ470mmのSUS製円柱状部材をカソ
ード電極として用いた。高周波電力導入手段302の表
面は、ブラスト加工により、表面粗さを2.5mmを基
準長とするRzで50μmとした。また、原料ガス供給
手段312は実施例1と同じものを用い、設置位置も実
施例1と同じとした。
て、このようにしてa−Si堆積膜を30回形成し、以
下のように比較・評価した。
るのに必要な時間を各々実測した。 堆積膜特性:以下の2項目により特性評価を行った。
積膜の((光導電率σp)/(暗導電率σd))を測定
することにより評価した。光導電率σpは、強度1mW
/cm2のHe−Neレーザー(波長632.8nm)
を照射したときの導電率とした。したがって、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。
hotocurrent Method)法により、価
電子帯端から価電子帯端上(伝導帯側)0.8eVまで
の欠陥密度を測定した。したがって、欠陥密度の値が小
さいほど堆積膜特性が良好であることを示す。
は比較例1においては実施例1の1.8倍必要であっ
た。また、堆積膜特性に関しての評価結果を図9に示
す。なお図9中においては、光感度および欠陥密度とも
に、実施例1、比較例1を通じての最小値を1として、
それに対する相対値で示されている。
例1の平均値の2.0倍であり、本発明を用いることに
より光感度の良好な堆積膜が形成されることが確認され
た。また、欠陥密度に関しては、実施例1の平均値は比
較例1の平均値の0.31倍であり、本発明を用いるこ
とにより欠陥密度の抑制された良好な堆積膜が形成され
ることが確認された。さらに、光感度および欠陥密度の
それぞれに関してそのロット間でのばらつきは、図9に
示すように比較例1と比べて実施例1は小さく、本発明
によりロット間での堆積膜特性のばらつきが小さい堆積
膜形成が可能であることが確認された。
膜形成時間で、特性の良好な堆積膜が再現性良く形成可
能なことが確認された。
用い、直径80mm、長さ358mmの円筒状アルミニ
ウムシリンダー105上に、高周波電源103の発振周
波数を100MHzとして表2に示す条件で電荷注入阻
止層、光導電層、表面層からなる感光体を10ロット、
合計60本作製した。
面601により直径400mm、高さ500mmの円柱
状領域に制限されている。
のSUS製円柱であり、その外部を内径21mm、外径
24mmのアルミナ製パイプにより覆う構造とした。ア
ルミナ製パイプは、ブラスト加工により表面粗さを2.
5mmを基準長とするRzで20μmとした。このよう
な高周波電力導入手段102は、円筒状基体配置円外に
設置し、円筒状基体105の配置円と中心を同じくする
同一円周上に等間隔で6本配置した。
m、外径13mmのアルミナ製パイプで、端部が封止さ
れた構造であり、パイプ上に設けられた直径1.2mm
のガス噴出口から原料ガスが供給可能な構造のものを用
いた。原料ガス供給手段112の設置位置は円筒状基体
配置円外とし、円筒状基体105の配置円と中心を同じ
くする同一円周上に等間隔で6本配置した。原料ガス供
給手段112の表面は、ブラスト加工により、表面粗さ
を2.5mmを基準長とするRzで20μmとした。
筒状基体105を反応容器101内の回転軸108上に
設置した。その後、不図示の排気装置により排気口11
1を通して反応容器101内を排気した。続いて、回転
軸108を介して円筒状基体105をモータ109によ
り10rpmの速度で回転させ、さらに原料ガス供給手
段112から反応容器101中に500sccmのAr
を供給しながら発熱体107により円筒状基体105を
250℃に加熱・制御し、その状態を2時間維持した。
01を不図示の排気装置により排気口111を通して排
気した後、原料ガス供給手段112を介して、表2に示
す電荷注入阻止層形成に用いる原料ガスを導入した。原
料ガスの流量が設定流量となり、また、反応容器101
内の圧力が安定したのを確認した後、高周波電源103
の出力値を表2に示す電力に設定し、マッチングボック
ス104を介して高周波電力導入手段102へ高周波電
力を供給した。高周波電力導入手段102から反応容器
101内に放射された高周波電力によって、原料ガスを
励起・解離することにより、円筒状基体105上に電荷
注入阻止層を形成した。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
複数回繰り返すことによって、光導電層、表面層を順次
形成した。
用いて、実施例2と同様にして、表2に示す条件で電荷
注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を10ロ
ット、合計60本作製した。
は、実施例2と同様に、直径20mmのSUS製円柱で
あり、その外部を内径21mm、外径24mmのアルミ
ナ製パイプにより覆う構造とした。アルミナ製パイプ
は、ブラスト加工により表面粗さを2.5mmを基準長
とするRzで20μmとした。このような高周波電力導
入手段502は、図5に示すように12本を反応容器5
00内に配置した。各高周波電力導入手段502と近接
円筒状基体との距離は全て等しくなるようにした。
と同様に、内径10mm、外径13mmのアルミナ製パ
イプで、端部が封止された構造であり、パイプ上に設け
られた直径1.2mmのガス噴出口より原料ガス供給可
能な構造のものを用いた。原料ガス供給手段の設置位置
は電極間中央位置とした。原料ガス供給手段の表面は、
ブラスト加工により表面粗さを2.5mmを基準長とす
るRzで20μmとした。
2で作製されたa−Si感光体をそれぞれ本テスト用に
改造されたキヤノン製の複写機NP−6750に設置
し、感光体の特性評価を行なった。評価項目は、「画像
濃度むら」及び「特性ばらつき」の2項目とし、以下の
具体的評価法により各項目の評価を行なった。
電位が一定値となるよう主帯電器電流を調整した後、原
稿に反射濃度0.01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となるよう像露光光量を調
整した。次いで、キャノン製中間調チャート(部品号:
FY9−9042)を原稿台に置き、コピーしたときに
得られたコピー画像上全領域における反射濃度の最高値
と最低値の差により評価した。評価結果は全感光体の平
均値とした。したがって、数値が小さいほど良好であ
る。
下記3項目の合計4項目において、各々の評価における
全感光体の評価結果の最大値と最小値を求め、次いで
(最大値)/(最小値)の値を求めた。4項目のうち、
この値が最大のものを特性ばらつきの値とした。したが
って、数値が小さいほど良好である。
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渡って行
ない、その中の最低暗部電位により評価した。評価結果
は全感光体の平均値とした。したがって、数値が大きい
ほど良好である。
なるよう主帯電器電流を調整した後、原稿に反射濃度
0.01以下の所定の白紙を用い、現像器位置での明部
電位が所定の値となるよう像露光光量を調整した際の像
露光光量により評価する。したがって、像露光光量が少
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渡って行ない、その中の最大像露光
光量により評価した。評価結果は全感光体の平均値とし
た。したがって、数値が小さいほど良好である。
が所定の値となるように主帯電器の電流値を調整した
後、所定の白紙を原稿とした際の明部電位が所定の値と
なるよう像露光光量を調整する。この状態でキヤノン製
ゴーストテストチャート(部品番号:FY9−904
0)に反射濃度1.1、直径5mmの黒丸を貼り付けた
ものを原稿台に置き、その上にキヤノン製中間調チャー
トを重ねておいた際のコピー画像において、中間調コピ
ー上に認められるゴーストチャートの直径5mmの黒丸
の反射濃度と中間調部分の反射濃度との差を測定するこ
とにより行った。光メモリーの測定は、感光体母線方向
全領域にわたって行い、その中の最大反射濃度差により
評価した。評価結果は全感光体の平均値とした。したが
って、数値が小さいほど良好である。
40%以上の良化を◎、30%以上40%未満の良化を
◎〜○、20%以上30%未満の良化を○、10%以上
20%未満の良化を○〜△、10%未満の良化を△、悪
化を×で示した。
「特性ばらつき」が○であった。「画像濃度むら」及び
「特性ばらつき」の両項目とも実施例2と比較例2の間
に明らかに差が認められ、特に「特性ばらつき」におい
て明確な差が認められた。このことから、本発明による
「画像濃度むら」及び「特性ばらつき」の改善効果が確
認され、特に特性ばらつきに対する効果が顕著であるこ
とが確認された。
体を用いて形成された電子写真画像は、画像流れ等もな
い極めて良好なものであった。
用い、表3に示す条件で、高周波電源の発振周波数を1
00MHzとして、直径80mm、長さ358mmの円
筒状アルミニウムシリンダー105上に電荷注入阻止
層、光導電層、表面層からなる感光体を10ロット、合
計60本作製した。
器101の内面により直径400mm、高さ500mm
の円柱状領域に制限されている。
波電力導入手段701の構造は実施例2の高周波電力導
入手段と同一とした。また、これらの設置位置は、高周
波電力導入手段102は実施例2と同一、第2の高周波
電力導入手段701は円筒状基体105の配置円の中心
とした。原料ガス供給手段112は構造および設置位置
とも実施例2と同一とした。
た。高周波電力の導入は、高周波電力導入手段102及
び第2の高周波電力導入手段701に同時並行的に行っ
た。
Si感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写
機NP−6750に設置し、感光体の特性評価を行なっ
た。評価項目は「画像濃度むら」および「特性ばらつ
き」の2項目とし、実施例2と同様の具体的評価法によ
り各項目の評価を行なった。
40%以上の良化を◎、30%以上40%未満の良化を
◎〜○、20%以上30%未満の良化を〇、10%以上
20%未満の良化を○〜△、10%未満の良化を△、悪
化を×で示した。
「特性ばらつき」が○〜△であった。「画像濃度むら」
及び「特性ばらつき」の両項目ともに、実施例2以上に
良好な結果が得られ、顕著な効果が認められた。このこ
とから、円筒状基体配置円内に第2の高周波電力導入手
段を設置した図1の構成とすることで、本発明の効果が
より顕著に得られることが確認された。また、実施例3
で作製された電子写真感光体を用いて形成された電子与
真画像は、画像流れ等もない極めて良好なものであっ
た。
用い、表3に示す条件で、直径80mm、長さ358m
mの円筒状アルミニウムシリンダー105上に電荷注入
阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を10ロッ
ト、合計60本作製した。高周波電力の周波数は100
MHzとした。
空間は、円筒状壁801により、円筒状基体105を内
包する円柱状領域に制限されている。その円柱状領域
は、中心軸が円筒状基体配置円の中心を通っている。円
筒状壁801は内径400mm、厚さ20mm、高さ5
00mmのアルミナ製円筒によりなっている。円筒状壁
801の内面は、ブラスト加工により表面粗さを2.5
mmを基準長とするRzで20μmとした。
m、長さ470mmのSUS製円柱であり、円筒状壁8
01の外部に設置され、同心円上に等間隔で6本、円筒
状壁801の外面から30mmの間隔を隔てて設置され
ている。また、第2の高周波電力導入手段701は、直
径20mm、長さ470mmのSUS製円柱の外部を内
径21mm、外径24mmのアルミナ製パイプにより覆
う構造とし、円筒状基体105の配置円内の同一円の中
心に設置した。アルミナ製パイプは、ブラスト加工によ
り表面粗さを2.5mmを基準長とするRzで20μm
とした。
り、円筒状壁801の外部に設置された高周波電力導入
手段102のシールド手段を兼ねている。
m、外径13mmのアルミナ製パイプで、端部が封止さ
れた構造であり、パイプ上に設けられた直径1.2mm
のガス噴出口から原料ガスが供給可能な構造のものを用
いた。原料ガス供給手段112の設置位置は円筒状基体
配置円内とし、円筒状基体105の配置円と中心を同じ
くする同一円周上に等間隔で3本配置した。原料ガス供
給手段112の表面は、ブラスト加工により表面粗さを
2.5mmを基準長とするRzで20μmとした。
した。
Si感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写
機NP−6750に設置し、感光体の特性評価を行なっ
た。評価項目は「画像欠陥」、「画像濃度むら」、「特
性ばらつき」の3項目とし、実施例2と同様の具体的評
価法により各項目の評価を行なった。
40%以上の良化を◎、30%以上40%未満の良化を
◎〜○、20%以上30%未満の良化を○、10%以上
20%未満の良化を○〜△、10%未満の良化を△、悪
化を×で示した。
度むら」が△、「特性ばらつき」が△であった。「画像
欠陥」においては、実施例3に比べ良好な結果が得ら
れ、また「画像濃度むら」及び「特性ばらつき」におい
ても実施例3と同等の良好な結果が得られた。このこと
から、成膜空間壁により成膜空間を円柱状領域に制限
し、高周波動導入手段を成膜空間壁の外部に設置する構
成とすることで、画像欠陥抑制に顕著な効果が得られる
ことが確認された。さらに、感光体1本あたり必要とす
る原料ガス量を実施例3と比較したところ、実施例4に
おいては実施例3より約10%少なく、成膜空間壁によ
り成膜空間を円柱状領域に制限し、高周波電力導入手段
を成膜空間壁の外部に設置する構成とすることで、原料
ガス利用効率が向上することが確認された。
体を用いて形成された電子写真画像は、画像流れ等もな
い極めて良好なものであった。
において、直径108mm、長さ358mmの円筒状ア
ルミニウムシリンダー105を同一円周上に6本設置可
能な構成とし、表4に示す条件で円筒状アルミニウムシ
リンダー105上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層
からなる感光体を10ロット、合計60本作製した。
器101の内面により直径500mm、高さ500mm
の円柱状領域に制限されている。
波電力導入手段701の構造は実施例2の高周波電力導
入手段と同一とした。また、これらの設置位置は、高周
波電力導入手段102は円筒状基体配置円外とし、円筒
状基体105の配置円と中心を同じくする同一円周上に
等間隔で6本配置した。第2の高周波電力導入手段70
1は円筒状基体105の配置円の中心とした。
の構造とした。原料ガス供給手段112の設置位置は円
筒状基体配置円外とし、円筒状基体105の配置円と中
心を同じくする同一円周上に等間隔で6本配置した。
0、50、100、300、450、600MHzの7
条件とした。但し、13.56MHz及び30MHzに
おいては、表4中に示した圧力での放電維持が不能であ
ったため、各々、表4中の圧力の20倍及び5倍とし
た。
した。高周波電力の導入は、高周波電力導入手段102
及び第2の高周波電力導入手段701に同時並行的に行
った。また、各層間は放電を切らず、原料ガス流量、高
周波電力を120秒間で次層条件に変化させ、連続的に
堆積膜の形成を行った。
Si感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写
機NP−6062に設置し、感光体の特性評価を行なっ
た。評価項目は「帯電能」、「感度」、「光メモリ
ー」、「特性ばらつき」の4項目とし、実施例2と同様
の具体的評価法により各項目の評価を行なった。
価結果は、13.56MHzの結果を基準とし、40%
以上の良化を◎、30%以上40%未満の良化を◎〜
○、20%以上30%未満の良化を○、10%以上20
%未満の良化を○〜△、10%未満の良化を△、悪化を
×で示した。
電能」、「感度」、「光メモリー」、「特性ばらつき」
のいずれの項目においても、特に良好な結果が得られる
ことが確認された。
体を用いて形成された電子写真画像は、いずれも画像流
れ等もない良好なものであったが、特に50〜450M
Hzの範囲において形成された電子写真感光体を用いて
形成された電子写真画像は極めて良好のものであった。
装置(図1)を改造し、円筒状基体105、高周波電力
導入手段102、第2の高周波電力導入手段701、原
料ガス供給手段112、排気口111を図10に示す配
置とし、直径30mm、長さ358mmの円筒状アルミ
ニウムシリンダー(円筒状基体)上に表6に示す条件
で、電荷輸送層、電荷発生層、表面層からなる感光体を
10ロット、合計120本作製した。
は、円筒状基体配置円の内部および外部に設置されてい
る。高周波電力導入手段102、第2の高周波電力導入
手段701、原料ガス供給手段112の各々の具体的構
成は実施例3と同様とした。また、感光体の作製手順に
ついても実施例3と同様にした。
から出力された信号を2系統に分割し、各々アンプ10
02、1003で増幅された後、マッチングボックス1
04、702にそれぞれ供給される構成となっている。
高周波発振機1001の周波数は100MHzとした。
装置(図5)を改造し、円筒状基体501、高周波電力
導入手段502を図11に示す配置とし、直径30m
m、長さ358mmの円筒状アルミニウムシリンダー
(円筒状基体)上に電荷輸送層、電荷発生層、表面層か
らなる感光体を高周波電源503の周波数を100MH
zとして、表6に示す条件で10ロット、合計120本
作製した。但し、高周波電力に関しては、すべての電極
から供給される総電力が実施例6と同じになるようにし
た。
示)は電極間中央位置に設置した。
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NP−6030に設置し、感光体の特性評価を行な
った。評価項目は「画像濃度むら」及び「特性ばらつ
き」の2項目とし、実施例2と同様の具体的評価法によ
り各項目の評価を行なった。
40%以上の良化を◎、30%以上40%未満の良化を
◎〜○、20%以上30%未満の良化を○、10%以上
20%未満の良化を○〜△、10%未満の良化を△、悪
化を×で示した。
「特性ばらつき」が◎であり、「画像濃度むら」及び
「特性ばらつき」の両項目とも、非常に良好な結果が得
られ、特に「特性ばらつき」においては極めて顕著な効
果が認められた。
周波−PCVD法による堆積膜形成において、堆積膜の
特性が向上し、基体間・ロット間での特性ばらつきが抑
制され、均一性・再現性が高く、安定した堆積膜の形成
が可能となる。さらに、堆積膜形成時間の短縮、原料ガ
ス利用効率の向上が達成され、生産コストの低下が実現
可能となる。
電子写真用光受容部材等を低コストで安定して生産する
ことが可能となる。
な構成図である。
VD法による電子写真用光受容部材の製造装置の一例を
示した模式的な構成図である。
マCVD法による電子写真用光受容部材の製造装置の一
例を示した模式的な構成図である。
ある。
マCVD法による電子写真用光受容部材の製造装置の一
例を示した模式的な構成図である。
な構成図である。
な構成図である。
な構成図である。
評価結果を示した図である。
的な構成図である。
ズマCVD法による電子写真用光受容部材の製造装置の
一例を示した模式的な構成図である。
材の層構成の一例を示した図である。
Claims (25)
- 【請求項1】 減圧可能な反応容器中に複数の円筒状基
体が設置され、該反応容器中に供給した原料ガスを高周
波電力導入手段から導入された高周波電力により分解
し、該円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置
において、該円筒状基体は同一円周上に等間隔で配置さ
れ、該高周波電力導入手段が少なくとも該円筒状基体の
配置円外に設置されたことを特徴とする堆積膜形成装
置。 - 【請求項2】 高周波電力導入手段が、円筒状基体の配
置円と中心を同じくする同心円上に等間隔で複数設置さ
れている請求項1記載の堆積膜形成装置。 - 【請求項3】 円筒状基体の配置円内に第2の高周波電
力導入手段が設置された請求項1又は2記載の堆積膜形
成装置。 - 【請求項4】 第2の高周波電力導入手段が円筒状基体
の配置円の中心に設置されている請求項3記載の堆積膜
形成装置。 - 【請求項5】 第2の高周波電力導入手段が、円筒状基
体の配置円と中心を同じくする同心円上に等間隔で複数
設置されている請求項3記載の堆積膜形成装置。 - 【請求項6】 円筒状基体の配置円外に設置された第1
の高周波電力導入手段から導入される高周波電力と第2
の高周波電力導入手段から導入される高周波電力が独立
に制御可能である請求項3、4又は5記載の堆積膜形成
装置。 - 【請求項7】 第1の高周波電力導入手段から導入され
る高周波電力の発振源と第2の高周波電力導入手段から
導入される高周波電力の発振源が同一である請求項6記
載の堆積膜形成装置。 - 【請求項8】 複数の円筒状基体を取り囲むように円筒
状壁を設置し、該円筒状壁の中心軸が円筒状基体配置円
の中心を通る請求項1〜7のいずれか1項に記載の堆積
膜形成装置。 - 【請求項9】 円筒状壁の少なくとも一部が非導電性材
料で構成され、円筒状基体の配置円外に設置された高周
波電力導入手段が該円筒状壁外に設置されている請求項
8記載の堆積膜形成装置。 - 【請求項10】 円筒状壁外に設置された高周波電力導
入手段を取り囲むように、一定電位に維持された導電性
シールドが設けられており、該導電性シールドはその中
心軸が円筒状基体配置円の中心を通る円筒状である請求
項9記載の堆積膜形成装置。 - 【請求項11】 円筒状基体の配置円外に設置された高
周波電力導入手段が該円筒状壁内に設置されている請求
項8記載の堆積膜形成装置。 - 【請求項12】 原料ガスを供給するための原料ガス供
給手段が円筒状基体の配置円内及び配置円外に設置され
ている請求項1〜11のいずれか1項に記載の堆積膜形
成装置。 - 【請求項13】 高周波電力の周波数が50〜450M
Hzの範囲に制御可能である請求項1〜12のいずれか
1項に記載の堆積膜形成装置。 - 【請求項14】 減圧可能な反応容器中に複数の円筒状
基体を設置し、該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、該円筒状基体上に堆積膜を形成す
る堆積膜形成方法において、該円筒状基体を同一円周上
に等間隔で配置し、該高周波電力を該円筒状基体の少な
くとも配置円外から導入して堆積膜の形成を行うことを
特徴とする堆積膜形成方法。 - 【請求項15】 高周波電力を、円筒状基体の配置円と
中心を同じくする同心円上に等間隔で設置された複数の
高周波電力導入手段から導入して堆積膜の形成を行う請
求項14記載の堆積膜形成方法。 - 【請求項16】 高周波電力を、さらに円筒状基体の配
置円内からも導入して堆積膜の形成を行う請求項14又
は15記載の堆積膜形成方法。 - 【請求項17】 円筒状基体の配置円内からの高周波電
力の導入を、円筒状基体の配置円の中心からの導入によ
り行って堆積膜の形成を行う請求項16記載の堆積膜形
成方法。 - 【請求項18】 円筒状基体の配置円内からの高周波電
力の導入を、円筒状基体の配置円と中心を同じくする同
心円上の複数の個所からの導入により行って堆積膜の形
成を行う請求項16記載の堆積膜形成方法。 - 【請求項19】 円筒状基体の配置円外から導入する高
周波電力と配置円内から導入する高周波電力を独立に制
御して堆積膜の形成を行う請求項16、17又は18記
載の堆積膜形成方法。 - 【請求項20】 円筒状基体の配置円外から導入する高
周波電力と配置円内から導入する高周波電力が同一の発
振源から出力された高周波電力である請求項19記載の
堆積膜形成方法。 - 【請求項21】 複数の円筒状基体を取り囲み、かつ、
中心軸が円筒状基体の配置円の中心を通るように設置さ
れた円筒状壁の内部において原料ガスを分解して堆積膜
の形成を行う請求項14〜20のいずれか1項に記載の
堆積膜形成方法。 - 【請求項22】 高周波電力を円筒状壁の外部から導入
して堆積膜の形成を行う請求項21記載の堆積膜形成方
法。 - 【請求項23】 高周波電力を円筒状壁の内部から導入
して堆積膜の形成を行う請求項21記載の堆積膜形成方
法。 - 【請求項24】 原料ガスを円筒状基体の配置円内及び
配置円外から供給しながら堆積膜の形成を行う請求項1
4〜23のいずれか1項に記載の堆積膜形成方法。 - 【請求項25】 周波数が50〜450MHzの高周波
電力を用いて堆積膜の形成を行う請求項14〜24のい
ずれか1項に記載の堆積膜形成方法。
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