JPH02285075A - 改良されたマイクロ波導入窓を有するマイクロ波プラズマｃｖｄ法による機能性堆積膜の形成装置 - 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
真用窓光体デバイス、画像人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または非
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
像入力用ラインセンサー、逼像デバイス、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〔以下、“Ａ−３ｉ（Ｈ，Ｘ）　　”と称す、
〕等の非単結晶質の堆積膜またはダイヤモンド薄膜等の
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
合成樹脂フィルム、ステンレス、アルミニウムなどの基
体表面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。該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
の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装置の１つの例が、特
開昭６０１８６８４９号公報に記載されている。該公報
に記載の装置は、概要、マイクロ波エネルギーの導入部
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、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６１−２８３１１６号公報には、半導体部
材製造用の改良形マイクロ波ＣＶＤ装置が開示されてい
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を開示してい
る。さらに長時間堆積膜を連続して堆積する際に問題に
なる、作業性の向上ならびに堆積膜の歩留まりの向上の
ため、マイクロ波誘電体窓の交換を顯繁に行うための技
術が特開昭６３−１４５７８１号公報に開示されている
。

これらの堆積膜形成装置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高い原料ガスの利用効率
でしかも安定して製造することが可能となった。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３（Ａ）図の模式的縦断面図
および第３（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３０１は反応容器であり、真空気密化構造を
成している。また、３０２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。３０３
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３０２は反応容器内の雰囲気を保持する
ために導波管３０３内壁に気密封止されている。３０４
は一端が反応容器３０１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。３０６は円筒
形基体３０５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３０７を内蔵する円筒形
の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）３１０により、適宜回転するよ
うにされている。さらに電：ａ３１１によりバイアス電
橋３１２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。

次に従来の誘電体窓を詳細に説明するための模式的縦断
面図を第２図に示す。図において、２０１．２０５は導
波管（第３図中の３０３と同一）、２０２および２０３
はマイクロ波透過用誘電体窓であり、導波管２０１と誘
電体窓２０４の間は、気密封上部２０４により、真空シ
ールド構造となっている。そして２０９に示す冷媒流入
口、２１０に示す冷媒流出口により導波管２０５および
誘電体窓２０２を冷却する。

こうした第２図および第３図に示す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３０４を介し
て、反応容器３０１を排気し、反応容器内圧力即ち内圧
をＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ以下程度に調整する。つい
でヒーター３０７により、円筒形基体３０５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３０１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５００ＭＨ２以上
の、好ましくは２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させ
、導波管３０３を通じ、誘電体窓３０２を介して反応容
器３０１内に導入される。それと同時併行的にバイアス
電橋３１２に所定の電圧を印加する。かくして円筒形基
体３０５により囲まれた放電空間３０６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３０５表面に堆積が行われる。この時、円
筒形基体３０５を基体中心軸の回りに基体母線方向に回
転させることにより、円筒形基体３０５全周に渡って堆
積膜が形成される。

このような従来のマイクロ被プラズマＣＶＤ法堆積膜形
成装置により、ある程度の堆積速度では実用的な特性と
均一性を持つ堆積膜を得ることが可能になった。しかし
、これらの従来のマイクロ被プラズマＣＶＤ法堆積膜形
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、均一改質で光学的及び電気的
緒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。−最にマイクロ波を反応容器内に導入
してプラズマにより膜堆積を行う場合、原料ガスを一定
の流量にしてマイクロ波電力を上げて行くと、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−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、マイクロ波ｉ３過性
に優れた誘電体でも昇温し場合によっては破損または融
解してしまうという問題点がある。

また誘電体窓の昇温による窓の破損、融解などが発生し
ない場合でも、誘電体窓の昇温のために、誘電体窓表面
に堆積した膜の剥がれが発生する。

そして剥がれた堆積膜は弾け、落下等により放電空間を
汚染し、その結果基体表面に欠陥をつくり、製品の品質
、歩留まりを低下させるという問題点もある。

（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、電子写真用
感光体デバイス、画像入力用ラインセンサー、逼像デバ
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、光学素子等に用いられる素子部材として堆積膜を
、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により、安価に安定して
高速形成し得る堆積膜形成装置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質堆積膜であって、特性
に優れ、かつ欠陥の少ない堆積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、実質的に密封し得る反応容
器に円筒形基体を配置し、マイクロ波導入部を設け、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、前記マイクロ波導入部が、少なくとも導波
管と、マイクロ波透過性誘電体より成る着脱が容易な第
１の窓及び該第１の窓よりマイクロ波電源側のマイクロ
波透過性誘電体より成る第２の窓から構成されており、
該第２の窓は該導波管内壁と気密封止されていて、該第
１の窓及び該第２の窓の間に熱伝導を向上させるための
液体または半固体が充填されていることを特徴としてい
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、特性のよい機能性
堆積膜を基体上に原料ガスの利用効率よくかつ高速に堆
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。しかし、このように
高電力のマイクロ波を反応容器内に導入する場合導波管
および誘電体窓での吸収により誘電体窓の昇温が起こり
窓の破を員または融解等が発生ずることがある。また破
損、融解しないまでも、誘電体窓の過度の昇温のため、
誘電体窓表面に堆積した堆積膜が剥がれ放電空間中に敗
り基体上に降り注ぐことによる堆積膜の欠陥の原因とな
ることもある０本発明者らは検討をかさねた結果、この
ように誘電体窓が異常に昇温してしまう原因として以下
のことが判明した。

（１１マイクロ波透過性に優れた誘電体を用いても誘電
体窓を通過するマイクロ波が極めて大きいため誘電体自
身が通過するマイクロ波の１部を吸収して昇温してしま
う。

（２）　　プラズマ強度が大きいため誘電体窓がプラズ
マからエネルギーを受は砲り昇温してしまう。

（３）誘電体窓に堆積した堆積膜がマイクロ波を吸収し
てしまい誘電体窓が昇温してしまう、特にシランガスを
分解してアモルファスシリコンを堆積する場合、誘電体
窓が５００℃以上に昇温すると誘電体窓上の堆積膜が変
質を起こしマイクロ波を吸収しやすいものに変わる。そ
の結果いったんマイクロ波の吸収が始まった膜は、さら
に昇温をおこし、ますますマイクロ波の吸収が大きくな
る。

これらの現象は、マイクロ波プラズマ放電と併用して堆
積膜の特性向上のため、放電空間に電極を設けこの電極
に所望の電圧を印加して堆積種のイオン衝撃を制御する
方法においては特に大きな問題となる。すなわち、マイ
クロ波プラズマによる加熱だけではなく、電界により加
速され誘電体窓に衝突するイオン衝撃のエネルギーも誘
電体窓の加熱に寄与し、基体は放電時間につれて非常に
高温となっていき、また、電極からのスパーク等の異常
放電が誘電体窓へのダメージとなるため、マイクロ波電
力の低い状態でも誘電体窓の融解、破損が発生するので
ある。

こうした問題点を解決する方法としては、よりマイクロ
波の透過性の良い誘電体材料を用いる、または、より熱
伝導の良い誘電体材料を用いるという窓材料の改良によ
り誘電体窓の昇温を防ぐという提案がされている。また
特開昭５７５３１０１号公報の中で示されている誘電体
窓側面に冷媒を流す方法、または英国特許第６６９２５
０号明細書の中で示されている誘電体窓を２枚設けて間
に冷媒を流す方法というような冷却方法も堆積膜形成装
置に応用可能である。

堆積膜形成装置のマイクロ波導入手段のプラズマ側の誘
電体窓が導波管と気密封止されている構造をしていると
きは、これらの提案によりそれなりの効果を上げること
ができた。しかし、連続して何バッチも製品の成膜を行
う生産装百では、プラズマ側の誘電体窓を導波管に気密
封止することは困難である。

例えばアモルファスシリコン感光体の生産の場合ドラム
上の堆積膜の膜厚として通常３０ミクロン以上が堆積さ
れる。この時マイクロ波導入のための誘電体窓のプラズ
マ側表面にも同様に堆積膜が形成される。特に原料ガス
の利用効率を上げるために第３　（Ａ）及び第３　（８
３図のように円筒形基体が放電空間を取り囲むように配
置された堆積膜形成装百の場合には、円筒形基体は表面
全体に堆積膜を形成するため回転しており、一方誘電体
窓は静止しているため、誘電体窓表面に堆積する膜の厚
さは円筒形基体の表面に堆積する膜の数倍の厚さになっ
てしまう、ところで、誘電体窓表面に厚く堆積膜が形成
された場合更に以下のような問題点が発生する。

（１）　　誘電体窓表面に堆積した堆積膜により誘電体
を通過するマイクロ波が反射、吸収され成膜炉内にマイ
クロ波電力が充分は入らなくなる。

（２）　　誘電体窓表面に堆積した堆積膜によりマイク
ロ波が吸収され昇温しで誘電体窓の破損、融解の原因と
なる。

（３）誘電体窓表面に堆積した堆積膜が剥がれることに
より基体上の堆積膜の欠陥の原因となる。

例えばアモルファスシリコン膜を堆積し電子写真怒光体
を作製する場合、誘電体窓上の堆積膜が１００ミクロン
を越えた程度から上記のような問題点が発生する。

このためプラズマに接した誘電体窓は一回の堆積膜形成
毎に交換する必要があり、導波管と気密封止した誘電体
窓を用いることは装置及び工程を複雑にし製造コストの
上昇を招く、特に、電子写真用アモルファスシリコン感
光体の生産装置のように連続して何バッチも製品の作製
を行う生産装置では、誘電体窓表面についた堆積膜が問
題となるため、真空を破らずに誘電体窓を頻繁に交換す
る技術が絶対に必要である。このためマイクロ波導入部
の誘電体窓をマイクロ波の伝送方向に沿って、少なくと
も２枚とし、プラズマ側の誘電体窓は導波管と気密封止
せず容易に取り外せる構造にしておくことは生産装置で
あるためには必須のことである。

また、特性のよいアモルファスシリコン等の機能性堆積
膜をマイクロ波ＣＶＤ法により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内に高電力の
マイクロ波を導入することは不可欠のことである。導波
管と誘電体窓によりこのような高電力のマイクロ波を導
入すると誘電体窓の昇温による窓の破損、融解などが発
生するため高電力のマイクロ波を利用する場合は誘電体
窓の冷却を充分に行うことが必要になる。

従来、誘電体窓を効率よく冷却するためには熱の伝導を
利用することが一般的であり、従来の誘電体窓はプラズ
マに接する誘電体窓を導波管と気密封止し、側面または
プラズマとは反対側の面に冷媒を流すなどして冷却する
ことにより目的を果たしていた。ところが、先に述べた
電子写真用アモルファスシリコン感光体の生産装置のよ
うに連続して何バッチも製品の成膜を行う生産装置では
、プラズマ側の誘電体窓が導波管に気密封止していない
ため従来の方法で効率よく冷却することは非常に困難で
あった。

次に、その検討および考察について述べるａｙ：電体窓
を２枚に分け、マイクロ波電源側の第２の誘電体窓を導
波管と気密封止し必要に応じて冷媒等で冷却を行いプラ
ズマ側の第１の誘電体窓は単に第２の誘電体窓と接触し
ておくだけの構造のマイクロ波導入手段では第１の誘電
体窓自身のマイクロ波の吸収、プラズマによる加熱及び
表面に堆積した堆積膜によるマイクロ波の吸収などによ
り昇温した第１の誘電体窓の冷却は次のようにして行わ
れる。

［１１第１の誘電体窓と第２の誘電体窓の間の誘電体同
士の接触による熱伝導。

（２）反応容器内の雰囲気ガスによる熱伝導。

（３）第１の誘電体窓からの熱輻射。

しかし第１の窓と第２の窓の接する面で両方の窓が鏡面
加工してあっても熱の伝導という面からは非常に大きな
抵抗となる。特にマイクロ波の透過性の良さ、熱伝導率
、コストなどの点から誘電体窓の材質としてアルミナセ
ラミックスが用いられることが一般的であるが、セラミ
ックスのような焼成体は表面の平滑性を出すことは困難
であり界面の熱伝導は小さいものとなる。

また反応容器内の雰囲気ガスによる熱伝導を考えた場合
熱伝導率は圧力に依存するため、特に米国特許第４５０
４５１８号明細書に開示されているように堆積膜の特性
を向上する目的から気相中での重合反応をおさえるため
に内圧を低くし１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力で堆積膜の
形成を行った場合はその効果は非常に小さいものとなる
。

更に第１の誘電体窓からの熱輻射は、一般に絶対温度の
４乗に比例し、第１の誘電体窓の温度が３００℃程度で
はあまり大きくなく、特に誘電体窓として通常用いられ
る赤外線の領域の途中から透明な石英や白色のアルミナ
セラミックスでは極めて効果は小さいものである。

以上のような検討より、本発明者らは、低下した第１の
誘電体窓の冷却を向上するため、熱伝導を上げる目的で
第１の誘電体窓と第２の誘電体窓の間に液体または半固
体の物質を充填することにより誘電体窓の昇温問題を改
善できないかと言う点に着目して検討を行った。

その結果、該従来装置についての前述の諸問題を解決し
て、上述の本発明を完成するに至ったものである。

本発明の改良されたマイクロ波透過用誘電体窓を示す模
式的断面図を第１図に示す。

図において、１０１から１１０は、第２図に示す従来の
マイクロ波誘電体窓の説明と同一である。

さらに本発明では、１１１に示す液体または半固体（半
固体とはグリースのように固体と液体の中間にある物質
を示している。）が装備されている。

こうした改善された誘電体窓を第３　（Ａ）図及び第３
（Ｂ）図に示す堆積膜形成装置に装着し、前述の方法と
同じ手順で堆積膜を作製する。

本発明の装置に使用できる液体または半固体１１１は、
蒸気圧が低く、放電空間に導入されたときに堆積膜特性
に悪影響を与えないものであればいずれでもよく、オイ
ル、グリース、それらの混合物等を挙げることができる
。さらにその誘電率は１０以下、より好ましくは７以下
であることがマイクロ波の伝送への影響が小さいことか
ら望ましい。

本発明で使用できる熱伝導のための液体はマイクロ波の
透過性の良い点と蒸気圧の低い点から、シリコンオイル
が最適である。また、本発明で使用できる半固体は作業
性と充填の均一性を得るためにちょう度が１０以上２０
００以下、好ましくは５０以上で１０００以下ものが効
果が大きい。

具体的にはシリコングリースが好ましく、特にシリコン
オイルに金属石鹸、カーボンブラックまたは弗素樹脂等
の樹脂を添加したものが最適である。

本発明で使用する液体または半固体１１１の充填の厚さ
は誘電体窓の表面性により変わるが、２枚の誘電体窓の
間の熱伝導を向上できる範囲で薄いほどよく、好ましく
は１鶴以下、最適には０．２鶴以下である０本発明では
、基体に囲まれた放電空間の圧力がいずれの領域でもよ
い結果が得られたが、好ましくは１００　ｍＴｏｒｒ以
下、より好ましくは５ＱｍＴｏｒｒ以下の場合、特に良
好な結果が再現良く得られた。

本発明における第２の誘電体窓の冷却方法として、液体
または気体を冷媒として誘電体窓側面に流す方法、第２
の誘電体窓の放電空間とは反対側に冷却用の気体を吹き
かける方法、または第２の誘電体窓のマイクロ波電源側
に更に第３の誘電体窓を設けて第２の誘電体窓と第３の
誘電体窓の間に冷却用の液体を流すなどを用いることに
より、より本発明の効果がある。この第３の誘電体窓を
設けて第２の誘電体窓と第３の誘電体窓の間に冷却用の
液体を流す方法は特に本発明の堆積膜形成装置に最適で
あり、第１の誘電体窓と第２の誘電体窓の間の熱伝導向
上のための液体または半固体の熱による蒸発、変質の防
止に非常に効果的である。第２の誘電体窓と第３の誘電
体窓の間に流す冷却用の液体としては、導波管及び誘電
体窓を侵さないものならばいずれの物でも良いが、マイ
クロ波の透過性の良いことからシリコンオイルのような
油が好ましい、またマイクロ波の通過面の厚さを１ｕ以
下にすることにより水も冷却用の液体として良好な結果
を示す。

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
き付はヒーター、板状ヒーターセラミックヒータ−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（Ｓｉ意Ｈ＆＞等のアモルファ
スシリコン形成原料ガス、ゲルマン（Ｇ　（３Ｈａ　）
　、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（Ｎｔ）、アン
モニア（ＮＨｓ）等の窒素原子を含む元素、酸素（Ｏ□
）、酸化窒素（Ｎ　Ｏ）、酸化二窒素（Ｎｚｏ）等酸素
原子を含む元素、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ寞Ｈ＆
）、エチレンＣＣｔＨａ　）　、アセチレン、（ｃｚＨ
寥）、プロパン（ＣｓＨ＊）等の炭化水素、四フフ化珪
素（ＳｉＦ４）、六フフ化二珪素（ＳｉｘＦｉ　）　、
四フフ化ゲルマニウム（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（ｓｔＨｉ）、フン化はう素（ＢＦ
ｓ）、ホスフィン（ＰＨｆｆ）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。

本発明に用い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。

Ｔ　ｏ　、Ｖ　＊　Ｔ　ｓ　＋　Ｐ　ｔ　、Ｐ　ｄ　、
Ｆ　ｅ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
有効だが、アモルファスシリコンを堆積する場合であれ
ば２０℃以上５００℃以下、好ましくは５０℃以上４５
０℃以下が良好な効果を示すため好ましい。

本発明での、反応容器へのマイクロ波透過用誘電体窓の
材質としては、アルミナ（Ａｊ！ｇｏｓ）、窒化アルミ
ニウム（ＡＩＮ＞、窒化ボロン（Ｂ　Ｎ）、窒化珪素（
ＳｉＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素（ＳｉＯ２）
、酸化ベリリウム（Ｂ　ａ　Ｏ）、テフロン、ポリスチ
レン等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
流器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１３．５６ＭＨ２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１ｆｉ以上５ｃｍ以下
の円柱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、Ａ１．Ｃｒ
、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｏ。

Ｖ、Ｔ１．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不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製にも応
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、放電空間を包囲するように基体
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
。

また特に本発明は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。

以下、本発明を実験例を用いてさらに詳しく説明する。

人並■上 第１図に示す誘電体窓を第３図に示す堆積膜形成装置に
取り付けた。液体または半固体１１１としてちょう度を
さまざまにかえたシリコングリスを用いて５ｉＨａ５０
０ｓｅｃ−流しマイクロ波を上下それぞれ１ｋＷ投入し
、バイアス電流としてＤＣ＋５０Ｖ印加し３時間の放電
実験を行った。

放電中、第２の誘電体窓１０３の表面の温度を熱電対に
より測定した。ちょう度を変える方法としては主として
グリスを構成しているオイルと、金属石鹸の種類と比率
を変えて行い、ちょう度の測定としては針入度計を用い
てＪＩＳ規格に従って行った。その結果を第１表に示す
。

表に示すように、シリコングリースのちょう度は１０以
上２０００以下が実用的であり５０以上ｔｏｏｏ以下で
良好な結果が得られた。またちょう度が小さい場合は、
グリスを均一に充填できないため放電開始後短時間の間
に誘電体窓の温度が上昇する。一方、ちょう度の大きい
ものは均一に充填可能なため放電開始直後は良好な結果
が得られるものの時間とともに充填したシリコンオイル
が重力のために移動し均一性が維持できなくなる（上下
からマイクロ波を反応容器に導入する場合特に上のマイ
クロ波導入用誘電体窓において顕著に表れる。）ため、
温度の上昇は大きなものとなることがわかった。

大腋ｆｌ 第１図に示す誘電体窓を第３図に示す堆積膜形成装置に
取り付けた。液体または半固体１１１としてちょう度が
５０であるシリコングリスを用いてＳｉＨ４５００ｓｃ
ｃ■流し、マイクロ波を上下それぞれ１ｋＷ投入し、バ
イアス電流としてＤＣ＋５０ｖをバイアス電極３１２に
印加し、第１の誘電体窓と第２の誘電体窓の距離をさま
ざまに変えて３時間の放電を行った。その結果を第２表
に示す、温度の測定は第２の誘電体窓１０３の表面に固
定した熱電対により行い、表中に示す「温度上昇ｊとは
第２の誘電体窓１０３の表面に固定した熱電対により放
電開始前と放電中および終了直後の変化の割合により評
価した。また表に示すｒ放電安定度ｊとは３時間の放電
を通して放電の消え易さ、ちらつきを目視により判断し
た結果を示している。

表に示されるように、液体または半固体１１１の厚さは
１１ｊ以下で十分であり、０．２　ｍｓ以下では良好な
結果が得られた。さらに液体または半固体１１１の厚さ
は、大きい時は窓゛の実質的な厚さが変わることにより
マイクロ波の伝送が低下し放電のちらつきが起こること
もわかった。

〔実施例〕

以下、本発明について実施例および比較例を用いてさら
に具体的に説明するが、本発明は、これらにより何ら限
定されるものではない。

叉旌■上 第１図に示すマイクロ波誘電体窓を第３図に示す堆積膜
形成装置に装備した。そして液体または半固体１１１の
材料としてシリコンオイルを用い、第２の誘電体窓１０
３の冷却としてマイクロ波電源側から冷却空気を吹きか
けることにより行った。

この堆積膜形成装置に直径１０８ｆｉのアルミシリンダ
ーを円筒形基体として用い、第３表の条件により３層よ
りなるアモルファスシリコン感光体の作製を行ったとこ
ろ、誘電体窓の破損、融解は発生せず無事に成膜が終了
し、アモルファスシリコン感光ドラムが得られた。そし
て作製されたアモルファスシリコン感光ドラムをキャノ
ン製複写機ＮＰ−７５５０を実験用に改造した装置に組
み込み、以下のような評価を行った。

帯電能　：複写装置に堆積膜が形成されたアルミシリン
ダーを搭載し、ドラムを回転し ながら、一定帯電量のもとのドラムの 中央の表面電位を測定する。１回の成 膜工程で作製された６本の感光ドラム の各々の帯電能を求め、さらに１０回 の成膜工程について帯電能を求め計 ６０本の平均を帯電能とした。

感　　度；上記と同様の方法で帯電させ、一定置光量の
もとに、表面電位の測定を行う。

１回の成膜工程で作製された６本の感 光ドラムの各々の感度を求め、さらに １０工程の計６０本の平均を求め感度 とした。

画像欠陥：全面黒の画像を出し、白抜けの数、大きさを
見る。１つの感光ドラムについ て◎〜×を判断し、１回の成膜工程で 得られる６本の感光ドラムについて各 々目視により判断し、さらに１０工程 について計６０本の評価を行いその平 均を画像欠陥とした。

里較桝工 第２図に示すマイクロ波誘電体窓を第３図に示す堆積膜
形成装置に装備した。そして液体または半固体１１１の
材料としてシリコンオイルを用い、第２の誘電体窓１０
３の冷却としてマイクロ波電源側から冷却空気を吹きか
けることにより行った。

この堆積膜形成装置に直径１０８ｆｌのアルミシリンダ
ーを円筒形基体として用い、第３表の条件により３層よ
りなるアモルファスシリコン感光体の作製を行ったとこ
ろ、誘電体窓の破損、融解は発生せず無事に成膜が終了
し、アモルファスシリコン感光ドラムが得られた。そし
て作製されたアモルファスシリコン感光ドラムをキャノ
ン製複写機ＮＰ−７５５０を実験用に改造した装置に組
み込み、実施例１と同様の評価を行った。

去舅舅１ 第１図に示すマイクロ波誘電体窓を第３図に示す堆積膜
形成装置に装備した。そして液体または半固体１１１の
材料としてシリコンオイルを用い、第２の誘電体窓１０
３の冷却としてマイクロ波電源側から冷却空気を吹きか
けることにより行った。

この堆積膜形成装置に直径１０Ｂ鶴のアルミシリンダー
を円筒形基体として用い、第４表の条件により３層より
なるアモルファスシリコン感光体の作製を行ったところ
、誘電体窓の破損、融解は発生せず無事に成膜が終了し
、アモルファスシリコン感光ドラムが得られた。そして
作製されたアモルファスシリコン感光ドラムをキャノン
製複写機ＮＰ−７５５０を実験用に改造した装置に組み
込み、実施例１と同様の評価を行った。

ル較±１ 第２図に示すマイクロ波誘電体窓を第３図に示す堆積膜
形成装置に装備した。そして液体または半固体１１１の
材料としてシリコンオイルを用い、第２の誘電体窓１０
３の冷却としてマイクロ波電源側から冷却空気を吹きか
けることにより行った。

この堆積膜形成装置に直径１１０８ｔのアルミシリンダ
ーを円筒形基体として用い、第４表の条件により３層よ
りなるアモルファスシリコン感光体の作製を行ったとこ
ろ、誘電体窓の破損が発生し、アモルファスシリコン感
光ドラムを得ることができなかった。

実施例１，２および比較例１．２の結果を第５表にまと
めて示す０表中、「作製時間１の欄は比較例１において
感光ドラムの作製に費やした時間を１としたときの相対
値で示している。第５表における実施例１と比較例１の
結果より、画像欠陥の評価について有意差が現れている
。また実施例２と実施例１の結果より、堆積膜の形成速
度を大幅にアンプした場合においても画像欠陥に対して
良好な結果を維持したまま電気特性を大幅に向上してい
ることがわかる。つまりマイクロ波電力を大きくしたと
きの第１の誘電体窓１１２の耐久性が飛躍的に改善され
ることがわかった。また従来のマイクロ波導入窓では誘
電体窓が割れなかった場合でも、誘電体窓の昇温により
誘電体窓表面の堆積膜が剥がれ基体上に付着するために
多発した製品の欠陥の発生が本発明による堆積膜形成装
置では激減していることがわかった。

第 表 第 表 第 表 ■・・・非常に良好 ○・・・良好 △・・・使用上さしつかえない ×・・・使用不可能 ※）比較例２では、誘電体製窓破損のため感光ドラムの
作製ができずスＷ 実施例２と同様の実験をシリコンオイルをシリコングリ
ースに変えることによりアモルファスシリコン感光ドラ
ムを作製し、同様の評価を行ったところ画像欠陥および
電気特性においていずれも実施例２と同様の良好な結果
が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の堆積膜形成装置におけるマイクロ波導
入用誘電体窓の代表的な例を示す断面図である。第２図
は堆積膜形成装置におけるマイクロ波導入用誘電体窓の
従来の例を示す断面図である。 図において、 １０１．２０１・・・真空容器の外壁、１０２．２０２
・・・第１の誘電体窓、１０３．２０３・・・第２の誘
電体窓、１０４．２０４・・・誘電体窓と導波管の気密
封止部、１０５．２０５・・・導波管、 １０６．２０６・・・放電空間、 １０７．２０７・・・マイクロ波、 １０８．２０８・・・マイクロ波透過窓押え、１０９．
２０９・・・冷媒流入口、 １１０．２１０・・・冷媒流出口、 １１１・・・液体または半固体、 を示す。 第３（Ａ）図、第３（Ｂ）図は本発明の誘電体窓を取り
付ける堆積膜形成装置を示す模式的縦断面及び模式的横
断面である。 図において、 ３０１・・・反応容器、３０２・・・マイクロ波導入窓
、３０３・・・導波管、３０４・・・排気管、３０５・
・・円筒形基体、３０６・・・放電空間、３０７・・・
ヒーター、３０９・・・回転軸、３１０・・・モーター
、３１１・・・バイアス電源、３１２・・・バイアス電
極、 を示す。 第 図 特許出願人　　キャノン株式会社 第 図 第３（Ｂ）図 （万 Ｉ巧 第３（Ａ）図 手続補正書 （自発） １、事件の表示 平成１年特許願第１０５９１７号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

【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い、放
   電空間を包囲するように円筒形基体を配置し、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、前記マイクロ波導入部が、少
   なくとも導波管と、マイクロ波透過性誘電体より成る着
   脱が容易な第１の窓と、該第１の窓のマイクロ波電源側
   に位置するマイクロ波透過性誘電体より成る第２の窓と
   から構成されており、該第２の窓は気密封止されていて
   、該第１の窓及び該第２の窓の間に熱伝導を向上させる
   ための液体または半固体が充填されていることを特徴す
   る機能性堆積膜の形成装置。