JPH03120373A - マイクロ波プラズマｃｖｄ法による堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置 - 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、円筒状基体上に堆積膜、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、または非結晶質機能性堆積膜を形
成するマイクロ波プラズマＣＶＤ法による改善された堆
積膜形成方法及びこれを実現する堆ｆｆｉ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、ｔｕｔｔ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
えば水素または／及びハロゲン（例えばフッ素子、塩素
等）で補償されたアモルファスシリコン〔以下、“八−
３ｉ（ｔ（、Ｘ）　’″と記す、〕等の非結晶質の堆積
膜またはダイヤモンド薄膜のような単結晶質の堆積膜が
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
により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
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。

マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、他の方法に比べ高デボ
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。こうした利点を住かしたマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置の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、概要、マイクロ波エネルギーの
導入手段を取り凹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６
３−５７７７９号公報には、半導体部材製造用の改良型
マイクロ波技術が開示されている。すなわち、当該公報
は、ガス管の形状を櫛型状に突出した複数本のノズルを
存した形状とすることにより、原料ガスを効果的に放電
空間に導入し、堆積膜の堆積速度の向上を図ラフ１’ル
、さラニｖＦ開昭６３−２３０８８０号公報には、半導
体部材製造用の改良型マイクロ波技術が開示されている
。すなわち、当該公報は、ガス管の形状を三角柱状の形
状とすることにより、ガスの導入効率を上げ、さらにプ
ラズマの安定性の向上を図っている。

これらの従来の方法により光導電性材料を、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、例えば円筒状電子写
真感光体の製造の場合には、代表的には、第４（Ａ）図
の模式的透視図及び第４（Ｂ）図の模式的横断面図に示
されている装置構成のものである。

第４（Ａ）図及び第４（Ｂ）図において４０１は反応炉
であり、真空気密化構造を成している。

また、４０２は、マイクロ波電力を反応炉内に効率よく
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ｉ３過窓である。

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。マイクロ波ｉ３過窓４０２は導波管４０３
の壁に気密封止されている。４０４はマイクロ波を示し
ている。４０５は、一端が反応炉４０１内に開口し、他
端が排気装置（図示せずンに連通している排気管である
。４０７は複数の円筒状基体４０６により包囲されて形
成された放電空間を示す、なお、いずれの円筒状基体も
、ヒーター（図示せず）を内蔵する円筒状のホルダー上
に設置されていて、各個のホルダーは、駆動手段（図示
せず）により、適宜回転され得るようになっている。４
０８は櫛型状のガス導入管、４０８′はガス吹出しノズ
ルである。

こうした本発明範囲外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４０５を介して、反応炉４０１を
排気し、１亥反応炉内の圧力即ち内圧をＩ　Ｘ　１０−
’Ｔｏｒｒ以下程度に調整する。

ついでヒーター（図示せず）により、基体４０６を膜堆
積に好適な温度に加熱保持する。そこで原料ガスをガス
導入管４０８，４０８’を介して、例えばＡ−５ｔ（Ｈ
，Ｘ）の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炉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２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波４０４を発生させ、マイクロ波導波管４０
３、マイクロ波透過窓４０２を介して反応炉４０１内に
導入する。かくして複数の円筒状基体４０６により囲ま
れて形成された放電空間４０７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、全ての
円筒状基体４０６の表面に堆積膜の形成がなされるとこ
ろとなる。この時、すべての円筒状基体４０６を回転モ
ーター（図示せず）により基体母線方向に回転させるこ
とにより、個々の円筒状基体についてその全表面に堆積
膜が形成される。

このような従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆
積膜形成装置によれば、ある程度の膜厚であれば実用的
な特性と均一性を持つ堆積膜を得ることが可能である。

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ＭＷ、が要求されるデバ
イス、例えば電子写真感光体のような比較的厚い堆積膜
が必要とされるものの製造については、均一改質で画像
欠陥（球状突起に起因する帯電不良領域）の少ない製品
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がある。

電子写真感光体において収率を左右する要因の１つに球
状突起による画像欠陥がある０球状突起の境界部分は低
抵抗であるため、帯電特性が低下し、電子写真感光体に
おいては画像の抜けを生じさせる。さらに、電子写真の
プロセスの中には、画像を紙に転写した後に感光体上に
残留しているトナーを取り除くためにクリーニングブレ
ードを感光体に擦りつけ、トナーを掻き落とす工程があ
るが、このような球状突起が多数存在するとクリーニン
グブレードの耐久性が著しく低下してしまうという問題
が発生する。

この球状突起の発生原因としては、堆積面に付着したチ
リ、はこりといったダストがきっかけとなって成長を始
めることが確認されている。このため、成膜前の基体は
精密に洗浄され、クリーンルーム等のダスト管理された
環境で反応炉にセットすることにより、基体にダストが
付着することを極力避けるようになっている。しかし、
球状突起の原因となるダストは成膜開始前に基体に付着
したものだけではない、そもそもＡ−３ｔ（Ｈ，Ｘ）を
用いた電子写真感光体においては帯電特性を向上させる
ため、堆積膜の膜厚は３０〜５０ミクロン程度にするこ
とが普通である。しかしＡ−３ｉ（Ｈ，Ｘ）は内部応力
が大きいため、膜厚が厚くなると応力に耐えきれずに剥
がれてしまうことが多い、現在の電子写真感光体では膜
剥がれを防ぐために、基体と機能性膜の間に密着層を設
けたり、各種の元素をドーピングして応力を調整するこ
とにより対処している。さらに、基体の温度を最適化し
、表面を鏡面処理することにより堆積膜の密着性を向上
させている。ところが堆積膜は基体のみに堆積するので
はなく、反応炉の構造物、たとえば真空チャンバーの内
壁や、ガス導入管にも付着する。これらの構造物は基体
のように温度の最適化や表面性の管理はされていないた
め、遥かに剥がれやすい条件と言える。特に第４図に示
した装置においては、成膜空間を円筒状基体で取り囲む
構成のため、反応炉内壁の膜剥がれの影響は少ないもの
の、ガス導入管のノズル先端は基体に接近しているため
、そこからの＃ｊがれの影響は非常に大きい、さらに円
筒状基体の場合、基体を回転させながら全周に渡って成
膜を行うため、基体上で３０〜５０ミクロンの膜を堆積
させたとき、ガス導入管のノズル先端等の静止している
領域にはその３〜４倍、つまり１００〜２００ミクロン
もの厚い膜が堆積することになり、非常に膜剥がれを起
こしやすい状態となる。

このため、従来の堆積膜形成装置においては、成膜毎に
ガス導入管を新しいものと交換せざるを得す、装置の稼
動率を落とす原因にもなっていた。

さらに、たとえ新しいガス導入管を使用しても、成膜中
に堆積膜が剥がれやすい状況であり、収率を向上させ難
いという問題点があった。

〔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、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（形成し得る改善された
堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置を提供することにあ
る。

さらに本発明の目的は、成膜中の堆積膜の剥がれに起因
するダストの発生を抑え、堆積膜の異常成長（球状突起
）を減少させることにより、電子写真感光体においては
画像欠陥を減少させると共に、複写機内部に設置されて
いるクリーニングブレードの耐久性向上に寄与すること
により、電子写真感光体の実質的な品質を向上させ、良
品の歩留まりを増加させることを目的とする。

〔発明の構成・効果〕

本発明にによるマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積
膜形成方法及び堆積膜形成装置は、真空気密可能な反応
容器内に放電空間を取り囲むように複数の円筒状基体を
配置し、前記放電空間内に原料ガス及びマイクロ波エネ
ルギーを導入し、導入したマイクロ波エネルギーにより
励起されるグロー放電により前記円筒状基体上に堆積膜
を形成するマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形
成装置において、円筒状のシリンダの全周に渡り多数の
ガス吹出し穴を設けた円筒状ガス管を、前記円筒状基体
と同様に放電空間を取り囲むように配置し、該円筒状ガ
ス管を円周方向に回転させることによりガス吹出し穴が
放電空間、非放電空間に交互にさらされるようにし、か
つ放電空間にのみガスを放出す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方法及び堆積膜形成装置
における前述の諸問題を克服するため次のような実験を
行い、問題点の抽出を行った。

叉簾■上 第４（Ａ）図、及び第４（Ｂ）図に示す従来の堆積装置
を用いて、Ａ−３ｉ（Ｈ，Ｘ）　　ドラムを作製した。

成膜は前述の通りに行い、ガス流量その他のパラメータ
ーは第３表に示す条件で、合計３０ロフト作製した。但
し、各々のロフトで感光層の■（８ガス流量を０〜１０
００ｓｅｃ■まで変えることにより、堆積膜の剥がれや
すさを変化させている。このため、感光体自体の膜剥が
れは見られなかったが、成膜炉内の構造物からは膜剥が
れが見られる場合があった。このときの成膜炉内の構造
物の膜剥がれの程度及び、画像欠陥のレベルを０〜５段
階に分類し、相関関係を調べた。その結果を第５図に示
す、この結果から、構造物からのＢ　２）がれが多くな
るとそれに比例して画像欠陥のレベルも悪化することが
分かる。

尖駿桝ｌ 第４　（Ａ）図、及び第４（Ｂ）図に示す従来の堆積装
置を用いて、Ａ−３ｉＯＩ、　　Ｘ）　　ドラムを作製
し、成膜後の成膜炉内の構造物に堆積した膜の膜厚と剥
がれの関係を調べた。成膜は前述の通りに行い、ガス流
量その他のパラメーターは第４表に示す条件で行った。

但し、感光層の膜厚を変えることにより、静止部での膜
厚を３０〜１５０ミクロンまで変化させている。成ｉ終
了後に成膜炉を観察し、内部の構造物ごとに堆積膜の剥
がれの程度を◎〜×の５段階で評価した。この結果を第
５表に示す、「ガス吹出しノズル」、「ガス導入管Ｊ、
「マイクロ波透過窓」の順に剥がれやすいことが分かる
。

以上の実験結果は次の３点にまとめることができる。

（１）　　画像欠陥は成膜炉内部の膜剥がれの程度が進
むにつれて増加する。

（２）　　膜剥がれを起こしている部分は、ガス管のガ
ス吹出しノズルの先端のような、曲率の大きい箇所で見
られる。

（３）　　膜判がれを起こし始める膜厚は５０ミクロン
以上である。

この膜剥がれの理由は次のように考えられる。

マイクロ波プラズマＣＶＤ法によるＡ−３ｉ（Ｈ。

Ｘ）デバイスにおいては、基体上に厚い膜を膜剥がれな
く堆積させるために、膜自体の応力を調整している。こ
れには、たとえば膜中にボロンや、酸素、その他の元素
のドーピングを行ったり、ガス組成を最適化したり、基
体温度を適当に選ぶことにより行われる。電子写真感光
体では通常円筒状基体を用いるため、円筒状基体程度の
曲率を持った凸部に堆積したときに最も応力が小さくな
るように調整される。このことは、逆にいえば円筒状基
体より曲率の大きい部分や小さい部分に堆積した膜にお
いては、応力は大きくなることを意味する。

さらに、たとえ応力を最適化できたとしても未だ内部応
力は大きく、元々固く、脆いＡ−３ｉ（Ｈ、Ｘ）Ｍｌを
１００ミクロンに近い厚さに堆積させることは難しい、
このため、温度、表面性などの条件の悪いところでは５
０ミクロンを越えると膜判がれを起こしてしまったと考
えられる。

、り 以上の検討の結果、本発明者ｎ壬球状突起による画像欠
陥を防ぐには、ガス導入管のノズル先端からの膜剥がれ
を無くすことが不可欠であるとの結論に達した。そして
、これを達成するためには、円筒状基体と同じ曲率を持
ち、基体上と同じ程度の膜厚しか堆積しないガス導入管
を用いるのが理想的であるとの知見を得た０本発明のガ
ス４人管は、円筒状基体の全周に渡ってガス吹出し穴を
開け、回転させながら円筒状基体内部からガスを放出さ
せるものであり（以下、このガス吹出し穴を設けた円筒
状基体を“ガス吹出しシリンダと呼ぶことにする。）、
この場合、放電空間外へガスが放出するとガス利用効率
が低下するので、放電空間方向にのみガスが放出される
ようなついたてをガス吹出しシリンダ内部に持つ機構と
なっている。

また、本発明による堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置
では予期せぬ効果であったが、堆積される堆積膜の電気
的特性をも向上させ得ることが判明した。現時点では、
本発明者らはこの理由を以下のように考えている。従来
のガス導入管では、原料ガスを基体と基体の間というプ
ラズマ密度の低い場所から導入するため、導入された原
料ガスの一部分がプラズマにより充分に分解されないま
まに基体に達したり、或いは励起状態の低いラジカルや
イオンが多く存在し、これらエネルギーの低い前駆体が
膜堆積に寄与するところとなり、特性の不十分な膜が基
体上に形成されてしまう、これに対し、本発明による円
筒状ガス導入管では、ガスは放電空間の中心に向いたガ
ス吹出しシリンダ表面から放出されるため、高い密度を
持ったプラズマによって充分に分解される。このためエ
ネルギーの高い前駆体が多数を占め、堆積膜特性の向上
に寄与すると思われる。

以下、本発明による堆積膜形成装置について、第１　（
Ａ）図の模式的透視図及び第１　（Ｂ）図の模式的横断
面図により詳しく説明する。

図において、１０１−１０８は従来装置図〔第４図〕で
の説明と全く同じである。この装置図においては円筒状
基体は７本であるが、本発明は円筒状基体が放電空間を
取り囲む形式の装置であれば円筒状基体は何本であって
も適用することができる０本発明を特徴付けるガス導入
管は１０８に示すものであり、この具体例においては円
筒状基体に多数のガス吹出し穴を設けたものを他の円筒
状基体と同心円上に取り付け、円周方向に回転する構造
を持っている。

この円筒状ガス導入管を詳細に説明するため、第２（Ａ
）図の縦断面図゛、第２（Ｂ）図の模式図を示す０図に
おいて、２０１はガス吹出し穴２０６を設けた円筒状基
体から成るガス吹出しシリンダである０図に示した具体
例では、ガス吹出し穴２０６は多数の貫通穴の例と縦ス
リットの例であるが、本発明はこれに制限されることは
なく、ガスが通り抜ける構造であれば何でも適用できる
。２０２は成膜炉に固定された内筒、２０３はガス吹出
しシリンダを回転させるための回転軸、２０４はガスを
１方向に吹出すために内筒に設けられたガス吹出し用の
スリット、２０５は内筒内部にガスを導入するガス導入
口、２０７はガスが洩れるのを防ぐ０リング、２０８は
ガス吹出しシリンダを回転軸にセットするホルダーであ
る。

さらに他の円筒状ガス導入管の例を、第３（Ａ）図の縦
断面図、第３　（Ｂ）図の模式図に示す。ここで３０１
〜３０７は第２図と同様の働きをする構成部品である。

この例の場合、内筒は反応炉天井より吊り下げられ、ガ
ス吹出しシリンダは回転軸に乗る構造となっている。

この円筒状ガス導入管の働きを説明する。内筒２０２．
３０２はガス吹出し用スリット２０４゜３０４が放電空
間に向くように成膜炉にセットし、放電空間方向にのみ
ガスが吹出すようにする。そして第２図の例ではホルダ
ー２０８を取り付けたガス吹出しシリンダ２０１を、ま
た第３図に示した例では直接ガス吹出しシリンダ３０１
を、回転軸２０３，３０３にセットする。ガス吹出しシ
リンダを不図示の駆動モーターにより円周方向に回転す
ることによりガス吹出しシリンダ全周に渡って堆積膜が
堆積し、内筒に設けられたスリットの前をガス吹出しシ
リンダのガス吹出し穴が通過する毎にガスが放電空間に
吹き出される。原理的には、成膜ガスは断続的に吹出さ
れるが、実際に使用する上ではガス吹出しシリンダと内
筒の隙間からにじみ出すガスがあることと、ガス吹出し
シリンダが適度な速度で回転していることから連続的に
ガスは吹出していると考えられる。

また、マイクロ波プラズマＣＶＤ法のような低圧での成
膜においてはガスの平均自由工程は数１０センチにも及
び、ガスは放射状に拡散していくため、基体間の膜厚む
ら、特性むらも現れにくく、ガス吹出し口が成膜炉の中
心になくても問題とならない。

本発明における、円筒状ガス導入管に使用するガス吹出
しシリンダは、例えば、ステンレス、ＡＩ、Ｃｒ、Ｍｏ
、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ＋Ｔｉ＋ＰＬ、Ｐｄ、Ｆｅ等の
金属、或いはこれらの合金でもよく、金属材料の表面に
他の金属材料またはファインセラミックスを溶射したも
のでもよい。

さらに、ポリカーボネート等の合成樹脂、ガラス、セラ
ミックス、紙等も使用できる。また、ガス吹出し穴は円
形でも楕円形でもよく、スリット状でもよい、スリット
は、ガス吹出しシリンダの長手方向でも、円周方向でも
よく、斜方向でも何等問題はない、さらに、ガス吹出し
シリンダは、シリンダ形状のものに穴を開けたちの以外
に、例えばパンチングメタルのような穴の開いた板を円
筒状に丸めたものでもよい。

本発明におけるガス吹出しシリンダの外径は、円筒状基
体に対して、小さければ放電空間当たりの円筒状基体の
本数が多くなるが、堆積膜厚が厚くなり、かつ堆積面の
曲率が大きくなり膜剥がれしやすくなる。逆に大きけれ
ば堆積膜厚は少なくなるが、１成膜炉当たりの円筒状基
体の本数が減少し、かつ放電にさらされる円筒状ガス導
入管の表面禎が増すため、ガス利用効率が悪化する。こ
のため、ガス吹出しシリンダの半径は円筒状基体の半径
の０．２倍以上２倍以下が適しており、さらに最適には
０．５倍以上１．５倍以下が適している。

本発明におけるガス吹出しシリンダの中心位置は放電空
間に近付くほど原料ガスが充分に分解されるため電気特
性は向上するがガス吹出しシリンダに堆積する膜厚が増
加し、剥がれやすくなるとともに原料ガス利用効率が悪
化する。逆に放電空間と反対側に位置するほど堆積膜厚
は減少し剥がれにくくなるが、ガス吹出し位置が放電空
間から遠ざかるため電気特性が悪化し、かつ、放電空間
で分解されずに排気されてしまう原料ガスが増すため原
料ガス利用効率が悪化する。このため、円筒状基体の中
心を通る円弧からガス吹出しシリンダの中心までの距離
は、ガス吹出しシリンダの外径を基準にすると０．５倍
以内が好ましく、さらに好適には０．２５倍以内が適し
ている。

本発明におけるガス吹出しシリンダの回転速度は成膜中
に１回転以上すれば本発明の目的は達成される。１回転
しない場合はガス吹出しシリンダに堆積膜が付着しない
部分が発律し、このため他に堆積した部分の膜厚が厚く
なるため膜剥がれが発生する。

円筒状基体の材料としては、例えば、ステンレス、Ａｊ
、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ。

Ｖ、Ｔｉ、ＰＬ、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、紙等が本発明では通常使用さ
れる。また、成膜炉内での円筒状基体の本数は放電空間
を取り囲むように取り付けられていれば何本でも本発明
は適用することができる。

本発明での、反応炉内へのマイクロ波の導入窓の材質と
してはアルミナ（Ａｊ！ｒＯｙ）、窒化アルミニウム（
ＡＩＮ）、窒化ボロン（ＢＮ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、
炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）　、酸化珪素（ＳｉＯ□）、酸
化ベリリウム（ＢｅＯ）、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良く、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
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、反応炉以外
に加熱専用の容器を設け、加熱した後、反応炉内に真空
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
（ＳｉＨ，）、ジシラン（Ｓ　１ｘＨｓ　）等（７）Ａ
−３ｉ（＋ｌ、　Ｘ）形成原料ガス、ゲルマン（ＧｅＨ
ａ）、メタン（ＣＩ（１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（Ｈｘ　）　、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム
（Ｈｅ）等が挙げられる。

また、堆積膜のバンドギャップ幅を変化させるなどの特
性改善ガスとして、窒素（Ｎｚ　）　、アンモニア（Ｎ
Ｈｚ）等の窒素原子を含む元素、酸素ＣＯ１’）、酸化
窒素（ＮＯ）　、酸化二窒素（Ｎ　ｔ　Ｏ）等酸素原子
を含む元素、メタン（ＣＨ，）　、エタン（ＣｚＨｓ　
）　、エチレン（Ｃ富Ｈ４）、アセチレン（ＣｒＨｔ　
）　、プロパン（Ｃｚ）！ｓ　）等の炭化水素、四フ７
化珪素（Ｓ　ｉ　Ｆａ　）　、六フフ化二珪素（Ｓｉｇ
Ｆ＊＞、四フフ化ゲルマニウム（Ｇ　ｅ　Ｆ　ｅ＞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（ＢｔＥＩ＆）、フ
ン化ホウ素（ＢＦ３）、ホスフィンＣＰ１）３）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、Ａ−３ｉ（１），Ｘ）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。

さらに本発明は、阻止型Ａ−３ｉ（Ｈ，Ｘ）感光体、高
抵抗型Ａ−３ｉ（旧　Ｘ）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、マイクロ波を使用し、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。

上述のような本発明の装置を用いて実際に円筒状基体に
堆積膜を形成する際の手順の一例を、第１　（Ａ）図、
第１　（Ｂ）図で示す堆積膜形成装置、及び、第２図、
第３図で示す円筒状ガス導入管を用いて、以下に説明す
る。

まず、真空ポンプ（図示せず）により排気管１０５を介
して、反応炉１０１内を排気し、該反応炉内の圧力、即
ち内圧をＩ　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’Ｔｏｒｒ以下程度に調整す
る。ついで、ヒーター（図示せず）により全ての円筒状
基体１０６を膜堆積に好適な温度に加熱保持する。そし
て原料ガスを円筒状ガス導入管１０８を介して、例えば
Ａ−３ｉ（Ｈ，Ｘ）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炉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５００Ｍ）（ｚ以上の、好ましくは、２．
４５ＣＩＩｚのマイクロ波１０４を発生させ、該マイク
ロ波を導波管１０３、そしてマイクロ波透過窓１０２を
介して反応炉１０１内に導入する。

か（して、複数の円筒状基体１０６により囲まれて形成
された放電空間１０７において、原料ガスは、マイクロ
波エネルギーにより励起されて解離し、全ての円筒状基
体１０６の表面に堆積膜が形成される。この時、全ての
円筒状基体は、基体円周方向に回転させることにより、
個々の円筒状基体についてその全表面に堆積膜が形成さ
れる。

また、円筒状ガス導入管に堆積する膜厚は、ガス吹出し
シリンダを円周方向に回転させることにより、円筒状基
体と同程度の膜厚に抑えることができる。

以下に本発明を実施例及び比較例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらにより何等限定されるものではな
い。

大立桝土 第１　　（Ａ）図、第１　　（Ｂ）図に示す堆積膜形成
装置、及び第２（Ａ）図、第２（Ｂ）図で示す円筒状ガ
ス導入管を用いて、第１表に示す条件によりＡ−３ｉ（
Ｈ，Ｘ）感光ドラムの作製を行った。

この時、ガス吹出しシリンダの外径は円筒状基体と一致
させ、取り付は位置は他の円筒状基体の同心円上にセン
トした。またガス吹出しシリンダ及び円筒状基体の回転
速度は毎分１０回転とした。

その結果、円筒状ガス導入管からの膜剥がれは発生せず
無事に成膜が終了した。さらに作製されたＡ−３ｉ（Ｉ
ｌ、　　Ｘ）感光ドラムをキャノン製複写８１ＮＰ−７
５５０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、ドラムを回転させながら、一定帯電電流の
もとのドラムの中央の表面電位を測定する。１回の成膜
工程で作製された複数の感光ドラムの各々の帯電能を求
め、その平均をとった。

感　度：上記と同様の方法で表面電位を一定電圧に帯電
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複数の感光ドラムの各々の感
度を求め、平均をとった。

画像欠陥：全闇黒の画像を出し、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、複数
の感光体について平均する。

クリーニングブレードの耐久性： 連続で複写機を動かし、クリーニングブレードの損傷に
よるクリーニング不良が発生するまでのコピー枚数を測
定し評価した。

ル較■上 第４　（Ａ）図及び第４（Ｂ）図に示す堆積膜形成装置
を用い、第１表に示す条件でＡ−３ｉ（Ｈ。

Ｘ）感光ドラムを作製した。また円筒状基体の回転速度
は毎分１０回転とした。

その結果、僅かにガス導入管のノズル先端からｌＩ２剥
がれが発生した。さらに作製された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よ
り実施例１と同様の評価を行った。

実施例１及び比較例１の結果を合わせて第２表に示す０
表に示されるように待にｒ両像欠欠陥及び、「クリーニ
ングブレードの耐久性Ｊにおいて、本発明で良好な結果
が得られ、さらに、感光ドラムとしての特性である「帯
電能」、「感度」についても向上が見られる。

大侮炭１ 第１　（Ａ）図、第１　（Ｂ）図に示す堆積膜形成装置
及び第３（Ａ）図、第３（Ｂ）図で示す円筒状ガス導入
管を用いる以外はすべて実施例１と同じ条件でＡ−５ｔ
（Ｈ，Ｘ）感光ドラムの作製を行い、比較例１と比較を
行った。結果は第２表と同様である。「画像欠陥Ｊ、「
クリーニングブレードの耐久性Ｊにおいて良好な結果が
得られ、さらに「帯ＴＨＰａ　Ｊ、「感度ノについても
向上が見られる。

尖隻班主 ガス吹出しシリンダの外径と位置を変化させた以外は実
施例１と同様に成膜及び評価を実施した。

ガス吹出しシリンダの外径は円筒状基体を１としたとき
の比率：ａで、また位置は円筒状基体の中心を通る円弧
からの距離を、放電空間側をマイナス、非放電空間側を
プラスとし、ガス吹出しシリンダの外径を１としたとき
の比率＝ｂで示した。

試料阻と成膜条件の対応を第６表に、評価結果を第７表
にそれぞれ示した。第７表には、生産性を考慮して１回
で成膜できる円筒状基体の本数と成膜速度も評価し併記
した。

１隻■↓ 円筒状ガス導入管の回転速度を変化させた以外は実施例
１と同様に成膜及び評価を実施した。試料尚と成膜条件
の対応を第８表に、評価結果を第９表にそれぞれ示した
。

１施■盈 第１　　（Ａ）図、第１　　（Ｂ）図に示す堆積膜形成
装置及び第３（Ａ）図、第３（Ｂ）図で示す円筒状ガス
導入管を用いる以外はすべて実施例３と同様に成膜及び
評価を実施したところ、実施例３と同様の結果が得られ
た。

ス差氾 第１（Ａ）図、第１　（Ｂ）図に示す堆積膜形成装置及
び第３（Ａ）図、第３（Ｂ）図で示す円筒状ガス導入管
を用いる以外はすべて実施例４と同様に成膜及び評価を
実施したところ、実施例４と同様の結果が得られた。

（以下余白） 第 表 第 表 ◎・・・非常にすぐれている Ｏ・・・良好 △・・・使用上差支えなし ×・・・使用できず 第 ３ 表 第 表 〔発明の効果の概要〕 本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成
装置においては、従来の円筒状基体の間から成膜ガスを
導入する方法に代わり、円筒状のシリンダ全周に渡り多
数のガス吹出し穴を設け、内部から放電空間方向にガス
を吹出す機能を持たせたものをガス導入管として用いる
ことにより、ガス導入管に堆積する膜厚を従来の１／３
〜１／４に減少させ、かつ、堆積表面の曲率を小さくで
き、結果として堆積膜の付着力を飛躍的に向上させるこ
とができる。このため、成膜中の膜剥がれに起因する球
状突起の発生を防ぐことができ、製品の収率及び品質を
飛躍的に向上させることができる。さらに、放電空間の
中心に近い領域からガスを導入することにより、ガスの
分解効率を向上させ、堆積膜の電気的特性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１　（Ａ）図及び第１　　（Ｂ）図は本発明の円筒状
ガス導入管を使用した堆積膜形成装置の代表的な例を示
す透視図及び横断面図である。第２（Ａ）図、第２（Ｂ
）図、及び第３（Ａ）図、第３（Ｂ）図は本発明の円筒
状ガス４人管の代表的な例を示す縦断面図／ｇＩ弐図で
ある。第４（Ａ）図及び第４　（Ｂ）図は従来のガス導
入管を使用した堆積膜形成装置を示す透視図及び横断面
図である。第５図は成膜炉内の膜剥がれと画像欠陥の関
係を示すグラフである。 図において、 １０１．４０１・・・反応炉、 １０２．４０２・・・マイクロ波透過窓、１０３．４０
３・・・導波管、 １０４．４０４・・・マイクロ波、 １０５．４０５・・・排気管、 １０６．４０６・・・円筒状基体、 １０７．４０７・・・反応炉内部（放電空間）、１０８
．４０８・・・ガス導入管、 ４０８′・・・ガス吹出しノズル、 ２０１．３０１・・・ガス吹出しシリンダ、２０２．３
０２・・・内筒、 ２０３．３０３・・・回転軸、 ２０４．３０４・・・内筒に設けられたガス吹出しスリ
ット、 ２０５．３０５・・・ガス導入口、 ２０６．３０６・・・ガス吹出しシリンダに設けられた
ガス吹出し穴、

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空気密可能な反応容器内に放電空間を取り囲む
   ように複数の円筒状基体を配置し、前記放電空間内に原
   料ガス及びマイクロ波エネルギーを導入し、導入したマ
   イクロ波エネルギーにより励起されるグロー放電により
   前記円筒状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、円筒状シリ
   ンダの全周に渡り多数のガス吹出し穴を設けた円筒状ガ
   ス管を、前記円筒状基体と同様に放電空間を取り囲むよ
   うに配置し、該円筒状ガス管を円周方向に回転させるこ
   とによりガス吹出し穴が放電空間、非放電空間に交互に
   さらされるようにし、かつ放電空間にのみガスを放出す
   る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。
2. （２）円筒状ガス導入管の外径が、円筒状基体の外径の
   ０．２倍以上２倍以下であることを特徴とする請求項（
   １）に記載されたマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆
   積膜形成方法。
3. （３）円筒状基体の中心を通る円弧から円筒状ガス導入
   管の中心までの距離が、円筒状ガス導入管の外径を基準
   にしたとき、０．５倍以内であることを特徴とする請求
   項（１）乃至（２）のいずれかに記載されたマイクロ波
   プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方法。
4. （４）円筒状ガス導入管が１回の成膜中に少なくとも１
   回転以上することを特徴とする請求項（１）乃至（３）
   のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマＣＶＤ法に
   よる堆積膜形成方法。
5. （５）真空気密可能な反応容器内に放電空間を取り囲む
   ように複数の円筒状基体を配置し、前記放電空間内に原
   料ガス及びマイクロ波エネルギーを導入し、導入したマ
   イクロ波エネルギーにより励起されるグロー放電により
   前記円筒状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、円筒状の
   シリンダの全周に渡り多数のガス吹出し穴を設けた円筒
   状ガス導入管を、前記円筒状基体と同様に放電空間を取
   り囲むように配置し、該円筒状ガス導入管を円周方向に
   回転させることによりガス吹出し穴が放電空間、非放電
   空間に交互にさらされるようにし、かつ放電空間にのみ
   ガスを放出しする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装置。
6. （６）円筒状ガス導入管の外径が円筒状基体の外径の０
   ．２倍以上２倍以下であることを特徴とする請求項（５
   ）に記載されたマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積
   膜形成装置。
7. （７）円筒状基体の中心を通る円弧から円筒状ガス導入
   管の中心までの距離が、円筒状ガス導入管の外径を基準
   にしたとき、０．５倍以内であることを特徴とする請求
   項（５）乃至（６）のいずれかに記載されたマイクロ波
   プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置。
8. （８）円筒状ガス導入管が１回の成膜中に少なくとも１
   回転以上することを特徴とする請求項（５）乃至（７）
   のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマＣＶＤ法に
   よる堆積膜形成装置。