JPH04285176A - マイクロ波プラズマｃｖｄ法による堆積膜形成装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒状の基体上に堆積
膜を形成する堆積膜形成装置に関し、特に複数の円筒状
の基体上に同時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関する。

【０００２】

【従来の技術】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
電力デバイス等に用いられる素子部材として、例えば水
素または／およびハロゲン（例えばフッ素、塩素）で補
償されたアモルファスシリコンなどのアモルファス堆積
膜が提案され、そのうちのいくつかは実用に付されてい
る。

【０００３】こうしたアモルファス堆積膜の形成方法と
して、従来、スパッタリング法、熱により原料ガスを分
解させる熱ＣＶＤ法、光により原料ガスを分解させる光
ＣＶＤ法、プラズマにより原料ガスを分解させるプラズ
マＣＶＤ法などの多数の方法が知られている。中でもプ
ラズマＣＶＤ法、すなわち原料ガスを直流あるいは高周
波、マイクロ波グロー放電などによって分解し、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薄膜状の堆積膜を形成する方法は
、電子写真用感光体に使用されるアモルファスシリコン
堆積膜の形成などに現在広く実用化されている。特に近
年、マイクロ波グロー放電分解を利用したマイクロ波プ
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、他の方法に比べ高い膜堆積速度
と高い原料ガス利用効率という利点を有している。

【０００４】こうした利点を生かしたマイクロ波プラズ
マＣＶＤ技術の一例が、米国特許第４５０４５１８号明
細書に開示されている。この技術は、０．１Ｔｏｒｒ以
下の低圧下でマイクロ波プラズマＣＶＤ法を実施するこ
とにより、高い膜堆積速度で良質の堆積膜を得るという
ものである。さらに、マイクロ波プラズマＣＶＤ法にお
いて原料ガスの利用効率を改善するための技術が特開昭
６０−１８６８４９号公報に記載されている。この技術
は、マイクロ波エネルギーの導入部を取り囲むようにし
て複数個の円筒状の基体を配置して内部チャンバー（す
なわち堆積膜形成空間）を形成するようにし、これによ
り原料ガス利用効率を非常に高めるようにしたものであ
る。また、マイクロ波プラズマＣＶＤ法による円筒状の
基体上への堆積膜の形成を量産に適用する場合、堆積膜
の品質の向上および装置の利用効率の向上の観点から、
前記基体を真空雰囲気下で搬送する手段を備えることが
望ましい。

【０００５】これらの点を考慮して設計された従来のマ
イクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置の典型
的な例が、図４および図５に示されている。

【０００６】図４に示されるように、堆積膜形成用の真
空容器４０１にはバルブ４０２を介して排気手段４０３
が接続されている。真空容器４０１の上面にはゲートバ
ルブ４０４が取り付けられている。このゲートバルブ４
０４は、図示しない移動用の真空容器に取り付けられた
もう１つのゲートバルブとともに、前記移動用の真空容
器内に保持部材４３０ごと保持された円筒状の基体４３
１を堆積膜形成用の真空容器４０１に真空を破らずに搬
入させるときの搬入口となるものである。このゲートバ
ルブ４０４には、図示しない移動用の真空容器に取り付
けられたもう１つのゲートバルブと密着させたとき、こ
れら両方のゲートバルブ間の空間を排気するための排気
手段４０５が、バルブ４０６を介して接続されている。 また、堆積膜形成用の真空容器４０１の内側の上部には
、円形の中心開口を有するフランジ４０７が設けられ、
該フランジ４０７の上面には前記中心開口を取り囲むよ
うにＯリングなどの真空シール部材４０８が取り付けら
れている。前記中心開口をふさぐことにより、前記真空
容器４０１を密閉できるようになっている。

【０００７】円筒状の基体４３１を保持するための保持
部材４３０は、図５に示されるように、円板状の部材で
あり、その中央部にマイクロ波を導入するための誘電体
窓４３２が設けられている。保持部材４３０の外径は、
前記フランジ４０７の中心開口の直径よりも大きく、保
持部材４３０と真空シール部材４０８とにより前記中心
開口を閉鎖できるようになっている。複数本の基体４３
１は、前記誘電体窓４３２を中心とする同心円上に配置
され、基体４３１の長手方向の中心軸が保持部材４３０
に垂直になるように、保持部材４３０の一方の面に回転
自在かつ着脱自在に軸支されている。

【０００８】真空容器４０１の底面に垂直になるように
、各基体４３１に対応する複数個のヒーター４１１と複
数個の回転軸４１２が設けられている。図４に示すよう
に円筒状の基体４３１が下側にくるようにして保持部材
４３０によりフランジ４０７の中心開口を閉鎖したとき
、すなわち基体４３１が真空容器４０１に装着されたと
きに、これらヒーター４１１と回転軸４１２とはそれぞ
れ各基体４３１の内部に挿入されるようになっている。 ヒーター４１１は基体４３１を加熱するためのものであ
る。回転軸４１２は、基体４３１を支持してその長手方
向の中心軸まわりに自転させるためのものであり、真空
容器４０１の底面を貫通し、一端は回転モーター４１３
に接続され、他端は真空容器４０１に装着した状態にあ
る基体４３１に内側上端部と係合するようになっている
。さらに、真空容器４０１の底面のほぼ中央部にはマイ
クロ波を真空容器４０１内に導入するための誘電体窓４
１４が設けられている。この誘電体窓４１４は、基体４
３１が真空容器４０１に装着された状態にあるとき、保
持部材４３０に設けられた誘電体窓４３２と対向するよ
うになっている。両方の誘電体窓４１４、４３２と各基
体４３１とで囲まれた空間がマイクロ波に対する共鳴空
洞となるように、それぞれの寸法を定めるようにすると
よい。また、真空容器４０１内に原料ガスを供給するた
めのガス導入管４１５が設けられ、該ガス導入管４１５
はマスフローコントローラー４１６を介して図示しない
原料ガス供給源に接続されている。

【０００９】次に、この従来のマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法による堆積膜形成装置の動作について説明する。

【００１０】まず、円筒状の基体４３１を保持部材４３
０に装着し、図示しない移動用の真空容器に入れ、該真
空容器の内部を排気する。また、堆積膜形成用の真空容
器４０１は、予め排気手段４０３を用いて排気しておく
。続いて、移動用の真空容器を堆積膜形成用の真空容器
４０１に対向する位置にまで搬送し、移動用の真空容器
のゲートバルブと堆積膜形成用の真空容器４０１のゲー
トバルブ４０４とを密着させ、両方のゲートバルブ間の
空間を排気手段４０５により排気する。前記空間が十分
排気されたら、両方のゲートバルブを開放し、基体４３
１を保持部材４３０ごと堆積膜形成用の真空容器４０１
に移送する。このとき、保持部材４３０が前記真空容器
４０１のフランジ４０７の中心開口をふさぎ、さらに各
基体４３１が真空容器４０１に設けられた各回転軸４１
２とそれぞれ係合するようにされる。

【００１１】次に、前記両方のゲートバルブ間の空間の
真空を破り、移動用の真空容器を堆積膜形成用の真空容
器４０１と対向する位置から移動させる。保持部材４３
０は真空シール部材４０８に密着して前記中心開口をふ
さいでいるから、真空容器４０１内の真空が破られるこ
とはない。そして、真空容器４０１の底面の誘電体窓４
１４と保持部材４３０の誘電体窓４３２とにそれぞれマ
イクロ波電源に接続された図示しない導波管を接続する
。

【００１２】ヒーター４１１により基体４３１を加熱し
、モーター４１３によって回転軸４１２を駆動すること
によって基体４３１を自転させ、ガス導入管４１５から
真空容器４０１内に原料ガスを供給しつつ、マイクロ波
電源からのマイクロ波を真空容器４０１内に導入すると
、マイクロ波プラズマ放電が生起して前記原料ガスが分
解し、基体４３１の表面に堆積膜が形成される。堆積膜
の形成が終了したら、再び移動用の真空容器を堆積膜形
成用の真空容器４０１に対向する位置に移動させ、両方
のゲートバルブを介して真空を破らずに、基体４３１を
保持部材４３０ごと移動用の真空容器の中に移送すれば
よい。

【００１３】上述したような従来の堆積膜形成装置によ
り、ある程度安価で、実用的な特性と均一性を有する堆
積膜を量産することが可能となった。しかし近年、さら
なるコストダウンの要求が高まっており、加えて資源保
護の立場から、材料の使用量を低減するために円筒状の
基体の直径を小さくする試みが行われている。この堆積
膜形成装置は円筒状の基体が誘電体窓を取り囲んで堆積
膜形成空間を形成する構成であるので、基体の径を小さ
くすることにより、誘電体窓を取り囲む基体の本数すな
わち同時に堆積膜を形成する基体の本数を増やすことが
でき、生産効率の大幅な向上が図れ、また基体のために
必要とする材料費も軽減でき、堆積膜が形成された基体
の大幅なコストダウンが期待できる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】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、円筒状の基体
が堆積膜形成空間を取り囲む構成となるので、堆積膜形
成中に基体を保持、回転させる機構を設けることが必要
である。このため、上述の堆積膜形成装置のように、円
筒状の基体をその内部で保持して回転させるための回転
軸を真空容器内に設けることが一般的である。基体を所
定の温度にまで加熱させるためのヒーターも、基体内部
に収まるように、回転軸と平行に設けられるように設計
される。

【００１５】しかしながら、このような構成の堆積膜形
成装置では、円筒状の基体の直径をある程度以上小さく
すると、例えば直径を８０ｍｍ以下にしたときに、基体
の内面と前記回転軸や前記ヒーターとの間隔を十分にと
ることが難しくなり、保持部材に保持された状態の基体
を前記回転軸に装着する際に困難を生じるという問題点
がある。すなわち、基体内面と回転軸やヒーターが不用
意に接触し、いわゆる「切り粉」が発生して真空雰囲気
を汚染し、前記切り粉が核となって堆積膜が異常に成長
するいわゆる「球状突起」が多発する。また、基体表面
に傷を生じる場合もある。ヒーターを基体の外部に設け
たりあるいは基体を加熱する他の手段を設置することも
可能であるが、基体の内側に入った回転軸の影響により
、基体に温度ムラが生じやすく、結果として堆積膜の特
性ムラが生じ歩留りが低下することとなる。

【００１６】さらに、上述した従来の堆積膜形成装置で
は、原料ガスの利用効率を最大限にし堆積速度を最大限
にするように、円筒状の基体の径に応じて、基体の本数
および配置を決定しなければならない。このため基体の
径や堆積条件の変更にともなって回転軸の配置を変更す
る必要があり、径や堆積条件の変更の都度、堆積膜形成
装置を製作しなければならず、結果として装置コストが
高くなるという問題点がある。

【００１７】このような問題点があることにより、従来
の堆積膜形成装置によって得られる堆積膜の形成コスト
は期待どおりのものまでは低下せず、依然として高価な
ものに留まっているのが現状である。

【００１８】本発明の目的は、上述のような従来の堆積
膜形成装置における諸問題を克服し、同時に複数の円筒
状の基体に、高品質の堆積膜を安価で量産性よく形成す
ることのできるマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積
膜形成装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形
成装置は、堆積膜形成用の真空容器と、該真空容器の壁
の一部を構成し着脱可能であり誘電体窓を有し該誘電体
窓を取り囲むように複数本の円筒状の基体を同時に保持
する保持部材と、該保持部材を前記基体を保持した状態
のままで真空雰囲気下で搬送し前記真空容器に着脱させ
る搬送手段と、前記真空容器内を排気する排気手段と、
前記真空容器内に原料ガスを供給する供給手段とを有し
、前記各基体で囲まれた空間に前記誘電体窓からマイク
ロ波エネルギーを導入することにより前記基体の表面に
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、前記保持部材に、該保持部材に
保持された前記各基体を回転させる回転手段を取り付け
たことを特徴とする。

【００２０】保持部材に保持された基体を予め加熱する
ための加熱用の真空容器を備え、搬送手段が、前記基体
を保持した前記保持部材を前記加熱用の真空容器から堆
積膜形成用の真空容器まで真空雰囲気下で搬送するよう
にしてもよい。

【００２１】

【作用】円筒状の基体を回転させるための回転手段を保
持部材に取り付けるので、基体の内側に挿入されて該基
体を回転させるための回転軸を真空容器本体に設ける必
要がなくなり、基体や基体を保持した保持部材を真空雰
囲気下で搬送する際に、「切り粉」や基体表面の傷の発
生を防げ、前記回転軸が存在することによる基体の温度
分布の不均一化が抑制されて堆積膜の特性が均一なもの
となり、また保持部材側に回転手段があるため円筒状の
基体の径や堆積条件を変更する場合には保持部材の設計
を変更するだけでよいようになる。

【００２２】さらに、加熱用の真空容器を備え、搬送手
段が、基体を保持した保持部材を真空雰囲気下で加熱用
の真空容器から堆積膜形成用の真空容器まで搬送するよ
うにした場合は、基体が予め加熱されているので、堆積
膜形成用の真空容器で基体を加熱するための時間を省く
ことができる。

【００２３】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

【００２４】図１は、本実施例のマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法による堆積膜形成装置で使用される保持部材１０
０の斜視図である。保持部材１００は円板状の部材であ
り、ほぼ中心部にマイクロ波を透過する気密構造の誘電
体窓１０２が設けられている。複数本の円筒状の基体１
０１は、それぞれその長手方向の中心軸の延長上に回転
軸１０３が位置するように、各回転軸１０３の一端に着
脱可能に取り付けられている。各回転軸１０３は、保持
部材１００に対して垂直に、また前記誘電体窓１０２を
中心とする同一の円上に等間隔に並ぶように、保持部材
１００に回転自在に軸支されている。したがって、各基
体１０１は、誘電体窓１０２を取り囲み、互いに平行に
なるように、保持部材１００に保持されることになる。

【００２５】保持部材１００の上面、すなわち基体１０
１を保持する側とは反対側の面には、各回転軸１０３ご
とに設けられたモーター１０４が図示しない取り付け手
段を介して取り付けられている。各モーター１０４の駆
動軸はそれぞれ対応する回転軸１０３に接続されている
。それぞれのモーター１０４を回転させることにより、
対応する回転軸１０３が回転し、対応する基体１０１が
自転することになる。

【００２６】次に、堆積膜形成用の真空容器１０につい
て、図２により説明する。

【００２７】真空容器１０は上端面が開放部となってい
て、該上端面にゲートバルブ１１が取り付けられている
。ゲートバルブ１１は、図３に示す移動用の真空容器３
０に設けられたもう１つのゲートバルブ３１と密着し得
るものであり、前記もう１つのゲートバルブ３１ととも
に、移動用の真空容器３０内に保持された基体１０１を
保持部材１００ごとこの堆積膜形成用の真空容器１０に
搬入し搬出する場合の搬入搬出口となるものである。 このゲートバルブ１１には、前記もう一つのゲートバル
ブ３１と密着させたときに両方のゲートバルブ間の空間
を排気するための排気手段１２が、バルブ１３を介して
接続されている。

【００２８】この真空容器１０の内側の上部には、円形
の中心開口を有するフランジ１１０が設けられ、該フラ
ンジ１１０の上面には前記中心開口を取り囲むようにＯ
リングなどの真空シール部材１１１が取り付けられてい
る。前記中心開口の大きさは、保持部材１００よりも若
干小さく、前記中心開口を図１で詳述した保持部材１０
０でふさぐことにより、真空容器１０を密閉できるよう
になっている。保持部材１００で前記中心開口を閉鎖す
るとき、各基体１０１が真空容器１０の内部側、すなわ
ち保持部材１００の図示下側に位置するようにすること
により、真空容器１０に各基体１０１が装着されるよう
になっている。また、真空容器１０には、バルブ１４を
介して排気ポンプなどの排気手段１５に他端が接続され
た排気管１１４が接続されている。排気管１１４の真空
容器１０への取り付け部位は、前記フランジ１１０より
も下側とされる。

【００２９】他端がガスボンベなどの図示しない原料ガ
ス供給源に接続されたガス導入管１１５が設けられ、ガ
ス導入管１１５の一端は真空容器１０内に開口している
。ガス導入管１１５の中間部にはマスフローコントロー
ラー１１６が設けられ、該マスフローコントローラーを
制御することにより、真空容器１０内に供給される原料
ガスの流量を調整できるようになっている。さらに、真
空容器１０に装着された基体１０１を加熱するためのヒ
ーター１１７が真空容器１０内に設けられている。真空
容器１０の底面のほぼ中央部には、マイクロ波を透過し
気密構造である誘電体窓１１８が設けられている。この
誘電体窓１１８は、保持部材１００がフランジ１１０の
前記中心開口を閉鎖したとき、保持部材１００に設けら
れた誘電体窓１０２に対向するようになっている。これ
ら各誘電体窓１０２、１１８と、真空容器１０に装着さ
れた状態にある各基体１０１との配置によって、入射す
るマイクロ波に対する共鳴空洞を実質的に構成するよう
にしておくとよい。

【００３０】次に、このマイクロ波プラズマＣＶＤ法に
よる堆積膜形成装置の全体的な構成について、図３によ
り説明する。

【００３１】この堆積膜形成装置は、上述した堆積膜形
成用の真空容器１０の他、真空導入用の真空容器２０、
移動用の真空容器３０および冷却用の真空容器４０とか
らなる。真空導入用および冷却用の真空容器２０、４０
の構成は、上述の堆積膜形成用の真空容器１０とほぼ同
じ構成であるが、真空容器の底面に誘電体窓が設けられ
ない点、ガス導入管が設けられない点、ヒーターが設け
られていない点で相違する。したがって、真空導入用お
よび冷却用の各真空容器２０、４０の上端面にはそれぞ
れゲートバルブ２１、４１が設けられ、これらゲートバ
ルブ２１、４１はそれぞれバルブ２３、４３を介して排
気手段２２、４２に接続されている。また、真空導入用
および冷却用の真空容器２０、４０には、それぞれバル
ブ２４、４４を介して排気手段２５、４５が接続されて
いる。なお、堆積膜形成用、真空導入用および冷却用の
各真空容器１０、２０、４０は固定されている。

【００３２】一方、移動用の真空容器３０は、図示しな
い駆動手段により移動させることが可能であり、下端面
にゲートバルブ３１が設けられた構成となっている。こ
のゲートバルブ３１は、堆積膜形成用、真空導入用およ
び冷却用の各真空容器１０、２０、４０にそれぞれ設け
られたゲートバルブ１１、２１、４１と密着可能なもの
であり、これら各真空容器１０、２０、４０と移動用の
真空容器３０との間で基体１０１を保持部材１００に取
り付けたまま真空雰囲気下で受渡しするときの搬出・搬
入口となるものである。また、移動用の真空容器３０の
内部には、ゲートバルブ３１を介して基体１０１を保持
した保持部材１００を受渡しするための上下移動機構（
不図示）が設けられ、さらに図示しない排気手段が前記
真空容器３０に接続されている。

【００３３】次に、このマイクロ波プラズマＣＶＤ法に
よる堆積膜形成装置の動作について説明する。

【００３４】まず、堆積膜形成用の複数本の円筒状の基
体１０１をトリクロロエタンなどの有機溶剤で洗浄し、
油、ダストなどの汚れを取り除いて表面を清浄な状態と
する。また、保持部材１００に設けられているマイクロ
波導入用の誘電体窓１０２などの部品も十分に洗浄して
おく。そして、無塵室（クリーンルーム）内で、予め保
持部材１００に組み込まれている複数本の回転軸１０３
の一端に、各基体１０１をそれぞれ取り付けることによ
り、保持部材１００への基体１０１の装着を完了させる
。

【００３５】次に、基体１０１を保持した保持部材１０
０を真空導入用の真空容器２０の中に入れ、ゲートバル
ブ２１を閉鎖し、前記真空容器２０を排気手段２５によ
って排気する。前記真空容器２０内が排気されたら、予
め図示しない排気手段で排気されている移動用の真空容
器３０を真空導入用の真空容器２０の直上の位置にまで
移動させ、移動用の真空容器３０に設けられたゲートバ
ルブ３１と真空導入用の真空容器２０に設けられたゲー
トバルブ２１とを密着させる。そして、ゲートバルブ２
１に接続された排気手段２２により、両ゲートバルブ２
１、３１間の空間を排気する。該空間が排気されたら、
両方のゲートバルブ２１、３１を開放し、図示しない上
下移動機構により、基体１０１を保持している保持部材
１００を移動用の真空容器３０に収容し、両方のゲート
バルブ２１、３１を閉鎖する。

【００３６】続いて、保持部材１００と基体１０１を収
容した移動用の真空容器３０を堆積膜形成用の真空容器
１０の直上の位置にまで移動させる。堆積膜形成用の真
空容器１０は予め排気手段１５により排気しておく。移
動用の真空容器３０に設けられたゲートバルブ３１と堆
積膜形成用の真空容器１０に設けられたゲートバルブ１
１とを密着させ、両方のゲートバルブ１１、３１の間の
空間を排気手段１２により排気する。前記空間が排気さ
れたら、両方のゲートバルブ１１、３１を開放し、図示
しない上下移動機構により基体１０１を保持した保持部
材１００を移動用の真空容器３０から堆積膜形成用の真
空容器１０へ移送し、両方のゲートバルブ１１、３１を
閉鎖する。このようにすることにより、基体１０１が堆
積膜形成用の真空容器１０に装着されたことになる。そ
ののち、移動用の真空容器３０を堆積膜形成用の真空容
器１０の直上から横にずれた位置にまで移動させておく
。

【００３７】保持部材１００が堆積膜形成用の真空容器
１０のフランジ１１０の中心開口を正しくふさいでいる
ことを確認したら、ゲートバルブ１１を開放し、真空容
器１０のフランジ１１０より上方の部分を大気圧に曝す
。前記中心開口のまわりにはＯリングなどの真空シール
部材１１１が設けられ、保持部材１１０は大気圧によっ
て該真空シール部材１１１をフランジ１１０に対し押圧
することなるので、保持部材１００とフランジ１１０と
の間からの真空洩れは発生しない。

【００３８】次に、保持部材１００に設けられた誘電体
窓１０２と真空容器１０の底部に設けられた誘電体窓１
１８に、それぞれ図示しないマイクロ波電源に接続され
た導波管（不図示）を接続する。また、保持部材１００
に取り付けられたモーター１０４とモーター１０４を回
転させるための電源（不図示）とを電気的に接続する。

【００３９】モーター１０４により円筒状の各基体１０
１を回転させながら、ヒーター１１７により基体１０１
を所定の温度に加熱保持する。次いで、加熱を中止し、
ガス導入管１１５を介して原料ガスを導入し、排気手段
１５に接続されたバルブ１４の開度を調整して所定の真
空度を維持しながら、周波数５００ＭＨｚ以上の、好ま
しくは周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を両方の誘電
体窓１０２、１１８を介して真空容器１０内に導入する
。この結果、各基体１０１と両誘電体窓１０２、１１８
で囲まれた空間すなわち堆積膜形成空間においてマイク
ロ波プラズマ放電が生起し、前記原料ガスが分解され、
円筒状の各基体１０１上に堆積膜が形成される。

【００４０】各基体１０１上に所定の厚さの堆積膜が形
成されたら、マイクロ波の導入と原料ガスの供給を停止
し、各基体１０１の回転を止めて、各導波管をそれぞれ
各誘電体窓１０２、１１８から取外し、モーター１０４
と不図示の電源との接続を解除する。続いて、予め図示
しない排気手段で排気されている移動用の真空容器３０
を堆積膜形成用の真空容器１０の直上の位置まで移動さ
せ、移動用の真空容器３０のゲートバルブ３１と堆積膜
形成用の真空容器１０のゲートバルブ１１とを密着させ
る。堆積膜形成用の真空容器１０に設けられたゲートバ
ルブ１１は開放状態にあるので、該ゲートバルブ１１に
接続された排気手段１２を作動させると、堆積膜形成用
の真空容器１０のフランジ１１０より上方の空間および
両ゲートバルブ１１、３１間の空間が排気される。これ
ら両空間が排気されたら、移動用の真空容器３０に設け
られたゲートバルブ３１を開放し、図示しない上下移動
機構により、堆積膜が形成された基体１０１を保持部材
１００ごと移動用の真空容器３０内に収容する。その後
、両方のゲートバルブ１１、３１を閉鎖する。

【００４１】次に、堆積膜が形成された基体１０１と保
持部材１００を収容した移動用の真空容器３０を冷却用
の真空容器４０の直上の位置まで移動させる。冷却用の
真空容器４０は予め排気手段４５により排気しておく。 移動用の真空容器３０に設けられたゲートバルブ３１と
冷却用の真空容器４０に設けられたゲートバルブ４１と
を密着させ、両方のゲートバルブ４１、３１の間の空間
を排気手段４２により排気する。前記空間が排気された
ら、両方のゲートバルブ３１、４１を開放し、図示しな
い上下移動機構により基体１０１を保持した保持部材１
００を移動用の真空容器３０から冷却用の真空容器４０
へ移送し、両方のゲートバルブ３１、４１を閉鎖する。 その後、基体１０１を冷却用の真空容器４０内で放置し
て冷却させる。基体１０１が十分冷却されたら、冷却用
の真空容器４０に大気を導入し、ゲートバルブ４１を開
け、保持部材１００ごと基体１０１を取り出し、保持部
材１００から基体１０１を取り外せばよい。

【００４２】以上本発明の実施例について説明したが、
円筒状の基体を加熱するために真空容器内に設けられる
ヒーターは、真空仕様の発熱体であればよく、より具体
的には、シース状ヒーター、板状ヒーター、セラミック
ヒーターなどの電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤外
線ランプなどの熱放射ランプ発熱体、液体や気体を温媒
とした熱交換手段による発熱体が挙げられる。これらヒ
ーターなどの表面材質としては、ステンレス、ニッケル
アルミニウム、銅などの金属類、セラミックス、耐熱高
分子樹脂などを使用することができる。また、これらの
ヒーターは、円筒状の基体の搬送に支障をきたさない程
度の大きさのものを円筒状の基体の内部に収まるように
真空容器内に配置してもよいし、円筒状の基体の外側に
位置するよう配置してもよい。本発明の利点を充分生か
すためには、円筒状の基体の外側に配置することが望ま
しい。

【００４３】さらに、上記実施例では、堆積膜形成用の
真空容器において基体を加熱するようになっているが、
堆積膜形成用の真空容器とは別に、予熱用の真空容器を
設け、該予熱用の真空容器で予め基体を加熱し、そのの
ち真空雰囲気下で基体を堆積膜形成用の真空容器の搬送
するようにしてもよい。この場合、真空導入用の真空容
器を予熱用の真空容器と同一の真空容器とすることもで
きるが、生産性の向上の立場から、予熱用の真空容器を
真空導入用の真空容器とは別途に設けることが望ましい
。

【００４４】円筒状の基体を保持するための保持部材の
材質としては、複数本の基体と誘電体窓とを保持できる
強度があり、真空を保持することが可能なものであれば
いずれでもよく、例えば、ステンレス、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、
Ｆｅなどの金属、これらの合金またはセラミックス、樹
脂などが用いられる。またその形状はいずれでもよい。

【００４５】さらに、円筒状の基体の保持方法、すなわ
ち回転軸との接続方法は、基体を保持する機械的強度を
有し回転軸と基体との間に滑りを生じないような方法で
あればいずれでもよく、例えばアームでつかむ方法、フ
ックなどに吊す方法がある。

【００４６】基体を回転させるモーターは、回転軸およ
び基体を回転させる能力を有するものであればよく、上
述の実施例のように回転軸ごとに設けてもよく、あるい
はチェーンなどの動力伝達手段を用いて１個のモーター
を各回転軸に連結するようにしてもよい。また、真空雰
囲気の汚染防止のため、これらにカバーを設けてもよい
。

【００４７】本発明において、誘電体窓を取り囲むよう
に配置される円筒状の基体の本数は、実質的に堆積膜形
成空間を形成できる本数であれば何本でもよいが、３本
以上とすることが望ましい。基体の本数および配置は、
原料ガスの利用効率および堆積速度が高くなるように、
基体の直径にあわせて適宜決定される。

【００４８】基体の材料としては、例えば、ステンレス
、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔ
ｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅなどの金属、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などの合成樹脂、
ガラス、セラミックス、紙などが通常使用される。

【００４９】堆積膜形成時の基体の温度は、いずれの温
度でも有効であるが、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℃以下するのが好ましく
、良好な効果を得るため５０℃以上４５０℃以下とする
のがより好ましい。

【００５０】上述の実施例では、堆積膜形成用の真空容
器にマイクロ波を導入するため導波管に接続された２つ
の誘電体窓を使用しているが、誘電体窓の個数は必要に
応じて増減することができる。誘電体窓の材質としては
、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ
）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化
ケイ素（ＳｉＣ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ベリ
リウム（ＢｅＯ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
スチレンなどマイクロ波の損失の少ない材料が通常使用
される。

【００５１】堆積膜形成用の原料ガスとしては、例えば
シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ４）などのア
モルファスシリコン形成原料ガス、ゲルマン（ＧｅＨ４
）など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。

【００５２】希釈ガスとしては水素（Ｈ２）、アルゴン
（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などが挙げられる。

【００５３】また、堆積膜のバンドギャップ幅を変化さ
せるなどのための特性改善ガスとして、窒素（Ｎ２）、
アンモニア（ＮＨ３）などの窒素原子を含むガス、酸素
（Ｏ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ
）などの酸素原子を含むガス、メタン（ＣＨ４）、エタ
ン（Ｃ２Ｈ６）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、プロパン（
Ｃ３Ｈ８）などの炭化水素、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４
）、六フッ化二ケイ素（Ｓｉ６Ｆ２）、四フッ化ゲルマ
ニウム（ＧｅＦ４）などのフッ化物またはこれらの混合
ガスが挙げられる。

【００５４】またドーピングを目的として、ジボラン（
Ｂ２Ｈ６）、フッ化ホウ素（ＢＦ３）、ホスフィン（Ｐ
Ｈ３）などのドーパントガスを同時に堆積膜形成用の真
空容器に導入しても本発明は同様に有効である。

【００５５】次に本発明の実施例について、従来例と比
較しながら行なった実験の結果について説明する。

【００５６】（実験例１）図１〜３で示した上述の実施
例のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置
を用い、以下に示す手順によりアモルファスシリコン電
子写真感光体を作成した。まず、清浄な雰囲気中で図１
に示すように、ほぼ中央部に誘電体窓１０２を有する円
板状の保持部材１００に対し、前記誘電体窓１０２を中
心とした同一円上に１０本のアルミニウム製の直径５０
ｍｍの円筒状の基体１０１を配置した。基体１０１を配
置した保持部材１００を真空導入用の真空容器２０に入
れ、該真空容器２０を排気したのち、移動用の真空容器
３０によって真空雰囲気下で基体１０１を保持した保持
部材１００を堆積膜形成用の真空容器１０に搬入した。

【００５７】次に、基体１０１をモーター１０４で回転
させながらヒーター１１７で３００℃に加熱した。そし
てガス導入管１１５により、堆積膜形成用の真空容器１
０にシラン（ＳｉＨ４）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）などの
アモルファスシリコン電子写真感光体作成用の原料ガス
を表１に示す条件で前記真空容器１０に導入した。この
ときの前記真空容器１０の内圧は１×１０ー２Ｔｏｒｒ
以下となるようにした。続いて、両方の誘電体窓１０２
、１１８から周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入
し、基体１０１の上に電荷注入阻止層、感光層および表
面層のそれぞれを順次堆積させてアモルファスシリコン
感光体を作成した。そののち、移動用の真空容器３０を
用いて、堆積層が形成された基体１０１を保持部材１０
０に保持されたまま堆積膜形成用の真空容器１０から冷
却用の真空容器４０に真空雰囲気下で移送し、室温程度
まで冷却し冷却用の真空容器４０内を大気圧にして完成
したアモルファスシリコン感光体を取り出した。

【００５８】

【表１】

【００５９】このようにして作成した１０本のアモルフ
ァスシリコン電子写真用感光体について、搬送時につけ
られた傷の有無を目視により検査した。このとき、１０
本の電子写真用感光体をそれぞれ試料Ａ〜Ｊとした。ま
た、これらの電子写真用感光体をキヤノン製電子複写機
ＮＰ−７５５０を実験用に改造した装置に取り付けるこ
とにより、実際に電子写真プロセスに用いた場合におけ
る画像評価と表面電位の電位ムラの測定とを行った。画
像評価は、Ａ３版のベタ黒原稿を複写したときのベタ黒
画像上の白点状の画像欠陥による良否の判定を官能検査
によって行うことによった。電位ムラについては、帯電
器に＋６ｋＶの電圧を印加してコロナ放電を起こさせた
ときの暗部表面電位を電子写真用感光体の長手方向の５
点について表面電位計により測定し、その測定値のばら
つきによって求めた。

【００６０】これらの測定結果を表２に示す。傷の有無
については、○が傷なし、×が傷ありを示す。画像評価
と電位ムラについては、◎が非常に良好、○が良好、△
が実用上問題なし、×が実用上問題ありを示す。なお、
この評価基準は以下の表３〜表８についても共通である
。

【００６１】

【表２】

【００６２】（比較例１）上述の実験例１における堆積
膜形成用の真空容器１０および保持部材１００の代わり
に、図４および図５に示される従来の堆積膜形成用の真
空容器と保持部材を用い、その他は実験例１と同様にし
て１０本のアモルファスシリコン感光体を作成した。た
だし、基体加熱用のヒーターを基体の内部に収まるよう
にすることが困難であったためヒーターを取外し、別に
加熱用の真空容器を設け、該真空容器内で基体を所定温
度に加熱したのち、基体を堆積膜形成用の真空容器に移
すようにした。

【００６３】このようにして得られたアモルファスシリ
コン電子写真用感光体（試料Ａ〜Ｊ）について実験例１
と同様にして、傷の有無、画像欠陥、電位ムラについて
測定した。その結果を表３に示す。

【００６４】

【表３】

【００６５】（実験例２）基体として直径８０ｍｍのア
ルミニウム製のものを用い、この基体を保持部材の誘電
体窓のまわりに８本配置したことの他は実験例１と同様
にして、８本のアモルファスシリコン電子写真用感光体
を作成した。作成した８本のアモルファスシリコン電子
写真用感光体（試料Ａ〜Ｈ）について、実験例１と同様
にして、傷の有無、画像欠陥、電位ムラについて測定し
た。その結果を表４に示す。

【００６６】

【表４】

【００６７】（比較例２）上述の実験例２における堆積
膜形成用の真空容器１０および保持部材１００の代わり
に、図４および図５に示される従来の堆積膜形成用の真
空容器と保持部材を用い、その他は実験例２と同様にし
て８本のアモルファスシリコン感光体を作成した。この
比較例では、基体加熱用のヒーターを基体の内部に収ま
るようにした。このようにして得られたアモルファスシ
リコン電子写真用感光体（試料Ａ〜Ｈ）について実験例
１と同様にして、傷の有無、画像欠陥、電位ムラについ
て測定した。その結果を表５に示す。

【００６８】

【表５】

【００６９】（比較例３）上述の比較例２において、堆
積膜形成用の真空容器からヒーターを取外し、前記真空
容器とは別に加熱用の真空容器を設け、加熱用の真空容
器により基体を予め加熱したのち堆積膜形成用の真空容
器に移すようにし、その他は比較例２と同様にして８本
のアモルファスシリコン電子写真用感光体を作成した。 作成した８本のアモルファスシリコン電子写真用感光体
（試料Ａ〜Ｈ）について、実験例１と同様に、傷の有無
、画像欠陥、電位ムラを測定した。その結果を表６に示
す。

【００７０】

【表６】

【００７１】（実験例３）基体として直径３０ｍｍのア
ルミニウム製のものを用い、この基体を保持部材の誘電
体窓のまわりに１５本配置したことの他は実験例１と同
様にして、１５本のアモルファスシリコン電子写真用感
光体を作成した。作成した１５本のアモルファスシリコ
ン電子写真用感光体（試料Ａ〜Ｏ）について、実験例１
と同様にして、傷の有無、画像欠陥、電位ムラについて
測定した。その結果を表７に示す。

【００７２】

【表７】

【００７３】（比較例４）上述の実験例３における堆積
膜形成用の真空容器１０および保持部材１００の代わり
に、図４および図５に示される従来の堆積膜形成用の真
空容器と保持部材を用い、その他は実験例１と同様にし
て１５本のアモルファスシリコン感光体を作成した。た
だし、基体加熱用のヒーターを基体の内部に収まるよう
にすることが困難であったためヒーターを取外し、別に
加熱用の真空容器を設け、該真空容器内で基体を所定温
度に加熱したのち、基体を堆積膜形成用の真空容器に移
すようにした。このようにして得られた１５本のアモル
ファスシリコン電子写真用感光体（試料Ａ〜Ｏ）につい
て実験例１と同様にして、傷の有無、画像欠陥、電位ム
ラについて測定した。その結果を表８に示す。

【００７４】

【表８】

【００７５】以上の各実験例１〜３および比較例１〜４
の結果から明らかなように、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より作成したアモル
ファスシリコン電子写真用感光体は、特にいわゆる「小
径」の円筒状の基体を用いた場合に品質の向上が顕著で
ある。また、上記各比較例１〜４では、円筒状の基体の
直径を変更するたびに、堆積膜形成用の真空容器と保持
部材の設計変更を行っいこれら真空容器と保持部材をそ
のつど作製したが、本発明の装置を用いた上記各実験例
１〜３では、基体の直径を変更しても保持部材のみの設
計を変更するだけですみ、本発明を実施することによる
装置コストの低減が確認された。

【００７６】（実験例４）実験例１において、基体とし
て直径１００ｍｍのアルミニウム製のものを用い、誘電
体窓を取り囲むように６本の基体を保持部材に配置し、
さらに予熱用の真空容器を別途設け、堆積膜形成用の真
空容器１０からヒーター１１７を取外し、基体１０１を
予熱用の真空容器で予め加熱してから堆積膜形成用の真
空容器１０に装着し、その他は実験例１と同様にして、
６本のアモルファスシリコン電子写真用感光体を作成し
た。そののち、実験例１と同様に、作成したアモルファ
スシリコン電子写真用感光体の評価を行ったところ、実
験例１と同様に良好な結果が得られた。

【００７７】実験例１において、基体として直径４０ｍ
ｍのアルミニウム製のものを用い、誘電体窓を取り囲む
ように１２本の基体を保持部材に配置し、さらに予熱用
の真空容器を別途設け、堆積膜形成用の真空容器１０か
らヒーター１１７を取外し、基体１０１を予熱用の真空
容器で予め加熱してから堆積膜形成用の真空容器１０に
装着し、さらに堆積膜形成時の条件を表９に示すような
ものとし、その他は実験例１と同様にして、１２本のア
モルファスシリコン電子写真用感光体を作成した。その
のち、実験例１と同様に、作成したアモルファスシリコ
ン電子写真用感光体の評価を行ったところ、実験例１と
同様に良好な結果が得られた。

【００７８】

【表９】

【００７９】以上本発明の実施例について述べたが、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
モルファスシリコン感光体などの複写機やプリンターな
どに使用される感光体の製造のほか、円筒状の基体を用
い良好な電気特性を有する機能性堆積膜を要求されるい
ずれのデバイスを作成することにも応用可能であり、こ
れらのデバイスを作成する場合においても、品質の向上
、コストの大幅な低減を期待することができる。これら
のデバイスとしては、電子写真用感光体のほか例えば半
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
、光学素子が挙げられる。

【００８０】また、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を使用すると、いわゆる「小径
」（例えば直径が８０ｍｍ以下）の円筒状の基体に、高
品質の堆積膜を安価で量産性よく形成することができる
。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、円筒状の
基体を回転させるための回転手段を保持部材に取り付け
ることにより、基体の内側に挿入されて該基体を回転さ
せるための回転軸を真空容器本体に設ける必要がなくな
るので、「切り粉」や基体表面の傷の発生を防げ、前記
回転軸が存在することによる基体の温度分布の不均一化
が抑制されて堆積膜の特性が均一なものとなり、歩留り
が向上して得られる堆積膜の品質が向上し、また円筒状
の基体の径や堆積条件を変更する場合には保持部材の設
計を変更するだけでよいので装置コストが低減するとい
う効果がある。

【００８１】さらに、加熱用の真空容器を備え、基体を
真空雰囲気下で加熱用の真空容器から堆積膜形成用の真
空容器まで搬送するようにすることにより、堆積膜形成
用の真空容器で基体を加熱するための時間を省くことが
でき、生産性が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における保持部材の斜視図で
ある。

【図２】本発明の一実施例における堆積膜形成用の真空
容器の斜視図である。

【図３】本発明の一実施例のマイクロ波プラズマＣＶＤ
法による堆積膜形成装置の構成を示す配置説明図である
。

【図４】従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積
膜形成装置に使用される真空容器の斜視図である。

【図５】図４に示す堆積膜形成装置における保持部材の
斜視図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０、４０１　　　　　　　　　　
　　　真空容器１１、２１、３１、４１、４０４　　　
　　　　　　　　　　ゲートバルブ１２、１５、２２、
２５、４２、４５、４０３、４０５　　　排気手段１３
、１４、２３、２４、４３、４４、４０２、４０６　　
　バルブ１００、４３０　　　　　　　　　　　　　　
保持部材１０１、４３１　　　　　　　　　　　　　　
基体１０２、１１８、４１４、４３２　　　　　　　　
　　　　　誘電体窓１０３、４１２　　　　　　　　　
　　　　　回転軸１０４、４１３　　　　　　　　　　
　　　　モーター１１０、４０７　　　　　　　　　　
　　　　フランジ１１１、４０８　　　　　　　　　　
　　　　真空シール部材１１４　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　排気管１１５、４１５　　　　
　　　　　　　　　　ガス導入管１１６、４１６　　　
　　　　　　　　　　　マスフローコントローラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　堆積膜形成用の真空容器と、該真空容
   器の壁の一部を構成し着脱可能であり誘電体窓を有し該
   誘電体窓を取り囲むように複数本の円筒状の基体を同時
   に保持する保持部材と、該保持部材を前記基体を保持し
   た状態のままで真空雰囲気下で搬送し前記真空容器に着
   脱させる搬送手段と、前記真空容器内を排気する排気手
   段と、前記真空容器内に原料ガスを供給する供給手段と
   を有し、前記各基体で囲まれた空間に前記誘電体窓から
   マイクロ波エネルギーを導入することにより前記基体の
   表面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、前記保持部材に、該保持
   部材に保持された前記各基体を回転させる回転手段を取
   り付けた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。
2. 【請求項２】　　保持部材に保持された基体を予め加熱
   するための加熱用の真空容器を備え、搬送手段が、前記
   基体を保持した前記保持部材を前記加熱用の真空容器か
   ら堆積膜形成用の真空容器まで真空雰囲気下で搬送する
   請求項１記載のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積
   膜形成装置。