JPH04329883A - 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】基体が投入された後に減圧してほ
ぼ真空に排気できる真空投入容器と、該真空投入容器か
ら前記基体が搬入され、前記基体を一定温度に加熱可能
な、ほぼ真空に排気できる真空加熱容器と、該真空加熱
容器によって加熱された前記基体が搬入され、該基体上
に薄膜を形成する、ほぼ真空に排気できる真空反応容器
と、該真空反応容器から成膜済みの前記基体が搬入され
、前記基体を一定温度に冷却可能な、ほぼ真空に排気で
きる真空冷却容器と、前記基体を前記真空投入容器、前
記真空加熱容器、前記真空反応容器、前記真空冷却容器
へと順次移し変える、ほぼ真空に排気できる真空搬送容
器とを含む、堆積膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、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として、アモルファスシ
リコン、例えば水素および、またはハロゲン（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
下単にａ−Ｓｉと表記する）等のアモルファス堆積膜が
提案され、そのいくつかは実用化されている。

【０００３】こうした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する方法（熱
ＣＶＤ法）、光により原料ガスを分解する方法（光ＣＶ
Ｄ法）プラズマにより原料ガスを分解する方法（プラズ
マＣＶＤ法）等、多数知られている。中でも、プラズマ
ＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを直流または高周波、マ
イクロ波グロー放電等によって分解し、ガラス、石英、
耐熱性合成樹脂フィルム、ステンレス、アルミニウム等
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
アモルファスシリコン堆積膜の形成方法等、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。

【０００４】図５は、典型的ないわゆるバッチ式プラズ
マＣＶＤ装置の模式図である。真空反応容器３０１は、
側壁を兼ねたカソード電極３０２と、上壁３０３と、底
壁３０４とからなり、カソード電極３０２と、上壁３０
３および底壁３０４とは、それぞれ碍子３０５で絶縁さ
れている。真空反応容器３０１内に設置された基体３０
６は接地されてアノード電極となる。基体３０６に中に
は、成膜前に基体を所定の温度に加熱したり、成膜中に
基体を所定の温度に維持したり、あるいは成膜後基体を
アニール処理したりするのに用いられる基体加熱用ヒー
タ３０７が設けられている。堆積膜形成用原料ガス導入
管３０８には、真空反応容器３０１内に原料ガスを放出
するためのガス放出孔３０９が多数設けられており、他
端は、ガスバルブ３１０を介して堆積膜形成用原料ガス
供給装置３２０に連通している。真空反応容器３０１内
を真空排気するための排気管３１１が、排気バルブ３１
２を介して真空排気装置（図示せず）に連通しており、
カソード電極３０２には電源３１３が接続されている。

【０００５】次にこうしたプラズマＣＶＤ法による堆積
膜形成装置の動作を説明する。真空反応容器３０１内の
ガスを、排気管３１１を通して真空排気すると共に、加
熱用ヒーター３０７により基体３０６を所定温度に加熱
、保持する。次に、原料ガス導入管３０８を介して、例
えばａ−ＳｉＨ堆積膜を形成する場合であれば、シラン
等の原料ガスを真空反応容器３０１内に導入し、ガス導
入管の原料ガス放出孔３０９から真空反応容器３０１内
に放出する。これと同時に、電源３１３から、例えば高
周波をカソード電極３０２と基体（アノード電極）３０
６間に印加しプラズマ放電を発生させる。真空反応容器
３０１内の原料ガスは励起され励起種化し、Ｓｉ＊　，
ＳｉＨ＊　等（「＊」は励起状態を表わす。）のラジカ
ル粒子、電子、イオン粒子等が生成され、これらの粒子
間または、これらの粒子と基体表面との化学的相互作用
により、基体表面上に堆積膜を形成する。しかしながら
、上記のプラズマＣＶＤ装置においては、反応炉は成膜
製品の取り出しの都度毎回大気にさらされるため大気中
の湿気や、ガスを吸着し、そのために膜の質を低下させ
たり、不安定になったりするという欠点があった。

【０００６】これらの欠点を除くため、特開昭６０−１
８４６７８号公報には、光電変換部材の改良形の製造装
置が開示されている。すなわち、各種処理工程毎に専用
の真空容器と、これら真空容器間で移動可能な搬送専用
の真空容器を設け、処理専用の真空容器と搬送専用の真
空容器間で基体の出し入れおよび移動を可能とした製造
装置が開示されている。

【０００７】これら従来の技術により、光導電性材料を
ある程度の品質で、大量生産することが可能となった。 このようにして改良された従来の堆積膜形成装置の例を
、図６に示す。図６は堆積膜形成装置全体の配置図であ
り、これは清浄な雰囲気で基体を不図示の保持部材に組
み込み、真空にするための真空投入容器４１０と、基体
を所定の温度に加熱、保持するための真空加熱容器４１
１と、堆積膜を形成するための真空反応容器４１２と、
堆積膜形成後の保持部材を冷却し、取り出すための真空
冷却容器４１３と、保持部材を真空投入容器４１０、真
空加熱容器４１１、真空反応容器４１２、真空冷却容器
４１３へと順次移し変えるための真空搬送容器４３４と
から成る。真空投入容器４１０、真空加熱容器４１１、
真空反応容器４１２、真空冷却容器４１３はそれぞれ排
気装置４１４，４１５，４１６，４１７と排気バルブ４
３０，４３１，４３２，４３３を有し、真空搬送容器４
３４が各容器４１０，４１１，４１２，４１３に接続さ
れたとき、ゲート４３５とゲート４２２，４２３，４２
４，４２５それぞれの空間を真空にするための真空排気
装置４１８，４１９，４２０，４２１と真空バルブ４２
６，４２７，４２８，４２９を有する。

【０００８】例えば真空加熱容器４１１への保持部材の
出し入れは、真空搬送容器４３４のゲート４３５を真空
加熱容器４１１のゲート４２３上に密着させ、ゲート４
３５とゲート４２３の空間を真空排気装置４１９により
真空にする。次いでゲート４３５，４２３を開き、真空
搬送容器４３４内に設けられた上下移動機構（図示せず
）により真空加熱容器４１１内と真空搬送容器４３４内
での保持部材の移動を行う。図７は、保持部材４４３を
、真空反応容器４１２内に搬入した状態を示す模式図で
ある。図中、真空反応容器４１２は側壁を兼ねたカソー
ド電極４４２と、上壁を兼ねたゲート４２４と、カソー
ド電極４４２と底壁４４４とから成り、カソード電極４
４２とゲート４２４、底壁４４４とは、それぞれガラス
４４５で絶縁されている。真空反応容器４１２内に設置
された保持部材４４３は基体４４６を保持し、基体４４
６は接地されてアノード電極となる。基体４４６の中に
は、基体加熱用のヒーター４４７が設置されており、成
膜前に基体を所定の温度に加熱したり、成膜中に基体を
所定の温度に維持したり、あるいは成膜後基体をアニー
ル処理したりするのに用いられる。堆積膜形成用原料ガ
ス導入管４４８には、真空反応容器４１２内に原料ガス
を放出するためのガス放出孔４４９が多数設けられてお
り、他端は、バルブ４５０を介して堆積膜形成用原料ガ
ス供給装置４５１に連通している。真空反応容器４１２
内を真空排気するための排気管４５２が排気バルブ４３
２を介して排気装置４１６に連通しており、カソード電
極４４２には電源４５３が接続されている。

【０００９】以下、堆積膜形成の手順を示す。

【００１０】まず、基体を保持部材４４３に設置し大気
の状態に置かれた真空投入容器４１０内に保持部材４４
３を入れ排気装置４１４により排気バルブ４３０を介し
て真空投入容器４１０を真空にする。次いで真空搬送容
器４３４を移動させ、真空搬送容器４３４のゲート４３
５および真空投入容器４１０のゲート４２２を互いに接
続し、これら両ゲート４３５，４２２の接続部を真空排
気装置４１８により、真空バルブ４２６を介して真空に
する。しかる後、ゲート４３５，４２２を開けて真空搬
送容器４３４に設けられた昇降機構（図示せず）により
保持部材４４３を真空投入容器４１０から真空搬送容器
４３４に移し、ゲート４３５，４２２を閉じて真空投入
容器４１０、真空搬送容器４３４を互いに切り離す。保
持部材４４３を移し収めた真空搬送容器４３４を真空加
熱容器４１１の上へ移動させ、一方真空投入容器４１０
は大気を導入後、次の基体の挿入に備える。真空加熱容
器４１１上に移動された真空搬送容器４３４に、真空投
入容器４１０から保持部材４４３を取り出すときと同様
な操作を行って、真空搬送容器４３４から真空加熱容器
４１１へ保持部材４４３を搬入し、真空加熱容器４１１
内の加熱用ヒーター（図示せず）により基体を所定の温
度に加熱、保持する。基体が所定の温度に達したら、真
空搬送容器４３４により同様なゲート操作および搬送を
行い保持部材４４３を真空反応容器４１２の中へ搬入す
る。一方、真空加熱容器４１１は引き続き真空排気を行
い、次の基体の挿入に備える。真空反応容器４１２内で
は、搬入された基体を加熱用ヒータ４４７により所定温
度に加熱、保持する。次に、ガス供給装置４５１より、
ガス導入管４４８を介して、例えばａ−ＳｉＨ堆積膜を
形成する場合であれば、シラン等の原料ガスを真空反応
容器４１２内に導入し、原料ガスは、ガス導入管４４８
のガス放出孔４４９から真空反応容器４１２内に放出さ
れる。これと同時に、電源４５３から、例えば高周波を
真空反応容器４１２（カソード電極）と基体４４６（ア
ノード電極）間に印加しプラズマ放電を発生させる。真
空反応容器４１２内のガスは励起され励起種化し、Ｓｉ
＊　，ＳｉＨ＊　等（「＊」は励起状態を表わす。）の
ラジカル粒子、電子、イオン粒子等が生成され、これら
の粒子間または、これらの粒子と基体表面との化学的相
互作用により、基体４４６表面上に堆積膜を形成する。

【００１１】成膜処理を終えた段階で真空搬送容器４３
４を真空反応容器４１２の上に移動させ、真空搬送容器
４３４のゲート４３５と真空反応容器４１２のゲート４
２４を互いに接続し、これら両ゲート４２４，４３５の
接続部を真空排気装置４２０により真空バルブ４２８を
介して真空にする。この後、ゲート４３５，４２４を開
けて真空搬送容器４３４に設けられた昇降機構（図示せ
ず）により保持部材４４３を真空反応容器４１２から真
空搬送容器４３４に移し、ゲート４３５，４２４を閉じ
て真空反応容器４１２、真空搬送容器４３４を互いに切
り離す。

【００１２】保持部材４４３を移し収めた真空搬送容器
４３４は真空冷却容器４１３の上へ移動させ、一方真空
反応容器４１２に対して引き続き真空排気を行い、次の
基体の挿入に備える。真空冷却容器４１３上に移動した
真空搬送容器４３４に、真空反応容器４１２から保持部
材４４５を取り出すときと同様な操作を行って、真空搬
送容器４３４から真空冷却容器４１３へ保持部材を搬入
し、真空冷却容器４１３内で基体を冷却した後、真空冷
却容器４１３内を大気圧にし、基体４４６を取り出す。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の堆積
膜形成装置より、ある程度の装置効率（高収率、高稼働
率）で堆積膜を製造することが可能になった。また、真
空容器内等の清掃を厳格に行えばある程度欠陥の少ない
堆積膜を得ることは可能であった。しかし、これら従来
の堆積膜形成装置では、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製品の製造につ
いては、高い装置効率で、かつ電子写真プロセスにより
画像形成時に画像欠陥の少ない堆積膜を得るのは難しい
。

【００１４】さらに、現在、電子写真装置はさらに高画
質、高速、高耐久が望まれている。その結果、電子写真
感光体においては、光学的特性や電気的特性のさらなる
向上と共に、高帯電能、高感度を維持しつつあらゆる環
境下で耐久性を延ばすことが求められている。

【００１５】また、近年、電子写真装置の画像特性向上
のために電子写真装置内の光学露光系、現像装置、転写
装置等の改良がなされた結果、電子写真感光体において
も、従来以上の画像特性の向上が求められるようになっ
た。特に画像の解像力が向上した結果、俗に「ポチ」と
呼ばれる、白点状または黒点状の画像欠陥の減少、特に
従来はあまり問題にされなかった微少な大きさの「ポチ
」の減少が求められるようになってきた。特に、「ポチ
」に関しては、その原因のほとんどが球状突起と呼ばれ
る膜の異常成長であり、その発生数を減らすことが非常
に重要である。この球状突起の発生原因としては、基体
に付着したチリ、ほ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、クリンルーム等のダスト
管理された環境で真空投入容器にセットすることにより
、基体にダストが付着するのを極力避けるようになって
いる。さらに、真空投入容器、真空加熱容器、真空反応
容器および真空搬送容器の各処理容器の清掃等を厳密に
行うことにより、搬送および各処理中に成膜前の基体に
ダストが付着するのを極力避けるようにしている。

【００１６】確かに上記のように各処理容器の清掃を行
うことでその後、球状突起を減少させたままある程度連
続的に成膜を行うことが可能である。しかしさらに連続
的に成膜を行った場合には、球状突起が増加し画像特性
が大幅に低下してくる。一方、清掃を頻繁に行うことで
球状突起の増加を避けることが可能であるが、その場合
装置を休止する必要があるため、装置の稼動率が低下す
る。

【００１７】球状突起が増加する理由は、成膜を重ねる
にしたがい真空投入容器、真空加熱容器、真空反応容器
および真空搬送容器の各処理容器内のダストが増加し、
そのために成膜前の基体にダストが付着する確率が増加
するためである。真空反応容器内でアモルファスシリコ
ン堆積膜をプラズマＣＶＤ法で作製する場合、ポリシラ
ンと呼ばれる副生成物が生じる。これは、微細な粉体状
を成していて、成膜後の真空反応容器の壁面等に堆積し
ている。また、堆積膜は基体に堆積するだけでなく、例
えば、真空反応容器の壁面の一部および原料ガス導入部
等にも形成される。特に、電子写真感光体のように、比
較的厚い堆積膜を形成した場合、これらの膜ははがれ易
くなる。膜はがれが発生すると、その細片が真空反応容
器内に散乱する。このような状況の成膜終了後の真空反
応容器から基体を搬出する際、真空搬送容器は真空反応
容器と連通するため、真空搬送用器内が上記ポリシラン
、膜の細片により、汚染されてしまう。また、成膜終了
後の基体を真空冷却容器に搬送中に、基体または基体保
持部材から膜はがれが生じると、さらに真空搬送容器が
汚染されてしまう。このように真空搬送容器がダストに
汚染されている状況で次の成膜のために基体を搬送すれ
ば、基体にダストが付着する確率が増加する。さらに、
基体搬送のため真空搬送容器は、真空投入容器や真空加
熱容器とも連通するため、その際に真空搬送容器がダス
トで汚染されていれば真空投入容器や真空加熱容器も汚
染されてしまう。連続成膜を行っていく場合には、上記
のようなことが、繰り返し行われるため、各処理容器を
清掃後は、球状突起が少ないにもかかわらず、成膜を重
ねる度に、球状突起が増加していくのである。

【００１８】一方、堆積膜を形成する場合に、作成され
た堆積膜の光学的および電気的諸特性を安定させること
は収率を高めるための重要な要因である。そのために、
堆積膜形成中の各種成膜パラメーター（例えば、原料ガ
ス流量、内圧、高周波パワー等）を常に一定になるよう
に管理し、特性がばらつくことを極力避けるようにして
いる。しかし、成膜パラメーターを厳密に管理している
にもかかわらず、特性が低下したりする。この理由は、
成膜終了後の真空反応容器から基体を搬出する際、真空
搬送容器は真空反応容器と連通するが、真空反応容器中
に成膜に使用された原料ガスの残留ガスがあるため、そ
の残留ガスの一部が真空搬送容器に混入し、真空搬送容
器の内壁に吸着する。あるいは、基体および保持部材に
吸着した原料ガスが真空冷却容器に基体を搬送中に脱離
し真空搬送容器の内壁に吸着する。そして、次の堆積膜
形成用の基体を搬送中に、真空搬送容器の内壁から脱離
し成膜前の基体表面に何らかの影響を及ぼしているので
はと考えられる。あるいは、真空搬送容器の内壁から脱
離した不純物が基体および保持部材に吸着し、堆積膜形
成時に上記不純物が基体および保持部材から離脱し、堆
積膜の膜中に混入するため、特性の低下が発生すると考
えられる。

【００１９】さらに、従来の堆積膜形成装置においては
、基体の搬送が原因となる各処理容器の待ち時間という
ものがあり、この待ち時間が製造タクトの短縮を妨げる
一つの要因となっていた。待ち時間とは例えば、真空反
応容器で成膜が終了し、成膜済みの基体を搬出した後、
次の基体が搬入されれば直ちに成膜が開始できる。 しかし真空搬送容器は成膜済みの基体を真空冷却容器に
搬入するまで、真空反応容器に基体を搬送する一連の動
作に移動できない。よって真空反応容器は、真空搬送容
器が成膜済みの基体を真空冷却容器に搬入するまでの時
間「待ち」の状態となる。この「待ち」の時間を待ち時
間と呼んでいる。待ち時間が長くなることは装置の利用
効率を低下させる原因の一つとなり、製造タクトの短縮
とは相反する。　　マイクロ波ＣＶＤ法は、他の堆積膜
形成法に比べて、速い堆積膜速度で成膜することが可能
である。確かにマイクロ波ＣＶＤ法で堆積膜を形成する
ことで、成膜時間は短縮できるが、この場合、製造タク
トに占める待ち時間の割合が大きくなってしまい、マイ
クロ波ＣＶＤ法の高速成膜という利点を十分に製造タク
トの短縮に生かしきれていない。

【００２０】上述した従来の堆積膜形成装置は、大面積
の基体上に球状突起が少なく高品質の堆積膜を高い装置
効率で製造することは困難であるという欠点があった。

【００２１】本発明の目的は、上述のようなプラズマＣ
ＶＤ法による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、その他各種エレクトロニクス
素子、光学素子の素子部材として用いる特性の良い堆積
膜をプラズマＣＶＤ法により、高装置効率で形成し得る
堆積膜形成装置を提供することであり、特に比較的厚い
膜厚を有するアモルファスシリコン堆積膜形成時に欠陥
を減少させた高品質の堆積膜をプラズマＣＶＤ法により
高装置効率で形成し得る堆積膜形成装置を提供すること
である。

【００２２】

【課題を解決するための手段】真空搬送容器が、成膜前
の基体を真空投入容器から真空加熱容器、真空加熱容器
から真空反応容器へと順次移し変える第１の真空搬送容
器と、成膜済みの基体を真空反応容器から真空冷却容器
へ移し変える第２の真空搬送容器とから成る。

【００２３】

【作用】真空搬送容器が成膜前の基体のみを搬送する第
１の真空搬送容器と、成膜後の基体のみを搬送する第２
の真空搬送容器とから構成されているので、第１の真空
搬送容器は、成膜終了直後の真空反応容器と連通するこ
とがなく、また成膜後の基体を搬送することもないので
、上記のようなダスト源に汚染されることはない。また
、第１の真空搬送容器は真空反応容器内に残留する、成
膜に使用された原料ガスの残留ガスに汚染されることが
ないので、成膜前の基体も何らその影響を受けることが
なく、堆積膜も何ら影響を受けることはない。そして、
第２の真空搬送容器は真空投入容器、真空加熱容器と連
通することがないので、真空投入容器、真空加熱容器も
上記のようなダスト源に汚染されることはない。さらに
、真空搬送容器が成膜前の基体のみを搬送する第１の真
空搬送容器と、成膜後の基体のみを搬送する第２の真空
搬送容器とから構成されており、成膜前の基体の搬送工
程と成膜済みの基体の搬送工程とを同時に行えるので基
体の搬送を効率的に行え、製造タクトに占める待ち時間
が減少し、マイクロ波ＣＶＤ法の高速成膜という利点を
製造タクトに直接反映することができる。

【００２４】本発明では、真空投入容器、真空加熱容器
、真空反応容器および真空冷却容器の数の組合わせを、
それぞれの処理時間に最も無駄の無いように選択する。 また、真空反応容器の一群に用いられる高周波あるいは
マイクロ波電源、排気ポンプ、反応ガスの導入系、バル
ブ、真空計等は用途により、最も適するように共通にま
たは個別に設置する。

【００２５】また、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よく、より具
体的にはシ−ス状の巻き付けヒ−タ−、板状ヒ−タ−、
セラミックスヒ−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を適宜選択し
て用いれば良い。発熱体の表面材質は、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。本発明で
は、堆積膜の原料ガスとしては、例えばシラン（ＳｉＨ
４　）、ジシラン（Ｓｉ２　Ｈ６　）等のアモルファス
シリコン形成用原料ガス、ゲルマン（ＧｅＨ４　），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。原料ガスに対する
希釈ガスとしては水素（Ｈ２　）、アルゴン（Ａｒ）、
ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）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等の特性改
善ガスとしては、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２　
）等の窒素原子を含む元素、酸素（Ｏ２　）、酸化窒素
（ＮＯ）、酸化二窒素（Ｎ２　Ｏ）等の酸素原子を含む
元素、メタン（ＣＨ４　）、エタン（Ｃ２　Ｈ６　）、
エチレン（Ｃ２　Ｈ４　）、アセチレン（Ｃ２　Ｈ２　
）。プロパン（Ｃ３　Ｈ８　）等の炭化水素、四フッ化
硅素（ＳｉＦ４　）、六フッ化二硅素（Ｓｉ２　Ｆ６　
）、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４　）等のフッ素化
合物またはこれらの混合ガスも用いることができる。さ
らに、不純物のドーピングを目的としてジボラン（Ｂ２
　Ｈ６　）、フッ化ほう素（ＢＦ３　）、ホスフィン（
ＰＨ３　）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。

【００２６】本発明に用いられる基体材料としては、導
電性材料か表面を導電処理した材料が用いられる。例え
ば、ステンレス，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｎｂ
，Ｔｅ，Ｖ，Ｔｉ，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、紙等が通常使用される
。基体の形状が円筒状の場合、基体の直径は特に制限は
ないが、実用的には２０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下程度
であり、長さは１０ｍｍ以上、１０００ｍｍ以下程度が
好ましい。

【００２７】本発明では堆積膜形成時の基板温度はいず
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、好ましく
は５０℃以上４５０℃以下が良好な結果を示すために好
ましい。

【００２８】

【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。

【００２９】図１は本発明の一実施例を示す、堆積膜形
成装置全体の配置図、図２は、基体１４６と保持部材１
４３が搬入され、高周波プラズマＣＶＤ法により堆積膜
を形成する場合の真空反応容器１１２内部の模式図であ
る。

【００３０】本実施例の堆積膜形成装置は、清浄な雰囲
気で基体１４６の組込まれた保持部材１４３が投入され
る、ほぼ真空に排気可能な真空投入容器１１０と、基体
１４６を所定の温度に加熱、保持するための真空加熱容
器１１１と、堆積膜を形成するための真空反応容器１１
２と、堆積膜形成後の保持部材１４３を冷却し、取り出
すための真空冷却容器１１３と、成膜前の保持部材１４
３と基体１４６を真空投入容器１１０から真空加熱容器
１１１、真空加熱容器１１１から真空反応容器１１２へ
と順次移し変える第１の真空搬送容器１０１と、成膜後
の保持部材１４３と基体１４６を真空反応容器１１２か
ら真空冷却器１１３へ移し変える第２の真空搬送容器１
０２とから構成されている。真空投入容器１１０、真空
加熱容器１１１、真空反応容器１１２および真空冷却容
器１１３は、それぞれの容器内部を真空に排気するため
の排気装置１１４，１１５，１１６，１１７と排気バル
ブ１３０，１３１，１３２，１３３を有し、第１の真空
搬送容器１０１が各容器１１０，１１１，１１２に接続
されたとき、第１のゲート１３４とゲート１２２，１２
３，１２４のそれぞれの空間を真空にするための真空排
気装置１１８，１１９，１２０と真空バルブ１２６，１
２７，１２８を有し、第２の真空搬送容器１０２が各容
器１１２，１１３に接続されたとき第２のゲート１３５
とゲート１２４，１２５のそれぞれの空間を真空にする
ための真空排気装置１２０，１２１と真空バルブ１２８
，１２９を有する。また、真空反応容器１１２は、側壁
を兼ねたカソード電極１４２、上壁を兼ねたゲート１２
４および底壁１４４とから成り、カソード電極１４２と
ゲート１２４、カソード電極１４２と底壁１４４とはそ
れぞれ碍子１４５で絶縁されている。真空反応容器１１
２内に設置された保持部材１４３は基体１４６を保持し
、基体１４６は接地されてアノード電極となる。基体１
４６の中には、基体加熱用ヒーター１４７が設置されて
おり、成膜前に基体１４６を所定の温度に加熱したり、
成膜中に基体１４６を所定の温度に維持したり、あるい
は成膜後基体１４６をアニール処理したりするのに用い
られる。堆積膜形成用原料ガス導入管１４８には、真空
反応容器１１２内に原料ガスを放出するためのガス放出
孔１４９が多数設けられており、他端は、バルブ１５０
を介して堆積膜形成用原料ガス供給装置１５１に連通し
ている。真空反応容器１１２内を真空排気するための排
気管１５２が排気バルブ１３２を介して排気装置１１６
に連通しており、カソード電極１４２には電源１５３が
接続されている。

【００３１】次に、本実施例の動作について説明する。

【００３２】まず、基体１４６を保持部材１４３に設置
し、大気の状態に置かれた真空投入容器１１０内に保持
部材１４３を入れ、真空投入容器１１０を排気装置１１
４により排気バルブ１３０を介して真空にする。次に、
第１の真空搬送容器１０１を移動させ、第１の真空搬送
容器１０１の第１のゲート１３４および真空投入容器１
１０のゲート１２２を互いに接続し、これら両ゲート１
３４，１２２の接続部を真空排気装置１１８により、真
空バルブ１２６を介して真空にする。しかる後、第１の
ゲート１３４，ゲート１２２を開けて第１の真空搬送容
器１０１に設けられた昇降機構（図示せず）により保持
部材１４３を真空投入容器１１０から第１の真空搬送容
器１０１に移し、第１のゲート１３４、ゲート１２２を
閉じて真空投入容器１１０、第１の真空搬送容器１０１
を互いに切り離す。保持部材を移し収めた第１の真空搬
送容器１０１を真空加熱容器１１１の上へ移動させ、一
方真空投入容器１１０は大気を導入後、次の基体の挿入
に備える。真空加熱容器１１１上に移動された第１の真
空搬送容器１０１に、真空投入容器１１０から保持部材
１４３を取り出すときと同様な操作を行って、第１の真
空搬送容器１０１から真空加熱容器１１１へ保持部材１
４３を搬入し、真空加熱容器１１１内の加熱用ヒーター
（図示せず）により基体１４６を所定温度に加熱、保持
する。基体１４６が所定の温度に達したら、第１の真空
搬送容器１０１により同様なゲート操作および搬送を行
い保持部材１４３を真空反応容器１１２の中へ搬入する
。一方、真空加熱容器１１１は引き続き真空排気を行い
、次の基体の挿入に備える。真空反応容器１１２内では
、搬入された基体を加熱用ヒータ１４７により所定温度
に加熱、保持する。次に、ガス供給装置１５１より、ガ
ス導入管１４８を介して、例えばａ−ＳｉＨ堆積膜を形
成する場合であれば、シラン等の原料ガスを真空反応容
器１１２内に導入し、原料ガスは、ガス導入管１４８の
ガス放出孔１４９から真空反応容器１１２内に放出され
る。これと同時に、電源１５３から、高周波を真空反応
容器１１２（カソード電極）と基体１４６（アノード電
極）間に印加しプラズマ放電を発生させる。真空反応容
器１１２内のガスは励起され励起種化し、Ｓｉ＊　，Ｓ
ｉＨ＊　等（「＊」は励起状態を表わす。）のラジカル
粒子、電子、イオン粒子等が生成され、これらの粒子間
または、これらの粒子と基体表面との化学的相互作用に
より、基体１４６表面上に堆積膜を形成する。

【００３３】成膜処理を終えた段階で第２の真空搬送容
器１０２を真空反応容器１１２の上に移動させ、第２の
真空搬送容器１０２の第２のゲート１３５と真空反応容
器１１２のゲート１２４を互いに接続し、これら両ゲー
ト１３５，１２４の接続部を真空排気装置１２０により
真空バルブ１２８を介して真空にする。第２のゲート１
３５、ゲート１２４を開けて第２の真空搬送容器１０２
に設けられた昇降機構（図示せず）により保持部材１４
３を真空反応容器１１２から第２の真空搬送容器１０２
に移し、第２のゲート１３５、ゲート１２４を閉じて真
空反応容器１１２、第２の真空搬送容器１０２を互いに
切り離す。保持部材１４３を移し収めた第２の真空搬送
容器１０２を真空冷却容器１１３の上へ移動させ、一方
真空反応容器１１２に対して引き続き真空排気を行い、
次の基体の挿入に備える。真空冷却容器１１３上に移動
した第２の真空搬送容器１０２に、真空反応容器１１２
から保持部材を取り出すときと同様な操作を行って、第
２の真空搬送容器１０２から真空冷却容器１１３へ保持
部材１４３を搬入する。真空冷却容器１１３内で基体１
４６が冷却された後、真空冷却容器１１３内を大気圧に
し、基体１４６を取り出す。

【００３４】次に、本発明をマイクロ波プラズマＣＶＤ
法による堆積膜形成に適用した場合の実施例について説
明する。

【００３５】図３は、誘電体窓２７７と基体２７８とを
保持した保持部材２７６が真空反応容器２１２内に搬入
された状態を示す模式図、図４は保持部材２７６を搬入
する前の斜視図である。

【００３６】真空反応容器２１２を真空にするための排
気装置２１６が排気バルブ２３２を介して真空反応容器
２１２に接続されている。真空反応容器２１２内に搬入
された保持部材２７６には、誘電体窓２７７と基体２７
８が保持されており、保持部材２７６は真空反応容器２
１２の開閉部を兼ねている。すなわち、保持部材２７６
は真空シール部材２７９を介して真空反応容器２１２の
側壁内側に密着するようにされており、真空反応容器２
１２と保持部材２７６とにより密封された堆積膜形成空
間を形成している。基体２７８を支持し回転させるため
の回転軸２８０がモータ２８１に接続されている。基体
２７８を加熱するためのヒーター２８２が基体２７８の
中に設けられ、原料ガスを真空反応容器２１２内に供給
するための原料ガス導入管２８３がガスバルブ２８４を
介して原料ガス供給源（図示せず）に接続されている。 そして、図２に示す真空反応容器１１２と同様に、ゲー
ト２２４、真空バルブ２２８、真空排気装置２２０が設
けられている。

【００３７】次に、本実施例の動作について説明する。 真空搬送容器によって保持部材２７６を基体２７８と共
に真空反応容器２１２へ搬入した後に、ゲート２２４と
保持部材２７６とによって形成された空間を大気圧状態
にし、ゲート２２４を開け、誘電体窓２７７にマイクロ
波電源から接続された導波管（図示せず）を接続する。 この際、保持部材２７６は前述したように、真空反応容
器２１２の開閉部を兼ねており、真空シール部材２７９
によって堆積膜形成空間は真空に保持されたままとなっ
ている。

【００３８】マイクロ波導波管を接続した後は、基体２
７８を回転させながら、これを所定の温度に加熱、保持
する。次に、ガス導入管２８３を介して原料ガスを導入
し、所定の真空度を保持しながら、周波数２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波を誘電体窓２７７を介して導入し、原料
ガスを分解し、基体２７８上に堆積膜を形成する。

【００３９】堆積膜形成後は、マイクロ波と原料ガスの
導入および基体の加熱と回転を中止し、導波管を誘電体
窓２７７から取り外す。次に、ゲート２２４を閉じ、ゲ
ート２２４と保持部材２７６とによって形成された空間
を真空排気した後は、先の実施例と同様にして保持部材
２７６を真空搬送容器２１２へ移し変え、以降も同様の
動作を行う。なお、本実施例においては基体２７８の数
は特に制限するものではない。

【００４０】以下、本発明者らが行った試験例について
記載する。試験例１図１に示す堆積膜形成装置を用いて
、表１に示す条件で、鏡面加工を施した直径８０ｍｍの
アルミ製の円筒状基体の上に先に記述した手順にしたが
い高周波グロー放電法でアモルファスシリコン電子写真
感光体を３０サイクル作成した。作成した電子写真感光
体をキヤノン（株）製複写機ＮＰ−９３３０を実験用に
改造した電子写真装置に設置し、感度、残留電位、ゴー
スト、白ポチ等の電子写真特性および、電子写真感光体
の表面の球状突起の発生数および、３０サイクル成膜に
要した時間について評価を行った。

【００４１】各項目は以下の方法で評価した。 （１）球状突起の数 作製した電子写真感光体の表面に発生している球状突起
の数を測定した。球状突起の数は、円筒状基体の上中下
の円周方向３箇所の合計１０箇所の単位面積（１ｃｍ×
１ｃｍ）あたりにある直径２０μｍ以上の球状突起の数
を光学顕微鏡を用いて数えた。 （２）感度 電子写真感光体を、４００Ｖの暗部表面電位に帯電させ
る。そして直ちに光像を照射する。光像はキセノンラン
プ光源を用い、フィルターを用いて５５０ｎｍ以下の波
長域の光を除いた光を照射した。このとき表面電位計に
より電子写真感光体の明部表面電位を測定する。明部表
面電位が所定の電位になるよう露光量を調整し、このと
きの露光量をもって感度とする。 （３）残留電位電子写真感光体を、４００Ｖの暗部表面
電位に帯電させた後、直ちに光像を照射した。光像はキ
セノンランプ光源を用い、フィルターを用いて５５０ｎ
ｍ以下の波長域の光を除いた光を１．５　　１ｘｓ．ｓ
ｅｃ照射した。このとき表面電位計により電子写真感光
体の明部表面電位を測定し、このときの表面電位をもっ
て残留電位とする。 （４）ゴースト キヤノン（株）製ゴーストテストチャート（部品番号：
ＦＹ９−９０４０）に反射濃度１．１、φ５ｍｍの黒丸
を貼付けたものを原稿台の画像先端部に置き、その上に
、キヤノン（株）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長コピー上に認められたゴース
トテストチャ−トのφ５ｍｍの反射濃度と中間調部分の
反射濃度との差を測定した。

【００４２】それぞれについて、◎は「特に良好」、○
は「良好」、△は「実用上問題無し」、×は「実用上問
題有り」を表わしている。 （５）白ポチ キヤノン（株）製全面黒チャート（製品番号：ＦＹ９−
９０７３）を原稿台に置きコピーしたときに得られたコ
ピー画像の同一面積内にある直径０．２ｍｍ以下の白ポ
チについてて評価を行い、以下の判定を行った。

【００４３】◎は「特に良好」、○は「良好」、△は「
実用上問題無し」、×は「実用上問題有り」を表わして
いる。 （６）３０サイクル成膜に要した時間 １サイクル目の基体を真空投入容器に投入したときから
、３０サイクロ目の成膜済の基体が真空冷却容器に搬入
されるまでの時間をもって、３０サイクル成膜に要した
時間とする。

【００４４】以上の評価結果を表２に示す。

【００４５】表２の中の、球状突起の数、感度、残留電
位の各々については１サイクル目に作製した電子写真感
光体の球状突起の数、感度および残留電位を１００とし
たときの、３０サイクル目に作製した電子写真感光体の
球状突起の数、感度および残留電位を相対的に表わして
いる。また、３０サイクル成膜に要した時間については
、本発明の堆積膜形成装置を用いた場合に要した時間を
１００としたときの、従来装置を用いた場合である比較
例１の結果を相対的に表わしている。比較例１図６に示
す堆積膜形成装置を用いて試験例１と同様に電子写真感
光体を作製し、試験例１と同様の評価を行った。得られ
た結果を表２に示す。表２の中の、球状突起の数、感度
、残留電位の各々については、試験例１で１サイクル目
に作製した電子写真感光体の球状突起の数、感度および
残留電位を１００としたときの、１サイクル目および３
０サイクル目に作製した電子写真感光体の球状突起の数
、感度および残留電位を相対的に表わしている。

【００４６】表２から明らかなように、本発明の堆積膜
形成装置を用いることで、球状突起が少なく、さらに画
像特性および感度等の特性の優れた電子写真感光体が作
製できることがわかった。またさらに本発明の堆積膜タ
クトを短縮することが可能となった。 試験例２ 図１に示す本発明の堆積膜形成装置を用いて、表３に示
す条件で、鏡面加工を施した直径１０８ｍｍのアルミ製
の円筒状基体の上に先に記述した手順にしたがいマイク
ロ波グロー放電法でアモルファスシリコン電子写真感光
体を３０サイクル作成した。作成した電子写真感光体を
キヤノン（株）製複写機ＮＰ−８５５０を実験用に改造
した電子写真装置に設置し、試験例１と同様な評価を行
った。以上の評価の結果を表４に示す。

【００４７】表４の中の、球状突起の数、感度、残留電
位の各々については１サイクル目に作製した電子写真感
光体の球状突起の数、感度および残留電位を１００とし
たときの、３０サイクル目に作製した電子写真感光体の
球状突起の数、感度および残留電位を相対的に表わして
いる。また、３０サイクル成膜に要した時間については
、本発明の堆積膜形成装置を用いた場合に要した時間を
１００としたときの、従来装置を用いた場合である比較
例１の結果を相対的に表わしている。 比較例２ 図６に示す堆積膜形成装置を用いて試験例２と同様に電
子写真感光体を作製し、試験例２と同様の評価を行った
。得られた結果を表２に示す。表２の中の、球状突起の
数、感度、残留電位の各々については、試験例１で１サ
イクル目に作製した電子写真感光体の球状突起の数、感
度および残留電位を１００としたときの、１サイクル目
および３０サイクル目に作製した電子写真感光体の球状
突起の数、感度および残留電位を相対的に表わしている
。

【００４８】表２から明らかなように、本発明の堆積膜
形成装置を用いることで、球状突起が少なく、さらに画
像特性および感度等の特性の優れた電子写真感光体が作
製できることがわかった。またさらに本発明の堆積膜形
成装置を用いることで、製造タクトを短縮することが可
能となった。 試験例３ 図１に示す本発明の堆積膜形成装置を用いて、成膜条件
を表５に示す条件に変更しそれ以外の条件は試験例２と
同様にして電子写真感光体を６０サイクル作製した。そ
して試験例２と同様な評価を行ったところ試験例２と同
様に球状突起が少なく、さらに画像特性および感度等の
特性に優れた電子写真感光体が作製できることがわかっ
た。

【００４９】表１ 表２ 表３ 表４ 表５

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、成膜前の
基体のみを搬送する第１の真空搬送容器と、成膜後の基
体のみを搬送する第２の真空搬送容器とを設けることに
より、成膜前の基体に付着するダストが減るので球状突
起の数を大幅に減少させることができるという効果と、
成膜前の基体が原料ガスの残留分に汚染されないので堆
積膜の特性を低下させることなく安定に堆積膜を形成で
きるという効果と、成膜前の基体の搬送と成膜後の基体
の搬送を同時に行えるので、製造コストに占める待ち時
間の割合を小さくすることができ、マイクロ波ＣＶＤ法
の高速成膜という利点を充分生かした生産性の高い低コ
ストな堆積膜形成が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す堆積膜形成装置全体の
配置図である。

【図２】本発明を高周波プラズマＣＶＤ法に適用した場
合の、基体と保持部材が搬入された真空反応容器内部の
模式図である。

【図３】本発明をマイクロ波プラズマＣＶＤ法に適用し
た場合の、基体と保持部材が搬入された真空反応容器内
部の模式図である。

【図４】図３の装置のうち誘電体窓と基体と保持部材を
示す斜視図である。

【図５】従来のバッチ式プラズマＣＶＤ装置の模式断面
図である。

【図６】従来の堆積膜形成装置全体の配置図である。

【図７】基体と保持部材を真空反応容器内に搬入した状
態を示す、従来の堆積膜形成装置の模式図である。

【符号の説明】

１０１　　　　第１の真空搬送容器 １０２　　　　第２の真空搬送容器 １１０　　　　真空投入容器 １１１　　　　真空加熱容器 １１２　　　　真空反応容器 １１３　　　　真空冷却容器 １１４〜１１７　　　　排気装置 １１８〜１２１　　　　真空排気装置 １２２〜１２５　　　　ゲート １２６〜１２９　　　　真空バルブ １３０〜１３３　　　　排気バルブ １３４　　　　第１のゲート １３５　　　　第２のゲート １４２　　　　カソード電極 １４３　　　　保持部材 １４４　　　　底壁 １４５　　　　碍子 １４６　　　　基体 １４７　　　　ヒーター １４８　　　　ガス導入管 １４９　　　　ガス放出孔 １５０　　　　ガスバルブ １５１　　　　ガス供給装置 １５２　　　　排気管 １５３　　　　電源 ２１２　　　　真空反応容器 ２１６　　　　排気装置 ２２０　　　　真空排気装置 ２２４　　　　ゲート ２２８　　　　真空バルブ ２３２　　　　排気バルブ ２７６　　　　保持部材 ２７７　　　　誘電体窓 ２７８　　　　基体 ２７９　　　　真空シール部材 ２８０　　　　回転軸 ２８１　　　　モーター ２８２　　　　ヒーター ２８３　　　　ガス導入管 ２８４　　　　ガスバルブ ３０１　　　　真空反応容器 ３０２　　　　カソード電極 ３０３　　　　上壁 ３０４　　　　底壁 ３０５　　　　碍子 ３０６　　　　基体 ３０７　　　　加熱用ヒーター ３０８　　　　ガス導入管 ３０９　　　　ガス放出孔 ３１０　　　　ガスバルブ ３１１　　　　排気管 ３１２　　　　排気バルブ ３１３　　　　電源 ３２０　　　　ガス供給装置 ４１０　　　　真空投入容器 ４１１　　　　真空加熱容器 ４１２　　　　真空反応容器 ４１３　　　　真空冷却容器 ４１４〜４１７　　　　排気装置 ４１８〜４２１　　　　真空排気装置 ４２２〜４２５　　　　ゲート ４２６〜４２９　　　　真空バルブ ４３０〜４３３　　　　排気バルブ ４３４　　　　真空搬送容器 ４３５　　　　ゲート ４４２　　　　カソード電極 ４４３　　　　保持部材 ４４４　　　　底壁 ４４５　　　　碍子 ４４６　　　　基体 ４４７　　　　ヒーター ４４８　　　　ガス導入管 ４４９　　　　ガス放出孔 ４５０　　　　ガスバルブ ４５１　　　　ガス供給装置 ４５２　　　　排気管 ４５３　　　　電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基体が投入された後に減圧してほぼ真
   空に排気できる真空投入容器と、該真空投入容器から前
   記基体が搬入され、前記基体を一定温度に加熱可能な、
   ほぼ真空に排気できる真空加熱容器と、該真空加熱容器
   によって加熱された前記基体が搬入され、該基体上に薄
   膜を形成する、ほぼ真空に排気できる真空反応容器と、
   該真空反応容器から成膜済みの前記基体が搬入され、前
   記基体を一定温度に冷却可能な、ほぼ真空に排気できる
   真空冷却容器と、前記基体を前記真空投入容器、前記真
   空加熱容器、前記真空反応容器、前記真空冷却容器へと
   順次移し変える、ほぼ真空に排気できる真空搬送容器と
   を含む、堆積膜形成装置において、前記真空搬送容器が
   、成膜前の前記基体を前記真空投入容器から前記真空加
   熱容器、前記真空加熱容器から前記真空反応容器へと順
   次移し変える第１の真空搬送容器と、成膜済みの前記基
   体を前記真空反応容器から前記真空冷却容器へ移し変え
   る第２の真空搬送容器とから成ることを特徴とする堆積
   膜形成装置。
2. 【請求項２】　　前記真空反応容器内でマイクロ波プラ
   ズマＣＶＤ法により基体上に堆積膜が形成される、請求
   項１記載の装置。