JPH0714786A - マイクロ波プラズマｃｖｄ法による堆積膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 マイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形
成方法で、周波数５００Ｈｚ乃至２ＭＨｚの範囲の交流
成分を有しかつ基体に対して電圧の平均値が正である電
圧を基体に印加する。 【効果】 大面積で速い堆積速度においても、光学的お
よび電気的諸特性に優れかつ画像欠陥等の少ない堆積膜
を定常的に安定して歩留り良く形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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用いるアモルファス堆積膜等の非
結晶膜を効率的に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に関し、特に、特性に良い堆積膜
を安定して歩留りよく高速形成できる堆積膜形成方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイス、電子写真用デバ
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等のアモル
ファス堆積膜のような非単結晶堆積膜が提案され、その
中のいくつかは実用に付されている。

【０００３】そして、こうした堆積膜は、プラズマＣＶ
Ｄ法、即ち、原料ガスを直流、高周波またはマイクロ波
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、アルミニウム等の基体上に
薄膜状の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Ｃ
ＶＤ法が工業的にも注目されている。

【０００４】マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、他の方法
に比べ高い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。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６０−１８６８４
９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囲むように
基体を配置して内部チャンバー（即ち、放電空間）を形
成するようにして、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、特開昭６１−２８３１１６
号公報には、半導体部材用の改良型マイクロ波システム
が開示されている。即ち、当該公報は、プラズマ空間中
にプラズマ電位制御のための電極を設け、この電極に所
望の直流電圧を印加して堆積膜へ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。

【０００５】これらの従来の方法によれば、比較的厚い
光導電性材料をある程度の高速の堆積速度と原料ガスの
利用効率で製造することが可能である。

【０００６】こうした従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ
法による堆積膜形成方法は、図１の略縦断面図及び図２
の略横断面図に示される装置によって以下のように実施
される。

【０００７】図１及び図２において、成膜室１０１は真
空気密化構造をなし、マイクロ波導入誘電体窓１０２は
マイクロ波電力を成膜室１０１内に効率よく透過導入
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）で形成されており、
マイクロ波電力の伝送部は導波管１０３で構成され、ス
タブチューナー（図示せず）、アイソレータ（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１０２は成膜室１０１内の雰囲気を保持
するための導波管１０３内に気密封止されている。排気
管１０４は一端が成膜室１０１内に開口し、他端が排気
装置（図示せず）に連動している。放電空間１０６は複
数の基体１０５、１０５、…により囲まれている。

【０００８】こうした装置を使用して実施される従来の
マイクロ波プラズマＣＶＤ法により堆積膜形成は、以下
のようにして行われる。即ち、まず真空ポンプ（図示せ
ず）により排気管１０４を介して、成膜室１０１を排気
し、成膜室１０１の内圧を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下に調
整する。次いでヒーター１０７により、基体１０５、１
０５、…の温度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手段を介して、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を成膜室１０１
内に導入する。それと同時にマイクロ波電源（図示せ
ず）により周波数５００ＭＨｚ以上の、好ましくは２．
４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させ、導波管１０３と誘
電体窓１０２を介して成膜室１０１内に導入する。さら
に放電空間１０６内の電極１１２を介して、基体１０
５、１０５、…に対して直流電圧（３０〜１５０Ｖ）を
印加する。かくして基体１０５、１０５、…により囲ま
れた放電空間１０６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、さらに電極１１２
と基体１０５、１０５、…の間の電界により定常的に基
体１０５、１０５、…のそれぞれの表面上にイオン衝撃
を受けながら、基体１０５、１０５、…のそれぞれの表
面に堆積膜が形成される。このとき、基体１０５、１０
５、…のそれぞれの基体母線方向中心軸の回りに回転さ
せることにより、基体１０５、１０５、…のそれぞれの
全周にわたって堆積膜が形成される。

【０００９】このような従来のマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法による堆積膜形成方法によれば、ある程度の堆積速
度では実用的な特性と均一性を有する堆積膜を得ること
が可能である。また成膜室１０１内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
る。

【００１０】しかし、こうした従来のマイクロ波プラズ
マＣＶＤ法による堆積膜形成方法では、特に堆積速度の
速い領域では、例えば電子写真用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については、均一
膜質で光学的及び電気的諸特性の要求を満足し、かつ画
像欠陥等の原因となる欠陥の少ない堆積膜を定常的に安
定して高収率（高歩留まり）で得るのは難しいという解
決すべき問題点があり、特に次の点は重要な問題点であ
る。即ち、品質面での要求から電子写真感光ドラムのよ
うな大面積の基体上に高速度で堆積膜を形成する場合放
電空間中に電極を設けプラズマ電位を制御する目的で該
電極を介して基体に対して電圧をかけることは重要なこ
とであるが、しかしこのように放電空間中に電界をかけ
ると電圧に依存し画像欠陥等の原因となる堆積膜の欠陥
が急激に増加する。このため従来のマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法による堆積膜形成方法では電気的特性が良く、
かつ大面積において欠陥の少ない堆積膜を高速度で形成
するには電圧の印加の仕方等にかなりの熟練が必要とさ
れていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成
方法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に用いられる
堆積膜をマイクロ波プラズマＣＶＤ法により形成する方
法において、基板に特定の電圧を印加することにより、
大面積で速い堆積速度においても、光学的および電気的
諸特性に優れかつ画像欠陥等の少ない堆積膜を定常的に
安定して歩留り良く形成することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成する本
発明は、マイクロ波導入手段を備え実質的に密封された
成膜室に、放電空間を取り囲むように複数の基体を配置
して、原料ガスに由来する反応ガス物質を含むグロー放
電プラズマを前記放電空間内に形成し、その際前記放電
空間内に設けられた電極を介して前記基体に対して電圧
を印加し、前記基体上に堆積膜を形成する方法におい
て、前記印加する電圧が周波数５００Ｈｚ乃至２ＭＨｚ
の範囲の交流成分を有しかつ前記基体に対して電圧の平
均値が正であることを特徴とするマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法による堆積膜形成方法である。印加電圧を一定の
周波数範囲の交流成分を有しかつ正の電圧とすることに
より、目的のイオンを基板に到達させるが空間中の異物
を基板に到達させず、かつ異物の発生を防ぐことができ
るので、大面積で速い堆積速度においても、光学的およ
び電気的諸特性に優れかつ画像欠陥等の少ない堆積膜を
定常的に安定して歩留り良く形成することができる。

【００１３】また、本発明は、電極を介して基体に印加
する電圧が、交流成分に直流成分を重畳した電圧である
ことを特徴とする上記の堆積膜形成方法であり、これに
より電極に周期的にかかる負電位を減らして電極からの
膜はがれを抑制し堆積膜の欠陥を減らすことができる。

【００１４】また、本発明は、電極を介して基体に印加
する電圧の交流成分が、交流電圧を半波整流または全波
整流したものであることを特徴とする上記の堆積膜形成
方法であり、これにより電極に周期的にかかる負電位を
カットしもしくは反転させて、電極からの膜はがれを抑
制し堆積膜の欠陥を減らすことができる。

【００１５】以上の構成の本発明のマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法による堆積膜形成方法は、従来の堆積膜形成方
法における前述の問題点を克服して上記の目的を達成す
べく本発明者が鋭意研究を重ねた結果、以下に述べるよ
うな知見を得、該知見に基づいて完成するに至ったもの
である。尚、以下、電圧の値は、特記しない限り基体に
対して印加する電圧の値ではなく、電極に印加する電圧
の値を示す。

【００１６】（１）マイクロ波プラズマＣＶＤ法により
電子写真感光ドラムの場合のように大面積の基体上に高
速度で高品質の堆積膜を形成しようとする場合、放電空
間中に電極を設けプラズマ電位を制御する目的でこの電
極を介して基体に対して電圧をかけることが重要なこと
は公知である。即ち、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によ
る成膜では、膜堆積速度が速いために基体の温度だけで
は水素原子の脱離を不足させず過剰とするためやシリコ
ン原子の再配置のために必要なエネルギーを補うのは不
十分であることから、プラズマ電位を制御し、基体表面
にかかるシース電圧を制御し、基体に入射するイオンの
エネルギーをある程度大きくして堆積膜の表面に局所的
に入射イオンによってエネルギーを与える必要がある。
ここで、本発明者らは、このとき電極を介して基体に印
加する電圧（以下、電極に印加する電圧ともいう。）は
基体に対して正電圧の成分を含むときだけ形成される堆
積膜の特性向上に寄与することを確認した。

【００１７】（２）ところがこのように放電空間中に直
流電圧（３０〜１５０Ｖ）をかけると電圧に依存して、
電子写真感光ドラムの場合についてみれば、画像欠陥等
の原因となる欠陥が堆積膜中に生じることがしばしば認
められる。そうした欠陥の断面を顕微鏡で観察したとこ
ろ数ミクロンから数十ミクロンの大きさの異物を核にし
て堆積膜の途中から球状突起が成長していることが観測
された。そして、堆積膜の電気的特性を向上させるため
に電極に印加する直流電圧を上げていく（３０〜１５０
Ｖ）とこの堆積膜の欠陥の原因である微小な異物の数が
急激に増加することがわかった。この現象のメカニズム
としては、電極と基体の間の電界によりイオンが加速さ
れ基体に衝突するだけではなく成膜容器の内壁や基体か
ら剥がれた微小の堆積膜の破片がプラズマによりチャー
ジアップし、イオンの場合と同様に電界により加速され
基体に付着することが考えられる。

【００１８】（３）そこで、上述した放電空間中に設け
られた電極を印加する電圧を、イオンが追従でき、チャ
ージアップした異物は追従できない特定の周波数の交流
にしたところ、ある程度欠陥の少ない良質の堆積膜を基
体に堆積することができるを見出した。しかし、逆に電
極からの堆積膜の剥がれが発生し、放電空間内のチャー
ジアップした異物の量が増えたために、まだまだ欠陥の
量として実用的なレベルまで低減できなかった。堆積膜
内の欠陥の量は、本発明者らの経験から、おおよそ以下
の経験式で表せることがわかっている。即ち、 （欠陥量）＝Ａ×（空間中の異物の量）×ｅｘｐ （バ
イアス電圧） （ここでＡは定数） となる。つまりバイアス電圧を直流から、交流に変える
ことにより、上述のｅｘｐ（バイアス電圧）の項が小さ
くなる一方、（空間中の異物の量）が大きくなるため、
まだ実用的なレベルまで、欠陥を減らすことができなか
った。

【００１９】（４）（３）で述べた電極からの堆積膜の
剥がれの原因を調べた結果、電極にある程度以上の負電
圧がかかった場合に膜剥がれが起きることがわかった。
このため電極に印加する交流電圧のうち、負電圧の部分
を小さくするか、もしくは完全になくしてしまったとこ
ろ、上述した従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による
堆積膜形成方法における問題点を解決して、電子写真感
光ドラムのように大面積の基体であっても、欠陥の極め
て少ない良質にして均質の堆積膜を基体の表面全体にわ
たって均一膜厚に形成できることがわかった。

【００２０】即ち、印加電圧を一定の周波数範囲の交流
成分を有しかつ正の電圧とすることにより、目的のイオ
ンを基板に到達させるが空間中の異物を基板に到達させ
ず、かつ異物の発生を防ぐことができるので、大面積で
速い堆積速度においても、光学的および電気的諸特性に
優れかつ画像欠陥等の少ない堆積膜を定常的に安定して
歩留り良く形成することができることを見出し本発明を
完成した。

【００２１】上述の本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ
法による堆積膜形成方法は、堆積膜に要求される諸特性
を具備するアモルファスシリコン等の非単結晶質の機能
性堆積膜の高速形成を可能にするものである。本発明の
堆積膜形成方法によれば、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、光学素子等に用いられる素子部材として特性の良
い堆積膜を、安価に安定して歩留まり良く高速形成でき
る。

【００２２】上述したイオン（即ち、イオン種）として
は、Ｓｉ⁺ ，ＳｉＨ⁺ 、ＳＩＨ₂ ⁺、ＳｉＨ₃ ⁺ 等が挙
げられる。これらのイオンが電界によって実際に加速さ
れるのはプラズマのシース領域である。したがって質量
ｍ、電荷量ｑ、のイオンがシ−ス領域（距離ｄ）を電界
Ｅ＝Ｖ／ｄのもとで通過するのに要する時間をｔとする
と、 ｄ＝（ｑＥ／２ｍ）×ｔ² ＝（ｑ／２ｍ）×（Ｖ／ｄ）×ｔ² であり、周波数（ｆ）のもとで基体にイオンが到達する
ためには、 ｆ≦１／ｔ 即ち ｆ≦（ｑＶ／２ｍｄ² ）^1/2 でなければならない。

【００２３】実際に上記式に該当する値（ｑ＝1.62×10
^-19[C]，Ｖ＝60[V]，ｍ＝5×10^-26[kg]，ｄ＝5[mm]）を
入れて計算すると、ｆ≦２ＭＨｚとなる。

【００２４】一方、堆積膜の破片についても同等のこと
が考えられ、破片が基体に到達しないためには破片の質
量Ｍ、電荷量Ｑとすると周波数ｆは、 ｆ≧（ＱＶ／２Ｍｄ² ）^1/2 となる。

【００２５】電荷量Ｑが一定の場合、周波数ｆは、破片
の質量Ｍが減少するに伴い大きくなってくる。破片の質
量Ｍが電子写真の感光体の画像欠陥に実用上支障がない
程度の大きさであるためには周波数ｆは計算上５００Ｈ
ｚ以上が必要である（Ｑ＝10 ^-10[C]，Ｖ＝60[V]，Ｍ＝1
0^-11[kg]，ｄ＝5[mm]）。

【００２６】これらの結果は実際の実験結果（電子写真
感光ドラム）と良く一致し、特性の向上のためには実用
上２ＭＨｚ以下、さらに好ましくは５００ＫＨｚ以下が
必要であり、また堆積膜の欠陥の減少のためには実用上
５００Ｈｚ以上、非常に良好であるためには２ＫＨｚ以
上であることが必要であることがわかった。

【００２７】これらの結果は本発明による堆積膜形成方
法で形成する太陽電池、薄膜トランジスター、ラインセ
ンサー等、他のデバイスのときもほぼ同様であった。

【００２８】また周波数を５００Ｈｚ以上にするいうこ
とは図１及び図２に示す放電空間を取り囲むように基体
を配置し基体表面が放電空間内を通過するように基体を
回転させる構造の堆積膜形成装置を使用したときに、基
体上の位置による堆積膜の特性むらの発生を防ぐ効果も
ある。即ち、図１及び図２に示す堆積膜形成装置では堆
積膜が堆積する基体表面は基体の回転により放電空間と
放電のない空間を交互に通過する。このとき電極に印加
する交流の周波数が低いと基体上の位置により電界によ
る堆積膜向上の効果の差ができ特性のむらとなって現れ
る。

【００２９】本発明の堆積方法によれば小さい印加電圧
依存性で堆積膜の形成ができる。即ち、十分な堆積膜特
性が得られる程度に電圧を印加しても画像欠陥等の原因
となる異物等の影響を抑えことができるので電圧調整の
許容範囲が広い。通常の実用的な範囲としては交流電圧
６０〜２００Ｖpp程度である。

【００３０】本発明において、電極に印加する交流の波
形は、サイン波、矩形波等いずれでも良い。また、特性
の向上と欠陥の減少という本発明の効果を維持する範囲
で直流電圧を重畳しても良い。直流電圧を重畳した場合
は電極に周期的にかかる負電位を減少させ電極からの膜
はがれによる異物の量を減らし、結果的に堆積膜中の欠
陥を減らす等の作用効果がある。この場合は例えば、交
流電圧と直流電圧の比率を４：１：〜１：１程度、交流
電圧６０〜２００Ｖppに対して直流電圧３０〜１００Ｖ
程度を印加するとよい。直流電圧が大き過ぎると画像欠
陥等の原因となる異物等の発生が増大する。

【００３１】また、電極を介して基体に印加する電圧の
交流電圧を半波整流して交流成分としてもよい。若しく
は、電極を介して基体に印加する電圧の交流電圧を全波
整流しての交流成分としてもよい。こられにより、電極
に周期的にかかる負電位をカットもしくは反転させて、
直流重畳と同様の作用効果が得られる。

【００３２】放電の時間的な変化に起因する堆積膜の膜
質及び膜厚の均一性を良くし、さらに振動の少ない安定
した回転を行うためには、基体の回転速度は０．１ｒｐ
ｍから５０ｒｐｍ程度が適当である。この回転速度の範
囲で電極に印加する交流電圧に起因する特性むらを確実
になくすためには交流の周波数は５００Ｈｚ以上が必要
である。

【００３３】本発明において、成膜室内へのマイクロ波
導入窓の材質としては、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ボロン（ＢＮ）、窒化珪
素（ＳｉＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素（ＳｉＯ
₂ ）、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使用される。

【００３４】本発明においては、放電空間の圧力は、好
ましくは１００ｍＴｏｒｒ以下、より好ましくは５００
ｍＴｏｒｒ以下にされる。

【００３５】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
線ランプ等の熱放射ランプ発熱体、液体、気体を温媒と
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。

【００３６】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。

【００３７】本発明において使用される堆積膜形成用の
原料ガスとしては、例えば、シラン（ＳｉＨ₄ ）、ジシ
ラン（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用原料ガスまたはそれらの混合ガ
スが挙げられる。これらの原料ガスは適当な希釈ガスで
希釈して使用しても良く、その場合の希釈ガスとして
は、水素（Ｈ₂ ）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈ
ｅ）等が挙げられる。

【００３８】また、形成される堆積膜のバンドギャップ
幅を変化させる場合には、窒素（Ｎ ₂ ）、アンモニア
（ＮＨ₂ ）等の窒素原子を含むガス、酸素（Ｏ₂ ）、酸
化窒素（ＮＯ）、酸化二窒素（Ｎ₂ Ｏ）等酸素原子を含
むガス、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 Ｈ₃ ）等の炭化水素ガス、四フッ化珪素（ＳｉＦ
₄ ）、六フッ化二珪素（Ｓｉ₂ Ｆ₆ ）、四フッ化ゲルマ
ニウム（ＧｅＦ₄ ）等のガス状の弗素化合物またはこれ
らの混合ガスが使用できる。

【００３９】また、形成される堆積膜をドーピングする
場合、ジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）、フッ化ほう素（ＢＦ
₃ ）、ホスフィン（ＯＨ₃ ）等のドーパントガスを成膜
用原料ガスと共に放電空間に導入することができる。

【００４０】成膜用基体としては、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、紙等が使用できる。

【００４１】本発明での堆積膜形成時の基体温度につい
ては、アモルファスシリコンを堆積する場合、２０℃乃
至５００℃の範囲とすることができるが、５０℃乃至４
５℃の範囲にするのが望ましい。

【００４２】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１ｍｍ乃
至５ｃｍの円筒状の形状が望ましい。このとき、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。

【００４３】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、
Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔ
ｉ、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
等が使用できる。

【００４４】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スシリコン感光体等複写機、
またはプリンター用感光体の他、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成に
も応用が可能である。

【００４５】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。また、本発明は堆積速度の大きい場合でも有
効である特徴を有し、例えば２０〜２００オンク゛ストローム／
ｓ程度の堆積速度においても優れた堆積膜特性を形成す
ることができる。

【００４６】本発明の効果を以下の実施例及び比較例を
介してさらに説明するが、本発明は該実施例により何ら
限定されるものではない。

【００４７】

【実施例】実施例１ 図１及び図２に示す堆積膜形成装置を使用し、表１に示
す条件のもとで、放電空間１０６中に設けられた電極１
１２に周波数を変えた（５０〜３ＭＨｚ）サイン波の交
流電圧（４０〜２００Ｖpp）に直流電圧（０〜１００
Ｖ）を重畳して印加して、電荷注入阻止層（４０００ｎ
ｍ）、感光層（２５０００ｎｍ）及び表面層（７００ｎ
ｍ）を有するアモルファスシリコン感光ドラムを複数作
成した。

【００４８】その結果、２ＭＨｚまでの周波数において
は作成した感光ドラムでは、いずれも電極１１２に印加
する交流電圧が６０Ｖpp以上（６０〜２００Ｖpp）、直
流電圧が＋３０Ｖ以上（＋３０〜＋１００Ｖ）で製品と
して支障ない電気的特性を得ることが可能であったが、
堆積膜の位置による特性のむら及び堆積膜中の欠陥の程
度は周波数により相違し、好ましい周波数は５００〜２
ＭＨｚの範囲であった。また、電極１１２に印加する交
流電圧が１００Ｖppでは感光ドラムの電位むらは周波数
が５００Ｈｚ以上において良好なものとなった。更に、
画像欠陥は５００Ｈｚ以上で実用上支障ないものとな
り、２ＫＨｚ以上で良好となった。なお、一定の電気特
性を得るためにはある程度以上の電圧が必要でありその
意味で堆積膜の特性は電圧依存性があるが、本発明では
電位むら及び画像欠陥には電圧依存性がほとんどなく、
上記以外の電圧によっても上述の周波数依存性が認めら
れた。

【００４９】また、２ＭＨｚを越えた周波数で作成した
感光ドラムの特性は重畳した直流電圧のみに依存し、交
流電圧の効果はなく、直流電圧が＋６０Ｖ以上では製品
として支障ない電気特性を得ることができたが、堆積膜
中の欠陥は増加し歩留まりの低下を招き、＋６０Ｖ未満
の電圧では製品レベルの電気的特性が得られなかった。

【００５０】第２表に、電極１１２に印加する直流電圧
が＋５０Ｖ及び交流電圧が１００Ｖppｐｐ（ピーク値）
の場合の交流の周波数と電気的特性及び堆積膜中の欠陥
の詳細な関係の一例を示した。

【００５１】なお、実施例は全て基体をアースに落し放
電空間中に電極に電圧を印加した場合を述べているが、
成膜室内で基体と電極の電気的関係が同じであればいず
れをアースに落しても、また基体及び電極のいずれもが
電気的にアースから分離されていても全く同様の結果が
得られることは確認された。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】 ○…良好 △…実用上支障無し ×…使用不可 実施例２ 図１及び図２に示す堆積膜形成装置を使用し、放電空間
１０６中に設けられた電極１１２に印加する電圧を半波
整流した交流電圧とする以外は、実施例１と同様にして
実施例１と同じ構成のアモルファスシリコン感光ドラム
を複数作成した。電極に印加する交流電圧のピーク値及
び、電圧の時間平均値を実施例１とほぼ同程度にした場
合、実施例１の場合とほぼ同程度の特性及び欠陥の感光
ドラムが得られた。

【００５４】実施例３ 図１及び図２に示す堆積膜形成装置を使用し、放電空間
１０６中に設けられた電極１１２に印加する電圧を全波
整流した交流電圧とする以外は、実施例１と同様にして
実施例１と同じ構成のアモルファスシリコン感光ドラム
を複数作成した。電極に印加する交流電圧のピーク値及
び、電圧の時間平均値を実施例１とほぼ同程度にした場
合、実施例１の場合とほぼ同程度の特性及び欠陥の感光
ドラムが得られた。

【００５５】比較例１ 図１及び図２に示す堆積膜形成装置を使用し、第１表に
示す条件で、電荷注入阻止層、感光層及び表面層を有す
るアモルファスシリコン感光ドラムを複数作成した。こ
のとき放電空間１０６中に設けられた電極１１２は直
流、交流いずれの電圧も印加せずアースに落しておい
た。このようにして作成した堆積膜は顕微鏡観察によれ
ば非常に欠陥が少なく良好であったが電気的特性として
は帯電能が低くまた残留電位が大きかったため良好な画
像は得られなかった。また、放電空間１０６から電極１
１２を取り除いて第１表に示す条件でアモルファスシリ
コン感光ドラムを作成しても全く同じ結果であった。

【００５６】比較例２ 図１及び図２に示す堆積膜形成装置を使用し、放電空間
１０６中に設けられた電極１１２に直流電圧を印加した
以外は比較例１と同様にして比較例１におけると同じ構
成のアモルファスシリコン感光ドラムを複数作成した。
電極１１２に印加する電圧を大きくすることにより基体
１０５上の堆積膜の電気的特性は向上していき６０Ｖで
は製品のレベルに達し良好なコントラストの画像が得ら
れた。しかし画像の欠陥は電極１１２に印加する電圧が
増大するにつれて増加していき、電極１１２に印加する
電圧が感光ドラムの電気的特性と十分に向上させるため
に必要な値以上では製品の歩留まりが低下しコストの上
昇を招いた。

【００５７】比較例３ 図１及び図２に示す堆積膜形成装置を使用し、放電空間
１０６中に設けられた電極１１２に１０ＫＨｚサイン波
の交流電圧のみを印加した以外は比較例１と同様にして
比較例１におけると同じ構成のアモルファスシリコン感
光ドラムを複数作成した。電極１１２に印加する電圧を
大きくすることにより基体５上の堆積膜の電気的特性は
向上していき１００Ｖでは製品レベルに達し良好なコン
トラストの画像が得られた。しかし、堆積膜を形成した
後の電極上の堆積膜の剥がれ及び堆積膜の欠陥による画
像の欠陥は、電極１１２に印加する電圧が増大するにつ
れ増加していき電極１１２に印加する電圧が２００Ｖ以
上では製品の歩留まりが低下し製品のコスト上昇を招い
た。

【００５８】

【発明の効果】以上説明した本発明の堆積膜形成方法に
よれば、マイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成
において、基体に印加する電圧を一定の周波数範囲（５
００Ｈｚ〜２ＭＨｚ）の交流成分を有しかつ正の電圧と
することにより、目的のイオンを基板に到達させるが空
間中の異物を基板に到達させず、かつ異物の発生を防ぐ
ことができるので、大面積で速い堆積速度においても、
光学的および電気的諸特性に優れかつ画像欠陥等の少な
い堆積膜を定常的に安定して歩留り良く形成することが
できる。従って、本発明により、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特性の
良い堆積膜を、安価に安定して歩留まりよく高速形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ成膜方法及び
本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ成膜方法を行うため
の代表的な装置の略縦断面図である。

【図２】従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ成膜方法及び
本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ成膜方法を行うため
の代表的な装置の略横断面図である。

【符号の説明】 １０１ 成膜室 １０２ マイクロ波導入窓 １０３ 導波管 １０４ 排気管 １０５ 基体 １０６ 放電空間 １０７ ヒーター １０９ 回転軸 １１０ モーター １１１ 電源 １１２ 電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波導入手段を備え実質的に密封
   された成膜室に、放電空間を取り囲むように複数の基体
   を配置して、原料ガスに由来する反応ガス物質を含むグ
   ロー放電プラズマを前記放電空間内に形成し、その際前
   記放電空間内に設けられた電極を介して前記基体に対し
   て電圧を印加し、前記基体上に堆積膜を形成する方法に
   おいて、前記印加する電圧が周波数５００Ｈｚ乃至２Ｍ
   Ｈｚの範囲の交流成分を有しかつ前記基体に対して電圧
   の平均値が正であ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. 【請求項２】 電極を介して基体に印加する電圧が、交
   流成分に直流成分を重畳した電圧であることを特徴とす
   る請求項１記載の堆積膜形成方法。
3. 【請求項３】 電極を介して基体に印加する電圧の交流
   成分が、交流電圧を半波整流したものであることを特徴
   とする請求項１または２記載の堆積膜形成方法。
4. 【請求項４】 電極を介して基体に印加する電圧の交流
   成分が、交流電圧を全波整流したものであることを特徴
   とする請求項１または２記載の堆積膜形成方法。