JPH07180061A - マイクロ波プラズマcvd法および装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマcvd法および装置Info
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- JPH07180061A JPH07180061A JP5325191A JP32519193A JPH07180061A JP H07180061 A JPH07180061 A JP H07180061A JP 5325191 A JP5325191 A JP 5325191A JP 32519193 A JP32519193 A JP 32519193A JP H07180061 A JPH07180061 A JP H07180061A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上に、均一で優れた特性の堆積膜をマイ
クロ波プラズマCVD法により作製する方法及び該方法
を行うための装置を提供すること。 【構成】 減圧可能な反応容器内に堆積膜形成用の原料
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基
体上に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCVD法で
あって、放電空間内に設けたプラズマの電位制御を行う
ための電極を、その表面温度を均一として堆積膜を形成
する。
クロ波プラズマCVD法により作製する方法及び該方法
を行うための装置を提供すること。 【構成】 減圧可能な反応容器内に堆積膜形成用の原料
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基
体上に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCVD法で
あって、放電空間内に設けたプラズマの電位制御を行う
ための電極を、その表面温度を均一として堆積膜を形成
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基体上に堆積膜、とり
わけ機能性膜を作製する方法および装置に関し、特に半
導体デバイス、電子写真感光体デバイス、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
いるアモルフファス堆積膜をマイクロ波プラズマCVD
法によって作製する方法及び該方法を行うためのプラズ
マCVD装置に関する。
わけ機能性膜を作製する方法および装置に関し、特に半
導体デバイス、電子写真感光体デバイス、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
いるアモルフファス堆積膜をマイクロ波プラズマCVD
法によって作製する方法及び該方法を行うためのプラズ
マCVD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〔例えば水素又は/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
ルファス堆積膜が提案され、その幾つかは実用に供され
ている。
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〔例えば水素又は/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
ルファス堆積膜が提案され、その幾つかは実用に供され
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
CVD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
周波またはマイクロ波による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アモルファスシリコン堆積膜の形
成方法として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。特に、近年堆積膜形成方
法としてマイクロ波グロー放電分解を用いたプラズマC
VD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。
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
CVD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
周波またはマイクロ波による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アモルファスシリコン堆積膜の形
成方法として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。特に、近年堆積膜形成方
法としてマイクロ波グロー放電分解を用いたプラズマC
VD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。
【0004】マイクロ波プラズマCVD法は、他の方法
に比ベ高いデポジショ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。こうした利点を生かしたマイク
ロ波プラズマCVD技術の1つの例が、特開昭59−0
78528(米国特許4,504,518)号公報に記
載されている。該公報に記載の技術は、0.1Torr
以下の低圧でマイクロ波プラズマCVD法により高速の
堆積速度で良質の堆積膜を得るというものである。
に比ベ高いデポジショ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。こうした利点を生かしたマイク
ロ波プラズマCVD技術の1つの例が、特開昭59−0
78528(米国特許4,504,518)号公報に記
載されている。該公報に記載の技術は、0.1Torr
以下の低圧でマイクロ波プラズマCVD法により高速の
堆積速度で良質の堆積膜を得るというものである。
【0005】更に、マイクロ波プラズマCVD法により
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。該公報に記載
の技術の概要は、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(すなわち
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。
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。該公報に記載
の技術の概要は、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(すなわち
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。
【0006】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技術が開示さ
れている。すなわち、当該公報は、放電空間中にプラズ
マ電位制御用として電極(バイアス電極)を設け、この
バイアス電極に所望の電圧(バイアス電圧)を印加して
堆積膜ヘ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技術が開示されてい
る。
は、半導体部材製造用の改良形マイクロ波技術が開示さ
れている。すなわち、当該公報は、放電空間中にプラズ
マ電位制御用として電極(バイアス電極)を設け、この
バイアス電極に所望の電圧(バイアス電圧)を印加して
堆積膜ヘ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技術が開示されてい
る。
【0007】更に、特開平3−219081号公報に
は、マイクロ波プラズマCVD装置において放電空間に
電極を兼ねたガス導入手段を設けることによって原料ガ
スが基板に到達するまで充分励起、分解が行われ、原料
ガス導入と同時に、電界が掛かけられる構成が開示され
ている。このような構成とすることにより電荷が原料ガ
ス導入手段の回りに集中して励起速度が早くなり、充分
分解された高エネルギーの前駆体となり、基板上でサー
フェイスモビリティーが高くなることで内部ストレスの
低い特性の良い堆積膜が形成されることが開示されてい
る。
は、マイクロ波プラズマCVD装置において放電空間に
電極を兼ねたガス導入手段を設けることによって原料ガ
スが基板に到達するまで充分励起、分解が行われ、原料
ガス導入と同時に、電界が掛かけられる構成が開示され
ている。このような構成とすることにより電荷が原料ガ
ス導入手段の回りに集中して励起速度が早くなり、充分
分解された高エネルギーの前駆体となり、基板上でサー
フェイスモビリティーが高くなることで内部ストレスの
低い特性の良い堆積膜が形成されることが開示されてい
る。
【0008】上記の様な技術により、ある程度良好な特
性を有する光導電性材料を、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。
性を有する光導電性材料を、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。
【0009】図4は上述したような技術を用いて電子写
真感光体を作製するためのプラズマCVD装置の従来例
の構成を示す図である。
真感光体を作製するためのプラズマCVD装置の従来例
の構成を示す図である。
【0010】まず真空ポンプ(図示せず)により排気管
404を介して、反応容器401を排気し、反応容器4
01内の圧力を1×l0-7Torr以下に調整する。つ
いでヒーター407により、基体405の温度をドラム
形成に最適な温度に加熱保持する。この状態とした上
で、原料ガスをプラズマ電位制御のための電極408を
介して導入する。原料ガスの種類は、アモルファスシリ
コンの原料ガスとしてシランガスが導入され、希釈ガス
として、水素ガス等の原料ガスが反応容器401内に導
入される。また、同時並行的にマイクロ波電源(不図
示)により周波数2.45GHzのマイクロ波を発生さ
せて導波管403を通し、誘電体窓402を介して反応
容器401内に導入する。更にバイアス印加のための電
源411によりプラズマ電位制御のための電極408に
基体405に対してバイアスを印加する。かくして基体
405により囲まれた放電空間406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、
基体405の表面に堆積膜が形成される。この時、基体
405が設置された回転軸409をモーター410によ
り回転させ、基体405を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405全周に渡って均一に
堆積膜が形成される。
404を介して、反応容器401を排気し、反応容器4
01内の圧力を1×l0-7Torr以下に調整する。つ
いでヒーター407により、基体405の温度をドラム
形成に最適な温度に加熱保持する。この状態とした上
で、原料ガスをプラズマ電位制御のための電極408を
介して導入する。原料ガスの種類は、アモルファスシリ
コンの原料ガスとしてシランガスが導入され、希釈ガス
として、水素ガス等の原料ガスが反応容器401内に導
入される。また、同時並行的にマイクロ波電源(不図
示)により周波数2.45GHzのマイクロ波を発生さ
せて導波管403を通し、誘電体窓402を介して反応
容器401内に導入する。更にバイアス印加のための電
源411によりプラズマ電位制御のための電極408に
基体405に対してバイアスを印加する。かくして基体
405により囲まれた放電空間406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、
基体405の表面に堆積膜が形成される。この時、基体
405が設置された回転軸409をモーター410によ
り回転させ、基体405を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405全周に渡って均一に
堆積膜が形成される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】特に近年、高速機、デ
ジタル機、フルカラー機の普及にともない電子写真装置
はさらに高画質化、高速化、高耐久化が望まれている。
その結果、アモルファスシリコン感光体においては今ま
で以上に高画質化を実現することが要求されている。と
りわけ、デジタル機、フルカラー機の普及により従来の
文字だけのコピーから、写真や絵のコピー画像が要求さ
れる。従って、それらの画像を鮮明に再現するには今ま
で以上に感光体の特性むらを抑えなければならない。そ
のために、電子写真画像特性におけるハーフトーンむら
に関しては今まで以上に改善しなければならなかった。
ジタル機、フルカラー機の普及にともない電子写真装置
はさらに高画質化、高速化、高耐久化が望まれている。
その結果、アモルファスシリコン感光体においては今ま
で以上に高画質化を実現することが要求されている。と
りわけ、デジタル機、フルカラー機の普及により従来の
文字だけのコピーから、写真や絵のコピー画像が要求さ
れる。従って、それらの画像を鮮明に再現するには今ま
で以上に感光体の特性むらを抑えなければならない。そ
のために、電子写真画像特性におけるハーフトーンむら
に関しては今まで以上に改善しなければならなかった。
【0012】ところが、従来のマイクロ波プラズマCV
D装置においては、プラズマ制御のための電極の表面温
度は、マイクロ波導入窓近傍で高いことが解ってきた。
例えば、より大きなマイクロ波電力を投入したときは、
マイクロ波導入窓近傍とそれから離れた部分の温度差は
より顕著なものとなる。そのため、マイクロ波導入窓近
傍では、プラズマ電位制御のための電極の表面温度が異
常に高温に加熱され、その影響によりプラズマ電位制御
のための電極から不純物が堆積膜に混入したり、堆積膜
が部分的に加熱されるために感光体としての特性のむら
が起こり、今まではあまり問題にならなかったもので
も、より高画質になったため問題になってきた。また、
より電子写真特性をアップしようとして大きなマイクロ
波電力を導入しようとした場合にはさらに顕著な問題と
なった。
D装置においては、プラズマ制御のための電極の表面温
度は、マイクロ波導入窓近傍で高いことが解ってきた。
例えば、より大きなマイクロ波電力を投入したときは、
マイクロ波導入窓近傍とそれから離れた部分の温度差は
より顕著なものとなる。そのため、マイクロ波導入窓近
傍では、プラズマ電位制御のための電極の表面温度が異
常に高温に加熱され、その影響によりプラズマ電位制御
のための電極から不純物が堆積膜に混入したり、堆積膜
が部分的に加熱されるために感光体としての特性のむら
が起こり、今まではあまり問題にならなかったもので
も、より高画質になったため問題になってきた。また、
より電子写真特性をアップしようとして大きなマイクロ
波電力を導入しようとした場合にはさらに顕著な問題と
なった。
【0013】また、プラズマ電位制御のための電極の場
所による温度の違いにより、付着する膜質が部分的に異
なり、堆積膜作製中に剥離し易くなるという問題点もあ
る。付着している膜が堆積膜形成中に剥がれた場合、こ
の微小な破片が飛翔して基体上に付着し、これを中心に
膜の異常成長がはじまり、電子写真感光体の場合画像欠
陥を発生させてしまう。この問題点も、従来の電子写真
感光体においては、プラズマ電位制御のための電極表面
からの剥離はほとんど問題にならなかったが、より性能
アップの為に投入するマイクロ波電力を増加すると顕著
になってきた問題点である。
所による温度の違いにより、付着する膜質が部分的に異
なり、堆積膜作製中に剥離し易くなるという問題点もあ
る。付着している膜が堆積膜形成中に剥がれた場合、こ
の微小な破片が飛翔して基体上に付着し、これを中心に
膜の異常成長がはじまり、電子写真感光体の場合画像欠
陥を発生させてしまう。この問題点も、従来の電子写真
感光体においては、プラズマ電位制御のための電極表面
からの剥離はほとんど問題にならなかったが、より性能
アップの為に投入するマイクロ波電力を増加すると顕著
になってきた問題点である。
【0014】以上の問題点は電子写真感光体を例にあげ
て説明したがマイクロ波CVD法により特性アップと、
原料ガスの利用効率をあげるために投入するマイクロ波
電力を上げて堆積膜を作製する場合、問題となる。
て説明したがマイクロ波CVD法により特性アップと、
原料ガスの利用効率をあげるために投入するマイクロ波
電力を上げて堆積膜を作製する場合、問題となる。
【0015】本発明は、上述のごとき諸問題を克服し、
基板上に、均一で優れた特性の堆積膜をマイクロ波プラ
ズマCVD法により作製する方法及び該方法を行うため
の装置を提供することを目的とする。
基板上に、均一で優れた特性の堆積膜をマイクロ波プラ
ズマCVD法により作製する方法及び該方法を行うため
の装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波プラ
ズマCVD法は、減圧可能な反応容器内に堆積膜形成用
の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
より基体上に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCV
D法であって、放電空間内に設けたプラズマの電位制御
を行うための電極を、その表面温度を均一として堆積膜
を形成することを特徴とする。
ズマCVD法は、減圧可能な反応容器内に堆積膜形成用
の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
より基体上に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCV
D法であって、放電空間内に設けたプラズマの電位制御
を行うための電極を、その表面温度を均一として堆積膜
を形成することを特徴とする。
【0017】この場合、プラズマ電位の制御のための電
極が原料ガスを導入する手段を兼ねてもよい。
極が原料ガスを導入する手段を兼ねてもよい。
【0018】上記のような方法を実現するための本発明
のマイクロ波プラズマCVD装置は、減圧可能な反応容
器内に堆積膜形成用の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基体上に堆積膜を形成するマイ
クロ波プラズマCVD装置であって、放電空間内に設け
たプラズマの電位制御を行うための電極の内部に、電極
の表面温度を均一とするためのヒートパイプが設けられ
ていることを特徴とする。
のマイクロ波プラズマCVD装置は、減圧可能な反応容
器内に堆積膜形成用の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基体上に堆積膜を形成するマイ
クロ波プラズマCVD装置であって、放電空間内に設け
たプラズマの電位制御を行うための電極の内部に、電極
の表面温度を均一とするためのヒートパイプが設けられ
ていることを特徴とする。
【0019】
【作用】本発明者らは、従来のマイクロ波プラズマCV
D法における諸問題を克服すべく鋭意研究を重ねた結
果、上記目的を達成するためにはプラズマ電位を制御す
るための電極の表面温度を制御することがたいへん重要
であることがわかった。
D法における諸問題を克服すべく鋭意研究を重ねた結
果、上記目的を達成するためにはプラズマ電位を制御す
るための電極の表面温度を制御することがたいへん重要
であることがわかった。
【0020】表面温度が上がりすぎると該電極から不純
物として放電空間中に原料ガスとして導入していない元
素が入ってしまい、多くの場合作製した堆積膜に悪影響
を与えてしまう。また、該電極の表面温度が部分的に違
った場合、作製した堆積膜の特性むらとして現れる。さ
らに、該電極の表面温度が部分的に大きいと、堆積膜作
製中に該電極から膜はがれが生じ、欠陥となる堆積膜の
異常成長の数が増えてしまうことがわかった。
物として放電空間中に原料ガスとして導入していない元
素が入ってしまい、多くの場合作製した堆積膜に悪影響
を与えてしまう。また、該電極の表面温度が部分的に違
った場合、作製した堆積膜の特性むらとして現れる。さ
らに、該電極の表面温度が部分的に大きいと、堆積膜作
製中に該電極から膜はがれが生じ、欠陥となる堆積膜の
異常成長の数が増えてしまうことがわかった。
【0021】本発明は、該知見をもとに完成せしめたも
のであり、プラズマの電位制御を行うための電極の表面
温度を均一とすることにより、上記のような不具合が発
生することを防止するものである。
のであり、プラズマの電位制御を行うための電極の表面
温度を均一とすることにより、上記のような不具合が発
生することを防止するものである。
【0022】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の作製方法及び装
置を用いて電子写真感光体の作製を行うための具体的構
成を示す。
置を用いて電子写真感光体の作製を行うための具体的構
成を示す。
【0023】まず、本発明のプラズマCVD装置による
電子写真感光体作製装置を図1の概略断面図および図1
のX−X線断面図である図2に示す。
電子写真感光体作製装置を図1の概略断面図および図1
のX−X線断面図である図2に示す。
【0024】本実施例の装置による堆積膜作製は図4に
示した従来例と同様のものであり、概略以下のように行
われる。
示した従来例と同様のものであり、概略以下のように行
われる。
【0025】まず真空ポンプ(図示せず)により排気管
104を介して、反応容器101を排気し、反応容器1
01内の圧力を1×l0-7Torr以下に調整する。つ
いでヒーター107により、基体105の温度をドラム
形成に最適な温度に加熱保持する。このような状態とし
たうえで原料ガスをプラズマ電位制御のための電極10
8を介して導入する。原料ガスは、アモルファスシリコ
ンの原料ガスとしてのシランガスおよび希釈ガスとして
の水素ガス等の原料ガスが反応容器101内に導入され
る。それと同時併行的にマイクロ波電源(不図示)によ
り周波数2.45GHzのマイクロ波を発生させ、導波
管103を通し、誘電体窓102を介して反応容器10
1内に導入される。更にバイアス印加のための電源11
1によりプラズマ電位制御のための電極108に基体1
05に対してバイアスを印加する。かくして基体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、基体1
05の表面に堆積膜が形成される。この時、基体105
が設置された回転軸109をモーター110により回転
させ、基体105を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全周に渡って均一に堆積膜
が形成される。
104を介して、反応容器101を排気し、反応容器1
01内の圧力を1×l0-7Torr以下に調整する。つ
いでヒーター107により、基体105の温度をドラム
形成に最適な温度に加熱保持する。このような状態とし
たうえで原料ガスをプラズマ電位制御のための電極10
8を介して導入する。原料ガスは、アモルファスシリコ
ンの原料ガスとしてのシランガスおよび希釈ガスとして
の水素ガス等の原料ガスが反応容器101内に導入され
る。それと同時併行的にマイクロ波電源(不図示)によ
り周波数2.45GHzのマイクロ波を発生させ、導波
管103を通し、誘電体窓102を介して反応容器10
1内に導入される。更にバイアス印加のための電源11
1によりプラズマ電位制御のための電極108に基体1
05に対してバイアスを印加する。かくして基体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、基体1
05の表面に堆積膜が形成される。この時、基体105
が設置された回転軸109をモーター110により回転
させ、基体105を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全周に渡って均一に堆積膜
が形成される。
【0026】次に、本発明のプラズマ電位を制御するた
めの電極108について図3を用いてさらに詳しく説明
する。
めの電極108について図3を用いてさらに詳しく説明
する。
【0027】電極108は、電極外枠301とその内部
に設けられるヒートパイプ302より構成されるもの
で、ヒートパイプ302を電極外枠301の形状に合わ
せ溶接により電極外枠301に取付けた2重構造とす
る。原料ガスは電極外枠301とヒートパイプ302の
間を通過して電極外枠301の外周に設けられた原料ガ
ス導入管303より放電空間ヘ吹き出される。この時、
電極外枠301内は温度があまり上昇しないので原料ガ
スの熱分解による膜堆積がおこらない。そのためガス管
内での膜はがれによる破片が放電空間ヘ吹き出すことに
よる欠陥も減る効果もある。
に設けられるヒートパイプ302より構成されるもの
で、ヒートパイプ302を電極外枠301の形状に合わ
せ溶接により電極外枠301に取付けた2重構造とす
る。原料ガスは電極外枠301とヒートパイプ302の
間を通過して電極外枠301の外周に設けられた原料ガ
ス導入管303より放電空間ヘ吹き出される。この時、
電極外枠301内は温度があまり上昇しないので原料ガ
スの熱分解による膜堆積がおこらない。そのためガス管
内での膜はがれによる破片が放電空間ヘ吹き出すことに
よる欠陥も減る効果もある。
【0028】本発明に用いるプラズマ電位制御のための
電極の材質としては、導電性の材質ならばいずれでも良
いが、堆積膜の密着性と温度上昇に伴う放電空間ヘの不
純物としての流出の問題から、ステンレス、ニッケル等
が本発明では有効である。本発明のプラズマ電位制御の
ための電極の表面温度の変化を減少させる具体的手段と
しては、ヒートパイプをプラズマ電位制御のための電極
内部に設置する事が有効である。
電極の材質としては、導電性の材質ならばいずれでも良
いが、堆積膜の密着性と温度上昇に伴う放電空間ヘの不
純物としての流出の問題から、ステンレス、ニッケル等
が本発明では有効である。本発明のプラズマ電位制御の
ための電極の表面温度の変化を減少させる具体的手段と
しては、ヒートパイプをプラズマ電位制御のための電極
内部に設置する事が有効である。
【0029】本発明に使われるヒートパイプは、内部に
燈心状の毛細管物質をライニングし、部分真空中に少量
の液体を入れた金属封管より成る熱輸送装置で、熱は液
体の蒸発によって一端から吸収され、蒸気の凝縮によっ
て他端で放出される仕組みである。そのため、ヒートパ
イプを内部に入れることにより、それに接する電極の表
面温度は均一になる。
燈心状の毛細管物質をライニングし、部分真空中に少量
の液体を入れた金属封管より成る熱輸送装置で、熱は液
体の蒸発によって一端から吸収され、蒸気の凝縮によっ
て他端で放出される仕組みである。そのため、ヒートパ
イプを内部に入れることにより、それに接する電極の表
面温度は均一になる。
【0030】本発明に用いるヒートパイプの材質として
は、金属封管には、銅、ステンレス、ニッケル等が有効
である。ヒートパイプ中の液体としては、水が一般的に
利用されるが、本発明においては数百度になることから
ナトリウム、水銀等が好ましい。
は、金属封管には、銅、ステンレス、ニッケル等が有効
である。ヒートパイプ中の液体としては、水が一般的に
利用されるが、本発明においては数百度になることから
ナトリウム、水銀等が好ましい。
【0031】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(Si2H6)等の
アモルファスシリコン形成原料ガス、ゲルマン(GeH
4、メタン(CH4)等の他の機能性堆積膜形成原料ガス
又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は、アンモニア(N
H3)、窒素(N2)等の窒素原子を含む元素、酸素(O
2)、酸化窒素(NO)、酸化二窒素(N2O)等の酸素
原子を含む元素、メタン(CH4)、エタン(C
2H6)、エチレン(C2H4)、アセチレン(C2H2)、
プロパン(C3H8)等の炭化水素、四フッ化硅素(Si
F4)、六フッ化二硅素(Si2F6)、四フッ化ゲルマ
ニウム(GeF4)等のフッ素化合物又はこれらの混合
ガスが挙げられる。ドービングを目的としてジボラン
(B2H6)、フッ化ほう素(BF3)、ホスフィン(P
H3)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。
例えばシラン(SiH4)、ジシラン(Si2H6)等の
アモルファスシリコン形成原料ガス、ゲルマン(GeH
4、メタン(CH4)等の他の機能性堆積膜形成原料ガス
又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は、アンモニア(N
H3)、窒素(N2)等の窒素原子を含む元素、酸素(O
2)、酸化窒素(NO)、酸化二窒素(N2O)等の酸素
原子を含む元素、メタン(CH4)、エタン(C
2H6)、エチレン(C2H4)、アセチレン(C2H2)、
プロパン(C3H8)等の炭化水素、四フッ化硅素(Si
F4)、六フッ化二硅素(Si2F6)、四フッ化ゲルマ
ニウム(GeF4)等のフッ素化合物又はこれらの混合
ガスが挙げられる。ドービングを目的としてジボラン
(B2H6)、フッ化ほう素(BF3)、ホスフィン(P
H3)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。
【0032】本発明において、マイクロ波導入のための
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)、窒化ポロン(BN)、窒化珪素
(SiN)、炭化珪素(SiC)、酸化珪素(Si
O2)、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。
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)、窒化ポロン(BN)、窒化珪素
(SiN)、炭化珪素(SiC)、酸化珪素(Si
O2)、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。
【0033】本発明では、放電空間の圧力がいずれの領
域でも効果が現われたが、特に100mTorr以下、
好ましくは50mTorr以下で特に良好な結果が再現
良く得られた。
域でも効果が現われたが、特に100mTorr以下、
好ましくは50mTorr以下で特に良好な結果が再現
良く得られた。
【0034】基体材料としては、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。
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。
【0035】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作製のように長時間堆
積膜作製時間がかかる場合において特に効果が顕著であ
る。
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作製のように長時間堆
積膜作製時間がかかる場合において特に効果が顕著であ
る。
【0036】[実験例]以下、実験例により本発明を具
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。
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。
【0037】〈実験例1および比較実験例1〉実験例1 図3に示した本発明のプラズマ電位制御のための電極を
用い、図1および図2に示したマイクロ波プラズマCV
D装置により表1に示す条件で円筒状のアルミシリンダ
ーに20ミクロンの堆積膜を形成した。本実験例ではプ
ラズマ電位制御のための電極として、直流(DC)を印
加した。
用い、図1および図2に示したマイクロ波プラズマCV
D装置により表1に示す条件で円筒状のアルミシリンダ
ーに20ミクロンの堆積膜を形成した。本実験例ではプ
ラズマ電位制御のための電極として、直流(DC)を印
加した。
【0038】こうして得られたアルミシリンダーの上端
部と中央部の堆積膜を、二次イオン質量分析法(SIM
S)により、炭素、クロム、鉄、ニッケルの不純物の定
量分析を行い、その量を上端部と中央部で比較した。そ
の結果を表2に示す。
部と中央部の堆積膜を、二次イオン質量分析法(SIM
S)により、炭素、クロム、鉄、ニッケルの不純物の定
量分析を行い、その量を上端部と中央部で比較した。そ
の結果を表2に示す。
【0039】
【表1】 比較実験例2 図4に示した従来のプラズマ電位制御のための電極を用
いた堆積膜形成装置により、実験例1と同様に表1に示
す条件で20ミクロンの堆積膜を形成した。そしてSI
MSによる不純物の定量を行った結果を表2に示す。
いた堆積膜形成装置により、実験例1と同様に表1に示
す条件で20ミクロンの堆積膜を形成した。そしてSI
MSによる不純物の定量を行った結果を表2に示す。
【0040】
【表2】 実験例1と比較実験例1の結果を中央の含有量に対する
上部の含有量として表2に相対値で示した。表に示され
るように、本発明では、従来のプラズマ電位制御のため
の電極を使用したときと比ベ、堆積膜中に含まれる元素
の含有量が上端部と中央部で差がなく均一である事がわ
かる。
上部の含有量として表2に相対値で示した。表に示され
るように、本発明では、従来のプラズマ電位制御のため
の電極を使用したときと比ベ、堆積膜中に含まれる元素
の含有量が上端部と中央部で差がなく均一である事がわ
かる。
【0041】〈実験例2および比較実験例2〉実験例2 図3に示した本発明のプラズマ電位の制御のための電極
を用い、図1に示すマイクロ波プラズマCVD装置によ
り表1に示した条件で円筒状のアルミシリンダーに堆積
膜を形成した。この時のプラズマ電位制御のための電極
の表面の温度を熱電対により測定し、プラズマ電位制御
のための電極の上端部と中央部の温度差(△Ts=先端
部Ts/中央部Ts)「単位は℃」を比較した。その結
果を表3に示す。
を用い、図1に示すマイクロ波プラズマCVD装置によ
り表1に示した条件で円筒状のアルミシリンダーに堆積
膜を形成した。この時のプラズマ電位制御のための電極
の表面の温度を熱電対により測定し、プラズマ電位制御
のための電極の上端部と中央部の温度差(△Ts=先端
部Ts/中央部Ts)「単位は℃」を比較した。その結
果を表3に示す。
【0042】比較実験例2 図4に示した従来のプラズマ電位制御のための電極を用
い、実験例2と同様に堆積膜を形成し、プラズマ電位制
御のための電極の表面の温度を熱電対を用い測定し、上
端部と中央部の温度差(△Ts=先端部Ts/中央部T
s)を比較した。その結果を実験例2の結果とあわせて
表3に示す。
い、実験例2と同様に堆積膜を形成し、プラズマ電位制
御のための電極の表面の温度を熱電対を用い測定し、上
端部と中央部の温度差(△Ts=先端部Ts/中央部T
s)を比較した。その結果を実験例2の結果とあわせて
表3に示す。
【0043】
【表3】 表に示されるように、従来のプラズマ電位制御のための
電極を使用したときに比ベ、本発明によれば電極の表面
温度は上端部と中央部で均一である事がわかる。 [実
施例]本発明により実際に電子写真感光体を作製した例
について説明する。
電極を使用したときに比ベ、本発明によれば電極の表面
温度は上端部と中央部で均一である事がわかる。 [実
施例]本発明により実際に電子写真感光体を作製した例
について説明する。
【0044】〈実施例1および比較例1〉実施例1 図1に示す本発明のマイクロ波プラズマCVD装置を用
い、前記記載の手順に従い電荷阻止層、感光層、表面保
護層の3層からなる電子写真感光体を表4に示す条件で
作製した。なお、本実施例ではプラズマ電位制御のため
に13.56MHzの周波数である高周波を印加した。
い、前記記載の手順に従い電荷阻止層、感光層、表面保
護層の3層からなる電子写真感光体を表4に示す条件で
作製した。なお、本実施例ではプラズマ電位制御のため
に13.56MHzの周波数である高周波を印加した。
【0045】
【表4】 この様にして作製した電子写真感光体を、以下のように
して電子写真特性を評価した。
して電子写真特性を評価した。
【0046】作製した感光ドラムをキヤノン社製複写機
(NP6060)を実験用に改造した装置に入れ、通常
の複写プロセスにより転写紙上に画像を作製した。但
し、この時、帯電器に6kVの電圧で印加し帯電を行っ
た。
(NP6060)を実験用に改造した装置に入れ、通常
の複写プロセスにより転写紙上に画像を作製した。但
し、この時、帯電器に6kVの電圧で印加し帯電を行っ
た。
【0047】ハーフトーンむら 全面ハーフトーンの原稿を原稿台に置きコピーした時に
得られた画像サンプルを観察し、濃淡のむらを評価し
た。
得られた画像サンプルを観察し、濃淡のむらを評価し
た。
【0048】◎・・・良好 ○・・・一部僅かな濃淡の差有り △・・・全面に渡り濃淡の差があるが文字の認識には支
障無し X・・・文字が読みにくい程むらがある 画像欠陥 黒原稿を原稿台に置きコビーした時に得られた画像サン
プルの同一面積内にある白点の数により評価を行った。
障無し X・・・文字が読みにくい程むらがある 画像欠陥 黒原稿を原稿台に置きコビーした時に得られた画像サン
プルの同一面積内にある白点の数により評価を行った。
【0049】◎・・・良好 ○・・・一部小さな白点有り △・・・全面に白点があるが文字の認識には支障無し X・・・文字が読みにくい程白点が多い この結果を表5と表6に示した。
【0050】比較例1 図4に示した従来のマイクロ波プラズマCVD装置を用
い、前記記載の手順に従い電荷阻止層、感光層、表面保
護層の3層からなる電子写真感光体を表4に示す条件で
作製した。なお、プラズマ電位制御のために13.56
MHzの周波数である高周波を印加した。
い、前記記載の手順に従い電荷阻止層、感光層、表面保
護層の3層からなる電子写真感光体を表4に示す条件で
作製した。なお、プラズマ電位制御のために13.56
MHzの周波数である高周波を印加した。
【0051】この様にして作製した電子写真感光体を、
実施例1と同様の評価を行った。その結果を実施例1の
結果にあわせて表5、表6に示す。
実施例1と同様の評価を行った。その結果を実施例1の
結果にあわせて表5、表6に示す。
【0052】
【表5】
【0053】
【表6】 表5、表6より本発明の方法により作製した電子写真感
光体は、ハーフトーンむら、画像欠陥双方においていず
れも良好な結果が得られたことがわかる。特に、作製時
においてマイクロ波バワーを増大させるとき、その効果
は比較例1に比ベ顕著に現れている。
光体は、ハーフトーンむら、画像欠陥双方においていず
れも良好な結果が得られたことがわかる。特に、作製時
においてマイクロ波バワーを増大させるとき、その効果
は比較例1に比ベ顕著に現れている。
【0054】
【発明の効果】本発明の効果は、プラズマ電位制御のた
めの電極の表面温度を均一にする事で、該電極上に堆積
する膜の密着性が向上する。その結果欠陥となる堆積膜
の異常成長の数を減らすことができる効果がある。
めの電極の表面温度を均一にする事で、該電極上に堆積
する膜の密着性が向上する。その結果欠陥となる堆積膜
の異常成長の数を減らすことができる効果がある。
【0055】更に、堆積膜作製中の該電極の表面温度が
局部的に高くなることをおさえることができるため電子
写真特性を上げるため投入するマイクロ波バワーをさら
にあげても該電極からの不純物流出がおさえられる。そ
の結果、堆積膜の電気特性を上げることができる効果が
ある。
局部的に高くなることをおさえることができるため電子
写真特性を上げるため投入するマイクロ波バワーをさら
にあげても該電極からの不純物流出がおさえられる。そ
の結果、堆積膜の電気特性を上げることができる効果が
ある。
【図1】本発明によるマイクロ波プラズマCVDによる
堆積膜形成装置を示す図である。
堆積膜形成装置を示す図である。
【図2】図1のX−X線断面図である。
【図3】本発明のプラズマ電位を制御するための電極の
詳細な図である。
詳細な図である。
【図4】従来のマイクロ波プラズマCVDによる堆積膜
形成装置を示す図である。
形成装置を示す図である。
101 反応容器 102 誘電体窓 103 導波管 104 排気管 105 基体 106 放電空間 107 加熱用ヒーター 108 プラズマ電位制御のための電極 109 回転軸 110 モーター 301 電極外枠 302 ヒートパイプ 303 原料ガス導入管
フロントページの続き (72)発明者 村山 仁 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 大利 博和 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 減圧可能な反応容器内に堆積膜形成用の
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
り基体上に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCVD
法であって、 前記放電空間内に設けたプラズマの電位制御を行うため
の電極を、その表面温度を均一として堆積膜を形成する
ことを特徴とするマイクロ波プラズマCVD法。 - 【請求項2】 請求項1記載のマイクロ波プラズマCV
D法において、 前記プラズマ電位の制御のための電極が原料ガスを導入
する手段を兼ねることを特徴とするマイクロ波プラズマ
CVD法。 - 【請求項3】 減圧可能な反応容器内に堆積膜形成用の
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
り基体上に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCVD
装置であって、 前記放電空間内に設けたプラズマの電位制御を行うため
の電極の内部に、電極の表面温度を均一とするためのヒ
ートパイプが設けられていることを特徴とするマイクロ
波プラズマCVD装置。 - 【請求項4】 請求項3記載のマイクロ波プラズマCV
D装置において、 前記プラズマ電位の制御のための電極が原料ガスを導入
する手段を兼ねることを特徴とするマイクロ波プラズマ
CVD装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325191A JPH07180061A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | マイクロ波プラズマcvd法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325191A JPH07180061A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | マイクロ波プラズマcvd法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07180061A true JPH07180061A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18174034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5325191A Pending JPH07180061A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | マイクロ波プラズマcvd法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07180061A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006123526A1 (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-23 | Tokyo Electron Limited | プラズマ処理装置 |
| JP2013129908A (ja) * | 2011-11-22 | 2013-07-04 | Kobe Steel Ltd | プラズマ発生源の冷却機構及び冷却方法 |
| JP2019019384A (ja) * | 2017-07-19 | 2019-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | 処理装置 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5325191A patent/JPH07180061A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006123526A1 (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-23 | Tokyo Electron Limited | プラズマ処理装置 |
| JP2006324023A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2013129908A (ja) * | 2011-11-22 | 2013-07-04 | Kobe Steel Ltd | プラズマ発生源の冷却機構及び冷却方法 |
| JP2019019384A (ja) * | 2017-07-19 | 2019-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | 処理装置 |
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