JPH07183228A - 堆積膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いた堆積膜
形成装置において、基体全面に渡って均一な特性、膜厚
の堆積膜を高速で歩留まり良く形成する。 【構成】 減圧にし得る反応容器１０１内に放電空間１
０６を取り囲むように複数の円筒状基体１０５を配置
し、前記放電空間内にガス状の原料物質を導入するため
のガス放出ノズル１０８、及び放電空間の母線方向２ヵ
所から対向してマイクロ波エネルギーを導入する手段１
０３を設け、前記ガス放出ノズルと前記の各円筒状基体
との間にバイアス電圧を印加する手段１１１を設けた堆
積膜形成装置であって、前記ガス放出ノズルに接続され
るガス配管１１２，１１３を放電空間内において上下対
称形にする。

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
膜をマイクロ波プラズマＣＶＤ法により形成する堆積膜
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、例えば水素又は／及びハロゲン（例えば弗
素、塩素等）で補償し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、耐熱性合成樹脂フイルム、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への応用など、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。

【０００４】マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、他の方法
に比べ高いデポジション速度と原料ガスの高い利用効率
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、米国特許４，
５０４，５１８号明細書に記載されている。この特許に
記載の技術は、０．１Ｔｏｒｒ以下の低圧によりマイク
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。この公報に記
載の技術は、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（すなわ
ち放電空間）を形成するようにして、原料ガスの利用効
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、この公報は、放電空間中にプラズ
マ電位制御として電極（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
積膜へのイオン衝撃を制御しながら膜堆積を行なうよう
にして、堆積膜の特性を向上させる技術を開示してい
る。

【０００７】こうしたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に
おいて、原料ガス導入部の改良が、特開昭６３−２３０
８８０号公報に記載されている。これらは、円筒状基体
の間から放電空間へ原料ガスを導入する方法であり、原
料ガス導入部の形状をくし形又は三角柱状にすることに
より、原料ガスをプラズマ発生領域に効率的に導入し、
堆積膜の堆積速度を向上させることを可能としたもので
ある。

【０００８】特開平３−２１９０８１号公報では、原料
ガス導入部の改良が記載されている。すなわち、この公
報には、原料ガス導入部がバイアス電極を兼用すること
により分解種に効果的にバイアスエネルギーを印加し堆
積膜の特性向上を図っている。

【０００９】更に特開平４−２６７６４号公報には、原
料ガス導入部の更なる改良として、原料ガス導入部を放
電空間の内部に設け、かつ多重管構造とすることによ
り、基体の軸方向の膜厚ムラを改善する堆積膜形成装置
が開示されている。

【００１０】これらの従来の技術により比較的厚い光導
電性材料を、ある程度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となった。この様にして改良
された従来の堆積膜形成装置は、図５の断面図で示され
ている電子写真感光ドラムの生産用の堆積膜形成装置と
して、以下の様に実施されている。

【００１１】図５に於て５０１は、反応容器であり、真
空気密化構造を成している。また、５０２は、マイクロ
波電力を反応容器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導入誘電体窓で
ある。５０３は、マイクロ波電力の伝送を行なう導波管
であり、マイクロ波電源から反応容器近傍までの矩形の
部分と、反応容器に挿入された円筒形の部分から成って
いる。導波管５０３は、スタブチューナー（図示せ
ず）、アイソレーター（図示せず）とともにマイクロ波
電源（図示せず）に接続されている。誘電体窓５０２は
反応容器内の雰囲気を保持するために導波管５０３の円
筒形の部分、内壁に気密封止されている。５０４は、一
端が反応容器５０１内に開口し、他端が排気装置（図示
せず）に連通している排気管である。５０６は、基体５
０５により囲まれた放電空間を示す。

【００１２】こうした従来の堆積膜形成装置による電子
写真感光体の堆積膜形成は以下の様にして行なわれる。
まず真空ポンプ（図示せず）により排気管５０４を介し
て、反応容器５０１を排気し、反応容器５０１内の圧力
を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下に調整する。ついでヒーター
５０７により、基体５０５の温度を膜堆積に好適に温度
に加熱保持する。そこでガス放出ノズル５０８より、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
ばシランガス等の原料ガスが枝管５１２、ガス放出ノズ
ル５０８を介して反応容器５０１内に導入される。ガス
放出ノズル５０８にはバイアス電源５１１からバイアス
電圧が印加される。それと同時並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のマイクロ波を発生させ、導波管５０
３を通じ、誘電体窓５０２を介して反応容器５０１内に
マイクロ波エネルギーが導入される。かくして基体５０
５により囲まれた放電空間５０６に於て、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、更にガ
ス放出ノズル５０８と基体５０５の間の電界により定常
的に基体５０５上にイオン衝撃を受けながら、基体５０
５表面に堆積膜が形成される。この時、基体５０５が設
置された回転軸５０９をモーター５１０により回転さ
せ、基体５０５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５０５の全周に渡って均一に堆積膜
が形成される。

【００１３】このような従来の堆積膜形成方法より、あ
る程度の堆積速度では実用的な特性と均一性の堆積膜を
得ることが可能になった。しかし、これら従来の堆積膜
形成方法では、電子写真感光体の各々の特性は成膜パラ
メータを最適に設定することによって満足させることが
できたが、１回の成膜で多数本の感光体を同時に成膜す
るバッチ方式で生産される場合、電子写真感光体全てを
満足させる成膜パラメータの設定が困難であった。特に
堆積速度の速い領域で、かつ、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、１バッチ内で各々の感光体間で特性のバラツキ
が見られることがしばしば在った。この為、従来の生産
装置では、１バッチ内の電子写真感光体の特性が規格内
に納るように製造条件を微調整し、ある程度のところで
妥協しているのが現実であった。この為、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残存していた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、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
膜形成装置に於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、光学素子に用いる素子部材として
特性の良い堆積膜を、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によ
り、安価に安定して歩留まり良く高速形成し得る堆積膜
形成装置を提供することにある。

【００１５】本発明の目的は、特に１０ミクロン以上の
比較的厚いアモルファスシリコン堆積膜形成時に高品質
の堆積膜を、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により、高速
形成し得る堆積膜形成装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、減圧にし得る
反応容器に放電空間を取り囲むように複数の円筒状基体
を前記反応容器内に配置し、前記反応容器内の放電空間
内にガス状の原料物質を導入するためのガス放出ノズル
を設置し、前記円筒状基体によって形成された放電空間
の母線方向２ヵ所から対向する形でマイクロ波エネルギ
ーを導入する手段を設け、前記ガス放出ノズルと前記円
筒状基体との間にバイアス電圧を印加する手段を設けた
堆積膜形成装置であって、前記ガス放出ノズルにガス状
原料物質を該ガス放出ノズルまで導びくガス配管が接続
され、さらに該ガス配管が放電空間内において上下対称
の形状を成すことを特徴とする堆積膜形成装置を提供す
る。

【００１７】本発明の堆積膜形成装置は、前記ガス放出
ノズル及び前記ガス配管が導電性の材料で構成されてい
ても良く、また、前記ガス放出ノズルを前記基体に囲ま
れた放電空間の中央に配しても良い。

【００１８】

【作用】本発明者らは従来の堆積膜形成装置における前
述の問題を克服して、本発明の目的を達成すべく鋭意研
究を重ねたところ、以下に述べるような知見を得た。

【００１９】従来の図５に示すマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法による堆積膜形成装置のように、放電空間中にガス
放出ノズルを配置する堆積装置の場合、ガス放出ノズル
５０８に接続されてガス状原料物質を導びくガス配管５
１２（以下、このガス配管を“枝管”と呼ぶ）が必須構
成要件である。この従来の堆積膜形成装置では、円筒状
基体５０５を同心円状に並べ、これら円筒状基体に囲ま
れた空間の上下から導波管５０３を介してマイクロ波電
力を導入する構成となっている。この時、円筒状基体の
母線方向に均一な堆積膜を形成するために、ガス放出ノ
ズル５０８は円筒状基体の母線方向に平行に、かつ複数
の円筒状基体全てに均一に膜を堆積させるために放電空
間の中心に設置することが必要であった。この為、放電
空間の中心部に配置されたガス放出ノズルにガスを供給
すべき枝管５１２は、放電空間内で非対称の構成となら
ざるを得なかった。

【００２０】一方、電子写真感光体の様に大面積の円筒
状基体に堆積膜を形成する場合、各部分の特性のバラツ
キを抑えることが画像の濃度ムラを抑える上で重要にな
ってくる。特に図５に示した、円筒状基体の上下方向か
らマイクロ波電力を投入する構造の堆積膜形成装置で
は、母線方向の特性ムラが問題となる。この様な母線方
向の特性ムラを防ぐための１つの方法としては、反応炉
内の構造物を上下対称とし、原料ガスの流れやマイクロ
波電力の分布が上下で非対称にならないようにすること
が重要である。

【００２１】ところが、従来の枝管は上で述べたように
上下方向に非対称の形状をしていた。この為、一回の成
膜で複数本製造される感光体の内、枝管に隣接していな
い感光体と隣接している感光体の間で、最適な成膜条件
にずれが生じてしまうことが有った。この結果、枝管に
隣接していない感光体に関して、母線方向の特性が良好
な条件に成膜パラメータを設定すると、枝管に隣接して
いる感光体に関しては母線方向の特性に変化が見られ、
成膜条件如何によっては実用に供し得ない感光体となる
ことがしばしば発生した。また、逆に枝管に隣接してい
る感光体に対して最適な成膜パラメータを設定すると、
逆に隣接していない感光体について不具合が発生する場
合が有った。この為、これらの兼ね合いから、ある程度
両者の特性が両立する成膜条件に妥協せざるを得ず、こ
の為、わずかな条件の狂いや変動が良品率を大きく左右
するという不安定な状況を避けることが出来なかった。

【００２２】この枝管の影響は、電子写真感光体におけ
る帯電能、残留電位等の表面電位の電位ムラをもたら
し、特にハーフトーン電位のバラツキによる濃度ムラ
が、近年の高画質化を目指した複写機において非常に問
題となってきた。

【００２３】この母線方向の不均一の原因として考えら
れるのは次の点である。 枝管に隣接している円筒状基体では、原料ガスの流れ
が他の位置の円筒状基体と異なってしまう。一般に枝管
に隣接している領域は、ガスの流れが悪くなるため、堆
積速度が下がり、膜厚が減少してしまう。この為、電子
写真感光体のように厚膜化が必要なデバイスでは枝管に
隣接した領域の電気特性が悪化してしまう。 ガス放出ノズルを放電空間の中央に設置する場合、枝
管の一部は必ずマイクロ波導入窓の直前を横切ることに
なる。枝管の少なくとも一部はバイアス電圧を印加する
ために導電体で構成されているために、マイクロ波の反
射面を形成してしまう。この為、枝管が横切っている側
と枝管の無い側でインピーダンスの差を生じ、母線方向
ムラの原因となる。

【００２４】以上、二点の理由から、枝管に隣接してい
る感光体は、枝管に隣接していない感光体に比べて母線
方向の特性が悪化しやすく、成膜条件によっては実用に
供し得ない程度に母線方向ムラが悪化する場合がある。

【００２５】以上の研究結果から、枝管に隣接する感光
体においても母線方向の特性を均一にするためには、枝
管を上下対称な形状にすることが技術的にもコスト的に
も最も効果のある解決手段であるという結論に達した。
すなわち、 枝管による原料ガスの流れが上下方向で対称となるた
め、堆積速度が母線方向で均一となり、膜厚ムラが無く
なる。また、活性種の種類、量も均一となるため膜質の
点においてもムラが無くなる。 上下対称な枝管とすることにより、上下のマイクロ波
導入窓から見た炉内の構造物の配置が同等となり、上下
のインピーダンスが一致する。この為、マイクロ波の導
入効率が上下で一致し、原料ガスに与えるエネルギーが
均一化し、活性種の種類、量の分布も一定となるため膜
質が均一となり、母線方向の電気的なムラが減少する。 ということである。この場合、上下対称にしなければな
らないのは、プラズマ状態であるため、枝管は放電空間
内においてのみ対称形であれば本発明の効果が得られ
る。

【００２６】

【実施例】先ず、本発明の堆積膜形成装置に用いて好適
なガス放出ノズルとその接続枝管から成るガス供給手段
について説明する。

【００２７】図２に、本発明のガス供給手段の１具体例
を示す。本具体例では、枝管２０１はガス放出ノズル２
００の中央に接続されており、反応容器上部に設けられ
たガス導入口２０４に接続されている。本発明によると
ころの対称形枝管は２０２で示されており、放電空間２
０７内で枝管２０１と対称形を成している。枝管２０２
及びガス放出ノズル２００には反応容器外から原料ガス
２０６が供給され、更にバイアス電源２０５からバイア
ス電圧が供給される。

【００２８】本発明によるところの対称形枝管では、ガ
ス放出ノズルと平行に配置されているＡ部分はガス放出
ノズル全長に渡っているため、枝管に隣接している感光
ドラムの上半分と下半分での原料ガスや分解種の流れを
揃え、堆積速度を揃えることができ、この結果、膜厚、
膜質共に均一にする効果がある。

【００２９】図３に本発明の他のガス供給手段の別の具
体例を示す。本具体例では、枝管３０１はガス放出ノズ
ル３００の上端に接続されている。本発明によるところ
の対称形枝管は３０２で示されており、放電空間３０７
内で枝管３０１と対称形を成している。この場合、図２
の具体例とは異なり、ガス放出ノズル３００と平行にな
るＡ部分が存在しない。しかし、導波管３０３を横切
り、反射面を形成するＢ部分が存在する。この場合、対
称形枝管３０２の役割はもっぱら上下の導波管３０３に
対して同等の反射面を形成し、上下のインピーダンスマ
ッチングを取ることとなる。

【００３０】図４に、本発明のガス供給手段の更に他の
具体例を示す。本具体例では、枝管４０１はガス放出ノ
ズル４００の中央に接続されており、反応容器上部に設
けられたガス導入口４０４に接続されている。本具体例
の枝管では、ガス放出ノズルと平行に走るＡ部分と、導
波管４０３を横切るＢ部分を同時に持っている。

【００３１】本発明によるところの対称形枝管により、
ガス放出ノズルと平行に設置されているＡ部分はガス放
出ノズル全長に渡っているため、枝管に隣接している感
光ドラムの上半分と下半分での原料ガスや分解種の流れ
を揃え、堆積速度を揃えるため、膜厚、膜質共に均一に
する効果がある。また、導波管４０３を横切り、反射面
となるＢ部分は上下の導波管で同様に設定されており、
上下のマイクロ波のインピーダンスマッチングを同等に
する結果、上下方向のマイクロ波電力を均一にする効果
がある。

【００３２】いずれの場合も対称形枝管は、材質、太さ
なども上下揃えた方がより本発明の効果を得やすいが最
低限、電気を通す材質であれば本発明の効果は得られ
る。また、ガス溜まりが形成されることを防ぐために対
称形枝管は中空ではない方が電気特性上望ましい。

【００３３】本発明のガス供給手段を用いた堆積膜形成
装置のその他の効果としては、帯電能の改善が見られた
点がある。この時、残留電位に関しては変化が見られな
いので、実質的に明暗部のコントラストが向上してお
り、電子写真感光ドラムとしての完成度が更に高まった
と考えられる。

【００３４】現在、この理由の明確な説明は困難である
が、放電空間の中心に存在するガス放出ノズルの枝管を
上下対称とすることにより、上下方向のプラズマが均一
となり、ガス放出ノズルから放出される原料ガスの吹出
しムラが少なくなり、電気特性に関する成膜パラメータ
のラチチュードが広がったためではないかと考えてい
る。

【００３５】これまでのガス供給手段によって、本発明
の堆積膜形成装置の実施例は構成される。その代表例と
して、図２に示すガス供給手段を用いた実施例を図１
（ａ）、図１（ｂ）に示す。

【００３６】図１（ａ）、（ｂ）において、１０１は、
真空気密化構造をした反応容器である。１０２はマイク
ロ波導入のための誘電体窓で、１０３はマイクロ波電力
の伝送を行なう導波管であり、誘導体窓１０２は反応容
器内の雰囲気を保持するために導波管１０３の円筒形の
部分の内壁に気密封止されている。１０４は一端が反応
容器１０１内に開口し、他端が排気装置に連通している
排気管である。１０５は、その表面に堆積膜が形成され
る円筒状基体で、図１（ｂ）のとおり、同心円状に６本
並べられ、各基体は回転軸１０９を介してモータ１１０
によって回転する。またこれら円筒状基体１０５に囲ま
れた放電空間１０６の上下に、対向する形でそれぞれ導
波管１０３を設け、マイクロ波電力を導入する構成とな
っている。１０８はガス放出ノズルで、前記円筒状基体
１０５に囲まれた放電空間１０６の中央に配置される。
またガス放出ノズル１０８の中央に、枝管１１２と対称
形枝管１１３とが対称形に配管されている。枝管１１２
及びガス放出ノズル１０８には反応容器１０１外から原
料ガスが供給され、更に、バイアス電源１１１からバイ
アス電圧が供給される。

【００３７】本発明の堆積膜形成装置により堆積膜を実
際に形成する場合を例に、以下に説明する。

【００３８】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１×１０^-6Ｔｏｒｒ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。そこで原料ガスをガ
ス放出ノズル１０８を介して、アモルファスシリコンの
原料ガスとしてシランガス、希釈ガスとして、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、導波管１０３
を通じ、誘電体窓１０２を介して反応容器１０１内に導
入される。更に枝管１１２に電気的に接続されたバイア
ス電源１１１によりガス放出ノズル１０８に基体１０５
に対して直流電圧を印加する。かくして基体１０５によ
り囲まれた放電空間１０６に於て、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、更にガス放出
ノズル１０８と基体１０５の間の電界により定常的に基
体１０５上にイオン衝撃を受けながら、基体１０５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を基体母線方向の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。

【００３９】ガス放出ノズルの形状としては特に制限は
ないが、鋭いエッジ部があると外側に付着した堆積膜の
膜剥れが発生するため、本発明では円筒状かまたはそれ
に近似したものが最適であり、断面の直径は大きいとガ
ス管の外部の堆積膜が形成される部分の表面積が大きく
なり原料ガスの利用効率が低下する為、放電空間の直径
に対して１％以上、３０％以下とすることが好ましく、
特に３％以上、２０％以下とすることがより好ましいも
のである。なお、この時、放電空間の直径とは、放電空
間の中心から放電に曝されるすべての基体表面までの距
離の平均を言う。

【００４０】ガス放出ノズルの長さについては特に制限
はないが、円筒状基体と同等の長さ又は円筒状基体の９
０％以上、１１０％以下の長さとするのが好ましい。

【００４１】ガス放出ノズル及び枝管の材質としては、
表面が導電性であり高温に耐える材質ならばいずれでも
良く例えば、ステンレス、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａ
ｕ、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ガラ
ス、セラミックス等が本発明では通常使用される。

【００４２】ガス放出ノズルのガス放出孔は、放出の方
向として複数の方向を有しているものが良く、好ましく
は円筒状基体の方向を又は円筒状基体の間の隙間を向い
ているものがよい。更に放電空間全体に広がる方向を向
いているものが適している。

【００４３】ガス放出ノズルのガス放出孔の形状はいず
れでも良いが、作製の容易さから円形が実用的には好ま
しい。ガス放出孔の大きさは、小さいと堆積膜形成中に
塞がってしまい、大きいとガス放出ノズル内外の差圧が
取れず、基体の上下方向で堆積膜の膜厚の均一性が低下
するため、０．４ｍｍ² 以上、２．５ｍｍ² 以下が好ま
しい。更に最適には０．６ｍｍ² 以上、１．５ｍｍ² 以
下が好ましい。ガス放出孔の密度は、０．２個／ｃｍ²
以上、２個／ｃｍ² 以下が好ましい。

【００４４】ガス放出ノズルの平面における位置は、放
電空間の中心からガス放出ノズルの中心までの距離が、
放電空間の中心から円筒状基体までの最短距離の２０％
以内の範囲ならばいずれの所に設定されても良いが、好
ましくは放電空間の中心位置に設置されるのが望まし
い。

【００４５】ガス放出ノズルの数としては、放電を乱さ
ない範囲で有れば特に１本に制限されるものではなく、
目的に応じて複数設置することも可能である。この場
合、好ましくは１０本以下とすることが実用上好ましい
ものである。

【００４６】本発明における円筒状基体の加熱方法は、
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。更にこれらの手段と併用して又は単独で、
放電に使用するマイクロ波自身により（例えば、必要に
応じて強度を変えることにより）基体温度を制御する事
も可能である。

【００４７】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（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）等
のアモルファスシリコン形成原料ガス、ゲルマン（Ｇｅ
Ｈ₄）、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。

【００４８】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。

【００４９】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、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、四弗化硅素（ＳｉＦ
₄ ）、六弗化二硅素（Ｓｉ ₂ Ｆ₆ ）、四弗化ゲルマニウ
ム（ＧｅＦ₄ ）等の弗素化合物又はこれらの混合ガスが
挙げられる。

【００５０】ドーピングを目的としてジボラン（Ｂ₂ Ｈ
₆ ）、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。

【００５１】本発明に於て、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（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ボロン（ＢＮ）、窒化硅素
（ＳｉＮ）、炭化硅素（ＳｉＣ）、酸化硅素（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通常使用され
る。

【００５２】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。

【００５３】円筒状基体材料としては、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、紙等が本発明では通常使用
される。

【００５４】円筒状基体の大きさには特に制限はないが
実用的には直径２０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下、長さ１
００ｍｍ以上、１０００ｍｍ以下が好ましい。

【００５５】円筒状基体の間隔は１ｍｍ以上、５０ｍｍ
以下が好ましい。基体の数は放電空間を形成できるなら
ばいずれでも良いが３本以上、より好ましくは４本以上
が適当である。

【００５６】さらに本発明は、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にも応用が可
能である。

【００５７】放電空間を囲むように円筒状基体を設け、
少なくとも円筒状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。

【００５８】以下、実施例の堆積膜形成装置を用い、実
験した結果について説明するが、本発明は、これらによ
り何ら限定されるものではない。

【００５９】［実験例１］図１（ａ）、及び、図１
（ｂ）で示す堆積膜形成装置に図２の本発明によるガス
供給手段を設置し、前記の成膜方法で表１に示す条件に
より、下から電荷注入阻止層、感光層、表面層の３層か
らなるアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製し
た。１回の成膜で作製される電子写真感光体は６本であ
り、各々について帯電能、残留電位、ハーフトーン電位
の母線方向のムラ、及びコントラスト電位（＝帯電能−
残留電位）を当社製品ＮＰ６６５０を実験用に改造した
ものに装着し、測定した。帯電能、残留電位、ハーフト
ーン電位の評価方法は次の通りである。

【００６０】

【表１】 帯電能 …複写機に堆積膜が形成された感光体を搭載
し、感光体を回転させながら一定帯電電流の元での感光
体の暗部表面電位を現像器位置で測定する。

【００６１】残留電位…感光体を一定の暗部表面電位に
なるように帯電させ、ただちに画像露光を照射する。光
源はキセノンランプを用い、フィルターを用いて５５０
ｎｍ以下の波長域の光を除いた光を一定量照射した。こ
の時の表面電位を測定する。

【００６２】ハーフトーン電位…残留電位と同様の手順
により感光体の表面電位が５０Ｖになる光量を見つけ、
この光量の１／２を照射した時の表面電位を測定する。

【００６３】ムラに関しては、母線方向の画像部の表面
電位の最大値に対する最小値の差で定義し、次のランク
に区分した。

【００６４】◎…非常に良好 〇…良好 △…実用上差し支えなし ×…実用上において支障有り 更に、各々の感光体について、母線方向の膜厚を測定し
た。周方向に３ヵ所測定した値の平均値を膜厚とし、母
線方向に１ｃｍ刻みに測定した。ムラの評価としては膜
厚の最大値と最小値の差で定義し、次のランクに区分し
た。

【００６５】◎…２μｍ以下 〇…２〜３μｍ △…３〜４μｍ ×…４μｍ以上 評価結果を表２に示す。ここで、表中の「反応容器中の
位置〜」は、図１（ｂ）中の位置〜であること
を示す。本発明の対称形枝管を持ったガス放出ノズルを
用いると、枝管に隣接した感光体においても母線ムラは
悪化していない。

【００６６】

【表２】 ［比較例１］図５に示す従来ガス供給手段を設置した堆
積膜形成装置に前記の成膜方法で表１に示す条件によ
り、下から電荷注入阻止層、感光層、表面層の３層から
なるアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製し
た。１回の成膜で作製される電子写真感光体は６本であ
り、各々について帯電能、残留電位、ハーフトーン電位
の母線方向のムラ、及びコントラスト電位を測定した。
更に母線方向の膜厚ムラも測定した。評価方法は実験例
１と同様に行った。結果を表３に示した。ここで反応容
器中の位置は実験例１と同様に示した。枝管に隣接した
感光体の母線ムラが悪化している。

【００６７】また、コントラスト電位に関しては、実験
例１は比較例１に関して改善が認められる。

【００６８】

【表３】 ［実験例２］図１（ａ）、及び、図１（ｂ）で示す堆積
膜形成装置に図３の本発明によるガス供給手段を設置
し、前記の成膜方法で表１に示す条件により、下から電
荷注入阻止層、感光層、表面層の３層からなるアモルフ
ァスシリコン電子写真用感光体を作製した。１回の成膜
で作製される電子写真感光体は６本であり、各々につい
て帯電能、残留電位、ハーフトーン電位の母線方向のム
ラ、及びコントラスト電位を当社製品ＮＰ６６５０を実
験用に改造したものに装着し、測定した。更に母線方向
の膜厚ムラも測定した。測定方法は実験例１と同様に行
った。

【００６９】評価結果を表４に示す。本発明の対称形枝
管を持ったガス放出ノズルを用いると、枝管に隣接した
感光体においても母線ムラは悪化していない。

【００７０】

【表４】 ［比較例２］図５に示す従来の堆積膜形成装置に図６に
示す従来ガス供給手段を設置し、前記の成膜方法で表１
に示す条件により、下から電荷注入阻止層、感光層、表
面層の３層からなるアモルファスシリコン電子写真用感
光体を作製した。１回の成膜で作製される電子写真感光
体は６本であり、各々について帯電能、残留電位、ハー
フトーン電位の母線方向のムラ、及びコントラスト電位
を測定した。更に母線方向の膜厚ムラも測定した。評価
方法は実験例１と同様に行った。結果を表５に示した。
表中、反応容器中の位置は実験例１と同様に示した。枝
管に隣接した感光体の母線ムラが悪化している。

【００７１】また、コントラスト電位に関しては、実験
例２は比較例２に関して改善が認められる。

【００７２】

【表５】 ［実験例３］図１（ａ）、及び、図１（ｂ）で示す堆積
膜形成装置に図４の本発明によるガス供給手段を設置
し、前記の成膜方法で表１に示す条件により、下から電
荷注入阻止層、感光層、表面層の３層からなるアモルフ
ァスシリコン電子写真用感光体を作製した。１回の成膜
で作製される電子写真感光体は６本であり、各々につい
て帯電能、残留電位、ハーフトーン電位の母線方向のム
ラ、及びコントラスト電位を当社製品ＮＰ６６５０を実
験用に改造したものに装着し、測定した。更に母線方向
の膜厚ムラも測定した。測定方法は実験例１と同様に行
った。

【００７３】評価結果を表６に示す。本発明の対称形枝
管を持ったガス放出ノズルを用いると、枝管に隣接した
感光体においても母線ムラは悪化していない。

【００７４】

【表６】 ［比較例３］図５に示す従来の堆積膜形成装置に図７に
示す従来ガス供給手段を設置し、前記の成膜方法で表１
に示す条件により、下から電荷注入阻止層、感光層、表
面層の３層からなるアモルファスシリコン電子写真用感
光体を作製した。１回の成膜で作製される電子写真感光
体は６本であり、各々について帯電能、残留電位、ハー
フトーン電位の母線方向のムラ、及びコントラスト電位
を測定した。更に母線方向の膜厚ムラも測定した。評価
方法は実験例１と同様に行った。結果を表７に示した。
表中、反応容器中の位置は実験例１と同様に示した。枝
管に隣接した感光体の母線ムラが悪化している。

【００７５】また、コントラスト電位に関しては、実験
例３は比較例３に関して改善が認められる。

【００７６】

【表７】 ［実験例４］図１（ａ）、及び、図１（ｂ）で示す堆積
膜形成装置に図４の本発明によるガス供給手段を設置
し、前記の成膜方法で表８に示す条件により、下から電
荷輸送層、電荷発生層、表面層の３層からなる機能分離
型アモルファスシリコン電子写真用感光体を作製した。
１回の成膜で作製される電子写真感光体は６本であり、
各々について帯電能、残留電位、ハーフトーン電位、膜
厚の母線方向のムラ、及びコントラスト電位を実験例１
と同様に評価したところ、実験例１と同様に６本とも母
線ムラの非常に良好な感光体が得られた。また、コント
ラスト電位についても良好な感光体が得られた。

【００７７】

【表８】 ［実験例５］図１（ａ）、及び、図１（ｂ）で示す堆積
膜形成装置に図４の本発明によるガス供給手段を設置
し、前記の成膜方法で表９に示す条件により、下から感
光層、表面層の２層からなる全層変化型アモルファスシ
リコン電子写真用感光体を作製した。１回の成膜で作製
される電子写真感光体は６本であり、各々について帯電
能、残留電位、ハーフトーン電位、膜厚の母線方向のム
ラ、及びコントラスト電位を実験例１と同様に評価した
ところ、実験例１と同様に６本とも母線ムラの非常に良
好な感光体が得られた。また、コントラスト電位につい
ても良好な感光体が得られた。

【００７８】

【表９】

【００７９】

【発明の効果】円筒状基体を同心円状に並べ、円筒状基
体に囲まれた放電空間の上下からマイクロ波電力を投入
する堆積膜形成装置において、本発明はガス放出ノズル
の枝管を上下対称にすることにより円筒状基体のあらゆ
る位置で均一な膜厚、膜質を得ることが出来るようにな
る。特に電子写真感光体のように比較的大型の円筒状基
体を用いるデバイスにおいては、母線方向の電気特性の
均一化が図れる。

【００８０】特に従来枝管に近接している感光体におい
て、わずかな成膜パラメータのずれにより実用に供し得
ない程度に母線方向ムラが発生し、良品率が悪化する場
合が有ったが、本発明の堆積装置を用いることにより枝
管に隣接した感光体の母線方向ムラを改善し、成膜パラ
メータのラチチュードを広げ、良品率を向上させること
が出来る。

【００８１】更に他の効果としては、本発明の堆積膜形
成装置によると残留電位を増加させずに帯電能を改善す
ることができ、電子写真感光体の完成度をより高めると
共に製造に於けるラチチュードが広がり、良品率を向上
させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である堆積膜形成装置の断面図
（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）。

【図２】本発明の堆積膜形成装置におけるガス供給手段
の詳細図。

【図３】本発明の堆積膜形成装置におけるガス供給手段
の詳細図。

【図４】本発明の堆積膜形成装置におけるガス供給手段
の詳細図。

【図５】従来の堆積膜形成装置の断面図。

【図６】従来の堆積膜形成装置におけるガス供給手段の
詳細図。

【図７】従来の堆積膜形成装置におけるガス供給手段の
詳細図。

【符号の説明】

１０１，５０１ 反応容器 １０２，５０２ 誘電体窓 １０３，５０３ 導波管 １０４，５０４ 排気管 １０５，５０５ 基体 １０６，５０６ 放電空間 １０７，５０７ ヒーター １０８，５０８ ガス放出ノズル １０９，５０９ 回転軸 １１０，５１０ モーター １１１，５１１ バイアス電源 １１２，５１２ 枝管 ２００，３００，４００，６００，７００ ガス放出
ノズル ２０１，３０１，４０１，６０１，７０１ 枝管 ２０２，３０２，４０２ 対称形枝管 ２０３，３０３，４０３，６０３，７０３ 導波管 ２０４，３０４，４０４ ガス導入口 ２０５，３０５，４０５ バイアス電源 ２０６，３０６，４０６ 原料ガス ２０７，３０７，４０７ 放電空間 ２０８，３０８，４０８ 基体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 5/08 ３６０ Ｈ０１Ｌ 21/31

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧にし得る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
   内にガス状の原料物質を導入するためのガス放出ノズル
   を設置し、前記円筒状基体によって形成された放電空間
   の両端２ヵ所から対向する形でマイクロ波エネルギーを
   導入する手段を設け、前記ガス放出ノズルと前記円筒状
   基体との間にバイアス電圧を印加する手段を設けた堆積
   膜形成装置であって、前記ガス放出ノズルにガス状原料
   物質を該ガス放出ノズルまで導びくガス配管が接続さ
   れ、さらに該ガス配管が放電空間内において実質的に上
   下対称の形状を成すことを特徴とする堆積膜形成装置。
2. 【請求項２】 前記円筒状基体が回転手段を有する請求
   項１記載の堆積膜形成装置。
3. 【請求項３】 前記ガス放出ノズルを前記円筒状基体に
   囲まれた放電空間の中央に配した請求項１乃至２記載の
   堆積膜形成装置。
4. 【請求項４】 前記ガス放出ノズル及び前記ガス配管が
   導電性の材料で構成されていることを特徴とする請求項
   １乃至３記載の堆積膜形成装置。
5. 【請求項５】 アモルファスシリコン電子写真感光体の
   製造に用いられることを特徴とする請求項１乃至４記載
   の堆積膜形成装置。