JPH08139040A - 堆積膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、反応容器内のガス流を安定化する
ことにより、高画質化への対応が可能な堆積膜を定常的
に形成すると共に、画像欠陥を激減して量産を行う上で
歩留まりを飛躍的に向上させた堆積膜形成装置を提供す
ることにある。 【構成】 本発明は、反応空間を有し、その反応空間に
一方の電極となる堆積膜を形成するための基体が配置さ
れた反応容器と、前記一方の電極に対向して前記反応容
器に設けられた電極と、前記基体と前記反応容器に設け
られた電極との間に配設され、複数の原料ガス放出孔が
設けられた堆積膜形成用原料ガス導入管と、を有する堆
積膜形成装置において、前記原料ガス導入管の側壁に設
けられた複数の原料ガス放出孔の断面積の総和と、堆積
膜形成装置における電極面積との関係を所定の範囲に設
定し、反応容器内のガス流の安定化を図ることによっ
て、高画質化への対応が可能な均一性と画像欠陥のない
堆積膜を形成するようにしたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法によ
り、基体上に機能性堆積膜、特に電子写真用感光体、光
起電力デバイス、画像入力用ラインセンサー、撮像デバ
イス、ＴＦＴ等の半導体素子として好適に利用できる、
結晶質、または非単結晶質半導体を連続的に形成する堆
積膜形成装置に関するものである。特に、電子写真用感
光体のような大面積の堆積膜を形成するための装置に関
する。

【０００２】

【従来技術】従来、半導体デバイス、電子写真用感光
体、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［以下、Ａ−Ｓ
ｉ（Ｈ，Ｘ）と略記する］のような非単結晶質の堆積膜
またはダイヤモンド薄膜のような結晶質の堆積膜が提案
され、その中のいくつかは実用に付されている。そし
て、こうした堆積膜は、プラズマＣＶＤ法、すなわち、
原料ガスを直流または高周波、あるいはマイクロ波によ
るグロー放電によって分解し、ガラス、石英、耐熱性合
成樹脂フイルム、ステンレス、アルミニウムなどの基体
上に堆積膜を形成する方法により形成され、そのための
装置も各種提案されている。

【０００３】例えば、図４は従来の典型的なプラズマＣ
ＶＤ法（以下、「ＰＣＶＤ」と略記する）による堆積膜
形成装置の概略説明図である。図４に示す装置は、堆積
装置(２１００)、原料ガス供給装置（２２００）、円筒
状反応容器（２１１１）内を減圧にするための排気装置
（図示せず）からなっている。前記堆積装置（２１０
０）は円筒状反応容器（２１１１）、円筒状基体（２１
１２）、原料ガス導入管（２１１４）、円筒状基体加熱
用ヒーター（２１１３）、及び高周波マッチングボック
ス（２１１５）で構成されている。そして、前記円筒状
基体（２１１２）は、電極を兼ねる前記円筒状反応容器
の気密形成された反応空間内に配設されており、前記円
筒状反応容器の電極の対向電極を構成している。また、
前記円筒状基体加熱用ヒーター（２１１３）は、前記円
筒状基体の内部に配設されており、原料ガスを励起させ
て励起種化するための放電エネルギーを印加する手段で
ある高周波マッチングボックス（２１１５）は、前記円
筒状反応容器に接続されている。原料ガス供給装置（２
２００）は、ＳｉＨ₄、ＧｅＨ₄、Ｈ₂、ＣＨ₄、Ｂ₂Ｈ₆、
ＰＨ₃等の原料ガスのボンベ（２２２１〜２２２６）と
バルブ（２２３１〜２２３６，２２４１〜２２４６，２
２５１〜２２５６）およびマスフローコントローラー
（２２１１〜２２１６）から構成さ れ、各原料ガスのボ
ンベはバルブ（２２６０）を介して円筒状反応容器（２
１１１）内のガス導入管（２１１４）に接続されてい
る。そして、このような装置による堆積膜の形成は、例
えばつぎのように行われる。まず、円筒状反応容器（２
１１１）内に円筒状基体（２１１２）を設置し、不図示
の排気装置（例えば真空ポンプ）により円筒状反応容器
（２１１１）内を排気する。続いて、基体加熱用ヒータ
ー（２１１３）により円筒状基体（２１１２）の温度を
２０゜C乃至４５０゜Cの所定の温度に制御する。堆積膜形
成用の原料ガスを円筒状反応容器（２１１１）に流入さ
せるには、ガスボンベのバルブ（２２３１〜２２３
７）、円筒状反応容器のリークバルブ（２１１７）が閉
じられていることを確認し、又、流入バルブ（２２４１
〜２２４６）、流出バルブ（２２５１〜２２５６）、補
助バルブ（２２６０）が開かれていることを確認して、
まずメインバルブ（２１１８）を開いて円筒状反応容器
（２１１１）およびガス配管内（２１１６）を排気す
る。次に真空計（２１１９）の読みが約５×１０^-6Ｔｏ
ｒｒになった時点で補助バルブ（２２６０）、流出バル
ブ（２２５１〜２２５６）を閉じる。その後、ガスボン
ベ（２２２１〜２２２６）より各ガスをバルブ（２２３
１〜２２３６）を開いて導入し、圧力調整器（２２６１
〜２２６６）により各ガス圧を２Ｋｇ／ｃｍ²に調整す
る。次に、流入バルブ（２２４１〜２２４６）を除々に
開けて、各ガスをマスフローコントローラ（２２１１〜
２２１６）内に導入する。

【０００４】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、つぎのような手順で各層の形成を行う。円筒状基体
（２１１２）が所定の温度になったところで流出バルブ
（２２５１〜２２５６）のうち必要なもの、および補助
バルブ（２２６０）を除々に開き、ガスボンベ（２２２
１〜２２２６）から所定のガスをガス導入管（２１１
４）を介して円筒状反応容器（２１１１）内に導入す
る。次にマスフローコントローラー（２２１１〜２２１
６）によって各原料ガスが所定の流量になるように調整
する。その際、円筒状反応容器（２１１１）内の圧力が
１Ｔｏｒｒ以下の所定の圧力になるように真空計（２１
１９）を見ながらメインバルブ（２１１８）の開口を調
整する。内圧が安定したところで、周波数１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電源（不図示）を所望の電力に設定して、
高周波マッチングボックス（２１１５）を通じて円筒状
反応容器（２１１１）内に高周波電力を導入し、グロー
放電を生起させる。この放電エネルギーによって円筒状
反応容器内に導入された原料ガスが分解され、円筒状基
体（２１１２）上に所定のシリコンを主成分とする堆積
膜が形成されるところとなる。所望の膜厚の形成が行わ
れた後、高周波電力の供給を止め、流出バルブを閉じて
円筒状反応容器へのガスの流入を止め、堆積膜の形成を
終える。同様の操作を複数回繰り返すことによって、所
望の多数構造の光受容層を形成することができる。それ
ぞれの層を形成する際には必要なガス以外の流出バルブ
はすべて閉じられていることはいうまでもなく、また、
それぞれのガスが円筒状反応容器（２１１１）内、流出
バルブ（２２５１〜２２５６）から円筒状反応容器（２
１１１）に至る配管内に残留することを避けるために、
流出バルブ（２２５１〜２２５６）を閉じ、補助バルブ
（２２６０）を開き、さらにメインバルブ（２１１８）
を全開にして系内を一旦高真空に排気する操作を必要に
応じて行う。

【０００５】以上のようなプラズマＣＶＤ法による堆積
膜形成装置によって、例えば、電子写真用感光体のよう
な大面積を有する堆積膜を形成する上で要請される膜
厚、膜質の均一化のため、従来から、既に種々の改良が
図られて来ている。例えば、特開昭５９−２１３４３９
号公報では、円筒状電極とガス導入手段とを兼用にし、
該電極の壁面にガス放出孔を配置することにより、原料
ガスを均一に放電空間内に放出し、膜厚、膜質のばらつ
きを改善する技術が開示されている。特開平３−４４４
７７号公報では、同様のガス導入手段兼用の円筒状電極
において、電極壁面のガス放出孔の開口率を0.1〜2.0％
範囲に設定することにより、画像欠陥の原因となるパイ
ル状突起を抑制する技術が開示されている。また、特開
昭５８−３０１２５号公報によれば、原料ガス導入に、
円筒状電極とは独立したガス導入用ガス管を用い、該ガ
ス管に設けたガス放出孔の断面積と間隔を円筒状基体の
長手方向で変化させ、原料ガスを均一に放出することに
より、膜厚 および電子写真用感光体として使用する場
合の画像ムラを改善する技術が開示されている。特開昭
５８−３２４１３号公報では、ガス導入手段兼用の円筒
状電極においても、ガス導入用ガス管を使用した場合に
おいても、ガス放出孔の向きを原料ガスが一定方向に回
転する様に設定することにより、膜厚の均一性を改善す
る技術が開示されている。特開昭６３−４７９号公報で
は、ガス導入管のガス放出孔と円筒状基体との角度と、
円筒状電極の内径、円筒状基体の内径との関係を規定す
ることにより、円筒状基体を回転させなくとも膜厚、膜
質の均一性を改善する技術が開示されている。特開昭６
３−７３７３号公報では、ガス導入管を用い、ガス導入
管の断面積、ガス放出孔の断面積との数の関係を規定す
ることにより、円筒状基体を回転させずに、形成される
堆積膜の膜厚及び膜質を均一にする技術が開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今日で
は画質について従来以上の高画質化の要請が進んできて
おり、特に、電子写真装置の高画質、高速化、高耐久化
の急速な進展により、電子写真用感光体においては電気
的特性や光導電特性の更なる向上とともに、帯電能や感
度を維持しつつ、あらゆる環境下で大幅に性能を延ばす
ことが求められてきている。さらに、このような電子写
真装置の画像特性の向上と共に、電子写真装置内の光学
露光装置、現像装置、転写装置等の改良がなされた結
果、電子写真用感光体においても一層の画像特性の向上
が求められている。前述した従来のプラズマＣＶＤ法に
よる堆積膜形成装置装置では、以上のような高画質化の
要請に対してその膜厚、膜質の均一化につき未だ十分と
はいえず、新たな問題を生じてきている。特にアモルフ
ァスシリコン系感光体については、その高画質化へ対応
し得る均一な堆積膜の形成だけでなく、微小なまでの画
像欠陥の発生をも抑制することが要請さている。

【０００７】そこで、本発明は以上のような高画質化へ
の対応が可能なプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置
を提供することを目的としている。すなわち、本発明
は、反応容器内のガス流を安定化することにより、高画
質化への対応が可能な均一な堆積膜を定常的に形成する
と共に、画像欠陥を激減して量産を行う上で歩留まりを
飛躍的に向上させたプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記目的を
達成するために、堆積膜形成装置において、その原料ガ
ス導入管の側壁に設けられた複数の原料ガス放出孔の断
面積の総和と、前記装置における電極面積との関係を、
所定の範囲に設定することによって、高画質化への対応
が可能な均一性を有する堆積膜の形成と、該膜に対する
画像欠陥の発生を防止できるようにしたものである。す
なわち、本願発明は、 反応空間を有し、その反応空間
に一方の電極となる堆積膜を形成するための基体が配置
された反応容器と、前記一方の電極に対向して前記反応
容器に設けられた電極と、 前記基体と前記反応容器に
設けられた電極との間に配設され、複数の原料ガス放出
孔が設けられた堆積膜形成用原料ガス導入管と、を有す
る堆積膜形成装置において、前記原料ガス導入管に設け
られた原料ガス放出孔の断面積の総和をＳｒ、前記反応
容器に設けられた電極の面積をＳとするとき、 １×１０^-5≦Sr／Ｓ≦５×１０^-4 を満足するようにしたことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明は、反応空間を有し、その反
応空間に一方の電極となる、基体ホルダーと該基体ホル
ダーに少なくとも一端部側を保持されている堆積膜を形
成するための基体が配置された反応容器と、 前記一方
の電極に対向して前記反応容器に設けられた電極と、前
記基体ホルダーに保持された基体と前記反応容器に設け
られた電極との間に配設され、複数の原料ガス放出孔が
設けられた堆積膜形成用原料ガス導入管と、を有する堆
積膜形成装置において、前記原料ガス導入管に設けられ
た原料ガス放出孔の断面積の総和をＳｒ、前記基体ホル
ダーと前記基体の前記反応容器に設けられた電極に対向
する面積をＳ’とするとき、 ２×１０^-5≦Sr／Ｓ’≦１×１０^-3 を満足するようにしたものである。

【００１０】さらに、本発明は、反応空間を有し、その
反応空間に一方の電極となる、基体ホルダーと該基体ホ
ルダーに少なくとも一端部側を保持されている堆積膜を
形成するための基体が配置された反応容器と、 前記一
方の電極に対向して前記反応容器に設けられた電極と、
前記基体ホルダーに保持された基体と前記反応容器に設
けられた電極との間に配設され、複数の原料ガス放出孔
が設けられた堆積膜形成用原料ガス導入管と、を有する
堆積膜形成装置において、前記原料ガス導入管に設けら
れた原料ガス放出孔の断面積の総和Ｓｒ、前記反応容器
に設けられた電極の面積Ｓとの関係が、 １×１０^-5≦Sr／Ｓ≦５×１０^-4 を満足すると共に、前記原料ガス導入管に設けられた原
料ガス放出孔の断面積の総和Ｓｒ、前記基体ホルダーと
前記基体の前記反応容器に設けられた電極に対向する面
積Ｓ’との関係が、 ２×１０^-5≦Sr／Ｓ’≦１×１０^-3 を満足するように構成されていることを特徴とするもの
である。

【００１１】つまり、Sr／Ｓ乃至はSr／Ｓ’の値が上記
関係式の範囲より小さい範囲においては反応容器内に所
定量のガスを導入した場合、ガスの流速が大きくなり、
またその値が上記範囲より大きい範囲においてはそのガ
スの流速が小さくなって、反応容器内のガス流を安定化
することができず、均一な堆積膜の形成と、画像欠陥の
発生の防止の上で好ましい結果が得られないということ
が見出され本発明に至ったのである。そして、本発明に
おいては、前記反応容器の壁を電極で構成することがで
き、またガス導入管のガス放出孔から放出されるガス
を、一方向だけではなく、相反する２方向に放出するよ
うに構成した方がより好ましいという結果も得られた。

【００１２】以下、図面を用いて本発明を更に詳しく説
明する。図１は、本発明の一例であるプラズマＣＶＤ法
による堆積膜形成装置の要部を示す断面図であり、その
各構成部は、図４の説明図で示したものに対応してお
り、図中１０１は円筒状反応容器で、上壁、電極を兼ね
る円筒状周囲壁及び底壁により反応空間が気密に形成さ
れている。また、１０２は少なくともその一端部側が基
体ホルダーに保持されている円筒状基体で、前記円筒状
反応容器の反応空間内に前記円筒状反応容器の円筒状周
壁と同心円状に配設されており、この円筒状基体が前記
円筒状反応容器の電極の対向電極となるように構成され
ている。さらに、１０３は原料ガス導入管で、前記円筒
状反応容器（１０１）と前記円筒状基体（１０２）との
両電極間で前記円筒状基体の同軸外周上にその長手方向
に沿って複数本配設されており、この原料ガス導入管
（１０３）の側壁には複数個の原料ガス放出孔が設けら
れている。

【００１３】Ｓ［cm²］は円筒状反応容器１０１の内壁
の電極面積、Ｓ’［cm²］は基体ホルダーと円筒状基体
とで構成される前記円筒状反応容器１０１の電極に対す
る対向電極１０２の面積、ｄ［mm］はガス放出孔１０４
の内径、ｎ［個］はガス導入管１本あたりのガス放出孔
の数、ｍ［本］はガス導入管１０３の本数をそれぞれ表
す。ガス放出孔１０４の内径ｄは、ガスの放出速度が放
出孔の最も小さい穴の径部で決まると考えられることか
ら、図２で示すようにその最小径部を基準にしている。
また、Ｓ’の面積の求め方は、例えば図３に示されてい
るようにして求められる。ガス放出孔の断面積の総和Ｓ
ｒ［cm²］は以下のよう規定される。 Ｓｒ＝π×ｄ²/4×ｎ×ｍ/100 そして、Ｓ［cm²］、Ｓ′［cm²］、Ｓｒ［cm²］は上記式
（i）または（ii）を満足するようになっている。図1-C
はガス放出孔の向きを示す模式図であり、105はガスの
吹き出し方向を示している。図1-C-1 は１方向に配置し
た場合、図1-C-2は円筒状反応容器の接線方向に対称に配
置した場合をそれぞれ示す。

【００１４】本発明において使用さる円筒状基体として
は、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性基体と
しては、Aｌ、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、Ti、Pt、Pd、Fe等の金
属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられ
る。 また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セ
ルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、
ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまた
はシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性基体の少
なくとも光受容層を形成する側の表面を導電処理した基
体も用いることができる。

【００１５】本発明において使用される円筒状基体の形
状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状無端
ベルト状であることができ、その厚さは所望通りの電子
写真用感光体を形成し得るように適宜決定するが、電子
写真用感光体としての可撓性が要求される場合には、円
筒状基体としての機能が十分発揮できる範囲内で可能な
限り薄くすることができる。しかしながら、円筒状基体は
製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は1
0μｍ以上とされる。特にレーザー光などの可干渉性光
を用いて像記録を行う場合には、可視画像において現わ
れる、いわゆる干渉縞模様による画像不良をより効果的
に解消するために、円筒状基体の表面に凹凸を設けても
よい。円筒状基体の表面に設けられる凹凸は、特開昭60
−168156号公報、同60-178457号公報、同60-225854号公報
に記載された公知の方法により作成される。 またレーザー光などの可干渉光を用いた場合の干渉縞模
様による画像不良をより効果的に解消する別の方法とし
て、円筒状基体の表面に複数の球状痕跡窪みによる凹凸
形状を設けてもよい。即ち、円筒状基体の表面が電子写
真用感光体に要求される解像力よりも微小な凹凸を有
し、しかも該凹凸は、複数の球状痕跡窪みによるものであ
る。円筒状基体の表面に設けられる複数の球状痕跡窪み
による凹凸は、特開昭61−231561号公報に記載された公
知の方法により作成される。

【００１６】本発明の装置を用いて、グロー放電法によ
って堆積膜を形成するには、基本的にはシリコン原子(Ｓ
ｉ)を供給し得るＳｉ供給用の原料ガスと、水素原子
（Ｈ）を供給 し得るＨ供給用の原料ガスまたは／及び
ハロゲン原子（Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原料ガス
を、反応容器内に所望のガス状態で導入して、該反応容
器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に
設置されてある所定の基体上にａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからな
る層を形成すればよい。本発明において使用されるＳｉ
供給用ガスとなりうる物質としてはＳｉＨ ₄、Ｓｉ
₂Ｈ₆、Ｓｉ₃Ｈ₈、Ｓｉ₄Ｈ₁₀等のガス状態の、またはガ
ス化し得る水素化珪素（シラン類）が有効に使用される
ものとして挙げられ、更に層作成時の取り扱い易さ、Ｓ
ｉ供給効率の良さ等の点でＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆が好まし
いものとして挙げられる。そして、形成される堆積膜中
に水素原子を構造的に導入し、水素原子の導入割合の制
御を一層容易になるように図り、本発明の目的を達成す
る膜特性を得るために、これらのガスに更にＨ₂または
／及びＨeあるいは水素原子を含む珪素化合物のガスも
所望量混合して層形成することが必要である。また各ガ
スは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混合しても
差し支えないものである。

【００１７】また本発明において使用されるハロゲン原
子供給用の原料ガスとして有効なのは、たとえばハロゲ
ンガス、ハロゲン化物、ハロゲンを含むハロゲン化合
物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状のま
たはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられ
る。また、さらにはシリコン原子とハロゲン原子とを構
成要素とするガス状のまたはガス化し得る、ハロゲン原
子を含む水素化珪素化合物も有効なものとして挙げるこ
とができる。本発明に於いて好適に使用し得るハロゲン
化合物としては、具体的には弗素ガス（Ｆ₂）、Ｂｒ
Ｆ、ＣｌＦ、ＣｌＦ₃、ＢｒＦ₃、ＢｒＦ₅、ＩＦ₃、ＩＦ
₇等のハロゲン化合物を挙げることができる。ハロゲン
原子を含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換さ
れたシラン誘導体としては、具体的には、例えばＳｉＦ
₄、Ｓｉ₂Ｆ₆等の弗化珪素が好ましいものとして挙げる
ことができる。堆積膜中に含有される水素原子または／
及びはハロゲン原子の量を制御するには、例えば円筒状
基体の温度、水素原子または／及びハロゲン原子を含有
させるために使用される原料物質の円筒状反応容器内へ
導入 する量、放電電力等を制御すればよい。

【００１８】本発明においては、堆積膜には必要に応じ
て伝導性を制御する原子を含有させることが好ましい。
伝導性を制御する原子は、堆積膜中に万遍なく均一に分
布した状態で含有されても良いし、あるいは層厚方向に
は不均一な分布状態で含有している部分があってもよ
い。前記伝導性を制御する原子としては、半導体分野に
おける、いわゆる不純物を挙げることができ。ｐ型伝導
特性を与える周規律表第IIIｂ族に属する原子（以後
「第IIIｂ族原子」と略記する）またはｎ型伝導特性を
与える周規律表第Ｖｂ族に属する原子（以後「第Ｖｂ族
原子」と略記する）を用いることができる。第IIIｂ族
原子としては、具体的には、硼素（Ｂ）、アルミニウム
（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タ
リウム（Ｔｌ）等があり、特にＢ、Ａｌ、Ｇａが好適で
ある。第Ｖｂ族原子としては、具体的には燐（P）、砒素
（Ａs）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等が
あり、特にP、Ａｓが好適である。堆積膜に含有される
伝導性を制御する原子の含有量としては、好ましくは１
×１０^-2〜１×１０⁴原子ｐｐｍ、より好ましくは５×
１０^-2〜５×１０³原子ｐｐｍ、最適には１×１０^-1〜
１×１０³原子ｐｐｍとされるのが望ましい。伝導性を
制御する原子、例えば、第IIIｂ族原子あるいは第Ｖｂ
族原子を構造的に導入するには、層形成の際に、第III
ｂ族原子導入用の原料物質あるいは第Ｖｂ族原子導入用
の原料物質をガス状態で反応容器中に、堆積膜を形成す
るための他のガスとともに導入してやればよい。第III
ｂ族原子導入用の原料物質あるいは第Ｖｂ族原子導入用
の原料物質となり得るものとしては、常温常圧でガス状
のまたは、少なくとも層形成条件下で容易にガス化し得
るものが採用されるのが望ましい。

【００１９】そのようなの第IIIｂ族原子導入用の原料
物質として具体的には、硼素原子導入用としては、Ｂ₂
Ｈ₆、Ｂ₄Ｈ₁₀、Ｂ₅Ｈ₉、Ｂ₅Ｈ₁₁、Ｂ₆Ｈ₁₀、Ｂ₆Ｈ₁₂、
Ｂ₆Ｈ₁₄等の水素化硼素、ＢＦ₃、ＢＣｌ₃、ＢＢｒ₃等のハ
ロゲン化硼素等が挙げられる。この他、ＡｌＣｌ₃、Ｇ
ａＣｌ₃、Ｇａ（ＣＨ₃）₃、ＩｎＣｌ₃、ＴｌＣｌ₃等も
挙げることができる。第Ｖｂ族原子導入用の原料物質と
して有効に使用されるのは、燐原子導入用としては、Ｐ
Ｈ₃、Ｐ₂Ｈ₄等の水素化燐、ＰＨ₄Ｉ、ＰＦ₃、ＰＦ₅、Ｐ
Ｃｌ₃、ＰＣｌ₅、ＰＢｒ₃、ＰＢｒ₅、ＰＩ₃等のハロゲ
ン化燐が挙げられる。この他、ＡｓＨ₃、ＡｓＦ₃、Ａｓ
Ｃｌ₃、ＡｓＢｒ₃、ＡｓＦ₅、ＳｂＨ₃、ＳｂＦ₃、Ｓｂ
Ｆ₅、ＳｂＣｌ₃、ＳｂＣｌ₅、ＢｉＨ₃、ＢｉＣｌ₃、Ｂ
ｉＢｒ₃等も第Ｖｂ族原子導入用の出発物質の有効なも
のとして挙げることができる。また、これらの伝導性を
制御する原子導入用の原料物質を必要に応じてＨ₂また
は／及びＨeにより希釈して使用してもよい。

【００２０】本発明の目的を達成し、所望の膜特性を有
する堆積膜を形成するには、Ｓｉ供給用のガスと希釈ガ
スとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電力ならびに
基体温度を適宜設定することが必要である。希釈ガスと
して使用するＨ₂または／及びＨeの流量は、層設計にし
たがって適宜最適範囲が選択されるが、Ｓｉ供給用ガス
に対しＨ₂または／及びＨeを、通常の場合３〜２０倍、
好ましくは４〜１５倍、最適には５〜１０ 倍の範囲に制
御することが望ましい。

【００２１】円筒状反応容器内のガス圧も同様に層設計
にしたがって適宜最範囲が選択されるが、通常の場合１
×１０^-4〜１０Ｔｏｒｒ、好ましくは５×１０^-4〜５Ｔ
ｏｒｒ、最適には１×１０^-3〜１Ｔｏｒｒとするのが好
ましい。放電電力もまた同様に層設計にしたがって適宜
最適範囲が選択されるが、Ｓｉ供給用のガスの流量に対
する放電電力を、通常の場合２〜７倍、好ましくは２．
５〜６倍、最適には３〜５倍の範囲に設定することが望
ましい。さらに、円筒状基体の温度は、層設計にしたが
って適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合２００〜
３５０゜Cとするのが望ましい。本発明においては、堆積
膜を形成するための円筒状基体温度、ガス圧の望ましい
数値範囲として前記した範囲が挙げられるが、これらの
条件は通常は独立的に別々に決められるものではなく、
所望の特性を有する電子写真用感光体を形成すべく相互
的且つ有機的関連性に基づいて最適値を決めるのが望ま
しい。

【００２２】

【作用】本発明においてはガス導入手段として、既に述
べたように円筒状反応容器と独立したガス導入管を使用
ており、このような構成においてＳr/Ｓの値、およびＳ
r/Ｓ’の値が請求項１乃至は請求項３における関係を満
たすように設定したことにより、所定量のガスを円筒状
反応容器内に導入した際に、円筒状反応容器内のガス流
の安定化を図ることができ、その結果、円筒状反応容器
壁面のポリシランが浮遊して、円筒状基体へと飛散する
ことがないので、従来のように円筒状基体へと飛散した
ポリシランにより堆積膜が異常成長して微小な画像欠陥
が発生することを可及的に防止することができると共
に、膜厚ムラの発生を防止し、均一な膜質の堆積膜を形
成することができる。すなわち、本発明においてはガス
導入手段として円筒状反応容器と独立したガス導入管を
使用しているので、ガス導入手段兼用の円筒状反応容器
の場合と異なり、ガス放出孔が円筒状反応容器の壁面上
にないため、ガス導入の際、壁面のポリシランを浮遊させ
ることなく、ガス導入が可能となっている。しかしなが
ら、Ｓr/Ｓの値が先に述べた１×１０^-5≦Sr／Ｓ≦５×
１０^-4 の範囲より小さい範囲においては、このような
独立したガス導入管を使用する場合においても、円筒状
反応容器内に所定量のガスを導入した場合に、円筒状反
応容器内のガスの流速が大きくなり、ガスの流れにより
壁面のポリシランが浮遊することがありうる。そのた
め、得られる電子写真用感光体は欠陥が発生しやすくな
る。逆に、Ｓr/Ｓの値が上記の範囲より大きい範囲にお
いては、ガスの流速が小さくなり、放電の偏りが生じ、
膜厚ムラが大きくなる。また、Ｓr/Ｓ’の値が先に述べ
た ２×１０^-5≦Sr／Ｓ’≦１×１０^-3の範囲より小さ
い場合、ガスの流速が大きくなり、ガス放出孔の精度に
合わせた、膜厚ムラが発生する。また、Ｓr/Ｓ’の値が
上記の範囲より大きい場合、ガスの流速が小さいため、
不純物ガスの混合が不十分となり、長手方向で不純物の
含有量が異なり、膜質の不均一化をもたらし、帯電能、
感度が長手方向により異なる結果を招来する。そのた
め、Ｓr/Ｓ’の値が上記範囲より小さい範囲において
も、大きい範囲においても画像ムラが発生する原因とな
る。したがって、これらの値がそれぞれ上記した関係を
満たすことが必要である。また、ガス放出孔を、円筒状反
応容器の接線方向に対称に配置した場合、ガスの反応空
間内で混合が十分になり、膜厚、膜質の均一が良くなるの
で、ガス放出孔の配置としては、そのように配置するこ
とが望ましい。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の装置について、実施例により更
に詳しく説明するが、本発明はこれらにより限定される
ものではない。 実施例１ 長さ358mm、外形φ108mmの鏡面加工を施したＡｌ製シリ
ンダー（円筒状基体）を載置したＡｌ製ホルダー（長さ
1000mm）を用い、図１に示した装置を用いて該基体上に
電荷注入阻止層、光導電層および表面層からなる光受容
層を下記第１表に示す作製条件により作成した。なお本
例では第１図で示す、内壁の電極面積（Ｓ）が１0000
〔cm²〕である円筒状反応容器を用い、８本の原料ガス
導入管を配置し、ガス導入管に沿って１方向にそれぞれ
５０個、計４００個のガス放出孔を設けた。ガス放出孔
の断面積はそれぞれ0.01,0.015,0.025,0.2,1.25,1.5,2.
0〔mm²〕で、ガス放出孔の断面積の総和(Sr)を0.04,0.0
6,0.1,0.8,5.0,6.0,8.0〔cm²〕とした。すなわち、Ｓｒ
／Ｓ＝４×１０^-6，６×１０^-6，１×１０^-5，８．０×
１０^-5，５×１０^-4，６×１０^-4，８×１０^-4の条件下
で電子写真用感光体の作製を行った。

【００２４】作製した電子写真用感光体の膜厚ムラ、帯
電電位ムラ、感度ムラ、欠陥の数について評価した。そ
の結果を表２に示す。表２から明らかなように、１×１
０^-5≦Ｓｒ／Ｓ≦５×１０^-4の範囲で良好な電子写真用
感光体を得た。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】 なお評価方法はそれぞれ以下のとおりである。 『膜厚ムラ』電子写真用感光体の長手方向及び周方向に
添って、堆積膜の膜厚を測定し、膜厚の平均値からのば
らつきが、３％以内のものをＡ、５％以内のものをＢ、
５％を越えるものをＣとした３段階評価を行った。 『帯電電位ムラ』電子写真装置（キヤノン製ＮＰ６１５
０をテスト用に改造）に作製した電子写真用感光体をセ
ットし、電子写真用感光体の長手方向及び周方向で帯電
電位を測定した。帯電電位の平均電位からのばらつきが
３％以内のものをＡ、５％以内のものをＢ、５％を越え
るものをＣとした３段階評価を行った。 『感度ムラ』上記と同様の方法で帯電させ、一定の露光
量のもとに電子写真用感光体の長手方向及び周方向で帯
電電位を測定した。光照射時の帯電電位のばらつきが、
３％以内のものをＡ、５％以内のものをＢ、５％を越え
るものをＣとした３段階評価を行った。 『欠陥』光学顕微鏡を用いて５０倍の倍率で９cm²の範
囲で電子写真用感光体の表面を観察し、２０ミクロン以
上の欠陥が２０個未満のものをＡ、２０ミクロン以上の
欠陥を２０個以上認めたものをＢ、画像欠陥の原因とな
る５０ミクロン以上の欠陥を数個認めたものをＣ、５０
ミクロン以上の欠陥が多数観察されたものをＤとした４
段階評価を行った。

【００２７】実施例２ ガス放出孔の断面積を０．２mm²とし、ガス導入管１本
あたりのガス放出孔の個数を２，４，６，５０，３０
０，４００，５００と変化させた。すなわち、ガス放出
孔の断面積の総和（Ｓｒ）を０．０３２，０．０６４，
０．１，０．８，４．８，６．４，８．０〔cm²〕と
し、Ｓｒ／Ｓ＝３．２×１０^-6，６．４×１０^-4，１×
１０^-5，８．０×１０^-5，４．８×１０^-4，６．４×１
０^-4，８×１０^-4とした。他は実施例１と同じ条件で電
子写真用感光体の作製を行った。この条件で作製した感
光体について、実施例１と同様の評価を行った。その結
果を表３に示す。表３から明らかなように、ガス放出孔
の個数を変化させた場合においても、１×１０^-5≦Sr／
Ｓ≦５×１０^-4の範囲で良好な電子写用感光体を得た。

【００２８】

【表３】 比較例１ ガス放出孔を備えた、内壁の電極面積（Ｓ）が１０００
０〔cm²〕である円筒状反応容器の内壁面にＳｒ／Ｓ＝
８．０×１０^-5となるように、断面積０．２mm²の４０
０個のガス放出孔を設けた。他は実施例１と同じ条件で
電子写真用感光体の作製を行った。この条件で作製した
電子写真用感光体について、実施例１と同様の評価を行
ったところ、下記の第４表の結果を得た。表４から明ら
かなように、Ｓｒ／Ｓが上記請求項１に記載した関係を
満足す範囲においても、電極を兼ねた円筒状反応容器の
壁面にガス放出孔を設けた場合には、良好な電子写真特
性を有する感光体は得られない場合があった。これに対
して、ガス導入管を使用し、かつ、上記請求項１に記載
した範囲を満足した時に、良好な電子写真用感光体が得
られることがわかる。

【００２９】

【表４】 実施例３ 内壁の電極面積（Ｓ）が１００００〔cm²〕である円筒
状反応容器に、８本の原料ガス導入管を配置し、長さ３
５８mm、外形φ108mmの鏡面加工を施したＡｌ製シリンダ
ー（円筒状基体）を載置したＡｌ製ホルダー（長さ１０
００mm）を用い、ガス導入管に沿って１方向にそれぞれ
に５０個、計４００個のガス放出孔を設けた。ガス放出
孔の断面積はそれぞれ０．０１，０．０１５，０．０１
７，０．２，０．８，２．０〔mm²〕で、ガス放出孔の
断面積の総和（Ｓｒ）を０．０４，０．０６８，０．
６，０．８，３．２，８．０〔cm²〕とした。すなわ
ち、Ｓｒ／Ｓ’＝１．２×１０^-5，１．８×１０^-5，
２．０×１０^-5，２．４×１０^-4，１×１０^-3，２．４
×１０^-3の条件下で電子写真用感光体を製作した。

【００３０】製作した電子写真用感光体について、実施
例１と同様の評価を行った。その結果を表５に示す。表
５から明らかな様に、 ２×１０^-5≦Sr／Ｓ’≦１×１
０^-3の範囲で良好な電子写真感光体を得た。

【００３１】

【表５】 実施例４ 内壁の電極面積（Ｓ）が１００００〔cm²〕である円筒
状反応容器に、８本の原料ガス導入管を配置し、長さ３
５８mm、外形φ108mmの鏡面加工を施したＡｌ製シリンダ
ー（円筒状基体）を載置したＡｌ製ホルダー（長さ１０
００mm）を用い、ガス放出孔の断面積を０．２mm²と
し、ガス導入管１本当たりのガス放出孔の個数を２，
３，４，５，５０，２５０，５００と変化させた。ガス
放出孔の断面積の総和（Ｓｒ）を０．０３２，０．０４
８，０．０６４，０．０８，０．８，４．０，８．０
〔cm²〕とした。すなわち、Ｓｒ／Ｓ’＝９×１０^-6，
１．４×１０^-5，１．９×１０^-5，２．４×１０^-5，
２．４×１０^-4，１．２×１０^-3，２．４×１０^-3とし
た。他は実施例１と同じ条件で電子写真用感光体を作製
した。作製した電子写真用感光体について、実施例１と
同様の評価を行った。その結果を表６に示す。表６から
明らかな様に、ガス放出孔の個数を変化させた場合にお
いても、２×１０^-4≦Sr／Ｓ’≦１×１０^-3の範囲で良
好な電子写真用感光体を得た。

【００３２】

【表６】 実施例５ 内壁の電極面積（Ｓ）が１００００〔cm²〕である円筒
状反応容器に、８本の原料ガス導入管を配置し、長さ３
５８mm、外形φ８０mmの鏡面加工を施したＡｌ製シリン
ダー（円筒状基体）を載置したＡｌ製ホルダー（長さ１
０００mm）を用い、ガス導入管に沿って１方向にそれぞ
れに５０個、計４００個のガス放出孔を設けた。ガス放
出孔の断面積はそれぞれ０．０１，０．０１２５，０．
０１６，０．２，０．８，２．０〔mm²〕で、ガス放出
孔の断面積の総和（Ｓｒ）を０．０４，０．０５，０．
６４，０．８，３．２，８．０〔cm²〕とした。すなわ
ち、Ｓｒ／Ｓ’＝１．６×１０^-5，２．０×１０^-5，
２．５×１０^-5，３．２×１０^-4，１．３×１０^-3，
３．２×１０^-3の条件下で電子写真用感光体の作製を行
った。この条件で作製した電子写真用感光体について、
実施例１と同様の評価を行った。その結果を表７に示
す。表７から明らかな様に、２×１０^-5≦Sr／Ｓ’≦１
×１０^-3の範囲で良好な電子写真感光体を得た。

【００３３】

【表７】 実施例６ 内壁の電極面積（Ｓ）が１００００〔cm²〕である電極
を兼ねた円筒状反応容器に、８本の原料ガス導入管を配
置し、長さ３５８mm、外形φ８０mmの鏡面加工を施した
Ａｌ製シリンダー（円筒状基体）を載置したＡｌ製ホル
ダー（長さ１０００mm）を用い、ガス放出孔の断面積を
０．２mm²とし、ガス導入管１本当たりのガス放出孔の
個数を２，３，４，５０，１５０，５００と変化させ
た。ガス放出孔の断面積の総和（Ｓｒ）を０．０３２，
０．０４８，０．０６４，０．８，２．４，８．０〔cm
²〕とした。すなわち、Ｓｒ／Ｓ’＝１．３×１０^-5，
１．９×１０^-5，２．５×１０^-5，３．２×１０^-4，
１．０×１０^-3，３．２×１０^-3とした。他は実施例１
と同じ条件で電子写真用感光体を作製した。作製した電
子写真用感光体について、実施例１と同様の評価を行っ
た。その結果を表８に示す。表８から明らかな様に、ガ
ス放出孔の個数を変化させた場合においても、２×１０
^-4≦Sr／Ｓ’≦１×１０^-3の範囲で良好な電子写真用感
光体を得た。

【００３４】

【表８】 実施例７ 内壁の電極面積（Ｓ）が１００００〔cm²〕である円筒
状反応容器を用い、８本の原料ガス導入管を配置し、ガ
ス導入管に沿って１方向にそれぞれ５０個、計４００個
のガス放出孔を設けた。ガス放出孔の断面積はそれぞれ
０．２〔mm²〕で、ガス放出孔の断面積の総和（Ｓｒ）
を０．８〔cm²〕とした。円筒状基体における対向電極
は長さ３５８mm、外形φ108mmの鏡面加工を施したＡｌ製
シリンダー（円筒状基体）を載置したＡｌ製ホルダー
（長さ１０００mm）を用いた。すなわち、Ｓｒ／Ｓ′＝
８．０×１０^-5、Ｓｒ／Ｓ′＝２．４×１０^-4とした。
表７に示す作製条件で、電荷注入阻止層、光導電層、表
面層からなる、電子写真用感光体を作製した。作製した
電子写真用感光体を、実施例１と同様の評価を行ったと
ころ、いずれの評価項目もＡの評価結果が得られた。

【００３５】

【表９】 実施例８ 実施例７に示した装置を用い、表１０に示す作製条件で
電荷注入阻止層、電荷輸送層、電荷発生層、表面層から
なる電子写真用感光体を作製し、実施例１と同様の評価
を行ったところ、いずれの評価項目もＡの評価結果が得
られた。

【００３６】

【表１０】 実施例９ 実施例７に示した装置を用い、表１１に示す作製条件で
電荷注入阻止層、電荷輸送層、電荷発生層、中間層、表
面層からなる電子写真用感光体を作製し、実施例１と同
様の評価を行ったところ、いずれの評価項目もＡの評価
結果が得られた。

【００３７】

【表１１】 実施例１０ 実施例７に示した装置を用い、表１２に示す作製条件で
電子写真用感光体を作製し、実施例１と同様の評価を行
ったところ、いずれの評価項目もＡの評価結果が得られ
た。

【００３８】実施例１１ 実施例７に示した装置を用い、表１３に示す作製条件で
電子写真用感光体を作製し、この場合実施例１と同様の
評価を行ったところ、いずれの評価項目もＡの評価結果
が得られた。

【００３９】実施例１２ ガス導入管にガス放出孔を円筒状反応容器の接線方向に
対称になる様に配置し、他は実施例７に示した装置を用
い、表１に示す作製条件で電子写真用感光体を作製し
た。作製した電子写真用感光体について、実施例１と同
様の評価を行ったところ、いずれの評価項目もＡの評価
結果が得られた。

【００４０】

【表１２】

【００４１】

【表１３】

【００４２】

【発明の効果】本発明は、プラズマＣＶＤ法による堆積
膜形成装置において、以上のように原料ガス導入管の側
壁に設けられた複数の原料ガス放出孔の断面積の総和
と、前記円筒状反応容器乃至は円筒状基体における電極
面積とを所定の範囲に設定することにより、円筒状反応
容器内のガス流の安定化を図ることができ、それによっ
て膜厚ムラの発生を防止し、均一な膜質の堆積膜を形成
して高画質化への対応が可能な堆積膜の形成ができるば
かりではなく、円筒状反応容器壁面のポリシランが円筒
状基体へ飛散して、微小な画像欠陥が発生することを可
及的に防止することができるので、例えば、高画質化が
特に要請されるアモルファスシリコン系感光体に求めら
れる高画質化に対しても対応可能な堆積膜の形成ができ
る。また、本発明はこのように画像欠陥の発生を激減で
きるだけでなく、量産を行う上においても、歩留まりを
飛躍的に向上することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装
置における、電極を兼ねる円筒状反応容器、対向電極を
構成する円筒状基体、ガス導入管のガス放出孔および、
ガス放出孔の向きにつき、それらの要部を示した説明図
である。

【図２】本発明におけるガス導入管のガス放出孔の形状
と、その断面積を求めるに際しての穴の最小径部を示し
た説明図である。

【図３】本発明における基体ホルダーと該基体ホルダー
に保持された基体の構成図、およびその表面積を求める
ための展開図である。

【図４】従来の典型的なプラズマＣＶＤ法による堆積膜
形成装置の概略説明図である。

【符号の説明】

１０１ 電極を兼ねる円筒状反応容器 １０２ 対向電極を構成する円筒状基体 １０３ ガス導入管 １０４ ガス導入孔 １０５ ガスの吹き出し方向 ２１００ 堆積装置 ２１１１ 電極を兼ねる円筒状反応容器 ２１１２ 対向電極を構成する円筒状基体 ２１１３ 円筒状基体加熱用ヒーター ２１１４ 原料ガ導入管 ２１１５ マッチングボックス ２１１６ 原料ガス配管 ２１１７ 円筒状反応容器リークバルブ ２１１８ メイン排気バルブ ２１１９ 真空計 ２２００ 原料ガス供給装置 ２２１１〜２２１６ マスフローコントローラ ２２２１〜２２２６ 原料ガスボンベ ２２３１〜２２３６ 原料ガスボンベバルブ ２２４１〜２２４６ ガス流入バルブ ２２５１〜２２５６ ガス流入バルブ ２２６１〜２２６６ 圧力調整器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応空間を有し、その反応空間に一方の電
   極となる堆積膜を形成するための基体が配置された反応
   容器と、 前記一方の電極に対向して前記反応容器に設けられた電
   極と、 前記基体と前記反応容器に設けられた電極との間に配設
   され、複数の原料ガス放出孔が設けられた堆積膜形成用
   原料ガス導入管と、を有する堆積膜形成装置において、
   前記原料ガス導入管に設けられた原料ガス放出孔の断面
   積の総和をＳｒ、前記反応容器に設けられた電極の面積
   をＳとするとき、 １×１０^-5≦Sr／Ｓ≦５×１０^-4 を満足することを特徴とする堆積膜形成装置。
2. 【請求項２】反応空間を有し、その反応空間に一方の電
   極となる、基体ホルダーと該基体ホルダーに少なくとも
   一端部側を保持されている堆積膜を形成するための基体
   が配置された反応容器と、 前記一方の電極に対向して前記反応容器に設けられた電
   極と、 前記基体ホルダーに保持された基体と前記反応容器に設
   けられた電極との間に配設され、複数の原料ガス放出孔
   が設けられた堆積膜形成用原料ガス導入管と、を有する
   堆積膜形成装置において、前記原料ガス導入管に設けら
   れた原料ガス放出孔の断面積の総和をＳｒ、前記基体ホ
   ルダーと前記基体の前記反応容器に設けられた電極に対
   向する面積をＳ’とするとき、 ２×１０^-5≦Sr／Ｓ’≦１×１０^-3 を満足することを特徴とする堆積膜形成装置。
3. 【請求項３】反応空間を有し、その反応空間に一方の電
   極となる、基体ホルダーと該基体ホルダーに少なくとも
   一端部側を保持されている堆積膜を形成するための基体
   が配置された反応容器と、 前記一方の電極に対向して前記反応容器に設けられた電
   極と、 前記基体ホルダーに保持された基体と前記反応容器に設
   けられた電極との間に配設され、複数の原料ガス放出孔
   が設けられた堆積膜形成用原料ガス導入管と、を有する
   堆積膜形成装置において、前記原料ガス導入管に設けら
   れた原料ガス放出孔の断面積の総和Ｓｒ、前記反応容器
   に設けられた電極の面積Ｓとの関係が、 １×１０^-5≦Sr／Ｓ≦５×１０^-4 を満足すると共に、前記原料ガス導入管に設けられた原
   料ガス放出孔の断面積の総和Ｓｒ、前記基体ホルダーと
   前記基体の前記反応容器に設けられた電極に対向する面
   積Ｓ’との関係が、 ２×１０^-5≦Sr／Ｓ’≦１×１０^-3 を満足するように構成されていることを特徴とする堆積
   膜形成装置。
4. 【請求項４】前記反応容器に設けられた電極は、前記反
   応容器の壁を構成していることを特徴とする請求項１〜
   請求項３のいずれか１項に記載の堆積膜形成装置。