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JP3548335B2 - Deposited film forming apparatus and deposited film forming method - Google Patents
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JP3548335B2 - Deposited film forming apparatus and deposited film forming method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は円筒状導電性基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置および堆積膜形成方法に係り、とりわけ機能性堆積膜、特に半導体デバイス、電子写真用光受容部材、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、アモルファス半導体を形成するプラズマCVDによる堆積膜形成装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイス、電子写真用光受容部材、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、またその他の各種エレクトロニクス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/及びハロゲンで補償されたアモルファスシリコン等のアモルファス材料で構成された半導体等用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。
例えば特開昭54−86341号公報には、a−Siを光導電層に用いた、耐湿性、耐久性、電気特性に優れた電子写真用光受容部材に関する技術が記載されている。
また、特開昭62−168161号公報には、表面層として、シリコン原子と炭素原子と41〜70atomic%の水素原子を構成要素として含む非晶質材料で構成された材料を用いる技術が記載されている。
こうした技術により電気的、光学的、光導伝的特性および、使用環境特性、耐久性が向上し、更に、画像品位の向上の可能な、アモルファスシリコンで構成された電子写真用光受容部材としての実用化が進んでいる。
【0003】
一方で、アモルファスシリコンデバイスの製造には高度な技術が必要とされる。取り分け電子写真用光受容部材の場合、他のデバイスに比較して、大面積でかつ、厚い膜厚が必要とされるため、どのように均一性を確保するか、また、アモルフアスシリコン膜堆積中に異物を核として発生する、膜の異常成長をどのように防止するかが重要な要素となる。
【0004】
そのような観点から、いかに工業的に安定して高品質なアモルファスシリコン堆積膜を製造するかの点についてもさまざまな提案がなされて来た。
とくに、電子写真用光受容部材については、コピー画像上に細かい白い点が発生するいわゆる「白ポチ」とよばれる画像欠陥の原因となる球状突起の発生が問題とされる。こうした球状突起の発生原因のほとんどは堆積膜形成中に、堆積膜形成装置内部で発生した膜剥れによる破片が基体の表面に付着して、膜の異常成長を起こすことと考えられる。
また、電子写真装置で得られるコピー画像上の部位によって画像濃度が変化するムラも問題となるため、これらの改善のための提案がなされている。
【0005】
例えば、特開平4‐183871号公報には、堆積膜形成装置において、マイクロ波導入手段を異なる2つの領域から構成する技術が開示されている。該公報によれば、マイクロ波導入手段のプラズマに接する面を使用するマイクロ波の周波数における誘電率と誘電性接の積が2×10−2以下とすることで、放電の安定化と堆積膜の膜剥れの防止ができるとし、その結果、堆積膜の均一性の向上と画像欠陥の発生の抑制ができるとしている。
また、その最適な方法としてマイクロ波導入手段をアルミナセラミックスをプラズマ溶射法でコーティングする技術を挙げている。
こうした技術によって、球状突起の少ない良質な堆積膜の形成が可能になった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では、上記のようなアモルファスシリコン材料を用いた機器の総合的な性能の向上により、アモルファスシリコン材料についてもさらに高品質化の要求が高まってきている。
このような状況下では、従来のアモルファスシリコン材料を用いたデバイスは、なお改善されるべき余地が残されているのが現状である。
例えば電子写真の分野ではサービスコストの低減のため、各部品の信頼性向上によりメンテナンス回数の低減が必要とされる。
このような状況のもとで、電子写真用光受容部材はさまざまな環境下でサービスマンのメンテナンスを受けないまま、以前にもまして長時間繰り返し使用を続けられる様になった。
例えば、従来の堆積膜形成装置では、コピー画像上に微小な白点が生じる「白ポチ」、逆に微小な黒点が発生する「黒ポチ」などが発生するケースがあった。
また画像濃度ムラについても条件によって発生するケースがあった。
このようなコピー画像上の欠陥は画像形成の高速化や高精細化が進むにつれ、従来は問題にならなかった軽微な堆積膜の欠陥や特性ムラが顕著に現れるようになってきたものである。
【0007】
そこで、本発明は、上記従来のものにおける課題を解決し、プラズマ中への高周波電力の放射の偏りを防止し、プラズマを均一化することによって、堆積膜の特性ムラを効果的に抑制し得る堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供することを目的としている。
また、本発明は、堆積膜の成長を均一化し、異常成長を抑制して白ポチや黒ポチなどの画像欠陥を抑制した電子写真用光受容部材を形成し得る堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、堆積膜形成装置および堆積膜形成方法をつぎのように構成したものである。
すなわち、本発明の堆積膜形成装置は、真空気密可能な反応容器内に基体を配置し、前記反応容器内に原料ガス導入手段により原料ガスを導入すると共に高周波電力導入手段によって高周波電力を導入し、前記高周波電力によるグロー放電の生起により、前記基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、前記高周波電力導入手段が、絶縁性材料を母材とし、該絶縁材料によってグロー放電領域から分離された領域内に、前記高周波電力を伝達するに十分な厚さを有する金属材料を、インピーダンスを不連続にする形状に形成して前記絶縁材料と密着させて構成されていることを特徴としている。
また、本発明の堆積膜形成方法は、前記高周波電力が、絶縁性材料を母材とし、該絶縁材料によってグロー放電領域から分離された領域内に、前記高周波電力を伝達するに十分な厚さを有する金属材料を、インピーダンスを不連続にする形状に形成して前記絶縁材料と密着させてなる高周波電力導入手段により導入され、堆積膜を形成することを特徴としている。
そして、本発明においては、前記インピーダンスを不連続にするための形状として、高周波電力の伝搬経路が部分的に複数に分岐された形状、または、高周波電力の伝搬経路の一部を折り返した形状、または、コイル形状とすることができる。
また、本発明においては、前記絶縁性母材は、セラミックス材料であることが好ましく、それをアルミナセラミックスとすることがより好ましい。
また、本発明においては、前記基体は、円筒状基体であることが好ましく、それを同一円周上に複数配置して構成することがより好ましい。
また、本発明においては、前記高周波導入手段に、冷却する機構または加熱する機構を備えるようにしてもよい。
また、本発明の堆積膜形成方法においては、前記高周波電力は、その周波数が20MHz〜450MHzの範囲であることが最適である。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明では、高周波導入手段を上記のように構成することにより、高周波電力の放射の偏りを防止し、プラズマの均一化によって、堆積膜の成長過程の均一化を図ることができ、堆積膜の特性ムラを本質的に抑制することを可能としたものである。
また、高周波導入手段の表面よりの膜の剥離を抑えることにより、堆積膜の球状突起の発生を抑制できるようにしたものである。
このように、本発明は、従来その両立が困難であった、特性ムラの抑制と、膜剥離による白ポチまたは黒ポチの発生の抑制とを、高いレベルで両立させたものであるが、それは、次に述べる経緯に基づいて完成されたものである。
【0010】
すなわち、本発明者は、上記した問題点を解決するため、高周波導入手段の形態に注目し検討を行った。その結果、特性ムラ、白ポチ、黒ポチの発生原因について、次の様な知見を得た。
1.特性ムラについて
特性ムラの発生の原因は主に高周波導入手段からプラズマ中に放出される高周波電力のムラであると考えられる。
従来の高周波導入手段では、高周波電力は高周波導入手段の両端部(実質的にプラズマ中に高周波電力を放射する部分の両端)で強く、中央付近で弱くなる傾向にある。これは高周波導入手段の表面で発生した高周波電力の多重反射によって中心付近で弱めあう干渉をするためと考えられる。
こうした傾向は、例えば堆積膜の形成速度を上げる目的で高周波の周波数を高くするほど顕著になって現れる。これは実用的な高周波導入手段の長さに対して、高周波の波長が近付くことで、干渉がより顕著に現れることによると考えられる。また高周波電力を大きくして行くと、高周波導入手段の両端部では、高周波電力が原料ガスに対して飽和状態になるのに対し、中央部での電力が相対的に増加するため、ムラが小さくなる傾向がある。
こうした高周波電力のムラは、基体上の膜の堆積速度に影響を与えるほどの大きな差ではないが、プラズマ中の飽和電子電流の差となって観測され、また実際に堆積膜の特性に影響を与える。
特に光感度の微妙な差となって現れ、例えば電子写真用光受容部材として見た場合、ハーフトーン画像上のムラとなって現れることがわかってきた。
2.白ポチについて
白ポチの原因は前述の様に、堆積膜中に剥離した堆積膜の破片がとり込まれることによって発生する球状突起と呼ばれる、堆積膜の異常成長である。
この様な球状突起は、通常の堆積膜との境界に隙間が開いている場合が多く、この隙間から電荷が抜けることによって帯電が損なわれ、コピー画像上に白い点となって現れる。
この球状突起の発生の防止について前述の様にプラズマ溶射法等によってアルミナセラミックス等をコーティングすることがあげられる。
しかし、このようなコーティングを高周波導入手段に施しても、その効果は必ずしも十分ではなかった。
高周波導入手段表面には、通常の基体表面と比べて温度が高い条件で膜の堆積が起り、さらに高周波電力によるセルフバイアスが生じることによって過大なイオン衝撃をうけるため、応力歪みが蓄積され堆積膜の膜剥れが生じる。こうした条件下では電極の表面にたとえばアルミナセラミックスをプラズマ溶射でコーティングした場合でも膜剥れを生じることがあった。
一方、堆積膜の密着性を向上させるため、電極の表面(コーティング材の表面)の粗さ(表面粗さ)を大きくすればさらに膜の付着力を向上させることができる。しかしながらプラズマ溶射の場合、表面粗さを大きくするために溶射材料の粒径をおおきくすると気孔率が極端に大きくなるため、コーティング層の結着力が低下してコーティング層そのものが剥れ、かえって白ポチを増加させる場合もあった。
3.黒ポチについて
高周波電力のムラによる特性ムラは上述の様に高周波電力を上げるとある程度抑えることができる。
しかしながらこうして特性ムラを防止した電子写真用光受容部材ではしばしば黒ポチが発生することがわかってきた。
こうした電子写真用光受容部材を観察すると、堆積膜の表面に微細な隆起が発生していることがわかった。
この様な隆起は、上記のような白ポチの原因となる球状突起の直径がほとんど10μm以上であるのに対し、直径が10μm以下で隆起の周囲に球状突起のような明確な境界がないのが特徴である。従って、通常の膜が堆積した部分と同様に帯電と除電が行なわれるため、初期のコピー画像上で画像欠陥として現れることはほとんどない。
しかし長期に渡って高速で画像形成を繰り返した場合、この隆起をきっかけにしてトナーの融着が発生することで、黒ポチとなって画像上に現れる。
この様な隆起は、堆積膜形成中の高周波電力を過剰に入れることで発生しやすい傾向がある。
すなわち、高周波電力を大きくして行った場合、電子写真用光受容部材の上部と下部に発生しやすいことがわかった。従って隆起の発生は高周波電力が過剰に投入されることによって起こりやすくなるものと推測される。
以上の様な解析より、本発明者は高周波電力の放射の均一化を達成できる高周波導入手段の検討を行ってきた。本発明者の知見によれば、高周波電力の偏りを防止するためには、高周波導入手段にインピーダンスを不連続にすることが効果的である。
この様な構造の場合、高周波電力は高周波導入手段の両端に加えて、インピーダンスの不連続面でも反射を起こし、その結果電力の干渉が乱されて放射が均一化する方向になる。
しかしながら、インピーダンスの不連続な構成をもつ電極をそのままプラズマ中に設置してもその効果は十分には得られなかった。
その原因は定かではないが、電極が直接プラズマ中にさらされている場合には、インピーダンスの変化面が大きな反射面として作用しにくいものと考えられる。さらにこうしたインピーダンスの不連続な構造の高周波導入手段は複雑な形状となるため、堆積膜形成中に高周波導入手段の表面からの堆積膜の剥離や、スパークが起こりやすい問題も発生した。
さらに電極をプラズマ中に直接さらさない様に、電極の表面にアルミナセラミックスのプラズマ溶射でコーティングした場合でも堆積膜の剥離やスパークの問題を同時に解決することはできなかった。これは、コーティング層の厚さが厚いほどスパークを防止する効果が大きくなるのに反して、コーティング層の強度が損なわれるためである。
【0011】
以上の特性ムラ、白ポチ、黒ポチ等の問題を改善するため、高周波導入手段に絶縁材料のカバーを設ける検討も行なったが、高周波電力の偏りは場合によってはかえって拡大する傾向もあった。
この原因は高周波を伝搬する電極と、カバーの間に生じる隙間によると考えられている。
特性の不均一と電極とセラミック材のカバーとの関係については尚不明の点が多いがおおよそ次のような機構と推測される。
【0012】
一般に高周波電力の伝送は導体と導体の間の誘電体部分で行なわれる。本発明の堆積膜生成装置の様な構成の場合、電極を中心とし、円筒状基体を外部導体とした同軸構造とみなすことができる。
この場合、基体(外部導体)と電極(中心導体)の間の空間に対して、電極とセラミック材のカバーとの隙間の空間は無視できるほど小さい。
一方、グロー放電が発生するとプラズマは一種の導体として作用すると考えられるので、負荷のインピーダンスは電極周辺に形成されるシース領域の状況に大きく左右される。この場合には、電極とセラミック材のカバーとの隙間の影響は無視できないものとなる。
【0013】
こうした状況のもとでは、電極とセラミック材のカバーとの隙間の変動によって放電が大きな影響を受ける。
たとえば機械加工上の問題で隙間が均一でない場合には放電が大きく偏る場合が生じる。
また、グロー放電中に電極の温度上昇がある場合には、電極の熱膨張により隙間の大きさが変化するので整合条件が大きく変動する場合もある。
こうした放電の偏りや変動は電子写真用光受容部材の特性のムラに繋がるばかりか、セラミック材のカバー表面に剥れやすい膜を堆積させることになり、球状突起の発生にも繋がる場合もある。
また、このような傾向は、高周波電力や周波数が高くなるにしたがって一層顕著に現れる傾向がある。
【0014】
上述のような電極とカバーの隙間を皆無にすることは現実的には困難である。例えば電極に熱膨張が起こる場合には、セラミック材と電極の熱膨張率の違いからある程度の隙間を設ける必要がある。
また、機械的な嵌め合いについても、セラミック材は金属に比べて靭性強度が低いためある程度の隙間を設けないと破損に繋がる場合が多い。
したがって電極とセラミック材のカバーの間には、適当な隙間を設定するのが設計上の原則とされる。
一方で本発明者の検討によれば、このような隙間は小さくするほど逆に放電のムラが大きくなる傾向がある。また隙間を大きくしていくと、高周波電力のロスが大きくなる。
【0015】
上述のような理由により、従来の高周波導入手段の機構では、高周波電力の均一化と表面からの堆積膜の剥離の防止を両立することは困難であり、すなわち白ポチと黒ポチの発生の抑制と電子写真用光受容部材の特性ムラの均一化、高いレベルで両立することは困難であった。
本発明は、上記のような解析に基づき完成されたものであり、その構成に基づき、つぎのような特有の作用を奏する。
すなわち本発明に用いる高周波電力導入手段においては、プラズマに接する表面が絶縁体を母材で覆われているため、堆積膜の密着性が良好で、コーティング材の剥離も発生しない。
また電極が絶縁材料で覆われているため、インピーダンスの不連続面が高周波電力の反射面として効果的に作用するので高周波電力の均一化の効果が大きいことに加え、インピーダンスの不連続面をもつ複雑な電極の構造であってもスパークの発生を効果的に防止できる。
さらに電極が絶縁材料の内側(絶縁材料によって放電空間から分離された空間側)に密着生成されるので、前記のような隙間による高周波電力のムラも発生しない。
本発明によると、以上のように前記のアモルファスシリコンデバイスにかかわる諸問題点を効果的に解決し得るものである。
【0016】
以下、本発明の内容を更に詳細に説明する。
本発明に用いる高周波導入手段は少なくとも絶縁体を母材として、該絶縁体によってグロー放電領域から分離された領域内に、高周波電力を伝達しえる金属材料(電極)を密着形成する構成を持つ。
母材となる絶縁体材料としては石英ガラス、パイレックスガラスなどのガラス類、アルミナセラミックス、2酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ほう素、ジルコン、コージェライト、ジルコンコージェライト、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、マイカ系セラミックス等のセラミックスが使用できるが、耐久性、堆積膜の密着性の点からセラミックスが望ましく、中でもアルミナセラミックスは、上記の耐久性、膜の密着性が良好なことに加えて、高周波電力の吸収が少ないため最も適している。母材となる絶縁体と電極の形状は、加工性や電極の形成の容易性等の点から円筒形状(または円柱形状)が望ましい。
また絶縁体および電極の配置も同様の理由から同心円上に配置することが望ましい。
さらに、この絶縁体の少なくとも放電空間に接する側の表面に、主として堆積膜の膜剥れを防止する目的で凹凸を設けることもできる。
この場合、凹凸の大きさとしては、2.5mmを基準長さとする十点平均粗さ(Rz)で5μm以上200μm以下の範囲が好ましい。
表面に凹凸を設ける手段としては、特に制限はないが、例えば投射体を吹きつけるブラスト加工等が実用的に好ましい。
【0017】
母材となる絶縁体の大きさには特に制限はない。
ただし、複数の円筒状導電性基体を同一円周上に配置し、原料ガス導入装置兼電極を円筒状導電性基体の配置円内に設置する場合には、円筒形状の絶縁体の大きさ(すなわち円筒形状または円柱形状の高周波導入手段全体の直径)は、この基体が配置される円周の直径に対して、4〜25%程度の大きさが好ましい。
また円筒形状の絶縁体の厚さも特に制限はないが、加工上また機械的強度の問題から、0.5〜20mm程度が実用的である。
さらに、円筒形状(または円柱形状)の電極自体の直径についても特に制限はなく、上述の絶縁体の直径および厚さを満足する範囲の直径であれば良い。実用的には直径2mm以上が望ましい。
高周波導入手段の長さは、基体の長さに対して100〜150%程度の範囲が望ましい。
ただし、基体に対して100%未満の長さであっても本発明の効果を得るためにはなんらさしつかえない。
ここで言う高周波導入手段の長さとは、実質的に放電空間内に高周波を放射する作用を有する部分を指す。
【0018】
電極の材質は、導電性のものであればいずれも使用できるが、Al、Cr、Cu、Mo、Au、Ag、In、Nb、Ni、Te、V、Ti、Pt、Pb、Fe等の金属の他、これらの合金、例えばステンレス、インコネル、ハステロイなどが使用できる。
また電極の厚さは高周波電力を伝達できる厚さであれば良い。すなわち、この厚さは使用する高周波電力の周波数と電極の材料によって決まる表皮効果以上の厚さであれば良い。
例えば高周波電力の周波数を105MHz、電極の材質をCu(銅)とした場合、表記効果は約7μmとなる。したがってこの場合、電極の厚さは7μm以上であればよい。
一方で電極の温度上昇が大きい場合には、電極の厚さが厚いと母材となる絶縁体の熱膨張率の差によって電極の剥離が生じる場合がある。
したがって電極の厚さの上限は堆積膜形成時の条件によって決定することが望ましい。
【0019】
絶縁材料に電極を密着形成する方法はいずれの方法も本発明には使用できる。たとえば化学メッキ法、溶射法、スパッタ法やロウ付け、固体拡散接合法などが用いられる。
電極にインピーダンスを不連続にするパターンを形成する方法はいずれの方法であっても本発明には有効である。
たとえば電極の一部を複数に分岐する方法や一部を折り返す方法、コイルを形成する方法など形状を変化させる方法等が用いられる。
いずれの方法であっても、インピーダンスの不連続面が形成されれば本発明の効果が得られる。
またこれらのインピーダンスの不連続面の位置は、高周波電力の放射が最も均一になる様に、堆積膜形成時の条件によって適選決定される。
【0020】
高周波導入手段の内側(すなわちグロー放電領域より分離された側)には、絶縁体の大きさ(直径)、厚さ、電極の厚さの組みあわせによって空洞を生じる。この空洞は真空に保持されても良いし、または真空シールにより真空系より分離されても良い。
何れの場合にも、原料ガスの滞留を避けるため、原料ガスが内部に流入しないようにするのが望ましい。
また空洞を詰め物によって埋め込むこともできる。この場合詰め物材質としては、前述の高周波導入手段の母材となる絶縁体の材料となる絶縁材料のほか、ポリカーボネイト、テフロン、ポリアミド、ポリイミド等の合成樹脂が使用できる。これらの詰め物は、電極の空洞側表面に密着していても、隙間があってもさしつかえない。
とくに熱膨張等が問題になる時は、適当な隙間(0.1mmから5mm程度)を設けることはできる。
この場合も高周波電力は主に放電領域に面した部分からプラズマ中に放射されるので、この隙間の影響はほとんど観測されなかった。
【0021】
高周波導入手段の数は、1本でも良いし複数設けることもできる。高周波導入手段が1本の場合、前述の円筒状導電性基体の配置円の中心に同軸上におかれることが、均一性確保の点から望ましい。
高周波導入手段を複数設けるときは、各々の高周波導入手段が基体の配置円と同心の円周上に配置されるのが望ましい。この、高周波導入手段の配置円は、円筒状導電性基体の配置円より小さくても良いし、大きくても良い。
すなわち、複数の高周波導入手段が円筒状導電性基体の配置円の内部に同心円上に配置されても良いし、円筒状導電性基体の配置円の外部に同心円上に配置されても良い。
複数の高周波導入手段が円筒状導電性基体の配置円の外部に同心円上に配置される場合には、少なくとも1本の高周波導入手段が円筒状導電性基体の配置円の内部に設置されていることが望ましい。
また高周波導入手段が2本の場合は、高周波導入手段を母線方向(伸線方向)に分割した2本とすることもできる。
この場合高周波導入手段の位置は、上記の様に基体の配置円の中心に置くのが望ましい。何れの場合にも各々の高周波導入手段は基体の配置円内に配置される。また、本発明では高周波導入手段を加熱または冷却する手段を設けることもできる。
この場合、高周波導入手段を所望の温度に制御することで母材となる絶縁体と堆積膜との密着性を向上させ膜剥れの発生をより効果的に防止できる。高周波導入手段を冷却するか、加熱するかは堆積膜材料と母材となる絶縁性材料の組みあわせや、高周波電力、圧力、原料ガス流量等の条件により決まる。
また本発明では高周波導入手段と原料ガス導入手段を兼用することもできる。
この場合、原料ガスは絶縁体の内部に形成された原料ガスの流路を通り、絶縁体に形成されたガス放出穴を通して放電空間に放出される形態が望ましい。
【0022】
本発明では、高周波導入手段に高周波電力を印加することによって、原料ガスを分解する。
本発明に使用できる高周波電力の周波数は特に制限はないが、発明者の実験によれば、周波数が20MHz未満の場合は、条件によっては放電が不安定となり、堆積膜の形成条件に制限が生じる場合があった。
また450MHzより大きいと、高周波電力の伝送特性が悪化し、場合によってグロー放電を発生させること自体が困難になることもあった。
したがって20MHz〜450MHzの周波数範囲が本発明には最適である。
高周波の波形は、いずれのものでも差し支えないが、サイン波、矩形波等が適する。
また高周波電力の大きさは、目的とする堆積膜の特性等により、適宜決定されるが、基体1個あたり10〜5000Wが望ましく、さらに20〜2000Wがより望ましい。
【0023】
以下、図面を用いて本発明の堆積膜形成装置について説明する。
図1に電極の一部を複数に分岐してインピーダンスを不連続にした、本発明に用いる高周波導入手段の一例の模式図を示す。図1の例では、高周波導入手段102は円筒形状の絶縁体111と電極112からなる。
絶縁体111の外側はグロー放電領域となり、内側にグロー放電領域より分離された領域を形成している。
また電極112は絶縁体111の内側の表面(すなわちグロー放電領域より分離された領域側の表面)に密着形成されている。
また高周波導入手段の内部(電極のさらに内側)は空洞113が形成され、真空シール(不図示)によって真空系より分離され、原料ガスが流入しない構造となっている。
また電極112は上部で高周波導入端子(不図示)に接続され高周波伝送回路(不図示)より高周波電力が印加される。
【0024】
図1の例では、電極112は絶縁体111の内部で2つの経路に分岐されている。この例ではインピーダンスは図のA、B、Cの3つの領域でそれぞれ不連続な構成となっている。
図2は電極の1部を折り返すことによって、インピーダンスを不連続にした本発明に用いる高周波導入手段の一例の模式図である。
図3は電極の1部をコイル形状とすることで、インピーダンスを不連続にした本発明に用いる高周波導入手段の一例の模式図である。
図2、3の例共にA、B、Cの3つの領域でそれぞれインピーダンスが不連続な構成となっている。
図4は冷却機構を設けた場合の本発明で用いられる円筒形状の高周波導入手段を例示する模式図である。
【0025】
図4の例では円筒形状の絶縁体111と絶縁体の内側の表面に電極112が密着形成され、さらにその内側に空洞113が形成される。電極112は絶縁体の内部で2つの経路に分岐され、インピーダンスの不連続面を形成している。空洞は真空シール(不図示)によって真空系より分離され、上部に冷却用の冷媒導入口119と冷媒排出口121が、また内部に冷媒導入パイプ120が設けられる。
図4の例では、冷媒供給装置(不図示)から供給された冷媒は冷媒供給口119から冷媒導入パイプ120を通って空洞113に導入され、電極112を直接冷却した後、冷媒排出口121から排出される。
【0026】
図5(a)および図5(b)は、複数の円筒状導電性基体を同一円周上に配置した構成をとった場合の、本発明の堆積膜形成装置の一例の模式図である。
この装置は大別すると、反応容器100、原料ガス供給装置(不図示)、と反応容器100内を減圧にするための排気装置(図示せず)、高周波導入手段102に電力を供給するための電源107から構成されている。
反応容器100内には円筒状で導電性の基体101、基体加熱用ヒーター104、高周波導入手段102が設置され、高周波導入手段には高周波マッチングボックス106を介して電源107が接続されている。
基体101はホルダー(図示せず)を介して回転軸108に保持されており、回転軸108は真空シール(図示せず)を通して反応容器100の大気側に貫通し、ギア110を介してモーター109に接続されている。
またグロー放電領域103内には原料ガス導入手段105が配置され、原料ガス供給装置(不図示)に接続されている。
【0027】
基体101は同一円周上に配置され、基体が取り囲む領域でグロー放電領域103が形成される。
基体の本数は放電空間を形成できる本数であればいずれでもよいが、4本以上が好適であり図5では基体を8本配置した例が示されている。
原料ガス導入手段105の本数は、いずれの本数でも良いが、1本、または基体の本数と同じか、基体の本数が偶数の場合は、基体の本数の半分の本数が適している
体101は反応容器100内に設置された基体加熱用ヒーター104で内側から加熱されるようになっている。
基体加熱用ヒーター104は、真空仕様のものであればいずれでもよく、例えばシースヒーターをパイプに巻きつけたもの、板状ヒーター、セラミックヒーター等の電気抵抗体の他、ハロゲンランプ等の熱放射体、気体や液体を媒介した熱交換手段による発熱体などが使用できる。
【0028】
また、これらの基体加熱用ヒーターは反応容器100内に設けられる他、反応容器とは別に基体加熱用容器を設けその中に設置して、あらかじめ基体加熱用容器で基体を加熱した後、反応容器100に基体を真空中で搬送する手段も採れる。また、基体加熱用容器による基体の加熱と、反応容器100内での基体の加熱を併用することもできる。
基体の温度は目的とする堆積膜の特性により適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好ましくは20〜500℃、より好ましくは50〜480℃、最適には100〜450℃とするのが望ましい。
【0029】
次に図5の装置を用いた堆積膜形成の手順について説明する。
この装置を用いた堆積膜の形成は、例えば以下のように行なうことができる。
まず、反応容器100内に、あらかじめ脱脂洗浄した基体101を設置し、不図示の排気装置(例えば真空ポンプ)により反応容器100内を排気する。
続いて、基体101を回転させながら、ヒーター104により基体101の温度を20℃〜500℃の所望の温度に制御する。
基体101が所望の温度になったところで、原料ガス供給系(不図示)より原料ガスを原料ガス供給管105を通して反応容器100内に供給する。このときガスの突出等、極端な圧力変動が起きないよう注意する。次に原料ガスの流量が所定の流量になったところで、真空計(不図示)を見ながら排気バルブ(不図示)を調整し、所望の内圧を得る。
【0030】
内圧が安定したところで、高周波電源107を所望の電力に設定して、高周波マッチングボックス106を通じて高周波導入手段102に高周波電力を印加し、グロー放電を生起させる。
この放電エネルギーによって反応容器100内に導入された原料ガスが分解され、基体101上に所定の堆積膜が形成されるところとなる。
この際、基体101をモーター109によって堆積膜形成中に回転させておくことで、基体の全面に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、反応容器への原料ガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。
目的とする堆積膜の特性のため、基体上に複数の層からなる堆積膜を形成する場合には、前記の操作を繰り返すことによって、所望の層構成の堆積膜を得ることができる。
【0031】
本発明では、基体として円筒状のものが使用されるが、その材質は導電性材料または表面を導電処理した材料が通常使用される。
例えばAl、Cr、Mo、Au、In、Nb、Ni、Te、V、Ti、Pt、Pb、Fe等の金属の他、これらの合金が使用できる。
また、表面を導電処理した材料としてはアルミナセラミックス、窒化アルミニウム、窒化ほう素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、石英ガラス、パイレックスガラスなどの他、ポリカーボネイト、ポリアミド、ポリイミド、テフロン等の合成樹脂が使用できる。
表面を導電処理した材料を基体として使用する場合、堆積膜を形成する側と反対側も導電処理することが望ましい。
【0032】
本発明において使用される原料ガスは、例えばアモルファスシリコンを形成する場合にはSiH4、Si2H6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、Si供給用ガスとして有効に使用される。
また、水素化珪素のほかにも、弗素原子を含む珪素化合物、いわゆる弗素原子で置換されたシラン誘導体、具体的には、たとえばSiF4、Si2F6等のフッ化珪素や、SiH3F、SiH2F2、SiHF3等の弗素置換水素化珪素等、ガス状の、またはガス化し得る物質も本発明のSi供給用ガスとしては有効である。
また、これらのSi供給用の原料ガスを必要に応じてH2、He、Ar、Ne等のガスにより希釈して使用しても本発明には何等差し支えない。
さらには前記のガスに加えて、必要に応じて周期律表3族に属する原子、または周期律表5族に属する原子を、いわゆるドーパントとして用いることもできる。例えばホウ素原子(B)を用いる場合には、B2H6、B4H10等の水素化硼素、BF3、BCl3等のハロゲン化硼素等が挙げられる。またリン原子を用いる場合には、PH3、P2H4等の水素化燐が使用できる。
【0033】
また、例えばアモルファスシリコンカーバイト(a−SiC)を形成する場合には、前記の原料ガスのほかに、炭素原子導入用のガスとして、CとHとを構成原子とする、例えば炭素数1〜5の飽和炭化水素、炭素数2〜4のエチレン系炭化水素、炭素数2〜3のアセチレン系炭化水素等を使用できる。
具体的には、飽和炭化水素としては、メタン(CH4)、エタン(C2H6)等、エチレン系炭化水素としては、エチレン(C2H4)、プロピレン(C3H6)等、アセチレン系炭化水素としては、アセチレン(C2H2)、メチルアセチレン(C3H4)等が挙げられる。
また、例えばアモルファス酸化シリコン(a−SiO)を形成する場合には、前記の原料ガスのほかに、酸素原子導入用のガスとして使用出来るものとして、酸素(O2)、オゾン(O3)、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO2)、一二酸化窒素(N2O)、三二酸化窒素(N2O3)、四二酸化窒素(N2O4)、五二酸化窒素(N2O5)、三酸化窒素(NO3)、シリコン原子(Si)と酸素原子(O)と水素原子(H)とを構成原子とする例えば、ジシロキサン(H3SiOSiH3)、トリシロキサン(H3SiOSiH2OSiH3)等の低級シロキサン等を挙げることができる。
【0034】
本発明において、例えばアモルファス窒化シリコン(a−SiN)を形成する場合には、前記の原料ガスのほかに、窒素原子導入用のガスとして使用出来るものとして、窒素(N2)、アンモニア(NH3)、ヒドラジン(H2NNH2)、アジ化水素(HN3)等のガス状のまたはガス化し得る窒素、窒素物及びアジ化物等の窒素化合物を挙げることができる。
この他に、窒素原子の供給に加えて、ハロゲン原子の供給も行えるという点から、三弗化窒素(F3N)、四弗化窒素(F4N2)等のハロゲン化窒素化合物を挙げることができる。
反応容器内のガス圧も同様に目的とする堆積膜の特性により適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好ましくは0.01〜1000Pa、好ましくは0.03〜300Pa、最適には0.1〜100Paとするのが好ましい。
【0035】
【実施例】
以下に本発明の実験例1および実施例を説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
【0036】
(実験例1)
図5に示した堆積膜形成装置に図1に示した本発明の高周波導入手段を設置し、シングルプローブ(ラングミュアプローブ)を用いて飽和電子電流の測定によってプラズマの偏りを調べた。本実験例では高周波導入手段の長さを420mmとし、母材となる絶縁体の材料はアルミナセラミックスとした。シングルプローブは、真空中で移動可能な機構とし、高周波導入手段の母線方向へ20mm毎に飽和電子電流を計測した。このときの放電条件を表1に示す。
【0037】
【表1】

Figure 0003548335
こうして測定した電子温度の分布を図6に示した。図6において飽和電子電流の値は最も大きい値を1として規格化して示した。図6から明らかな様に本発明の高周波導入手段では放電の偏りは観測されなかった。
【0038】
<比較実験例1>
図5に示した堆積膜形成装置に従来の高周波導入手段を設置し、実験例1と全く同様にプラズマの偏りを測定した。本実験例で使用した高周波導入手段は電極をムクの金属の円柱とし、インピーダンスの不連続面は設けなかった。なお電極の径は、実験例1で使用したもの電極の外径(絶縁体の内径)と同一であり、全長も同一である。
こうして測定した結果を図7に示す。図7において飽和電子電流の値は実験例1の場合と同様に最も大きい値を1として規格化して示した。図7の結果から明らかな様に従来の高周波導入手段ではプラズマの偏りが観測された。
【0039】
<比較実験例2>
図5に示した堆積膜形成装置に電極に絶縁体のカバーを設けない(電極表面がプラズマに晒される)従来の高周波導入手段を設置し、実験例1と全く同様にプラズマの偏りを測定した。本実験例で使用した高周波導入手段は電極を実験例1で用いた高周波導入手段と全く同様のインピーダンスの不連続面を形成した電極を用いた。こうして測定した結果を図8に示す。図8において飽和電子電流の値は実験例1の場合と同様に最も大きい値を1として規格化して示した。図8の結果から明らかな様に従来の高周波導入手段ではプラズマの偏りが観測された。
【0040】
<比較実験例3>
図5に示した堆積膜形成装置に従来の高周波導入手段を設置し、実験例1と全く同様にプラズマの偏りを測定した。本実験例で使用した高周波導入手段は電極を実験例1で用いた高周波導入手段と全く同様のインピーダンスの不連続面を形成した電極に絶縁体のカバーを施した。なおカバーと電極の隙間は0.5mm程度であった。こうして測定した結果を図9に示す。図9において飽和電子電流の値は実験例1の場合と同様に最も大きい値を1として規格化して示した。図9の結果から明らかな様に従来の高周波導入手段ではプラズマの偏りが観測された。
【0041】
(実験例2)
図5に示した堆積膜形成装置に図1に示した本発明の高周波導入手段を設置し、図10にしめすような基体1002上に電荷注入阻止層1003、光導電層1004、表面層1005を順次積層した層構成の電子写真用光受容部材1001電子写真用光受容部材を作成した。放電条件を以下表2に示す。
【0042】
【表2】
Figure 0003548335
なお上記表2中の「層厚」は電子写真用光受容部材設計上のおおよその目安である。
【0043】
本実験例では母材となる絶縁体の材質をアルミナセラミックスとし、グロー放電領域側の表面粗さ(2.5mmを基準長さとする10点平均粗さ)を約1μmから約200μmまで変化させた。こうして作成した電子写真用光受容部材について、球状突起の数を評価した。なお球状突起の数は次の様にして評価した。各々の電子写真用光受容部材の表面を光学顕微鏡で観察し、10cm2あたりの直径10μm以上の球状突起の個数を調べた。また球状突起の個数については、同時に形成される電子写真用光受容部材8本全てについて測定した後、全体を平均値した値を採用した。
【0044】
<比較実験例4>
図5に示した堆積膜形成装置に電極表面にアルミナセラミックスをプラズマ溶射した従来の電極を用い表面粗さを約1μmから約200μmまで変化させ、実験例2と同様にして電子写真用光受容部材を作成した。
こうして作成した電子写真用光受容部材を実験例2と同様にして球状突起の数を評価した。
【0045】
<比較実験例5>
図5に示した堆積膜形成装置に電極表面に絶縁体の被覆を設けない(金属電極のみ)従来の電極を用い表面粗さを約1μmから約200μmまで変化させ、実験例2と同様にして電子写真用光受容部材を作成した。こうして作成した電子写真用光受容部材を実験例2と同様にして球状突起の数を評価した。
以上実験例2および比較実験例4、5の結果を合わせて図11に示す。図11において球状突起の値は実験例2の表面粗さ約28μmの時の値を1として相対評価で表した。図11によればいずれの電極も表面を粗くしていくと膜剥れが抑えられ球状突起が減少する傾向が見られるが、実験例2の本発明の高周波導入手段が最も球状突起の発生の防止に効果があり、いずれも良好な結果が得られた。一方で、比較実験例4の高周波導入手段(アルミナセラミックスをプラズマ溶射したもの)では、表面粗さを粗くすると、ある粗さまでは球状突起が減少するが、さらに粗くすると逆に球状突起が増加する傾向がある。これは溶射体の結着力が弱くなって溶射体自体の剥れが発生したためと考えられる。
また比較実験例4、5の場合には放電中にスパークが観測された。
【0046】
(実験例3)
図5に示した堆積膜形成装置に図1に示した本発明の高周波導入手段を設置し、図10にしめすような基体1002上に電荷注入阻止層1003、光導電層1004、表面層1005を順次積層した層構成の電子写真用光受容部材1001電子写真用光受容部材を作成した。なお高周波導入手段の母材となる絶縁体の材料には二酸化チタンを用いた。本実験例では光導電層中の周波数105MHzの高周波で電力を変化させ電子写真用光受容部材を形成した。その放電条件を以下表3に示す。
【0047】
【表3】
Figure 0003548335
なお上記表3中の「層厚」は電子写真用光受容部材設計上のおおよその目安である。
こうして作成した電子写真用光受容部材を画像濃度ムラ、球状突起の数、黒ポチについて評価した。なお、球状突起の数については実験例2と同様に、また画像濃度ムラ、黒ポチについては以下の要領で評価した。
(1)画像濃度ムラ
各々の電子写真用光受容部材を電子写真装置(キヤノン社製NP6060を本テスト用に改造したもの)にセットして、キヤノン製中間調チャート(部品番号:FY9−9042)を原稿台に置きコピーしたときに得られたコピー画像上の任意の50点の画像濃度を反射濃度計で測定し、各々の電子写真用光受容部材について最も画像濃度が濃い部分に対する最も画像濃度が薄い部分の割合を算出し、さらに同時に作成される電子写真用光受容部材8本全てについて上記の測定を行ない最終的にそれらの割合を平均した値を画像濃度ムラとして比較した。
(2)黒ポチ
各々の電子写真用光受容部材を電子写真装置(キヤノン社製NP6060を本テスト用に改造したもの)にセットして、キヤノン製中間調チャート(部品番号:FY9−9042)を原稿台に置きA4サイズのコピー用紙を用いて300万枚画像形成を繰り返した。途中1万枚毎に原稿台に白紙を置き得られたコピー画像上の黒ポチを検査した。評価においては以下に示す4段階の評価を用いた。
◎きわめて良好
○良好
△実用上問題なし
×問題あり
以上の結果を表4に示す。
【0048】
【表4】
Figure 0003548335
表4において画像濃度ムラ、球状突起についてはそれぞれ高周波電力1500Wの時を1として相対評価で表した。表4の結果より本発明の堆積膜形成装置では図すべての項目に渡って良好な結果が得られた。
【0049】
<比較実験例6>
図5に示した堆積膜形成装置にインピーダンスの不連続なパターンを設けない電極を用い、実験例3と同様にして電子写真用光受容部材を作成した。こうして作成した電子写真用光受容部材を実験例3と同様にして画像濃度ムラ、球状突起の数、黒ポチを評価した。その結果を表5に示す。
【0050】
【表5】
Figure 0003548335
表5において画像濃度ムラ、球状突起についてはそれぞれ実験例3の高周波電力1500Wの時を1として相対評価で表した。本比較実験例で使用した高周波導入手段では、高周波電力を上げていくに従って画像濃度ムラが改善される一方、黒ポチが悪化する。これは高周波の放射が片寄っていることにより、部分的に高周波電力が集中して、膜の成長に影響を与えているためと考えられる。
【0051】
<比較実験例7>
図5に示した堆積膜形成装置に電極表面に絶縁体の被覆を設けない(金属電極のみ)以外は実験例3と同様の電極を用い、実験例3と同様にして電子写真用光受容部材を作成した。こうして作成した電子写真用光受容部材を実験例3と同様にして画像濃度ムラ、球状突起の数、黒ポチを評価した。その結果を表6に示す。
【0052】
【表6】
Figure 0003548335
表6において画像濃度ムラ、球状突起についてはそれぞれ実験例3の高周波電力1500Wの時を1として相対評価で表した。表6の結果より、本比較実験例で用いた高周波導入手段では実験例3で用いた本発明の高周波導入手段に比べて、インピーダンスの不連続面の効果が余り得られなかった。また、主に高周波導入手段からの堆積膜の剥離の影響で球状突起が多く発生した。
【0053】
(実験例4)
図5に示した堆積膜形成装置に図1に示した本発明の高周波導入手段を設置し、図10にしめすような基体1002上に電荷注入阻止層1003、光導電層1004、表面層1005を順次積層した層構成の電子写真用光受容部材1001電子写真用光受容部材を作成した。なお、高周波導入手段の母材となる絶縁体の材料は窒化アルミニウムを使用した。本実験例では高周波電力の周波数を変化させ電子写真用光受容部材を形成した。その放電条件を以下表7に示す。
【0054】
【表7】
Figure 0003548335
なお上記表7中の「層厚」は電子写真用光受容部材設計上のおおよその目安である。
こうして作成した電子写真用光受容部材を画像濃度ムラ、球状突起の数、黒ポチについて評価した。その結果を表8に示す。
【0055】
【表8】
Figure 0003548335
表8中の×はこの条件では放電が安定して維持できず、電子写真用光受容部材の形成ができなかったことを示す。表8の結果から、周波数20MHzから450MHzの範囲ではいずれの項目もきわめて良好な結果が得られた。一方周波数を800MHzとした場合には、放電は維持したものの、高周波の整合条件が安定せず、画像濃度ムラが大きくなる結果となった。
【0056】
[実施例1]
図5に示した堆積膜形成装置に図1に示した本発明の高周波導入手段を設置し、図10に示した層構成の電子写真用光受容部材を作成した。本実施例では高周波導入手段の母材となる絶縁体の材料はアルミナセラミックスを用いた。その放電条件を表9に示す。
【0057】
【表9】
Figure 0003548335
なお上記表9中の「層厚」は電子写真用光受容部材設計上のおおよその目安である。こうして作成した電子写真用光受容部材を球状突起の数、膜厚ムラ、画像濃度ムラについて評価した。
【0058】
[実施例2]
図5に示した堆積膜形成装置に図2に示した本発明の高周波導入手段を設置し、図10に示した層構成の電子写真用光受容部材を作成した。本実施例では高周波導入手段の母材となる絶縁体の材料はアルミナセラミックスを用いた。その放電条件を表10に示す。
【0059】
【表10】
Figure 0003548335
なお上記表11中の「層厚」は電子写真用光受容部材設計上のおおよその目安である。こうして作成した電子写真用光受容部材を球状突起の数、膜厚ムラ、画像濃度ムラについて評価した。
【0060】
[実施例3]
図5に示した堆積膜形成装置に図3に示した本発明の高周波導入手段を設置し、図10に示した層構成の電子写真用光受容部材を作成した。本実施例では高周波導入手段の母材となる絶縁体の材料は二酸化チタンを用いた。その放電条件を表11に示す。
【0061】
【表11】
Figure 0003548335
なお上記表11中の「層厚」は電子写真用光受容部材設計上のおおよその目安である。こうして作成した電子写真用光受容部材を球状突起の数、膜厚ムラ、画像濃度ムラについて評価した。
【0062】
[実施例4]
図5に示した堆積膜形成装置に図4に示した本発明の高周波導入手段を設置し、図10に示した層構成の電子写真用光受容部材を作成した。本実施例では高周波導入手段の母材となる絶縁体の材料はアルミナセラミックスを用いた。その放電条件を表12に示す。
【0063】
【表12】
Figure 0003548335
なお上記表12中の「層厚」は電子写真用光受容部材設計上のおおよその目安である。こうして作成した電子写真用光受容部材を球状突起の数、膜厚ムラ、画像濃度ムラについて評価した。
【0064】
[実施例5]
図12に示した堆積膜形成装置に図4に示した本発明の高周波導入手段を設置し、図10に示した層構成の電子写真用光受容部材を作成した。本実施例では高周波導入手段の母材となる絶縁体の材料はアルミナセラミックスを用いた。図12の装置では、高周波導入手段102が、基体101の配置円の外部に8本と基体101の配置円の内部に1本設置されている。各々の高周波導入手段102はマッチングボックス106を介して、高周波電源(不図示)に接続されている。図12の例では、グロー放電が基体の配置円の内部と外部に均一に広がるため、図5の装置のような、基体101の回転機構は必ずしも必要としない。図12の装置では、基体101は支持軸122に固定されている。
図12に示した装置を用いた電子写真用光受容部材作成の条件を表13に示す。
【0065】
【表13】
Figure 0003548335
なお上記表13中の「層厚」は電子写真用光受容部材設計上のおおよその目安である。こうして作成した電子写真用光受容部材を球状突起の数、膜厚ムラ、画像濃度ムラについて評価した。
以上実施例1から5の結果をまとめて表14に示す。
【0066】
【表14】
Figure 0003548335
上記表14において球状突起の数及び画像濃度ムラについてはそれぞれ実施例1の値を1とした相対評価で示した。表14から明らかな様に本発明の堆積膜形成装置では、いずれも良好な特性が得られた。
【0067】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、その高周波電力導入手段は、プラズマに接する表面が絶縁体を母材で覆われているため、堆積膜の密着性が良好で、コーティング材の剥離が発生せず、また、電極が絶縁材料で覆われているため、インピーダンスの不連続面が高周波電力の反射面として効果的に作用し高周波電力の均一化を図ることができ、それと共にインピーダンスの不連続面をもつ複雑な電極の構造であってもスパークの発生をも効果的に防止できる。さらに電極が絶縁材料の内側に密着生成されるので、電極と絶縁材料との隙間に起因する高周波電力のムラの発生を防止することができる。
【0068】
したがって、本発明によると、電子写真用光受容部材を作成する上で問題となる、球状突起の発生、画像濃度ムラ、黒ポチの発生を効果的に抑制し、きわめて高品質な電子写真用光受容部材を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電極の一部を複数に分岐してインピーダンスを不連続にした高周波導入手段の一例を示す模式図である。
【図2】本発明の電極の一部を折り返すことによってインピーダンスを不連続にした高周波導入手段の一例を示す模式図である。
【図3】本発明の電極の一部をコイル形状とすることによってインピーダンスを不連続にした高周波導入手段の一例を示す模式図である。
【図4】本発明の冷却機構を設けた高周波導入手段の一例を示す模式図である。
【図5】本発明の円筒状基体を同一円周上に配置した堆積膜形成装置の一例を示す模式図である。
【図6】実験例1における本発明の堆積膜形成装置での飽和電子電流の分布を示すグラフである。
【図7】比較実験例1における飽和電子電流の分布を示すグラフである。
【図8】比較実験例2における飽和電子電流の分布を示すグラフである。
【図9】比較実験例3における飽和電子電流の分布を示すグラフである。
【図10】各実施例等に置いて作成した電子写真用光受容部材の層構成の一例を示す断面模式図である。
【図11】実験例2および比較実験例4、5における球状突起の数を示すグラフである。
【図12】本発明の堆積膜形成装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
100:反応容器
101:基体
102:高周波導入手段
103:グロー放電領域
104:基体加熱用ヒーター
105:原料ガス導入手段
106:高周波マッチングボックス
107:電源
108:回転軸
109:モーター
110:ギア
111:絶縁体
112:電極
113:空洞
119:冷媒供給口
120:冷媒導入パイプ
121:冷媒排出口
122:支持軸
1001:電子写真用光受容部材
1002:基体
1003:電荷注入阻止層
1004:光導電層
1005:表面層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method for forming a deposited film on a cylindrical conductive substrate, and particularly relates to a functional deposited film, particularly a semiconductor device, a light receiving member for electrophotography, a line sensor for image input, The present invention relates to an apparatus and a method for forming a deposited film by plasma CVD for forming an amorphous semiconductor used in an imaging device, a photovoltaic device, and the like.
[0002]
[Prior art]
As an element member used for a semiconductor device, a light receiving member for electrophotography, a line sensor for image input, an imaging device, a photovoltaic device, and various other electronic elements, amorphous silicon, for example, hydrogen or / and halogen compensated. Deposited films for semiconductors and the like made of amorphous materials such as amorphous silicon have been proposed, and some of them have been put to practical use.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-86341 discloses a technique relating to a light receiving member for electrophotography using a-Si for a photoconductive layer and having excellent moisture resistance, durability, and electric characteristics.
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-168161 describes a technique using, as a surface layer, a material composed of an amorphous material containing silicon atoms, carbon atoms, and 41 to 70 atomic% of hydrogen atoms as constituent elements. ing.
Practical use as an electrophotographic light-receiving member made of amorphous silicon, which can improve the electrical, optical and photoconductive properties, the usage environment properties and the durability, and further improve the image quality. Is progressing.
[0003]
On the other hand, the production of amorphous silicon devices requires advanced technology. In particular, light receiving members for electrophotography require a large area and a large film thickness as compared with other devices, so how to ensure uniformity and how to deposit amorphous silicon film An important factor is how to prevent abnormal growth of the film, which is generated by using foreign matter as nuclei therein.
[0004]
From such a viewpoint, various proposals have been made on how to stably produce a high-quality amorphous silicon deposition film industrially.
In particular, with regard to the electrophotographic light-receiving member, there is a problem in that spherical projections which cause so-called "white spots", which cause fine white spots on a copy image, cause image defects. It is considered that most of the causes of the generation of such spherical projections are that, during the formation of the deposited film, fragments generated by peeling of the film generated inside the deposited film forming apparatus adhere to the surface of the substrate, causing abnormal growth of the film.
Further, unevenness in which the image density varies depending on a portion on a copy image obtained by an electrophotographic apparatus also poses a problem, and proposals have been made for improving these.
[0005]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-183871 discloses a technique in which a microwave introducing means is constituted by two different regions in a deposited film forming apparatus. According to the publication, the product of the dielectric constant and the dielectric contact at the frequency of the microwave using the surface of the microwave introducing means that contacts the plasma is 2 × 10-2It is stated that the following can stabilize the discharge and prevent the peeling of the deposited film, thereby improving the uniformity of the deposited film and suppressing the occurrence of image defects.
Further, as an optimal method, a technique of coating an alumina ceramic with a microwave introducing means by a plasma spraying method is mentioned.
With such a technique, it has become possible to form a high-quality deposited film with few spherical protrusions.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, with the improvement in overall performance of devices using the above-described amorphous silicon material, demand for higher quality amorphous silicon material has been increasing.
Under these circumstances, there is currently room for improvement in devices using conventional amorphous silicon materials.
For example, in the field of electrophotography, in order to reduce service costs, it is necessary to reduce the number of maintenance operations by improving the reliability of each component.
Under these circumstances, the light receiving member for electrophotography can be used repeatedly for a longer time than before without maintenance by a service person in various environments.
For example, in a conventional deposited film forming apparatus, a "white spot" in which a minute white point occurs on a copy image, and a "black spot" in which a minute black point occurs, in some cases, occur.
In some cases, image density unevenness also occurs depending on conditions.
Such a defect on a copy image is such that as the speed of image formation is increased and the definition thereof is further advanced, a small defect of a deposited film and characteristic unevenness, which have not been a problem in the past, have remarkably appeared. .
[0007]
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems in the conventional art, prevents uneven distribution of high-frequency power into plasma, and makes uniform the plasma, thereby effectively suppressing the characteristic unevenness of the deposited film. It is an object to provide a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method.
Further, the present invention provides a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method capable of forming an electrophotographic light-receiving member in which uniform growth of deposited films is suppressed, abnormal growth is suppressed, and image defects such as white spots and black spots are suppressed. It is intended to provide a way.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is configured with a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method as follows.
That is, in the deposition film forming apparatus of the present invention, a substrate is disposed in a reaction vessel capable of vacuum sealing, and a source gas is introduced into the reaction vessel by a source gas introduction unit, and high-frequency power is introduced by a high-frequency power introduction unit. In the deposited film forming apparatus for forming a deposited film on the substrate by the occurrence of a glow discharge by the high frequency power, the high frequency power introducing means uses an insulating material as a base material and is separated from the glow discharge region by the insulating material. In the set area, a metal material having a thickness sufficient to transmit the high-frequency power is formed in a shape that makes impedance discontinuous, and is formed in close contact with the insulating material. .
Further, in the method of forming a deposited film according to the present invention, the high-frequency power has a thickness sufficient to transmit the high-frequency power in a region separated from a glow discharge region by an insulating material, using an insulating material as a base material. Is formed by introducing a metal material having a shape having discontinuous impedance into a shape having discontinuous impedance and being brought into close contact with the insulating material, thereby forming a deposited film.
In the present invention, as the shape for making the impedance discontinuous, a shape in which the propagation path of the high-frequency power is partially branched into a plurality, or a shape in which a part of the propagation path of the high-frequency power is folded, Alternatively, it can be formed in a coil shape.
In the present invention, the insulating base material is preferably a ceramic material, and more preferably alumina ceramic.
In the present invention, the base is preferably a cylindrical base, and more preferably, a plurality of bases are arranged on the same circumference.
Also, in the present invention, the high-frequency introduction means is provided with a cooling mechanism or a heating mechanism.MoyoNo.
In the method for forming a deposited film according to the present invention, the high-frequency power has an optimal frequency in a range of 20 MHz to 450 MHz.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, by configuring the high-frequency introducing means as described above, the bias of the radiation of the high-frequency power can be prevented, and the uniformization of the plasma enables the growth process of the deposited film to be uniform. This makes it possible to essentially suppress characteristic unevenness.
Further, by suppressing peeling of the film from the surface of the high-frequency introducing means, it is possible to suppress the occurrence of spherical projections of the deposited film.
As described above, the present invention achieves a high level of both suppression of characteristic unevenness and suppression of occurrence of white spots or black spots due to film peeling, which were conventionally difficult to achieve at the same time. It has been completed based on the following circumstances.
[0010]
That is, the inventor paid attention to the form of the high-frequency wave introducing means and studied in order to solve the above-mentioned problems. As a result, the following findings were obtained regarding the causes of the occurrence of characteristic unevenness, white spots, and black spots.
1. About characteristic unevenness
It is considered that the cause of the characteristic unevenness is mainly the unevenness of the high frequency power emitted into the plasma from the high frequency introducing means.
In the conventional high-frequency introducing means, the high-frequency power tends to be strong at both ends of the high-frequency introducing means (substantially both ends of the portion that emits high-frequency power into the plasma) and to be weak near the center. This is considered to be due to interference that weakens near the center due to multiple reflections of high-frequency power generated on the surface of the high-frequency introducing means.
Such a tendency becomes more conspicuous, for example, as the frequency of the high frequency is increased for the purpose of increasing the formation speed of the deposited film. It is considered that this is because interference becomes more prominent when the wavelength of the high frequency wave approaches the length of the practical high frequency wave introducing means. When the high-frequency power is increased, the high-frequency power becomes saturated with respect to the raw material gas at both ends of the high-frequency introduction means, whereas the power at the center relatively increases, so that unevenness is reduced. Tend to be.
Such non-uniformities in high-frequency power are not large enough to affect the deposition rate of the film on the substrate, but are observed as differences in the saturated electron current in the plasma, and actually affect the characteristics of the deposited film. give.
In particular, it has been found that the difference appears as a slight difference in light sensitivity. For example, when viewed as a light receiving member for electrophotography, it has been found that the difference appears as unevenness on a halftone image.
2. About white poti
As described above, the cause of the white spots is abnormal growth of the deposited film called a spherical projection generated when a piece of the separated deposited film is taken into the deposited film.
Such a spherical projection often has a gap at the boundary with a normal deposited film, and the charge is lost due to the loss of charge through this gap, and appears as a white dot on a copy image.
In order to prevent the generation of the spherical projections, it is possible to coat alumina ceramics or the like by the plasma spraying method as described above.
However, even if such a coating is applied to the high-frequency wave introducing means, the effect is not always sufficient.
On the surface of the high-frequency introducing means, film deposition occurs under conditions where the temperature is higher than that of the normal substrate surface, and further, self-bias due to high-frequency power causes excessive ion bombardment. Film peeling occurs. Under these conditions, film peeling may occur even when the surface of the electrode is coated with, for example, alumina ceramics by plasma spraying.
On the other hand, if the roughness (surface roughness) of the surface of the electrode (the surface of the coating material) is increased to improve the adhesion of the deposited film, the adhesion of the film can be further improved. However, in the case of plasma spraying, if the particle size of the sprayed material is increased in order to increase the surface roughness, the porosity becomes extremely large, so that the binding force of the coating layer is reduced and the coating layer itself is peeled off, and instead, the white spots Was sometimes increased.
3. About Black Pot
The characteristic unevenness due to the unevenness of the high frequency power can be suppressed to some extent by increasing the high frequency power as described above.
However, it has been found that black spots often occur in the electrophotographic light receiving member in which the characteristic unevenness is prevented.
Observation of such an electrophotographic light-receiving member revealed that fine protrusions occurred on the surface of the deposited film.
In such a ridge, the diameter of the spherical projection causing white spots as described above is almost 10 μm or more, whereas the diameter of the spherical projection is 10 μm or less and there is no clear boundary like the spherical projection around the ridge. Is the feature. Therefore, since charging and discharging are performed in the same manner as in a portion where a normal film is deposited, it hardly appears as an image defect on an initial copy image.
However, when image formation is repeated at a high speed for a long period of time, the protrusion causes the fusion of the toner to occur, resulting in a black spot on the image.
Such a bulge tends to occur when an excessive amount of high-frequency power is applied during formation of the deposited film.
That is, it was found that when the high-frequency power was increased, it was likely to occur at the upper and lower portions of the electrophotographic light-receiving member. Therefore, it is presumed that the occurrence of the bulge is likely to occur due to excessive input of high frequency power.
From the above analysis, the present inventor has been studying high-frequency introducing means capable of achieving uniform radio-frequency power radiation. According to the knowledge of the present inventor, it is effective to make the impedance of the high frequency introducing means discontinuous in order to prevent the bias of the high frequency power.
In the case of such a structure, high-frequency power is reflected not only at both ends of the high-frequency introducing means but also at a discontinuous surface of impedance, and as a result, interference of power is disturbed and radiation becomes uniform.
However, even if an electrode having a discontinuous impedance configuration is installed in plasma as it is, the effect cannot be sufficiently obtained.
Although the cause is not clear, it is considered that when the electrode is directly exposed to the plasma, the impedance change surface is unlikely to act as a large reflection surface. Further, since the high-frequency introducing means having such a discontinuous impedance structure has a complicated shape, there is a problem that the deposited film is easily peeled off from the surface of the high-frequency introducing means during formation of the deposited film, and sparks are easily generated.
Furthermore, even if the electrode surface is coated with plasma spraying of alumina ceramics so that the electrode is not directly exposed to the plasma, the problems of peeling of the deposited film and sparking cannot be solved at the same time. This is because the greater the thickness of the coating layer, the greater the effect of preventing sparking, but the less the strength of the coating layer.
[0011]
In order to improve the above-mentioned problems such as characteristic unevenness, white spots, black spots, etc., a study was also made to provide a cover made of an insulating material for the high-frequency introducing means. However, the bias of the high-frequency power tended to increase in some cases.
This is considered to be due to a gap generated between the electrode that propagates the high frequency and the cover.
Although there are still many unclear points about the relationship between the non-uniformity of the characteristics and the electrode and the cover made of the ceramic material, the mechanism is presumed to be roughly as follows.
[0012]
Generally, transmission of high-frequency power is performed in a dielectric portion between conductors. In the case of a configuration like the deposited film generating apparatus of the present invention, it can be regarded as a coaxial structure with the electrode as the center and the cylindrical base as the outer conductor.
In this case, the space between the electrode and the cover made of the ceramic material is negligibly small with respect to the space between the base (external conductor) and the electrode (center conductor).
On the other hand, when a glow discharge occurs, the plasma is considered to act as a kind of conductor, so that the load impedance largely depends on the condition of the sheath region formed around the electrodes. In this case, the effect of the gap between the electrode and the cover made of the ceramic material cannot be ignored.
[0013]
Under such circumstances, the discharge is greatly affected by the fluctuation of the gap between the electrode and the cover made of the ceramic material.
For example, when the gap is not uniform due to a problem in machining, the discharge may be largely biased.
Further, when the temperature of the electrode rises during the glow discharge, the size of the gap changes due to the thermal expansion of the electrode, so that the matching condition may greatly change.
Such deviations and variations in the discharge not only lead to uneven characteristics of the light receiving member for electrophotography, but also cause deposition of an easily peelable film on the surface of the ceramic material cover, which may lead to generation of spherical projections.
Such a tendency tends to appear more remarkably as the high-frequency power or the frequency increases.
[0014]
It is practically difficult to eliminate the gap between the electrode and the cover as described above. For example, when thermal expansion occurs in the electrode, it is necessary to provide a certain gap due to the difference in the thermal expansion coefficient between the ceramic material and the electrode.
Regarding mechanical fitting, ceramic materials have low toughness compared to metal, and therefore, unless a certain amount of gap is provided, breakage often occurs.
Therefore, it is a design principle to set an appropriate gap between the electrode and the cover made of the ceramic material.
On the other hand, according to the study of the present inventor, the smaller the gap is, the more the unevenness of discharge tends to increase. Also, as the gap is increased, the loss of high frequency power increases.
[0015]
For the reasons described above, it is difficult for the mechanism of the conventional high-frequency introduction means to achieve both high-frequency power uniformity and prevention of peeling of the deposited film from the surface, that is, suppression of the occurrence of white spots and black spots. It has been difficult to achieve both uniformity of the characteristic unevenness of the light receiving member for electrophotography and a high level.
The present invention has been completed based on the above-described analysis, and has the following unique operation based on the configuration.
That is, in the high-frequency power introducing means used in the present invention, since the surface in contact with the plasma is covered with the insulator by the base material, the adhesion of the deposited film is good and the coating material does not peel off.
In addition, since the electrode is covered with an insulating material, the discontinuous surface of the impedance effectively acts as a reflection surface of the high-frequency power, so that the effect of homogenizing the high-frequency power is large, and the discontinuous surface of the impedance is provided. Spark generation can be effectively prevented even with a complicated electrode structure.
Further, since the electrodes are closely attached to the inside of the insulating material (the space separated from the discharge space by the insulating material), the unevenness of the high-frequency power due to the gap does not occur.
According to the present invention, as described above, the problems related to the above-mentioned amorphous silicon device can be effectively solved.
[0016]
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail.
The high-frequency introducing means used in the present invention has a configuration in which a metal material (electrode) capable of transmitting high-frequency power is formed in close contact with at least an insulator as a base material in a region separated from the glow discharge region by the insulator.
Examples of the insulator material used as the base material include glasses such as quartz glass and pyrex glass, alumina ceramics, titanium dioxide, aluminum nitride, boron nitride, zircon, cordierite, zircon cordierite, silicon oxide, beryllium oxide, and mica. Ceramics such as ceramics can be used, but ceramics are desirable from the viewpoint of durability and adhesion of the deposited film. Among them, alumina ceramics, in addition to the above-mentioned durability and good adhesion of the film, absorb high frequency power. Most suitable because there are few. The shape of the insulator and the electrode serving as the base material is desirably a cylindrical shape (or a columnar shape) in terms of workability, ease of forming the electrode, and the like.
Further, it is desirable that the insulators and the electrodes are arranged concentrically for the same reason.
Further, at least a surface of the insulator in contact with the discharge space may be provided with irregularities mainly for the purpose of preventing the deposited film from peeling off.
In this case, the size of the unevenness is preferably in a range of 5 μm or more and 200 μm or less in ten-point average roughness (Rz) with 2.5 mm as a reference length.
The means for providing irregularities on the surface is not particularly limited, but for example, blasting by spraying a projectile is practically preferable.
[0017]
There is no particular limitation on the size of the insulator serving as the base material.
However, when a plurality of cylindrical conductive substrates are arranged on the same circumference and the source gas introduction device and the electrode are installed within the circle where the cylindrical conductive substrates are arranged, the size of the cylindrical insulator ( That is, the diameter of the cylindrical or columnar high-frequency introducing means is preferably about 4 to 25% of the diameter of the circumference on which the base is arranged.
Although the thickness of the cylindrical insulator is not particularly limited, it is practically about 0.5 to 20 mm from the viewpoint of processing and mechanical strength.
Further, the diameter of the cylindrical (or cylindrical) electrode itself is not particularly limited as long as the diameter satisfies the diameter and thickness of the insulator described above. Practically, a diameter of 2 mm or more is desirable.
The length of the high frequency introducing means is desirably in the range of about 100 to 150% of the length of the base.
However, even if the length is less than 100% with respect to the substrate, there is no problem in obtaining the effects of the present invention.
Here, the length of the high-frequency introducing means refers to a portion having a function of radiating a high frequency substantially in the discharge space.
[0018]
As the material of the electrode, any material can be used as long as it is conductive, but metals such as Al, Cr, Cu, Mo, Au, Ag, In, Nb, Ni, Te, V, Ti, Pt, Pb, and Fe In addition, alloys of these materials, for example, stainless steel, Inconel, Hastelloy and the like can be used.
The thickness of the electrode may be any thickness as long as high-frequency power can be transmitted. That is, the thickness may be any thickness that is equal to or greater than the skin effect determined by the frequency of the high-frequency power used and the material of the electrodes.
For example, when the frequency of the high-frequency power is 105 MHz and the material of the electrode is Cu (copper), the notation effect is about 7 μm. Therefore, in this case, the thickness of the electrode may be 7 μm or more.
On the other hand, when the temperature rise of the electrode is large, if the thickness of the electrode is large, the electrode may be peeled off due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the insulator serving as the base material.
Therefore, it is desirable that the upper limit of the electrode thickness be determined by the conditions at the time of forming the deposited film.
[0019]
Any method of forming an electrode in close contact with an insulating material can be used in the present invention. For example, a chemical plating method, a thermal spraying method, a sputtering method, brazing, a solid diffusion bonding method, or the like is used.
Any method of forming a pattern that makes impedance discontinuous on the electrode is effective for the present invention.
For example, a method of changing the shape such as a method of branching a part of the electrode into a plurality of parts, a method of folding a part of the electrode, and a method of forming a coil is used.
In any case, the effect of the present invention can be obtained if a discontinuous surface of impedance is formed.
The positions of the discontinuity planes of these impedances are appropriately selected according to the conditions at the time of forming the deposited film so that the radiation of the high-frequency power becomes the most uniform.
[0020]
A cavity is formed inside the high frequency introducing means (that is, on the side separated from the glow discharge region) by a combination of the size (diameter), thickness, and electrode thickness of the insulator. This cavity may be maintained in a vacuum or separated from the vacuum system by a vacuum seal.
In any case, it is desirable to prevent the raw material gas from flowing into the inside in order to avoid stagnation of the raw material gas.
The cavities can also be filled with padding. In this case, as the filling material, a synthetic resin such as polycarbonate, Teflon, polyamide, or polyimide can be used in addition to the insulating material serving as the insulator material serving as the base material of the high-frequency introducing means. These fillers may adhere to the cavity-side surface of the electrode or may have a gap.
In particular, when thermal expansion or the like becomes a problem, an appropriate gap (about 0.1 mm to 5 mm) can be provided.
Also in this case, since the high-frequency power is mainly radiated into the plasma from the portion facing the discharge region, the effect of this gap was hardly observed.
[0021]
The number of high frequency introducing means may be one or a plurality. In the case where the number of the high-frequency introducing means is one, it is desirable to be coaxial with the center of the arrangement circle of the cylindrical conductive substrate from the viewpoint of ensuring uniformity.
When a plurality of high frequency introducing means are provided, it is desirable that each of the high frequency introducing means is arranged on a circumference concentric with the arrangement circle of the base. The arrangement circle of the high-frequency introducing means may be smaller or larger than the arrangement circle of the cylindrical conductive substrate.
That is, a plurality of high-frequency introducing means may be arranged concentrically inside the arrangement circle of the cylindrical conductive substrate, or may be arranged concentrically outside the arrangement circle of the cylindrical conductive substrate.
When the plurality of high-frequency introducing means are arranged concentrically outside the circle where the cylindrical conductive substrate is arranged, at least one high-frequency introducing means is arranged inside the circle where the cylindrical conductive substrate is arranged. It is desirable.
When two high-frequency introducing means are provided, the high-frequency introducing means may be divided into two in the generatrix direction (drawing direction).
In this case, the position of the high frequency introducing means is desirably set at the center of the arrangement circle of the base as described above. In each case, each high-frequency introducing means is arranged in the arrangement circle of the base. Further, in the present invention, a means for heating or cooling the high frequency introducing means may be provided.
In this case, by controlling the high frequency introducing means to a desired temperature, the adhesion between the insulator serving as the base material and the deposited film is improved, and the occurrence of film peeling can be more effectively prevented. Whether the high-frequency introducing means is cooled or heated is determined by the combination of the deposited film material and the insulating material serving as a base material, the high-frequency power, the pressure, the flow rate of the source gas, and the like.
Further, in the present invention, the high frequency introducing means and the raw material gas introducing means can also be used.
In this case, it is preferable that the source gas is discharged into the discharge space through a gas discharge hole formed in the insulator through a flow path of the source gas formed inside the insulator.
[0022]
In the present invention, the source gas is decomposed by applying high-frequency power to the high-frequency introducing means.
The frequency of the high-frequency power that can be used in the present invention is not particularly limited. However, according to experiments performed by the inventor, when the frequency is less than 20 MHz, discharge becomes unstable depending on conditions, and the conditions for forming a deposited film are limited. There was a case.
If the frequency is higher than 450 MHz, the transmission characteristics of high-frequency power deteriorate, and in some cases, it is difficult to generate glow discharge itself.
Therefore, a frequency range of 20 MHz to 450 MHz is optimal for the present invention.
Any high-frequency waveform may be used, but a sine wave, a rectangular wave, or the like is suitable.
The magnitude of the high-frequency power is appropriately determined depending on the characteristics of the target deposited film and the like, but is preferably from 10 to 5000 W, more preferably from 20 to 2000 W per substrate.
[0023]
Hereinafter, the deposited film forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a high-frequency introducing means used in the present invention, in which a part of an electrode is branched into a plurality of parts to make impedance discontinuous. In the example of FIG. 1, the high frequency introducing means 102 includes a cylindrical insulator 111 and an electrode 112.
The outside of the insulator 111 is a glow discharge region, and the inside is a region separated from the glow discharge region.
The electrode 112 is formed in close contact with the inner surface of the insulator 111 (that is, the surface on the side of the region separated from the glow discharge region).
A cavity 113 is formed inside the high-frequency introducing means (further inside the electrode), is separated from the vacuum system by a vacuum seal (not shown), and has a structure in which the source gas does not flow.
The electrode 112 is connected to a high-frequency introduction terminal (not shown) at the upper part, and high-frequency power is applied from a high-frequency transmission circuit (not shown).
[0024]
In the example of FIG. 1, the electrode 112 is branched into two paths inside the insulator 111. In this example, the impedance is discontinuous in each of three regions A, B, and C in the figure.
FIG. 2 is a schematic diagram of an example of the high-frequency introducing means used in the present invention in which the impedance is discontinuous by folding a part of the electrode.
FIG. 3 is a schematic diagram of an example of the high-frequency introducing means used in the present invention in which impedance is discontinuous by forming a part of the electrode in a coil shape.
2 and 3, the impedance is discontinuous in three regions A, B, and C, respectively.
FIG. 4 is a schematic view illustrating a cylindrical high-frequency introducing means used in the present invention when a cooling mechanism is provided.
[0025]
In the example of FIG. 4, an electrode 112 is formed in close contact with a cylindrical insulator 111 and an inner surface of the insulator, and a cavity 113 is formed further inside. The electrode 112 is branched into two paths inside the insulator, forming a discontinuous surface of impedance. The cavity is separated from the vacuum system by a vacuum seal (not shown), and a coolant inlet 119 and a coolant outlet 121 for cooling are provided at an upper portion, and a coolant inlet pipe 120 is provided inside.
In the example of FIG. 4, the refrigerant supplied from the refrigerant supply device (not shown) is introduced into the cavity 113 from the refrigerant supply port 119 through the refrigerant introduction pipe 120, directly cools the electrode 112, and then flows from the refrigerant discharge port 121. Is discharged.
[0026]
FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams of an example of a deposited film forming apparatus of the present invention in a case where a plurality of cylindrical conductive substrates are arranged on the same circumference.
This apparatus is roughly classified into a reaction vessel 100, a raw material gas supply device (not shown), an exhaust device (not shown) for reducing the pressure inside the reaction vessel 100, and a power supply for supplying power to the high-frequency introduction means 102. It comprises a power supply 107.
In a reaction vessel 100, a cylindrical conductive substrate 101, a substrate heating heater 104,High frequency introduction means102 is installed,High frequency introduction meansIs connected to a power supply 107 via a high-frequency matching box 106.
The base 101 is held on a rotating shaft 108 via a holder (not shown). The rotating shaft 108 penetrates through a vacuum seal (not shown) to the atmosphere side of the reaction vessel 100, and a motor 109 through a gear 110. It is connected to the.
In the glow discharge region 103, a source gas introduction unit 105 is arranged and connected to a source gas supply device (not shown).
[0027]
The bases 101 are arranged on the same circumference, and a glow discharge region 103 is formed in a region surrounded by the bases.
The number of bases may be any number as long as it can form a discharge space, but is preferably four or more. FIG. 5 shows an example in which eight bases are arranged.
The number of the raw material gas introduction means 105 may be any number. However, when the number is one or the same as the number of the bases, or when the number of the bases is an even number, a half of the number of the bases is suitable..
BaseThe body 101 is heated from the inside by a substrate heating heater 104 installed in the reaction vessel 100.
The substrate heating heater 104 may be of any type as long as it has a vacuum specification. For example, a sheath heater wound around a pipe, an electric resistor such as a plate heater or a ceramic heater, or a heat radiator such as a halogen lamp may be used. Heat exchange means mediated by gas or liquidByHeating elements can be used.
[0028]
In addition, these substrate heating heaters are provided in the reaction container 100. In addition, a substrate heating container is provided separately from the reaction container, and is installed therein. Means for transporting the substrate in a vacuum to 100 may be employed. Further, the heating of the substrate by the substrate heating container and the heating of the substrate in the reaction container 100 can be used in combination.
The temperature of the substrate is appropriately selected in an optimum range depending on the desired properties of the deposited film, but is usually preferably 20 to 500 ° C, more preferably 50 to 480 ° C, and most preferably 100 to 450 ° C. Is desirable.
[0029]
Next, a procedure of forming a deposited film using the apparatus of FIG. 5 will be described.
The formation of a deposited film using this apparatus can be performed, for example, as follows.
First, the substrate 101 degreased and washed in advance is set in the reaction vessel 100, and the inside of the reaction vessel 100 is evacuated by an exhaust device (not shown) (for example, a vacuum pump).
Subsequently, while rotating the base 101, the temperature of the base 101 is controlled to a desired temperature of 20 ° C. to 500 ° C. by the heater 104.
When the temperature of the base 101 reaches a desired temperature, a source gas is supplied from a source gas supply system (not shown) to a source gas supply pipe.105ThroughReaction vessel 100Supply within. At this time, care should be taken not to cause extreme pressure fluctuation such as gas projection. Next, when the flow rate of the source gas reaches a predetermined flow rate, an exhaust valve (not shown) is adjusted while watching a vacuum gauge (not shown) to obtain a desired internal pressure.
[0030]
When the internal pressure is stabilized, the high-frequency power source 107 is set to a desired power, andIntroduction methodHigh-frequency power is applied to 102 to cause glow discharge.
The source gas introduced into the reaction vessel 100 is decomposed by the discharge energy, and a predetermined deposited film is formed on the base 101.
At this time, by rotating the base 101 by the motor 109 during formation of the deposited film, the deposited film is formed on the entire surface of the base.
After the formation of the desired film thickness, the supply of the high-frequency power is stopped, the flow of the source gas into the reaction vessel is stopped, and the formation of the deposited film is completed.
When a deposited film composed of a plurality of layers is formed on a substrate due to the desired properties of the deposited film, a deposited film having a desired layer configuration can be obtained by repeating the above operation.
[0031]
In the present invention, a cylindrical substrate is used as the substrate, and as the material, a conductive material or a material whose surface is subjected to conductive treatment is usually used.
For example, metals such as Al, Cr, Mo, Au, In, Nb, Ni, Te, V, Ti, Pt, Pb, and Fe, and alloys thereof can be used.
Examples of materials whose surfaces are conductively treated include alumina ceramics, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, silicon oxide, beryllium oxide, quartz glass, pyrex glass, and the like, as well as polycarbonate, polyamide, polyimide, and Teflon. Synthetic resins can be used.
When a material whose surface has been subjected to conductive treatment is used as a substrate, it is desirable to conduct conductive treatment also on the side opposite to the side on which the deposited film is formed.
[0032]
As the source gas used in the present invention, for example, in the case of forming amorphous silicon, silicon hydride (silanes) in a gas state such as SiH4 or Si2H6 or gasifiable silicon is effectively used as a Si supply gas. You.
In addition to silicon hydride, a silicon compound containing a fluorine atom, a so-called silane derivative substituted with a fluorine atom, specifically, for example, silicon fluoride such as SiF4, Si2F6, or SiH3F, SiH2F2, SiHF3, or the like. A gaseous or gasifiable substance such as fluorine-substituted silicon hydride is also effective as the Si supply gas of the present invention.
Further, the present invention can be used without any problem even if the raw material gas for supplying Si is diluted with a gas such as H2, He, Ar, or Ne as necessary.
Further, in addition to the above-mentioned gas, an atom belonging to Group 3 of the periodic table or an atom belonging to Group 5 of the periodic table can be used as a so-called dopant, if necessary. For example, when a boron atom (B) is used, boron hydride such as B2H6 and B4H10, and boron halide such as BF3 and BCl3 can be used. When a phosphorus atom is used, a hydrogenated phosphorus such as PH3 or P2H4 can be used.
[0033]
For example, in the case of forming amorphous silicon carbide (a-SiC), in addition to the above-mentioned raw material gas, as a gas for introducing carbon atoms, C and H are used as constituent atoms. Saturated hydrocarbons having 5 carbon atoms, ethylene hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms, acetylene hydrocarbons having 2 to 3 carbon atoms, and the like can be used.
Specifically, methane (CH4), ethane (C2H6) or the like as a saturated hydrocarbon, ethylene (C2H4) or propylene (C3H6) as an ethylene-based hydrocarbon, and acetylene (C2H2) as an acetylene-based hydrocarbon. ), Methylacetylene (C3H4) and the like.
When amorphous silicon oxide (a-SiO) is formed, for example, oxygen (O2), ozone (O3), monoxide may be used as a gas for introducing oxygen atoms in addition to the above-mentioned source gas. Nitrogen (NO), nitrogen dioxide (NO2), nitrogen monoxide (N2O), nitrogen trioxide (N2O3), nitrogen tetroxide (N2O4), nitrogen pentoxide (N2O5), nitrogen trioxide (NO3), silicon atom (Si ), An oxygen atom (O) and a hydrogen atom (H) as constituent atoms, for example, lower siloxanes such as disiloxane (H3SiOSiH3) and trisiloxane (H3SiOSiH2OSiH3).
[0034]
In the present invention, for example, when forming amorphous silicon nitride (a-SiN), nitrogen (N2), ammonia (NH3), Examples include gaseous or gasifiable nitrogen such as hydrazine (H 2 NNH 2) and hydrogen azide (HN 3), and nitrogen compounds such as nitrogen and azide.
In addition to these, nitrogen halide compounds such as nitrogen trifluoride (F3N) and nitrogen tetrafluoride (F4N2) can be given because halogen atoms can be supplied in addition to nitrogen atoms.
Similarly, the gas pressure in the reaction vessel is appropriately selected in an optimum range depending on the intended properties of the deposited film, but is usually 0.01 to 1000 Pa, preferably 0.03 to 300 Pa, and most preferably 0 to 1000 Pa. .1 to 100 Pa is preferable.
[0035]
【Example】
Hereinafter, Experimental Example 1 and Examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
[0036]
(Experimental example 1)
The high frequency introducing means of the present invention shown in FIG. 1 was installed in the deposited film forming apparatus shown in FIG. 5, and the bias of plasma was examined by measuring a saturated electron current using a single probe (Langmuir probe). In this experimental example, the length of the high frequency introducing means was 420 mm, and the material of the insulator serving as the base material was alumina ceramics. The single probe was configured to be movable in a vacuum, and the saturation electron current was measured every 20 mm in the generatrix direction of the high-frequency introducing means. Table 1 shows the discharge conditions at this time.
[0037]
[Table 1]
Figure 0003548335
FIG. 6 shows the distribution of the measured electron temperatures. In FIG. 6, the value of the saturated electron current is shown as being normalized with the largest value being 1. As is clear from FIG. 6, no bias of the discharge was observed in the high frequency introducing means of the present invention.
[0038]
<Comparative experiment example 1>
The conventional high frequency introducing means was installed in the deposited film forming apparatus shown in FIG. 5, and the bias of the plasma was measured in the same manner as in Experimental Example 1. The high-frequency introducing means used in the present experimental example has a metal column made of metal and has no impedance discontinuity surface. Note that the diameter of the electrode is the same as the outer diameter of the electrode used in Experimental Example 1 (the inner diameter of the insulator), and the same overall length.
FIG. 7 shows the result of the measurement. In FIG. 7, the value of the saturated electron current is standardized assuming that the largest value is 1, as in the case of Experimental Example 1. As is clear from the results of FIG. 7, the bias of the plasma was observed in the conventional high-frequency introducing means.
[0039]
<Comparative experiment example 2>
In the deposited film forming apparatus shown in FIG. 5, a conventional high-frequency introducing means in which an electrode was not provided with an insulator cover (the electrode surface was exposed to plasma) was installed, and the bias of plasma was measured in the same manner as in Experimental Example 1. . As the high-frequency introducing means used in this experimental example, an electrode was used in which an electrode formed a discontinuous surface having the same impedance as the high-frequency introducing means used in Experimental Example 1. FIG. 8 shows the result of the measurement. In FIG. 8, the value of the saturated electron current is standardized assuming that the largest value is 1, as in the case of Experimental Example 1. As is apparent from the results of FIG. 8, the bias of the plasma was observed in the conventional high-frequency introducing means.
[0040]
<Comparative experiment example 3>
The conventional high frequency introducing means was installed in the deposited film forming apparatus shown in FIG. 5, and the bias of the plasma was measured in the same manner as in Experimental Example 1. The high-frequency introducing means used in the present experimental example was such that an electrode was formed with an insulating cover on the electrode in which a discontinuous surface having exactly the same impedance as the high-frequency introducing means used in Experimental Example 1 was formed. The gap between the cover and the electrode was about 0.5 mm. FIG. 9 shows the measurement results. In FIG. 9, the value of the saturated electron current is standardized assuming that the largest value is 1, as in the case of Experimental Example 1. As is apparent from the results of FIG. 9, the bias of the plasma was observed in the conventional high-frequency introducing means.
[0041]
(Experimental example 2)
The high-frequency introducing means of the present invention shown in FIG. 1 is installed in the deposition film forming apparatus shown in FIG. 5, and a charge injection blocking layer 1003, a photoconductive layer 1004, and a surface layer 1005 are formed on a substrate 1002 as shown in FIG. An electrophotographic light-receiving member 1001 having a layer structure sequentially laminated was prepared. The discharge conditions are shown in Table 2 below.
[0042]
[Table 2]
Figure 0003548335
The "layer thickness" in Table 2 above is a rough guide in designing a light receiving member for electrophotography.
[0043]
In this experimental example, the material of the insulator serving as the base material was alumina ceramics, and the surface roughness on the glow discharge region side (10-point average roughness with 2.5 mm as a reference length) was changed from about 1 μm to about 200 μm. . The number of spherical protrusions was evaluated for the light receiving member for electrophotography thus produced. The number of spherical projections was evaluated as follows. The surface of each electrophotographic light-receiving member was observed with an optical microscope, and the number of spherical projections having a diameter of 10 μm or more per 10 cm 2 was examined. Regarding the number of spherical projections, a value obtained by measuring all eight electrophotographic light-receiving members formed at the same time and then averaging the whole was adopted.
[0044]
<Comparative experiment example 4>
Using a conventional electrode obtained by plasma spraying alumina ceramics on the electrode surface in the deposition film forming apparatus shown in FIG. 5, the surface roughness was changed from about 1 μm to about 200 μm. It was created.
The number of spherical projections of the electrophotographic light-receiving member thus produced was evaluated in the same manner as in Experimental Example 2.
[0045]
<Comparative Experimental Example 5>
In the deposition film forming apparatus shown in FIG. 5, the surface of the electrode was not provided with an insulator (only a metal electrode), and the surface roughness was changed from about 1 μm to about 200 μm using a conventional electrode. An electrophotographic light-receiving member was prepared. The number of spherical projections of the electrophotographic light-receiving member thus produced was evaluated in the same manner as in Experimental Example 2.
FIG. 11 shows the results of Experimental Example 2 and Comparative Experimental Examples 4 and 5 together. In FIG. 11, the value of the spherical projection is expressed by relative evaluation, assuming that the value at the surface roughness of about 28 μm in Experimental Example 2 is 1. According to FIG. 11, the roughening of the surface of each electrode tends to suppress film peeling and reduce the number of spherical projections. It was effective for prevention, and good results were obtained in each case. On the other hand, in the high-frequency introduction means (plasma sprayed alumina ceramics) of Comparative Experimental Example 4, when the surface roughness is increased, the spherical projections are reduced to a certain degree, but the spherical projections are increased when the surface roughness is further increased. Tend. This is presumably because the bonding strength of the thermal spray was weakened and the thermal spray itself peeled off.
In Comparative Examples 4 and 5, sparks were observed during discharge.
[0046]
(Experimental example 3)
The high-frequency introducing means of the present invention shown in FIG. 1 is installed in the deposition film forming apparatus shown in FIG. 5, and a charge injection blocking layer 1003, a photoconductive layer 1004, and a surface layer 1005 are formed on a substrate 1002 as shown in FIG. An electrophotographic light-receiving member 1001 having a layer structure sequentially laminated was prepared. Note that titanium dioxide was used as the material of the insulator serving as the base material of the high-frequency introducing means. In this experimental example, the power was changed at a high frequency of 105 MHz in the photoconductive layer to form an electrophotographic light receiving member. The discharge conditions are shown in Table 3 below.
[0047]
[Table 3]
Figure 0003548335
The "layer thickness" in Table 3 above is a rough guide in designing a light receiving member for electrophotography.
The light receiving member for electrophotography thus prepared was evaluated for image density unevenness, the number of spherical projections, and black spots. The number of spherical projections was evaluated in the same manner as in Experimental Example 2, and image density unevenness and black spots were evaluated in the following manner.
(1) Image density unevenness
Each of the electrophotographic light-receiving members is set in an electrophotographic apparatus (a Canon NP6060 modified for this test), and a Canon halftone chart (part number: FY9-9042) is placed on a document table and copied. The image densities at arbitrary 50 points on the copy image obtained at the time of the above were measured with a reflection densitometer, and the ratio of the lightest image density portion to the darkest image density portion for each electrophotographic light-receiving member was calculated. The above measurements were made for all eight electrophotographic light-receiving members that were calculated and produced at the same time, and finally the average of the ratios was compared as image density unevenness.
(2) Black pot
Each of the electrophotographic light receiving members was set in an electrophotographic apparatus (a NP6060 manufactured by Canon Inc. modified for this test), and a halftone chart (part number: FY9-9042) manufactured by Canon was placed on a document table. Image formation of 3 million sheets was repeated using copy paper of the same size. A blank sheet was placed on a platen every 10,000 sheets on the way, and a black spot on a copy image obtained was inspected. In the evaluation, the following four-stage evaluation was used.
◎ Extremely good
○ good
△ No problem in practical use
× There is a problem
Table 4 shows the above results.
[0048]
[Table 4]
Figure 0003548335
In Table 4, the image density unevenness and the spherical protrusion were each expressed by relative evaluation with the value of 1 when the high frequency power was 1500 W. From the results in Table 4, in the deposited film forming apparatus of the present invention, good results were obtained for all items in the figure.
[0049]
<Comparative experiment example 6>
An electrophotographic light-receiving member was prepared in the same manner as in Experimental Example 3, except that an electrode having no discontinuous impedance pattern was used in the deposited film forming apparatus shown in FIG. The light receiving member for electrophotography thus produced was evaluated for image density unevenness, the number of spherical projections, and black spots in the same manner as in Experimental Example 3. Table 5 shows the results.
[0050]
[Table 5]
Figure 0003548335
In Table 5, the image density unevenness and the spherical protrusion were expressed as relative evaluations with the high-frequency power of 1500 W in Experimental Example 3 as 1. In the high-frequency introducing means used in this comparative example, as the high-frequency power is increased, the image density unevenness is improved, while the black spots are deteriorated. This is presumably because high-frequency radiation is partially concentrated, so that high-frequency power is partially concentrated, which affects film growth.
[0051]
<Comparative Experimental Example 7>
An electrophotographic light receiving member was used in the same manner as in Experimental Example 3, except that the electrode surface was not provided with an insulator coating (only metal electrodes) in the deposited film forming apparatus shown in FIG. It was created. The light receiving member for electrophotography thus produced was evaluated for image density unevenness, the number of spherical projections, and black spots in the same manner as in Experimental Example 3. Table 6 shows the results.
[0052]
[Table 6]
Figure 0003548335
In Table 6, the image density unevenness and the spherical projection were expressed by relative evaluation, assuming that the high-frequency power of 1500 W in Experimental Example 3 was 1. From the results shown in Table 6, the effect of the discontinuity surface of the impedance was not so much obtained in the high frequency introducing means used in the comparative experimental example as compared with the high frequency introducing means of the present invention used in Experimental Example 3. In addition, many spherical projections were generated mainly due to the effect of peeling of the deposited film from the high frequency introducing means.
[0053]
(Experimental example 4)
The high-frequency introducing means of the present invention shown in FIG. 1 is installed in the deposition film forming apparatus shown in FIG. 5, and a charge injection blocking layer 1003, a photoconductive layer 1004, and a surface layer 1005 are formed on a substrate 1002 as shown in FIG. An electrophotographic light-receiving member 1001 having a layer structure sequentially laminated was prepared. The insulator used as the base material of the high frequency introducing means was aluminum nitride. In this experimental example, the light receiving member for electrophotography was formed by changing the frequency of the high frequency power. The discharge conditions are shown in Table 7 below.
[0054]
[Table 7]
Figure 0003548335
The "layer thickness" in Table 7 above is a rough guide in designing a light-receiving member for electrophotography.
The light receiving member for electrophotography thus prepared was evaluated for image density unevenness, the number of spherical projections, and black spots. Table 8 shows the results.
[0055]
[Table 8]
Figure 0003548335
X in Table 8 indicates that the discharge could not be stably maintained under these conditions, and the light receiving member for electrophotography could not be formed. From the results in Table 8, very good results were obtained for all items in the frequency range of 20 MHz to 450 MHz. On the other hand, when the frequency was set to 800 MHz, the discharge was maintained, but the high-frequency matching condition was not stabilized, resulting in a large image density unevenness.
[0056]
[Example 1]
The high frequency introducing means of the present invention shown in FIG. 1 was installed in the deposited film forming apparatus shown in FIG. 5, and a light receiving member for electrophotography having the layer constitution shown in FIG. 10 was produced. In this embodiment, alumina ceramics was used as the material of the insulator serving as the base material of the high frequency introducing means. Table 9 shows the discharge conditions.
[0057]
[Table 9]
Figure 0003548335
The "layer thickness" in Table 9 above is a rough guide in designing a light-receiving member for electrophotography. The light receiving member for electrophotography thus prepared was evaluated with respect to the number of spherical projections, thickness unevenness, and image density unevenness.
[0058]
[Example 2]
The high frequency introducing means of the present invention shown in FIG. 2 was installed in the deposited film forming apparatus shown in FIG. 5, and a light receiving member for electrophotography having the layer constitution shown in FIG. 10 was produced. In this embodiment, alumina ceramics was used as the material of the insulator serving as the base material of the high frequency introducing means. Table 10 shows the discharge conditions.
[0059]
[Table 10]
Figure 0003548335
The "layer thickness" in Table 11 above is a rough guide in designing a light receiving member for electrophotography. The light receiving member for electrophotography thus prepared was evaluated with respect to the number of spherical projections, thickness unevenness, and image density unevenness.
[0060]
[Example 3]
The high frequency introducing means of the present invention shown in FIG. 3 was installed in the deposited film forming apparatus shown in FIG. 5, and a light receiving member for electrophotography having the layer constitution shown in FIG. 10 was produced. In the present embodiment, titanium dioxide was used as the material of the insulator serving as the base material of the high frequency introducing means. Table 11 shows the discharge conditions.
[0061]
[Table 11]
Figure 0003548335
The "layer thickness" in Table 11 above is a rough guide in designing a light receiving member for electrophotography. The light receiving member for electrophotography thus prepared was evaluated with respect to the number of spherical projections, thickness unevenness, and image density unevenness.
[0062]
[Example 4]
The high frequency introducing means of the present invention shown in FIG. 4 was installed in the deposited film forming apparatus shown in FIG. 5, and a light receiving member for electrophotography having the layer constitution shown in FIG. 10 was produced. In this embodiment, alumina ceramics was used as the material of the insulator serving as the base material of the high frequency introducing means. Table 12 shows the discharge conditions.
[0063]
[Table 12]
Figure 0003548335
The "layer thickness" in Table 12 above is a rough guide in designing a light receiving member for electrophotography. The light receiving member for electrophotography thus prepared was evaluated with respect to the number of spherical projections, thickness unevenness, and image density unevenness.
[0064]
[Example 5]
The high frequency introducing means of the present invention shown in FIG. 4 was installed in the deposited film forming apparatus shown in FIG. 12, and a light receiving member for electrophotography having the layer constitution shown in FIG. 10 was produced. In this embodiment, alumina ceramics was used as the material of the insulator serving as the base material of the high frequency introducing means. In the apparatus shown in FIG. 12, eight high-frequency introducing means 102 are provided outside the circle where the base 101 is arranged and one is installed inside the circle where the base 101 is arranged. Each high frequency introducing means 102 is connected to a high frequency power supply (not shown) via a matching box 106. In the example of FIG. 12, since the glow discharge spreads uniformly inside and outside the arrangement circle of the base, a rotating mechanism of the base 101 as in the apparatus of FIG. 5 is not necessarily required. In the apparatus shown in FIG. 12, the base 101 is fixed to the support shaft 122.
Table 13 shows the conditions for preparing a light receiving member for electrophotography using the apparatus shown in FIG.
[0065]
[Table 13]
Figure 0003548335
The "layer thickness" in Table 13 above is a rough guide in designing a light-receiving member for electrophotography. The light receiving member for electrophotography thus prepared was evaluated with respect to the number of spherical projections, thickness unevenness, and image density unevenness.
Table 14 summarizes the results of Examples 1 to 5 described above.
[0066]
[Table 14]
Figure 0003548335
In Table 14 above, the number of spherical protrusions and the image density unevenness are shown by relative evaluation, with the value of Example 1 being set to 1. As is clear from Table 14, in the deposited film forming apparatus of the present invention, good characteristics were obtained in all cases.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the high-frequency power introducing means has a surface in contact with plasma covered with an insulator by a base material, the adhesion of the deposited film is good and the coating material does not peel off. In addition, since the electrodes are covered with an insulating material, the discontinuous surface of the impedance effectively acts as a reflection surface of the high-frequency power, and the uniformity of the high-frequency power can be achieved. Even with a complicated electrode structure, generation of sparks can be effectively prevented. Furthermore, since the electrode is formed in close contact with the inside of the insulating material, it is possible to prevent the occurrence of unevenness in high-frequency power due to the gap between the electrode and the insulating material.
[0068]
Therefore, according to the present invention, the occurrence of spherical projections, uneven image density, and the occurrence of black spots, which are problems in producing a light receiving member for electrophotography, are effectively suppressed, and extremely high quality electrophotographic light is obtained. A receiving member can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a high-frequency introducing means in which a part of an electrode of the present invention is branched into a plurality of parts to make impedance discontinuous.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a high-frequency wave introducing unit in which impedance is discontinuous by folding a part of an electrode of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a high-frequency introducing means in which impedance is discontinuous by making a part of an electrode of the present invention into a coil shape.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a high-frequency introducing means provided with a cooling mechanism of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a deposited film forming apparatus in which a cylindrical substrate of the present invention is arranged on the same circumference.
FIG. 6 is a graph showing a distribution of a saturated electron current in the deposited film forming apparatus of the present invention in Experimental Example 1.
FIG. 7 is a graph showing a distribution of a saturated electron current in Comparative Experimental Example 1.
FIG. 8 is a graph showing a distribution of a saturated electron current in Comparative Experimental Example 2.
FIG. 9 is a graph showing a distribution of a saturated electron current in Comparative Experimental Example 3.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of a layer configuration of an electrophotographic light-receiving member prepared in each of the examples and the like.
FIG. 11 is a graph showing the number of spherical protrusions in Experimental Example 2 and Comparative Experimental Examples 4 and 5.
FIG. 12 is a schematic view showing one example of a deposited film forming apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
100: reaction vessel
101: Substrate
102: High frequency introduction means
103: glow discharge area
104: heater for heating the substrate
105: Source gas introduction means
106: High frequency matching box
107: Power supply
108: Rotation axis
109: Motor
110: Gear
111: Insulator
112: electrode
113: Cavity
119: Refrigerant supply port
120: refrigerant introduction pipe
121: Refrigerant outlet
122: support shaft
1001: Light receiving member for electrophotography
1002: Substrate
1003: charge injection blocking layer
1004: Photoconductive layer
1005: surface layer

Claims (14)

真空気密可能な反応容器内に基体を配置し、前記反応容器内に原料ガス導入手段により原料ガスを導入すると共に高周波電力導入手段によって高周波電力を導入し、前記高周波電力によるグロー放電の生起により、前記基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、
前記高周波電力導入手段が、絶縁性材料を母材とし、該絶縁材料によってグロー放電領域から分離された領域内に、前記高周波電力を伝達するに十分な厚さを有する金属材料を、インピーダンスを不連続にする形状に形成して前記絶縁材料と密着させて構成されていることを特徴とする堆積膜形成装置。
A substrate is placed in a vacuum-tight sealable reaction vessel, a source gas is introduced into the reaction vessel by a source gas introduction unit, and a high-frequency power is introduced by a high-frequency power introduction unit. In a deposited film forming apparatus for forming a deposited film on the substrate,
The high-frequency power introducing means includes a metal material having a thickness sufficient for transmitting the high-frequency power in a region separated from the glow discharge region by the insulating material, using an insulating material as a base material. An apparatus for forming a deposited film, wherein the apparatus is formed in a continuous shape and is in close contact with the insulating material.
前記インピーダンスを不連続にするための形状が、高周波電力の伝搬経路が部分的に複数に分岐された形状であることを特徴とする請求項1に記載の堆積膜形成装置。2. The deposition film forming apparatus according to claim 1, wherein a shape for making the impedance discontinuous is a shape in which a high-frequency power propagation path is partially branched. 前記インピーダンスを不連続にするための形状が、高周波電力の伝搬経路の一部を折り返した形状であることを特徴とする請求項1に記載の堆積膜形成装置。2. The deposition film forming apparatus according to claim 1, wherein the shape for making the impedance discontinuous is a shape in which a part of a high-frequency power propagation path is folded back. 3. 前記インピーダンスを不連続にするための形状が、コイル形状であることを特徴とする請求項1に記載の堆積膜形成装置。The deposition film forming apparatus according to claim 1, wherein the shape for making the impedance discontinuous is a coil shape. 前記絶縁性母材が、セラミックス材料であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の堆積膜形成装置。The apparatus according to claim 1, wherein the insulating base material is a ceramic material. 前記絶縁性母材が、アルミナセラミックスであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の堆積膜形成装置。The deposition film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the insulating base material is an alumina ceramic. 前記基体は、複数の円筒状基体で構成され、該複数の円筒状基体が前記反応容器内で成膜空間を取り囲むように同一円周上に配置されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の堆積膜形成装置。The substrate, comprising a plurality of cylindrical substrates, wherein the plurality of cylindrical substrates are arranged on the same circumference so as to surround a film forming space in the reaction vessel. An apparatus for forming a deposited film according to claim 6. 前記高周波導入手段は、冷却する機構または加熱する機構を備えていることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の堆積膜形成装置。The deposition film forming apparatus according to claim 1, wherein the high-frequency introduction unit includes a cooling mechanism or a heating mechanism. 真空気密可能な反応容器内に基体を配置し、前記反応容器内に原料ガスおよび高周波電力を導入し、前記高周波電力によるグロー放電の生起により、前記基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、
前記高周波電力が、絶縁性材料を母材とし、該絶縁材料によってグロー放電領域から分離された領域内に、前記高周波電力を伝達するに十分な厚さを有する金属材料を、インピーダンスを不連続にする形状に形成して前記絶縁材料と密着させてなる高周波電力導入手段により導入され、堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜形成方法。
A method for forming a deposited film on a substrate by disposing a substrate in a reaction container capable of vacuum sealing, introducing a source gas and high-frequency power into the reaction container, and generating a glow discharge by the high-frequency power At
The high-frequency power is made of an insulating material as a base material, and in a region separated from the glow discharge region by the insulating material, a metal material having a thickness sufficient to transmit the high-frequency power is discontinuously changed in impedance. A method for forming a deposited film, wherein the deposited film is formed by applying a high-frequency power introducing means which is formed into a shape which is in close contact with the insulating material.
前記高周波電力は、その周波数が20MHz〜450MHzの範囲であることを特徴とする請求項9に記載の堆積膜形成方法。The method according to claim 9 , wherein the high frequency power has a frequency in a range of 20 MHz to 450 MHz. 前記インピーダンスを不連続にするための形状が、高周波電力の伝搬経路が部分的に複数に分岐された形状であることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の堆積膜形成方法。The method for forming a deposited film according to claim 9, wherein the shape for making the impedance discontinuous is a shape in which a propagation path of high-frequency power is partially branched. 前記インピーダンスを不連続にするための形状が、高周波電力の伝搬経路の一部を折り返した形状であることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の堆積膜形成方法。The method for forming a deposited film according to claim 9, wherein the shape for making the impedance discontinuous is a shape obtained by folding a part of a high-frequency power propagation path. 前記インピーダンスを不連続にするための形状が、コイル形状であることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の堆積膜形成方法。The method for forming a deposited film according to claim 9, wherein the shape for making the impedance discontinuous is a coil shape. 前記基体は、複数の円筒状基体で構成され、該複数の円筒状基体が前記反応容器内で成膜空間を取り囲むように同一円周上に配置されていることを特徴とする請求項9〜請求項13のいずれか1項に記載の堆積膜形成方法。Said substrate is formed of a plurality of cylindrical substrates, claim, characterized in that it is arranged on the same circumference such that the cylindrical body of the plurality of surrounding the deposition space in the reaction vessel 9 The method for forming a deposited film according to claim 13 .
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