JP2005163161A - Deposited film forming apparatus and deposited film forming method - Google Patents
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Abstract
【課題】被処理基体を均一にプラズマ処理すること及び画像欠陥を低減することが可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一部が誘電体部材で構成された減圧可能な反応容器と,その内部に同一円周上に配置された複数の円筒状基体と,原料ガス導入手段と,該反応容器の外部に配置された複数の高周波電極を有し,該高周波電極に高周波電力を印加して該反応容器内にグロー放電を発生させることにより,該反応容器内に導入された原料ガスを分解し,該複数の円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置及び方法において;該円筒状基体が配置される配置円内概略中央に少なくとも導電性を有する円筒状部材をその軸線方向の一方を接地した状態で配置し,該円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する該反応容器内部の導電性材料との距離を1mm以上100mm以下とする。
【選択図】図1A deposition film forming apparatus and a deposition film forming method capable of uniformly plasma-treating a substrate to be processed and reducing image defects are provided.
A reaction vessel capable of being depressurized, at least a part of which is made of a dielectric member, a plurality of cylindrical substrates disposed on the same circumference, source gas introduction means, Having a plurality of high-frequency electrodes arranged outside, by applying a high-frequency power to the high-frequency electrode to generate a glow discharge in the reaction vessel, the raw material gas introduced into the reaction vessel is decomposed, In a deposition film forming apparatus and method for forming a deposition film on the plurality of cylindrical substrates; a cylindrical member having at least conductivity in the center of an arrangement circle where the cylindrical substrates are disposed is arranged in one of its axial directions. The distance between the ground material and the conductive material inside the reaction vessel facing the other ungrounded surface in the axial direction of the cylindrical member is 1 mm or more and 100 mm or less.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、基体上に堆積膜を形成する装置及び方法に関する。とりわけ機能性膜、特に半導体デバイス、電子写真用感光体、画像入力用ラインセンサー、撮影デバイス、光起電力デバイス等に用いる堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for forming a deposited film on a substrate. In particular, the present invention relates to a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method used for a functional film, particularly a semiconductor device, an electrophotographic photoreceptor, an image input line sensor, a photographing device, a photovoltaic device, and the like.
従来、半導体デバイス、電子写真用感光体、画像入力用ラインセンサー、撮影デバイス、光起電力デバイス、その他各種エレクトロニクス素子、光学素子等の形成に用いる堆積膜形成方法として、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、プラズマエッチング法等、高周波電力によって生起されたプラズマを用いた方法が多数知られており、そのための装置も実用に付されている。 Conventionally, as a deposition film forming method used for forming semiconductor devices, electrophotographic photoreceptors, image input line sensors, photographing devices, photovoltaic devices, other various electronic elements, optical elements, etc., plasma CVD, ion plating Many methods using plasma generated by high-frequency power, such as a plasma etching method and a plasma etching method, are known, and an apparatus therefor has been put into practical use.
例えばプラズマCVD法、すなわち、原料ガスを高周波グロー放電により分解し、基板上に薄膜状の堆積膜を形成する方法は好適な堆積膜形成手段として実用化されており、例えば電子写真用アモルファスシリコン(以下、「a-Si」と表記する)堆積膜の形成等に利用され、そのための装置も各種提案されている。 For example, a plasma CVD method, that is, a method of decomposing a source gas by high-frequency glow discharge and forming a thin film-like deposited film on a substrate has been put to practical use as a suitable deposited film forming means. In the following, it is used for the formation of a deposited film and the like, and various apparatuses have been proposed.
特に、VHF帯の高周波電力を用いたプラズマCVD(以下、「VHF-PCVD」と略記する。) 法が注目を浴びており、このVHF-PCVD法を用いた各種堆積膜の開発が積極的に進められている。これは、VHF-PCVD法では堆積膜の堆積速度が比較的速く、また高品質な堆積膜が得られるため、製品の低コスト化、高品質化を同時に達成し得るものと期待されるためである。そして、複数のa-Si系電子写真用の感光体を同時に形成できて、生産性が高い堆積膜形成装置の開発が進められている。 In particular, plasma CVD (hereinafter abbreviated as “VHF-PCVD”) using high-frequency power in the VHF band is attracting attention, and the development of various deposited films using this VHF-PCVD method is active. It is being advanced. This is because the VHF-PCVD method has a relatively high deposition rate, and a high-quality deposited film can be obtained, so that it is expected that the cost of the product and the quality can be improved at the same time. is there. Development of a deposited film forming apparatus capable of simultaneously forming a plurality of a-Si electrophotographic photoreceptors and having high productivity is in progress.
例えば、反応容器の一部を誘電体部材とし、カソード電極を反応容器の外側に複数配置することで、大面積で均質な高周波放電が容易に達成され、大面積基体へのプラズマ処理を均一且つ高速に行うことが可能になる装置が開示されている。(例えば、特許文献1参照)
このような堆積膜形成装置の一例として、図2に模式的な構成図を示す。
For example, by arranging a part of the reaction vessel as a dielectric member and arranging a plurality of cathode electrodes on the outside of the reaction vessel, uniform high-frequency discharge can be easily achieved in a large area, and plasma treatment on a large area substrate can be performed uniformly and An apparatus that can be performed at high speed is disclosed. (For example, see Patent Document 1)
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram as an example of such a deposited film forming apparatus.
図2(a)は概略断面図、図2(b)は図2(a)の切断線A-A’に沿う概略断面図である。反応容器201は誘電体部材201(a)、上蓋201(b)及び底板201(c)から成る。反応容器201の下部には排気配管209が接続され、排気配管209の他端は不図示の排気装置(例えば真空ポンプ)に接続されている。反応容器201の中心部を取り囲むように、堆積膜の形成される複数の円筒状基体205が互いに平行になるように同一円周上に配置されている。複数の円筒状基体205は基体加熱用ヒーター207を内蔵した基体支持体206によって各々保持されている。そして、反応容器201内にはSiH4、GeH4、H2、CH4、B2H6、PH3、Ar、He等のガスボンベからなる不図示のガス供給装置に接続されたガス供給手段210があり、反応容器201の外には高周波電極202が設置されている。高周波電極202には、高周波電源203がマッチングボックス204と高周波電力分岐手段212を介して接続されている。さらに、円筒状基体205は各々の回転機構208によって、回転可能になっている。
このような従来の堆積膜形成装置及び方法により、膜堆積速度の向上による基体処理時間の短縮、同時処理可能基体数の増加、堆積膜特性の均一性・再現性の向上が達成され、生産コストの安い、実用的な特性と均一性を持つ電子写真用感光体を得ることが可能になった。また真空反応容器内の清掃を厳格に行えばある程度欠陥の少ない電子写真用感光体を得ることは可能である。 With such a conventional deposited film forming apparatus and method, it is possible to shorten the substrate processing time by increasing the film deposition rate, increase the number of simultaneously processable substrates, and improve the uniformity and reproducibility of the deposited film characteristics. It has become possible to obtain an electrophotographic photosensitive member having practical characteristics and uniformity that is inexpensive. In addition, if the inside of the vacuum reaction vessel is strictly cleaned, it is possible to obtain an electrophotographic photoreceptor with some defects.
しかしながら、これらの堆積膜を用いた製品に対する市場の要求レベルは日々高まっており、この要求に応えるべく、より高品質の製品を製造可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法が求められている。 However, the level of market demand for products using these deposited films is increasing day by day, and in order to meet this demand, a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method capable of producing higher quality products are required. .
例えば、電子写真用感光体の場合には、電子写真装置のプロセススピードの向上、装置の小型化、低価格化等の要求が非常に高く、これらを実現可能な感光体特性、具体的には帯電能、感度等の向上、あるいは生産時の良品率の向上が不可欠となっている。また、近年その普及が目覚しいデジタル電子写真装置やカラー電子写真装置においては、文字原稿のみならず、例えば写真、絵、デザイン画等の画像のコピーも頻繁に行われるため、従来以上に電子写真用感光体に前回コピーした画像が次の画像に残留する、いわゆる光メモリーを低減することが求められている。また、この種の電子写真装置は、画像の濃度ムラを低減するために、比較的大きな面積の基体上に膜厚、膜品質共に均一な膜を形成することが求められている。 For example, in the case of an electrophotographic photoreceptor, there are very high demands for improving the process speed of the electrophotographic apparatus, downsizing the apparatus, reducing the price, and so on. It is indispensable to improve charging ability, sensitivity, etc., or to improve the yield rate during production. In recent years, digital electrophotographic devices and color electrophotographic devices, which have been remarkably popular, copy not only textual originals but also images such as photographs, pictures, design drawings, etc. There is a need to reduce so-called optical memory, in which an image previously copied to a photoreceptor remains in the next image. Also, this type of electrophotographic apparatus is required to form a film having a uniform film thickness and film quality on a substrate having a relatively large area in order to reduce density unevenness of an image.
そして、上記従来の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法を用いた場合には、製造条件によっては処理特性の均一性を広い範囲で得られず、近年要求されている均一性レベルを得ることが難しく電子写真用感光体としては不十分な場合があった。 When the conventional deposited film forming apparatus and deposited film forming method are used, the uniformity of processing characteristics cannot be obtained in a wide range depending on the manufacturing conditions, and the uniformity level required in recent years can be obtained. Difficult to use as an electrophotographic photosensitive member.
さらに、近年の電子写真装置の高性能化に対応して電子写真装置の高画質化が要求され、それに伴い現像の解像力が向上し、画像欠陥に関しても、個数、大きさ共に従来以上に低減することが必要とされている。特に、急激に需要が広がっているカラー複写機においては、これまで以上に画像欠陥に対する要求が厳しい。ところが、電子写真用感光体のように大面積で比較的厚い堆積膜が要求される製品においては、その感光体の製造工程が長時間に渡るために製造工程中にダストが発生しやすく、且つ、堆積面の面積が広いため、自ずとダストが付着する確率も高まる傾向がある。このダスト起因の堆積膜の異常成長は画像欠陥に直結するため、極力なくすことが必要となってきた。 Further, in response to the recent high performance of electrophotographic apparatus, high image quality of the electrophotographic apparatus is required, and accordingly, the resolution of development is improved, and the number and size of image defects are reduced more than before. It is needed. In particular, in color copiers where demand is rapidly expanding, the demand for image defects is more severe than ever. However, in a product requiring a relatively thick deposited film with a large area, such as an electrophotographic photoreceptor, dust is easily generated during the production process because the production process of the photoreceptor takes a long time, and Since the area of the deposition surface is large, the probability of dust adhering tends to increase. Since the abnormal growth of the deposited film due to dust is directly connected to the image defect, it is necessary to eliminate it as much as possible.
従って、膜堆積速度が速く、光学的及び電気的諸特性の要求を満足し、かつ電子写真プロセスによる画像形成時に画像欠陥が少ない堆積膜を高収率で得るためには、改善すべき問題が残存している。 Therefore, in order to obtain a deposited film with a high yield in which the film deposition rate is high, the requirements of optical and electrical characteristics are satisfied, and the image formation by the electrophotographic process is small, there is a problem to be improved. Remains.
上記の感光体の製造工程で発生する堆積膜の異常成長とは次のようなものである。 The abnormal growth of the deposited film that occurs in the manufacturing process of the photosensitive member is as follows.
a-Si膜は基体表面に数μmオーダーのダストが付着していた場合、成膜中にそのダストを核として異常成長、いわゆる「球状突起」が成長してしまうという性質を持っている。球状突起はダストを起点とした円錐形を逆転させた形をしており、正常堆積部分と球状突起部分の界面では局在準位が非常に多いために低抵抗化し、帯電電荷が界面を通って基体側に抜けてしまう。このため、球状突起のある部分は、画像上ではべた黒画像で白い点となって現れる(反転現像の場合はべた白画像に黒い点となって現れる)。このいわゆる「ポチ」と呼ばれる画像欠陥は年々規格が厳しくなっており、大きさによってはA3用紙に数個存在していても不良として扱われることがある。さらには、カラー複写機に搭載される場合にはさらに規格は厳しくなり、A3用紙に1個存在していても不良となる場合がある。 The a-Si film has the property that, when dust of the order of several μm adheres to the substrate surface, abnormal growth, that is, so-called “spherical protrusions” grow with the dust as a nucleus during film formation. Spherical protrusions have a shape that is a reversal of the conical shape starting from dust, and there are many localized levels at the interface between the normal deposition part and the spherical protrusion part, so the resistance decreases, and the charged charge passes through the interface. Will come off to the substrate side. For this reason, the part with the spherical protrusion appears as a white point in the solid black image on the image (in the case of reversal development, it appears as a black point in the solid white image). The so-called “pochi” image defect has a stricter standard every year, and depending on the size, even if there are several A3 sheets, they may be treated as defective. Furthermore, the standard becomes more stringent when mounted on a color copying machine, and even if one is present on A3 paper, it may be defective.
この球状突起は、ダストを起点としているため、使用する基体は成膜前に精密に洗浄され、成膜装置に設置する行程は全てクリーンルームあるいは真空下で作業が行われる。このようにして、成膜開始前に基体上に付着するダストは極力少なくするよう努力されてきており、効果を上げてきた。しかし、球状突起の発生原因は基体上に付着したダストのみではない。すなわち、a-Si感光体を製造する場合、要求される膜厚が数μmから数10μmと非常に厚いため、成膜時間は数時間から数十時間に及び、この間にa-Si膜は基体のみではなく、反応炉壁や反応炉内の構造物にも堆積する。これらの炉壁、構造物は基体のように管理された表面や温度を有していないため、場合によっては密着力が弱く、長時間に渡る成膜中に膜剥がれを起こす場合があった。成膜中に僅かでも剥がれが発生すると、それがダストとなり、堆積中の感光体表面に付着し、これが起点となって球状突起の異常成長が発生してしまう。従って、高い歩留まりを維持していくためには、成膜前の基体の管理のみならず、成膜中における成膜炉内の膜剥がれの防止についても慎重な管理が必要とされ、a-Si感光体の製造を難しいものにしていた。 Since these spherical protrusions start from dust, the substrate to be used is precisely cleaned before film formation, and all the steps to be installed in the film formation apparatus are performed in a clean room or under vacuum. In this way, efforts have been made to reduce the amount of dust adhering to the substrate before the start of film formation, and the effect has been improved. However, the cause of the generation of the spherical protrusion is not only the dust adhering to the substrate. That is, when an a-Si photoconductor is manufactured, the required film thickness is very large, from several μm to several tens of μm, and therefore the film formation time ranges from several hours to several tens of hours. In addition to this, it also deposits on the reactor wall and the structures in the reactor. Since these furnace walls and structures do not have a controlled surface or temperature like the substrate, the adhesion is weak in some cases, and film peeling may occur during film formation over a long period of time. If even a slight peeling occurs during the film formation, it becomes dust and adheres to the surface of the photoreceptor being deposited, and this causes the abnormal growth of the spherical projections. Therefore, in order to maintain a high yield, careful management is required not only for management of the substrate before film formation but also for prevention of film peeling in the film formation furnace during film formation. The manufacture of the photoreceptor was difficult.
[発明の目的]
本発明は、被処理基体を均一にプラズマ処理すること及び堆積膜の異常成長を低減することが可能な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。
[Object of the invention]
An object of the present invention is to provide a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method capable of uniformly plasma-treating a substrate to be processed and reducing abnormal growth of the deposited film.
上述した目的を達成するため、本発明に係る堆積膜形成装置は、少なくとも一部が誘電体部材で構成された減圧可能な反応容器と、該反応容器内部に同一円周上に配置された複数の円筒状基体と、原料ガス導入手段と、該反応容器の外部に配置された複数の高周波電極を有し、該高周波電極に高周波電力を印加して該反応容器内にグロー放電を発生させることにより、該反応容器内に導入された原料ガスを分解し、該複数の円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、該円筒状基体が配置される配置円内概略中央に少なくとも導電性を有する円筒状部材を該円筒状部材の軸線方向の一方を接地した状態で配置し、該円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する該反応容器内部の導電性材料との距離を最接近部分において1mm以上100mm以下としたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a deposited film forming apparatus according to the present invention includes a reaction vessel that is at least partially composed of a dielectric member and capable of being depressurized, and a plurality of reaction vessels disposed on the same circumference inside the reaction vessel. And a plurality of high-frequency electrodes arranged outside the reaction vessel, and high-frequency power is applied to the high-frequency electrodes to generate glow discharge in the reaction vessel. In the deposited film forming apparatus for decomposing the source gas introduced into the reaction vessel and forming a deposited film on the plurality of cylindrical substrates, at least approximately at the center in the arrangement circle where the cylindrical substrates are disposed. A conductive cylindrical member is disposed in a state where one of the cylindrical members in the axial direction is grounded, and the conductive material inside the reaction vessel is opposed to the other non-grounded surface in the cylindrical member axial direction. And the closest part Characterized in that the Oite 1mm or less than 100mm.
また、本発明に係る堆積膜形成方法は、上述した堆積膜形成装置を用いて、円筒状基体にプラズマ処理を施すことを特徴とする。 The deposited film forming method according to the present invention is characterized in that a plasma treatment is performed on a cylindrical substrate using the deposited film forming apparatus described above.
本発明によれば、複数の基体上に、良好な特性を有する堆積膜を均一に再現性良く、高い膜堆積速度で形成できると同時に、球状突起に起因する画像欠陥を極めて少なくすることが可能である。 According to the present invention, a deposited film having good characteristics can be formed on a plurality of substrates uniformly with good reproducibility and at a high film deposition rate, and at the same time, image defects caused by spherical projections can be extremely reduced. It is.
上記の効果が得られる本発明の形態について、以下、詳述する。 The embodiment of the present invention capable of obtaining the above effects will be described in detail below.
本発明者らは、複数の円筒状基体を同一円周上に等間隔に配置し、高周波電力導入手段を反応容器の外部に配置した堆積膜形成装置において、堆積膜の密着性を向上させてダストの発生を低減する方法を検討したところ、円筒状基体の周りの構成が非対称となっていることに気がついた。この非対称性は、大雑把に言って、円筒状基体の配置円の内側と外側に分けて考えることができ、内側と外側で膜の密着性や応力などが異なっている可能性が考えられた。 In the deposited film forming apparatus in which a plurality of cylindrical substrates are arranged at equal intervals on the same circumference and the high-frequency power introducing means is arranged outside the reaction vessel, the adhesion of the deposited film is improved. When a method for reducing the generation of dust was examined, it was found that the configuration around the cylindrical substrate was asymmetric. Roughly speaking, this asymmetry can be considered by dividing it into the inside and the outside of the arrangement circle of the cylindrical substrate, and there is a possibility that the adhesion and stress of the film are different between the inside and the outside.
そこで、この非対称性がどのような影響を及ぼしているかを確認するために、円筒状基体を静止状態にして成膜を行い、円筒状基体の周方向の球状突起分布を調べた。すると、やはり球状突起数は周方向に均等に発生しているのではなく、円筒状基体の配置円の内側に多く発生していることが判明した。つまり、このような形態の堆積膜形成装置において球状突起を改善し、カラー複写機での使用にも耐えるレベルまで画像欠陥を低減するためには、主に、この内側の球状突起を低減する必要があることが判明した。 Therefore, in order to confirm the influence of this asymmetry, the film was formed with the cylindrical substrate stationary, and the distribution of spherical projections in the circumferential direction of the cylindrical substrate was examined. As a result, it was found that the number of spherical protrusions was not evenly generated in the circumferential direction, but was frequently generated inside the arrangement circle of the cylindrical substrate. In other words, in order to improve the spherical protrusion in the deposited film forming apparatus of such a form and reduce the image defect to a level that can withstand use in a color copying machine, it is necessary to mainly reduce the inner spherical protrusion. Turned out to be.
円筒状基体の配置円の内側で球状突起が多く発生する理由は、現在不明だが、堆積膜形成装置の構造を見たとき、円筒状基体が並んだ円周の外側は堆積膜形成装置の炉壁が面しているのに対して、内部側には炉壁はなく、このような空間の形状の違いが原因となって付着した堆積膜の膜応力の差を発生させ、密着性に影響を与えているのだろうと想像している。 The reason why many spherical protrusions occur inside the arrangement circle of the cylindrical substrate is currently unknown, but when looking at the structure of the deposited film forming apparatus, the outer circumference of the circumference where the cylindrical substrates are arranged is the furnace of the deposited film forming apparatus. While the wall is facing, there is no furnace wall on the inside, and this difference in the shape of the space causes a difference in the film stress of the deposited film, affecting the adhesion. I imagine that would have given.
これに対して、複数の円筒状基体の内部空間に本発明によるところの円筒状部材を設置した堆積膜形成装置において円筒状基体の周方向の球状突起数分布を調べたところ、内側で球状突起の発生率が低減しており、周方向で球状突起分布はほぼ均等になっていることが判明した。これは、複数の円筒状基体の内部空間に設置した円筒状部材が内部側の炉壁に相当する機能を持ち、擬似的ながら内部と外部の構造が対称になったためではないかと考えている。 On the other hand, when the distribution of the number of spherical protrusions in the circumferential direction of the cylindrical substrate was examined in the deposited film forming apparatus in which the cylindrical member according to the present invention was installed in the internal space of the plurality of cylindrical substrates, It has been found that the distribution of spherical protrusions is almost uniform in the circumferential direction. This is thought to be because the cylindrical member installed in the internal space of the plurality of cylindrical bases has a function corresponding to the furnace wall on the inner side, and the internal and external structures are symmetric while being simulated.
円筒状部材は、炉壁と同様の誘電体材料にした場合、炉壁〜円筒状基体間の距離と円筒状基体〜円筒状部材の距離をほぼ等しくしたときに最も球状突起の低減効果が最も現れた。しかし、このときの副作用として、円筒状部材にも堆積膜が付着するため、円筒状基体に堆積する膜の堆積速度が若干低下してしまう現象が現れた。そこで、本発明者らは球状突起改善効果と堆積速度の維持が両立する構成についてさらに検討した。 When the cylindrical member is made of the same dielectric material as the furnace wall, the effect of reducing the most spherical protrusion is the greatest when the distance between the furnace wall and the cylindrical base is substantially equal to the distance between the cylindrical base and the cylindrical member. Appeared. However, as a side effect at this time, a deposited film also adheres to the cylindrical member, and thus a phenomenon has occurred in which the deposition rate of the film deposited on the cylindrical substrate is slightly reduced. Therefore, the present inventors further examined a configuration in which both the spherical protrusion improvement effect and the maintenance of the deposition rate are compatible.
その結果、円筒状部材の材質を誘電体材料から導電性材料(例えば金属材料)に変更し、かつ、接地することにより、球状突起低減効果を維持しながら円筒状部材の直径を小さくすることが可能であることが判明した。一方、堆積速度は円筒状部材の直径を小さくすることで大幅に向上することが確認され、ある程度以下の大きさにすれば、実質、堆積速度の低下は無視しうる程度にまで改善することが確認された。即ち、円筒状部材の材質を導電性材料(例えば金属材料)に変更して接地し、且つ、円筒状部材の直径をある特定の範囲にすることで、球状突起改善効果と堆積速度維持が両立することが判明した。 As a result, by changing the material of the cylindrical member from a dielectric material to a conductive material (for example, a metal material) and grounding, the diameter of the cylindrical member can be reduced while maintaining the spherical protrusion reduction effect. It turned out to be possible. On the other hand, it has been confirmed that the deposition rate is greatly improved by reducing the diameter of the cylindrical member, and if the size is below a certain level, the decrease in the deposition rate can be substantially improved to a negligible level. confirmed. That is, by changing the material of the cylindrical member to a conductive material (for example, a metal material) and grounding it, and making the diameter of the cylindrical member within a certain range, both the spherical protrusion improvement effect and the deposition rate maintenance are compatible. Turned out to be.
また、反応容器の外部に高周波電極が設けられた場合、反応容器は、高周波電極に対向する部分、例えば側壁が誘電材料により形成されるが、他の部分例えば上蓋や底板は、導電性材料によって形成される。これは、高周波電極から放射される電磁波を遮蔽することにより反応容器の天板や底板から高周波エネルギーが進入することを防止し、高周波電極と被処理基体との対称性を確保してプラズマ処理特性の均一化を促進するためである。特に、反応容器の外部に複数の高周波電極を有し、高周波電力を複数の電極に分岐して印加する構成では、分岐部材から放射される高周波の影響を無視することができないため、電力分岐手段と円筒状基体、円筒状部材との間に位置して、高周波を遮蔽するために導電性材料からなる遮蔽部材を配置する必要がある。そして、円筒状部材を上蓋或いは底板に接地した状態で配置する構成の場合、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離(円筒状部材を底板に接地した状態で配置する構成の場合は円筒状部材と上蓋との距離、円筒状部材を上蓋に接地した状態で配置する構成の場合は円筒状部材と底板との距離)を1mm以上100mm以下、好ましくは5mm以上50mm以下、より好ましくは5mm以上15mm以下の範囲内にすると、プラズマ処理の均一性やプラズマの長時間の安定性が向上されて堆積膜の特性むらや画像欠陥、特に比較的小さな画像欠陥が改善されることが判明した。その際、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離が、円筒状部材の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなるように形成すると効果がより顕著になることが、本発明者らの実験によって明らかとなった。 In addition, when a high frequency electrode is provided outside the reaction vessel, the reaction vessel is formed with a portion facing the high frequency electrode, for example, a side wall made of a dielectric material, but other portions such as a top cover and a bottom plate are made of a conductive material. It is formed. This shields electromagnetic waves radiated from the high-frequency electrode to prevent high-frequency energy from entering from the top and bottom plates of the reaction vessel, and ensures the symmetry between the high-frequency electrode and the substrate to be processed. This is to promote the homogenization. In particular, in the configuration in which a plurality of high-frequency electrodes are provided outside the reaction vessel and the high-frequency power is branched and applied to the plurality of electrodes, the influence of the high frequency radiated from the branch member cannot be ignored. It is necessary to dispose a shielding member made of a conductive material, which is located between the cylindrical member and the cylindrical member and shields the high frequency. In the case where the cylindrical member is arranged in a state of being grounded to the upper lid or the bottom plate, the distance from the conductive material inside the reaction vessel facing the other surface that is not grounded in the axial direction of the cylindrical member (cylindrical member 1 mm or more in the configuration in which the cylindrical member is disposed in contact with the bottom plate, and the distance between the cylindrical member and the upper cover in the configuration in which the cylindrical member is disposed in contact with the upper lid. When the thickness is within a range of 100 mm or less, preferably 5 mm or more and 50 mm or less, more preferably 5 mm or more and 15 mm or less, the uniformity of plasma treatment and the long-term stability of plasma are improved, resulting in uneven film characteristics and image defects, It has been found that relatively small image defects are improved. At that time, the cylindrical member is formed such that the distance from the conductive material inside the reaction vessel facing the other surface that is not grounded in the axial direction of the cylindrical member gradually increases as the distance from the axial line of the cylindrical member increases in the radial direction. Then, it became clear by experiments of the present inventors that the effect becomes more remarkable.
すなわち、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離を調整することでプラズマ処理の均一性やプラズマの長時間の安定性が向上して堆積膜の特性むらや画像欠陥の改善が簡便かつ効果的に抑制することができる。このため、本発明によれば、プラズマの均一性ならびに安定性を向上させて、円筒状基体に形成される堆積膜の膜厚、膜質共に均一で、かつ、膜質も良好な堆積膜を再現性良く形成することができる。さらに、プラズマによる各部の昇温に関しても、昇温の程度が軽減されると共に温度の均一性が良好になるために、反応容器内部の部材や反応容器から堆積膜が剥離することが抑えられ、円筒状基体に形成される堆積膜に欠陥が生じることが防止される。したがって、本発明に係る堆積膜形成装置によって堆積膜が形成された円筒状基体を電子写真用感光体として用いることで、得られる画像に欠陥が発生することが防止される。 In other words, the uniformity of the plasma processing and the long-term stability of the plasma can be improved by adjusting the distance between the other non-grounded surface in the axial direction of the cylindrical member and the conductive material inside the reaction vessel. It is possible to easily and effectively suppress the unevenness of the characteristics of the deposited film and the improvement of the image defect. Therefore, according to the present invention, the uniformity and stability of the plasma are improved, and the deposited film formed on the cylindrical substrate is uniform in both the film thickness and film quality, and the deposited film having good film quality is reproducible. It can be formed well. Furthermore, regarding the temperature rise of each part by plasma, since the degree of the temperature rise is reduced and the temperature uniformity is improved, it is suppressed that the deposited film is peeled off from the members inside the reaction vessel and the reaction vessel, Defects are prevented from occurring in the deposited film formed on the cylindrical substrate. Therefore, by using the cylindrical substrate on which the deposited film is formed by the deposited film forming apparatus according to the present invention as the electrophotographic photoreceptor, it is possible to prevent defects in the obtained image.
このような効果が得られる理由に関して、現状で全てが明らかになっているわけではないが、本発明者らは以下のように考えている。 The reason why such an effect can be obtained is not completely clarified at present, but the present inventors consider as follows.
円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離は、比較的大きく離間されていると、反応容器内部に十分なパワーを供給できなかったり、円筒状部材を設置した効果が得られなくなり、接触する寸前まで近づけると、製造条件によっては、電気容量が大きくなりすぎて、プラズマが偏り、場合によっては異常放電が発生してしまうことがある。 If the distance from the conductive material inside the reaction vessel facing the other surface that is not grounded in the axial direction of the cylindrical member is relatively large, the power inside the reaction vessel cannot be sufficiently supplied, If the effect of installing the cylindrical member cannot be obtained and is brought close to the point of contact, depending on the manufacturing conditions, the electric capacity becomes too large, the plasma is biased, and abnormal discharge may occur in some cases.
そこで、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離を調整して適切な電気容量にしていることで本発明の効果が得られていると考えている。さらに、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離が、円筒状部材の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなるように形成する、具体的には面の形状が、楕円面状や球面状に形成されていると本発明の効果がより得られるが、これは堆積膜の密着性が向上するばかりではなく、電気容量の変化がなだらかに変化していることによって放電の均一性や安定性を向上させる効果があるためではないかと考えている。 Therefore, the effect of the present invention is obtained by adjusting the distance from the conductive material inside the reaction vessel facing the other surface that is not grounded in the axial direction of the cylindrical member to have an appropriate electric capacity. I believe. Furthermore, the distance between the other surface of the cylindrical member that is not grounded in the axial direction of the cylindrical member and the conductive material inside the reaction vessel is formed so as to gradually increase as the distance from the axial line of the cylindrical member increases in the radial direction. Specifically, when the shape of the surface is formed in an elliptical shape or a spherical shape, the effect of the present invention can be obtained more, but this not only improves the adhesion of the deposited film, but also changes the capacitance. It is thought that this is because the effect of improving the uniformity and stability of the discharge is due to the gentle change.
以上のように、本発明の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法は、円筒状基体の面内方向において、膜厚、膜質共に極めて均一な堆積膜を高速で形成し得るプラズマCVDによる堆積膜形成装置として適用するのに好適である。すなわち、プラズマの均一性ならびに長時間の安定性を向上させ、膜厚や膜質の均一性に優れ、且つ、膜質も良好な堆積膜を再現性良く形成し、画像欠陥の発生を大幅に低減して歩留を飛躍的に向上させた堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法であり、a-Si電子写真用感光体のように多層構成で数十μmの厚さの堆積膜形成を行う際の形成装置及び形成方法に好適に適用され得るものである。 As described above, the deposited film forming apparatus and the deposited film forming method of the present invention are capable of forming a deposited film by plasma CVD capable of forming a highly uniform deposited film with high film thickness and quality in the in-plane direction of the cylindrical substrate. It is suitable for application as a device. In other words, plasma uniformity and long-term stability are improved, and a deposited film with excellent film thickness and film quality uniformity and good film quality is formed with good reproducibility, and the occurrence of image defects is greatly reduced. A deposition film forming apparatus and a deposition film forming method that drastically improve the yield, when forming a deposited film having a thickness of several tens of μm in a multi-layer structure like an a-Si electrophotographic photoreceptor. The present invention can be suitably applied to a forming apparatus and a forming method.
本発明によれば、被処理基体を均一にプラズマ処理すること及び画像欠陥を低減することが可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method capable of uniformly processing a substrate to be processed and reducing image defects.
以下、図面を用いて本発明の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法について詳細に説明する。 Hereinafter, a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の堆積膜形成装置及び方法で、複数の電子写真用光受容部材を同時に形成できる生産性の極めて高い装置の一例を模式的に示したものである。 FIG. 1 schematically shows an example of a highly productive apparatus capable of simultaneously forming a plurality of electrophotographic light-receiving members in the deposited film forming apparatus and method of the present invention.
図1(a)は概略断面図、図1(b)は図1(a)の切断線A-A’に沿う概略断面図である。図1に示す堆積膜製造装置は、原料ガスが分解される成膜空間を誘電体部材101(a)、上蓋101(b)底板101(c)から成る反応容器101により円柱状領域に制限し、円柱状成膜空間の中心軸が円筒状基体105配置円の中心を通る構成とし、さらに、円筒状基体105の配置円外に設置された高周波電極102を誘電体部材101(a)の外部に位置させることにより、原料ガスの利用効率が向上し、同時に、形成される堆積膜中の欠陥を減少させることが可能となる。
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along the cutting line A-A ′ of FIG. The deposited film manufacturing apparatus shown in FIG. 1 limits the film formation space in which the source gas is decomposed to a cylindrical region by a
反応容器101の下部には排気配管109が接続され、排気配管109の他端は不図示の排気装置(例えば真空ポンプ)に接続されている。反応容器101の中心部を取り囲むように、堆積膜を形成される複数の円筒状基体105が互いに平行になるように同一円周上に配置されている。複数の円筒状基体105は基体加熱用ヒーター107を内蔵した基体支持体106によって各々保持されている。そして、反応容器101内には概略中央に導電性材料から成る円筒状部材111、SiH4、GeH4、H2、CH4、B2H6、PH3、Ar、He等のガスボンベからなる不図示のガス供給装置に接続されたガス供給手段110があり、反応容器101の外には高周波電極102が設置されている。高周波電極102には、高周波電源103がマッチングボックス104と高周波電力分岐手段112を介して接続されている。さらに、円筒状基体105は各々の回転機構108によって、回転可能になっている。
An
ここで、円筒状部材111、反応容器101の上蓋101(b)、底板101(c)は導電性材料から成り、円筒状部材111は底板101(c)上に接地された状態で配置されている。材質としては導電性材料なら何でも使用できるが、アルミニウム、鉄、ステンレス、金、銀、銅、ニッケル、クロム、チタンなど金属材料の場合、加工が容易で耐久性が高く、また再利用の利便性などの点でも好ましい。また、これらの材料中の2種以上からなる複合材料なども好適に用いられる。
Here, the
本発明の堆積膜形成装置101では、円筒状部材111は電気的に接地することが必要である。接地することによって、高周波電極102に対して擬似的な対向電極的な作用をしているものと推測される。そして、さらに、円筒状部材111と上蓋101(b)内面との距離を1mm以上100mm以下、好ましくは5mm以上50mm以下、より好ましくは5mm以上15mm以下の範囲内にして電気容量を適切にすることで、プラズマ処理の均一性やプラズマの長時間の安定性が向上されて堆積膜の特性むらや画像欠陥、特に比較的小さな画像欠陥が改善され本発明の効果が得られる。その際、円筒状部材111軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離が、円筒状部材の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなるように形成すると効果がより顕著になり、具体的には面の形状が、楕円面状や球面状に形成されているとより本発明の効果が得られる。
In the deposited
図4に、上蓋401(b)と円筒状部材411との位置関係、及び円筒状部材411軸線方向の接地されていない他方の面の形状を説明するための模式図を示す。図4(a)は上蓋401(b)と円筒状部材411との距離dが一定の平面、図4(b)及び図4(c)は上蓋401(b)と円筒状部材411との距離d1、d2が円筒状部材411の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなっており、各々面の形状が、楕円面状、球面状に形成されている。なお、図4(b)及び図4(c)のように円筒状部材411軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離が、円筒状部材の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなる場合、本発明で規定している1mm以上100mm以下の距離とは最短距離であるd1のことを指している。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the positional relationship between the upper lid 401 (b) and the
また、図3は図1において円筒状部材311が上蓋301(b)上に接地された状態で配置されている以外は同様の装置構成の一例を、図5は底板501(c)と円筒状部材511との位置関係、及び円筒状部材511軸線方向の接地されていない他方の面の形状を説明するための模式図を示す。説明に関しては各々図1、図4と同様である。
3 shows an example of a similar apparatus configuration except that the
このように、円筒状部材111、311は、接地し円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離を規定するだけで十分に本発明の効果を得ることができるため、例えば円筒状部材111、311用に別の高周波電源を用意したり、1台の高周波電源103、303から高周波電極102、302と円筒状部材111、311に出力を分岐して整合を取る、といったコストや手間が一切掛からないため、堆積膜形成装置自体のコストを低減することができ、ひいては電子写真用感光体の製造コスト低減にも結びつくことになる。
As described above, the
本発明においては高周波電力の周波数が50〜450MHzの範囲において、画像欠陥の低減効果が特に高くなる。これは、50MHzよりも低い周波数領域においては、プラズマが安定して生成可能な圧力が急激に高まることに起因していると思われる。本発明者らの検討によれば、例えば周波数が13.56MHzの場合には、プラズマが安定して生成可能な圧力は、周波数が50MHz以上の場合と比べ約1桁から半桁高いことが確認されている。このような高い圧力においては、成膜空間中においてポリシラン等のパーティクルが生じ易く、このパーティクルが堆積膜中に取り込まれると球状突起を発生させやすくなる。本発明において、高周波電力の周波数を50MHz以上とすることにより、プラズマ生成圧力を十分低くすることができるため、パーティクルの発生確率は激減し、円筒状基体全周にわたって良好な堆積膜が形成されるものと考えられる。 In the present invention, the effect of reducing image defects is particularly high when the frequency of the high frequency power is in the range of 50 to 450 MHz. This seems to be due to the rapid increase in pressure at which plasma can be stably generated in a frequency region lower than 50 MHz. According to the study by the present inventors, for example, when the frequency is 13.56 MHz, it is confirmed that the pressure at which plasma can be stably generated is about one to half digits higher than that when the frequency is 50 MHz or more. ing. At such a high pressure, particles such as polysilane are easily generated in the film formation space, and when these particles are taken into the deposited film, spherical protrusions are easily generated. In the present invention, by setting the frequency of the high-frequency power to 50 MHz or more, the plasma generation pressure can be sufficiently lowered, so that the probability of generation of particles is drastically reduced and a good deposited film is formed over the entire circumference of the cylindrical substrate. It is considered a thing.
また、450MHzよりも高い周波数領域においては、プラズマの均一性の低下により450MHz以下の場合と比べて膜特性の均一性に差が生じてしまう。このような膜特性の均一性に差ができると、同時に膜の応力にも差が生じ、その境界付近で膜剥がれが生じやすくなる。このため、画像欠陥が悪化しやすい。周波数が450MHzよりも高い周波数領域においては、電力導入手段近傍での電力の吸収が大きく、ここで電子の生成が最も頻繁に為されるため、プラズマ不均一を生じ易く、堆積膜の特性むらにつながりやすい。450MHz以下の周波数においては、電力導入手段近傍での極端な電力吸収が生じにくいため、プラズマ均一性、さらには膜特性の均一性が高くなる。 Further, in a frequency region higher than 450 MHz, the uniformity of the film characteristics is different from the case of 450 MHz or less due to a decrease in plasma uniformity. If there is a difference in the uniformity of such film characteristics, there will also be a difference in the stress of the film at the same time, and film peeling is likely to occur near the boundary. For this reason, image defects are likely to deteriorate. In the frequency region where the frequency is higher than 450 MHz, the power absorption near the power introduction means is large, and electrons are most frequently generated here, so that plasma non-uniformity is likely to occur and the characteristics of the deposited film are uneven. Easy to connect. At frequencies of 450 MHz or less, extreme power absorption in the vicinity of the power introduction means is unlikely to occur, resulting in high plasma uniformity and even film property uniformity.
また、高周波電源103、303は、装置に適した高周波電力を発生することが出来ればいかなるものでも好適に使用出来る。さらに、高周波電源103、303の出力変動率には特に制限は無い。
As the high
本発明で使用されるマッチングボックス104、304は高周波電源103、303と負荷の整合を取ることができるものであればいかなる構成のものでも好適に使用出来る。また、整合を取る方法としては、自動的に調整されるものが製造時の煩雑さを避けるために好適であるが、手動で調整されるものであっても本発明の効果に全く影響は無い。また、マッチングボックス104、304が配置される位置に関しては整合が取れる範囲においてどこに設置してもなんら問題はないが、マッチングボックス104、304から高周波電力導入手段102、302までの配線のインダクタンスを出来るだけ小さくするような配置とした方が広い負荷条件で整合を取ることが可能になるため望ましい。
The matching
高周波電極102、302及び高周波電力分岐手段112、312の材質としては銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレスなどは熱伝導が良く、電気伝導も良いので好適である。これらの材料中の2種以上からなる複合材料なども好適に用いられる。
Copper, aluminum, gold, silver, platinum, lead, nickel, cobalt, iron, chromium, molybdenum, titanium, stainless steel, etc. as the material of the
高周波電極102、302の数としては、円筒状基体105、305と同数もしくは円筒状基体105、305の1/2とすることが更に好ましい。円筒状基体105、305の1/2とする場合には、近接する2つの円筒状基体105、305との距離が等しくなるよう配置することが最適である。複数の高周波電極102、302への電力の供給は、例えば、1つの高周波電源103、303からマッチングボックス104、304を介した後、電力供給路を高周波電力分岐手段112、312で分岐させて行うことができる。また例えば、1つの高周波電源103、303から電力供給路を高周波電力分岐手段112、312で分岐させた後、複数のマッチングボックスを介して電力供給を行ってもよく、さらには例えば、個々の高周波電極102、302ごとに別個の高周波電源及びマッチングボックスを設けてもよいが、全ての高周波電極102、302から導入される高周波電力の周波数が完全に一致するという点、装置コストの点、装置の大きさの点から、1つの高周波電源から全ての高周波電極102、302に電力供給されることが好ましい。
The number of the high-
高周波電極102、302としては棒状、筒状、球状、板状等のカソード電極や、同軸構造体の外部導体に開口部を設けそこから電力供給する手段等が用いることができる。
As the high-
本発明で使用される反応容器101、301の誘電体部材101(a)、301(a)の材料としては、セラミックス材料が好ましく、具体的には、アルミナ、ジルコニア、ムライト、コージュライト、炭化珪素、チッ化ホウ素、チッ化アルミ、チッ化珪素等の少なくとも一つ以上を含む材料によって構成されていると堆積膜の密着性が高く、球状突起発生防止のために有効であるので好ましい。これらの中でも、アルミナ、チッ化ホウ素、チッ化アルミは誘電正接や絶縁抵抗等の電気特性にすぐれ、高周波電力の吸収が少ないことからより好ましい。
The material of the dielectric members 101 (a) and 301 (a) of the
また、加工の容易さから電子写真用感光体を作製する際には、誘電体部材101(a)、301(a)の形状は円筒形状が好ましいが、必要に応じて楕円形、多角形形状を用いても良く、作製する部材に応じて形状を選択すれば良い。 Further, when producing an electrophotographic photoreceptor from the ease of processing, the shape of the dielectric member 101 (a), 301 (a) is preferably cylindrical, but if necessary, elliptical, polygonal shape The shape may be selected depending on the member to be manufactured.
反応容器101、301の上蓋101(b)、301(b)、底板101(c)、底板301(c)の材質としては銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレスなどの材料を用いると導電性で熱伝導が良いので好適である。これらの材料中の2種以上からなる複合材料なども好適に用いられる。
The material of the top lid 101 (b), 301 (b), bottom plate 101 (c), bottom plate 301 (c) of the
円筒状基体105、305は、使用目的に応じた材質を有するものであれば良い。材質においては銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレスは電気伝導が良好のため好適である。さらに、これらの材料中の2種以上からなる複合材料も耐熱性が向上するために望ましい。
The
基体加熱用ヒーター107、307は真空仕様である発熱体であればよく、具体的にはシース状ヒーター、板状ヒーター、セラミックヒーター、カーボンヒーター等の電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等の熱放射ランプ発熱体、液体、気体等を温媒とし熱交換手段による発熱体等が挙げられる。基体加熱用ヒーター107、307の表面材料としてはステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属類、セラミック、耐熱性高分子樹脂等を使用することができる。
図1の堆積膜形成装置を用いた堆積膜の形成は、例えば概略以下のようにして行われる。 Formation of a deposited film using the deposited film forming apparatus of FIG. 1 is performed, for example, as follows.
まず、基体支持体106に保持した円筒状基体105を反応容器101内に設置し、不図示の排気装置により排気配管109を通して反応容器101内を排気する。続いて、基体加熱用ヒーター107により円筒状基体105を所定の温度に加熱・制御する。
First, the
円筒状基体105が所定の温度となったところで、ガス供給手段110を介して、原料ガスを反応容器101内に導入する。原料ガスの流量が設定流量となり、また、反応容器101内の圧力が安定したのを確認した後、高周波電源103からマッチングボックス104を介して高周波電極102へ所定の高周波電力を供給する。供給された高周波電力によって、反応容器101内にグロー放電が生起し、原料ガスは励起・解離して円筒状基体105上に堆積膜が形成される。
When the
所望の膜厚の形成が行なわれた後、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して堆積膜の形成を終える。多層構造の堆積膜を形成する場合には、同様の操作を複数回繰り返す。この場合、各層間においては、上述したように1つの層の形成が終了した時点で一旦放電を完全に停止し、次層のガス流量、圧力に設定が変更された後、再度放電を生起して次層の形成を行なってもよいし、あるいは、1つの層の形成終了後一定時間でガス流量、圧力、高周波電力を次層の設定値に徐々に変化させることにより連続的に複数層を形成してもよい。また、層と層の間で異なるガス種を使う場合には、各層の間で一旦、反応容器101内の残留ガスを十分真空引きすると、異なるガス種の汚染の心配がなくなるため好ましい。
After the formation of the desired film thickness, the supply of the high frequency power is stopped, and then the supply of the source gas is stopped to finish the formation of the deposited film. When forming a multi-layered deposited film, the same operation is repeated a plurality of times. In this case, in each layer, as described above, once the formation of one layer is completed, the discharge is once stopped completely, and after the setting is changed to the gas flow rate and pressure of the next layer, the discharge occurs again. The next layer may be formed, or a plurality of layers may be continuously formed by gradually changing the gas flow rate, pressure, and high-frequency power to the set values of the next layer within a certain period of time after the formation of one layer. It may be formed. Further, when different gas species are used between the layers, it is preferable to sufficiently evacuate the residual gas in the
堆積膜の形成中、必要に応じて円筒状基体105を回転機構108により所定の速度で回転させてもよい。
During the formation of the deposited film, the
図3の堆積膜形成装置を用いた堆積膜の形成に関しても、上記図1の場合と同様に行われる。 The formation of the deposited film using the deposited film forming apparatus of FIG. 3 is performed in the same manner as in FIG.
本発明を用いることにより、例えば図6に示すようなa-Si系電子写真用光受容部材が形成可能である。 By using the present invention, an a-Si electrophotographic light-receiving member as shown in FIG. 6, for example, can be formed.
図6(a)に示す電子写真用感光体600は、支持体601の上に、水素原子またはハロゲン原子を構成要素として含むa-Siを有する光導電性を有する光導電層602が設けられている。
An electrophotographic
図6(b)に示す電子写真用感光体600は、支持体601の上に、水素原子またはハロゲン原子を構成要素として含むa-Siからなり光導電性を有する光導電層602と、a-Si系(又はアモルファス炭素系)表面層603が設けられて構成されている。
An
図6(c)に示す電子写真用感光体600は、支持体601の上に、a-Si系電荷注入阻止層604と、水素原子またはハロゲン原子を構成要素として含むa-Siからなり光導電性を有する光導電層602と、a-Si系(又はアモルファス炭素系)表面層603が設けられて構成されている。
An
図6(d)に示す電子写真用感光体600は、支持体601の上に、光導電層602が設けられている。この光導電層602は水素原子またはハロゲン原子を構成要素として含むa-Siからなる電荷発生層605及び電荷輸送層606とからなり、その上にa-Si系(又はアモルファス炭素系)表面層603が設けられている。
An
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらによりなんら制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not restrict | limited at all by these.
(実施例1)
図1に示す堆積膜形成装置を用い、直径80mm、長さ358mmのアルミニウム製の円筒状基体105上に、高周波電源103の発振周波数を105MHzとして表1に示す条件に従い、円筒状基体側から順に電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなるa-Si電子写真用感光体を作製した。この際、円筒状部材111及び上蓋101(b)の材質はステンレス製、上蓋101(b)に対向する円筒状部材111の面は平面とし、円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を1mm以上100mm以下の範囲で変化させた。
(Example 1)
Using the deposited film forming apparatus shown in FIG. 1, on the
(比較例1)
実施例1において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を0.2mm、130mmと変化させた以外は実施例1と同様にしてa-Si電子写真用感光体を作製した。
(Comparative Example 1)
An a-Si electrophotographic photoreceptor was produced in the same manner as in Example 1 except that the distance between the
実施例1、比較例1で作製したa-Si電子写真用感光体は、下記の方法で球状突起数、画像欠陥、帯電能、感度、光メモリー、帯電能むら、感度むら、及び光メモリーむらの評価を行った。 The a-Si electrophotographic photoreceptors produced in Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to the following methods for the number of spherical protrusions, image defects, charging ability, sensitivity, optical memory, uneven charging ability, uneven sensitivity, and uneven optical memory. Was evaluated.
(球状突起数)
得られた感光体の表面を倒立型金属顕微鏡(ユニオン光学株式会社Versamet-2)で観察した。そして、10μm以上20μm未満及び20μm以上の大きさの球状突起の数を数え、10cm2当たりの個数を調べた。
(Number of spherical protrusions)
The surface of the obtained photoreceptor was observed with an inverted metal microscope (Versonmet-2, Union Optics). Then, the number of spherical protrusions having a size of 10 μm or more and less than 20 μm and a size of 20 μm or more was counted and the number per 10 cm 2 was examined.
(画像欠陥)
本テスト用に改造したキヤノン製複写機iR5000に本実施例で作製した電子写真用感光体を設置し、プロセススピード265mm/sec、前露光(波長660nmのLED)光量4lx・s、主帯電器の電流値1000μAの条件にて画像形成を行い、A3サイズの黒原稿を複写した。こうして得られた画像を観察し、直径0.1mm以上0.3mm未満及び直径0.3mm以上の球状突起に起因する白ポチの個数を数えた。
(Image defect)
The photoconductor for electrophotography produced in this example was installed in a Canon copier iR5000 modified for this test, the process speed was 265 mm / sec, the pre-exposure (LED with a wavelength of 660 nm) light quantity of 4 lx · s, the main charger An image was formed under the condition of a current value of 1000 μA, and an A3 size black original was copied. The images thus obtained were observed, and the number of white spots caused by spherical protrusions having a diameter of 0.1 mm to less than 0.3 mm and a diameter of 0.3 mm or more was counted.
(帯電能、帯電能むら)
電子写真装置の主帯電器に一定の電流(例えば1000μA)を流し、現像器位置にセットした表面電位計(TREK社Model 344)の電位センサーにより暗部電位を測定した。したがって、暗部電位が大きいほど帯電能が良好であることを示す。帯電能測定は感光体軸線方向全領域に渡って行い、その平均値とした。そして、帯電能むらは最大値と最小値の差を平均値で割った値で評価した。
(Charging ability, uneven charging ability)
A constant current (for example, 1000 μA) was passed through the main charger of the electrophotographic apparatus, and the dark portion potential was measured with a potential sensor of a surface potentiometer (TREK Model 344) set at the position of the developer. Therefore, the larger the dark part potential, the better the charging ability. The charging ability was measured over the entire area in the axial direction of the photosensitive member, and the average value was taken. Then, the charging ability unevenness was evaluated by a value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value by the average value.
(感度、感度むら)
現像器位置での暗部電位が一定値(例えば450V)となるよう主帯電器電流を調整した後、原稿に反射濃度0.1以下の所定の白紙を用い、現像器位置での明部電位が所定の値となるよう像露光(波長655nmの半導体レーザー)を調整した際の像露光量により評価する。したがって、像露光量が少ないほど感度が良好であることを示す。感度測定は感光体軸線方向全領域に渡って行い、その平均値とした。したがって、数値が小さいほど良好である。そして、感度むらは最大値と最小値の差を平均値で割った値で評価した。
(Sensitivity, sensitivity unevenness)
After adjusting the main charger current so that the dark part potential at the developing unit position becomes a constant value (for example, 450 V), a predetermined white paper having a reflection density of 0.1 or less is used for the original, and the bright part potential at the developing unit position is predetermined. Evaluation is based on the amount of image exposure when adjusting the image exposure (semiconductor laser with a wavelength of 655 nm) so as to be a value. Therefore, the smaller the image exposure amount, the better the sensitivity. Sensitivity measurement was performed over the entire region in the axial direction of the photoreceptor, and the average value was taken. Therefore, the smaller the value, the better. The sensitivity unevenness was evaluated by a value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value by the average value.
(光メモリー、光メモリーむら)
現像器位置における暗部電位が所定の値となるように主帯電器の電流値を調整した後、所定の白紙を原稿とした際の明部電位が所定の値となるよう像露光光量を調整する。この状態でキヤノン製ゴーストテストチャート(部品番号:FY9-9040)に反射濃度1.1、直径5mmの黒丸を貼り付けたものを原稿台に置き、その上にキヤノン製中間調チャートを重ねておいた際のコピー画像において、中間調コピー上に認められるゴーストチャートの直径5mmの黒丸の反射濃度と中間調部分の反射濃度との差を測定することにより行った。光メモリーの測定は、感光体軸線方向全領域に渡って行い、その平均値とした。したがって、数値が小さいほど良好である。そして、光メモリーむらは最大値と最小値の差を平均値で割った値で評価した。
(Optical memory, uneven optical memory)
After adjusting the current value of the main charger so that the dark portion potential at the developing unit position becomes a predetermined value, the image exposure light amount is adjusted so that the bright portion potential when the predetermined white paper is used as a document has a predetermined value. . When a Canon ghost test chart (part number: FY9-9040) with a black circle with a reflection density of 1.1 and a diameter of 5 mm is placed on the platen and a Canon halftone chart is placed on top of it In this copy image, the difference between the reflection density of the black circle with a diameter of 5 mm and the reflection density of the halftone portion of the ghost chart recognized on the halftone copy was measured. The optical memory was measured over the entire area in the axial direction of the photoreceptor, and the average value was taken. Therefore, the smaller the value, the better. Optical memory unevenness was evaluated by dividing the difference between the maximum and minimum values by the average value.
球状突起数、画像欠陥、帯電能、感度、光メモリー、帯電能むら、感度むら、及び光メモリーむらの評価は比較例1において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を130mmにして作製した電子写真用感光体を基準にし以下のようにした。
◎ :20%以上の良化
◎〜○:10%以上20%未満の良化
○ :10%未満の良化
△ :同等
× :悪化。
Evaluation of the number of spherical protrusions, image defects, charging ability, sensitivity, optical memory, charging ability unevenness, sensitivity unevenness, and optical memory unevenness in Comparative Example 1 was performed by setting the distance between the
◎: Improvement of 20% or more ◎ to ○: Improvement of 10% or more and less than 20% ○: Improvement of less than 10% △: Equivalent ×: Deterioration
実施例1、比較例1の評価結果を表2に示す。表2から分かるように、実施例1で円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を1mm以上100mm以下にし作製した電子写真用感光体は比較例1よりも良好な結果が得られており、円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を5mm以上50mm以下にした場合に良化する効果が増すことが分かる。
The evaluation results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 2. As can be seen from Table 2, the electrophotographic photoreceptor produced in Example 1 with the distance between the
また、実施例1で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にむらは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。 In addition, it was found that the electrophotographic photoreceptor produced in Example 1 has a uniform and good image with no unevenness in the halftone image in image characteristics. Furthermore, when a text document was copied, a clear image with high black density was obtained. In copying a photographic original, a clear image faithful to the original can be obtained, which is extremely good.
さらに、図3のように円筒状部材311が上蓋301(b)上に接地された状態で配置されている装置構成において、同様に円筒状部材311と底板301(c)の距離に関する検討をおこなったところ、同様に円筒状部材311と底板301(c)との距離を1mm以上100mm以下にして作製した電子写真用感光体は良好な結果が得られ、円筒状部材311と底板301(c)との距離を5mm以上50mm以下にした場合に良化し、5mm以上15mm以下にするとさらに良化する効果が増すことが分かった。
Further, in the apparatus configuration in which the
(実施例2)
実施例1において上蓋101(b)と対向する面の形状を図4(a)、図4(b)及び図4(c)に示すように平面、楕円面状、球面状にした以外は実施例1と同様にしてa-Si電子写真用感光体を作製した。その際、面の形状が平面の場合は円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を20mm、面の形状が楕円面状、球面状の場合は最短距離を20mmとした。
(Example 2)
In Example 1, the shape of the surface facing the upper lid 101 (b) was changed to flat, elliptical, and spherical as shown in FIGS. 4 (a), 4 (b), and 4 (c). In the same manner as in Example 1, an a-Si electrophotographic photoreceptor was produced. At that time, the distance between the
実施例2で作製した電子写真用感光体を実施例1と同様に比較例1において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を130mmにして作製した電子写真用感光体を基準にし評価した結果を表3に示す。表3から明らかなように、円筒状部材111の軸線から径方向に離間するのに従って円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を次第に大きくなるように楕円面状、球面状にすると効果がより顕著になることが分かる。
The electrophotographic photoreceptor produced in Example 2 was evaluated with reference to the electrophotographic photoreceptor produced in Comparative Example 1 with the distance between the
また、実施例2で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にむらは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。 In addition, it was found that the electrophotographic photosensitive member produced in Example 2 was uniform in the image characteristics and uniform and good images were obtained. Furthermore, when a text document was copied, a clear image with high black density was obtained. In copying a photographic original, a clear image faithful to the original can be obtained, which is extremely good.
さらに、図3のように円筒状部材311が上蓋301(b)上に接地された状態で配置されている装置構成において、同様の検討を行ったところ同様に円筒状部材311の軸線から径方向に離間するのに従って円筒状部材311と底板301(c)との距離を次第に大きくなるように楕円面状、球面状にすると効果がより顕著になることが分かった。
Further, in the apparatus configuration in which the
(実施例3)
実施例1において、円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を10mmとして高周波電源103の発振周波数を30MHz〜500MHzの範囲で変化させた以外は実施例1と同様にしてa-Si電子写真用感光体を作製した。
Example 3
In Example 1, the distance between the
実施例3で作製した電子写真用感光体を実施例1と同様に比較例1において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を130mmにして作製した電子写真用感光体を基準にし評価した結果を表4に示す。表4から明らかなように高周波電力の発振周波数を50MHz〜450MHzの範囲にすることで、より本発明の効果が得られることが分かる。
The electrophotographic photoreceptor produced in Example 3 was evaluated with reference to the electrophotographic photoreceptor produced in Comparative Example 1 with the distance between the
また、実施例3で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にむらは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。 In addition, it was found that the electrophotographic photosensitive member produced in Example 3 has a uniform and good image with no unevenness in the halftone image in image characteristics. Furthermore, when a text document was copied, a clear image with high black density was obtained. In copying a photographic original, a clear image faithful to the original can be obtained, which is extremely good.
さらに、図3のように円筒状部材311が上蓋301(b)上に接地された状態で配置されている装置構成において、同様の検討を行ったところ同様に50MHz〜450MHzの範囲にすることで、より本発明の効果が得られることが分かった。
Further, in the apparatus configuration in which the
(実施例4)
図3に示す堆積膜形成装置を用い、直径80mm、長さ358mmのアルミニウム製の円筒状基体305上に、発振周波数105MHzの高周波電源303に加えて不図示の高周波電源として発振周波数が60MHzのものを用い表5に示す条件に従い、円筒状基体側から順に電荷注入阻止層、光導電層(第一の層領域、第二の層領域)、表面層からなるa-Si電子写真用感光体を作製した。この際、円筒状部材311及び底板301(c)の材質はアルミニウム製、底板301(c)に対向する円筒状部材311の面は平面とし、円筒状部材311及び底板301(c)との距離を10mmとした。
Example 4
3. Using the deposited film forming apparatus shown in FIG. 3, on a
実施例4で作製した電子写真用感光体を実施例1と同様に比較例1において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を130mmにして作製した電子写真用感光体を基準にし評価したところ実施例1と同様に良好な結果が得られた。
The electrophotographic photoreceptor produced in Example 4 was evaluated with reference to the electrophotographic photoreceptor produced in Comparative Example 1 with the distance between the
また、実施例4で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にむらは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。 In addition, it was found that the electrophotographic photosensitive member produced in Example 4 has a uniform and good image with no unevenness in the halftone image in image characteristics. Furthermore, when a text document was copied, a clear image with high black density was obtained. In copying a photographic original, a clear image faithful to the original can be obtained, which is extremely good.
さらに、図1のように円筒状部材111が底板101(c)上に接地された状態で配置されている装置構成において、同様の検討を行ったところ実施例4と同様に良好な結果が得られた。
Further, in the apparatus configuration in which the
101、201、301:反応容器
101(a)、201(a)、301(a):誘電体部材
101(b)、201(b)、301(b)、401(b):上蓋
101(c)、201(c)、301(c)、501(c):底板
102、202、302:高周波電極
103、203、303:高周波電源
104、204、304:マッチングボックス
105、205、305:円筒状基体
106、206、306:基体支持体
107、207、307:基体加熱用ヒーター
108、208、308:回転機構
109、209、309:排気配管
110、210、310:ガス供給手段
111、311、411、511:円筒状部材
112、212、312:高周波電力分岐手段
600:電子写真用感光体
601:支持体
602:光導電層
603:表面層
604:電荷注入阻止層
605:電荷発生層
606:電荷輸送層
101, 201, 301: Reaction vessel
101 (a), 201 (a), 301 (a): Dielectric member
101 (b), 201 (b), 301 (b), 401 (b): Upper lid
101 (c), 201 (c), 301 (c), 501 (c): Bottom plate
102, 202, 302: High frequency electrode
103, 203, 303: High frequency power supply
104, 204, 304: Matching box
105, 205, 305: Cylindrical substrate
106, 206, 306: substrate support
107, 207, 307: Substrate heating heater
108, 208, 308: Rotation mechanism
109, 209, 309: Exhaust piping
110, 210, 310: Gas supply means
111, 311, 411, 511: Cylindrical members
112, 212, 312: High-frequency power branching means
600: Photoconductor for electrophotography
601: Support
602: Photoconductive layer
603: Surface layer
604: Charge injection blocking layer
605: Charge generation layer
606: Charge transport layer
Claims (9)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003407714A JP2005163161A (en) | 2003-12-05 | 2003-12-05 | Deposited film forming apparatus and deposited film forming method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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