JP3145536B2

JP3145536B2 - 触媒ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JP3145536B2
Application number: JP12684893A
Authority: JP
Inventors: 永樋口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JPH06338491A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、触媒ＣＶＤ法によって
基体上にアモルファスシリコン系の薄膜を形成するため
の、触媒ＣＶＤ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アモルファスシリコン（以下、ａ
−Ｓｉと略す）系の材料を用いた電子写真感光体や太陽
電池、イメージセンサ、光センサ、ＴＦＴ（薄膜トラン
ジスタ）等の製作には、主にグロー放電プラズマＣＶＤ
法による成膜装置が広く用いられてきた。このグロー放
電プラズマＣＶＤ法による成膜装置でａ−Ｓｉ電子写真
感光ドラムを製作する場合には、図２０に示すようなグ
ロー放電プラズマＣＶＤ装置１が用いられる。同図はそ
の装置１の概略構成図であって、円筒状の真空容器２の
ほぼ中央に配置した円筒状の導電性基体上に、グロー放
電プラズマによりａ−Ｓｉ系膜を成膜するものである。
これによれば、基体支持体３に保持された導電性基体４
を接地電極とし、これを等距離で囲んだ中空の円筒状の
金属電極を、高周波電力印加電極５とする。電極５に
は、成膜用の原料ガスを導入するガス導入管６が接続さ
れており、電極５の内周面に設けられたガス吹き出し孔
７から、基体４に向けて両電極間に原料ガスが導入され
る。電極５の上下には、接地との絶縁のための絶縁リン
グ８、８’が設けられ、電極５と基体４との間には、高
周波電源９が接続されている。支持体３の内部には、ニ
クロム線やカートリッジヒーターなどからなる基体加熱
手段１０が設けられていて、基体４を所望の温度に設定
することができる。また、支持体３と基体４は、回転用
のモーター１１と回転伝達手段１２により、一体で回転
させることができ、膜厚や膜質の均一化を図っている。
この装置を用いてａ−Ｓｉ系膜の成膜を行なうに当たっ
ては、所定の流量やガス比に設定された原料ガスを、ガ
ス導入管６からガス吹き出し孔７を介して両電極間に導
入すると共に、真空ポンプ（図示せず）に接続された排
気配管１３からの排気量を調整することにより、所定の
ガス圧力に設定する。その後、高周波電源９により高周
波電力を印加して、両電極間にグロー放電プラズマを発
生させて原料ガスを分解し、所望の温度に設定した基体
４上にａ−Ｓｉ系膜を成膜する。

【０００３】しかしながら、上記のグロー放電プラズマ
ＣＶＤ法では、成膜中のａ−Ｓｉ系膜の表面がプラズマ
によりダメージを受けるため、膜特性の向上や積層膜の
界面特性の制御に限界があるという問題点があった。ま
た、成膜装置毎にグロー放電プラズマ発生用の高価な高
周波電源が必要であるという問題点もあった。さらに、
高周波によるグロー放電プラズマの発生に伴って、電力
の一部が高周波ノイズとして成膜装置の各部や外部に漏
洩し、ガス流量やガス圧力あるいは基体温度の各種制御
機器の誤動作を引き起こすという問題点もあった。

【０００４】加えて、プラズマによる分解生成物は、真
空容器内の基体以外の部位、すなわち電極や容器の内
壁、排気配管系等にも付着し堆積する。そのため、ａ−
Ｓｉ系膜の成膜中に副生成物として黄色の易燃性粉体が
多量に発生し、その粉体が成膜中の基体表面に飛来し
て、成膜欠陥の発生原因となっていた。また、成膜毎に
反応炉内の粉体洗浄作業を必要とし、しかもその取扱い
に危険が伴うという問題点もあった。

【０００５】これらの問題点に対処し、ａ−Ｓｉ系膜の
特性を改善することを目的として、近年、特開昭63−40
314 号、特開昭63−234514号、特開昭63−234515号、特
開平2−224227号、特開平 3−239320号等に、触媒ＣＶ
Ｄ法と呼ばれる成膜方法およびその装置が提案されてい
る。

【０００６】この触媒ＣＶＤ装置を、図１９に示す装置
の概略図に基づいて説明する。真空容器からなる反応室
１４内には、基体の保持と加熱が可能な基体保持台１５
が設置され、その上面に基体１６が保持される。基体１
６の上部には、適当な間隔をおいてタングステン等から
なる熱触媒体１７が配置され、その熱触媒体１７を通過
して基体上に原料ガスを供給出来るように、ガス導入管
１８が配設される。１９は真空ポンプ、２０は基体加熱
手段としてのヒーターである。この装置によりａ−Ｓｉ
系膜を成膜するには、真空ポンプ１９により真空状態に
排気した反応室１４内に、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガスな
どからなる原料ガスをガス導入管１８より導入し、1000
〜1400℃に加熱された熱触媒体１７を通過させて触媒反
応を起こさせ、その反応により分解生成した反応生成物
を基体１６上に到達させて、ａ−Ｓｉ系膜を堆積させ
る。

【０００７】この触媒ＣＶＤ法によれば、成膜反応にお
いてプラズマによるダメージがないため、優れた特性の
膜が得られ、積層膜の界面特性も良好となる。また、ａ
−Ｓｉ：Ｈ膜中の水素含有量の低減が可能となることに
よりａ−Ｓｉ：Ｈ膜の光学的バンドギャップが小さくな
るために、太陽電池の光電変換効率が向上し、太陽電池
やイメージセンサにおける光劣化が改善され、ＴＦＴで
のキャリア移動度が改善されるなどの利点を有する。

【０００８】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
各提案の装置においては平板状の被成膜基体であり、そ
の他の基体形状、例えば電子写真感光ドラムとして使用
される円筒状基体に適した装置については、十分に開示
されていなかった。

【０００９】そこで、本発明者が円筒状基体に触媒ＣＶ
Ｄ法により成膜形成したところ、装置の構成上、成膜に
際して高温に加熱された熱触媒体を基体の近くに配置す
るため、基体が熱触媒体からの輻射熱により加熱され、
基体温度の制御が困難になるという問題点があることが
判明した。このような問題点は、平板状基体を用いても
同様に提起されている。すなわち、特開平 3−239320号
には、高温の触媒部材からの輻射熱による基体の加熱を
防止するための、気体が通過可能な輻射遮断部材を設け
ることが開示されている。そこで、本発明者が上記公報
の提案に基づいて、輻射遮断部材を設けた円筒状基体用
触媒ＣＶＤ装置を各種試作したところ、基体加熱の防止
効果は得られたが、その反面、輻射遮断部材にも成膜
し、これに伴ってガスの利用効率が低下するという問題
が生まれた。しかも、基体上の膜厚を電子写真感光体と
して必要な数十μｍまで厚くするために成膜時間を長く
した場合、輻射遮断部材に成膜した膜が応力のために剥
がれて基体に飛来し、基体上の膜に成膜欠陥を発生させ
るという問題点もあった。加えて、円筒状基体に成膜す
る際には、その基体の外周面にわたって均等に原料ガス
が供給されることが必要であり、それに応じた触媒ＣＶ
Ｄ装置は提案されていなかった。

【００１０】本発明は上記の問題点を解決して完成され
たものであり、その目的は、輻射遮断部材を設けなくて
も基体温度を所定の範囲に設定できるとともに、原料ガ
スの利用効率を高めることができる、高品質のａ−Ｓｉ
系膜を用いた電子写真感光ドラムを作製するための、触
媒ＣＶＤ装置を提供することにある。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】本発明の請求項１に係
る触媒ＣＶＤ装置は、内周面にガス吹き出し孔を有する
容器の内部に、それぞれ大小の径を有する筒状の熱触媒
体と基体支持体とを中心軸がほぼ同一となるように配設
すると共に、上記熱触媒体をガスが透過する構造と成
し、上記基体支持体の外周面に被成膜用基体を設け且つ
内側に基体温度設定手段を付設して成ることを特徴とす
る。

【００１２】本発明の請求項２に係る触媒ＣＶＤ装置
は、中心部にガス吹き出し手段を有する容器の内部に、
それぞれ大小の径を有する筒状の基体支持体と熱触媒体
とを中心軸がほぼ同一となるように配設すると共に、上
記熱触媒体をガスが透過する構造と成し、上記基体支持
体の内周面に被成膜用基体を設け且つ外側に基体温度設
定手段を付設して成ることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の請求項３に係る触媒ＣＶＤ
装置は、中心部にガス吹き出し手段を有する容器の内部
に、それぞれ大小の径を有するように同心円状に配列し
た複数の基体支持体と筒状の熱触媒体とを中心がほぼ同
一となるように配設すると共に、上記熱触媒体をガスが
透過する構造と成し、上記複数の基体支持体の外周面に
被成膜用基体を設け且つ内側に基体温度設定手段を付設
して成ることを特徴とするものであり、量産に適した触
媒ＣＶＤ装置である。

【００１４】更に、本発明の請求項４に係る触媒ＣＶＤ
装置は、平板状のガス吹き出し手段を有する容器の内部
に、そのガス吹き出し手段とほぼ平行となるように平板
状の熱触媒体と直線状に配列された複数の基体支持体と
を順次並設すると共に、上記熱触媒体をガスが透過する
構造と成し、上記複数の基体支持体の外周面に被成膜用
基体を設け且つ内側に基体温度設定手段を付設して成る
ことを特徴とするものであり、量産に適した触媒ＣＶＤ
装置である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の触媒ＣＶＤ装置につき、実施
例に基づいて詳細に説明する。〔例１〕図１は本発明の請求項１に係る触媒ＣＶＤ装置
２１の概略構成図であり、この図に対して２通りの構成
を示す横断面図を図２または図３に示す。この装置２１
は、筒状の真空容器２２のほぼ中央に配された円筒状も
しくは多面体状の基体２４上に、熱触媒体２５を介して
ガス吹き出し手段２６から原料ガスを供給し、触媒ＣＶ
Ｄ法によってａ−Ｓｉ系の膜を成膜するものである。

【００１６】真空容器２２は、基体２４のセットや取り
出しが出来るように、容器の一部、例えば上蓋が開閉可
能に形成される。２３は基体支持体であり、その内部に
加熱手段２７と冷却手段２８と温度検出手段２９とが設
けられていて、支持体２３に装着される基体２４の成膜
時の温度を制御する。また、支持体２３には回転伝達手
段３１を介して基体回転用のモーター３０が接続されて
おり、成膜中に支持体２３と基体２４とが一体に回転さ
れる。ガス吹き出し手段２６は、多数のガス吹き出し孔
３２を設けた内周面３３を有し、この内周面３３と真空
容器２２とにより、中空状に形成されており、ガス導入
管３４を介して原料ガスが導入される。３５は、図示し
ない真空ポンプに接続されたガス排気配管である。容器
２２には、この他に真空度をモニターする圧力計（図示
せず）も接続されている。

【００１７】この装置２１で用いる基体２４の形状は、
円筒状もしくは平板状であり、平板状基体を用いる場合
には、図３に示すように複数個の基体をほぼ円筒状ある
いは多面体状になるように基体支持体上に配置して、成
膜を行なう。

【００１８】基体２４の材質は、製品の用途に応じて、
導電性または絶縁性あるいは絶縁性基体の表面に導電処
理を施したものが選択される。導電性基体としては、例
えば、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレススチール（Ｓ
ＵＳ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃ
ｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）
等の金属またはこれらの合金が挙げられる。

【００１９】絶縁性基体としては、ホウ珪酸ガラスやソ
ーダガラス、パイレックスガラス等のガラスや、セラミ
ックス、石英、サファイヤ等の無機絶縁物、あるいはフ
ッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレン、ポリアミド、ビニロン、エポキシ、マイ
ラー等の合成樹脂絶縁物が挙げられる。これらの絶縁性
基体は、必要に応じて、少なくとも成膜を行なう側の表
面が導電処理される。この導電処理は、絶縁性基体の表
面にＩＴＯ（インジウム・スズ・酸化物）、酸化錫、酸
化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅等の導電層や、Ａｌ、
Ｎｉ、金（Ａｕ）等からなる金属層を、真空蒸着法、活
性反応蒸着法、イオンプレーティング法、ＲＦスパッタ
リング法、ＤＣスパッタリング法、ＲＦマグネトロンス
パッタリング法、ＤＣマグネトロンスパッタリング法、
熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スプレー法、塗布法、
浸漬法等で形成することで行なう。

【００２０】基体２４を保持する基体支持体２３の形状
は、触媒ＣＶＤ装置２１のように真空容器の中央に配置
される場合、円筒状基体を保持する際には図２のように
円筒状とし、平板状基体を保持する際には図３のように
断面を多面体状とする。

【００２１】この基体支持体２３の内部には、熱触媒体
２５からの輻射熱を受けても成膜中の基体温度を所望の
値に維持するために、温度検出手段２９と加熱手段２７
と冷却手段２８からなる基体温度制御手段を設ける。温
度検出手段２９としては、熱電対やサーミスタ等を用い
て支持体２３の外壁の温度を検出するように取り付け、
外壁を介して支持体２３に保持された基体２４の温度状
態をモニターしながら、温度調節器（図示せず）により
加熱手段２７と冷却手段２８を制御して、基体温度を所
望の値に維持する。加熱手段２７には、ニクロム線やシ
ーズヒーター、カートリッジヒーター等の電気的なもの
や、油等の熱媒体が用いられる。冷却手段２８には、空
気や窒素ガス等の気体や、水、油等からなる冷却媒体
が、基体支持体２３内部を循環するようにして用いられ
る。この基体温度制御手段により、成膜中の基体温度
は、１００〜５００℃、好適には２００〜３５０℃の一
定温度に制御される。

【００２２】更に、支持体２３は回転軸を備えており、
容器２２との接点には装置内部の真空を維持しつつ基体
温度制御手段を機能させる回転機構が設けられる。この
ような回転機構としては、回転軸を二重もしくは三重構
造としてオイルシールやメカニカルシール等の真空シー
ル手段を用い、中空にした回転軸内部に温度検出手段や
ヒーターの配線および媒体の循環経路を設ける。内部の
配線や媒体の循環経路と外部の制御機器との接続には、
スリップリングや回転導入端子等を用いる。

【００２３】基体支持体２３を回転させる回転伝達手段
３１は、上記のように基体温度制御手段を内蔵した支持
体２３の回転軸を兼ねたもの、または図１に示したよう
に、支持体２３の軸とは反対側に回転伝達のみを行なう
軸を設けたものとする。あるいは、支持体２３の下側に
基体温度制御手段を内蔵した回転軸を、上側に回転を支
持する軸を設けて、基体回転の位置精度を高めるように
する。これらの機構により、基体表面の全面にわたっ
て、一様な膜厚分布や膜特性が確保できる。

【００２４】本発明の触媒ＣＶＤ装置で用いる熱触媒体
２５の材料としては、原料ガスの少なくとも一部に触媒
反応あるいは熱分解反応を起こして、その反応生成物を
堆積種となし、かつ触媒材料自身が、昇華や蒸発により
堆積される膜中に混入しにくいものが選択される。

【００２５】このような材料には、タングステン
（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）、Ｔｉ、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔ
ａ）、コバルト（Ｃｏ）、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎやそれらの
合金がある。

【００２６】熱触媒体２５の基本的な形状は、基体２４
あるいはガス吹き出し手段２６をほぼ等距離で取り囲む
ような、基体２４より大きな径の筒状であり、ガスが透
過する構造を有している。その成形法には、例えば以下
のような方法がある。

【００２７】上記の材料で作られたワイヤーやフィラ
メント、リボン等を、セラミックスや石英、タングステ
ン等の支持材を格子状や網目状、メッシュ状、ハニカム
状等に組み合わせた筒状支持体に巻き付け、筒状とす
る。上記の材料で作られたワイヤーやフィラメント、リボ
ン等を、格子状や網目状、メッシュ状、ハニカム状に組
み合わせて、筒状とする。上記の材料で作られた薄い平板に、円形や三角形、正
方形、長方形、菱形、六角形、縦長のスリット状、横長
のスリット状、斜めのスリット状、またはそれらの組合
せからなる種々の通気孔を多数設けたものを、筒状に成
形する。のような通気孔を設けた、直径の異なる複数の筒状
平板を、互いの通気孔が重ならず、かつ互いの筒状平板
間にガスの通過する間隙を有するように、二重以上に組
み合わせる。

【００２８】上記のような熱触媒体２５の形状の例を、
図４の（ａ）〜（ｍ）に部分図で示す。同図（ａ）〜
（ｃ）は、上記の熱触媒体材料３６を支持材３７に巻
き付けた例、同図（ｄ）〜（ｆ）は、上記の熱触媒体
材料３６を組み合わせた例、同図（ｇ）〜（ｋ）は、上
記の熱触媒体材料で作られた平板３８に種々の通気孔
３９を多数設けた例、同図（ｌ）、（ｍ）は、上記の
例を示すものである。

【００２９】これらの熱触媒体２５には、真空容器２２
の外部から電流端子３６を介して電力が供給され、通電
によるジュール熱で５００〜２０００℃、好適には８０
０〜１４００℃の高温に加熱される。

【００３０】熱触媒体２５の位置は、基体支持体２３に
保持された基体２４とほぼ等距離の間隔を有するよう
に、中心軸がほぼ同一となるように配置される。基体と
の間隔は、生成された堆積種の基体への効率的な輸送
や、熱触媒体からの輻射熱による基体や堆積膜の損傷防
止などの点から設定され、３〜１００ｍｍ、好適には５
〜５０ｍｍ、最適には１０〜４０ｍｍとされる。

【００３１】成膜用原料ガスを供給するガス吹き出し手
段２６は、熱触媒体２５を介して基体２４とは反対側に
配置される。すなわち、触媒ＣＶＤ装置２１のように基
体２４が真空容器の中央に設置される場合には、基体の
外側に配置される熱触媒体２５を取り囲むように配置さ
れる。この場合のガス吹き出し手段２６は、内周面３３
に多数のガス吹き出し孔３２を有する、中空構造の円筒
状とする。ガス吹き出し孔３２は、小さな円形や三角
形、正方形、長方形、菱形、六角形、スリット状などの
孔が、碁盤目状などの一定間隔や、ガス吹き出しのムラ
を考慮して分布を持たせた間隔で多数設けられ、基体２
４へ向けた均一なガス吹き出しを実現する。

【００３２】ガス吹き出し手段２６は、その外壁が容器
２２を兼ねる構成にすることで装置の小型化が図れ、そ
れにより、装置を設置する空間の利用効率や装置の取扱
性、装置製作の容易性、後述するように複数個の容器２
２を配列する場合の量産性などに優れた触媒ＣＶＤ装置
が提供される。このためには、外壁とガス吹き出し孔３
２を有する内周面３３を一体に形成したガス吹き出し手
段２６としてもよいし、ガス吹き出し孔３２の設けられ
た内周面３３となる筒体を容器２２の内面に嵌め合わせ
ることによって、ガス吹き出し手段２６を形成するよう
にしてもよい。また、ガス吹き出し手段２６の内部に
は、ガス分布の一層の均一化を図るために、内周面３３
に設けたガス吹き出し孔３２よりも疎な密度でガス通過
孔を開けた金属性の筒体を、バッファ板として設けると
よい。

【００３３】このガス吹き出し手段２６の内周面３３
は、成膜中には、基体２４と同様に熱触媒体２５からの
輻射熱を受ける。しかし、ガス吹き出し手段２６は成膜
用ガスが供給されることによりガスによる冷却作用を受
けること、また外壁が真空容器を兼ねていることで、輻
射熱を効果的に吸収、放散することができる。従って、
この熱触媒体２５からの輻射熱を吸収、放散する作用に
より、基体２４へ向かう輻射熱の低減が図れ、基体温度
の安定化に寄与することができる。

【００３４】このような、ガス吹き出し手段２６により
輻射熱を吸収、放散する作用は、真空容器を兼ねている
外壁に、水冷ジャケットや空冷ジャケット等の冷却手段
を設けることで、その効果をより高めることができる。
そのような装置の例として、図５に概略構成図を、図６
にその横断面図を示す。３７が冷却手段としての水冷ジ
ャケットであり、４０は冷却水供給口、４１は冷却水排
出口である。この冷却水の温度や流量は、成膜条件に応
じて、適宜設定される。

【００３５】本発明の触媒ＣＶＤ装置に用いられるａ−
Ｓｉ系膜の原料ガスは、グロー放電プラズマＣＶＤ法で
用いられるものと同様である。すなわち、成膜原料ガス
としては、シリコンと水素やハロゲン元素とからなる化
合物、例えばＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆、Ｓｉ₃Ｈ₈、Ｓｉ
Ｆ₄、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＣｌ₂Ｈ₂等が用いられる。希
釈用ガスとしては、Ｈ₂、Ｎ₂、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘ
ｅ等が用いられる。価電子制御ガスには、Ｐ型不純物と
しては元素周期律表第III族Ｂの元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ
等）を含む化合物、例えばＢ₂Ｈ₆、Ｂ（ＣＨ₃）₃、
Ａｌ（ＣＨ₃）₃、Ａｌ（Ｃ₂Ｈ₅）₃、Ｇａ（Ｃ
Ｈ₃）₃等が用いられ、Ｎ型不純物としては元素周期律
表第Ｖ族Ｂの元素（Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等）を含む化合物、
例えばＰＨ₃、Ｐ₂Ｈ₄、ＡｓＨ₃、ＳｂＨ₃等が用い
られる。また、バンドギャップ調整用ガスとしては、バ
ンドギャップを拡大する元素であるＣ、Ｎ、Ｏを含む化
合物、例えばＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₂、Ｃ₃Ｈ₈、Ｎ₂、ＮＨ
₃、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂、Ｏ₂、ＣＯ、ＣＯ₂等や、
バンドギャップを狭める元素であるＧｅ、Ｓｎを含む化
合物、例えばＧｅＨ₄、ＳｎＨ₄、Ｓｎ（ＣＨ₃）₃等
が用いられる。

【００３６】成膜に当たっては、これらのガスを減圧弁
やマスフローコントローラーなどを用いて所望の流量や
混合比に調整し、ガス導入管３４より真空容器２２に導
入して、ガス吹き出し手段２６から熱触媒体２５を介し
て基体２４表面に供給する。

【００３７】成膜時のガス圧力は、０．００１〜２０Ｔ
ｏｒｒ、好適には０．００５〜１０Ｔｏｒｒ、更に好適
には０．０１〜１Ｔｏｒｒに設定される。ガス圧力をこ
の範囲に設定することで、供給されたガスが効率的に分
解、輸送される。また反応生成物同士の気相中での２次
反応が抑制されることにより、基体上に良質なａ−Ｓｉ
系膜を形成することが出来る。なお、より高品質の膜を
得るためには、成膜を開始するに先立って、基体がセッ
トされた後の真空容器２２内を一旦１０^-6Ｔｏｒｒ程度
の高真空に排気し、容器内の水分や残留不純物ガスを除
去しておくことが望ましい。

【００３８】以上の各構成の組合せにより、下記のよう
な作用によって、電子写真感光ドラム等の円筒状基体へ
の成膜に適した触媒ＣＶＤ装置が提供できた。すなわ
ち、基体支持体を筒状とすることで円筒状基体の保持が
可能となり、その支持体内部に温度検出手段と加熱手段
と冷却手段からなる基体温度制御手段を設けることで、
成膜中に熱触媒体からの輻射熱を受けても、ガスの利用
効率を低下させることなく基体温度が維持できた。ま
た、基体支持体の回転機構も付加し、その位置精度も高
めたことで、基体上への均等な成膜が行なえるようにな
った。さらに、基体支持体の形状を多面体状とすること
により、複数の平板状基体への成膜も行なえるようにな
った。

【００３９】また、熱触媒体の形状を基体支持体より大
きな径の筒状としてそれらの中心軸がほぼ同一となるよ
うに配設してガスが透過する構造とし、加えて、その熱
触媒体を取り囲むようにガス吹き出し手段を設けて、基
体表面へ向けて均等に原料ガスを供給するようにしたこ
とにより、成膜用堆積種を均等に供給でき、基体上への
一様な成膜が行なえるようになった。

【００４０】また、ガス吹き出し手段の外壁を真空容器
を兼ねる構成にしたことで、装置の小型化が図れた。さ
らに、ガス吹き出し手段に供給される原料ガスによる冷
却効果を利用することで、熱触媒体からの輻射熱によっ
て基体が加熱される問題を軽減でき、成膜温度が安定し
た。この効果は、ガス吹き出し手段の外壁に冷却ジャケ
ットを設けることで、より高められる。

【００４１】また、原料ガスとして例示した種々のガス
を組み合わせて使用することで、ａ−Ｓｉ系膜のバンド
ギャップや導電型も制御でき、所望の電子写真特性を備
えた積層型感光体を作製することができた。

【００４２】以下、具体的な実験例を述べる。この触媒
ＣＶＤ装置２１により、以下のようにして図２１に示す
層構成のａ−Ｓｉ電子写真感光ドラムを作製した。図２
１において、４２、４３、４４および４５は、それぞれ
導電性の基体、キャリア注入阻止層、光導電層および表
面保護層を表わす。

【００４３】図１および図２の構成の触媒ＣＶＤ装置２
１において、熱触媒体２５に０．５ｍｍ径の純度９９．
９９％のタングステンワイヤーで作られたメッシュを筒
状に巻いたものを用い、熱触媒体と基体との距離は３０
ｍｍとした。また、基体の加熱手段２７にはカートリッ
ジヒーターを、冷却手段２８には窒素ガスを用いた。

【００４４】この装置２１に、表面を鏡面仕上げした直
径１００ｍｍ、長さ３６０ｍｍの円筒状Ａｌ基体をセッ
トし、基体温度を２５０℃に加熱しながら、ロータリー
ポンプと油拡散ポンプにより１×１０^-6 Ｔｏｒｒの真
空度まで真空排気を行なった。次に熱触媒体を、通電し
て１５００℃に加熱し、真空ポンプをロータリーポンプ
とブースターポンプの組合せに切り換え、表１の条件で
キャリア注入阻止層４３、光導電層４４、表面保護層４
５を順次形成し、ａ−Ｓｉ電子写真感光ドラム（以下、
ａ−Ｓｉドラムと略す）Ａを作製した。

【００４５】

【表１】

【００４６】このａ−ＳｉドラムＡの帯電特性を、＋６
ｋＶの電圧を印加したコロナ帯電器を用いて測定したと
ころ、５００Ｖの帯電電位を示した。また、光感度特性
も５００Ｖからの半減露光量が０．８ lux・sec と良好
で、残留電位も５Ｖ以下と優れた特性を示した。

【００４７】そして、このａ−ＳｉドラムＡを市販の普
通紙複写機に搭載して画像評価を行なったところ、画像
濃度が高く、バックのかぶりのない、解像力の優れた画
像が得られた。また、画像中の黒点や白点等の画像欠陥
は、グロー放電プラズマＣＶＤ法によるａ−Ｓｉドラム
よりも少なく、高い画像品質であった。

【００４８】次に、触媒ＣＶＤ装置２１の基体支持体２
３を図３のように断面が８角形の形状のものとし、熱触
媒体２５には、０．５ｍｍ径の純度９９．９９％のタン
グステンワイヤーを、細い棒状のセラミックス製の支持
体を骨組みとして、円筒状に巻いたものを用いた。

【００４９】この装置に、幅１５ｍｍ、長さ２４０ｍｍ
の密着型イメージセンサ用の基体をセットして基体温度
を２５０℃に加熱しながら、ロータリーポンプと油拡散
ポンプにより１×１０^-6Ｔｏｒｒの真空度まで真空排気
を行なった。そして、熱触媒体を、通電して１５００℃
に加熱し、真空ポンプをロータリーポンプとブースター
ポンプに切り換え、表２の条件でａ−ＳｉＮ層、ｉ型ａ
−Ｓｉ層、ｐ型ａ−Ｓｉ層を順次形成し、ａ−Ｓｉ密着
型イメージセンサＢを作製した。

【００５０】

【表２】

【００５１】この密着型イメージセンサＢの明暗特性を
波長５７０ｎｍ、光量９０ luxのＬＥＤを用いて測定し
たところ、明暗電流比Ｉp ／Ｉd が約１×１０³と優れ
た特性を示した。

【００５２】〔例２〕図７に、本発明の請求項２に係る
触媒ＣＶＤ装置４６の構成の横断面図を示す。基本的な
装置の構成は図１の装置２１と同様であるが、この装置
４６で用いる基体の形状は平板状であり、図７に示すよ
うに、複数個の基体２４を真空容器２２の内壁側に設け
られた基体支持体４７上に、多面体もしくはほぼ円筒状
の形状となるように配置する。

【００５３】この装置４６においては、ガス吹き出し手
段４８は、基体２４に向けてガスを供給するように、熱
触媒体２５の内側に中心軸がほぼ同一となるように配設
される。この場合のガス吹き出し手段４８は、外周面に
多数のガス吹き出し孔３２を有する、中空構造の円筒状
とする。ガス吹き出し孔３２は、装置２１と同様に、小
さな円形や三角形、正方形、長方形、菱形、六角形、ス
リット状などの孔が、碁盤目等の一定間隔や、ガス吹き
出しのムラを考慮して分布を持たせた間隔で多数設けら
れ、基体２４へ向けた均一なガス吹き出しを実現する。
このガス吹き出し手段４８の内部にも装置２１と同様
に、ガス分布の一層の均一化を図るためにいくつかのバ
ッファ板を設けるとよい。また、装置４６ではガス吹き
出し手段が真空容器の外壁を兼ねなくてもよいため、ガ
ス吹き出し手段４８として図７に示したような１個の筒
体の他に、側面に複数のガス吹き出し孔を有する複数の
ガス導入管を設置して、熱触媒体２５を介して基体２４
へ向けてガス吹き出しを行なってもよい。

【００５４】このガス吹き出し手段４８の外周面は、成
膜中には、基体２４と同様に熱触媒体２５からの輻射熱
を受ける。しかし、ガス吹き出し手段４８は成膜用ガス
が供給されることによりガスによる冷却作用を受けるこ
とで、輻射熱を効果的に吸収、放散することができる。
従って、この熱触媒体２５からの輻射熱を吸収、放散す
る作用により、基体２４へ向かう輻射熱の低減が図れ、
基体温度の安定化に寄与することができる。

【００５５】このような、ガス吹き出し手段４８により
輻射熱を吸収、放散する作用は、ガス吹き出し手段４８
の内部に、水冷や空冷等による冷却手段を設けること
で、その効果をより高めることができる。このような冷
却手段を設けたガス吹き出し手段４８を用いた例とし
て、図８にその装置４６の横断面図を示す。同図におい
て、４９が冷却手段であり、ガス吹き出し手段４８の外
周面に接して設けられた中空構造の冷却手段４９の内部
に、冷却水や冷却気体を循環させて、ガス吹き出し手段
４８の外周面を所望の温度に設定することにより、熱触
媒体２５からの輻射熱を吸収、放散する。また、真空容
器２２の外壁にさらに冷却手段を追加することにより、
熱触媒体から基体への輻射熱の一部を吸収、放散する作
用を高めることができ、輻射熱の影響をより一層軽減で
きる。

【００５６】以上の構成の触媒ＣＶＤ装置４６によれ
ば、下記のような作用によって、複数個の平板状基体へ
の成膜に適した触媒ＣＶＤ装置が提供できた。すなわ
ち、基体支持体を真空容器の内壁側に設けた筒状とする
ことで複数個の平板状基体の保持が可能となり、その支
持体内部に温度検出手段と加熱手段と冷却手段からなる
基体温度制御手段を設けることで、成膜中に熱触媒体か
らの輻射熱を受けても、ガスの利用効率を低下させるこ
となく基体温度が維持できた。

【００５７】また、熱触媒体を基体支持体の内側に配置
した同軸状の筒型とし、加えて、その熱触媒体の内側に
ガス吹き出し手段を設けて、基体表面へ向けて均等に原
料ガスを供給するようにしたことにより、成膜用堆積種
を均等に供給でき、複数個の平板状基体上への一様な成
膜が行なえるようになった。

【００５８】また、基体を真空容器の内壁全体にわたっ
て配置したことで、装置の小型化が図れた。そして、ガ
ス吹き出し手段に供給される原料ガスによる冷却効果を
利用することで、熱触媒体からの輻射熱によって基体が
加熱される問題を軽減でき、成膜温度が安定した。この
効果は、ガス吹き出し手段の内部に冷却手段を追加する
ことで、より高められる。また、真空容器の外壁にさら
に冷却手段を追加することにより、輻射熱の影響をより
一層軽減できる。

【００５９】更に、原料ガスとして例示した種々のガス
を組み合わせて使用することで、ａ−Ｓｉ系膜のバンド
ギャップや導電型も制御できる。

【００６０】以下、具体的な実験例を述べる。触媒ＣＶ
Ｄ装置４６の基体支持体を、図７に示したように２０面
体の形状とし、熱触媒体２５には、０．５ｍｍ厚の純度
９９．９９％のタングステン平板に０．５ｍｍの穴を１
０ｍｍピッチの碁盤目状に開けたものを、円筒状に巻い
たものを用いた。

【００６１】この装置４６に、幅１５ｍｍ、長さ２４０
ｍｍの密着型イメージセンサ用の基体をセットして、
〔例１〕と同様に基体温度を２５０℃に加熱しながら、
ロータリーポンプと油拡散ポンプにより１×１０^-6Ｔｏ
ｒｒの真空度まで真空排気を行なった。

【００６２】次に熱触媒体を、通電して１５００℃に加
熱し、真空ポンプをロータリーポンプとブースターポン
プに切り換え、表３の条件でａ−ＳｉＮ層、ｉ型ａ−Ｓ
ｉ層、ｐ型ａ−Ｓｉ層を順次形成し、ａ−Ｓｉ密着型イ
メージセンサＣを作製した。

【００６３】

【表３】

【００６４】この密着型イメージセンサＣの波長５７０
ｎｍ、光量９０ luxのＬＥＤを用いて測定したところ、
明暗電流比Ｉp ／Ｉd が約１×１０³と優れた特性を示
した。

【００６５】〔例３〕図９に、本発明の請求項１または
請求項２に係る触媒ＣＶＤ装置を複数個連結した触媒Ｃ
ＶＤ装置５０の構成の概略図を、また図１０にその横断
面図を示す。この装置５０は、装置２１または装置４６
の真空容器２２を複数個配置して、ガス供給配管系およ
びガス排気配管系を共通化したものであり、図９および
図１０では、４個の真空容器２２を円周状に配置し、後
述するガス供給集合器５１およびガス排気集合器５２を
設けた例を示す。

【００６６】これらの装置で用いる基体の形状は、装置
２１や装置４６と同様に円筒状もしくは平板状のものを
用いる。

【００６７】この装置５０のように、複数個の真空容器
２２を並列もしくは円周上に配列して同時に成膜を行な
うことで、各真空容器２２へのガス供給配管系と排気配
管系を共通化することを特徴とする、量産に適した触媒
ＣＶＤ装置が提供される。

【００６８】複数個の真空容器のガス供給配管系を共通
化する場合には、各原料ガスをマスフローコントローラ
ー等により所望の流量に設定して混合し、その混合ガス
の供給配管系にガス分岐配管を設けて、各容器２２に向
けて分岐して接続する。この分岐配管の管径や各容器２
２への長さが均等になるように設定することで、均等な
ガス分配が可能になる。さらに、分岐の部分に、ガス供
給配管より大きくかつ真空容器より小さい内径を有する
ガス供給集合器５１を設けることで、より均等なガス分
配が可能になる。

【００６９】また、複数個の容器２２のガス排気配管系
を共通化する場合には、各容器２２からの排気配管３５
を集合させ、１本の配管にして真空ポンプに接続する。
この場合も、配管３５の管径や各容器２２からの配管の
長さが均等になるように設定することで、均等なガス排
気が可能になる。さらに、配管の集合部分に、排気配管
より大きく真空容器より小さい内径を有するガス排気集
合器５２を設けることで、より均等なガス排気が可能に
なる。

【００７０】以上の構成の触媒ＣＶＤ装置５０によれ
ば、触媒ＣＶＤ装置２１や触媒ＣＶＤ装置４６の作用効
果に加えて、下記のような作用によって、電子写真感光
ドラム等の複数個の円筒状基体あるいは平板状基体への
成膜に適した、量産性に優れた触媒ＣＶＤ装置が提供で
きた。

【００７１】すなわち、複数個の真空容器を並列もしく
は円周上に配列して、それらのガス供給配管系と排気配
管系を共通化することにより、装置全体の小型化を図り
つつ、多数の基体に同時に均等な成膜が行なえる、量産
性に優れた装置となった。そして、ガス供給配管系およ
び排気配管系に、それぞれガス供給集合器およびガス排
気集合器を付設することで、より均等な成膜が行なえ
る。

【００７２】以下、具体的な実験例を述べる。この触媒
ＣＶＤ装置５０のそれぞれの真空容器２２を、装置２１
と同様の構成とし、熱触媒体２５に、０．５ｍｍ径の純
度９９．９９％のタングステンワイヤーで作られたメッ
シュを円筒状に巻いたものを用いた。各容器２２に、表
面を鏡面仕上げした直径１００ｍｍ、長さ３６０ｍｍの
円筒状Ａｌ基体をセットし、基体温度を２５０℃に加熱
しながら、ロータリーポンプと油拡散ポンプにより１×
１０^-6Ｔｏｒｒの真空度まで真空排気を行なった。

【００７３】次に、各真空容器の熱触媒体を、通電して
１５００℃に加熱し、真空ポンプをロータリーポンプと
ブースターポンプに切り換え、表４の条件でキャリア注
入阻止層４３、光導電層４４、表面保護層４５を形成
し、ａ−ＳｉドラムＤ１〜Ｄ４を作製した。

【００７４】

【表４】

【００７５】このａ−ＳｉドラムＤ１〜Ｄ４の帯電特性
を、＋６ｋＶの電圧を印加したコロナ帯電器を用いて測
定したところ、いずれも５００Ｖの帯電電位を示した。
また、光感度特性も５００Ｖからの半減露光量が０．８
lux・sec と良好で、残留電位も５Ｖ以下と優れた特性
を示した。

【００７６】そして、このａ−ＳｉドラムＤ１〜Ｄ４を
市販の普通紙複写機に搭載して画像評価を行なったとこ
ろ、いずれも画像濃度が高く、バックのかぶりのない、
解像力の優れた画像が得られた。また、画像中の黒点や
白点等の画像欠陥は、グロー放電プラズマＣＶＤ法によ
るａ−Ｓｉドラムよりも少なく、高い画像品質であっ
た。

【００７７】これにより、本構成の触媒ＣＶＤ装置５０
は、一度の成膜工程で複数のａ−Ｓｉドラムの製作が可
能な、量産性に優れた触媒ＣＶＤ装置であることが確認
された。

【００７８】〔例４〕図１１に、本発明の請求項３に係
る触媒ＣＶＤ装置５３の構成の概略図を、また図１２に
その横断面図を示す。この装置５３は、円周上に配置し
た複数個の円筒状の基体に同時に成膜を行なうものであ
る。また、基体支持体２３の形状を図３に示したものと
同様にすると、複数個の平板状の基体にも同時に成膜を
行なうことができる。

【００７９】この装置５３では、基体２４が真空容器５
４の内壁と熱触媒体との間に設置されるので、ガス吹き
出し手段４８は、複数個の基体２４に向けてガスを供給
するように、熱触媒体２５の内側に配置される。このガ
ス吹き出し手段４８も、外周面に多数のガス吹き出し孔
３２を有する、中空構造の筒状とする。ガス吹き出し孔
３２は、小さな円形や三角形、正方形、長方形、菱形、
六角形、スリット状などの孔が、碁盤目等の一定間隔
や、ガス吹き出しのムラを考慮して分布を持たせた間隔
で多数設けられ、複数個の基体２４へ向けての均一なガ
ス吹き出しを実現する。ここでも、ガス分布の一層の均
一化を図るために、内部にいくつかのバッファ板を設け
るとよい。また、装置５３でもガス吹き出し手段４８が
容器５４の外壁を兼ねなくてもよいため、ガス吹き出し
手段４８として図１１および図１２に示したような１個
の筒体の他に、側面に複数のガス吹き出し孔を有する複
数のガス導入管により、熱触媒体２５を介して複数個の
基体２４へ向けてガス吹き出しを行なってもよい。

【００８０】このガス吹き出し手段４８の外周面は、成
膜中には、基体２４と同様に熱触媒体２５からの輻射熱
を受ける。しかし、ガス吹き出し手段４８は成膜用ガス
が供給されることによりガスによる冷却作用を受けるこ
とで、輻射熱を効果的に吸収、放散することができる。
従って、この熱触媒体２５からの輻射熱を吸収、放散す
る作用により、基体２４へ向かう輻射熱の低減が図れ、
基体温度の安定化に寄与することができる。

【００８１】このような、ガス吹き出し手段４８により
輻射熱を吸収、放散する作用は、ガス吹き出し手段４８
の内部に、水冷や空冷等による冷却手段を設けること
で、その効果をより高めることができる。このような冷
却手段を設けたガス吹き出し手段４８を用いた例とし
て、図１３にその概略構成図を、図１４にその横断面図
を示す。図１３および図１４において、４９が冷却手段
であり、ガス吹き出し手段４８の外周面に接して設けら
れた中空構造の冷却手段４９の内部に、冷却水や冷却気
体を循環させて、ガス吹き出し手段４８の外周面を所望
の温度に設定することにより、熱触媒体２５からの輻射
熱を吸収、放散する。また、真空容器５４の外壁にさら
に冷却手段を追加することにより、熱触媒体から基体へ
の輻射熱の一部を吸収、放散する作用を高めることがで
き、輻射熱の影響をより一層軽減できる。

【００８２】以上の構成の触媒ＣＶＤ装置５３によれ
ば、下記のような作用によって、電子写真感光ドラム等
の複数個の円筒状基体あるいは複数個の平板状基体への
成膜に適した、量産性に優れた触媒ＣＶＤ装置が提供で
きた。

【００８３】すなわち、筒状とした複数の基体支持体を
真空容器内に円周上に配列することで複数個の円筒状基
体の保持が可能となり、その支持体内部に温度検出手段
と加熱手段と冷却手段からなる基体温度制御手段を設け
ることで、成膜中に熱触媒体からの輻射熱を受けても、
ガスの利用効率を低下させることなく基体温度が維持で
きた。また、基体支持体の回転機構も付加し、その位置
精度も高めたことで、複数個の基体上へ同時に均等な成
膜が行なえるようになった。さらに、それぞれの基体支
持体を多面体状とすることにより、多数の平板状基体へ
の同時成膜も行なえるようになった。これにより、１台
の装置での１回の成膜工程で、多数の基体へ成膜が行な
える、量産性に優れた触媒ＣＶＤ装置が提供できた。

【００８４】また、熱触媒体の形状を容器中央のガス吹
き出し手段を一様に取り囲むようにし、加えて、その熱
触媒体と中心軸がほぼ同一となるように複数の基体支持
体を同心円上に配列して、基体表面へ向けて均等に原料
ガスを供給するようにしたことにより、成膜用堆積種を
均等に供給でき、複数個の基体上への一様な成膜が行な
えるようになった。

【００８５】また、真空容器の中に多数の基体を配置す
る構成にしたことで、装置の小型化が図れた。さらに、
ガス吹き出し手段に供給される原料ガスによる冷却効果
を利用することで、熱触媒体からの輻射熱によって基体
が加熱される問題を軽減でき、成膜温度が安定した。こ
の効果は、ガス吹き出し手段の内部に冷却手段を追加す
ることで、より高められる。また、真空容器の外壁にさ
らに冷却手段を追加することにより、輻射熱の影響をよ
り一層軽減できる。

【００８６】以下、具体的な実験例を述べる。図１１お
よび図１２に示したように、触媒ＣＶＤ装置５３の真空
容器５４内部に、１６本の基体支持体２３を円周上に配
置し、熱触媒体２５には、０．５ｍｍ径の純度９９．９
９％のタングステンワイヤーで作られたメッシュを円筒
状に巻いたものを用いた。

【００８７】この装置５３の各支持体２３に、表面を鏡
面仕上げした直径３０ｍｍ、長さ２６０ｍｍの円筒状Ａ
ｌ基体２４をセットし、基体温度を２５０℃に加熱しな
がら、ロータリーポンプと油拡散ポンプにより１×１０
^-6Ｔｏｒｒの真空度まで真空排気を行なった。

【００８８】次に、複数の基体支持体の列の内側に配置
された熱触媒体を、通電して１５００℃に加熱し、真空
ポンプをロータリーポンプとブースターポンプに切り換
え、表５の条件でキャリア注入阻止層４３、光導電層４
４、表面保護層４５を形成し、ａ−ＳｉドラムＥ１〜Ｅ
１６を作製した。

【００８９】

【表５】

【００９０】このａ−ＳｉドラムＥ１〜Ｅ１６の帯電特
性を、＋６ｋＶの電圧を印加したコロナ帯電器を用いて
測定したところ、いずれも５００Ｖの帯電電位を示し
た。また、光感度特性も５００Ｖからの半減露光量が
０．８ lux・sec と良好で、残留電位も５Ｖ以下と優れ
た特性を示した。

【００９１】そして、このａ−ＳｉドラムＥ１〜Ｅ１６
を市販の普通紙複写機に搭載して画像評価を行なったと
ころ、いずれも画像濃度が高く、バックのかぶりのな
い、解像力の優れた画像が得られた。また、画像中の黒
点や白点等の画像欠陥は、グロー放電プラズマＣＶＤ法
によるａ−Ｓｉドラムよりも少なく、高い画像品質であ
った。

【００９２】これにより、本構成の触媒ＣＶＤ装置５３
は、１度の成膜工程で多数のａ−Ｓｉドラムの製作が可
能な、量産性に優れた触媒ＣＶＤ装置であることが確認
された。

【００９３】〔例５〕図１５に、本発明の請求項４に係
る触媒ＣＶＤ装置５５の構成の概略図を、また図１６に
その横断面図を示す。この装置５５は、直線状に配列し
た複数個の円筒状の基体に同時に成膜を行なうものであ
る。また、基体支持体５７の形状を図３に示したものと
同様にすると、複数個の平板状の基体にも同時に成膜を
行なうことができる。

【００９４】この装置５５の真空容器５６には、基体２
４のセットや取り出しが一体的に行なえるように、直線
状に配列した複数個の基体２４と直交する側の容器５６
の側壁に、いくつかのゲートバルブ５８が設けられる。
そして、このゲートバルブ５８を介して複数の真空容器
５６を連結させることにより、成膜室の前後に真空排気
や予備加熱を行なったり、冷却や真空リークを行なった
りする予備室を設けたり、各層毎の成膜室を分離するこ
とによって各層の膜質の向上を図る、いわゆるインライ
ン型の量産性に優れた触媒ＣＶＤ装置とすることも可能
となった。

【００９５】この装置５５においては、複数個の基体支
持体５７が一体となって真空容器５６中を移動できるよ
うな構造とするために、複数個の支持体５７が車輪５９
を備えた台車６０に一体的に設置され、基体温度制御手
段６１や回転伝達手段６２は、真空中で接続や切り離し
が可能なように構成される。このような接続機構として
は、電気的な配線については電流接続端子とソレノイド
の組合せやスリップリングとブラシの組合せ等が用いら
れ、媒体についてはクイックカップリングとソレノイド
の組合せ等が用いられる。また、回転や搬送の動力の伝
達については、ギヤ同士の組合せやギヤとソレノイドの
組合せ等が用いられる。

【００９６】この装置５５のように複数個の基体２４が
直線状に配列される場合には、ガス吹き出し手段６３は
平面形状とし、熱触媒体６４を介して基体２４とは反対
側に配置する。このガス吹き出し手段６３は、基体２４
と対向する外面にガス吹き出し孔３２を有する、中空平
板状とする。このガス吹き出し孔３２も、碁盤目等の一
定間隔や、ガス吹き出しのムラを考慮して分布を持たせ
た間隔で多数設けられ、基体２４へ向けての均一なガス
吹き出しを実現する。ここでも、ガス分布の一層の均一
化を図るために、内部にいくつかのバッファ板を設ける
とよい。また、装置５５でもガス吹き出し手段６３が容
器５６の外壁を兼ねなくてもよいため、ガス吹き出し手
段６３として図１５および図１６に示したような１個の
中空平板の他に、側面に複数のガス吹き出し孔を有する
複数のガス導入管により、熱触媒体６４を介して複数個
の基体２４へ向けてガス吹き出しを行なってもよい。

【００９７】このガス吹き出し手段６３の外面は、成膜
中には、基体２４と同様に熱触媒体６４からの輻射熱を
受ける。しかし、ガス吹き出し手段６３は成膜用ガスが
供給されることによりガスによる冷却作用を受けること
で、輻射熱を効果的に吸収、放散することができる。従
って、この熱触媒体６４からの輻射熱を吸収、放散する
作用により、基体２４へ向かう輻射熱の低減が図れ、基
体温度の安定化に寄与することができる。

【００９８】このような、ガス吹き出し手段６３により
輻射熱を吸収、放散する作用は、ガス吹き出し手段６３
の内部に、水冷や空冷等による冷却手段を設けること
で、その効果をより高めることができる。また、真空容
器の外壁にさらに冷却手段を追加することにより、熱触
媒体から基体への輻射熱の一部を吸収、放散する作用を
高めることができ、輻射熱の影響をより一層軽減でき
る。このような冷却手段を設けたガス吹き出し手段６３
を用いた例として、図１７にその概略構成図を、図１８
にその横断面図を示す。図１７および図１８において、
６５が冷却手段であり、ガス吹き出し手段６３の外周面
に接して設けられた中空構造の冷却手段６５の内部に、
冷却水や冷却気体を循環させて、ガス吹き出し手段６３
の外周面を所望の温度に設定することにより、熱触媒体
６４からの輻射熱を吸収、放散する。また、真空容器５
６の外壁にさらに冷却手段を追加することにより、熱触
媒体から基体への輻射熱の一部を吸収、放散する作用を
高めることができ、輻射熱の影響をより一層軽減でき
る。

【００９９】なお、上記の例では直線状に配列した複数
個の基体支持体をガス吹き出し手段の両側に並設した場
合を示したが、片側のみに並設しても同様に良好な成膜
結果が得られ、量産性に優れた触媒ＣＶＤ装置となるこ
とは、言うまでもない。

【０１００】以上の構成の触媒ＣＶＤ装置５５によれ
ば、下記のような作用によって、電子写真感光ドラム等
の複数個の円筒状基体あるいは複数個の平板状基体への
成膜を繰り返し行なうことのできる、量産性に優れた触
媒ＣＶＤ装置が提供できた。

【０１０１】すなわち、筒状とした複数の基体支持体を
真空容器内に直線状に配列することで複数個の円筒状基
体の保持が可能となり、その支持体内部に温度検出手段
と加熱手段と冷却手段からなる基体温度制御手段を設け
ることで、成膜中に熱触媒体からの輻射熱を受けても、
ガスの利用効率を低下させることなく基体温度が維持で
きた。また、基体支持体の回転機構も付加し、その位置
精度も高めたことで、複数個の基体上へ同時に均等な成
膜が行なえるようになった。さらに、それぞれの基体支
持体を多面体状とすることにより、多数の平板状基体へ
の同時成膜も行なえるようになった。直線状に配列され
た基体が一体となって真空容器中を移動できる構成とし
たので、いわゆるインライン型の成膜装置に適用でき、
これにより、１台の装置での１回の成膜工程で、多数の
基体へ成膜が行なえて、かつ繰り返して成膜を行なえ
る、量産性に優れた触媒ＣＶＤ装置が提供できた。

【０１０２】また、熱触媒体の形状を容器中央のガス吹
き出し手段を一様に覆うようにし、加えて、その熱触媒
体を介して基体支持体を直線状に配列して、基体表面へ
向けて均等に原料ガスを供給するようにしたことによ
り、成膜用堆積種を均等に供給でき、複数個の基体上へ
の一様な成膜が行なえるようになった。

【０１０３】また、真空容器の中に多数の基体を配置す
る構成にしたことで、装置の小型化が図れた。さらに、
ガス吹き出し手段に供給される原料ガスによる冷却効果
を利用することで、熱触媒体からの輻射熱によって基体
が加熱される問題を軽減でき、成膜温度が安定した。こ
の効果は、ガス吹き出し手段の内部に冷却手段を追加す
ることで、より高められる。また、真空容器の外壁にさ
らに冷却手段を追加することにより、輻射熱の影響をよ
り一層軽減できる。

【０１０４】以下、具体的な実験例を述べる。図１５お
よび図１６に示したように、触媒ＣＶＤ装置５５に円筒
状基体を直線状に５本ずつ配列し、熱触媒体６４には、
０．５ｍｍ厚の純度９９．９９％のタングステン平板に
０．５ｍｍ径の穴を１０ｍｍピッチの碁盤目状に開けた
ものを用いた。

【０１０５】この装置５５に、表面を鏡面仕上げした直
径８０ｍｍ、長さ３６０ｍｍの円筒状Ａｌ基体を、台車
６０上に直線状に５本配列した基体支持体５７にセット
し、容器５６側面に設けたゲートバルブ５８を通して、
ガス吹き出し手段６３の両側に２列に配置した。そし
て、基体温度を２５０℃に加熱しながら、ロータリーポ
ンプと油拡散ポンプにより１×１０^-6Ｔｏｒｒの真空度
まで真空排気を行なった。

【０１０６】次に、基体支持体列とガス吹き出し手段の
間に設置された熱触媒体を、通電して１５００℃に加熱
し、真空ポンプをロータリーポンプとブースターポンプ
に切り換え、表６の条件でキャリア注入阻止層４３、光
導電層４４、表面保護層４５を形成し、ａ−Ｓｉドラム
Ｆ１〜Ｆ１０を作製し、セット時と反対側のゲートバル
ブ５８を通して取り出した。

【０１０７】

【表６】

【０１０８】このａ−ＳｉドラムＦ１〜Ｆ１０の帯電特
性を、＋６ｋＶの電圧を印加したコロナ帯電器を用いて
測定したところ、いずれも５００Ｖの帯電電位を示し
た。また、光感度特性も５００Ｖからの半減露光量が
０．８ lux・sec と良好で、残留電位も５Ｖ以下と優れ
た特性を示した。

【０１０９】そして、このａ−ＳｉドラムＦ１〜Ｆ１０
を市販の普通紙複写機に搭載して画像評価を行なったと
ころ、いずれも画像濃度が高く、バックのかぶりのな
い、解像力の優れた画像が得られた。また、画像中の黒
点や白点等の画像欠陥は、グロー放電プラズマＣＶＤ法
によるａ−Ｓｉドラムよりも少なく、高い画像品質であ
った。

【０１１０】これにより、本構成の触媒ＣＶＤ装置５５
は、一度の成膜工程で多数のａ−Ｓｉドラムの製作が可
能な、量産性に優れた触媒ＣＶＤ装置であることが確認
された。

【０１１１】〔例６〕（比較例）図２０に示したグロー放電プラズマＣＶＤ装置１の基体
支持体３に、表面を鏡面仕上げした直径１００ｍｍ、長
さ３６０ｍｍの円筒状Ａｌ基体４をセットし、ロータリ
ーポンプとブースターポンプからなる真空ポンプで排気
しながら、表７の条件でキャリア注入阻止層４３、光導
電層４４、表面保護層４５を形成し、〔例１〕と同様の
図２１に示す層構成のａ−ＳｉドラムＧを作製した。

【０１１２】

【表７】

【０１１３】このａ−ＳｉドラムＧの帯電特性を、〔例
１〕と同様に＋６ｋＶの電圧を印加したコロナ帯電器を
用いて測定したところ、帯電電位は４００Ｖであった。
また、残留電位は５Ｖ以下と良好であったが、光感度特
性は５００Ｖからの半減露光量が０．９ lux・sec で、
本発明によるａ−ＳｉドラムＡおよびＤ〜Ｆに比べて、
特性がやや劣る結果であった。

【０１１４】そして、このａ−ＳｉドラムＧを市販の普
通紙複写機に搭載して画像評価を行なったところ、バッ
クのかぶりはなく、解像力も良好な画像であったが、画
像濃度がやや低かった。また、グロー放電分解による成
膜中に発生する粉体の影響で、本発明によるａ−Ｓｉド
ラムＡおよびＤ〜Ｆに比べて、画像中の黒点や白点等の
画像欠陥が多く、やや劣る画像品質であった。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、円
筒状基体に良好な膜質のａ−Ｓｉ系膜を形成できる、電
子写真感光体用の触媒ＣＶＤ装置が提供できた。基体と
熱触媒体とガス吹き出し手段の配置を本発明の構成にす
ることにより、ガス利用効率を低下させることなく、基
体への均等な成膜が行なえる。また、基体支持体に設け
た基体温度制御手段やガス吹き出し手段の輻射熱吸収作
用によっても、成膜時の基体温度が安定し、良質なａ−
Ｓｉ系膜を形成できる。そして、これらの触媒ＣＶＤ装
置によれば、基体支持体の形状を変更することで、複数
個の平板状基体への成膜が可能である。

【０１１６】また本発明により、一度の成膜工程で複数
個の平板状基体または円筒状基体に成膜できる、量産性
に優れた電子写真感光体用の触媒ＣＶＤ装置が提供でき
た。この装置によっても、基体支持体の形状を変更する
ことによって、複数個の平板状基体への成膜が可能であ
る。

【０１１７】さらに本発明により、複数の真空容器や成
膜室を連結して、一度の成膜工程で複数個の基体へ成膜
でき、加えて、複数個の基体を間欠的に成膜室へ送り込
んで、連続的に繰り返して成膜を行なうことができる、
量産性に優れた電子写真感光体用の触媒ＣＶＤ装置も提
供できた。この装置によっても、基体支持体の形状を変
更することによって、複数個の平板状基体への成膜が可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に係る触媒ＣＶＤ装置の概略
構成図である。

【図２】本発明の請求項１に係る触媒ＣＶＤ装置の横断
面図である。

【図３】本発明の請求項１に係る触媒ＣＶＤ装置の横断
面図である。

【図４】本発明の触媒ＣＶＤ装置の熱触媒体の形状の例
を示す図である。

【図５】本発明の請求項１に係る触媒ＣＶＤ装置の他の
構成の概略図である。

【図６】本発明の請求項１に係る触媒ＣＶＤ装置の他の
構成の横断面図である。

【図７】本発明の請求項２に係る触媒ＣＶＤ装置の横断
面図である。

【図８】本発明の請求項２に係る触媒ＣＶＤ装置の他の
構成の横断面図である。

【図９】本発明の請求項１または請求項２に係る触媒Ｃ
ＶＤ装置を複数個連結した触媒ＣＶＤ装置の概略構成図
である。

【図１０】本発明の請求項１または請求項２に係る触媒
ＣＶＤ装置を複数個連結した触媒ＣＶＤ装置の横断面図
である。

【図１１】本発明の請求項３に係る触媒ＣＶＤ装置の概
略構成図である。

【図１２】本発明の請求項３に係る触媒ＣＶＤ装置の横
断面図である。

【図１３】本発明の請求項３に係る触媒ＣＶＤ装置の他
の構成の概略構成図である。

【図１４】本発明の請求項３に係る触媒ＣＶＤ装置の他
の構成の横断面図である。

【図１５】本発明の請求項４に係る触媒ＣＶＤ装置の概
略構成図である。

【図１６】本発明の請求項４に係る触媒ＣＶＤ装置の横
断面図である。

【図１７】本発明の請求項４に係る触媒ＣＶＤ装置の他
の構成の概略構成図である。

【図１８】本発明の請求項４に係る触媒ＣＶＤ装置の他
の構成の横断面図である。

【図１９】従来の触媒ＣＶＤ装置の概略構成図である。

【図２０】グロー放電プラズマＣＶＤ装置の概略構成図
である。

【図２１】ａ−Ｓｉ電子写真感光ドラムの層構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

２、１４、２２、５４、５６・・真空容器３、２３、４７、５７・・・・・基体支持体４、１６、２４・・・・・・・・基体１７、２５、６４・・・・・・・熱触媒体１８、２６、４８、６３・・・・ガス吹き出し手段１０、２０、２７・・・・・・・加熱手段２８・・・・・・・・・・・・・冷却手段２９・・・・・・・・・・・・・温度検出手段１２、３１、６２・・・・・・・回転伝達手段

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 31/04 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｖ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/31 B41J 2/385 C23C 16/44 G03G 5/08 360 H01L 21/205 H01L 31/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面にガス吹き出し孔を有する容器の
内部に、それぞれ大小の径を有する筒状の熱触媒体と基
体支持体とを中心軸がほぼ同一となるように配設すると
共に、上記熱触媒体をガスが透過する構造と成し、上記
基体支持体の外周面に被成膜用基体を設け且つ内側に基
体温度設定手段を付設して成る触媒ＣＶＤ装置。
【請求項２】中心部にガス吹き出し手段を有する容器
の内部に、それぞれ大小の径を有する筒状の基体支持体
と熱触媒体とを中心軸がほぼ同一となるように配設する
と共に、上記熱触媒体をガスが透過する構造と成し、上
記基体支持体の内周面に被成膜用基体を設け且つ外側に
基体温度設定手段を付設して成る触媒ＣＶＤ装置。
【請求項３】中心部にガス吹き出し手段を有する容器
の内部に、それぞれ大小の径を有するように同心円状に
配列した複数の基体支持体と筒状の熱触媒体とを中心が
ほぼ同一となるように配設すると共に、上記熱触媒体を
ガスが透過する構造と成し、上記複数の基体支持体の外
周面に被成膜用基体を設け且つ内側に基体温度設定手段
を付設して成る触媒ＣＶＤ装置。
【請求項４】平板状のガス吹き出し手段を有する容器
の内部に、該ガス吹き出し手段とほぼ平行となるように
平板状の熱触媒体と直線状に配列された複数の基体支持
体とを順次並設すると共に、上記熱触媒体をガスが透過
する構造と成し、上記複数の基体支持体の外周面に被成
膜用基体を設け且つ内側に基体温度設定手段を付設して
成る触媒ＣＶＤ装置。