JPH01156476A

JPH01156476A - 堆積膜形成装置

Info

Publication number: JPH01156476A
Application number: JP62315093A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Koike; 淳小池; Tomohiro Kimura; 知裕木村; Toshiyasu Shirasago; 寿康白砂; Takahisa Kawamura; 川村　高久; Takeshi Kurokawa; 岳黒川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1989-06-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性膜、特に半
導体デイバイス、電子写真用感光体デイバイス、画像入
力用ラインセンサー、楊像デイバイス、光起電力デイバ
イス等に用いるアモルファス半導体膜を形成する装置に
関するものである。

〔従来の技術の説明〕

従来、半導体デイバイス、電子写真用感光体デイバイス
、画像入力用ラインセンサー、描像デイバイス、光起電
力デイバイス、その他各種エレクトロニクス素子、光学
素子等に用いる素子部材として、アモルファスシリコン
、例えば水素又は／及びハロゲン（例えばフッ素、塩素
等）で補償されたアモルファスシリコン（以下、Ａ−５
ｉ：Ｈ：Ｘと記す）等のアモルファス半導体の堆積膜が
提案され、その中のいくつかは実用に付されている。

そして、こうした堆積膜は、プラズマＣＶＤ法、即ち、
原料ガスを直流又は高周波、マイクロ波グロー放電によ
って分解し、ガラス、石英、耐熱性合成樹脂フィルム、
ステンレス、アルミニウムなどの基体上に薄膜状の堆積
膜を形成する方法により形成される事が知られており、
そのための装置も各種提案されている０例えば、特開昭
５９−５３６７２号公報にはその一例が開示されている
。

第２図に模式的に示す装置は、こうした従来の堆積膜形
成装置の代表的な一例である。第２図に於いて、２０１
は成膜室２００を構成している円筒状のカソード電極、
２０２は該カソード電極と同心に配置された円筒状基体
、２０３は基体加熱用ヒーター、２０４はヒーター電源
、２０５乃至２０９ば原料ガス供給源、２１０は原料ガ
ス供給管、２１１はマツチングボックス、２１２は高周
波電源、２１３は基体を一定速度で回転させるためのモ
ーター、２１４は排気ポンプ、２１５はシールド板であ
る０図中、原料ガス供給源２０５乃至２０９の符合にａ
を付したのは、原料ガスの圧力調整パルプ、ｂおよびＣ
はそれぞれ各原料ガスを流す為の一次バルブ、二次バル
ブ、ｄは各原料ガスの流量を調整するマスフロコントロ
ーラーテある。

上記の堆積膜形成装置を用いて基体上に堆積膜を形成さ
せる方法について簡単に説明する。

まず、成膜室２００内に円筒状基体２０２を設置し、排
気ポンプ２１４によって成膜室２００内を真空にする。

同時に、基体２０２をヒーター２０３によって加熱し、
基体２０２をモーター２１３によって回転させ、基体の
温度分布を均一にする。この時、ヒーターは固定されて
いる。基体温度が一定になったら、ガス供給管２１０よ
り原料ガスを成膜室内に放出させる。成膜室内に原料ガ
スが安定して供給されている状態でカソード電極２０１
に、高周波電源２１２より、１３．５６ＭＨｚの高周波
電圧を印加し、基体２０２とカソード電極２０１との間
にグロー放電を発生させ、カソード電極から飛び出した
電子のガス分子への衝突により、ガス分子をラジカル反
応させて、基体上に堆積させ、基体２０２上に堆積膜、
例えばアモルファスシリコン膜を堆積させる。

上記の様なプラズマＣＶＤ装置において、堆積した膜の
膜厚分布は、装置の排気口の位置や、原料ガス流量、放
電時の高周波電力の大きさによる膜の堆積速度、さらに
は真空度や、原料ガス放出穴の位置によって変化する。

アモルファス・シリコン感光体膜の利用目的からすれば
、大面積の基体上に広範囲な膜厚分布の均一性が要求さ
れる。

とくに、従来の堆積膜形成装置では、第２図の様に、成
膜室下部に排気口を設けていた為、成膜室が上下方向に
広い領域を有する場合、すなわち、基体が上下方向に長
くなればなる程、排気口に近い成膜室下部と排気口に遠
い成膜室上部とで圧力差が生じる。従って、反応にあず
かる原料ガスの濃度及び導入された高周波電力によって
生成したラジカルやイオン等の濃度が成膜室上部と下部
とでは差が出来てしまい、基体上に得られた堆積膜に膜
厚分布が生じてしまう。

こうして得られた膜を堆積させた電子写真感光体は、電
位ムラなどの弊害が生じ、所望の特性を有しないという
欠点があった。この様な現象は、電子写真感光体を例え
ば成膜室の上下方向に、同心で２本重ねて作製しようと
する場合には特に顕著であった。

すなわち、大面積の基体に対する広範囲な膜厚分布の均
一性が、特に堆積膜の量産化に対して要求されている現
在、上記欠点を克服する堆積膜形成装置が切望されてい
るのが実情であった。

Ｃ発明の目的〕本発明の目的は、プラズマＣＶＤ法により、半導体デイ
バイス、電子写真用感光体デイバイス、光起電力素子、
その他の各種エレクトロニクス素子、光学素子等に用い
られる素子部材としての堆積膜を形成する装置において
、前述の従来の堆積膜形成装置の問題点を排除し、形成
される堆積膜の特性、再現性の向上を図りながら、従来
よりもさらに大面積にわたって均一な膜厚及び膜質を有
する機能性堆積膜を形成しうる装置を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、従来の堆積膜形成装置における排
気手段を変更して、膜の大面積化及び量産化を容易に達
成しうる機能性堆積膜形成装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、上述の従来の堆積膜形成装置における諸問題
を解決し、上述の目的を達成すべく本発明者による鋭意
研究の結果完成に至ったものである。

即ち、本発明の堆積膜形成装置は、内部に真空気密化可
能な成膜空間を有する反応容器と、該成膜空間に堆積膜
形成用原料ガスを導入する手段と、該成膜空間に放電エ
ネルギーを導入する手段と、該成膜空間内を排気する手
段とからなり、前記成膜空間に放電を生起せしめること
により該成膜空間に設置された基体上に堆積膜を形成す
る装置であって、前記排気手段が成膜空間上部及び成膜
空間下部に設置されていることを特徴とするものである
。

上記構成の本発明装置では、堆積膜形成装置の排気手段
が、成膜空間の下部だけでな（、上部にも設けられてい
る為、成膜空間が上下方向に大きくなっても、成膜空間
内で圧力差が生じることはほとんど無い。従って、反応
にあずかる原料ガスの濃度及び導入された高周波電力等
の放電エネルギーによって生成したラジカルやイオン等
の濃度が成膜空間内で均一となり、基体上に形成される
堆積膜は均一な厚さを有する。また、得られる堆積膜の
電気的、光学的、光導電的特性も均一なものとなる。

また、電子写真感光体を作製する際に、所望のものを得
る為に、作製条件、例えば、ガス流量、高周波電力の大
きさ等を変えた場合でも、堆積室上部または下部あるい
は両方の排気の強さを適宜変えることにより、成膜空間
内の圧力を一定に保つことが出来る。よって、均一な厚
さ及び均一な特性の堆積膜が容易に得られる。

本発明の装置の排気手段は、従来の堆積膜形成袋！のよ
うに、成膜空間内で１本の電子写真感光体を得る場合に
も適用可能であることは言うまでもないが、電子写真感
光体を成膜空間内の上・下方向に複数本重ねて作製する
場合において特に有効である。

以下、図面を用いて本発明の堆積膜形成装置について詳
細に説明するが、本発明はこれにより限定されるもので
はない。

第１図（Ａ）は、本発明に係る堆積膜形成装置の好適な
一例を示す模式的概略図である０図中、１００は成膜室
、１０１は成膜室１ｏｏを構成している円筒状のカソー
ド電極、１０２は該カソード電極と同心円上に配置され
た円筒状基体で、上・下２本に重ねられている。１０３
は基体加熱用ヒーター、１０４はヒーター電源、１０５
乃至１０９は原料ガス供給源、１１０は原料ガス供給管
、１１１はマツチングボックス、１１２は高周波電源、
１１３は基体を一定速度で回転させるためのモーター、
１１４は排気ポンプ、１１５はシールド板である０図中
、原料ガス供給源１０５乃至１０９の符合にａを付した
のは、原料ガスの圧力調整バルブ、ｂおよびＣはそれぞ
れ、各原料ガスを流す為の一次バルブ、二次パルプ、ｄ
は各原料ガスの流量を調整するマスフローコントローラ
ーである。

該装置を用いて堆積膜を形成する際は、基体１０２を設
置した後、排気ポンプ１１４により、成膜室１００の上
部及び下部より成膜室１００内に排気し、次いで、ヒー
ター１０３により基体を加熱し、モーター１１３にて基
体を回転させる。

そして、高周波電源１１２より高周波電圧を印加し、カ
ソード電極１０１と基体１０２との間にグロー放電法を
生起させ、基体１０２上に堆積膜を形成する。

第１図（Ａ）に示す装置に於いて、基体１０２が上・下
２段に重ねられており、成膜室１００が上・下方向に広
い空間を有しているが、排気手段を、成膜室下部に加え
て成膜室上部にも設けている為、成膜室内部で圧力差が
ほとんど生ぜず、ガス導入管１１０より導入された原料
ガスの濃度および高周波のエネルギーにより生成したラ
ジカル、イオン等の濃度は成膜室内部でほぼ一定となる
。

従って、得られる堆積膜は基体１０２の広範囲な領域で
膜厚が均一となる。また、この様にして得られた堆積膜
を電子写真用感光体に用いれば、その特性も均一なもの
となる。

本発明の装置に於いて、排気ポンプを１台として、成膜
室の上部及び下部を排気しても良いことは言うまでもな
い。

第１図（Ｂ）は、本発明の他の堆積膜形成装置の例を模
式的に示した概略図である０図中、第１図（Ａ）と同じ
番号、符合のものは同様の構造を有するものである。第
１図（Ｂ）では、１つの排気ポンプ１１４で、排気管１
１６，１１７を介して、成膜室ｌＯＯの上部及び下部よ
り排気をしている。

以下、堆積膜形成例により、本発明の装置を用いた電子
写真感光体の作製についてより具体的に説明するが、こ
れらは本発明を何ら限定するものではない。

４１１股爪虞史上第１図（Ａ）の堆積膜形成装置を用いて、以下のように
して電子写真感光体を作製した。

まず、円筒状Ａｌ（外径１０８ｗ１、長さ３５８１ｍ、
厚さ５ｎ）を２本重ねて成膜室１００内に設置し、排気
ポンプ（ロータリーポンプおよびメカニカルブースター
ポンプ）１１４にて、成膜室１００の上部および下部よ
り成膜室１００内を１０−”Ｔｏｒｒの真空度に排気し
た。そして、ヒーター１０３にて、基体１０２の表面温
度を２５０℃に加熱・保持し、モーター１１３にて、基
体１０２を１乙ｐ、ｍの速度で一定に回転させた。

次に、第１表に示したガス流量条件で、原料ガス導入管
１１０より成膜室１００へ原料ガスを導入し、高周波電
源１１２より、第１表に示した高周波電力をカソード電
極１０１へ印加し、成膜室内の圧力を第１表に示した値
にし、第１表に示した時間だけ膜を堆積させた。この操
作は、第１表に示した、電子写真感光体を構成する各層
を、電荷注入阻止層、感光層、表面層の順に行い、また
、別の層を形成する際には、高周波電力の供給をいった
ん止め、各原料ガス導入用の二次パルプもいったん閉じ
て、成膜室１００内を１０−３Ｔｏｒｒ程度に排気した
後、該層作製に必要な原料ガスのバルブを開けて、該原
料ガスを成膜室１００に導入して核層を作製した。

こうして得られた電子写真感光体（上段を隘１００２、
下段をｍ１ｏｏ１とする）を成膜室より取り出し、膜厚
分布及び特性評価を行ったところ、第２表の如く上段、
下段とも良好な結果が得られた。ここで言う特性評価と
は、膜厚測定を行った箇所での電位、感度ムラを示した
ものである。

また、膜厚測定を行った箇所は第３図の×印６６点であ
り、膜厚分布及び電位・感度ムラは各々の平均値からの
バラつきの値を示した。

贋■腹厘底斑↓ 第１図（Ｂ）の堆積膜形成装置を用いて以下のようにし
て電子写真感光体を作製した。

まず、円筒状のＡｊ＋（外径８０ｍｍ、′長さ３５８ｎ
、厚さ５ｍ）を２本重ねて成膜室１００内に設置した。

後は、第３表の条件に従って、長波長光、感光層、電荷
注入阻止層、漸減層、光導電層、表面層の順に実施例１
と同様な方法で基体１０２上に堆積膜を形成した。

得られた電子写真感光体（上段を１ｌｈ２００２、下段
をＮ１２００１とする）を実施例１と同様な測定・評価
を行った。なお、測定点は第３図において、感光体の外
径を１０８ｍｍから８０ｍに置き換えた場合に匹敵する
。測定・評価結果は第４表の如く上段、下段とも良いも
のであった。

止笠医第２図の堆積膜形成装置を用いて、実施例１と同様の条
件・方法で円筒Ａｊ！（外径１０８ｍｍ、長さ３５８Ｎ
、厚さ５＋ｎ）を２段に重ねて電子写真感光体を作製し
た。得られた電子写真感光体（上段を１１ｈ３００２、
下段を３００１とする。）を実施例１と同様の測定・評
価を行った結果、第５表の様になった。第５表かられか
る様に、従来の排気方法では、とくに、下段の電子写真
感光体について、膜厚、特性ムラが著しかった。

第　　　１　　　表第　　　　２　　　　表第　　　　３　　　　表第　　　４　　　表第　　　５　　　表〔発明の効果の概要〕以上説明した様に、本発明の堆積膜形成装置によれば、
排気手段を堆積空間上部及び堆積空間下部に設けたこと
により、従来よりもより広い面積の基体上に均一な堆積
膜を容易に形成することが出来る。そして、得られた堆
積膜は、電気的、光学的、光導電的に優れ、かつ均一な
特性を有したものとなる。

従って、本発明の装置は堆積膜の更なる量産化、大面積
化が可能となり、電子写真感光体等のデイバイスの製造
コストをさらに下げる事が出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、本発明の堆積膜形成装置の典型的１例
を示す模式的概略図、第１図（Ｂ）は、本発明の他の堆
積膜形成装置の例を示す模式的概略図、第２図は、従来
の堆積膜形成装置の概略図、第３図は、本発明の堆積膜
形成例１に於いて作製した電子写真感光体の測定・評価
を行った箇所を示した概略図である。１００．２００・・・成膜室、１０１，２０１・・・堆
積室、１０２，２０２・・・基体、１０３，２０３・・
・ヒーター、１０４，２０４・・・ヒーター電源、１０
５゜１０６．１０７，１０８，１０９，２０５，２０６
゜２０７．２０８，２０９・・・ガス供給源、１１０゜
２１０・・・ガス供給管、１１１，２１１・・・マツチ
ングボックス、１１２，２１２・・・高周波電源、１１
３゜２１３・・・モーター、１１４．２１４・・・排気
ポンプ、１１５．２１５・・・シールド板、１１６．１
１７・・・排気管。第３図

Claims

【特許請求の範囲】

　内部に真空気密化可能な成膜空間を有する反応容器と
、該成膜空間に堆積膜形成用原料ガスを導入する手段と
、該成膜空間に放電エネルギーを導入する手段と、該成
膜空間を排気する手段とからなり、前記成膜空間に放電
を生起せしめることにより該成膜空間に設置された基体
上に堆積膜を形成する装置であって、前記排気手段が成
膜空間上部及び成膜空間下部に設置されていることを特
徴とする堆積膜形成装置。