JPH01727A - 堆積膜形成法 - Google Patents

堆積膜形成法

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JPH01727A
JPH01727A JP62-73616A JP7361687A JPH01727A JP H01727 A JPH01727 A JP H01727A JP 7361687 A JP7361687 A JP 7361687A JP H01727 A JPH01727 A JP H01727A
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俊一 石原
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キヤノン株式会社
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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】 [発明の利用分野] 本発明は炭素を含有する堆積膜を形成するのに好適な方
法に関する。
[従来の技術] 例えば、ダイヤモンドg膜の形成には、イオンビーム蒸
着法、RHプラズマCVD法、マイクロ波プラズマCV
D法、反応性スパッタリング法、イオンブレーティング
法、光CVD法、タングステン線フィラメント法などが
試みられており、このうろ、マイクロ波プラズマCVD
法及びタングステン線フィラメント法によってダイヤモ
ンド薄膜の合成に成功したことが報告されている。
これらの方法によりダイヤモンド薄膜を形成するには、
一般に炭化水素(CH4、C2H6等々)とH2との混
合ガスを、基体上に堆積膜を形成するための成膜空間内
に導入し、マイクロ波プラズマを生起させるか、あるい
は基体近傍に配置されたタングステン線フィラメントを
赤熱させ、炭化水素とH2の分解によりラジカルを生成
せしめ、これらのラジカルが基体表面玉に到達して膜を
堆積させる。
この場合、形成される堆積膜がダイヤモンド膜になる条
件は、炭化水素の濃度1%以下、基体温度700〜10
00℃であると報告されている。
しかし・、これらの方法により形成された堆積膜には、
ダイヤモンド構造以外にグラファイト構造が含まれてし
まい、膜の特性を劣化させている。
この原因としては、炭化水素を原料として用いるため、
気相中での凝集反応か活発であること、及び堆積面に付
着する炭化水素のラジカルが堆積面を十分に拡散しない
て付着するので、必ずしもポテンシャルの低いサイトに
付着せずにランダムに付着するのて、ダイヤモンド構造
以外の構造をとり易くなることか考えられる。
また、炭化水素と11.とを同一の活性化手段で活性化
するため、両者からのラジカルの量の調節が難しい。こ
のため、ラジカル量の最適化かできないので、膜形成操
作や膜特性の改良か難しい。
[発明が解決すべき問題点] 本発明は、前述した従来の問題点を解決し、ダイヤモン
ド薄18i等炭素を含有する堆積膜を純度良く効率的に
形成し得る堆積膜形成法を提供すべくなされたものであ
る。
本発明は、また、形成される膜の特性、成膜速度、再現
性の向上及び膜品質の均一化を図りながら、膜の大面積
化に適し、膜の生産性の向上及び植産化を容易に達成す
ることのできる堆積膜形成法を提供すべくなされたもの
である。
[問題点を解決するための手段] 本発明によって提供される堆積膜形成法は、ノ^体上に
堆!?(膜を形成する為の成膜空間内に、炭素とハロゲ
ンを含む化合物より生成される活性種とと、該活性種と
化学的相互作用をするJ&成膜原料、を夫々別々に導入
し、これらに加熱した周期律表第4周期、第5周期及び
第6周期の元素群から選択される金属又は金属化合物の
触媒を作用させて反応させることによって、前記基体E
に堆積膜を形成することを特徴とする。
本発明方法では、堆積膜を形成する為の成膜空間におい
てプラズマを生起させる代りに、加熱した金属触媒を用
い成膜原料のガスを励起し反応させるため、形成される
堆vI膜は、エツチング作用、或いはその他の例えば異
常放電作用などによる悪影響を受けることは実質的にな
い。
本発明方法が従来の堆・積膜形成法と異なる点の1つは
、原料として炭素とハロゲンを含む化合物を用いること
である。この化合物から生成する活性種は反応性が弱い
ため、気相中での反応が抑えられる。また、成膜表面で
の反応性も弱いため、成膜表面を大きく拡散てき、最も
安定なサイトに、ラジカル等が付着する。この結果、例
えばダイヤモンド構造のみを有する炭素の堆積膜を容易
に形成せしめることができる。
本発明の方法か従来の成膜法と違う点の他の1つは、あ
らかじめ成膜空間とは異なる空間(以下1分解室間とい
う)に於いて活性化された活性種を使うことである。こ
のことにより、従来の成膜法より特性を飛躍的に伸ばす
ことかでき、加えて堆積膜形成の際の基板温度も一層の
低温化を図ることか回走になり、膜品質の安定した堆積
膜を工業的に大量に、しかも低コストで提供できる。
本発明では、成膜空間に導入される分解空間からの活性
種は、生産性及び取扱い易さなどの点から、その寿命か
0.01秒以上、より好ましくは0.1以り、最適には
1秒以上あるものが、所望に従って選択されて使用され
る。炭素とハロゲンを含む化合物及び成膜原料の活性種
は成膜空間で加熱した金属触媒により励起され、化学的
に相互作用を促進される。その結果、所望の基体りに所
望の堆積膜か容易に形成される。
本発明において、分解空間に導入される炭素とハロゲン
を含む化合物としては、例えば鎖状又は垣状炭化水素の
水素原子の一部乃至全部をハロゲン原子て置換した化合
物が用いられ、具体的には、例えば、CuY2u+t 
 (uは1以玉の整数、YはF、 (:I、 8r、及
び!である。)て示される鎖状ハロゲン化炭素、CVY
2V (vは3以上の整数、Yは+iiJ述の意味を有
する。)て示される環状ハロゲン化ケーイ素、C,、H
ヮY、 (u及びYは前述の意味を有する。x+y=2
u又は2u+2である。)て示される鎖状又は環状化合
物などが挙げられる。
具体的には例えばCF4. (CFJs、 CCF2)
a。
(CF2)−、CJa、  C:lF6.  CHF3
.  C1l 2h、CCL((:CL)s 。
CBr4. (CBr2)q、 c2c16.  c2
chFjなどのガス状態の又は容易にガス化し得るもの
が挙げられる。
また本発明においては、前記炭素とハロゲンを含む化合
物を分解することにより生成する活性種に加えて、ケイ
素とハロゲンを含む化合物を分解することにより生成す
る活性種を併用することかてきる。このケイ素とハロゲ
ンを含む化合物としては、例えば鎖状又は環状シラン化
合物の水素原子の一部乃至全部をハロゲン原子で置換し
た化合物か用いられ、具体的には、例えば、5iuZ2
u*2(Uは1以上の整数、ZはF、 C1,Br、及
びIよっである。)て示される鎖状ハロゲン化ケイ素、
5ivZtv (vは3以上の整数、Zは前述の意味を
有する。)で示される原状ハロゲン化ケイ素、5iul
ljy  (u及びZは前述の意味を有する。X+y=
2u又は2u+2である。)で示される鎖状又は環状化
合物などが挙げられる。
具体的には例えば5i)4u (SiFt)q、 (S
iF2)1−1(SiFz)<+ Si2F6. Si
:+Fa+ 5illF:+、5illJ2.5iCI
4゜(SiC1t)q、 SiBr4. (S!Brz
)、3.  S!2C1a、5i2CIzFzなどのガ
ス状態の又は容易にガス化し得るものか挙げられる。
活性種を生成させるためには、前記炭素とハロゲンを含
む化合物(及びケイ素とハロゲンを含む化合物)に加え
て、必要に応してケイ素巾体等他のケイ素化合物、水素
、ハロゲン化合物(例えばF2ガス、C+ガス、ガス化
したRrz 、 12K)などを併用することかできる
末完1!′Iの方法て用いる前記成膜原料のガスとして
は、水素ガス及び/又はCとHな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2〜5のエチレン
系炭化水素、炭素数2〜4のアセチレン系炭化水素等、
具体的には飽和炭化水素としてはメタン(C11,) 
、エタン(C2+16)、プロパン(C:ll+8)、
 n−ブタン(n  C41110)、ペンタン(Cq
ll+z) 、エチレン系炭化水素としては、エチレン
(C:21L)、プロピレン(C,O,)、ブテン−1
(C411,)、ブテン−2((:、H6)、イソブチ
レン(C411,)、ペンテン(C,H,。)、アセチ
レン系炭化水素としては、アセチレン(CJ2)、メチ
ルアセチレン(C3114)、ブチン(C4+1.)等
、更に、これ等のHを一部ハロゲンて置換した例えばC
H,3F、 C113CI等のガス、あるいはSiとH
とを構成原子とするSOL *Si、Ha 、 5i3
116及び5il13CI、 SiH3F 、 5il
lJr  等の水素の多いハロゲン化シラン。
GeとHとを構成原子とするGeH<、及びGel:+
CI、Ge1lJ 、Ge1lJr等の水素の多いハロ
ゲン化ゲルマン或はNとHとを構成原子とする例えばア
ンモニア(NH:+) 、ヒドラジン(l(JNl12
)、アジ化水素(Nlh) 、アジ化アンモニウムウ(
NIIJz)等のガス状の又はガス化し得る。ちつ素水
素化物等を必要に応して用いる。
また、これらの成膜原料ガスに加えて、例えばヘリウム
、アルゴン、ネオン等の不活性ガス、あるいは、J&、
膜しようする膜によっては、N2.02、あるいはF2
、C1,、Br、、12等を加えることもてきる。
これらの原料ガスの複数を用いる場合には、予め混合し
て成膜空間内に導入することもてきるし、あるいはこれ
らの原料ガスを夫々独立した供給源から識別に供給し、
活性化室に導入することもてきる。
本発明において、成膜空間における前記炭素とハロゲン
含有化合物と成膜原料のガスより生成される活性種との
量の割合は、堆積条件、活性種の種類なとて適宜所望に
従って決められるか、好まし、くは100:1〜1 :
 too (導入ytri比)か適当であり、より好ま
しくはIO+l〜l:50とされるのが望ましい。
また本発明の方法により形成される堆a膜を不純物元素
でドーピングすることか可能である。使用する不純物元
素としては、p型不純物として、周期律表第■族Aの元
素、例えばR,AI、 Ga、 In。
11等か好適なものとして挙げられ、n型不純物として
は、周期律表第V族Aの元素、例えばP。
As、 Sb、 Bi等が好適なものとして挙げられる
か、特にB、 Ga、 P、 Sb等か最適である。ド
ーピングされる不純物の量は、所望される電気的、光学
的特性に応して適宜決定される。
かかる不純物元素を成分として含む化合物としては、常
温常圧でガス状態であるか、あるいは少なくとも堆積膜
形成条件ドで気体であり、適宜の気化装置て容易に気化
しうる化合物を選択するのか好ましい。この様な化合物
としては、Pl+、。
P211.、 PF、、 PF9. Pct、、 As
1l=、  ^sF3.^sFs、 AsC1i、  
5bt13. 5tlFs、SIH:+  +BF:l
+  11(:13.  BBr2.  B2116゜
+141110. B5tlq、 B=lHII、 R
61110,861112,AI(:l+あるいは(C
1lx)Jl 、(Cll、、)、、Ga、 5の有機
金属等を挙げることかできる。不純物元素を含む化合物
は、1種用いても2種以上併用してもよい。
不純物元素を成分として含む化合物な成膜空間内に導入
するには、予め前記成Wl原料のガス等と混合して導入
するか、あるいは独立した複数のガス供給源よりこれら
の原料ガスを各個別に導入することもできへ。
本発明で用いられる周期律表第4周期、第5周期及び第
6周期の元素の中から選択される触媒としては、スパッ
タリング、!;′#病、飛散などにより堆積膜中へ混入
しにくいものを選ぶことが望ましく、また、これらを用
いて活性化する際に、これらか混入しにくい活性化条件
を選ぶ必要かある。
その様な材料としては、周期律表第4周期、第5周期あ
るいは第6周期の元素の中の金属、合金あるいは金属酸
化物、金属塩化物を挙げることかでき、これらの中でも
、■、■、■、■族に属する遷移金属、場合によっては
1.II、m族の非遷移金属、あるいはこれらの酸化物
を好適に用いることかてきる。
具体的には例えば、 Ti、 Nd、 Cr、 Mo、
 ’11. Fc。
Ni、 Go、 Rh、 Pd、 Mn、 Ag、 ′
1.n、 Cd、W、Ta、Pt、、 Pd−Ag、 
Ni−Cr 、TiO□、NiO,V2O,、PdCl
2.RhCl+、TiCl4などが挙げられる。
また、活性化条件としては、触媒材料への直接通電によ
る抵抗加熱の他、石英管などにこれらの触媒を詰め外部
より電気炉、赤外線炉等にて間接的に加熱する方法がと
られる。
触媒の形状としては粒状、あるいは多孔質無機担体に金
属微粒子を付着させたもの、フィラメント状、メツシュ
状、チューブ状、ハニカム状のうちいずれかを選ぶこと
によって、前駆体及び/又は活性種の生成断面精な変化
でき、前駆体と活性種との反応を制御し、均一な堆積膜
を作成することか出来る。
次に1本発明方法によって形成される電子写真用画像形
成部材の典型的な例を挙げて本発明を説明する。
第1U4及び第21j2!I (a) 、 (b)は、
本発明によって得られる典型的な光導電部材の構成例を
説明するための模式図である。
これら図において、符号11で示すものか光導電層、符
号23で示すものか電荷輸送層、22は電荷発生層、1
2及び24は支持体、21は表面層、25は電荷阻止層
である。
電荷輸送層23に用いられる炭素を主体とする膜非晶質
であっても良いし、ダイヤモンド構造のような結晶構造
を少なくとも部分的に含むものであっても良いが、ラマ
ンスペクトルの1333cm−’を含む領域のストーク
ス線で特徴づけられる構造を少なくとも部分的に含む事
が望ましい。電荷輸送層を構成する炭素質膜が完全なダ
イヤモンド構造を多にに含むダイヤモンド多結晶に近い
膜てあれば、電子写真感光体の帯電性および感度、表面
硬度、耐久性等を向丘させることができる。
また、炭素質膜はr&成膜件によっては着色することが
あるが、得られる膜が非晶質もしくは結晶性のいかんに
かかわらず、成膜時のフッ素又は水素又は他のハロゲン
元素分子の!(a比を高める事により着色を減じる事か
出来る。
電荷輸送層23をm族する炭素質膜は半導体的不純物と
して、周期律表第m族又は第V族に属する原子のドーピ
ングを行ない、その特性を改善する事か出来る。このよ
うな第1族又は第V族原子によるドーピングは、本発明
の電子写真感光体を正帯電又は負帯電て使用する際の帯
電性を高め。
感度を向上させ、残留電位を下げる効果かある。
これは、これら原子のドーピングにより電荷輸送層23
の電荷キャリアの濃度が変化するか、又は電荷キャリア
の輸送性か変化するためと考えられる。この変化は比較
的おだやかであるので、その制御は容紡である。これら
原子の添加量は5 ppm以−ヒ5原子%以下の範囲、
より有効な範囲としては50 ppm以上5原子%以下
であるのか望ましい。これらのより詳しい条件は実施例
中て述べる。第1族に属する原子としてはR,AI、G
a、In、T1等か挙げられる。第V族の元素としては
N、P、As。
Sb、Bi等か挙げられる。製造安定性、コスト、効果
の大きさなどからは、N、P、B、Alなどか特に望ま
しい。
111i″荷輸送層23のV厚は使用条件等により適宜
選択することかできるか、好ましくはIg、m以上11
00p以下の間にあることが望ましい。これは、lpm
以下では通常の現像方法では満足出来る目視画像濃度か
得られない場合かあり、100gm以上では残留電位が
大きすぎて成膜に要する時間や支持体との密着性等に問
題を生じる場合があるためである。前記層間のより好ま
しい範囲は、57zm以上50pm以下である。この範
囲では使用条件がゆるやかになって使い易いばかりか、
従来の感光体に比して膜厚が薄くても画像濃度か高くな
る傾向があるので、製造コスト低減にとって有利である
本発明の電子写真感光体の炭素主体膜を電荷輸送層に用
いた場合における電荷発生層22は、光導電性を有する
ものであれば従来公知のいかなるaI&のものでもよい
0例えばプラズマCVDにより成膜したA−3i:II
を主体とする0、5〜20.gm程度の膜厚のものや、
これに更にGcやC等を含イiさせたものを挙げること
かできる。未発1ηてはこのような電荷発生層からの電
荷輸送層への電荷1v入を良好に行なうことか出来る。
J−記の例では、電荷輸送層として下記実施例に記載さ
れた条件で作成された電荷輸送住方に優れ、且つ電気抵
抗(電気伝導度の逆数)の高い炭素を主体とする膜を用
いているため、電荷発生層22−を従来の電子写真感光
体におけるよりも低抵抗のものとすることができる。具
体的には例えば、電気抵抗の値として1o−10Ωc1
1程度以下てあってもよい。従って、光導電性か大きく
ても低抵抗であるために利用困難であった材料でも使用
する事が可能になり、極めて高い感度か得られるもので
ある。
また本発明の炭素主体膜を第1図の光導電層として用い
る場合も、前記電荷発生層と同様の炭素−主体膜を用い
ることが可能であるが、電気伝導性に関してはIQ−1
00cm−’  であることが好ましい。
本発明の電子写真感光体の支持体12及び24は支持体
としての機械的強度が満されれば絶縁体であっても導電
体であっても良いか、くり返し使用する場合には少なく
とも支持体12及び24の感光層と接する側が導電性処
理されていることが望ましい。導電性支持体としてはと
してはAI、Fe。
Ni、ステンレス、Sn、Zn、CrJo、Ti、Ta
、W、へu、Ag、Pt等の金属やSi、Ge 、グラ
ファイトなどが使用可能である。感光層の接着性等の改
良その他の目的で導電性支持体の表面に支持体金属とは
別の導電性の物質をコーディングしても良い、絶縁性支
持体としてはポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボ
ネート、ホリスチレン、ポリアミド、PE7の有機ポリ
マーの他、ガラス、セラミ、シクスなどの無機材料も使
用てきる。支持体の大きさ及び形状は本発明の電子写真
感光体の使用用途により自由に選択する・Kか出来、f
の平に乗る様な小さなカード状のものや円筒型あるいは
ベルト状のものなどどれも使用可能である。
第2図(a)の電子写真感光体の場合には、通常、表面
層21を設けることか望ましい。特に電荷発生層22を
A−3t:tlとした場合には、高湿環境下での画像劣
化防止の向上やコロナ放電生成物の影響による画質低下
防止の向上をはかるために表面層21を設けることか望
ましい0表面層21は可視光領域においである程度透明
で電気伝導度か低ければ色々な材料が使用可部である。
例えばブラダ7CVDなどで形成されたA−3iC(I
t)、八−3iN(11)などの膜で・も良い。また電
荷輸送層23に使用出来る炭素を主体とする層であって
も良いが、その場合は光学的バンドギャップか、望まし
くは2、口eV又はそれ以上であることが望ましい。電
気伝導度やフッ素の含有量は表面層21に要求される特
性を満足するものであれば特に限定されない。また、表
面層21にはCやSiの他に水素や他のハロゲン元素を
含んでいても良い。このハロゲン元素は表面層の自由表
面近くにのみ含有されるか、又はその表面から電荷発生
層22との海面にかけて濃度勾配をもっていても良い。
第2図(b)の電子写真感光体の場合には電荷注入阻止
層25を、電荷発生層22と支持体24との間に設ける
事か望ましい。これにより帯゛屯能の一層の向上や画質
の欠陥の発生をより一層防止出来る。電荷注入阻止層2
5としてはプラズマCVDなとで成膜された不純物てド
ーピングされた八−3i(H,X)などが使用可能であ
る。感光体を正帯電で使用する場合には、電荷注入阻止
層25はp型、負帯電で使用する場合にはn型にドーピ
ングしておくことが好ましい。p型にする場合B 、 
A Iのような第■族原子か、n型にする場合にはN、
P。
Asのような第V族原子かドーピング材として適当であ
る。
第3図は、本発明方法を実施して作製される不純物元素
でドーピングされたa−c堆積膜を利用したPIN型ダ
イオード・デバイスの典型例を示した模式図である。
図中、31は基体、32及び37は薄膜電極。
33は半導体膜であり、n型a−8i(It、X)層3
4、i型のa−3i(It、X)層又はa−3i:Ge
(H,X)層35、p型のa−C(tl、X)層36に
よって構成される。38は外部゛上気回路装置と結合さ
れる導線である。
基体31としては導電性、半導電性、電気絶縁性のもの
か用いられる。基体31か導電性である場合には、薄膜
゛−[極32は省略しても差支えない。半導電性基板と
しては1例えばSi 、Ge 。
GaAs、ZnO,2nS等の半導体が挙げられる。Q
膜電極32.37としては例えばNiCr 、 AI 
、Cr、Mo 。
八u  、Ir  、Nb  、Ta  、V  、T
i  、PL  、  Pd  、  1n20.。
5n02 、 ITO(In2O:+ ” Sno□)
等の薄膜を、真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリン
グ等の処理で基体31上に設けることによって得られる
。電極32.37のンl膜としては、好ましくは30〜
5xlO’人、より好まし・くは100〜5×103人
とされるのか望ましい。
111N型ダイオード、デバイスを太陽電池あるいは光
検知デバイスとして用いる場合薄1I51!電極33あ
るいは37の少なくともいずれか一方は透明もしくは半
透明てなければならない。
a−3i(11,X)の半導体層を形成するには、上記
基体を真空チャンバー内に挿入し、通常のSiH<+5
i2116あるいはSiH,と11□との混合ガスのプ
ラズマグロー放電分解法により、あるいは、本出願人よ
り先に開示された公開特許公報(A)昭61−1798
69に記載されたケイ素とハロゲンを含む化合物を活性
化空間で分解することにより生成される活性!li (
A)と、該活性種(A)と化学的相互作用をする、成膜
用の化学物質を別の活性化空間て分解することにより生
成される。
活性種(B)とをそれぞれ別々に導入して化学反応させ
ることにより、成膜することかできる。
なおn型のa−3i層を成膜するには、層形成の際に、
n型不純物含有ガスを原料ガスにまぜることにより形成
される。
p型のa−C(H,X)層を形成するには、本発明方法
によりr!;t、膜室間に炭素とハロゲンを含む化合物
か導入され、また、これとは別に、水素を含むガスと、
p型の不純物元素を成分として含む化合物のガスを活性
化空間で分解生成される活性化した活性種を成膜空間に
導入し、導入された炭素とハロゲンを含む化合物は、瑚
期律表の第4周期から第6周期の金属から成るメツシュ
状あるいはハニカム状の部材の触奴作用により活性化さ
れ、活性化空間から導入された活性種と化学反応して、
基体31上に堆積膜か形成される。n型のa−3i()
I、X)およびp型のa−(:(It、X’)層の層厚
としては、好ましくは50−104人、より&fましく
は200〜2000人の範囲か望ましい。
また、i型のa−3i(H,X)層の層厚としては、好
ましくは500〜104人、より好ましくは1000〜
10000人の範囲か望ましい。
なお、a−C(1−1,X)の光に対する透過性か良い
ことの特性を生かすためには、a−C(II、X)は薄
膜電極32あるいは37のうち、透明電極に接するよう
に形成する。
第4図は、本発明の堆積法により炭素膜を堆積するため
の装置の一例である。
第4図において、101は成膜室であり、内部の基体支
持台102上に所望の基体103が載置される。
104は基体加熱用のヒーターてあり、該ヒーター10
4は、基体105を加熱する際に使用され、導線lO5
を介して給電され、発熱する。
106は熱電体て、基板表面温度をモニターし、その結
果をヒーター104にフィールドハックし、項中の温度
に保持できるようになっている。
107、ill及び118は、ガス供給管であり、活性
種生成用の原料ガス及び、成膜用のガス、及び必要に応
じて用いられる不活性ガス、不純物元素を成分とする化
合物のガスの種類に応じて設けられる。これ等のガスが
標準状態に於いて液状のものを使用する場合には、適宜
の気化装置を!備させる。
108.119は活性種を生成する為の活性化室である
。109.120は活性種を生成する為のエネルギー源
である。112は触媒としてのモリブデンをハニカム状
に成型したちのてあり、導線113を介して給電され、
発熱する。ガス導入管107,118より供給される活
性種生成用の原料ガスは、活性化室10B及び119内
に於て活性化エネルギー源109及び120の作用て活
性化され、生じた活性種は導入管110及び121を通
して、成膜室101内に導入される。
112は周期律表の第4周期から第6周期元素により構
成される金属触媒てハニカム状あるいはフィラメント状
にr&型したものてあり、導線113を介して給電され
1発熱する。114はガス圧力計である。
また1図中、116は排気バルブ、115゜117は排
気管である。
(実施例1) 第4図の成膜装置を用い、下記の手順で非晶質7R素膜
を形成した。石英ガラスの基体103を支持台102上
に設置し、基板を約300°Cに加熱した。
排気装置を用いて成膜室lO1内を排気し、約10−’
Torrに減圧した。次に、成膜室101内に置かれた
触媒としてのハニカム状のモリブデン112に導線11
3を介して給電し、赤熱状態とする。ガス供給管107
よりI+2ガス500 scc+*、或いはPH3ガス
又はB:)I6ガス(何れも11000pp水素ガス希
釈)40secmとを混合した11□ガス総流礒500
 secmを成膜室lotに導入した。
また他方、活性化室108に固体0粒を詰めて、活性化
エネルギー源109として電気炉により加熱し、約ti
oo’cに保ち、Cを赤熱状態とし、そこへ導入管10
7を通じて不図示のボンベよりCF4ガス405ea1
1を吹き込むことにより、活性種としてCF”ラジカル
を生成させ、該CF1ラジカルを導入管110を介して
成膜室lotへ導入した。成膜室lot内の圧力を0.
5 Torrに保ちつつ、上記状態を保ちつつ約60分
それぞれのガスを流したところ石英基体Eに、ノンドー
プあるいはドーピングされたi型及びN型P型の炭素膜
が形成された。堆@l膜の厚みはそれぞれの膜ともたい
たい5000人程度堆積った。ラマン分光の結果、i型
、N型、P型膜とも1600cm−’、1360c@−
1にブロードなピークかあり、非晶質であることかわか
った。得られたi型、N型、P型膜の炭素1漠に八tの
クシ型ギャップ電極をつけ、暗導゛屯率を測定したとこ
ろ、i型炭素膜は測定限界をこえておりσ< 10−1
437cmてあった。またN型、P型の炭素膜の暗導′
@率はそれぞれ〜1O−6S / C11、〜10−’
S/csで熱起電力より求めた導電の型はそれぞれN型
及びP型を示した。
(実施例2) 第4図の装置を用いて、第3図に示したPIN型ダイオ
ードを作製した。
まず石英ガラス基板上にITO膜1000人をスパッタ
装置により蒸着した後、成膜室101の支持台102上
に設置した。その後、10−’Torrに減圧した後、
Wよりなるフィラメント状の金属触媒112に導線11
3より通電を行ない赤熱をさせた。また基体103の温
度を支持台102にうめこまれたヒーター104により
、250℃になるようにした。基体103の表面温度か
一定の所望の温度になった後、ガス導入管107よりC
2F bガス30 sccmを石英ガラス管でできた活
性管空間108に導入した0石英ガラス管の周りには活
性化エネルギー源109としてマイクロ波のプラズマ発
生炉か装着されており、マイクロ波を印加することによ
り、石英ガラス管中にプラズマを発生させることかてき
る。400Wのマイクロ波を印加しプラズマを発生させ
、CFn7(n≦3)ラジカルを生成し、ラジカル輸送
管110を介して、成膜室101にCFn’ラジカルを
導入した。
また輸送管111よりH2で11000ppに九釈した
8211Gガス400.sccmを成膜室lotに導入
した。
I&成膜lot内の圧力を0.7 Torrになるよう
バルブ116を調整した。
上記状j感を保持したまま、ガスを約5分間流し、IT
O上に約300人のp型非晶賀炭素膜を形成した。
その後、Wフィラメント・\の通電を止め、フィラメン
トの温度が十分に下がった後、ガス・q入管107より
5iFnガス20 sccmを石英ガラス管でてきた活
性化空間108に導入した。200Wのマイクロ波を印
加し、石英ガラス管中にプラズマを発生させ、 5iF
n”  (n≦3)ラジカルを生成し、ラジカル輸送管
110を介して成膜室101にSiF口8ラジカルを導
入した。
また、ガス導入管118より11□ガス30 scc■
及びArガス30 sccmを活性化空間119に導入
した。活性化空間119は活性化空間108と同様石英
ガラス管でてきており、その周りには活性化エネルギー
源120として、同様にマイクロ波のプラズマ発生炉か
装着されており、マイクロ波を印加することにより、プ
ラズマを発生させることかできる。300Wのマイクロ
波を印加しプラズマを発生させ、原子状の水素ラジカル
を生成し、輸送管121を介して成膜室に導入した。排
気管途中におかれた真空バルブttaを調整し、成膜室
の圧力をQ、5Torrに保った。この状態で40分放
置した。その結果、上記p型a−C膜上にドーピングし
ていないa−3i膜が約6000人成膜された。その後
、H2ガスに濃度比400 ppmになるようPH,ガ
スを混入させ、上記ノンドープのa−5i膜上に約40
0人のN型a −3i膜を堆蹟した。その後ガスを止め
、石英ガラス上のITO/p型a−C膜/ノンドープa
 −3i膜/N型a −5i膜を形成した試料にAgを
約500人スタックリング法で蒸着した。以上の結果石
英基板上にITO/p型a−C112/I型のa −8
illQ/N型a −3i膜/AgよりなるPINダイ
オードか形成された。
形成されたPINダイオードのAM 1 100+aW
/Cl112下ての光電変換効率は2層をN層と同じ方
法(すなわちPH,ガスの代りにB、IIr、ガスを混
入して作成した)て作成したp型a −3i膜を用いた
PINダイオードに比べ、約20%の向りかみられた。
(実施例3) 第4図の成膜装置を用い、下記の手順てダイアモンド薄
膜を形成した。l / 4 g m径のダイアモンド・
ペーストてハフ研磨したSi ((T11)ウェハーを
基体上して用い、支持台102上に設置した後、排気装
置を用いて成膜室101内を排気し、約10−’Tor
rに減圧した。
支持第102上にうめこまれたヒーター104により、
基体103上の温度を700℃に設定した。また基体1
03の近傍上におかれた触媒としてのフィラメント状の
パラジウム112に導線113を介して給電し、赤熱状
態とする。 ガス供給管iiiより112ガス800 
secmft成膜室に導入した。またガス供給管107
よりCV、ガスを15secm、石英ガラス管でてきた
反応室108に導入した。石英反応室108の囲りに装
着した活性化エネルギーW109としてのマイクロ波プ
ラズマ発生炉にマイクロ波300Wを印加し、 CFn
”(n≦3)ラジカルを生成しラジカル輸送管110を
介して成膜室101に導入した。成膜室101の圧力を
30 Torrになるように排気バルブ116により調
整した。
この結果を約2詩間放置したところ、5i(III)基
板上に厚さ約1.=1pmの炭素膜が析出した。
作成した炭素膜をラマン分光で調べたところ1332c
m−’にするどいピークがあった。また電子線回折でも
(III)のスポット状の回折がみられ、ダイアモンド
8薄であることがわかった。生成ダイアモンドのSEM
像を観察したところ粒径57Lm以上の極わめて良質の
ダイアモンド薄膜が形成されていた。
実施例4 第5図に示す装置を使い、以下の如き操作によって、第
1図に示した如き層構成のドラム状電子写真用像形成部
材を作成した。
第5図において、440は成膜室、421は炭素とハロ
ゲンを含む化合物ガス導入管、422は活性化室、42
3は活性化エネルギー源、426は活性種導入管開口部
、431はメツシュ状の金属触媒、432は円筒状基体
、433は円筒状基体を加熱するための赤外線ランプ、
434は反射板である。また、427,428は)1□
ガス導入管てあり、その放出部429.430はその放
出口に向って径か広がっている形状となっている。
44は排気管である。
成膜室440内にAIシリンクー基体432を設置した
。成膜室440を不図示の真空排気!IC置により約1
 x 10−’Torrに排気した。金属触媒としてモ
リブデンメツシュを用い、AIシリンダー基体432と
約1cmの距離をおいて円心円状に設置した。モリブデ
ンメツシュ431を、通電することにより、赤熱加熱し
た。AIシリンダーを回転した。
また赤外線ランプ433を点灯し、へl基体432の表
面温度を約300 ’Cに加熱した。
基体温度が所望の温度の定常状態になったところで、ガ
ス導入管421より、CF、ガスZOOsccva、 
SiF4ガス2005ccsを石英ガラス管製の活性化
室422に導入した。活性化室422の周りには、活性
化エネルギー源423として、マイクロ波プラズマ発生
炉か装着されており、マイクロ波を印加することにより
プラズマを活性化室422内におこさせることかできる
。100OWのマイクロ波を印加し、CF4ガス、Si
F4ガスを分解し、(:Fn”、5iFn” (n 、
 m≦3)等のラジカルを生成した。生成したラジカル
は活性種導入管426をとおして、成膜室に導入した。
またガス導入室427.428よりH2ガス5See麿
を導入し、放出部429,430より均一な流れになる
ようにして、成膜室へ導入した。
この状態で約30分間保持したところ、AIクシリンダ
−状約5gm厚のSiC膜よりなる電子写真感光体が形
成された。
得られた電子写真感光体を実験用の電子写真複写装置に
セットして、電子写真特性を測定したところ、良好な帯
電性と光感度を示した。続いて。
負帯電し、像露光としてトナー現像したところ高品位な
画像が得られた。
連続に画像形成を行ったところ、従来のa−3iドラム
に比べ、格段に耐久性及び温度、湿度等に対する安定性
が優れていることがわかった。
実施例5 第5図に示す装置を改造した第6図に示す装置を用い、
以下の如き操作によって、第2図(a)に示した層構成
のドラム状電子写真像形成部材を作成した。
第6図の装置は、ガス導入管427,428のそれぞれ
途中に石英ガラス管製の活性化室435.436を備え
つけており、また活性化室の周りには活性化エネルギー
源として、マイクロ波プラズマ発生炉437,438を
それぞれ装着している。活性化室より、成膜室への導入
管は太くなっており、活性化室で生成された活性種が成
膜室へ運ばれる途中で失活するのを防いでいる。
成膜室440内にA1シリンダー基体432を設置した
。成膜室440を真空排気装置により約lx 10−’
Torrに排気した後、モリブデンメツシュ431を通
電することに、より、赤熱加熱した。A1シリンダーを
回転した。
赤外線ランプ433を点灯し、AI基体432の表面温
度を約300℃に加熱した。
基体温度か所望の温度の定常状態になったところて、ガ
ス導入管421より、CF、ガス250SCCI11を
石英ガラス製の成膜室422に導入した。
活性化室422の周りには、活性化エネルギー源423
として、マイクロ波プラズマ発生炉か装着されており、
マイクロ波を印加することによりプラズマを活性化室4
22内におこさせることができる。100OWのマイク
ロ波を印加し、CF4ガスを分解し、GFn”、5iF
n” (n≦3)、3のラジカルを生成した。生成した
ラジカルは活性種導入管426をとおして、成膜室に導
入した。
またガス導入管427,428より11.ガス4SSC
層をを導入し、放出部429.430より均一な流れに
なるようにして、成膜室へ導入した。このとき成膜室の
内圧をl Torrになるよう′iA*1゜た。
この状態で約30間保持したところ、 AIウシリンダ
−状約5ルm厚のC膜よりなる電荷輸送層23を形成し
た。
次にマイクロ波の印加ガスを導入をやめ、またモリフデ
ンフィラメント431への給電をとめ成膜室を再びl 
x 1G−’Torr程度まで十分に排気した後、ガス
導入管421よりSiF4ガスをZo。
sccm、ガス導入管427.428よりH2ガスを1
00 secmそれぞれ活性化室435,436に導入
し、マイクロ波電力をそれぞれ300W、400W印加
してプラズマを発生させ、Sign、 Hラジカルを生
成した。
生成した5iFnラジカル、Hラジカルをそれぞれ成膜
室に導入した。このとき成膜室の内圧を0.3Torr
になるよう調整した。また、AI、!!体クシリンダ−
表面温度は300℃に保ったままである。この状態を5
分間保持し、電荷輸送層23のとに厚さ5000人のa
−3i:II(F)よりできている電荷発生層22を形
成した。
次にマイクロ波の印加、ガスの導入を止め、成膜室を再
びI X 10−’Torrまて排気した後、モノブデ
ンフィラメント431に通電し赤熱状態にした。A1基
体シリンダーの表面温度は300℃に保ったままである
。ガス導入管421よりCF、ガス300 secmを
活性化室435に導入し、マイクロ波型力sooow印
加してプラズマを発生させ。
成した。 CFnラジカルを成膜室に導入した。それと
同時にガス導入管427及び428よりH2ガス105
canの流量で成膜室に導入した。成膜室の内圧を0 
、6 Torrになるように調整した。
この状態て約3分間保持し、前記電荷発生層22の上に
厚さi oooλのダイアモンド状の炭素薄膜よりなる
表面保M層21を形成した。ガスの導入、マイクロ波の
印加、金属触媒への通電。
赤外ランプの点灯を止め、基体が十分に冷えたところて
、真空をやぶり、第2図(a)の構造の電子写真感光体
を形成したへlシリンダーをとりだした。
このようにして得られた電子写真感光体の特性を実施例
1と同様に測定したところすぐれた特性を示し、また耐
久性、耐環境性も既存のa−3i感光体よりもはるかに
すぐれていた。
実施例6 第6図に示す装置を用い、以下の如き操作によって第2
図(b)に示した層構成のドラム状電子写真僚形戊部材
を作成した。成膜室440内にAIシリンダー基体43
2を設置した。成膜室440を真空排気装置により約I
 X 10−’Torrに排気した後、モリブデンメツ
シュ431を通電ることにより、赤熱加熱した。 AI
シリンダーを回転した。
赤外線ランプ433を点灯し、へ1基体432の表面温
度を約300℃に加熱した。
基体温度が所望の温度の定常状態になったところで、ガ
ス導入管421より、 CF4ガス50SCCII、N
oガスl sccmを石英ガラス管製活性化室422に
導入した。活性化室422の周りには。
活性化エネルギー源423として、マイクロ波プラズマ
発生炉が装着されており、マイクロ波を印加することに
よりプラズマを活性化室422内におこさせることがで
きる。400Wのマイクロ波を印加し、 (:F、ガス
を分解し、CFn”、5iFn” (n <3)等のラ
ジカルを生成した。生成したラジカルは活性種導入管4
26をとおしてI&成膜室導入した。
またガス導入管427.428より11□ガス400 
secm、 B、Ib、ガスを導入し、放出部429゜
430より均一な流れになるようにして、成膜室へ導入
した。このとき成膜室の内圧を0.5Torrになるよ
う調整した。
この状態で約2分間保持したところ、へ1シリンダー状
に約300人厚のC膜よりなる電荷阻止層25を形成し
た。
次にマイクロ波の印加ガスを導入をやめ、またモリブデ
ンフィラメント431への給電をとめ成膜室を再びI 
X 10−’Torr程度まで十分に排気した技、ガス
導入管421よりSiF4ガスをZo。
sccm、ガス導入管427.428よりHaガスを1
00 secmそれぞれ活性化室435,436に導入
し、マイクロ波電力をそれぞれ300W、400W印加
してプラズマを発生させ、5iFn、Hラジカルを生成
した。生成した5iFnラジカル、Hラジカルをそれぞ
れ成膜室に導入した。このときr&成膜室内圧を0.3
Torrになるよう調整した。
また、A1基体シリンダーの表面温度は300℃に保っ
たままである。この状態を5分間保持し、電荷阻止層2
5のヒに厚ざ5000人のa−3i:H(F)よりでき
ている′1眩荷発生層22を形成した。次にマイクロ波
の印加、ガスの導入を止め、成jIQ室を11び1 x
 1O−6Torrまて排気した後、モリブデンフィラ
メン1−431に通電し赤熱状態にした。A1基体シリ
ンターの表面温度は300℃に保ったままである。ガス
導入管421よりCF、ガス400secmを活性化室
435に導入し、マイクロ波電力を1200W印加して
プラズマな発生させ生成した。5iFnラジカルなそれ
ぞれ成膜室に導入した。
同時にガス導入管427、及び428よりH2ガス20
51mの流域て成膜室に導入した6成膜室の内圧を1.
0Torrになるように調整した。
この状態で約25分間保持し、前記電荷発生層22の丘
に厚さ4gmのダイアモンド状の炭素薄膜よりなる電荷
輸送層21を形成した。ガスの導入、マイクロ波の印加
、金属触媒への通電、赤外ランプの点灯を止め、基体が
十分に冷えたところで、真空をやぶり、第2図(b)の
構造の電子写真感光体を形成したAIシリンダーをとり
だした。
このようにして得られた電子写真感光体の特性を実施例
1と同様に測定したところ、すぐれた特性を示し、また
耐久性、耐環境性も既存のa−3i感光体よりもはるか
にすぐれていた。
[発明の効果] 木51川の炭素膜堆積膜形成法によれば、形成される膜
に所望される電気的、光学的、光導電的及び機械的特性
か向上し、しかも基体を高温に保持することなく高速成
膜か可能となる。また、成膜における再現性が向上し、
膜品質の向上と膜質の均一化か可能になると共に、膜の
大面積化に有利であり、膜の生産性の向上並びに量産化
を容易に達成することができる。更に、前郭体及び/又
は活性種生成を生成する際に触媒を用いているための省
力化及び活性化効率を向上させることかてき、したかっ
て、使用する原料ガスの消費効率を大幅に向1−させる
ことができ、低コストての量産化か可能となる。また、
抵温処理によって工程の短縮化を図れるといった効果も
発揮される。
また、本発明で得られる炭素膜を用いることにより、 
PINタイオードの変換効率の大幅な増大か得られる。
また電子写真感光体に用いることにより電子写真特性の
すぐれ、耐環境性、耐久性か既存の電子写真感光体に比
べ大幅に増加した電子写真感光体を得ることかてきる。
本発明ては、比較的低温においてダイアモンド薄膜を得
ることかできるため、はとんどあらゆる基体上にダイア
モンド薄膜をコーテングすることか可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明方法を用いて製造される電子写
真用像形成部材の構成例を説明するための模式図である
。 第3図は本発明方法を用いて製造されるPINダイオー
ドの構成例を説明するための模式図である。 :JIJ4図及び第5図、第6I71はそれぞれ実施例
て用いた本発明方法を実施するための装置の構成を説明
するための模式図である。 11・・・光導電層 12・・・基体 21・・・表面層 22・・・電荷発生層 23・・・電荷輸送層 24・・・基体 25・・・電荷阻止層 3 l ・・・ノ」一体 32.37・・・薄膜電極 34・・・n型半導体層 35・・・l型半導体層 36・・・p型半導体層 101.440・・・成膜室 108.422−・・活性化室 103.432−・・基体 112.431・・・金属触媒 図面の浄δ 第1図 第2図 (G)              (b)第3図 第4図 第5図(0) 第5図(b) 手 冷光 州J 正 −5七 (方式)昭和62年 8
月20日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  基体上に堆積膜を形成する為の成膜空間内に、炭素と
    ハロゲンを含む化合物より生成される活性種と、該活性
    種と化学的相互作用をする成膜原料と、を夫々別々に導
    入し、これらに加熱した周期律表第4周期、第5周期及
    び第6周期の元素群から選択される金属又は金属化合物
    の触媒を作用させて反応させることによって、前記基体
    上に堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜形成法。
JP62073616A 1987-03-23 1987-03-27 Forming method of deposit film Pending JPS64727A (en)

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