JPH02122078A

JPH02122078A - 薄膜形成方法及び感光体

Info

Publication number: JPH02122078A
Application number: JP27428388A
Authority: JP
Inventors: Shoji Nakagama; 詳治中釜; Nobuhiko Fujita; 藤田　順彦; Tsunenobu Kimoto; 恒暢木本; Takashi Oishi; 剛史大石; Yoshio Hashizaki; 土崎　良雄
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-10-29
Filing date: 1988-10-29
Publication date: 1990-05-09

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】（ア）技術分野この発明は、三次元形状の基体上にアモルファスシリコ
ン（以下ａ−Ｓｔと略記する）等の半導体薄膜を形成す
る方法と、この方法によって作製された電子写真用感光
体にかんする。

（イ）従来技術従来から、薄膜の形成技術として、ＣＶＤ法が使用され
ている。これは、原料気体を何らかの手段によって励起
することにより、気相反応を起こさせ基板の上に薄膜を
形成するものである。

励起源として、熱、光、高周波電力などが用いられる。

高周波を用いるものは、高周波（Ｒａｄｌ。

Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　）でプラズマを励起するので、Ｒ
ＦプラズマＣＶＤという。これは基板をあまり加熱しな
くてよい、という利点がある。

特にアモルファスシリコンの薄膜はＲＦプラズマＣＶＤ
法のみが用いられている。これは平行平板電極の間で、
グロー放電を起こさせ、シランガス等を分解するもので
ある。

ところが、ＲＦプラズマＣＶＤは成膜速度が遅い。通常
、数十人／ｓｅｅ程度である。広い面積を持つ感光体等
へ数十μｍ程度成膜するためには、成膜速度を向上する
必要がある。

成膜速度を上げるために、投入電力、原料ガスの選択等
の努力がなされているが、いまだに溝足できるものがで
きない。しかも、ＲＦプラズマＣＶＤ法で、無理に成膜
速度を上げると、欠陥の多い薄膜になってしまう。

プラズマを作るために、高周波でなく、マイクロ波を用
いる方法もある。これは、ダイヤモンド薄膜、ａ−Ｓｉ
薄膜などに使われている。マイクロ波は例えば２．４５
ＧＨｚの周波数をもち、１３．５８Ｍ１ｌｚの高周波に
比べて、プラズマ励起密度を高めやすい。

（つ）発明が解決しようとする問題点しかし、従来のマイクロ波プラズマＣＶＤは、高々数１
０　ｃＪ程度の平面状の基板にしか膜形成できない。こ
れはプラズマの発生する空間が円筒または箱型の狭い空
間だからである。

またプラズマの広がりも狭くて、大きい基板に膜を形成
出来ない。

さらに一方向からプラズマが飛んでくるので、平板にし
か膜形成できないのである。

（１）目的この発明は、高速で、円柱状、円筒状、あるいは角柱伏
、角筒状の基体上に、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によ
って、均一に、しかも、高品質の薄膜を形成し、優れた
感光体を提供することを、目的とする。

（オ）構成本発明においては、プラズマの発生する真空チャンバを
筒状とし、長手方向に筒状の基体を置く。プラズマを導
く線路を同軸管にする。そして、内管と外管の間にプラ
ズマを発生させる。内管は基体を兼ねる構成とする。プ
ラズマは基体の表面に均一に存在するようになる。円周
方向は勿論であるが、長手方向にも均一になる。

さらに、基体が大きい場合は、内管と外管とを少しずつ
広がってゆくような形状にする。マイクロ波を広げる事
によって、プラズマの分布を広げる。

このような、幾何学的な改良により、筒状の大きい基体
に、薄膜形成できるようにしている。

以下、図面により本発明を説明する。

第１図は本発明の薄膜形成装置の原理構成図である。

これは、電源１、マイクロ波発振器２、同軸管３、気密
フランジ４、真空チャンバ６、原料ガスノズル７、排気
口８などよりなる。

電源１はマイクロ波発振器２を駆動するものである。同
軸管３は内管９と外管１０とよりなる。

外管、内管の間にマイクロ波が通るようになっている。

同軸管３は長手方向の途中から、その一部が気密フラン
ジ４で構成されている。気密フランジ４以後は気密構造
になっている。気密フランジ４より前は真空ではない。

真空チャンバ６と気密フランジ４で囲まれた空間が真空
に引かれ、プラズマ発生空間となる。

気密フランジ４以後も同軸管３が一部続いている。同軸
管３は円筒状基体５で終端している。基体５は例えば、
電子写真用のドラムである。

このように、内管９が円筒状基体５を兼ねてもよいし、
あるいは真空チャンバ６の中で、内管９の外壁に密着す
るように別途基体５を設けても良い。その場合でも、マ
イクロ波伝搬線路として見た場合円筒状基体５が同軸管
の内管を兼ねていることは言うまでもない。

気密フランジ４は真空を保ち、マイクロ波を通すもので
なければならない。例えば、セラミックなどの誘電体と
する。

真空チャンバ６には、原料ガスノズル７があって、ここ
から原料ガスが送給される。

真空チャンバ６には、排気口８があり、ここに真空排気
装置（図示せず）が接続される。

同軸管３の内管９の外径ｄは基体５の外径にほぼ等しく
する。外管１０の内径りは真空チャンバ８の内径にほぼ
等しくする。これはマイクロ波を効率良く伝送するため
である。マイクロ波は内、外管の間を通るが、これらの
寸法に不連続があるとマイクロ波の一部が反射してしま
う。インピーダンスのミスマツチならびに複雑なモード
変換が起こってエネルギー損失が大きい。

第２図はより具体的な構成図である。

電源１、マイクロ波発振器２、同軸管３、気密フランジ
４、真空チャンバ８、などを持つのは第１図のものと同
じであるが、導波管１３と導波管同軸管変換器１４が新
たに明示されている。

マイクロ波はマイクロ波発振器２からでるが、これは中
空の導波管を通り、導波管モードの伝搬をする。これを
導波管間軸管変換器１４によって、同軸管のモードにす
る。

マイクロ波は例えば、導波管をＴＥ、。モードで伝搬す
るが、同軸管ではＴＥＭモードになる。これらは全く違
うモードなので、導波管同軸管変換器１４でモード変換
しなければならない。導波管同軸管変換器１４自身は公
知である。

同軸管３は徐々に径を広げるために、段階状になってい
る。真空チャンバ６と基体５とが導波管同軸管変換器１
４の出力口より大きいためである。内管９も外管１０も
ともに径を拡大する。このとき直径の比が一定になるよ
うにする。

第３図にその例を示す。これは段階的に変化させるもの
である。３段階に変化している。外管１０の径りと内管
９の径ｄとの比Ｄ／ｄを一定にする。

第４図に他の例を示す。これは連続的に径を変化させて
いって、モード変換を抑えている。すなわち長さｈにわ
たってＤとｄをリニヤに変化させる。Ｄ／ｄは一定に保
つ。

Ｄ／ｄを一定にするのは、同軸管３のインピーダンスを
一定にするためである。

広がりきった同軸管３の途中に気密フランジ４を設ける
。真空チャンバ６の中には基体５があるが、ヒータ１１
が基体５の中に設けである。これは基体５を適当な温度
に加熱するものである真空チャンバ６に原料ガスノズル
７、排出口８などが設けられるのは前面と同じである。

（力）作用真空チャンバ６に基体５を取り付ける。気密フランジ４
を閉じる。内部を真空に引く。ヒータ１１で基体５を加
熱する。原料ガスを導入する。ａ−Ｓ＋薄膜を作製した
い場合はシランガスや水素ガスなどを導入する。

マイクロ波発振器２によってマイクロ波を発生させる。

これは初め導波管モードになるが、導波管同軸管変換器
１４によって、同軸管モードになる。これが真空チャン
バ６の中に入る。

原料ガスがマイクロ波によって励起される。励起の密度
はマイクロ波の電界にほぼ比例するが、同軸管モードは
軸対称性をもち、円筒状の基体５の表面に強い電界を形
成する。原料ガスはプラズマになる。プラズマ密度は基
体５の表面近くで十分大きい。

このため、円筒基体５の上に、均一な薄膜が高速に形成
される。

より詳しく述べる。

第２図に示すように、マイクロ波の伝送路は主たる部分
が導波管であり、円筒状基体５との接続部付近のみ同軸
管を用いている。このため、マイクロ波の損失が少ない
。また、入射波、反射波の調整を導波管で行う事ができ
る。円筒状基体５と真空チャンバ６へ、マイクロ波のパ
ワーを効率よく伝達できる。

さらに第３図、第４図のように同軸管３の内管９と外管
１０とを段階的に、あるいは連続的に変化させている。

マイクロ波の損失を極めて少なくして、円筒状基体５ま
で、マイクロ波の径を広げることができる。

円筒状基体５と真空チャンバ６の間に均一で、強い電界
が、広範囲に生ずる。長手方向にも円周方向にも均一で
ある。

この電界により、原料ガスが励起され、分解されて、プ
ラズマが発生し、円筒状基体５の上に、均一な薄膜が、
高速で形成される。

なお、第４図において、同軸管３の長さｈはマイクロ波
の波長λより大きい事が望ましい。

（キ）実施例第２図に示すマイクロ波プラズマＣＶＤ装置により以下
に示す条件で、ａ−Ｓ＋薄膜の電子写真感光体を作製し
た。

（条件）マイクロ波　　２．４５ＧＨｚ　　８５０　Ｗ
第３図の導波管を用いた。インピーダンスを５０Ωにす
るため、Ｄ＋／　ｄｔ＝　０２／　ｄ＋＝Ｄ３／　ａ、
　＝　３　、０とした。

円筒状基体５　外径　４０　ａｍ長さ　４０　ａｍ材質　Ａ！薄膜は先導伝層を、主体とするが、この下に障壁層があ
る。最上層は表面層である。障壁層はａ　−５ＩＮで、
光導電層はａ−Ｓ１１表面層はＢ−ｓ＋ｃの薄膜である
。

各薄膜層の成膜条件を第１表に挙げる。

第１表感光体薄膜の成膜条件上記のように作製したａ−５ｌ薄膜感光体を、６ｋｖの
コロナ帯電後、電子写真特性を測定したところ、良好な
結果を得ることができた。膜の均一性も良好であり、２
５分程度の極めて短時間に感光ドラムを作製できる。著
しくコストを低減できるのでその効果は大きい。

真空チャンバ６や同軸管３の材質は特に限定されない。

５ｔｌＳ、１１、Ｃｕ、などで作製できる。さらにこれ
らの表面にＡｇなどをメツキしても良い。

この例では、基体５が静止しているが、基体５の回転機
構を設けても良い。そうすると、−層均一性が高揚する
。

成膜条件は、得ようとする膜質、感光体の使用条件によ
って適宜選択されるべきである。通常は、基体温度が１
５０〜４５０℃で、圧力が１０−’Ｔｏｒｒ〜１．０Ｔ
ｏｒｒが好適である。

（り）　効　果円筒状基体に対して大面積、高速成膜が可能となる。こ
れにより、電子写真感光体が低コストで作製できる。

導波管と同軸管とを接続しているので、マイクロ波のパ
ワー調整などが極めて容易にできる。

同軸管の内管と外管との径の比を前述したような関係に
選ぶ事によって、広範な径の基体まで、マイクロ波を効
率良く伝搬できる。

すなわち、基体形状の選択の自由度が増す。

円柱状、角柱状、角筒状の基体に対しても同様に有効で
ある。また、ａ−Ｓｔ基以外薄膜形成においても同様に
有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図。第２図は本発明のより具体的な構成図。第３図は段階状の同軸管の断面図。第４図はテーパ状の同軸管の断面図。１・・・・電源２・・・・マイクロ波発振器３・・・・同軸管４・・・・気密フランジ４５・・・・基体８・・・・真空チャンバ７・・・・原料ガスノズル８・・・・排気口９・・・・内管１０・・外管１１・・ヒータ１３・・導波管１４・・導波管同軸管変換器者中釜詳

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空チャンバ内に、薄膜を形成すべき基体を設け
、真空チャンバを真空に引いた後、原料ガスを導入し、
マイクロ波を真空チャンバに入射させ、マイクロ波のエ
ネルギーによって真空チャンバ内で原料ガスを励起し、
プラズマ状態を経て、基体上に薄膜を形成する方法に於
いて、マイクロ波の伝送線路として同軸管を用いる事と
し、前記同軸管の全体又は一部が真空領域を有しており
、前記同軸管の内管が基体を兼ねている事を特徴とする
薄膜形成方法。
（２）真空チャンバ内に、薄膜を形成すべき円筒状の基
体を設け、真空チャンバを真空に引いた後、Ｓｉを含む
原料ガスを導入し、マイクロ波を真空チャンバに入射さ
せ、マイクロ波のエネルギーによって真空チャンバ内で
原料ガスを励起し、プラズマ状態を経て、円筒状の基体
上に薄膜を形成するために、マイクロ波の伝送線路とし
て同軸管を用いる事とし、前記同軸管の全体又は一部が
真空領域を有しており、前記同軸管の内管が基体を兼ね
ており、円筒状基体表面にアモルファスシリコン系薄膜
を形成した事を特徴とする感光体。光体。