JPH0285368A - アモルファスシリコン膜の形成方法 - Google Patents

アモルファスシリコン膜の形成方法

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JPH0285368A
JPH0285368A JP23369688A JP23369688A JPH0285368A JP H0285368 A JPH0285368 A JP H0285368A JP 23369688 A JP23369688 A JP 23369688A JP 23369688 A JP23369688 A JP 23369688A JP H0285368 A JPH0285368 A JP H0285368A
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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】 〔概 要〕 電子写真用窓光体製造時における円筒基体上へのアモル
ファスシリコン(a−5i)膜の形成方法に関し、 クリーンな状態で良質な成膜が行われるようにすること
を目的とし、 真空容器内で、該真空容器と軸線を一致させて配置され
る基体と同軸にダミーを配置し、前記真空容器内の前記
ダミーの周囲のプラズマ室にプラズマ発生用のガスとマ
イクロ波を導入するとともに該プラズマ室に磁場をかけ
、該ガスをプラズマ化させて該プラズマ室に閉じ込め、
前記プラズマにより活性化されて移動する前記ガスの元
素のラジカルと前記真空容器内の前記基体の周囲の成膜
室に供給されるシリコン含有原料ガスとを反応させて前
記基体の表面への成膜を行うように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子写真用窓光体製造時における円筒状基体上
へのa −3i膜の形成方法に関する。
円筒基体上に感光層を形成した感光体の表面を一様に帯
電させ、この上に印字情報に基づきレーザ光等を選択的
に照射し感光層の帯電電位を選択的に減衰させて潜像を
形成した後、これを現像して形成されたトナー像を記録
紙に転写記録する電子写真装置は周知であるが、この場
合に使用される感光体としては、近年、セレン系よりも
、機械的強度の大きいa −5i膜の感光層を備えたも
のが用いられるようになってきている。
〔従来の技術〕
従来、この電子写真用感光体のような大面積円筒基体に
対するa −Si膜の形成は高周波プラズマCVD法ま
たはマイクロ波プラズマCVD法により行われているが
、そのための装置及び成膜工程は例えば本出願人により
昭和62年7月29日に出願された特願昭62−187
710号に開示されている。
これらを第3,4図により説明すると次の通りである。
第3図は従来のa −3t膜膜形成用用波プラズマCV
D装置の構造説明図で、図中、100は円筒基体(アル
ミニウム製ドラム)である。この基体100の表面への
a−5i膜の形成は次のように行われる。
まず、図示のように真空容器1内に基体100を支持体
2に支持させてセフ)し、真空容器1内をロータリーポ
ンプ3と油拡散ポンプ4とで所定の真空度に排気した後
、メカニカルブースタポンプ5とロータリーポンプ6に
切り替える。排気開始と同時に、回転機構7により支持
台2を介し駆動されて基体100は回転する。真空度が
所定値に達すると、基体100はヒータ8により150
〜350℃に加熱される。9は各ポンプ系に設けられた
真空バルブである。−1真空容器1内には、S i z
 II 6ボンベ10等により反応性ガスがガス流量調
整器11等を経て導入される。そして、所定の流量、圧
力下で放電電極12と基体100間に高周波電源13に
よってグロー放電を発生させて導入ガスを分解し、これ
により、基体100上にaSi膜が堆積形成される。1
4は反応性ガス供給系に設けられたバルブである。
また、第4図は従来のa−3t膜形成用マイクロ波プラ
ズマCVD装置の構造説明図(第4図(alは平部平面
図、第4図(b)は全体概要を示す正面図)で、図中、
31は真空容器である。a −5i膜の形成に際しては
、まず真空容器31内で基体100を支持台32に支持
させてセットし、真空容器31内を真空ポンプ等により
所定の真空度に達するまでバルブ33を介し排気する。
次に、モータ34により基体100を支持台32ととも
に回転させ、ヒータ35により基体100を150〜3
50℃に加熱する。ここで、バルブ37を介して原料ガ
スであるシリコン原子含有ガスを真空容器31内に導入
し、マイクロ波電源38で発生したマイクロ波を導波管
39で導き、石英ガラスの窓40から真空容器31内の
プラズマ室(真空容器31と基体100の間に形成され
て同軸型空洞共振器を構成)41に入れて共振させる。
このマイクロ波導入と同時に、マグネット42.42’
に所定波形の電流を通し磁界を発生させてプラズマを基
体付近に閉じ込める。これにより、導入ガスは効率良く
分解され、基体100上にa −Si膜が形成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、第3図の高周波プラズマCVD装置により成膜
を行う場合は、成膜速度は一般に3〜5μm/時程度で
あるため、10〜50μ程度の膜厚が必要な感光層の成
膜には2〜10数時間を要していた。また、成膜時のガ
ス圧を数torr程度と比較的高い値にしないと3〜5
μm/時の成膜速度が得られず、このようなガス圧で成
膜を行うと、成膜中に真空容器1内でSi原子を含む多
量の粉状物質が発生して容器内を汚染するため、成膜後
にこの粉状物質を除去する必要があった。さらに、粉状
物質が基体100上に付着することにより、形成した膜
にピンホール等の欠陥が生じ、歩留り低下の原因にもな
っている。
これに対し、第4図のマイクロ波CVD装置により成膜
を行う場合は、ガス圧が10−’〜1O−Itorr程
度の低圧で成膜が可能であるため、粉状物質の発生はな
く、第3図の場合に必要としていた装置内の清掃はほと
んど必要なくなる。また、当然第3図の場合に問題とな
っているピンホール等の欠陥はなく、非常に高い歩留り
が得られる。しかし、この方式では、プラズマ中で成膜
が行われるため、膜にプラズマダメージが生じ易く、膜
質の劣化が度々生じていた。さらに、マイクロ波導入窓
付近で原料ガスを分解するため、窓にa −5i膜が付
着し、マイクロ波の導入が困難になるという問題があっ
た。
本発明はクリーンな状態で良質な成膜を行うことのでき
るアモルファスシリコン膜の形成方法を提供することを
目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理説明図(第1図(a)は本発明を
適用するa−5i膜形成用マイクロ波CVD装置の要部
平面図、第1図(blは同、全体概要を示す正面図)で
、図中、51は真空容器、52はマイクロ波を導く導波
管、53はマグネット、54は多数の噴出口を備えたリ
ング状の原料ガス導入管である。
成膜に際しては、真空容器51内で、該真空容器51と
軸線を一致させて配置される基体100と同軸にダミー
101を配置し、真空容器51内のダミー101の周囲
のプラズマ室57にプラズマ発生用のH2、Ar等のガ
スを供給しかつ導波管52の窓56を通してマイクロ波
を導入するとともに、該プラズマ室57にマグネット5
3により磁場(点線矢印線)をかけ、該ガスをプラズマ
化させて該プラズマ室57に閉じ込める。そして、プラ
ズマにより活性化されて図の下方に移動する該ガスの元
素のラジカルと、真空容器51内の基体100の周囲の
成膜室に供給されるシリコン原子含有原料ガスとを反応
させて基体100への成膜を行う。
〔作 用〕
上述の成膜時のガス圧は通常では安定したプラズマ状態
が得られない低圧(10−’〜1(I’torr程度)
であるが、ダミー101が真空容器51と軸線を一致さ
せて配置されて同軸型空洞共振器を構成することと、磁
場がかかっていることにより安定した磁場が発生するも
のである。そして、このプラズマ発生領域(プラズマ室
57)と原料ガスの分解、成膜の領域(成膜室55)が
分離されているため、マイクロ波導入窓付近での原料ガ
スの分解がなくなり、窓56へのa −5i膜の付着を
なくすことができる。また、プラズマダメージのない状
態での成膜が実現される。
さらに、マイクロ波を用いたプラズマCVD法であり、
上述のような低圧での成膜が可能なため、クリーンな状
態で良質なa−Si膜を形成することができ、真空容器
51内の清掃が不要になる。
なお、成膜時に、基体100を矢印線で示すように回転
及び上下動させると、均一な成膜が実現される。また、
基体の上下動の代わりに導入管54を上下動させても良
いし、両者を組み合わせても良い。
〔実施例〕
以下、第2図に関連して本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明の実施例のアモルファスシリコン膜形成
用マイクロ波CVD装置の構造説明図で、第1図で説明
したものと同様の部材には同じ符号を付している。図中
、58は基体保持用の支持台、59は基体加熱用のヒー
タ電源、60.はS i +14(原料ガス)を収納す
るボンベ、60.はボロンドープ用のB、H,ガスを収
納するボンベ、603はH2(またはAr)を収納する
ボンベである。
この装置によるa −Si膜の形成は次のように行われ
る。
まず、真空容器51内で、基体100.ダミー101を
該真空容器51と軸線を一致させて支持台58上にセッ
トし、該真空容器51内をロータリーポンプ61と油拡
散ポンプ62とで所定の真空度に排気した後、メカニカ
ルブースタポンプ63とロータリーポンプ64に切り替
える。排気開始と同時に、図示しない回転機構により支
持台58を介し駆動されて基体100.ダミー101は
回転する。
真空度が所定値に達すると、基体100はヒー夕霧源5
9に接続するヒータ65により150〜350℃に加熱
される。66は各ポンプ系に設けられた真空パルプであ
る。一方、真空容器51内の成膜室55には、ボンベ6
01等より反応性の原料ガスがガス流量調整器67等を
介し導入され、プラズマ室57には、ボンベ 603よ
りHz (またはAr)ガスがガス流量調整器68等を
介し導入される。69はこれらの各ガス導入系に設けら
れたパルプである。そして、所定の流量、圧力の下で導
波管52から窓56を通してプラズマ室57内にマイク
ロ波を導入するとともに、マグネット53に所定波形の
電流を供給する。このときのガス圧は、通常では安定し
たプラズマ状態が得られない10−4〜10−’tor
rの圧力であるが、ダミー101が真空容器51と軸線
をそろえて配置されていて同軸型空洞共振器を構成する
ことと、マグネット53への通電により発生した磁場が
加えられていることにより、安定したプラズマが発生す
る。このプラズマは磁場により、図中斜線を記入した領
域内に閉じ込められている。このプラズマにより活性化
された水素ラジカルは、図の下方のプラズマが生成され
ない領域である成膜室55に移動し、ここで導入管54
の噴出口から噴出する原料ガスと反応する。これにより
、原料ガスが効率良く分解されて基体100上へのa 
−Si膜の形成が行われる。
このように、本発明では、プラズマ発生場所と原料ガス
の分解、成膜の場所が分離されているため、マイクロ波
導入窓56付近での原料ガスの分解がなくなり、窓への
a−5i膜の付着をなくすことができる。また、プラズ
マダメージのない状態での成膜が実現される。さらに、
本発明はマイクロ波を用いたプラズマCVD法であり、
低圧での成膜が可能であるため、クリーンな状態で良質
なa−Si膜を形成することができ、真空容器51内の
清掃が不要となる。
なお、成膜時に、基体100を回転させるだけでなく上
下動をも行わせるようにすると、より均一な成膜が実現
される。また、基体100の上下動の代わりに導入管5
4を上下動させても良いし、両者を組み合わせても良い
このようにして行われるa −5i膜形成時における各
種条件設定例を示すと次の通りである。
設定例■ 導入ガス ;真空容器51の上部より、H250SCC
M。
導入管54より、 5iHa 505CCrI マイクロ波パワー;実効100ワツト(入射パワー引く
反射パワー) 基体回転数; 10 PPM 基体上下数;10回/分 磁 場  ;875G(最大点) ガス圧  ; 1.9 X I O−’torr成膜速
度 ;10μm7時 設定例■ 導入ガス ;真空容器51の上部より、Ar 30SC
CM、 導入管54より、 5itla 50SCCM マイクロ波パワー;実効lOOワット 基体回転数; l ORPM 基体上下数;10回/分 磁 場  、875G(最大点) ガス圧  ; 1. OX 10−’torr成膜速度
 ;11μm/時 設定例■ 導入ガス ;真空容器51の上部より、Hz 50SC
CM。
導入管54より、 5iH460SCCM。
マイクロ波パワー;実効100ワツト 基体回転数; 10 PPM 導入管上下数;10回/分 磁 場  1875G(最大点) ガス圧  ; 1.9 X 10−3torr成膜速度
 ;10μm/時 設定例■ 真空容器51の上部よりの導入ガスを12の代りに+I
eとして、後は設定例■と同じ。成膜速度10μm/時 設定例■ 基体上下数5回/分、導入管上下数5回/分で、後は設
定例■と同じ。成膜速度11μm/時〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、次の各種の優れた
効果を奏することが可能である。
(11真空容器とその内に配置されたダミ一部分とで同
軸型空洞共振器が構成されるので、低圧でも安定したプ
ラズマが発生し易い。また磁場が加わって初めてプラズ
マが生成されるので、プラズマ発生領域を限定できる。
そして、このプラズマ発生領域と成膜領域とを分離する
ことにより、プラズマダメージのない状態での成膜が可
能となった。
(2)低圧での成膜が可能なため、クリーンな状態で良
質なa−5i膜を形成することができ、真空容器内の清
掃が不要となる。
(3)  マイクロ波導入窓へのa −5iの付着が起
らず、安定した成膜を続けることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図(al、 (blは本発明の原理説明図、第2図
は本発明の実施例のアモルファスシリコン膜形成用マイ
クロ波CVD装置の構造説明図、第3図は従来のアモル
ファスシリコン膜形成用高周波プラズマCVD装置の構
造説明図、第4図(al、 (blは従来のアモルファ
スシリコン膜形成用マイクロ波プラズマCVD装置の構
造説明図で、 図中、 51は真空容器、52は導波管、53はマグネット、5
4は原料ガス導入管、55は成膜室、56は窓、57は
プラズマ室、100は基体、101はダミーである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 真空容器(51)内で、該真空容器(51)と軸線を一
    致させて配置される基体(100)と同軸にダミー(1
    01)を配置し、 前記真空容器(51)内の前記ダミー(101)の周囲
    のプラズマ室(57)に、プラズマ発生用のガスとマイ
    クロ波を導入するとともに該プラズマ室(57)に磁場
    をかけ、該ガスをプラズマ化させて該プラズマ室(57
    )に閉じ込め、 前記プラズマにより活性化されて移動する前記ガスの元
    素のラジカルと前記真空容器(51)内の前記基体(1
    00)の周囲の成膜室(55)に供給されるシリコン原
    子含有原料ガスとを反応させて前記基体(100)上へ
    の成膜を行うことを特徴とするアモルファスシリコン膜
    の形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0513634A2 (en) * 1991-05-14 1992-11-19 Yuzo Mori High-speed film-forming processes by plasma CVD and Radical CVD under high pressure
FR2678956A1 (fr) * 1991-07-12 1993-01-15 Pechiney Recherche Dispositif et procede de depot de diamant par dcpv assiste par plasma microonde.
WO1995033867A1 (en) * 1994-06-03 1995-12-14 Materials Research Corporation Method and apparatus for producing thin films

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