JPH0689453B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPH0689453B2 JPH0689453B2 JP63228806A JP22880688A JPH0689453B2 JP H0689453 B2 JPH0689453 B2 JP H0689453B2 JP 63228806 A JP63228806 A JP 63228806A JP 22880688 A JP22880688 A JP 22880688A JP H0689453 B2 JPH0689453 B2 JP H0689453B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電子写真用感光体の表面保護層等の高炭素含有アモルフ
ァスシリコン系薄膜を成膜するのに使用される薄膜形成
装置に関し、 膜質を均一化できるようにすることを目的とし、 プラズマが励起され原料ガスが供給される堆積空間に、
水素ラジカル供給手段により発生される水素ラジカルを
送り込んで、前記堆積空間内にセットされた基体の表面
へ高炭素含有アモルファスシリコン膜を成膜する薄膜形
成装置において、前記水素ラジカル供給手段の出口に、
前記堆積空間への水素ラジカルを均一に送り込むための
水素ラジカル導入部を設けた構成とする。
ァスシリコン系薄膜を成膜するのに使用される薄膜形成
装置に関し、 膜質を均一化できるようにすることを目的とし、 プラズマが励起され原料ガスが供給される堆積空間に、
水素ラジカル供給手段により発生される水素ラジカルを
送り込んで、前記堆積空間内にセットされた基体の表面
へ高炭素含有アモルファスシリコン膜を成膜する薄膜形
成装置において、前記水素ラジカル供給手段の出口に、
前記堆積空間への水素ラジカルを均一に送り込むための
水素ラジカル導入部を設けた構成とする。
本発明は電子写真用感光体の表面保護層等の高炭素含有
アモルファスシリコン系薄膜を成膜するのに使用される
薄膜形成装置に関する。
アモルファスシリコン系薄膜を成膜するのに使用される
薄膜形成装置に関する。
電子写真感光体の材料として、水素化アモルファスシリ
コン（ａ−Si:H）は、耐久性、無公害、感度の良さとい
う点から有望視されている。第５図に感光体構成図を示
し、感光体101は、基体102上に、ブロッキング層（ボロ
ン高ドープのａ−Si:H）103、感光層（ボロン低ドープ
のａ−Si:H）104、表面保護層（炭素含有のａ−SiC:H）
105を順次形成して構成されている。表面保護層105は、
表面から光導電性を持つ感光層104へのキャリア注入を
防ぐために、絶縁性に優れかつ透光性に優れていること
が必要であり、従来は低炭素含有のａ−SiC:H（ａ−Si
1-xCx:Hでｘ＜0.5）のものが多く使われてきた。このａ
−Si1-xCx:H（ｘ＜0.5）は、表面保護層として十分な硬
度と透光性と絶縁性を持っているが、この膜を表面保護
層として使用した感光体は、例えば35℃80％RHの高温高
湿度で像がぼやける現象（以下、像流れと呼ぶ）が起き
るという欠点がある。この像流れの原因は、本出願人に
より既に提案された特願昭63−58214号（出願日；昭和6
3年３月14日）（特開平１−234314号）に詳しく述べて
あるのでここでは省略する。像流れを防止するには、表
面保護層に高炭素含有のａ−Si1-xCx:H（ｘ≧0.5）が望
まれる。
コン（ａ−Si:H）は、耐久性、無公害、感度の良さとい
う点から有望視されている。第５図に感光体構成図を示
し、感光体101は、基体102上に、ブロッキング層（ボロ
ン高ドープのａ−Si:H）103、感光層（ボロン低ドープ
のａ−Si:H）104、表面保護層（炭素含有のａ−SiC:H）
105を順次形成して構成されている。表面保護層105は、
表面から光導電性を持つ感光層104へのキャリア注入を
防ぐために、絶縁性に優れかつ透光性に優れていること
が必要であり、従来は低炭素含有のａ−SiC:H（ａ−Si
1-xCx:Hでｘ＜0.5）のものが多く使われてきた。このａ
−Si1-xCx:H（ｘ＜0.5）は、表面保護層として十分な硬
度と透光性と絶縁性を持っているが、この膜を表面保護
層として使用した感光体は、例えば35℃80％RHの高温高
湿度で像がぼやける現象（以下、像流れと呼ぶ）が起き
るという欠点がある。この像流れの原因は、本出願人に
より既に提案された特願昭63−58214号（出願日；昭和6
3年３月14日）（特開平１−234314号）に詳しく述べて
あるのでここでは省略する。像流れを防止するには、表
面保護層に高炭素含有のａ−Si1-xCx:H（ｘ≧0.5）が望
まれる。
第６図は従来の高周波プラズマCVD（RF−CVD）法による
ａ−SiC:H膜形成装置の概略図で、図中、１〜４は原料
ガス供給用ボンベである。例えばボンベ１にはSi2H
6が、ボンベ２にはC3H8が、ボンベ３にはH2が、ボンベ
４にはArがそれぞれ収納されている。成膜に際しては、
これらのガスを流量調整器５で制御して真空容器６内へ
導く。そして、２枚の電極7,7′にRF電源８により、13.
56MHzのRF電力を印加してプラズマを発生させ、基板９
上に膜を堆積させる。なお、排気は、メカニカルブース
タポンプ10、ロータリポンプ11により行われる。
ａ−SiC:H膜形成装置の概略図で、図中、１〜４は原料
ガス供給用ボンベである。例えばボンベ１にはSi2H
6が、ボンベ２にはC3H8が、ボンベ３にはH2が、ボンベ
４にはArがそれぞれ収納されている。成膜に際しては、
これらのガスを流量調整器５で制御して真空容器６内へ
導く。そして、２枚の電極7,7′にRF電源８により、13.
56MHzのRF電力を印加してプラズマを発生させ、基板９
上に膜を堆積させる。なお、排気は、メカニカルブース
タポンプ10、ロータリポンプ11により行われる。
しかし、このRF−CVD法による成膜では、緻密な高炭素
含有ａ−SiC:Hを得ることはできなかった。
含有ａ−SiC:Hを得ることはできなかった。
そこで、これに代わるものとして、本出願人は水素ラジ
カルアシストRF−CVD法による成膜法を提案（前述の特
願昭63−58214号）している。第７図はこの成膜法によ
るａ−SiC:H膜形成装置の概略図で、図中、21は2.45GHz
のマイクロ波発振器、22は導波管、23は石英管、24はプ
ラズマ発生炉、25は水素ガス導入部、26は真空容器、27
はヒータ28により加熱される基台、29はRF電極、30は原
料ガス（Si2H6，C3H8等）導入部、31は13.56MHzのRF電
源、32はメカニカルブースタポンプ、33はロータリポン
プである。
カルアシストRF−CVD法による成膜法を提案（前述の特
願昭63−58214号）している。第７図はこの成膜法によ
るａ−SiC:H膜形成装置の概略図で、図中、21は2.45GHz
のマイクロ波発振器、22は導波管、23は石英管、24はプ
ラズマ発生炉、25は水素ガス導入部、26は真空容器、27
はヒータ28により加熱される基台、29はRF電極、30は原
料ガス（Si2H6，C3H8等）導入部、31は13.56MHzのRF電
源、32はメカニカルブースタポンプ、33はロータリポン
プである。
成膜に際しては、真空容器26内で、RF電極29に対向し
て、該RF電極29との間に堆積空間34を形成する基台27上
に基体100をセットし、これをヒータ28により250℃に加
熱して、原料ガス導入部30から堆積空間34内に、Si2H6
を2cc/minの流量で、C3H8を20cc/minの流量でそれぞれ
供給してRF電源31からRF電極29にRFパワー100Wを供給す
る。同時に、水素ガス導入部25からH2を100cc/minの流
量で供給し、これをプラズマ発生炉24で、マイクロ波発
振器21から導波管22を通し供給されるパワー380Wのマイ
クロ波により分解し、水素ラジカルとして堆積空間34に
供給する。このときの真空容器26内の圧力はポンプ32,3
3により0.1torrに維持する。この工程により基体100の
表面に形成されたａ−Si1-xCx:H膜のｘは0.8であり、該
高炭素含有のａ−SiC:H膜は、良好な絶縁性を持つ緻密
なものである。
て、該RF電極29との間に堆積空間34を形成する基台27上
に基体100をセットし、これをヒータ28により250℃に加
熱して、原料ガス導入部30から堆積空間34内に、Si2H6
を2cc/minの流量で、C3H8を20cc/minの流量でそれぞれ
供給してRF電源31からRF電極29にRFパワー100Wを供給す
る。同時に、水素ガス導入部25からH2を100cc/minの流
量で供給し、これをプラズマ発生炉24で、マイクロ波発
振器21から導波管22を通し供給されるパワー380Wのマイ
クロ波により分解し、水素ラジカルとして堆積空間34に
供給する。このときの真空容器26内の圧力はポンプ32,3
3により0.1torrに維持する。この工程により基体100の
表面に形成されたａ−Si1-xCx:H膜のｘは0.8であり、該
高炭素含有のａ−SiC:H膜は、良好な絶縁性を持つ緻密
なものである。
しかし、この水素ラジカルアシストRF−CVD法による成
膜時には、場所による膜質の違いが生じる。これは、水
素カジカルを発生させる石英管23の直径が、例えば30mm
と小さく（導波管22により決まる）、堆積空間34内で水
素ラジカルの濃度差が生じるためと考えられる。そし
て、この膜質のむらは、電子写真感光体のような円筒形
基体にａ−SiC:H膜を形成する場合、画像品質低下の大
きな原因となる。
膜時には、場所による膜質の違いが生じる。これは、水
素カジカルを発生させる石英管23の直径が、例えば30mm
と小さく（導波管22により決まる）、堆積空間34内で水
素ラジカルの濃度差が生じるためと考えられる。そし
て、この膜質のむらは、電子写真感光体のような円筒形
基体にａ−SiC:H膜を形成する場合、画像品質低下の大
きな原因となる。
本発明は膜質を均一化することのできる薄膜形成装置を
提供することを目的とするものである。
提供することを目的とするものである。
第１図は本発明の原理説明図（第１図（ａ）は全体概要
を示す斜視図、第１図（ｂ）は水素ラジカル導入部の斜
視図）で、図中、41は水素ラジカル供給手段、42は水素
ラジカル導入部である。なお、本図は第７図の装置に本
発明が適用されたものを示している。
を示す斜視図、第１図（ｂ）は水素ラジカル導入部の斜
視図）で、図中、41は水素ラジカル供給手段、42は水素
ラジカル導入部である。なお、本図は第７図の装置に本
発明が適用されたものを示している。
水素ラジカル供給手段41は、本図の場合、導波管22と、
該導波管22に接続する図示しないマイクロ波発振器と、
石英管23と、プラズマ発生炉24と、水素ガス導入部25と
より構成され、水素ラジカルを発生させる。
該導波管22に接続する図示しないマイクロ波発振器と、
石英管23と、プラズマ発生炉24と、水素ガス導入部25と
より構成され、水素ラジカルを発生させる。
水素ラジカル導入部42は、堆積空間34へ水素ラジカルを
均一に送り込める形成を有している。本図の場合は、水
素ラジカル導入部42は、第１図（ｂ）に示すように、そ
れぞれ末広がり形状を有する導入部外壁43と導入部内壁
44とを同心に配置してこれらを押え棒45により連結して
成り、水素ラジカル供給手段41の出口すなわち石英管23
の先端に接続されている。この状態で、水素ラジカル導
入部42は、真空容器26内で堆積空間34に対向している。
均一に送り込める形成を有している。本図の場合は、水
素ラジカル導入部42は、第１図（ｂ）に示すように、そ
れぞれ末広がり形状を有する導入部外壁43と導入部内壁
44とを同心に配置してこれらを押え棒45により連結して
成り、水素ラジカル供給手段41の出口すなわち石英管23
の先端に接続されている。この状態で、水素ラジカル導
入部42は、真空容器26内で堆積空間34に対向している。
成膜時にプラズマ発生炉24で発生した水素ラジカルは、
水素ラジカル導入部42を通り堆積空間34に供給される
が、この水素ラジカル導入部42を通ることによって、水
素ラジカルは堆積空間34に均一に広がる。このとき、第
１図（ｂ）に示すd1，d2，D1，D2を変化させることによ
って均一性を調整することができる。
水素ラジカル導入部42を通り堆積空間34に供給される
が、この水素ラジカル導入部42を通ることによって、水
素ラジカルは堆積空間34に均一に広がる。このとき、第
１図（ｂ）に示すd1，d2，D1，D2を変化させることによ
って均一性を調整することができる。
このように、堆積空間34への水素ラジカル供給は均一に
行われるため、基体100に成膜される高炭素含有ａ−Si
C:Hの膜質を均一化することが可能になる。
行われるため、基体100に成膜される高炭素含有ａ−Si
C:Hの膜質を均一化することが可能になる。
以下、第２図乃至第４図に関連して本発明の実施例を説
明する。
明する。
第２図及び第３図に第１の実施例を示す。本例は円筒状
基体102に成膜を行う場合のものである。
基体102に成膜を行う場合のものである。
第２図は本発明に係る薄膜形成装置の概略図で、図中、
41は第１図と同様の水素ラジカル供給手段、51は水素ラ
ジカル導入部、52はヒータ、52′はヒータ用電源、53は
RF電源、54は堆積空間である。なお、第1,7図と同様の
部材には同じ符号を付している。基体102には、ａ−Si
感光ドラム用の直径80mm、長さ260mmのアルミニウムの
素管を用いた。
41は第１図と同様の水素ラジカル供給手段、51は水素ラ
ジカル導入部、52はヒータ、52′はヒータ用電源、53は
RF電源、54は堆積空間である。なお、第1,7図と同様の
部材には同じ符号を付している。基体102には、ａ−Si
感光ドラム用の直径80mm、長さ260mmのアルミニウムの
素管を用いた。
水素ラジカル導入部51は、堆積空間54へ水素ラジカルを
均一に送り込むためのもので、第３図に示すように、そ
れぞれ末広がり形状を有する導入部外壁55と導入部内壁
56とを連結して構成されている。この水素ラジカル導入
部51は、石英管23の先端に接続され、真空容器26内で堆
積空間54に対向している。
均一に送り込むためのもので、第３図に示すように、そ
れぞれ末広がり形状を有する導入部外壁55と導入部内壁
56とを連結して構成されている。この水素ラジカル導入
部51は、石英管23の先端に接続され、真空容器26内で堆
積空間54に対向している。
成膜に際しては、原料ガス（Si2H6 2cc/minとC3H810cc
/min）を原料ガス導入部30からRF電極53を通して真空容
器26内に導入するとともに、水素ガス導入部25から水素
（H2）200cc/minを導入する。そして、基体102の温度25
0℃、真空容器26内の圧力0.2torr、RFパワー100W、マイ
クロ波パワー540Wでａ−SiC:Hを成膜する。
/min）を原料ガス導入部30からRF電極53を通して真空容
器26内に導入するとともに、水素ガス導入部25から水素
（H2）200cc/minを導入する。そして、基体102の温度25
0℃、真空容器26内の圧力0.2torr、RFパワー100W、マイ
クロ波パワー540Wでａ−SiC:Hを成膜する。
次表１は、水素ラジカル導入部51の有無による円筒状基
体102の中心部と端部の膜質の違いを示すものである。
体102の中心部と端部の膜質の違いを示すものである。
光学バンドギャップEgoptと、構造の緻密性を表わすと
されているＢ値とは、ともにａ−SiC:Hの膜質を知る上
で重要な値であるが、水素ラジカル導入部51を入れるこ
とによって膜質が均一になり、成膜速度も同じとなっ
た。実験に際しては、第３図のh2／h1の比を0.1〜0.5ま
で、H2／H1の比を0.3〜0.7まで変化させて実験を行った
が、上記表１の結果は、h2／h1＝0.2、H2／H1＝0.5のと
きの値である。
されているＢ値とは、ともにａ−SiC:Hの膜質を知る上
で重要な値であるが、水素ラジカル導入部51を入れるこ
とによって膜質が均一になり、成膜速度も同じとなっ
た。実験に際しては、第３図のh2／h1の比を0.1〜0.5ま
で、H2／H1の比を0.3〜0.7まで変化させて実験を行った
が、上記表１の結果は、h2／h1＝0.2、H2／H1＝0.5のと
きの値である。
第４図に第２の実施例を示す。
本例は第１図の場合と同様に平板状の基体100に成膜す
る場合のものである。
る場合のものである。
本例の場合も、真空容器26内で堆積空間34に対向する水
素ラジカル導入部51を用いることによって、前例と同様
の効果を得ることができる。
素ラジカル導入部51を用いることによって、前例と同様
の効果を得ることができる。
以上述べたように、本発明によれば、水素ラジカル導入
部を設けることにより、水素ラジカルを均一に堆積空間
に送り込むことができるため、成膜される高炭素含有ａ
−SiC:Hの膜質を均一化することが可能になる。
部を設けることにより、水素ラジカルを均一に堆積空間
に送り込むことができるため、成膜される高炭素含有ａ
−SiC:Hの膜質を均一化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】 第１図（ａ），（ｂ）は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の第１の実施例の薄膜形成装置の概略
図、 第３図は同、水素ラジカル導入部の形状を示す斜視図、 第４図は本発明の第２の実施例の薄膜形成装置の概略
図、 第５図はａ−Si感光体構成図、 第６図は従来のRF−CVD法によるａ−SiC:H膜形成装置の
概略図、 第７図は従来の水素ラジカルアシストRF−CVD法による
ａ−SiC:H膜形成装置の概略図で、 図中、 34,35は堆積空間、 41は水素ラジカル供給手段、 42,51は水素ラジカル導入部である。
図、 第３図は同、水素ラジカル導入部の形状を示す斜視図、 第４図は本発明の第２の実施例の薄膜形成装置の概略
図、 第５図はａ−Si感光体構成図、 第６図は従来のRF−CVD法によるａ−SiC:H膜形成装置の
概略図、 第７図は従来の水素ラジカルアシストRF−CVD法による
ａ−SiC:H膜形成装置の概略図で、 図中、 34,35は堆積空間、 41は水素ラジカル供給手段、 42,51は水素ラジカル導入部である。
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマが励起され原料ガスが供給される
堆積空間（34）に、水素ラジカル供給手段（41）により
発生される水素ラジカルを送り込んで、前記堆積空間
（34）内にセットされた基体の表面へ高炭素含有アモル
ファスシリコン膜を成膜する薄膜形成装置において、 前記水素ラジカル供給手段（41）の出口に、前記堆積空
間（34）へ水素ラジカルを均一に送り込むための水素ラ
ジカル導入部（42）を設けたことを特徴とする薄膜形成
装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63228806A JPH0689453B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 薄膜形成装置 |
| US07/405,297 US5122431A (en) | 1988-09-14 | 1989-09-11 | Thin film formation apparatus |
| KR1019890013162A KR940003787B1 (ko) | 1988-09-14 | 1989-09-11 | 박막 형성장치 및 방법 |
| DE68915088T DE68915088T2 (de) | 1988-09-14 | 1989-09-14 | Hydrogenierte, amorphe Materialien und daraus bestehende dünne Filme. |
| EP89117041A EP0359264B1 (en) | 1988-09-14 | 1989-09-14 | Hydrogenated amorphous materials and thin films thereof |
| US07/756,590 US5447816A (en) | 1988-09-14 | 1991-09-09 | Method for forming a thin protection film |
| US08/201,486 US5522343A (en) | 1988-09-14 | 1994-02-23 | Thin film formation apparatus |
| US08/570,711 US5741364A (en) | 1988-09-14 | 1995-12-11 | Thin film formation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63228806A JPH0689453B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0280570A JPH0280570A (ja) | 1990-03-20 |
| JPH0689453B2 true JPH0689453B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=16882146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63228806A Expired - Fee Related JPH0689453B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689453B2 (ja) |
-
1988
- 1988-09-14 JP JP63228806A patent/JPH0689453B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0280570A (ja) | 1990-03-20 |
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