JPS59217614A - アモルフアスシリコン成膜装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、反応室内にＳｔを含む原料ガスを導入すると
ともにこの原料ガスを電極に電圧を印加することにより
分解して成膜体（導電性基体）上にアモルファスシリコ
ン膜を成膜するアモルファスシリコン成膜装置に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

アモルファスシリコン（ａ−８ｔ：Ｈ）はその耐摩耗性
、高感度性、無公害性、耐熱性の面で池のＳｅ　ｔ　Ｚ
ｎＯ＠　ｃａｓ等に比べ優れているため、近年電子写真
用感光体として注目を浴びて来た◎従来の電子写真用感
光体用のアモルファスシリコン成膜装置は第１図に示す
構成となっている。

図中１はペースで、このペース１の上面には反応室２を
形成する真空反応容器３が設置されている。さらに、上
記真空反応容器３内には円筒状の対向電極兼用ガス噴出
管４が設けられている。

また、上記ペース１上にはモータ５を駆動源とする歯車
機構６を介して所定の速度で回転するターンチーグル７
が設けられ、このターンテーブル７上には受台８を介し
て加熱ヒータ９およびこの加熱ヒータ９に外嵌される状
態で被成１摸体としてのＡｔ等の導電性のドラム状基体
１０が載置されるように構成されている。

また、上記対向電極兼用がス噴出管４には高周波電源な
どの放電生起用電源１１が接続された状態となっている
。

また、上記対向電極兼用がス噴出管４のガス通路４＆の
下端側に対向する部分にはパルプ１２を備えたガス導入
管１３が接続されている。

さらに真空反応容器３内はターンテーブル７に穿たれた
排気孔７ａ・・・およびベース１に穿たれたがス排気口
１ａを介して拡散ポンプ、回転ポンプ等を備えた高真空
排気系（図示しない）が？　　　　　接続されていると
ともにメカニカルブースタ−ポンプ１４ａ１回転ポンゾ
１４ｂ等の排気装置１４を備えた大流量排気系１５が接
続されている。

さらに、大流量排気系１５の排気系路１６中、かつ排気
装置１４よりも上流側に金網１７を備えた活性種捕捉用
のダストトラップ１８が設けられている。

しかして、予め真空反応容器３内を図示しない拡散ポン
プ、回転ポンプ等の高真空排気系（図示せず）を用いて
１０　　ｔｏｒｒ程度の真空に引く。この時ドラム状基
体１ｏを加熱ヒータ９により１５０〜３００℃の間の所
定の温度に昇温しておく。

また円周方向の均一成膜、均一温度を目的として、導電
性ドラム状基体１ｏは、所定の周速で回転運動を行なっ
ている。

ついで、がスバルグ１２を開いて原料ガスとして５ｉｎ
４又はＳ　ｉ　２Ｈ６等のＳｉを含むがスあるいはｓｔ
　２含むガスと必要に応じてＢＨ又はＰＨ。

６ 等のガス混合がス、あるいは、Ｓｉを含むガスとＣを含
むがス、Ｎを含むがス、０を含むがスの混合ガスを真空
反応容器３内の対向電極兼用がス噴出管４のがス通路り
ａ内へ導入すると同時に図示しないパルプ類を切換えて
排気系を図示しない拡散ポンプ、回転ポンプ等を備えた
高真空排気系（図示せず）からメカニカルブースターポ
ンプ１４ｍ、回転ポンプ１４ｂ等の排気装置１４を備え
た大流量排気系１５に切換える。

つぎに、図示しない流量コントローラによっ”’（８１
を含むがス又はその他のドーピングがスは所定の流量に
なる様調整するとともにメカニカルブースターポンプ１
４ａＫ接続されているパルプ（図示せず）の開閉によっ
て、真空反応茶器３内の圧力が０．１〜ｌ　ｔｏｒｒＯ
間の所定の値になる様設定する。

一方、対向電極兼用ガス噴出管４のガス通路４ａ内に導
入されたガスは対向電極兼用ガス噴出管４の内周面側に
形成されたがス噴出口４ｂ・・・よシトラム状基体１０
に向って噴き出される。

そして、こののち高周波電源などの放電生起用電源１１
から周波数１３．５６　ＭＨｚの高周波電力を１０Ｗ〜
１　ｋＷの間の所定の直で対向電極兼用ガス噴出管４に
印加され、ドラム状基体１０と対向電極兼用ガス噴出管
４の間にグロー放電を生起させる。

対向電極兼用がス噴出管４は絶縁リング１９によって電
気的に絶縁されていて、導電性ドラム状基体１０及び反
応咎器３等は接地されている。

しかして、Ｓｌを含むガス又はＳｌを含むガスとの混合
ガスのプラズマを生起し、ドラム状基体１０上にアモル
ファスシリコン（ａ−８ｉ：Ｈ）の堆積が開始する。

なお、この時成膜に寄与しなかり７ｊＳｋを含むがス又
はその他のガスのラジカルは、図示しないメカニカルブ
ースターポンプ、回転ポンプ、全備えた大流量排気系１
５を介して排出されたのち燃焼塔、水スクラバーを通過
の後、無害化されて大気中へ廃気される。

ところで、このような成膜方式でａ　−Ｓｉ感光体の成
膜を行なう場合、まず真空反応容器３内を拡散ポンプ及
び回転ポンプを備えた図示しない高真空排気系を用いて
ｌＱ　　ｔｏｒｒＯ高真空に引き、同時にドラム状基体
１０を１５０〜３００℃に昇温するためには少なくとも
２時間の時間を要し、更に、現状では成膜速度が最高で
も６μＷ乍であるため、感光体として必要な１５μｍ程
度の膜厚を得るためには２．５時間以上の成膜時間が必
要になる。

また、成膜後にドラム状基体１０を大気中に取り出す時
に、ドラム状基体１０の急激な温度降下をさけるため、
基体温度が少なくとも１００℃以下になるまで約１〜２
時間の待期が必要になる。

従って結果的には、１本のドラム状ａ　；　Ｓｉ感光体
を製造するのに合計で約６時間の時間を必要とし、量産
性において重装な問題となった。

この問題を解決するための一つの方法として第２図、第
３図に示すような複数本のドラム状’　　　　　ａ−３
ｉ悪感光を一度に作製する量産装置が提案された◎ 真空反応容器２０内に、複数個の導電性ドラム状基体１
０・・・が真空反応容器２０の中心に対して点対称的に
同心円上に配列され、導電性ドラム状基体１０・・・列
の内側及び外側に対向電極２１．２２を兼用するがス噴
出管２３が設けられている。

Ｓｉを含むがスはガス噴出管２３の噴出口２４・・・よ
り導電性ドラム状基体１０に対して噴きつけられ、対向
電極２１．２２に周波数１３．５６ＭＨｚの高周波出力
が印加されて一度に大量のａ−８ＩＲ感光体ドラムを成
膜する方法である。

ところがこの方式のａ　−ＳｉＨ感光体の量産装置であ
っても導電性ドラム状基体１０・・・の表面に堆積した
ａ　−ＳＩＫ感光体の円周方向の膜厚及び膜質の不均一
性はさけられず導電性ドラム状基体１０・・・は導電性
ドラム状基体１０・・・自身の中心軸を中心にして所定
の周速での回転運動（自転）と、真空反応容器２０の中
心軸に対する回転運動（公転）が不可欠になる。

一方、導電性ドラム状基体１０・・・内の図示されない
加熱ヒーターによって、導電性ドラム状基体１０・・・
は１５０〜２５０℃の間の所定の温度に加熱されている
。

このように第２図および第３図で示し′ｆｃ、量産装置
においては、加熱ヒーターを有した導電性ドラム状基体
１０・・・の自転・公転の回転運動は避けられず、機構
が複雑になり、装置も大型化した。

また真空反応容器２ｏ内では、導電性ドラム状基体１０
と対向電極２１．２２との間の領域では、導電性ドラム
状基体１０が接地されているため、適当な電位勾配をも
つ事から良好なプラズマが発生し、均一で特性の良いａ
−８ｔ：Ｈ膜が堆積するが、導電性ドラム状基体１０間
の領域では、導電性ドラム状基体１０がともに接地され
ているために、Ｓｌを含むガスのグロー放電分解が効率
よく行われず、反応に寄与する活性種密度が小さくなる
。

このような質の悪いプラズマ存在下ではａ−８ｔ：Ｈの
成膜速度は低下し、しかも膜の特性は悪い。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のような不具合点を改良するためになさ
れたもので、特性の良好なたとえば電子写真用のアモル
ファスシリコン感光体ドラムを効率良く、大量に製造す
るための新規なアモルファスシリコン成膜を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、かかる目的を達成するために、反応室内にＳ
ｔを含む原料ガスを導入するとともにこの原料ガスを電
極に電圧を印加することによシ分解して被成膜体上にア
モルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシリコン
成膜装置において、上記反応室内に複数の独立した対向
電極兼用ガス噴出管を配置してそれぞれに被成膜体を収
容し、複数の被成膜体に対して一度に成膜し得る構成と
したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第４図および第５図に示す一実施例を参
照して説明する。図中３０は矩形状ペースで、このペー
ス３０の上面には反応室３ノを形成する有底角筒状の真
空反応容器３２が設置されている。さらに、上記真空反
応容器３２内には５本の有底円筒状の対向電極兼用がス
噴出管３３・・・が有底部が上側になる状態に直線状か
つ等間隔に配設されている。

１だ、上記各対向電極兼用ガス噴出管３３・・・内には
被成膜体としての導電性ドラム状基体３４が収容されて
いる。これらドラム状基体３４・・・はモータ３５を駆
動源として回転する受台３６・・・上に載置されていて
、所定の周速で回転するようになっているとともにヒー
タ３７によりそれぞれ所定の温度に加熱されるようにな
っている。

また、真空反応容器３２内の上部には各々の対向電極兼
用ガス噴出管３３のガス通路３３ｍと連通ずるダクト３
８が配置されているとともン にこのダクト３８にはパルプ３９を備えたガス導入管４
０が接続されている。

さらに、真空反応容器３２内の各対向電極兼用がス噴出
管３３・・・の配置部と対応する位置には排気ダクト４
ノと連通ずる排気口４２・・・が穿たれておシ、さらに
、排気ダクト４１には拡散ポンプ、回転ポンプ等を備え
た高真空排気系（図示しない）が接続されているととも
にメカニカルブースタ−ポンプ４３ａ１回転ポンノ４３
ｂ等の排気装置４３を備えた大流量排気系４４が接続さ
れている。

さらに、大流量排気系４４の排気系路４５中、かつ排気
装置４３よりも上流側に金網４６を備えた活性種捕捉用
のダストトラップ４７が設けられている。

また、上記対向電極兼用がス噴出管３３・・・にはそれ
ぞれ高周波電源などの放電生起用電源（図示せず）が接
続された状態となっている。

しかして、予め真空反応容器３２内を図示しない拡散ポ
ンプ、回転ポンプ等の高真空排気系（図示せず）を用い
てＩＱ　　ｔｏｒｒ程度の真空に引く。この時加熱ヒー
タ３７によって導電性ドラム状基体は１５０〜２５０℃
の間の所定の温度に加熱される。また円周方向の均一成
膜、均一温度を目的として導電性ドラム状基体３４は、
モーター３５により所定の周速で回転運動をしている。

パルプ３９が開となり、ＳｉＨ４又はＳｉ、２Ｈ６等の
Ｓｌを含むがス又は必妥に応じて、Ｏ，Ｎ、Ｃのいずれ
か１つ以上を含むガス、Ｂ２Ｈ６，ＰＨ６のいずれか一
方のガスと８１含むガスの混合ガスが、ダクト３８を介
して真空反応容器３２内の対向電極兼用ガス噴出管３３
・・・のがス通路り３ａ内へ導入される。それと同時に
図示しないパルプ類を切換えて排気系を図示しない拡散
ポンプ、回転ポンプ等を備えた高真空排気系（図示せず
）からメカニカルブースターポン７’　４３　ａ　、回
転ポンプ４３ｂ等の排気装置４３を備えた大流量排気系
４４に切換える。

つぎに、図示しない流量コントローラによってＳｔを含
むガス又はその池のドーピングがスは所定の流量になる
様調整するとともにメカニカルブースターポンプ４３ａ
に接続されているパルｒ（図示せず）の開閉によって、
真空反応容器３２内の圧力が０．０１〜４　ｔｏｒｒの
間の所定の値になる様設定する。

一方、対向電極兼用ガス噴出管３３のガス通路３３ａ内
に導入されたガスは対向電極兼用ガス噴出管３３の内周
面側に形成されたガス噴出口３３ｂ・・・よりドラム状
基体３４に向って噴き出される。

そして、こののち高周波電源などの放電生起用電源から
周波数１３．５６　ＭＨｚの高周波電力を１０　Ｗ〜１
　ｋＷの間の所定の値で印加し、Ｓｌを含むがス又（ｄ
ｓｔを含むがスの混合がスのグロー放電分解によって導
電性ドラム状基体３４と対向電極３３の間にプラズマを
生起させ、ａ　−Ｓｔ　：Ｈ感光体の成膜が開始する。

また成膜中にＳｔを含むガスのグロー放電分解によって
生成した活性種が気相で反応して生じた粉末状ａ−８ｔ
：Ｈはダストトラ、ｆ４７で捕捉され、未反応がスはメ
カニカルブースターポンプ４３＆及び回転ポンプ４３ｂ
ｆ：通過後、図示しない排ガス処理装置等で処理され大
気中へ放出される。

以上のような行程で、１０ット５本の非常に良い特性を
有する均質なａ　−Ｓｉ：Ｈ感光体ドラムを量産するこ
とが出来た。

この方式であれば対向゛電極３３と４電性ドラム状基体
３４間の距離は一定であり、均質々プラズマが得られる
ので、導電性ドラム状基体３４自身の自転運動のみによ
って均一成膜がなされる。

従って、均質でかつ良い特性を有するａ−８ｔ：Ｈ感光
体ドラムの量産化が可能になった。

なお、本発明は上記実施例に限るものでない。

すなわち、第４図および第５図では被成膜体である導電
性ドラム状基体３４・・・を直線的に配置して成膜する
ようにしたが、第６図に示すように複数個の導電性ドラ
ム状基体３４・・・が円形の”１　　　　真空反応容器
３２′の中心に対して点対称的に同心円上になるように
配列しても同様の目的を達成できる。

また、電子写真感光体の成膜用に適用したものについて
説明したが、これに限らず、たとえば光電変換部材、太
陽電池、薄膜トランジスタ等の成膜用に適用してもよい
ことは勿論である。

その他、本発明は本発明の要旨を変えない範囲で種々変
形実施可能なことは勿論である。

なお、上述の他の実施例（第６図）において、前述の一
実施例と同一部分は同一の符号を付して説明を省略する
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、反応室内にＳｔ
を含む原料がスを導入するとともにこの原料ガスを電極
に電圧を印加することにより分解して被成膜体上にアモ
ルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシリコン成
膜装置において、上記反応室内に複数の独立した対向電
極兼用がス噴出管を配置してそれぞれに被成膜体を収容
し、複数の被成膜体に対して一度に成膜し得る構成とし
たものである。したがって、特性の良好々たとえば電子
写真用のアモルファスシリコン感光体ドラムを効率良く
、大量に製造することができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を示す概略的縦断側面図、第２図およ
び第３図はそれぞれ異なる従来装置を示す概略的横断平
面図、第４図は本発明の一実施例を示す概略的縦断側面
図、第５図は第４図■−■線に沿う断面図、第６図は本
発明の他の実施例を示す概略的横断平面図である。 ３２　、３２’・・・真空反応容器、３１・・・反応室
、３３・・・対向電極兼用ガス噴出管、３４・・・被成
膜体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　反応室内にＳｔを含む原料ガスを尋人すると
   ともにこの原料ガスを電極に電圧を印加することにより
   分解して被成膜体上にアモルファスシリコン膜を成膜す
   るアモルファスシリコン成膜装置において、上記反応室
   内に複数の独立した対向電極兼用ガス噴出管を配置して
   それぞれに被成膜体を収容し、複数の被成膜体に対して
   一度に成膜し得る構成としたことｆ：特徴とするアモル
   ファスシリコン成膜装置。
2. （２）複数の対向電極兼用ガス噴出管を点対称または直
   線状に所定の間隔を存して配置し得る構成としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアモルファスシ
   リコン成鯨装置。
3. （３）　　被成膜体が電子写真用感光体のドラム状基体
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のア
   モルファスシリコン成膜装置。