JPS59217618A

JPS59217618A - アモルフアスシリコン成膜装置

Info

Publication number: JPS59217618A
Application number: JP9102283A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Suzuki; 克己鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-05-24
Filing date: 1983-05-24
Publication date: 1984-12-07

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〕本発明はたとえば電子写真等に用いられるアモルファス
　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（ｎ−５ｔ　）　ｔｒｌ　、
（）ｔＪ摩擦性、高感度性、無公害性および耐熱性の面
で他のセレン（Ｓｅ　）　、酸化亜鉛（ＺｎＯ）　、硫
化カドミウム（ＣｄＳ）等と比較して優れているため、
近年電子写真用感光体として注目をあびてきた。

ところで、従来、アモルファス　シリコン成膜装置とし
ては、第１図に示すように構成したものがある。すなわ
ち、図中１はペースであシ、このペース１土には反応容
器２が設けられている。反応容器２内には対向電極３が
設けられ、この°対向電極３の内部にはガス通路４が設
けられている。また、対向電極３の内周面には上記ガス
通路４に連通ずる噴出孔５が多数穿設されている。さら
に、上記ガス通路４にはガス導入管６が接続され、その
中途部にはバルブ７が配設されている。また、上記反応
容器２内の底部にはモータ８によって駆動されるターン
テーブル９が設けられ、このターンテーブル９土にはア
ルミニウム（ＡＪ）等の導電性ドラム状基体１０が載置
されているとともにヒータ１１が上記導電性ドラム状基
体１０内に固設されている。また、上記ペース１には上
記反応容器２内と連通ずる排出管１２が接続され、この
排出管１２にはダストトラップ１３、メカニカルブース
ターポンプ１４および回転ボン７″１５が配設されて正
　　　　　いる。なお、排気系としては、図示しないが
この他に拡散ポンプおよび回転ポンプ等よシなるものが
設けられている。また、上記対向電極３導電性ドラム状
基体１０および反応容器２等は接地されている。

しかして、先ず、図示しない拡散ポンプおよび回転ポン
プの排気系を用いて反応容器２内が１０＝ｔｏｒｒの真
空に引かれる。このとき、ヒータ１１は稼動状態にあり
、これにより導電性ドラム状基体１０は１５０°〜２５
０℃　の間の所定の温度に昇温されている。また、導電
性ドラム状基体１０は、円周方向の均一成膜、均一温度
を目的として所定の周速で回転運動を行なっている。

ついで、バルブ７が開放され、シラン（ＳｉＨ４）筐た
はジシラン（Ｓｉ２Ｉ■６）等のシリコン（Ｓｉ）を含
むガス、また必要に応じて酸素（０）、窒素（Ｎ）、炭
素（Ｃ）のいずれか１つ以上を含むガス、ツボラン（Ｂ
２Ｈ６）とホスフィル（ＰＨ３）のいずれか１方のガス
とシリコン（ｓｉ）を含むガスの混合ガスが反応容器２
内に導入される。これと同時に排気系はメカニカルブー
スターポンプ１４および回転ポンｆ１５に切り替えられ
る。このとき、シリコンを含むガスまたはシリコンを含
むガスと他のガスの混合ガスは図示しないマスフローコ
ントローラによってそれぞれ一定流量に制御され、反応
容器２内のガス噴出口５より導電性ドラム状基体１０に
向って噴出される。

ついで、反応容器２内の圧力が０．０１〜１．００ｔｏ
ｒｒＯ間の所定の値になるように排気能力が訓読された
後、対向電極３に１３．５６　ＭＨｚのラジオ波が印加
され、シリコンを含むガスまたはシリコンを含むガスの
混合ガスのプラズマが導電性ドラム状基体１０と対向電
極３との間に生起され、アモルファス　シリコンの成膜
が開始される。ここで、成膜中に、シリコンを含むガス
のプラズマ重合によって生じた粉状シリコンの副生成物
またはアモルファス　シリコン感光体として導電性ドラ
ム状基体１０に成膜しなかった不要ガスは、ダストトラ
ップ１３、メカニカルブースターポンプ１４および回転
ポンプ１５を通過した後、図示しない燃焼塔および水ス
クララー等で燃焼、不活性化され、その後大気中へ排気
される。

しかしながら、このようなシリコシを含むガスのプラズ
マによるアモルファス・シリコンの成膜方法では、先ず
、反応容器２内を１０　ｔｏｒｒの真空に引き、導電性
ドラム状基体１０を１５０゜〜２５０℃の所定の温度に
昇温するために２時間要する。また、現状では成膜速度
が最大でも６μｍ／時間でちるため、最低でも１５μｍ
の膜厚を要する電子写真感光体を成膜するためには３時
間必要とする。さらに、アモルファス　シリコンを成膜
し終わった導電性ドラム状基体１０を大気中へ取出すた
めには成膜後のアモルファス・シリコン感光体が少なく
とも１００℃以下になるまで待たなければならず、この
ため２時間必要とする。したがって、１本の導電性ドラ
ム状基体１０にアモルファス　シリコンを成膜するには
最低でも８時間を要し、量産性が悪い。

そこで、従来、第２図または第３図に示すように、反応
容器２内に複数の導電性ドラム状基体１０・・・を環状
に配列し、その内側および外側に対向電極３，３を設け
、アモルファス　シリコンを一度に成膜するようにした
成膜装置がある。

しかしながら、これら成膜装置であっても、導電性ドラ
ム基体ｌθ・・・を真空中で１５０〜２５０℃の間の所
定の温度に昇温するＫにやは９２時間かかり、成膜後の
導電性ドラム基体１０・・・を１００℃以下に冷却する
にも２時間かかるという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記＄情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、多数の導電性基体にアモルファス　
シリコンを効率良く連続的に成膜することができ、以て
量産性を向上することができるようにしたアモルファス
　シリコン成膜装置を提供するこ−とにある。

°１　　　　　〔発明の概要〕本発明は、反応容器内に複数の導電性基体とこれに対向
する対向電極とを配置し、この状態で上記反応容器内に
シリコン（Ｓｌ）を含むガスを導入するとともに上記複
数の導電性基体と上記対向電極との間に電圧を印加して
上記ガスのプラズマを生起させることにより上記複数の
導電性基体の表面にアモルファス　シリコンを成膜する
アモルファス　シリコン成膜装置において、上記反応容
器の上部と下部のいずれか一方に第１のパルプを介して
配設され、上記複数の導電性基体を成膜前に予め所定の
温度に昇温するための第１の控室と、その他力に第２の
バルブを介して配設され、成膜後の導電性基体を冷却す
るための第２の控室と、上記複数の導電性基体を一括し
て支持する合体ユニットと、この合体ユニットを上記第
１の控室、上記反応容器、上記第２の控室の順に移動さ
せる移動手段とを具備したことを特徴とするものである
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第４図〜第６図を参照しなが
ら説明する。第４図中２１は中心部に支枝２２を植設し
た支持体円盤であり、この支持体円盤２ノには従動ギヤ
２３を有したターンテーブル２４が複数個環状に配設さ
れている。

また、各ターンデープル２４上には導電性ドラム状基体
２５が載置されているとともにこれを昇温するためのヒ
ータ２６が配設されている。

また、導電性ドラム状基体２５・・・と支柱２２との間
には環状の内側対向電極２７が配設され、これは絶縁リ
ング２８を介して支持体円盤２１に支持されている。さ
らに、上記支持体円盤２１上部には蓋体２９が着脱自在
に取付けられ、このようにして合体ユニット３０が構成
されている。

一方、第５図中３１は反応容器であり、この下部には第
１のダートバルブ３２を介して第１の控室３３が、上部
には第２のダートパルプ３４を介して第２の控室３５が
それぞれ配設されている。そして、これら反応容器３１
、第１の控室３３および第２の控室３５はそれぞれ独立
的に真空状態を保てるようになっているとともに上記合
体ユニット３ｏを載置するための載置台３６をそれぞれ
有している。

上記第１の控室３３の底板３７には昇降動ロッド３８が
貫通しており、これは上記合体ユニット３０を第１の控
室３３、反応容器３１、第２の控室３５の順に移動させ
るものである。また、上記第１の控室３３はオーリング
３９を介して分割可能となっており、これによ）第１の
控室３３に合体ユニット３０をセットできるようになっ
ている。

上記反応容器３１内には第６図にも示すように、合体ユ
ニット３０に対向する外側対向電極４０が設けられ、こ
の外１！Ｕ対向電極４０の内部にはガス通路４１が設け
られている。１だ、外側対向電極４０の内周面には上記
ガス通路４１〜に連通する噴出孔４２が多数穿設されて
いる。

さらに、上記がヌ通路４１（てはガ゛ヌ尋入管４３が接
続され、その中途部にはパルプ４４が配設されている。

寸た、上記反応容器３１内の側壁にはその内部と連通ず
る排出管４５が接続され、この排出管１５（ではバルブ
４Ｇが配設されて−る。また、反応容器３ノ内の底部に
はモータ４７によって駆動される駆動ギヤ４８が配設さ
れ、これは合体ユニット３０におけるターンテーブル２
４の従動ギヤ２３と噛合するようになっている。

上記第２の控室３５はオーリング４９を介して分割可能
となっておシ、これにより第２の控室３５から合体ユニ
ット３０が取出せるようになっている。

しかして、先ず、複数個の導電性ドラム状基体２５・・
・を備えた合体ユニット３０が第１の控室３３内の載置
台３６上に載置される。このとき、合体ユニット３０は
、その支柱２２の軸中心と昇降動ロッド３８の軸中心と
が一致するように配設される。

ついで、第１の控室３３がオーリング３９のところで密
閉された後、第１の控室３３、反応１　　　　　容器８
、および第２の控室８．が図示しない拡散ポンプおよび
回転ポンプ系の排気系によって１０　＝　ｔｏｒｒの真
空に引かれる。このとき、合体ユニット３０のヒータ２
６・・・が稼動され、導電性ドラム状基体２５・・・が
１５０〜２５０℃の間の所定の温度に昇温される。

ついで、第１のダートパルプ３２が開放され、合体ユニ
ット３０が昇降動ロッド３８の上昇によシ第１の控室３
３から反応容器３ノへ移動する。このとき、合体ユニッ
ト３０の支持体円盤２１と反応容器３１内の駆動ギヤ４
８・・・および載置台３６とが接触しないように駆動ギ
ヤ４８および載置台３６が外側に退避している。

合体ユニット３０の反応容器３１内への移動が完了する
と、載置台３６およびギヤ４８・・・が内側に移動し、
これによって合体ユニット３０の支持体円盤２１が載置
台３６上に載置されるとともに従動ギヤ２３・・・と駆
動ギヤ４８・・・とが噛合する。その後、昇降動ロッド
３８が下降され、第１のダートパルプ３２が閉鎖される
。

ついで、パルプ４４が開放され、シラン（ＳｉＩ（４）
やシリコン（Ｓｉ２Ｈ６）等のシリコン（８１）を含む
ガスまたは必要に応じてシリコンを含むガスとメタン（
ＣＨ４）、酸素（０２）、窒素（Ｎ２）のいずれか１つ
以上を含むガスとの混合ガスがガス導入管４３よシ反応
容器３１内に導入される。これと同時に、排気系が図示
しない拡散ポンプおよび回転ポンプ系からメカニカルブ
ースクーポンフ０および回転ポンプ系へ切り換えられる
。このとき、シリコンを含むガスまたはシリコンを含む
混合ガスは図示しないマスフローコントローラによって
それぞれ一定流量が流れるように調整されており、ガス
導入管４３よりガス通路４１に入９、ガス噴出孔４２・
・・より導電性ドラム状基板２５・・・に吹き付けられ
、排出管４５よυ排気される。

ついで、パルプ４６の開閉により反応容器３１内が０．
０１〜１．００　ｔｏｒｒの間の所定の圧力に設定され
た後、外側および内側対向電極４０．２７に１３．５６
　ＭＨｚ　（７）ラジオ波が１０ｗ〜５ｋｗの間の所定
の値で印加され、アモルファス・シリコンの成膜が開始
される。このとき、皮膜に寄与しなかったシリコンを含
むガスまたはシリコンを含む混合ガスは排出管４５よシ
図示しない燃焼塔および水ヌクラバーを通して大気中へ
排気される。

一方、第１の控室３３は、窒素（Ｎ２）ガスによって真
空が破られ、オーリング３９のところで分割される。そ
して、再び次の合体ユニット３０が昇降動ロッドの上部
上に配置された後、オーリング３９のところで密着し、
図示しない拡散ポンプおよび回転ポンプによって１０−
６ｔｏｒｒの真空に引かれる。これと同時にヒータ２６
・・・が稼動し、導電性ドラム状基体２５・・・が所定
の温度に昇温される。

ついで、反応容器３１内では、複数本の導電性ドラム状
基体２５・・・の表面にアモル７アヌシリコンの成膜が
終了した後ラジオ波の印加およびヒータ２６・・・の稼
動が止められるとともにパルプ４４が閉鎖されてシリコ
ンを含むガスまたはシリコンを含む混合ガスの導入が止
められる。同時に、排気系がメカニカルブースターポン
グおよび回転ポンプ系から拡散ポンプおよび回転ポンプ
系に切り換えられ、反応容器３１内が再度１０　　ｔｏ
ｒｒの真空に引かれる。

ついで、第１および第２のダートパルプ３２゜３４が開
放され、昇降動ロッド３８が上昇し、上記同様に合体ユ
ニット３０が第１の控室３３から反応容器３１へ移動す
ると同時に、蓋体２９が反応容器３１内の合体ユニット
３０の支持体円盤２１を押し上げ、反応容器３１内の合
体ユニット３０が第２の控室３５へ移動する。このとき
、反応容器３１内の駆動ギヤ４８・・・、載置台３６、
第２の控室３５内の載置台３６が２一つの合体ユニット
３０．３０に接触しないように外側へ退避する。

ついで、成膜後の合体ユニット３０が第２の控室３５内
の載置台３６上に載置され、成膜前の合体ユニット３０
が反応容器３１内の載置台３６上に載置された後、昇降
動ロッド３８が下降し、第１および第２のダートパルプ
３２．３４が閉鎖される。

ついで、反応容器３１内では再度上記同様アモルファス
　シリコンの成膜が開始され、第１の控室３３でも上記
同様に次の合体ユニット３０が配置され昇温される。

一方、第２の控室３５は、成膜後の導電性ドラム状基体
２５・・・が１００℃″以下になるのを待って窒素（Ｎ
２）ガスにより真空が破られ、オーリング４９のところ
で分割され、合体ユニット３０が大気中へ取り出される
。

したがって、以上のような工程を繰り返すことによって
、成膜前の導電性ドラム状基体２５・・・の昇温のため
の時間および成膜後の導電性ドラム状基体２５・・・の
冷却時間を無駄なく使い、しかも一度に多数本の導電性
ドラム状基体２５・・・にアモルファス　シリコンを連
続的に成膜することができるため、１本当シの成膜時ｌ
′ＬＩＪが大幅に短縮できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、反応容器内に複数
の導電性基体とこれに対向する対向電極とを配置し、こ
の状態で上記反応容器内にシリコン（Ｓｔ）を含むガス
を導入するとともに上記複数の導電性基体と上記対向電
極との間に電圧を印加して上記ガスのプラズマを生起さ
せることにより上記複数の導電性基体の表面にアモルフ
ァス・シリコンを成膜スるアモルファス・シリコン成膜
装置において、上記反応容器の上部と下部のいずれか一
方に第１のパルプを介して配設され、上記複数の導電性
基体を成膜前に予め所定の温度に昇温するための第１の
控室と、その他方に第２のパルプを介して配設され、成
膜後の導電性基体を冷却するだめの第２の控室と、上記
複数の導電性基体を一括して支持する合体ユニットと、
この合体ユニットを上記第１の控室、上記反応容器、上
記第２の控室の順に移動させる移動手段とを具備したか
ら、多数の導電性基体にアモルファス　シリコンを効率
良く連続的に成膜することができ、以て量産性を向上す
ることができる等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔま従来例を示す縦断側面図、第２図は他の従来
例を示す横断平面図、第３図はさらに他の従来例を示す
横断平面図、第４図〜第６図は本発明の一実施例を示す
もので、第４図は合体ユニットを示す縦断側面図、第５
図は反応容器および第１と第２の控室を示す縦断面図、
第６図は反応容器内の横断平面図である。２５・・・導電性ドラム状基体、２７・・・内側対向電
極、３０・・・合体ユニット、３１・・・反応容器、３
２・・・第１のダートパルプ、３３・・・第１の控室、
３４・・・第２のゲートパルプ、３５・・・第２の控室
、３８・・・昇降動ロッド、４０・・・外側対向電極。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦矛【図３ＩＰ２図矛３図矛４図１ｊ　　　　　　ＺＪ　　Δ　　ｌＪ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）・　反応容器内に複数の導電性基体とこれに対向
する対向電極とを配置し、この状態で上記反応容器内に
シリコン（Ｓｌ）を含むガスを導入するとともに上記複
数の導電性基体と上記対向電極との間に電圧を印加して
上記ガスのプラズマを生起させることにより上記複数の
導電性基体の表面にアモルファスシリコンを成膜するも
のにおいて、上記反応容器の上部と下部のいずれか一力
に第１のパルプを介して配設され、上記複数の導電性基
体を成膜前に予め所定の温度に昇温するための第１の控
室と、その他方に第２のパルプを介して配設され、成膜
後の導電性基体を冷却するための第２の控室と、上記複
数の導電性基体を一括して支持する合体ユニットと、こ
の合体ユニットを上記第１の控室、上記反応容器、上記
第２の控室の順に移動させる移動手段とを具備したこと
を特徴とするアモルファス　シリコン成膜装置。
（２）　　合体ユニットは、複数の導電性基体、これら
導電性基体を自転運動させるだめの駆動系の一部、およ
び対向電極の一部等を合体したものである特許請求の範
囲第１項記載のアモルファスシリコン成Ｈ装ａ。