JPH03100178A - 薄膜形成装置 - 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】 〔概　要〕 電子写真感光体の表面保護層等に使用される高緻密性の
炭素含有水素化アモルファスシリコン膜を形成する薄膜
形成装置に関し、 より緻密な炭素含有水素化アモルファスシリコン膜を安
定して形成できるようにすることを目的とし、 ２つ以上のプラズマ発生炉に供給されるマイクロ波によ
り、該各プラズマ発生炉に導入される水素ガスを分解し
プラズマ化することによって発生する水素ラジカルをそ
れぞれ異なる方向から基体又は堆積空間へ送り込んで該
基体に高緻密性の炭素含有水素化アモルファスシリコン
膜を形成する薄膜形成装置において、前記各プラズマ発
生炉へマイクロ波を供給するための１つのマイクロ波発
振器を設けるとともに、前記マイクロ波発振器で発生す
るマイクロ波を前記各プラズマ発生炉に分配する１つの
マイクロ波分配器を設けた構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子写真感光体の表面保護層等に使用される高
緻密性の炭素含有水素化アモルファスシリコン膜を形成
する薄膜形成装置に関するものである。

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（以下、ａ−Ｓｔ：Ｈ）は、耐久性、無公害、光感
度の点で従来のＳｅｉ光体に代わるものとして有望視さ
れている。

第３図はアモルファスシリコン感光体（以下、ａ−３ｉ
悪感光）構成図で、ａ−Ｓｔ感光体１０１は、基体１０
２上に、ブロッキング層（ボロン高ドープのａ−５ｉ　
：　Ｈ）　１０３．感光層（ボロン低ドープのａ−Ｓｔ
　：　Ｈ）　１０４．表面保護層（炭素含有のａ−５ｉ
：Ｈ９以下ａ−５ｆＣ：Ｈ）　１０５を順次形成して成
る。

表面保護層１０５は、表面から光導電性を持つ感光層１
０４へのキャリア注入を防ぐために、絶縁性、透光性に
優れていることが必要である。従来用いられてきたａ　
　５ｌｌ−Ｘ　Ｃ１ｌ　　：　Ｈ（主にχく０．４）は
、表面保護層として十分な硬度と透光性と絶縁性とを持
っているが、この膜を使用したａ−３ｉ悪感光は、高温
高温（例えば３５°Ｃ，８０％ＲＨ）中で長期使用時に
画像がぼやける現像（以下「像流れ」）が起きるという
欠点を有している。この原因に関しては、本出願人によ
り既に提案された特願昭６３−５８２１４号（昭和６３
年３月１４日出１１ｉ１１）に詳しく記されている。こ
こから分かるように、高炭素含有にして表面のＳｉを少
なくすることにより、Ｓｉ関連の吸着（Ｓｉ−ＯＨの増
加）。

酸化（Ｓｔ　−０−Ｓｔの増加）が起きにくくなり、「
像流れ」が防止できる。しかし、あまりに高炭素含有率
にしたａ　　５ｉｌ−ｚ　Ｃｘ　　？　）ｌ　（例えば
Ｘ〉０．８）を用いた表面保護層は、耐湿性に冨んでい
るが、炭素リンチの構造であるため、絶縁性が低下し帯
電能が下がるという欠点を持つ。

このため、炭素含有率が０．４≦Ｘ≦０．８で、Ｓｉ関
連の表面吸着、酸化が起こりにくいａ　−５ｉＣ：Ｈ膜
が必要となる。

〔従来の技術〕

第４図は従来の高周波（以下ＲＦ）−ＣＶＤ法によるａ
−３ｉＣ：Ｈ膜形成装置の概要図で、図中、１〜４は原
料ガス供給用ボンベであり、例えばボンベ１にはＳｉ、
）１．が、ボンベ２にはＣ，Ｈ，が、ボンベ３にはＨ２
が、ボンベ４にはＡｒがそれぞれ入っている。成膜時に
は、これらのガスを流量調節器５で制御して真空容器６
内へ導（。そして、２枚の対向する電極１．、’７．の
カソード側電極７□にＲＦ電源８により１３．５６ＭＨ
２のＲＦｌｉ力を印加して原料ガスを分解しプラズマを
発生させ、板′状の基体９上に膜を堆積させる。排気は
メカニカルブーストポンプ１０とロータリーポンプ１１
により行われる。このようにして作製されたａ−Ｓｉ、
ＸＣ，。

Ｈ（χ＝　０．５　）に３５℃、８０％ＲＨ雰囲気中で
コロナ照射を行ったところ、コロナ照射時間とともニＮ
Ｏ３−、ＣＯ３”−＋　５ｉ−ｏ■、　Ｈ−ＯＲ＋５ｉ
−０−Ｓｉの吸着、酸化が起きていることが高感度反射
ＦＴ−ＩＲ（ＩＲ−ＲＡＳ）で観測された。このことは
、本出願人により既に提案された特願平１−４３２６９
号（平成元年２月２７日出願）で述べられている。

従来のａ　−５ｔ悪感光の表面保護層に使用されるａ−
３ｉＣ：Ｈ膜は、このように高湿度中でＳｉ関連の吸着
、酸化を起こし、表面に分極しやすくなる。

従って、この膜を表面保ｆｆ１Ｆｉにしたａ　−Ｓｔ感
光体を高湿度中で長時間作動させると、水溶性吸着物質
が付き、これを伝って帯電電荷が流れて「像流れ」を起
こすという問題を生じていた。

第５図はこの点を改良するために使用した水素ラジカル
アシストＲＦ−ＣＶＤ装置の概要図で、該装置の構成２
作用は次の通り（詳しくは特願昭６３〜５８２１４号参
照）である。

第５図において、３１はマイクロ波（以下μ波）発振器
で、ここで発生したμ波（２，４５Ｇ）１２）は導波管
３２を通りプラズマ発生炉３３へ導かれる。

ここで、ガス導入部３４から入れた水素（Ｈ２）ガス３
５を石英管３６内で分解し、プラズマ化する。そこで発
生した励起水素原子である水素ラジカル３７は、真空容
器３日内の基体３９上に導かれる。一方、原料ガス（５
ｉｚＨｂ　、Ｃ３ＨＩ　）’　４０は、原料ガス導入部
４１より入れられ、ＲＦ電源４２に直結した電極４３よ
り真空容器３８内へ導かれ、もう一方の電極４４との間
で生じるＲＦプラズマにより分解されて基体３９上にａ
　−５ｉＣ：Ｈ膜となって堆積する。この堆積中に上述
の水素ラジカル３７が表面を覆い、膜の緻密性を高める
。４５は基体を加熱するヒータ、４６はガス排気用のポ
ンプである。

この水素ラジカルアシストＲＦ　−ＣＶ　Ｄ法テ作製し
たａ−３ｉＣ：Ｈ（１）膜と、従来のＲＦ−ＣＶＤ法で
作製したａ　−５ｉＣ：　Ｈ（２）膜を高湿度中でコロ
ナ照射したときの表面吸着、酸化の違いをＩＲ−ＲＡＳ
で測定した結果、ａ　−５ｉＣ：　Ｈ（１）膜はａ　−
５ｉＣ：　Ｈ（２）膜に比べ５ｉ−０−５ｔ、　Ｓｔ　
−ＯＨ，Ｈ−Ｈ等のＳｉ関連の吸着、酸化量が約１７３
となった。これは、膜の構造緻密性が向上したためであ
る。この構造緻密性を測定するためにレーザーラマン分
光測定を行った。この測定で得られるラマンスペクトル
結果において、ａ　−５ｉＣ：　Ｈ膜ではＴｏ（約４８
８ｃｍ″Ｉ）とＴＡ（約１５０ｃｍ−’）の２つのピー
クが観測される。ＴＯ／ＴＡピーク比はＳｔ結合の対称
性の乱れや構造の乱れを表し、この値が大きい程構造緻
密であることを示している。測定の結果、ａ−５ｉＣ：
Ｈ（２）のＴｏ／ＴＡが１．８であるのに対し、ａ　−
３ｉＣ：　Ｈ（１）のＴｏ／ＴＡは２．４となっており
、構造緻密であることが判明した。そして、ａ−ＳｉＣ
：Ｈ（１）膜を使用したａ−Ｓｉ感光体は、ａ　−５ｉ
Ｃ：Ｈ（２）膜に比べ高温高温中での「像流れ」現像が
少なかった。

以上の結果より、水素ラジカルを基体上や堆積空間に供
給することが、ａ　−３ｉＣ：Ｈ膜の緻密性を向上させ
「像流れ」を起こしに（（シていることは明らかである
。

しかし、「像流れ」に強いａ　−５ｉＣ：Ｈ膜を作製す
るのに効果のある従来の水素ラジカルアシストＲＦ−Ｃ
ＶＤ法においては、水素ラジカルが一方向のみから供給
されるため、基体が円筒状の場合、効率良く水素ラジカ
ルが供給されない部分が生じたが、これは、本出願人の
提案した特願平１−２０９６９９号（平成元年８月１５
日提出）の方法により解決した。次にその概要を説明す
る 第６図は特願平１−２０９６９９号の第２図に示された
水素ラジカルアシストＲＦ−ＣＶＤ装置の概要図で、図
中、５１はヒータ５２により加熱される円筒型基体（電
子写真感光体に使用）、５３゜５４は電極である。なお
、第５図と共通の部材には同符号を用いている。本方式
では、図示のように、マイクロ波（μ波）発振器３１と
プラズマ発生炉３３を２つ設け、２方向から水素ラジカ
ル３７を堆積空間５５へ供給する。このため、１方向か
ら水素ラジカル３７を導入する方式に比べ、基体５１上
または堆積空間５５内に水素ラジカルが効率良く供給さ
れる。６１は、円筒型基体５１の縦方向（第６図の紙面
と垂直方向）へ水素ラジカル３７を均一に供給するため
の水素ラジカル導入部である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この方式による成膜時に２つのμ波発振器３１
の周期がうまく合わないと、反射波が時間変化する現像
が現れ、プラズマに乱れが生じる場合がある。すなわち
、２つのμ波発振器を使い２方向から水素ラジカルを導
入する水素ラジカルアシストＲＦ−ＣＶＤ法では、２つ
の発振器の周期のずれが大きくなると、それぞれの反射
波が大きくなり、プラズマが不安定となるため、長時間
の安定な成膜が行えないといった問題点が生じていた。

また、２つの発振器を持つことから、制御が複雑になっ
たり、装置が高価なものになるといった問題点も生じて
いた。

本発明は、より緻密な炭素含有水素化アモルファスシリ
コン膜を安定して形成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している。

〔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で、図中、７１はマイクロ
波分配器である。なお、第６図と共通の部材には同符号
を用いている。

本図に明らかなように、マイクロ波発振器３１は１つで
、該マイクロ波発振器３１で発生するマイクロ波は、マ
イクロ波分配器７１により、各プラズマ発生炉３３．３
３に分配供給されるようになっている。

〔作　用〕

本発明では、上記のように、１つのマイクロ波発振器３
１とマイクロ波分配器７１を使うようになっているため
、２つの発振器がある場合に生じたマイクロ波周期のず
れがなくなり、しかも２つ以上の方向から水素ラジカル
３７を導入することができるため、円筒型基体５１の各
部に均一でより緻密なａ−５ｉＣ：膜を形成することが
できる。また、この方式で作製した表面保護層は、表面
のＳｉの反応性が弱まり、高湿度中でのコロナ照射によ
り起こるＳｉ関連の吸着、酸化が減少する。従って、こ
の膜を表面保護層に用いたａ　−Ｓｉ感光体は高温高温
中で表面劣化が少な（なり、「像流れ」等の画像劣化が
なくなる。

〔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図は本例の薄膜形成装置の概要図で、第１図と共通
の部材には同符号を用いている。図中、７２はアイソレ
ータ、７３はパワーモニタ、７４は整合器である。

基体５１は、外径８０ｍｍの＾ｉ製の円筒状をしており
、加熱用ヒータ５２を含んだ基板ホルダに取り付けられ
て回転しながらａ　　ＳｉＣ：Ｈの成膜が行われる。成
膜条件の一例をあげると、圧力０．２ｔｏｒｒ、基体温
度２５０°Ｃ，ＲＦパワー１００Ｗ。

５ｉｚＦ！ｂ　２ＳＣＣ１ｍ、　Ｃｄ１８１０ＳＣＣＩ
Ｉ、　１（ｚ２００ｓｅｃｍ、マイクロ波パワー８００
Ｗである。１つのμ波発振器３１で発生したμ波は、ア
イソレーク７２を通り、μ渡分配器７１で２方向に分れ
、それぞれパワーモニタ７３、整合器７４を通り、各プ
ラズマ発生炉３３へ送られる。Ｈ２の２００ｓｅｃｍは
２方向からそれぞれ１００ＳＣＣＩＩＩずつ供給され、
おのおのプラズマ発生炉３３で分解されて水素ラジカル
３７となり、基体５１に対し両方向から水素ラジカル導
入部６１を通り供給される。

この場合、反射波は、従来の２つのμ波発振器を使う場
合に比べ１／２〜１／３に減少し、周期的に生じていた
プラズマの不安定さは無くなった。このため、長時間の
連続成膜が可能となった。さらに、感光体としての評価
のために、円筒のへ２基体上に、Ｂ高ドープのａ　−３
ｔ　：　Ｈ膜のブロッキング層を０．５６μｍ、Ｂ低ド
ープのａ　−Ｓｔ　：　Ｈｌｌｉの感光層を１０μｍ２
本発明の方式によるａ　−３ｉＣ：Ｈの表面保護層を０
．１５μｍ順次堆積し、この感光体の試験を行ったとこ
ろ、３５°Ｃ８０％ＲＨ雰囲気中で２時間の連続コロナ
照射後でも、またその後の一晩放置後でも「像流れ」を
起こさないことが分かった。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、１つのマイクロ波
発振器で発生するマイクロ波をマイクロ波分配器により
各プラズマ発生炉へ分配供給するようになっているため
、従来の複数のマイクロ波発振器を使う場合に比べてマ
イクロ波プラズマの周期が一致して反射波が減少し、長
時間安定したプラズマが得られる。また、各方向から水
素ラジカルを基体または堆積空間へ効率良（送り込まれ
るため、円筒基体上により緻密なａ　−５ｉＣ：Ｈ膜を
形成することが可能となる。このａ　−５ｉＣ：Ｈ膜を
表面保護層に使用すると、高性能（耐湿性が優れ、高帯
電能）のａ−３ｔ悪感光を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の実施例の薄膜形成装置の概要図、 第３図はａ　−３ｔ悪感光構成図、 第４図は従来のＲＦ−ＣＶＤ法によるａ　−５ｉＣ：Ｈ
膜形成装置の概要図、 第５図は従来の水素ラジカルアシストＲＦ−ＣＶＤ装置
の概要図、 第６図は従来の他の水素ラジカルアシストＲＦ−ＣＶＤ
装置の概要図で、 図中、 ３１はマイクロ波発振器、 ３３はプラズマ発生炉、 ３７は水素ラジカル、 ５１は基体、 ５５は堆積空間、 ７１はマイクロ波分配器である。 本発明の実施例の薄膜形成装置の概要図第２図 ０１ ａ−５ｔ感光体構成図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　２つ以上のプラズマ発生炉（３３）に供給されるマイ
   クロ波により、該各プラズマ発生炉（３３）に導入され
   る水素ガスを分解しプラズマ化することによって発生す
   る水素ラジカル（３７）を、それぞれ異なる方向から基
   体（５１）又は堆積空間（５５）へ送り込んで該基体（
   ５１）に高緻密性の炭素含有水素化アモルファスシリコ
   ン膜を形成する薄膜形成装置において、 前記各プラズマ発生炉（３３）へマイクロ波を供給する
   ための１つのマイクロ波発振器（３１）を設けるととも
   に、 前記マイクロ波発振器（３１）で発生するマイクロ波を
   前記各プラズマ発生炉（３３）に分配する１つのマイク
   ロ波分配器（７１）を設けたことを特徴とする薄膜形成
   装置。