JPH0456450B2 - - Google Patents

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JPH0456450B2
JPH0456450B2 JP58226656A JP22665683A JPH0456450B2 JP H0456450 B2 JPH0456450 B2 JP H0456450B2 JP 58226656 A JP58226656 A JP 58226656A JP 22665683 A JP22665683 A JP 22665683A JP H0456450 B2 JPH0456450 B2 JP H0456450B2
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JP
Japan
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gas
conductive
mesh
film
conductive mesh
Prior art date
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JP58226656A
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JPS60117716A (ja
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Zenko Hirose
Takeshi Ueno
Katsumi Suzuki
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0456450B2 publication Critical patent/JPH0456450B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/24Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411Silicon, silicon germanium or germanium

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  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえば、多数のアモルフアス・シ
リコン感光体ドラムを連続的にかつ従来に比べて
ごく短時間に製造するための成膜方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
第1図に従来のアモルフアス・シリコン感光体
(以後a−Si感光体と記す。)ドラムの成膜装置の
一例を示す。この第1図に示す成膜装置を参照し
て、以下順を追つて従来のa−Si感光体ドラムの
成膜方法を説明する。まず、図示しない拡散ポン
プ及び回転ポンプで反応容器1内を10-5Torr程
度の真空に引く。同時に加熱ヒーター2によつて
ドラム状基体3を150℃〜250℃に昇温する。次い
でバルブ4を開きSiを含むガスを反応容器1内に
導入すると同時に排気系を図示しない拡散ポン
プ、回転ポンプ系からメカニカルブースターポン
プ5、回転ポンプ5系に切りかえる。Siを含むガ
スはガス噴出管兼対向電極7よりドラム状基体3
に噴きつけられ、メカニカルブースターポンプ5
および回転ポンプ6を通り、図示しない燃焼塔及
びスクラバーを通過の後廃棄される。Siを含むガ
スは、図示しないマスフローコントローラを通し
て一定流量で反応容器1内に導入される様になつ
ている。なお、図中9Aは回転基台、9Bは9A
と一体のギヤ、9Cはギヤ9Bと噛合するととも
にモータ9Dによつて駆動される駆動ギヤ、9E
は排気管、9Fはフイルタである。
そして、反応容器1内の圧力が、0.1〜1Torr
になる様に排気系の能力を調整した後、対向電極
7とドラム状基体3の間に直流又は交番の電力を
電源8により印加してSiを含むガスのプラズマ状
態を発生させてドラム状基体3の表面にa−Si感
光体の成膜を開始する。ところがこの様な成膜方
法でa−Si感光体の成膜を行なうとまず反応容器
1内を10-5Torrの真空に引き同時にドラム状基
体3を150℃〜250℃に昇温するために少なくとも
1時間の時間を要する。また、a−Si感光体は現
状では成膜速度が最大でも6μm/時間であるた
め感光体として必要な15μmの膜厚を得るために
は2.5時間程度の成膜時間を必要とする。さらに
は成膜後、a−Si感光体ドラムを大気中に取り出
す時急激な温度変化をさけるためドラム状基体3
が150℃〜250℃から少なくとも100℃以下になる
まで徐冷するため約1〜2時間待機しなければな
らない。結果的には1本のa−Si感光体を成膜す
るのに合計で約6時間も必要とし量産性に問題が
あつた。
上記問題点を改良するために本発明者らは、す
でに第2図に示す様なa−Si感光体ドラムの量産
に適した成膜方法を提案している。すなわち、反
応容器10とゲートバルブ11及び12を介して
第1の真空控室13及び第2の真空控室14を設
ける。
まず、第1の真空控室13、反応容器10及び
第2の真空控室14を回転ポンプ15及びメカニ
カルブースターポンプ16を用いて10-5Torrの
真空に引く。この時あらかじめ第1の真空控室1
3内に配列されていた複数本の導電性ドラム状基
体17A…をヒーター18…で150℃〜250℃の間
の所定の温度に昇温しておく。次いでゲートバル
ブ11を開にして複数本のドラム状基体17A…
及び回転基台25A…を図示しないレール上を第
1の真空控室13から反応容器10の中へ移動さ
せた後、ゲートバルブ11を閉にする。次いでバ
ルブ20を開にして、SiH4(シラン)、Si2H6(ジ
シラン)等のSiを含む原料ガス又は、必要に応じ
てSiを含むガスとO2、NH3、CH4等の不純物ガ
スとの混合ガスを反応容器10内に導入する。こ
の時、反応容器10内に導入されるガスは、図示
しないマスフローコントローラによつて所定の流
量に調整されている事は言うまでもない。
反応容器10内のガス圧力が0.01〜10Torr間
の所定の値になる様バルブ21の開度を調整した
後、複数本のドラム状基体17B…と対向した対
向電極22に直流又は交番の電力を印加し、Siを
含むガス又はSiを含むガスと不純物ガスの混合ガ
ス等の原料ガスプラズマを生起し、a−Si感光体
の成膜を開始する。一方、第1の真空控室13内
は、真空状態が解除され、オーリング23の所で
分割されて、新たな複数本のドラム状基体17A
…がセツトされる。その後再度オーリング23の
部分が合体し、図示しない排気系によつて、再度
10-5Torrの真空に引かれる。この時新たなドラ
ム状基体17A…が再度150℃〜250℃の間の所定
の温度に昇温される事は言うまでもない。約3時
間のa−Si感光体の成膜後、反応容器10ではま
ず対向電極22への電力の印加を止め、次いでバ
ルブ20を閉にしてSiを含むガス又はSiを含むガ
スと不純物ガスとの混合ガス等の原料ガス導入を
止め、バルブ21を全開にして反応容器10内を
再度10-5Torrの真空状態となるようにする。こ
の時、第1の真空控室13反応容器10、及び第
2の真空控室14はすべて10-5Torrの真空とな
つている。ゲートバルブ11及び12を開き、反
応容器10の中にあるa−Si感光体ドラム17B
…は、第2の真空控室14中へ又は第1の真空控
室13中のドラム状基体17A…は反応容器10
中へそれぞれ図示しないレール上を移動する。
ゲートバルブ11及び12が閉になり、反応容
器10内では2回目のa−Si感光体の成膜行程が
始まり第1の反応容器13内では、真空状態が解
除され、新たなドラム状基体がセツトされる。第
2の真空控室14は、所定の時間a−Si感光体ド
ラムの徐冷を行つた後、真空状態が解除され、オ
ーリング24の部分で分割され、a−Si感光体ド
ラムが大気中へ取り出される。この様に本発明者
らが以前に提案したa−Si感光体の成膜方法では
複数本のドラム状基体を連続的にむだな時間を省
いて成膜する事が可能となつた。なお、第2図
中、25Aは回転基台25Aを回転自在に支える
ベアリング、25Cは排気管、25Dは基台、2
5Eは回転基台25Aを駆動するためのシヤフ
ト、25Fはモータ25Gの駆動力を上記シヤフ
ト25Eに伝達する歯車機構、25Hは排気管、
25Iは排気管25Hに設けられたバルブ、25
Jは排気管、25Kは排気管に設けられたバルブ
である。ところで反応容器10内でのa−Si感光
体の成膜時間自体は3時間と変つていないため、
例えば第1の真空控室13内の昇温時間を1.5時
間、第2の真空控室14内での徐冷時間を1.5時
間とすると、すべての行程を同時進行させると
1.5時間の時間のむだがあつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に基づきなされたもので、従
来の成膜方法と比べて成膜速度を大幅に上げるこ
とができ、しかも、不要な粉末状副生成物の発生
を防ぎ効率の高い成膜を安定して行うことができ
る成膜方法を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、電極と導電性基体を含む空間を、網
目を介して原料ガスの流通が可能でかつプラズマ
の障壁となり得る電気的に接地された筒状の導電
性メツシユで囲繞したものを含む減圧状態の反応
室内において、前記導電性メツシユ内の上記空間
領域及び上記導電性メツシユの周囲の領域とに原
料ガスを流通させることにより必要量の原料ガス
を前記網目を介して導電性メツシユの内側に導入
するガス導入工程と、このガス導入工程と共に、
前記電極と前記導電性基体との間の領域にプラズ
マを生起させ、前記導電性基体上に前記原料ガス
に含まれる原子を含む膜を成膜する成膜工程とを
有し、前記電極と前記導電性メツシユとの間の距
離が、成膜中のプラズマ中の電子の平均自由行程
よりも小さいことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面を参照しながら説明する。
まず、第3図及び第4図を参照して本発明の原理
を説明する。これらの図に示す様な構造の平板基
板用のa−Si成膜装置では成膜速度が、16μm/
時ときわめて速い事が判明している。すなわち、
平板基板30をセツトするための基台31及び基
板30と対向した対向電極32を導電性メツシユ
34で囲み、基台31と対向電極32の間で発生
したSiを含むガスのプラズマをメツシユ34の内
側にとじこめる事によつて対向電極側に片寄つて
いたプラズマ陽光柱35が基板30の側まで拡が
るため、a−Si膜の成膜速度が飛躍的に上がると
いう原理である。なお、図中36Aは高周波電
源、36Bは反応容器、36Cは排気管、36D
は排気管36Cに設けられたバルブ、36Eはヒ
ータ、36Fは原料ガス導入管、36Gはガス導
入管36Fに設けられたバルブ、d1はダークスペ
ースシールドのための距離である。
本発明は、この原理に従つたものであり、第5
図、第6図および第7図に本発明の成膜方法に適
したa−Si感光体の量産装置を示す。第5図は本
発明のa−Si感光体ドラムの量産装置の断面図で
ある。基本的な構成は、第2図に示した量産装置
と同じであるが、本発明の装置では反応容器40
内に複数本の導電性ドラム状基体41Bの上下に
導電性メツシユ42及び43を設けてある。第6
図は第5図のA−A′断面であり、第7図は第5
図のB−B′断面である。第6図からわかる様に
上側メツシユ42は、ほぼ全面に設けてある。下
側メツシユ43は複数本のドラム状基体41Bが
真空控室44から反応容器40へ又は反応容器4
0から真空控室45へ移動している時は、回転軸
49の通り道47のみがあけてある(第7図参
照)。そして、ドラム状基体41B…が反応容器
40内の定位置にある時は、第8図に示すごとく
下側メツシユのさらに下側に設けられた可動メツ
シユ48が矢印の方向に移動して結果的に基体の
回転軸49の所以外はすべてメツシユ43及び4
8によつて囲まれる構造となつている。
本発明ではさらに注意深い配慮がなされてい
る。すなわち、導電性メツシユ50と対向電極5
1の間の距離d1及び導電性メツシユ43と対向電
極51の間の距離d2は、a−Si感光体成膜時のプ
ラズマ中の電子の平均自由行程よりも小さくなつ
ている。通常、導電性メツシユ42,43は、反
応容器40の内壁を通じて接地しているため、対
向電極51とメツシユとの間に異常放電を生じ、
印加電力がその場所において消費されてしまう。
ところが本発明では、d1,d2がいわゆるダークス
ペースシールドとなつているため、この様な異常
放電を生ずる事もない。
なお、図中41Aは導電性ドラム状基体、50
Aは回転基台、50Bは回転基台50Aを回転自
在に支える。ベアリング、50Cは排気管、50
Dは基台、50Eは回転基台50Aにモータ50
Fの駆動力を伝達するシヤフト、50Gは排気
管、50Hは排気管50Gに設けられたバルブ、
50Iは排気管、50Jは排気管50Iに設けら
れたバルブ、50Kは原料ガス導入管、50Lは
原料ガス導入管50Kに設けられたバルブであ
る。
また、50M,50Nはゲートバルブであり、
50Pはメツシユ48の回動支点であり、50Q
はヒータ、50RはOリング、50Sは排気管5
0Cに設けられたバルブである。
(実施例) 本発明のドラム状基体の上下にメツシユを設け
た反応容器2内において一度10-5Torrの真空に
引いた後、導電性ドラム状基体温度を250℃に設
定し原料ガスとしてSiH4を1000SCCMの流量で
反応圧力1.0Torrに設定された反応容器2内に導
入し、高周波電力を1KW印加した状態で、1時
間水素を含むa−Si膜の成膜を行つたところ、5
本のドラムともほぼ18μmの均一な膜厚のa−Si
感光体が得られた。この5本のa−Si感光体ドラ
ムに−6.0KVが印加されたコロナ放電器によるコ
ロナ帯電を行つたところ、−250Vの均一な表面電
位が得られ、2Luxのタングステン光による光照
射によつて0.6Lux・Secの高光感度を示し、従来
の遅い成膜速度で成膜したa−Si感光体ドラムと
同等の特性を得た。
また、前述の本発明のa−Si感光体ドラムの量
産装置を用いて5本単位で連続的に、a−Si感光
体ドラムの成膜を行つたところ8時間で30本のa
−Si感光体ドラムの生産が出来た。
なお、上述の実施例では、感光体を成膜する方
法について説明したが、光センサー等の成膜に応
用することができるし、Si原子を含む膜の他、
Geを含む膜の成膜にも利用することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、反応室
内に配設された電極と導電性基体との間の空間周
囲を、筒状の導電性メツシユで囲繞して原料ガス
のプラズマを導電性メツシユ内に封じ込むように
したから、従来の成膜方法と比べて成膜速度を大
幅に上げることができる。
また、反応室内に導入された原料ガスの内、必
要量の原料ガスだけを網目を介して導電性メツシ
ユの内側に導入し得るようにしたから、プラズマ
領域へのガスの適度な供給により、不要な粉末状
副生成物の発生を防ぎ効率の高い成膜を行うこと
ができる。
また、電極と導電性メツシユとの間の距離が、
成膜中のプラズマ中の電子の平均自由行程よりも
小さいから、この部分がダークスペースシールド
となつて、異常放電が防止され、印加電力が消費
されてしまうようなことがなく、確実な成膜が行
えるといつた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の成膜装置の概略的構成図、第2
図は量産型成膜装置の先行技術例を示す概略的構
成図、第3図ないし第8図は本発明を実施し得る
装置の構成を示すもので、第3図は原理を説明す
るための装置の基本構成を示す概略的正面図、第
4図は同じく概略的平面図、第5図は概略的構成
図、第6図は第5図A−A′線に沿う断面図、第
7図は第5図B−B′線に沿う断面図、第8図a
は第5図C−C′線に沿う断面図、第8図bは第8
図aのA部の拡大図である。 40……反応容器、41B……導電性ドラム状
基体、42,43……導電性メツシユ、49……
回転軸、50M,50N……ゲートバルブ、51
……対向電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電極と導電性基体を含む空間を、網目を介し
    て原料ガスの流通が可能でかつプラズマの障壁と
    なり得る電気的に接地された筒状の導電性メツシ
    ユで囲繞したものを含む減圧状態の反応室内にお
    いて、前記導電性メツシユ内の上記空間領域及び
    上記導電性メツシユの周囲の領域とに原料ガスを
    流通させることにより必要量の原料ガスを前記網
    目を介して導電性メツシユの内側に導入するガス
    導入工程と、 このガス導入工程と共に、前記電極と前記導電
    性基体との間の領域にプラズマを生起させ、前記
    導電性基体上に前記原料ガスに含まれる原子を含
    む膜を成膜する成膜工程と、 を有し、 前記電極と前記導電性メツシユとの間の距離
    が、成膜中のプラズマ中の電子の平均自由行程よ
    りも小さいことを特徴とする成膜方法。 2 導電性基体が、ドラム状に形成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の成膜
    方法。
JP58226656A 1983-11-30 1983-11-30 成膜方法 Granted JPS60117716A (ja)

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JPS5953211B2 (ja) * 1982-05-27 1984-12-24 工業技術院長 薄膜シリコン生成装置

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