JPH062144A - 堆積膜形成装置の基体支持体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】基体温度の変化が無く、特性の安定した堆積膜
の製造を可能にする堆積膜製造における基体用支持体を
提供する。 【構成】減圧可能な成膜空間を持つ反応容器を有し、前
記成膜空間内の基体支持体１０１上に載置された基体１
０３上に機能性堆積膜を形成する堆積膜製造装置の基体
支持体であって、該基体支持体の少なくとも一部を金属
酸化物粉末の溶射１０２により黒化処理する事を特徴と
する堆積膜形成における基体支持体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基体上に機能性堆積
膜、特に半導体デバイス、電子写真用感光体デバイス、
画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス等に用いるア
モルファス半導体膜を形成する堆積膜形成装置において
用いられる基体支持体の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイス、電子写真用感光
体デバイス、画像入力用ライン・センサー、撮像デバイ
ス、その他各種エレクトロニクス素子部材としてアモル
ファス・シリコン（以降「ａ−Ｓｉ］と略記する。）等
の機能性堆積膜が提案され、その中のいくつかは実用に
供されている。

【０００３】こうした機能性堆積膜の形成は、例えば真
空蒸着法、スパッタング法、気相化学法等の手段を用い
て行われる。これ等の手段の中で、一例として気相化学
法を取りあげ、以下にその概要を述べる。

【０００４】気相化学法は、堆積膜形成用の原料ガスを
プラズマ、熱、光等のエネルギーにより分解、励起し、
ガラス、石英、アルミニウム、ステンレス、合成樹脂フ
ィルムなどの基体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法で
ある。

【０００５】以下、高周波プラズマのエネルギーを利用
した気相化学法（以下「Ｒ．Ｆ．プラズマＣＶＤ法」と
略記する）より、電子写真用感光デバイスを形成する方
法について簡単に述べる。

【０００６】図３はＲ．Ｆ．プラズマＣＶＤ法により電
子写真用ａ−Ｓｉ系感光体を作成する際に用いる堆積膜
形成装置の模式図である。

【０００７】図３において、２０１は反応炉、２０２は
円筒状アルミニウム製基体、２０３は基体加熱用ヒータ
ーであり、不図示の電源により所望の温度迄加熱を行う
事が出来る。２０４は基体回転用のモーターであり、基
体上に堆積する膜の周方向の均一化を図るために用いら
れる。

【０００８】２０５は反応炉内の圧力を知る為の真 空
計、２０６はＲ．Ｆ．グロー放電を励起する為の電極で
あり、電源２０７より電力が供給される。２０８は反応
炉リーク用のバルブ、２０９は排気管、２１０は排気用
のストップ・バルブ、２１１は排気速度が可変な例えば
メカニカル・ブースター・ポンプ等の排気ポンプ、２１
２はロータリー・ポンプである。

【０００９】２１３は基体支持体、２１４はガスを反応
炉へ導くガス管であり、２１５は温度を知る為の熱電対
である。２２０，２３０，２４０，・・・，２８０は各
々ガスの充填されたボンベあり、２２０はＳｉＨ₄ガス
ボンベ、２３０はＨ₂ガス・ボンベ、２４０はＢ₂Ｈ₆ガ
ス・ボンベ（３０００ｐｐｍ、Ｈ₂希釈、以下これをＢ₂
Ｈ₆／Ｈ₂と略記する）、２５０はＮＯガス・ボンベ、２
６０はＧｅＨ₄ガス・ボンベ、２７０はＣＨ₄ガス・ボン
ベ、２８０はＡｒガス・ボンベ、２２１，２３１，・・
・，２８１は各々ボンベの開閉バルブ、２２２，２３
２，・・・，２８２は各々ガスの圧力を調節する減圧
器、２２３，２３３，・・・，２８３は各々ガス導入バ
ルブ、２２４，２３４，・・・，２８４は各々ガス流量
を調節する為のマス・フロー・コントローラー、２２
５，２３５，・・・，２８５は各々ガス供給バルブであ
る。

【００１０】図３に示した堆積膜形成装置を用いてａ−
Ｓｉ系感光体を作成する工程を簡単に述べる。

【００１１】まず、所定の加工、表面処理、そして洗浄
の行われた円筒状アルミニウム基体２０２（長さ３５８
ｍｍ，直径８０ｍｍ，肉厚５ｍｍ）を基体支持体２１３
と組み合わせ反応炉内に設置する。次いで排気バルブ２
１０を開けた後に、ロータリー・ポンプ２１２及びメカ
ニカル・ブースター・ポンプ２１１を起動し、反応炉２
０１内を減圧とする。反応炉２０１内の圧力を真空計２
０５で監視し、圧力が０．００１ｔｏｒｒ以下となった
ならば、モーター２０４により基体を１ｒｐｍで回転
し、又、不図示の電源によりヒーター２０３に電力を供
給し、基体２０２の温度を３００℃迄加熱する。

【００１２】基体２０２の温度が３００℃となったなら
ば表１に示す条件により、基体上にａ−Ｓｉ系感光体を
構成する長波長光吸収層、電荷注入阻止層、光導電層、
表面保護層を順に形成する。

【００１３】長波長光吸収層を形成するには、Ｓｉ
Ｈ₄，Ｈ₂，Ｂ₂Ｈ₆／Ｈ₂，ＮＯ，Ｇｅ Ｈ₄の充填されたボ
ンベのバルブ２２１，２３１，・・・，２６１を開け、
各々のガスをガス各に減圧器２２２，２３２，・・・，
２６２により所望の圧力に減圧する。次に導入バルブ２
２３，２３３，・・・，２６３を開け各々のガスをマス
・フロー・コントローラー２２４，２３４，・・・，２
６４に導入する。各々のガスは、マス・フロー・コント
ローラーにより所望の流量に制御されて、供給バルブ２
２５，２３５，・・・，２６５を通過した後混合されガ
ス管２１４から反応炉内へ導入される。

【００１４】長波長光吸収層の作成条件の１例は表１に
示す通りである。ＳｉＨ₄ガス流量１００_SCCM、Ｈ₂ガス
流量６００_SCCM、Ｂ₂Ｈ₆／Ｈ₂ガスを、ＳｉＨ₄ガス流量
に対して３０００ｐｐｍの流量、ＮＯガス流量５_SCCM、
ＧｅＨ₄ガス流量５０_SCCMとなるようマス・フロー・コ
ントローラーで調節する。次いで、真空計２０５を見な
がら排気ポンプ２１１の排気速度を調節して反応炉内圧
力を０．５Ｔｏｒｒに調節する。次にＲ．Ｆ．電源２０
７から電力を供給する事により電極２０６間にグロー放
電を生起させ長波長光吸収層の形成を開始する。

【００１５】所望の膜厚の長波長光吸収層が形成された
ならば、放電を止め、長波長光吸収層の形成を終える。
以下、同様の手順により表１に示す条件で電荷注入阻止
層、光導電層、表面層を順に形成する。形成される各層
の切り替え時には必要に応じてすべてのバルブを閉じ、
一旦系内を高真空にする作業を行う。

【００１６】以上の様にしてａ−Ｓｉ系感光体を構成す
る全層の形成を終えたならば、加熱用電源を切りａ−Ｓ
ｉ系感光体及び反応炉内を冷却する。常温迄冷却された
ａ−Ｓｉ系感光体は、反応炉から取り出され電子写真装
置への使用に供される。

【００１７】この様な膜堆積時の問題点として、膜堆積
のサイクルを重ねる度に基体支持手段（即ち、基体支持
体）の表面が黒化し、その結果、基体温度が経時的に変
化するという事が挙げられる。基体温度の変化は、堆積
膜の特性へ影響を与えてしまう。この問題点を以下に詳
述する。基体の温度の測定には一般に熱電対が広く用い
られる。熱電対は次に述べる理由によって直接、基体表
面の温度を測る事が困難である。すなわち、熱電対を直
接基体２０２の表面に接触させた場合には、電極２０６
間の放電により、熱電対自身がプラズマ加熱、あるいは
高周波加熱されてしまい、その結果、基体表面の温度を
正確に測る事が出来ない。

【００１８】又、熱電対自身に膜が堆積してしまうとい
う問題もある。更にエッチングに対する耐性の問題があ
る。膜堆積時に目的とする基体以外の箇所にも少なから
ず、膜あるいは粉体が堆積するが、これ等の不必要な膜
あるいは粉体をクリーニングする為にＣＦ₄， ＮＦ₃，Ｓ
Ｆ₆等のガスを励起し、それ等励起種により膜あるいは
粉体を気相へと還元する、いわゆるエッチング法が広く
使われている。エッチングを行う結果熱電対が、上述し
た励起種によって腐食されてしまい実用とならない。

【００１９】こうした様々な理由により、熱電対で直接
基体表面の温度を計る事は困難であり、実使用上は図３
に示した如く、熱電対を基体支持体のプラズマにさらさ
れない側に設置せざるを得ない。一方、熱電対で温度を
測定する箇所と基体表面の温度は全く同一ではなく温度
勾配が少なからず存在するので、実使用上は基体表面温
度が所望の温度となる時に、図３に示した位置の温度が
何度であるかを予め調べておき、以降、図３に示した位
置にある熱電対により温度をモニターしながらヒーター
をコントロールするという方法をとる。

【００２０】前述の、図３に示した位置に存在する熱電
対と基体表面との温度差（以降この温度差を「温度差
丁」と略記する）には諸般の要因があるが、例えば基体
２０２及び基体支持体２１３の熱伝導、熱容量、あるい
は表面状態などが影響すると考えられる。以上の要因の
うち熱伝導、熱容量は長期に渡っての経時的な変化は少
なく、実際上、温度差丁の経時変化は問題とならない。
これに対して基体支持体の表面状態は経時変化があり、
温度差丁の変化を生む要因となる。すなわち通常、堆積
膜形成時に基体温度は２００℃乃至４００℃前後迄加熱
されるが、成膜サイクルを重ねる度に基体支持体に長期
に渡る、加熱の影響によるいわゆる「焼け」を生じ表面
色が黒化する。成膜サイクルを重ね、基体支持体の表面
の黒化が進行するにつれ、ヒーターからの熱輻射により
基体支持体が暖められる程度が増し、結果的に基体表面
の温度が高くなる。

【００２１】以上をまとめると、成膜サイクルを重ねる
度に基体支持体の表面が黒化し、その結果、加熱条件を
一定と保っているにも拘らず、基体温度が経時的に高く
なる。同時に、堆積膜の特性も基体温度の変化に伴って
変動する。

【００２２】以上の実例では、ヒーターにより加熱する
場合を取り上げたが、基体を基体支持体を通して加熱す
る場合には、どのような加熱方式であっても、例えば、
光照射加熱、誘導加熱等の方法を用いた場合にも事情は
変わらない。又、このような問題点は、電子写真用感光
体を作成する場合に限られるものではなく、基体支持体
を有する堆積膜製造装置を利用して堆積されるデバイス
すべてに共通する問題点である。

【００２３】このような、基体支持体の黒化による温度
変化を防止するについて、一般に行われていた方法とし
て、毎回の膜堆積サイクルが終了した時点で、基体支持
体を再生する方法がある。この方法は、ヤスリによる研
磨、サンド・ブラスト、あるいは梨子地仕上げの際に用
いるホーニング処理、更には化学的処理等の手段により
基体支持体の黒化部分を除いて初期の状態に再生する方
法である。この再生方法によれば、基体の温度変化が無
く、堆積した膜の特性の安定化を図る事が可能ではある
が、毎回の膜堆積サイクル毎に、基体支持体の再生を行
わなければならず、その作業に要する手間及び時間は甚
大なものとなりコストの増大を招いてしまう。又、極め
て微妙な色ムラが堆積した膜の特性ムラに反映してしま
う為、再生時の品質管理にも高い精度が要求される。

【００２４】ところで、基体温度の経時変化を防止する
手段として、基体支持体の少なくとも一部を事前に黒化
処理を行っておく方法が考えられる。この方法によれ
ば、基体支持体の表面色が使用初期から一定であるの
で、基体温度の経時変化が無く、又、成膜サイクル毎に
基体支持体の再生の必要が無い。しかし、事前の黒化処
理をインク、塗装等の手段を用いて行うと、加熱により
インク、あるいは塗装面が変質したり、損傷を受けやす
いという問題点がある。又、更に真空状態に置かれた時
の耐久性、脱ガスといった問題もある。以上の点からイ
ンクあるいは塗料等により基体支持体を黒化する事は実
際上困難である。

【００２５】又、黒化処理を施す別の手段として基体支
持体に有色の金属を真空蒸着する方法が考えられる。し
かし、一般に金属膜は硬度が軟らかく、頻繁に組上げ及
び分解を行う基体支持体に適しているとは言えない。

【００２６】以上、述べた問題点に鑑み、基体支持体を
事前に黒化し、且つその黒化した部分が減圧、加熱等に
充分に耐え、また機械的衝撃にも強いという黒化手段の
提供が切望されている。

【００２７】

【発明の目的】本発明は、堆積膜製造装置の基体支持体
における上述の問題点を克服し、基体温度変化が無く、
特性の安定した堆積膜の製造が可能な堆積膜製造装置の
基体支持体を提供する事を目的とする。

【００２８】

【発明の構成・結果】本発明は前記目的を達成するもの
であって、本発明により提供される堆積膜製造装置の基
体支持体は、以下の構成内容のものである。

【００２９】即ち、減圧可能な成膜空間を持つ反応容器
を有し、前記成膜空間内の基体支持体上に載置された基
体上に機能性堆積膜を形成する堆積膜製造装置の基体支
持体であって、前記基体支持体の少なくとも一部を金属
酸化物粉末の溶射により黒化処理する事を特徴とする。
金属酸化物粉末の溶射法で黒化処理の行われたかくなる
基体支持体を使用する事により、成膜サイクルを重ねた
場合においても基体表面の温度が一定となり、堆積膜の
特性の安定化が可能となる。

【００３０】一般的に溶射材料として広く用いられてい
る物質には例えば、Ａｌ₂Ｏ₃，ＮｉＯ，ＴｉＯ₂，Ｃｒ₂
Ｏ₃，ＺｒＯ₂，Ｙ₂Ｏ₃等及びこれ等の混合物質がある。
こうした材料の中から前述の条件、すなわち、溶射後の
色が黒色である事、５００℃程度迄の加熱に対して安定
である事、充分な硬度を有する事等の条件をすべて満た
し、更に比較的容易に入手し得る材料としてＡｌ₂Ｏ₃，
ＮｉＯ（アルミナ・酸化ニッケル）混合粉末，Ａｌ
₂Ｏ₃，Ｃｒ₂Ｏ₃（アルミナ，クロミヤ）混合粉末，Ａｌ
₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂（アルミナ・チタニア）混合粉末があ
る。酸化ニッケル、チタニア、クロミヤは単体では各々
灰色、白色、緑色であるが、アルミナと混合して溶射し
た後にはすべて黒色化する。これらの物質は約５００℃
迄の耐熱性を有する。

【００３１】これらの物質の中、特にアルミナ・クロミ
ヤは、７００℃以上の耐熱性を有するところ、好適であ
る。また、硬度の観点からすると、上述した物質の溶射
膜は、ビッカース硬度で数百の硬度を有しており、蒸着
金属等に比べてはるかに硬い。中でも特にアルミナ・ク
ロミヤの溶射膜は、９００程度の硬度を有しているとこ
ろ好適である。上記の金属酸化物粉末を溶射する方法と
しては、直流アーク放電を利用したプラズマ溶射法が一
般的に採用できる。

【００３２】溶射により作成される層（以降、「溶射
層」と略記する）の厚みについては、特に制限はない
が、基体支持体上の溶射箇所を完全に溶射面で覆うにつ
いて、ある程度の厚みが必要であり、且つ溶射層自身の
熱容量が基体支持体の熱容量に対して無視し得る層厚で
ある事が望ましい。こうしたことから、溶射層の厚み
は、好ましくは１乃至１０００μｍ、より好ましくは、
１０乃至１００μｍとするのが望ましい。

【００３３】基体支持上の溶射を必要とする箇所は、従
来の溶射処理の全く無い基体支持体において成膜サイク
ルを重ねた時に黒化が生じる場所に対応する。基体支持
体の一部であっても、経時的に黒化の生じない部分につ
いては、必ずしも溶射をする必要はないが、溶射処理の
都合等の理由により、溶射を行っても良い。

【００３４】上述した本発明の基体支持体の模式的断面
図を図１に示す。図１は、電子写真感光体を製造する際
に使用する基体支持体の略断面図であり、ヒーターに対
向する面にのみ溶射を行った場合の例である。

【００３５】図１において、１０１は基体支持体、１０
２は溶射層、１０３は基体である。

【００３６】図２は、太陽電池、画像センサー等平面状
の堆積膜を製造する際に用いる基体支持体の略断面図で
あり、基体支持体の全面に溶射を行った場合の例であ
る。

【００３７】図２において、１１０は基体支持体、１１
１は溶射層、１１２は基体固定用治具、１１３は基体で
ある。

【００３８】図３に示した堆積膜形成装置において、図
１及び図２に示した本発明の基体支持体を使用する事に
より、成膜サイクルを重ねた場合においても、基体表面
の温度が一定となり、堆積膜の特性が安定したものとな
る。

【００３９】本発明の基体支持体は、気相化学法による
成膜に限って使用されるものではなく、他の堆積膜形成
方法、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、マグネ
トロン・スパッタリング法等による成膜においても、有
効である事は言うまでもない。

【００４０】ところで、基体支持体として有色の材質
（例えばカーボン等）を使用する場合については、本発
明の一効果である基体の経時的温度変化を防止するとい
う点での効果は少ないが、基体支持体の硬度をコントロ
ールする等の点では有効である。

【００４１】以下、実験例及び実施例により本発明を具
体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限され
るものではない。

【００４２】

【実験例】図４に示した堆積膜製造装置を用い、本発明
の黒化処理の為された基体支持体及び従来の黒化処理の
無い基体を用いて基体の加熱実験を行った。

【００４３】図４において、３０１は反応炉、３０２は
円筒状アルミニウム製基体である。３０３は基体加熱用
ヒーターであり、不図示の電源により所望の温度迄加熱
を行う事が出来る。３０４は基体回転用のモーターであ
り、基体上に堆積する膜の周方向の均一化を図るために
用いられる。３０５は反応炉内の圧力を知る為の真空計
である。３０６はＲ．Ｆ．グロー放電を励起する為の電
極であり、電源３０７より電力が供給される。３０８は
反応炉リーク用のバルブ、３０９は排気管、３１０は排
気用のストップ・バルブ、３１１は排気速度が可変な例
えばメカニカル・ブースター・ポンプ等の排気ポンプ、
３１２はロータリー・ポンプである。

【００４４】３１３は基体支持体、３１４はガスを反応
炉へ導くガス管である。３１５，３１６は温度を知る為
の熱電対である。３２０，３３０，３４０，・・・，３
８０は、各々、ガスの充填されたボンベである。３２
１，３３１，・・・，３８１は、各々、ボンベの開閉バ
ルブ、３２２，３３２，・・・，３８２は、各々、ガス
の圧力を調節する減圧器、３２３，３３３，・・・，３
８３は、各々、ガス導入バルブ、３２４，３３４，・・
・，３８４は、各々、ガス流量を調整する為のマス・フ
ロー・コントローラー、３２５，３３５，・・・，３８
５は、各々、ガス供給バルブである。実験は以下の手順
にて行った。即ち、所定の加工、表面処理及び洗浄の行
われた円筒状アルミニウム基体３０２（長さ３５８ｍ
ｍ，直径８０ｍｍ，肉厚５ｍｍ）用意し、これを基体支
持体３１３と組み合わせた。次いで組み上がった基体及
び基体支持体を反応炉３０１内に設置した。設置にあた
っては３１５に示した通常の位置にある温度モニター用
熱電対の他に、直接基板温度を測定する為の熱電対３１
６を新たに設けた。以上の準備の後、排気バルブ３１０
を開け、ロータリー・ポンプ３１２及びメカニカル・ブ
ースター・ポンプ３１１を起動し、反応炉３０１内を減
圧にした。反応炉３０１内の圧力を真空計３０５で監視
し、圧力が充分に高真空となったことを確認した。次い
でヒーター３０３に電力を供給し、加熱を開始した。加
熱用の電力供給は不図示の電源により行われ、温度モニ
ター用熱電対３１６が３３０℃の一定温度となる様に制
御した。

【００４５】温度モニター用熱電対３１６が３３０℃の
一定温度を保つ様に制御しながら、この状態を２００時
間維持した。２００時間の加熱時間中、基体表面温度を
直接測る為の熱電対３１６により基体表面温度を測定し
た。以上の実験を基体支持体として図１に示した黒化処
理の為された基体支持体を使用した場合及び従来の黒化
処理の無い基体支持体を使用した場合について行った。
本発明の黒化処理は、アルミナ・クロミナ粉末を各々７
５％，２５％の割合で混合した粉末のプラズマ溶射によ
って行い、その層厚は平均で３０μｍとした。

【００４６】以上の加熱実験の結果を図５に示した。図
５から明らかなように、両者の場合とも加熱開始後約２
時間で２５０℃以上に達し、その後、加熱時間とともに
徐々に温度が増加している。本発明の黒化処理を施した
基体支持体を使用した場合は加熱開始後５時間で２９６
℃に達し、１００時間後には３００℃迄で飽和状態とな
り温度変化は極めて微少である。それに対して従来の黒
化処理の無い基体支持体を使用した場合には５時間後の
２７６℃から２００時間後の２９８℃迄２２℃の温度変
化がある。

【００４７】又、２００時間の加熱の後、従来の黒化処
理の無い基体支持体を取りだして目視で観察したとこ
ろ、円筒型基体支持体の内周は黒化していた。

【００４８】以上のことから、本発明の黒化処理の施さ
れた基体支持体を使用した場合には、長時間に渡る使用
においても、基体温度の経時的変化が極めて微少であ
り、堆積膜の特性の安定化が可能となることが理解され
る。

【００４９】

【実施例１】本発明の黒化処理の施された基体支持体を
用いて、ａ−Ｓｉ系感光体を作成した。基体支持体の黒
化処理はアルミナ及び酸化ニッケルの混合粉末のプラズ
マ溶射により行い、その平均膜厚は５０μｍとした。ａ
−Ｓｉ系感光体の作成に使用した堆積膜形成装置は、図
４の堆積膜形成装置において、熱電対３１６を取り去っ
た装置である。ボンベ３２０には、ＳｉＨ₄ガス、ボン
ベ３３０には、Ｈ₂ガス、ボンベ３４０には、Ｂ₂Ｈ₆ガ
ス（３０００ｐｐｍ，Ｈ₂希釈）、ボンベ３５０には、
ＮＯガス、ボンベ３６０には、ＧｅＨ₄ガス、ボンベ３
７０には、ＣＨ₄ガス、ボンベ３８０には、Ａｒガスが
それぞれ充填されている。ａ−Ｓｉ系感光体の形成は、
通常のグロー放電分解法により行った。

【００５０】このようにしてａ−Ｓｉ系感光体の作成を
３０回繰り返し、３０個のａ−Ｓｉ系感光体を作成し
た。得られた感光体のそれぞれをキャノン製電子写真装
置ＮＰ−９３３０にセットし評価を行った。その結果、
いずれのａ−Ｓｉ系感光体も電位特性、画像特性とも感
光体間のバラツキ及び経時変化が極めて少なく、安定し
た所望の特性を発揮するものであることが判った。

【００５１】

【比較例１】黒化処理の無い従来の基体支持体を利用し
た事以外は、実施例１と全く同様の方法により電子写真
用ａ−Ｓｉ系感光体を作成した。実施例１と同様に、ａ
−Ｓｉ系感光体の作成を３０回繰り返し、３０個のａ−
Ｓｉ系感光体を作成し、得られたａ−Ｓｉ系感光体のそ
れぞれをキャノン製電子写真装置ＮＰ−９３３０にセッ
トし、評価を行った。その結果、受容電位には、第１回
目のａ−Ｓｉ系感光体から３０回目のａ−Ｓｉ系感光体
の間に約４％の経時的変化があった。又、感度には約２
％の経時的変化があった。

【００５２】

【実施例２】本発明の基体支持体を用いて図５に示す堆
積膜形成装置によりａ−Ｓｉ太陽電池を作成した。

【００５３】図５は、マイクロ波（以降「μｗ」と略記
する）ＣＶＤ法による堆積膜形成装置の模式図である。
図５において、５０１は反応炉、５０２は基体及び基体
支持体を出し入れする為の扉である。５０３は堆積膜形
成用の基体であり、本実施例においてはステンレス製基
板を用いている。５０４は基体支持体であり、ステンレ
ス製本体にアルミナ及びチタニア（アルミナ６０％，チ
タニア４０％）の混合粉末のプラズマ溶射を図２に示す
通り基体支持体全面に施した物である。

【００５４】５０５は加熱用ヒーター、５０６は加熱ヒ
ーター用電源、５０７は真空計である。５０８はリーク
・バルブ、５０９は排気バルブであり開閉度の調節を行
う事が出来る。５１０はメイン排気ポンプ、５１１は補
助排気ポンプ、５１２はガス導入管、５１３はμｗを反
応炉内へ導く為の誘電体窓、５１４は導波管、５１５は
μｗ電源、５１６は熱電対である。

【００５５】５２０乃至５５０は各々ガスの充填された
ボンベであり、ボンベ５２０にはＳｉＨ₄ガス、ボンベ
５３０にはＨ₂ガス、ボンベ５４０にはＰＨ₃ガス（１０
００ｐｐｍ、Ｈ₂希釈、以降 ＰＨ₃／Ｈ₂ と略記す
る）、ボンベ５５０にはＢ₂Ｈ₆ガス（１０００ｐｐｍ、
Ｈ₂希釈、以降 Ｂ₂Ｈ₆／Ｈ₂ ガスと略記する）がそれ
ぞれ充填されている。

【００５６】５２１，５３１，・・・，５５１は各々ボ
ンベの開閉バルブ、５２２，５３２，・・・，５５２は
各々ガスの圧力を調節する減圧器、５２３，５４３，・
・・，５５３は各々ガス導入バルブである。５２４，５
３４，・・・，５５４は各々マス・フロー・コントロー
ラー、５２５，５３５，・・・，５５５は各々ガス供給
バルブである。

【００５７】図５に示した装置を用いてのａ−Ｓｉ太陽
電池の作成は以下の手順で行った。即ち、まず、リーク
・バルブ５０８を開いて反応炉５０１内を大気圧とし
た。大気圧となったならば扉５０２を開いて、基体５０
３の組み込まれた基体支持体５０４を設置した。基体は
５０ｍｍ角のステンレス基板であり所定の表面処理及び
洗浄の施された基板を使用した。基体支持体はステンレ
ス上に溶射層厚２０μｍのアルミナ・チタニア溶射の行
われた物を使用した。扉５０２及びバルブ５０８を閉じ
た後に、排気バルブ５０９を開け、ポンプ５１１及び５
１０を起動し、反応炉５０１内を減圧する。反応炉５０
１内の圧力を圧力計５０７で監視し、圧力が１０^-6Ｔｏ
ｒｒ以下となったところで、電源５０６よりヒーター５
０５に電力を供給し加熱を開始した。熱電対５１６にて
温度を２７０℃となるよう加熱をコントロールしたとこ
ろ、充分時間の経過した後、基板温度は２５０℃となっ
た。

【００５８】次いで表２に示した条件で基板上に、太陽
電池を構成するｎ型 ａ−Ｓｉ層、ｉ型 ａ−Ｓｉ層、
ｐ型 ａ−Ｓｉ層を順に形成した。まず、ｎ型 ａ−Ｓ
ｉ層を形成した。即ち、ＳｉＨ₄，Ｈ₂，ＰＨ₃ガスの充
填されたボンベのバルブ５２１〜５４１を開け、各々の
ガスをガス毎に減圧器５２２〜５２４、導入バルブ５２
３〜５４３、マス・フロー・コントローラー５２４〜５
４４、供給バルブ５２５〜５４５を通して混合した後に
ガス管５１２より反応室５０１内へ導入した。

【００５９】ｎ型 ａ−Ｓｉ層はつぎのようにして形成
した。即ち、表２に示したように、ＳｉＨ₄ガス流量３
０_SCCM、Ｈ₂ガス流量１５０_SCCM、ＰＨ₃ガス流量をＳｉ
Ｈ₄ガス流量に対して６００ｐｐｍとなる様、マス・フ
ロー・コントローラーで調節した。次いで真空計５０７
を見ながら排気バルブ５０９の開度を調節して反応炉内
圧力を０．７Ｔｏｒｒとした。その後、μｗ電源５１５
を起動し、導波管５１４、誘電体窓５１３を通して、炉
内にμｗパワーを投入し、放電を励起し、堆積膜の形成
を開始した。所望の膜厚の形成を行ったところで、放電
を止め、ｎ型 ａ−Ｓｉ層を形成した。

【００６０】同様にして、表２に示す条件で、ｉ型 ａ
−Ｓｉ層及びＰ型 ａ−Ｓｉ層を形成した。太陽電池を
構成する全層の形成を終えたところで、加熱用電源５０
６を切って、反応炉内を冷却した。反応炉が常温となっ
たところで、炉をリークし、基体及び基体支持体を取り
出した。基体上に更に透明電極を形成し、基体支持体と
切り離し、太陽電池を得た。以上の作業を繰り返し、５
０個の太陽電池を作成した。

【００６１】得られた５０個の太陽電池のそれぞれにつ
いて、ＡＭ１．５のスペクトルを有する強度１００ｍｗ
／ｃｍ²の光を照射し、太陽電池特性の経時変化を調べ
た。その結果、いずれの太陽電池も、開放電圧、短絡電
流、曲線因子、変換効率のいずれもバラツキ及び経時変
化が極めて少なく安定した特性を示した。

【００６２】

【比較例２】黒化処理の無い従来の基体支持体を利用し
た以外は実施例２と全く同様の方法により太陽電池を作
成した。実施例２と同様に太陽電池の作成を５０回繰り
返し、得られた太陽電池すべてについて太陽電池特性の
評価を行った。その結果、短絡電流に約３％の経時変化
があり、それに伴って変換効率も約３％の変動を示し
た。

【００６３】

【表１】

【００６４】

【表２】

【００６５】

【発明の効果と概要】上述したように、減圧可能な成膜
空間を持つ反応容器を有し、前記成膜空間内の基体支持
体上に載置された基体上に機能性堆積膜を形成する堆積
膜製造装置の基体支持体について、前記基体支持体の少
なくとも一部を金属酸化物粉末の溶射により黒化処理す
る事により、成膜サイクルを重ねた場合においても、基
体表面の温度変化が極めて微少であり、特性の安定した
堆積膜を形成する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、黒化処理の施された基体支持体の１
例の略断面図である。

【図２】本発明の、黒化処理の施された基体支持体の他
の例の略断面図である。

【図３】電子写真感光体を形成する為の堆積膜製造装置
の模式図である。

【図４】基体表面温度を直接測る為の熱電対を設けた場
合の電子写真感光体用の堆積膜形成装置の模式図であ
る。

【図５】実験例における基体温度の変化を示すグラフで
ある。

【図６】マイクロ波（以降「μｗ」と略記する）ＣＶＤ
法による堆積膜形成装置の模式図である。

【符号の説明】 １０１ 基体支持体 １０２ 溶射層 １０３ 基体 １１０ 基体支持体 １１１ 溶射層 １１２ 基体固定用治具 １１３ 基体 ２０１ 反応炉 ２０２ 円筒状アルミニウム製基体 ２０３ 基体加熱用ヒーター ２０４ 基体回転用のモーター ２０５ 反応炉内の圧力を知る為の真空計 ２０６ Ｒ．Ｆ．グロー放電を励起する為の電極 ２０７ Ｒ．Ｆ．電源 ２０８ 反応炉リーク用のバルブ ２０９ 排気管 ２１０ 排気用のストップ・バルブ ２１１ 排気速度が可変な排気ポンプ ２１２ ロータリー・ポンプ ２１３ 基体支持体 ２１４ ガスを反応炉へ導くガス管 ２１５ 温度を知る為の熱電対 ２２０，２３０，２４０，２５０，２６０，２７０，２
８０ ガスの充填されたボンベ ２２０ ＳｉＨ₄ガス・ボンベ ２３０ Ｈ₂ガス・ボンベ ２４０ Ｂ₂Ｈ₆／Ｈ₂ガス・ボンベ ２５０ ＮＯガス・ボンベ ２６０ ＧｅＨ₄ガス・ボンベ ２７０ ＣＨ₄ガス・ボンベ ２８０ Ａｒガス・ボンベ ２２１，２３１，２４１，２５１，２６１，２７１，２
８１ ボンベの開閉バルブ ２２２，２３２，２４２，２５２，２６２，２７２，２
８２ ガスの圧力を調節する減圧器 ２２３，２３３，２４３，２５３，２６３，２７３，２
８３ ガス導入バルブ ２２４，２３４，２４４，２５４，２６４，２７４，２
８４ ガス流量を調整する為のマスフローコントローラ
ー ２２５，２３５，２４５，２５５，２６５，２７５，２
８５ ガス供給バルブ ３０１ 反応炉 ３０２ 円筒状アルミニウム製基体 ３０３ 基体加熱用ヒーター ３０４ 基体回転用のモーター ３０５ 反応炉内の圧力を知る為の真空計 ３０６ Ｒ．Ｆ．グロー放電を励起する為の電極 ３０７ Ｒ．Ｆ．電源 ３０８ 反応炉リーク用のバルブ ３０９ 排気管 ３１０ 排気用のストップ・バルブ ３１１ 排気速度が可変な例えばメカニカル・ブースタ
ー・ポンプ等の排気ポンプ ３１２ ロータリー・ポンプ ３１３ 基体支持体 ３１４ ガスを反応炉へ導くガス管 ３１５，３１６ 温度を知る為の熱電対 ３２０，３３０，３４０，３５０，３６０，３７０，３
８０ ガスの充填されたボンベである ２２０ ＳｉＨ₄ガス・ボンベ ２３０ Ｈ₂ガス・ボンベ ２４０ Ｂ₂Ｈ₆／Ｈ₂ガス・ボンベ ２５０ ＮＯガス・ボンベ ２６０ ＧｅＨ₄ガス・ボンベ ２７０ ＣＨ₄ガス・ボンベ ２８０ Ａｒガス・ボンベ ３２１，３３１，３４１，３５１，３６１，３７１，３
８１ ボンベの開閉バルブ ３２２，３３２，３４２，３５２，３６２，３７２，３
８２ ガスの圧力を調節する減圧器 ３２３，３３３，３４３，３５３，３６３，３７３，３
８３ ガス導入バルブ ３２４，３３４，３４４，３５４，３６４，３７４，３
８４ ガス流量を調整する為のマス・フロー・コントロ
ーラー ３２５，３３５，３４５，３５５，３６５，３７５，３
８５ ガス供給バルブ ５０１ 反応炉 ５０２ 基体及び基体支持体を出し入れする為の扉 ５０３ 堆積膜形成用の基体である ５０４ 基体支持体であり、ステンレス製本体にアルミ
ナ及びチタニア（アルミナ６０％，チタニア４０％）の
混合粉末のプラズマ溶射を基体支持体全面に施した物 ５０５ 加熱用ヒーター ５０６ 加熱ヒーター用電源 ５０７ 真空計 ５０８ リーク・バルブ ５０９ 排気バルブ ５１０ メイン排気ポンプ ５１１ 補助排気ポンプ ５１２ ガス導入管 ５１３ 誘電体窓 ５１４ 導波管 ５１５ μｗ電源 ５１６ 熱電対 ５２０乃至５５０ ガスの充填されたボンベ ５２１，５３１，５４１，５５１ ボンベの開閉バルブ ５２２，５３２，５４２，５５２ ガスの圧力を調節す
る減圧器 ５２３，５３３，５４３，５５３ ガス導入バルブ ５２４，５３４，５４４，５５４ マスフローコントロ
ーラー ５２５，５３５，５４５，５５５ ガス供給バルブ

フロントページの続き (72)発明者 江原 俊幸 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧可能な成膜空間を持つ反応容器を有
   し、前記成膜空間内の基体支持体上に載置された基体上
   に機能性堆積膜を形成する堆積膜製造装置の基体支持体
   であって、該基体支持体の少なくとも一部を金属酸化物
   粉末の溶射により黒化処理する事を特徴とする堆積膜形
   成装置の基体支持体。
2. 【請求項２】 前記金属酸化物粉末がアルミナ（Ａｌ₂
   Ｏ₃）粉末と、クロミヤ（Ｃｒ₂Ｏ₃）、チタニア（Ｔｉ
   Ｏ₂）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）の中から選ばれる少な
   くとも１種類以上の粉末との混合粉末である事を特徴と
   する請求項１に記載の堆積膜形成装置の基体支持体。