JPS60101544A - プラズマｃｖｄ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】 本発明はアモルファス・シリコン（以下、ａ−３ｉと略
す）膜製作用のプラズマＣＶＤ装置に係シ、とくにａ−
８ｉ膜を電子写真用感光体に形成させる場合におけるプ
ラズマＣＶＤ装置の排気系の改良に関するものである０ ａ−３ｉは近時、その物性的特徴をオリ用して太陽電池
、ＴＦＴ　（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏ
ｒ　）等に活用されつつあり、とくに最近になってこの
ａ−８ｉ膜が電子写真用感光体として要求される光感度
特性、温度特性、機械的強度、寿命などの諸物件を充分
満足させる優れた性質を有していることが見出されたた
め、その応用も注目を浴びつつある。そして、これら太
陽電池、ＴＰＴ、感光体などの製作においては、通常プ
ラズマＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＤｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）法によシ行なわれる。かかるプラズマ
ＣＶＤ装置を用いてなるａ−８ｉ感光体の製造について
概説する。

第１図に示すようにプラズマＣＶＤ装置は、本体部Ａと
排気部Ｂとから構成され、本体部Ａにおいては真空反応
槽１内に感光体を付着生成させる基板電極としての感光
体ドラム２と対向電極３とが設置されている。この感光
体ドラム２はモータ６によって回転可能になされ、対向
電極３およびＲＦ電源４とともに高周波グロー放電回路
を形成する。上記対向電極３には感光体ドラム２に対向
する側に複数個のガス噴出孔が穿設されて、これらの孔
から材料ガス５が反応槽１内へ供給されるとグロー放電
分解されて感光体ドラム２上にａ−８ｉ膜が付着生成さ
せられるのである。

一方、グロー放電分解にょるａ−３ｉ膜形成反応中にお
いて、反応槽内の真空度を維持する必要があるために、
この槽の一端Ｉに排気部Ｂが接続されている。この排気
部Ｂにはメカニカルブースタポンプ９および回転真空ポ
ンプ８が用いられるが、メカニカルブースタポンプとし
ては、排気系のコンダクタンスを大きくとるためにルー
ツ型ポンプや分子ターボポンプが選ばれ、これらと油回
転ポンプとの組合わせによって真空排気がなされる。

、ＩＣＣ水ポンプ性能は、ポンプの前後における圧力の
相対関係によって影響されるのであるが、かかるポンプ
はその影響が比較的小さく抑えられるからである。すな
わち、一般には容器内を真空にする場合、一旦容器内を
真空にしてしまえば排気後は容器内には外部から気体の
流入はないのでポンプ性能は比較的安定するのであるが
、プラズマＣＶＤ装置における反応槽の場合、槽内には
常に外部よりシランガスが流入され、さらにこれらのガ
スはグロー放電分解されるので槽内圧力は不安定となる
。そこでこのよう々状態の下で排気との平衡を図シつつ
０．１〜数Ｔａｒｔの範囲で真空度を維持するためには
前記ルーツ型ポンプや分子ターボポンプが適合するから
である口 ところで、プラズマＣＶＤ装置によってシランをグロー
放電した場合、一部は基板上にａ−８ｉ膜として固着す
るが、残シの大部分は気中固化して粉末となシまた一部
は未分解シランのままで、排気系を通って上記真空装置
に流入してしまう。太陽１！池やＴＰＴ等の素子を製造
する場合には、その成膜厚さも１μ以下と薄膜であシ、
成膜時間も比較的遅い速度で短時間で済むので、かかる
生成粉末や未分解シランの流出量は比較的少量である。

従って従来では、第１図における排気孔１とブースタポ
ンプ９との間に符号１０で示す簡単な水冷バッフルまた
は液体窒素トラップなどを設けたシ、排気孔γの位置に
焼結金属メツシュフィルタやメタｂ’）−ル等の小容量
の目ざら状フィルタ１１を設ける程度であった。このよ
うに従来装置の真空ポンプに対する防塵にはさほど注意
が払われなくともよかったのである。のみならず反応室
の高真空度の維持のためには排気系コンダクタンスの大
きいことに重きが置かれ、上記の如き防塵機構の装置に
よる負荷の増大を回避する傾向にさえあったのが実情で
ある。

しかしながら、上記従来の排気系を有するＣＶＤ装置を
用いて電子写真用感光体を製造する場合には、以下の問
題点を解決する必要があることが判った。

ドラム状基板を電子写真用感光体として製造するために
は、ａ−８ｉを２０μないし数１０μの成膜厚みとする
ことが必要であシ、また実用性、を考慮すれば高速度で
の成膜作業が要求される。従って、太陽電池やＴＰＴ製
造に要するシラン供給量とは比較にならない量のシラン
を要することになる◇それに伴って前述した未分解シラ
ンや生成粉末も多量に生じ、これらが極めて増大した量
で排気系へ流出する結果になる。加えて、成膜時間の長
大化のために多量の生成粉末は凝集して巨大粒塊化する
傾向を有し、これら巨大粒塊の形でそのままルーツ型ポ
ンプや分子ターボポンプおよび油回転ポンプに流れ込む
ことにもなる。これらのポンプはクリアランスの極めて
少ない高精度に維持された空隙を介して高速回転する摺
動ポンプを有し、これによ夕排気するのであるが、上記
生成粉粒物が流入すると、ルーツ型ポンプにおいてはそ
の回転ロータに、また分子ターボポンプにおいてはその
ブレードに、これら粉粒物が付着し、その結果たちまち
にして性能の低下を招いたシ、機械的精度に狂いを生じ
たり、さらには部品の摩耗や破損に至る。また油回転ポ
ンプではオイル中に分散した粉粒物がポンプ性能や寿命
の低下を招くことになる。特にこれらの現象が運転中に
生じたときは成膜そのものが不可能となってしまうので
ある。

かかる問題は、前述のバッフル／トラップ１０やフィル
タ１１では小容量のためもはやその機能を果し得ないと
いうことに起因するのである。とはいえ、これらバッフ
ルやフィルタは、排気系コンダクタンスの向上および防
塵装置の設定による負荷の増大回避の観点から採用され
たものであシ、排気系にとって重要である０仮υに排気
管内に任意のフィルタをセットすると、その通過面積が
小さいと粉粒物は目詰シし排気コンダクタンスが低下し
、ガス流入量と排気量の平衡がとれなくなシ、反応槽内
の真空度保持も不可能となってしまうこともあ勺うるの
である。

多量の粉粒物を吸引しても性能に何らの影響がない真空
ポンプが現存せずまた従来の排管系内に装着されるよう
な小容量のフィルタの如きものの使用では、電子写７ｃ
感元体裂造がスムーズに行なえない以上、何らかの別途
排気手段が講じられなければガら々いのである。

ここにおいて、本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、感
光体へのａ−８ｉ成膜反応を有効に維持しつつ、同時に
排気処理を効果的に達成する手段を見出すに至ったので
あり、具体的には本発明によれば、従来使用されていた
小容Ｍフィルタを使用することなく、真空容器を有する
大容量集塵能力をもった集塵手段を真空反応槽の外部の
排気系内に装着することによって、高速かつ大量にａ−
８ｉ感光体を作成しうるプラズマＣＶＤ装置が提供され
るものである。

以下、本発明の好ましい実施例を第２図および第３図を
参照しつつ説明する。

第２図は本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の全体図であ
シ、装置本体部Ａの一端から排気部Ｂが連接されている
。本実施例では本体部Ａは前述の第１図に示すものと基
本的には同様の構成であるので説明は省略する。排気部
Ｂは除塵装置１２と、真空ポンプ系としての回転真空ポ
ンプ８およびメカニカルブースタポンプ９によって構成
される。

除塵装置１２は真空反応槽１とポンプ系との間に導管１
３．１４を介して装着されている。反応槽１は真空ポン
プ８．９によって真空引きされ、シラン等の材料ガスを
反応槽へ導入してグロー放電分解を行なうことによって
ａ−８ｉのドラム状基板への成膜が行なわれるのは前述
のとおシである。

この反応中に生じた材料ガスの相当部分が気中固化して
粉粒状物化し、これが導管１３を通って反応槽１から排
出されるが、その際ポンプ８．９の手前に装着された除
塵装置１２へ導入されて捕集されるのである。

ここで、集塵装置としての方式は種々考えられるが、前
記従来技術の問題点を考慮すると、大容量の集塵能力が
あシ、少々くとも】運転周期において排気系コンダクタ
ンスの変動をもたらさず、しかも集塵された粉塵が容易
に除去できることが、本発明の達成上不可欠的条件とな
ることが判明した。さらに、集塵装置は真空系中におい
て使用されるものであるから次のような点にも留意する
ことが必要である。すなわち、外気とのリークが生じ安
いこと、構成部材そのものからのガス放出の少ない機材
で構成されていること、さらに容器壁としては好ましく
はステンレスであること等の点であり、また装置の各部
描成は真空ジヨイントや真壁シールが施されていること
が必要とされる。

したがって集塵装置はこれらの観点から選ばれるべきで
あシ、種々の実験に基づいて下記のものが本発明の適用
上好適であることが確認された。

第３図は本発明に用いられる集塵装置を示し、同図（ａ
）はバグフィルタ方式、（ｂ）はコットレル方式、（ｃ
）はオイルエゼクト方式であシ、また（ｄ）および軸）
はそれぞれこれら集塵装置の吸収口に設けられる多孔オ
リアイス及び多管式ベンチュリを示すものである。

第３図（ａ）に示すバグフィルタ方式の集塵装置におい
ては、導管１３よシ吸入された粉塵はバグフィルタ１５
によって捕獲され、除塵された排気が導管１４を通って
真空ポンプ系へ導入される０ここで、バグの面積やメツ
シュを選定するには、これらが排気系コンダクタンスや
集塵能力に大きな影−Ｗを及ぼすのでその設定は極めて
重要である。

面積としては通気ｆｉｌｓＬＭに対して２１ｒ？以上必
要であシ、また粉末が０．５μ以上になると、とくに真
空ポンプの性能に悪影響を及ばずためメツシュとしては
０．５μ以上の粉末を捕獲できることが必要となる。バ
グフィルタの面積やメツシュが適正に選ばれることに〃
口え、さらに導管１３の管径の選定も本フィルタの性能
にとって重要である。すなわち、この管径は粉末粒子同
志が衝突するまでの平均飛行距離である平均自由行程以
下とすることが最も望ましい。しかし、この管径に対す
る条件を維持することは同時に排気系コンダクタンスを
低下させ、これを不充分なものとしてしまう結果を生じ
させることがあるＯそこで導管１３の管径とこれが排気
系コンダクタンスに寿える影響とを考慮し上述の不都合
を解消するために、導管１３ｆ：複数設けたり、また導
管内部に多孔式オリフィスを設けたりすること等の措置
が講じられる。

ａ−３ｉ成膜過程の進行に伴いフィルタに捕獲された粉
塵の堆稍景は増大するが、この量が一定以上に達すると
フィルタの目詰シによってフィルタの性能は低下してし
まう。これを防止するために／（グフイルタを交換可能
に配置してもよく、また適宜の位置に導管１６を設け、
除塵装置外部よシネ活性ガス、好ましくは窒素ガスを導
入してこれを粉塵の付着したフィルタに吹き付けること
によって粉塵をフィルタから払い落しホッパ１γで回収
すればフィルタの再利用も可能である。

第３図（ｂ）に示すコットレル式フィルタにおいては、
導管１３よシ流入した粉塵は、ＤＣ高圧電源２０に接続
された電極１８によって帯電させられ、他方の集塵電極
１９上に堆積する。コットレル式はその槽造上比較的コ
ンダクタンス変動は小さいが、集塵電極１９上に許容限
度以上の粉塵が堆積すると、この電極表面に堆積した粉
塵によって電界が弱められ集塵能力は急速に低下する。

従って集塵能力を維持するために集塵の都度、粉塵の堆
積した電極を新規々ものと交換することが必要となるが
、集塵電極を着脱自在とすることによって電極交換の便
を図ることができる。またコットレル内は大気と遮断さ
れておシ高真空に保持されているので、グロー放電し易
い状態と左っている。

したがって、このような状態下でコットレル内全域に亘
ってグロー放電が生ずれば粉塵はさらに凝集されるので
集塵電極板の捕獲を一層効果的にする。

第３図（ｃ）にはオイルエゼクト方式の集塵装置が示さ
れている。オイルエゼクタは従来集塵装置としては利用
されず真空ポンプとして利用されたもので、これらは気
体分子の捕獲に用いられていた。

しかしａ−８ｉ粉末はオイルとの親和性が強いため極め
て捕獲され易く、またこの親和は真壁容器中で行われる
ため極めてスムーズに運転でき、またコンダクタンスの
変化もほとんどなく優れた特性を発揮でき、本発明者等
は実験によシかかるオイルエゼクタが本発明に好適であ
ることを見出したものである。図において、ヒータ２１
によって加熱されたオイル２２は気化されてエゼクタ２
３を通ってここからジェットと々って噴出し、導管１３
より流入した粉塵を捕獲するのである。さらにこのジェ
ットは水冷コイル２４によって冷却されて液化し、この
際、捕獲された粉塵は凝集して液化したオイルとともに
滴下してオイルＬぐンへ回収される。オイルだけは再循
環を繰返し捕獲された粉塵はオイルパンの底部に蓄積す
るが、この量が増大した場合には捕集効率に悪影響を与
える前にドレン２５から排出することが必要である。

第３図（ｄ）　、　（＝）にそれぞれ多孔式オリアイス
および多管式ベンチュリの断面図を示す。反応室内で発
生した粉塵の一部は極微少であるが集塵装置の効率上か
らは、これら粉塵はある程度粉末粒となつていることが
望ましい。多孔オリフィス、複数の多管式ベンチュリを
上記各側の集塵装置の吸引口に設けることによって図に
示すように粉塵を適当な大きさの粒子にすることができ
る。この場合絞シを過度に小さくすると粉末で目詰シを
起す可能性があるので、これを防ぐためにオリフィスお
よびベンチュリの径はφ２間から５２５２０ｍｍ程度が
適当である。

以上述べたように、本発明によれば、プラズマＣＶＤ装
置の排気系に大容量の集塵装置を設けることによって排
気系コンダクタンスを低下させることなく、ａ−８ｉ成
膜反応を能率的に維持することができ、これによって高
速でかつ多情生産方式でａ−８ｉ電子写真感光体を製造
することができる。

さらに上述の各型式の除塵装置を用いることによりａ−
ｓｉ成膜反応によって生ずるシラン粉末やこれの凝集粒
子が真空ポンプ系に流入するのを防止することができ、
これによってポンプの摩耗や破損を防ぐことができ、機
械的寿命は大幅に向上し、保守が非常に簡便化できる。

さらに各集塵装置を適当に組合わせて使用すれば、かか
る効果は一層増大されうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型のプラズマＣＶＤ装置の全体概略図であ
る。 第２図は本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の全体概略図
である。 第３図は本発明のプラズマＣＶＤ装置に用いられる集塵
装置であって、（ａ）はバグフィルタ、し）はコットレ
ル、（Ｃ）はオイルエゼクトをそれぞれ示し、才た（ｄ
）はこれら集塵装置の吸引口に設けられる多孔オリアイ
ス、＜ｅＪ　ｋよ多管式ベンチュリの各断面図である。 Ａ・・・本体部；■（・・・排気部；１・・・真壁反応
槽：２・・・感光体ドラム；３・・・対向電極；４・・
・ＲＦ電源：５・・・材料ガス；８，９・・・真空ポン
プ；１０・・・バッフル、トラップ；１１・・・目皿状
フィルタ：１２・・・集塵装置：１３，１４・・・導管
；１５・・・バグフィルタ：１９・・・集塵電極；２１
・・・ヒータ；２３・・・エゼクタ〇 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応ガスを導入し、グロー放電分解によってアモ
   ルファス・シリコンを電子写真用感光体基板に成膜する
   ための反応室を有する本体部と、成膜反応によって生ず
   る粉塵を排出するとともに上記本体部における成膜反応
   を真空状態に維持するための排気手段を有する排気部と
   でなるプラズマＣＶＤ装置において、上記反応室と上記
   排気手段との間に導管手段によシ接続された大容量の集
   塵手段が配置Ｎされていることを特徴とする上記プラズ
   マＣＶＤ装置。
2. （２）　前記大容量の集塵手段線バグフィルタ方式の集
   塵装置であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のプラズマＣＶＤ装置。
3. （３）前記大容量の集塵手段はコットレル電気集ｍ装置
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   プラズマＣＶＤ装置。
4. （４）前記大容量の集塵手段はオイルエゼクタ方式の集
   塵装置であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のプラズマＣＶＤ装置。
5. （５）前記大容量の集塵手段は吸入口手前に多孔オリア
   イスまたは多管ベンチュリで々る凝集手段を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のプラズマＣ
   ＶＤ装置。