JPS62146267A - 堆積膜形成装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機能性膜、殊に半導体デバイス、電子写真用
の感光デバイス、光学的歯隙人力装置用の光入力センサ
ーデバイス等の電子デバイスの用途Ｖこ有用な半纏体性
堆積膜の量産ｍ成膜装置に関する。

〔従来の技術〕

電子写真用の感光デバイスの成膜方法として、プラグ？
　ＣＶ　Ｄ　（（：：ｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　１
）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が実用化されている。

この方法は反応室を高真空に減圧し、原料ガスを反応室
に供給した後グロー放電によって原料ガス全分解し、反
応室内に配置され九基板上に薄膜を形成する方法である
。

この方法でＳ　ｉＨ４Ｓ　ｌ　＊　Ｈｓ等のシランガス
を原料ガスとして作成した非晶質硅累膜に非晶質硅素の
禁止帯中に存在する局在準位が比較的少なく、置換型不
純物のドーピングにより、価電子制御が可能であり、電
子写真感光体としても優れ次特性が有するものが優られ
る成膜方法である。

第６図は従来のプラズマＣＶＤｆｆ４）［産型真望成膜
装置の好適な実施態様例の工費部分の基本構成を示した
もので、これに従って円筒型支持体表面上に成膜処理を
行う場合に就いて具体的に説明する。

６１１は円筒型支持体６４１七所定位置に設置する為の
取υ入れ室（基体設置ステージ）で、扉６１５全開けて
１つ又に複数の円筒型支持体６４１の複数が固定治具６
１６に固定される。

扉６１５を閉めて排気系６３１に＝り取り入れ室６１１
内を所望圧まで減圧にするとともに支持体加熱ヒーター
６２４にエリ、円筒型支持体６４１’ｔ−ｆｌｌえば２
００〜３００℃程度に加熱する。温度が十分安定しｆｃ
後、搬送手段６１７１Ｃより、排気系６４２で所望の真
空圧に保たれた中継室（中継ステージ）６１２に中間の
ゲートバルブ６１９を開けて１円筒型支持体６４１を移
動する。移動後にゲートバルブ６１９’ｔ−閉め、円筒
型支持体６４１と同数設けられたゲートバルブ６２９を
開け、上下動手段６１８によシ円筒型支持体６４１を降
下させ、各ゲートバルブに対応して設けられ′ｆｃ複数
の反応炉（成膜ステージ）６１４−１，６１４−２の夫
々の内に円筒型支持体６４１の夫々ト移動させる。

駆動源６３７にエリ回転可能な円筒型支持体用受は治具
６２７の夫々に円筒型支持体６４１の夫夫全固定した後
、上下動手段６１８はもとの位置にもどる。

ゲート６２９の夫々？閉じ７’Ｃ後、反応炉６１４−１
，６１４−２の排気系６３２及びシラン等の膜形成用の
原料ガスの導入系６３４により、反応炉６１４−１，６
１４−２の内部圧力を所望に従って適当に調整し、その
後高周波を源６３３により支持体と・同軸円筒形電極６
２６に高周波電圧を印加し、反応炉６１４−１，６１４
−２内に放電音生じせしめる。この放電により、原料ガ
ス導入系６３４で導入し九ンラン等の原料ガスを分解し
、円筒型支持体６４１表面に非晶質硅索膜等全成膜させ
る。その際円筒型支持体６４１は、加熱ヒーター６２８
により内部より加熱し、かつ駆動源６３７にＬり回転し
、膜厚の均一化を計る。放電によって生ずるプラズマは
、′電気的シールド６２５に工り反応炉６１４−１，６
１４−２の所定の空間内にとじ込められる。

成膜工程の終了後、原料ガスの尋人を止めると同時に高
周波′或諒をきり、その後ゲートバルブ６２９を開けて
、上下動手段６１８にエリ、表面全成膜された複数の円
筒型支持体６４１の夫々は中継室６１２に引き上げられ
、その後ゲートバルブ６２９は閉じられる。次いでゲー
トバルブ６２０を開け、予め所定の圧力に減圧されてい
る取り出し呈（支持体取り出しステージ）６１３に、搬
送手段６２１を使って、成膜され念円筒型支持体６４１
の夫々を移動させる。移動終了後ゲートバルブ６２０は
再び閉じられる。取り出し室６１３に移動し九円筒型支
持体６４１は冷却手段６３６にエリ冷却された冷却板６
２３の冷却作用により、所定の減圧の下で所定の温度ま
で下げらｎる。しかる後、リークバルブ６３９を形成さ
れた膜に態形＃を与えない工うに徐々に開き、取り出し
室６１３内金外気と通じさせ、その後取り出し扉６２２
ｉ開けて、成膜された円筒型支持体６４１金外部に取り
出す。

以上説明した成膜動作工程を繰り返す事により多数の基
体上に成膜する’３１連続的に行っていた。

〔従来の技術の問題点〕

上記の様に従来のプラズマＣＶＤ法では、堆積膜の電気
的性質お工び膜厚を均一にするために、反応室内で円筒
形基体と同軸円筒状の電柱に高周波電力全導入すること
が必要であった。

そのため、二つの反応室で同時に１本以上の円筒形基体
に堆積膜を形成することが困難であり、生産性の向上に
問題がめった。

また同様に、プラズマＣＶＤ法では反応室内で円筒形基
体と同軸円筒状の電極が必要であり、堆積膜は円筒形基
体と同軸円筒状の両方に同程度の膜厚に堆積するため、
原料ガスのごく一部分が目的とする円筒形基体に堆積す
るだけであつ次。そのため原料ガスの利用効率が低く、
堆積膜のコストが高くなるという問題点があった。

更に、プラズマＣＶＤ法では、原料ガスを外部が尋人し
た高周波エネルギーで分解し堆積させるため、高周波エ
ネルギーを効率よく反応室に導入することが難しく、装
置コストが高くなるという問題点があった。

〔目的〕

本発明の目的は、上述し友堆積膜形成装置の欠点を除去
すると同時に、従来の形成方法によらない新規な堆積膜
形成矢金利用した装ｅｋ提供するものでおる。

本発明の他の目的は、省エネルギー化、全針ると同時に
膜品質の管理が容易で大面積に亘って均一特性の堆積膜
が得られる堆積膜形成法を提供するものである。

本発明の更に別の目的は、生産性９葉産性に優れ、高品
質で電気的、光学的、半導体的等の物理特性に優れた膜
が簡便に得られる堆積膜形成法金提供することでもある
。

〔発明の概要〕

本発明は、堆積膜形成用の気体状原料物質と。

該ＪｊＡ料物質に酸化作用をする性質金有する気体状ハ
ロゲン系酸化剤と、？反応空間内に尋人して化学的に接
触させることで励起状態の前駆体全生成し、該前小体を
堆積膜形成室累の供給源として成膜空間内にある基体上
に堆積膜を形成することを兄い出したことを基本として
いる。

本発明の堆積膜形成装置は堆積膜形成用の気体状原料物
質と該原料物質に酸化作用をする性質を有する気体状の
ハロゲン系酸化剤とを接触させ堆積膜全形成する装置に
おいて、気体状原料物質放出用のガス放出管とハロゲン
系酸化剤放出用のガス放出管とを有するガス放出手段と
該ガス放出手段の周囲に堆積膜形成用の円筒状支持体金
複数配するための支持体を複数配とを堆積膜形成室内に
具備することを特徴としている。

本発明の堆積膜形成装置は第４図に示す堆積膜形成装置
システム（円筒型支持体投入及び予備加熱装置４０１、
堆積膜形成装置４０２、冷却装置４０３、搬出装置４０
４．及び谷装置への円筒型支持体搬送装置４０５から構
成されている。）のｆ’Ａ　ｋ　ｒｆ４成している。

〔実ｍ態様例〕

第１図に本発明の堆積膜形成装置の断面図を示す。本発
明の堆積膜形成装置は、円筒形の堆積膜形成室１００の
中央部に、堆積膜形成用気体状原し伽宵般出樗１ｒ）９
μハロ斤ソぶ酸（ｋ各１般出・辞１０１とから成るガス
放出対全６対設置しｔガス放出手段、このガス放出手段
の周囲にガス放出手段から等距離のところに、このガス
放出手段を取り囲む工うに、円筒形支持体運搬用治具１
０６を取りつけた円筒形支持体１０５を設置する円筒形
支持体設置治具（不図示）がおり、堆積膜形成室１００
の内壁には、堆積膜形成室１００？所定の内圧に保持す
るための排気ポンプ（不図示）に接続する排気口１０４
と円筒形支持体１０５加熱用のヒーター１０３とから構
成されている。

第４図に本発明の堆積膜形成装置の模式的な透視図？示
す。

堆積膜形成室外には５円筒形支持体回転用のモータ３０
１とモーターのコントローラ３０２があり、モータ３０
１の動力により堆積膜形成室内の円筒形支持体回転用キ
ア３０４，３０３ｉ駆動し円筒形支持体が所定の回転速
度で回転されられる。

帆２−１図（平面図）と第２−２図（立面図）に本発明
の堆積膜形成装置内のガス放出管の模式％式％ 堆積膜形成用気体状原料物質放出管２０２とノ・ロゲン
系酸化剤放出管２０１とは、隣接して設置される。各々
のガス放出管には、ガス放出管の長手方向にガス放出孔
２０３が開けられる。各々のガス放出前のガス放出孔か
ら放出され友ガスは２０４で示すように放出がガス同志
が衝突し合う方向に放出される。

前記のようにガス放出手段の周囲に同筒型支持棒金設置
することで放出された堆積膜形成用気体状ＪＪＡ科物質
を有効に利用することができる。また。

ガス放出管対をガス放出孔から放出された堆積膜形成用
気体状原料物質と気体状ハロゲン系酸化剤とが衝突する
向きに構成することで、ガスの化学反応全促進し、利用
効ｉｔ上げることができる。

また１本発明では、ガス放出手段の周囲に等距離に堆積
膜形成用支持体が配され、各々自転するため多数本の支
持体上に均一に堆積膜全形成することができる。

史に本発明では、ｌＪＡ科物質とハロゲン系酸化剤との
自発的な化学反応を利用する友め反応を促進するための
エネルギーは不必要であυ、堆積膜形成装置は構造が単
純となり、その結実装置コストは安くなり、量産時の装
置の漬樽管理が容易である。

以下に実施例を示し、本発明について更に詳細に説明す
る。

実施例 第１図乃至第４図に模式的に示し九本発明の堆積膜形成
装置金利用して非晶質シリコン（Ａ−８ｉｌＨ）換金利
用した電子写真用渫形成部材金作製した。

尚、この際の電子写真用［象形成部材の層＠底？第５図
に示す。

即ち、第５図に示す電子写真用１家形成部材は、支持体
（Ａｌ）　５００、支持体からの電荷注入阻止層（Ｐ＋
型Ａ　−３ｉｔＨ）　５０１　、感光層（Ａ−ｓｉｔ田
５０２、表面保護層（Ａ−８ｉＣＩＨ）５０３から構成
されている。

以下、作成工程を詳述する。

直径８０ｍｍのＡ［製置筒型支持体６本を運搬用持具に
取り付は予備加熱装置４０１に投入し友。

排気ポンプ（不図示）により、予備加熱装置内を約ＩＱ
　　Ｔｏｒｒにし、そしてＡｒ　　ガスを予備加熱装置
４０１に流し、内圧を０．６’ｌ’ｏｒｒとした。予備
加熱ヒーターのスイッチを入れ支持体温度が２５０℃に
なる二うに設定した。支持体温度が２５０℃になつ７ｔ
６と予備加熱室へのＡｌ　　ガスの導入？止め予備り０
熱装置内を約１０　　ＴｏｒｒＫｌ。

た。その仮、１０　　’ｆｏｒｒに排気された円筒杉皮
特休搬送装置により予備加熱装置４０１から１０ＴＯｒ
ｒに排気された堆！ＪＲ膜形成装置４０２へ円筒形支持
体６本を搬送した。円筒形支持体６本は、第１図に示す
二うに設置した。その後第３図に示すモータ３０１金動
作させ、支持体が１回転／汁する工うにモーター３０１
を設定した。支持体の回転が安定しｆＣ仮、第１図に示
すヒータ１０３のスイッチを人扛、支持体温度が２５０
℃を保てる二うにヒータ１０３の温度を設定した。支持
体温度が安定した後、筐ず堆積膜形成用気体状原料物質
放出管からシランガス（ＳＩＨ，）、ジボランガスＣＢ
、Ｈ，）と−酸化窒素ガス（ＮＯ）ガスの混合ガス（５
ＩＨ４：ＮＯ：Ｂ＊Ｈ−＝　１０　：　３　：　０．０
１　）を１、　ＯＯＯ８ＣＣＭ放出し、気体状ハロゲン
系酸化剤放出管からＦ宜ガス金１．０００　ＳＣＣＭ放
出して、３０分間反応させ、Ａｌ支持体上に、電荷注入
阻止層を３　ａｍ形成した。その後、ｓｉＨ，、Ｂ、　
Ｈ，、ＮＯガスの混合ガスを、ｓｎｉ、のガスに連続的
に切りかえて（不図示の切りかえ装置によって）ＳＩＨ
４ガス金原料物質放出管から放出し１８０分間反応され
、電荷注入阻止層上に感光層上１８μｍ形成した。そし
て、ＳｉＨ４ガスｋｓｉ）１．　　ガスとＣＨ，ガスの
混合ガス（５ｉＩ−１，：ＣＨ４−ｔ　：　１ｏ　）に
連続的に替えて、１．　ＯＯＯＳＣＣＭ放出して３０＋
？−間反応させ、感光層の上に、０．５μｍ表面保護層
を形成しｔ０電子写真用慮影形成材堆積後、各ガスの放
出？止めＡｒ　パージを行なって堆積膜＃ｋ　１０　Ｔ
ｏｒｒの内圧にし搬送装置４０５で支持体６本と、冷却
装置４０３へ移動させ冷却後、冷却装置４０３がら搬出
装置４０４へ搬送装置４０５で移動させ。

搬出装置４０４’ｉＡｒ　で大気圧までリークして。

電子写真用像形成部材を取り出した。

堆積した電子写真用１象形成部材は、均一な膜厚であり
、電子写真用像形成部材として実用に充分な特性を示し
た。また原料ガスの利用効率は７０％金越えていた。

〔発明の効果〕

（１）一つの堆積膜形成装置で一度に多数本の成膜が均
一に行なえるため装置コストが安い。

（２）　　支持体全ガス放出管の周囲に配するため、ガ
スの利用高率が高く、堆積膜の原料コストが安い。

（３）　　気体状原料物質と７・ロゲン系酸化剤が効率
よく混合するため反応効率がよく、ガスの利用効率が高
い。

（４）支持体の加熱以外に、外部からのエネルギーが不
用であるため、装置のランニングコストが安い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の堆積膜形成装置の模式的断面図、第
２−１図、第２−２図は、本発明のガス放出管の模式的
な説明図、第３図は本発明の堆積膜形成装置の模式的な
透視図、第４図は本発明の堆積膜形成装置を構成要素と
する堆積膜形成装置システムの説明図、嬉５図は本発明
の実施例で形成した電子写真用１象形成部材の層構成の
説明図、第６図は従来のプラズマＣＶＤの量産型真空成
膜装置の模式的な説明図である。 １００．３０９・・・・・・堆積膜形成室、１０１゜２
０１・・・・・・ハロゲン系酸化剤放出管、１０２゜２
０２・・・・・・気体状原料物質放出管、１０３・・・
・・・支持体加熱用ヒーター、１０４．３０８・・・・
・・排気口、１０５．２０５．３０５・・・・・・円筒
型支持体、１０６゜３０６・・・・・・同筒形支持体運
搬用治具、２０１・・・・・・ハロゲン系酸化剤放出管
、２０２・・・・・・気体状原料物質放出管、２０３・
・・・・・ガス放出孔、２０４・・・・・・ガス放出方
向、３０１・・・・・・円筒型支持体回転用モーター、
３０２・・・・・・モーターコントローラー、３０３．
３０４・・・・・・円筒型支持体畠勤用ギヤ、３０７・
・・・・・気体状原料物質放出管、ハロゲン糸酸化剤放
出管対、４０１・−・・・・予備加熱装置、４０２・・
・・・・堆積膜形成装置、４０３・・・・・・冷却装置
、４０４・・・・・・搬出装置、４０５・・・・・・搬
送装置、５００・・・・・・支持体、５０１・・・・・
・電荷注入阻止層、５０２・・・・・・感光層、５０３
・・・・・・表面保護層、６１１・・・・・・基体取り
入れ室、６１２・・・・・・中継室、６１３・・・・・
・基体取り出し室、６１４・・・・・・反応炉、６１５
，２２・・・・・・扉、６１６・・・・・・基体固定治
具、６１７．２１・・・・・・搬送手段、６１８・・・
・・・上下動手段、６１９゜２０．２９・・・・・・ゲ
ートバルブ、６２３・・・・・・冷却板。 ６２４．２８・・・・・・加熱ヒーター、６３０・・・
・・・ヒーター電源、６３１．３２，３５．４２・・・
・・・排気系、６３３・・・高周波電源、６３４・・・
・・・原料ガス尋人系、６３６・・・・・・今却機、６
３８，３９．４０・・・・・・リークバルブ、６４１・
・・・・・円筒支持体。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）堆積膜形成用の気体状原料物質と該原料物質に酸
   化作用をする性質を有する気体状のハロゲン系酸化剤と
   を接触させ堆積膜を形成する装置において気体状原料物
   質放出用のガス放出管とハロゲン系酸化剤放出用のガス
   放出管とを有するガス放出手段と、該ガス放出手段の周
   囲に堆積膜形成用の円筒状支持体を複数配するための支
   持体設置手段とを堆積膜形成室内に具備することを特徴
   とする堆積膜形成装置。
2. （２）前記気体状原料物質放出用のガス放出管とハロゲ
   ン系酸化剤放出用のガス放出管において、おのおののガ
   ス放出管に、少なくとも２ケ以上のガス放出孔が開いて
   いる特許請求の範囲第１項に記載の堆積膜形成装置。
3. （３）前記ガス放出孔がガス放出管全体で均一に開いて
   いる特許請求の範囲第２項に記載の堆積膜形成装置。
4. （４）前記ガス放出孔がガス放出管へのガス導入側と反
   対側でより多く開いている特許請求の範囲第２項に記載
   の堆積膜形成装置。
5. （５）前記気体状原料物質放出用のガス放出管の中央と
   ガス放出孔とを結んだ直線とハロゲン系酸化剤放出用の
   ガス放出管の中央とガス放出孔とを結んだ直線が円筒状
   支持体側で交わるような位置にそれぞれのガス放出孔が
   開いている特許請求の範囲第２項に記載の堆積膜形成装
   置。
6. （６）前記円筒状支持体設置手段が前記ガス放出手段の
   周囲に円形に配置されている特許請求の範囲第１項に記
   載の堆積膜形成装置。