【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホットワイヤＣＶＤ法によって被成膜用基体上に、たとえばアモルファスシリコン系等の薄膜を形成するホットワイヤＣＶＤ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アモルファスシリコン（以下、アモルファスシリコンをａ−Ｓｉと略す）系の材料を用いた電子写真感光体や太陽電池、イメージセンサ、光センサ、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の製作には、主にグロー放電プラズマＣＶＤ法を用いた成膜装置が広く用いられてきた。
【０００３】
この成膜装置にてａ−Ｓｉからなる電子写真感光ドラムを製作するには、図１４に示すようなグロー放電プラズマＣＶＤ装置１が用いられる。
【０００４】
同図はグロー放電プラズマＣＶＤ装置１の概略構成図であって、２は円筒状の真空容器であり、この真空容器２の内部のほぼ中央に、アルミニウム金属材などからなる円筒状の導電性基体４を配置し、この導電性基体４上にグロー放電プラズマによりａ−Ｓｉ系膜を成膜する技術である。
【０００５】
導電性基体４は、その内部に設けたＳＵＳなどからなる基体支持体３により保持され、導電性基体４を接地電極とし、他方の高周波電力印加電極として、この外周面と等距離になるように囲んだＳＵＳなどからなる円筒状の金属電極５を配置している。
【０００６】
金属電極５には、成膜用の原料ガスを導入するガス導入管６が接続されており、金属電極５の内周面に設けられたガス吹き出し孔７から、導電性基体４に向けて両電極間に原料ガスが導入される。
【０００７】
金属電極５の上下には、接地との絶縁のためのセラミックスなどからなる絶縁リング８、８’が設けられ、金属電極５と導電性基体４との間には、高周波電源９が接続され、ガスの導入とともに、導電性基体４と金属電極５との間にてグロー放電プラズマを発生させるように成している。
【０００８】
このようなグロー放電プラズマを発生させるに当り、基体支持体３の内部には、ニクロム線やカートリッジヒーターなどからなる基体加熱部１０が設けられ、導電性基体４を所望の温度に設定する。また、基体支持体３と導電性基体４は、回転用のモーター１１によって、回転伝達部１２を介して一体して回転させ、これによって膜厚や膜質の均一化を図っている。
【０００９】
上記構成のグロー放電プラズマＣＶＤ装置１を用いてａ−Ｓｉ系の膜を成膜するに当たって、所定の流量やガス比に設定された原料ガスを、ガス導入管６からガス吹き出し孔７を介して両電極間に導入すると共に、真空ポンプ（図示せず）に接続された排気配管１３からの排気量を調整することにより、所定のガス圧力に設定し、そして、高周波電源９により高周波電力を印加して、両電極間にグロー放電プラズマを発生させて原料ガスを分解し、所望の温度に設定した導電性基体４上にａ−Ｓｉ系膜を成膜する。
【００１０】
しかしながら、上記のグロー放電プラズマＣＶＤ法によれば、成膜中のａ−Ｓｉ系膜の表面がプラズマによりダメージを受けるため、膜特性の向上や積層膜の界面特性の制御に限界があるという問題点があった。
【００１１】
また、グロー放電プラズマＣＶＤ装置１毎にグロー放電プラズマ発生用の高価な高周波電源が必要となることで製造コストが大きくなっていた。さらに高周波によるグロー放電プラズマの発生に伴って、電力の一部が高周波ノイズとして成膜装置の各部や外部に漏洩し、ガス流量やガス圧力ならびに基体温度の各種制御機器に対し誤動作を引き起こすという問題点もあった。
【００１２】
加えて、プラズマによる分解生成物として、ａ−Ｓｉ系膜の成膜中に副生成物として黄色の易燃性粉体が多量に発生し、真空容器内の導電性基体４以外の部位、すなわち電極や容器の内壁、排気配管系等にも付着、堆積し、その粉体が成膜中の導電性基体４表面に飛来して、成膜欠陥の発生原因となっていた。そして、成膜毎に反応炉内の粉体洗浄作業を必要とし、その取扱いに発火などの危険が伴っていた。
【００１３】
これらの課題を解消し、ａ−Ｓｉ系膜の特性を改善することを目的として、特許文献１と特許文献２において、ホットワイヤＣＶＤ法（これは触媒ＣＶＤ法もしくはＣａｔ―ＣＶＤ法とも呼ばれる）と呼ばれる成膜方法並びにその装置が提案されている。
【００１４】
このホットワイヤＣＶＤ装置を図１５に示す装置の概略図に基づいて説明する。
【００１５】
真空容器からなる反応室１４内には、被成膜用の基体１６が基体保持台１５の上に保持設置され、基体１６の上部に、適当な間隔をおいてタングステン等からなる触媒体１７が配置され、その触媒体１７を通過して基体１６上に原料ガスを供給出来るように、ガス導入管１８が配置される。１９は排気のために用いる真空ポンプ、２０は基体加熱手段としてのヒーターである。
【００１６】
このホットワイヤＣＶＤ装置を用いてａ−Ｓｉ系膜を成膜するには、真空ポンプ１９により真空状態に排気した反応室１４内に、ＳｉＨ4とＨ2の混合ガスなどからなる原料ガスをガス導入管１８より導入し、１０００〜２０００℃に加熱された触媒体１７を通過させて触媒反応を起こさせ、その反応により分解生成した反応種を基体１６に到達させて、ａ−Ｓｉ系膜を堆積させる。
【００１７】
さらに特許文献３によれば、触媒体と被成膜用の基体との間に気体が通過可能な開口部を有する輻射断熱部材を設け、これによって触媒体からの輻射による基体の温度上昇を防止する技術が提案されている。
【００１８】
以上のようなホットワイヤＣＶＤ装置に関連して、特許文献４および特許文献５には、触媒体に含まれた重金属等の不純物が膜中へ混入することを防止する技術が提案されている。
【００１９】
また、特許文献６には、Ｈ2などの材料ガスが触媒体によって分解活性化され、活性種として生成される活性種生成空間と、ＳｉＨ4などの原料ガスがこの活性種との化学反応によって基体上に膜堆積する成膜処理空間とを同一真空容器内で隔離する構成が記載されている。そして、このような構成にしたことで、触媒体にて使用される高融点金属、たとえばタングステン線などがＳｉＨ4と反応してシリコン化合物が生成し、このシリコン化合物によって引き起こされる触媒体の劣化を防止している。
【００２０】
また、特許文献７によれば、触媒体端部の支持部をカバーで覆い、その間隙に希釈ガス、不活性ガス等を導入し、触媒体端部の温度低下部を原料ガスと隔離し、その結果、前記シリコン化合物の生成を防止する技術が提案されている。
【００２１】
このようなホットワイヤＣＶＤ法によれば、成膜反応においてプラズマによるダメージがなくなることで、優れた膜特性が得られ、積層膜の界面特性も良好となり、しかも、水素を含むａ−Ｓｉ膜中の水素含有量を低減でき、これにより、ａ−Ｓｉ膜の光学的バンドギャップが小さくなり、その結果、太陽電池の光電変換効率が向上し、太陽電池やイメージセンサにおける光劣化が改善され、ＴＦＴでのキャリア移動度が改善される。
【００２２】
つぎに特許文献２に提案されたホットワイヤＣＶＤ装置の概略を図５と図６により説明する。
【００２３】
図５はホットワイヤＣＶＤ装置２１の概略を示す正面図であり、図６はその装置２１の概略平面図である。
【００２４】
このホットワイヤＣＶＤ装置２１によれば、真空容器からなる反応室２７内の中央に、ガス吹き出し体２３が設けられており、ガスはガス吹き出し孔２４を通って触媒体２５に接触し、分解、活性化された後、被成膜用基体２２に成膜される。
【００２５】
各被成膜用基体２２は、それぞれガス吹き出し体２３、触媒体２５と平行に直線状に配列された支持体２６によって支持され、支持体２６は車輪２８を備えた台車２９に一体的に設置され、基体温度制御部３０や回転伝達部３１は真空中で接続や切り離しができるように構成されている。
【００２６】
ガス吹き出し体２３の外面は、成膜中に被成膜用基体２２と同様に触媒体２５からの熱輻射を受けるが、一方、ガス吹き出し体２３は成膜用ガスが供給されることによりガスによる冷却作用を受けることで、輻射熱を効果的に吸収・発散することができ、その結果、触媒体２５とガス吹き出し体２３との間に輻射遮断部材を設ける必要がなくなり、ガスの利用効率が向上する。
【００２７】
また、図６に示すように、この装置２１の真空容器２７には、被成膜用基体２２のセットや取り出しが一体的に行えるように、直線的に配列した複数個の被成膜用基体２２と直交する側の容器２７の側壁に、幾つかのゲートバルブ３２が設けられる。そして、このゲートバルブ３２を介して複数の真空容器２７を連結することにより、成膜室の前後に真空排気や予備加熱を行なったり、冷却や真空リークを行なったりする予備室を設けたり、各層毎の成膜室を分離することによって各層の膜質の向上を図る、いわゆるインライン型の量産性に優れたホットワイヤＣＶＤ装置となる。
【００２８】
また、原料ガスの振る舞いについては、近年の研究成果により、触媒体によって分解、活性化されたガス、すなわち反応種が、触媒体を出発点として、ほぼ均一に放射状に熱拡散され、触媒体上の１点から基体上のある点への到達密度は、その点と触媒体上の点までの距離ｒに対して１／ｒ2に比例することが明らかにされてきた（非特許文献１参照）。
【００２９】
【特許文献１】
特公平０３−０６５４３４号公報
【特許文献２】
特許３１４５５３６号公報
【特許文献３】
特許２６９２３２６号公報
【特許文献４】
特開２０００−２７７５０１号公報
【特許文献５】
特開２０００−２７７５０２号公報
【特許文献６】
特開２００１−３４５２８０号公報
【特許文献７】
特開２００２−９３７２３号公報
【非特許文献１】
ＮＥＤＯ大学連携型産業科学技術研究開発プロジェクト「ＣａＴ−ＣＶＤ法による半導体デバイス製造プロセス」成果報告会・資料２００１．６．４ （第１６頁）
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特許文献２のホットワイヤＣＶＤ装置２１を用いて、各被成膜用基体２２を成膜成形した場合、各基体間で、もしくは個々の基体において上下方向に亘って膜厚ムラが発生し、膜質ムラが生じることがわかった。
【００３１】
したがって、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は基体表面に均一の膜厚の薄膜を形成するホットワイヤＣＶＤ装置を提供することにある。
【００３２】
また、本発明の他の目的は、基体表面に対し均一な膜質にて成膜するホットワイヤＣＶＤ装置を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明のホットワイヤＣＶＤ装置は、反応室内に中空を有する板状のガス吹き出し体を配設し、このガス吹き出し体の両主面に対し、それぞれ対向するように平面状の触媒体を設け、これら触媒体の外側にそれぞれ被成膜用基体を配置し、さらに前記ガス吹き出し体の両主面に複数のガス吹き出し孔を形成するとともに、これらガス吹き出し孔の開口面積を、両主面の中央部より外周部に向けて大きくしていることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の他のホットワイヤＣＶＤ装置は、前記ガス吹き出し孔の形状は円形であることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明の他のホットワイヤＣＶＤ装置は、前記被成膜用基体が円筒状であることを特徴とする。
【００３６】
さらに、本発明の他のホットワイヤＣＶＤ装置は、前記被成膜用基体が平板状であることを特徴とする。
【作用】
本発明のホットワイヤＣＶＤ装置によれば、上記構成のように、ガス吹き出し体のガス吹き出し孔の開口面積を両主面の中央部より外周部に向けて大きくしたことで、その外周部におけるガス吹き出し量が増大し、触媒体の端部近傍におけるガス濃度を触媒体の中央部近傍におけるガス濃度より高い状態を作り、これによって各基体間に亘って、もしくは個々の基体において均一な膜厚分布が達成される。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るホットワイヤＣＶＤ装置を図面により詳述する。
【００３８】
図１は本発明のホットワイヤＣＶＤ装置の正面概略図であり、図２はその装置の上面概略図であり、図３はその装置の被成膜基体側から見たガス吹き出し体と触媒体の側面図を示す。
【００３９】
図１に示すホットワイヤＣＶＤ装置３８において、真空容器からなる反応室４０内の中央に、ガス吹き出し体４３が設けられており、ガスはガス吹き出し孔４５を通って触媒体４４に接触し、分解、活性化された後、被成膜用基体４２に成膜される。
【００４０】
各被成膜用基体４２は、それぞれガス吹き出し体４３、触媒体４４と平行に直線状に配列された支持体４１によって支持され、各支持体４１は車輪４７を備えた台車４６に一体的に設置され、基体温度制御部４８や、回転伝達部３９は真空中で接続や切り離しができるように構成されている。
【００４１】
図２に示すように、この装置３８の真空容器４０には、被成膜用基体４２のセットや取り出しが一体的に行えるように、直線的に配列した複数個の被成膜用基体４２と直交する側の容器４０の側壁に、幾つかのゲートバルブ４６が設けられる。そして、このゲートバルブ４６を介して複数の真空容器４０を連結することにより、成膜室の前後に真空排気や予備加熱を行ったり、冷却や真空リークを行ったりする予備室を設けたり、各層毎の成膜室を分離することによって各層の膜質の向上を図る、いわゆるインライン型の量産性に優れたホットワイヤＣＶＤ装置となる。
【００４２】
また、図１に示すホットワイヤＣＶＤ装置３８において、４４は図５に示す触媒体２５と同一構成の触媒体であって、直線状のタングステンワイヤーを垂直に９本上下に等間隔で配置したものである。
【００４３】
そして、本発明のホットワイヤＣＶＤ装置３８によれば、ガス吹き出し体４３において、ガス吹き出し孔４５の開口面積は、中央部より外周部に向けて大きくされ、これにより、その外周部におけるガス吹き出し量が増大し、触媒体４４の端部近傍におけるガス濃度を触媒体４４の中央部近傍におけるガス濃度より高い状態を作ったことが特徴である。
【００４４】
たとえば、図３に示すようにガス吹き出し体４３のガス吹き出し孔４５の開口面積を中央部において小さく、外周部において大きくすることによって、その外周部におけるガス吹き出し量が増大し、触媒体４４の端部近傍におけるガス濃度を触媒体４４の中央部近傍におけるガス濃度より高い状態を作り、これによって各基体間に亘って、もしくは個々の基体において均一な膜厚分布が達成される。
【００４５】
また、より望ましくはガス吹き出し孔４５の形状を円形にすることで、ガス吹き出し孔４５から触媒体４４に向けて吹き出される原料ガスを中心軸より周囲に均等に拡散させることができ、各基体間に亘って、もしくは個々の基体においてより均一な膜厚分布が達成できる。
【００４６】
図３についてさらに詳述すると、反応室４０内が真空に近い状態に設定されているのに対して、原料ガスが一定の流量でガス吹き出し体４３に導入され、そのため、ガス吹き出し体４３内の気圧が反応室４０内の気圧と比べると高い気圧となり、この高気圧でもって、原料ガスがガス吹き出し体４３のガス吹き出し孔４５を通って触媒体４４に向けて、近似的に逆正規分布の形にて吹き出され、かつ開口面積の大きいガス吹き出し孔４５における流量が大きいので、ガス吹き出し孔４５から触媒体４４の近傍に到達する原料ガスの濃度分布はガス吹き出し孔４５の開口面積の分布に依存する。
【００４７】
すなわち、ガス吹き出し孔４５の開口面積が大きい場所から原料ガスの流れを受け取る触媒体４４の場所おいては、原料ガスの濃度は高くなり、ガス吹き出し孔４５の開口面積が小さい場所から原料ガスの流れを受け取る触媒体４４の場所においては、原料ガスの濃度は低い。
【００４８】
本例において、ガス吹き出し体４３の触媒体４４に面している両側面にあるガス吹き出し孔４５の開口面積を、中央部において小さく、外周部において大きくしたことで、触媒体４４近傍の原料ガスの濃度分布は触媒体４４近傍の中央部おいて低く、外周部において高くなり、これによって、被成膜用基体のうち、不十分な成膜になった基体を補完させることができ、その結果、各々の被成膜用基体４２に亘って、もしくは個々の被成膜用基体４２に対して均一の膜厚になるように、あるいは均一な膜質になるように調整することができる。その薄膜の膜厚、膜質分布の度合いはガス吹き出し孔４５の開口面積の分布に応じて調整できる。
【００４９】
以下に本発明のホットワイヤＣＶＤ装置の各構成をより詳細に述べる。
【００５０】
図１に示すように、触媒体４４の下方には図示しない電流導入端子が接続され、この端子を通して外部の電源と接続される。
【００５１】
また、触媒体４４の両側に、それぞれ８本の円筒状の被成膜用基体４２をほぼ等間隔に立てて配列する。これら配列面は触媒体４４とほぼ平行にする。
【００５２】
各被成膜用基体４２は、それぞれ垂直に配列した支持体４１が貫入された状態にして支持され、各支持体４１は車輪４７を備えた台車４６に一体的に設置される。
【００５３】
また、各支持体４１の内部には、それぞれ基体温度制御部４８を設け、これによって被成膜用基体４２を所要の温度に設定する。
【００５４】
車輪４７を備えた台車４６に一体的に各支持体４１を設置したことで、台車４６の下部に加熱と温度の検知用接点を設置し、下部から外部機器に接続された電流を制御するための電極接点を昇降させて電気的に接続することで、基体温度制御部４８はその端子部４９を通して外部より制御される。もしくは、台車４６および支持体４１を中空構造とし、温度制御部４８自体が移動の際に内部を上下（昇降）する構成にしてもよい。
【００５５】
このように支持体４１の内部には、触媒体４４からの輻射熱を受けても成膜中の基体温度を所望の値に維持するために、温度検出手段（図示せず）と加熱手段（図示せず）を有する基体温度制御部４８としては、熱電対やサーミスタ、温度調節器等を用いて支持体４１の外壁の温度を検出するように取り付け、外壁を介して支持体４１に保持された被成膜用基体４２の温度状態をモニターしながら、温度調節器（図示せず）により加熱手段を制御して、基体温度を所望の値に維持する。
【００５６】
加熱手段には、ニクロム線やシーズヒーター、カートリッジヒーター等の電気的なものや、油等の熱媒体が用いられる。そして、この基体温度制御部４８により、成膜中の基体温度は、１００〜５００℃、好適には２００〜３５０℃の一定温度に制御される。
【００５７】
また、各支持体４１には、それぞれの上方に回転用のモーターが設けられ、このモーターで回転伝達部３９を介して支持体４１が回転し、同時に被成膜用基体４２も回転される。
【００５８】
モーターおよび回転伝達部３９は真空中で接続や切り離しができるような構成にしてもよい。
【００５９】
このような接続機構としては、電気的な配線については電流接続端子とソレノイドの組み合わせやスリップリングとブラシの組み合わせ等が用いられ、その媒体についてはクイックカップリングとソレノイドの組み合わせ等が用いられる。
また、回転や搬送の動力の伝達については、ギヤ同士の組合せやギヤとソレノイドの組合せ等が用いられる。回転伝達部３９と容器４０との接点には装置内部の真空を維持しつつ基体温度制御手段を機能させる回転機構が設けられる。このような回転機構としては、回転軸を二重もしくは三重構造としてオイルシールやメカニカルシール等の真空シール手段を用い、中空にした回転軸内部に温度検出手段やヒーターの配線または加熱用の媒体の循環経路を設ける。加熱用などの媒体の循環経路と外部の制御機器との接続には、スリップリングや回転導入端子等を用いる。
【００６０】
容器４０は、下部に図示しない真空ポンプに接続されたガス排気配管を有し、さらに真空度をモニターする圧力計（図示せず）も接続する。
【００６１】
被成膜用基体４２の材質は、製品の用途に応じて、導電性または絶縁性あるいは絶縁性基体の表面に導電処理を施したものが選択される。
【００６２】
導電性基体としては、たとえばアルミニウム（Ａｌ）、ステンレススチール（ＳＵＳ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）等の金属またはこれらの合金が挙げられる。
【００６３】
絶縁性基体としては、ホウ珪酸ガラスやソーダガラス、パイレックス（Ｒ）ガラス等のガラスや、セラミックス、石英、サファイヤ等の無機絶縁物、あるいはフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ビニロン、エポキシ、マイラー等の合成樹脂絶縁物が挙げられる。これらの絶縁性基体は、必要に応じて、成膜を行う側の表面が導電処理される。
【００６４】
この導電処理は、絶縁性基体の表面にＩＴＯ（インジウム・スズ・酸化物）、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅等の導電層や、Ａｌ、Ｎｉ、金（Ａｕ）等からなる金属層を、真空蒸着法、活性反応蒸着法、イオンプレーティング法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、ＤＣマグネトロンスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スプレー法、塗布法、浸漬法等で形成することで行う。
【００６５】
また、触媒体４４の材料としては、原料ガスの少なくとも一部に触媒反応あるいは熱分解反応を起こして、その反応生成物を反応種となし、かつ触媒材料自身が、昇華や蒸発により堆積される膜中に混入しにくいものが選択される。
【００６６】
このような材料には、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、
モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、あるいはそれらの合金がある。
【００６７】
触媒体４４の構成を図１２と図１３に示す。
【００６８】
図１２によれば、（イ）、（ロ）、（ハ）の３とおりの構成で示すごとく、窓枠状（四角形枠形状）の絶縁部材６７の内部に、上述した触媒体４４の材料で発熱主体となるワイヤ６４を張った構造である。
【００６９】
（イ）に示す触媒体においては、各ワイヤ６４の両端を金属製電極６８と接合させ、双方の金属製電極６８はそれぞれ電流導入端子６２を介して外部と通電される。６９はワイヤ６４を金属製電極６８に固定する取り付けフックである。
【００７０】
（ロ）と（ハ）に示す触媒体においては、取り付けフック６９でワイヤ６４をジグザグ状に張っている。
【００７１】
このようにワイヤ６４を、もしくはフィラメント、リボン等を用いて、グリッド状、のこぎり状、固定波状にて平面に１本乃至複数本張ることで、ガスが透過する構造となる。
【００７２】
あるいは、上述した触媒体４４の材料で発熱主体となるように、その主体を、図１３に示す触媒体である（ａ）〜（ｆ）の６とおりで示すごとく、格子状や網目状、メッシュ状、ハニカム状に組合せた構造、もしくはワイヤーやフィラメント、リボン等を、格子状や網目状、メッシュ状、ハニカム状と組合せた構造にしてもよい。
【００７３】
また、上記の材料で作られた薄い平板に、円形や三角形、正方形、長方形、菱形、六角形、縦長のスリット状、横長のスリット状、斜めのスリット状、またはこれらの組合せからなる種々の通気孔を多数設けた構成にしてもよい。このような構成の触媒体を図１３に示す（ｇ）〜（ｋ）の５とおりで示す。
【００７４】
その他、通気孔を設けた複数の筒状平板を、互いの通気孔が重ならず、かつ互いの筒状平板間にガスの通過する間隙を有するように、重ね合わせた構成の触媒体にしてもよい。これらの触媒体を（ｉ）と（ｍ）にて示す。
【００７５】
以上のような構成の触媒体４４によれば、真空容器４０の外部から電流導入端子６２を介して電力が供給され、通電によるジュール熱で５００〜２２００℃、好適には８００〜２０００℃の高温に加熱される。
【００７６】
そして、基体支持体４１に保持された被成膜用基体４２の位置については、触媒体４４からの熱輻射が発散され、そして、これが吸収されるように、効果な設計を行うとよい。
【００７７】
本発明者が繰り返し行なった実験によれば、支持体４１および被成膜用基体４２の材質、厚さ、大きさ等によっても異なるが、熱輻射と堆積密度、膜厚の均一性などの点から、被成膜用基体４２と触媒体４４との間隔を１０〜１５０ｍｍ、好適には４０〜８０ｍｍ、最適には５０〜７０ｍｍとするとよい。
【００７８】
本発明のホットワイヤＣＶＤ装置を用いてａ−Ｓｉ膜を成膜する場合には、そのａ−Ｓｉ系膜の原料ガスは、グロー放電プラズマＣＶＤ法で用いられるものと同じである。
【００７９】
成膜原料ガスとしては、シリコンと水素やハロゲン元素とからなる化合物、たとえばＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、Ｓｉ3Ｈ8、ＳｉＦ4、ＳｉＣｌ4、ＳｉＣｌ2Ｈ2等
が用いられる。
【００８０】
希釈用ガスとしては、Ｈ2、Ｎ2、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ等が用いられる。
【００８１】
価電子制御ガスには、Ｐ型不純物としては元素周期律表第III族Ｂの元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ等）を含む化合物、たとえばＢ2Ｈ6、Ｂ（ＣＨ3）3、Ａｌ（ＣＨ3）3、Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3、Ｇａ（ＣＨ3）3等が用いられ、Ｎ型不純物としては元素周期律表第Ｖ族Ｂの元素（Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等）を含む化合物、たとえばＰＨ3、Ｐ2Ｈ4、ＡｓＨ3、ＳｂＨ3等が用いられる。
【００８２】
また、バンドギャップ調整用ガスとしては、バンドギャップを拡大する元素であるＣ、Ｎ、Ｏを含む化合物、たとえばＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ3Ｈ8、Ｎ2、ＮＨ3、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2等や、バンドギャップを狭める元素であるＧｅ、Ｓｎを含む化合物、たとえばＧｅＨ4、ＳｎＨ4、Ｓｎ（ＣＨ3）3等が用いられる。
【００８３】
成膜に当たっては、これらのガスを減圧弁やマスフローコントローラーなどを用いて所望の流量や混合比に調整し、真空容器４０に導入して、ガス吹き出し体４３から触媒体４４に供給する。
【００８４】
成膜時のガス圧力は、０．１３３〜２６６０Ｐａ、好適には０．６６５〜１３３０Ｐａ、さらに好適には１．３３〜１３３Ｐａに設定するとよい。ガス圧力をこのような範囲に設定することで、供給されたガスが効率的に分解され、輸送される。また、反応生成物同士の気相中での２次反応が抑制されることで、基体上に良質なａ−Ｓｉ系膜を形成することができる。なお、より高品質の膜を得るためには、成膜を開始するに先立って、基体がセットされた後の真空容器４０内を一旦１０-4Ｐａ程度の高真空に排気し、容器内の水分や残留不純物ガスを除去しておくことが望ましい。
【００８５】
【実施例】
（例１）と（例２）により被成膜用基体が平板状である場合を説明し、（例１）にて初めに比較例ホットワイヤＣＶＤ装置を示し、（例２）において、本発明のホットワイヤＣＶＤ装置を示す。また、（例３）により被成膜用基体が円筒状である本発明のホットワイヤＣＶＤ装置を説明する。
【００８６】
（例１）
図５に示すホットワイヤＣＶＤ装置において、ガス吹き出し体２３の吹き出し孔２４から吹き出される原料ガスが触媒体２５によって分解、活性化され、反応種となる。この反応種が触媒体２５を出発点として、ほぼ均一に放射状に熱拡散され、触媒体２５上の１点から基体２２上のある点への到達密度は、その点と触媒体２５上の点までの距離ｒに対して１／ｒ2に比例する。そこで、基体２２表面に到達するガス濃度分布を均一化させるために、すなわち、基体２２に均一な膜厚の薄膜を形成するためには、触媒体２５近傍の中央部におけるガス濃度を低く、外周部におけるガス濃度を高くする必要がある。
【００８７】
この点を本発明者は実験により以下の通り確認した。前記装置２１においては円筒基体２２を用いたが、これに代えて、図８に示すように平板状基体２２’（幅３５０ｍｍ、高さ３５０ｍｍ、厚さ５ｍｍのＡｌ板）を支持台２６’にセットしたホットワイヤＣＶＤ装置２１’を製作し、この装置２１’を用いて下記のような実験を行った。
【００８８】
この実験では直径０．５ｍｍのタングステンワイヤーを上下に９本５０ｍｍ幅で等間隔にグリッド状に設置したものを触媒体２５として使用する。触媒体２５を基体２２’と５０ｍｍの間隙（触媒体２５の表面から平板状基体２２’の表面までの距離）を設けて配置して、ａ−Ｓｉ膜を作製する。ガス吹き出し孔２４は直径１ｍｍの円形状にして２５ｍｍの等間隔でマトリックス状に全面に配置されており、シャワー状に触媒体２５に一様に吹き出している。そして、ガス吹き出し体２３と触媒体２５の間隔（ガス吹き出し体２３の表面から触媒体２５の表面までの距離）を３０ｍｍに配置した。
【００８９】
上記構成ホットワイヤＣＶＤ装置を用いて成膜した場合、ホットワイヤＣＶＤ装置２１’を用いて成膜した場合の平板状基体２２’の被成膜面における膜厚分布を測定したところ、図１６と図１７に示すような結果が得られた。
【００９０】
図７は図８の装置２１’内の被成膜基体側から見たガス吹き出し体２３と触媒体２５の側面図を示す。
【００９１】
上記の実験結果を示す図１６と図１７において、直線Ａ−Ｂ、直線Ｃ−Ｄはそれぞれ図７に示すガス吹き出し体２３におけるＡ点とＢ点を結んだ直線、Ｃ点とＤ点を結んだ直線を表している。
【００９２】
図１６は図８の基体２２’上に形成された薄膜の直線Ａ−Ｂに対応する膜厚分布を示す線図であって、横軸は図７に示すＡ点とＢ点との間の各部位（位置）を示し、縦軸は最大の膜厚を１とした時のＡ点とＢ点との間の各部位（位置）における相対的な膜厚値を示している。
【００９３】
図１７は図８に示す基体２２’において、その上に形成された薄膜の直線Ｃ−Ｄに対応する膜厚分布を示す線図であり、横軸は図７に示すＣ点とＤ点との間の各部位（位置）を示し、縦軸は最大の膜厚を１とした時のＣ点とＤ点との間の各部位（位置）における相対的な膜厚値を示している。
【００９４】
これらの結果から明らかなように縦方向および横方向の何れも中央が凸の緩やかな山型を示しており、中央と両端部の膜厚差は２０〜３０％にもなっている。
【００９５】
（例２）
図８に示す従来のホットワイヤＣＶＤ装置２１’のガス吹き出し体２３によれば、ガス吹き出し孔２４は板面に亘ってほぼ均等に形成されていたが、このようなガス吹き出し体２３に代えて、本例においては、図４に示すホットワイヤＣＶＤ装置３８’の如く、ガス吹き出し体４３の触媒体４４に面している両側面にあるガス吹き出し孔４５の開口面積を、中央部より外周部に向けて大きくしたものが用いられる。
【００９６】
そして、このホットワイヤＣＶＤ装置３８’を用いて、表１の条件にてａ−Ｓｉ膜を堆積させ、図１６および図１７と同様に膜厚分布を確認した。その結果を図９と図１０に示す。
【００９７】
この実施例におけるホットワイヤＣＶＤ装置３８’のガス吹き出し体４３、触媒体４４と基体８２の材質、寸法関係は以下の通りである。
【００９８】
平板基体８２寸法：３５０×３５０×５ｍｍ
基体８２材質：Ａｌ板
触媒体４４の寸法と材質：径０．５ｍｍのタングステンワイヤーを上下に９本５０ｍｍ幅で等間隔に設置したものであって、これらのワイヤを組み合わせたことで、４６０×４６０ｍｍのサイズになる。
【００９９】
触媒体４４と基体８２との距離：５０ｍｍ
触媒体４４とガス吹き出し体４３との距離：３０ｍｍ
各ガス吹き出し孔の径：中央部の２００×２００ｍｍの領域において０．７ｍｍ、それ以外の領域において１ｍｍ。
【０１００】
各ガス吹き出し孔間の間隔ピッチ：２５ｍｍ
ガス吹き出し体４３の触媒体４４に面している側面の高さａ：４６０ｍｍ
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
図９と図１０の結果から明らかな様に、従来基体範囲において２０〜３０％あった膜厚ムラが約１０％以内に改善され、良好な結果が得られた。
【０１０３】
（例３）
本発明者は図１に示すホットワイヤＣＶＤ装置３８において、図１１に示す様な積層構造のａ−Ｓｉ感光ドラムを作製した。図１１において、３４はＡｌ基体、３５、３６、３７はそれぞれ電荷注入阻止層、光導電層、表面保護層である。
【０１０４】
成膜条件は、表２の条件にて行った。
【０１０５】
【表２】
【０１０６】
この実施例におけるガス吹き出し体４３、触媒体４４と基体４２の材質、寸法関係は以下に示す。
【０１０７】
基体４２寸法：２５４×φ３０ｍｍ
基体４２材質：Ａｌ板
触媒体４４の寸法と材質：径０．５ｍｍのタングステンワイヤーを上下に９本５０ｍｍ幅で等間隔に設置したものであって、これらのワイヤを組み合わせたことで、４６０×４６０ｍｍのサイズになる。
【０１０８】
触媒体４４と基体４２との距離：５０ｍｍ
触媒体４４とガス吹き出し体４３との距離：３０ｍｍ
各ガス吹き出し孔の径：中央部の２００×２００ｍｍの領域において０．７ｍｍ、それ以外の領域において１ｍｍ。
【０１０９】
各ガス吹き出し孔間の間隔ピッチ：２５ｍｍ
ガス吹き出し体４３の触媒体４４に面している側面の高さａ：４６０ｍｍ
このようにして得られた１６本のａ−Ｓｉ感光ドラムの膜厚分布を表３に示す。同表は、最大膜厚に対する比率（％）を表しており、また表３における左列ドラム１〜ドラム８と右列ドラム１〜ドラム８は図２に示すホットワイヤＣＶＤ装置内のそれぞれの左側と右側のドラム１〜ドラム８を表している。また、ドラム上部、中央、下部はそれぞれドラム上端から３０ｍｍの位置、ドラム中央の位置、ドラム下端から３０ｍｍの位置を表している。
【０１１０】
【表３】
【０１１１】
上記表３から明らかなように、全てのドラム膜厚のバラツキが１０％以下で非常に良好な結果となった。
【０１１２】
次にこれらのドラムの帯電特性を、＋６ｋＶの電圧を印加したコロナ帯電器を用いて測定し、光感度特性をセンター波長６８０ｎｍ、半値幅２ｎｍに分光された単色光にて２５０Ｖからの半減露光量、残留電位にて評価を行い、また、京セラ製電子写真プリンタＦＳ−１５５０にてかぶりと解像度の評価を行ったところ表４の結果が得られた。
【０１１３】
【表４】
【０１１４】
同表から明らかなように、帯電性ムラ、残留電位が小さく高感度の良好な特性が得られ、また、画像評価においても地かぶりのない、解像度に優れた高品質のａ−Ｓｉドラムが得られた。
【０１１５】
かくして本発明のホットワイヤＣＶＤ装置３８によれば、触媒体４４の近傍のガス濃度を中央部で薄く、その外周部で濃くするために、ガス吹き出し体４３のガス吹き出し孔４５の開口面積を中央部で小さく、外周部で大きい構造にすることにより外周と中央での膜厚ムラの小さい良好なａ−Ｓｉ感光ドラムを量産できた。
【０１１６】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。
【０１１７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明のホットワイヤＣＶＤ装置によれば、触媒体近傍の原料ガスの濃度分布を調整することにより、当該触媒体近傍の原料ガスの濃度分布を変化させ、触媒体近傍に一様なガス濃度分布下の状態で膜堆積の多い基体中央部と、比較的少ない基体両端部が逆の傾向になる様に意図的にガス濃度の異なる状態を作らしめ、基板近傍における反応種の濃度を一様にすることにより、結果的に基体上で均一な膜厚分布を達成することができた。
【０１１８】
この方法によると非常に簡単な触媒体構造でも均一な膜厚分布が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドラム基体を使用したホットワイヤＣＶＤ装置の正面概略図である。
【図２】本発明に係るドラム基体を使用したホットワイヤＣＶＤ装置の上面概略図である。
【図３】本発明に係るホットワイヤＣＶＤ装置の被成膜基体側から見たガス吹き出し体と触媒体の側面図である。
【図４】本発明に係る平板基体を使用したホットワイヤＣＶＤ装置の正面概略図である。
【図５】従来技術に係るドラム基体を使用したホットワイヤＣＶＤ装置の平面概略図である。
【図６】従来技術に係るドラム基体を使用したホットワイヤＣＶＤ装置の上面概略図である。
【図７】従来技術に係るホットワイヤＣＶＤ装置の被成膜基体側から見たガス吹き出し体と触媒体の側面図である。
【図８】従来技術に係る平板基体を使用したホットワイヤＣＶＤ装置の正面概略図である。
【図９】本発明に係る平板基体を使用したホットワイヤＣＶＤ装置によって形成された薄膜の膜厚分布を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る平板基体を使用したホットワイヤＣＶＤ装置によって形成された薄膜の膜厚分布を示すグラフである。
【図１１】本発明に係るホットワイヤＣＶＤ装置によって形成された電子写真感光体の層構成を示す断面図である。
【図１２】（イ）〜（ハ）は本発明に係る触媒体の要部正面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｍ）は本発明に係る触媒体の要部正面図である。
【図１４】従来のグロー放電プラズマＣＶＤ装置の正面概略図である。
【図１５】従来のホットワイヤＣＶＤ装置の正面概略図である。
【図１６】従来のホットワイヤＣＶＤ装置による膜厚分布を示すグラフである。
【図１７】従来のホットワイヤＣＶＤ装置による膜厚分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１１・・・モーター
１４、２７、４０・・・反応室
１６、２２、４２・・・被成膜用基体
１７、２５、４４・・・触媒体
２１、３８・・・ホットワイヤＣＶＤ装置
２４、４５・・・ガス吹き出し体
２６、４１・・・支持体
３０、４８・・・基体温度制御部
４４・・・ワイヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot wire CVD apparatus for forming, for example, an amorphous silicon-based thin film on a film formation substrate by a hot wire CVD method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, glow discharge is mainly used for manufacturing an electrophotographic photosensitive member, a solar cell, an image sensor, an optical sensor, a TFT (thin film transistor), and the like using an amorphous silicon (hereinafter, amorphous silicon is abbreviated as a-Si) material. A film forming apparatus using a plasma CVD method has been widely used.
[0003]
To manufacture an electrophotographic photosensitive drum made of a-Si using this film forming apparatus, a glow discharge plasma CVD apparatus 1 as shown in FIG. 14 is used.
[0004]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a glow discharge plasma CVD apparatus 1. Numeral 2 denotes a cylindrical vacuum vessel, and a cylindrical conductive substrate made of aluminum metal material or the like is provided substantially in the center of the vacuum vessel 2. In this technique, an a-Si film is formed on the conductive substrate 4 by glow discharge plasma.
[0005]
The conductive base 4 is held by a base support 3 made of SUS or the like provided therein, and the conductive base 4 is used as a ground electrode and the other high-frequency power application electrode is equidistant from the outer peripheral surface. A cylindrical metal electrode 5 made of SUS or the like is arranged.
[0006]
A gas introduction pipe 6 for introducing a source gas for film formation is connected to the metal electrode 5. Both gas introduction pipes 6 are provided to the conductive substrate 4 from gas blowing holes 7 provided on the inner peripheral surface of the metal electrode 5. A source gas is introduced between the electrodes.
[0007]
Above and below the metal electrode 5, insulating rings 8 and 8 'made of ceramic or the like for insulation from ground are provided. A high-frequency power source 9 is connected between the metal electrode 5 and the conductive base 4, Glow discharge plasma is generated between the conductive substrate 4 and the metal electrode 5 with the introduction of the gas.
[0008]
In generating such a glow discharge plasma, a substrate heating unit 10 including a nichrome wire, a cartridge heater, or the like is provided inside the substrate support 3, and the conductive substrate 4 is set to a desired temperature. Further, the base support 3 and the conductive base 4 are integrally rotated by a rotation motor 11 via a rotation transmitting section 12, thereby achieving uniform film thickness and film quality.
[0009]
In forming an a-Si-based film using the glow discharge plasma CVD apparatus 1 having the above-described configuration, a source gas set to a predetermined flow rate and a gas ratio is supplied from a gas introduction pipe 6 through a gas blowing hole 7. A predetermined gas pressure is set by adjusting the amount of exhaust from an exhaust pipe 13 connected to a vacuum pump (not shown) while being introduced between both electrodes, and high-frequency power is applied by a high-frequency power supply 9. Then, a glow discharge plasma is generated between the two electrodes to decompose the source gas, and an a-Si-based film is formed on the conductive substrate 4 set at a desired temperature.
[0010]
However, according to the above-described glow discharge plasma CVD method, since the surface of the a-Si film during film formation is damaged by plasma, there is a problem that there is a limit in improving film characteristics and controlling the interface characteristics of the laminated film. There was a point.
[0011]
In addition, an expensive high-frequency power supply for generating glow discharge plasma is required for each glow discharge plasma CVD apparatus 1, thereby increasing the manufacturing cost. Furthermore, with the generation of glow discharge plasma due to high frequency, a part of the power leaks as high frequency noise to various parts of the film forming apparatus and to the outside, causing malfunctions in various control devices for gas flow rate, gas pressure and substrate temperature. There were also points.
[0012]
In addition, as a decomposition product by plasma, a large amount of yellow flammable powder is generated as a by-product during the formation of the a-Si-based film, and a portion other than the conductive substrate 4 in the vacuum vessel, that is, The powder adheres and accumulates on the electrodes, the inner wall of the container, the exhaust pipe system, and the like, and the powder flies to the surface of the conductive substrate 4 during the film formation, causing a film formation defect. In addition, every time a film is formed, a powder cleaning operation in the reaction furnace is required, and handling thereof involves a danger such as ignition.
[0013]
In order to solve these problems and improve the characteristics of the a-Si based film, Patent Documents 1 and 2 disclose a hot wire CVD method (also referred to as a catalytic CVD method or a Cat-CVD method). A so-called film forming method and an apparatus therefor have been proposed.
[0014]
This hot wire CVD apparatus will be described with reference to the schematic view of the apparatus shown in FIG.
[0015]
In a reaction chamber 14 composed of a vacuum vessel, a substrate 16 for film formation is held and installed on a substrate holder 15, and a catalyst body 17 composed of tungsten or the like is provided above the substrate 16 at an appropriate interval. The gas introduction pipe 18 is arranged so that the raw material gas can be supplied onto the base 16 through the catalyst body 17. 19 is a vacuum pump used for evacuation, and 20 is a heater as substrate heating means.
[0016]
In order to form an a-Si film using this hot wire CVD apparatus, a source gas such as a mixed gas of SiH 4 and H 2 is introduced into a reaction chamber 14 evacuated to a vacuum state by a vacuum pump 19. The catalyst is introduced from the introduction pipe 18 and passed through the catalyst body 17 heated to 1000 to 2000 ° C. to cause a catalytic reaction. The reactive species decomposed and generated by the reaction reach the substrate 16 to form an a-Si based film. Deposit.
[0017]
Further, according to Patent Document 3, a radiant heat insulating member having an opening through which gas can pass is provided between the catalyst body and the substrate for film formation, thereby preventing a temperature rise of the substrate due to radiation from the catalyst body. A technique has been proposed.
[0018]
In relation to the hot wire CVD apparatus as described above, Patent Documents 4 and 5 propose a technique for preventing impurities such as heavy metals contained in the catalyst from being mixed into the film.
[0019]
Further, Patent Document 6 discloses that a material gas such as H 2 is decomposed and activated by a catalyst, and an active species generation space generated as an active species and a raw material gas such as SiH 4 are chemically reacted with the active species. A configuration is described in which a film formation processing space for depositing a film on a substrate is isolated in the same vacuum vessel. With such a configuration, the high-melting point metal used in the catalyst body, for example, a tungsten wire, reacts with SiH 4 to generate a silicon compound, and the deterioration of the catalyst body caused by the silicon compound is reduced. It is preventing.
[0020]
Further, according to Patent Document 7, the support at the end of the catalyst body is covered with a cover, a diluent gas, an inert gas, or the like is introduced into the gap, and the temperature-lowering part at the end of the catalyst body is isolated from the raw material gas. As a result, techniques for preventing the generation of the silicon compound have been proposed.
[0021]
According to such a hot wire CVD method, excellent film characteristics can be obtained, interface characteristics of the laminated film can be improved, and an a-Si film containing hydrogen can be obtained by eliminating damage due to plasma in a film forming reaction. , The optical band gap of the a-Si film is reduced, and as a result, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved, the photodeterioration in the solar cell and the image sensor is improved, and the TFT is improved. Carrier mobility is improved.
[0022]
Next, an outline of a hot wire CVD apparatus proposed in Patent Document 2 will be described with reference to FIGS.
[0023]
FIG. 5 is a front view schematically showing the hot wire CVD apparatus 21, and FIG. 6 is a schematic plan view of the apparatus 21.
[0024]
According to the hot wire CVD apparatus 21, the gas blowing body 23 is provided at the center of the reaction chamber 27 formed of a vacuum vessel, and the gas comes into contact with the catalyst 25 through the gas blowing hole 24 to be decomposed. After the activation, a film is formed on the film-forming base 22.
[0025]
Each film-forming substrate 22 is supported by a support 26 which is linearly arranged in parallel with the gas blowing body 23 and the catalyst 25, and the support 26 is integrally mounted on a carriage 29 having wheels 28. The base temperature control unit 30 and the rotation transmission unit 31 are configured to be connected and disconnected in a vacuum.
[0026]
The outer surface of the gas blowing body 23 receives heat radiation from the catalyst body 25 during film formation in the same manner as the film-forming base 22, while the gas blowing body 23 receives , The radiation heat can be effectively absorbed and radiated, and as a result, there is no need to provide a radiation blocking member between the catalyst body 25 and the gas blowing body 23, and the gas use efficiency is reduced. improves.
[0027]
As shown in FIG. 6, the vacuum vessel 27 of the apparatus 21 has a plurality of film-forming substrates arranged linearly so that the film-forming substrates 22 can be integrally set and taken out. Several gate valves 32 are provided on the side wall of the container 27 orthogonal to the side 22. By connecting a plurality of vacuum vessels 27 via the gate valve 32, a vacuum chamber or a preliminary chamber for performing vacuum evacuation or preliminary heating, cooling or vacuum leak is provided before and after the film forming chamber, A so-called in-line type hot wire CVD apparatus which is excellent in mass productivity is achieved by improving the film quality of each layer by separating each film forming chamber.
[0028]
Regarding the behavior of the raw material gas, based on recent research results, the gas decomposed and activated by the catalytic body, that is, the reactive species, is diffused almost uniformly and radially from the catalytic body as a starting point. It has been clarified that the arrival density from one point to a certain point on the substrate is proportional to 1 / r 2 with respect to the distance r from that point to a point on the catalyst body (see Non-Patent Document 1). ).
[0029]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 03-065434 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3145536 [Patent Document 3]
Japanese Patent No. 2692226 [Patent Document 4]
JP 2000-277501 A [Patent Document 5]
JP 2000-277502 A [Patent Document 6]
JP 2001-345280 A [Patent Document 7]
JP-A-2002-93723 [Non-Patent Document 1]
NEDO University Collaborative Industrial Science and Technology R & D Project "Semiconductor Device Manufacturing Process by CaT-CVD Method" Achievement Report / Document 2001.6.4 (page 16)
[0030]
[Problems to be solved by the invention]
However, when each of the substrates 22 for film formation is formed using the hot wire CVD apparatus 21 of Patent Document 2 described above, unevenness in film thickness between the substrates or in the vertical direction of each substrate. It was found that film quality unevenness occurred.
[0031]
Accordingly, the present invention has been completed in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a hot wire CVD apparatus for forming a thin film having a uniform thickness on a substrate surface.
[0032]
Another object of the present invention is to provide a hot wire CVD apparatus for forming a film on a substrate surface with uniform film quality.
[0033]
[Means for Solving the Problems]
The hot wire CVD apparatus of the present invention is provided with a plate-shaped gas blowing body having a hollow in a reaction chamber, and provided a planar catalyst body so as to face each of both main surfaces of the gas blowing body, A substrate for film formation is arranged outside each of the catalyst bodies, a plurality of gas blowing holes are formed on both main surfaces of the gas blowing body, and an opening area of each of the gas blowing holes is set at the center of both main surfaces. It is characterized in that it is made larger toward the outer peripheral part than the part.
[0034]
Further, another hot wire CVD apparatus according to the present invention is characterized in that the shape of the gas blowing hole is circular.
[0035]
Further, another hot wire CVD apparatus according to the present invention is characterized in that the substrate for film formation is cylindrical.
[0036]
Further, another hot wire CVD apparatus according to the present invention is characterized in that the film-forming substrate has a flat plate shape.
[Action]
According to the hot wire CVD apparatus of the present invention, as described above, the opening area of the gas blowing hole of the gas blowing body is increased from the central portion of both main surfaces toward the outer peripheral portion, so that the gas at the outer peripheral portion is increased. The amount of gas blown out increases, and the gas concentration near the end of the catalyst body is made higher than the gas concentration near the center of the catalyst body, so that a uniform film thickness distribution can be obtained between the substrates or on the individual substrates. Is achieved.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a hot wire CVD apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0038]
FIG. 1 is a schematic front view of a hot wire CVD apparatus of the present invention, FIG. 2 is a schematic top view of the apparatus, and FIG. 3 is a view of a gas blowing body and a catalyst body as viewed from the substrate side of the apparatus. FIG.
[0039]
In the hot wire CVD apparatus 38 shown in FIG. 1, a gas blowing body 43 is provided in the center of a reaction chamber 40 formed of a vacuum vessel, and the gas contacts a catalyst body 44 through a gas blowing hole 45 to be decomposed. After activation, a film is formed on the film-forming base 42.
[0040]
Each substrate 42 for film formation is supported by supports 41 linearly arranged in parallel with a gas blowing body 43 and a catalyst body 44, and each support 41 is integrally formed with a carriage 46 having wheels 47. The base temperature control unit 48 and the rotation transmission unit 39 are installed and configured to be connected and disconnected in a vacuum.
[0041]
As shown in FIG. 2, a plurality of film-forming substrates 42 arranged linearly are placed in a vacuum vessel 40 of this apparatus 38 so that the film-forming substrates 42 can be integrally set and taken out. Several gate valves 46 are provided on the side wall of the container 40 on the orthogonal side. By connecting a plurality of vacuum vessels 40 via the gate valve 46, a vacuum chamber or a preliminary chamber for performing vacuum evacuation or preliminary heating, cooling or vacuum leak is provided before and after the film forming chamber, A so-called in-line type hot wire CVD apparatus which is excellent in mass productivity is achieved by improving the film quality of each layer by separating each film forming chamber.
[0042]
In the hot wire CVD apparatus 38 shown in FIG. 1, reference numeral 44 denotes a catalyst having the same structure as the catalyst 25 shown in FIG. 5, and nine linear tungsten wires are vertically arranged at equal intervals. It is.
[0043]
Then, according to the hot wire CVD apparatus 38 of the present invention, in the gas blowing body 43, the opening area of the gas blowing hole 45 is increased from the center to the outer peripheral portion. Is characterized in that the gas concentration near the end of the catalyst body 44 is higher than the gas concentration near the center of the catalyst body 44.
[0044]
For example, as shown in FIG. 3, by increasing the opening area of the gas blowing hole 45 of the gas blowing body 43 at the central portion and increasing it at the outer peripheral portion, the gas blowing amount at the outer peripheral portion increases, and A state where the gas concentration in the vicinity of the portion is higher than the gas concentration in the vicinity of the central portion of the catalyst body 44, whereby a uniform film thickness distribution is achieved between the substrates or on the individual substrates.
[0045]
More desirably, by making the shape of the gas blowing hole 45 circular, the raw material gas blown from the gas blowing hole 45 toward the catalyst body 44 can be evenly diffused from the central axis to the periphery. A more uniform film thickness distribution can be achieved over time or on individual substrates.
[0046]
Referring to FIG. 3 in more detail, while the inside of the reaction chamber 40 is set to a state close to a vacuum, the raw material gas is introduced into the gas blowing body 43 at a constant flow rate. The pressure becomes higher than the pressure in the reaction chamber 40, and at this high pressure, the raw material gas passes through the gas blowing holes 45 of the gas blowing body 43 toward the catalyst body 44, and has a substantially inverse normal distribution form. And the flow rate in the gas blowing hole 45 having a large opening area is large, so that the concentration distribution of the raw material gas reaching the vicinity of the catalyst body 44 from the gas blowing hole 45 depends on the distribution of the opening area of the gas blowing hole 45. I do.
[0047]
That is, in the place of the catalyst body 44 which receives the flow of the raw material gas from the place where the opening area of the gas blowing hole 45 is large, the concentration of the raw material gas becomes high, and the raw material gas flows from the place where the opening area of the gas blowing hole 45 is small. At the location of the catalyst body 44 that receives the flow, the concentration of the feed gas is low.
[0048]
In this example, the opening area of the gas blowing holes 45 on both sides of the gas blowing body 43 facing the catalyst body 44 is made small at the center and large at the outer circumference, so that the raw material gas near the catalyst body 44 is formed. Concentration distribution is low in the central portion near the catalyst body 44 and high in the outer peripheral portion, whereby the substrate on which film formation is insufficient can be complemented among the substrate for film formation, and as a result, The film thickness can be adjusted so as to have a uniform film thickness or uniform film quality with respect to each of the film forming substrates 42 or the individual film forming substrates 42. The thickness of the thin film and the degree of film quality distribution can be adjusted according to the distribution of the opening area of the gas blowing holes 45.
[0049]
Hereinafter, each configuration of the hot wire CVD apparatus of the present invention will be described in more detail.
[0050]
As shown in FIG. 1, a current introduction terminal (not shown) is connected below the catalyst body 44, and is connected to an external power supply through this terminal.
[0051]
Eight cylindrical film-forming bases 42 are arranged on both sides of the catalyst body 44 at substantially equal intervals. These arrangement surfaces are substantially parallel to the catalyst body 44.
[0052]
Each of the substrates 42 for film formation is supported in a state where the vertically aligned supports 41 are penetrated, and each of the supports 41 is integrally installed on a carriage 46 having wheels 47.
[0053]
A substrate temperature control unit 48 is provided inside each support 41, and thereby the substrate 42 for film formation is set to a required temperature.
[0054]
In order to control the electric current connected to the external device from the lower part by installing the contact for heating and temperature detection at the lower part of the trolley 46 by installing each support body 41 integrally with the trolley 46 equipped with the wheel 47 The substrate temperature control unit 48 is externally controlled through the terminal unit 49 by raising and lowering the electrode contacts and electrically connecting them. Alternatively, the carriage 46 and the support 41 may have a hollow structure, and the temperature control unit 48 itself may be configured to move up and down (elevate) when moving.
[0055]
As described above, in order to maintain the substrate temperature during film formation at a desired value even when receiving the radiant heat from the catalyst body 44, the temperature detection means (not shown) and the heating means (see FIG. The base temperature control unit 48 (not shown) is mounted so as to detect the temperature of the outer wall of the support 41 using a thermocouple, a thermistor, a temperature controller, or the like, and is held by the support 41 via the outer wall. While monitoring the temperature state of the film-forming substrate 42, the heating means is controlled by a temperature controller (not shown) to maintain the substrate temperature at a desired value.
[0056]
As the heating unit, an electric device such as a nichrome wire, a sheath heater, a cartridge heater, or the like, or a heat medium such as oil is used. The substrate temperature during film formation is controlled by the substrate temperature control unit 48 to a constant temperature of 100 to 500 ° C., preferably 200 to 350 ° C.
[0057]
In addition, a rotation motor is provided above each of the supports 41, and the motor rotates the support 41 via the rotation transmission unit 39, and at the same time, rotates the substrate 42 for film formation.
[0058]
The motor and the rotation transmitting section 39 may be configured to be connected and disconnected in a vacuum.
[0059]
As such a connection mechanism, a combination of a current connection terminal and a solenoid or a combination of a slip ring and a brush is used for electric wiring, and a combination of a quick coupling and a solenoid is used for the medium.
For transmission of rotation and conveyance power, combinations of gears or combinations of gears and solenoids are used. At the contact point between the rotation transmitting section 39 and the container 40, a rotation mechanism for functioning the base temperature control means while maintaining the vacuum inside the apparatus is provided. Such a rotating mechanism uses a vacuum sealing means such as an oil seal or a mechanical seal having a double or triple structure of a rotating shaft, and a temperature detecting means and a wiring of a heater or a medium for heating are provided inside the hollow rotating shaft. Provide a circulation route. A slip ring, a rotation introduction terminal, or the like is used to connect a circulation path of a medium for heating or the like to an external control device.
[0060]
The container 40 has a gas exhaust pipe connected to a vacuum pump (not shown) at the lower part, and is also connected to a pressure gauge (not shown) for monitoring the degree of vacuum.
[0061]
The material of the film-forming substrate 42 is selected from those having conductivity, insulation, or the surface of an insulating substrate subjected to a conductive treatment, depending on the use of the product.
[0062]
Examples of the conductive substrate include metals such as aluminum (Al), stainless steel (SUS), iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), manganese (Mn), copper (Cu), and titanium (Ti). Or these alloys are mentioned.
[0063]
Examples of the insulating substrate include glass such as borosilicate glass, soda glass, and Pyrex (R) glass; inorganic insulators such as ceramics, quartz, and sapphire; and fluorine resins, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, and the like. Examples include synthetic resin insulators such as polystyrene, polyamide, vinylon, epoxy, and mylar. The surface of these insulating substrates on which a film is to be formed is subjected to a conductive treatment, if necessary.
[0064]
This conductive treatment includes a conductive layer of ITO (indium tin oxide), tin oxide, lead oxide, indium oxide, copper iodide, or the like, Al, Ni, gold (Au), or the like on the surface of the insulating substrate. The metal layer is formed by vacuum evaporation, active reactive evaporation, ion plating, RF sputtering, DC sputtering, RF magnetron sputtering, DC magnetron sputtering, thermal CVD, plasma CVD, spraying, coating, It is performed by forming by an immersion method or the like.
[0065]
In addition, as a material of the catalyst body 44, a catalytic reaction or a thermal decomposition reaction occurs in at least a part of the raw material gas, the reaction product is converted into a reactive species, and the catalytic material itself is deposited by sublimation or evaporation. Those that are hardly mixed into the film are selected.
[0066]
Such materials include tungsten (W), platinum (Pt), palladium (Pd),
There are molybdenum (Mo), titanium (Ti), niobium (Nb), tantalum (Ta), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), manganese (Mn), and alloys thereof.
[0067]
The structure of the catalyst body 44 is shown in FIGS.
[0068]
According to FIG. 12, as shown in the three configurations (a), (b), and (c), the material of the above-described catalyst body 44 is formed inside the insulating member 67 having a window frame shape (rectangular frame shape). This is a structure in which a wire 64 that mainly generates heat is stretched.
[0069]
In the catalyst body shown in (a), both ends of each wire 64 are joined to a metal electrode 68, and both metal electrodes 68 are electrically connected to the outside via the current introduction terminals 62. Reference numeral 69 denotes a mounting hook for fixing the wire 64 to the metal electrode 68.
[0070]
In the catalyst bodies shown in (b) and (c), the wire 64 is stretched in a zigzag manner by the mounting hook 69.
[0071]
As described above, one or a plurality of wires 64 or a filament, a ribbon, or the like is used to form a grid, a saw, or a fixed wave, and one or more wires 64 are stretched on a plane, thereby providing a gas-permeable structure.
[0072]
Alternatively, the material of the above-mentioned catalyst body 44 is mainly composed of heat, and its main body is a lattice shape, a mesh shape, or a mesh shape as shown in (a) to (f) of FIG. And a honeycomb structure, or a structure in which wires, filaments, ribbons, and the like are combined with a lattice shape, a mesh shape, a mesh shape, and a honeycomb shape.
[0073]
In addition, a thin flat plate made of the above-mentioned material may be provided on a thin plate made of various materials including a circle, a triangle, a square, a rectangle, a diamond, a hexagon, a vertically long slit, a horizontally long slit, an oblique slit, or a combination thereof. A configuration in which many pores are provided may be adopted. The catalyst body having such a configuration is shown in five cases (g) to (k) shown in FIG.
[0074]
In addition, a plurality of cylindrical flat plates provided with ventilation holes, the catalyst body of the stacked configuration such that the ventilation holes do not overlap each other, and have a gap through which gas passes between the cylindrical flat plates. Is also good. These catalysts are shown in (i) and (m).
[0075]
According to the catalyst body 44 having the above-described configuration, electric power is supplied from the outside of the vacuum vessel 40 through the current introduction terminal 62, and the Joule heat generated by energization causes a high temperature of 500 to 2200 ° C., preferably 800 to 2000 ° C. Heated.
[0076]
The position of the film-forming substrate 42 held by the substrate support 41 is preferably designed so that heat radiation from the catalyst body 44 is radiated and absorbed.
[0077]
According to the experiment repeatedly performed by the inventor, it differs depending on the material, thickness, size, etc. of the support 41 and the substrate 42 for film formation, but the points such as heat radiation and deposition density, uniformity of film thickness, etc. Therefore, the interval between the film-forming base 42 and the catalyst body 44 is preferably 10 to 150 mm, preferably 40 to 80 mm, and most preferably 50 to 70 mm.
[0078]
When an a-Si film is formed using the hot wire CVD apparatus of the present invention, the source gas for the a-Si film is the same as that used in the glow discharge plasma CVD method.
[0079]
As a film forming material gas, a compound composed of silicon and hydrogen or a halogen element, for example, SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , SiF 4 , SiCl 4 , SiCl 2 H 2 or the like is used.
[0080]
As the diluting gas, H 2 , N 2 , He, Ar, Ne, Xe or the like is used.
[0081]
The valence electron control gas includes, as a P-type impurity, a compound containing an element of Group IIIB of the periodic table (B, Al, Ga, etc.), for example, B 2 H 6 , B (CH 3 ) 3 , Al (CH). 3 ) 3 , a compound containing Al (C 2 H 5 ) 3 , Ga (CH 3 ) 3 or the like, and containing an element of Group V B of the periodic table (P, As, Sb, etc.) as the N-type impurity For example, PH 3 , P 2 H 4 , AsH 3 , SbH 3 and the like are used.
[0082]
Examples of the band gap adjusting gas include compounds containing C, N, and O, which are elements for expanding the band gap, such as CH 4 , C 2 H 2 , C 3 H 8 , N 2 , NH 3 , NO, and N. 2 O, NO 2 , O 2 , CO, CO 2 and the like, and compounds containing Ge and Sn which are band gap narrowing elements, for example, GeH 4 , SnH 4 , Sn (CH 3 ) 3 and the like are used.
[0083]
In film formation, these gases are adjusted to desired flow rates and mixing ratios using a pressure reducing valve, a mass flow controller, or the like, introduced into a vacuum vessel 40, and supplied from a gas blowing body 43 to a catalyst body 44.
[0084]
The gas pressure during film formation may be set to 0.133 to 2660 Pa, preferably 0.665 to 1330 Pa, and more preferably 1.33 to 133 Pa. By setting the gas pressure in such a range, the supplied gas is efficiently decomposed and transported. In addition, since a secondary reaction in the gas phase between the reaction products is suppressed, a high-quality a-Si-based film can be formed on the base. In order to obtain a higher quality film, before starting the film formation, the inside of the vacuum vessel 40 after the substrate is set is once evacuated to a high vacuum of about 10 -4 Pa, and the inside of the vessel is evacuated. It is desirable to remove moisture and residual impurity gas.
[0085]
【Example】
(Example 1) and (Example 2) explain a case where the substrate for film formation is a flat plate shape. (Example 1) shows a comparative hot wire CVD apparatus first, and (Example 2) shows the present invention. 1 shows a hot wire CVD apparatus. Further, a hot wire CVD apparatus of the present invention in which the substrate for film formation is cylindrical will be described by (Example 3).
[0086]
(Example 1)
In the hot wire CVD apparatus shown in FIG. 5, the raw material gas blown out from the blowing hole 24 of the gas blowing body 23 is decomposed and activated by the catalyst 25 to become a reactive species. The reaction species are thermally diffused almost uniformly and radially from the catalyst body 25 as a starting point, and the arrival density from one point on the catalyst body 25 to a certain point on the base body 22 is determined by that point and the point on the catalyst body 25. The distance r is proportional to 1 / r 2 . Therefore, in order to make the gas concentration distribution reaching the surface of the substrate 22 uniform, that is, to form a thin film having a uniform film thickness on the substrate 22, the gas concentration in the central portion near the catalyst body 25 should be reduced. It is necessary to increase the gas concentration in the part.
[0087]
The present inventor has confirmed this point through experiments as follows. In the apparatus 21, the cylindrical substrate 22 was used. Instead, as shown in FIG. 8, a flat substrate 22 '(an Al plate having a width of 350 mm, a height of 350 mm, and a thickness of 5 mm) was mounted on the support 26'. The set hot wire CVD apparatus 21 'was manufactured, and the following experiment was performed using this apparatus 21'.
[0088]
In this experiment, nine tungsten wires each having a diameter of 0.5 mm and arranged vertically in a grid shape with a width of 50 mm and a width of 50 mm are used as the catalyst body 25. The a-Si film is formed by disposing the catalyst body 25 with a gap of 50 mm (distance from the surface of the catalyst body 25 to the surface of the flat substrate 22 ') with the base 22'. The gas blowing holes 24 are formed in a circular shape having a diameter of 1 mm, are arranged in a matrix at equal intervals of 25 mm, and are uniformly blown to the catalyst body 25 in a shower shape. Then, the distance between the gas blowing body 23 and the catalyst body 25 (the distance from the surface of the gas blowing body 23 to the surface of the catalyst body 25) was set to 30 mm.
[0089]
When a film was formed using the hot wire CVD apparatus having the above configuration, the film thickness distribution on the film formation surface of the flat substrate 22 ′ when the film was formed using the hot wire CVD apparatus 21 ′ was measured. The result as shown in FIG. 17 was obtained.
[0090]
FIG. 7 is a side view of the gas blowing body 23 and the catalyst body 25 as viewed from the substrate on which the film is formed in the apparatus 21 ′ of FIG.
[0091]
In FIGS. 16 and 17 showing the above experimental results, straight lines AB and CD are straight lines connecting points A and B, respectively, and points C and D in the gas blowing body 23 shown in FIG. Represents a straight line.
[0092]
FIG. 16 is a diagram showing a film thickness distribution corresponding to a straight line AB of the thin film formed on the base 22 ′ in FIG. 8, and the horizontal axis represents a point between points A and B shown in FIG. Each part (position) is shown, and the vertical axis indicates a relative film thickness value at each part (position) between point A and point B when the maximum film thickness is 1.
[0093]
FIG. 17 is a diagram showing a film thickness distribution corresponding to the straight line CD of the thin film formed thereon on the base 22 ′ shown in FIG. 8, and the horizontal axis represents the points C and D shown in FIG. The vertical axis indicates a relative film thickness value at each part (position) between point C and point D when the maximum film thickness is set to 1.
[0094]
As is clear from these results, in both the vertical direction and the horizontal direction, the center shows a gently convex shape with a convex at the center, and the difference in film thickness between the center and both ends is as large as 20 to 30%.
[0095]
(Example 2)
According to the gas blowing body 23 of the conventional hot wire CVD apparatus 21 ′ shown in FIG. 8, the gas blowing holes 24 are formed almost uniformly over the plate surface. In the present example, the opening area of the gas blowing holes 45 on both sides of the gas blowing body 43 facing the catalyst body 44, as in a hot wire CVD device 38 'shown in FIG. The one that is enlarged toward is used.
[0096]
Then, an a-Si film was deposited using the hot wire CVD device 38 'under the conditions shown in Table 1, and the film thickness distribution was confirmed as in FIGS. The results are shown in FIGS. 9 and 10.
[0097]
The material and dimensional relationship of the gas blowing body 43, the catalyst body 44, and the substrate 82 of the hot wire CVD apparatus 38 'in this embodiment are as follows.
[0098]
Plate base 82 dimensions: 350 × 350 × 5 mm
Substrate 82 material: Size and material of Al plate catalyst body 44: Tungsten wires having a diameter of 0.5 mm are vertically arranged at regular intervals with a width of 50 mm, and by combining these wires, 460 × The size is 460 mm.
[0099]
Distance between catalyst body 44 and substrate 82: 50 mm
Distance between catalyst body 44 and gas blowing body 43: 30 mm
Diameter of each gas blowing hole: 0.7 mm in a 200 × 200 mm area at the center, and 1 mm in other areas.
[0100]
Spacing pitch between each gas outlet: 25 mm
Height a of side surface of gas blowing body 43 facing catalyst body a: 460 mm
[0101]
[Table 1]
[0102]
As is clear from the results of FIGS. 9 and 10, the film thickness unevenness, which was 20 to 30% in the conventional substrate range, was improved to about 10% or less, and good results were obtained.
[0103]
(Example 3)
The inventor manufactured an a-Si photosensitive drum having a laminated structure as shown in FIG. 11 in the hot wire CVD apparatus 38 shown in FIG. In FIG. 11, reference numeral 34 denotes an Al base, and reference numerals 35, 36, and 37 denote a charge injection blocking layer, a photoconductive layer, and a surface protection layer, respectively.
[0104]
The film formation was performed under the conditions shown in Table 2.
[0105]
[Table 2]
[0106]
The material and dimensional relationship of the gas blowing body 43, the catalyst body 44, and the base 42 in this embodiment are shown below.
[0107]
Base 42 dimensions: 254 x 30 mm
Material of the base 42: Size and material of the Al plate catalyst body 44: Nine tungsten wires having a diameter of 0.5 mm are vertically arranged at equal intervals with a width of 50 mm. By combining these wires, 460 × The size is 460 mm.
[0108]
Distance between catalyst body 44 and substrate 42: 50 mm
Distance between catalyst body 44 and gas blowing body 43: 30 mm
Diameter of each gas blowing hole: 0.7 mm in a 200 × 200 mm area at the center, and 1 mm in other areas.
[0109]
Spacing pitch between each gas outlet: 25 mm
Height a of side surface of gas blowing body 43 facing catalyst body a: 460 mm
Table 3 shows the film thickness distribution of the 16 a-Si photosensitive drums thus obtained. The table shows the ratio (%) to the maximum film thickness, and the left-row drum 1 to the drum 8 and the right-row drum 1 to the drum 8 in Table 3 correspond to the left side of the hot wire CVD apparatus shown in FIG. And drums 1 to 8 on the right side. The upper, middle, and lower portions of the drum represent a position 30 mm from the upper end of the drum, a position at the center of the drum, and a position 30 mm from the lower end of the drum, respectively.
[0110]
[Table 3]
[0111]
As is clear from Table 3 above, very good results were obtained when the variation in the thickness of all the drums was 10% or less.
[0112]
Next, the charging characteristics of these drums were measured using a corona charger to which a voltage of +6 kV was applied, and the light sensitivity characteristics were reduced by half-exposure from 250 V with monochromatic light having a center wavelength of 680 nm and a half-value width of 2 nm. The residual potential was evaluated, and the fog and resolution were evaluated using an electrophotographic printer FS-1550 manufactured by Kyocera. The results shown in Table 4 were obtained.
[0113]
[Table 4]
[0114]
As is clear from the table, a high-quality a-Si drum with excellent non-uniformity and low resolution is obtained in the image evaluation. Was done.
[0115]
Thus, according to the hot wire CVD apparatus 38 of the present invention, in order to reduce the gas concentration in the vicinity of the catalyst body 44 at the center and to increase the gas concentration at the outer periphery thereof, the opening area of the gas blowing hole 45 of the gas blowing body 43 is set at the center. By making the structure smaller at the outer periphery and larger at the outer periphery, a good a-Si photosensitive drum with small thickness unevenness at the outer periphery and the center could be mass-produced.
[0116]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes and improvements may be made without departing from the scope of the present invention.
[0117]
【The invention's effect】
As described above, according to the hot wire CVD apparatus of the present invention, by adjusting the concentration distribution of the raw material gas near the catalyst body, the concentration distribution of the raw material gas near the catalyst body is changed, and the uniform distribution is obtained near the catalyst body. In a state with a high gas concentration distribution, the central part of the substrate with a large amount of film deposition and the two ends of the substrate with a relatively small amount are intentionally made to have different gas concentrations so that the concentration of the reactive species near the substrate Was made uniform, and as a result, a uniform film thickness distribution on the substrate could be achieved.
[0118]
According to this method, a uniform film thickness distribution can be realized even with a very simple catalyst body structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of a hot wire CVD apparatus using a drum substrate according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic top view of a hot wire CVD apparatus using a drum substrate according to the present invention.
FIG. 3 is a side view of a gas blowing body and a catalytic body as viewed from a substrate on which a film is formed in the hot wire CVD apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic front view of a hot wire CVD apparatus using a flat substrate according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic plan view of a hot wire CVD apparatus using a drum substrate according to the related art.
FIG. 6 is a schematic top view of a hot wire CVD apparatus using a drum substrate according to the related art.
FIG. 7 is a side view of a gas blowing body and a catalytic body viewed from a film-forming substrate side of a hot wire CVD apparatus according to a conventional technique.
FIG. 8 is a schematic front view of a hot wire CVD apparatus using a flat substrate according to the prior art.
FIG. 9 is a graph showing a film thickness distribution of a thin film formed by a hot wire CVD apparatus using a flat substrate according to the present invention.
FIG. 10 is a graph showing a film thickness distribution of a thin film formed by a hot wire CVD apparatus using a flat substrate according to the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a layer configuration of an electrophotographic photosensitive member formed by a hot wire CVD apparatus according to the present invention.
FIGS. 12A to 12C are front views of a main part of the catalyst body according to the present invention.
FIGS. 13 (a) to (m) are front views of main parts of a catalyst body according to the present invention.
FIG. 14 is a schematic front view of a conventional glow discharge plasma CVD apparatus.
FIG. 15 is a schematic front view of a conventional hot wire CVD apparatus.
FIG. 16 is a graph showing a film thickness distribution obtained by a conventional hot wire CVD apparatus.
FIG. 17 is a graph showing a film thickness distribution obtained by a conventional hot wire CVD apparatus.
[Explanation of symbols]
11 ... motors 14, 27, 40 ... reaction chambers 16, 22, 42 ... film-forming substrates 17, 25, 44 ... catalyst bodies 21, 38 ... hot wire CVD apparatus 24, 45 ... gas blowing bodies 26, 41 ... supports 30, 48 ... base temperature control unit 44 ... wires
