JP2004197209A

JP2004197209A - ホットワイヤｃｖｄ装置

Info

Publication number: JP2004197209A
Application number: JP2002370841A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kawakami; 哲哉川上; Hiroshi Hayashi; 弘志林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】基体上に形成する薄膜の膜厚ムラの改善。
【解決手段】反応室４０内に平面状の触媒体４４を立設し、この触媒体４４に対しガスを供給するガス吹き出し体４３を設け、触媒体４４へ供給する原料ガスの濃度分布を調整することにより、当該触媒体４４近傍の原料ガスの濃度分布を変化させ、一様なガス濃度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、簡単な触媒体構造においても均一な膜厚分布を得ることが出来るホットワイヤＣＶＤ装置。
【選択図】図１

Description

【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

Claims

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なるホットワイヤＣＶＤ装置。
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請求項１記載のホットワイヤＣＶＤ装置。
前記被成膜用基体が円筒状であることを特徴とする請求項１記載のホットワイヤＣＶＤ装置。
前記被成膜用基体が平板状であることを特徴とする請求項１記載のホットワイヤＣＶＤ装置。