(57)【要約】【課題】熱触媒体に影響されないで、もしくはその影響を小さくして安定した成膜を達成し、これによって高品質かつ高信頼性の積層型薄膜デバイスを提供する。【解決手段】被成膜用基板２９上にホットワイヤーＣＶＤ法により少なくとも２層を順次積層する薄膜デバイス用製造装置において、先の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分に対し、その後の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分を違える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成膜用基体とガス導入部を備えた反応室に、この反応室内の被成膜基体とガス導入部との間に発熱体を搬送する発熱体搬送部材、ならびに上記反応室に対し、この反応室内の被成膜基体とガス導入部との間に他の発熱体を搬送する他の発熱体搬送部材とを設け、さらに上記発熱体を搬送すべく回動手段を配設して、上記被成膜用基体上にホットワイヤーＣＶＤ法により複数のアモルファスシリコン系の薄膜を被着せしめるように成した薄膜デバイス用製造装置。
【請求項２】
請求項１の薄膜デバイス製造装置を用いて、アモルファスシリコン系第１薄膜の成膜に用いる発熱体の成分に対し、アモルファスシリコン系第２薄膜の成膜に用いる発熱体の成分を違えて、被成膜用気基体上に第１薄膜と第２薄膜とをホットワイヤーＣＶＤ法により被着せしめることを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。
【請求項３】
被成膜用基体とガス導入部を備えた反応室に、この反応室内の被成膜基体とガス導入部との間に発熱体を搬送する発熱体搬送部材を設け、さらに上記発熱体を搬送すべく回動手段を配設して、被成膜用基体上にホットワイヤーＣＶＤ法によりアモルファスシリコン系の薄膜を被着せしめるように成した薄膜デバイス用製造装置。
【請求項４】
請求項３の薄膜デバイス製造装置を用いて、アモルファスシリコン系の第１薄膜の成膜に用いる発熱体の成分に対し、アモルファスシリコン系の第２薄膜の成膜に用いる発熱体の成分を違えて、被成膜用気基体上に第１薄膜と第２薄膜とをホットワイヤーＣＶＤ法により被着せしめることを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホットワイヤーＣＶＤ装置（以下、ホットワイヤーＣＶＤ装置をＨＷ−ＣＶＤ装置と略す）を用いてホットワイヤーＣＶＤ法によって被成膜用基体上に、たとえば組成や成分の異なるアモルファスシリコン系の薄膜を順次形成する薄膜デバイス用製造装置に関するものである。さらに本発明の薄膜デバイス用製造装置を用いた薄膜デバイスの製造方法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、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法による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体を製作するには、図３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手段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、回転伝達手段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し堆積し、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、ホットワイヤー（ＨＷ−ＣＶＤ法（このホットワイヤーＣＶＤ法は触媒ＣＶＤ法もしくはＣａｔ―ＣＶＤ法とも呼ばれる）と呼ばれる成膜方法およびその装置が提案されている（特許文献１と特許文献２参照）。
【００１４】
このＨＷ−ＣＶＤ装置を図４に示す装置の概略図に基づいて説明する。
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の上に保持設置し、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発熱体１７が配置され、その発熱体１７を通過して基体１６上に原料ガスを供給できるように、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。
【００１５】
このＨＷ−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℃に加熱された発熱体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生成物を基体１６に到達させて、ａ−Ｓｉ系膜を堆積させる。
【００１６】
さらに発熱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、これによって発熱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（特許文献３参照）。
【００１７】
以上のようなＨＷ−ＣＶＤ装置に関連して、発熱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（特許文献４と特許文献５参照）。
【００１８】
また、Ｈ２などの材料ガスが発熱体によって分解活性化されて活性種が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を同一真空容器内で隔離することによって、発熱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、その結果引き起こされる発熱体の劣化を防止する技術が提案されている（特許文献６参照）。
【００１９】
さらにまた、発熱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て発熱体端部の温度低下部を原料ガスと隔離することにより、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（特許文献７参照）。
【００２０】
このようなＨＷ−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り、これによって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：Ｈ膜中の水素含有量を低減でき、これにより、ａ−Ｓｉ：Ｈ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。
【００２１】
しかしながら、前述したようなＨＷ−ＣＶＤ法の各技術によれば、成膜時のガスにより熱触媒体である発熱体を使用するに当り、つぎのような課題があった。
【００２２】
すなわち、通常、かかる熱触媒によれば、その触媒に伴なって発熱体が変質するが、個々の薄膜を形成するに際し、それぞれの薄膜に応じて発熱体の変質状態が異なり、熱触媒体の寿命にもムラが生じ、安定した成膜ができなかった。
【００２３】
したがって、成膜の途中にて、発熱体（熱触媒体）の交換が必要となったり、その熱触媒体自体が昇華して実用上支障が生じたり、あるいはガスが十分に分解せず、所望の膜質が得られない等の問題点があつた。
【００２４】
このような問題点の解決策として、特開平７−２５４５６６号、特開２００２−９３７２３号、もしくは第４９回応用物理学関係連合講演会の２８Ｐ−ＹＲ−４、２８Ｐ−ＹＲ−７、さらには北陸先端科学技術大学院大学材料科科学研究科の平成１３年度第１回研究フォーラムにおける講演「Ｃａｔ―ＣＶＤ法による大面積デバイス用シリコン薄膜の作製」が挙げられる。
【００２５】
【特許文献１】
特許第１７０４１１０号公報
【特許文献２】
特許第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
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる提案によれば、発熱体（熱触媒体）の支持部における変質（シリサイド化）に対する改善、ならびに酸化薄膜での熱触媒体材料の選定に係る報告であり、薄膜の種別に応じた検討は、いまだおこなわれていないと言える。
【００２７】
したがって、本発明の目的は熱触媒体に影響されないで、もしくはその影響を小さくして安定した成膜を達成した薄膜デバイス用製造装置ならびに薄膜デバイスの製造方法を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜デバイス用製造装置は、被成膜用基体とガス導入部を備えた反応室に、この反応室内の被成膜基体とガス導入部との間に発熱体を搬送する発熱体搬送部材、ならびに上記反応室に対し、この反応室内の被成膜基体とガス導入部との間に他の発熱体を搬送する他の発熱体搬送部材とを設け、さらに上記発熱体を搬送すべく回動手段を配設して、上記被成膜用基体上にホットワイヤーＣＶＤ法により複数のａ−Ｓｉ系の薄膜を被着せしめるように成したことを特徴とする。
【００２９】
本発明の薄膜デバイスの製造方法は、本発明のかかる薄膜デバイス製造装置を用いて、ａ−Ｓｉ系第１薄膜の成膜に用いる発熱体の成分に対し、ａ−Ｓｉ系第２薄膜の成膜に用いる発熱体の成分を違えて、被成膜用気基体上に第１薄膜と第２薄膜とをホットワイヤーＣＶＤ法により被着せしめることを特徴とする。
【００３０】
本発明の他の薄膜デバイス用製造装置は、被成膜用基体とガス導入部を備えた反応室に、この反応室内の被成膜基体とガス導入部との間に発熱体を搬送する発熱体搬送部材を設け、さらに上記発熱体を搬送すべく回動手段を配設して、被成膜用基体上にホットワイヤーＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ系の薄膜を被着せしめるように成したことを特徴とする。
【００３１】
本発明の他の薄膜デバイスの製造方法は、かかる本発明の他の薄膜デバイス製造装置を用いて、ａ−Ｓｉ系の第１薄膜の成膜に用いる発熱体の成分に対し、ａ−Ｓｉ系の第２薄膜の成膜に用いる発熱体の成分を違えて、被成膜用気基体上に第１薄膜と第２薄膜とをホットワイヤーＣＶＤ法により被着せしめることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る薄膜デバイスとして、電子写真感光体を例にして詳細に述べる。
【００３３】
図１は本発明の製造方法に用いる製造装置の正面概略図であり、図２はその上面概略図である。図７は電子写真感光体の積層構造を示す断面図である。
【００３４】
はじめに図７によって電子写真感光体２１の積層構造を説明する。
２２は平板状の基板であり、この基板２２の上面にキャリア注入阻止層２３と光導電層２４と表面保護層２５とを順次積層したものである。
【００３５】
基板２２は銅、黄銅、ＳＵＳ、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属導電体、あるいはガラス、セラミックなどの絶縁体の表面に金属材やＩＴＯなどの導電性薄膜を被覆したものである。
【００３６】
キャリア注入阻止層２３は、たとえば酸素や硼素をドープしたａ−Ｓｉから成り、光導電層２４もａ−Ｓｉから成り、さらに表面保護層２５はカーボンや窒素、酸素をドープしたａ−Ｓｉ系の薄膜である。
【００３７】
つぎに最初に請求項１と請求項２に係る発明を説明し、ついで請求項３と請求項４に係る発明を述べる。
【００３８】
（請求項１と請求項２に係る発明）
つぎに図１に示す本発明の製造方法に用いるＨＷ−ＣＶＤ装置の一例であり、このＨＷ−ＣＶＤ装置２６を述べる。
【００３９】
２７は真空容器であり、この真空容器２７の内部に平板状の被成膜用支持体２８が配置され、この被成膜用支持体２８の上に前記基板２２である被成膜用基板２９を配設する。この被成膜用支持体２８の内部には基体温度制御手段３０が配設されている。
【００４０】
３１はガス導入部であって、真空容器２７の内部の上方に配設した構成である。
【００４１】
このような構成にしたことで、上方に配置したガス導入部３１が噴き出したガスを下方に配置した被成膜用基板２９の上面に対し、ほぼ均等に流すことができる。
【００４２】
また、３２はガス排気部である。真空容器２７には、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。
【００４３】
上記構成の真空容器２７に対し、さらに発熱体供給用容器３３、３４を並設する。
【００４４】
これら各発熱体供給用容器３３、３４には、それぞれ前記発熱体の熱触媒体であるフィラメント３５、３６を配している。これらフィラメント３５、３６に対しては双方の間にて異なる材質にて構成する。
【００４５】
上記フィラメント３５、３６は、回動手段３７、３８により発熱体供給用容器３３、３４から真空容器２７に搬送したり、あるいは真空容器２７に配置した後に発熱体供給用容器３３、３４に戻すことができる。
【００４６】
かかる回動手段３７、３８は、モーター等の回転動力でもって回転軸を介して真空容器２７内に搬送する構造である。
【００４７】
３９、４０は真空容器２７と発熱体供給用容器３３、３４との間を開閉するゲートバルブである。
【００４８】
そして、フィラメント３５は回動手段３７によりゲートバルブ３９を通して発熱体供給用容器３３から真空容器２７に搬送され、そして、真空容器２７の内部にて成膜に寄与された後に、発熱体供給用容器３３に戻される。
【００４９】
他方のフィラメント３６についても、回動手段３８によりゲートバルブ４０を通して発熱体供給用容器３４から真空容器２７に搬送され、そして、真空容器２７の内部にて成膜に寄与された後に、発熱体供給用容器３４に戻される。
【００５０】
さらに被成膜用支持体２８の内部には、基体温度制御手段３０を設けるが、これは、フィラメント３５、３６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）および／または冷却手段（図示せず）からなる。
【００５１】
温度検出手段としては、熱電対やサーミスタ等を用いて支持体２８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２８に保持された被成膜用基体２９の温度状態をモニターしながら、温度調節器（図示せず）により加熱手段と冷却手段を制御して、基体温度を所望の値に維持する。
【００５２】
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。
【００５３】
冷却手段には、空気や窒素ガス等の気体や、水、油等からなる冷却媒体が、基体支持体２８内部を循環するようにして用いられる。
【００５４】
そして、この基体温度制御手段３０により、成膜中の基体温度を１００〜５００℃、好適には２００〜３５０℃の一定温度に制御するとよい。
【００５５】
上記構成のＨＷ−ＣＶＤ装置２６によれば、ガス導入部３１より導入されたガスは、フィラメント３５、３６を通して流れるように接触し、そして、分解・活性化され、しかる後、放射状に熱拡散され、回転中の被成膜用基体２９に到達し、その外周面に成膜される。
【００５６】
また、フィラメント３５、３６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、その反応生成物を堆積種となし、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。
【００５７】
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（３５Ａａ）、コバルト（Ｃｏ）、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、カーボン（Ｃ）あるいはそれらの合金がある。
【００５８】
本発明によれば、フィラメント３５、３６に対し双方の間にて異なる材質にて構成するとよい。
【００５９】
たとえば、酸化系シリコン（Ｓｉ）の膜を形成する場合は、発熱体として白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）もしくはこれらの合金を使用すると好適であり、これによってフィラメントの耐酸化性に顕著な効果を奏する。
【００６０】
ほぼシリコンからなるａ−Ｓｉ膜を形成する場合にはタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）もしくはこれらの合金からなる発熱体を用いると好適であり、これにより、フィラメントがシリサイド化されることに対し耐性を備える。また、フィラメントが１９００℃にまで高められても、融点が高いことで、信頼性を著しく高める。
【００６１】
また、炭素系Ｓｉ膜を形成する場合には、カーボン（Ｃ）、タンタル（Ｔａ）もしくはこれらの合金からなる発熱体を使用すると好適であり、これにより、ファラメントの炭化に対し耐性が得られる。また、窒素系Ｓｉ膜であれば、タングステン（Ｗ）からなる発熱体を使用することで、窒化に対し耐性が得られる。
【００６２】
つぎにフィラメント３５、３６の構成を図５と図６に示す。
図５に示す発熱体によれば、（イ）、（ロ）、（ハ）の３とおりの構成でもって示すごとく、窓枠状（四角形枠形状）の絶縁部材４５の内部に、上述したフィラメント３７、３８であるワイヤａを張った構造である。
【００６３】
（イ）に示す発熱体においては、各ワイヤａの両端を金属製電極４６と接合させ、双方の金属製電極４６はそれぞれ電流導入端子５２を介して外部と通電される。４７はワイヤａを金属製電極４６に固定する取り付けフックである。
【００６４】
（ロ）と（ハ）に示す発熱体においては、取り付けフック４７でもってワイヤａをジグザグ状に張っている。
【００６５】
このようにワイヤａ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、固形波状にて平面型に１本乃至複数本張ることで、ガスが透過する構造となる。
【００６６】
あるいは、上述した発熱体の材料でもって発熱主体となるように、その主体を、図６に示す発熱体である（ａ）〜（ｆ）の６とおりでもって示すごとく、格子状や網目状、メッシュ状、ハニカム状に組み合わせた構造、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、ハニカム状と組み合わせた構造にしてもよい。
【００６７】
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、またはそ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。このような構成の発熱体を図６に示す（ｇ）〜（ｋ）の５とおりでもって示す。
【００６８】
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発熱体にしてもよい。これらの発熱体を（ｉ）と（ｍ）にて示す。
【００６９】
以上のような構成の発熱体によれば、真空容器２６の外部から電流端子５２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。
【００７０】
そして、基体支持体２８に保持された被成膜用基体２９の位置については、発熱体の主体であるフィラメント３７、３８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、効果な設計をおこなうとよい。
【００７１】
本発明者が繰り返しおこなった実験によれば、支持体２８および被成膜用基体２９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２９とフィラメント３７、３８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。
【００７２】
本発明のＨＷ−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。
【００７３】
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　、Ｓｉ２　Ｈ６　、Ｓｉ３　Ｈ８　、ＳｉＦ４　、ＳｉＣｌ４　、ＳｉＣｌ２　Ｈ２　等が用いられる。
【００７４】
希釈用ガスとしては、Ｈ２　、Ｎ２　、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ等が用いられる。
【００７５】
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Ｂ２　Ｈ６　、Ｂ（ＣＨ３　）３　、Ａｌ（ＣＨ３）３　、Ａｌ（Ｃ２　Ｈ５　）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　、Ｐ２　Ｈ４　、ＡｓＨ３　、ＳｂＨ３　等が用いられる。
【００７６】
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　、Ｃ２　Ｈ２　、Ｃ３　Ｈ８　、Ｎ２　、ＮＨ３　、ＮＯ、Ｎ２　Ｏ、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。
【００７７】
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２７に導入して、ガス導入部３１からフィラメント３５、３６に供給する。
【００７８】
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２７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。
【００７９】
以上のような構成のＨＷ−ＣＶＤ装置によれば、ａ−Ｓｉ系電子写真感光体を作製するに当り、支持体２８に対し平板状の基体２９を保持し、そして、支持体２８の内部に温度検出手段と加熱手段と冷却手段からなる基体温度制御手段３０を設けたことで、成膜中に発熱体からの輻射熱を受けても、ガスの利用効率を低下させることなく基体温度が維持できた。
【００８０】
つぎに上記構成のＨＷ−ＣＶＤ装置２６を用いて電子写真感光体２１を作製する工程の一例を述べる。
【００８１】
支持体２８にセットした基体２９をヒーター３０にて２５０℃に加熱し、そして、ＳｉＨ４、ＮＯ、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６（もしくはＰＨ３）の各ガスをマスフローコントローラーにて流量制御して導入し、ガス導入口３１より均一に真空容器２６内に導入する。同時に真空排気装置などにて真空容器２６内のガス圧力を６．６５Ｐａになるように調整し、しかる後、発熱体の成分がＴａ金属からなるフィラメント３３に対し通電し発熱させ、そして、ゲートバルブ３９を開け、回動手段３７にて真空容器２７に搬送し、ガス導入部３１と被成膜用基体２９との間に挿入することで成膜がおこなわれ、キャリア注入阻止層２３を２μｍの厚みにて形成する。
【００８２】
つぎにマスフローコントローラーにて導入ガスを入れ替え、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６（もしくはＰＨ３）をガス導入口３１より均一に真空容器２６内に導入し、ガス流量、圧力をコントロールして光導電層２４を２０μｍの厚みにて形成する。
【００８３】
しかる後に、フィラメント３５を回動手段３７により発熱体供給用容器３３に戻し格納し、そして、ゲートバルブ３９を閉じて通電を終える。
【００８４】
その後、マスフローコントローラーにて導入ガスを入れ替え、ＳｉＨ４とＣ２Ｈ２とＨ２をガス導入口３１より均一に真空容器２６内に導入し、圧力を１３３Ｐａに調整する。そして、発熱体の成分がカーボン（炭素）からなるフィラメント３６に対し通電し発熱させ、そして、ゲートバルブ４０を開け、回動手段３８にて真空容器２７に搬送し、ガス導入部３１と被成膜用基体２９との間に挿入することで成膜がおこなわれ、厚み０．５μｍの表面保護層２５が得られる。
【００８５】
その後、フィラメント３６を回動手段３８により発熱体供給用容器３４に戻し格納し、そして、ゲートバルブ４０を閉じて通電を終える。
【００８６】
かくして本発明のＨＷ−ＣＶＤ装置２６ならびに本発明の薄膜デバイスの製造方法によれば、上記のごとく、先の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分に対し、その後の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分を違えたことで、すなわち、キャリア注入阻止層２３と光導電層２４との成膜には、耐酸化性または耐シリサイド化性に優れたＴａ金属からなる発熱体を用いて、一方、表面保護層２５の成膜には炭化に対する耐性に優れたカーボンからなる発熱体を用いて、このように使い分けることで、発熱体の成分に影響されないで、品質に優れ、さらに安定した成膜を達成することができた。
【００８７】
（請求項３と請求項４に係る発明）
図１に示す本発明の製造方法に用いるＨＷ−ＣＶＤ装置２６については、上記構成の真空容器２７に対し、発熱体供給用容器３３と発熱体供給用容器３４との双方を並設した構成であるが、これに代えて、真空容器２７に対し、発熱体供給用容器３３または発熱体供給用容器３４のいずれか一方のみを設けた構成であってもよい。
【００８８】
たとえば、発熱体供給用容器３３を設けた構成のＨＷ−ＣＶＤ装置であれば、ある発熱体の熱触媒体であるフィラメント３５を配して成膜し、ついで、このフィラメント３５に対しては異なる材質にて変換させて、他の成膜をすることで、上述したごとく、先の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分に対し、その後の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分を違えたことで、すなわち、キャリア注入阻止層２３と光導電層２４との成膜には、耐酸化性または耐シリサイド化性に優れたＴａ金属からなる発熱体を用いて、一方、表面保護層２５の成膜には炭化に対する耐性に優れたカーボンからなる発熱体を用いて、このように使い分けることで、発熱体の成分に影響されないで、品質に優れ、さらに安定した成膜を達成することができた。
【００８９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を述べる。
本発明者は、上記構成のＨＷ−ＣＶＤ装置２６において、フィラメント３５、３６として、図５に示す発熱体のうち、（ハ）の構成のものを用いた。そして、表１に示すような成膜条件でもって、キャリア注入阻止層２３と光導電層２４と表面保護層２５とを順次積層した。
【００９０】
【表１】
2004115844.tif 000003
【００９１】
このような成膜において、フィラメント３５、３６に対し、さまざまな材料を用いて、それぞれのワイヤー交換頻度と、画像の品質を評価した。
【００９２】
（例１）
支持体２８にセットした基体２９（基板２２）をヒーター３０にて２５０℃に加熱し、そして、表１に示す成膜条件にしたがって、ＳｉＨ４、ＮＯ、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６の各ガスをマスフローコントローラーにて流量制御して導入し、ガス導入部３１より均一に真空容器２６内に導入する。同時に真空排気装置などにて真空容器２６内のガス圧力を６．６５Ｐａになるように調整し、しかる後、発熱体の成分がＷ金属からなるフィラメント３３に対し通電し発熱させる。
【００９３】
なお、各ワイヤａはＷフィラメントの純度が９９．９９％であり、その線形はφ０．５ｍｍである。
【００９４】
そして、ゲートバルブ３９を開け、回動手段３７にて真空容器２７に搬送し、ガス導入部３１と被成膜用基体２９との間に挿入することで成膜がおこなわれ、キャリア注入阻止層２３を２μｍの厚みにて形成する。
【００９５】
つぎにマスフローコントローラーにて導入ガスを入れ替え、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６をガス導入部３１より均一に真空容器２６内に導入し、ガス流量、圧力をコントロールして光導電層２４を２０μｍの厚みにて形成する。
【００９６】
しかる後に、マスフローコントローラーにて導入ガスを入れ替え、ＳｉＨ４とＣ２Ｈ２とＨ２の各ガスをガス導入部３１より均一に真空容器２６内に導入し、ガス流量、圧力をコントロールして厚み０．５μｍの表面保護層２５を形成した。
【００９７】
その後、フィラメント３５を回動手段３７により発熱体供給用容器３３に戻し格納し、そして、ゲートバルブ３９を閉じて通電を終える。
【００９８】
以上のような電子写真感光体の作製工程において、この電子写真感光体を５個作製した。そして、個々の作製において、ワイヤａの断線数を計測し、ワイヤーの交換回数を表２にて「Ｗのみ」の項目にて示す。
【００９９】
【表２】
2004115844.tif 000004
【０１００】
同表から明らかなとおり、１回目の電子写真感光体の作製において、３本のワイヤが順次断線したことで交換し、同様に２回目の電子写真感光体の作製では２本のワイヤを、３回目では４本のワイヤを、４回目では２本のワイヤを、５回目では４本のワイヤを交換した。平均にて１回の電子写真感光体の作製において、３本のワイヤを交換した。
【０１０１】
ちなみに、このようにフィラメントが断線した場合には、フィラメントの張り替え作業として、プロセスガスのパージ作業、真空容器内の冷却、フィラメント交換、所定温度までの昇温作業を行う必要があるが、通常、フィラメントを１回交換するに当り、約４時間のロスタイムが発生した。
【０１０２】
（例２）
（例１）によれば、フィラメント３３の各ワイヤａをＷフィラメントにて構成したが、これに代えてＴａフィラメントを用いた。その他の成膜工程は同じである。
【０１０３】
そして、５個の電子写真感光体２１の作製工程において、同様にワイヤａの断線数を計測し、ワイヤーの交換回数を表２にて「Ｔａのみ」の項目にて示す。
【０１０４】
平均にて１回の電子写真感光体の作製において、１．６回ワイヤを交換した。
【０１０５】
（例３）
（例１）によれば、フィラメント３５の各ワイヤａをＷフィラメントにて構成したが、これに代えてＭｏフィラメントを用いた。その他の成膜工程は同じである。
【０１０６】
そして、５個の電子写真感光体２１の作製工程において、同様にワイヤａの断線数を計測し、ワイヤーの交換回数を表２にて「Ｍｏのみ」の項目にて示す。
【０１０７】
平均にて１回の電子写真感光体の作製において、３．６回ワイヤを交換した。
【０１０８】
（例４）
支持体２８にセットされた基体２９（基板２２）をヒーター３０にて２５０℃に加熱し、そして、表１に示す成膜条件にしたがって、ＳｉＨ４、ＮＯ、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６の各ガスをマスフローコントローラーにて流量制御して導入し、ガス導入部３１より均一に真空容器２６内に導入する。同時に真空排気装置などにて真空容器２６内のガス圧力を６．６５Ｐａになるように調整し、しかる後、発熱体の成分がＰｔ金属からなるフィラメント３５に対し通電し発熱させ、そして、ゲートバルブ３９を開け、回動手段３７にて真空容器２７に搬送し、ガス導入部３１と被成膜用基体２９との間に挿入することで成膜がおこなわれ、キャリア注入阻止層２３を２μｍの厚みにて形成する。
【０１０９】
しかる後に、フィラメント３５を回動手段３７により発熱体供給用容器３３に戻し格納し、そして、ゲートバルブ３９を閉じて通電を終える。
【０１１０】
つぎにマスフローコントローラーにて導入ガスを入れ替え、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６をガス導入部３１より均一に真空容器２６内に導入し、ガス流量、圧力をコントロールする。
【０１１１】
そして、発熱体の成分がＴａ金属からなるフィラメント３６に対し通電し発熱させ、ゲートバルブ４０を開け、回動手段３８にて真空容器２７に搬送し、ガス導入部３１と被成膜用基体２９との間に挿入することで成膜がおこなわれ、光導電層２４を２０μｍの厚みにて形成する。
【０１１２】
その後、マスフローコントローラーにて導入ガスを入れ替え、ＳｉＨ４とＣ２Ｈ２とＨ２をガス導入部３１より均一に真空容器２６内に導入し、圧力を１３３Ｐａに調整する。そして、発熱体の成分がＴａ金属からなるフィラメント３６に対し通電し発熱させることで成膜がおこなわれ、厚み０．５μｍの表面保護層２５が得られる。
【０１１３】
その後、フィラメント３６を回動手段３８により発熱体供給用容器３４に戻し格納し、そして、ゲートバルブ４０を閉じて通電を終える。
【０１１４】
以上のような電子写真感光体２１の作製工程において、この電子写真感光体２１を５個作製した。そして、個々の作製において、ワイヤａの断線数を計測し、ワイヤーの交換回数を表２にて「Ｐｔ、Ｔａ複合」の項目にて示す。
【０１１５】
表２に示す結果から明らかなとおり、まったくワイヤが断線しなかった。
【０１１６】
（例５）
例４においては、Ｐｔ金属からなるフィラメント３５を用いたが、これに代えてＩｒ金属からなるフィラメント３５を用いて、そして、その他の成膜工程および成膜上の構成は、例４に示すとおりにした。
【０１１７】
すなわち、Ｔａ金属からなるフィラメント３６を用いて、例４に記載したごとく、光導電層２４と表面保護層２５とを順次形成した。
【０１１８】
以上のような電子写真感光体２１の作製工程において、この電子写真感光体２１を５個作製し、個々の作製において、ワイヤａの断線数を計測した。ワイヤーの交換回数を表２にて「Ｉｒ、Ｔａ複合」の項目にて示す。その結果、まったくワイヤが断線しなかった。
【０１１９】
（例６）
本例においては、前述したごとく、キャリア注入阻止層と光導電層との成膜には、Ｉｒ金属からなるフィラメント３５を用いて、一方の表面保護層の成膜にはカーボンからなるフィラメント３６を用いて、電子写真感光体２１を作製した。
【０１２０】
以上のような電子写真感光体２１の作製工程において、この電子写真感光体２１を５個作製し、個々の作製において、ワイヤａの断線数を計測した。ワイヤーの交換回数を表２にて「Ｉｒ、Ｃ複合」の項目にて示す。その結果、まったくワイヤが断線しなかった。
【０１２１】
（例７）
つぎに本発明者は（例１）〜（例６）にて得られた各電子写真感光体に対し、京セラ製のエコシスプリンター（ＬＳ−１７００）に搭載し、画像印字をおこなって、その画像品質の確認したところ、表３に示すような結果が得られた。
【０１２２】
評価は画像に表れる黒点、白点、ならびに解像力の３種類でもって行ったが、それぞれの評価を○、×の２とおりに区分し、○印は感光体性能として良好である場合、×印は感光体性能として不適な状態である場合を示す。
【０１２３】
【表３】
2004115844.tif 000005
【０１２４】
この表から明らかなとおり、例１〜例３の各電子写真感光体においては、Ｗフィラメント、ＴａフィラメントおよびＭｏフィラメントをそれぞれ単独にて使用したことで、画像中の黒点や白点等の画像欠陥が多く発生していた。しかも、解像力においても、印字の太り等が発生していた。
【０１２５】
画像欠陥の発生原因は、フィラメント断線による交換作業時に真空容器を大気開放したことで、これに起因して真空容器の内壁等に付着していたａ−Ｓｉ膜が温度変化や気圧変化による外圧を受け、そして、剥がれ落ちた物体が感光体表面に付着したことによると考える。
【０１２６】
また、解像力が低下した原因は、大気開放によって、ａ−Ｓｉ感光体の表面が空気との自然酸化を受け、そのような反応により界面が生成されたためである。
【０１２７】
これに対し本発明によれば、先の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分に対し、その後の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分を違えるというように、フィラメントを使い分けることで、フィラメントを断線させないようにすることができ、その結果、黒点や白点等の画像欠陥がなく、しかも、解像力においても優れた画像を得ることができた。
【０１２８】
以上の（例１）〜（例７）は、請求項１、２に係るＨＷ−ＣＶＤ装置２６を用いたが、これに代えて、本発明者は請求項３、４に係るＨＷ−ＣＶＤ装置を用いて、同じ実験をおこなったところ、すなわち、真空容器２７に対し、発熱体供給用容器３３のみを設けた構成にて、フィラメント３５に対し、材質を所要とおりに配して成膜したことで、その結果は、（例１）〜（例７）とまったく同じになったことを実験により確認した。
【０１２９】
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。たとえば、積層型薄膜デバイスとして、電子写真感光体を例にして述べたが、これに代えて他の薄膜デバイスでもよく、たとえば太陽電池やセンサ、ＴＦＴタイプの液晶表示装置などによれば、半導体の積層構造（たとえばｐｉｎ型）を用いることから、これらの薄膜デバイスにも適用してもよい。
【０１３０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の薄膜デバイス用製造装置および薄膜デバイスの製造方法によれば、基体上にホットワイヤーＣＶＤ法により少なくとも２層を順次積層するに当り、先の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分に対し、その後の薄膜の成膜に用いる発熱体の成分を違えるような構成にでき、これにより、熱触媒体に影響されないで、もしくはその影響を小さくして安定した成膜を達成することができ、その結果、高品質かつ高信頼性の薄膜デバイスを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜デバイス用製造装置の正面概略図である。
【図２】本発明の薄膜デバイス用製造装置の上面概略図である。
【図３】グロー放電プラズマＣＶＤ装置の概略構成図である。
【図４】従来のＨＷ−ＣＶＤ装置の概略構成図である。
【図５】（イ）〜（ハ）は発熱体の正面図である。
【図６】（ａ）〜（ｍ）は発熱体の構成を示す要部正面図である。
【図７】電子写真感光体の層構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２１・・・電子写真感光体
２２・・・基板
２３・・・キャリア注入阻止層
２４・・・光導電層
２５・・・表面保護層
２６・・・ＨＷ−ＣＶＤ装置
２７・・・真空容器
２８・・・被成膜用支持体
２９・・・被成膜用基板
３０・・・基体温度制御手段
３１・・・ガス導入部
３２・・・ガス排気部
３３、３４・・・発熱体供給用容器
３５、３６・・・フィラメント
３７、３８・・・回動手段
３９、４０・・・ゲートバルブ
【図１】
2004115844.tif 000006
【図２】
2004115844.tif 000007
【図３】
2004115844.tif 000008
【図４】
2004115844.tif 000009
【図５】
2004115844.tif 000010
【図６】
2004115844.tif 000011
【図７】
2004115844.tif 000012