(57)【要約】      （修正有）【課題】膜特性の均一性に優れ、堆積膜欠陥の少ない良質な堆積膜を形成し、かつ簡単な構成でメンテナンス性に優れた堆積膜形成装置及び方法を提供する。【解決手段】反応容器１０１は基体ホルダ１０７内部で基体ホルダの長手方向に移動又は伸張することが可能な第一の棒状体１２３を備え、基体ホルダは、内部に基体ホルダと電気的に接続されている導電性を有する第二の棒状体１３３を備え、第二の棒状体は、反応容器に具備された第一の棒状体が長手方向に移動又は伸張することで押し出されて反応容器に接触し、第二の棒状体を介して基体ホルダが、反応容器と電気的に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能な反応容器と、前記反応容器内に脱着可能に設置される円筒状基体を装着するための円筒状の基体ホルダと、前記基体ホルダの長手方向の一端側を保持し、前記反応容器と電気的に接続される前記基体ホルダの保持手段とを有し、前記反応容器内に導入された堆積膜形成用の原料ガスを励起させることで励起種を生成して前記円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、
前記反応容器は前記基体ホルダ内部で前記基体ホルダの長手方向に移動又は伸張することが可能な第一の棒状体を備え、
前記基体ホルダは、内部に前記基体ホルダと電気的に接続されている導電性を有する第二の棒状体を備え、
前記第二の棒状体は、前記反応容器に具備された前記第一の棒状体が長手方向に移動又は伸張することで押し出されて前記反応容器に接触し、
前記第二の棒状体を介して前記基体ホルダが前記反応容器と電気的に接続されることを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項２】
前記基体ホルダは、導電性を有する摺動体を具備し、前記摺動体を介して前記第二の棒状体を保持することを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成装置。
【請求項３】
第二の棒状体は、堆積膜形成後に、搬送機構により前記基体ホルダ内に戻された後、前記基体ホルダとともに前記搬送機構により前記反応容器から排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の堆積膜形成装置。
【請求項４】
前記第二の棒状体の側面の表面粗さがＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１で規定される算術平均粗さＲａで０．５μｍ以上５．０μｍ未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の堆積膜形成装置。
【請求項５】
減圧可能な反応容器内に、脱着可能な、円筒状基体を装着するための円筒状の基体ホルダを前記基体ホルダの長手方向の一端側で保持し、前記反応容器と電気的に接続された状態で、前記反応容器内に導入された堆積膜形成用の原料ガスを励起させることで励起種を生成して前記基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、
前記反応容器は前記基体ホルダ内部で前記基体ホルダの長手方向に移動又は伸張することが可能な第一の棒状体を備え、
前記基体ホルダは、内部に前記基体ホルダと電気的に接続されている導電性を有する第二の棒状体を備え、
前記反応容器に具備された前記第一の棒状体を前記基体ホルダ保持手段とは反対側の長手方向に移動又は伸張させることで前記第二の棒状体を押し出して前記反応容器に接触させ、
前記基体ホルダに具備された前記第二の棒状体を介して前記反応容器と前記基体ホルダを電気的に接続させながら堆積膜形成を行うことを特徴とする堆積膜形成方法。
【請求項６】
前記第二の棒状体は前記基体ホルダに具備された摺動体により保持することを特徴とする請求項５に記載の堆積膜形成方法。
【請求項７】
前記第二の棒状体は、堆積膜形成後に搬送機構により前記基体ホルダ内に戻された後、前記基体ホルダとともに前記搬送機構により前記反応容器から排出されることを特徴とする請求項５又は６に記載の堆積膜形成方法。
【請求項８】
前記第二の棒状体の側面の表面粗さがＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１で規定される算術平均粗さＲａで０．５μｍ以上５．０μｍ未満であることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の堆積膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基体上に、堆積膜、とりわけアモルファス状の如き非単結晶状の堆積膜を利用した光受容部材を形成するための堆積膜形成装置に関する。本発明は、特にプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって堆積膜を形成する堆積膜形成装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非単結晶材料で構成された半導体用の堆積膜が提案され、その中のいくつかは実用に付されている。例えば、水素原子やハロゲン原子で補償されたアモルファスシリコン（以下「ａ−Ｓｉ」ともいう）堆積膜が光受容部材として用いられている。ハロゲン原子とは、例えばフッ素原子や塩素原子などである。このような光受容部材は、例えば半導体デバイス、電子写真感光体デバイス、撮像デバイス、光起電力デバイス、その他各種エレクトロニクス素子、光学素子に用いることができる。
【０００３】
この種の堆積膜を形成する際には、堆積膜の膜厚及び膜特性の均一化が求められることが多い。そのために、原料ガスの供給方法や排気方法を工夫したり、堆積膜が形成される被処理基体を回転させたり、またプラズマＣＶＤ法を用いる場合、プラズマを均一にする方策が示されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、基体上下の導通方法を適切に規定して堆積膜の均一化を図った堆積膜形成装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３１３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、出力画像のフルカラー化が進んでおり、電子写真感光体の堆積膜には、従来以上の均一性が求められるようになっている。これは、白黒画像では実用上問題のなかった程度の堆積膜の不均一さでも、４色を重ね合わせて２次色を作るフルカラー画像では知覚可能な濃度ムラを生じさせる可能性があるからである。
【０００７】
また、フルカラー画像においては、従来以上の画像欠陥の低減が求められるようになってきている。これは、文字が中心の白黒画像では問題にならない画像欠陥でも、写真やハーフトーンの多いフルカラー画像では目立ってしまう場合があるからである。
【０００８】
また、製造コストに関してもより一層の低減が求められている。
【０００９】
こうした背景により、従来の堆積膜形成装置においても改良する余地がある。
【００１０】
図６は特許文献１の堆積膜形成装置の全体図、図７は反応容器６０１内に設置された基体上部の導通方法を示した反応容器の断面図である。
【００１１】
図６に示すように、円筒状基体１０２が設置された基体ホルダ６０７は、接地された底壁６２６に電気的に接続される基体ホルダ保持手段６５０に設置される。反応容器６０１内は、ゲート弁６２２が閉じられることで密閉され、排気配管６２１に接続された排気装置（不図示）により排気バルブ６１９を介して真空排気構成になっている。
【００１２】
ゲート弁６２２は、弁体６２８が反応容器の開口部を塞ぐように閉じられる。弁体６２８が閉じられた後、導電性棒状体６２３が上昇して、弁体６２８に接触する構成になっている。
【００１３】
図７に示す嵌合体７６０は、基体ホルダ６０７の穴７０３と嵌合し、かつ基体ホルダ６０７の上面７０２と接触する。
【００１４】
嵌合体７６０は、嵌合部７６５、摺動体７６６、摺動体７６７、間座７６８、弾性体７６９、及び台座７７０から構成されている。基体ホルダ６０７の上面７０２、嵌合部７６５、摺動体７６６は導電性で、これらを介して反応容器内に設置される基体ホルダ６０７は導電性棒状体６２３と電気的に接続する。なお、嵌合体７６０は、反応容器６０１の底壁に固定された筒状の嵌合体支持体７０４の上部に取り付けられている。
【００１５】
基体ホルダ６０７が回転する際には、嵌合体７６０の嵌合部７６５及び摺動体７６６が基体ホルダ６０７に連れ回りし、嵌合体７６０の嵌合部７６５及び摺動体７６６以外の部分と導電性棒状体６２３は静止している。
【００１６】
したがって、基体ホルダ６０７は、導電性棒状体６２３が弁体６２８に接触することで反応容器６０１と電気的に接続され、回転しながらも電気的接続は維持されることとなる。
【００１７】
このようにして、基体の上部及び下部が反応容器に電気的に接地された状態で堆積膜の形成が行われる。
【００１８】
堆積膜の形成は、反応容器６０１内にガス導入管６０４から原料ガスを導入し、更に、高周波電源６０６により高周波を反応容器６０１内に印加することで反応容器６０１内に高周波プラズマを発生させ、原料ガスを分解することにより行われる。
【００１９】
堆積膜の形成は、導電性棒状体６２３が上昇し嵌合体７６０を貫通して弁体６２８に接触した状態で行われる。このため、嵌合体７６０から突出した導電性棒状体６２３の側面には堆積膜が付着する。そのため、次のサイクルの堆積膜形成が行われる前には、導電性棒状体６２３に付着した堆積膜は取り除く必要がある。
【００２０】
導電性棒状体６２３に付着した堆積膜の除去は、反応容器内に付着した堆積膜及び粉状の副生成物を取り除くクリーニング処理工程にて同時に行うこととなる。クリーニング処理は、堆積膜形成と同様に高周波プラズマを用い、例えばＣＦ４、ＣＦ４／Ｏ２、ＳＦ６、ＮＦ３、ＣｌＦ３（三フッ化塩素）等のフッ素系ガスを反応させて行う。
【００２１】
導電性棒状体６２３に付着した堆積膜はこのようにして除去されるが、導電性棒状体６２３及び嵌合体７６０は反応容器内に設置されているため、堆積膜の付着とエッチング処理のサイクルを繰り返し受けることとなる。こうしたサイクルの経過により導電性棒状体６２３の表面性が変化してしまう場合があった。そのため、導電性棒状体６２３の表面の導電性の低下や導電性棒状体６２３からのダスト発生、堆積膜形成中の導電性棒状体６２３からの膜ハガレ等が発生し、形成する堆積膜の品質を低下させてしまう場合があった。
【００２２】
また、嵌合体７６０も、長期間の使用サイクルで劣化してしまう場合があった。特に、摺動体７６６、７６７に金属系の固体潤滑剤を用いた場合、堆積膜形成及びエッチング処理のサイクルによって摺動体が劣化し、嵌合部７６５と導電性棒状体６２３との間の導電性の低下や嵌合部７６５と間座７６８との固着を引き起こしてしまう場合があった。
【００２３】
こうした現象を抑えるためには、定期的に堆積膜形成装置を大気に戻し、導電性棒状体６２３及び嵌合体７６０を清掃したり、新しいものに取り換えたりして適切に管理する必要がある。しかし、こうした装置のメンテナンスは、多大な時間と労力を要してしまい、稼働率やコスト的にも課題があった。
【００２４】
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、膜特性の均一性に優れた堆積膜を形成し、かつ簡単な構成でメンテナンス性に優れた堆積膜形成装置、方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上述した目的を達成するため、本発明に係る堆積膜形成装置は、
減圧可能な反応容器と、反応容器内に脱着可能に設置される円筒状基体を装着するための円筒状の基体ホルダと、基体ホルダの長手方向の一端側を保持し、反応容器と電気的に接続される基体ホルダの保持手段とを有し、反応容器内に導入された堆積膜形成用の原料ガスを励起させることで励起種を生成して円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、
反応容器は基体ホルダ内部で基体ホルダの長手方向に移動又は伸張することが可能な第一の棒状体を備え、
基体ホルダは、内部に基体ホルダと電気的に接続されている導電性を有する第二の棒状体を備え、
第二の棒状体は、反応容器に具備された第一の棒状体が長手方向に移動又は伸張することで押し出されて反応容器に接触し、
第二の棒状体を介して基体ホルダが反応容器と電気的に接続されることを特徴とする。
【００２６】
更に、上述した目的を達成するため、本発明に係る堆積膜形成方法は、
減圧可能な反応容器内に、脱着可能な、円筒状基体を装着するための円筒状の基体ホルダを基体ホルダの長手方向の一端側で保持し、反応容器と電気的に接続された状態で、反応容器内に導入された堆積膜形成用の原料ガスを励起させることで励起種を生成して基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、
反応容器は基体ホルダ内部で基体ホルダの長手方向に移動又は伸張することが可能な第一の棒状体を備え、
基体ホルダは、内部に基体ホルダと電気的に接続されている導電性を有する第二の棒状体を備え、
反応容器に具備された第一の棒状体を基体ホルダ保持手段とは反対側の長手方向に移動又は伸張させることで第二の棒状体を押し出して反応容器に接触させ、
基体ホルダに具備された第二の棒状体を介して反応容器と基体ホルダを電気的に接続させながら堆積膜形成を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、膜特性の均一性に優れ、堆積膜欠陥の少ない良質な堆積膜を形成し、かつ簡単な構成でメンテナンス性に優れた堆積膜形成装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る堆積膜形成装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る基体ホルダ上部を模式的に示す断面図であり、基体ホルダの反応容器内への搬入時を示したものである。
【図３】本発明に係る基体ホルダ上部を模式的に示す断面図であり、堆積膜形成時を示したものである。
【図４】本発明に係る基体ホルダ上部を模式的に示す断面図であり、基体ホルダの反応容器外への搬出時を示したものである。
【図５】本発明に係る基体搬送機構を示す模式図である。
【図６】従来技術の堆積膜形成装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】従来技術の基体ホルダ及び導電性棒状体の上部を模式的に示す断面図である。
【図８】実施例１の評価結果を示したグラフである。
【図９】比較例の評価結果を示したグラフである。
【図１０】実施例２の評価結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
本発明の堆積膜形成装置は、減圧可能な反応容器と、反応容器内に脱着可能に設置される円筒状基体を装着するための円筒状の基体ホルダと、基体ホルダの長手方向の一端側を保持し、反応容器と電気的に接続される基体ホルダの保持手段とを有し、反応容器内に導入された堆積膜形成用の原料ガスを励起させることで励起種を生成して円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置である。反応容器は基体ホルダ内部で基体ホルダの長手方向に移動又は伸張することが可能な第一の棒状体を備え、基体ホルダは、内部に基体ホルダと電気的に接続されている導電性を有する第二の棒状体を備え、第二の棒状体は、反応容器に具備された第一の棒状体が長手方向に移動又は伸張することで押し出されて反応容器に接触し、第二の棒状体を介して基体ホルダが反応容器と電気的に接続される。また、本発明の堆積膜形成方法は、減圧可能な反応容器内に、脱着可能な、円筒状基体を装着するための円筒状の基体ホルダを基体ホルダの長手方向の一端側で保持し、反応容器と電気的に接続された状態で、反応容器内に導入された堆積膜形成用の原料ガスを励起させることで励起種を生成して基体上に堆積膜を形成する方法であり、反応容器は基体ホルダ内部で基体ホルダの長手方向に移動又は伸張することが可能な第一の棒状体を備え、基体ホルダは、内部に基体ホルダと電気的に接続されている導電性を有する第二の棒状体を備え、反応容器に具備された第一の棒状体を基体ホルダ保持手段とは反対側の長手方向に移動又は伸張させることで第二の棒状体を押し出して反応容器に接触させ、基体ホルダに具備された第二の棒状体を介して反応容器と基体ホルダを電気的に接続させながら堆積膜形成を行う。
【００３１】
図１は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）−ＰＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、電子写真感光体を製造するための堆積膜形成装置１００の一例を模式的に示した図である。堆積膜形成装置１００は、プラズマ処理によって反応容器１０１内に設置される円筒状基体１０２上に堆積膜を形成する装置である。円筒状カソード電極１０３、絶縁体１１０、上壁１０９、ゲート弁１２２、底壁１２６により、減圧可能な反応容器１０１を形成している。反応容器１０１の底壁１２６の排気口１１８には、排気管１２１及び排気バルブ１１９を介して排気装置（不図示）が接続されており、反応容器１０１の内部が減圧可能となっている。
【００３２】
反応容器１０１の内部には、円筒状基体１０２を加熱するためのヒータ１１１及びガス導入管１０４が設けられている。ガス導入管１０４は、円筒状基体１０２を取り囲むように複数本配設されており、その側面に多数の細孔が設けられている。さらに、ガス導入管１０４は供給配管１２７を介して、原料ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ（不図示）を内在するミキシング装置１１６とガス導入バルブ１１７とからなるガス供給系に接続されている。
【００３３】
円筒状カソード電極１０３には、マッチングボックス１０５を介して高周波電源１０６が接続されている。円筒状カソード電極１０３の上下部は、セラミックスからなる絶縁体１１０により上壁１０９及び底壁１２６と絶縁されている。上壁１０９には反応容器１０１の内部と外部とを連通させる開閉部であるゲート弁１２２が設置されており、ここから反応容器１０１内に、基体ホルダ１０７が基体搬送機構により搬入・設置・搬出される。
【００３４】
ゲート弁１２２は、弁体１２８と弁箱１２９及び弁体駆動機構（不図示）により構成されている。弁体１２８は弁体駆動機構によって上下方向及び水平方向に移動可能になっている。ゲート弁１２２の動作は、閉のときは、弁体１２８を水平方向に移動させ、弁箱１２９の開口部上で、弁体１２８を弁箱１２９に下方向に押し付けて弁箱１２９の開口部を塞ぐ。開のときは、弁体１２８の弁箱１２９への下方向の押し付けを解除し、弁体１２８を弁箱１２９の開口部から浮かせた状態で水平方向に移動させて弁箱１２９の開口部を解放する。
【００３５】
反応容器１０１の下部には、円筒状基体１０２が装着された基体ホルダ１０７の下端側を回転可能に保持するとともに、接地された底壁１２６と電気的に接続される基体ホルダ保持手段１５０（基体ホルダ保持手段）が設けられている。
【００３６】
基体ホルダ保持手段１５０は、基体ホルダ１０７が載置される回転台１１２と、摺動体１１３、この回転台１１２を支持する支軸１１４と、回転台１１２を回転させるためのモーター１１５とを有している。したがって、円筒状基体１０２は、基体ホルダ１０７上に装着された状態で、回転台１１２と共に支軸１１４を中心として回転可能となる。なお、回転台１１２と支軸１１４は導電部材で構成されおり、両者は導電性の摺動体１１３を介して接続されているので、基体ホルダ１０７と底壁１２６は電気的に接続する状態となる。
【００３７】
反応容器１０１の内部には、第一の棒状体１２３が設けられている。
【００３８】
第一の棒状体１２３は、底壁１２６を貫通し、底壁１２６の下部に設置された移動装置１２４に接続されている。第一の棒状体１２３は、移動装置１２４によって、反応容器１０１内に設置される基体ホルダ１０７の長手方向に移動又は伸張可能となっている。移動装置１２４は、第一の棒状体１２３が反応容器１０１の真空気密を保持したまま上下移動できるようにベローあるいはＯリングを備えており、さらに、第一の棒状体１２３を移動可能とするためのエアーシリンダ（共に不図示）により構成されている。なお、移動装置１２４の駆動方式には特に制限は無く、空圧、油圧又は水圧を用いたシリンダ機構による駆動方式や、電動モーターを用いたボールネジ機構による駆動方式でも良い。
【００３９】
次に、反応容器１０１に設置された第一の棒状体１２３及び、基体ホルダ１０７内部に設置されている導電性の第二の棒状体について、図２〜図４を参照しつつ、更に詳細に説明する。
【００４０】
図２〜図４は基体ホルダ１０７の上部を模式的に示した断面図である。なお、図２は基体ホルダ１０７が反応容器１０１内へ搬入された時の状態を示したものである。図３は堆積膜形成時を示したものである。図４は、基体ホルダ１０７を反応容器１０１外へ搬出する時の状態を示したものである。
【００４１】
まず、図２により、基体ホルダ１０７の反応容器１０１内への搬入工程について説明する。
【００４２】
基体ホルダ１０７は、搬送機構の一部であるチャッキング機構５０４により基体ホルダ１０７の保持部２０１をチャッキングされ保持されている。
【００４３】
基体ホルダ１０７は、チャッキング機構５０４に保持された状態で下降し、反応容器１０１内に設置される。このとき、基体ホルダ１０７は、基体ホルダ保持手段（不図示）に載置され、底壁（不図示）と電気的に接続される。
【００４４】
基体ホルダ１０７がチャッキング機構５０４に保持される際は、保持の障害にならないように基体ホルダ１０７に設置される導電性の第二の棒状体１３３は、図に示すように基体ホルダ１０７の内部に入った状態になっている。
【００４５】
基体ホルダ１０７が反応容器１０１内に設置される際には、第二の棒状体１３３が、反応容器内に設置されている鞘２０４に挿入されるように、あらかじめ位置調整がなされている。また、反応容器１０１に設置された第一の棒状体１２３は図に示すように鞘２０４内の待機位置にある。
【００４６】
次に、図３を参照することにより、基体ホルダ１０７が反応容器１０１内に設置後、堆積膜形成が行われるまでの工程について説明する。
【００４７】
基体ホルダ１０７が反応容器１０１内へ設置された後、チャッキング機構５０４は、基体ホルダ１０７を保持することから開放され、上昇する。次に、弁体１２８が反応容器１０１の開口部を塞ぎ、Ｏリング２１５でシールされ、ゲートが閉じられる。
【００４８】
次いで、第一の棒状体１２３が、鞘２０４の内部を上昇する。第一の棒状体１２３は、鞘２０４の内部を移動又は伸張する構成となっているため、基体ホルダ１０７の長手方向に精度よく移動又は伸張可能となっている。
【００４９】
基体ホルダ１０７に設置された導電性の第二の棒状体１３３は、第一の棒状体１２３が上昇することで、上部方向に押し出される。
【００５０】
２２５は摺動体であり、基体ホルダ１０７の上面２０２には、摺動体２２５が設置されている。摺動体２２５は、導電性でかつ、導電性の第二の棒状体１３３に接触し、かつ、第二の棒状体１３３が移動可能な構成となっている。そのため、導電性の第二の棒状体１３３は、第一の棒状体１２３によって押し出されることが可能となる。
【００５１】
図３に示すように、押し出された導電性の第二の棒状体１３３は、反応容器１０１上部の弁体１２８に接触し、基体ホルダ１０７の上部と弁体１２８は電気的に接続され、接地された状態となる。このように、基体ホルダ１０７の長手方向の上下部が反応容器１０１と電気的に接地された状態で、堆積膜形成が行われる。
【００５２】
なお、第一の棒状体１２３の材質は、必ずしも導電性材料である必要はない。
【００５３】
次に、図４を参照することにより、堆積膜形成後、基体ホルダ１０７が反応容器１０１から排出される工程について説明する。
【００５４】
堆積膜形成後は、第一の棒状体１２３が、図に示す待機位置まで下降する。次いで、弁体１２８を開放し、基体搬送機構を下降させる。このとき、第一の棒状体１２３によって上に押し出されていた、基体ホルダ１０７に取り付けられた第二の棒状体１３３は、図４に示すように、基体搬送機構のチャッキング機構５０４の下降に伴い基体ホルダ１０７内に押し戻される。その後、チャッキング機構５０４は、基体ホルダ１０７の保持部２０１をチャッキングし、基体ホルダ１０７及び第二の棒状体１３３を、反応容器１０１の外へ搬出する。
【００５５】
このように、第二の棒状体１３３をチャッキング機構５０４により基体ホルダ１０７内へ押し戻す構成とすることで、基体ホルダ１０７や反応容器１０１内に第二の棒状体１３３を駆動する機構を持たせる必要がなく、装置のコスト低減やメンテナンス等の維持費低減が可能となる。
【００５６】
次いで、基体搬送機構について図面を用いて詳しく説明する。  
図５は基体搬送機構を模式的に示した図である。基体搬送機構５０１は、真空気密可能で堆積膜形成装置１００にドッキングするための上下移動機構を有した搬送容器５０２を有する。さらに、搬送容器５０２は、下部にゲート弁５０５、内部に基体ホルダ１０７を保持するチャッキング機構５０４を有する上下動可能なアーム（搬送機構）５０３を有している。
【００５７】
また、搬送容器５０２はレール５０６上を水平方向に移動可能となっている。この基体搬送機構５０１を用いることにより、円筒状基体１０２が装着された基体ホルダ１０７を、真空状態のまま、反応容器１０１内に搬入、設置、搬出することができる。このことは、生産性が向上するだけでなく、反応容器１０１の内部の汚染を防ぐことも可能であって、ひいては画像欠陥の低減にも効果がある。
【００５８】
以下、円筒状基体１０２が装着された基体ホルダ１０７を、反応容器１０１へ搬入、設置、搬出する方法について、具体的に説明する。
【００５９】
クリーンルーム５００内にて基体ホルダ１０７に円筒状基体１０２を装着し、搬送台５０７に設置する。次いで、搬送容器５０２を大気に戻した後、搬入ゲート５０８にドッキングさせ、下部ゲート弁５０５と搬入ゲート５０８を開放する。その後、搬送機構５０３が下降し、チャッキング機構５０４により基体ホルダ１０７をチャッキングする。次いで、搬送機構５０３が上昇し、基体ホルダ１０７は、搬送容器５０２内に格納される。格納後、下部ゲート弁５０５と搬入ゲート５０８が閉じられ、搬送容器５０２内は排気装置（不図示）により真空排気される。
【００６０】
真空排気後、搬送容器５０２は搬入ゲート５０８から切り離され上昇し、堆積膜形成装置１００上へ移動する。
【００６１】
次に、搬送容器５０２は下降し、搬送容器５０２のゲート弁５０５が反応容器１０１のゲート弁１２２とドッキングする。ドッキング後、搬送容器５０２のゲート弁５０５と反応容器１０１のゲート弁１２２との間を排気装置（不図示）により真空排気する。搬送容器５０２内、ゲート弁５０５とゲート弁１２２との間、及び反応容器１０１内が略同圧となった時点で、ゲート弁５０５とゲート弁１２２を開ける。次に搬送容器５０２の内部から、円筒状基体１０２が装着された基体ホルダ１０７を保持したアーム５０３が下降する。そして、基体ホルダ１０７の下端が基体ホルダ保持手段１５０上に保持される。その後、チャッキング機構５０４による基体ホルダ１０７の保持が開放され、円筒状基体１０２が装着された基体ホルダ１０７は、堆積膜形成装置１００内に設置される。設置後、アーム５０３が上昇し、ゲート弁５０５とゲート弁１２２を閉め、ゲート弁５０５とゲート弁１２２との間を大気圧に戻す。その後、搬送容器５０２が上昇し、搬送容器５０２のゲート弁５０５と反応容器１０１のゲート弁１２２が切り離される。こうして、基体ホルダ１０７の搬入、設置が終了する。
【００６２】
次に、反応容器１０１からの基体ホルダ１０７の搬出方法について説明する。
予め内部が真空排気された搬送容器５０２は、堆積膜形成装置１００上へ移動する。次に、搬送容器５０２は下降し、搬送容器５０２のゲート弁５０５が反応容器１０１のゲート弁１２２とドッキングする。ドッキング後、搬送容器５０２のゲート弁５０５と反応容器１０１のゲート弁１２２との間を排気装置（不図示）により真空排気する。搬送容器５０２内、ゲート弁５０５とゲート弁１２２との間、及び反応容器１０１内が略同圧となった時点で、ゲート弁５０５とゲート弁１２２を開ける。次に搬送容器５０２の内部からアーム５０３が下降する。このとき、基体ホルダ１０７に設置された第二の棒状体１３３は、基体ホルダ１０７から突出した状態であるが、アーム５０３が下降することでチャッキング機構５０４によって基体ホルダ１０７内部に押し戻される。その後、チャッキング機構５０４が基体ホルダ１０７を保持した状態でアーム５０３が上昇し、基体ホルダ１０７及び第二の棒状体１３３は反応容器１００内から搬出され、搬送容器５０２内に格納される。
【００６３】
搬送容器５０２内に格納後は、ゲート弁５０５とゲート弁１２２を閉め、ゲート弁５０５とゲート弁１２２との間を大気圧に戻す。その後、搬送容器５０２が上昇し、搬送容器５０２のゲート弁５０５を反応容器１０１のゲート弁１２２から切り離し、基体ホルダ１０７の搬出が終了する。
【００６４】
以上のように構成された堆積膜形成装置１００を用いて、堆積膜を形成する手順の一例を図１、図２、図３、図４及び図５を用いて詳しく説明する。
【００６５】
まず、反応容器１０１内に、円筒状基体１０２が装着された基体ホルダ１０７を載置後、第一の棒状体１２３が基体ホルダ１０７の上端方向に移動又は伸張し、基体ホルダ１０７に設置された導電性の第二の棒状体１３３を押し出す。このとき、押し出された第二の棒状体１３３は、基体ホルダ１０７の上端側に位置する弁体１２８と接触して、基体ホルダ１０７の上端側と反応容器１０１が電気的に接続され、接地状態となる。つまり、基体ホルダ１０７の長手方向上下部が両方とも電気的に接地されることになる。
【００６６】
なお、第二の棒状体１３３が弁体１２８に接触した後も、第一の棒状体１２３は、適度な力で第二の棒状体１３３を押し続けることで、堆積膜形成中も常に良好な導通を保もつように調整されている。
【００６７】
次に、ガス導入バルブ１１７を開け、加熱用の不活性ガス（例えばＡｒ又はＮ２ガス）をガス導入管１０４より反応容器１０１の内部に導入する。反応容器１０１の内部が所定の圧力になるように加熱用の不活性ガスのガス流量と、排気装置（不図示）の排気速度を調整する。その後、温度コントローラー（不図示）を作動させて円筒状基体１０２をヒータ１１１により加熱し、円筒状基体１０２を所定の温度（例えば１５０℃〜３５０℃）に制御する。円筒状基体１０２が所定の温度に加熱されたところで、不活性ガスの導入を止め、堆積膜形成用の原料ガスをミキシング装置１１６により混合させて反応容器１０１の内部に導入する。
【００６８】
堆積膜形成用の原料ガスとしては、例えば、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、ＮＯのような材料ガスや、Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３のようなドーピングガス、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒのような希釈ガスが挙げられる。原料ガスは、マスフローコントローラ（不図示）によって、堆積膜形成用の原料ガスが所定の流量になるように調整される。その際、反応容器１０１の内部が例えば０．１Ｐａ〜数１００Ｐａの圧力を維持するよう真空計１２０を見ながら排気装置の排気速度を調整する。
【００６９】
以上の手順によって堆積膜形成の準備を完了した後、円筒状基体１０２の上に堆積膜の形成を行う。反応容器１０１の内部の圧力が安定したことを確認後、円筒状カソード電極１０３に高周波電源１０６から所定の電力を供給して、高周波プラズマを生起させる。このとき、反射電力が最小となるようにマッチングボックス１０５を調整し、高周波の入射電力から反射電力を差し引いた値を所定の値に調整する。この放電エネルギーによって反応容器１０１の内部に導入された堆積膜形成用の原料ガスを励起させて励起種を生成し、円筒状基体１０２の上に堆積膜が形成される。なお、堆積膜の形成を行っている間は、モーター１１５を運転し、円筒状基体１０２を所定の速度で回転させても良い。
【００７０】
所定の膜厚の堆積膜が形成された後、高周波電力の供給を止め、ガス導入バルブ１１７を閉じて、反応容器１０１の内部への堆積膜形成用の原料ガスの流入を止め、反応容器１０１の内部を一旦高真空に排気して堆積膜の形成を終える。
【００７１】
上記のような操作を繰り返し行うことによって、所定の層構成のａ−Ｓｉ堆積膜を形成することができる。円筒状基体１０２の上にａ−Ｓｉ堆積膜を形成した後、ヒータ１１１による加熱を停止し、反応容器１０１の内部を、例えばＡｒ又はＮ２の如き不活性なガスを用いてパージ処理する。
【００７２】
パージ処理完了後、基体搬送機構５０１を用いて、円筒状基体１０２が装着された基体ホルダ１０７を反応容器１０１外へ搬出する。搬出の際は、第一の棒状体１２３は図４に示す位置まで下降させる。導電性の第二の棒状体１３３は基体搬送機構のチャッキング機構５０４によって、基体ホルダ１０７の内部に押し戻された状態になる。その後、チャッキング機構５０４を保持状態とし、アーム５０３を上昇させて基体ホルダ１０７を反応容器１０１の外へ搬出する。
【００７３】
以上の手順で、ａ−Ｓｉ堆積膜が形成された電子写真感光体が完成する。
【００７４】
の内部には、堆積膜及び粉状の副生成物が形成されているため、それらを取り除くクリーニング処理が必要になる。
【００７５】
クリーニング処理は、以下に示すように行う。
まず、クリーニング処理用のダミーホルダを反応容器１０１に設置する。設置方法は前述した基体ホルダの設置と同様である。ダミーホルダを設置した反応容器１０１内に、例えばＣＦ４、ＣＦ４／Ｏ２、ＳＦ６、ＮＦ３、ＣｌＦ３（三フッ化塩素）等のフッ素系ガスを所定の流量流しながら所定の圧力に調整する。次いで、堆積膜形成時と同様に、円筒状カソード電極１０３に高周波電源１０６から所定の電力を供給して、高周波プラズマを生起させる。この放電エネルギーによって反応容器１０１の内部に導入されたフッ素系ガスを励起さ、励起種を生成させる。励起種と堆積膜及び粉状の副生成物とが反応し、反応容器１０１内のクリーニングが行われる。所定の時間処理を行うことで、反応容器１０１内部は堆積膜形成前の状態になる。
【００７６】
このように、堆積膜形成とクリーニング処理を繰り返すサイクルで、電子写真感光体が製造される。
【００７７】
次に、基体ホルダ１０７の清掃工程について説明する。
堆積膜形成を終えた基体ホルダは、次の堆積膜形成に備え清掃される。これは、基体ホルダに堆積膜が付着したままであると、堆積膜欠陥を引き起こす汚染源となるからである。
【００７８】
ブラスト処理により行うことが可能である。ブラスト処理は、ビーズと呼ばれる直径１００〜３００μｍ程度の粒体を所定の圧力のエアーや水で処理体にぶつけ、付着物を取り除く処理である。
【００７９】
本発明では、基体ホルダには第二の棒状体が設置されているので、第二の棒状体に付着した堆積膜も堆積膜形成毎に清掃が可能である。
第二の棒状体の清掃は基体ホルダと同様にブラスト処理によって行うことができる。また、サンドペーパーや研磨材などの研磨部材により堆積膜を取り除くことも可能である。
【００８０】
基体ホルダ及び第二の棒状体に付着した堆積膜を取り除いた後、例えば水により洗浄を行う。その後、乾燥処理を行うことで第二の棒状体の清掃工程は終了し、基体ホルダ及び第二の棒状体を次の堆積膜形成に用いることができる。
【００８１】
本発明では、反応容器上部と電気的に接続を行う第二の棒状体が基体ホルダに装着しているため、堆積膜形成ごとに清掃処理を行うことができる。そのため、堆積膜形成時には、第二の棒状体を常にクリーンな状態に保つことが可能である。
【００８２】
更に、本発明においては、第二の棒状体の側面の表面粗さを適切に管理することで第二の棒状体の堆積膜密着性のラチチュードを広げることが可能になる。具体的には、第二の棒状体側面の表面粗さがＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１で規定される算術平均粗さＲａ（以下、Ｒａと表記する）で０．５μｍ以上とすることが効果的である。
【００８３】
通常、ａ−Ｓｉ膜を堆積させる円筒状基体はＲａを０．１μｍ以下の鏡面仕上げとすることで、ａ−Ｓｉ膜を剥がれなく堆積させることができる。しかしながら、第二の棒状体の表面を円筒状基体表面と同様な鏡面仕上げにした場合、堆積膜形成後基体ホルダを取り出した際、第二の棒状体から僅かな堆積膜剥がれが観察される場合があった。これは、第二の棒状体は円筒状基体に比べ表面の曲率がかなり大きく、堆積膜に対する密着性の最適な条件が異なるためと考えられる。そのため、第二の棒状体の側面の表面粗さを、Ｒａで０．５μｍ以上とすることで、堆積膜に対する密着性が向上すると考えられる。
【００８４】
ａ−Ｓｉ膜は成膜後に冷却して大気中に取り出すと、熱膨張率の差により剥がれることがあり、必ずしも堆積膜形成中に第二の棒状体から膜剥がれが発生しているというわけではないが、こうした膜剥がれの程度を比較することで、電子写真感光体の画像欠陥に対するラチチュードを判断することができる。
【００８５】
一方、第二の棒状体の表面粗さが大きくなりすぎると、摺動体と接触しながら回転する際に摺動体を削ってしまい、長期間の使用で基体ホルダと反応容器との電気的な導通状態が不安定となり堆積膜の特性ムラに悪影響を及ぼす場合がある。
【００８６】
そのため、第二の棒状体の、堆積膜に対する密着性と電気的な導通状態の安定性を両立させるためには、第二の棒状体の側面の表面粗さを、Ｒａが０．５μｍ以上５．０μｍ未満とすることが本発明においてより好ましい。
【００８７】
また、本発明においては、基体ホルダと第二の棒状体の間に設置される摺動体も基体ホルダとともに反応容器外に取り出されるため、従来技術のように反応容器内のクリーニングの際にクリーニングガスによる腐食や劣化することがなく、基体ホルダ上部の電気的接続を長期に渡り安定して行うことができる。また、必要に応じて、基体ホルダの清掃の際に、第二の棒状体１３３や摺動体２２５をメンテナンスしたり、交換することで長期に渡り安定して堆積膜の形成を行うことができる。
【実施例】
【００８８】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
【００８９】
〔実施例１〕
図１及び図２〜図４に示す構成の堆積膜形成装置で連続１２０サイクルの電子写真感光体を作製した。１サイクルとは、堆積膜形成及びエッチング処理のセットである。
電子写真感光体の作成手順は前述した手順にて実施した。
また、円筒状基体を設置する基体ホルダ及び第二の棒状体は、表面粗さをＲａで３．０μｍとなるように処理したものを使用した。
電子写真感光体の各層の成膜条件は表１に示す。
【００９０】
【表１】
2014034704.tif 000003
【００９１】
表１に示す条件にて作成した電子写真感光体を、キヤノン製複写機ｉＲＣ６８８０Ｎを実験用に改造した改造機に設置し、感光体の軸方向帯電ムラの電子写真特性及び作成した画像の画像欠陥について評価を行った。
【００９２】
［軸方向帯電ムラ］
プロセススピード２６５ｍｍ／ｓｅｃ、前露光（波長６６０ｎｍのＬＥＤ）光量を４μＪ／ｃｍ2とし、主帯電器の電流値を１０００μＡの条件にして電子写真感光体を帯電した。この時、表面電位計（ＴＲＥＫ社製Ｍｏｄｅｌ５５５Ｐ−４）により電子写真感光体の暗部表面電位を測定する。暗部表面電位は周方向の平均値とする。電子写真感光体の中央部位置を０位置とし、両側夫々２ｃｍ間隔で８点（±２ｃｍ，±４ｃｍ，±６ｃｍ，±８ｃｍ，±10ｃｍ，±12ｃｍ，±14ｃｍ，±16ｃｍ）の合計17点の測定を行い、得られた各位置の電位の最大値と最小値の電位差を、17点の電位の平均値で除した値を軸方向帯電ムラとする。
評価は10サイクル毎の平均値とし、比較例の１サイクル目から１０サイクル目で作成した電子写真感光体の軸方向帯電ムラの値の平均値を１００とした相対評価をおこなった。なお、数値が大きくなるほど帯電ムラが大きくなることを表している。
【００９３】
［画像欠陥］
作製した電子写真感光体をキヤノン製複写機ｉＲＣ６８８０Ｎ改造機に設置して画像形成した。画像形成条件はプロセススピード２６５ｍｍ／ｓｅｃ、前露光（波長６６０nｍのＬＥＤ）光量４μＪ／ｃｍ2、主帯電器の電流値１０００μＡとした。画像露光量を最小に絞った状態でＡ３サイズの画像を出力し、全面ベタ黒の評価画像を得た。こうして得られた画像の中央部の１００ｃｍ2の面積内にある直径０．１ｍｍ以上の白ポチの個数を数えた。
評価は１０サイクル毎の平均値とし、比較例の１サイクル目から１０サイクル目で作成した電子写真感光体を用いて形成した画像の白ポチの個数の平均を１００とした相対評価をおこなった。なお、数値が大きいほど画像欠陥が多いことを表している。
【００９４】
〔比較例〕
図６、図７に示す従来技術の堆積膜形成装置にて電子写真感光体を作製した。
本比較例においても実施例１と同様に連続１２０サイクルの電子写真感光体を作製し、実施例１と同様の評価を行った。
また、円筒状基体を設置する基体ホルダは、ブラスト処理にて清掃したものを使用した。導電性棒状体に付着した堆積膜は、エッチング処理工程にて同時に取り除いた。
９０サイクル目終了後に装置のメンテナンス作業を実施した。具体的には、導電性棒状体６２３の交換作業、嵌合体７６０の交換、及び取り付け後の導電性棒状体６２３と弁体６２８とを接触させるための調整作業を行った。
実施例１にて作成した電子写真感光体の評価結果を図８、比較例にて作成した電子写真感光体の評価結果を図９にてグラフで示した。評価は１０サイクル毎の平均で評価した。なお、図８及び図９の横軸はサイクル数を表し、１０サイクル毎の平均であって、例えば、１〜１０サイクルの平均を１０と、１１〜２０サイクルの平均を２０と表す。
【００９５】
図８に示すように、実施例１にて作成した１２０サイクル全ての電子写真感光体は、軸方向帯電ムラ及び画像欠陥レベルが比較例の1〜１０サイクル目の平均と同等であることが確認された。
比較例にて作成した電子写真感光体は、図９に示すように６０〜７０サイクル目の平均以降から軸方向帯電ムラが大きくなり、画像欠陥レベルにも低下が認められた。
なお、比較例においても、装置のメンテナンスを９０サイクル目の後に実施することで、軸方向帯電ムラ及び画像欠陥レベルが比較例の１〜１０サイクル目の平均と同等レベルに戻ることが確認され、定期的なメンテナンスを行えば良好な状態を保つことができることが分かった。
【００９６】
〔実施例２〕
図１及び図２〜図４に示す構成の堆積膜形成装置で電子写真感光体を作製した。
本実施例では、基体ホルダに設置する第二の棒状体の表面粗さを変化させて、電子写真感光体を作製した。その他の手順及び条件は実施例１と同様とする。
本実施例では、堆積膜形成前に第二の棒状体の表面をサンドペーパーによる研磨、もしくは、ガラスビーズによるブラスト処理を施した。
サンドペーパーの番手を変えて研磨処理を行うことや、ガラスビーズによるブラスト処理条件を変化させることで表面粗さの異なる第二の棒状体を準備し、それらを用いて電子写真感光体を作製した。
【００９７】
作成した電子写真感光体について実施例１と同様の評価を行った。
具体的には成膜後に取り出した第二の棒状体に堆積したａ−Ｓｉ膜の密着性を目視で観察した。
ａ−Ｓｉ膜は成膜後に冷却して大気中に取り出すと剥がれることがあるが、本評価では、冷却後の取り出し時の膜の状態を確認することで第二の棒状体とａ−Ｓｉ膜の密着性の目安とした。評価は次の基準に従った。
Ａ      第二の棒状体全面に渡り膜剥がれは全くなく、密着性は非常に良好
Ｂ      第二の棒状体の端部に僅かな膜剥がれが見られる
Ｃ      第二の棒状体の広い範囲に膜剥がれが見られる
Ｄ      第二の棒状体の全面に膜剥がれが見られる
評価結果を表２及び図１０に示す。なお、図１０の横軸はサイクル数を表し、１０サイクル毎の平均であって、例えば、１〜１０サイクルの平均を１０と、１１〜２０サイクルの平均を２０と表す。
【００９８】
【表２】
2014034704.tif 000004
【００９９】
表２及び図１０に示した通り、軸方向帯電ムラは表面粗さＲａが０.３〜４.８までは実施例１と同様に良好だが、表面粗さＲａが５.８μｍの第二の棒状体を使用した場合は、図１０に示すように９０〜１００サイクル目の平均以降から軸方向帯電ムラが大きくなり、１１０サイクル目に摺動体を新しいものに交換することで、軸方向帯電ムラが比較例の１〜１０サイクル目の平均と同等レベルに戻ることが確認された。これは、使用していた摺動体が、第二の棒状体との接触部分が摺擦により削られ、導通が悪化したためである。
【０１００】
なお、画像欠陥は本実施例すべての条件で実施例１と同様に良好であったが、取り出し時の密着性では表面粗さＲａが０．３μｍのものがやや悪く、表面粗さＲａは０．５μｍ以上がより良いことが分かる。以上を総合すると、第二の棒状体の表面粗さＲａは０．５μｍ以上５．０μｍ未満がより好ましいことが判明した。
【０１０１】
以上の結果から、本発明による実施例では、装置のメンテナンスを行うことなく連続して良好な電子写真感光体を作成することができる。このため、装置メンテに関わる時間を大幅に削減でき、装置の稼働率、生産性、コストの面で従来装置を用いた比較例に比べて良好な堆積膜形成装置を提供することが可能である。
【０１０２】
更に、第二の棒状体の表面粗さを最適な範囲に処理することで第二の棒状体に付着する堆積膜の密着性が向上し、画像欠陥に対するラチチュードが向上する。また、第二の棒状体と摺動体との電気的導通も長期間にわたり安定化し、装置の稼働率、生産性、コストの面で良好な堆積膜形成装置を提供することが可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０１  反応容器
１０２  円筒状基体
１０７  基体ホルダ
１１１  ヒータ
１２２  ゲート弁
１２３  第一の棒状体
１２８  弁体
１２９  弁箱
１３３  第二の棒状体
【図１】
2014034704.tif 000005
【図２】
2014034704.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014034704.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2014034704.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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