(57)【要約】【課題】堆積膜の形成面の全域に亘って高品質な堆積膜を得ることができる反応性スパッタリング方法及び反応性スパッタリング装置を提供すること。【解決手段】処理容器内にターゲットと基体を配置し、スパッタリング粒子と、処理容器内に供給した反応ガスとの反応物を基体上に堆積させる反応性スパッタリング方法として、前記ターゲットから前記基体上に前記スパッタリング粒子が飛来する空間に、前記基体の堆積膜の形成面に接触することなく、前記基体の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切るように仕切り板を配置し、前記仕切り板によって囲まれたそれぞれの空間内に前記仕切り板によって区切られた領域のそれぞれに向けて配置した反応ガス供給ノズルから、前記スパッタリング粒子の堆積速度に応じた流量の反応ガスを、前記仕切り板によって区切られた領域のそれぞれに設置した前記基体の堆積膜の形成面に供給する。【選択図】図１
2006108504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にターゲットと基体を配置し、前記ターゲットからスパッタリングされたスパッタリング粒子と、前記処理容器内に供給した反応ガスとの反応物を前記基体上に堆積させる反応性スパッタリング方法であって、
前記ターゲットから前記基体上に前記スパッタリング粒子が飛来する空間に、前記基体の堆積膜の形成面に接触することなく、前記基体の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切るように仕切り板を配置し、前記仕切り板によって囲まれたそれぞれの空間内に前記仕切り板によって区切られた領域のそれぞれに向けて配置した反応ガス供給ノズルから、前記スパッタリング粒子の堆積速度に応じた流量の反応ガスを、前記仕切り板によって区切られた領域のそれぞれに設置した前記基体の堆積膜の形成面に供給することを特徴とする反応性スパッタリング方法。
【請求項２】
前記仕切り板によって区切られた、前記基体上のそれぞれの領域内において、下記数式：
（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍａｘ＜０．４０        …  （１）
［Ｖｍｉｎは仕切り板によって区切られたそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度の最小値、Ｖｍａｘは仕切り板によって区切られたそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度の最大値を表す］
を満足することを特徴とする請求項１に記載の反応性スパッタリング方法。
【請求項３】
前記仕切り板の前記基体側の端部と、前記基体の堆積膜の形成面との距離を、１ｍｍ以上、且つ、５０ｍｍ以下の範囲内とすることを特徴とする請求項１又は２記載の反応性スパッタリング方法。
【請求項４】
前記ターゲットと、前記反応ガス供給ノズルと前記仕切り板及び／又は前記基体を、前記基体の堆積膜の形成面と平行な方向に相対的に移動させながら堆積膜を形成することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の反応性スパッタリング方法。
【請求項５】
前記基体上に形成した少なくとも非晶質シリコンを主成分とする光導電性堆積膜上に、前記反応物を堆積し電子写真感光体を製造することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の反応性スパッタリング方法。
【請求項６】
前記ターゲットにマグネシウム又はランタンを主成分とする金属を使用し、前記反応ガスとしてフッ素又は三フッ化窒素を使用して電子写真感光体を製造することを特徴とする請求項５記載の反応性スパッタリング方法。
【請求項７】
スパッタリング粒子と反応ガスの反応物からなる堆積膜を得るための反応性スパッタリング装置であって、
処理容器と、前記処理容器内に設置されたターゲット及び基体と、スパッタリングガス及び反応ガスを供給するためのガス供給装置と、前記ターゲットから前記基体に向かって前記スパッタリング粒子が飛来する空間に、前記基体の堆積膜の形成面に接触することなく、前記基体の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切るように配置された仕切り板と、前記ターゲット近傍に設けられたスパッタリングガス供給ノズルと、前記仕切り板によって区切られた領域のそれぞれに向けて前記仕切り板によって囲まれたそれぞれの空間内に配置された反応ガス供給ノズルと、前記仕切り板によって区切られたそれぞれの領域における前記スパッタリング粒子の堆積量に応じた流量の反応ガスを前記反応ガス供給ノズルから前記基体の堆積膜の形成面に供給する手段とを有することを特徴とする反応性スパッタリング装置。
【請求項８】
前記仕切り板によって区切られた、前記基体上のそれぞれの領域内において、下記数式：
（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍａｘ＜０．４０      …  （１）
［Ｖｍｉｎは仕切り板によって区切られたそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度の最小値、Ｖｍａｘは仕切り板によって区切られたそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度の最大値を表す］
を満足することを特徴とする請求項７記載の反応性スパッタリング装置。
【請求項９】
前記仕切り板の前記基体側の端と、前記基体の堆積膜の形成面との距離が１ｍｍ以上、且つ、５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７又は８記載の反応性スパッタリング装置。
【請求項１０】
前記ターゲットと、前記反応ガス供給ノズルと、前記仕切り板及び／又は前記基体を、前記基体の堆積膜の形成面と平行な方向に相対的に移動させる手段を有することを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載の反応性スパッタリング装置。
【請求項１１】
前記ターゲットの主成分がマグネシウム又はランタンを主成分とする金属から成り、前記反応ガスとしてフッ素又は三フッ化窒素を前記反応ガス供給ノズルから前記処理容器内に供給することが可能な請求項７〜１０の何れかに記載の反応性スパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応性スパッタリング方法及び反応性スパッタリング装置に関し、特に、堆積膜の形成面内の全域に亘って高品質な堆積膜を得ることができる反応性スパッタリング方法及び反応性スパッタリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から広く用いられている堆積膜の形成方法の１つにスパッタリング法が挙げられる。スパッタリング法は、処理容器内に設置されたターゲット近傍でスパッタリングガスをプラズマ化してターゲットをスパッタリングし、ターゲットから叩き出されたスパッタリング粒子を基体上に堆積させることによって堆積膜の形成を行うプロセスである。
【０００３】
又、スパッタリングの際に、スパッタリングガスとともに反応ガスを処理容器内に導入することによって、ターゲット材料と反応ガスの反応物を基体上に形成することができる。これは反応性スパッタリングと呼ばれ、堆積膜の膜質制御の簡便さにおいて優れた手法として広く用いられており、膜質の向上や均一化を目的として様々な検討が行われてきた。
【０００４】
この反応性スパッタリングにおいては、ターゲットから基体上に到達するスパッタリング粒子の量に対する反応ガスの供給量のバランスによって膜質が変化する。そのため、基体上に到達するスパッタリング粒子の量に対する反応ガスの供給量の割合が堆積膜の形成面内において不均一なときには、堆積膜の膜質にむらを生じることがあるため、これを改善するための検討が行われている。例えば、複数の反応ガス供給ノズルのコンダクタンスをそれぞれ調整自在にしたスパッタ装置の例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。これによって、基体上に到達するスパッタリング粒子の量の分布に併せて反応ガスの圧力分布を調整することができるため、膜質むらの小さい堆積膜を得ることができる。
【０００５】
ところで、反応性スパッタリングによって基体上に堆積膜を形成する際には、予め基体上にプラズマＣＶＤ等の他の手法によって機能性堆積膜を形成し、その上にスパッタリング装置を用いて耐湿性や耐久性の向上を目的とした表面保護層を形成することができる。例えば、アモルファスシリコンを主成分とする光導電層の上に、スパッタリング装置を用いて耐湿性に優れる材料を表面保護層として形成した電子写真感光体や光起電力デバイスの例が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６４−００４４７３号公報
【特許文献２】特開平２−０７７７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような電子写真感光体や光起電力デバイス表面保護層においては、耐久性や画質等の表面保護層に起因する品質の向上や、膜質むらのさらなる低減が求められている。
【０００８】
例えば、電子写真装置において感光体の帯電工程はその殆どが放電を利用しているため、感光体表面は常に放電環境に晒されるとともに、放電生成物の付着が起きる。これらの放電生成物は親水性が強く、特に高湿環境下で表面抵抗や電荷保持能の低下を引き起こすことがある。その結果、静電潜像パターンが崩れて画像がボケたり、それに伴い画像に濃度むらが生じることがあり、これは、一般的に画像流れと呼ばれている。放電生成物は電子写真装置の稼働中のみならず夜間等の装置の休止中にも感光体表面を汚染するため、装置休止後の装置再稼働時に最初に出力される１枚目、或は数百枚のコピーについて、上記の装置休止中の帯電器に対応する領域に画像流れに伴う画像の濃度むらが生じ易い。
【０００９】
この問題を改善するためには、表面自由エネルギーの低い材料を表面保護層に用いることで放電生成物の付着を防止することが検討されている。しかし、表面保護層の一部分でも表面自由エネルギーの高い部分があると、そこで画像流れが発生し易くなったり、トナーがドラム表面に融着し易くなり、画像欠陥となって顕在化する恐れがある。このような画像流れやトナーの融着は、発生する領域が画像領域の一部であっても電子写真感光体自体の品質を著しく低下させるため、堆積膜の形成面の全域に亘って品質の高い表面保護層を形成することが求められている。
【００１０】
ところが、反応性スパッタリングによって高品質且つ膜質むらの小さい表面保護層等の堆積膜を得るためには、上記の従来技術を用いるだけでは不十分な場合がある。例えば、特許文献１に記載された技術を応用し、基体上に飛来するスパッタリング粒子の量の分布に合わせて複数のガス供給ノズルのコンダクタンスを調節し、それぞれのガス供給ノズルからの反応ガスの供給量の分布を最適化しても、反応ガスの拡散により、膜質むらを十分に小さくすることが困難な場合がある。又、ターゲットや基体の位置関係を移動させながら堆積膜を形成することにより、膜質むらを小さくすることはできるが、全体的な膜質が低下し、所望の品質を有する堆積膜を得られない場合がある。
【００１１】
よって、高品質且つ膜質むらの小さい堆積膜を得るためには、堆積膜の形成面内において、スパッタリング粒子の堆積量と、反応ガスの供給量のバランスのむらを更に小さくし、又、スパッタリング粒子の堆積量と、反応ガスの供給量のバランスを堆積膜の形成面の全域に亘って最適化することが求められる。
【００１２】
本発明は、以上のような課題を改善するためになされたものである。本発明の目的は、堆積膜の形成面の全域に渡って、高品質な堆積膜を得ることができる反応性スパッタリング方法及び反応性スパッタリング装置を提供することにある。
【００１３】
又、本発明の他の目的は、高品質かつ膜質むらの小さい表面保護層を反応性スパッタリングによって形成する電子写真感光体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本出願に係る反応性スパッタリング方法においては、処理容器内にターゲットと基体を配置し、前記ターゲットからスパッタリングされたスパッタリング粒子と、前記処理容器内に供給した反応ガスとの反応物を前記基体上に堆積させる反応性スパッタリング方法であって、
前記ターゲットから前記基体上に前記スパッタリング粒子が飛来する空間に、前記基体の堆積膜の形成面に接触することなく、前記基体の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切るように仕切り板を配置し、前記仕切り板によって囲まれたそれぞれの空間内に前記仕切り板によって区切られた領域のそれぞれに向けて配置した反応ガス供給ノズルから、前記スパッタリング粒子の堆積速度に応じた流量の反応ガスを、前記仕切り板によって区切られた領域のそれぞれに設置した前記基体の堆積膜の形成面に供給することを特徴とする。
【００１５】
これにより、仕切り板によって区切られた基体上の領域毎に、基体上に飛来するスパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量とのバランスを最適化することができ、また、そのむらを小さくすることができる。
【００１６】
又、本出願に係る反応性スパッタリング装置においては、スパッタリング粒子と反応ガスの反応物からなる堆積膜を得るための反応性スパッタリング装置であって、
処理容器と、前記処理容器内に設置されたターゲットおよび基体と、スパッタリングガス及び反応ガスを供給するためのガス供給装置と、前記ターゲットから前記基体に向かって前記スパッタリング粒子が飛来する空間に、前記基体の堆積膜の形成面に接触することなく、前記基体の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切るように配置された仕切り板と、前記ターゲット近傍に設けられたスパッタリングガス供給ノズルと、前記仕切り板によって区切られた領域のそれぞれに向けて前記仕切り板によって囲まれたそれぞれの空間内に配置された反応ガス供給ノズルと、前記仕切り板によって区切られたそれぞれの領域における前記スパッタリング粒子の堆積量に応じた流量の反応ガスを前記反応ガス供給ノズルから前記基体の堆積膜の形成面に供給する手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
これにより、仕切り板によって区切られた基体上の領域毎に、基体上に飛来するスパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量とのバランスを最適化することができ、また、そのむらを小さくすることができる。
【００１８】
又、予めアモルファスシリコン層を基体上に形成し、本出願に係る反応性スパッタリングによって、電子写真感光体の表面保護層を形成することができる。これによって、基体上に飛来するスパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量のバランスが堆積膜の形成面内において均一な状態で電子写真感光体の表面保護層を形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るスパッタリング方法によれば、基体上に飛来するスパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量とのバランスを最適化し、且つ、スパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量のバランスむらを小さくすることができるため、高品質かつ膜質むらの小さい堆積膜を得ることができる。又、本発明に係るスパッタリング方法によって、電子写真感光体の表面保護層を形成することにより、高品質、且つ、膜質むらの小さい表面保護層を得ることができる。
【００２０】
又、本発明に係る反応性スパッタリング装置によれば、スパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量  のバランスを最適化し、且つ、スパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量のバランスのむらを小さくすることができるため、高品質且つ膜質むらの小さい堆積膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係るスパッタリング装置の一例の模式図である。
【００２３】
内部で堆積膜の形成を行う金属製の処理容器２１０１には、処理容器２１０１内部を真空排気するための排気装置２２０１が排気路２５０１を介して接続されている。排気路２５０１中には、排気弁２３０１や、堆積膜の形成中に処理容器２１０１内の圧力を調節するスロットル弁２３０２が設けられている。処理容器２１０１内の圧力は圧力計２１０２によって知ることができる。
【００２４】
又、処理容器２１０１には、基体１００１を搬入出するためのロードロック室２１０３が搬送路２５０２を介して接続されている。搬送路２５０２には、搬送路２５０２を開放、遮断するための弁２３０３が設けられている。又、ロードロック室２１０３内を真空排気するための排気装置２２０２が排気路２５０３を介して接続されており、排気路２５０３には、排気弁２３０４が設けられている。又、ロードロック室２１０３を大気開放するためのリーク弁２３０５が設けられている。ロードロック室２１０３内の圧力は圧力計２１０４によって知ることができる。
【００２５】
又、ロードロック室２１０３には、ロードロック室２１０３の搬入扉２１０５より支持台２１０６に設置された基体１００１を処理容器２１０１とロードロック室２１０３の間を搬送するための搬送装置( 不図示) が設けられている。
【００２６】
更に、処理容器２１０１にはガス供給装置２４００が接続されており、処理容器２１０１にスパッタリングガスや反応ガスを導入することが可能となっている。ガス供給装置２４００は、スパッタリングガスボンベ２４１１および反応ガスボンベ２４２１，２４３１、弁２３０６〜２３３４、レギュレータ２４１２、２４２２，２４３２、マスフローコントローラ２４１３、２４２３〜２４２８，２４３３〜２４３８等から成る。尚、反応ガスボンベ２４２１，２４３１のうち、どちらかに反応ガスの希釈ガスのボンベを接続しても良い。処理容器２１０１とガス供給装置２４００はスパッタリングガス供給路２５１１及び反応ガス供給路２５１２〜２５１７によって接続されている。尚、スパッタリングガスとしては、ＡｒやＨｅ、Ｘｅ等の不活性ガスが用いられる。又、反応ガスとしては、フッ素（Ｆ2 ）ガスや三窒化フッ素（ＮＦ3 ）、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）、酸素（Ｏ2 ）、窒素（Ｎ2 ）ガス等を用いることができる。
【００２７】
処理容器２１０１内において、基体１００１は基体支持台２１０７に保持される。このとき、基体１００１は基体支持台２１０７および処理容器２１０１を介して接地される。又、基体支持台２１０７の内部にヒータ（不図示）を設けて基体１００１を加熱できるようにしても良い。
【００２８】
基体１００１と対向する位置にはターゲットユニット２６００が配置されている。ターゲットユニット２６００は、スパッタリング材料であるターゲット２６０１、ターゲット２６０１を保持するターゲットホルダ２６０２、ターゲット２６０１を処理容器２１０１から絶縁するための絶縁物２６０３等から成り、処理容器２１０１内に保持される。ターゲット２６０１は、スパッタリング面２６０４の侵食やそれに伴う熱変形等によって所望の膜厚分布や膜特性が得られなくなるまで繰り返し使用することができる。ターゲット２６０１の形状としては、平板状のものを用いたり、円筒状のものを用い、その内壁部分をスパッタリング面とすることができる。ターゲット２６０１の大きさは、基体１００１の形状や面積に合わせて最適なものを使用する。又、ターゲット２６０１の材料は堆積膜の種類に応じて選定し、例えば、マグネシウムやランタン、アルミニウム、カルシウム、バリウムや所定の組成を有する合金等の材料を用いることができる。
【００２９】
スパッタリング面２６０４の裏側には磁石２６０５を設け、スパッタリング面２６０４に平行な磁界を印加することができる。磁界の印加によってスパッタリング面２６０４近傍に高密度なプラズマが生成されるため、スパッタリング面２６０４から叩き出されるスパッタリング粒子数が増加し、堆積膜の形成速度を高めることができる。尚、スパッタリング中にターゲット２６０１が昇温に伴って変形したり、磁石２６０５の温度が上昇して磁性が失われる可能性があるときには、ターゲット２６０１や磁石２６０５近傍に冷却パイプ（不図示）を配置して冷却水を流し、ターゲット２６０１や磁石２６０５を冷却しても良い。
【００３０】
又、ターゲット２６０１は、電源ケーブル２１０８を介して電源２１０９に接続され、ターゲット２６０１を陰極、処理容器２１０１を陽極として電界を印加することが可能となっている。尚、図中には直流電源を記したが、高周波電源を用いても良い。
【００３１】
更に、本発明においては、ターゲット２６０１と基板１００１の間に複数の仕切り板２７０１，２７０２が設けられており、それぞれの仕切り板２７０１，２７０２によって形成された空間の内部に、仕切り板２７０１，２７０２によって基体１００１上に形成されたそれぞれの領域に向けて反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５が設けられている。本発明においては、仕切り板２７０１，２７０２は基体１００１の堆積膜の形成面を実質的に区切るように配置されている。仕切り板２７０１、２７０２の材質としては、アルミニウムやステンレス等の金属材料や、セラミック材料等を用いることができるが、取り扱いが容易な金属材料を用いることが望ましい。
【００３２】
図２に仕切り板２７０１，２７０２の配置の一例を示す。図２（ａ）は、仕切り板２７０１，２７０７２と基体１００１の位置関係を、基体１００１の堆積膜の形成面に対して垂直な方向から示したものであり、図２（ｂ）は、仕切り板２７０１，２７０２と基体１００１及びターゲット２６０１の位置関係を、基体１００１の堆積膜の形成面に対して平行な方向から示したものである。
【００３３】
図２においては、堆積膜の形成面を囲むように配置された仕切り板２７０１と、堆積膜の形成面を囲む仕切り板２７０１の内部を区切る仕切り板２７０２が配置されている。又、ターゲット２６０１と基板１００１との間隔が１００ｍｍ、ターゲット２６０１と仕切り板２７０１，２７０２との距離が４０ｍｍ、仕切り板２７０１，２７０２と基体１００１との距離が２０ｍｍとなっている。尚、基体１００１には短辺側の長さが４０ｍｍ、長辺側の長さが１８０ｍｍの平板が用いられており、ターゲットとしては、短辺側の長さが３０ｍｍ、長辺側の長さが１２０ｍｍの平板状のものが用いられている。
【００３４】
仕切り板２７０１，２７０２の配置数や間隔は、ターゲット２６０１と基体１００１の距離や基体１００１の大きさに合わせて調節する。例えば、ターゲット２６０１から基体１００１に向かう方向の長さについては、ターゲット２６０１と基体１００１の距離等によって調節することができるが、ターゲット２６０１から基体１００１に向かう方向の長さが短すぎると、仕切り板２７０１，２７０２によって形成された空間内で反応ガスが十分拡散しないままに基体１００１上に到達することがある。このとき、仕切り板２７０１，２７０２によって基体１００１上で区切られたそれぞれの領域内で、スパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量のバランスのむらが大きくなり、これが膜質むらに繋がることがある。
【００３５】
又、仕切り板２７０１，２７０２のターゲット２６０１から基体１００１に向かう方向の長さが長過ぎると、仕切り板２７０１，２７０２に付着するスパッタリング粒子の割合が増加し、仕切り板２７０１，２７０２上で反応ガスとスパッタリング粒子との反応が起こり易くなり、これが原因で反応ガスの利用効率が低下することがある。そのため、仕切り板２７０１，２７０２のターゲット２６０１から基体１００１に向かう方向の長さについては、仕切り板２７０１，２７０２によって形成されたそれぞれの空間内で反応ガスが十分拡散し、且つ、反応ガスの利用効率が大幅に低下しない程度の長さとすることが望ましい。
【００３６】
更に、仕切り板２７０１，２７０２の基体１００１側の端部と基体１００１との距離については、仕切り板２７０１，２７０２が基体１００１側の端部が基体１００１と接触すると、その部分に堆積膜が形成されないため、仕切り板２７０１，２７０２の基体１００１側の端部と基体１００１とは接触しないような距離を確保しておく。
【００３７】
仕切り板２７０１，２７０２によって囲まれたそれぞれの空間内には、仕切り板２７０１，２７０２によって基体１００１上に形成されたそれぞれの領域に向けて、反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５が配置される。反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５は、仕切り板２７０１，２７０２によって基体１００１上に形成されたそれぞれの領域内において反応ガスを均一に供給することが困難な場合は、それぞれの領域毎に複数設けても良い。
【００３８】
又、反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からは、複数種類の反応ガスを混合したり、反応ガスをアルゴンや水素ガスで希釈したものを供給することもできる。それぞれの反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からの反応ガスの供給量は、マスフローコントローラ２４２３〜２４２８、２４３３〜２４３８によって独立して調節することができる。これにより、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域に堆積するスパッタリング粒子の量に応じて反応ガスの供給量を調節することができる。尚、マスフローコントローラ２４２３〜２４２８、２４３３〜２４３８に代えて、反応ガス供給路２５１２〜２５１７のそれぞれにニードルバルブ（不図示）を設け、それぞれの反応ガス供給路２５１２〜２５１７のコンダクタンスを調節可能としても良い。
【００３９】
尚、堆積膜の形成面を囲む仕切り板２７０１の内部を区切る仕切り板２７０２は、格子状に組み合わされていても良い。
【００４０】
図３に、仕切り板２７０１の配置の他の例を示す。図３（ａ）は、仕切り板２７０１と基体１００１の位置関係を、基体１００１の堆積膜の形成面に対して垂直な方向から示したものであり、図３（ｂ）は、仕切り板２７０１と基体１００１およびターゲット２６０１の位置関係を、基体１００１の堆積膜の形成面に対して平行な方向から示したものである。
【００４１】
図３においては、基体１００１には短辺側の長さが８０ｍｍ、長辺側の長さが１２０ｍｍの平板が用いられており、堆積膜の形成面を囲む仕切り板２７０１の内部を区切る仕切り板２７０２が格子状に配置されている。又、仕切り板２７０１、２７０２によって区切られた空間内には、図２に示したものと同様の反応ガス供給ノズルが設けられている。
【００４２】
又、ターゲット２６０１のスパッタリング面２６０４に向けてスパッタリングガス供給ノズル２１１６が設けられている。尚、スパッタリングガス導入口２１１６は複数設けても良い。
【００４３】
以上のように、本発明に係る反応性スパッタリング装置においては、基体１００１の堆積膜の形成面内を、実質的に複数の領域に区切るように仕切り板２７０１，２７０２を配置し、仕切り板２７０１，２７０２によって囲まれたそれぞれの空間内から、仕切り板２７０１，２７０２によって基体１００１の堆積膜の形成面上で区切られたそれぞれの領域に向けて反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５を配置し、基体１００１の堆積膜の形成面上で区切られたそれぞれの領域上に到達するスパッタリング粒子の量に応じた流量の反応ガスを反応ガス供給入ノズル２１１０〜２１１５から供給することが可能となっている。これにより、基体１００１の面内に亘ってスパッタリング粒子の堆積量と反応ガスの供給量のバランスを堆積膜の形成面の全域で最適化することが可能となるため、高品質、且つ、膜質むらの小さい堆積膜を得ることができる。
【００４４】
本発明に係る堆積膜の形成工程は、図１に示した反応性スパッタリング装置を用いて以下のようにして行うことができる。尚、ここでは金属材料から成るターゲット２６０１に直流電力を供給するとともに、処理容器２１０１内に反応ガスを導入して反応スパッタリングを行う際の堆積膜の形成工程について説明する。
【００４５】
本発明においては、反応性スパッタリングによって堆積膜を形成する前に、基体１００１上のスパッタリング粒子のみの堆積速度の分布を調査した後、その分布に合わせてそれぞれの反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からの反応ガスの供給量を決定する。
【００４６】
先ず、スパッタリング粒子の堆積速度の分布を調査する。スパッタリング粒子の堆積速度の分布はシミュレーション等によっても求めることができるが、反応ガスを導入しない状態でターゲット２６０１のスパッタリングを行い、実験的にスパッタリング粒子の堆積速度の分布を測定することもできる。実験的にスパッタリング粒子の堆積速度の分布を求めるためには、ダミー基体（不図示）上にスパッタリング粒子のみから成る堆積膜を形成し、基体１００１上のスパッタリング粒子の堆積速度の分布を測定する。
【００４７】
以下に、実験的にスパッタリング粒子の堆積速度の分布を求める手順について説明する。
【００４８】
先ず、ロードロック室２１０３の搬入扉２１０５を開いてダミー基体を保持台２１０６に保持し、排気装置２２０２を作動させ、弁２３０４を開いてロードロック室２１０３内を真空排気する。又、排気装置２２０１を作動させ、２３０１を開いて処理容器２１０１内を真空排気しておく。ロードロック室２１０３内及び処理容器２１０１内が所定の圧力に到達した後、弁２３０３を開き、搬送装置（不図示）を用いて基体１００１を処理容器２１０１内に搬送し、支持台２１０７に保持する。
【００４９】
次に、スパッタリングガス供給路２５１１に接続された弁２３２１，２３２２を開き、マスフローコントローラ２４１３によって流量を調節したスパッタリングガスをスパッタリングガス供給ノズル２１１６から処理容器２１０１内に導入する。このとき、スパッタリングガスの流量や処理容器２１０１内の圧力については、反応性ガスを導入して堆積膜を形成するときの条件と同様としておくことが望ましい。処理容器２１０１内の圧力調整は、排気路２５０１中に設けたスロットル弁２３０２の開度を調節することによって行うことができる。スパッタリングガスの流量と処理容器内の圧力が安定した後、ターゲット２６０１を陰極、処理容器２１０１を陽極として直流電源２１０９から直流電力を印加し、スパッタリング面２６０４近傍でスパッタリングガスをプラズマ化する。プラズマ中の陽イオンはスパッタリング面２６０４に衝突してスパッタリング粒子が生成され、基体１００１上にはターゲット成分のみからなる堆積膜が形成される。このとき、ターゲット２６０１への印加電力は、反応性ガスを導入して堆積膜を形成するときの印加電力と同様となるように調節する。
【００５０】
所定の時間が経過した時点で、ターゲット２６０１への直流電力の供給を停止するとともに、２３２１，２３２２を閉じてスパッタリングガスの導入を停止する。そして、得られたターゲット材料のみから成る堆積膜の膜厚分布を測定し、その分布に応じてそれぞれの反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５から供給する反応ガスの供給量を調節する。
【００５１】
反応ガスの供給量を調節する際は、先ず、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られたダミー基体上のそれぞれの領域において、複数点のスパッタリング粒子の堆積速度を測定し、その平均値を求める。そして、その値に応じて、基体１００１の堆積膜の形成面上で区切られたそれぞれの領域に向けて設けられた反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からの反応ガスの供給量の比率を決定する。
【００５２】
図４に、図２に示した位置関係のようにターゲット２６０１、基板１００１及び仕切り板２７０１，２７０２を配置したときに得られたスパッタリング粒子の堆積速度の平均値の相対比を、それぞれの領域毎に求めた一例を示す。
【００５３】
図４においては、ターゲット２６０１の中心と対向する領域で最もスパッタリング粒子の堆積速度の平均値が大きく、そこから離れるに従い小さくなっていることが分かる。この結果に基づき、それぞれの反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からの反応ガスの供給量の比率を決定する。このとき、反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からの反応ガスの供給量の比率は、それぞれの領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度の平均値に比例するように調節することができるが、仕切り板２７０１，２７０２によって囲まれた空間内を反応ガスが通過する際に、仕切り板２７０１，２７０２上でスパッタリング粒子と反応ガスとの反応物が堆積し、仕切り板２７０１，２７０２によって囲まれた空間ごとに反応ガスの利用効率が著しく変動する場合は、これを考慮して反応ガス供給量の比率を決定しても良い。
【００５４】
反応ガスの供給量の比率を決定した後、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られたダミー基体上のそれぞれの領域毎に、スパッタリング粒子の堆積速度に対して、所望の膜質を得るために最適化された流量となるように、それぞれの反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からの反応ガスの供給量を調節する。
【００５５】
以上のような手順で仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域に向けて供給する反応ガスの供給量を調節する。これにより、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上の全域に亘ってスパッタリング粒子の堆積速度と反応ガスの供給量のバランスを最適化することができる。尚、スパッタリング粒子の堆積速度はターゲット２６０１の侵食によって変化することがあるため、ターゲット２６０１の侵食によってスパッタリング粒子の堆積速度の分布が著しく変動した際には、その都度基体上におけるスパッタリング粒子の堆積速度の分布を測定し、再度それぞれの領域に向かって供給する反応ガスの流量を調節する。又、ターゲット２６０１の侵食に伴うスパッタリング粒子の堆積速度の分布の変化を予め測定し、その結果に基づいて反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５から供給する反応ガスの供給量を調節しながら堆積膜の形成を繰り返しても良い。
【００５６】
以上のような手順でそれぞれの反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５から供給する反応ガスの供給量を決定した後、スパッタリング粒子と反応ガスからなる反応物を基体１００１上に堆積させる。先ず、ロードロック室２１０３に基体を投入し、ロードロック室２１０３内を真空排気する。このとき、ターゲット２６０１のスパッタリング面２６０４の酸化、フッ化等によって、ターゲット２６０１に電力を印加した際にスパッタリング面２６０４に電荷が蓄積され、アークが発生する恐れがあるときには、ロードロック室２１０３を真空排気する間に、プレスパッタリングによって表面の酸化物やフッ化物等を除去しておくことが望ましい。
【００５７】
プレスパッタリングは、スパッタリング粒子の堆積速度を測定する際と同様に、スパッタリングガスのみを処理容器２１０１内に導入し、電源２１０９によってターゲット２６０１に電力を印加し、ターゲット２６０１をスパッタリングすることによって行うことができる。又、プレスパッタリング中は、スパッタリング面２６０４で発生するアークの発生回数や、電源２１０９の電圧値や電流値等をモニタしておくと、これらの値が安定した時点で酸化膜やフッ化膜の除去の完了を知ることができる。
【００５８】
プレスパッタリングが完了し、ロードロック室２１０３内及び処理容器２１０１内が所定の圧力に到達した後、弁２３０３を開いて基体１００１を処理容器２１０１内に搬送する。
【００５９】
そして、スパッタリングガス供給ノズル２１１６からスパッタリングガスを導入すると共に、それぞれの反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５から、マスフローコントローラ２４２３〜２４２８、２４３３〜２４３８によって所定の流量に調節された反応ガスを供給する。このとき、反応ガスを水素ガスや不活性ガス等で希釈したり、複数種類の反応ガスを供給しても良い。スパッタリングガスと反応ガスを導入した後、電源２１０９からターゲット２６０１に直流電力を供給してプラズマを生起させる。尚、スパッタリング中は、排気路２５０１中のスロットル弁２３０２の開度を調節することにより、処理容器２１０１内の圧力を所定の値に調節しておくことが望ましい。そして、プラズマによってスパッタリングされたスパッタリング粒子は仕切り板２７０１，２７０２によって囲まれた空
間内を通って基体１００１上に到達し、反応ガスと反応して堆積膜を形成する。このとき、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上の全ての領域でスパッタリング粒子の堆積速度と反応ガスの供給量のバランスが最適化されているため、高品質かつ膜質むらが小さい堆積膜を得ることができる。
【００６０】
所定の堆積膜の形成時間が経過した時点で、ターゲット２６０１への直流電力の供給を停止し、スパッタリングガスや反応ガスのボンベに接続された弁２３０６〜２３３３を閉じてガスの導入を停止する。そして、処理容器２１０１内やガス供給装置２４００の配管内のパージを行う。その後、基体１００１はロードロック室２１０３へ搬出され、大気中に取り出される。
【００６１】
以上のように、本発明に係る反応性スパッタリング方法においては、ターゲット２６０１と基体１００１の間に、基体１００１の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切る仕切り板２７０１，２７０２を配置し、仕切り板２７０１，２７０２によって囲まれたそれぞれの空間内に仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域に向けて反応ガス供給ノズルを配置し、基体上のそれぞれの領域に飛来するスパッタリング粒子の量に応じた流量で仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域に向けて反応ガスを供給する。これにより、基体１００１上に飛来するスパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量とのバランスのむらを小さくすることができる。
【００６２】
又、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域において、スパッタリング粒子の堆積量と反応ガスの供給量を最適化することができるため、所望の膜質を有し、且つ、膜質むらの小さい堆積膜を得ることが可能となる。
【００６３】
以上に述べた反応性スパッタリング装置を用いてスパッタリングを行うことで、高品質且つ膜質むらの小さい堆積膜を得ることができるが、本発明においては基体の形状に制限はなく、基体に円筒状のものを用いても良い。
【００６４】
図５に、基体を円筒状としたときの本発明に係る反応性スパッタリング装置の一例の模式図を示す。
【００６５】
図５においては、円筒状基体１００２を処理容器２１０１内に設置し、円筒状基体１００２の外周に堆積膜を形成することが可能となっている。円筒状基体１００２は支持部材２１１７に保持されており、円筒状基体１００２の上部には、円筒状基体１００２の内側に堆積膜が形成されるのを防ぐためのキャップ２１１８が設けられている。尚、支持部材２１１７の内側にヒータ（不図示）を設け、円筒状基体１００２を加熱できるようにしても良い。
【００６６】
支持部材２１１７は、回転軸２１１９を介してモータ２１２０に接続され、モータ２１２０を駆動させることによって円筒状基体１００２を所望の回転速度で回転させることが可能となっている。このとき、円筒状基体１００２は、回転軸２１１９及び支持部材２１１７、接地部材２１２１を介して接地されている。又、円筒状基体１００２に堆積膜を形成する際には、ターゲット２６０１から放出されたスパッタリング粒子が円筒状基体１００２上のターゲット２６０１の反対側に到達し、そこで堆積膜が形成されることがある。このとき、ターゲット２６０１の反対側に飛来するスパッタリング粒子のエネルギーが低いために、密着性に劣る堆積膜が形成され、堆積膜が剥離し易くなる場合がある。これを防止するためには、ターゲット２６０１の反対側にシールド２１２２を設置する。これによって、円筒状基体１００２を回転させながら堆積膜を形成する際に、密着性に劣る膜が形成されるのを防止することができる。
【００６７】
更に、ターゲット２６０１と円筒状基体１００２の間には仕切り板２７０１，２７０２が設けられている。
【００６８】
図６に、円筒状基体１００２の側面に堆積膜を形成する際の、仕切り板２７０１，２７０２の配置の一例を示す。
【００６９】
図６（ａ）は、円筒状基体１００２を中心軸に対して垂直な方向から見たものであり、図６（ｂ）は、円筒状基体１００２の中心軸に対して平行な方向から見たときの仕切り板２７０１の配置の様子である。図６においては、円筒状基体１００２の外周と仕切り板２７０２との距離が２０ｍｍ、ターゲット２６０１と仕切り板２７０１，２７０２との距離が４０ｍｍ、ターゲット２６０１と円筒状基体１００２の中心軸との距離が１８０ｍｍとなるように仕切り板が配置されている。尚、円筒状基体１００２には外径８０ｍｍ、長さ１８０ｍｍのものが用いられており、ターゲット２６０１としては、短辺側の長さが３０ｍｍ、長辺側の長さが１２０ｍｍの平板状のものが用いられている。又、仕切り板２７０１，２７０２は円筒状基体１００２側の端部で円筒状基体１００２の外周に沿うように配置されており、仕切り板２７０１，２７０２と円筒状基体１００２の距離が一定に保たれている。
【００７０】
尚、図５に示したスパッタリング装置は、円筒状基体１００２を鉛直に配置したものであるが、円筒状基体１００２を水平に配置した構成であっても良い。
【００７１】
図５に示した反応性スパッタリング装置を用いて堆積膜を形成する手順を以下に説明する。
【００７２】
先ず、実施の形態１と同様に、仕切り板２７０１，２７０２によって囲まれた基体上の領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度の分布を調査する。そして、その結果に基づいてそれぞれの反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からの反応ガスの供給量を決定することができる。
【００７３】
そして、前述したスパッタリング粒子の堆積速度の測定手順と同様に、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた円筒状のダミー基体上のそれぞれの領域毎にスパッタリング粒子の堆積速度の平均値を求め、その値に比例するように、反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からの反応ガスの供給量を調節する。
【００７４】
反応ガスの供給量の分布を決定した後、実施の形態１と同様の手順でスパッタリング粒子と反応ガスとの反応物を円筒状基体１００２上に形成させる。堆積膜の形成中は、円筒状基体１００２をモータ２１２０によって回転させる。これによって、円筒状基体１００２の周方向に亘って膜質むらの小さい堆積膜を得ることができる。
【００７５】
以上のように、円筒状基体１００２に堆積膜形成するときでも、ターゲット２６０１と円筒状基体１００２の間に仕切り板２７０１，２７０２を設け、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた円筒状基体１００２上のそれぞれの領域毎に、到達するスパッタリング粒子の量に対して最適化した流量の反応ガスを供給することで、高品質且つ膜質むらの小さい堆積膜を得ることが可能となる。
【００７６】
＜実施の形態２＞
面に、本発明においては、図１において、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらを小さくすることで堆積膜の膜質むらを小さくすることができる。仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上の領域内でスパッタリング粒子の堆積速度のむらが大きいと、それぞれの領域に向けて供給される反応ガスと、スパッタリング粒子の量のバランスにむらが生じ易くなり、これが膜質むらに繋がることがある。本発明者等が、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらと膜質むらの関係について検討した結果、それぞれの領域において、下記数式を満足するように仕切り板２７０１，２７０２の配置を調節することで、膜質むらを更に小さくすることができることを見出した。
【００７７】
（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍａｘ＜０．４０          （１）
ここで、Ｖｍｉｎは仕切り板によって区切られたそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度の最小値、Ｖｍａｘは仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度の最大値を表す。
【００７８】
そして、本発明においては、この（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍａｘの値を、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらと定義する。即ち、（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍａｘ＝０のときには、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上の領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらが無いことを意味する。
【００７９】
尚、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらを小さくする方法としては、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られる基体１００１上の領域の面積を狭くすること等が挙げられる。又、ターゲット２６０１と基体１００１の距離を調節しても良い。
【００８０】
以上のように、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上のそれぞれの領域において、スパッタリング粒子の堆積速度のむらの値を０．４０以下として堆積膜を形成する際にも、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られる基体１００１上の領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度の平均値の分布に合わせて、それぞれの反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５からの反応ガスの供給量を調節する。これによって、堆積膜の品質や、その膜質むらを更に向上させることができる。
【００８１】
＜実施の形態３＞
更に、本発明においては、図１において、それぞれの仕切り板２７０１，２７０２の基体１００１側の端部と、基体１００１上の堆積膜の形成面との距離を最適化することによって堆積膜の膜質むらを更に小さくすることができる。即ち、仕切り板２７０１，２７０２と基体１００１の距離が遠過ぎると、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた空間を通過したスパッタリング粒子や反応ガスが基体１００１に向かう際に拡散し易くなる。そのため、仕切り板２７０１の間や、仕切り板２７０１，２７０２によって基体１００１上に形成されたそれぞれの領域毎に、到達するスパッタリング粒子の量に合わせて反応ガスの供給量を調節しても、基体１００１近傍において、反応ガスの供給量とスパッタリング粒子の量のバランスにむらが生じ、膜質むらを十分小さくすることができなくなることがある。
【００８２】
又、仕切り板２７０１，２７０２と基体１００１が接触すると、接触部分で堆積膜が形成されない。本発明者等がそれぞれの仕切り板２７０１，２７０２の基体側の端部と、基体１００１との距離を変化させたときの膜質むらについて検討した結果、それぞれの仕切り板２７０１，２７０２の基体側の端部と、堆積膜の形成面との距離が１ｍｍ以上且つ５０ｍｍ以下が最適であることを見出した。
【００８３】
尚、それぞれの仕切り板２７０１，２７０２の基体側の端部と、堆積膜の形成面との距離は近い方が望ましいが、仕切り板の設置誤差を考慮すると、１ｍｍ以上とすることが適当である。このとき、それぞれの仕切り板２７０１，２７０２の基体１００１側の端部と、基体１００１との距離は、仕切り板２７０１，２７０２ごとに異なっても良いが、全ての仕切り板２７０１，２７０２の基体１００１側の端部と基体１００１との距離がこの範囲内にあることが望ましい。
【００８４】
又、図５に示したような反応性スパッタリング装置を用い、円筒状基体１００２の外周に堆積膜を形成する際にも、円筒状基体１００２の外周と、仕切り板２７０１，２７０２の円筒状基体１００２側の端部との距離が、１ｍｍ以上、且つ、５０ｍｍ以下とすることで、同様の効果を得ることができる。
【００８５】
以上のように、それぞれの仕切り板２７０１，２７０２の基体１００１側の端部と、基体１００１との距離を最適化させて堆積膜を形成する際にも、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた基体１００１上の領域毎に、スパッタリング粒子の堆積速度の平均値を測定し、その値に応じて反応ガスの流量を調節することができる。これによって、堆積膜の膜質むらを更に向上させることができる。
【００８６】
＜実施の形態４＞
以上に述べた反応性スパッタリング方法によって、高品質かつ膜質むらの小さい堆積膜を得ることができるが、基体１００１がターゲット２６０１よりも大きい場合には、堆積膜として十分な膜厚が得られない部分が基体上に現れる場合がある。そのようなときには、ターゲット２６０１とスパッタリングガス供給ノズル２１１６及び反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と、仕切り板２７０１，２７０２を移動させることにより、膜質を低下させることなく、膜質むらの小さい堆積膜を大面積に亘って得ることができる。
【００８７】
図７に、本発明に係るスパッタリング装置の他の例の模式図を示す。
【００８８】
図７においては、円筒状基体１００２の外周に堆積膜を形成することが可能となっているが、平板状の基体１００１上に堆積膜を形成可能な構成であっても良い。
【００８９】
本実施の形態において、仕切り板２７０１，２７０２はターゲットユニット２６００に固定されており、ターゲットユニット２６００はシャフト２１２３を介して移動子２１２４に接続されている。又、スパッタリングガス供給路２５１１及び反応ガス供給路２５１２〜２５１７にはベローズ２１２５〜２１３１が設けられている。
【００９０】
又、ベローズ２１２５〜２１３１は、移動子２１２４に接続されている。移動子２１２４は、モータ２１３２によって円筒状基体１００２の中心軸方向に沿って移動することが可能となっており、これによって、ターゲット２６０１とスパッタリングガス供給ノズル２１１６及び反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と、仕切り板２７０１，２７０２が、円筒状基体１００２の中心軸に対して平行に移動可能となっている。これにより、円筒状基体１００２がターゲット２６０１よりも大きい場合でも、膜質を低下させることなく、膜質のむらの小さい堆積膜を円筒状基体１００２の堆積膜の形成面内に渡って得ることができる。
【００９１】
更に、本実施の形態においては、円筒状基体１００２の堆積膜の形成面上において、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた領域以外の部分にスパッタリング粒子が堆積するのを防止する手段を設けることが望ましい。即ち、本実施の形態においては、ターゲット２６０１と反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５、スパッタリングガス供給ノズル２１１６及び仕切り板２７０１，２７０２が移動可能となっているため、円筒状基体１００２上の、仕切り板２７０１によって囲まれた部分の外側の領域にスパッタリング粒子が堆積すると、堆積膜の膜厚方向においてスパッタリング粒子の量と反応ガスの供給量のバランスが最適値からずれた部分が現れる。そして、これが原因で膜質が著しく低下することがあるため、円筒状基体１００２の堆積膜の形成面上において、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた部分と対向する部分以外の部分にスパッタリング粒子が堆積するのを防止するシールド２１３３を設けることが望ましい。尚、スパッタリング粒子の堆積速度が十分小さくなるような領域にまで仕切り板２７０１，２７０２を配置しても良いが、処理容器１１０１の大型化に繋がったり、反応ガスの供給量の調節が困難となることがあるため、シールド２１３３を設けることが望ましい。
【００９２】
尚、図７に示したスパッタリング装置は、円筒状基体１００２を鉛直に配置し、ターゲット２６０１とスパッタリングガス供給ノズル２１１６及び反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と、仕切り板２７０２を鉛直方向に移動させるものであるが、円筒状基体１００２を水平に配置し、ターゲット２６０１とスパッタリングガス供給ノズル２１１６及び反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と、仕切り板２７０１，２７０２を水平方向に移動させながら堆積膜を形成する構成であっても良い。
【００９３】
又、ここではターゲット２６０１とスパッタリングガス供給ノズル２１１６及び反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と、仕切り板２７０１，２７０２を円筒状基体１００２の母線方向に移動させながら堆積膜の形成を行うことが可能な反応性スパッタリング装置について説明したが、ターゲット２６０１とスパッタリングガス供給ノズル２１１６及び反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と、仕切り板２７０２を固定して円筒状基体１００２を移動させたり、ターゲット２６０１とスパッタリングガス供給ノズル２１１６及び反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と、仕切り板２７０２および円筒状基体１００２を共に移動可能としても良い。
【００９４】
図７に示した反応性スパッタリング装置を用いて堆積膜を形成する手順を以下に説明する。
【００９５】
先ず、実施の形態２と同様の手順で、スパッタリング粒子の堆積速度の分布を測定する。このとき、ターゲット２６０１とスパッタリングガス供給ノズル２１１６と反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と仕切り板２７０１，２７０２は静止させた状態でスパッタリングを行う。そして、スパッタリング粒子の堆積速度に合わせて仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた円筒状基体１００２上のそれぞれの領域に向けて供給する反応ガスの供給量を決定する。
【００９６】
そして、実施の形態２と同様の手順でスパッタリング粒子と反応ガスとの反応物を円筒状基体１００２上に形成する。このとき、円筒状基体１００２をモータ２１２０によって回転させるとともに、モータ２１３２を駆動させ、ターゲットユニット２６００とスパッタリングガス供給ノズル２１１６及び反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と、仕切り板２７０２を円筒状基体１００２の中心軸に平行に移動させる。ターゲットユニット２６００とスパッタリングガス供給ノズル２１１６及び反応ガス供給ノズル２１１０〜２１１５と、仕切り板２７０１，２７０２の移動速度や往復回数は、堆積膜の形成時間等の形成条件によって任意に調節する。又、それらの移動範囲は許容される膜厚むらに応じて調節するが、円筒状基体１００２よりも長い範囲内で移動させることが好ましい。
【００９７】
以上のようにして堆積膜を形成することで、円筒状基体１００２上には、常にスパッタリング粒子と反応ガス量のバランスが最適化された堆積膜が形成されるため、円筒状基体１００２の面積が大きい場合でも膜質のむらを小さくすることができる。
【００９８】
又、本実施の形態においても、仕切り板２７０１，２７０２と円筒状基体１００２の距離を１〜５０ｍｍの範囲内としたり、仕切り板２７０１，２７０２によって区切られた円筒状基体１００２上のそれぞれの領域内において、スパッタリング粒子の堆積速度のむらを０．４０以下とすることで、膜質むらを更に小さくすることができる。
【００９９】
＜実施の形態５＞
以上に述べた本発明に係るスパッタリング方法を用いて堆積膜を形成する際には、基体上に予め機能性堆積膜を形成しておくことができる。例えば、少なくともアモルファスシリコンを主成分とする光導電層を形成した後、本発明に係るスパッタリング方法によって表面保護層を形成して電子写真感光体を作製することができる。
【０１００】
本発明に係る電子写真感光体の製造方法によって作製された電子写真感光体の層構成の一例を図８に示す。
【０１０１】
図８に示した電子写真感光体１１００においては、アルミニウム等の導電性基体１１０１と、導電性基体１１０１の表面に順次積層された電荷注入阻止層１１１１、光導電層１１１２等から成るアモルファスシリコン層１１１０と、本発明に係るスパッタリング方法によって形成された表面保護層１１２１とからなる。尚、この他にも、光導電層１１１２と表面層１１２１の間に上部阻止層や中間層等を設けても良い。
【０１０２】
アモルファスシリコン層１１１０は、グロー放電法（直流または交流ＣＶＤ法等）、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光ＣＶＤ、熱ＣＶＤ法等の堆積膜形成法によって形成することができる。これらの堆積膜形成法は、製造条件、投資負荷、製造規模、望まれる特性等によって適宜選択することができるが、所望の特性を有するアモルファスシリコン層１１１０を形成するに当たっての条件制御が比較的容易であることから、グロー放電法、特にＲＦ帯、ＶＨＦ帯、μＷ帯等の電源周波数を用いた高周波グロー放電法が好適である。
【０１０３】
図９に、プラズマＣＶＤによって円筒状基体１００２上にアモルファスシリコン層１１１０を形成するための装置の一例を示す。
【０１０４】
反応容器３１００は、高周波電力を投入する電極を兼ねるカソード電極３１０１と、カソード電極３１０１を絶縁するためのセラミック碍子３１０２から成る。反応容器３１００内には、円筒状基体１００２を保持するための基体ホルダ３１０３が設けられており、円筒状基体１００２の内側には、円筒状基体１００２を所望の温度に加熱するためのヒータ３１０４が設けられている。又、ヒータ３１０４がプラズマに晒されないように、円筒状基体１００２上部にキャップ３１０５を設けている。反応容器３１００は、上蓋３１０６によって真空封止可能となっている。
【０１０５】
カソード電極３１０１にはマッチングボックス３１０７が接続され、マッチングボックス３１０７は高周波電源３１０８へと接続される。尚、カソード電極３１０１の周りには周囲に高周波が漏洩するのを防止する高周波シールド（不図示）を設けることが好ましい。又、反応容器３１０１の底部には排気口３１０９が設けられ、排気路３３０１、弁３５０１を介して排気装置３２０１が接続されている。排気路３３０１中には、容器内の圧力を知るための圧力計３１１０が設けられている。更に、反応容器３１００内に円筒状基体１００２と同心円上に配置されたガス導入管３１１１は、ガス供給路３３０２、弁３５０２を介してガス供給装置３４００に接続される。ガス供給装置３４００は、ガスボンベ３４１１，３４２１，３４３１，３４４１，３４５１、弁３５１１〜３５１３、３５２１〜３５２３、３５３１〜３５３３、３５４１〜３５４３、３５５１〜３５５３、レギュレータ３４１２、３４２２，３４３２，３４４２，３４５２、マスフローコントローラ３４１３，３４２３，３４３３，３４４３，３４５３等から成る。
【０１０６】
アモルファスシリコン層の形成時に使用されるＳi
供給用ガスとしては、Ｓi Ｈ4 、Ｓi2Ｈ6 、Ｓi 3 Ｈ8 、Ｓi4Ｈ10等のガス状態、又はガス化しうる水素化珪素( シラン類) が挙げられ、特に層作成時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＳi Ｈ４ やＳi２Ｈ６ が好ましい。又、光導電層にハロゲンを積極的に導入するためにハロゲン供給用の原料ガスを使用しても良い。例えばハロゲンガス、ハロゲン化合物、ハロゲンを含むハロゲン間化合物等が挙げられ、これを単体、或は水素や希ガスなどで希釈して使用することが可能である。又、所望の帯電能や感度、ゴースト特性を実現するために、導電率の調整用に周期表第１３族等の導電性制御物質を含むガスを供給することもできる。例えば、Ｂ２
Ｈ６ , Ｂ４ Ｈ１０等の水素化硼素、ＢＦ３ 、ＢＣl３等のハロゲン化硼素等が挙げられる。その他Ａl Ｃl３、Ｇa Ｃl３,IｎＣl３等も挙げることができる。
【０１０７】
又、負帯電用の電子写真感光体を作製する際には、ＰＨ３ やＰ２ Ｈ４ 等に代表される周期表第１５族の導電性制御物質を用いることができる。これらの導電性制御物質を含むガスを導入する際には、必要に応じてＨ２
及び／又はＨe 等の希ガスにより希釈して使用しても良い。
【０１０８】
図９に示したプラズマＣＶＤ装置を用いて、円筒状基体１００２上にアモルファスシリコン層を形成する工程について以下に説明する。
【０１０９】
先ず、反応容器３１００内に円筒状基体１００２を投入し、上蓋３１０６で封止する。次に、排気装置３２０１を作動させ、弁３５０１を開いて反応容器３１００内を真空排気する。次に、堆積膜の形成に使用するガスをマスフローコントローラ３４１３，３４２３，３４３３，３４４３，３４５３によって流量を調節しながら、処理ガスを反応容器３１００内に導入する。このとき、使用する処理ガスは目的とする機能や膜特性に応じて選択し、処理ガスの流量も処理条件に合わせて調節する。処理ガスを反応容器３１００に導入しながら、高周波電源３１０８からマッチングボックス２１０７を介して電極３１０１に高周波電力を印加し、処理ガスをプラズマ化して円筒状基体１００２上にアモルファスシリコン層１１１０を形成する。このとき、ヒータ３１０４によって円筒状基体１００２の温度を適宜調節しても良い。又、スロットル弁３５０３を用いて反応容器３１００内の圧力を調節することができる。アモルファスシリコン層１１１０の形成が終了した後、リーク弁３５０４を開いて反応容器３１００内を大気開放し、円筒状基体１００２を取り出す。
【０１１０】
尚、上述した方法でアモルファスシリコン層を形成する際には、光導電性を有する光導電層１１１２のみならず、円筒状基体１００２から電荷の注入を阻止する働きを持つ電荷注入阻止層１１１１を形成することも可能である。
【０１１１】
以上のような手順で円筒状基体１００２上にアモルファスシリコンを主成分とする堆積膜を形成した後、本発明に係る反応性スパッタリング方法を用いて表面保護層１１２１を形成する。このとき、一般的に、アモルファスシリコン層１１１０を形成した電子写真感光体は円筒状基体１００２を用いることが多く、又、母線方向の長さも３００ｍｍ以上と比較的長いことから、図７に示したような反応性スパッタリング装置を用いて表面保護層１１２１を形成することが望ましい。これによって、膜質を低下させることなく、膜質むらの小さい表面保護層１１２１を得ることができる。
【０１１２】
又、本実施の形態において電子写真感光体の表面保護層を１１２１形成する際には、ターゲット２６０１にマグネシウム又はランタンを用い、反応ガスとしてフッ素ガス又は三フッ化窒素を用いることができる。そして、これらの材料を用い、表面保護層１１２１としてフッ化マグネシウムやフッ化ランタンを形成することができる。フッ化マグネシウムやフッ化ランタンは硬度や耐湿性に優れ、画像流れやトナー融着を引き起こしにくいため、電子写真感光体の表面保護層１１２１として適している。そのため、本発明に係る反応性スパッタリング装置を用いて電子写真感光体の表面保護層１１２１としてフッ化マグネシウムやフッ化ランタンを形成することで、高品質且つ膜質むらの小さい表面保護層１１２１を得ることができる。
【０１１３】
本発明における実施例を図を用いて以下に説明する。
［実施例１〜４］
図９に示したプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図５に示した反応性スパッタリング装置を用いてフッ化マグネシウムから成る表面保護層を形成して電子写真感光体を作製し、得られた表面保護層の膜質及びそのむらを調べた。又、本実施例においては、表面保護層を形成する際に、仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらを変化させた。
【０１１４】
先ず、図９に示したプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコンを主体とする電荷注入阻止層と光導電層を形成した。基体としては外径８０ｍｍ、長さが１８０ｍｍのアルミニウムシリンダを用いた。アモルファスシリコン層の形成条件を表１に示す。
【０１１５】
【表１】
2006108504.tif 000003
尚、電源には、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いた。
【０１１６】
電荷注入阻止層と光導電層を形成した後、図５に示すスパッタリング装置を用いてフッ化マグネシウムから成る表面保護層を形成した。ターゲットには基体の中心軸方向の長さが１２０ｍｍ、幅が３０ｍｍの平板状のマグネシウムを用い、基体の中心軸から１８０ｍｍの位置でスパッタリング面が基体の中心軸と平行となるように設置した。実施例１〜６におけるフッ化マグネシウム膜の形成条件を表２に示す。
【０１１７】
【表２】
2006108504.tif 000004
ここで、希釈フッ素ガスの流量は、全ての反応ガス供給ノズルから供給される総流量である。尚、本実施例においては、仕切り板の配置を調節し、仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらを変化させた。そして、それぞれの実施例において、表面保護層を形成する前にダミー基体上にスパッタリング粒子のみから成る堆積膜を形成し、仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域毎にスパッタリング粒子の堆積速度の平均値を求め、その値に比例するようにそれぞれの反応ガス供給ノズルからの反応ガスの供給量を調節した。尚、仕切り板の基体側の端部と基体の外周との距離は２０ｍｍとした。それぞれの実施例において、仕切り板によって区切られた基体上の領域の中で、スパッタリング粒子の堆積速度のむらの最大値を表３に示す。
【０１１８】
【表３】
2006108504.tif 000005
以上の手順で各実施例において１５本の電子写真感光体を作製し、５本の電子写真感光体について、ダイナミック硬度計（島津製作所社製、ＤＵＨ−２０１）を用い、基体の母線上の中央から１０ｍｍ毎にフッ化マグネシウムから成る表面保護層のダイナミック硬度を測定した。そして、最も硬度の低い部分に対する高い部分の比の平均値を算出し、硬度むらとして評価した。
【０１１９】
又、別の５本の電子写真感光体をデジタル複写機（キヤノン（株）製ｉＲ６０００の改造機）に装着し、３０℃、８０％ＲＨの環境下で白地全面文字チャートを用いて５万枚の画像を出力し、１２時間放置した後中間調チャートを出力し、以下の手順で画像流れを評価した。先ず、反射濃度計（マクベス社製、ＲＤ９１４）を用い、電子写真感光体の中心軸方向に沿って１０ｍｍごとに、放置中に帯電器と対向する部分と、対向しない部分との画像の反射濃度のむらを測定した。そして、画像の濃度むらの最大値を画像流れの度合いとして評価した。
【０１２０】
更に、残りの５本の電子写真感光体について、３０℃、８０％ＲＨの環境下で白地全面文字チャートを用いて５万枚の画像を出力した後、ハーフトーン画像を出力してトナー融着の有無を調べた。具体的には、Ａ４のハーフトーン画像において、ドラムの母線方向に対して３０ｍｍ四方ごとの領域を取り、同領域に存在するトナー融着による黒点の数を計測した。そして、各領域において計測された黒点の数の最大値を、トナー融着の度合いとして評価した。
＜比較例１＞
図９に示したプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図５に示した反応性スパッタリング装置において、仕切り板を設置しない状態でフッ化マグネシウムから成る表面保護層を形成して電子写真感光体を作製し、得られた表面保護層の膜質及びそのむらを調べた。
【０１２１】
本比較例においては、実施例１と同様の基体を用い、実施例１と同様の手順でアモルファスシリコン層を形成した後、図５に示した反応性スパッタリング装置において、仕切り板のみを取り外した状態でフッ化マグネシウムから成る表面保護層を形成した。尚、表面保護層を形成する前に、実施例１と同様の手順でダミー基体上のスパッタリング粒子の堆積速度を測定し、基体上において、反応ガス供給ノズルと対向する位置におけるスパッタリング粒子の堆積速度を求め、その値に比例するように各反応ガス供給ノズルからの反応ガスの供給量を調節した。
【０１２２】
反応ガスの供給量を調節した後、実施例１と同様の条件でフッ化マグネシウム膜から成る表面保護層をアモルファスシリコン層上に堆積させた。
【０１２３】
以上の手順で各比較例において１５本の電子写真感光体を作製し、得られた電子写真感光体について、実施例１と同様の方法で、ダイナミック硬度むらと画像流れ及びトナー融着の度合いを調べた。
＜比較例２＞
図９に示したプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図５に示した反応性スパッタリング装置を用い、それぞれの反応ガス供給ノズルからの反応ガスの供給量を統一してフッ化マグネシウムから成る表面保護層を形成して電子写真感光体を作製し、得られた表面保護層の膜質及びそのむらを調べた。
【０１２４】
本比較例においては、実施例１と同様の基体を用い、実施例１と同様の手順でアモルファスシリコン層を形成した後、図５に示した反応性スパッタリング装置を用い、それぞれの反応ガス供給ノズルからの反応ガスの供給量を統一して表面保護層を形成した。ターゲットは実施例１と同様のものを用い、フッ化マグネシウム膜から成る表面保護層をアモルファスシリコン層上に堆積させた。又、仕切り板の配置は実施例１と同様とした。
【０１２５】
以上の手順で各比較例において１５本の電子写真感光体を作製し、得られた電子写真感光体について、実施例１と同様の方法で、ダイナミック硬度むらと画像流れ及びトナー融着の度合いを調べた。
【０１２６】
実施例１〜４及び比較例１，２で得られた電子写真感光体の表面保護層のダイナミック硬度むらと、画像流れ及びトナー融着の度合いについて、比較例１において得られた値に対する比を算出したそして、それぞれの得られた比について、以下の評価基準の下で評価した。
【０１２７】
◎：０．８０以下で、比較例１よりも大幅に改善された。
【０１２８】
○：０．９０〜０．８１で、比較例１よりも改善が見られた。
【０１２９】
△：１．００〜０．９１で、比較例１とほぼ同等であった。
【０１３０】
×：１．０１以上で、比較例１よりも悪化した。
【０１３１】
これらの評価の結果を表４にまとめて示す。
【０１３２】
【表４】
2006108504.tif 000006
表４から明らかなように、実施例１〜４のように、仕切り板によって基体の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切り、区切られた基体上の領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度値に応じた流量で仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域に向けて反応ガスを供給しながら表面保護層を形成することで、比較例１において仕切り板のない状態で反応ガスの供給量の分布を調節したときや、比較例２において反応ガスの供給量の分布を統一したときに比べて、ダイナミック硬度むらが小さくなっていると共に、画像流れやトナー融着の度合いが良好となっていることが分かる。
【０１３３】
更に、仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらが０．４０以下のときには、ダイナミック硬度むらの比や、画像流れやトナー融着の度合いが特に良好となっている。
【０１３４】
以上のように、仕切り板によって基体の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切り、区切られた基体上の領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度値に応じた流量で仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域に向けて反応ガスを供給しながら堆積膜を形成することによって、高品質且つ膜質むらの小さい堆積膜を得ることができる。
【０１３５】
又、仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子のむらを０．４０以下とすることで、堆積膜の品質及び膜質むらを更に向上させることができる。
【０１３６】
尚、実施例１〜４において、ターゲットにマグネシウム、反応ガスとして三フッ化窒素を用いてフッ化マグネシウム膜を形成したときや、ターゲットにランタン、反応ガスとしてフッ素や三フッ化窒素を用いてフッ化ランタン膜を形成したときにも、仕切り板によって基体の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切り、区切られた基体上の領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度値に応じた流量で仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域に向けて反応ガスを供給しながら表面保護層を形成することによって、高品質且つ膜質むらの小さい堆積膜を得ることができた。
【０１３７】
又、仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらを０．４０以下とすることで、更に高品質且つ膜質むらの更に小さい表面保護層を得ることができた。
［実施例５〜９］
図９に示したプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図５に示した反応性スパッタリング装置において、仕切り板の基体側の端部と、基体との距離を変化させてフッ化マグネシウムから成る表面保護層を形成して電子写真感光体を作製し、得られた表面保護層の膜質及びそのむらを調べた。
【０１３８】
基体は実施例１と同様のものを用い、実施例１と同様の手順でアモルファスシリコン層を形成した後、図５に示した反応性スパッタリング装置において、仕切り板の基体側の端部と、基体との距離を変化させて堆積膜を形成した。尚、ターゲットと仕切り板の位置関係及びターゲットと基体の位置関係は実施例１と同様とした。それぞれの実施例における仕切り板と基体の距離を表５に示す。
【０１３９】
【表５】
2006108504.tif 000007
ターゲットは、実施例１と同様のものを用いた。尚、それぞれの実施例において、仕切り板によって基体上で区切られたそれぞれの領域内におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらの最大値を算出したところ、０．５０〜０．６０であった。そして、仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域毎にスパッタリング粒子の堆積速度の平均値を求め、その値に比例するようにそれぞれの反応ガス供給ノズルからの反応ガスの供給量を調節した。
【０１４０】
反応ガスの供給量を調節した後、実施例１と同様の条件でフッ化マグネシウム膜から成る表面保護層をアモルファスシリコン層上に堆積させた。
【０１４１】
以上の手順で、それぞれの実施例において１５本の電子写真感光体を作製し、得られた電子写真感光体について、実施例１と同様の方法でダイナミック硬度むらと画像流れ及びトナー融着の度合いを調べた。
【０１４２】
実施例５〜９において、得られた電子写真感光体のダイナミック硬度むらと、画像流れ及び融着の度合いについて、比較例１３において得られた値に対する比を算出し、以下の評価基準の下で評価した。
【０１４３】
◎：０．８０以下で、比較例１よりも大幅に改善された。
【０１４４】
○：０．９０〜０．８１で、比較例１よりも改善が見られた。
【０１４５】
△：１．００〜０．９１で、比較例１とほぼ同等であった。
【０１４６】
×：１．０１以上で、比較例１よりも悪化した。
【０１４７】
これらの評価の結果を、実施例１の結果と併せて表６にまとめて示す。
【０１４８】
【表６】
2006108504.tif 000008
表６から明らかなように、仕切り板と基体の距離が１〜５０ｍｍの範囲においては、ダイナミック硬度むらや、画像流れやトナー融着の度合いが特に良好となっている。
【０１４９】
以上のように、仕切り板と基体の距離を１〜５０ｍｍの範囲内とすることで、更に高品質且つ膜質むらの更に小さい表面保護層を得ることができる。
【０１５０】
尚、実施例５〜９において、ターゲットにマグネシウム、反応ガスとして三フッ化窒素を用いてフッ化マグネシウム膜を形成したときや、ターゲットにランタン、反応ガスとしてフッ素や三フッ化窒素を用いてフッ化ランタン膜を形成したときにも、仕切り板と基体の距離を１〜５０ｍｍの範囲内とすることで、更に高品質かつ膜質むらの更に小さい表面保護層を得ることができた。
［実施例１０］
図９に示したプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図７に示したスパッタリング装置を用いてフッ化マグネシウムから成る表面保護層を形成して電子写真感光体を作製し、得られた表面保護層の膜質及びそのむらを調べた。
【０１５１】
本実施例においては、基体として外径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍのアルミニウムシリンダを用いた。そして、実施例１と同様の手順でアモルファスシリコン層を形成した後、図７に示した反応性スパッタリング装置を用いてフッ化マグネシウムから成る表面保護層を形成した。ターゲットとしては実施例１と同様のものを用い、基体の中心軸から１２０ｍｍの位置でスパッタリング面が基体の中心軸と平行となるように設置した。
【０１５２】
又、仕切り板の配置についても実施例１と同様とした。又、堆積膜を形成する前に、仕切り板によって区切られた基体上の領域毎にスパッタリング粒子の堆積速度の平均値を求め、その値に比例するようにそれぞれの反応ガス供給ノズルからの反応ガスの供給量を調節した。尚、本実施例において、仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域におけるスパッタリング粒子の堆積速度のむらの最大値は、０．５４であった。
【０１５３】
反応ガスの供給量を調節した後、フッ化マグネシウム膜から成る表面保護層をアモルファスシリコン層上に１μｍ堆積させた。本実施例におけるフッ化マグネシウム膜の形成条件を表７に示す。
【０１５４】
【表７】
2006108504.tif 000009
更に、本実施例においては、このとき、ターゲットと、反応ガス供給ノズルとスパッタリングガス供給ノズルと、仕切り板を、基体の中心軸方向に沿って移動させながらスパッタリングを行った。このとき、ターゲットと、反応ガス供給ノズルとスパッタリングガス供給ノズルと、仕切り板の移動範囲としては、ターゲットの下端が基体の上端に達した点と、ターゲットの上端が基体の下端に達した点との間とした。
【０１５５】
以上の手順で１５本の電子写真感光体を作製し、得られた電子写真感光体について、実施例１と同様の方法でダイナミック硬度むらと画像流れ及びトナー融着の度合いを調べた。
＜比較例３＞
図９に示したプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図７に示した反応性スパッタリング装置において、仕切り板を設置しない状態で表面保護層を形成して電子写真感光体を作製し、得られた表面保護層の膜質及びそのむらを調べた。
【０１５６】
本比較例においては、実施例１０と同様の基体を用い、実施例１と同様の手順でアモルファスシリコン層を形成した後、図７に示した反応性スパッタリング装置において、仕切り板を取り外した状態でフッ化マグネシウムから成る表面保護層を形成した。ターゲットは実施例１と同様のものを用いた。尚、表面保護層を形成する前に、実施例１と同様の手順でスパッタリング粒子の堆積速度を測定し、実施例１０と同様の領域毎にスパッタリング粒子の堆積速度の平均値を求め  その値に比例するように各反応ガス供給ノズルからの反応ガスの供給量を調節した。
【０１５７】
反応ガスの供給量を調節した後、実施例１０と同様の手順でフッ化マグネシウム膜からなる表面保護層をアモルファスシリコン層上に１μｍ堆積させた。このとき、ターゲットと、反応ガス供給ノズルとスパッタリングガス供給ノズルと、仕切り板を基体の中心軸方向に沿って移動させながらスパッタリングを行った。このとき、ターゲットと、反応ガス供給ノズルとスパッタリングガス供給ノズルの移動範囲としては、ターゲットの下端が基体の上端に達した点と、ターゲットの上端が基体の下端に達した点との間とした。
【０１５８】
以上の手順で１５本の電子写真感光体を作製し、得られた電子写真感光体について、実施例１と同様の方法でダイナミック硬度むらと画像流れ及びトナー融着の度合いを調べた。
＜比較例４＞
図９に示したプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン層を形成した後、図７に示した反応性スパッタリング装置用い、それぞれの反応ガス供給ノズルからの反応ガスの供給量を統一して表面保護層を形成して電子写真感光体を作製し、得られた表面保護層の膜質及びそのむらを調べた。本比較例においては、実施例１０と同様の基体を用い、実施例１と同様の手順でアモルファスシリコン層を形成した後、図７に示した反応性スパッタリング装置において、それぞれの反応ガス供給ノズルからの反応ガスの供給量を統一して表面保護層を形成した。ターゲットは実施例１と同様のものを用い、実施例１と同様の条件でフッ化マグネシウム膜から成る表面保護層をアモルファスシリコン層上に１μｍ堆積させた。このとき、仕切り板の配置は実施例１０と同様とし、ターゲットと、反応ガス供給ノズルとスパッタリングガス供給ノズルと、仕切り板を、基体の中心軸方向に沿って移動させながらスパッタリングを行った。このとき、ターゲットと、反応ガス供給ノズルとスパッタリングガス供給ノズルと、仕切り板の移動範囲としては、ターゲットの下端が基体の上端に達した点と、ターゲットの上端が基体の下端に達した点との間とした。
【０１５９】
以上の手順で１５本の電子写真感光体を作製し、得られた電子写真感光体について、実施例１と同様の方法でダイナミック硬度むらと画像流れ及びトナー融着の度合いを調べた。
【０１６０】
実施例１０及び比較例３，４で得られた電子写真感光体の表面保護層のダイナミック硬度むらと、画像流れ及びトナー融着の度合いについて、比較例３において得られた値に対する比を算出し、以下の評価基準の下で評価した。
【０１６１】
◎：０．８０以下で、比較例１３よりも大幅に改善された。
【０１６２】
○：０．９０〜０．８１で、比較例１３よりも改善が見られた。
【０１６３】
△：１．００〜０．９１で、比較例１３とほぼ同等であった。
【０１６４】
×：１．０１以上で、比較例１３よりも悪化した。
これらの評価の結果を表８にまとめて示す。
【０１６５】
【表８】
2006108504.tif 000010
表８から明らかなように、大面積に渡って表面保護層を得るため、ターゲットとスパッタリングガス供給ノズルと、反応ガス供給ノズルと、仕切り板を移動させながら表面保護層を形成した際に、仕切り板によって基体上の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切り、仕切り板によって区切られた基体上の領域毎にスパッタリング粒子の堆積速度の平均値を求め、その値に応じた流量で仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域に向けて反応ガスを供給しながら表面保護層を形成したときには、比較例３において仕切り板のない状態で反応ガスの供給量の分布を調節したときや、比較例４において反応ガスの供給量の分布を統一したときに比べて、ダイナミック硬度のむらは大きく変わらないものの、画像流れやトナー融着の度合いが良好となっていることが分かる。
【０１６６】
即ち、ターゲットとスパッタリングガス供給ノズルと、反応ガス供給ノズルと、仕切り板を移動させながら堆積膜を形成したときにも、仕切り板によって基体の堆積膜の形成面を実質的に複数の領域に区切り、仕切り板によって区切られた基体上の領域毎にスパッタリング粒子の堆積速度の平均値を求め、その値に応じた流量で仕切り板によって区切られた基体上のそれぞれの領域に向けて反応ガスを供給しながら堆積膜を形成することによって、高品質且つ膜質むらの小さい堆積膜を大面積に渡って得ることができる。
【０１６７】
尚、実施例１０おいて、ターゲットにマグネシウム、反応ガスとしてフッ素を用いてフッ化マグネシウム膜を形成したときや、ターゲットにランタン、反応ガスとしてフッ素や三フッ化窒素を用いてフッ化ランタン膜を形成したときにも、ターゲットとスパッタリングガス供給ノズルと、反応ガス供給ノズルと、仕切り板を移動させながら反応性スパッタリングを行うことで、高品質且つ膜質むらの小さい堆積膜を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明に係る反応性スパッタリング装置の一例の模式図である。
【図２】仕切り板の配置の一例の模式図である。
【図３】仕切り板の配置の他の例の模式図である。
【図４】仕切り板によって基体上で区切られた領域毎にスパッタリング粒子の堆積速度の平均値を求めた一例を示す図である。
【図５】円筒状基体上に堆積膜を形成することが可能な、本発明に係る反応性スパッタリング装置の一例を示す模式図である。
【図６】円筒状の基体の外周に堆積膜を形成する際の、仕切り板の配置の一例を示す図である。
【図７】本発明に係るスパッタリング装置の他の例の模式図である。
【図８】本発明に係る電子写真感光体の製造方法によって作製された電子写真感光体の層構成の一例を示す図である。
【図９】プラズマＣＶＤによってアモルファスシリコン層を形成するための装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１００１    基体
１００２    円筒状基体
１１００    電子写真感光体
１１０１    導電性基体
１１１０    アモルファスシリコン層
１１１１    電荷注入阻止層
１１１２    光導電層
１１２１    表面保護層
２１０１    処理容器
２１０２    圧力計
２１０３    ロードロック室
２１０４    圧力計
２１０５    搬入扉
２１０６    支持台
２１０７    支持台
２１０８    電源ケーブル
２１０９    電源
２１１０〜２１１５    反応ガス供給ノズル
２１１６    スパッタリングガス供給ノズル
２１１７    支持部材
２１１８    キャップ
２１１９    回転軸
２１２０    モータ
２１２１    接地部材
２１２２    シールド
２１２３    シャフト
２１２４    移動子
２１２５〜２１３１    ベローズ
２１３２    モータ
２１３３    シールド
２２０１    排気装置
２２０２    排気装置
２３０１    排気弁
２３０２    スロットル弁
２３０３    弁
２３０４    排気弁
２３０５    リーク弁
２３０６〜２３３１    弁
２４００    ガス供給装置
２４１１    スパッタリングガスボンベ
２４１２    レギュレータ
２４１３    マスフローコントローラ
２４２１    反応ガスボンベ
２４２２    レギュレータ
２４２３〜２４２８    マスフローコントローラ
２４３１    反応ガスボンベ
２４３２     レギュレータ
２４３３〜２４３８    マスフローコントローラ
２５０１    排気路
２５０２    搬送路
２５０３    排気路
２５１１    スパッタリングガス供給路
２５１２〜２５１７    反応ガス供給路
２６００    ターゲットユニット
２６０１    ターゲット
２６０２    ターゲットホルダ
２６０３    絶縁物
２６０４    スパッタリング面
２６０５    磁石
２７０１    仕切り板
２７０２    仕切り板
３１００    反応容器
３１０１    カソード電極
３１０２    セラミック碍子
３１０３    基体ホルダ
３１０４    ヒータ
３１０５    キャップ
３１０６    上蓋
３１０７    マッチングボックス
３１０８    高周波電源
３１０９    排気口
３２０１    排気装置
３１１０    圧力計
３１１１    ガス導入管
３２０１    排気装置
３３０１    排気路
３３０２    ガス供給路
３４００    ガス供給装置
３４１１，３４２１，３４３１，３４４１，３４５１  ガスボンベ
３４１２，３４２２，３４３２，３４４２，３４５２  レギュレータ
３４１３，３４２３，３４３３，３４４３，３４５３  マスフローコントローラ
３５０１    弁
３５０２    弁
３５０３    スロットル弁
３５０４    リーク弁
３５１１〜３５１３  弁
３５２１〜３５２３  弁
３５３１〜３５３３  弁
３５４１〜３５４３  弁
３５５１〜３５５３  弁
【図１】
2006108504.tif 000011
【図２】
2006108504.tif 000012
【図３】
2006108504.tif 000013
【図４】
2006108504.tif 000014
【図５】
2006108504.tif 000015
【図６】
2006108504.tif 000016
【図７】
2006108504.tif 000017
【図８】
2006108504.tif 000018
【図９】
2006108504.tif 000019