(57)【要約】【課題】  ゲートバルブの真空シール部の汚れを防止し、形成される堆積膜の品質低下を抑制する。【解決手段】  反応容器、水平方向にスライドするゲートバルブ弁体及び該ゲートバルブ弁体のハウジングを有する堆積膜形成装置において、該堆積膜形成装置が、該反応容器と、該反応容器の上部に位置する該ゲートバルブ弁体とにより堆積膜を形成する空間を有し、該ゲートバルブ弁体が、該空間に面する弁体面と該ハウジングに接する弁体面とを有し、該空間に面する弁体面の全ての部分が、該ハウジングに接する弁体面に対して窪んでいることを特徴とする堆積膜形成装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器、水平方向にスライドするゲートバルブ弁体及び該ゲートバルブ弁体のハウジングを有する堆積膜形成装置において、
該堆積膜形成装置が、該反応容器と、該反応容器の上部に位置する該ゲートバルブ弁体とにより形成される空間を有し、
該空間は、堆積膜が形成される空間であり、
該ゲートバルブ弁体が、該反応容器側に、該空間に面する第一の弁体面と該ハウジングに接する第二の弁体面とを有し、
該ゲートバルブ弁体が閉の状態において、該第一の弁体面の全ての部分が、該第二の弁体面に対して窪んでいることを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項２】
前記ゲートバルブ弁体のハウジングが、オーリングを有する請求項１に記載の堆積膜形成装置。
【請求項３】
プラズマＣＶＤ法による前記堆積膜の形成に用いられる請求項１又は２に記載の堆積膜形成装置。
【請求項４】
アモルファスシリコン膜の形成に用いられる請求項１〜３のいずれか１項に記載の堆積膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いた堆積膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
堆積膜を形成する方法として、反応容器に導入された原料ガスを熱やプラズマ等のエネルギーで分解し、その分解生成物を基体の表面に被着させる方法が採用されている。このような堆積膜形成方法は、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と呼ばれ広く採用されている。例えばこのような方法で形成されたａ−  Ｓｉ半導体膜の用途には太陽電池や液晶表示装置で使用される薄膜トランジスタ、半導体メモリ、電子写真感光体などが挙げられる。
【０００３】
ＣＶＤ法では、反応容器内の真空度が、形成される堆積膜の品質に大きな影響を与える場合がある。堆積膜形成装置は、水平方向にスライドするゲートバルブを介して基体の搬送容器と反応容器を接続し、真空を維持した状態での基体の出し入れを可能とする構成が一般に用いられている。それにより、反応容器内の真空度を安定して維持することが可能となり、堆積膜中の不純物を低減させることができる。
【０００４】
しかしながら堆積膜形成条件によっては、堆積膜形成中にゲートバルブ弁体へと堆積膜や副生成物が付着する場合がある。その結果、水平方向にスライドさせてゲートバルブを開閉する時に真空シール部が堆積膜や副生成物によって汚れることでリークが発生し、形成される堆積膜の品質低下の原因となる場合がある。
【０００５】
特許文献１では、ゲートバルブ弁体を加熱する機構を設け、ゲートバルブ弁体への堆積膜や副生成物の付着を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１８４９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この技術により、ゲートバルブ弁体への堆積膜や副生成物の付着を抑制し、真空シール部の汚れを低減することができる。しかしながら、弁体を加熱する機構を設けることで装置構成が煩雑となるため、装置を維持管理する負荷が増加し、生産性の低下が生じる場合がある。又、弁体を加熱することで真空シール部に用いられるオーリングの熱による劣化が生じ、オーリングの寿命が短くなり、生産性の低下が生じる場合があり、改善の余地がある。
【０００８】
本発明の目的は生産性に影響を与えることなく、水平方向にスライドするゲートバルブの真空シール部の副生成物による汚れを抑制することでリークを防止し、形成される堆積膜の品質を維持する堆積膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、
反応容器、水平方向にスライドするゲートバルブ弁体及び該ゲートバルブ弁体のハウジングを有する堆積膜形成装置において、
該堆積膜形成装置が、該反応容器と、該反応容器の上部に位置する該ゲートバルブ弁体とにより形成される空間を有し、
該空間は、堆積膜が形成される空間であり、
該ゲートバルブ弁体が、該反応容器側に、該空間に面する第一の弁体面と該ハウジングに接する第二の弁体面とを有し、
該ゲートバルブ弁体が閉の状態において、該第一の弁体面の全ての部分が、該第二の弁体面に対して窪んでいることを特徴とする堆積膜形成装置に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、生産性に影響を与えることなく、水平方向にスライドするゲートバルブの真空シール部の汚れを防止し、形成される堆積膜の品質低下を抑制可能な堆積膜形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に関わるゲートバルブの例を示す模式図である。
【図２】本発明に関わる電子写真感光体製造装置の例を示す模式図である。
【図３】本発明に関わる搬送機構の例を示す模式図である。
【図４】電子写真感光体製造装置で使用される電圧波形の一例を示す模式図である。
【図５】従来のゲートバルブの例を示す模式図である。
【図６】従来の電子写真感光体製造装置の例を示す模式図である。
【図７】従来の搬送機構の例を示す模式図である。
【図８】ゴースト評価で用いたテストチャートの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について図を参照しつつ説明する。
【００１３】
本発明は、以下に説明するプラズマＣＶＤ法による堆積膜の形成に好適に用いられ、より好ましくは、アモルファスシリコン膜の形成に好適に用いられる装置である。
【００１４】
図１は本発明で使用されるゲートバルブ１００の一例を示す模式図である。
【００１５】
ゲートバルブ弁体１０１はリンク機構１０２、ゲートベース１０３、ロッド１０４を介してエアシリンダ１０５と接続されている。エアシリンダ１０５によってゲートバルブ弁体１０１を図中矢印の方向にスライドさせることにより（水平方向にスライドさせる）ゲートバルブ１００を開閉することができる。１００Ａはゲートバルブ弁体が閉の状態を示し、１００Ｂはゲートバルブ弁体が開の状態を示す。ゲートバルブ弁体が閉の状態では、ゲートバルブ弁体１０１はオーリング１０６を介してハウジング１０７に押し付けられる。それによりゲートバルブ１００は真空封止可能となる。ゲートバルブ弁体１０１においては、反応容器側に、ハウジング（反応容器側）に押しつけられて、空間に面する弁体面（第一の弁体面と称す）及びハウジングに接する弁体面（第二の弁体面と称す）とを有する。該空間に面する弁体面の全ての部分が、ハウジングと接する弁体面に対して窪んでいる（図中Ａ部）。
【００１６】
図２は本発明で使用される、反応容器２００とゲートバルブ１００からなる電子写真感光体製造装置の一例を示す模式図である。堆積膜形成装置は、反応容器２００と、反応容器の上部に位置するゲートバルブ弁体１０１とにより形成される空間を有している。
【００１７】
又、空間において、堆積膜が形成される。
【００１８】
反応容器２００は接地され、電圧が印加される円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂ表面に対向する接地電極となっている。ベースプレート２０２、ゲートバルブ１００及びゲートバルブ弁体１０１も接地され接地電極となっている。
【００１９】
円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂへの電圧の印加は、電源２０３から次のように構成される電力伝送路を経てなされる。基体ホルダ２０４が円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂを保持し互いに電気的に接続されている。また基体ホルダ２０４は基体ホルダ保持部材２０５に保持されて互いに電気的に接続されている。回転軸２０６は基体ホルダ保持部材２０５と電気的に接続されている。電源２０３は回転軸２０６と接続され、回転軸２０６、基体ホルダ保持部材２０５、基体ホルダ２０４は円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂへの電力伝送路となっている。
【００２０】
モータ２０７、モータ回転軸２０８、モータ歯車部２０９、回転軸歯車部２１０、回転軸２０６、基体ホルダ保持部材２０５は、基体ホルダ２０４に対する回転支持機構を形成している。
【００２１】
円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂは基体加熱ヒータ２１１によって所定の温度に加熱される。基体加熱ヒータ２１１の外面は接地されている。基体加熱ヒータ２１１は絶縁性を有するヒータカバー２１２によって覆われている。基体加熱ヒータ２１１の内側には回転軸２０６と回転軸絶縁部材２１３とが設置されている。ヒータカバー２１２と回転軸絶縁部材２１３の上部には絶縁カバー２１４が設置されている。基体ホルダ２０４及び回転軸２０６はヒータカバー２１２、回転軸絶縁部材２１３及び絶縁カバー２１４によって基体加熱ヒータ２１１と絶縁されている。
【００２２】
反応容器２００内への原料ガスの導入はガスブロック２１５を介して行われる。ガスブロック２１５は、中央の管状空洞部２１６と原料ガス放出孔２１７から構成され、原料ガス放出孔２１７が反応容器２００内壁面に配置されるように取り付けられる。ガスブロック２１５には原料ガス流入バルブ２１８を介して原料ガス混合装置２１９が接続されている。
【００２３】
反応容器２００及びゲートバブル弁体１０１、ベースプレート２０２は減圧可能な空間を形成している。反応容器２００の排気系は、反応容器２００の排気口に連通された排気配管２２０と排気メインバルブ２２１と排気装置２２２とから構成されている。排気装置２２２は例えばロータリーポンプやメカニカルブースターポンプである。この排気系を反応容器２００に設けられた真空計（不図示）を使ってフィードバック制御させることにより反応容器２００内を所定圧力に維持する。
【００２４】
図３は本発明で使用される搬送機構３００と反応容器２００の一例を示す模式図である。
【００２５】
搬送容器３０１は垂直方向移動機構３０２により垂直方向に移動可能であり、水平方向移動機構３０３により搬送レール３０４に沿って水平方向に移動可能である。搬送容器３０１は、下部にゲートバルブ３０５、内部に垂直方向に移動可能なアーム３０６が設置される。アーム３０６は円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂが設置された基体ホルダ２０４を把持可能なチャッキング部材３０７を有する。
【００２６】
以下、図１及び図２、図３の装置を用いた電子写真感光体の製造方法の一例について説明する。
【００２７】
例えば旋盤を用いて表面に鏡面加工を施した円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂは、円筒状部材２２３と共に基体ホルダ２０４に装着される。真空封止された搬送容器３０１内に円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂが設置された基体ホルダ２０４はチャッキング部材３０７により把持される。搬送容器３０１は水平方向移動機構３０３により搬送レール３０４に沿って移動し、所定の反応容器２００直上まで搬送される。反応容器２００は排気装置２２２によって真空排気されている。搬送容器３０１は垂直方向移動機構３０２によりゲートバルブ３０５とゲートバルブ１００が接触するまで下降される。排気配管１０８に接続された排気装置（不図示）を用いてゲートバルブ３０５とゲートバルブ１００の間が真空排気される。ゲートバルブ間が十分に排気された後、ゲートバルブ３０５とゲートバルブ１００は開けられる。アーム３０６が下降し、基体ホルダ２０４が基体ホルダ保持部材２０５に設置される。チャッキング部材３０７から基体ホルダ２０４が開放される。アーム３０６が上昇し搬送容器３０１内に収容される。ゲートバルブ３０５とゲートバルブ１００は閉じられる。ゲートバルブ間は大気開放される。搬送容器３０１は垂直方向移動機構３０２により所定の位置まで上昇され、搬送容器３０１と反応容器２００は切り離される。搬送容器３０１は水平方向移動機構３０３により搬送レール３０４に沿って所定の位置まで搬送される。
【００２８】
加熱用の不活性ガス、一例としてアルゴンガスがガスブロック２１５より反応容器２００内に導入される。真空計（不図示）を用いて反応容器２００内圧力は所定圧力に維持される。基体加熱ヒータ２１１により円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂは加熱され、２００℃〜５００℃の所定の温度に制御される。円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂが所定の温度に加熱されたところで、アルゴンガスは徐々に減らされる。同時並行して、成膜用の所定の原料ガス、例えばモノシラン、メタンなどの材料ガス、又はジボラン、ホスフィンなどのドーピングガスが反応容器２００内に除々に導入される。真空計（不図示）を用いて反応容器２００内は所定圧力に維持される。以上の手順により成膜準備を完了した後、電源２０３より回転軸２０６及び基体ホルダ２０４を通じて電圧を印加して円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂと反応容器２００との間にグロー放電を生起させる。この放電のエネルギーによって反応容器２００内に導入した各原料ガスが分解され、円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂの上に例えば下部注入阻止層、光導電層、表面層の順に堆積膜が形成される。堆積膜形成時においては堆積膜形成条件によっては、反応容器２００内面や、ゲートバルブ弁体１０１の堆積膜形成空間に面する部分に堆積膜やポリシラン等の副生成物が付着する場合がある。
【００２９】
図４は、電源２０３より印加される電圧波形の一例を示した図である。反応容器２００の電位をアース電位で一定とし、反応容器２００の電位に対する円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂの電位の変化を示す。図４中Ａの範囲が放電開始電圧の絶対値以上の絶対値を持つ電圧となる期間であり、図４中Ｂの範囲が放電維持電圧の絶対値未満の絶対値を持つ電圧となる期間である。図４中Ｔは電圧の周期を表しており、放電開始電圧の絶対値以上の絶対値を持つ電圧となる期間ｔをＴで除した値（ｔ／Ｔ）をＤｕｔｙ比（％）と定義する。
【００３０】
堆積膜形成後、電圧の供給、成膜用原料ガスの供給及び円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂの加熱を停止し反応容器２００内を排気する。その後、反応容器２００及びガスブロック２１５内部等を例えばアルゴンガスのような不活性ガスを用いてパージ処理する。
【００３１】
上記の工程によって電子写真感光体を製造した後、下記の工程により搬送機構３００を用いて基体ホルダ２０４と共に円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂ上に堆積膜形成されてなる電子写真感光体を取り出す。搬送容器３０１は水平方向移動機構３０３により搬送レールに沿って移動し、所定の反応容器２００直上まで搬送される。反応容器２００は排気装置２２２によって真空排気されている。搬送容器３０１は垂直方向移動機構３０２によりゲートバルブ３０５とゲートバルブ１００が接触するまで下降される。排気配管１０８に接続された排気装置（不図示）を用いてゲートバルブ３０５とゲートバルブ１００の間が真空排気される。ゲートバルブ間が十分に排気された後、ゲートバルブ３０５とゲートバルブ１００は開けられる。
【００３２】
本発明において用いられるゲートバルブ１００においては、ゲートバルブ弁体１０１のスライド方向（図１中矢印）と略平行なゲートバルブ弁体１０１の面の内、堆積膜形成空間に面する全ての部分が窪んでいる（図１及び図２中Ａ部）。従って、堆積膜形成時にゲートバルブ弁体１０１の面に堆積膜やポリシラン等の副生成物が付着したとしても、前述した窪んだ部分（図１及び図２中Ａ部）に付着することとなる。そのため、堆積膜形成後にゲートバルブ１００が開いても、堆積膜やポリシラン等の副生成物がオーリング１０６に接触することがなく、オーリング１０６の汚れを防止することができる。
【００３３】
アーム３０６が所定位置まで下降した後、チャッキング部材３０７により基体ホルダ２０４が把持される。アーム３０６が上昇し、基体ホルダ２０４とともに円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂ上に堆積膜形成されてなる電子写真感光体が搬送容器３０１内に収容される。ゲートバルブ３０５とゲートバルブ１００は閉じられる。ゲートバルブ間は大気開放される。搬送容器３０１は垂直方向移動機構３０２により所定の位置まで上昇され、搬送容器３０１と反応容器２００は切り離される。搬送容器３０１は水平方向移動機構３０３により搬送レール３０４に沿って所定の位置まで搬送される。搬送容器３０１は大気開放され、ゲートバルブ３０５が開けられた後、アーム３０６が下降し、基体ホルダ２０４とともに円筒状基体２０１Ａ、２０１Ｂ上に堆積膜形成されてなる電子写真感光体が取り出される。
【００３４】
電子写真感光体取出し後、搬送機構３００を用いて、反応容器２００内にクリーニング工程用基体ホルダ（不図示）が設置される。搬送容器３０１と反応容器２００とが切り離された後、ガスブロック２１５を介してクリーニング用ガスが反応容器２００内に導入される。真空計（不図示）を用いて反応容器２００内は所定圧力に維持される。反応容器２００内面や、ゲートバルブ弁体１０１の堆積膜形成空間に面する部分に付着した堆積膜やポリシラン等の副生成物をクリーニングする。クリーニングガスとしては例えばＣｌＦ３ガスを使用し、Ａｒなどの不活性ガスと希釈させて反応容器２００内に導入する。その後、例えばアルゴンガスのような不活性ガスを用いてパージ処理する。
【００３５】
（実施例）
以下、実施例及び比較例により本発明をさら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。
【００３６】
実施例では図１及び図２、図３に示す装置を用いた。円筒状基体は、直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、厚さ３ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウム製の円筒状基体を用いた。２０１Ａ、２０１Ｂの表面に、表１に示す条件及び図４に示す電圧波形を用いて、前述した方法により電子写真感光体を１０Ｌｏｔ連続で計２０本作製した。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
（比較例）
比較例では、実施例で用いた装置からゲートバルブを変更した図５及び図６、図７に示す装置を用いた。図５に示すゲートバルブ５００はゲートバルブ弁体５０１のＢ部は平面になっている。５００Ａはゲートバルブ閉の状態を示し、５００Ｂはゲートバルブ開の状態を示す。実施例と同様の方法で電子写真感光体を１０Ｌｏｔ連続で計２０本作製した。
【００３９】
〈実施例及び比較例の評価〉
（オーリング面状態）
実施例及び比較例において１０Ｌｏｔ連続で電子写真感光体を作製した後、それぞれのゲートバルブ１００、５００においてオーリング面１０６、５０６の状態を確認した。その結果を表２に示す。表２の結果からわかるように、本発明の手段を用いることにより、オーリング面の汚れを防止することができることがわかる。
【００４０】
【表２】
2019065347.tif 000004
【００４１】
（ゴースト）
実施例及び比較例において作製した電子写真感光体のゴーストを以下のように評価した。作製した電子写真感光体をキヤノン株式会社製の複写機（商品名：ｉＲＣ６８００）の改造機に設置した。この複写機の黒色用現像器を外し、表面電位計（Ｔｒｅｋ社製の表面電位計（商品名：Ｍｏｄｅｌ３４４））及びプローブ（商品名：Ｍｏｄｅｌ５５５−Ｐ）を設置して、電子写真感光体の軸方向中央位置における表面の電位測定を行った。ベタ白画像（静電潜像形成用レーザー非露光）を出力し、電子写真感光体の軸方向中央位置における表面の暗部電位が−４５０Ｖになるように調整した。次に、電位センサを取り外し、黒色現像器を設置し、図８に示すようなテストチャートを用いてゴースト評価画像を出力した。画像出力は、温度２３℃／湿度６０％ＲＨの常温常湿環境下で行った。出力用紙はキヤノンマーケティングジャパン株式会社のＡ３用紙（商品名：ＣＳ−８１４（８１．４ｇ／ｍ２））を使用した。図８に示したテストチャートは、画像左端部側にＡ３チャートの短辺の中央位置、左端から４０ｍｍ位置を中心に４０ｍｍ口の範囲に反射濃度１．２の黒色四角を有している。そして左端より８０ｍｍの位置から右端より５ｍｍの位置まで反射濃度０．６のハーフトーン（ＨＴ）を有している。Ｘ−Ｒｉｔｅ  Ｉｎｃ製の５０４分光濃度計を用いて出力されたゴースト評価画像の反射濃度を測定した。測定位置は、出力画像の黒色四角の中心から長辺方向に２６４ｍｍ位置（電子写真感光体一周分の位置）を基準位置とし、基準位置と、基準位置に対してＡ３の画像短辺方向±３０ｍｍ、長辺方向±３０ｍｍの合計５点とした。基準位置に対してＡ３の画像短辺方向±３０ｍｍ、長辺方向±３０ｍｍで測定した反射濃度の平均値を求め、基準位置での反射濃度に対する比率を算出しゴーストの評価を行った。比率が１００％に近い程ゴーストが良好となる。実施例及び比較例において作製した各２０本の電子写真感光体の内、比率が１０５％を超える又は９５％未満となった本数を表３に示す。表３の結果からわかるように、本発明の手段を用いることにより、良好な電子写真感光体を作製することができることがわかる。オーリング面の汚れが防止され、リークによる堆積膜の品質低下が抑制されるためだと考えている。
【００４２】
【表３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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