(57)【要約】【課題】  構造欠陥の抑制、処理特性の均一性向上、処理特性のロット間ばらつき抑制を高いレベルで実現可能なプラズマ処理装置、プラズマ処理方法を提供する。【解決手段】  反応容器中に周波数の異なる複数の高周波電力を供給するための複数の高周波電力供給系を有したプラズマ処理装置、及びそれを用いたプラズマ処理方法において、少なくとも1つの高周波電力供給系は高周波電源とマッチング回路、及び前記高周波電源と前記マッチング回路の間に設けられたフィルター回路を有し、更に、他の電力供給系から供給された電力であって前記フィルター回路へ回り込む電力を検出するための手段を有する。【選択図】  図１
2008019494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも被処理物を収納する反応容器と前記反応容器中に原料ガスを供給するための原料ガス供給手段と、前記反応容器中に周波数の異なる複数の高周波電力を供給するための複数の高周波電力供給系とを有したプラズマ処理装置において、少なくとも1つの高周波電力供給系は高周波電源とマッチング回路、及び前記高周波電源と前記マッチング回路の間に設けられたフィルター回路を有し、更に、他の電力供給系から供給された電力であって前記フィルター回路へ回り込む電力を検出するための手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項1に記載のプラズマ処理装置において、前記フィルター回路へ回り込む電力を検出するための手段がフィルター回路の所定個所における電圧、及び/または電流を測定する手段を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項1に記載のプラズマ処理装置において、前記フィルター回路へ回り込む電力を検出するための手段がフィルター回路の所定個所における温度を測定する手段を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項1に記載のプラズマ処理装置において、前記フィルター回路へ回り込む電力を検出するための手段が前記マッチング回路と前記フィルター回路の間に設けられた第1の電力計と前記フィルター回路と前記高周波電源との間に設けられた第2の電力計を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項1〜4に記載のプラズマ処理装置において、前記周波数の異なる複数の高周波電力のうちの少なくとも2つが50ＭＨｚ以上250ＭＨｚ以下の周波数であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項1〜5に記載のプラズマ処理装置において、前記周波数の異なる複数の高周波電力が同一の電極に供給されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
反応容器中に被処理物を収納し、前記反応容器中に供給された原料ガスを複数の高周波電力供給系より導入された周波数の異なる複数の高周波電力により分解して被処理物に処理を施すプラズマ処理方法において、少なくとも1つの高周波電力は高周波電源とマッチング回路、及び前記高周波電源と前記マッチング回路の間に設けられたフィルター回路により構成された高周波電力供給系より供給し、他の電力供給系から供給された電力であって前記フィルター回路へ回り込む電力を検出しながら被処理物に処理を施すことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項８】
請求項7に記載のプラズマ処理方法において、前記フィルター回路に回り込む電力をフィルター回路の所定個所における電圧、及び/または電流を測定することにより検出することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項９】
請求項7に記載のプラズマ処理方法において、前記フィルター回路に回り込む電力をフィルター回路の所定個所における温度を測定することにより検出することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】
請求項7に記載のプラズマ処理方法において、前記フィルター回路に回り込む電力を前記マッチング回路と前記フィルター回路の間での電力測定、及び前記フィルター回路と前記高周波電源の間での電力測定により検出することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１１】
請求項7〜10に記載のプラズマ処理方法において、前記周波数の異なる複数の高周波電力のうちの少なくとも2つが50ＭＨｚ以上250ＭＨｚ以下の周波数であることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１２】
請求項7〜11に記載のプラズマ処理方法において、前記周波数の異なる複数の高周波電力を同一の電極より供給することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１３】
請求項7〜12に記載のプラズマ処理方法において、検出された電力に応じてプラズマ処理条件を調整することを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体デバイス、電子写真用感光体、画像入力用ラインセンサー、撮影デバイス、光起電力デバイス等の作製に用いられるプラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイス、電子写真用感光体、画像入力用ラインセンサー、撮影デバイス、光起電力デバイス、その他各種エレクトロニクス素子、光学素子に用いるプラズマ処理方法として、プラズマＣＶＤ法やプラズマエッチング法、プラズマを用いた表面処理法等、多数知られており、そのための装置も実用に付されている。
【０００３】
例えばプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電により分解し、基板上に薄膜状の堆積膜を形成する方法は、電子写真用水素化アモルファスシリコン堆積膜の形成等、現在実用化されており、そのための装置も各種提案されている。
【０００４】
図2はＶＨＦ帯の高周波電力を用いた電子写真用水素化アモルファスシリコン堆積膜形成装置の一例を示した概略図である。図2(a)は概略断面図、図2(b)は図2(a)の切断線Ａ−Ａ’に沿う概略断面図である。反応容器２０１の下部には排気口２０９が形成され、排気口２０９の他端は不図示の排気装置に接続されている。反応容器２０１の中心部を取り囲むように、堆積膜の形成される6本の円筒状基体２０５が互いに平行になるように配置されている。各円筒状基体２０５は回転軸２０８によって保持され、発熱体２０７によって加熱されるようになっている。不図示のモータを駆動することにより、不図示のギアを介して回転軸２０８が回転し、円筒状基体２０５が軸を中心として自転するようになっている。
【０００５】
原料ガスは原料ガス供給手段２１０より反応容器２０１中に供給される。
【０００６】
高周波電力は高周波電源２１４よりマッチング回路が収められているマッチングボックス２１５を介して反応容器２０１の外部に複数配置された高周波電極２１３へ供給され、高周波電極２１３より反応容器２０１の一部を形成する誘電体壁２０３を透過して反応容器２０１内に導入される。
【０００７】
高周波電極２１３を取り囲むように高周波シールド２０４が設けられ、外部への電力の漏洩を防止する構成となっている。
【０００８】
このような装置を用いた堆積膜形成は概略以下のような手順により行なうことができる。
【０００９】
まず、反応容器２０１内に円筒状基体２０５を設置し、不図示の排気装置により排気口２０９を通して反応容器２０１内を排気する。続いて、発熱体２０７により円筒状基体２０５を所定の温度に加熱・制御する。
【００１０】
円筒状基体２０５が所定の温度となったところで、原料ガス供給手段２１０を介して、原料ガスを反応容器２０１内に導入する。原料ガスの流量が設定流量となり、また、反応容器２０１内の圧力が安定したのを確認した後、高周波電源２１４の出力を所定値に設定する。続いて、マッチングボックス２１５内のマッチング回路のインピーダンスを調整する。
【００１１】
これによって、高周波電力は高周波電極２１３を介して効率良く反応容器２０１内に供給され、反応容器２０１内にグロー放電が生起し、原料ガスは励起解離して円筒状基体２０５上に堆積膜が形成される。
【００１２】
所望の膜厚の形成が行なわれた後、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して堆積膜の形成を終える。同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造の光受容層が形成される。
【００１３】
堆積膜形成中、回転軸２０８を介して円筒状基体２０５を不図示のモータにより所定の速度で回転させることにより、円筒状基体表面全周に渡って均一な堆積膜が形成される。
【００１４】
このようにして良好な電子写真用水素化アモルファスシリコン堆積膜が形成される。しかしながら、高周波電力を用いたプラズマ処理装置においては、高周波電力の波長に応じた電力むらが生じやすく、特にＶＨＦ帯の周波数の高周波電力を用いる場合、この電力むらが顕在化しやすく、これが更なる処理特性向上の上での大きな障壁の1つとなっていた。
【００１５】
このような状況下において、2つの異なる周波数の高周波電力を用いる技術が開発され、例えば図４に示すような装置により電力むらを大幅に抑制し、処理特性の向上が達成可能となった（例えば特許文献1参照）。更にはこのような装置を用いた堆積膜形成法もさまざまに改善された結果、処理特性は大きく向上してきた（例えば特許文献2参照）。
【００１６】
図4において、図4(a)は概略断面図、図4(b)は図4(a)の切断線Ａ−Ａ’に沿う概略断面図である。高周波電源２１４、重畳高周波電源２１６は互いに異なる周波数の高周波電力が出力可能となっており、高周波電源２１４、重畳高周波電源２１６より出力された各々の高周波電力はマッチングボックス２１５内で合成された後、高周波電極２１３へ供給される。
【００１７】
マッチングボックス２１５内には高周波電源２１４より入力された高周波電力のマッチング調整を行うためのマッチング回路と重畳高周波電源２１６より入力された高周波電力のマッチング調整を行うためのマッチング回路が設けられており、各々独立に調整可能となっている。
【００１８】
マッチングボックス２１５の具体的構成は例えば図５のようになっている。１０１はマッチング回路であり、高周波数高周波電力用マッチング回路１０２と低周波数高周波電力用マッチング回路１０３からなっている。高周波数高周波電力用マッチング回路１０２と低周波数高周波電力用マッチング回路１０３は可変コンデンサ１０４、１０５、１０６、１０７により各々独立にマッチング調整可能となっている。
【００１９】
高周波数高周波電力用マッチング回路１０２の入力側にはハイパスフィルター１０８が設けられ、低周波数高周波電力が高周波数高周波電力供給電源へ回り込むことを抑制する構成となっている。同様に、低周波数高周波電力用マッチング回路１０３の入力側にはローパスフィルター１０９が設けられ、高周波数高周波電力が低周波数高周波電力供給電源へ回り込むことを抑制する構成となっている。
【００２０】
このような装置を用いて堆積膜を形成するには、高周波電源２１４から高周波電力を出力するのと同時並行的に重畳高周波電源２１６からも高周波電力を出力する。マッチング調整は高周波電源２１４、重畳高周波電源２１６から出力される高周波電力に対して各々独立に調整を行う。このような高周波電力の出力、及びマッチング調整以外に関しては図2に示した装置を用いた場合と同様にして堆積膜の形成を行うことができる。
【特許文献１】特開2002-220670号公報
【特許文献２】特開2003-268557号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述したような従来の処理装置、処理方法により良好なプラズマ処理がなされる。しかしながら、市場における要求レベルの高まりは近年特に著しく、これに応じるためには更なる改善が必要とされているのが現状である。例えば電子写真感光体製造装置、製造方法の場合、近年の更なる高画質化の要求に応えるためには、画像欠陥の抑制、電位特性の均一性向上、処理特性のロット間ばらつき抑制を更に高いレベルで実現する必要がある。
【００２２】
前述した装置を用いて電子写真感光体を形成する場合、画像欠陥の抑制、電位特性の均一性向上、処理特性のロット間ばらつき抑制のためには高周波電力を高いレベルで安定して反応容器２０１内に導入する必要がある。特に図４に示した装置では、周波数の異なる複数の高周波電力を用いているため、これら複数の高周波電力のうち1つでも導入電力が不安定となってしまうと、各高周波電力の比率がずれてしまうため、形成される堆積膜の均一性が損なわれ、また、ロット間での特性のずれが生じてしまう場合がある。更には、反応容器壁に付着する堆積膜の膜構造が場所によって異なってしまうので、膜応力の不均一個所が生じ、その結果、膜剥れが生じやすくなって画像欠陥増加の一因となってしまう場合がある。
【００２３】
このように、高周波電力を高いレベルで安定して反応容器内に導入可能なプラズマ処理装置、プラズマ処理方法を実現することがプラズマ処理特性を更に高める上での課題として残されていた。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は上記課題の解決を目的とするものである。即ち、プラズマ処理特性の更なる向上、より具体的には、構造欠陥の抑制、処理特性の均一性向上、処理特性のロット間ばらつき抑制を高いレベルで実現可能なプラズマ処理装置、プラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【００２５】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、まず、これまでのプラズマ処理装置においては反応容器内に導入される実効的な高周波電力が必ずしも正確に捉えられてはいないことを見出した。
【００２６】
例えば、図５に示すマッチングボックス及び図4に示す電子写真用水素化アモルファスシリコン堆積膜形成装置を用いて堆積膜形成を行う場合、高周波電力の一部はハイパスフィルター１０８、ローパスフィルター１０９で消費され、これらの消費電力は堆積膜特性に影響を及ぼすレベルに達する場合があることを見出した。更には、このようなハイパスフィルター１０８、ローパスフィルター１０９で消費される電力は堆積膜形成中に時間と共に変動する場合があることを見出した。ハイパスフィルター１０８、ローパスフィルター１０９で消費される電力は従来の装置においては検出することができないため、堆積膜形成に寄与する実効的な電力を正確に制御することができておらず、これが画像欠陥抑制、電位特性の均一性向上、処理特性のロット間ばらつき抑制を高いレベルで実現していくの上での障壁となっていることを見出した。
【００２７】
そして、このような知見に基づいて更に検討を進めた結果、高周波電力供給系内での損失電力、具体的にはフィルターへの回り込み電力を検出し、高周波電源の出力電力からその回り込み電力を差し引いた値を算出することで堆積膜形成に寄与する実効的な電力を正確に把握することが可能となることを見出した。更にはその実効的な電力が所望の値となるよう制御することで構造欠陥の抑制、処理特性の均一性向上、処理特性のロット間ばらつき抑制を高いレベルで実現可能であることを見出し本発明を完成させるに至った。
【００２８】
即ち、本発明は、少なくとも被処理物を収納する反応容器と前記反応容器中に原料ガスを供給するための原料ガス供給手段と、前記反応容器中に周波数の異なる複数の高周波電力を供給するための複数の高周波電力供給系とを有したプラズマ処理装置において、少なくとも1つの高周波電力供給系は高周波電源とマッチング回路、及び前記高周波電源と前記マッチング回路の間に設けられたフィルター回路を有し、更に、他の電力供給系から供給された電力であって前記フィルター回路へ回り込む電力を検出するための手段を有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、反応容器中に被処理物を収納し、前記反応容器中に供給された原料ガスを複数の高周波電力供給系より導入された周波数の異なる複数の高周波電力により分解して被処理物に処理を施すプラズマ処理方法において、少なくとも1つの高周波電力は高周波電源とマッチング回路、及び前記高周波電源と前記マッチング回路の間に設けられたフィルター回路により構成された高周波電力供給系より供給し、他の電力供給系から供給された電力であって前記フィルター回路へ回り込む電力を検出しながら被処理物に処理を施すことを特徴とする。
【００３０】
このような本発明によれば、反応容器内でプラズマ処理に寄与する実効的な高周波電力が安定化し、その結果、画像欠陥の抑制、電位特性の均一性向上、処理特性のロット間ばらつき抑制を高いレベルで実現可能となる。
【００３１】
このような本発明について、以下、図を用いて詳述する。
【００３２】
図1は本発明に関わるマッチングボックスの一例を示したものであり、このようなマッチングボックスを例えば図４に示す堆積膜形成装置のマッチングボックス２１５として用いることで本発明に用いることができる堆積膜形成装置が構成される。
【００３３】
図1において、１１０、１１２は第1の電力計であり、フィルター１０８、１０９からマッチング回路１０２、１０３の方向へ伝送される高周波電力、及びマッチング回路１０２、１０３からフィルター１０８、１０９の方向へ伝送される高周波電力を各々測定可能となっている。また、１１１、１１３は第2の電力計であり、高周波電源からフィルター１０８、１０９の方向へ伝送される高周波電力、及びフィルター１０８、１０９から高周波電源の方向へ伝送される高周波電力を各々測定可能となっている。
【００３４】
第２の電力計１１１により測定される高周波電源からハイパスフィルター１０８の方向へ伝送される高周波電力をＰｆ2、ハイパスフィルター１０８から高周波電源の方向へ伝送される高周波電力をＰｒ2とすると、Ｐｆ2は高周波数高周波電源からの出力であり、Ｐｒ2は高周波数高周波電源への反射電力である。
【００３５】
第1の電力計１１０により測定されるハイパスフィルター１０８からマッチング回路１０２の方向へ伝送される高周波電力をＰｆ1、マッチング回路１０２からハイパスフィルター１０８の方向へ伝送される高周波電力をＰｒ1とすると、Ｐｒ1は高周波数高周波電源への反射電力（Ｐｒ2）とマッチング回路１０１を通じて流れ込む低周波数高周波電力の合計値であり、Ｐｆ1は高周波数高周波電源からの出力（Ｐｆ２）と低周波数高周波電源側からの流れ込み電力のうちハイパスフィルター１０８で反射した電力の合計値である。
【００３６】
したがって、ハイパスフィルター１０８へ回り込む低周波数高周波電力Ｐｓは、
Ｐｓ＝（Ｐｒ1−Ｐｒ2）−（Ｐｆ1−Ｐｆ2）・・・（１式）
である。
【００３７】
同様にして、第２の電力計１１３により測定される高周波電源からローパスフィルター１０９の方向へ伝送される高周波電力をＰｆ2‘、ローパスフィルター１０９から高周波電源の方向へ伝送される高周波電力をＰｒ2’とし、第1の電力計１１２により測定されるローパスフィルター１０９からマッチング回路１０３の方向へ伝送される高周波電力をＰｆ1‘、マッチング回路１０３からローパスフィルター１０９の方向へ伝送される高周波電力をＰｒ1’とすると、ローパスフィルター１０９へ回り込む高周波数高周波電力Ｐｓ‘は、
Ｐｓ‘＝（Ｐｒ1’−Ｐｒ2‘）−（Ｐｆ1’−Ｐｆ2‘）・・・（2式）
である。
【００３８】
第1の電力計１１０、１１２、第２の電力計１１１、１１３には例えば方向性結合器を用いた公知の電力測定器を用いることができる。
【００３９】
なお、第1の電力計１１０、１１２、第２の電力計１１１、１１３、フィルター１０８、１０９は必ずしもマッチングボックス内にある必要はなく、マッチングボックス外に設けられていても良い。
【００４０】
本発明において、フィルター回路へ回り込む電力を検出するための手段がフィルター回路の所定個所における電圧、及び/または、電流を測定する手段であっても良い。この手段とする場合、あらかじめ電圧測定値、及び/または電流測定値とフィルター回路への回り込み電力の関係を調べておき、プラズマ処理を行っている際の電圧値、及び/または電流値からフィルター回路への回り込み電力を把握できるようにしておく。電圧測定値、及び/または電流測定値とフィルター回路への回り込み電力の関係を調べる方法としては、例えば、上述した方向性結合器を用いた手段とを併用することにより行うことができる。
【００４１】
また、本発明において、フィルター回路へ回り込む電力を検出するための手段がフィルター回路の所定個所における温度を測定する手段であっても良い。この構成とする場合、あらかじめ所定個所の温度とフィルター回路への回り込み電力の関係を調べておき、プラズマ処理を行っている際の所定個所の温度からフィルター回路への回り込み電力を把握できるようにしておく。所定個所の温度とフィルター回路への回り込み電力の関係を調べる方法としては、例えば、上述した方向性結合器を用いた手段とを併用することにより行うことができる。
【００４２】
本発明においては、高周波電力の周波数が50ＭＨｚ以上250ＭＨｚ以下のＶＨＦ帯の高周波電力を用いる場合、特に顕著な効果を得る事ができる。ＶＨＦ帯の高周波電力においては、プラズマ中での波長が装置寸法、基板寸法と同程度となる場合が多く、また、プラズマでの電力吸収率がマイクロ波電力ほど大きくないため、高周波電力が他の高周波電力供給系へ回り込みやすい。このため、フィルターでの電力損失が生じやすく、プラズマ処理に寄与する実効的な高周波電力を正確に制御することが難しい。本発明においては上述したようにフィルターでの電力損失が検出可能なため、プラズマ処理に寄与する実効的な高周波電力を正確に制御することが可能となり、構造欠陥の抑制、電位特性の均一性向上、ロット間での特性ばらつきの抑制を高いレベルで実現可能となる。
【００４３】
本発明においては、また、周波数の異なる複数の高周波電力を同一の電極に供給する場合に特に顕著な効果を得る事ができる。周波数の異なる複数の高周波電力を同一の電極に供給する場合、高周波電力が他の高周波電力供給系へ回り込みやすい。このため、フィルターでの電力損失が生じやすく、プラズマ処理に寄与する実効的な高周波電力を正確に制御することが難しい。本発明においては上述したようにフィルターでの電力損失が検出可能なため、プラズマ処理に寄与する実効的な高周波電力を正確に制御することが可能となり、構造欠陥の抑制、電位特性の均一性向上、ロット間での特性ばらつきの抑制を高いレベルで実現可能となる。
【００４４】
このような本発明によるプラズマ処理は、例えば以下のようにしてなされる。図１に示したマッチングボックス、及び図４に示した堆積膜形成装置により電子写真用アモルファスシリコン系感光体（以下、「ａ−Ｓｉ感光体」と表記する。）を形成する場合、まず、反応容器２０１内に円筒状基体２０５を設置し、不図示の排気装置により排気口２０９を通して反応容器２０１内を排気する。続いて、発熱体２０７により円筒状基体２０５を所定の温度に加熱・制御する。
【００４５】
円筒状基体２０５が所定の温度となったところで、原料ガス供給手段２１０を介して、原料ガスを反応容器２０１内に導入する。原料ガスの流量が設定流量となり、また、反応容器２０１内の圧力が安定したのを確認した後、高周波電源２１４から高周波電力を出力する。また、同時並行的に重畳高周波電源２１６からも高周波電力を出力する。このようにして出力された高周波電力は、例えば、重畳高周波電源２１６から出力される高周波電力の周波数が高周波電源２１４から出力される高周波電力の周波数よりも低い場合を例とすると、以下のような経路で高周波電極２１３に供給される。
【００４６】
高周波電源２１４より出力された高周波電力はマッチングボックス２１５に至り、ここで第２の電力計１１１、ハイパスフィルター１０８、第１の電力計１１０を経て、高周波数高周波電力用マッチング回路１０２に至る。一方、重畳高周波電源２１６より出力された高周波電力はマッチングボックス２１５に至り、ここで第２の電力計１１３、ローパスフィルター１０９、第１の電力計１１２を経て、低周波数高周波電力用マッチング回路１０３に至る。各々の電力はそれぞれマッチング回路１０２、１０３を経た後、合成されて高周波電極２１３に供給される。
【００４７】
高周波電源２１４、重畳高周波電源２１６の出力値を所定の値に設定したら、マッチング調整を行う。具体的には、高周波電源２１４より出力された高周波電力に対してはマッチングボックス２１５内の可変コンデンサ１０４、及び１０５を調整することでマッチング調整を行い、同時並行的に、重畳高周波電源２１６より出力された高周波電力に対しては可変コンデンサ１０６、及び１０７を調整することでマッチング調整を行う。
【００４８】
これによって、高周波電力は高周波電極２１３を介して効率良く反応容器２０１内に供給され、反応容器２０１内にグロー放電が生起し、原料ガスは励起解離して円筒状基体２０５上に堆積膜形成が開始される。
【００４９】
このようにして堆積膜形成が開始されたら、第１の電力計１１０、及び第２の電力計１１１により測定した電力値を用いて、前述した（1式）により低周波数高周波電力のハイパスフィルター１０８への回り込み電力を算出する。そして、この回り込み電力分だけ低周波数高周波電源、即ち重畳高周波電源２１６の出力設定値を上げる。同様にして、第１の電力計１１２、及び第２の電力計１１３により測定した電力値を用いて、前述した（2式）により高周波数高周波電力のローパスフィルター１０９への回り込み電力を算出する。そして、この回り込み電力分だけ高周波数高周波電源、即ち高周波電源２１４の出力設定値を上げる。このような電源出力値の補正を堆積膜形成中、継続的に行うことにより、プラズマ処理に寄与する実効的な高周波電力が高精度で制御される。
【００５０】
所望の膜厚の形成が行なわれた後、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して堆積膜の形成を終える。同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造の光受容層が形成される。
【００５１】
堆積膜形成中、回転軸２０８を介して円筒状基体２０５を不図示のモータにより所定の速度で回転させることにより、円筒状基体表面全周に渡って均一な堆積膜が形成される。
【発明の効果】
【００５２】
以上説明したように、本発明によれば反応容器中に周波数の異なる複数の高周波電力を供給するための複数の高周波電力供給系を有したプラズマ処理装置、及びそれを用いたプラズマ処理方法において、少なくとも1つの高周波電力供給系は高周波電源とマッチング回路、及び前記高周波電源と前記マッチング回路の間に設けられたフィルター回路を有し、更に、他の電力供給系から供給された電力であって前記フィルター回路へ回り込む電力を検出するための手段を有する構成とすることで、プラズマ処理に寄与する実効的な高周波電力を高精度で制御することが可能となり、その結果、構造欠陥の抑制、電位特性の均一性向上、処理特性のロット間ばらつき抑制を高いレベルで実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、実施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なんら制限されるものではない。
【実施例１】
【００５４】
図４に示す堆積膜形成装置を用い、直径８０ｍｍ、長さ３５８mmの円筒状アルミニウムシリンダー２０５上に、高周波電源２１４の発振周波数を１００MHz 、重畳高周波電源２１６の発振周波数を５５ＭＨｚとして表１に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなるａ−Ｓｉ感光体を概略以下の手順で５ロット、合計３０本作製した。なお、マッチングボックス２１５は図1に示す構成とした。
【００５５】
まず、反応容器２０１内に円筒状アルミニウムシリンダー２０５を設置し、不図示の排気装置により排気口２０９を通して反応容器２０１内を排気した。続いて、回転軸２０８を介して円筒状アルミニウムシリンダー２０５を不図示のモータにより３rpmの速度で回転させ、更に原料ガス供給手段２１０より反応容器２０１中に５００ｍｌ/ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）のＡｒを供給し、反応容器２０１中の圧力を２５０Ｐａに維持しながら発熱体２０７により円筒状アルミニウムシリンダー２０５を２５０℃に加熱・制御し、その状態を２時間維持した。
【００５６】
次いで、Ａｒの供給を停止し、反応容器２０１中を不図示の排気装置により排気口２０９を通して排気した後、原料ガス供給手段２１０を介して、表１に示した電荷注入阻止層形成に用いる原料ガスを導入した。原料ガスの流量が設定流量となったことを確認した後、排気口２０９と不図示の排気装置の間に設けられた不図示の圧力調整バルブのコンダクタンスを調整して反応容器２０１内の圧力を所定の圧力に設定する。圧力が安定したのを確認した後、高周波電源２１４、重畳高周波電源２１６の出力が表１に示した値となるよう設定した。
【００５７】
この状態で、マッチングボックス２１５内の可変コンデンサ１０４、１０５、１０６、１０７を調整することでマッチング調整を行った。
【００５８】
その後、マッチングボックス２１５内の第１の電力計１１０、１１２、及び第２の電力計１１１、１１３が示す値を用いて、ハイパスフィルター１０８、ローパスフィルター１０９への回り込み電力を求めた。
【００５９】
次いで、重畳高周波電源２１６の出力値を表１に示した値とハイパスフィルター１０８への回り込み電力とを加えた値となるように調整を行い、同時に、高周波電源２１４の出力値を表１に示した値とローパスフィルター１０９への回り込み電力とを加えた値となるように調整を行った。即ち、堆積膜形成に寄与する実効的な電力が表１の値になるように制御した。
【００６０】
このようなマッチング調整、高周波電源出力値の調整は堆積膜形成中を通じて継続的に行った。
【００６１】
このようにして周波数の異なる２つの高周波電力を高周波電極２１３を介して反応容器２０１内に導入して原料ガスを励起解離することにより、円筒状アルミニウムシリンダー２０５上に電荷注入阻止層を形成した。
【００６２】
所定の膜厚の形成が行なわれた後、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して電荷注入阻止層の形成を終えた。同様の操作を複数回繰り返すことによって、光導電層、表面層を順次形成した。
【００６３】
（比較例１）
マッチングボックス２１５として図５に示した構成のものを用いる以外は実施例１と同様にして、直径８０ｍｍ、長さ３５８mmの円筒状アルミニウムシリンダー２０５上に、表１に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなるａ−Ｓｉ感光体を５ロット、合計３０本作製した。なお、高周波電源２１４、重畳高周波電源２１６の出力は表１に示した値に固定して堆積膜形成を行った。
【００６４】
このようにして実施例1、比較例1で作製されたａ−Ｓｉ感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機iR6010（iRは商標）に設置し、ａ−Ｓｉ感光体の特性評価を行なった。評価項目は、「画像濃度むら」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」の３項目とし、以下の具体的評価法により各項目の評価を行なった。
【００６５】
画像濃度むら
まず、現像器位置における感光体軸方向中央位置での暗部電位が４５０Ｖとなるよう主帯電器電流を調整した後、原稿に反射濃度０.０５の白紙を用い、現像器位置における感光体軸方向中央位置での明部電位が５０Ｖとなるよう像露光光量を調整した。次いで反射濃度０.３のＡ３サイズの中間調原稿を原稿台に置いてコピ−し、得られたコピ−画像上全領域における反射濃度の最高値と最低値の差を求め、その値をその感光体の画像濃度むらとした。このような測定を形成された全感光体について行い、全感光体の平均値を評価結果とした。従って、数値が小さいほど良好である。なお、反射濃度の測定には、画像濃度計（マクベス社  ＲＤ９１４）を用いた。
【００６６】
特性ばらつき
まず、現像器位置における感光体軸方向中央位置での暗部電位が４５０Ｖとなるよう主帯電器電流を調整した。次に原稿に反射濃度０.０５の白紙を用い、現像器位置における感光体軸方向中央位置での明部電位が５０Ｖとなるよう像露光光量を調整し、調整後の像露光光量をその感光体の感度とした。次いで、同一ロットの全感光体の感度を基にそれらの平均値を算出し、その値をそのロットの平均感度とした。このようにして得られた各ロットの平均感度の中から最大値・最小値を求め、次いで、（（最大値）／（最小値）−1）の値を求めて「特性ばらつき」の値とした。従って、数値が小さいほど特性ばらつきが小さく良好であることを示す。
【００６７】
画像欠陥
反射濃度１.５のＡ３サイズのベタ黒原稿を原稿台に置き、コピーしたときに得られたコピ−画像の同一面積内にある直径０.１ｍｍ以上の白点を数え、その数により評価した。従って、数値が小さいほど良好である。なお、反射濃度の測定には、画像濃度計（マクベス社  ＲＤ９１４）を用いた。
【００６８】
評価結果を表2に示す。表2において、評価結果は、比較例１の評価結果を基準とし、基準に対して、１／４未満まで良化したものを◎、１／４以上１／２未満まで良化したものを◎〜〇、１／２以上３／４未満まで良化したものを〇、３／４以上７／８未満の良化を〇〜△、７／８以上９／８未満を△、９／８以上を×で示した。
【００６９】
表２より、実施例１で作製されたａ−Ｓｉ感光体は特に「画像濃度むら」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」いずれについても優れた良好なものであることが確認され、本発明の効果が確認された。
【００７０】
【表１】
2008019494.tif 000003
【００７１】
【表２】
2008019494.tif 000004
【実施例２】
【００７２】
直径３０ｍｍ、長さ３５８mmの円筒状アルミニウムシリンダー２０５を同一円周上に１２本設置可能とする以外は図４と同様の構成の堆積膜形成装置を用いて、高周波電源２１４の発振周波数を９０MHz、重畳高周波電源２１６の発振周波数を６０ＭＨｚ として表３に示す条件で電荷注入阻止層、第１光導電層、第２光導電層、表面層からなるａ−Ｓｉ感光体を作製した。
【００７３】
本実施例においては、まず、図１に示すマッチングボックス中のハイパスフィルター１０８を図６(a)に示す構成とし、また、ローパスフィルター１０９を図６(b)に示す構成とした。図６において、６０１、６０６はコンデンサ、６０２、６０４、６０５はコイル、６０３、６０７は電流計である。電流計６０３、６０７として電流プローブ（ピアソン社製  カレント・モニタ  モデル6595）を用いた。
【００７４】
このような構成で、実施例１と同様の手順で各層形成手順をトレースしながら、電力計１１０，１１１により測定されるハイパスフィルター１０８への回り込み電力と電流計６０３により測定される電流値の対応関係を調べた。同時に、電力計１１２，１１３により測定されるローパスフィルター１０９への回り込み電力と電流計６０７により測定される電流値の対応関係を調べた。
【００７５】
このようにして、電流計６０３、６０７の測定値とフィルター１０８、１０９への回り込み電力の関係を得た上で、マッチングボックスを図１に示す構成のものから電力計を設置していない図５に示す構成のものに変更して、実施例１と同様の手順で表３に示す条件でａ−Ｓｉ感光体を５ロット、合計６０本作製した。但し、ハイパスフィルター１０８は図６（a）に示す構成であり、ローパスフィルター１０９は図６（ｂ）に示す構成とした。
【００７６】
ａ−Ｓｉ感光体作製中は、ハイパスフィルター１０８、ローパスフィルター１０９への回り込み電力を電流計６０３、６０７の測定値を基に、予め調べておいた電流値と回り込み電力の対応関係を用いて決定した。そして、重畳高周波電源２１６の出力値を表３に示した値とハイパスフィルター１０８への回り込み電力とを加えた値となるように調整を行い、同時に、高周波電源２１４の出力値を表３に示した値とローパスフィルター１０９への回り込み電力とを加えた値となるように調整を行った。
【００７７】
（比較例２）
ハイパスフィルター１０８、ローパスフィルター１０９に電流計６０３、６０７を設置しない以外は実施例２と同様にして、直径３０ｍｍ、長さ３５８mmの円筒状アルミニウムシリンダー２０５上に、表３に示す条件で電荷注入阻止層、第１光導電層、第２光導電層、表面層からなるａ−Ｓｉ感光体を５ロット、合計６０本作製した。なお、高周波電源２１４、重畳高周波電源２１６の出力は表３に示した値に固定して堆積膜形成を行った。
【００７８】
このようにして実施例２、比較例２で作製されたａ−Ｓｉ感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機ＧＰ５５に設置し、ａ−Ｓｉ感光体の特性評価を行なった。評価項目は、「画像濃度むら」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」の３項目とし、実施例１と同様の具体的評価法により各項目の評価を行なった。評価結果を表4に示す。表4において、評価結果は、比較例２の評価結果を基準とし、実施例１と比較例1の比較の際と同様の指標で示した。
【００７９】
表4より、実施例２で作製されたａ−Ｓｉ感光体は「画像濃度むら」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」のいずれにおいても優れた良好なものであることが確認され、本発明の効果が確認された。
【００８０】
【表３】
2008019494.tif 000005
【００８１】
【表４】
2008019494.tif 000006
【実施例３】
【００８２】
図４に示す堆積膜形成装置を用い、直径８０ｍｍ、長さ３５８mmの円筒状アルミニウムシリンダー２０５上に、高周波電源２１４の発振周波数を１５０MHz 、重畳高周波電源２１６の発振周波数を６０ＭＨｚ として表５に示す条件で電荷注入阻止層、第１光導電層、第２光導電層、表面層からなるａ−Ｓｉ感光体を作製した。
【００８３】
本実施例においては、図１に示すマッチングボックス中のハイパスフィルター１０８を図7(a)に示す構成とし、また、ローパスフィルター１０９を図7(b)に示す構成とした。図７において、７０３はコイル６０２の温度を測定するための光ファイバー温度計（アンリツ株式会社製  モデルＴＭ-5855）であり、７０７はコンデンサ６０６の温度を測定するための光ファイバー温度計である。
【００８４】
このような構成で、実施例１と同様の手順で各層形成手順をトレースしながら、電力計１１０，１１１により測定されるハイパスフィルター１０８への回り込み電力と光ファイバー温度計７０３により測定される温度の対応関係を調べた。同時に、電力計１１２，１１３により測定されるローパスフィルター１０９への回り込み電力と光ファイバー温度計７０７により測定される温度の対応関係を調べた。
【００８５】
このようにして、光ファイバー温度計７０３、７０７の測定値とフィルターへの回り込み電力の関係を得た上で、マッチングボックスを図１に示す構成のものから図５に示す構成のものに変更して、実施例１と同様の手順で表５に示す条件でａ−Ｓｉ感光体を５ロット、合計３０本作製した。但し、ハイパスフィルター１０８は図７（a）に示す構成であり、ローパスフィルター１０９は図７（ｂ）に示す構成とした。
【００８６】
ａ−Ｓｉ感光体作製中は、ハイパスフィルター１０８、ローパスフィルター１０９への回り込み電力を光ファイバー温度計７０３、７０７の測定値を基に、予め調べておいた温度と回り込み電力の対応関係を用いて決定した。そして、重畳高周波電源２１６の出力値を表５に示した値とハイパスフィルター１０８への回り込み電力とを加えた値となるように調整を行い、同時に、高周波電源２１４の出力値を表５に示した値とローパスフィルター１０９への回り込み電力とを加えた値となるように調整を行った。
【００８７】
（比較例３）
ハイパスフィルター１０８、ローパスフィルター１０９に光ファイバー温度計７０３、７０７を設置しない以外は実施例３と同様にして、直径８０ｍｍ、長さ３５８mmの円筒状アルミニウムシリンダー２０５上に、表５に示す条件で電荷注入阻止層、第１光導電層、第２光導電層、表面層からなるａ−Ｓｉ感光体を５ロット、合計３０本作製した。なお、高周波電源２１４、重畳高周波電源２１６の出力は表５に示した値に固定して堆積膜形成を行った。
【００８８】
このようにして実施例３、比較例３で作製されたａ−Ｓｉ感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機iR6010（iRは商標）に設置し、ａ−Ｓｉ感光体の特性評価を行なった。評価項目は、「画像濃度むら」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」の３項目とし、実施例１と同様の具体的評価法により各項目の評価を行なった。評価結果を表６に示す。表６において、評価結果は、比較例3の評価結果を基準とし、実施例１と比較例1の比較の際と同様の指標で示した。
【００８９】
表６より、実施例3で作製されたａ−Ｓｉ感光体は「画像濃度むら」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」いずれにおいても優れた良好なものであることが確認され、本発明の効果が確認された。
【００９０】
【表５】
2008019494.tif 000007
【００９１】
【表６】
2008019494.tif 000008
【実施例４】
【００９２】
図３に示す堆積膜形成装置を用い、直径８０ｍｍ、長さ３５８mmの円筒状アルミニウムシリンダー２０５上に、表７に示す条件で電荷輸送層、電荷発生層、表面層からなるａ−Ｓｉ感光体を５ロット、合計３０本作製した。
【００９３】
図３において、２１１は第２の高周波電源、２１２は第２のマッチングボックス、２０２は内部高周波電極である。また、マッチングボックス２１５は図８(a)に示す構成のものを用い、第２のマッチングボックス２１２は図８(b)に示す構成のものを用いた。第２の高周波電源２１１の発振周波数は１２０MHz 、高周波電源２１４の発振周波数は７０MHzとした。
【００９４】
このような装置を用いたａ−Ｓｉ感光体作製手順は実施例１と同様とした。
【００９５】
（比較例４）
実施例４で用いた装置においてマッチングボックス２１５、第２のマッチングボックス２１２から第１の電力計１１０、１１２、第２の電力計１１１、１１３を取り除いた構成とする以外は実施例４と同様の装置構成で直径８０ｍｍ、長さ３５８mmの円筒状アルミニウムシリンダー２０５上に、表７に示す条件で電荷輸送層、電荷発生層、表面層からなるａ−Ｓｉ感光体を５ロット、合計３０本作製した。なお、高周波電源２１４、第２の高周波電源２１１の出力は表７に示した値に固定して堆積膜形成を行った。
【００９６】
このようにして実施例４、比較例４で作製されたａ−Ｓｉ感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機iR6010（iRは商標）に設置し、感光体の特性評価を行なった。評価項目は、「画像濃度むら」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」の３項目とし、実施例１と同様の具体的評価法により各項目の評価を行なった。評価結果を表８に示す。表８において、評価結果は、比較例４の評価結果を基準とし、実施例１と比較例1の比較の際と同様の指標で示した。
【００９７】
表８より、実施例４で作製されたａ−Ｓｉ感光体はいずれの項目においても良好な特性を示し、本発明の効果が確認された。
【００９８】
【表７】
2008019494.tif 000009
【００９９】
【表８】
2008019494.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に用いることができるマッチングボックスの構成を示した図である。
【図２】ＶＨＦ帯の高周波電力を用いた堆積膜形成装置の構成を示した図である。
【図３】ＶＨＦ帯の高周波電力を用いた堆積膜形成装置の構成を示した図である。
【図４】周波数の異なる２つのＶＨＦ帯の高周波電力を同一電極に供給する堆積膜形成装置の構成を示した図である。
【図５】マッチングボックスの構成の一例を示した図である。
【図６】本発明に用いることができるマッチングボックス内のフィルターの構成を示した図である。
【図７】本発明に用いることができるマッチングボックス内のフィルターの構成を示した図である。
【図８】本発明に用いることができるマッチングボックスの構成を示した図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１  マッチング回路
１０２  高周波数高周波電力マッチング回路
１０３  低周波数高周波電力マッチング回路
１０４、１０５、１０６、１０７  可変コンデンサ
１０８  ハイパスフィルター
１０９  ローパスフィルター
１１０、１１２  第１の電力計
１１１、１１３  第２の電力計
２０１  反応容器
２０２  内部高周波電極
２０３  誘電体壁
２０４  高周波シールド
２０５  円筒状基体
２０７  発熱体
２０８  回転軸
２０９  排気口
２１０  原料ガス供給手段
２１１  第２の高周波電源
２１２  第２のマッチングボックス
２１３  第２の高周波電極
２１４  高周波電源
２１５  マッチングボックス
２１６  重畳高周波電源
６０１、６０６  コンデンサ
６０２、６０４、６０５  コイル
６０３、６０７  電流計
７０３、７０７  光ファイバー温度計
【図１】
2008019494.tif 000011
【図２】
2008019494.tif 000012
【図３】
2008019494.tif 000013
【図４】
2008019494.tif 000014
【図５】
2008019494.tif 000015
【図６】
2008019494.tif 000016
【図７】
2008019494.tif 000017
【図８】
2008019494.tif 000018