(57)【要約】【課題】堆積膜形成におけるセラミックス部材の耐久性を高め、長期にわたり安定した表面性を維持することで、堆積膜の品質の向上とコストを低減する。【解決手段】減圧可能な容器内に設置された基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、前記基体以外の堆積膜が付着する部分の少なくとも一部がセラミックス材料で形成され、該セラミックス部材は、少なくとも堆積膜が堆積する部分の表面を光学的に観察した場合においてセラミックスの結晶の粒界が表出した部分の面積が、結晶粒界が表出しない部分の面積との総和に対して７５％以下であ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】
減圧可能な容器内に設置された基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、前記基体以外の堆積膜が付着する部分の少なくとも一部がセラミックス材料で形成され、該セラミックス部材は、少なくとも堆積膜が堆積する部分の表面を光学的に観察した場合においてセラミックスの結晶の粒界が表出した部分の面積が、結晶粒界が表出しない部分の面積との総和に対して７５％以下であることを特徴とする堆積膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性堆積膜を形成する為の装置に関する。本発明は、特に半導体デバイス、電子写真用光受容部材、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力デバイスアモルファス半導体の堆積膜の形成に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、真空系において基体に堆積膜の形成を行う真空処理は、さまざまな分野に応用されている。その中で、特にスパッタ、プラズマＣＶＤ等は応用範囲も広く、さまざまな分野で実用に供している。このような真空中における堆積膜の形成においては、いかに堆積膜の品質を確保するか、あるいはいかに低コストで安定して堆積膜を形成するか、などの点でさまざまな工夫がなされている。
【０００３】
例えば、このような真空処理の一例であるアモルファスシリコン（以下「ａ−Ｓｉ」と表記する）電子写真用感光体の製造には、高度な技術が必要とされる。特に電子写真用感光体の場合は、他のデバイスと比較して、大面積でかつ厚い膜厚が必要とされる。したがって、どのように均一性を確保するか、またａ−Ｓｉ膜堆積中に異物を核として発生する膜の異常成長をどのように防止するかが重要な要素となる。そのような観点から、いかに工業的に安定して高品質なａ−Ｓｉ電子写真用光受容部材を製造するかについても、従来よりさまざまな提案が為されて来た。特に、電子写真用感光体については、コピー画像上に細かい白い点が発生する、いわゆる「白ポチ」の原因となる球状突起の発生が重大な問題となる。この様な球状突起の発生原因として、堆積膜形成装置内部に付着した膜が剥れる事によって生じる破片などが基体や形成途中の堆積膜に付着し、これを核として堆積膜が異常成長を起こす事が分かっている。
【０００４】
このような問題に対して、付着した膜の密着性を向上し膜はがれを防止するための素材として、表面粗さを制御したセラミックス材料を反応容器の内部に使用すること、また、プラズマ放電に接する部材の表面を適度に粗らすことにより、大きな効果が得られる事が分かっている。
【０００５】
このような技術として、例えば特許文献１には、放電空間に面する部材の表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が５μｍ以上２００μｍ以下の範囲であり、かつ平均傾斜θａが５度以上４５度以下の範囲とすること、さらにこうした表面粗さのセラミックス材料を用いることが開示されている。また特許文献２には、多孔質セラミックス材料を用いることで、堆積膜の剥離防止効果が得られること、さらに良好な表面性を長期にわたって維持できることが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１―３４５７８０号公報
【特許文献２】
特開平１１―１３５４４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような技術により、堆積膜形成装置内での膜剥がれは大幅に改善され、デバイス品質の向上を得てきたが、近年、ａ−Ｓｉデバイスにおけるコストダウンの要求が強くなっている。
【０００８】
特に電子写真分野においては、ａ−Ｓｉ電子写真用感光体を用いた場合、その感光体の高耐久性から他の感光体、例えば有機半導体（ＯＰＣ）感光体に比較してランニングコストを低く抑えることができるので、これまで電子写真用感光体単体としての高コストが容認される傾向にあった。しかし、昨今ではＯＰＣ材料においても表面材料の改良から耐久性が増す方向にあり、また、電子写真装置導入時のイニシャルコスト低減の目的からも、電子写真用感光体に対して従来以上のコストダウンの要求が高まっている。
【０００９】
こうした背景から、高額の投資を必要とする堆積膜形成装置においても、コスト面からのさまざまな見直しが進んでいるが、この点から見ると従来の技術では若干の問題を残しているのが現状である。
【００１０】
特許文献１及び２によれば、セラミックス部材は堆積膜の密着性が高く膜剥がれ防止に効果的であるとされているが、前記の視点から見た問題点の１つとして、セラミックス部材の耐久性の問題があげられる。堆積膜形成装置の部材にセラミックス部材を用いた場合、堆積膜の膜剥がれ防止に高い効果が得られることは前述の文献に開示されている。
【００１１】
一般に堆積膜形成装置においては、形成するデバイス以外の部材にも堆積膜が付着する。これらの膜はデバイス形成後、部材によって最適な方法で除去する再生を行うが、セラミックス部材においてはブラスト等による物理的処理のほかガスや液体の薬品を用いたエッチングによる化学処理が広く用いられている。しかしながら、こうした処理を繰り返した場合、物理的処理の場合はもちろん、化学処理においても徐々にセラミックス部材は減摩する場合がある。また、使用を繰り返すうち、上記の再生による影響や部品を組み付ける際の磨耗等により表面性が徐々に変化していく場合もある。
【００１２】
したがって、セラミックス部材の表面粗さを管理し、管理値以下にとなったところで再度表面を粗らす処理を行うことになるが、この際もセラミックス部材はが大きく減摩することとなる。最終的には、許容の寸法を逸脱したところでそのセラミックス部材を交換するところとなるが、減摩量の度合いによっては交換頻度が多くなる。
【００１３】
一方、特許文献２には、多孔質セラミックスを用いることで、磨耗によっても膜剥がれに効果的な表面状態を維持し、表面粗し加工を不要とすることが記載されている。しかしながら、多孔質セラミックスの場合、表面積が大きく増大するため、使用条件によっては不純物のコンタミネーションを起こしやすい傾向がある。こうした問題を避けるため例えば堆積膜形成装置内の排気の時間を延ばすなどの対策がとられえるが、排気時間が長引くことによってタクトタイムへの影響が現れるなど、別の問題を起こす場合もある。また、一般に多孔質セラミックスはその構造上通常のセラミックス部材に対して比較的強度が低く、繰り返し使用による機械的な磨耗を受けやすいことから、使用する部位によっては最終的な部材の交換頻度は一般のセラミックス材料と大差の無い結果となる場合もある。
【００１４】
セラミックス材料はその製造工程から、例えば金属部品に比べると部品単価が高くなりがちであって、上記のような部品交換によるコストは無視できない状況となっている。
【００１５】
こうした状況から、堆積膜形成し装置に用いられるセラミックス材料について減摩量を減らし部材寿命を増やすとともに、長期にわたって安定した表面性を維持するための技術が待たれているのが現状である。
【００１６】
すなわち、本発明の目的は、堆積膜形成装置内部のセラミックス部材からの膜剥がれを防止し、かつ、使用を繰り返すことによるセラミックス部材の減摩を抑制できる堆積膜形成装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような問題点を解決するため、堆積膜形成装置に用いるセラミックス材料の表面として、下記特定の表面を採用する。すなわち、本発明及びその好適な実施形態は、以下の通りである。
【００１８】
（１）  減圧可能な容器内に設置された基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、前記基体以外の堆積膜が付着する部分の少なくとも一部がセラミックス材料で形成され、このセラミックス部材は、少なくとも堆積膜が堆積する部分の表面を光学的に観察した場合においてセラミックスの結晶の粒界が表出した部分の面積が、結晶粒界が表出しない部分の面積との総和に対して７５％以下であることを特徴とする堆積膜形成装置。
【００１９】
（２）  セラミックス部材は、少なくとも堆積膜が堆積する部分の表面を光学的に観察した場合においてセラミックスの結晶の粒界が表出した部分の面積が、結晶粒界の表出しない部分の面積との総和に対しての１０％以上７５％以下である（１）記載の堆積膜形成装置。
【００２０】
（３）  セラミックス部材の表面は、ブラスト加工によって粗面化された表面である（１）又は（２）記載の堆積膜形成装置。
【００２１】
（４）  セラミックス部材は、アルミナ、窒化アルミのうちのいずれかより形成されたものである（１）〜（３）の何れか一つに記載の堆積膜形成装置。
【００２２】
（５）  セラミックス部材の少なくとも堆積膜が堆積する部分の表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）が５μｍ以上２００μｍ以下の範囲内であり、平均傾斜角θａが５度以上４５度以下の範囲内である（１）〜（４）の何れか一つに記載の堆積膜形成装置。
【００２３】
（６）  セラミックス部材は、減圧可能な容器の真空封止機能を有する壁面の一部を形成する（１）〜（５）の何れか一つに記載の堆積膜形成装置。
【００２４】
（７）  減圧可能な容器に設置された基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、前記基体以外の堆積膜が付着する部分の少なくとも一部に、少なくとも堆積膜が付着する部分の表面を光学的に観察した場合においてセラミックスの結晶粒界が表出した部分の面積が、結晶粒界が表出しない部分の面積との総和に対して７５％以下となるセラミックス部材を用いることを特徴とする堆積膜形成方法。
【００２５】
（８）  セラミックス部材の表面を光学的に観察した場合においてセラミックスの結晶粒界が表出した部分の面積が、結晶粒界が表出しない部分の面積との総和に対して１０％以上７５％以下の範囲内であるセラミックス部材を用いる（７）記載の堆積膜形成方法。
【００２６】
（９）  セラミックス部材として、ブラスト加工によって粗面化された表面を持つセラミックス部材を用いる（７）又は（８）記載の堆積膜形成方法。
【００２７】
（１０）  セラミックス部材として、アルミナ、窒化アルミのいずれかより形成されたセラミックス部材を用いる（７）〜（９）の何れか一つに記載の堆積膜形成方法。
【００２８】
（１１）  セラミックス部材として、少なくとも堆積膜が付着する部分の表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）が５μｍ以上２００μｍ以下の範囲内であり、平均傾斜角θａが５度以上４５度以下の範囲内である（７）〜（１０）の何れか一つに記載の堆積膜形成方法。
【００２９】
（１２）  セラミックス部材を、堆積膜形成装置の真空封止機能を有する壁面部材として用いる（７）〜（１１）の何れか一つに記載の堆積膜形成方法。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明では、セラミックス部材の表面の結晶粒界が表出する部分と、結晶粒界が表出しない部分との面積比を規定する。図１はブラスト加工によって表面を粗したアルミナセラミックスの表面の顕微鏡写真である。観察にあたっては、レーザーテック社製レーザー顕微鏡１ＬＭ２１Ｄによって移動焦点メモリと呼ばれる機構を用い焦点深度を深くしたものを用いた。図１において、結晶粒界の表出した部分は個々の結晶の粒界部分が直線的なエッジとして切り立ったように見え、結晶面はほぼ平坦な多面体に見える。一方、結晶粒界の表出していない部分では、全体に細かい粒子状に見え、特定の平面部分や形状が認識できず、結晶部分とは明らかに見え方が異なっている。
【００３１】
このように、セラミックス表面において結晶粒界の表出した部分と結晶粒界の表出しない部分は容易に見分けることができる。図２は、説明のため、図１の画像より結晶粒界が表出している部分を抽出したものである。この試料では結晶粒界が表出した部分の面積は、結晶粒界が表出していない部分の面積との総和（全視野）に対して４４.６％をしめる。なお、以下では、結晶粒界が表出した部分の面積が、結晶粒界が表出していない面積との総和に対してしめる比率を「Ｓｃ」と表記する。
【００３２】
図１の例では、結晶粒界の表出部分が最もわかりやすく現れるようにレーザー顕微鏡を用いているが、実際の観察では通常の光学顕微鏡を用いた光学的な表面観察手段によって面積を測定することも可能である。
【００３３】
次に、セラミックス部材上にこのような結晶粒界が表出する過程を説明する。一般に、セラミックス部材は原料の粉をプレスした物を焼結して製造する。通常、焼結体の表面を規定の形状あるいは寸法にするため表面の研削加工を行うが、研削面の表面を観察すると結晶粒界が表出する部分の面積はほとんど無く、Ｓｃは数％以下となる。
【００３４】
次に、セラミックス部材の表面を粗していった場合の表面の結晶粒界が表出した部分の面積の変化を考える。まず、表面を研磨し上げた表面にブラスト加工を施した場合、表面に結晶粒界が表出した部分が現れる。こうした表面の変化は、セラミックスの結晶が表面から欠け落ちる脱粒と呼ばれる現象として理解される。すなわち、脱粒とはブラストによって粉体をセラミックス部材の表面に衝突させる衝撃により、部分的にセラミックスの結晶が欠け落ちる現象である。
【００３５】
脱粒はセラミックスの結晶の粒界面に沿って発生するため、表面上、脱粒が発生した部分は結晶粒界が表出した部分として観察される。一方で、結晶粒界が表出していない部分は、ブラスト時間が短い場合には、ブラスト粒子があたっていない表面、すなわち研磨表面が残っている部分がほとんどである。
【００３６】
ブラスト時間を増やすと、次第にＳｃが増加していくが、表面全体に均一にブラストがかかるのに十分な時間以上にブラスト加工を施すと、Ｓｃの値はあるブラスト時間以降は飽和し、ほぼ一定値を保つようになる。これは、実際のブラストでは、脱粒と同時に結晶粒を削り取る磨耗がある割合で起こり、当初の研磨面が見られなくなった後もブラスト加工によって新たに磨耗面が形成されるためと考えられる。結晶の磨耗は結晶の粒界面とは無関係に発生するため、表面上は結晶粒界面が表出しない部分として観察される。
【００３７】
このＳｃの飽和点は、セラミックスを粗らす際の加工方法や加工条件によってさまざまに変えることができる。例えばブラスト加工において、結晶の磨耗と脱粒の割合は、例えば、ブラストの砥粒や圧力、ノズルとセラミックス部材の距離等を適宜選択することによって調整できる。すなわち、ブラスト時間を調整することとあわせ、上記のようなブラスト条件を選択することで、Ｓｃは広い範囲で調整することが可能である。
【００３８】
上記のような過程により、セラミックス表面に結晶粒界が表出した部分と表出しない部分が形成されるが、こうした結晶粒界が表出した部分の面積が、結晶粒界が表出しない部分と総和に対する割合は、セラミックス部材の耐久性と密接にかかわっていることがわかった。
【００３９】
上記の過程によれば、一般に脱粒を起こした部分は周辺部より高さの低い凹部を形成するが、この部分は微視的に表面が破壊されるため、脱粒を起こしていない部分に比べて結晶の結着力が弱まる傾向にある。セラミック部材を繰り返し使用した場合、この脱粒を起こした部分を中心に新たに脱粒を起こすことでセラミックス部材は次第に減摩していくことになる。
【００４０】
セラミックス部材が減摩する原因はさまざまである。例えば堆積膜形成の際に熱履歴がかかる場合には、熱膨張、収縮を繰り返すことで結晶単位の脱粒が発生する場合もあるし、またプラズマＣＶＤにおいてはプラズマからの化学的な作用で結晶の結着力が弱まり、より減摩が進行しやすくなる場合もある。
【００４１】
さらに、セラミックス部材から堆積膜を除去する再生工程においても、ブラスト等の物理的な方法を用いた場合はもちろん、ドライエッチングやウエットエッチングによっても、その化学作用で脱粒が促進され減摩が進行することとなる。
【００４２】
前述の様に、こうしたセラミックス部材の使用中における脱粒は、結晶粒界が表出している部分において選択的に進行しやすいが、結晶粒界が表出していない部分についても徐々に減摩が進行する。そのため全体としてはＳｃが増大していく方向になるが、Ｓｃが増えるとさらに脱粒が促進されるため、加速度的に減摩が進行するところとなる。
【００４３】
このような状況では、セラミックス表面に形成される凹凸の凸部において集中的に脱粒が発生するため、セラミックス部材の表面粗さは大きく劣化することになる。
【００４４】
以上のような理由から、セラミックス表面のＳｃは７５％以下が好適な範囲として本発明の効果を得ることができるが、Ｓｃが１０％未満となるような表面は研磨加工のような結晶の磨耗を選択的に発生させる方法が必要になり、形状の自由度等が大きく制限されることになる。したがって本発明においてはＳｃが１０％以上７５％以下の範囲が最も好ましいものとして使用できる。
【００４５】
以上、セラミックス表面の変化について主にブラスト加工の場合を例として説明したが、本発明ではセラミックス表面の結晶粒界が表出した部分の面積が７５％以下の範囲とすればどのような加工方法であっても差し支えない。
【００４６】
こうした加工方法の例としては、粗い砥粒をローラー上の表面に結着したものを回転圧接し、ローラーの表面形状を転写することがあげられる。この場合、砥粒によりセラミックス表面が破壊されるため、部分的に脱粒や磨耗が生じ、結晶粒界が表出した表面を作り出すことができる。この加工例では、砥粒の大きさや圧接する際の圧力、ローラーの形状等の条件によってＳｃの値を変化させることができる。
【００４７】
また、粗い砥粒を用いた砥石による研削加工によっても同様の加工が可能となる。通常の寸法出しに用いるような研削条件では、前述の様にＳｃは数％以下となるが、砥粒の大きさや切削速度等の条件を適宜選択することによって結晶粒界が表出した面を形成することが可能になる。
【００４８】
本発明では以上のような方法が取れるが、中でもブラスト加工は最も加工の自由度が高く、また加工自体が容易なこと、低コストで加工が可能なことなどの点から、最も本発明に適した加工方法であるといえる。
【００４９】
本発明で使用できるセラミックス部材は、少なくとも一部に結晶構造をもつものならどのようなものであっても差し支えない。例えば、アルミナ、ムライト、コージェライト、窒化アルミ等の焼結体が使用できる。中でもアルミナ、窒化アルミは堆積膜の密着性に優れていること、また高周波プラズマＣＶＤに用いた場合、絶縁性、誘電正接などの電気特性が優れている点などから最も適したものとして使用できる。
【００５０】
本発明において、堆積膜の膜剥がれを防止するため、積極的にセラミックス部材の表面粗さを制御することもできる。この場合、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（ＪＩＳ１９９４）による十点平均粗さＲｚで５μｍ以上２００μｍ以下であると同時に平均傾斜角θａが５度以上４５度以下の範囲となるように表面を粗らすことができる。
【００５１】
Ｒｚは５μｍ未満又はθａが５度未満では、条件によっては堆積膜の膜剥がれの防止効果が十分に得られない場合がある。また、Ｒｚが２００μｍを超えるような表面は加工上の制約が大きいく、θａが４５度を超えると、セラミック部材の表面の凹凸が急峻になり、表面に付着した微小なダストが事前のクリーニングによって十分に吐き出されず、堆積膜形成時の温度変化や圧力変化を引き金として吐き出され、デバイス上に微小な球状突起の集団である「しみ」を発生させる場合もある。
【００５２】
従って本発明でセラミックス材料の耐久性を維持しながら、より積極的に球状突起の発生を抑制したい場合にはＲｚで５μｍ以上２００μｍ以下、θａで５度以上４５度以下とすることが望ましい。
【００５３】
表面を粗らす方法としては、前述のブラスト加工や、ローラーから転写する方法等のほか、化学エッチングによる方法なども使用できる。
【００５４】
本発明では上記の表面を持つセラミックス部材は、堆積膜形成装置内の堆積膜の形成される部分であればどの部分にも用いることができる。例えば、真空容器内の壁面に堆積膜が付着することを防止する防着板などカバー部材として使用できる。また、セラミックス部材が直接真空封止機能を持つ容器の壁部材としても有効に使用できる。この場合、本発明によってセラミックスの減摩を防止することによって、壁部材として要求される強度を保ったまま長期にわたって使用可能な壁部材を提供することができる。
【００５５】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００５６】
図３は、本発明の堆積膜形成装置に使用できる、プラズマＣＶＤによる堆積膜形成装置の一例の模式図である。図３の装置では大別して堆積膜形成容器１００、排気装置２００、原料ガス供給装置３００より成り立っている。
【００５７】
原料ガス供給手段３００はボンベ３０１〜３０５、供給バルブ３０６〜３１０、圧力調整器３１１〜３１５、１次バルブ３１６〜３２０、マスフローコントローラー３２１〜３２５、２次バルブ３２６〜３３０で構成される。なお、図３の例では、ボンベは５本接続されているが、これらは実際の真空プロセスにあわせて増減できることは言うまでもない。ボンベ３０１〜３０５には真空処理プロセス用のガスが充填され、供給バルブ３０６〜３１０を介して、圧力調整器３１１〜３１５によって、例えば０.２ＭＰａ程度の圧力に調整される。また、供給バルブ３０６〜３１０、１次バルブ３１６〜３２０、2次バルブ３２６〜３３０を開くことによって、マスフローコントローラー３２１〜３２５で、おのおの所望の流量に調整された後、バルブ４０１、配管４０２、バルブ４０３、ガス供給路４０４を介して堆積膜形成容器１００に原料ガスが供給される。
【００５８】
堆積膜形成容器１００にはさらに排気配管４０５、スロットルバルブ４０６、排気バルブ４０７を介して排気装置２００が接続されている。排気装置２００はメカニカルブースターポンプ２０１とロータリーポンプ２０２より構成されており、堆積膜形成容器１００内部を真空排気する。なお、排気装置２００は使用する真空度にあわせて例えばターボ分子ポンプ、油拡散ポンプなどのフォアポンプを適宜追加することもできる。
【００５９】
図４は、図３の堆積膜形成装置に使用できる、堆積膜形成容器１００の、プラズマＣＶＤによって基体上にアモルファスシリコン感光体を形成するために構成された処理容器の縦断面の一例を示した模式図である。また、図５は図４の処理容器の横断面を示した模式図である。堆積膜形成容器１００は架台１２１上にベース板１３６、真空容器１０１を備えている。真空容器１０１内の概略中央には基体１２２を保持するための保持部材１２３が設けられており、基体１２２の内側には、基体１２２を所望の温度に加熱できるように、ヒーター１２４が設けられている。また、基体１２２の内部にあるヒーター１２４がプラズマにさらされないように、基体上部にキャップ１２５を設けている。真空容器１０１は上蓋１２６、ベース板１３６とシール部材（図示せず）によって結合され、内部を真空封止可能となっている。真空容器１０１の周りには真空容器１０１と同心円上に複数の電極１２７が設けられ、分岐板１２８を介してマッチングボックス４２３が接続され、さらに高周波導入ケーブル４２２及び高周波電源４２１へと接続される。図４及び図５の堆積膜形成容器の例では、真空容器１０１はアルミナなどのセラミックス部材で形成され、セラミックス部材が真空封止機能を有する壁部材の一部を形成する構成となっている。さらに、真空容器１０１は電極１２７から放射された高周波電力を真空容器１０１内部に透過する窓部材としての機能も兼ねている。
【００６０】
本発明においては、このように堆積膜形成容器の壁部材の一部がセラミックス部材で形成されている場合、セラミックス部材の減摩を低減し、真空封止に必要な強度を長期にわたって確保しつつセラミックス部材の耐久寿命を延ばすことができる。
【００６１】
上述の様に電極１２７から放射された高周波電力は、真空容器１０１内部に透過され、真空容器１０１内にグロー放電を発生させる。また電極１２７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１２９が設けられている。ベース板１３６には排気口１３０が、基体１２２を概略中心とする同一円周上に設けられ、これらは集合したのち真空排気路４０５に接続される。ガス導入管１３１は、排気口１３０の配置円の外側に、やはり基体１２２を概略中心とする同一円周上に設けられ、ガス供給路４０４を介して原料ガス供給装置３００に接続される。なお、ガス導入管１３１には複数のガス放出穴（図示せず）が設けられ、真空容器１０１内に原料ガスを供給できる。
【００６２】
次に、図３〜５に示した堆積膜形成装置を用いた堆積膜形成の手順をアモルファスシリコン電子写真用感光体の場合を例に取り説明する。
【００６３】
まず、架台１２１上に設置されたベース板１３６に真空容器１０１を、シール部材（図示せず）を介して固定しておき、あらかじめ脱脂洗浄した基体１２２を真空容器１０１内に保持部材１２３を介して設置し、同時にキャップ１２５を設置したのち、上蓋１２６をシール部材（図示せず）を介して真空容器１０１に設置する。
【００６４】
次に、排気装置２００を運転し、バルブ４０７を開いて堆積膜形成容器１００内を排気する。この際、スロットルバルブ４０６調整し、堆積膜形成容器１００内のダストが舞い上がらないように、排気速度を調整することができる。
【００６５】
真空計１１１の表示を見ながら、堆積膜形成容器１００内の圧力が例えば1Ｐａ以下の所定の圧力にったところで、ヒーター１２４に電力を供給し、基体１２４を例えば５０℃から３５０℃の所望の温度に加熱する。このとき、原料ガス供給手段３００より、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガスを堆積膜形成容器１００に供給して、不活性ガス雰囲気中で加熱を行うこともできる。
【００６６】
具体的には、ボンベ３０１に不活性ガス例えばＡｒが充填されている場合を例に取ると、供給バルブ３０６、１次バルブ３１６、２次バルブ３２６、バルブ４０１、４０３を開き、マスフローコントローラー３２１に流量設定を行って、Ａｒガスを所望の流量で堆積膜形成容器１００に供給する。
【００６７】
流量が安定したところで圧力計１１１の表示を確認しながらスロットルバルブ４０６の開度を調整し、堆積膜形成容器１００内を例えば１ｋＰａ程度の所望の圧力に調整する。おのおのの処理容器の圧力が安定したところで、ヒーター１２４に電力を投入し、基体１２２を加熱する。
【００６８】
基体１２２が所望の温度になったところで、ヒーター１２４を切り、供給バルブ３０６、１次バルブ３１６、２次バルブ３２６を閉じ、Ａｒの供給を止め、同時にスロットルバルブ４０６を開き堆積膜形成容器１００内を一端１Ｐａ以下程度の圧力まで排気する。
【００６９】
次に、原料ガス供給手段３００より堆積膜形成に用いるガスを堆積膜形成容器に供給する。すなわち、必要に応じ供給バルブ３０６〜３１０、１次バルブ３１６〜３２０、２次バルブ３２６〜３３０を開き、マスフローコントローラ３２１〜３２５に流量設定を行う。各マスフローコントローラの流量が安定したところで、圧力計１１１の表示を見ながらスロットルバルブ４０６を操作し、堆積膜形成容器１００内の圧力が所望の圧力になるように調整する。
【００７０】
所望の圧力が得られたところで高周波電源４２１より高周波電力を印加すると同時にマッチングボックス４２３を操作し、堆積膜形成容器１００内にプラズマ放電を生起する。その後、速やかに高周波電力を所望の電力に調整し、堆積膜の形成を行う。
【００７１】
所定の堆積膜の形成が終わったところで、高周波電力の印加を停止し、供給バルブ３０６〜３１０、１次バルブ３１６〜３２０、２次バルブ３２６〜３３０、及びバルブ４０２、４０３を閉じ、原料ガスの供給を終えると同時に、スロットルバルブ４０６を開き、堆積膜形成容器１００内を1Pa以下の圧力まで排気する。
【００７２】
なお、目的の堆積膜が複数の層構成よりなる場合は、各層形成にあわせた原料ガスを再び原料ガス供給装置３００より導入し前述の手順に従って堆積膜の形成を繰り返せばよい。
【００７３】
すべての堆積膜形成が終わったのち、前記の操作に従って堆積膜形成容器１００内を例えば1Pa以下の圧力まで排気するが、このとき原料ガス供給手段３００より不活性ガスを断続的に導入し、堆積膜形成装置１００内をパージする操作を行うこともできる。
【００７４】
このようして、すべての堆積膜の形成を終えた後、基体の加熱をした場合には取り出し可能な温度まで冷却するのを待って、排気バルブ４０７を閉じ、リーク用のバルブ（図示せず）を操作して真空容器１０１内をリークし、基体を取り出して一連の操作を終える。
【００７５】
【実施例】
以下、本発明の実験例及び実施例について詳細に説明する。
【００７６】
＜実験例１＞
図３及び図４に示した堆積膜形成容器の上蓋１２６の内側に、４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのブロック状に成形したアルミナの試料を防着板様に設置した。このブロックは、基体１２２を概略中心とする同心円状に６個同時に設置できる。本実験例では、試料をブラスト加工によって種々の表面粗さ（Ｒｚ及びθａ）とＳｃを持つように粗面化加工したセラミックス部材を用い、表１に示した条件で上述の手順に従って電子写真用感光体を作製した。
【００７７】
【表１】
2004190107.tif 000003
【００７８】
一連の電子写真用感光体形成を終了した後、アルミナの試料を表２の条件でウエットエッチングによる再生を行い、これを１サイクルとする。このサイクルを５０回繰り返した後にそれぞれの試料の重量の変化を測定することによって減摩量を比較した。
【００７９】
【表２】
2004190107.tif 000004
【００８０】
本実験例で使用したアルミナの試料は、Ａ群、Ｂ群、Ｃ群の３群に大別でき、Ａ群はＲｚ、θａをほぼ一定とし、Ｓｃを５.８〜８８.８％の間で変化させたもの、Ｂ群はθａ、Ｓｃをほぼ一定とし、Ｒｚを３.５〜２２５μｍの間で変化させたもの、Ｃ群はＲｚ、Ｓｃをほぼ一定とし、θａを３.８〜４８.６度の間で変化させたものである。
【００８１】
実験例１で用いた試料の表面粗さ及びＳｃの値を表３に示す。
【００８２】
【表３】
2004190107.tif 000005
【００８３】
表３中、Ｒｚ、θａの値は、ミツトヨ製表面粗さ測定機ＳＪ−４０1を用いてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（ＪＩＳ１９９４）に基づいて測定を行った。なお、θａは上記測定機により得られるΔａの値よりθａに換算している。本来ＪＩＳ規格ではＲｚの値によって基準長さを変えるよう規定しているが、本発明では比較のため、すべて２.５ｍｍを基準長さとした測定値を採用した。
【００８４】
また、Ｓｃについてはレーザーテック製レーザー顕微鏡１ＬＭ２１Ｄを用いて前述の手順で計測した。なお、各数値は測定個所によって若干ばらつくため、各試料について堆積膜が形成される面上の任意の５点について計測し、その平均値を採った。
【００８５】
各々の試料において、表面粗さとＳｃは所望の数値が得られるようにブラスト条件を適宜選択して表面をブラスト加工することによって得ているが、試料１のみ回転砥石を用いた研磨加工により凹凸を形成している。このように加工方法及び加工条件を適宜選択、調整することでＲｚ、θａ、Ｓｃの値はそれぞれ独立に調整することができる。
【００８６】
以上、実験例１の結果をＡ群、Ｂ群、Ｃ群についてそれぞれ図６、図７、図８に示した。図６は横軸をＳｃ、図７は横軸をＲｚ、図８は横軸をθａとして、また縦軸は重量変化を示している。
【００８７】
重量変化については、各々の試料における初期の重量がブラスト加工によってばらついているため、重量の減少量を最も重量変化が少なかった試料１を基準にした相対評価で示した。すなわち、重量変化について数値が大きいほど、５０サイクル使用した後の減摩量が多いことを示している。
【００８８】
図６の結果によればＳｃが７５％を超えたところから急激に重量変化が大きくなることがわかる。これは、Ｓｃが過度に大きくなると、脱粒による表面破壊が急速に広がって表面が脆くなるためと思われる。一方、図７及び図８の結果から、重量変化はＲｚとθａに関しては明確な依存性はみられなかった。
【００８９】
以上のように、セラミックス部材の耐久性の指標となる減摩量は主にＳｃに依存し、Ｓｃが７５％を超えると急速に耐久性が悪化することがわかった。
【００９０】
＜実験例２＞
実験例１と同様に図３及び図４に示した堆積膜形成容器の上蓋１２６の内側に、４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのブロック状に成形したアルミナの試料を防着板様に設置した。本実験例では、Ｒｚ、θａをほぼ一定値とし、Ｓｃを６．１％から８２．４％の範囲で変化させ、表１に示した条件で上述の手順に従って電子写真用感光体を作製した。
【００９１】
一連の電子写真用感光体形成が終了した後、実験例１と同様の条件でウエットエッチングによる再生を行い、これを５０サイクル行った。
【００９２】
本実験例では、５０サイクル経過後、各資料についてθａとＳｃを再度計測し初期値と比較した。表４に本実験例で用いた試料の表面粗さとＳｃの値を示す。
【００９３】
【表４】
2004190107.tif 000006
【００９４】
表４中の各値は実験例１と同様にして、任意の５点の平均を採っている。また、試料１９のみ回転砥石を用いた研磨加工により表面の凹凸を形成し、他の試料についてはブラスト加工にて表面を粗面化加工している。
【００９５】
以上、実験例２の結果を、Ｓｃの変化については図９、θａの変化については図１０に示す。
【００９６】
図９によれば、Ｓｃは初期のＳｃが５０％を超えると徐々に増加する傾向が見られ、７５％を超えると急激に増加する。これは、前述の様にプラズマやウエットエッチングの影響で結晶粒界が表出していない部分においても徐々に脱粒が進行するためと考えられる。
【００９７】
また、図１０によれば、θａは初期のＳｃが５０％を超えると徐々に減少していく傾向が見られ、やはり７５％を超えると急激に減少する様子がわかる。Ｓｃがこの範囲ではセラミックス部材の凸部は主に結晶粒界が表出しない部分によって形成されるが、Ｓｃの割合いが多くなると結晶粒界が表出しない部分の脱粒が進行しやすくなるため、セラミックス部材表面の凸部が次第に少なくなる、又は、高さが低くなることによる影響と考えられる。
【００９８】
なお、本実験例では表面粗さの変化としてθａを計測して比較したが、Ｒｚにおいても同様の傾向となることがわかっている。
【００９９】
＜実験例３＞
実験例１と同様に図３及び図４に示した堆積膜形成容器の上蓋１２６の内側に、４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのブロック状に成形したアルミナの試料を防着板様に設置した。本実験例では、Ｒｚ、θａをほぼ一定値とし、Ｓｃを３２.８％から８１.２％の範囲で変化させたものを用い、表１に示した条件で上述の手順に従って電子写真用感光体を作製した。
【０１００】
一連の電子写真用感光体形成が終了した後、実験例１と同様の条件でウエットエッチングによる再生を行い、これを５０サイクル行った。
【０１０１】
本実験例では、５０サイクル経過後、各資料について実験例１と同様にして重量変化を、また実験例２と同様にしてθａとＳｃを再度計測し初期値と比較した。表５に本実験例で用いた試料の表面粗さとＳｃの値を示す。
【０１０２】
【表５】
2004190107.tif 000007
【０１０３】
表５中の各値は実験例１と同様にして、任意の５点の平均を採っている。また各々の試料は回転砥石により砥粒と回転速度等を調整して表面を粗面化している。
【０１０４】
以上、実験例３の結果を重量変化について図１１、Ｓｃの変化については図１２、θａの変化については図１３に示した。図１１、図１２、図１３の結果と実験例１及び実験例２の結果を比較すると、表面を研削加工にて粗面化した場合においても、ブラスト加工の場合と同等の結果が得られることがわかった。
【０１０５】
以上の結果より、セラミックス部材の表面においてＳｃが７５％以下となるように表面を加工することで、長期の使用にわたる減摩量を低減でき、安定した表面性を維持できることがわかる。
【０１０６】
＜実施例１＞
図３及び図４に示した堆積膜形成容器の上蓋１２６の内側に、セラミックスで形成した防着板を、プラズマに接する面のほぼ全面を覆うように設置した。本実験例では、防着板としてブラスト加工によって種々の表面粗さ（Ｒｚ及びθａ）とＳｃを持つように粗面化加工したセラミックス部材を用い、表６に示した条件で上述の手順に従って電子写真用感光体を作製した。
【０１０７】
【表６】
2004190107.tif 000008
【０１０８】
本実施例で用いた防着板はいずれもアルミナで形成し、ブラスト加工によって表面を粗面化したものを用いた。また、表７中の数値は実験例１と同様に任意の５点を計測した平均値を採っている。
【０１０９】
なお、真空容器１０１もアルミナで形成し、表面をブラスト加工にてＲｚ２５.６μｍ、θａ１８.２度、Ｓｃ４８％に粗した物を用いた。
【０１１０】
こうして作製した電子写真用感光体を以下の方法で帯電能、残留電位、感度の電子写真特性と、電子写真用感光体表面の球状突起の数、及び「しみ」の発生について評価した。
【０１１１】
帯電能・・・電子写真感光体を電子写真装置（キヤノン製  ＮＰ６３５０）を改造した実験装置に設置し、帯電器に＋６ｋＶの電圧を印加してコロナ帯電を行い、表面電位計により電子写真感光体表面の暗部表面電位を現像器位置で測定し、このときの電位を帯電能とした。従って数値が大きいものが優れた特性を有するといえる。
【０１１２】
残留電位・・・電子写真感光体を一定の暗部表面電位が得られるように帯電させ、直ちにフィルターを用いて６００ｎｍ以上の波長を取り除いたハロゲンランプ光を一定の光量で照射し、このときの明部表面電位を残留電位とする。従って数値が小さいものが優れた特性を有するといえる。
【０１１３】
感度・・・電子写真感光体を一定の暗部表面電位が得られるように帯電させ、直ちにフィルターを用いて６００ｎｍ以上の波長を取り除いたハロゲンランプ光を照射し、電子写真感光体の明部表面電位が所定の値となるように光量を調整する。このときの光量を感度とする。従って数値が小さいものが優れた特性を有するといえる。
【０１１４】
球状突起の数・・・電子写真感光体の表面を光学顕微鏡で目視観察し、３ｍｍ2の範囲に発生した直径５μｍ以上の球状突起の数を計測する。これを任意の３０点計測し、計９０ｍｍ2の範囲に存在する球状突起の合計の数を評価する。従って数値が小さいものが欠陥の少ない良質な感光体といえる。
【０１１５】
「しみ」・・・電子写真用感光体の表面を目視で観察し、微小な（直径５μｍ未満）球状突起の集団である「しみ」の有無を観察した。「しみ」は目視で電子写真用感光体表面上に白く白濁した個所として認識される。
【０１１６】
なお、以上の評価はいずれも同じ条件で１０回の電子写真用感光体作製を行い、「しみ」以外の項目はそれぞれの平均値を採り、「しみ」については一連の１０本の電子写真用感光体に現れた「しみ」の個数の総計を採った。
【０１１７】
＜比較例１＞
実施例１で用いた装置に上蓋の防着板として気孔の平均直径５μｍ、見かけ気孔率３１％の多孔質アルミナセラミックスを用い、実施例１と同様に電子写真用感光体を作製し、実施例１と同様にして評価した。
【０１１８】
実施例１及び比較例１で用いた防着板の表面粗さ及びＳｃの値を表７に示す。
【０１１９】
【表７】
2004190107.tif 000009
【０１２０】
なお、表７中の各数値は実験例１と同様に任意の５点を計測した平均値を採っている。また、比較例１に用いた多孔質セラミックスでは表面の性状の違いからＳｃの計測ができなかった。
【０１２１】
以上、実施例１及び比較例１の結果を表８に示す。
【０１２２】
【表８】
2004190107.tif 000010
【０１２３】
なお表８において帯電能、残留電位、感度、球状突起の数については、いずれも実施例１の防着板１を用いたときの結果を１とした相対評価で示した。
【０１２４】
表８の結果にから、実施例１ではいずれの防着板においてもすべての項目について良好な結果が得られた。一方、比較例１の多孔質セラミックスを用いた場合は、残留電位、感度に若干の悪化が見られる。これは、実施例１の条件では、多孔質内部の残留ガスのコンタミネーションによる影響が起きたものと考えられる。こうした影響を避けるためには、電子写真用感光体形成の際に、実施例１の場合と比べて真空排気時間を長く取るなどによりいわゆる脱ガスの影響を抑える等の工夫をする必要がある。
【０１２５】
なお、実施例１及び比較例1ともいずれの電子写真用感光体においても「しみ」は認められなかった。
【０１２６】
＜実施例２＞
図３及び図４に示した堆積膜形成容器に、アルミナ、窒化アルミ、ムライト、コージェライトで形成した真空容器１０１を設置し、表６に示した条件で上述の手順に従って電子写真用感光体を作製した。本実施例では、上蓋１２６の内側にも、真空容器と同じ材質のものを同等の表面性に加工して設置した。こうして作製した電子写真用感光体を実施例1と同様にして評価した。
【０１２７】
本実施例では真空容器としていずれも内面（堆積膜が付着する面）をブラスト加工によって粗面化したものを用いた。実施例２において使用した真空容器の内面の表面粗さ及びＳｃの値を表９に示す。
【０１２８】
【表９】
2004190107.tif 000011
【０１２９】
なお、表９中の各数値は実験例1と同様に任意の５点を計測した平均値を採っている。
【０１３０】
実施例２の結果を表１０に示す。
【０１３１】
【表１０】
2004190107.tif 000012
【０１３２】
なお表９において帯電能、残留電位、感度、球状突起の数については、いずれも実施例１の防着板１を用いたときの結果を１とした相対評価で示した。
【０１３３】
以上、実施例２の結果から、帯電能、残留電位、感度については、いずれも良好な結果が得られたが、球状突起の数についてはムライト、コージェライトでは若干の悪化が見られた。これは、ムライト、コージェライトの熱伝導や電気特性の影響で、真空容器内面の温度が上昇し、堆積膜の剥がれが起こりやすくなった結果と考えられるが、いずれの結果においても実用上はまったく支障の無い範囲であった。
【０１３４】
なお、実施例２において、いずれの電子写真用感光体においても「しみ」は認められていない。
【０１３５】
＜実施例３＞
図３及び図４に示した堆積膜形成容器に、アルミナで形成しブラスト加工により表面性をさまざまに変化させた真空容器１０１を設置し、表６に示した条件で上述の手順に従って電子写真用感光体を作製した。本実施例では上蓋にも真空容器と同材料、同等表面性を有する防着板を設置している。
【０１３６】
こうして作製した電子写真用感光体を実施例１と同様にして評価した。実施例３において使用した真空容器の内面の表面粗さ及びＳｃの値を表１１に示す。
【０１３７】
【表１１】
2004190107.tif 000013
【０１３８】
なお、表１１中の各数値は実験例1と同様に任意の５点を計測した平均値を採っている。
【０１３９】
実施例３の結果を表１２に示す。
【０１４０】
【表１２】
2004190107.tif 000014
【０１４１】
なお、表１２において帯電能、残留電位、感度、球状突起の数については、いずれも実施例１の防着板１を用いたときの結果を１とした相対評価で示した。
【０１４２】
以上、実施例３の結果から、帯電能、残留電位、感度については、いずれも良好な結果が得られたが、球状突起の数については真空容器1の場合に若干の悪化が見られた。これは、Ｒｚが５μｍ未満、θａが５度未満となったための表面性の影響により膜剥がれ防止効果が低下したためと思われる。
【０１４３】
また、真空容器２の場合と真空容器３の場合で「しみ」が視認された。これはθａが大きくなったために、セラミックス部材表面のダストが堆積膜形成中に吐き出され、微小な球状突起を発生させたものと思われる。なお、真空容器２の場合には「しみ」の視認は困難で、真空容器３の場合には「しみ」の視認はいずれも比較的容易であった。
【０１４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、堆積膜形成装置内部のセラミックス部材膜剥がれを防止し、かつ、使用を繰り返すことによるセラミックス部材の減摩を抑制できる。また、その結果、セラミックス部材の耐久性を増し、部材の交換頻度を減らすことでコストダウンを図れるとともに、球状突起の少ない堆積膜を安定して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミックス部材の表面の顕微鏡写真である。
【図２】本発明の結晶粒界が表出した部分の面積を算出するために図１を画像処理した画像である。
【図３】本発明で用いることができる堆積膜形成装置の一例を示す模式図である。
【図４】図３の堆積膜形成装置に用いることができる堆積膜形成装置の一例の縦断面を模式的に示した図である。
【図５】図３の堆積膜形成装置に用いることができる堆積膜形成装置の一例の横断面を模式的に示した図である。
【図６】実験例１におけるＳｃとセラミックス部材の重量変化の関係を示した図である。
【図７】実験例１におけるＲｚとセラミックス部材の重量変化の関係を示した図である。
【図８】実験例１におけるθａとセラミックス部材の重量変化の関係を示した図である。
【図９】実験例２における初期のＳｃとＳｃの変化量の関係を示した図である。
【図１０】実験例２における初期のＳｃとθａの変化の関係を示した図である。
【図１１】実験例３における初期のＳｃとセラミックス部材の重量変化の関係を示した図である。
【図１２】実験例３における初期のＳｃとＳｃの変化量の関係を示した図である。
【図１３】実験例３における初期のＳｃとθａの変化の関係を示した図である。
【符号の説明】
１００  堆積膜形成容器
１０１  真空容器
１２１  架台
１２２  基体
１２３  保持部材
１２４  ヒーター
１２５  キャップ
１２６  上蓋
１２７  電極
１２８  分岐板
１３０  排気口
１３１  ガス導入管
１３６  ベース板
２００  排気装置
２０１  メカニカルブースターポンプ
２０２  ロータリーポンプ
３００  原料ガス供給装置
３０１〜３０５  ボンベ
３０６〜３１０  供給バルブ
３１１〜３１５  圧力調整器
３１６〜３２０  １次バルブ
３２１〜３２５  マスフローコントローラ
３２６〜３３０  ２次バルブ
４０１、４０３  バルブ
４０４  ガス供給路
４０５  排気配管
４０６  スロットルバルブ
４０７  排気バルブ
４２１  高周波電源
４２２  高周波導入ケーブル
４２３  マッチングボックス
【図１】
2004190107.tif 000015
【図２】
2004190107.tif 000016
【図３】
2004190107.tif 000017
【図４】
2004190107.tif 000018
【図５】
2004190107.tif 000019
【図６】
2004190107.tif 000020
【図７】
2004190107.tif 000021
【図８】
2004190107.tif 000022
【図９】
2004190107.tif 000023
【図１０】
2004190107.tif 000024
【図１１】
2004190107.tif 000025
【図１２】
2004190107.tif 000026
【図１３】
2004190107.tif 000027