(57)【要約】【課題】スパッタリング法における初期の放電不安定性の影響を低減し、タクトタイムを向上させるとともに、良質な堆積膜を安定して得る。【解決手段】ロードロック室を備えるスパッタリング法に真空処理装置を用いた堆積膜の形成方法において、グロー放電を維持したまま基体をロードロック室から真空容器へロードする。【選択図】        図１
2004339554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能な真空容器と、真空容器にバルブを介して連通し、基体を真空容器との間で搬送するロードロック室を備えた真空処理装置を用いたスパッタリング方法による堆積膜の形成方法であって、前記真空容器内でスパッタを発生するためのグロー放電を維持したままの状態で真空容器とロードロック室との間で基体のロードを行うことを特徴とする堆積膜の形成方法。
【請求項２】
前記ロードロック室と真空容器の間で少なくとも基体のロードを行った際、ロードロック室と真空容器とを連通するバルブを閉じた後に、ロードロック室内に所定の圧力以上まで不活性ガスを導入し、所定の圧力以下まで真空排気する工程を有する請求項１に記載の堆積膜形成方法。
【請求項３】
前記ロードロック室は、基体を搬送する機構に加えダミー基体を搬送する機構を備えており、以下の工程を有する請求項１または２に記載の堆積膜形成方法。
１．堆積膜形成前に真空容器内に設置されたダミー基体をロードロック室に搬出する工程
２．基体をロードロック室から真空容器の所定の位置にロードする工程
３．基体に堆積膜を形成する工程
４．ダミー基体をロードロック室から真空容器に搬送する工程
５．基体を真空容器からロードロック室にアンロードする工程
【請求項４】
前記基体が前記真空容器にロードされるときは、基体と同時に搬送可能であって、前記真空容器内に設置されたスパッタ用のターゲットと前記基体とを結ぶ直線内に設置されたシャッターによって覆われており、基体が真空容器内の所定の位置に設置された後シャッターを開いて基体上に堆積膜を形成することを特徴とする請求項１〜３に記載の堆積膜形成方法。
【請求項５】
前記スパッタ用のターゲットの表面上にターゲット表面と平行な磁界を形成するマグネトロンスパッタ法を用い、さらに真空容器内にスパッタガスとあわせて反応性ガスを導入し前記スパッタ用ターゲットの材料と反応性ガスに由来する化合物を基体上に形成する反応性スパッタを用いることを特徴とする請求項１〜４に記載の堆積膜形成方法。
【請求項６】
前記ロードロック室から前記真空容器に基体をロードするに当たり、ロードロック室と真空容器を連通するバルブを開く際に、ロードロック室の圧力を真空容器の圧力以上とした状態でバルブを開くことを特徴とする請求項１〜５に記載の堆積膜形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の堆積膜形成方法において、導電性の円筒状基体に少なくともアモルファスシリコンを主体とする光導電層を形成した電子写真用感光体に表面保護層を形成することを特徴とする堆積形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタリング装置およびそれを用いた堆積膜の形成方法、および電子写真用感光体の形成方方法に関する。
【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、その中でスパッタリング法が幅広く取り入れられている。
【０００３】
スパッタリング法としてさまざまな種類のものが紹介されているが、中でもマグネトロンスパッタリング法、リアクティブスパッタリング法（以下、反応性スパッタリング法と表記）は得られる堆積速度や堆積膜の種類の豊富さから広く工業用に応用されている。
【０００４】
たとえば、マグネトロンスパッタリング法は、ターゲット表面に平行な磁界を形成することによりプラズマ中の電子を閉じ込めることで堆積膜の形成速度を速めるとされている。
【０００５】
また、反応性スパッタリング法は、放電ガス（スパッタガス）中に反応性ガスを導入し、金属ターゲットの原子と反応させることで化合物薄膜を形成可能であるとしている。（たとえば非特許文献１）
一方、上記のようなマグネトロンスパッタリング法や反応性スパッタリング法には特有の問題点が指摘されている。これらは特にグロー放電の電力源としてＤＣ電源を用いた場合にはアーキング問題、アノード消失問題として広く知られている。
【０００６】
これに対してスパッタリング工程中のアークの発生やアノード消失の影響を押さえ、安定的にスパッタリングを行うための技術が提案されている。（たとえば特許文献１）
【非特許文献１】
薄膜製作ハンドブック  社団法人応用物理学会  薄膜・表面物理分科会  編集共立出版株式会社  １９９１年３月２５日  初版発行
頁２１０−頁２１６
【特許文献１】
特表２００２−５０１５７７  頁９―頁２５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような改良によりさまざまな分野で利用されているスパッタリング法であるがいくつかの部分においてはなお改良が望まれる点が少なくない。
【０００８】
その一つとして放電初期の安定性の問題が挙げられる。一般にスパッタリング法ではプラズマＣＶＤなどの場合に比べて、放電初期の安定に時間がかかる傾向にある。これは主にターゲット等の温度や表面への膜の堆積、あるいは反応性ガスによる表面反応が定常状態に達するまでの過渡現象として捕らえられる。この過渡現象はたとえば放電電流の変動や、アークの発生として外部より観測されるが、堆積膜の形成においても膜質の変動やパーティクルの発生等の問題を引き起こす。
【０００９】
こうした過渡現象に関しては、なおその抑制が十分でない場合も有る。
【００１０】
従来、こうした問題を避けるため、基体とターゲットの間にシャッターを設け、シャッターを閉じた状態でスパッタリングを開始し、安定状態に達した後、シャッターを開いて基体に対する堆積膜の形成を開始する。こうした方法をプレスパッタリングと呼ぶ。
【００１１】
プレスパッタリングに必要な時間は堆積膜の形成の種類や装置の規模およびその構成、あるいはスパッタリング条件によってまちまちであるが、プレスパッタリングの時間が堆積膜の形成のタクトタイムに影響をあたえる場合は少なくない。
【００１２】
また、シャッターに比較的高い堆積速度で堆積膜が形成される場合には、プロセス中にシャッターより堆積膜が剥離することによって真空容器内を汚染する可能性も有る。これを避けるためにはシャッターの交換またはクリーニングなどのメンテナンスを頻繁に行う必要が有り、これもタクトタイムに影響を与えるのみならず、頻繁に真空容器を大気開放することは、真空容器内への水分の吸着などの影響により膜質への影響が起きやすく、これを避けるために更に長時間の真空排気やプレスパッタリングが必要になる場合もあった。
【００１３】
こうした問題は、ＤＣ電力を用いた前述の反応性スパッタリング法やマグネトロンスパッタ法において顕著に現れるが、反応性ガスや磁界を用いない通常のスパッタリング法においても観測され、またグロー放電の電力源としてＲＦ電力を用いた場合でも散見されている。
【００１４】
特に電子写真の分野では、他の機能性デバイスに対して比較的厚い堆積膜を必要とする場合が多く、グロー放電の不安定性に伴ってパーティクルが発生すると、堆積膜中にパーティクルがそのまま取り込まれたり、これを核として堆積膜の異常成長を起こすなどによって球状突起が発生する。
【００１５】
球状突起が発生した場合、コピー画像状に白い点状、いわゆる「白ぽち」が現れる画像欠陥が発生しやすいことが知られており、こうした事情から特に堆積膜形成初期のパーティクルには特段の配慮が必要とされている。
【００１６】
【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、減圧可能な真空容器と、真空容器にバルブを介して連通し、基体を真空容器との間で搬送するロードロック室を備えた真空処理装置を用いたスパッタリング方法であって、前記真空容器内でスパッタを発生するためのグロー放電を維持したままの状態で真空容器とロードロック室との間で基体のロードを行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明はロードロック室と真空容器の間で少なくとも基体のロードを行った際、ロードロック室と真空容器とを連通するバルブを閉じた後に、ロードロック室内に所定の圧力以上まで不活性ガスを導入し、所定の圧力以下まで真空排気する工程を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明はロードロック室が、基体を搬送する機構に加えダミー基体を搬送する機構を備えており、
１．堆積膜形成前に真空容器内に設置されたダミー基体をロードロック室に搬出する工程
２．基体をロードロック室から真空容器の所定の位置にロードする工程
３．基体に堆積膜を形成する工程
４．ダミー基体をロードロック室から真空容器に搬送する工程
５．基体を真空容器からロードロック室にアンロードする工程
を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、基体が前記真空容器にロードされるときは、基体と同時に搬送可能であって、前記真空容器内に設置されたスパッタ用のターゲットと前記基体とを結ぶ直線内に設置されたシャッターによって覆われており、基体が真空容器内の所定の位置に設置された後シャッターを開いて基体上に堆積膜を形成することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、スパッタ用のターゲットの表面上にターゲット表面と平行な磁界を形成するマグネトロンスパッタ法を用い、さらに真空容器内にスパッタガスとあわせて反応性ガスを導入し前記スパッタ用ターゲットの材料と反応性ガスに由来する化合物を基体上に形成する反応性スパッタを用いることを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明は、ロードロック室から真空容器に基体をロードするに当たり、ロードロック室と真空容器を連通するバルブを開く際に、ロードロック室の圧力を真空容器の圧力以上とした状態でバルブを開くことを特徴とする。
【００２２】
さらに本発明は、上記の堆積膜形成方法において、導電性の円筒状基体に少なくともアモルファスシリコンを主体とする光導電層を形成した電子写真用感光体に表面保護層を形成することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、減圧可能な真空容器と、真空容器にバルブを介して連通し、基体を真空容器との間で搬送するロードロック室を備えた真空処理装置において実施される。図１は本発明に使用されるもっとも基本的な真空処理装置の構成を示す。
【００２４】
図１の装置は大別して堆積膜の形成を行う真空容器１００とロードロック室２００よりなり、真空容器１００とロードロック室２００はゲートバルブ１０１を介して連通するように構成されている。
【００２５】
真空容器１００はカソード電極１０２、反応性ガスノズル１０３、回転軸１０４、スパッタガス導入管１０５を含む。カソード電極１０２にはターゲット１０６が固定される。カソード電極１０２は絶縁碍子１０７によって筐体１０８より絶縁されており、ＤＣ電源１０９が接続される。
【００２６】
ガス管１０５にはバルブ１１０を介してガス供給装置（図示せず）よりスパッタガスが供給される。スパッタガスは堆積膜の形成に用いるターゲットの材質にあわせたスパッタ効率を勘案し決定することができるが、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスが用いられる。
【００２７】
ＤＣ電源１０９は負極をカソード電極１０２に、正極をアースに接続する。筐体１０８はアースに接続されるので、筐体１０８をアノード電極としてスパッタガスを分解する直流グロー放電を筐体１０８に発生し得る。カソード電極１０２は筐体１０８と接続したアース電位のシールド１１１に囲まれた構造を成し、カソード電極１０２へのスパッタリングを防止する。
【００２８】
放電中カソード電極１０２およびターゲット１０６は放電電流によって加熱するため、カソード電極１０２に接続された配水管１１２Ａおよび１１２Ｂによって冷却水を供給し、適宜冷却することができる。
【００２９】
真空容器１００内に発生したプラズマ中のイオンは電界によってターゲット１０６に加速され、ターゲット表面上でスパッタリング現象を起こす。
【００３０】
回転軸１０４は、ホルダー１１３を介して基体１１４がターゲット１０６と対向位置になるように配置され、ターゲット１０６よりスパッタされた原子が基体１１４上に堆積する。
【００３１】
基体１１４の近傍のノズル１０３にはバルブ１１５を介して反応性ガス供給装置（図示せず）より反応性ガスが供給される。ノズル１０３には複数の放出口１１６が空けられ基体近傍に反応性ガスを供給し、スパッタされた原子は基体１１４近傍で反応性ガスと反応することでターゲット１０６の構成原子および反応性ガスの構成原子に由来する化合物堆積膜を得ることができる。
【００３２】
一般にターゲット１０６の材質として金属材料を用い、反応性ガスに酸素（Ｏ２）を用いれば、酸化物系の堆積膜が得られる。このような酸化物の例としてはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や二酸化マグネシウム（ＭｇＯ２）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等があげられる。
【００３３】
また、反応性ガスとして窒素（Ｎ２）を用いた場合は、窒化物系の堆積膜が得られる。このような窒化物の例としては、窒化アルミ（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等があげられる。
【００３４】
また、反応性ガスとしてメタン（ＣＨ４）を用いれば、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などの炭化物の堆積膜を得るし、フッ素（Ｆ２）を用いればフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）やフッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）などのフッ化物系堆積膜を得ることができる。
【００３５】
また、上記のような反応性ガスに加えて、キャリアガスを同時に導入することもできる。キャリアガスとしては、前記のスパッタガスに加え、水素（Ｈ２）等が使用できる。
【００３６】
キャリアガスはあらかじめ反応性ガスと所望の濃度で混合希釈して供給することもできるし、反応性ガスとは個別に供給する方法も採ることができる。
【００３７】
以上の様に反応性ガスを使用すれば様々な化合物堆積膜を得るが、反応性ガスを使用しない場合はノズル１０３、バルブ１１５は省略して差し支えない。
【００３８】
なお、筐体１０８はバルブ１１７を介して排気系（図示せず）に接続され、内部を真空排気可能である。
【００３９】
図１の例では基体１１４は円筒形状を成し、少なくとも堆積膜の形成中に回転軸１０４をモーター１１８によって回転することで全周に渡ってほぼ均一な堆積膜を得る。回転軸１０４は回転軸受け１１９で真空封止されている。
【００４０】
ロードロック室２００は筐体２０１に扉２０２、アクチュエータ２０３が設置された構成を成し、バルブ２０４および２０５を介してそれぞれ不活性ガス供給装置（図示せず）、排気装置（図示せず）に接続される。
【００４１】
アクチュエータ２０３は真空シール機構２０６によって真空封止されたままシャフト２０７をロードロック室２００および真空容器１００内に導入する機能を有し、シャフト２０７の先端チャッキング機構２０８は基体１１４を任意の位置でチャッキングまたはリリースする。
【００４２】
基体上に堆積される膜の膜厚または膜質のムラの均一化が必要な場合は、基体またはターゲットを基体の軸方向に相対的に移動させてムラを均一化することもできる。
【００４３】
なお、図１の例ではＤＣスパッタリング法に基づく真空処理装置の例を説明したが、ＲＦスパッタリング法の場合においては、ＤＣ電源１０９に換えＲＦ電源を設置し、マッチング回路を併用することで基本的な構成を踏襲できる。
【００４４】
（発明の第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、基体を真空容器との間で搬送するロードロック室を備えた真空処理装置を用いたスパッタリング方法であって、前記真空容器内でスパッタを発生するためのグロー放電を維持したままの状態で真空容器とロードロック室との間で基体のロードを行うことを特徴とする。
【００４５】
図１に示した装置を用いた場合の、本発明の第１の実施形態は以下の手順による。まずバルブ１１７を開いて排気装置により真空容器１００内部を排気しておく。同時にあらかじめ脱脂洗浄した基体１１４を扉２０２よりロードロック室２００に投入し、チャッキング機構２０８にセットする。次に扉２０２を閉じ、バルブ２０５を開いてロードロック室２００内部を排気する。
【００４６】
この状態で、バルブ１１０、１１５を開きスパッタガスおよび必要に応じて反応性ガスを真空容器１００内に供給し、真空容器１００に接続された真空計（図示せず）により、例えば０．５Ｐａの所定の圧力になったところでＤＣ電源１０９よりカソード電極１０２に電圧を印加してグロー放電を生起させる。このとき印加電圧、放電電流を計測し、アークの発生や放電電流の安定性を確認する。
【００４７】
アークの発生が抑えられ、放電電流が安定したところでゲートバルブ１０１を開いてロードロック室２００と真空容器１００を連通し、アクチュエータ２０３を動作させ基体１１４をホルダー１１３上にロードする。
【００４８】
チャッキング機構２０８をリリースしたところでモーター１１８により回転軸１０４を回転させ、堆積膜の形成を開始すると、同時に再びアクチュエータ２０３を動作させシャフト２０７を引き込んだところでゲートバルブ１０１を閉じる。
【００４９】
所望の堆積膜が形成されたところで、ゲートバルブ１０１を開きアクチュエータ２０３、チャッキング機構２０８を動作させ、基体１１４をホルダー１１３上からロードロック室２００にアンロードする。
【００５０】
また、上記の工程において基体１１４に堆積膜の周方向の膜厚ムラが問題になる場合には、アクチュエータ２０３にシャフト２０７を回転しながら伸縮するものを選択し、回転軸１０４とシャフト２０７の回転を同期しつつ、基体１１４のロード、アンロードをすることもできる。
【００５１】
アンロード動作が終了した後、バルブ２０５を閉じてバルブ２０４を開いて、たとえばアルゴン、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素などの不活性ガスをロードロック室内に導入してベントし、大気圧に成ったところで扉２０２を開いて堆積膜が形成された基体１１４を取り出す。この際、ロードロック室２００にリークバルブを設け、直接大気でベントしてもかまわない。
【００５２】
続いて別の基体１１４をチャッキング機構２０８にセットし、上記と同様の操作で堆積膜形成を行う。
【００５３】
本発明では、少なくとも基体をロードする際にグロー放電を維持したままにしておくことで効果が得られるが、一連の堆積膜形成が終了し、基体をロードロック室にアンロードし、再度別の基体を真空容器にロードするまでの間は、グロー放電を維持したままであっても良いし、堆積膜の形成終了後、一旦グロー放電を停止し、基体をロードする前に再度グロー放電を生起することができる。どちらを選択するかは、プロセスのタクトタイムや装置の構成によって任意に設定することができる。
【００５４】
たとえば、装置の大きさなどの点から、いったん基体を真空容器からアンロードし、再度別の基体をロードするまでのインターバルが長い場合は、いったん放電を停止し、インターバルの間に再度放電をつけてプレスパッタリングを行った後、次の基体をグロー放電を維持したままでロードする。この場合、不要なターゲットの消費を抑えることができる。このように、一旦グロー放電を停止する場合は、堆積膜形成後ＤＣ電源１０９より電力の供給を止め、同時にバルブ１１０および１１５を閉じてスパッタガスと反応性ガスの供給を終え、真空容器１００内を排気した後、ゲートバルブ１０１を開いて基体１１４をアンロードすることができる。
【００５５】
また、上記のインターバルが短い場合は、インターバルの間、グロー放電を維持しておくことでプレスパッタリングが不要となり、タクトタイムの向上につながる。
【００５６】
このように、一連の堆積膜形成が終了した際にグロー放電を維持しておくか、一度グロー放電を停止するかは、装置上の制約で、上記のインターバルの時間とプレスパッタリングの時間のうち、どちらがタクトタイム上の律則になるかによって決めることができる。
【００５７】
以上のように、本発明ではグロー放電を維持したまま基体を真空容器にロードすることによって、タクトタイム上のプレスパッタリング時間を削減できるとともに、プレスパッタリング中に、真空容器内に設置したシャッターで基板を覆う必要が無く、シャッターに堆積した膜がはがれることによるパーティクルの発生を防止できる。
【００５８】
（発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、基体１１４をロードロック室２００にロードまたはアンロードした際に、ゲートバルブ１０１を閉じた後ロードロック室内に所定の圧力以上まで不活性ガスを導入し、所定の圧力以下まで真空排気するパージ工程を行うことを特徴とする。
【００５９】
本発明の第２の実施形態は、図１に示した装置を用いて成すことができる。
【００６０】
具体的には、前述の実施形態に従って堆積膜が形成された基体１１４をロードロック室２００にアンロードしてゲートバルブ１０１を閉じた後、バルブ２０５を閉じ、バルブ２０４を開き不活性ガスをロードロック室２００内に導入する。この時ロードロック室２００に備わる真空計（図示せず）により例えば５０ｋＰａの所定の圧力まで、不活性ガスを導入した後、バルブ２０４を閉じ、バルブ２０５を開いてロードロック室２００内を再び排気する。例えば５０Ｐａ程度の所定の圧力まで、排気した後、再度不活性ガスを導入し、この操作を繰り返す工程を行ったのち、ロードロック室をベントし、扉２０２を開けて基体１１４を取り出す。
【００６１】
不活性ガスは第１の実施形態と同様にアルゴンやヘリウムなどの希ガスまたは窒素、およびそれらの混合ガスを用いることができる。
【００６２】
第２の実施形態では、真空容器１００内に反応性ガスとして、環境に放出されるのが好ましくないガス、たとえば、前述の例で、メタンやフッ素などを用いる場合に、ロードロック室を通してこれらのガスが大気中に放散されるのを効果的に防止する。
【００６３】
不活性ガスの導入と排気を繰り返す回数は、不活性ガスを導入する圧力と、排気するときの真空度に関連して任意に設定できる。不活性ガスを導入する圧力と排気する真空度の差が大きく、不活性ガスの導入と排気を繰り返す回数が多いほど反応性ガスの残留濃度は下がるが、通常は不活性ガスを導入する圧力と真空度の差を１００倍以上とし、不活性ガスの導入と排気の回数を１０回以内程度とすれば、十分に効果を得ることができる。
【００６４】
（発明の第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、ロードロック室は、基体を搬送する機構に加えダミー基体を搬送する機構を備え、
１．堆積膜形成前に真空容器内に設置されたダミー基体をロードロック室に搬出する工程
２．基体をロードロック室から真空容器の所定の位置にロードする工程
３．基体に堆積膜を形成する工程
４．ダミー基体をロードロック室から真空容器に搬送する工程
５．基体を真空容器からロードロック室にアンロードする工程
を少なくとも有することを特徴とする。
【００６５】
本発明の第３の実施形態によれば、基体を真空容器からアンロードした際に、ダミー基体を真空容器内に設置することで基体近傍に設置される真空容器内の構成要素に不要な堆積膜が付着することを防止できる。
【００６６】
本発明の第３の実施形態を実施可能な真空処理装置の一例を、図２に示す。図２の装置では、シャフト２０７の先端に基体１１４を保持するためのチャッキング機構に加えてダミー基体２０９を保持するためのチャッキング機構２１０が備えられる。チャッキング機構２０８および２１０はそれぞれ基体１１４とダミー基体２０９を保持することができる。
【００６７】
真空容器１００は、例えば基体１１４に内包する形で、基体１１４を加熱するためのヒーター１２０を設置することができる。この場合、回転軸１０４は中空構造を成し、内部にヒーター１２０のリード線１２２が貫通し、外部の電源（図示せず）と接続される。回転軸１０４はギヤ１２１Ａと１２１Ｂを介してモーター１１８によって回転可能である。
【００６８】
また、ロードロック室２００内には必要に応じてヒーター２１１が設置され、リード線２１２を通して電源（図示せず）に接続される。
【００６９】
図２の装置を用いた場合の本実施形態の手順は、以下のようになる。
【００７０】
あらかじめ、真空容器１００の所定の位置にダミー基体２０９をセットした状態で、バルブ１１７を開いて排気装置により真空容器１００内部を排気しておく。同時に脱脂洗浄した基体１１４を扉２０２よりロードロック室２００に投入し、チャッキング機構２０８にセットする。次に扉２０２を閉じ、バルブ２０５を開いてロードロック室２００内部を排気する。この際、必要に応じてヒーター２１１により基体１１４を所望の温度に加熱しておくことができる。
【００７１】
この状態で、バルブ１１０、１１５を開きスパッタガスおよび必要に応じて反応性ガスを真空容器１００内に供給し、例えば０．５Ｐａの所定の圧力になったところでＤＣ電源１０９よりカソード電極１０２に電圧を印加してグロー放電を生起させる。このとき印加電圧、放電電流をモニタし、アークの発生や放電電流の安定性を確認する。
【００７２】
この際、ダミー基体２０９が、ヒーター１２０に対するカバーとなるため、スパッタされた原子がヒーター１２０に堆積することを防止する。
【００７３】
アークの発生が抑えられ、放電電流が安定したところでゲートバルブ１０１を開いてロードロック室２００と真空容器１００を連通し、アクチュエータ２０３を動作させ基体１１４をホルダー１１３上にロードする。ここでヒーター１２０に通電し、基体１１４の温度を所望の温度に維持しておく。
【００７４】
チャッキング機構２０８をリリースしたところでモーター１１８により回転軸１０４を回転させると同時に、ダミー基体２０９をチャッキング機構２１０でチャッキングし、再びアクチュエータ２０３を動作させシャフト２０７を引き込んだところでゲートバルブ１０１を閉じて、堆積膜の形成を開始する。
【００７５】
所望の堆積膜が形成されたところで、ゲートバルブ１０１を開き、アクチュエータ２０３、チャッキング機構２１０を動作させ、ダミー基体２０９を真空容器１００内の所定の位置に搬送し、チャッキング機構２１０をリリースすると同時に、チャッキング機構２０８を動作させ、基体１１４を保持し、ホルダー１１３上からロードロック室２００にアンロードしたうえで、ゲートバルブ１０１を閉じる。
【００７６】
この際、前述のように、一連の堆積膜形成が終了した際にグロー放電を維持しておくか、一度グロー放電を停止するかは、装置上の制約で、上記のインターバルの時間とプレスパッタリングの時間のうち、どちらがタクトタイム上の律則になるかによって決めることができる。
【００７７】
以上で一連の操作を終えるが、このような工程により、真空容器１００内の基体１１４近傍の構成部材がダミー基体２０９でカバーされるため、堆積膜が付着するのを防止することができる。ダミー基体２０９でカバーされるのは、上記のヒーター１２０に加えて、例えば基体の冷却機構などの他、基体を真空容器内で保持する必要がある場合にはこの保持機構等も含むことができる。また、回転軸１０４や、回転軸受け１１９も含むことができる。
【００７８】
図３に、ダミー基体２０９がヒーター１２０と同時に回転軸１０４と回転軸受け１１９をカバーする装置の例を模式的に示す。
【００７９】
また、本発明では、ダミー基体２０９をロードロック室２００内に搬送し、真空容器１００内でスパッタプロセスを実行中に、ロードロック室を大気に開放し、ダミー基体２０９をクリーニングする、あるいはあらかじめクリーニングしたものと交換することを含む。従って、真空容器内で膜はがれを起こす前に、随意交換可能であって、従来のシャッターのように交換に伴う真空容器のベントの必要がなく、装置の利用効率を高めることができる。
【００８０】
なお、図２、および図３の例では、同一のアクチュエータ２０３により基体１０４およびダミー基体２０９を搬送するが、これらはおのおの個別の搬送機構により搬送することもできるし、ダミー基体２０９は、カバーする構成部材に個別に機能するように、それぞれ複数に分割されたものであっても差し支えない。
【００８１】
（発明の第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、前記基体が前記真空容器にロードまたはアンロードされるときは、基体と同時に搬送可能な基体とターゲットを結ぶ直線内に設置されたシャッターによって覆われており、基体が真空容器内の所定の位置に設置された後シャッターを開いて、基体上に堆積膜を形成することを特徴とする。
【００８２】
本発明の第４の実施形態によれば、シャッターによって、基体がロード、およびアンロードされている間に堆積膜が形成されるのを防止でき、特に膜厚ムラが問題になる場合や、ターゲットと基体の位置関係によって堆積膜の品質が変化しやすいようなプロセスにおいて、効果的に膜厚ムラや品質の悪化を防止することができる。
【００８３】
このシャッターは、基体と同時に搬送可能であって、随意交換可能であるため、真空容器内に設置されるシャッターのように、膜はがれによる真空容器内の汚染を伴うことはなく、従来のシャッターとは異なるものである。
【００８４】
図４は本発明の第４の実施形態を実施可能な真空処理装置の一例を模式的に示したものである。
【００８５】
図４の装置において、円筒状の基体１１４は、円筒状のシャッター１２３の概略中心に配置される。シャッター１２３の上部はフック形状を成し、アクチュエータ２０３によって、基体１１４が搬送される際に基体１１４と一体で搬送される。
【００８６】
真空容器１００内で、シャッター１２３は、回転軸１０４と二重構造を成す駆動軸１２４に置かれる。回転軸１０４と駆動軸１２４は、回転軸受け１１９、１２６によってそれぞれ真空封止され、回転軸１０４はモーター１１８によって、駆動軸１２４はギヤ１２７Ａおよび１２７Ｂを介し、モーター１２８によってそれぞれ回転される。
【００８７】
シャッター１２３には、開口部（図示せず）が開けられ、基体１１４のロード、およびアンロード時には、開口部はターゲット１０６と異なる方向に向けられている。
【００８８】
基体１１４がホルダー１１３にセットされた後、すなわちシャッター１２３が駆動軸１２４にセットされた後、シャッター１２３の開口部がターゲット１０６方向に向くように回転され、堆積膜の形成が開始されるが、この間はグロー放電が維持されている。
【００８９】
すなわち、シャッター１２３によって、基体１１４がロード、およびアンロードされている間に堆積膜が形成されるのを防止でき、特に膜厚ムラが問題になる場合や、ターゲットと基体の位置関係によって堆積膜の品質が変化しやすいようなプロセスにおいて、効果的にこれらを防止することができる。
【００９０】
また、シャッター１２３は基体１１４とともに搬送可能であるため、堆積膜が付着した場合の交換作業が実質的に不要となる。
【００９１】
シャッター１２３は、基体１１４がロードまたはアンロードされる際に、スパッタ原子の堆積を防止し、基体１１４と同時に搬送できるものであればいずれの形態であっても差し支えなく、装置設計や基体の形状、また、目的とする堆積膜の特性に合わせて適宜設定できる。
【００９２】
例えば、図４の装置においては、基体１１４の軸方向と平行なスリット状に開口部を有する形状であっても良いし、半円筒状の形状を成すものであっても良い。
【００９３】
上記開口部は、単一であってもよいし、円周に対して概略同一方向を有する複数の開口部を有するものであってもよく、例えばスパッタ原子の基体への斜入射を防止するコリメーター形状であっても良い。
【００９４】
また、平板の基体を用いる場合には、基体と平行して設置される平板形状であることもできる。この場合は平板形状のシャッターが基体とターゲットを結ぶ直線内に位置することで、基体へのスパッタ原子の堆積を防止し、基体とターゲットを結ぶ直線内から退避することで、基体へのスパッタプロセスを開始する。
【００９５】
以上の実施形態に加えて、本発明の堆積膜形成方法は、ターゲットと平行な磁界形成手段を有し、反応性ガスを供給しながら、ターゲットの構成原子と反応性ガスの原子に由来する化合物を形成するマグネトロンスパッタリング法による反応性スパッタリングであることができる。
【００９６】
図５に本発明で使用されるマグネトロンスパッタ法による真空処理装置の一例を模式的に示す。
【００９７】
図５の装置において、ターゲット１０６には、永久磁石１２９Ａ、１２９Ｂが、ターゲット１０６と平行な磁界を形成するように対を成して設置される。
【００９８】
マグネトロンスパッタリング法では、ターゲット１０６表面にエロージョン領域１３０が形成されるが、これ以外の領域では反応生成物が蓄積しやすく、グロー放電を生起した後の放電の安定性が得にくい場合もある。従って本発明により、基体のロードまたはアンロードの際にグロー放電を維持することが、プレスパッタリングによる時間のロスを低減し生産性を向上するために有効である。
【００９９】
さらに本発明では、ロードロック室と真空容器の間で基体を少なくともロードする際に、ゲートバルブを開く過程で、ロードロック室の圧力を真空容器の圧力以上に設定しておくことができる。
【０１００】
グロー放電に対する圧力変動の影響は一般に圧力の上昇よりも低下の方が大きく、プロセス条件、または装置構成によっては、変動幅が大きいときはグロー放電の消失につながる場合も少なくない。このような場合にはロードロック室の圧力を真空容器の圧力以上に設定しておくことで放電の消失を防止し、基体のロードに際しても安定性の高いグロー放電を継続することが可能となる。
【０１０１】
また、ロードロック室から真空容器への選択的な分子の流れを作り出すことにより、ロードロック室への真空容器内のガスの流入を低減させることも期待できる。
【０１０２】
本発明で使用できるロードロック室と真空容器の差圧は、ロードロック室から真空容器への気体の突入による悪影響を及ぼさない範囲で自由に設定できる。この具体的な差圧の値は装置の容積やゲートバルブの口径、あるいはコンダクタンスなどによっても異なるが、一般的には数１０Ｐａ以下の分子流領域の圧力であって、真空容器に対してロードロック室の圧力が１００倍程度以内であれば良い。
【０１０３】
本発明では、いったんロードロック室を真空容器の圧力以下に排気した後、不活性ガスを導入することで、真空容器内より高い圧力に調整することも含む。この場合の不活性ガスは、真空容器にて使用されるガスと同種のガスであることが望ましい。
【０１０４】
また、ロードロック室の排気速度、あるいは排気時間を設定することで圧力を調整することもできる。
【０１０５】
また、本発明は、円筒状の基体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てなる電子写真用感光体の表面に、表面保護層をスパッタリング法により形成する方法を含む。
【０１０６】
この場合、電子写真用感光体はプラズマＣＶＤなどの既存の方法で作成でき、例えば基体上に下部電荷注入阻止層、光導電層、上部電荷注入阻止層を順次形成して成る層構成をとることができる。
【０１０７】
本発明では、前述のごとくプレスパッタリングを必要としないあるいは、プレスパッタリング終了後に、グロー放電を維持したままで基体の真空容器内へのロードが行われるため、堆積膜形成初期のアークや放電の不安定に伴うパーティクルの発生を防止できる。したがって電子写真用感光体の表面保護層の形成を行った場合、球状突起の発生に伴う白ぽちを効果的に抑制することができる。
【０１０８】
以下本発明の実験例および実施例について詳細に説明する。
【０１０９】
（実験例１）
図１の真空処理装置に基体を設置し、表１の条件でグロー放電を生起し、フッ化マグネシウムの堆積膜を形成する工程を行った。
【０１１０】
【表１】
2004339554.tif 000003
【０１１１】
この際、カソード電極１０２に印加するＤＣ電圧と放電電流を計測し、アークの発生回数と放電電流の変動を調べた。
【０１１２】
その結果をアークの回数については図６に、放電電流の変動については図７に示す。
【０１１３】
なお、図６においてアークの発生回数は放電時間３０秒毎に起きた回数を比較した。また図７において放電電流の変動については、グロー放電が安定した状態であっても若干の経時的な変動が残るため、放電時間３０秒毎において最大の電流値と最小の電流値の比を取って比較した。また、放電電流の変動は、ノイズフィルターを用い、アークの発生に対応する瞬間的な電流の変化を取り除いて比較している。
【０１１４】
図６および図７の結果から、アークは放電開始より約６６０秒経過後では観測されていないことがわかる。また、放電電流は放電開始より約６００秒経過後はほぼ安定している。この結果から本実験例で用いた装置と放電条件では約６６０秒以上のプレスパッタリングが必要といえる。
【０１１５】
（実験例２）
図１に示した装置を用い、実験例１と同様にして堆積膜の形成を行う。
【０１１６】
本実験例では、堆積膜の形成時間として１２００秒を想定し、１２００秒間スパッタリングを続けた後、一旦グロー放電を停止し、所定の時間経過後、再度グロー放電を生起する。このとき、実験例１と同様に印加電圧と放電電流を計測し、グロー放電の停止時間とグロー放電が安定するまでの時間の関係を調べた。
【０１１７】
以上の結果を図８に示す。図８の結果から、グロー放電を一旦停止するとその直後は放電が安定しないことがわかる。これは主にグロー放電の生起直後にアークが発生しやすいためであるが、再びグロー放電が安定するまでの時間は、グロー放電の停止時間と相関がみられ、約６００秒以上グロー放電を停止すると実験例１の場合と同等のプレスパッタが必要になることがわかる。
【０１１８】
このように、グロー放電初期の放電の不安定による影響を避けるためには、本発明により、グロー放電を維持したままで基体のロードを行うことが有効であることがわかる。
【０１１９】
（実施例１）
図１の真空処理装置に基体として、導電性の円筒状基体に図９で示した層構成のアモルファスシリコンを主成分として成る電子写真用感光体を設置し、表１の条件で電子写真用感光体上にフッ化マグネシウムの表面保護層を形成した。表面保護層の層厚は２００ｎｍで、本実施例の条件での堆積膜形成時間は１９８０秒である。
【０１２０】
なお、図９は、導電性基体３００上に下部電荷注入阻止層３０１、光導電層３０２、上部電荷注入阻止層３０３、表面層３０４を順次積層した電子写真用感光体を模式的に示している。
【０１２１】
本実施例では、前述した第１の実施形態の手順に基づいて、基体をロードする前にあらかじめグロー放電を生起し、ＤＣ電圧と放電電流を計測することで放電の安定性を確認した上で基体をロードして表面保護層の形成を行った。
【０１２２】
なお、本実施例では放電の安定には約６３０秒を要した。
【０１２３】
こうして作成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、表面の球状突起の数について評価した。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
上記帯電能、残留電位、感度についてはそれぞれ電子写真用感光体の中央部で測定し、電子写真用感光体一周の測定値の平均を採って評価した。
【０１２９】
なお、これらの評価は上記の手順で表面保護層を形成する前後で行い、それぞれの値を比較した。
【０１３０】
（比較例１）
実施例１と同様の電子写真用感光体に実施例１と同様の手順で表面保護層を形成するが、本比較例では、グロー放電が生起する前に基体を真空容器内に設置し、その後グロー放電を生起して表面保護層の形成を行った。
【０１３１】
こうして作成した電子写真用感光体を、実施例１と同様に表面保護層の形成前後で帯電能、残留電位、感度の電子写真特性と、表面の球状突起の数について評価した。
【０１３２】
以上、実施例１および比較例１の結果を表２に示す。
【０１３３】
【表２】
2004339554.tif 000004
【０１３４】
なお、表２においてそれぞれの評価結果は実施例１における表面保護層形成前の評価を１とした相対評価で示した。
【０１３５】
表２の結果によれば、実施例１では表面保護層の形成前後での評価値の変化は誤差の範囲内であり、いずれの項目も電子写真用感光体特性として良好なものであった。一方比較例１では残留電位、感度が悪化し、特に球状突起の数には大幅な増加が見られ、グロー放電が安定しないことによる影響が現れた。
【０１３６】
以上のように、グロー放電開始直後の、放電が安定しない時間帯に堆積膜の形成を行うと、堆積膜の品質を損なう場合があることがわかった。
【０１３７】
このような問題を避けるためには基体を真空容器にロードした後に、シャッターで基体をターゲットに対して遮蔽し、グロー放電を生起して放電が安定した後、シャッターを開いて堆積膜の形成を行う方法も考えられるが、この場合は本来の堆積膜形成時間である１９８０秒に対して、プレスパッタリングの時間６３０秒間、タクトタイムが伸びることとなる。また、前述のようにシャッターに堆積した膜がはがれることによる真空容器内の汚染が起こる場合もある。
【０１３８】
一方、本発明の堆積膜形成方法では、プレスパッタリング終了後、グロー放電を維持したまま基体のロードを行うため、例えばプレスパッタリングを、ロードロック室の排気時間とかねることが可能であって、プレスパッタリング時間によるタクトタイムへの影響を低減することが可能となる。
【０１３９】
本実施例に用いた装置では、以上の操作を行って一つの電子写真用感光体の表面保護層の形成を終え、次の電子写真用感光体に表面保護層の形成を開始するまでのインターバルは約９８０秒とできる。従って、堆積膜の形成後グロー放電を停止し、４５０秒後にグロー放電を生起してプレスパッタリングを行えば、タクトタイムに影響を与えることなく、高品質な表面保護層を得ることができる。
【０１４０】
（実施例２）
図１の真空処理装置に、基体として導電性の円筒状基体に図９で示した層構成のアモルファスシリコンを主成分として成る電子写真用感光体を設置し、表３の条件で電子写真用感光体上にフッ化マグネシウムの表面保護層を形成した。表面保護層の層厚は２００ｎｍで、本実施例の条件での堆積膜形成時間は１４２０秒である。
【０１４１】
本実施例では、前述した第２の実施形態の手順に基づいて、基体をロードする前にあらかじめグロー放電を生起し、ＤＣ電圧と放電電流を計測することで放電の安定性を確認した上で基体をロードして表面保護層の形成を行った。
【０１４２】
なお、本実施例では放電の安定には約１０８０秒を要した。
【０１４３】
【表３】
2004339554.tif 000005
【０１４４】
本実施例では堆積膜の形成終了後、グロー放電を維持したまま基体１１４のアンロードを行い、ゲートバルブ１０１を閉じたところで、バルブ２０５を開いてロードロック室内を０．１Ｐａ以下の圧力まで排気した後、バルブ２０５を閉じ、バルブ２０４を開けてアルゴンを６０ｋＰａの圧力まで導入した後、バルブ２０４を閉じ、バルブ２０５を開いて再度ロードロック室２００内を１００Ｐａ以下まで排気してロードロック室２００内をパージした。この操作を３回繰り返した後、ロードロック室２００をベントして扉２０２を開き、基体１１４を取り出した。
【０１４５】
本実施例に用いた装置では、以上の操作を行って一つの電子写真用感光体の表面保護層の形成を終え、次の電子写真用感光体に表面保護層の形成を開始するまでのインターバルは約９８０秒とできる。この条件では、インターバルがプレスパッタリングに要する時間よりも短いので、電子写真用感光体のアンロード後もグロー放電を維持することで、プレスパッタリングによるタクトタイムの影響を軽減できる。
【０１４６】
また、ロードロック室のパージを行うことで、グロー放電を維持したまま基体のアンロードを行っても、反応性ガスの拡散を防止できる。
【０１４７】
（実施例３）
図２および図３の真空処理装置に、基体として導電性の円筒状基体に図９で示した層構成のアモルファスシリコンを主成分として成る電子写真用感光体を設置し、表４の条件で電子写真用感光体上に窒化珪素の表面保護層を形成した。表面保護層の層厚は２００ｎｍで、本実施例の条件での堆積膜形成時間は１８６０秒である。
【０１４８】
本実施例では、前述した第３の実施形態の手順に基づいて、基体をロードする前にあらかじめグロー放電を生起し、ＤＣ電圧と放電電流を計測することで放電の安定性を確認した上で基体をロードして表面保護層の形成を行った。
なお、本実施例では放電の安定には約７２０秒を要した。
【０１４９】
【表４】
2004339554.tif 000006
【０１５０】
本実験例に用いた装置では、基体のとりだし時にロードロック室のパージは行わない。この場合一つの電子写真用感光体に表面保護層の形成を終え、次の電子写真用感光体に表面保護層の形成をはじめるまでのインターバルは約６９０秒とできる。
【０１５１】
プレスパッタリングに要する時間が堆積膜形成のインターバルとほぼ同じため、表面保護層形成後グロー放電を維持したままで、基体のアンロードを行った。
【０１５２】
本実施例では、堆積膜形成条件のから、表面保護層形成中の基体温度を８０℃とした。基体１１４の加熱はロードロック室２００内に設置したヒーター２１１によりロードロック室の排気中およびプレスパッタリング中に行うことができ、上記のインターバルの時間は、加熱に要する時間を含んだものである。
【０１５３】
本実施例では、前述の手順によって、基体１１４がアンロードされた際には、ダミー基体２０９がヒーター１２０をカバーするため、アンロードの際にグロー放電を維持してもヒーター１２０への堆積膜の付着を防止することができる。
【０１５４】
以上、実施例２および３で作成した電子写真用感光体を、実施例１と同様にして、帯電能、残留電位、感度の電子写真特性と、表面の球状突起の数について評価した。
【０１５５】
その結果を表５に示す。
【０１５６】
【表５】
2004339554.tif 000007
【０１５７】
表５において各項目の数値は実施例１における表面保護層形成前の評価値を１とした相対評価で示している。
【０１５８】
表５の結果は、いずれの項目も誤差の範囲内であり、実施例２および実施例３とも良好な特性の電子写真用感光体を得ることができた。
【０１５９】
（実施例４）
図４の真空処理装置に、基体として導電性の円筒状基体に図９で示した層構成のアモルファスシリコンを主成分として成る電子写真用感光体を設置し、上記実施形態４の手順に基づいて、表１の条件で電子写真用感光体上に窒化珪素の表面保護層を形成した。表面保護層の層厚は２００ｎｍで、本実施例の条件での堆積膜形成時間は１９８０秒である。
【０１６０】
本実施例では、前述した第４の実施形態の手順に基づいて、基体をロードする前にあらかじめグロー放電を生起し、ＤＣ電圧と放電電流を計測することで放電の安定性を確認した上で基体をロードして表面保護層の形成を行った。
【０１６１】
なお、本実施例では放電の安定には約６３０秒を要した。ロードロック室から堆積膜を形成した基体をとりだし新たな基体を設置し、ロードロック室内を排気して真空容器に基体をロードできるまでのインターバル時間は、約１０１０秒とできる。従って、実施例１の場合と同様に堆積膜の形成終了後、堆積膜の形成後グロー放電を停止し、４５０秒後にグロー放電を生起してプレスパッタリングを行えばタクトタイムに影響を与えずにプレスパッタリングが完了する。
【０１６２】
こうして作成した電子写真用感光体を実施例１と同様にして、帯電能、残留電位、感度の電子写真特性と、表面の球状突起の数について評価した。また、本実施例では、電子写真用感光体の軸方向に等間隔に１０点、測定点を設け、それぞれの測定点に対して帯電能、残留電位、感度の電子写真用感光体一周の平均値を測定し、各測定項目において、もっとも高い測定値に対するもっとも低い測定値の差を求める。さらにこれを表面保護層形成の前後で計測し、それぞれのムラについて表面保護層形成前のムラに対する表面保護層形成後のムラの比を算出し、それぞれ帯電能ムラ、残留電位ムラ、感度ムラとして評価した。すなわち各ムラについて数値が１に近いほど表面保護層形成前後でムラの変化が少ないことを示している。
【０１６３】
こうして評価した結果を表６に示す。
【０１６４】
【表６】
2004339554.tif 000008
【０１６５】
表６において、実施例１の帯電能、残留電位、感度、球状突起の値は表１と同一の測定値を用いた。また、帯電能、残留電位、感度、球状突起の値は実施例１における表面保護層形成前の値を１とした相対評価で比較した。これらの項目についての数値はいずれも良好なものであった。
【０１６６】
また、帯電能ムラ、残留電位ムラ、感度ムラにについては、いずれの項目についても、実施例１に比べ、実施例４の電子写真用感光体がややムラの変化が少ない傾向が見られた。これは、本実施例により、基体をロードする際に同時に搬送可能なシャッターを設置したことによって、ロード中のスパッタ原子の斜入射や、ターゲットからの距離の変化などによる影響が低減された効果と考えられる。
【０１６７】
また、実施例１と実施例４の差は軽微なもので、いずれの場合も電子写真用感光体として良好な特性が得られたが、例えばより堆積速度の速い条件では、基体のロード中に膜厚ムラが生じるなどのためにシャッターの有無によるムラの変化がより顕著に表れると考えられる。
【０１６８】
（実施例５）
図１の真空処理装置に基体として、導電性の円筒状基体に図９で示した層構成のアモルファスシリコンを主成分として成る電子写真用感光体を設置し、表７の条件で電子写真用感光体上に窒化珪素の表面保護層を形成した。表面保護層の層厚は３００ｎｍで、本実施例の条件での堆積膜形成時間は１６２０秒である。
【０１６９】
【表７】
2004339554.tif 000009
【０１７０】
本実施例では前述した第１の実施形態の手順に基づいて、基体をロードする前にあらかじめグロー放電を生起し、印加電圧と放電電流を計測することで放電の安定性を確認した上で基体１１４をロードして表面保護層の形成を行った。ここで基体をロードする際、ロードロック室２００内の圧力を所定の圧力に調整し、ゲートバルブ１０１を開いて基体１１４をロードした。
【０１７１】
なお、ロードロック室２００の圧力は、いったんロードロック室２００内を真空容器１００の圧力以下に引き上げた後、所定の圧力に成るようにバルブ２０４よりアルゴンを導入して行った。
【０１７２】
本実施例では、ロードロック室２００の圧力を真空容器１００の圧力に対して約０．５倍、約１倍、約２倍（以下、これらの値を差圧と表記する）に調整して、それぞれの場合について表面保護層の堆積膜の形成を繰り返し、ゲートバルブ１０１を開閉したときのグロー放電の消失と電子写真用感光体特性との関係を調べた。
【０１７３】
本実施例で用いた装置では放電の安定には約９９０秒を要した。また表面保護層の形成終了後、ロードロック室から電子写真用感光体をとりだし新たな電子写真用感光体を設置、さらにロードロック室内を排気して真空容器に基体をロードできるまでのインターバル時間は、約１０１０秒とできる。従って、プレスパッタリングに要する時間と、インターバルの時間がほぼ同じため、アンロード時もグロー放電を維持したままとした。
【０１７４】
ゲートバルブ１０１を開いたときの圧力変動に関連したグロー放電の停止確率は、差圧を約０．５倍としたときが８％であった。また差圧を約１倍、約２倍としたときは、グロー放電の停止は観測されなかった。
【０１７５】
以上の過程で作成した電子写真用感光体を、差圧を約１倍、約２倍としたときの物と、差圧を０．５倍としたときのグロー放電の停止が発生しなかった時の物の中からそれぞれ任意に１本抽出して、実施例１と同様にして、帯電能、残留電位、感度の電子写真特性と、表面の球状突起の数について評価した。また、差圧を０．５倍とした時のグロー放電の停止が発生したもののうち、もっとも放電停止の時間が長かったものを選び、同様に評価した。
【０１７６】
その結果を表８に示す。
【０１７７】
【表８】
2004339554.tif 000010
【０１７８】
なお、表８において、各項目の数値は、実施例１における表面保護層形成前の値を１とした相対評価で示した。
【０１７９】
表８の結果から、グロー放電の停止が発生しなかったものは、いずれの電子写真用感光体も変動の範囲内の特性が得られた。一方、グロー放電の停止が起きたものは主に球状突起の数に悪化が見られた。これは、グロー放電が停止し、再度放電した直後の放電の不安定性による影響と考えられる。しかしながら得られた電子写真用感光体はいずれも電子写真用感光体として良好な特性であった。
【０１８０】
なお、測定した電子写真用感光体を形成したときのグロー放電の停止時間は約２秒であった。使用する電源の特性や、真空容器の構成などによっても異なるが、一般にこのような放電消失は数秒で放電が復帰する場合が多い。このように放電停止時間が短ければ、再放電直後の放電不安定性による影響も軽微にとどまるが、ロードロック室の圧力を真空容器の圧力以上に設定して、グロー放電の消失を防止することで、より良質な堆積膜を安定してえることができる。
【０１８１】
（実施例６）
図５のマグネトロンスパッタ法による真空処理装置に基体として、導電性の円筒状基体に図９で示した層構成のアモルファスシリコンを主成分として成る電子写真用感光体を設置し、表９の条件で電子写真用感光体上にフッ化マグネシウムの表面保護層を形成した。表面保護層の層厚は２５０ｎｍで、本実施例の条件での堆積膜形成時間は６３０秒である。
【０１８２】
【表９】
2004339554.tif 000011
【０１８３】
本実施例では前述した第１の実施形態の手順に基づいて、基体をロードする前にあらかじめグロー放電を生起し、印加電圧と放電電流を計測することで放電の安定性を確認した上で基体１１４をロードして表面保護層の形成を行った。
【０１８４】
本実施例で用いた装置では放電の安定には約１４１０秒を要した。また堆積膜の形成終了後、ロードロック室から堆積膜を形成した基体をとりだし新たな基体を設置し、ロードロック室内を排気して真空容器に基体をロードできるまでのインターバル時間は、約１０１０秒とできる。従って、基体のアンロード後もグロー放電を維持しておくことでプレスパッタリングのタクトタイムへの影響を軽減する事ができる。
【０１８５】
こうして作成した電子写真用感光体を、実施例１と同様にして、帯電能、残留電位、感度の電子写真特性と、表面の球状突起の数について評価した。
【０１８６】
結果を表１０に示す。
【０１８７】
【表１０】
2004339554.tif 000012
【０１８８】
なお、表１０において、各項目の値は、実施例１における表面保護層形成前の評価値を１として相対評価で示した。
【０１８９】
表１０の結果から、実施例６の電子写真用感光体においても良好な特性を得ることができた。
【０１９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スパッタリング法における放電の不安定性の影響を低減できると同時に、タクトタイムの増加を抑え、生産効率の高い堆積膜形成方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に用いるスパッタリング法による真空処理装置の１例を示す模式図である。
【図２】本発明の第３の実施形態を示すスパッタリング法による真空処理装置の１例を示す模式図である。
【図３】図２の装置における、ダミー基体を真空容器に設置した状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を示すスパッタリング法による真空処理装置の１例を示す模式図である。
【図５】マグネトロンスパッタリング法による真空処理装置の１例を示す模式図である。
【図６】実験例１におけるアークの発生の時間変化を示す図である。
【図７】実験例１における放電電流の安定性の時間変化を示す図である。
【図８】実験例２におけるグロー放電の安定性とグロー放電停止時間の関係を示す図である。
【図９】電子写真用感光体の層構成を示す図である。
【符号の説明】
１００  真空容器
１０１  ゲートバルブ
１０２  カソード電極
１０３  反応性ガスノズル
１０４  回転軸
１０５  スパッタガス導入管
１０６  ターゲット
１０７  絶縁碍子
１０８  筐体
１０９  ＤＣ電源
１１０  バルブ
１１１  シールド
１１２Ａ，１１２Ｂ  配水管
１１３  ホルダー
１１４  基体
１１５  バルブ
１１６  放出口
１１７  バルブ
１１８  モーター
１１９  回転軸受け
１２０  ヒーター
１２１Ａ，１２１Ｂ  ギヤ
１２２  リード線
１２３  シャッター
１２４  駆動軸
１２６  回転軸受け
１２７Ａ，１２７Ｂ  ギヤ
１２８  モーター
１２９Ａ，１２９Ｂ  永久磁石
１３０  エロージョン領域
２００  ロードロック室
２０１  筐体
２０２  扉
２０３  アクチュエータ
２０４  バルブ
２０５  バルブ
２０６  真空シール機構
２０７  シャフト
２０８  チャッキング機構
２０９  ダミー基体
２１０  チャッキング機構
２１１  ヒーター
２１２  リード線
３００  導電性基体
３０１  下部電荷注入阻止層
３０２  光導電層
３０３  上部電荷注入阻止層
３０４  表面層
【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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【図９】
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