(57)【要約】【課題】異常放電を引き起こさず、安定した処理が可能な真空処理装置を提供する。【解決手段】  排気配管１０１Ａ〜Ｃが、プラズマ放電に曝される可能性があるコンダクタンスバルブ１０２Ａ〜Ｃや集合配管１２８といった領域を有し、かつこれらはアース電位となるアース電位部である。カソード１１１からコンダクタンスバルブ１０２Ａ〜Ｃや集合配管１２８までの距離Ｌ１と、カソード１１１から円筒状基体１１２までの距離Ｌ２との関係がＬ１＞Ｌ２を満たす関係にある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能な円筒状の反応容器と、該反応容器の側壁を兼ねる高周波電極と、前記反応容器の内部を減圧する排気系と、前記反応容器の内部に設置されアース電位に設定された、基体を保持する基体保持手段と、前記反応容器の内部に真空処理用の原料ガスを導入するための原料ガス導入手段と、前記原料ガスを励起させるための高周波電力を前記反応容器に印加する印加手段とを備える真空処理装置において、
前記排気系が、前記高周波電極の一部に設けられた排気部を有し、
前記排気部は放電に曝される領域を有するとともにアース電位となるアース電位部が前記領域内に設けられており、前記高周波電極から前記アース電位部までの距離Ｌ１と前記高周波電極と前記基体との距離Ｌ２との関係がＬ１＞Ｌ２を満たすことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
減圧可能な円筒状の反応容器と、該反応容器の側壁を兼ねる高周波電極と、前記反応容器の内部を減圧する排気系と、前記反応容器の内部に設置されアース電位に設定された、基体を保持する基体保持手段と、前記反応容器の内部に真空処理用の原料ガスを導入するための原料ガス導入手段と、前記原料ガスを励起させるための高周波電力を前記反応容器に印加する印加手段とを備える真空処理装置において、
前記排気系が、前記高周波電極の一部に設けられた排気部を有し、
前記排気部は放電に曝される領域を有するとともにアース電位となるアース電位部が前記領域外に設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
前記領域が絶縁体で形成されている、請求項１または２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記領域が絶縁体で被覆されている、請求項１または２に記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記排気部が、前記高周波電極の一部に複数の排気筒を備えている、請求項１ないし４のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記排気筒が前記高周波電極の長手方向に直線状に配置されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項７】
前記基体の形状が円筒状である、請求項１ないし６のいずれかに記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空処理装置に関する。特に、アモルファスシリコンを用いた電子写真感光体の堆積膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイス、電子写真感光体、画像入力用ラインセンサ、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、光学素子等を作成する際に真空処理方法が用いられる。真空処理方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ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】
なかでも１３．５６ＭＨｚなどの高周波電力を用いたＲＦプラズマＣＶＤ法は、様々な材料を用いた堆積膜作成に用いることができる。この好適な使用例としては、例えば電子写真に用いられる水素化アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉ：Ｈと表記する）堆積膜の形成等、現在実用化が非常に進んでおり、そのための装置も各種提案されている。例えば安定的かつ均一な放電を形成するために、ガスの供給や排気の形態に関しても様々な工夫が各種提案されている。
【０００４】
例えば、プラズマ処理チャンバのプラズマに曝される導電性の部分を絶縁性材料で被覆することにより、導電性部分を保護する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、原料ガスを吹き出す電極構成、原料ガス吹き出し口と排気口の方向を規定し、膜厚分布の均一な電子写真感光体製造装置も提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
また、排気口近傍の内壁に近接して絶縁物よりなる遮蔽体が配置されたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置が提案されている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３４８８７３４号公報
【特許文献２】特登録０２７７６０８７号公報
【特許文献３】公開実用新案昭６３−１４２８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の装置により、良好な真空処理や堆積膜形成がなされる。しかしながら、更に改善すべき点が残されているのが実状である。
【０００８】
例えば、特許文献１では、アルミニウムからなるチャンバ壁面を絶縁物で保護している。これにより、半導体特性を低下させるアルミニウムのフッ化物、フッ化酸化物、アンモニウム塩などが付着せず、それがダスト源となることを効果的に防止でき、付着物堆積に起因するアークを防ぐことができる。しかし、この方法は放電空間全体を絶縁物で覆うため、プラズマの電位が制御しにくい場合がある。また壁面がチャージアップする場合があるなど、処理条件が限定されてしまうことがあった。また、カソード電極の一部に排気口を持った装置のように、カソード面とアース部材とが近接しやすい装置構成に関しては注目しておらず、排気部周辺に放電が集中してしまう場合があることが判った。
【０００９】
また、特許文献２の技術を用いた場合でも、排気口が電極の一部にあるため、その部分での放電の扱いを慎重にしなければならない場合があった。例えば、特許文献２では、排気の開口部分に高周波に対して電力を透過する材質からなるアダプタを設けても良いが、その場合でも例えば排気管を金属で作成した場合には、アース電位とする場合が多い。また、アダプタの構造によっては、異常放電を引き起こす場合があることが判った。
【００１０】
また、特許文献３の技術を用いた場合、確かに排気部の保護という観点では効果が得られる。しかしながら、遮蔽体を設ける範囲に関しては何ら言及がなく、かつカソード電極の一部に排気口を持つような場合も想定されていない。よって、遮蔽体を設ける範囲を誤ると、カソード面とアース部材とが近接しやすい装置構成では、適切なアーク防止効果や異常放電の防止ができない場合があることが判った。
【００１１】
そこで、本発明は、高周波電極の一部に排気口を持ち、ガスの流れを均一かつスムーズにした真空処理装置において、異常放電を引き起こさず、安定した処理が可能な真空処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の真空処理装置は、減圧可能な円筒状の反応容器と、該反応容器の側壁を兼ねる高周波電極と、前記反応容器の内部を減圧する排気系と、前記反応容器の内部に設置されアース電位に設定された、基体を保持する基体保持手段と、前記反応容器の内部に真空処理用の原料ガスを導入するための原料ガス導入手段と、前記原料ガスを励起させるための高周波電力を前記反応容器に印加する印加手段とを備える真空処理装置において、
前記排気系が、前記高周波電極の一部に設けられた排気部を有し、
前記排気部は放電に曝される領域を有するとともにアース電位となるアース電位部が前記領域内に設けられており、前記高周波電極から前記アース電位部までの距離Ｌ１と前記高周波電極と前記基体との距離Ｌ２との関係がＬ１＞Ｌ２を満たすことを特徴とする。
【００１３】
本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討を行った結果、高周波電極の一部に排気部を有する装置形態においては、排気配管などのアース部材との距離が近くなりやすく、その部分に電力が集中しやすいことを突き止めた。そして、プラズマに接した部分のうち、基体と電極との距離よりも近い部分にアース部分が存在しないようにすることで、異常な高周波の集中や、異常放電を抑えることが可能となることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
ここで図を使って本発明を具体的に説明する。
【００１５】
図８は、従来の真空処理装置の一例を模式的に示す図である。図８（ａ）は縦断面図、図８（ｂ）は横断面図である。
【００１６】
真空処理装置５１０は、プラズマ処理によって円筒状基体５１２に堆積膜を形成するための円筒状反応容器５１１と、円筒状基体５１２を加熱するための加熱用ヒータ５１３とを有する。また、真空処理装置５１０は、円筒状反応容器５１１内に配置される円筒状基体５１２を保持する基体保持手段である基体ホルダ５１７とを有する。
【００１７】
また、真空処理装置５１０は、原料ガス導入手段である、原料ガス導入管５１４と、原料ガス混合装置５２３と、原料ガス流入バルブ５３０とを備えている。原料ガス混合装置５２３は、原料ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ（不図示）を内包し、原料ガス流入バルブ５３０原料ガス導入管５１４に供給する。また、真空処理装置５１０は、反応容器の一部であるカソード５１１と、このカソード５１１に高周波電力を供給するための高周波電源５１６及び整合回路を有するマッチングボックス５１５とを備えている。
【００１８】
更に、カソード５１１の下部には、円筒状基体５１２を保持する基体ホルダ５１７を回転可能に支持する回転支持機構５０５が設けられている。この回転支持機構５０５は、基体ホルダ５１７が載置された回転台５２１と、この回転台５２１を回転可能に支持する支軸５２２と、回転台５２１を回転させるためのモータ５２０とを有している。
【００１９】
そして、円筒状基体５１２は、基体ホルダ５１７上に装着されて、回転台５２１が支軸５２２の軸回りに回転することによって、基体ホルダ５１７と共に回転可能にされている。
【００２０】
真空処理装置５１０が備える排気系は、円筒状反応容器５１１の排気口５２５に連通された排気配管５２８と、排気メインバルブ５２９と、例えばロータリーポンプ、メカニカルブースターポンプ等の真空ポンプ５３２とを有している。真空処理装置５１０内の圧力は、円筒状反応容器５１１に設けられた真空計５３３を見ながら所定の圧力に維持する。
【００２１】
以上のように構成された従来の真空処理装置を用いて堆積膜を形成することによって、実用的な膜特性と均一性が確保された堆積膜が得られる。
【００２２】
しかし、カソード５１１の一部に排気口５２５を設けた構造であるために、高周波電力が印加されるカソード５１１とアース電位である排気配管５０１Ａ〜Ｃとは、大きな高周波電圧が印加されるにも関わらず、構造的に近くなりやすい。金属より成りアース電位である排気配管５０１Ａ〜Ｃと、カソード５１１の距離が接近しているために、堆積膜の作成条件によっては、異常放電（放電集中やアーキングなど）を引き起こすことがあった。
【００２３】
ここで、カソード５１１と排気配管５０１Ａ〜Ｃまでの距離をＬ１、カソード５１１と円筒状基体５１２との距離をＬ２とする。そうすると、従来の構成では、Ｌ１は碍子５３１Ｂを挟んだ短い距離であるのに対し、放電空間を規定するＬ２は大きい場合が多かった。即ち、従来の構成ではＬ１≪Ｌ２となりやすく、そのためにＬ２の距離で決まる電界よりも、Ｌ１で決まる電界の方が強くなりやすく、その部分で異常放電が発生する可能性があった。このような異常放電は、製造時の放電安定性を損なう場合や、アーキングによるダストや不純物の飛散、装置の劣化などを引き起こす可能性がある。このように、異常放電は、近年の高い要求レベルの感光体を安定的に生産する上で問題となる場合があることが判った。
【００２４】
ここで、アース電位にあるとは、例えば排気配管５０１Ａ〜Ｃであれば、これらの配管がアースに接続されており、アースとの間の電位を測定したとき、直流的にも交流的にも電位が発生していないことを示している。
【００２５】
このことから、放電空間において、カソード−基体間という本来所望の放電を得るための距離よりも近い場所であって、放電に曝されている排気部分にアース電位の場所があると、場合によっては異常放電が発生してしまうことが判った。
【００２６】
よって、このような異常放電を効果的に抑制するためには、カソード−基体間距離よりも短い距離にある排気部材にアース電位の部材を排除した構成の装置とすることが好ましいことが判った。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、アーキングや放電集中などの異常放電やこれらの異常放電に起因する装置の劣化を効果的に抑制し、安定した放電状態を長期間維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
図１は、電源周波数としてＲＦ帯を用いた高周波プラズマＣＶＤ法（ＲＦ−ＰＣＶＤとも略記する）による電子写真感光体の製造装置の一例を示す模式的な構成図である。この装置を用いて膜堆積等の真空処理を行う。図１に示す装置の構成は以下の通りである。
【００３０】
真空処理装置１１０中の減圧可能な円筒状反応容器（カソード）１１１の内部には、形状が円筒状の円筒状基体１１２と、基体加熱用ヒータ１１３と、原料ガス導入管１１４とが設置されている。カソード１１１は、円筒状反応容器の側壁を兼ねた中空構造であり、内部に冷却用の冷媒を強制的に流すことで冷却してもよい。具体的には、例えば水を循環させる事で冷却すればよい。
【００３１】
また、真空処理装置１１０は、原料ガス導入手段である、原料ガス混合装置１２３と、原料ガス流入バルブ１３０と、マッチングボックス１１５とを備えている。原料ガス混合装置１２３は、原料ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ（不図示）を内包し、原料ガス流入バルブ１３０は、原料ガス導入管１１４に供給する。マッチングボックス１１５は高周波電極を兼ねたカソード１１１に高周波電力を供給するための高周波電源１１６及び整合回路を有する。
【００３２】
更に、真空処理装置１１０の下部には、円筒状基体１１２を保持する基体保持手段である基体ホルダ１１７を回転可能に支持する回転支持機構１０５が設けられている。この回転支持機構１０５は、基体ホルダ１１７が載置された回転台１２１と、この回転台１２１を回転可能に支持する支軸１２２と、回転台１２１を回転させるためのモータ１２０とを有している。
【００３３】
そして、円筒状基体１１２は、基体ホルダ１１７上に装着されて、回転台１２１が支軸１２２の軸回りに回転することによって、基体ホルダ１１７と共に回転可能にされている。
【００３４】
真空処理装置１１０内を減圧する排気系は、カソード１１１の排気口１２５に連通された排気配管１２８と、排気メインバルブ１２９と、例えばロータリポンプ、メカニカルブースターポンプ等の真空ポンプ１３２とを有する。真空処理装置１１０内の圧力は、真空処理装置１１０に設けられた真空計１３３を見ながら所定の圧力に維持される。
【００３５】
原料ガス混合装置１２３には、ＳｉＨ4、Ｈ2、ＣＨ4、Ｂ2Ｈ6、ＣＦ4、Ｎ2、Ｏ2、ＮＯ、Ｈｅ、Ａｒ等から選ばれる必要な原料ガスのボンベが接続されている。原料ガス混合装置１２３は、不図示のバルブ及びマスフローコントローラを内包し、各原料ガスの流量を制御して混合した後、円筒状反応容器１１１に混合ガスを供給する。
【００３６】
この装置を用いたプラズマ処理は、例えば以下のように行うことができる。
【００３７】
先ず、真空処理装置１１０内に円筒状基体１１２を設置し、真空ポンプ１３２により真空処理装置１１０内を排気する。
【００３８】
真空処理用の原料ガスを原料ガス混合装置１２３により混合して真空処理装置１１０に流入させる。
【００３９】
真空処理装置１１０を充分に排気して、真空計１３３の読みが約０．１Ｐａ以下になった時点でガス流入バルブ１３０を徐々に開けて、所望のガスを所望の混合比、所望の流量で真空処理装置１１０内に導入する。例えば基体を加熱する場合、加熱用のガスを所望の流量で真空処理装置１１０内に導入し、基体加熱用ヒータ１１３により円筒状基体１１２の温度を１５０℃乃至３５０℃の所定の温度に制御する。
【００４０】
以上のようにして成膜の準備が完了した後、以下の手順で各層の形成を行う。
【００４１】
円筒状基体１１２が所定の温度になったところで所定のガスを原料ガス導入管１１４を介して真空処理装置１１０内に導入する。次にマスフローコントローラ（不図示）によって各原料ガスが所定の流量になるように調整する。その際、真空処理装置１１０内の圧力が１×１０2Ｐａ以下の所定の圧力になるように真空計１３３を見ながらメインバルブ１２９の開口を調整する。内圧が安定したところで、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源１１６を所望の電力に設定して、高周波マッチングボックス１１５を通じてカソード１１１にＲＦ電力を印加し、グロー放電を励起させる。
【００４２】
高周波電力によって反応容器内に導入された原料ガスが分解され、円筒状基体１１２上に所定の堆積膜が形成される。所望の膜厚の形成が行われた後、ＲＦ電力の供給を止め、バルブを閉じて反応容器へのガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。
【００４３】
同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の積層構造の電子写真感光体が形成される。また、これらの操作の間で、それぞれのガスが真空処理装置１１０内や、真空処理装置１１０に至るガス配管内に残留することを避けるために、メインバルブ１３０を開にして系内を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。
【００４４】
さらに、上述のガス種及びバルブ操作は各々の層の作製条件にしたがって変更が加えられることは言うまでもない。
【００４５】
図１の装置において、図８に示した従来の装置と大きく異なる点は、排気配管の一部に絶縁体からなる排気配管１０１Ａ〜Ｃを使用する点にある。即ち、高周波電極の一部に設けられた排気部である排気配管は、放電に曝される領域を有するとともにアース電位となるアース電位部が領域内に設けられている。そして、高周波電極からアース電位部までの距離Ｌ１と高周波電極と基体との距離Ｌ２との関係がＬ１＞Ｌ２を満たす関係にある。
【００４６】
より具体的には、図１の装置は、排気配管１０１Ａ〜Ｃが、プラズマ放電に曝される可能性があるコンダクタンスバルブ１０２Ａ〜Ｃや集合配管１２８といった領域を有し、かつこれらはアース電位となるアース電位部である。そして、カソード１１１からコンダクタンスバルブ１０２Ａ〜Ｃや集合配管１２８までの距離Ｌ１と、カソード１１１から円筒状基体１１２までの距離Ｌ２との関係がＬ１＞Ｌ２を満たす関係にある。
【００４７】
本実施形態の装置は、Ｌ１＞Ｌ２となる関係を満たすことで、カソード−基体間の電界の方が優勢となり、排気配管近傍での異常放電が非常に起こりにくい構造としている。
【００４８】
なお、本実施形態の装置は、Ｌ１＞Ｌ２となる関係を満たす構成とする他、排気部は、放電に曝される領域を有するとともにアース電位となるアース電位部が領域外に設けられているものであってもよい。より具体的には、排気配管１０１Ａ〜Ｃが、コンダクタンスバルブ１０２Ａ〜Ｃや集合配管１２８以外の領域にアース電位部を有するように構成してもよい。
【００４９】
このように、本願発明においては、排気部において、カソード電極と基体との距離よりもカソード電極に近く、かつプラズマに接する部分に、アース電位の部材がないことが必須である。そのためには、図１の装置例のように、排気部の放電空間に曝された部分が絶縁体で形成されていてもよい。
【００５０】
この排気配管１０１Ａ〜Ｃの材質としては、誘電体であるセラミックスを用いてもよい。具体的なセラミックス材料としては、アルミナ、二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ジルコン、コージェライト、ジルコン−コージェライト、酸化珪素、酸化ベリリウムマイカ系セラミックス等が挙げられる。これらのうち、真空処理時の不純物混入抑制、耐熱性等の点からアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素が好ましい。また、例えばＰＴＦＥなどのフッ素化樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることもできる。
【００５１】
また、図２のように、排気配管２０１Ａ〜Ｃそのものは金属からできていても、その排気配管２０１Ａ〜Ｃの内側に、絶縁被覆２０２Ａ〜Ｃを介在させ、プラズマに接しないようにすることで、異常放電の抑制を達成することも可能である。被覆材料としては前述したセラミックス材料や耐熱樹脂を好適に用いることができる。なお、被覆の厚さが、あまりに薄いとプラズマとの結合容量が大きくなり、高周波を用いた放電ではリアクタンス成分が小さくなりすぎる場合がある。また、放電によるダメージや作成時のピンホールなどからのリークが発生しやすくなる場合がある。よって、被覆の厚さはある程度以上の厚さを持つことが好ましい。具体的には、セラミックスの場合には１００μｍ以上、樹脂材料の場合には５００μｍ以上の厚さがあることが好ましい。
【００５２】
また、図３のように、カソード１１１の一部に複数の排気筒３２７を有するものであってもよい。即ち、本実施形態の装置は、縦長の排気口３２５を絶縁体からなる複数の穴の開いた排気板３２６で覆い、その穴には絶縁体からなる排気筒３２７を挿入した形態を用いてもよい。排気筒３２７は高周波電極の長手方向に直線状に配置されている。このような排気筒３２７を設ける利点としては、次の２点が挙げられる。
【００５３】
１つ目の利点としては、排気の軸方向の均一化が挙げられる。コンダクタンスの大きい穴を開けた場合には、排気の分布が生じやすいのに対し、排気筒のようなコンダクタンスの小さい穴を複数配置するほうが、排気をより均一化できるため、好ましい。また場合によっては、各々の排気筒の径や長さを変えることにより、コンダクタンスの分布を変えることもでき、排気を均一化させる際の微調整に用いることも可能である。
【００５４】
２つ目の利点としては、放電の閉じ込めが挙げられる。排気筒の径をある程度小さくすることにより、放電空間側と排気空間側との間に圧力差が生じ、放電を反応空間側に閉じ込めることが可能となる。なお、例えばメッシュ状のシールドにより放電を閉じ込める方法もあるが、この方法ではａ−Ｓｉ：Ｈドラム作成プロセスにおいてはポリシランの堆積により排気が詰まってしまう恐れがある。これに対して、本発明のような排気筒を用いる方法は、排気能力を維持しつつ放電を閉じ込めることができる点でメリットは大きい。
【００５５】
以上のように複数の排気筒を用いた方法はメリットが多いが、更にその部材全体を放電から絶縁することにより、異常放電を効果的に抑制しながら前述の利点を生かすことが可能となり、より好ましい。
【００５６】
図３において、排気板３２６や排気筒３２７は前述したようなセラミックス材料が好適に使用可能である。また、同様に前述したような、ＰＴＦＥ等の耐熱樹脂を用いてもよい。排気筒３２７の内径としては、放電時の圧力やガス流量、排気速度に応じて、カソード１１１側の圧力と排気チャンバ３２４内の圧力差ができるように設計すればよい。また排気時のガス分布をシミュレートして決定してもよい。例えばａ−Ｓｉ感光体作製時の圧力（数十Ｐａ程度）、ガス流量（合計数百〜数千ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）程度）であれば、排気筒３２７の径は２０ｍｍ〜６０ｍｍ程度が望ましく、長さは１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度が好ましい。このような排気筒３２７を、放電空間の軸方向の長さが１０００ｍｍ前後のａ−Ｓｉ感光体用作製装置であれば、５〜２０個程度、軸方向に配置する。これにより、均一な排気をしながら、ポリシランによる排気部の閉塞も起こらず、かつ異常放電も起こしにくい装置形態を実現できる。
【００５７】
図４は本発明における電子写真感光体の層構成の一例について示した模式図である。
【００５８】
図４（ａ）に示す電子写真感光体４００は、導電性基体４０１の上に非単結晶シリコン系感光層４０２が堆積された構造であって、感光層４０２は下部注入阻止層４０５、光導電層４０３、表面層４０４を含む構成である。図４（ｂ）に示す電子写真感光体４００は、導電性基体４０１の上に非単結晶シリコン系感光層４０２が堆積された構造であって、感光層４０２は下部注入阻止層４０５、光導電層４０３、上部注入阻止層４０６、表面層４０４を含む構成である。
【００５９】
下部注入阻止層４０５は、導電性基体側からの電荷の注入を阻止するために設けることが好ましい。また、上部注入阻止層４０６は、上部からの電荷注入を低減し、帯電性を向上させる目的で設けることが好ましく、このような構成は負帯電用電子写真感光体に特に好適である。
【００６０】
以下実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００６１】
図１に示した装置形態のプラズマＣＶＤ装置を用い、直径８４ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダを設置し、様々な条件でドライエッチング処理を行った。装置の寸法としては、カソード−基体間Ｌ２が７０ｍｍとし、カソードと排気配管の金属部分であるコンダクタンスバルブまでをつなぐ絶縁部材の長さＬ１を１００ｍｍとした。コンダクタンスバルブとしてはバタフライ弁を用い、絶縁部材はアルミナセラミックスで作成されたものを用いた。次に、表１に示した条件でＣｌＦ3ガスとアルゴンガスを反応容器内に導入し、パワーを５０Ｗ〜２ｋＷまで変えた９種類の異なるドライエッチング処理を行い、反射電力の値をモニタリングした。処理終了後、不活性ガスによるパージを充分に行い、冷却後、大気圧まで窒素ガスによるベントを行って基体を取り出した。取り出し後、毎回基体表面や炉内の観察を行い、アーキングによる跡がないかどうかを調べた。
【００６２】
得られた結果は、比較例１の結果とあわせて表２に示す。
《比較例１》
図８に示した装置形態で、排気配管はＳＵＳ３１６製であり、２０ｍｍ厚のアルミナ製の碍子でカソードと隔たっている構造とした。実施例１と同様に表１で示した条件でパワーを変えた９種類の異なるドライエッチング処理を行って、反射電力の値をモニタリングし、処理後にはアーキングによる跡がないかどうかを調べた。
【００６３】
結果を実施例１の結果とあわせて表２に示す。
【００６４】
【表１】
2009132946.tif 000003
【００６５】
【表２】
2009132946.tif 000004
【００６６】
比較例１では、ドライエッチング処理時の投入電力が１５００Ｗ以上の場合、反射電力の値にスパイク状に一瞬跳ね上がる現象が見られ、その頻度は平均して１０秒に１回程度であった。また、これら反射電力にスパイク状のノイズが乗った場合、処理後の炉内や基体の観察では、特に排気部の近傍にジグザグ状のアーキングに特有の痕が見られた。また近くの碍子には、融けて飛んだと見られる金属の斑点状の跡があった。
【００６７】
これに対し、実施例１では、５０Ｗ〜２ｋＷまでの範囲において、反射電力にスパイク状のノイズは観察されず、また処理後の炉内の観察においても、アーク痕は観察されなかった。
【００６８】
以上のことから、排気部において、プラズマに接する部分のアース部材をなくし、部材を絶縁することにより、大電力を投入するような処理においても、効果的にアーキングを防止できることがわかった。
【実施例２】
【００６９】
図１に示した装置形態のプラズマＣＶＤ装置を用い、直径８４ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダを設置し、様々な条件で窒化シリコン膜を堆積させた。装置の寸法としては、実施例１と同様にカソード−基体間Ｌ２が７０ｍｍとし、カソードと排気配管の金属部分であるバタフライ弁までをつなぐ絶縁部材の長さＬ１を１００ｍｍとした。絶縁部材はＰＴＦＥで作成されたものを用いた。次に、表３に示した条件でＳｉＨ4ガスとＮ2ガスを反応容器内に導入し、反応容器内の圧力を１３．３〜１３３Ｐａまで変えて７種類の異なる膜堆積を行い、反射電力の値をモニタリングした。それぞれの膜堆積終了後、不活性ガスによるパージを充分に行い、冷却後、大気圧まで窒素ガスによるベントを行って基体を取り出した。その後、それぞれの処理後における基体表面や炉内の観察を行い、アーキングによる跡がないかどうかを毎回調べた。
【００７０】
得られた結果は、比較例２の結果とあわせて表４に示す。
《比較例２》
図８に示した装置形態で、排気配管はＳＵＳ３１６製であり、２０ｍｍ厚のアルミナ製の碍子でカソードと隔たっている構造とした。実施例２と同様に表３で示した条件で反応容器内の圧力を変化させながら膜堆積を行って、反射電力の値をモニタリング、処理後にはアーキングによる跡がないかどうかを毎回調べた。
【００７１】
結果を実施例２の結果とあわせて表４に示す。
【００７２】
【表３】
2009132946.tif 000005
【００７３】
【表４】
2009132946.tif 000006
【００７４】
比較例２では、反応容器内の圧力が２６．６Ｐａ以下の場合、反射電力の値にスパイク状に一瞬跳ね上がる現象が見られ、その頻度は平均して３０秒に１回程度であった。また、これら反射電力にスパイク状のノイズが乗った場合、処理後の炉内や基体の観察では、特に排気部の近傍にジグザグ状のアーキングに特有の痕が見られた。また近くの碍子には、融けて飛んだと見られる金属の斑点状の跡があった。
【００７５】
また、反応容器内の圧力が１０６Ｐａ以上の場合、得られた膜の膜厚は予想された値よりも薄く、また反応容器の排気部周辺に副生成物のポリシランが通常よりも大量に付着していた。この理由としては、排気部周辺に異常な放電集中が起こったため、本来の均一放電に比べて基体側に活性種が到達する量が少なく、基体上の膜厚が薄くなり、排気部周辺の異常放電によりポリシランが異常付着した、と予想している。
【００７６】
これらに対し、実施例２では、１３．３〜１３３Ｐａまでの範囲において、反射電力にスパイク状のノイズは観察されず、得られた膜の膜厚は正常で、また処理後の炉内の観察においても、アーク痕やポリシランの異常付着は観察されなかった。
【００７７】
以上のことから、排気部において、プラズマに接する部分のアース部材をなくし、部材を絶縁することにより、アーキングしやすい比較的低圧での処理においても、効果的にアーキングを防止できることがわかった。また、放電が偏りやすい比較的高圧での処理においても、放電の異常集中を起こしにくいことが判った。
【実施例３】
【００７８】
図１に示した形態のプラズマＣＶＤ装置を用い、直径８４ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダを設置し、Ａｒガスを６００ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）供給しつつ、反応容器の内圧が８６Ｐａとなるよう排気速度を調整した。次に基体の表面温度が２６０℃になるようにヒータを用いて加熱した。表面温度が一定値に飽和する程度まで十分に時間が経過した後、Ａｒガスを排気し、表５に示した条件のガスを導入し、表５に示した圧力、電力にて電子写真感光体を作成した。表５の条件は、下部注入阻止層の圧力を低くし、従来の装置では比較的アーキングをしやすい条件となっている。装置の寸法としては、実施例１と同様にカソード−基体間Ｌ２が７０ｍｍとし、カソードと排気配管の金属部分であるバタフライ弁までをつなぐ絶縁部材の長さＬ１を１００ｍｍとした。絶縁部材はアルミナセラミックスで作成されたものを用いた。膜堆積中、反射電力の値をモニタリングした。膜堆積終了後、不活性ガスによるパージを充分に行い、冷却後、大気圧まで窒素ガスによるベントを行って基体を取り出した。
【００７９】
電子写真感光体作成後の真空処理装置は、ＣｌＦ3ガスとアルゴンガスの混合ガスを導入してドライエッチング処理によりクリーニングを行ったのち、再び鏡面加工したアルミニウムシリンダを設置して感光体を作成した。このようなサイクルを１０回繰り返して１０本の電子写真感光体を作成した。
【００８０】
次に、得られた電子写真感光体の全数について、異常成長検出装置を用いて表面を調べた。異常成長検出装置は、ＣＣＤカメラを用いてドラムを軸方向・周方向にスキャンさせながら全領域を撮影する。そして、得られた画像から、異物を核とした異常成長を画像処理によって検出し、異常成長の径と数をドラムの軸・周方向の座標情報と共に記録することができる。この装置を用いて、全部の感光体に対し、画像に表れやすい２０μｍ以上の大きさの異常成長の数を感光体全面でカウントした。
【００８１】
次に、得られた電子写真感光体の残留電位を評価した。この残留電位は、電子写真感光体の膜中に不純物が混入する事で増大することがある。アーキングによる不純物の異常混入を見る目的で測定を行った。まず、得られた感光体を電子写真装置（キヤノン製ｉＲＣ−６８００を実験用に改造した物）に設置する。そして、黒現像器位置にセットした表面電位計（ＴＲＥＫ社製  Ｍｏｄｅｌ  ３４４）の電位センサによりドラム表面の電位を測定し、それを４９０Ｖになるように帯電器の電流値を調整した。次に像露光光源を点灯し、露光光量の２〜３倍程度の強度（実際には０．８〜１．２μＪ／ｓ程度）を当てて表面電位を落としきり、その値が光量を増やしても充分飽和しているときの表面電位を残留電位として測定した。
【００８２】
得られた結果は、図５（ａ）に示す。
【００８３】
【表５】
2009132946.tif 000007
【００８４】
《比較例３》
図８に示した装置形態で、装置の寸法としては実施例１と同様にカソード−基体間Ｌ２が７０ｍｍとし、ＳＵＳ３１６製排気配管が、２０ｍｍ厚のアルミナ製の碍子でカソードと隔たっている構造とした。したがって、Ｌ１は２０ｍｍである。実施例３と同様に表５で示した条件で電子写真感光体の作成を行って、反射電力の値をモニタリングし、取り出し後には２０μｍ以上の異常成長の数、及び残留電位の程度を調べた。ドライエッチングによるクリーニングと感光体作成とを１０回繰り返して、１０本の感光体を作成した。
作成中は反射電力のスパイク状のノイズを観測し、作成後は２０μｍ以上の異常成長のカウント、残留電位の有無を全数確認した。
【００８５】
結果を図５（ｂ）に示す。
【００８６】
図５（ａ）から明らかなように、実施例３ではアーキングが殆ど起こっておらず（数回のレベル）、感光体上の異常成長数も非常に少なく、残留電位も一桁の電圧値であった。それに対して、図５（ｂ）を見ると明らかなように、比較例３ではアーキングがかなり頻発しており、ひどい場合には感光体作成時の累積数が６００回を超えるようなアーキングが発生していることがわかった。また、異常成長数や残留電位の値も、アーキングが多い場合には増加する傾向が見られた。これらの結果から、アーキングによって異常成長の核が生じたり、不純物の混入が起こっていることが予想される。
【００８７】
また、比較例３において、１０回の膜堆積後の反応容器内を観察したところ、排気部周辺のアーク痕や、セラミック部への汚れ（金属の付着）がひどく、これらの部材は研磨などの処置が必要となることが判った。
【００８８】
以上の結果から、排気部において、プラズマに接する部分のアース部材をなくし、部材を絶縁することにより、アーキングしやすい処理においても、効果的にアーキングを防止できることがわかった。このことにより、高品位な真空処理、例えば電子写真感光体の膜堆積など、が長期間安定して得られることが判った。また、アーキングが起こりやすい条件で長期間使用すると、装置の損傷が発生するため定期的にメンテナンスが必要となるが、アーキングを効果的に防止することで装置の損傷やメンテナンス頻度を減少させることが可能であることが判った。
【実施例４】
【００８９】
排気部の部分が図２に示した装置形態のプラズマＣＶＤ装置を用い、実施例３と同様の方法により電子写真感光体を作成した。表５に示した条件のガスを導入し、表５に示した圧力、電力にて電子写真感光体を作成した。表５の条件は、下部注入阻止層の圧力を低くし、従来の装置では比較的アーキングをしやすい条件となっている。装置の寸法としては、実施例１と同様にカソード−基体間Ｌ２が７０ｍｍとし、カソードとバタフライ弁までを、ＳＵＳ３１６からなる１００ｍｍの配管でつなぐ構造とした。この長さ１００ｍｍの配管の内側には５ｍｍ厚のＰＴＦＥからなるライナーを密着させて挿入した。したがって、Ｌ１は１００ｍｍである。
【００９０】
膜堆積中、反射電力の値をモニタリングした。膜堆積終了後、不活性ガスによるパージを充分に行い、冷却後、大気圧まで窒素ガスによるベントを行って基体を取り出した。
【００９１】
電子写真感光体作成後の真空処理装置は、ＣｌＦ3ガスとアルゴンガスの混合ガスを導入してドライエッチング処理によりクリーニングを行ったのち、再び鏡面加工したアルミニウムシリンダを設置して感光体を作成した。このようなサイクルを１０回繰り返して１０本の電子写真感光体を作成した。
【００９２】
次に、実施例３と同様の方法で、電子写真感光体の全面の２０μｍ以上の突起の数をカウントした。また、実施例３に挙げた方法で残留電位を測定した。これらの測定は１０本の感光体全数において行った。
【００９３】
得られた結果を図６に示す。図６から判るように、いずれの感光体作成時にも反射電力にスパイク状のノイズが乗ることは殆どなく、アーキングが殆ど起きていないことが予想される。また、２０μｍ以上の異常成長の数も少なく良好で、残留電位も一桁台の電圧であり、問題ないことがわかった。これらのことから、アーキングによるパーティクル発生が起こらず、それらを核とした異常成長が起こらなかったと予想される。また、アーキングによる不純物の膜中への混入が起こらなかったために残留電位の上昇が見られなかったと考えられる。
【００９４】
また、１０回の感光体作成を終えた反応容器内を観察したが、容器内、特に排気部においても、アーキングによる配管部の損傷などは発見できなかった。
【００９５】
以上の点から、排気部において、プラズマに接する部分のアース部材をなくし、部材を絶縁することにより、アーキングしやすい処理においても、効果的にアーキングを防止できることがわかった。このことにより、高品位な真空処理、例えば電子写真感光体の膜堆積など、が長期間安定して得られることが判った。また、アーキングが起こりやすい条件で長期間使用すると、装置の損傷が発生するため定期的にメンテナンスが必要となるが、アーキングを効果的に防止することで装置の損傷やメンテナンス頻度を減少させることが可能であることが判った。
【００９６】
また、図５（ａ）と図６とを比較すると、やや図５（ａ）の方がアーク回数、異常成長の数、残留電位とも程度が良いことが判る。このことから、絶縁性を強固にした場合のほうがより効果的であることが判った。
【実施例５】
【００９７】
排気部の部分が図３に示した装置形態のプラズマＣＶＤ装置を用い、実施例３と同様の方法により電子写真感光体を作成した。表５に示した条件のガスを導入し、表５に示した圧力、電力にて電子写真感光体を作成した。表５の条件は、下部注入阻止層の圧力を低くし、従来の装置では比較的アーキングをしやすい条件となっている。装置の寸法としては、排気部の開口部が長さ８００ｍｍ、幅８０ｍｍの長方形であり、この部分に３０ｍｍ厚のアルミナセラミックスからなる排気板が設置されている。この排気板には、５０ｍｍ間隔に直径５０ｍｍの穴が８個開けられており、ここにＰＴＦＥ製の排気筒が挿入されている。排気筒は内径４０ｍｍ、長さ６０ｍｍである。排気板の後ろには奥行き１００ｍｍの排気チャンバ部があり、中央から内径６０ｍｍの排気配管に集約され、真空ポンプへと接続される構造となっている。この排気板と排気筒により、プラズマは効果的に反応容器内に閉じ込められるので、排気部においてプラズマが接する部分にはアース電位の部材がない構造が実現できる。
【００９８】
このような装置を用いて電子写真感光体を作成する際、堆積中の反射電力の値をモニタリングした。膜堆積終了後、不活性ガスによるパージを充分に行い、冷却後、大気圧まで窒素ガスによるベントを行って基体を取り出した。
【００９９】
電子写真感光体作成後の真空処理装置は、ＣｌＦ3ガスとアルゴンガスの混合ガスを導入してドライエッチング処理によりクリーニングを行ったのち、再び鏡面加工したアルミニウムシリンダを設置して感光体を作成した。このようなサイクルを１０回繰り返して１０本の電子写真感光体を作成した。
【０１００】
次に、実施例３と同様の方法で、電子写真感光体の全面の２０μｍ以上の異常成長の数をカウントした。また、実施例３に挙げた方法で残留電位を測定した。これらの測定は１０本の感光体全数において行った。
【０１０１】
得られた結果を図７に示す。図７から判るように、いずれの感光体作成時にも反射電力にスパイク状のノイズが乗ることは全くなく、アーキングが起きていないことが予想される。また、２０μｍ以上の異常成長の数も少なく良好で、残留電位も一桁台の電圧であり、問題ないことがわかった。これらのことから、アーキングによるパーティクル発生が起こらず、それらを核とした異常成長が起こらなかったと予想される。また、アーキングによる不純物の膜中への混入が起こらなかったために残留電位の上昇が見られなかったと考えられる。
【０１０２】
また、１０回の感光体作成を終えた反応容器内を観察したが、容器内、特に排気部においても、アーキングによる配管部の損傷などは全く見られなかった。
【０１０３】
以上の点から、排気部において、プラズマに接する部分のアース部材をなくし、部材を絶縁することにより、アーキングしやすい処理においても、効果的にアーキングを防止できることがわかった。このことにより、高品位な真空処理、例えば電子写真感光体の膜堆積など、が長期間安定して得られることが判った。また、このようなアーキングが起こりやすい条件で長期間使用した場合、装置の損傷が発生するために定期的にメンテナンスが必要となるため、アーキングを効果的に防止することにより装置の損傷やメンテナンス頻度を減少させることが可能であることが判った。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の真空処理装置の一実施形態を示す模式的構成図である。
【図２】本発明の真空処理装置であって、図１とは別の形態の排気部を示す模式的構造図である。
【図３】本発明の真空処理装置であって、図１、図２とは別の形態の排気部を示す模式的構造図である。
【図４】本発明の真空処理装置で作成可能な電子写真感光体の層構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例の結果を示すグラフであり、（ａ）は実施例３の結果であり、（ｂ）比較例３の結果である。
【図６】本発明の実施例４の結果を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例５の結果を示すグラフである。
【図８】従来の真空処理装置の一例を示す模式的構成図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１１１    円筒状反応容器
１０１Ａ〜Ｃ    排気配管
１０２Ａ〜Ｃ    コンダクタンスバルブ
１１２    円筒状基体
１１４    原料ガス導入管
１１５    高周波マッチングボックス
１１６    高周波電源
１１７    基体ホルダ
１２３    原料ガス混合装置
１２８    集合配管
１２９    排気メインバルブ
１３０    原料ガス流入バルブ
１３２    真空ポンプユニット
【図１】
2009132946.tif 000008
【図２】
2009132946.tif 000009
【図３】
2009132946.tif 000010
【図４】
2009132946.tif 000011
【図５】
2009132946.tif 000012
【図６】
2009132946.tif 000013
【図７】
2009132946.tif 000014
【図８】
2009132946.tif 000015