(57)【要約】【課題】膜厚や膜特性の均一性に優れ、画像欠陥の少ない堆積膜を生産性良く形成することができる堆積膜形成装置を提供する。【解決手段】堆積膜形成装置は、円筒状基板（不図示）の両端部がそれぞれ堆積膜形成装置の規準接地部である回転台（不図示）に電気的に接続されて接地されるように構成されている。円筒状基板の両端部のうちの少なくとも１つの端部と回転台との間にはインピーダンス調整部１４０が備えられている。インピーダンス調整部１４０は、絶縁性材料で構成された母材１４１と、円筒状基板の端部に導通させられる第１の導通部１４３と、回転台に導通させられる第２の導通部１４４と、両導通部１４３，１４４を電気的に接続する接続部１４２とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を減圧可能な反応容器と、該反応容器の内部を排気する排気手段と、円筒状基板を保持し、前記反応容器の内部に設置される基板ホルダと、該基板ホルダを回転可能に保持する保持手段と、前記反応容器の内部に原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記原料ガスを励起させる放電エネルギーを印加する印加手段と、を有する堆積膜形成装置において、
前記円筒状基板の両端部が前記堆積膜形成装置の規準接地部にそれぞれ電気的に接続されて接地されるように構成され、前記両端部のうちの少なくとも１つの端部と前記規準接地部との間に介在するインピーダンス調整手段が備えられており、
前記インピーダンス調整手段は、絶縁性材料で構成された母材と、該母材に設けられ前記円筒状基板の端部に導通させられる第１の導通部と、前記母材に設けられ前記規準接地部に導通させられる第２の導通部と、前記第１の導通部と前記第２の導通部とを電気的に接続する接続部と、を有することを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項２】
前記接続部は前記反応容器の内部空間から隔てられた位置に配置されている、請求項１に記載の堆積膜形成装置。
【請求項３】
前記接続部は前記母材の内部に設けられている、請求項２に記載の堆積膜形成装置。
【請求項４】
前記円筒状基板の一方の端部と前記規準接地部との間の電気的経路のインピーダンスと、前記円筒状基板の他方の端部と前記規準接地部との間の電気的経路のインピーダンスとがほぼ等しくなるように前記インピーダンス調整手段によって調整されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の堆積膜形成装置。
【請求項５】
前記保持手段には回転台が備えられており、前記規準接地部は前記回転台によって構成されている、請求項１から４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、アモルファス状あるいは多結晶状等の非単結晶状の堆積膜を利用した光受容部材を基板上に形成するための堆積膜形成装置に関し、特にプラズマＣＶＤ法によって堆積膜を形成するための堆積膜形成装置に関するものである。かかる堆積膜、とりわけ機能性堆積膜は、例えば半導体デバイス、電子写真用感光体、画像入力用のラインセンサ、撮像デバイス、光起電力素子等に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アモルファス材料（本明細書では、以下、「アモルファス」は非単結晶であることを指す。）で構成された半導体等用の堆積膜が提案され、その中のいくつかは実用に付されている。例えば水素およびハロゲン（例えばフッ素、塩素等）の少なくとも一方で補償されたアモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」と略記す。）が光受容部材として用いられている。このような光受容部材は、例えば半導体デバイス、電子写真用感光体デバイス、画像入力用ラインセンサ、撮像デバイス、光起電力デバイス、その他の各種エレクトロニクス素子、光学素子等に、素子部材として用いることができる。
【０００３】
この種の堆積膜を形成する際には、堆積膜の膜厚、膜特性の均一化が求められることが多い。そのために、原料ガスの供給や排気方法を工夫したり、堆積膜が形成される被処理基体を回転させたり、プラズマＣＶＤ法を用いる場合、プラズマを均一にする方策を採ったりすることが有効であることが示されている。
【０００４】
また、画像欠陥を増加させることなく軸方向の膜厚ムラの低減を目的とし、基板の片側端は、基板を回転させる回転軸により接地し、他端は非接触で接地する非接触接地手段を設けた装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、基板を回転させる際の、基板上下の位置決めと導通方法を適切に規定して、堆積膜の均一化を図った装置も提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
また、この種の堆積膜を連続して生産するための生産システムも提案されている。このような生産システムとしては、堆積膜形成前の搬送と堆積膜形成後の搬送手段を分離する事により、堆積膜形成前にダスト等が基体に付着することの防止を目的とし、搬送機を用いた一連の堆積膜形成装置が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３１３５０３１号公報
【特許文献２】実開平７−０１０９３４号公報
【特許文献３】特許第２９０７４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、上記のような方策により堆積膜の均一化と画像欠陥の低減が図られてきた。しかし、近年、このような堆積膜を利用した装置の高機能化、例えば電子写真装置のデジタル化、カラー化に伴い、堆積膜の均一性と画像欠陥の低減が、従来以上に求められている。すなわち、例えば、電子写真プロセスを利用した近年の高画質カラー装置では、階調性が向上されているため、従来実用上の問題のなかった程度の、堆積膜の不均一性や画像欠陥でも、形成画像に視覚可能なムラを生じさせる可能性が生じる。
【０００８】
これらに関して、上述したような従来技術では、堆積膜の均一性と画像欠陥低減の両立についての考慮が充分ではない。すなわち、堆積膜の均一性、特に基体の長手方向でのプラズマ処理の均一性向上と、画像欠陥の低減、画像欠陥の原因となるプラズマ処理中の基体への異物付着の低減、更にそれらに加えて生産性の良い堆積膜形成装置および生産システムが求められている。
【０００９】
具体的には、基板の長手方向でのプラズマ処理の均一性に対しては、放電エネルギーが均等に印加されることが必要である。また、プラズマ処理中の基板への異物付着低減に対しては、堆積膜形成装置内部からの発塵を低減することが必要である。また、生産性の良い堆積膜形成装置および生産システムに対しては、基板の自動搬送システムに対応できることが必要である。
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであり、膜厚や膜特性の均一性に優れ、画像欠陥の少ない堆積膜を生産性良く形成することができる堆積膜形成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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の堆積膜形成装置は、内部を減圧可能な反応容器と、該反応容器の内部を排気する排気手段と、円筒状基板を保持し、前記反応容器の内部に設置される基板ホルダと、該基板ホルダを回転可能に保持する保持手段と、前記反応容器の内部に原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記原料ガスを励起させる放電エネルギーを印加する印加手段と、を有する堆積膜形成装置において、前記円筒状基板の両端部が前記堆積膜形成装置の規準接地部にそれぞれ電気的に接続されて接地されるように構成され、前記両端部のうちの少なくとも１つの端部と前記規準接地部との間に介在するインピーダンス調整手段が備えられており、前記インピーダンス調整手段は、絶縁性材料で構成された母材と、該母材に設けられ前記円筒状基板の端部に導通させられる第１の導通部と、前記母材に設けられ前記規準接地部に導通させられる第２の導通部と、前記第１の導通部と前記第２の導通部とを電気的に接続する接続部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、膜厚や膜特性の均一性に優れ、画像欠陥の少ない堆積膜を生産性良く形成することができる堆積膜形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、ＲＦ（Radio Frequency）−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、電子写真用感光体を製造するための堆積膜形成装置の一例を模式的に示した図である。
【００１５】
堆積膜形成装置１０１は、プラズマ処理によって円筒状基板１０２に堆積膜を形成する装置であり、内部を減圧可能な反応容器の側壁を構成しているカソード電極１０３と、その中に円筒状基板１０２を保持する基板ホルダ（基板保持手段）１０７とを有している。
【００１６】
円筒状基板１０２は、使用目的に応じた材質を有するものであればよい。円筒状基板１０２の材質としては、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレス等が、電気伝導率が良好であるため、好適である。中でも、加工性や製造コストを考慮すると、アルミニウムが最適である。この場合、円筒状基板１０２を形成するアルミニウムとしては、例えばＡｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金のいずれかを用いることが好ましい。
【００１７】
基板ホルダ１０７の内部には、加熱用ヒータ１１１が設けられている。加熱用ヒータ１１１は、真空中で使用可能なものであればどのようなものを用いてもよい。具体的には、シース状ヒータ、板状ヒータ、セラミックヒータ、カーボンヒータ等の電気抵抗発熱体や、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等の熱放射ランプや、液体、気体等を熱媒とした熱交換手段が対象として挙げられる。加熱用ヒータ１１１の表面材料としては、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属類や、セラミック、耐熱性高分子樹脂等を使用することができる。
【００１８】
また、堆積膜形成装置１０１内には、堆積膜形成装置１０１内に堆積膜形成用の原料ガスを導入する原料ガス導入管（原料ガス導入手段）１０４が設けられている。原料ガス導入管１０４は、反応容器内に保持される円筒状基板１０２の長手方向に平行に延びている。原料ガス導入管１０４は、不図示のガス供給系に接続されている。その接続配管には、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）を介在させたミキシング１３０と、原料ガス導入管１０４に供給する原料ガスの流量を調整するための原料ガス流入バルブ１３１が設けられている。
【００１９】
円筒状のカソード電極１０３の側壁には、高周波電源（印加手段）１３３が、整合回路を有するマッチングボックス１３２を介して電気的に接続されている。この側壁は、堆積膜形成装置１０１の、接地される底板１０８および上蓋１０９から、セラミックスからなる絶縁体１１０によって絶縁されている。上蓋１０９にはゲート弁１３４が設置されており、ここから堆積膜形成装置１０１内に、円筒状基板１０２を保持する基板ホルダ１０７が、図５に示す基体搬送機構５０１によって搬入・搬出・設置される。
【００２０】
さらに、堆積膜形成装置１０１の下部には、円筒状基板１０２を保持する基板ホルダ１０７を回転可能に支持する回転支持機構１１５が設けられている。この回転支持機構１１５は、基板ホルダ１０７及びインピーダンス調整部１４０が載置される回転台１１２と、この回転台１１２を支持する支軸１１３と、支軸１１３に接続され回転台１１２を回転させるためのモータ１１４とを有している。支軸１１３は、加熱用ヒータ１１１の内部を通って上方に伸び、その上部で基板ホルダ１０７を支持部１１６を介して支持している。
【００２１】
したがって、円筒状基板１０２は、基板ホルダ１０７上に装着された状態で、回転台１１２と共に支軸１１３を中心として回転させることができる。回転支持機構１１５の回転台１１２は接地されている底板１０８と電気的に接続しており、接地状態となっている。
【００２２】
円筒状基板１０２の上端部はキャップ１１７と接触し、キャップ１１７は基板ホルダ１０７と接触している。よって、円筒状基板１０２の上端部は、キャップ１１７、基板ホルダ１０７、支持部１１６および支軸１１３を介して回転台１１２に電気的に接続され、接地されている。
【００２３】
円筒状基板１０２の下端部は基板ホルダ１０７と接触し、基板ホルダ１０７はインピーダンス調整部１４０を介して回転支持機構１１５の回転台１１２と接触している。よって、円筒状基板１０２の下端部は、インピーダンス調整部１４０及び回転支持機構１１５の回転台１１２を介して接地されている。
【００２４】
排気手段である真空ポンプユニット１２０が、排気配管１２１を介して、底板１０８の排気口１１８に接続されている。排気配管１２１には、排気メインバルブ１１９が設けられている。また、排気配管１２１には、圧力を測定する真空計１２２が取り付けられている。これらを用いて、堆積膜形成装置１０１内を、各工程に適した所定の圧力に維持することができる。真空ポンプユニット１２０には、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等を用いることができる。
【００２５】
次に、図２を参照してインピーダンス調整部１４０について説明する。
【００２６】
図２は図１に示したインピーダンス調整部を模式的に示した図である。図２（ａ）はその上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中の矢印方向から見た側面図である。
【００２７】
インピーダンス調整部１４０は、母体１４１と、第１の導通部１４３と、第２の導通部１４４と、これらの導通部同士を接続する接続部１４２とを有している。
【００２８】
母体１４１は、絶縁性材料を母材としている。絶縁性材料としては、たとえば、ポリテトラフルオルエチレン、ポリカーボネート等の樹脂類、石英ガラス、パイレックスガラス等のガラス類を使用することができる。絶縁性材料としては、これらの他にも、アルミナ、ジルコニア、ムライト、コージェライト、炭化珪素、窒化硼素、窒化アルミ等のセラミックス材料も使用することができ、さらにはこれらの混合物も使用できる。
【００２９】
第１の導通部１４３は、円筒状基板１０２の一端部と導通する部分である。図１に示す構成の場合は、第１の導通部１４３は基板ホルダ１０７を介して円筒状基板１０２の下端部と導通する。
【００３０】
第２の導通部１４４は、規準接地部と導通する部分である。図１に示す構成の場合、前述のように、円筒状基板１０２の上端部は、キャップ１１７、基板ホルダ１０７、支持部１１６及び支軸１１３を介して接地されている。一方、円筒状基板１０２の下端部は、基板ホルダ１０７、回転台１１２及び支軸１１３を介して接地されている。回転台１１２と支軸１１３とは互いに電気的に接続されており、回転台１１２は円筒状基板１０２の上端部と下端部との両方に共通する規準接地部をなしている。第２の導通部１４４は、このようにして回転台１１２に導通させられている。
【００３１】
第１及び第２の導通部１４３，１４４の材質としては、導電性を有するものであれば良く、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。また、それらの形状も導通する形態であれば特に制限は無く、図２に示すように、板バネ状、或いは、凸状の形状でも良い。また、それらの設置箇所も特に制限は無く、図２に示すように１箇所でも良く、あるいは複数箇所に設けても良い。
【００３２】
接続部１４２は、第１の導通部１４３と第２の導通部１４４とを接続するものである。接続部１４２の材質としては、導電性を有して入れば良く、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。更に、接続部１４２の設置個所は、特に制限はなく、図２に示すように、母体１４１の外周面に設けてもよい。
【００３３】
図３はインピーダンス調整部の他の形態を模式的に示した図である。図３（ａ）はその上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。図３に示す構成では、母体１４１の内周面上に接続部１４２が設けられている。
【００３４】
インピーダンス調整部１４０の外周面には成膜工程中に膜が堆積される。そのため、インピーダンス調整部１４０の外周面上に接続部１４２が設けられている場合には、接続部１４２上に膜が堆積されることとなる。接続部１４２上に膜が堆積されると接続部１４２のインピーダンスが変化するため、インピーダンス調整部１４０を繰り返し使用すると接続部１４２の導通性が徐々に変化する可能性がある。これに対し、図３に示すように、母体１４１の内周面に接続部１４２を設けることにより、接続部１４２を、原料ガスを励起させる空間である反応容器の内部空間から隔てられた位置に配置することができる。これにより、接続部１４２上に膜が堆積されることが防止されるため、インピーダンス調整部１４０を繰り返し使用したときの再現性が向上する。
【００３５】
図４はインピーダンス調整部のさらに他の形態を模式的に示した図である。図４（ａ）はその上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。図４に示す構成では、母体１４１の内部に接続部１４２が設けられている。
【００３６】
図４に示すように母体１４１の内部に接続部１４２を設けることにより、図３に示した構成と同様に、接続部１４２上に膜が堆積されることを防ぐことができる。
【００３７】
接続部１４２が母体１４１の表面に設けられて露出した構成である場合には、反応容器の内壁に堆積した膜等をクリーニングする際に使用されるエッチングガスにより、金属からなる接続部１４２が腐食される場合がある。しかし、図４に示すように接続部１４２を母体１４１の内部に設けることにより、接続部１４２は、原料ガスを励起させる空間である反応容器の内部空間から隔てられた位置に配置されることとなる。そのため、接続部１４２がエッチングガスに曝される可能性が大幅に減少する。
【００３８】
このように、図４に示すように接続部１４２を母体１４１の内部に設けた場合には、接続部１４２上に膜が堆積したり、接続部１４２が腐食したりすることはない。そのため、インピーダンス調整部１４０を繰り返し使用したときの再現性が向上し、堆積膜形成の安定性を大幅に向上させることができる。
【００３９】
更に、接続部１４２によって第１の導通部１４３と第２の導通部１４４との間のインピーダンスを変えることにより、円筒状基板１０２の下端部と、規準接地部である回転台１１２の間のインピーダンスを調整することが可能である。インピーダンスの調整の仕方としては、図２，３に示す構成では、接続部１４２の長さを変えることでそのインダクタンス成分を変化させることによって行われる。また、図４に示す構成では、接続部１４２をコイル状にしてインダクタンス成分を変化させることによって、インピーダンスの調整が行われる。
【００４０】
インピーダンスの調整は、円筒状基板の複数の端部から、堆積膜形成装置の規準接地部までのインピーダンスが同等になるように行われる。図１に示す構成においては、円筒状基板１０２の上端部と下端部とのそれぞれから、規準接地部である回転台１１２までの間のインピーダンスが同等になるように調整される。インピーダンスは、Ｚ＝Ｒ＋ｊωＬで表される。ここで、Ｒは表皮抵抗成分、Ｌはインダクタンス成分、ｊは虚数単位、ωは高周波の角周波数をそれぞれ示している。
【００４１】
表皮抵抗成分Ｒは、円筒状基板の端部から規準接地部までの電気的経路における材質によって変化するものである。しかし、非磁性材料の場合、例えばアルミニウム（Ａｌ）では、周波数が１０［ＭＨｚ］の高周波に対する抵抗値は１．０３Ｅ−２［Ω/ｍ］程度となる。また、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）では、１０［ＭＨｚ］の高周波に対する抵抗値は５．３３Ｅ−２［Ω/ｍ］程度となる。よって、規準接地部までの電気的経路がＡｌやＳＵＳ３０４等の非磁性材料で構成されている場合、これに印加される高周波に対するインピーダンスＺは、ほぼインダクタンス成分によって決定される。また、インダクタンス成分は、規準接地部までの距離により変化する。
【００４２】
円筒状基板１０２の上端部は、前述のように、キャップ１１７、基板ホルダ１０７、支持部１１６及び支軸１１３を介し、規準接地部である回転台１１２に導通している。円筒状基板１０２の下端部は、基板ホルダ１０７及びインピーダンス調整部１４０を介して、規準接地部である回転台１１２に導通している。よって、各端部から規準接地部までの距離を比較した場合、規準接地部までの直線的な距離は円筒状基板１０２の上端部の方が長くなり、その結果、円筒状基板１０２の上端部から規準接地部までの電気的経路のインダクタンス成分が大きくなる。そこで、インピーダンス調整部１４０により、インダクタンス成分が円筒状基板１０２の上端部と下端部とで略同等になるよう調整する。例えば、円筒状基板１０２の上端部から規準接地部までのインピーダンスを１００とする。このとき、インピーダンス調整部１４０によって、円筒状基板１０２の下端部から規準接地部までのインピーダンスを９０〜１１０程度に調整することにより、両者のインピーダンスをほぼ等しくすることが可能となる。
【００４３】
次に、図５を参照して基板搬送機構５０１について説明する。
【００４４】
図５は基板搬送機構を模式的に示す図である。基板搬送機構５０１は、真空気密可能で堆積膜形成装置１０１にドッキングするための上下機構を有した搬送容器５０２を備えている。搬送容器５０２の下部にはゲート弁５０５が設けられ、搬送容器５０２の内部には基板ホルダ１０７を保持する保持部５０４を有し上下動可能なアーム５０３が設けられている。まあ、搬送容器５０２はレール５０６に沿って水平方向に移動可能となっている。この基板搬送機構５０１によって、円筒状基板１０２が装着された基板ホルダ１０７を、堆積膜形成装置１０１を真空状態に維持したまま堆積膜形成装置１０１へ搬入、設置、搬出することができる。これにより、生産性が向上することだけでなく、堆積膜形成装置１０１の内部の汚染を防ぐことも可能であるため、画像欠陥の低減にも効果がある。
【００４５】
以上のように構成された堆積膜形成装置１０１を用いて堆積膜を形成する手順の一例について、図１を参照して以下に説明する。
【００４６】
まず、堆積膜形成装置１０１内に、基板搬送機構５０１で円筒状基板１０２が装着された基板ホルダ１０７を搬入、設置し、真空ポンプユニット（不図示）により堆積膜形成装置１０１内を排気する。続いて堆積膜形成装置１０１内に、ミキシング１３０、原料ガス流入バルブ１３１、および原料ガス導入管１０４を介して、円筒状基板１０２の加熱に必要な、例えばＡｒ，Ｈｅ等のガスを導入する。そして、真空ポンプユニット（不図示）および排気メインバルブ１１９を用いて、堆積膜形成装置１０１内を所定の圧力になるように真空計１２２を見ながら調整を行う。次に、所定の圧力になった後、加熱用ヒータ１１１により円筒状基板１０２の温度を２００[℃]〜４５０[℃]程度、より好ましくは２５０[℃]〜３５０[℃]程度の所望の温度に制御する。
【００４７】
以上の手順によって堆積膜を形成する準備が完了した後、円筒状基板１０２上に光導電層の形成を行う。
【００４８】
このために、まず、加熱用のガスと堆積膜形成用の原料ガスとをミキシング１３０を介して混合して導入し、導入ガスが所望の流量になるように調整する。その際、円筒状反応容器１０３内が１３．３[ｍＰａ]〜１３３０[Ｐａ]程度の所望の圧力になるように、真空計１２２を確認しながら真空ポンプユニット１２０と排気メインバルブ１１９を調整する。この調整は、例えば、真空ポンプユニット（不図示）のメカニカルブースターポンプの回転周波数を調整することによって行うことができる。
【００４９】
堆積膜形成時に使用する原料ガスとしては、シラン（ＳｉＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、四フッ化珪素（ＳｉＦ4）、六フッ化二珪素（Ｓｉ2Ｆ6）等のアモルファスシリコン形成用の原料ガス、またはそれらの混合ガスを用いることができる。希釈ガスとしては、水素（Ｈ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等を用いることができる。また、堆積膜のバンドギャップ幅を変化させる等の特性改善ガスとして、窒素原子を含むガス、酸素原子を含むガス、炭化水素、またはフッ素化合物、あるいはこれらの混合ガスを併用してもよい。この際に用いる窒素原子を含むガスとしては、窒素（Ｎ2）、アンモニア（ＮＨ3）等が挙げられる。酸素原子を含むガスとしては、酸素（Ｏ2）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）等が挙げられる。炭化水素としては、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）等が挙げられる。フッ素化合物としては、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ4）、フッ化窒素（ＮＦ3）等が挙げられる。また、ドーピング処理を目的として、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、フッ化硼素（ＢＦ3）、ホスフィン（ＰＨ3）等のドーパントガスを同時に放電空間に導入してもよい。
【００５０】
次に、堆積膜形成装置１０１内の圧力が安定した後、高周波電源１３３を所望の電力に設定して、高周波電力を高周波マッチングボックス１３２を介してカソード電極１０３に供給することで、高周波グロー放電を生起させる。供給電力は、例えば、１３．５６[ＭＨｚ]〜４５[ＭＨｚ]程度のＲＦ帯、特に１３．５６[ＭＨｚ]の周波数とすることができる。この放電エネルギーによって、堆積膜形成装置１０１内に導入された原料ガスが励起されて励起種が生成され、すなわち分解されて、円筒状基板１０２上に所望のシリコン原子を主成分とする堆積膜が形成される。
【００５１】
均一な堆積膜を形成するために、堆積膜を形成するのと同時期、あるいは円筒状基板１０２を加熱する段階から、円筒状基板１０２を回転させる。この回転は、１[ｒｐｍ]〜１０[ｒｐｍ]程度、例えば１[ｒｐｍ]の回転速度とする。こうすることで、円筒状基板１０２の周方向に均一な堆積膜が形成される。
【００５２】
以上のようにして円筒状基体１０２の外周面上に堆積膜が形成される。
【００５３】
堆積膜が形成された後には、原料ガスおよび高周波電力の供給を停止し、堆積膜形成装置１０１内を排気する。その後、堆積膜形成装置１０１および原料ガス導入管１０４内をパージガス、例えばＡｒ等の不活性ガスおよびＮ2の少なくとも一方を用いてパージ処理する。パージ処理完了後、基板搬送機構５０１を用いて、円筒状基板１０２が装着された基板ホルダ１０７を堆積膜形成装置１０１内から取り出す。
【００５４】
その後に、必要に応じて、堆積膜形成装置１０１内に堆積した粉状の副生成物をクリーニング処理する。その時の手順としては、まず、円筒状基板１０２の替わりに、これと同一形状をしたクリーニング用のダミー基板（不図示）を基板搬送機構５０１を用いて堆積膜形成装置１０１内に設置し、真空ポンプユニット１２０により堆積膜形成装置１０１内を排気する。続いて、堆積膜形成装置１０１内にミキシング１３０および原料ガス導入管１０４を介してクリーニング処理に必要なクリーニング性ガスを導入する。そして、真空ポンプユニット１２０および排気メインバルブ１１９を用いて、堆積膜形成装置１０１内を所定の圧力になるように真空計１２２を見ながら調整を行う。
【００５５】
クリーニング処理時に使用するクリーニング性ガスとしては、例えばＣＦ4、ＣＦ4／Ｏ2、ＳＦ6、ＣｌＦ3（三フッ化塩素）等が挙げられるが、本実施形態では、クリーニング時間を短縮する面から有効であるＣｌＦ3を用いる。また、本実施形態においては、クリーニング性ガスの濃度を調整するためにも、希釈用の不活性ガスを用いることが有効である。この不活性ガスとしては、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒが挙げられるが、なかでもＡｒを用いることが好ましい。
【００５６】
堆積膜形成装置１０１内の圧力が安定した後、高周波電源１３３を所望の電力に設定して、高周波電力を高周波マッチングボックス１３２を介してカソード電極１０３に供給することで、高周波グロー放電を生起させる。供給電力は、例えば、１３．５６[ＭＨｚ]〜４５[ＭＨｚ]程度のＲＦ帯、特に１３．５６[ＭＨｚ]の周波数とすることができる。この放電エネルギーによって、堆積膜形成装置１０1内に導入されたクリーニング用の原料ガスが分解され、堆積膜形成装置１０１内がクリーニング処理される。
【００５７】
次に、クリーニング処理後に高周波電力の供給を停止し、堆積膜形成装置１０１内を排気する。その後、堆積膜形成装置１０１および原料ガス導入管１０４内をパージガス、例えばＡｒ等の不活性ガスおよびＮ2の少なくとも一方を用いてパージ処理する。パージ処理完了後、基板搬送機構５０１を用いて、クリーニング用のダミー基板（不図示）を堆積膜形成装置１０１内から取り出す。
【００５８】
本実施形態の堆積膜形成装置では、円筒状基板１０２の両端部のうちの一方の端部である下端部と他方の端部である上端部とのそれぞれから堆積膜形成装置１０１の規準接地部までの電気的経路のインピーダンスがインピーダンス調整部１４０によって調整される。これにより、円筒状基板１０２の長手方向での電気的な状態が等しくなる。その結果、放電エネルギーが均等に印加され、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。
【００５９】
更に、プラズマの均一性が向上した結果、円筒状基板１０２以外の構造物に堆積する堆積膜についても均一性が向上する。そのため、そのような堆積膜に関しても膜中に生じる応力が低減するため、円筒状基板１０２以外の構造物への堆積膜の密着性が向上し、堆積膜形成中に膜剥がれが生じることによって発塵が発生しうる可能性が低下する。その結果、発塵に起因して発生する画像欠陥が生じる可能性を低下させることができる。
【００６０】
また、上記のような体積膜の均一性の向上は簡易な構成のインピーダンス調整部１４０によって行うことが可能であり、基板搬送機構５０１が基板ホルダ１０７を自動搬送するために基板ホルダ１０７に設けられている保持部の構成には何の影響も生じない。したがって、本実施形態の堆積膜形成装置１０１は、円筒状基板１０２を保持した基板ホルダ１０７を基板搬送機構５０１で自動搬送（搬入・設置・搬出）できるため、生産性に優れている。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例により本発明をさら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。なお、以下の説明では、上述した各実施形態において示したものと同じ構成に対しては同じ符号を用いて説明する。
【００６２】
（実施例１）
図１に示す堆積膜形成装置１０１を用いて、アルミニウムよりなる直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、肉厚３ｍｍの円筒状基板１０２上に、表１に示す条件で、図８に示す層構成のアモルファスシリコン堆積膜（以下、電子写真感光体と略記する）の形成を行った。円筒状基板１０２が装着された基板ホルダ１０７の搬送には、図５に示す基板搬送機構５０１を用いた。
【００６３】
なお、図８中において、符号８０１は円筒状基板１０２の構成部材を示し、符号８０２は下部阻止層（第１層）、符号８０３は第１の光導電層（第２層）、符号８０４は第２の光導電層（第３層）、符号８０５は表面層（第４層）をそれぞれ示している。
【００６４】
本実施例においては、インピーダンス調整部１４０としては、図４に示す形態のものを用いた。母体１４１には絶縁性材料であるアルミナセラミックスを用いた。第１及び第２の導通部１４３，１４４の材質としてはステンレス鋼を用い、これらは板バネ状の形状とした。接続部１４２には、図４に示すように、円柱状のアルミナセラミックスの周りにステンレス鋼線をコイル状に巻いたものを用いた。接続部１４２は、母材１４１で構成されたインピーダンス調整部１４０の内部に設けられている。
【００６５】
【表１】
2009108370.tif 000003
【００６６】
作製された電子写真感光体に関して、「Ｖｄ長手方向ムラ」「Ｖｈ長手方向ムラ」「白ポチ」の評価を以下のように実施した。また、「生産性」「再現性」についても評価を行った。
【００６７】
「Ｖｄ長手方向ムラ」「Ｖｈ長手方向ムラ」の評価
電子写真感光体特性のこれらの評価には、複写機（キヤノン社製ｉＲ５０００改造機）を用いた。図９にこの複写機の概略図を示した。図９において、電子写真感光体９０１は図の時計周りに回転駆動可能に支持されている。この電子写真感光体９０１の周りには、静電潜像を形成するための前露光器９０８、主帯電器９０２、潜像形成用露光器９０９、および電位センサー９０３が時計周り方向に順に配置されている。さらに、静電潜像上にトナーを付着させて現像を行うための現像器９０４、トナー像を被記録媒体に転写するための転写帯電器９０５ａ、分離帯電器９０５ｂが配置されている。さらに、残留トナーを除去するためのクリーニングローラー９０６及びクリーニングブレード９０７を具備したクリーナー９１０が配置されている。
【００６８】
電子写真感光体特性を測定する際には、現像器９０４及びクリーナー９１０を取り外す。そして、現像器９０４の代わりに電子写真感光体の長手方向の所定の位置の電子写真特性を測定できる電位プローブ（ＴＲＥＫ社製Ｍｏｄｅｌ３４４、不図示）を装着し、電子写真感光体の電子写真特性を測定する。この様にして測定した電子写真特性の評価を下記に示す基準で行った。
【００６９】
「Ｖｄ長手方向むら」
プロセススピード２６５ｍｍ／ｓｅｃ、前露光（波長６８０ｎｍのＬＥＤ）の光量を４ｌｘ・ｓとし、電子写真感光体の長手方向の中央位置の表面電位が電位プローブで測定して４５０Ｖ（暗電位）になるように主帯電器９０２の電流値を調整する。その後、電位プローブを電子写真感光体の端部より長手方向に移動させて、長手方向に４０ｍｍ間隔の９点で測定を行い、その９点での測定値の最大値と最小値の差をＶｄ長手方向ムラとして評価した。評価は比較例１で得られた結果を１００とした時の相対評価で実施した。つまり、評価結果は数字が小さいほど良い。
【００７０】
「Ｖｈ長手方向むら」
上記のＶｄ長手方向むらと同じ手順で、電子写真感光体の長手方向の中央位置の表面電位が４５０Ｖ（暗電位）になるように主帯電器９０２の電流値を調整した。その後、像露光（波長６６０ｎｍのレーザー）の照射を行い像露光光源の光量を調整して、電位プローブで測定した中位置の表面電位が２００Ｖ（明電位）となるようにした。その後、電位プローブを電子写真感光体の端部より長手方向に移動させて、長手方向に４０ｍｍ間隔の９点で測定を行い、その９点での測定値の最大値と最小値の差をＶｈ長手方向ムラとして評価した。評価は比較例１で得られた結果を１００とした時の相対評価で実施した。つまり、評価結果は数字が小さいほど良い。
【００７１】
「白ポチ」の評価
キヤノン社製複写機ｉＲ５０００を用い、Ａ３サイズの全面を塗りつぶした全面黒原稿を複写して得られた画像を観察し、電子写真感光体１周分当たりの、直径０.１０ｍｍ以上の白ポチ（画像が形成されなかった部分）の個数を数えた。評価は、比較例２で得られた結果を１００とした時の相対評価で実施した。つまり、評価結果は数字が小さいほど良い。
【００７２】
「安定性」の評価
連続して電子写真感光体２０サイクル作製した時の、Ｖｄ母線ムラの振れ幅を評価した。つまり、各サイクル得られた電子写真感光体のＶｄ母線ムラの、最大値と最小値との差を安定性として評価した。
【００７３】
評価は、比較例２で得られた結果を１００とした時の相対評価で実施した。つまり、評価結果は数字が小さいほど良い。
【００７４】
「生産性」の評価
連続して電子写真感光体を２０サイクル作製した時の一連の工程にかかる時間、つまり生産タクトで比較した。評価は、比較例２で得られた結果を１００とした時の相対評価で実施した。つまり、評価結果は数字が小さいほど良い。
【００７５】
各評価結果のランク付け
各評価結果に対して、以下に示す基準でランク付けを行った。
◎・・・８０未満
○・・・８０以上９０未満
△・・・９０以上１００以下
×・・・１００より大
総合評価
上記５項目（「Ｖｄ長手方向むら」「Ｖｈ長手方向むら」「白ポチ」「生産性」「安定性」）の評価結果に対し、以下の基準で総合評価を行った。
◎・・・各項目で全て◎
○・・・各項目で◎あるいは○
△・・・各項目で１つ以上△有り、×は無し
×・・・各項目で１つ以上×有り
各評価および総合評価の結果を表２に示す。
【００７６】
（実施例２）
実施例１に対して、インピーダンス調整部１４０を図３に示す形態に変更して、電子写真感光体を作製し、実施例１と同様の評価を行った。
【００７７】
母体１４１の材質にはアルミナセラミックスを用いた。また、第１及び第２の導通部１４３，１４４の材質としてはステンレス鋼を用い、これらを板バネ状の形状とした。接続部１４２には、ステンレス鋼線を母体１４１の内周面に貼り付けたものを用いた。これにより、接続部１４２は、原料ガスを励起させる空間である反応容器の内部空間から隔てられている。
【００７８】
評価結果を表２に示す。
【００７９】
（実施例３）
実施例１に対して、インピーダンス調整部１４０を図２に示す形態に変更して、電子写真感光体を作製し、実施例１と同様の評価を行った。
【００８０】
母体１４１の材質にはアルミナセラミックスを用いた。また、第１及び第２の導通部１４３，１４４の材質としてはステンレス鋼を用い、板バネ状の形状とした。接続部１４２には、ステンレス鋼線を母体１４１の外周面に貼り付けたものを用いた。
【００８１】
評価結果を表２に示す。
【００８２】
［比較例１］
図６に示す堆積膜形成装置６０１を用いて、アルミニウムよりなる直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、肉厚３ｍｍの円筒状基板６０２上に、電子写真感光体を作製し、実施例１と同様の評価を行った。円筒状基板６０２が装着された基板ホルダ６０７の搬送には、図５に示す基板搬送機構５０１を用いた。評価結果を表２に示す。
【００８３】
本比較例において用いた堆積膜形成装置６０１は、図１に示す実施形態の堆積膜形成装置１０１に対して、インピーダンス調整部１４０が設けられていない点で異なっている。つまり、円筒状基板６０２の上端部からアースまでのインピーダンスと、円筒状基板６０２の下端部からアースまでのインピーダンスとが、大きく異なっている。なお、基板ホルダ６０７の上部には基板搬送機構５０１による保持部が設けられているため、基板ホルダ６０７は自動搬送に対応可能である。
【００８４】
［比較例２］
図７に示す堆積膜形成装置７０１を用いて、電子写真感光体を作製し、実施例１と同様の評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００８５】
本比較例の基板ホルダ７０７の上部構造について説明する。基板ホルダ７０７の上部には、筒状体７６１の内部に摺動部７６２があり、天板７０９に固定された支軸７６０が筒状体７６１に差し込まれて摺動部７６２と接触して摺動し、基板ホルダ７０７上部を電気的に接地状態として回転可能に支持する。なお、本比較例では摺動部７６２に複数の金属製の板バネを使用した。
【００８６】
本比較例において用いた堆積膜形成装置７０１は、図１に示す実施形態の堆積膜形成装置１０１に対して、円筒状基板７０２の上下端はほぼ同距離で電気的に接地された状態になっている。しかし、基板搬送機構による自動搬送に対応できない点で、図１に示す堆積膜形成装置１０１と異なる。したがって、本比較例では、円筒状基板７０２が装着された基板ホルダ７０７は人手作業で搬送した。
【００８７】
【表２】
2009108370.tif 000004
【００８８】
表２から分かるように、各長手方向ムラに関して、基板ホルダの上下を直流的に接地状態とすることで、長手方向ムラは良化した（比較例１に対して、実施例１〜３及び比較例２）。更に、インピーダンス調整部を用いることで長手方向ムラが更に良化した（比較例２に対して、実施例１〜３）。この理由は、以下のように推測される。
【００８９】
長手方向にある程度距離がある円筒状基板は、円筒状基板の中央部と端部とでアース面までのインピーダンス、特にアース面までの距離の違いによるインダクタンス成分に違いが生じてくる。よって、単に円筒状基板の両端を接地状態にするだけでは、インダクタンス成分の差を無視することが出来ない場合がある。各実施例では、円筒状基板の一方の端部に、インピーダンス調整部により、ある程度のインダクタンス成分を付与し、円筒状基板の各端部からのインピーダンスを同等としている。こうすることで、円筒状基板の中央部と端部とのインダクタンス成分の差分を、全体のインピーダンスからみて相対的に小さくすることができるため、長手方向ムラがより良化したと考えられる。
【００９０】
白ポチに関して、比較例２は基板ホルダ上部の反応空間内に摺動部が設けられているため、そこからの発塵に起因すると思われる白ポチが認められた。実施例１〜３は、比較例１に比べ更に白ポチの評価が良好である。これは、実施例１〜３は円筒状基板上の堆積膜の均一性が向上した一方、円筒状基板以外に堆積する堆積膜の均一性も向上したためであると推測される。その結果、従来生じていた堆積膜中の内部応力等の歪が減少して堆積膜の密着性が向上し、堆積膜形成中の、円筒状基板以外に堆積した堆積膜の膜剥れが減少したため、白ポチの評価が良好になったものと推測される。
【００９１】
生産性に関して、比較例２は基体搬送機構による自動搬送に対応しないが、実施例１〜３、及び比較例１は自動搬送に対応している。自動搬送を使えない、つまり人手による作業の場合、堆積膜形成時間は同じでも、電子写真感光体を作製時の一連の工程にかかる時間は、自動搬送を使える場合に比べて約２倍必要であった。その理由は、堆積膜形成後及びクリーニング処理後のパージ工程を十分に行う必要があること、円筒状基体と基体ホルダ及びダミー基体が十分冷却されるまでの待ち時間が必要なこと、堆積膜形成前に反応容器内の清浄度を上げるための作業が必要なこと等による。なお、手動搬送の比較例２よりも、自動搬送を使った実施例１〜３および比較例１は、白ポチの評価が優れており、自動搬送が画像欠陥低減にも有効であることがわかる。
【００９２】
安定性に関して、比較例２では摺動部が反応空間内にあるため、堆積膜形成中に摺動部の通電状態の安定性が充分ではない場合があると推測される。具体的には、高温、プラズマ環境下での金属製板バネの弾力性低下による支軸への密着性悪化、堆積膜の付着の影響等が考えられる。実施例１〜３及び比較例１は、比較例２のように、摺動部が反応空間内に配置されていないため、安定性の面では優れていると考えられる。また、実施例３に比べ、実施例２の方が、安定性にやや優れている結果が得られている。この理由は、以下のように推測される。実施例２では、原料ガスを励起する空間から接続部１４２が隔てられているため、励起された堆積膜形成用ガス及びクリーニング処理用ガスによるダメージが低減されているためと考えられる。さらに、実施例２に比べ、実施例１の方が、安定性に優れている結果が得られている。実施例１では、接続部１４２は、絶縁材を母材とするインピーダンス調整部の内部に設けられているため、実質的に、堆積膜形成用ガス及びクリーニング処理用ガスによるダメージは生じない。そのため、長期間使用時も安定して、均一性の良い堆積膜を形成することが可能となると考えられる。
【００９３】
以上を総合すると、本発明の各実施例は、各長手方向ムラと白ポチの評価が両立し、更に生産性も良い。つまり、堆積膜が均一で、画像欠陥が少なく、生産性が良い電子写真感光体の作製が可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態に係る堆積膜形成装置を模式的に示す図である。
【図２】図１に示した堆積膜形成装置におけるインピーダンス調整部の構成を示す模式図である。
【図３】図１に示した堆積膜形成装置におけるインピーダンス調整部の他の構成を示す模式図である。
【図４】図１に示した堆積膜形成装置におけるインピーダンス調整部のさらに他の構成を示す模式図である。
【図５】図１に示した堆積膜形成装置における基体搬送機構の構成を模式的に示す図である。
【図６】比較例１に係る堆積膜形成装置を模式的に示す図である。
【図７】比較例２に係る堆積膜形成装置を模式的に示す図である。
【図８】アモルファスシリコン電子写真用感光体の層構成を示す模式図である。
【図９】電子写真感光体特性の評価に用いられる複写機の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０１    堆積膜形成装置
１０２    円筒状基板
１０３    カソード電極（反応容器）
１０４    原料ガス導入管（原料ガス導入手段）
１０７    基体ホルダ
１１５    回転支持機構（保持手段）
１３３    高周波電源（印加手段）
１４０    インピーダンス調整部
１４１    母体
１４２    接続部
１４３    第１の導通部
１４４    第２の導通部
【図１】
2009108370.tif 000005
【図２】
2009108370.tif 000006
【図３】
2009108370.tif 000007
【図４】
2009108370.tif 000008
【図５】
2009108370.tif 000009
【図６】
2009108370.tif 000010
【図７】
2009108370.tif 000011
【図８】
2009108370.tif 000012
【図９】
2009108370.tif 000013