JP2005015877A - 堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理基体を均一にプラズマ処理することが可能で画像欠陥を低減可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一部が誘電体部材で構成された減圧可能な反応容器１０１と、反応容器１０１内部に配置された複数の円筒状基体１０５及びガス供給手段１１０と、反応容器１０１の外部に配置された複数の高周波電極１０２を有し、高周波電極１０２に高周波電力を印加して反応容器１０１内にグロー放電を発生させることにより、反応容器１０１内に導入された原料ガスを分解し、複数の円筒状基体１０５上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、反応容器１０１内部概略中央に円筒状の誘電体部材１１１を設置したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波電力によって生起されたプラズマを用いた堆積膜形成、エッチング等、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形成に用いる堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、光学素子等の形成に用いる堆積膜形成方法として、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、プラズマエッチング法等、高周波電力によって生起されたプラズマを用いた方法が多数知られており、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、原料ガスを高周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好適な堆積膜形成手段として実用化されており、例えば電子写真用水素化アモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ：Ｈ」と表記する）堆積膜の形成等に利用され、そのための装置も各種提案されている。
【０００４】
特に、ＶＨＦ帯の高周波電力を用いたプラズマＣＶＤ（以下、「ＶＨＦ−ＰＣＶＤ」と略記する。）法が注目を浴びており、このＶＨＦ−ＰＣＶＤ法を用いた各種堆積膜の開発が積極的に進められている。
【０００５】
これは、ＶＨＦ−ＰＣＶＤ法では堆積膜の堆積速度が比較的速く、また高品質な堆積膜が得られるため、製品の低コスト化、高品質化を同時に達成し得るものと期待されるためである。
【０００６】
そして、複数のａ−Ｓｉ系電子写真用の光受容部材を同時に形成できて、生産性が高い堆積膜形成装置の開発が進められている。
【０００７】
例えば、カソード電極を反応容器の外側に複数配置し、カソード電極と対向電極間にある反応容器の一部を誘電体部材とすることで、大面積で均質な高周波放電が容易に達成され、大面積基体へのプラズマ処理を均一且つ高速に行うことが可能になる装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
このような堆積膜形成装置の一例として、図２に模式的な構成図を示す。
【０００９】
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は誘電体部材２０１（ａ）と上蓋２０１（ｂ）から成る。反応容器２０１の下部には排気配管２０９が接続され、排気配管２０９の他端は不図示の排気装置（例えば真空ポンプ）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複数の円筒状基体２０５が互いに平行になるように同一円周上に配置されている。複数の円筒状基体２０５は基体加熱用ヒーター２０７を内蔵した基体支持体２０６によって各々保持されている。そして、反応容器２０１内にはＳｉＨ_４、ＧｅＨ_４、Ｈ_２、ＣＨ_４、Ｂ_２Ｈ_６、ＰＨ_３、Ａｒ、Ｈｅ等のガスボンベからなる不図示のガス供給装置に接続されたガス供給手段２１０があり、反応容器２０１の外には高周波電極２０２が設置されている。高周波電極２０２には、高周波電源２０３がマッチングボックス２０４と高周波電力分岐手段２１２を介して接続されている。さらに、円筒状基体２０５は各々の回転機構２０８によって、回転可能になっている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−３１０１８１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の堆積膜形成装置により、良好なプラズマ処理や堆積膜の形成がなされるが、製造される製品に対する市場の要求が日々高まっており、より高品質の製品を製造可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法が求められている。
【００１２】
例えば、電子写真感光体の場合には、電子写真装置のプロセススピードの向上、装置の小型化、低価格化等の要求が非常に高く、これらを実現可能な感光体特性、具体的には帯電能、感度等の向上、あるいは生産時の良品率の向上が不可欠となっている。また、近年その普及が目覚しいデジタル電子写真装置やカラー電子写真装置においては、文字原稿のみならず、例えば写真、絵、デザイン画等の画像のコピーも頻繁に行われるため、従来以上に電子写真感光体に前回コピーした画像が次の画像に残留する、いわゆる光メモリーを低減することが求められている。また、この種の電子写真装置は、画像の濃度ムラを低減するために、比較的大きな面積の基体上に膜厚、膜品質共に均一な膜を形成することが求められている。
【００１３】
そして、上記従来の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法を用いた場合には、製造条件によっては処理特性の均一性を広い範囲で得られず、近年要求されている均一性レベルを得ることが難しく電子写真用感光体としては不十分な場合があった。
【００１４】
さらに、近年の電子写真装置の高性能化に対応して電子写真装置の高画質化が要求され、それに伴い現像の解像力が向上し、画像欠陥に関しても、個数、大きさ共に従来以上に低減することが必要とされている。特に、急激に需要が広がっているカラー複写機においては、これまで以上に画像欠陥に対する要求が厳しい。ところが、電子写真用感光体のように大面積で比較的厚い堆積膜が要求される製品においては、その感光体の製造工程が長時間に渡るために製造工程中にダストが発生しやすく、且つ、大面積堆積面に付着しやすい。このダスト起因の堆積膜の異常成長は画像欠陥に直結するため、極力なくすことが必要となってきた。従って、膜堆積速度が速く、光学的及び電気的諸特性の要求を満足し、かつ電子写真プロセスによる画像形成時に画像欠陥が少ない堆積膜を高収率で得るためには、改善すべき問題が残存している。
【００１５】
上記の感光体の製造工程で発生する堆積膜の異常成長とは次のようなものである。
【００１６】
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜は基体表面に数μｍオーダーのダストが付着していた場合、成膜中にそのダストを核として異常成長、いわゆる「球状突起」が成長してしまうという性質を持っている。球状突起はダストを起点とした円錐形を逆転させた形をしており、正常堆積部分と球状突起部分の界面では局在準位が非常に多いために低抵抗化し、帯電電荷が界面を通って基体側に抜けてしまう。このため、球状突起のある部分は、画像上ではべた黒画像で白い点となって現れる（反転現像の場合はべた白画像に黒い点となって現れる）。このいわゆる「ポチ」と呼ばれる画像欠陥は年々規格が厳しくなっており、大きさによってはＡ３用紙に数個存在していても不良として扱われることがある。さらには、カラー複写機に搭載される場合にはさらに規格は厳しくなり、Ａ３用紙に１個存在していても不良となる場合がある。
【００１７】
この球状突起は、ダストを起点としているため、使用する基体は成膜前に精密に洗浄され、成膜装置に設置する行程は全てクリーンルームあるいは真空下で作業が行われる。このようにして、成膜開始前に基体上に付着するダストは極力少なくするよう努力されてきており、効果を上げてきた。しかし、球状突起の発生原因は基体上に付着したダストのみではない。すなわち、ａ−Ｓｉ感光体を製造する場合、要求される膜厚が数μｍから数１０μｍと非常に厚いため、成膜時間は数時間から数十時間に及び、この間にａ−Ｓｉ膜は基体のみではなく、成膜炉壁や成膜炉内の構造物にも堆積する。これらの炉壁、構造物は基体のように管理された表面や温度を有していないため、場合によっては密着力が弱く、長時間に渡る成膜中に膜剥がれを起こす場合があった。成膜中に僅かでも剥がれが発生すると、それがダストとなり、堆積中の感光体表面に付着し、これが起点となって球状突起の異常成長が発生してしまう。従って、高い歩留まりを維持していくためには、成膜前の基体の管理のみならず、成膜中における成膜炉内の膜剥がれの防止についても慎重な管理が必要とされ、ａ−Ｓｉ感光体の製造を難しいものにしていた。
【００１８】
本発明は、被処理基体を均一にプラズマ処理することが可能で画像欠陥を低減可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明に係る堆積膜形成装置は、少なくとも一部が誘電体部材で構成された減圧可能な反応容器と、該反応容器内部に配置された複数の円筒状基体及び原料ガス導入手段と、該反応容器の外部に配置された複数の高周波電極を有し、該高周波電極に高周波電力を印加して該反応容器内にグロー放電を発生させることにより、該反応容器内に導入された原料ガスを分解し、該複数の円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、該反応容器内部概略中央に円筒状の誘電体部材を設置したことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る堆積膜形成方法は、上述した堆積膜形成装置を用いて、電子写真感光体として用いられる円筒状基体にプラズマ処理を施す。
【００２１】
図２のように複数の円筒状基体を同一円周上に等間隔に配置し、高周波電力導入手段を反応容器の外部に設置した堆積膜形成装置においては、円筒状基体の周りの構成が非対称となっており、大雑把に言って、円筒状基体の配置円の内側と外側に分けて考えることができる。
【００２２】
例えば、図２のような従来の堆積膜形成装置において、通常、回転しながら成膜している円筒状基体を静止状態にして堆積膜を形成し、円筒状基体の周方向のどこに球状突起が多いかを調べてみると、球状突起数は周方向に均等に発生しているのではなく、円筒状基体の配置円の内側に多く発生していることが分かる。従って、このような形態の堆積膜形成装置において球状突起を減らし、ａ−Ｓｉ：Ｈ感光体をカラー複写機にも使えるレベルまで画像欠陥を低減するためには、主に、この内部側の球状突起を低減する必要があることが分かる。
【００２３】
円筒状基体の配置円の内部側で球状突起が多い理由の詳細は分からないが、堆積膜形成装置の構造を見たとき、円筒状基体が並んだ円周の外側は反応容器の炉壁が面しているのに対して、内部側には炉壁はなく、このような空間の形状の違いが形成される堆積膜の電気的特性や付着した堆積膜の密着性に差を出しているのだろうと考えている。
【００２４】
これに対して、本発明によるところの反応容器内部概略中央に円筒状の誘電体部材を設置した堆積膜形成装置において、同様に円筒状基体を静止で堆積膜を形成し、円筒状基体の周方向における電気的特性や球状突起数の分布を調べたところ、内部側の電気的特性が改善されて電気的特性はほぼ均一になり、且つ、内部側で球状突起の発生率が低減し、円筒状基体の周方向で球状突起数はほぼ均一になっていることが判明した。これは、反応容器内部概略中央に設置した円筒状の誘電体部材が円筒状基体の内部側の炉壁に相当する機能を持ち、擬似的ながら内部と外部の構造が対称になったために電気的特性や球状突起の改善効果が得られたものと考えている。
【００２５】
本発明の反応容器を構成する誘電体部材及び反応容器内部概略中央に設置される円筒状の誘電体部材の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが好ましい。これは、Ｒａが小さ過ぎると平坦な部分が多くなり、微小な膜剥がれ防止効果が十分な表面積を維持できず、また、Ｒａが大き過ぎるとダストを取り込みやすくなり、これが吐き出された際に球状突起の核になってしまうためであると考えられる。よって、Ｒａは１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００２６】
さらに、反応容器を構成する誘電体部材及び反応容器内部概略中央に設置される円筒状の誘電体部材の表面は、Ｒａを上記の範囲内にして平均傾斜角（θａ）が９度以上２０度以下の範囲にした場合、或いは、Ｒａを上記の範囲内にして局部山頂の平均間隔（Ｓ）が３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にした場合に本発明の効果がより顕著になり、Ｒａを上記の範囲内にしてθａ、且つ、Ｓを上記の範囲内にすると特に本発明の効果が顕著になることが本発明者の実験によって明らかとなった。これは、Ｒａに加えてθａ、Ｓを一定の範囲にすることで部材と堆積膜との接触面積をより最適な範囲にでき、部材に堆積する膜の応力が緩和されやすい状態になって密着性が増したためであると考えている。なお、本発明で用いた表面粗さの測定はＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に基づき、Ｓｕｒｆｔｅｓｔ ＳＪ−４００（株式会社ミツトヨ）を用いカットオフ０．８ｍｍ、基準長さ０．８ｍｍ、評価長さ４ｍｍとして測定を行った。なお、平均傾斜角（θａ）とは図２に示すように測定曲線の局部傾斜の絶対値を合計し、平均した値（Δａ）の逆正接（θａ＝ｔａｎ^−１Δａ）で表される。
【００２７】
本発明の反応容器を構成する誘電体部材及び反応容器内部概略中央に設置される円筒状の誘電体部材の表面粗さを上記の範囲に制御するためにはは、ブラスト加工を行ったり、溶射材で被覆すれば良い。ブラスト加工や溶射は、コスト面から、あるいは表面粗さの制御性の高さや、コーティング対象物の大きさ・形状の制限を受けにくいため好ましい。溶射の具体的手段に特に制限はないが、例えばプラズマ溶射、減圧プラズマ溶射、高速フレーム溶射、低温溶射などのコーティング法により表面をコーティングしてもよい。具体的な溶射材料としては、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、二酸化チタン、鉄等が挙げられる。円筒状部材の表面を被覆する溶射材の厚さは特に制限はないが、耐久性および均一性を増すため、また、製造コストの面から１μｍ〜１ｍｍが好ましく、１０μｍ〜５００μｍがより好ましい。
【００２８】
本発明においては高周波電力の周波数が５０〜４５０ＭＨｚの範囲において、画像欠陥の低減効果が特に高くなる。
【００２９】
これは、５０ＭＨｚよりも低い周波数領域においては、プラズマが安定して生成可能な圧力が急激に高まることに起因していると思われる。本発明者らの検討によれば、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの場合には、プラズマが安定して生成可能な圧力は、周波数が５０ＭＨｚ以上の場合と比べ約１桁から半桁高いことが確認されている。このような高い圧力においては、成膜空間中においてポリシラン等のパーティクルが生じ易く、このパーティクルが堆積膜中に取り込まれると球状突起を発生させやすくなる。本発明において、高周波電力の周波数を５０ＭＨｚ以上とすることにより、プラズマ生成圧力を充分低くすることができるため、パーティクルの発生確率は激減し、円筒状基体全周にわたって良好な堆積膜が形成されるものと考えられる。
【００３０】
また、４５０ＭＨｚよりも高い周波数領域においては、プラズマの均一性の差により４５０ＭＨｚ以下の場合と比べて膜特性の均一性に差が生じてしまう。このような膜特性の均一性に差ができると、同時に膜の応力にも差が生じ、その境界付近で膜剥がれが生じやすくなる。このため、画像欠陥が悪化しやすい。周波数が４５０ＭＨｚよりも高い周波数領域においては、電力導入手段近傍での電力の吸収が大きく、ここで電子の生成が最も頻繁に為されるため、プラズマ不均一を生じ易く、堆積膜の特性むらにつながりやすい。４５０ＭＨｚ以下の周波数においては、電力導入手段近傍での極端な電力吸収が生じにくいため、プラズマ均一性、さらには膜特性の均一性が高くなる。
【００３１】
本発明の反応容器を構成する誘電体部材及び該応容器内部概略中央に設置される円筒状の誘電体部材はアルミナ、ジルコニア、ムライト、コージュライト、炭化珪素、チッ化ホウ素、チッ化アルミ、チッ化珪素等が挙げられ、これらの少なくとも一つを含む材料によって構成されていると堆積膜の密着性が高く、球状突起発生防止のために有効であるので好ましい。これらの中でも、アルミナ、チッ化ホウ素、チッ化アルミは誘電正接や絶縁抵抗等の電気特性にすぐれ、高周波電力の吸収が少ないことからより好ましい。
【００３２】
そして、本発明の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法は、例えば、円筒状基体の面内方向において、膜厚、膜質共に極めて均一な堆積膜を高速で形成し得るプラズマＣＶＤによる堆積膜形成装置として適用するのに好適である。すなわち、プラズマの均一性ならびに長時間の安定性を向上させ、膜厚や膜質の均一性に優れ、且つ、膜質も良好な堆積膜を再現性良く形成し、欠陥の発生を大幅に低減して歩留を飛躍的に向上させた堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法であり、アモルファスシリコン電子写真用感光体のように多層構成で数十μｍの厚さの堆積膜形成を行う際の形成装置及び形成方法に好適に適用され得るものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法について詳細に説明する。
【００３４】
図１は本発明の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法で、複数の電子写真用光受容部材を同時に形成できる生産性の極めて高い装置の一例を模式的に示したものである。
【００３５】
図１（ａ）は概略断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の切断線Ａ−Ａ’に沿う概略断面図である。反応容器１０１は１０１（ａ）と１０１（ｂ）からなり、１０１（ａ）は誘電体部材で構成されており、反応容器１０１の下部には排気配管１０９が接続され、排気配管１０９の他端は不図示の排気装置（例えば真空ポンプ）に接続されている。反応容器１０１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１０５が互いに平行になるように同一円周上に配置されている。６本の円筒状基体１０５は基体加熱用ヒーター１０７を内蔵した基体支持体１０６によって各々保持されている。そして、反応容器１０１内には概略中央に円筒状の誘電体部材１１１、ＳｉＨ_４、ＧｅＨ_４、Ｈ_２、ＣＨ_４、Ｂ_２Ｈ_６、ＰＨ_３、Ａｒ、Ｈｅ等のガスボンベからなる不図示のガス供給装置に接続されたガス供給手段１１０があり、反応容器１０１の外には高周波電源１０３が接続されたマッチングボックス１０４を通して高周波電力分岐手段１１２に接続されている高周波電極１０２が設置されている。さらに、円筒状基体１０５は各々の回転機構１０８によって、回転可能なようになっている。
【００３６】
基体加熱用ヒーター１０７は真空使用である発熱体であればよく、具体的にはシース状ヒーター、板状ヒーター、セラミックヒーター、カーボンヒーター等の電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等の熱放射ランプ発熱体、液体、気体等を温媒とし熱交換手段による発熱体等が挙げられる。基体加熱用ヒーター１０７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、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。
【００３７】
反応容器１０１は少なくとも一部が誘電体部材で構成された減圧可能な反応容器であればよく、例えば図１の場合では１０１（ａ）は誘電体部材、１０１（ｂ）は金属で構成されている。
【００３８】
本発明の反応容器を構成する誘電体部材１０１（ａ）及び反応容器内部概略中央に設置される円筒状の誘電体部材１１１の表面は、球状突起低減効果を増すためには算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが好ましい。さらに、Ｒａを上記の範囲内にして平均傾斜角（θａ）が９度以上２０度以下の範囲にした場合、或いは、Ｒａを上記の範囲内にして局部山頂の平均間隔（Ｓ）が３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にした場合に画像欠陥改善効果がより顕著になり、Ｒａを上記の範囲内にしてθａ、且つ、Ｓを上記の範囲内にすると特に画像欠陥改善効果が顕著になる。
【００３９】
また、反応容器１０１の誘電体部材１０１（ａ）及び円筒状の誘電体部材１１１の材料としては、セラミックス材料が好ましく、具体的には、アルミナ、ジルコニア、ムライト、コージュライト、炭化珪素、チッ化ホウ素、チッ化アルミ、チッ化珪素等が挙げられ、これらの少なくとも一つを含む材料によって構成されていると堆積膜の密着性が高く、球状突起発生防止のために有効であるので好ましい。これらの中でも、アルミナ、チッ化ホウ素、チッ化アルミは誘電正接や絶縁抵抗等の電気特性にすぐれ、高周波電力の吸収が少ないことからより好ましい。また、加工の容易さから電子写真用感光体を作製する際には、形状は円筒形状が好ましいが、必要に応じて楕円形、多角形形状を用いても良く、作製する部材に応じて形状を選択すれば良い。
【００４０】
反応容器１０１の金属１０１（ｂ）の材質としては銅、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、ステンレスなどは熱伝導が良いので好適である。これらの材料中の２種以上からなる複合材料なども好適に用いられる。
【００４１】
円筒状基体１０５は、使用目的に応じた材質を有するものであれば良い。材質においては銅、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、ステンレスは電気伝導が良好のため好適である。さらに、これらの材料中の２種以上からなる複合材料も耐熱性が向上するために望ましい。
【００４２】
高周波電極１０２及び高周波電力分岐手段１１２の材質としては銅、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、ステンレスなどは熱伝導が良く、電気伝導も良いので好適である。これらの材料中の２種以上からなる複合材料なども好適に用いられる。また、加工の容易さから電子写真用感光体を作製する際には、形状は円筒形状が好ましいが、必要に応じて楕円形、多角形形状を用いても良く、作製する部材に応じて形状を選択すれば良い。
【００４３】
使用される高周波電源１０３の発振周波数は、５０〜４５０ＭＨｚの範囲において、画像欠陥の低減効果が特に高くなる。
【００４４】
これは、５０ＭＨｚよりも低い周波数領域においては、プラズマが安定して生成可能な圧力が急激に高まることに起因していると思われる。本発明者らの検討によれば、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの場合には、プラズマが安定して生成可能な圧力は、周波数が５０ＭＨｚ以上の場合と比べ約１桁から半桁高いことが確認されている。このような高い圧力においては、成膜空間中においてポリシラン等のパーティクルが生じ易く、このパーティクルが堆積膜中に取り込まれると球状突起を発生させやすくなる。本発明において、高周波電力の周波数を５０ＭＨｚ以上とすることにより、プラズマ生成圧力を充分低くすることができるため、パーティクルの発生確率は激減し、円筒状基体全周にわたって良好な堆積膜が形成されるものと考えられる。
【００４５】
また、４５０ＭＨｚよりも高い周波数領域においては、プラズマの均一性の差により４５０ＭＨｚ以下の場合と比べて膜特性の均一性に差が生じてしまう。このような膜特性の均一性に差ができると、同時に膜の応力にも差が生じ、その境界付近で膜剥がれが生じやすくなる。このため、画像欠陥が悪化しやすい。周波数が４５０ＭＨｚよりも高い周波数領域においては、電力導入手段近傍での電力の吸収が大きく、ここで電子の生成が最も頻繁に為されるため、プラズマ不均一を生じ易く、堆積膜の特性むらにつながりやすい。４５０ＭＨｚ以下の周波数においては、電力導入手段近傍での極端な電力吸収が生じにくいため、プラズマ均一性、さらには膜特性の均一性が高くなる。また、出力は、装置に適した電力を発生することが出来ればいかなる出力のものでも好適に使用出来る。さらに、高周波電源の出力変動率には特に制限は無い。
【００４６】
使用されるマッチングボックス１０４は高周波電源と負荷の整合を取ることができるものであればいかなる構成のものでも好適に使用出来る。また、整合を取る方法としては、自動的に調整されるものが製造時の煩雑さを避けるために好適であるが、手動で調整されるものであっても本発明の効果に全く影響は無い。また、マッチングボックスが配置される位置に関しては整合が取れる範囲においてどこに設置してもなんら問題はないが、マッチングボックスから高周波電極間の配線のインダクタンスを出来るだけ小さくするような配置とした方が広い負荷条件で整合を取ることが可能になるため望ましい。
【００４７】
図１の装置における堆積膜の形成は次の手順のように行われる。
【００４８】
まず、反応容器１０１内に円筒状基体１０５を設置し、不図示の排気装置（例えば真空ポンプ）により反応容器１０１内を排気する。その後、ガス供給手段１１０からＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスをそれぞれ反応容器１０１内に導入し、所定の圧力になるように流量及び排気速度を調整する。続いて、基体加熱用ヒーター１０７を加熱し、円筒状基体１０５の温度が所定の温度になるように制御する。
【００４９】
その後、ＳｉＨ_４、ＧｅＨ_４、Ｈ_２、ＣＨ_４、Ｂ_２Ｈ_６、ＰＨ_３、等のガスをガス供給手段１１０から反応容器１０１内に導入して所望のガス成分、圧力になるように流量及び排気速度を調整する。
【００５０】
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。
【００５１】
例えば１０５ＭＨｚの高周波電源１０３を所望の電力に設定して、マッチングボックス１０４、高周波電力分岐手段１１２、高周波電極１０２を通じて反応容器１０１内に高周波電力を導入し、円筒状基体１０５をアノードとして作用させてグロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって反応容器１０１内に導入されたガスが分解され、円筒状基体１０５上に所定の堆積膜が形成されるところとなる。所望の膜厚の形成が行われた後、高周波電力の供給を止め、反応容器１０１内へのガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。
【００５２】
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。
【００５３】
堆積膜形成の均一化を図るために、層形成を行っている間は、円筒状基体１０５を回転機構１０８によって所定の速度で回転させることが望ましい。
【００５４】
さらに、上述のガス種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。
【００５５】
【実施例】
以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明するが、本発明はこれらによって何等限定されるものではない。
【００５６】
《実施例１》
図１に示した堆積膜形成装置において、アルミニウム製の直径８０ｍｍの円筒状基体上に表１に示した条件により円筒状基体側から順に電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなるアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製した。この際、発振周波数が１０５ＭＨｚの高周波電源１０３を用い、反応容器１０１の誘電体部材１０１（ａ）及び円筒状の誘電体部材１１１はアルミナとした。また、この時の誘電体部材１０１（ａ）及び円筒状の誘電体部材１１１のＲａ＝３．７μｍ、θａ＝１５度、Ｓ＝７８μｍであった。
【００５７】
《比較例１》
図２に示した堆積膜形成装置において、アルミニウム製の直径８０ｍｍの円筒状基体上に表１に示した条件により円筒状基体側から順に電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなるアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製した。この際、高周波電力の発振周波数は１０５ＭＨｚであり、反応容器２０１の誘電体部材２０１（ａ）はアルミナとした。また、この時の誘電体部材２０１（ａ）のＲａ＝０．５μｍ、θａ＝８度、Ｓ＝１５０μｍであった。
【００５８】
このようにして実施例１、比較例１で作製した電子写真用感光体について、以下のように帯電能、感度、光メモリー、帯電能むら、感度むら、光メモリーむら、画像欠陥の評価を行った。
【００５９】
本テスト用に改造したキヤノン製複写機ｉＲ５０００に作製した電子写真用感光体を設置し、プロセススピード２６５ｍｍ／ｓｅｃ、前露光（波長６６０ｎｍのＬＥＤ）光量４ｌｘ・ｓ、帯電器の電流値１０００μＡの条件にて電子写真装置の現像器位置にセットした表面電位計（ＴＲＥＫ社Ｍｏｄｅｌ３４４）の電位センサーにより像露光（波長６５５ｎｍの半導体レーザー）を照射しない状態での感光体の表面電位を測定し、それを帯電能とした。
【００６０】
そして、上述の条件で表面電位が４００Ｖ（暗電位）になるように帯電器の電流値を調整した後、像露光を照射し、像露光光源の光量を調整して、表面電位が５０Ｖ（明電位）となるようにし、そのときの露光量を感度とした。
【００６１】
また、上述の条件において暗電位になるように帯電器の電流を調整した後、一旦明電位となるような露光量の像露光を照射し、続けて帯電器の電流値はそのままで像露光を照射せずに測定した表面電位と暗電位との差を光メモリーとした。
【００６２】
これらの、帯電能、感度、光メモリー各々については母線方向全域にわたって測定し平均値で評価した。そして、母線方向の帯電能むら、感度むら、光メモリーむらは平均値に対する最大値と最小値の差の比として評価した。
【００６３】
さらに、画像欠陥はベタ黒画像（画像密度１００％）において得られた画像の同一面積内にある直径０．１ｍｍ以上の白ポチの数で評価した。
【００６４】
帯電能、感度、光メモリー、帯電能むら、感度むら、光メモリーむらおよび画像欠陥の評価は比較例１を基準にし以下のようにした。
［帯電能、感度、光メモリー、帯電能むら、感度むら、光メモリーむら］
◎◎：２０％以上の良化
◎：１０％以上２０％未満の良化
○：１０％未満の良化
△：同等
［画像欠陥］
◎◎◎：８０％以上の良化
◎◎：５０％以上８０％未満の良化
◎：３０％以上５０％未満の良化
○：３０％未満の良化
△：同等
実施例１及び比較例１の評価結果を表２に示す。表２から明らかなように、実施例１ではいずれの項目においても比較例１より改善されており比較例１との間に明確な差が認められた。
【００６５】
また、実施例１で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にムラは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００６６】
【表１】

【００６７】
【表２】

【００６８】
《実施例２》
実施例１において、誘電体部材１０１（ａ）及び円筒状の誘電体部材１１１のＲａ、θａ及びＳを以下の（ａ）〜（ｆ）と変化させた以外は実施例１と同様にしてアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製した。
（ａ）Ｒａ＝０．５μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝２０μｍ
（ｂ）Ｒａ＝１μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝２０μｍ
（ｃ）Ｒａ＝７μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝２０μｍ
（ｄ）Ｒａ＝１４μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝２０μｍ
（ｅ）Ｒａ＝２０μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝２０μｍ
（ｆ）Ｒａ＝２２μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝２０μｍ
実施例２で作製した電子写真用感光体を実施例１と同様に評価した結果を表３に示す。表３から明らかなように（ａ）〜（ｆ）いずれにおいても本発明の効果が得られ、Ｒａを１μｍ以上２０μｍ以下にした場合に画像欠陥が良化する効果が増すことが分かる。
【００６９】
また、実施例２で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にムラは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００７０】
【表３】

【００７１】
《実施例３》
実施例１において、誘電体部材１０１（ａ）及び円筒状の誘電体部材１１１のＲａ、θａ及びＳを以下の（ａ）〜（ｆ）と変化させた以外は実施例１と同様にしてアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製した。
（ａ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝２０μｍ
（ｂ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝９度、Ｓ＝２０μｍ
（ｃ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝１２度、Ｓ＝２０μｍ
（ｄ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝１７度、Ｓ＝２０μｍ
（ｅ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝２０度、Ｓ＝２０μｍ
（ｆ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝２２度、Ｓ＝２０μｍ
実施例３で作製した電子写真用感光体を実施例１と同様に評価した結果を表４に示す。表４から明らかなように（ａ）〜（ｆ）いずれにおいても本発明の効果が得られ、θａを９度以上２０度以下にした場合に画像欠陥が良化する効果がより顕著になることが分かる。そして、表面粗さとの関係を調べたところ、Ｒａを１μｍ以上２０μｍ以下にした場合にのみこのような効果が得られることが分かった。即ち、Ｒａを１μｍ以上２０μｍ以下にしてθａを９度以上２０度以下にした場合に画像欠陥が良化する効果がより顕著になることが分かった。
【００７２】
また、実施例３作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にムラは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００７３】
【表４】

【００７４】
《実施例４》
実施例１において、誘電体部材１０１（ａ）及び円筒状の誘電体部材１１１のＲａ、θａ及びＳを以下の（ａ）〜（ｆ）と変化させた以外は実施例１と同様にしてアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製した。
（ａ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝２０μｍ
（ｂ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝３０μｍ
（ｃ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝５０μｍ
（ｄ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝８０μｍ
（ｅ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝１００μｍ
（ｆ）Ｒａ＝４μｍ、θａ＝５度、Ｓ＝１２０μｍ
実施例４で作製した電子写真用感光体を実施例１と同様に評価した結果を表５に示す。表５から明らかなように（ａ）〜（ｆ）いずれにおいても本発明の効果が得られ、Ｓを３０μｍ以上１００μｍ以下にした場合に画像欠陥が良化する効果がより顕著になることが分かる。そして、表面粗さとの関係を調べたところ、Ｒａを１μｍ以上２０μｍ以下にした場合にのみこのような効果が得られることが分かった。即ち、Ｒａを１μｍ以上２０μｍ以下にしてＳを３０μｍ以上１００μｍ以下にした場合に画像欠陥が良化する効果がより顕著になることが分かった。
【００７５】
また、実施例４作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にムラは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００７６】
【表５】

【００７７】
《実施例５》
実施例１において、誘電体部材１０１（ａ）及び円筒状の誘電体部材１１１のＲａ、θａ及びＳを以下の（ａ）〜（ｆ）と変化させた以外は実施例１と同様にしてアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製した。
（ａ）Ｒａ＝４．３μｍ、θａ＝１６度、Ｓ＝２０μｍ
（ｂ）Ｒａ＝４．３μｍ、θａ＝１６度、Ｓ＝３０μｍ
（ｃ）Ｒａ＝４．３μｍ、θａ＝１６度、Ｓ＝５０μｍ
（ｄ）Ｒａ＝４．３μｍ、θａ＝１６度、Ｓ＝８０μｍ
（ｅ）Ｒａ＝４．３μｍ、θａ＝１６度、Ｓ＝１００μｍ
（ｆ）Ｒａ＝４．３μｍ、θａ＝１６度、Ｓ＝１２０μｍ
実施例５で作製した電子写真用感光体を実施例１と同様に評価した結果を表６に示す。表６から明らかなように（ａ）〜（ｆ）いずれにおいても本発明の効果が得られ、Ｓを３０μｍ以上１００μｍ以下にした場合に画像欠陥が良化する効果が特に顕著になることが分かる。そして、表面粗さとの関係を調べたところ、Ｒａを１μｍ以上２０μｍ以下にし、且つ、θａを９度以上２０度以下にした場合にのみこのような効果が得られることが分かった。即ち、Ｒａを１μｍ以上２０μｍ以下、且つ、θａを９度以上２０度以下、且つ、Ｓを３０μｍ以上１００μｍ以下にした場合に画像欠陥が良化する効果が特に顕著になることが分かった。
【００７８】
また、実施例５で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にムラは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００７９】
【表６】

【００８０】
《実施例６》
実施例１において、高周波電力の発振周波数を以下の（ａ）〜（ｆ）と変化させた以外は実施例１と同様にしてアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製した。
（ａ）３０ＭＨｚ、（ｂ）５０ＭＨｚ、（ｃ）１５０ＭＨｚ、（ｄ）３００ＭＨｚ、
（ｅ）４５０ＭＨｚ、（ｆ）５００ＭＨｚ
実施例６で作製した電子写真用感光体を実施例１と同様に評価した結果を表７に示す。表７から明らかなように高周波電力の発振周波数を５０〜４５０ＭＨｚの範囲にすることでより本発明の効果が得られることが分かる。
【００８１】
また、実施例６で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にムラは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００８２】
【表７】

【００８３】
《実施例７》
図１に示した堆積膜形成装置において、アルミニウム製の直径８０ｍｍの円筒状基体上に表１に示した条件により円筒状基体側から順に電荷注入阻止層、光導電層（第一の層領域、第二の層領域）、表面層からなるアモルファスシリコン電子写真用感光体を作製した。この際、発振周波数が１０５ＭＨｚの高周波電源１０３に加えて不図示の高周波電源として発振周波数が６０ＭＨｚのものを用い、反応容器１０１の誘電体部材１０１（ａ）及び円筒状の誘電体部材１１１は窒化アルミとした。また、この時の誘電体部材１０１（ａ）及び円筒状の誘電体部材１１１のＲａ＝４．５μｍ、θａ＝１８度、Ｓ＝９０μｍであった。
【００８４】
実施例７で作製した電子写真用感光体を実施例１と同様に評価したところ実施例１と同様に良好な結果が得られた。
【００８５】
また、実施例７で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にムラは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００８６】
【表８】

【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理基体を均一にプラズマ処理することが可能で画像欠陥を低減可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の堆積膜形成方法を用いて光受容部材を形成するのに供される堆積膜形成装置の一例を示す模式図である。
【図２】従来の堆積膜形成方法を用いて光受容部材を形成するのに供される堆積膜形成装置の一例を示す模式図である。
【図３】図３は平均傾斜角（θａ）の定義を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０１ 反応容器
１０２ 高周波電極
１０３ 高周波電源
１０４ マッチングボックス
１０５ 円筒状基体
１０６ 基体支持体
１０７ 基体加熱用ヒーター
１０８ 回転機構
１０９ 排気配管
１１０ ガス供給手段
１１１ 円筒状の誘電体部材
１１２ 高周波電力分岐手段

Claims (8)

1. 少なくとも一部が誘電体部材で構成された減圧可能な反応容器と、該反応容器内部に配置された複数の円筒状基体及び原料ガス導入手段と、該反応容器の外部に配置された複数の高周波電極を有し、該高周波電極に高周波電力を印加して該反応容器内にグロー放電を発生させることにより、該反応容器内に導入された原料ガスを分解し、該複数の円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、該反応容器内部概略中央に円筒状の誘電体部材を設置したことを特徴とする堆積膜形成装置。
2. 前記反応容器を構成する誘電体部材及び該反応容器内部概略中央に設置される円筒状の誘電体部材の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成装置。
3. 前記反応容器を構成する誘電体部材及び該反応容器内部概略中央に設置される円筒状の誘電体部材の表面は、平均傾斜角（θａ）が９度以上２０度以下の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の堆積膜形成装置。
4. 前記反応容器を構成する誘電体部材及び該反応容器内部概略中央に設置される円筒状の誘電体部材の表面は、局部山頂の平均間隔（Ｓ）が３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項２乃至３に記載の堆積膜形成装置。
5. 前記堆積膜形成装置において、前記高周波電極に印加する高周波電力の発振周波数が５０〜４５０ＭＨｚの範囲であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の堆積膜形成装置。
6. 前記反応容器を構成する誘電体部材及び該反応容器内部概略中央に設置される円筒状の誘電体部材はアルミナ、ジルコニア、ムライト、コージュライト、炭化珪素、チッ化ホウ素、チッ化アルミ、チッ化珪素の少なくとも一つを含む材料によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至５に記載の堆積膜形成装置。
7. 前記複数の円筒状基体上に形成される堆積膜は、Ｓｉ原子を主体とするアモルファスシリコンからなり、該複数の円筒状基体は電子写真感光体として用いられることを特徴とする請求項１乃至６に記載の堆積膜形成装置。
8. 前記請求項１乃至７の堆積膜形成装置を用いて前記複数の円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法。

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