JP2005015884A

JP2005015884A - 真空処理装置

Info

Publication number: JP2005015884A
Application number: JP2003184943A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Murayama; 仁村山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】高周波電力を処理容器内に導入して原料ガスをプラズマ化し、被処理物を処理する真空処理装置において、処理容器内でのプラズマの均一性を高め、真空処理特性の向上、及び、真空処理特性の均一性向上が可能であり、かつ低コストで真空処理可能な真空処理装置を提供する。
【解決手段】処理容器中に少なくとも２つ以上の周波数の異なる高周波電力を導入するための高周波電極を複数有し、高周波電極に高周波電力を供給するための電力供給経路が同一の整合器を介した後に分割されて各々の高周波電極へ到るように構成されており、かつ、分割された後の各電力供給経路の少なくとも１つの電力供給経路において電力供給経路のインピーダンスを調整可能な補助整合回路を並列に２つ以上設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は堆積膜形成、エッチング等の、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プラズマを用いた真空処理装置に関する。なお、本発明において真空処理とは、減圧状態の処理容器内において、被処理対象物に対し何らかの処理を施すことをいう。
【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真空処理方法として、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、プラズマエッチング法等、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】
中でもプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ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】
このような堆積膜の形成装置及び形成方法は例えば以下のようなものである。図３及び図４はＶＨＦ−ＰＣＶＤ法による電子写真感光体の製造装置の代表例を示す模式的な構成図を示したものである。
【０００５】
図３Ａ及び図４Ａは製造装置を横からみた概略断面図であり、図３Ｂ及び図４Ｂは図３Ａ及び図４Ａの切断線Ｘ−Ｘ‘に沿う真上から見た概略断面図である。
【０００６】
図３に示した装置は、処理容器１０１中央に一本の高周波電極１０２が配置され、高周波電極１０２を中心軸とした円周上に複数の原料ガス導入手段１０３、回転機構１０４によって回転可能な複数の基体下部支持手段１０５が設置され、前記基体下部支持手段１０５及び基体キャップ１０６によって基体１０７が基体加熱ヒーター１０８を内包するように固定されている。
【０００７】
図４に示した装置は、少なくとも一部を誘電体部材で形成された減圧可能な処理容器１０１内に、処理容器１０１と同じ中心軸を持つ円周上に複数の原料ガス導入手段１０３、回転機構１０４によって回転可能な複数の基体下部支持手段１０５が設置され、前記基体下部支持手段１０５及び基体キャップ１０６によって基体１０７が基体加熱ヒーター１０８を内包するように固定されている。又、処理容器１０１外部には、処理容器１０１と同じ中心軸を持つ円周上に高周波電極１０９が設置されている。
【０００８】
上記の堆積膜形成装置を使用することにより、ＶＨＦ−ＰＣＶＤ法によって、複数の電子写真用感光体を同時に形成でき、高い生産性を実現することが出来る。
【０００９】
しかしながら、上記した堆積膜形成装置は、形成される堆積膜の特性均一性を更に高めようとした場合、更なる工夫の余地が存在する。特性均一性を向上させるためには処理容器内のプラズマをいかに均一化するかが大きなポイントとなる。この処理容器内でのプラズマ均一化を実現していく技術は、大きく２つに分けられ、１つは処理容器の横方向の均一化を実現する技術、もう１つは処理容器の縦方向の均一化を実現する技術である。
【００１０】
処理容器の横方向のプラズマ均一化を実現する技術としては、例えば以下のような考え方に基づいて対策を施すことが可能である。
【００１１】
図３及び図４に示した製造装置においては、生産性を上げることを目的として複数の基体に同時に堆積膜形成を実施するために、処理容器と同じ中心軸を持つ円周上に複数の基体を等間隔に並べる構成となっている。それゆえに、基体の配置円内と配置円外で処理容器内の横方向電力分布の不均一を招きやすく、例えば、高周波電極を基体配置円内に設置した場合には基体配置円外での電力が不足しやすく、逆に高周波電極を基体配置円該に設置した場合には基体配置円内での電力が不足しやすくなってしまい、それに応じたプラズマの不均一性を生じてしまう。その結果基体に形成される堆積膜の品質が周方向で不均一となることの一因となる場合がある。
【００１２】
このような課題に対して、図５に示すような堆積膜形成装置が提案されている。図５Ａは製造装置を横からみた概略断面図であり、図５Ｂは図５Ａの切断線Ｘ−Ｘ‘に沿う真上から見た概略断面図である。
【００１３】
図５に示した装置は、少なくとも一部を誘電体部材で形成された処理容器１０１中央に一本の第１の高周波電極（内部高周波電極）１０２が配置され、この第１の高周波電極１０２を中心軸とした円周上に、複数の原料ガス導入手段１０３、回転機構１０４によって回転可能な複数の基体下部支持手段１０５が設置され、前記基体下部支持手段１０５及び基体キャップ１０６によって基体１０７が基体加熱ヒーター１０８を内包するように固定されている。又、処理容器１０１外部には、処理容器１０１と同じ中心軸を持つ円周上に第２の高周波電極（外部高周波電極）１０９が設置されている。
【００１４】
このような装置構成とすることで高周波電力は基体配置円内及び基体配置円外の両方から供給され、処理容器内における横方向プラズマ分布は改善され、その結果、形成される堆積膜の周方向特性均一性も改善される。
【００１５】
そしてこのように複数の高周波電極を用いる場合には、各電極に供給される高周波電力にばらつきが生じる場合があるが、そのような場合には、各電極の給電側に例えばＬＣ回路で構成される補助整合回路を用いることで電力のばらつきが抑えられ、より良好な堆積膜形成が可能となる（例えば特許文献１参照）。
【００１６】
一方、基体母線方向の均一性に関しては、２つ以上の周波数の異なる高周波電力を同時に同一電極から導入することが効果的である（例えば特許文献２参照）。図３、図４に示したような単一周波数の高周波電力を用いる場合には、基体近傍に高周波電力の定在波に起因する電界むらが生じ、これによって基体軸方向、即ち処理容器縦方向でプラズマの不均一性が生じやすい。これに対して、２つ以上の周波数が異なる高周波電力を同時に同一電極から導入する場合、基体近傍には波長の異なる２つ以上の定在波が同時に形成される。これらの定在波は節位置、腹位置が異なるので局所的な弱電界個所、強電界個所を互いに補って、その結果、処理容器縦方向で均一なプラズマ形成が可能となる。
【００１７】
このような装置は例えば図６に示したようなものである。。図６Ａは製造装置を横からみた概略断面図であり、図６Ｂは図６Ａの切断線Ｘ−Ｘ‘に沿う真上から見た概略断面図である。図６においては、高周波電源１１３、高周波電源１１８の２つの高周波電源から周波数が異なる高周波電力を出力可能に構成されている。高周波電源１１３、高周波電源１１８から出力された周波数が異なる２つの高周波電力は、整合器１１４を介した後、高周波電極１０２より処理容器１０１内に供給される。処理容器１０１内では高周波電源１１３より出力された高周波電力に起因する定在波、高周波電源１１８より出力された高周波電力に起因する定在波が共に基体１０７軸方向に生じるが、互いの周波数の関係を適正値に設定し、２つの定在波の節位置をずらすことで一方の弱電界部と他方の強電界部が合成され、結果として均一な電界分布を形成し均一なプラズマを生起することが可能となって、その結果、形成される堆積膜の特性も均一化される。
【００１８】
以上説明してきたような装置構成上の工夫により、処理容器横方向、縦方向のプラズマが均一化され、形成される堆積膜の均一性も高められてきた。
【００１９】
【特許文献１】
特開平１１−２４３０６２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４１９４４号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置構成により、良好な真空処理がなされる。しかしながら、より良好な真空処理の実現、特に真空処理特性の更なる均一化を目指す上で更なる工夫の余地が存在する。
【００２１】
更なる真空処理特性の均一化、例えば堆積膜特性の均一化を実現するための手段としてまず考えられるのは、処理容器横方向のプラズマ均一性を高める図５に示した装置構成と処理容器縦方向のプラズマ均一性を高める図６に示した装置構成を組み合わせることである。これは例えば図７に示した構成として実現される。図７の装置構成を用いて堆積膜を形成すると、図５の装置構成を用いて堆積膜形成した場合や図６の装置構成を用いて堆積膜形成した場合と比べ膜特性そのものあるいは膜特性の均一性は向上させることができる。しかしながら、図７の装置構成を用いた堆積膜形成時のプラズマ均一性は、処理容器横方向の均一性に関しては図６に示した装置構成の場合よりは向上するものの、図５に示した装置構成と同程度の均一性を得る事が困難であり、また、処理容器縦方向の均一性に関しては図５に示した装置構成の場合よりは向上するものの、図６に示した装置構成と同程度の均一性を得る事が困難である。即ち、図７に示した装置構成では総合的には図５、図６に示した装置構成よりも良好な膜特性、特性の均一性は得られるものの、必ずしも図５の装置構成が有する特長と図６の装置構成が有する特長を完全に引き出したものとはなっておらず、更なる膜特性の向上、均一性向上を実現する上で改善の余地が残されている。
【００２２】
この改善に向けて本発明者が調べたところによると、高周波電極１０２、１０９の給電側に図１０に示すような構成で補助整合回路１２０を設置しても、膜特性、特性の均一性はある程度向上するものの、やはり図５の装置構成が有する特長、図６の装置構成が有する特長を完全に引き出したものとはならなかった。
【００２３】
一方、高周波電源１１３、１１８及び整合器１１４からなる電力供給系を高周波電極１０２、１０９の数と同数設置し、各電極に独立した高周波電源１１３、１１８及び整合器１１４から高周波電力を供給する場合には、膜特性、特性の均一性は図５の装置構成が有する特長、図６の装置構成が有する特長を完全に引き出したものが得られることがわかった。しかしながらこのように高周波電極と同数の高周波電源１１３、１１８及び整合器１１４を設置する構成は装置コストが大幅に上昇し、また装置を設置するためのスペースが広がる等の問題が生じてしまう。
【００２４】
このような状況下において、装置コストの大幅上昇や装置を設置するためのスペースが広がる等の問題がなく、膜特性、特性の均一性向上が可能な真空処理装置を実現することが課題として残されていた。
【００２５】
（発明の目的）
本発明は上記課題の解決を目的とするものである。即ち、本発明の目的は、高周波電力を処理容器内に導入して原料ガスをプラズマ化し、被処理物を処理する真空処理装置において、処理容器内でのプラズマの均一性を高め、真空処理特性の向上、及び、真空処理特性の均一性向上が可能であり、かつ低コストで真空処理可能な真空処理装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、２つ以上の異なる周波数の高周波電力を複数の高周波電極に供給する場合、各電極に供給される総電力、異なる周波数の高周波電力の電力比率に不均一が生じ、その結果、プラズマの均一性を十分に高めることが困難になっていることを見いだし、更にはこれを解決する手段として、高周波電極の給電側に電力供給経路のインピーダンスを調整可能な補助整合回路が並列に２つ以上設けることが効果的であることを見いだして本発明を完成させるに至った。
【００２７】
即ち、本発明は、少なくとも減圧可能な処理容器と該処理容器中に原料ガスを供給するための原料ガス供給手段と該処理容器中に少なくとも２つ以上の周波数の異なる高周波電力を導入するための複数の高周波電極とを有し、該処理容器中に供給された原料ガスを高周波電力によりプラズマ化し、該処理容器中に設置された被処理物を真空処理する真空処理装置において、該複数の高周波電極に高周波電力を供給するための電力供給経路が同一の整合器を介した後に分割されて各々の高周波電極へ到るように構成されており、かつ、分割された後の各電力供給経路の少なくとも１つの電力供給経路において電力供給経路のインピーダンスを調整可能な補助整合回路が並列に２つ以上設けられていることを特徴とする。
このような本発明によれば、高周波電力を処理容器内に導入して原料ガスをプラズマ化し、被処理物を処理する真空処理装置において、処理容器内でのプラズマの均一性が向上し、低コストで、均一性・安定性が高く、高品質な真空処理が可能となる。
【００２８】
以下、本発明についてより詳しく説明する。図１は本発明に用いることができる、真空処理装置の一例の概略図である。図１（Ａ）は概略断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の切断線Ｘ−Ｘ’に沿う概略断面図である。
【００２９】
図１において、１０１は少なくとも一部が絶縁性部材で形成された処理容器であり処理容器１０１内には、基体１０７が設置され、更には基体１０７を所望の温度に制御するための基体加熱ヒーター１０８、及び処理容器１０１内に真空処理用ガスを供給するための原料ガス導入手段１０３が設けられている。同心円上に配置された基体１０７の配置円中央には内部高周波電極（第１の高周波電極）１０２が設けられている。処理容器１０１の外部には処理容器１０１内に高周波電力を導入するための外部高周波電極（第２の高周波電極）１０９が設けられ、それを囲むように、外部への高周波電力の漏洩を防止するための高周波シールド容器１１９が設けられている。内部高周波電極（第１の高周波電極）１０２、外部高周波電極（第２の高周波電極）１０９への高周波電力の供給は、高周波電源１１３より出力された高周波電力と高周波電源１１８より出力された高周波電力をマッチングボックス１１４を介して、電力分割部１１６へ導き、電力分割部１１６で分割された電力は並列に設けられた２つの補助整合回路１２０を経て各電極に供給される。基体１０７はモータ１０４により回転可能となっている。
【００３０】
このような本発明により処理容器内のプラズマ均一性が向上し、その結果、堆積膜特性及び特性均一性が向上するメカニズムに関しては完全に明らかにはなっていないものの、概略以下のようなものによるものと推察される。
【００３１】
図７に示した装置構成を用いて堆積膜形成を行った場合、補助整合回路を各電極に１つ設置してもプラズマの均一性はまだ改善の余地が残る。これは、ある１つの周波数の高周波電力に対しては補助整合回路のインピーダンスを調整することによって補助整合回路より電極側に供給される電力は適正化されるものの、それとは異なる周波数の高周波電力に対しては電極側に供給される電力、あるいは電力分布が適正化されていないことが考えられる。これに対して、図１に示したように、補助整合回路を２つ並列に設置した場合には、例えば２つの異なる周波数ｆ１、ｆ２の高周波電力を用いた場合を想定すると、一方の補助整合回路は主に周波数ｆ１の高周波電力の電極側への供給電力、電力分布を調整し、他方の補助整合回路は主に周波数ｆ２の高周波電力の電極側への供給電力、電力分布を調整する働きをしているのではないかと推察する。実際には、これら２つの補助整合回路のインピーダンスは共に、電力分割部から高周波電極側をみた全体のインピーダンスに影響を及ぼすので、このように完全に一方の周波数の高周波電力のみに影響を及ぼすものではなく他方の高周波電力にも影響を及ぼしていることはほぼ間違いないものと考えられ、各々独立して周波数ｆ１の高周波電力、周波数ｆ２の高周波電力を制御しているものではないと推察している。
【００３２】
単純な電気回路的な考えに基づけば、電力分割部１１６から各電極方向に分割される電力値は電力分割部１１６へ到る電力供給経路のインピーダンスと電力分割部１１６から各電極側をみたインピーダンスによって決まり、補助整合回路１２０が１つの場合と並列に２つ設けた場合との間で差が生じない。しかし、実際に補助整合回路１２０を並列に２つ設けた場合に上述したような効果が得られるのは、電力供給経路のインピーダンスの影響や電力供給経路での電力消費（電力ロス）、電力分割部１２０と電極１０２、１０９間での電力分布の変化等が関係しているのではないかと考えているが詳細はわかっていない。
【００３３】
このような補助整合回路としては、従来一般に整合回路として用いられているものを用いればよく、例えば図２に示すようなＬＣ回路を用いることができる。図２において２０１は高周波電力の入力点、２０２は第１の可変コンデンサ、２０３は第２の可変コンデンサ、２０４はコイル、２０５は高周波電力の出力点である。なお、整合回路は固定のインピーダンスを有する素子、例えば固定容量コンデンサからなっていてもよいが、制御性の観点から、インピーダンス可変素子を含んでいることが好ましい。そして、更には真空処理中においてもその状況に応じて任意に補助整合回路のインピーダンスを制御できるような構成とすることが更に好ましい。補助整合回路を構成する各素子の適正インピーダンスは装置構成や生成するプラズマの特性に強く依存するので一意に決まるものではなく、プラズマ均一性や真空処理特性の均一性を確認しながら対象とする装置に最も適した値を適宜決定する。
【００３４】
このような本発明は、処理容器の少なくとも一部は高周波電力が透過可能な部材により構成され、高周波電極が少なくとも処理容器中に設置された第１の高周波電極と処理容器外に設置された第２の高周波電極からなる構成において特にその効果が顕著に現れる。このような構成においては処理容器中への電力供給ポイントを任意に設定できるので、各電極に供給される電力が適正に制御されればプラズマ均一性、真空処理特性の均一性の向上が可能であるものの、第１の高周波電極はプラズマに取り囲まれた状態であり、第２の高周波電極は大気中に存在するので、プラズマ生起中の第１の高周波電極のインピーダンスと第２の高周波電極のインピーダンス差が大きく、電極間での高周波電力のばらつきが生じやすい。その結果、このような電極配置とした際の特長が十分に引き出されない場合が多い。本発明においてはこのような構成においても高周波電力の電極間でのばらつきが制御可能であるので、本発明を用いることによりプラズマの均一性は顕著に向上し、真空処理特性の向上、特性の均一化が顕著に得られる。更には、第２の高周波電極を複数とすることが高周波電力の均一性を向上する上で好ましい。
【００３５】
このような本発明を円筒状の被処理物の処理に用いる場合には、円筒状被処理物を同一円周上に複数配置することが生産性の観点から好ましく、被処理物をこのように配置した場合には、円筒状被処理物の配置円内に少なくとも１つの高周波電極を設置することが生産性を高めた状態で真空処理特性を向上し、真空処理特性の均一性を向上する上で好ましい。このような構成とすることで、円筒状被処理物の配置円内及び配置円外から高周波電力が供給され、処理容器内での高周波電力の均一性に関して制御性が高まるため、プラズマの均一性が向上し、真空処理特性の向上、真空処理特性の均一性向上の効果がより顕著に得られる。
【００３６】
そして本発明は、棒状の高周波電極を用いることがより顕著な効果を得る上で好ましい。高周波電極を棒状とすることで電極の表面積が小さくなり、電極表面での高周波電力の２次元的な分布が生じにくくなり、処理容器内へのより均一な電力供給が可能となり、真空処理特性、真空処理特性の均一性の更なる向上が可能となる。
【００３７】
また、本発明は電力分割部で分割された後の電力供給経路に電力検知機構を設けることにより、その検知結果を基に補助整合回路のインピーダンスを調整することができるので、より適正に電力比率の調整を行うことができ、プラズマの均一性をより正確に制御可能となり、より良好な真空処理が可能となる。
【００３８】
また、このような本発明は、高周波電力の周波数が５０ＭＨｚ以上２５０ＭＨｚ以下の場合に顕著な効果を得る事ができる。５０ＭＨｚよりも低い周波数の場合、電極間でのインピーダンスのばらつきによるプラズマ均一性への影響は比較的小さいものの、生成されるプラズマは密度が比較的小さく、プラズマ電位が比較的高いので、真空処理速度を高めるのが困難であったり、あるいは高エネルギーイオンの膜への衝突の影響により高い膜特性を得る事が困難な場合が生じることがある。一方、周波数が２５０ＭＨｚよりも高いとプラズマでの電力吸収が高く、電力伝播方向での電力の減衰率が高く、処理容器内に均一に電力を供給することが困難になる傾向があり、サイズの大きい処理容器を用いた場合にはプラズマの均一性を高めるのが困難な場合が生じる。
【００３９】
このような真空処理装置を用いた真空処理方法は、例えば図１に示した装置を用いて電子注入阻止層、光導電層、表面層からなる電子写真感光体形成を行う場合、概略以下のようにして行うことができる。
【００４０】
まず、処理容器１０１内に基体１０７を設置し、不図示の排気装置（例えば真空ポンプ）により排気口より処理容器１０１内を排気する。続いて、円筒状基体１０７をモータ１０４により１０ｒｐｍの速度で回転させ、更に原料ガス導入手段１０３より処理容器１０１中に５００ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）のＡｒを供給しながら、ヒーター１０８により基体１０７の温度を２００℃乃至３５０℃の所定の温度に制御する。
【００４１】
基体１０７の温度が所定の温度になったところで、原料ガス導入手段１０３を介して、電荷注入阻止層形成用の原料ガスを処理容器１０１内へ供給する。原料ガスの流量が電荷注入阻止層形成時の設定流量となり、また、処理容器１０１内の圧力が安定したのを確認した後、高周波電源１１３、及び高周波電源１１８より高周波電力を出力し、出力値を電荷注入阻止層形成条件に設定する。ここで高周波電源１１３から出力される高周波電力の周波数と高周波電源１１８から出力される高周波電力は異なる周波数とする。高周波電力は整合器１１４を介した後、電力分割部１１６に至り、そこで複数の電力供給経路に分割供給される。分割された高周波電力は各電力供給経路上に並列に設けられた補助整合回路１２０を介して高周波電極１０２、１０９に供給される。
【００４２】
補助整合回路１２０のインピーダンスは予め、高周波電源１１３から出力された周波数の高周波電力、高周波電源１１８から出力された周波数の高周波電力が各高周波電極から所望の電力比率で処理容器１０１中に供給されるように調整しておく。
【００４３】
この際に用いる調整値は予め決定しておく。具体的な決定方法は、例えばプラズマ特性をラングミュアプローブ法等の公知の方法により測定しながら、補助整合回路のインピーダンスを変化させて所望のプラズマ均一性が得られるインピーダンス値を見いだし決定しても良いし、あるいは実際に補助整合回路のインピーダンスを種々変化させて堆積膜を形成し、その中から所望の膜特性、膜特性の均一性が得られるインピーダンス条件を見いだし決定しても良い。この際、膜特性、膜特性の均一性の評価は実際に電子写真感光体を形成し、その電子写真特性を評価しても良いし、あるいは、単層の膜を形成し、その光感度やバンドギャップ、屈折率等を評価してもよい。
【００４４】
高周波電力は内部高周波電極（第１の高周波電極）１０２、外部高周波電極（第２の高周波電極）１０９より処理容器１０１内に導入され、処理容器１０１内にグロー放電を生じる。このグロー放電により原料ガス導入手段１０３より処理容器１０１に供給された原料ガスは励起解離し、基体１０７上に電荷注入阻止層が形成される。
【００４５】
所望の膜厚の電荷注入阻止層が形成されたら、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して電荷注入阻止層の形成を終える。同様の操作を複数回繰り返すことにより光導電層、表面層を順次形成する。なお、各層間においては、このように１つの層の形成が終了した時点で一旦放電を完全に停止し、次層のガス流量、圧力に設定が変更された後、再度放電を生起して次層の形成を行なっても良いし、あるいは、１つの層の形成終了後一定時間でガス流量、圧力、高周波電力を次層の設定値に徐々に変化させることにより連続的に複数層を形成しても良い。
【００４６】
以上、電子写真感光体形成、即ち堆積膜形成を例にとって本発明の説明を行ってきたが、本発明はこれに限ったものではなく、例えばエッチング、表面改質等のプラズマを用いた他の真空処理方法にも用いることができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
【００４８】
（実施例１）
図１に示す堆積膜形成装置を用い、直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０７上に、高周波電源１１３の発振周波数を１００ＭＨｚ、高周波電源１１８の発振周波数を６０ＭＨｚとして表１に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を５ロット、３０本作製した。
【００４９】
感光体作製手順は概略以下の通りとした。
【００５０】
まず、円筒状基体１０７を処理容器１０１内に設置した。その後、不図示の排気装置により排気口を通して処理容器１０１内を排気した。続いて、円筒状基体１０７をモータ１０４により１０ｒｐｍの速度で回転させ、更に原料ガス導入手段１０３より処理容器１０１中に５００ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）のＡｒを供給しながらヒーター１０８により円筒状基体１０７を２５０℃に加熱・制御し、その状態を２時間維持した。
【００５１】
次いで、Ａｒの供給を停止し、処理容器１０１を不図示の排気装置により排気口を通して排気した後、原料ガス導入手段１０３を介して、表１に示した電荷注入阻止層形成に用いる原料ガスを導入した。原料ガスの流量が設定流量となり、また、処理容器１０１内の圧力が安定したのを確認した後、補助整合回路１２０のインピーダンスを調整した。補助整合回路の具体的回路は図２に示すものとした。
【００５２】
次いで、高周波電源１１３、高周波電源１１８の出力値を表１に示した電力に設定し、マッチングボックス１１４、補助整合回路１２０を介して第１の高周波電極１０２及び第２の高周波電極１０９へ高周波電力を供給した。第１の高周波電極１０２及び第２の高周波電極１０９より処理容器１０１内に放射された高周波電力によって、原料ガスを励起解離することにより、円筒状基体１０７上に電荷注入阻止層を形成した。所定の膜厚の形成が行なわれた後、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して電荷注入阻止層の形成を終えた。同様の操作を複数回繰り返すことによって、光導電層、表面層を順次形成し、感光体を作製した。なお、各層における補助整合回路１２０のインピーダンスの適正値は予め調べておき、各層ごとに補助整合回路１２０のインピーダンスをその値に設定した。
【００５３】
補助整合回路１２０のインピーダンスの決定は以下のようにして行った。まず、上述した手順に従って、電荷注入阻止層の形成を開始し、その状態で処理容器１０１中のプラズマの均一性をラングミュアプローブ法によって調べた。測定は円筒状基体１０７の母線方向中央位置を基準として、０ｍｍ位置、上下１００ｍｍ位置、上下２００ｍｍ位置で、第１の高周波電極１０２から処理容器１０１の壁面方向に向かうライン上（図８中のＭ−Ｍ’破線上）を２ｃｍ間隔で、更に円筒状基体１０７の表面から２ｃｍ離れた距離で円筒状基体１０７の周方向に３０度間隔で行った。なお、上記測定点のうち原料ガス導入手段１０３が設けられている位置は測定から除外した。
【００５４】
このような測定点において、ラングミュアプローブ法によりプラズマの電子温度を測定し、全測定点の電子温度の最大値と最小値の差がもっとも小さい条件を補助整合回路１２０の適正インピーダンスとした。
同様の測定を光導電層、表面層に関しても行い、各層における補助整合回路１２０の適正インピーダンスを決定した。
【００５５】
（比較例１）
図７に示した堆積膜形成装置を用いる以外は実施例１と同様にして、直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０７上に、表１に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を５ロット、３０本作製した。
【００５６】
感光体作製手順は補助整合回路のインピーダンス調整がない以外は実施例１と同様とした。
【００５７】
【表１】

【００５８】
このように実施例１、比較例１で作製されたａ−Ｓｉ感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機ｉＲ５０００に設置し、感光体の特性評価を行なった。評価項目は、「画像濃度むら」、「帯電能」、「光メモリー」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」の５項目とし、以下の具体的評価法により各項目の評価を行なった。
【００５９】
画像濃度むら…まず、現像器位置での暗部電位が一定値となるよう主帯電器電流を調整した後、原稿に反射濃度０．１以下の所定の白紙を用い、現像器位置での明部電位が所定の値となるよう像露光光量を調整した。
【００６０】
次いでキヤノン製中間調チャート（部品号：ＦＹ９−９０４２）を原稿台に置き、コピ−したときに得られたコピ−画像上全領域における反射濃度の最高値と最低値の差により評価した。従って、数値が小さいほど良好である。
【００６１】
帯電能…複写機の主帯電器に一定の電流を流したときの現像器位置での暗部電位を測定する。したがって、暗部電位が大きいほど帯電能が良好であることを示す。帯電能測定位置は感光体軸方向は等間隔で８点、感光体周方向は等間隔で６点とし、その中の最低暗部電位により評価した。従って、数値が大きいほど良好である。
【００６２】
光メモリー…現像器位置における暗部電位が所定の値となるよう、主帯電器の電流値を調整した後、所定の白紙を原稿とした際の明部電位が所定の値となるよう像露光光量を調整する。この状態でキヤノン製ゴーストテストチャート（部品番号：ＦＹ９−９０４０）に反射濃度１．１、直径５ｍｍの黒丸を貼り付けたものを原稿台に置き、その上にキヤノン製中間調チャートを重ねておいた際のコピー画像において、中間調コピー上に認められるゴーストチャートの直径５ｍｍの黒丸の反射濃度と中間調部分の反射濃度との差を測定することにより行った。光メモリー測定位置は感光体軸方向は等間隔で８点、感光体周方向は等間隔で６点とし、その中の最大反射濃度差により評価した。従って、数値が小さいほど良好である。
【００６３】
特性ばらつき…上記「光メモリー」評価における全感光体の評価結果の最大値、最小値を求め、次いで、（最大値）／（最小値）の値を求めた。従って、数値が小さいほど特性ばらつきが小さく良好であることを示す。
【００６４】
画像欠陥…キヤノン製中間調チャート（部品番号：ＦＹ９−９０４２）を原稿台に置き、コピーしたときに得られたコピ−画像の同一面積内にある直径０．１ｍｍ以上の白点を数え、その数により評価した。従って、数値が小さいほど良好である。
【００６５】
評価結果を表２に示す。表２において、評価結果は、比較例１の結果を基準とし、４０％以上の良化を◎、３０％以上４０％未満の良化を◎〜○、２０％以上３０％未満の良化を○、１０％以上２０％未満の良化を○〜△、１０％未満の良化を△、悪化を×で示した。
【００６６】
実施例１において、「画像濃度むら」、「帯電能」、「光メモリー」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」のいずれの項目においても比較例１との間に差が認められ、本発明の効果が確認された。特に「画像濃度むら」と「特性ばらつき」に顕著な効果が認められた。
【００６７】
【表２】

【００６８】
（実施例２）
実施例１で用いた装置を基体１０７として直径３０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダーが設置可能に改造し、表３に示す条件で高周波電源１１３の周波数を１２０ＭＨｚ、高周波電源１１８の周波数を８０ＭＨｚとして、電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を５ロット、３０本作製した。
【００６９】
感光体の形成手順は実施例１と同様とした。
【００７０】
但し、補助整合回路１２０のインピーダンスの決定は以下のようにして行った。補助整合回路１２０のインピーダンスを変化させ、各インピーダンス条件ごとに２ロットの感光体を作製し、作製された１２本の感光体の「画像濃度むら」を評価した。「画像濃度むら」の評価は実施例１と同様とし、１２本の感光体のなかでもっとも値の大きいものをその条件の「画像濃度むら」とした。このようにして「画像濃度むら」の値が最も小さい補助整合回路１２０のインピーダンス条件を見つけ、それを適正値とした。なお、本実施例においては電荷注入阻止層、光導電層、表面層はいずれも補助整合回路１２０のインピーダンスは同じとした。
【００７１】
（比較例２）
図７に示した堆積膜形成装置を基体１０７として直径３０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダーが設置可能に改造し、高周波電源１１３の周波数を１２０ＭＨｚ、高周波電源１１８の周波数を８０ＭＨｚとして表３に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を５ロット、３０本作製した。
【００７２】
感光体作製手順は比較例１と同様とした。
【００７３】
このように実施例２、比較例２で作製されたａ−Ｓｉ感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機ＮＰ−６０３０に設置し、感光体の特性評価を行なった。評価項目は、「画像濃度むら」、「帯電能」、「光メモリー」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」の５項目とし、実施例１と同様の具体的評価法により各項目の評価を行なった。
【００７４】
評価結果を表４に示す。表４において、評価結果は、比較例２の結果を基準とし、４０％以上の良化を◎、３０％以上４０％未満の良化を◎〜○、２０％以上３０％未満の良化を○、１０％以上２０％未満の良化を○〜△、１０％未満の良化を△、悪化を×で示した。
【００７５】
「画像濃度むら」、「帯電能」、「光メモリー」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」のいずれの項目においても実施例２と比較例２の間に差が認められ、特に「画像濃度むら」、「特性ばらつき」においてより顕著な差が認められ、本発明の効果が確認された。
【００７６】
【表３】

【００７７】
【表４】

◎：４０％以上の良化 ◎〜○：３０％以上４０％未満の良化
○：２０％以上３０％未満の良化 ○〜△：１０％以上２０％未満の良化
△：１０％未満の良化 ×：悪化
（比較例２を基準）
【００７８】
（実施例３）
図９に示す装置を用い基体１０７として直径１０８ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダーが設置可能に改造し、表５に示す条件で高周波電源１１３の周波数を８０ＭＨｚ、高周波電源１１３の周波数を６０ＭＨｚとして、電荷輸送層、電荷発生層、表面層からなる感光体を作製した。
【００７９】
図９に示す装置は図１に示す装置を基体１０７として直径１０８ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダーが設置可能に改造し、更に補助整合回路１２０と高周波電極１０２、１０９の間に電力検知機構１２１を設けたものである。
【００８０】
感光体作製手順は概略以下の通りとした。
【００８１】
まず、円筒状基体１０７を処理容器１０１内に設置した。その後、不図示の排気装置により排気口を通して処理容器１０１内を排気した。続いて、円筒状基体１０７をモータ１０４により１０ｒｐｍの速度で回転させ、更に原料ガス導入手段１０３より処理容器１０１中に５００ｍｌ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ）のＡｒを供給しながらヒーター１０８により円筒状基体１０７を２５０℃に加熱・制御し、その状態を２時間維持した。
【００８２】
次いで、Ａｒの供給を停止し、処理容器１０１を不図示の排気装置により排気口を通して排気した後、原料ガス導入手段１０３を介して、表１に示した電荷注入阻止層形成に用いる原料ガスを導入した。原料ガスの流量が設定流量となり、また、処理容器１０１内の圧力が安定したのを確認した後、高周波電源１１３、高周波電源１１８の出力値を表５に示した電力に設定し、マッチングボックス１１４、補助整合回路１２０を介して第１の高周波電極１０２及び第２の高周波電極１０９へ高周波電力を供給した。この状態で、整合器１１４のインピーダンスを調整することでマッチングをとり、マッチングが取れたら電力検知機構１２１により、各高周波電極に供給されている８０ＭＨｚの高周波電力と６０ＭＨｚの高周波電力を検知する。そして検知した高周波電力値を基に、各電極における８０ＭＨｚの高周波電力と６０ＭＨｚの高周波電力の比率が２：１となるように、更には第１の高周波電極１０２に供給されるトータルの高周波電力と、第２の高周波電極１０９の１本あたりに供給されるトータルの高周波電力の比率が２：１となるように補助整合回路１２０のインピーダンスを調整した。なお、補助整合回路１２０のインピーダンスを変化させると整合器１１４のマッチング条件も変化するので、補助整合回路１２０のインピーダンスの変化に応じて、整合器１１４のインピーダンスも変化させて常にマッチングが取れた状態を維持した。また、感光体形成時には各電極における８０ＭＨｚの高周波電力の目標値、６０ＭＨｚの高周波電力の目標値の±１０％の範囲に入った時点で補助整合回路のインピーダンスが適正化されたとしてインピーダンス調整を停止した。
【００８３】
このように補助整合回路１２０のインピーダンスが適正化された状態で、第１の高周波電極１０２及び第２の高周波電極１０９より処理容器１０１内に放射された高周波電力によって、原料ガスを励起解離することにより、円筒状基体１０７上に電荷輸送層を形成した。所定の膜厚の形成が行なわれた後、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して電荷注入阻止層の形成を終えた。同様の操作を複数回繰り返すことによって、電荷発生層、表面層を順次形成し、感光体を作製した。
【００８４】
（比較例３）
図７に示した堆積膜形成装置を基体１０７として直径１０８ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダーが設置可能に改造し、高周波電源１１３の周波数を８０ＭＨｚ、高周波電源１１８の周波数を６０ＭＨｚとして表５に示す条件で電荷輸送層、電荷発生層、表面層からなる感光体を５ロット、３０本作製した。
【００８５】
感光体作製手順は比較例１と同様とした。
【００８６】
このように実施例３、比較例３で作製されたａ−Ｓｉ感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機ｉＲ１０５に設置し、感光体の特性評価を行なった。評価項目は、「画像濃度むら」、「帯電能」、「光メモリー」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」の５項目とし、実施例１と同様の具体的評価法により各項目の評価を行なった。
【００８７】
評価結果を表６に示す。表６において、評価結果は、比較例３の結果を基準とし、４０％以上の良化を◎、３０％以上４０％未満の良化を◎〜○、２０％以上３０％未満の良化を○、１０％以上２０％未満の良化を○〜△、１０％未満の良化を△、悪化を×で示した。
【００８８】
「画像濃度むら」、「帯電能」、「光メモリー」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」のいずれの項目においても実施例３と比較例３の間に差が認められ、特に「画像濃度むら」、「特性ばらつき」においてより顕著な差が認められ、本発明の効果が確認された。
【００８９】
【表５】

【００９０】
【表６】

◎：４０％以上の良化 ◎〜○：３０％以上４０％未満の良化
○：２０％以上３０％未満の良化 ○〜△：１０％以上２０％未満の良化
△：１０％未満の良化 ×：悪化
（比較例３を基準）
【００９１】
（実施例４）
図９に示す装置を用い基体１０７として直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダーが設置可能に改造し、表７に示す条件で高周波電源１１３の周波数を１０５ＭＨｚ、高周波電源１１３の周波数を６０ＭＨｚとして、電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を５ロット、３０本作製した。
【００９２】
感光体作製手順は実施例３と同様とした。
【００９３】
（比較例４）
図１０に示した堆積膜形成装置により直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー上に高周波電源１１３の周波数を１０５ＭＨｚ、高周波電源１１８の周波数を６０ＭＨｚとして表７に示す条件で電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなる感光体を５ロット、３０本作製した。
【００９４】
図１０に示した堆積膜形成装置は図７に示した堆積膜形成装置において、各高周波電極１０２、１０９と電力分割部の間に補助整合回路１２０を設けた構成となっている。
【００９５】
感光体作製手順は概略、比較例３と同様とした。
【００９６】
なお、補助整合回路のインピーダンスは実施例１で示したラングミュアプローブ法を用いた方法で各層ごとの適正値を予め調べておき、各層の堆積膜形成開始時に適正値に調整した。
【００９７】
このように実施例４、比較例４で作製されたａ−Ｓｉ感光体を本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機ｉＲ５０００に設置し、感光体の特性評価を行なった。評価項目は、「画像濃度むら」、「帯電能」、「光メモリー」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」の５項目とし、実施例１と同様の具体的評価法により各項目の評価を行なった。
【００９８】
評価結果を表８に示す。表８において、評価結果は、比較例４の結果を基準とし、４０％以上の良化を◎、３０％以上４０％未満の良化を◎〜○、２０％以上３０％未満の良化を○、１０％以上２０％未満の良化を○〜△、１０％未満の良化を△、悪化を×で示した。
【００９９】
「画像濃度むら」、「帯電能」、「光メモリー」、「特性ばらつき」、「画像欠陥」のいずれの項目においても実施例４と比較例４の間に差が認められ、特に「画像濃度むら」、「特性ばらつき」においてより顕著な差が認められ、本発明の効果が確認された。
【０１００】
【表７】

【０１０１】
【表８】

◎：４０％以上の良化 ◎〜○：３０％以上４０％未満の良化
○：２０％以上３０％未満の良化 ○〜△：１０％以上２０％未満の良化
△：１０％未満の良化 ×：悪化
（比較例４を基準）
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高周波電力を処理容器内に導入して原料ガスをプラズマ化し、被処理物を処理する真空処理装置において、処理容器内でのプラズマの均一性を高め、真空処理特性の向上、及び、真空処理特性の均一性向上が可能であり、かつ低コストで真空処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる真空処理装置の一例を示した模式的な構成図である。
【図２】補助整合回路の一例を示した構成図である。
【図３】ＶＨＦ帯の周波数を用いたＶＨＦプラズマＣＶＤ法による電子写真用光受容部材の製造装置の一例を示した模式的な構成図である。
【図４】ＶＨＦ帯の周波数を用いたＶＨＦプラズマＣＶＤ法による電子写真用光受容部材の製造装置の一例を示した模式的な構成図である。
【図５】ＶＨＦ帯の周波数を用いたＶＨＦプラズマＣＶＤ法による電子写真用光受容部材の製造装置の一例を示した模式的な構成図である。
【図６】ＶＨＦ帯の周波数を用いたＶＨＦプラズマＣＶＤ法による電子写真用光受容部材の製造装置の一例を示した模式的な構成図である。
【図７】ＶＨＦ帯の周波数を用いたＶＨＦプラズマＣＶＤ法による電子写真用光受容部材の製造装置の一例を示した模式的な構成図である。
【図８】ラングミュアプローブ測定を行った測定点を示した図である。
【図９】本発明に係わる真空処理装置の一例を示した模式的な構成図である。
【図１０】ＶＨＦ帯の周波数を用いたＶＨＦプラズマＣＶＤ法による電子写真用光受容部材の製造装置の一例を示した模式的な構成図である。
【符号の説明】
１０１処理容器
１０２内部高周波電極（第１の高周波電極）
１０３原料ガス導入手段
１０４モーター
１０５基体下部支持手段
１０６基体キャップ
１０７基体
１０８ヒーター
１０９外部高周波電極（第２の高周波電極）
１１０ガス配管
１１１圧力測定手段
１１２スロットルバルブ
１１３高周波電源
１１４整合器
１１５電力分割容器
１１６電力分割部
１１７電力供給経路
１１８高周波電源
１１９アースシールド
１２０補助整合回路
１２１電力検知機構
２０１高周波電力入力点
２０２第１の可変コンデンサ
２０３第２の可変コンデンサ
２０４コイル
２０５高周波電力出力点

Claims

少なくとも減圧可能な処理容器と該処理容器中に原料ガスを供給するための原料ガス供給手段と該処理容器中に少なくとも２つ以上の周波数の異なる高周波電力を導入するための複数の高周波電極とを有し、前記処理容器中に供給された前記原料ガスを前記高周波電力によりプラズマ化し、該処理容器中に設置された被処理物を真空処理する真空処理装置において、前記複数の高周波電極に高周波電力を供給するための電力供給経路が同一の整合器を介した後に分割されて各々の高周波電極へ到るように構成されており、かつ、分割された後の各電力供給経路の少なくとも１つの電力供給経路において電力供給経路のインピーダンスを調整可能な補助整合回路が並列に２つ以上設けられていることを特徴とする真空処理装置。
前記処理容器の少なくとも一部は高周波電力が透過可能な部材により構成され、前記高周波電極は少なくとも該処理容器中に設置された第１の高周波電極と該処理容器外に設置された第２の高周波電極からなることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
前記第２の高周波電極が複数であることを特徴とする請求項２に記載の真空処理装置。
前記被処理物が円筒状であり、該円筒状被処理物は同一円周上に複数配置され、前記第１の高周波電極は該円筒状被処理物配置円内に設置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の真空処理装置。
前記第１の高周波電極が棒状であることを特徴とする請求項２乃至４に記載の真空処理装置。
前記第２の高周波電極が棒状であることを特徴とする請求項２乃至５に記載の真空処理装置。
前記補助整合回路と前記高周波電極の間に電力検知機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の真空処理装置。
前記高周波電力が５０ＭＨｚ以上２５０ＭＨｚ以下の少なくとも２つの周波数の高周波電力を含むことを特徴とする請求項１乃至７に記載の真空処理装置。
前記補助整合回路のインピーダンスが真空処理中に変化可能なことを特徴とする請求項１乃至８に記載の真空処理装置。