JPH07107192B2

JPH07107192B2 - 堆積膜の形成装置及び該装置用のカセット

Info

Publication number: JPH07107192B2
Application number: JP60133945A
Authority: JP
Inventors: 靖朋藤山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-06-21
Filing date: 1985-06-21
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPS61295376A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性膜、特に半
導体デバイス、電子写真用感光デイバイス、画像入力用
ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力素子等に用い
るアモルフアス半導体膜を形成する堆積膜の形成装置及
び該装置用のカセットに関する。

〔従来技術の説明〕

従来、半導体デバイス、電子写真用感光デバイス、画像
入力用ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力素子、
その他各種のエレクトロニクス素子、光学素子等に用い
る素子部材として、例えばアモルフアスシリコン（以
下、「ａ−Si」と記す。）、水素化アモルフアスシリコ
ン（以下、「ａ−Si:H」と記す。）等のアモルフアス半
導体等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。そして、こうした堆積膜は、グロー放電
分解法、即ち、原料ガスを直流又は高周波グロー放電に
よつて分解し、ガラス、石英、ステンレスなどの基板上
に薄膜状の堆積膜を形成する方法により形成されること
が知られており、そのための装置も各種提案されてい
る。

こうしたグロー放電分解法による堆積膜の形成装置のう
ち、例えば電子写真用感光体ドラムのような円筒状基体
上に堆積膜を形成する装置についても各種の装置が提案
されており、例えば次のようなものが知られている。

第５図は、従来の円筒状基体への堆積膜の形成装置の１
例を示す断面略図である。

図中、51はシールドボツクスであつて、絶縁物51Aおよ
び51Bを介して、その内側に有底の円筒構造を有する保
持電極52が設けられている。シールドボツクス51はアー
スされ、保持電極52はこのシールドボツクス51と絶縁さ
れている。しかもこのシールドボツクス51によつて、後
述するように保持電極52に供給された高周波が外に漏れ
ることを防止する。

53はロツドであつて、保持電極52の軸心上に位置するよ
うに、シールドボツクス51の底壁および保持電極52の底
壁を貫通している。ロツド53はシールドボツクス51内の
底部上に配置され、しかも保持電極52の底部を貫通する
ように設けられた環状の絶縁物54によつて、保持電極52
から絶縁されている。55はシール機構であつて、シール
ドボツクス51の底壁の外側に配置され、これによつてロ
ツド53とシールドボツクス51との間を気密にシールす
る。

56はゲートバルブであつて、シールドボツクス51の上端
に配置され、シールドボツクス51の上端開孔を気密に開
閉する。57はゲートバルブ56と絶縁物51Aとの間に、ゲ
ートバルブ56と保持電極52との間を気密にシールするよ
うに設けられた環状の絶縁物である。かくして、保持電
極52（シールドボツクス１）は密閉構造を形成する。

58はヒーターであつて、シールドボツクス51の内側周壁
に設けられている。59は絶縁物66を介してシールドボツ
クス51を貫通した導電部材であつて、一端が保持電極52
に接続され、他端がRF電源60に接続されている。この導
電部材59を介して保持電極52にはRF電源60からの高周波
電力が供給される。

保持電極52の上端部内周壁および下端部内周壁にはテー
パ面52Aおよび52Bが各々形成されている。このテーパ面
52Aおよび52Bにはガスを排気するための排気口52Cおよ
び52Dが貫通して設けられている。61Aおよび61Bはガス
排気管であつて、シールドボツクス51の上端部および下
端部に各々一端が固定され、しかも、カセツト70の上端
部および下端部に形成された環状の配管71Bおよび72Bに
絶縁物51Aおよび51Bを介して各々連通している。これら
ガス排気管61Aおよび61Bの他端は吸気手段に接続されて
いる。

62はガス供給管であつて、その一端がシールドボツクス
51を貫通し、さらに保持電極52に固定された絶縁物63を
介してガス室となる環状の空間64に連通している。この
ガス供給管62の他端は図示しないガス供給源に接続され
ており、従つて、ガス供給源からの反応ガスが、ガス供
給管62、絶縁物63を介して保持電極52とカセツト70の間
の環状の空間64内に供給される。

ロツド53は減速機構53Aを介してモーター53Bに結合さ
れ、このモーター53Bの駆動によつて回転する。また、
モーター53Bは図示しない昇降手段に固定されており、
この昇降手段によつて、ロツド53は保持電極52の軸線上
を昇降する。

第６図は、第５図に示す装置の保持電極52内に収納する
カセツト70の断面を示す図面である。

カセツト70は有底の円筒構造を有し、その上端部および
下端部に、ガスの排気部分71および72を各々有する。こ
の排気部分71および72は保持電極52の上端部および下端
部の内周面上に全周にわたつて密着するようなサイズを
持つテーパを形成しており、保持電極52の排気口52Cお
よび52Dと連通する位置に貫通孔を各々形成している。

ガスの排気部分71および72には、カセツト70内を排気す
るための排気口71Aおよび72Aが、その周方向複数個所に
等間隔で貫通形成してある。

この排気口71Aおよび72Aから排気される反応ガスは、カ
セツト70とその上端部および下端部の排気部分71および
72によつて形成された環状の配管71Bおよび72Bを経由
し、保持電極52の排気口52Cおよび52Dから排気される。

カセツト70の排気部分71および72を除いた部分には軸方
向に複数個形成したガス噴出孔73の列が周方向に複数列
等間隔で形成されている。なおカセツト70は導電性を有
する材料、例えばアルミニウムから成る。

円筒状基体74はその本体74Aの外側に電子写真用感光体
ドラムを形成するための円筒状支持体75を取り外し可能
に嵌合固定してある。円筒状支持体75は、本体74Aの下
端部分の段部にその下端が当接し、その上端が本体74A
の上端部外側に嵌合固定した環状の押え76に当接し、か
くして本体74Aの外側に嵌合固定されている。押え76を
本体74Aから取り外すことによつて円筒状支持体75を本
体74Aから外すことができる。

また、上部排気部分71は、カセツト70の上端開口を塞
ぎ、その中央部には、筒状構造からなる突起71Cが形成
されている。またカセツト70の下部排気部分72の底壁中
央部分にも同様の突起72Cが形成されている。突起71Cお
よび、72Cは、テーパ部とこのテーパ部に連続する直管
部とから成る。排気部分71および72は周知の製缶法によ
つてカセツト70の上端および下端に結合される。

以上のようにして、円筒状支持体75をその中に収納した
カセツト70を、次のようにして、保持電極52内に収納す
る。

第５図に示すようにカセツト70を保持電極52内に収納す
ることによつて、カセツト70の上端および、下端のフラ
ンジ部70Aおよび70Bの外側周壁と保持電極52の内側周壁
は、例えば保持電極52の上端部および下端部の溝に固定
した導電性ガス・ケツト65Aおよび65Bを介して接触し、
反応ガスの放出分布を均一にするためのガス室となる環
状の空間64を形成する。

次にロツド53を上昇させて、円筒状基体75をカセツト70
の底から持ち上げ、カセツト70内にこれと絶縁して支持
する。

このようにして、カセツト70は、保持電極52と電気的に
接触してカソード電極を構成し、一方、カセツト70内に
絶縁支持された円筒状基体74はロツド53を介してアース
される。

以上のようにして、円筒状基体74は、保持電極52内に収
められる。そして、円筒状基体74を、ロツド53によつて
回転させ、真空に保持されたカセツト70内に、ガス供給
管62、絶縁物63、環状空間64、ガス噴出孔73を介して反
応ガスを供給し、ヒータ58によつてカセツト70内を加熱
し、保持電極52およびカセツト70に高周波電力を供給す
ることによつて放電を生起し、反応ガスを分解すること
によつて、円筒状支持体75の外周面上に、例えばアモル
フアス・シリコンの膜を堆積する。

成膜が終つた円筒状基体74は、カセツト70とともに保持
電極52外に搬出され、反応炉外でカセツト70から取り出
される。

カセツト70は円筒状基体を取り出した後、分解、洗浄さ
れ、再度組立てられて成膜に使用される。

しかしながら、このような従来の堆積膜の形成装置にお
いては、次のような問題がある。

すなわち、シランガス等の反応ガスは、ガス噴出孔73を
介してカセツト内に供給される。保持電極52およびカセ
ツト70に高周波電力が供給されると放電が生起し、ガス
噴出孔73から円筒状基体に向けて電子が放出され、放出
された電子は、シランガス等の分子と衝突し、ガス分子
を分解してイオン粒子や中性ラジカル粒子等を生成す
る。円筒状基体75表面には、これらの電子、イオン粒子
及び中性ラジカル粒子等が飛来するが、アモルフアス半
導体膜の堆積に寄与するものは、主として中性ラジカル
粒子であり、これらの中性ラジカル粒子間のまたは中性
ラジカル粒子と原料ガスの間の、あるいは、中間ラジカ
ル粒子と基体表面の間の複雑な反応の結果基体75上に堆
積膜が形成されると考えられる。一方、電子やイオン粒
子は、形成中または形成後の堆積膜に衝突し、ダンブリ
ングボンド、ボイド、SiH₂結合等のアモルフアス半導体
膜にとつては好ましない構造欠陥を発生させる原因とな
ることが判明している。よつて、第５図に示すような従
来の装置にあつては、カセツト内部に設置した円筒状基
体75を直接プラズマ放電雰囲気に曝らす構造となつてい
るため、形成される堆積膜の諸特性を低下せしめること
が多々あり、高品質で均一かつ均質な、優れた所望の特
性を有する堆積膜を効率的にかつ常時安定して得ること
は困難である。

また、堆積膜の形成に影響を与えるものとして、原料ガ
ス濃度、ガス圧、ガス流量、投入パワー等があるが、従
来の装置においては、基体表面上に形成される堆積膜の
膜厚分布を均一とするために、ガス噴出口の分布を調整
していた。しかし、カセツト内に生起されるプラズマ強
度は、電極の形状、電極の電位降下等の影響を強く受
け、プラズマ強度分布が不均一となり堆積膜の形成に影
響を及ぼすため、ガス噴出口の分布を調整してガスの分
布を制御するだけでは、膜厚を均一にすることは困難で
あつた。

更に、カセツト70に保持電極52から高周波電力を導入
し、カソード電極とする際、これに対して、円筒状基体
75はアノード電極とされるため、該円筒状基体75は、カ
セツト70から電気的に分離することが必要不可欠とな
り、したがつてそのための機構、たとえばロツド53を上
昇させてカセツト70から電気的に分離する場合には、そ
の駆動機構が必要となり、装置の機構及び成膜工程が複
雑になる、という問題を有している。

更にまた、カセツト70は一体構造であるため、その全体
がカソード電極となり、カセツト70と円筒状基体75の間
のみならず、その上端部あるいは下端部の排気部分71お
よび72と円筒状基体75の上下端部のエツヂ、および円筒
状基体75の内側壁面との間等の不必要な場所においても
放電が生起してしまい、またこの様な場所の不均一さに
よる異常放電が起り易く、そのため放電が不安定にな
り、形成される堆積膜の特性に悪影響を及ぼす、という
問題がある。

上述の問題の他に更にもう１つ、カセツト70の上端部お
よび下端部にはカセツト70内部の周方向の排気圧力を均
一に調節するための排気部分71および72が設けられてい
るが、断面積が小さいため、特に、アモルフアスシリコ
ン膜の成膜をおこなうと、成膜時に生成する成膜に寄与
しないシリコン粉体がこの配管内壁面に堆積し、その管
径を狭くし、結果的に成膜中であつても排気圧分布が変
化し、円筒状基体75の円周方向の膜厚分布が悪くなると
いう問題もある。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のごとき従来の装置における諸問題を克
服して、半導体デバイス、電子写真用感光デイバイス、
画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力素
子、その他の各種エレクトロニクス素子、光学素子等に
用いる素子部材としての堆積膜を、グロー放電分解法に
より、定常的に安定して形成しうる堆積膜の形成装置及
び該装置用のカセットを提供することを目的とするもの
である。

即ち、本発明の主たる目的は、プラズマ衝撃による堆積
膜の損傷をなくし、均一かつ均質にして、良質の、優れ
た所望の特性を有する堆積膜を定常的に安定して形成し
うるグロー放電分解法による堆積膜の形成装置及び該装
置用のカセットを提供することにある。

本発明の他の目的は、形成される堆積膜の膜厚及び膜質
の制御を容易に行なうことができ、膜厚分布が均一でか
つ膜質が均一な堆積膜を形成することができるグロー放
電分解法による堆積膜の形成装置及び該装置用のカセッ
トを提供することにある。

本発明のもう１つの目的は、装置の構造を単純化し、か
つ、堆積膜形成中の放電安定性を高めることにより、膜
質の均一性を高め、常時安定して効率的に堆積膜の形成
装置及び該装置用のカセットを提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、上述の目的を達成しうるグロー放電分解法に
よる堆積膜の形成装置及び該装置用のカセットを提供す
るものである。

本発明者は、従来の装置における前述の諸問題を克服す
べく、鋭意研究を続けたところ、基体が直接プラズマ雰
囲気に曝らされることがないようにするためには、従来
同じであつたプラズマ放電空間と成膜空間を分離させれ
ばよいという知見を得た。さらに研究を重ねたところ、
カセツト内に円筒状アノード電極を同軸状に設置するこ
とにより、カセツト内をプラズマ放電室と成膜室とに分
離し、該円筒状アノード電極に、プラズマ放電生成にお
ける対向電極としての機能を保有させるとともに、円筒
状基体がプラズマ雰囲気に直接曝されることを防ぐプラ
ズマ遮蔽板としての機能を保有させるとよいという知見
を得た。

また、従来の装置におけるカセツトを、導電性部材と電
気絶縁性部材とからで構成することにより、カセツトの
構造を単純化し、さらに装置全体の構造を単純化するこ
とができるという知見を得た。

本発明の堆積膜の形成装置は、これ等の知見に基づいて
完成せしめたものであり、基体載置部、該基体載置部と
電気的に絶縁され該基体載置部の周囲に第１の空間を開
けて設けられた多数のガス噴出口を有するカソード電
極、前記基体載置部と前記カソード電極との間に設けら
れ前記カソード電極と電気的に絶縁された多数の開口を
有するアノード電極、前記第１の空間内を排気するため
前記第１の空間の上下にそれぞれ設けられた排気口を有
し、内部に設けられた基体載置部に成膜用の基体を載置
して該基体を収納し得るカセット、を収容する領域を有
し、前記多数のガス噴出口から前記第１の空間内に供給
される原料ガスを導入するためのガス供給管、前記排気
口を介して前記第１の空間内を排気するため前記排気口
に連通する第２の空間を介して接続されるガス排気管、
前記カセットの周囲に形成された電源に接続された保持
電極、とを有する堆積膜の形成装置であって、前記成膜
装置は前記保持電極と電気的に絶縁されて接地された部
分を有し、該部分と前記カセットの前記アノード電極と
が、前記カソード電極と前記保持電極とが夫々電気的に
接続可能とされたことを特徴とするものである。

本発明は、堆積膜形成装置用のカセットを包含し、該カ
セットは、基体載置部、該基体載置部と電気的に絶縁さ
れ該基体載置部の周囲に第１の空間を開けて設けられた
多数のガス噴出口を有するカソード電極、前記基体載置
部と前記カソード電極との間に設けられ多数の開口を有
する前記カソード電極と電気的に絶縁されたアノード電
極、前記第１の空間内を排気するため前記第１の空間の
上下にそれぞれ設けられた排気口、該第１の排気口に連
通する第２の空間を介して設けられた第２の排気口とを
有し、内部に設けられた基体載置部に成膜用の基体を載
置して該基体を収納し得る堆積膜の形成装置用のカセッ
トであって、前記基体載置部及び前記アノード電極と前
記カソード電極とが電気絶縁性部材によって電気的に絶
縁されていることを特徴とするものである。

以下、図面の実施例を用いて本発明の装置をより詳しく
説明するが、本発明はこれによつて限定されるものでは
ない。

第１乃至４図は、本発明の装置の典型的な１例を示す断
面略図である。

第１図において、１はシールドボツクスであつて、絶縁
リング1Aおよび1Bを介して、その内側に円筒構造を有す
る保持電極２が設けられている。シールドボツクス１は
アースされ、保持電極２はこのシールドボツクス１と絶
縁されている。しかもこのシールドボツクス１によつ
て、後述するように保持電極２に供給された高周波が外
に漏れることを防止している。

３は絶縁物４を介してシールドボツクス１を貫通した導
電部材であつて、一端が保持電極２に接続され、他単が
RF電源５に接続されている。この導電部材３を介して保
持電極２にはRF電源５からの高周波電力が供給される。

保持電極２の上端部および下端部には、その内周壁にテ
ーパ面6Aおよび7Aが各々形成されて、かつ反応ガスを排
気するための排気口6Bおよび7Bが、テーパ面に形成され
た排気部分６および７が各々配置されている。上部排気
部分６および下部排気部分７には、各々図示してない排
気手段に接続された排気管6Cおよび7Cが、上記排気口6B
および7Bに連通するように貫通されて設けられている。

８はガス供給管であつて、その一端がシールドボツクス
１を貫通し、さらに保持電極２に固定された絶縁物９を
介して保持電極２内部に連通している。このガス供給管
８の他端は図示しないガス供給源に接続されており、従
つて、ガス供給源からの反応ガスが、ガス供給源８、絶
縁物９を介して保持電極２内部に供給される。

2Aおよび2Bは、保持電極２の上端部内側周壁の溝、およ
び下部絶縁リング1Bの保持電極２下端部との界面内側周
壁の溝に固定された、導電性ガスケツトであり、保持電
極２と各々電気的に接続されている。

10は、成膜中に基体を加熱・保温するためのヒータであ
り、下部排気部分７の内側底部から、保持電極２の中心
軸上に沿つて固定してある。

11はゲート・バルブであり、上部排気部分６の開口部に
取付けてあり、カセツト20（第３図）を保持電極２内に
搬入搬出する際に開閉し、成膜中は閉じて真空機密を保
持する。

保持電極２、上部絶縁リングＡ、下部絶縁リング1B、上
部排気部分６、下部排気部分７、ゲート・バルブ11、ガ
ス供給管８および絶縁物９の接合する界面にはすべて真
空ガス・シールを設けてあり、成膜装置を真空に保つ構
造となつている。

また、上部排気部分６、下部排気部分７、シールドボツ
クス１、ゲート・バルブ11、ガス供給管８およびヒータ
10は各々アースに接続されており、すべて同電位となつ
ている。

第２−（１）〜（４）図は、カセツト20の部品構成を示
す断面図である。

カセツト20は大別して導電性部材と絶縁性部材とから構
成されている。導電性部材の材料としては、アルミニウ
ム、ステンレス等が、また絶縁性部材の材料としては、
セラミック、ガラス、テフロン等が好適に用いられる。

21は成膜するための円筒状基体であり、22はこれを内側
から支持するためのホルダーである。ホルダー22の下部
には、カセツト20が組立てられた際にその内部の排気圧
を均一にするための空間であるところのフイード・スル
ー部22Aが附帯されており、その外側周壁は成膜装置本
体の下部排気部分７のテーパ面7Aと密接するようなテー
パ面22Bに形成されている。また、そのテーパ面22Bには
排気口7Bに合致するような位置に排気口22Cが開口せら
れている。さらにまた、このフイード・スルー部22Aの
上部は円筒状に開口している。なお、22Dはカセツト20
を搬送する際に使用されるチヤツキング用突起である。

23は円筒状基体21の上部に取付けられるダミー基体であ
り、ホルダー22によつて支持される。

24はカセツト用下部絶縁リングであり、ホルダー22のフ
イード・スルー部22Aの上部に密接して支持されてい
る。

25はカセツト20のカソード電極であり、カセツト用下部
絶縁リング24の上部に密接して支持され、ホルダー22と
は電気的に絶縁される構造となつている。また、その外
側周壁の上端部および下端部には、保持電極２の内側周
壁の上端部および下端部に保持した導電性ガス・ケツト
2Aおよび2Bが各々密接するように、テーパ面を有するフ
ランジ部25Aおよび25Bが形成されている。また、その壁
面には軸方向に複数個形成したガス噴出孔25Cの列が周
方向に複数列等間隔で形成されている。

26はカセツト用上部絶縁リングであり、カソード電極25
の上端部に密接して支持されている。

27はカセツト20の上部排気リングで、ホルダー22の下部
に附設したものと同様、排気圧を均一にするためのフイ
ード・スルー部27Aが形成されている。また、その外側
周壁は、成膜装置本体の上部排気部分６のテーパ面6Aに
密接するようなテーパ面27Bが形成されている。さらに
また、そのテーパ面27Bには排気口6Bに合致するような
位置に排気口27Cが開口せられている。なお、この上部
排気リング27の下方は円周状に開口しており、カセツト
用上部絶縁リング26の上部に載置することによつて排気
口30のみが開口したフイード・スルー部が形成される。

28はアノード電極であり、ホルダー22の下部に設けられ
たフイード・スルー部22Aの開口部の上部に位置し、か
つ、円筒状基体21とカソード電極25の間に同軸状に位置
するように設けられる。アノード電極の下端部は、突出
部を有しており、該突出部が、ホルダー22のフイード・
スルー部を形成している上側壁に密接し、かつ下部絶縁
リング24に設けられた溝に当続して、支持されている。
アノード電極はこのようにホルダーと密接しているた
め、円筒状基体21をセツトしたホルダー22とアノード電
極とは同電位に保たれている。アノード電極28の上側部
も同様に突出部を有しており、該突出部は、上部絶縁リ
ング26に設けられた溝に当接し、支持されている。アノ
ード電極28の壁面には、アノード電極28とカソード電極
25との間に形成されるプラズマ放電空間Ｂにおいて生起
した電子やイオン粒子や中性ラジカル粒子、あるいは未
分解の反応ガスのうちの中性ラジカル粒子および未分解
の反応ガスだけを選択的に通過せしめるための中性ラジ
カル粒子引き出し口28Aが複数個形成されている。すな
わち、アノード電極28は、形成中あるいは形成後の堆積
膜に傷害をひきおこす原子となる電子およびイオン種を
アノード電極28によつて捕獲し、堆積膜に寄与するとこ
ろの中性ラジカル粒子あるいは未分解反応ガスのみを、
アノード電極28と円筒状基体21との間に形成される環状
の成膜空間Ｃに、中性ラジカル粒子引き出し口28Aを介
して導入するという機能を保有するものである。

第３図は、上述のカセツト構成部品の組み立て断面図で
ある。カセツト20は、まずホルダー22の円筒上方からア
ノード電極28をかぶせ、次にカセツト用下部絶縁リング
24をかぶせて、ホルダー22のフイード・スルー部22Aの
上部に嵌合固定する。これにより下部のフイード・スル
ー部22Aは上方に排気口を有する空間として形成され
る。次に円筒状基体21を、ホルダー22の円筒上方から中
心軸に沿つて挿入し、ひきつづき同様にして、ダミー23
を挿入して円筒状基体21の上端に嵌合固定する。次に、
カソード電極25をかぶせ、そのフランジ25Bをカセツト
用下部絶縁リング24の段差部に密接するようにして嵌合
固定する。さらにその上にカセツト用上部絶縁リング26
をのせ、絶縁リング26に設けた段差部にアノード電極の
上部突出部が密接するようにする。最後に上部排気リン
グ27をのせてカセツト20を完成させる。

なお、上記組立工程は、クリーン・ルーム等の清浄なる
雰囲気のもとで行なうのが好ましい。

完成したカセツト20はホルダー22の上端のチヤツキング
用突起22Dを利用して、チヤツキング機構（図示せず）
によつて懸吊搬送され、真空搬送可能なポツト内（図示
せず）に収納して、本発明の装置の上部に取付けたゲー
ト・バルブ11を開き、すでに真空に保持してある堆積膜
の形成装置内部に挿入する。

第４図は、カセツト20が設置された堆積膜の形成装置全
体の断面略図である。

カセツト20の挿入が完了した位置で、保持電極２の内側
周壁の上端部および下端部に固定された導電性ガスケツ
ト2Aおよび2Bが、カセツト20の外側周壁の上端部および
下端部に形成されているフランジ部25Aおよび25Bとその
全周で密接し、反応ガスのシールと、高周波電力の導入
を可能にし、保持電極２とカソード電極25の間にはガス
を均一な分布状態で放出させるためのガス室となる環状
の空間Ａが形成される。

また、ホルダー22の下部のテーパ面22Bと下部排気部分
７のテーパ面7Aが密接し、排気口22Cと排気管7Cとが連
通してカセツト20内の下部排気が可能となる。

また、上部排気リング27のテーパ面27Bと上部排気部分
６のテーパ面6Aが密接し、排気口27Cと排気管6Cとが連
通してカセツト20内の上部排気が可能となる。

収納されたカセツト20内の円筒状基体21への成膜は以下
のようにして行なう。

円筒状基体21は成膜に最適な温度に、ヒーター10によつ
て加熱、保持されている。成膜に最適な温度としては、
例えば、ａ−Si膜を形成する場合、基体21の温度を50〜
450℃、より好ましくは200〜300℃とするのが望まし
い。次に真空、好ましくは１×10^-6Torr以下に保持され
たカセツト20内に、ガス供給管８、絶縁物９、環状の空
間Ａ、およびガス噴出孔25Cを介して、反応ガス、例え
ばａ−Si膜形成の場合であれば、SiH₄、Si₂H₆等のシラ
ンガスを供給する。この際、カセツト内のガス圧は0.01
〜10Torr、好ましくは0.1〜1Torrとなるようにするのが
望ましい。こうした後、RF電源５から導電部材３、保持
電極２、およびその上端部おび下端部の導電性ガス・ケ
ツト2Aおよび2Bを介してカソード電極25に高周波電力を
供給することによつて、アースに接地されたアノード電
極28との間で放電を生起し、プラズマ放電空間Ｂ内の反
応ガスを分解させる。プラズマ放電空間Ｂに生起された
電子、イオン粒子、中性ラジカル粒子あるいは未分解反
応ガスのうち、中性ラジカル粒子および未分解反応ガス
のみが、アノード電極28の壁面に形成された中性ラジカ
ル粒子引き出し口28Aを介して成膜空間Ｃに導入され
る。成膜空間Ｃでは、中性ラジカル粒子間の、又は中性
ラジカル粒子と未分解反応ガス間の、あるいは中性ラジ
カル粒子と円筒状基体21表面との間の反応により、円筒
状基体21の外周面上に、例えばアモルフアス・シリコン
の膜を堆積する。

本発明の装置においては、円筒状基体21とカソード電極
25の間に設置された円筒状アノード電極28が、円筒状基
体21表面が電子やイオン粒子による衝撃をうけることを
防ぐプラズマ遮蔽板として機能しているため、形成中あ
るいは形成後の堆積膜が、電子やイオン粒子による損傷
をうけることがないものである。さらに該アノード電極
28は、プラズマ放電により生起した正イオン粒子がカソ
ード電極表面をスパツタリングすることにより飛び出し
た電極材料が、円筒状基体21の表面に到達するのを妨げ
る遮蔽板としての機能をも有しているため、該電極材料
等により不純物が混入することが防げるものである。さ
らに円筒状アノード電極28の壁面に形成される中性ラジ
カル粒子引き出し口の形状、開口サイズ、分布等を調整
することにより、電極の電位降下等により生じるプラズ
マ強度分布の不均一を調整することができ、形成される
堆積膜の厚さを均一にすることができる。すなわち、形
成される膜の厚さは、ガス濃度、ガス圧、プラズマ強度
等種々の要因により決定されるが、特にプラズマ強度分
布の不均一さは、形成される膜厚の不均一さとなつて表
わされることが知られている。従来の装置においては、
カソード電極25に設けられたガス噴出孔25Cの分布、形
状等を調整するだけで膜厚の制御をおこなつていたので
均一な膜厚の堆積膜を得ることが困難であつたが、本発
明の装置においてはプラズマ強度の分布を直接調整する
ことができるため、均一かつ均質な堆積膜を得ることが
できるものである。

さらにまた、本発明の装置においては、カソード電極25
以外のカセツト20の導電性部材は、円筒状基体21同様に
アースされており、かつ、円筒状基体と円筒状アノード
電極28とは電気的に接触して同電位に保たれているた
め、放電はカソード電極と円筒状アノード電極28との間
のみで生じ、それ以外の不必要な場所において放電が生
じることがない。よつて、従来の装置において問題とさ
れていたような異常放電による悪影響を防ぐことができ
る。

さらに加えて、成膜中のカセツト20内部の圧力分布は、
排気口の位置形状および排気速度によつて決定される
が、排気口29および30によつて、円筒状基体21の周方向
の圧力分布を均一化し、またフイード・スルー部22Aお
よび27Aによつて、この排気口の各々の排気速度を均一
にすることができる。

導入された反応ガスは、この排気口29および30、フイー
ド・スルー部22Aおよび27A、排気口22Cおよび27C、排気
管7Cおよび6Cを介して図示していない排気手段で排気さ
れる。その際、例えば、アモルフアス・シリコン膜を形
成する場合には、配管を通過する反応ガスの一部は配管
の内壁面でポリシラン粉体を生成し堆積するが、本発明
の装置では、前記フイード・スルー部はその内壁面積が
大きく、なおかつ、排気流をその壁面に衝突させるよう
な構造に排気口の位置を形成してあることから、フイー
ド・スルー部でのポリシラン粉体を多量に捕集すること
ができ、その後の配管に堆積するポリシラン粉体の堆積
料を軽減することができる。このことにより、全体とし
て装置内に堆積するポリシラン粉体の量は低減される。

成膜が終つた円筒状基体21は、前記搬入工程と逆の操作
にて、カセツト20とともに堆積膜の形成装置外に搬出さ
れ、カセツト20から取り出される。

円筒状基体21を取り出したカセツト20は、従来例と同じ
く分解、洗浄され、再度組立てられて成膜に使用され
る。

上述の実施例においては、搬送手段として懸吊ロツドを
使用した上・下方向の搬送形態について説明したが、他
に、周知のインライン搬送方式の堆積膜の形成装置にお
いても本発明の装置を適用することができる。

ただし、この場合円筒状基体加熱用ヒーター10は堆積膜
の形成装置側に固定するのではなく、ホルダー22内部に
収納され、カセツト20とともに搬送される構造となつて
いるのがより好ましい。

また、上記実施例においては、その排気方法をカセツト
20の上下方向としたが、円筒状基体21の長さ等によつ
て、どちらか一方の排気系のみ選択しても、さしつかえ
ないものである。

〔発明の効果〕

本発明の装置は、カセツト内の円筒状カソード電極とそ
の内部の同軸円筒状基体の間に、中性ラジカル粒子引き
出し口を有する同軸円筒状アノード電極を設けたことに
より、該同軸円筒状アノード電極がプラズマ放電生起の
ための対向電極としての機能を果す他に、円筒状基体が
直接プラズマに曝されることを防ぐプラズマ遮蔽板とし
ての機能を果すため、円筒状基体上に堆積中の膜が電子
や負イオン粒子の衝撃により損傷をうけることがなくな
り、構造欠陥の密度が極めて小さく、良好な所望の特性
を有する堆積膜を、効率的に安定して得ることができ
る。

また、本発明の装置は、前記円筒状アノード電極が、プ
ラズマ中の正イオン粒子が円筒状カソード電極表面をス
パツタリングすることにより飛び出した電極材料が円筒
状基体表面に到達するのを妨げる遮蔽板としての機能を
果たすため、カソード電極材料が堆積膜中に混入して不
純物として作用し、半導体諸特性を低下させるという現
象が生じることを防止しうるものである。

さらにまた、本発明の装置は、前記円筒状アノード電極
に設けた中性ラジカル粒子引き出し口の形状および分布
を調整することにより、堆積膜の形成に寄与する中性ラ
ジカル粒子の濃度分布を調整できるものである。従つ
て、従来のグロー放電法による堆積膜の形成装置の場合
のようにプラズマ強度分布の変化による中性ラジカル粒
子濃度変化の影響を受けることなく、膜厚および膜質分
布の均一な堆積膜を再現性良く、効率的に形成すること
ができるものである。

更に加えて、本発明の装置においては、カセツトが導電
性部材と電気絶縁性部材とで構成されているため、カソ
ード電極部を円筒状基体およびその周辺構造部材から電
気的に分離することができ、カソード電極端部等での異
常放電の発生を低減し、安定した放電を生起させること
ができる。

また、このような構造とすることにより成膜時に電極を
分離するための機構（例えばロツド）を設ける必要がな
く、カセツトを保持電極内に挿入するだけで成膜可能な
状態とすることができる、という非常に簡単な装置構成
とすることができ、その作業工程も簡略化できる。

更に、カセツト内で基体がカセツトに嵌合されているこ
とから、カセツト搬送中に、振動等により基体位置がず
れることがなく、カソード電極との距離に変化を生じる
ことがないことから、成膜の際に、その円周方向におい
て均一で安定した放電を生起させることができる。

更に加えて、カセツト内部にフイード・スルー部を設け
れば、その排気圧力調整をフイード・スルー部で行なう
ことができ、基体上に堆積する膜の膜厚分布およびその
特性分布を調整することができる。

さらにまた、このフイード・スルー部で反応・生成し
て、反応炉および配管等に付着・堆積するポリシラン粉
体を効率良く捕集することができ、カセツト以外の配管
に堆積するポリシラン粉体の量を軽減することができる
ため、配管のつまりによる内部圧力の変動を防止するこ
とができ、安定した成膜を行なうことができる。

更にまた、本発明の装置は、上述のごとく、堆積膜の形
成を行なうためのカセツトと、その条件をつくり出すた
めの附帯装置であるところの反応炉本体とを機能分離し
たことにより、同一形態のカセツトを用いれば常に良好
な特性の堆積膜を再現性よく、しかも高効率で量産する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１乃至４図は、本発明の堆積膜の形成装置の一実施例
を示す断面略図であり、第１図は堆積膜の形成装置の反
応炉のみの断面略図、第２−（１）〜（４）図は堆積膜
の形成装置のカセツトの部品構成を表わす部品断面略
図、第３図はその組立断面略図、第４図は堆積膜の形成
装置全体を示す断面略図である。第５、６図は従来の堆積膜の形成装置の一例を示す断面
略図であり、第５図はその装置全体を示す断面略図、第
６図はそのカセツトの断面略図である。１……シールドボツクス、1A,1B……絶縁リング、２…
…保持電極、３……導電部材、4,9……絶縁物、５……R
F電源、6,7……排気部分、6A,7A……テーパ面、6B,7B…
…排気口、6C,7C……排気管、８……ガス供給管、10…
…ヒーター、11……ゲートバルブ、20……カセツト、21
……円筒状基体、22……ホルダー、22A,27A……フイー
ド・スルー部、22B,27B……テーパ面、22C,27C……排気
口、23……ダミー基体、24……カセツト用下部絶縁リン
グ、25……カソード電極、25A,25B……フランジ部、25C
……ガス噴出口、26……カセツト用上部絶縁リング、27
……上部排気リング、28……円筒状アノード電極、28A
……中性ラジカル粒子引き出し口、29,30……排気口、
Ａ……環状空間、Ｂ……プラズマ放電空間、Ｃ……成膜
空間、51……シールドボツクス、51A,51B……絶縁物、5
2……保持電極、53……ロツド、53A……減速機構、53B
……モーター、54……絶縁物、55……シール機構、56…
…ゲートバルブ、57……環状絶縁物、58……ヒーター、
59……導電部材、60……RF電源、61A,61B……ガス排気
管、62……ガス供給管、63……絶縁物、64……ガス室と
なる環状空間、65A,65B……導電性ガス・ケツト、66…
…絶縁物、70……カセツト、71……上部排気部分、72…
…下部排気部分、71A,72A……排気口、71B,72B……環状
の配管、71C,72C……突起、73……ガス噴出孔、74……
円筒状基体、74A……本体、75……円筒状支持体、76…
…環状の押え

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体載置部、該基体載置部と電気的に絶縁
され該基体載置部の周囲に第１の空間を開けて設けられ
た多数のガス噴出口を有するカソード電極、前記基体載
置部と前記カソード電極との間に設けられ前記カソード
電極と電気的に絶縁された多数の開口を有するアノード
電極、前記第１の空間内を排気するため前記第１の空間
の上下にそれぞれ設けられた排気口を有し、内部に設け
られた基体載置部に成膜用の基体を載置して該基体を収
納し得るカセット、を収容する領域を有し、前記多数の
ガス噴出口から前記第１の空間内に供給される原料ガス
を導入するためのガス供給管、前記排気口を介して前記
第１の空間内を排気するため前記排気口に連通する第２
の空間を介して接続されるガス排気管、前記カセットの
周囲に形成された電源に接続された保持電極、とを有す
る堆積膜の形成装置であって、前記成膜装置は前記保持
電極と電気的に絶縁されて接地された部分を有し、該部
分と前記カセットの前記アノード電極とが、前記カソー
ド電極と前記保持電極とが夫々電気的に接続可能とされ
たことを特徴とする堆積膜の形成装置。
【請求項２】前記カセットの前記カソード電極と前記保
持電極との電気的な接続は導電性ガスケットによりなさ
れる特許請求の範囲第１項に記載の堆積膜の形成装置。
【請求項３】基体載置部、該基体載置部と電気的に絶縁
され該基体載置部の周囲に第１の空間を開けて設けられ
た多数のガス噴出口を有するカソード電極、前記基体載
置部と前記カソード電極との間に設けられ多数の開口を
有する前記カソード電極と電気的に絶縁されたアノード
電極、前記第１の空間内を排気するため前記第１の空間
の上下にそれぞれ設けられた排気口、該第１の排気口に
連通する第２の空間を介して設けられた第２の排気口と
を有し、内部に設けられた基体載置部に成膜用の基体を
載置して該基体を収納し得る堆積膜の形成装置用のカセ
ットであって、前記基体載置部及び前記アノード電極と
前記カソード電極とが電気絶縁性部材によって電気的に
絶縁されていることを特徴とする堆積膜の形成装置用の
カセット。
【請求項４】前記アノード電極は複数の開口を有する特
許請求の範囲第３項に記載の堆積膜の形成装置用のカセ
ット。