JPS61295376A

JPS61295376A - 堆積膜の形成装置及び該装置用のカセット

Info

Publication number: JPS61295376A
Application number: JP13394585A
Authority: JP
Inventors: Yasutomo Fujiyama; 藤山　靖朋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-06-21
Filing date: 1985-06-21
Publication date: 1986-12-26
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH07107192B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
導体ディバイス、電子写真用感光ディバイス、画像入力
用ラインセンサー、撮像ディバイス、光起電力素子等に
用いるアモルファス半導体膜を形成する装置に関する。

〔従来技術の説明〕

従来、半導体ディバイス、電子写真用感光ディバイス、
画像入力用ラインセンサー、撮像デイバイス、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、例えばアモルファスシリコン
（以下、「ａ−８ｉｌと記す。）、水素化アモルファス
シリコン（以下、ｌ’−ａ−８ｉ：ＨＪと記す。）等の
アモルファ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
波グロー放電によって分解し、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、そのだめの装置も各種
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はシールドボックスであって、絶縁物５１　
Ａおよび５１　Ｂ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。

シールドボックス５１はアースされ、保持電極５２はこ
のシールドボックス５１と絶縁されている。

しかもこのシールドボックス５１によって、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はロッドであって、保持電極５２の軸心上に位置す
るように、シールドボックス５１の底壁および保持電極
５２の底壁を貫通している。ロッド５３はシールドボッ
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図によっ
て、保持電極５２から絶縁されている。５はシール機構
であって、シールドボックス５１の底壁の外側に配置さ
れ、これによってロッド５３とシールドボックス５１と
の間を気密にシールする。

Ｉはゲートバルブであって、シールドボックス５１の上
端に配置され、シールドボックス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５１　Ａ
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（シールドボックス１）は密閉
構造を形成する。

５８はヒーターであって、シールドボックス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
ルドボックス５１を貫通した導電部材であって、一端が
保持電極５２に接続され、他端がＲＦ電源ω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Ｒ
Ｆ電源印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チ
ー／９面５２　Ａおよび５２　Ｂが各々形成されている
。このテーパ面５２　Ａおよび５２　Ｂにはガスを排気
するだめの排気口５２　Ｃおよび５２　Ｄが貫通して設
けられている。６１　Ａおよび６１　Ｂはガス排気管で
あって、シールドボックス５１の上端部および下端部に
各々一端が固定され、しかも、カセット７０の上端部お
よび下端部に形成された環状の配管７１　Ｂおよび７２
　Ｂに絶縁物５１　Ａおよび５１Ｂを介して各々連通し
ている。これらガス排気管　　　　”６１　Ａおよび６
１　Ｂの他端は吸気手段に接続されている。

６２はガス供給管であって、その一端がシールドボック
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、従って、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５
２とカセット７０の間の環状の空間６４内に供給される
。

ロッド５３は減速機構５３　Ａを介してモーター５３Ｂ
に結合され、このモーター５３Ｂの駆動によって回転す
る。まだ、モーター５３Ｂは図示しない昇降手段に固定
されており、この昇降手段によって、ロッド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
るカセット７０の断面を示す図面である。

カセツ）　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って密着する
ようなサイズを持つテーノ（を形成しており、保持電極
５２の排気口５２　Ｃおよび５２　Ｄ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、カセット７０内を
排気するだめの排気ロア１　Ａおよび７２　Ａが、その
周方向複数個所に等間隔で貫通形成しである。

この排気ロア１　Ａおよび７２　Ａから排気される反応
ガスは、カセット７０とその上端部および下端部の排気
部分７１および７２によって形成された環状の配管７１
　Ｂおよび７２　Ｂを経由し、保持電極５２の排気口５
２　Ｃおよび５２　Ｄから排気される。

カセット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。

なおりセット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７４　Ａの外側に電子写真用
感光体ドラムを形成するだめの円筒状支持体７５を取り
外し可能に嵌合固定しである。円筒状支持体７５は、本
体７４　Ａの下端部分の段部にその下端が当接し、その
上端が本体７４　Ａ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７４　Ａの外側に嵌合
固定されている。

押え７６を本体７４　Ａから取シ外すことによって円筒
状支持体７５を本体７４　Ａから外すことができる。

また、上部排気部分７１は、カセツ）　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７１　
Ｃが形成されている。まだカセット７０の下部排気部分
７２の底壁中央部分にも同様の突起７２　Ｇが形成され
ている。突起７１　Ｇおよび、７２Ｃは、チー、ｅ部と
このテーノξ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ってカセット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
たカセット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ット７０を保持電極５２内に収
納することによって、カセット７０の上端および、下端
のフランジ部７０　Ａおよび７０　Ｂ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・ケラ）　６５　
Ａおよび６５　Ｂを介して接触し、反応ガスの放出分布
を均一にするだめのガス室となる環状の空間図を形成す
る。

次にロッド５３を上昇させて、円筒状基体７５をカセッ
ト７０の底から持ち上げ、カセット７０内ニこれと絶縁
して支持する。

このようにして、カセット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、カセット７
０内に絶縁支持された円筒状基体７４はロッド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、ロッド５３
によって回転させ、真空に保持されたカセット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、ヒータ郭によって
カセット７０内を加熱し、保持電極５２およびカセット
７０に高周波電力を供給することによって放電を生起し
、反応ガスを分解することによって、円筒状支持体７５
の外周面上に、例えばアモルファス・シリコンの膜を堆
積する。

成膜が終った円筒状基体７４は、カセット７０とともに
保持電極５２外に搬出され、反応炉外でカセット７０か
ら取り出される。

カセット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
を介してカセット内に供給される。保持電極５２および
カセット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
ファス半導体膜の堆積に寄与するものは、主として中性
ラジカル粒子であシ、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、ダンプリングボンド、ボイド、ＳｉＨ２結
合等のアモルファス半導体膜にとっては好ましくない構
造欠陥を発生させる原因となることが判明している。よ
って、第５図に示すような従来の装置にあっては、カセ
ッ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っているため、形成される堆積
膜の諸物件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、カセッ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った。

更に、カセット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、カセット７０から電気的に分離することが必要不可
欠となシ、したがつてそのだめの機構、たとえばロッド
５３を上昇させてカセット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シ、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、カセット７０は一体構造であるため、その全
体がカソード電極となシ、カセット７０と円筒状基体７
５０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の上下端部のエッヂ
、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、そのだめ放電
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、カセット７０の上端部
および下端部にはカセット７０内部の周方向の排気圧力
を均一に調節するため排気部分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、アモルファス
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っても排気圧分
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、半導体ディバイス、電子写真用感光ディバイス
、画像入力用ラインセンサー、撮像ディバイス、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
法によシ、定常的に安定して形成しうる装置を提供する
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−性高め、常時安定して効率的に堆積膜を形成し
うる装置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だめには、従来
同じであっ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、
カセッ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、カセッ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ットを、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シ、カセットの
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、保持電極を有するシールドボックスと、カ
ソード電極を有し内部に堆積膜形成用の基体を収納しう
るようにしたカセットとからなり、該カセットが前記シ
ールドボックス内に収納されるとともに前記保持電極と
前記カソード電極とが電気的に接続することでカセット
内部に放電を生起せしめ、該放電を利用して基体上に堆
積膜を形成しうるようにした装置であって、該カセット
のカソード電極と堆積膜形成用の基体との間にアノード
電極を配設するとともに、該カセットを導電性部材と電
気絶縁性部材とで構成したことを特徴とするものである
。また、該アノード電極の壁面には、放電によシ生成し
た電子およびイオン粒子の通過を阻止し、中性ラジカル
粒子および未分解の反応ガスのみを通過せしめる中性ラ
ジカル引き出し口を多数設けたことを特徴とするもので
あり、さらに好ましくは、カセットに設けた排気口近傍
にフィード・スルー部を設け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、本発明はこれによっ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はシールドボックスであって、絶縁
リングＩＡおよびＩＢ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。シールドボックス
１はアースされ、保持電極２はこのシールドボックス１
と絶縁されている。しかもこのシールドボックス１によ
って、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ックス１を貫通した導
電部材であって、一端が保持電極２に接続され、他端が
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、その内周壁にチ
ー、ｅ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に連通ずるように貫通され
て設けられている。

８はガス供給管であって、その一端がシールドボックス
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
って、ガス供給源からの反応ガスが、ガス供給管８、絶
縁物９を介して保持電極２内部に供給される。

２人および２Ｂは、保持電極２の上端部内側周壁の講、
および下部絶縁リングＩＢ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、導電性ガスケットであり、
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
心軸上に沿って固定しである。

１１はゲート・バルブであり、上部排気部分６の開口部
に取付けてあシ、カセット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ＩＡ、下部絶縁リングＩＢ
、上部排気部分６、下部排気部分７、ゲート・バルブ１
１、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
保つ構造となっている。

まだ、上部排気部分６、下部排気部分７、シールドボッ
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
なっている。

第２−（１）〜（４）図は、カセツ）２０の部品構成を
示す断面図である。

カセット（９）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は成膜するだめの円筒状基体であシ、ｎはこれを内
側から支持するためのホルダーである。

ホルダー乙の下部には、カセット２０が組立てられた際
にその内部の排気圧を均一にするだめの空間であるとこ
ろのフィード・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７
Ａと密接するようなテーパ面２２Ｂに形成されている。

また、そのチー／９面２２Ｂには排気ロアＢに合致する
ような位置に排気口２２Ｇが開口せられている。さらに
また、このフィード・スルー部２２Ａの上部は円筒状に
開口している。なお、２２Ｄはカセット加を搬送する際
に使用されるチャッキング用突起である。

乙は円筒状基体２１の上部に取付けられるダミー基体で
あり、ホルダー２２によって支持される。

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

５はカセット加のカソード電極であシ、カセット用下部
絶縁すング勿の上部に密接して支持され、ホルダーｎと
は電気的に絶縁される構造となっている。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・ケラト
２Ａおよび２Ｂが各々密接するように、チー・（面を有
する７リング部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はカセット用上部絶縁リングであり、カソード電極
５の上端部に密接して支持されている。

ｎはカセツ）２０の上部排気リングで、ホルダー乙の下
部に附設したものと同様、排気圧を均一にするだめのフ
ィード・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のチー、ｅ
面６Ａに密接するようなチー／９面２７Ｂが形成されて
いる。さらにまた、そのチー、４面２７Ｂには排気口６
Ｂ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都の下方は円周状に開
口しており、カセット用上部絶縁リング２６の上部に載
置することによって排気口Ｉのみが開口したフィード・
スルー部が形成される。

路はアノード電極であり、ホルダー乙の下部に設けられ
たフィード・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５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ｎのフィー
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
るだめ、円筒状基体２１をセットしたホルダーｎとアノ
ード電極とは同電位に保たれている。アノード電極あの
上側部も同様に突出部を有しており、該突出部は、上部
絶縁り／グ２６に設けられた溝に当接し、支持されてい
る。アノード電極あの壁面には、アノード電極あとカソ
ード電極５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
び未分解の反応が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、アノード電極路は、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路によって捕獲し、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、アノード電極あと円筒状基体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、上述のカセット構成部品の組み立て断面図で
ある。カセット加は、まずホルダー乙の円筒上方からア
ノード電極路をかぶせ、次にカセット用下部絶縁リング
Ｕをかぶせて、ホルダー乙のフィード・スルー部２２Ａ
の上部に嵌合固定する。これにより下部のフィード・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１体２１を、ホルダー乙の円筒上方
から中心軸に沿って挿入し、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、カン−１電極部をかぶせ、そのフランジ２５
Ｂをカセット用下部絶縁リングＵ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ット用上部
絶縁リング２６をのせ、絶縁リング部に設けた段差部に
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ｎをのせてカセツ）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。

完成したカセット氏はホルダー２２の上端のチャッキン
グ用突起２２Ｄを利用して、チャッキング機構（図示せ
ず）によって懸吊搬送され、真空搬送可能なポット内（
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おる
堆積膜の形成装置内部に挿入する。

第４図は、カセツ）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）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）２Ａおよび２Ｂが、カセツ）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
５の間にはガスを均一な分布状態で放出させるだめのガ
ス室となる環状の空間人が形成される。

まだ、ホルダー乙の下部のテーパ面２２Ｂと下部排気部
分７のチー７２面７Ａが密接し、排気口２２ｃと排気管
７Ｃとが連通してカセツ）２０内の下部排気が可能とな
る。

また、上部排気リングｎのチー／２面２７Ｂと上部排気
部分６のチー／９面６Ａが密接し、排気口２７ｃと排気
管６Ｃとが連通してカセツ）２０内の上部排気が可能と
なる。

収納されたカセツ）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
よって加熱、保持されている。成膜に最適な温度として
は、例えば、ａ−８ｉ膜を形成する場合、基体２１の温
度を５０〜４５０“Ｃ１より好ましくは２００〜３００
°Ｃとするのが望ましい。次に真空、好ましくはＩ　Ｘ
　１０−’Ｔｏｒｒ以下に保持されたカ七ツ）２０内に
１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−８１膜形
成の場合であれば、８１Ｈ４，８１２Ｈ，等のシランガ
スを供給する。この際、カセット内のガス圧は０．０１
〜ＩＱ　Ｔｏｒｒ　、好ましくは０．１〜ｌ　Ｔｏｒｒ
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よ
び下端部の導電性ガス・ケラト２Ａおよび２Ｂを介して
カソード電極部に高周波電力を供給することによって、
アースに接地されたアノード電極路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、アノード電極路
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、例えばアモルファス・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５の間に設置された円筒状アノード電極路が、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
電極路は、プラズマ放電によυ生起した正イオン粒子が
カソード電極表面をスパッタリングすることによυ飛び
出した電極材料が、円筒状基体２１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
材料等によシネ細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路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、電極の電位時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シ決定されるが、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って
表われることが知られている。従来の装置においては、
カソード電極乙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っていたの
で均一な膜厚の堆積膜を得゛ることか困難でちったが、
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δ
以外のカセツ）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
−Ｐ電極部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路との
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。よって、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、成膜中のカ七ツ）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って決定される
が、排気口四およびＩによって、円筒状基体２１の周方
向の圧力分布を均一化し、またフィード・スルー部Ｚ２
Ａおよび２′７Ａによって、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、この排気口四および閏、フィー
ド・スルー部２２Ａおよび２７Ａ、排気口２２Ｃおよび
２７Ｃ１排気管７Ｃおよび６Ｃｔ介して図示していがい
排気手段で排気される。その際、例えば、アモルファス
・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、前記フィード・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である
ことから、フィード・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
シラン粉体の堆積量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。

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

円筒状基体２１を取り出したカ七ツ）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ッドを
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、＊ｋｆ−２２内
部に収納され、カセッ）２０ト、！＝４に搬送される構
造となっているのがよシ好ましい。

また、上記実施例においては、その排気方法をカセツ）
２０の上下方向としたが、円筒状基体２１の長さ等によ
って、どちらが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、カセッ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７ノード電極を設けたことに
ょシ、該同軸円筒状アノード電極がプラズマ放電生起の
だ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シ損傷をうけることがなくな
シ、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−ｒ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
ノ々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、カッーＰ電極材料が堆積膜中に混入して
不純物として作用し、半導体緒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。従って
、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、カセットが導電
性部材と電気絶縁性部材とで構成されているため、カン
ーｒ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（例えばロッド）を設ける必要がな
く、カセッ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、カセット内で基体がカセットに嵌合されているこ
とから、カセット搬送中に、振動等によシ基体位置がず
れることがなく、カン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、カセット内部にフィード・スルー部を設け
れば、その排気圧力調整をフィード・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、このフィード・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、カセット以外の配管に
堆積するポリシラン粉体の量を軽減することができるだ
め、配管のつまシ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
成を行なうだめのカセットと、その条件をつくり出すた
めの両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、同一形態のカセッ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シ、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
の形成装置のカセッ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図はそのカセットの断面略図である。１・・・シールドボックス、ＩＡ、ＩＢ・・・絶縁リン
グ、２・・・保持電極、３・・・導電部材、４，９・・
・絶縁物、５・・・ＲＦ電源、６，７・・・排気部分、
５Ａ、７Ａ・・・テーパ面、５Ｂ、７Ｂ・・・排気口、
□Ｃ，７Ｃ・・・排気管、８・・・ガス供給管、１０・
・・ヒーター、１１・・・ゲートバルブ、加・・・カセ
ット、２１・・・円筒状孝１１体、ｎ・・・ホルダー、
２２　Ａ　、２７　Ａ・・・フィード・スルー部、２２
Ｂ、２７Ｂ・・・チー／ぐ面、２２Ｃ，２７Ｇ・・・排
気口、乙・・・ダミー基体、２４・・・カセット用下部
絶縁リング、５・・・カソード電極、２５Ａ、２５Ｂ・
・・７ランデ部、２５ｃ・・・ガス噴出口、あ・・・カ
セット用上部絶縁リング、τ・・・上部排気リング、昂
・・・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・・・シールドボックス、５１Ａ、５１Ｂ・・
・絶縁物、５２・・・保持電極、５３・・・ロット、５
３　Ａ・・・減速機構、５３　Ｂ・・・モーター、斜・
・・絶縁物、５５・・・シール機構、５６・・・ゲート
バルブ、５７゛・・環状絶縁物、郭・・・ヒーター、５
９−・・導電部材、ω・・・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、６
５Ｂ・・・導電性ガス・ケラト、６６・・・絶縁物、７
０°°“カセット、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、７４
　Ａ・・・本体、７５・・・円筒状支持体、７６・・・
環状の押え

Claims

【特許請求の範囲】

（１）保持電極を有するシールドボックスと、カソード
電極を有し内部に堆積膜形成用の基体を収納しうるよう
にしたカセットとからなり、該カセットが前記シールド
ボックス内に収納されるとともに前記保持電極と前記カ
ソード電極を電気的に接続することでカセット内部に放
電を生起せしめ、該放電を利用することにより基体上に
堆積膜を形成しうるようにした装置であって、該カセッ
トのカソード電極と堆積膜形成用の基体との間にアノー
ド電極を配設するとともに、該カセットを導電性部材と
電気絶縁性部材とで構成したことを特徴とする堆積膜の
形成装置。
（２）アノード電極の壁面に、放電により生成した電子
およびイオン粒子の通過を阻止し、中性ラジカル粒子お
よび未分解反応ガスのみを選択的に通過せしめる中性ラ
ジカル引き出し口を多数設けたことを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項に記載の堆積膜の形成装置。
（３）カセットを構成する導電性材料の少なくとも１部
が、保持電極と電気的に接続されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項に記載された堆積膜の形成
装置。
（４）カセットが排気口近傍にフィード・スルー部を有
していることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に
記載された堆積膜の形成装置。