JP2000003878A - 放電電極及びそれを用いた高周波プラズマ発生装置並びに給電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜厚が均一な非晶質薄膜及び微結晶薄膜を製
造することができるプラズマ蒸着装置及びそれに用いる
高周波放電電極を提供する。 【解決手段】 複数の電極棒１２ａを平行に並べ、その
両端を電極棒１２ｂ，１２ｃでつないで、梯子状の電極
を構成してなり、給電点１３（１３−１〜１３−４）を
高周波放電電極１１の一辺の二等分線を基準線１４とし
て線対称の所定の距離に配置してなり、放電分布の均一
性に影響するラダー電極上の電圧分布を充分小さく抑え
ることができ、均一な製膜速度分布を得ることができ、
大面積化しても均一な蒸着が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】太陽電池や薄膜トランジスタ
等に用いられるアモルファスシリコン，微結晶シリコ
ン，多結晶シリコン，窒化シリコン等の半導体の製膜
や、半導体膜のエッチングに用いられる高周波プラズマ
発生装置の放電電極形状と給電方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記高周波プラズマ発生装置の一例とし
てアモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」とい
う。）薄膜や窒化シリコン（以下、「ＳｉＮｘ」とい
う。）薄膜を製造するために、従来より用いられている
プラズマ化学蒸着装置（以下、「ＰＣＶＤ」又は「蒸着
装置」という。）の構成について、２つの代表的例につ
いて説明する。すなわち、放電発生に用いる電極とし
て、ラダー電極を用いる方法及び平行平板電極を用
いる方法について以下に説明する。

【０００３】 まず、ラダー電極を用いる方法につい
ては、特開平４−２３６７８１号公報には、はしご状平
面形コイル電極として各種形状の電極を用いたプラズマ
ＣＶＤ装置が開示されている。本方法の代表的な構成を
示す図２１を用いて説明する。図２１に示すように、こ
のＰＣＶＤ装置は、反応容器０１内に放電用ラダー電極
（以下、「ラダー電極」という。）０２と基板加熱用ヒ
ータ０３とが平行に配置されており、前記放電用ラダー
電極０２には、高周波電源０４からインピーダンス整合
器０５を介して例えば１3.５６ＭＨz の高周波電力が供
給されている。前記放電用ラダー電極０２は、その斜視
図をあらわす図２２に示すように、ラダー電極０２の一
端には、インピーダンス整合器０５を介して高周波電源
０４が接続されており、ラダー電極０２の他端には、ア
ース線０６が接続されており、図２１に示す反応容器０
１とともに接地されている。

【０００４】前記放電用ラダー電極０２に供給された高
周波電力は、反応容器０１内に配設された基板加熱用ヒ
ータ０３と放電用ラダー電極０２との間にグロー放電プ
ラズマを発生させ、放電用ラダー電極０２のアース線０
６を介してアースへ流れる。なお、このアース線０６に
は同軸ケーブルが用いられている。

【０００５】前記反応容器０１内には、図示しないボン
ベから反応ガス導入管０７を通して、例えばモノシラン
と水素との混合ガスが反応ガス０８として供給される。
供給された反応ガス０８は、放電用ラダー電極０２によ
り発生したグロー放電プラズマにより分解され、基板加
熱用ヒータ０３上に保持され、所定の温度に加熱された
基板０９上に堆積する。また、反応容器０１内のガス
は、排気管０１０を通して真空ポンプ０１１により排気
される。

【０００６】以下、前記装置を用いて基板に薄膜を製造
する場合について説明する。図２１に示すように、真空
ポンプ０１１を駆動して反応容器０１内を排気した後、
反応ガス導入管０７を通して、例えば、モノシランと水
素との混合ガスを反応ガス０８として供給し、反応容器
０１内の圧力を0.０５〜0.５Torrに保つ。この状態で、
高周波電源０４から放電用ラダー電極０２に高周波電力
を印加すると、グロー放電プラズマが発生する。反応ガ
ス０８は、放電用ラダー電極０２と基板加熱用ヒータ０
３間に生じるグロー放電プラズマによって分解され、こ
の結果ＳｉＨ₃ ，ＳｉＨ₂ などのＳｉを含むラジカルが
発生し、基板０９表面に付着してａ−Ｓｉ薄膜が形成さ
れる。

【０００７】 次に、放電発生に用いる電極として平
行平板電極を用いる方法について図２３を参照して説明
する。図２３に示すように、反応容器０２１内に高周波
電極０２２と基板加熱用ヒータ０２３とが平行に配置さ
れている。前記高周波電極０２２には、高周波電源０２
４からインピーダンス整合器０２５を介して例えば１3.
５６ＭＨz の高周波電力が供給される。基板加熱用ヒー
タ０２３は、反応容器０２１とともに接地され、接地電
極となっている。従って、高周波電極０２２と基板加熱
用ヒータ０２３との間でグロー放電プラズマが発生す
る。

【０００８】前記反応容器０２１内には図示しないボン
ベから反応ガス導入管０２６を通して例えばモノシラン
と水素との混合ガスが反応ガス０２７として供給され
る。反応容器０２１内のガスは、排気管０２８を通して
真空ポンプ０２９により排気される。基板０３０は、基
板加熱用ヒータ０２３上に保持され、所定の温度に加熱
される。

【０００９】上述した構成の装置を用いて、以下のよう
にして薄膜を製造する。図２３に示すように、真空ポン
プ０２９を駆動して反応容器０２１内を排気する。次
に、反応ガス導入管０２６を通して例えばモノシランと
水素との混合ガスを反応ガス０２７として供給し、反応
容器０２１内の圧力を0.０５〜0.５Torrに保ち、高周波
電源０２３から高周波電極０２２に電圧を印加すると、
グロー放電プラズマが発生する。反応ガス導入管０２６
から供給された反応ガス０２７のうち、モノシランガス
は高周波電極０２２と基板加熱用ヒータ０２３との間に
生じるグロー放電プラズマによって分解される。この結
果、ＳｉＨ₃ ，ＳｉＨ₂ 等のＳｉを含むラジカルが発生
し、基板０３０表面に付着して、ａ−Ｓｉ薄膜が形成さ
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放電発
生に用いる電極として、ラダー電極を用いる方法及び
平行平板電極を用いる従来の方法は、いずれも次のよ
うな問題を有している。 図２１において、ラダー電極０２近傍に発生した電
界により反応ガス（例えばＳｉＨ₄ ）０８は、Ｓｉ，Ｓ
ｉＨ，ＳｉＨ₂ ，ＳｉＨ₃ ，Ｈ，Ｈ₂ 等に分解され、基
板０９の表面にａ−Ｓｉ膜を形成する。しかしながら、
ａ−Ｓｉ膜形成の高速化を図るため、高周波電源の周波
数を現状の１3.５６ＭＨz より、３０ＭＨz ないし３０
０ＭＨz （超高周波帯Very High Frequency 以下ＶＨＦ
帯）へ高くすると、ラダー電極０２近傍の電界分布が一
様性がくずれ、その結果として、基板０９に成膜される
ａ−Ｓｉ膜の膜厚分布が極端に悪くなる、という問題が
ある。

【００１１】図２４は、ラダー電極０２を用い、基板面
積３０ｃｍ×３０ｃｍでのプラズマ電源周波数と膜厚分
布（平均膜厚からのずれ）との関係を示す。膜厚分布の
一様性（±１０％以内）を確保できる基板の大きさ即ち
面積は５ｃｍ×５ｃｍないし２０ｃｍ×２０ｃｍ程度で
ある。

【００１２】ラダー電極０２を用いる方法のＶＨＦ帯で
の均一製膜が困難な理由は次の通りである。ＶＨＦ帯の
波長は表１に示すとおり、真空中で１〜１０ｍで、製膜
装置の回路のサイズと同等オーダである。電力の伝送に
用いられる同軸ケーブルや、ラダー電極など、分布定数
線路中ではさらに波長が短くなり、同軸ケーブルの場
合、波長は0.６７倍に短くなる。回路内にインピーダン
ス不整合が存在して反射がおきる場合、定在波が立つ
が、その節、腹の間隔は、線路波長の１／２である。

【００１３】

【表１】

【００１４】したがって、大面積電極では、定在波の影
響で生じる電圧分布のために、電極近傍の電界分布が不
均一となり放電が不均一になる。この様子は第１の先行
技術文献（ J. Appl. Phys. 54(8), 1983. p.4367 ）に
記されている。この文献では一次元の定在波分布による
放電の不均一性が記されており、ラダー電極でも電極棒
１本１本について、このような不均一性が生じると考え
られる。

【００１５】また図２２に示すアース線０６は、その長
さが「表１」に示す波長と同程度となるため、アースと
して働かず、波長の１／４で開放端、１／２で短絡端と
して働き、電圧・電流分布を左右してしまう。さらに、
ＶＨＦ帯では、電極と周囲の構造物，アース板などとの
間に生じる浮遊容量や、電極棒に沿った残留インダクタ
ンスなどによる電圧・電流分布が無視できなくなり、均
一性が悪化する。

【００１６】例えば数十ｃｍの電極棒は数ｎＨのインダ
クタンスを持っており、１００ＭＨz ではこれは数Ωの
インピーダンスに相当し、同じく数Ωのプラズマインピ
ーダンスと較べて無視できない。

【００１７】さらに、ＶＨＦ帯では表皮効果により電流
が流れにくくなり、１００ＭＨz で１ｍ当り0.５Ω程度
の抵抗値となり、放電の不均一性及び電流損失の原因と
なる。

【００１８】以上のような原因で放電が不均一になるた
め、均一な製膜は困難である。従って、量産性向上や低
コスト化に必要な大面積基板に関するプラズマ電源の高
周波数化による成膜速度の向上は非常に困難である。な
お、ａ−Ｓｉの成膜速度はプラズマ電源周波数の２乗に
比例するので、関連技術分野の学会においても研究が活
発化している。さらに、大面積化への成功例はまだな
い。

【００１９】また、ラダー電極０２への給電では、従来
１3.５６ＭＨz を用いていた際には市販同軸ケーブルの
中心導体をラダー電極の棒にねじ止めするだけで特に問
題なかったが、ＶＨＦ帯でのプラズマ発生では、中心導
体，同軸ケーブルのアースシールド周辺に、不必要で強
いプラズマが発生する。特にハイパワー時にはかなり強
いプラズマが局所的に発生する。このプラズマにより給
電点付近の製膜速度が局所的に速くなってしまったり、
膜質が低下したり、場合によっては粉が発生してしま
う、という問題がある。

【００２０】 図２３において、高周波電極０２２と
基板加熱用ヒータ０２３との間に発生する電界により、
反応ガス（例えばＳｉＨ₄ ）は、Ｓｉ，ＳｉＨ，ＳｉＨ
₂ ＳｉＨ₃ ，Ｈ，Ｈ₂ 等に分解され、基板０３０の表面
にａ−Ｓｉ膜を形成する。しかしながら、ａ−Ｓｉ膜形
成の高速化を図るため、高周波電源０２２の周波数を現
状の１3.５６ＭＨz より、ＶＨＦ帯へ高くすると、高周
波電極０２２と基板加熱用ヒータ０２３間に発生する電
界分布の一様性がくずれ、その結果として、ａ−Ｓｉ膜
の膜厚分布が極端に悪くなる。

【００２１】図２４は、平行平板型電極０２２を用い、
基板面積３０ｃｍ×３０ｃｍでのプラズマ電源周波数と
膜厚分布（平均膜厚からのずれ）の関係を示す特性図で
ある。膜厚分布の一様性（±１０％以内）を確保できる
基板の大きさ即ち面積は、５ｃｍ×５ｃｍないし２０ｃ
ｍ×２０ｃｍ程度である。

【００２２】平行平板電極を用いる方法によるＶＨＦ帯
における均一製膜が難しい理由は次の通りである。ま
ず、平行平板型は、ラダー電極型と較べて、もともと反
応性ガスの供給を均一に行いにくい構造である。第２の
先行技術文献( Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 219
(1991) p.631.)に問題点が詳しく述べられているよう
に、図２３のように反応ガス供給管０２６からガス０２
７を供給すると、基板０３０上の供給側に近い部分と遠
い部分で、製膜速度に差が出てしまう。また図示はしな
いが、高周波電極０２２に多数の穴を設置し、そこから
反応ガスを供給する方法でも、ガスの拡散体積が狭いた
めに、不均一な膜厚分布になりやすい。

【００２３】さらに、ＶＨＦ帯では、ラダー電極と同じ
様に定在波の影響により、電圧分布が悪化し、放電の不
均一性が生じる。しかも、ラダー電極では、電流の流れ
が、電極棒方向に制限され、終端インピーダンスもアー
ス線で決定されるのに対し、平行平板では電圧分布，電
流分布が２次元となり、終端インピーダンスも電極２２
の周全体であるため複雑なものとなり、場合によっては
時間変化を伴う不均一な放電分布となる。

【００２４】一方、ラダー電極ではプラズマを生成する
電界分布が、もともと電極棒のまわりの不均一な分布で
あるために、多小の定在波の存在があってもそれほど影
響を受けないのに対し、平行平板型は均一な電界分布に
よりプラズマを生成しているため、少しでも電界の均一
性が乱れると、プラズマの均一性が著しく悪化する特性
を持つ。

【００２５】したがって、量産性向上や低コスト化に必
要な大面積基板に関するプラズマ電源の高周波数化によ
る成膜速度の向上は、非常に困難である。なお、ａ−Ｓ
ｉの成膜速度はプラズマ電源周波数の２乗に比例するの
で、関連技術分野の学会においても研究が活発化してい
るが、大面積化への成功例はまだ無い。

【００２６】第３の先行技術文献（ L. Sansonnens et.
al, Plasma Sonrces Sci. Technol. 6(1997) p.170)に
は、平行平板型を用いたＶＨＦ帯での大面積製膜が報告
されている。この先行技術文献では、７０ＭＨz で中央
に給電した場合、±３８％の不均一性があるとしてい
る。これは図２４に示す我々の結果と同等であり、太陽
電池や薄膜トランジスタ等には利用できないレベルの不
均一性である。同じく７０ＭＨz で４点に給電すること
により均一性が改善され、±１８％になるとしている
が、これでも太陽電池等に必要な±１０％の均一性を達
成できていない。

【００２７】また、上述したラダー型及び平行平板型電
極以外に、グリッド状（格子状又は網状）放電電極を用
いたプラズマ化学蒸着装置が提案されている。このグリ
ッド状高周波放電電極を用いたプラズマ化学蒸着装置の
構成の概略を図２５に示す。

【００２８】図２５に示すように、ＰＣＶＤ０３１は、
真空容器０３２内に原料ガス０３３を導入するガス導入
口０３４を有する原料ガス供給部材０３５と、該原料ガ
ス供給部材０３５と対向して配置された基板加熱装置を
兼用する基板支持手段０３６に支持された基板０３７
と、該基板０３７と原料ガス供給部材０３５との間に配
されたグリッド状高周波放電電極０３８とを配設してな
るものである。図中符号０３９は真空ポンプ、０４０は
高周波電源を図示する。

【００２９】上述した蒸着装置０３１による非晶質薄膜
及び微結晶薄膜の製造方法を以下に示す。基板加熱装置
を兼用する基板支持手段０３６に基板（例えばガラス，
ステンレス，耐熱性高分子材料）０３７を固定し、所定
の温度（例えば２００℃）まで加熱する。また、真空容
器０３２内を真空ポンプ０３９にて真空排気する（例え
ば１×１０^-6Ｔｏｒｒ程度まで) 。次に、原料ガス（例
えばＳｉＨ₄ ガス）０３３を原料ガス導入口０３４から
真空容器０３２内に導入する。真空容器０３２内及び原
料ガス圧力及び流量が所定の値（例えば0.１Ｔｏｒｒで
８００ｓｃｃｍ) になるよう導入流量と排気流量とを調
整する。

【００３０】次に、高周波放電電極０８に高周波電源０
４０より高周波電力（例えば６０ＭＨｚで８００Ｗ）を
入力し、高周波放電電極０３８の周辺に原料ガス０３２
のプラズマ０４１を発生させる。導入された原料ガス０
３３はプラズマ０４１により活性化され、ラジカルな状
態（例えばＳｉＨ₂ やＳｉＨ₃ 、以下ラジカルという）
になる。基板支持手段０３６に支持された基板０３７表
面まで到達したラジカルは互いに化学的な結合をしなが
ら基板０３７表面に堆積し、薄膜（例えばアモルファス
シリコン薄膜、微結晶シリコン薄膜等）を形成する。

【００３１】近年、アモルファスシリコン太陽電池、微
結晶シリコン太陽電池、薄膜トランジスタを用いた液晶
表示装置等は、大面積化の要求が高まっており、製造装
置であるＰＣＶＤ装置も大面積化の方向に進んでいる。

【００３２】しかしながら、大面積化すると薄膜の均一
な蒸着（例えば物性，膜厚等）が困難になるという問題
がある。これは、基板面上への供給ガスの流量分布の
不均一性、放電電極面上の電圧分布の不均一性が主な
要因とされている。また、成膜速度や膜質向上のための
一手段として、電源周波数の高周波化の方向にも進んで
おり、従来良く用いられている１3.５６ＭＨｚから、更
に高い周波数領域（例えば４０〜２００ＭＨｚ）への高
周波化が行われているが、この領域では波長が基板サイ
ズと同程度のオーダーとなるため、定在波の影響等によ
る電極面上の電圧分布の不均一性がさらに顕著となり、
大面積での均一な成膜を妨げる新たな要因となってい
る。

【００３３】図２６は従来のプラズマ化学蒸着装置にお
ける供給ガスの流量分布の均一性を高める原料ガス供給
管０５１、高周波放電電極０５２、基板０５３の形状及
び配置の一例を示す。図２６に示すように、原料ガス供
給管０５１は、基板０５３全面に原料ガスを供給できる
ように、ガス吹き出し孔０５４を設けたガス管０５５を
ハシゴ状に配置した形状であり、基板０５３と平行とな
るように配置されている。また、高周波放電電極０５２
も基板０５３全面にプラズマを発生させ、且つガス供給
管０５１からの原料ガスの流れを遮ることなく、一様に
供給できるように、電極棒０５６をハシゴ状に配置した
形状で、基板と平行に配置されている。図２６に示すよ
うな高周波放電電極０５２においては、給電点０５７は
中央部分に設けられている。

【００３４】図２６に示す方法では、一般に用いられる
平行平板型の電極を用いた場合と比べると、供給ガスの
流量の分布の均一性を高めることができるので、従来の
１3.５６ＭＨｚの電源周波数での成膜では、大面積での
薄膜の均一性は良好であった。しかしながら、高速高品
質成膜等のために従来よりも高い周波数領域の電源周波
数を用いる場合、従来の技術にかかる高周波放電電極の
形状では電圧分布が不均一になりやすく、高周波放電電
極全体に均一なプラズマを発生させることが困難であっ
た。

【００３５】図２６に示す高周波放電電極０５２を用い
た電圧分布を図２７に示す。図２７に示すように、中央
部分に給電点０５７を有する電極棒０５６の部分の電圧
が高い不均一な電圧分布になっており、プラズマが不均
一になっていることが示される。

【００３６】一方、先に述べたように、第３の先行技術
文献によれば、平行平板型ＰＣＶＤ装置では、電極面上
の中央若しくは中央を中心とする対称な４点に給電する
ことによって、電源周波数が７０ＭＨｚでも比較的均一
な電圧分布が得られ、比較的均一な薄膜が得られてい
る。 しかしながら、この従来技術においても、膜厚の
不均一性は±１８％と高く、十分に均一な薄膜（±１０
％以下）は得られていないのが、現状であり、均一な薄
膜を得ることができるＰＣＶＤ装置が望まれている。

【００３７】本発明は、前記問題に鑑み、膜厚が均一な
非晶質薄膜及び微結晶薄膜を製造することができる高周
波放電電極及びそれを用いたプラズマ蒸着装置を提供す
ることを課題とする。

【００３８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する［請
求項１］の高周波放電電極の発明は、高周波電源より整
合器を介して給電される高周波プラズマ発生装置の放電
電極であって、少なくとも２点以上の高周波電力の給電
点を有することを特徴とする。

【００３９】［請求項２］の発明は、請求項１におい
て、複数の電極棒を平行に並べた電極棒群を２つ互いに
直交させて配置してなり、高周波電力の給電点が高周波
放電電極の各辺の二等分線を基準として線対称の位置に
配されてなることを特徴とする。

【００４０】［請求項３］のプラズマ蒸着装置の発明
は、反応容器内に放電電極と基板支持手段とが平行に配
置されてなり、整合器を介して高周波電源から前記放電
電極に高周波電力を給電する高周波プラズマ発生装置で
あって、前記放電電極に請求項１又は２の放電電極を用
いたことを特徴とする。

【００４１】［請求項４］の発明は、請求項３におい
て、基板に対向しない、放電電極の周辺部に前記給電部
を設けたことを特徴とする。

【００４２】［請求項５］の発明は、請求項３又は４に
おいて、整合器から各給電点までの電力伝送線路の長さ
を等しくすることを特徴とする。

【００４３】［請求項６］の発明は、請求項３乃至６に
おいて、伝送線路を放電電極の給電部に接続する際、給
電点と伝送線路のパワーラインを結ぶ絶縁されていない
むき出しの金属コネクタ部の太さを、給電部付近の電極
棒の太さと少なくとも同じにすることを特徴とする。

【００４４】［請求項７］の発明は、請求項３乃至６に
おいて、給電点と伝送線路のアースラインの終端金属部
の距離を、少なくとも１ｃｍ以上とすることを特徴とす
る。

【００４５】［請求項８］の発明は、請求項３乃至７に
おいて、伝送線路の放電電極への取付けを、放電電極の
基板とは異なる側とし、その取付け角度を少なくとも斜
め４５°以上とすることを特徴とする。

【００４６】［請求項９］の発明は、請求項３乃至８に
おいて、伝送線路のパワーラインの金属部分から接地部
分までの最短距離を、少なくとも１ｃｍ以上とすること
を特徴とする。

【００４７】［請求項１０］の発明は、請求項３乃至９
において、放電電極への給電部の金属コネクタを、外径
１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の絶縁物で覆うことを特徴と
する。

【００４８】［請求項１１］の発明は、請求項１０にお
いて、金属コネクタの外周と絶縁物の内周の隙間を、３
ｍｍ以下とすることを特徴とする。

【００４９】［請求項１２］の発明は、請求項３乃至１
１において、放電電極への給電構造が、伝送線路をコネ
クタとレセプタクルとで接続する構造とし、コネクタと
レセプタクルの接続部内部の中心導体と外部シールドの
間の径方向の隙間を３ｍｍ以下とした絶縁構造とするこ
とを特徴とする。

【００５０】［請求項１３］の発明は、反応容器内に放
電電極と基板支持手段とが平行に配置されてなり、整合
器を介して高周波電源から前記放電電極に高周波電力を
給電する高周波プラズマ発生装置であって、前記放電電
極の電極面のうち基板と対向する範囲のすべての点から
前記給電点の少なくとも１つまで電極に沿って測った最
短の距離が、高周波の真空中波長の１／４以下となるよ
うに給電点の数と給電点の位置を設定することを特徴と
する。

【００５１】［請求項１４］の発明は、反応容器内に放
電電極と基板支持手段とが平行に配置されてなり、整合
器を介して高周波電源から前記放電電極に高周波電力を
給電する高周波プラズマ発生装置であって、放電電極へ
の高周波供給を多点で行う際に、高周波供給源からの一
出力を複数に分割する給電線路が同軸ケーブルであり、
該同軸ケーブルを２分割し、それぞれ高周波のケーブル
内の波長の４分の１の長さで、前記同軸ケーブルと同じ
特性インピーダンスの同軸ケーブルに接続し、さらにそ
の先端をそれぞれ２分割し、それぞれ前記同軸ケーブル
と同じ特性インピーダンスの同軸ケーブルを接続するこ
とにより複数に分割することを特徴とする。

【００５２】［請求項１５］の発明は、請求項１４にお
いて、同軸ケーブルが分布定数線路であることを特徴と
する。

【００５３】［請求項１６］の高周波プラズマ発生装置
の給電方法の発明は、反応容器内にラダー型又はグリッ
ド型放電電極と基板支持手段とが平行に配置されてな
り、整合器を介して高周波電源から前記放電電極に高周
波電力を給電する高周波プラズマ発生装置の給電方法で
あって、前記給電点を２点以上の多点として給電するこ
とを特徴とする。

【００５４】［請求項１７］の発明は、請求項１６にお
いて、前記放電電極の電極面のうち基板と対向する範囲
のすべての点から前記給電点の少なくとも１つまで電極
に沿って測った最短の距離が、高周波の真空中波長の１
／４以下となるように給電点の数と給電点の位置を設定
しつつ給電することを特徴とする。

【００５５】［請求項１８］の発明は、請求項１６にお
いて、放電電極への高周波供給を多点で行う際に、高周
波供給源からの一出力を複数に分割する給電線路が同軸
ケーブルであり、該同軸ケーブルを２分割し、それぞれ
高周波のケーブル内の波長の４分の１の長さで、前記同
軸ケーブルと同じ特性インピーダンスの同軸ケーブルに
接続し、さらにその先端をそれぞれ２分割し、それぞれ
前記同軸ケーブルと同じ特性インピーダンスの同軸ケー
ブルを接続することにより複数に分割しつつ給電するこ
とを特徴とする。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００５７】［第１の実施の形態］図１は第１の実施の
形態のラダー電極への給電部の一詳細図であり、ラダー
電極への少なくとも２点以上の多点給電の一例を示す。
図１に示すように、本実施の形態にかかる蒸着装置のラ
ダー電極１１は、複数の電極棒１２ａを平行に並べ、そ
の両端を電極棒１２ｂ，１２ｃでつないで、梯子状の電
極を構成してなり、給電点１３（１３−１〜１３−４）
を高周波放電電極１１の一辺の二等分線を基準線１４と
して線対称の所定の距離に配置してなるものである。前
記給電点１３−１〜１３−４には、電送線路として同軸
ケーブル１５を用い、高周波電源１６から整合器１７を
介して高周波電力が供給されている。高周波電源１６よ
り整合器１７および同軸ケーブル１５を介してラダー電
極１１の４つの給電点１３（１３−１〜１３−４）に給
電している。

【００５８】ラダー電極１１を用いたプラズマ発生装
置において、ラダー電極１１への給電点１３を、２点以
上、好ましくは、４点以上の多点としている。

【００５９】 において少なくとも、電極面のうち
基板と対向する範囲のすべての点から、好ましくは放電
電極１１の電極面上のすべての点から、前記の給電点
の少なくとも１つまでのラダー電極を構成する金属棒に
沿って測った最短の距離が、高周波の真空中波長の１／
４以下、好ましくは１／８以下となるように給電点の数
と給電点の位置を設定している。このように設定するこ
とにより、基板面上の放電分布の均一性に影響するラダ
ー電極上の電圧分布を充分小さく抑えることができる。
したがって、均一な製膜速度分布を得ることができる。

【００６０】 において、ラダー電極１１上の給電
点１３は、基板と対向しない位置、すなわち、ラダー電
極１１の周辺部に設けるようにしている。特に、好まし
くはラダー電極１１の枠部に付けるのがよい。これは、
給電点１３には、給電に用いる電力伝送線路（以下「伝
送線路」という。）として、例えば同軸ケーブル１５を
用いて接続した場合、このまわりにはラダー電極１１の
まわりと同様にプラズマが発生するが、このプラズマは
モノシランを分解し、アモルファスシリコン製膜のもと
となるＳｉＨ₃ などのラジカルを発生してしまうので、
この給電部付近の基板面の製膜速度が他の部分と較べて
高くなってしまうからである。そこで、製膜速度分布が
このような給電部付近のプラズマの影響を受けないよう
に、給電部１３は基板２５に対向しない、ラダー電極の
周辺部に付けるようにしている。

【００６１】 において、整合器１７から各給電点
１３までの電力伝送線路の長さを等しくしている。これ
により、各給電点の高周波電圧の位相を等しくすること
ができ、不安定で統一性のない定在波が立つことを防止
でき、製膜速度均一化の際に必要な給電点位置の微調整
が比較的容易にできる。

【００６２】 において、ラダー電極１１上の各給
電点１３の位置を、ラダー電極１１の中心を基準線１４
として所定距離（ｄ₁ ）を持って線対称な配置とする。
これにより、ラダー電極１１上の電圧分布が対称な形と
なり、分布のさらなる均一化のために必要な給電点位置
の微調整が簡単になる。また、点対称の配置（給電点１
３−１及び給電点１３−４）としてもよい。

【００６３】なお、本実施の形態の具体的な実施例は第
１の実施例〜第６の実施例において、詳細に説明する。

【００６４】［第２の実施の形態］図１５は、第３の実
施の形態のラダー電極への給電部の一詳細図であり、図
１６はその要部側面図である。 ラダー電極１１を用いたＶＨＦ帯高周波プラズマに
よる製膜装置において、伝送線路（例えば同軸ケーブル
１５）をラダー電極１１の給電部に接続する場合、ラダ
ー電極１１の給電点１３と伝送線路（例えば同軸ケーブ
ル１５）のパワーライン（例えば同軸ケーブルの場合中
心導体）を結ぶ絶縁されていないむき出しの金属コネク
タ部101 の太さを、給電部付近のラダー電極棒１２ａの
太さと少なくとも同じに、好ましくは図１６のコネクタ
部101 のように、太くしている。これにより、中心導体
のまわりおよびシールドのまわりにコロナ放電状の強い
放電が生じることが解消され、製膜速度分布の悪化が防
止されるとともに、粉の発生を防ぐことができる。

【００６５】 給電点１３と伝送線路（例えば同軸ケ
ーブル１５）のアースライン（例えば同軸ケーブル１５
のアースシールド１５ａ）の終端金属部１０４の距離
（ａ）を、少なくとも１ｃｍ以上、好ましくは２ｃｍ以
上としている。これにより、中心導体のまわりおよびシ
ールドのまわりにコロナ放電状の強い放電が生じること
が解消され、製膜速度分布の悪化が防止されるととも
に、粉の発生を防ぐことができる。

【００６６】 伝送線路（例えば同軸ケーブル１５）
のラダー電極１１への取付けを、ラダー電極１１の基板
と反対側（裏側）からとし、その取付け角度を少なくと
も斜め４５°以上、好ましくは図１６に示すように、垂
直（９０°）に取付けるようにしている。これにより、
中心導体のまわりおよびシールドのまわりにコロナ放電
状の強い放電が生じることが解消され、製膜速度分布の
悪化が防止されるとともに、粉の発生を防ぐことができ
る。

【００６７】 給電線路のパワーライン（例えば同軸
ケーブル１５の場合中心導体）もしくは金属コネクタ10
1 の絶縁されていないむき出しの部分からアースシール
ド１５ａや放電チャンバなどの接地されている部品まで
の最短距離（ｂ）を、少なくとも１ｃｍ以上、好ましく
は２ｃｍ以上としている。これにより、中心導体のまわ
りおよびシールドのまわりにコロナ放電状の強い放電が
生じることが解消され、製膜速度分布の悪化が防止され
るとともに、粉の発生を防ぐことができる。

【００６８】なお、本実施の形態の具体的な実施例は第
７実施例において詳細に説明する。

【００６９】［第３の実施の形態］図１７は、第３の実
施の形態のラダー電極への給電部の一断面図であり、図
１８はそのＡ部拡大図である。 ラダー電極１１への給電部１３の金属コネクタ201
を、外径１０ｍｍφ以上４０ｍｍφ以下、好ましくは１
５ｍｍφ以上３０ｍｍφ以下の絶縁物202 で覆うように
している。これにより、給電部の金属コネクタ201 のま
わりに絶縁物202 を設置するようにしたので、金属コネ
クタ201 まわりのプラズマを完全になくして製膜速度の
均一性悪化を防止することができる。

【００７０】 において、金属コネクタ201 の外周
と絶縁物202 の内周の隙間（ｓ）まは、３ｍｍ以下、好
ましくは１ｍｍ以下としている。これにより、中心導体
201 と外部シールドの絶縁物202 の内周の隙間（ｓ）が
狭いので、その部分におけるプラズマの発生を防止する
ことができる。

【００７１】 ラダー電極１１への給電において、伝
送線路をコネクタとレセプタクルで接続する構造とし、
コネクタとレセプタクルの接続部内部の中心導体と外部
シールドの間の径方向のすき間が３ｍｍ以下、好ましく
は１ｍｍ以下となるように絶縁物を詰めた構造としてい
る。これにより、放電が生じる空間をなくし、放電を起
こりにくくしている。

【００７２】なお、本実施の形態の具体的な実施例は第
８実施例において詳細に説明する。

【００７３】［第４の実施の形態］図１９は第４の実施
の形態の電力分割方法の概念図である。図２０は本実施
例の効果を示すための概念図である。図１９に示すよう
に、本実施例のラダー電極１１は、高周波電源７１から
整合器７２を介して、同軸ケーブル７３で供給してい
る。前記整合器７２の出力コネクタはＮ型で、そこに同
軸ケーブル７３、Ｎ型Ｔアダプタ７４，１０Ｄ−２Ｖケ
ーブル７５，Ｎ型Ｔアダプタ７６，１０Ｄ−２Ｖケーブ
ル７７，Ｎ型コネクタ付フランジ７８，真空用同軸ケー
ブル７９を各々を接続している。 高周波を用いたプラズマ発生装置において、ラダー
電極１１への高周波供給１３−１〜１３−４を多点で行
う際に、高周波供給源７１からの一出力を４つに分割す
るために、供給源からの一出力を同軸ケーブル７３で行
い、それを２分割し、それぞれ高周波のケーブル内の波
長の４分の１の長さで、前記同軸ケーブル７３と同じ特
性インピーダンスの同軸ケーブル７５，７５に接続し、
さらにその先端をそれぞれ２分割し、それぞれ前記同軸
ケーブル７５と同じ特性インピーダンスの同軸ケーブル
７７，７７を接続することにより４つに分割するように
している。

【００７４】これにより、高周波電源７１から供給した
電力のうち、伝送線路で損失する部分が減り、プラズマ
に供給される部分が増加することとなる。また、同じ供
給電力でも、同軸ケーブル７５の長さを５０ｃｍとした
ときの方が、長さを６０ｃｍとしたときより製膜速度が
速くすることができる。

【００７５】 前記において「同軸ケーブル」を「分
布定数線路」としても同義である。

【００７６】なお、本実施の形態の具体的な実施例は第
９実施例において詳細に説明する。

【００７７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例に基づいて本発
明の内容を説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。

【００７８】［実施例１］図１は第１の実施例を示す概
念図であり、第１の実施の形態の好適な一実施例であ
る。図１に示すように、本実施例にかかる蒸着装置のラ
ダー電極１１は、複数の電極棒１２ａを平行に並べ、そ
の両端を電極棒１２ｂ，１２ｃでつないで、梯子状の電
極を構成してなり、給電点１３（１３−１〜１３−４）
を高周波放電電極１１の一辺の二等分線を基準線１４と
して線対称の所定の距離に配置してなるものである。前
記給電点１３−１〜１３−４には、電送線路として同軸
ケーブル１５を用い、高周波電源１６から整合器１７を
介して高周波電力が供給されている。

【００７９】前記高周波電源１６は、例えば６０ＭＨz
、１５０ＷのＶＨＦ帯高周波を発生する。この高周波
を整合器１７を介して同軸ケーブル１５でラダー電極１
１上の４つの給電点１３−１〜１３−４に供給した。本
実施例では、伝送線路として同軸ケーブル１５を用いて
いるが本発明はこれに限定されるものではない。なお、
前記同軸ケーブル１５は、ＶＨＦ帯高周波を低損失で伝
送できる簡単で低コストに実施することができ、好まし
い。この他、伝送線路として例えば２本の平行金属板に
よる伝送線路を設計して用いる方法などもあるが、反応
容器内でのとりまわし等に若干不便である。また、本実
施例では、反応容器内の同軸ケーブルには、真空用同軸
ケーブルを用いた。一般に同軸ケーブルは、５０Ωまた
は７５Ωであるが、本実施例は５０Ωのものを用いた。
プラズマインピーダンスは５０Ω以下と考えられるので
反射波の発生を少なくするためになるべく低いインピー
ダンスの伝送線路を用いるのが良いと考えられる。

【００８０】図１に示すラダー電極においては、同軸ケ
ーブル１５の分岐部は単に並列に接続した。ここでは２
段階で４分割したが、一度に４分割しても良いことはい
うまでもない。但し、前記整合器１７から給電点１３−
１〜１３−４までの距離はすべて等しくなるようにし
た。

【００８１】本実施例にかかるラダー電極１１は、その
大きさを４２ｃｍ×４２ｃｍとし、材質をＳＵＳ製と
し、構成する電極棒１２ａの径は６ｍｍφとしている。
前記給電点１３−１〜１３−４はラダー電極１１の棒電
極１２ａの両端をつないで外周部分を構成する棒電極１
２ｂにとった。４つの給電点１３−１〜１３−４のう
ち、それぞれ２つずつが１本のラダー電極棒１２ａの両
端になるようにし、その電極設置位置はラダー電極１１
の中心線を基準線１４として上下対称となる所定位置
（ｄ₁ ）とした。

【００８２】図２は図１に示すラダー電極１１を用いた
高周波プラズマ発生装置の配置図である。図２に示すよ
うに、ＰＣＶＤ２１は、真空容器２２内に反応ガス２３
を導入するガス導入管２４を有するガス供給手段と、基
板２５の加熱と支持とを兼用する基板加熱・支持手段２
６と、基板加熱・支持手段２６と原料ガス導入管２４と
の間に配された図１に示すラダー電極１１とを配設して
なるものであり、排気管２７を通して真空ポンプ２８に
より真空容器２２内のガスを排気している。

【００８３】前記ラダー電極１１のアースシールド２９
は、プラズマがラダー電極１１と真空容器２２の間に発
生するのを防ぐためと、ガス導入管２４から供給される
反応ガス（モノシランガス）２３がラダー電極１１を通
ってプラズマとなり、基板２５に向って導くようにする
ために設置している。この反応ガス（モノシランガス）
２３は、反応に供された後、真空ポンプ２８により排気
される。ガス圧は８０ｍTorrになるように調整してい
る。

【００８４】前記装置において、真空容器２２内に反応
ガス２３を供給すると、モノシランのプラズマはラダー
電極１１の周辺および基板２５との間に発生した。本実
施例では、基板２５は、３０ｃｍ×３０ｃｍの大型ガラ
ス製とした。この状態で基板２５上にａ−Ｓｉの製膜を
行った。

【００８５】図４に本実施例での製膜速度分布を示す。
図４によれば、本実施例では、±１０％の均一な分布を
得ることが確認された。

【００８６】［第２の実施例］図３は図１に示すラダー
電極を２点給電方式に変更した第２の実施例にかかるラ
ダー電極１１であり、第１の実施の形態の好適な一実施
例である。給電方式を２点給電であること以外は図１の
ラダー電極と同じであるので、説明は省略する。この図
３に示す２点給電に変更したラダー電極１１によれば、
図５に示すように、製膜速度分布は基板の大部分が均一
性±１０％以内に入ることが確認された。

【００８７】なお、図には示さないが、さらに大型の電
極において８点給電を行った場合、給電点から最も遠い
点までの距離が波長の１／４〜１／８である場合にも均
一な分布が得られた。

【００８８】一方、前記大型電極において４点給電した
場合、波長の１／４以上となって、給電点から遠い位置
の製膜速度が増大し、非常に不均一となってしまった。

【００８９】［比較例］従来技術を示すラダー電極の中
央１点給電の場合の分布は、図６に示すように、均一性
±４０％であり、実用に供することができない、ことが
判明した。

【００９０】図１，２，３に示した例では、給電点を基
板と対向しないラダー電極の周辺部に付けた。これによ
り、給電線のまわりに点くプラズマの製膜速度不均一性
への影響を低減した。

【００９１】製膜速度均一性に最も影響を与えるのが、
ラダー電極上に生ずる定在波分布と考えられる。第１の
先行技術文献（ J. Appl. Phys. 54(8), 1983. 4367 ）
に述べられている様に、一次元棒電極では終端が開放さ
れた条件では終端の電圧が最も高く、そこを基点として
λ／４まで単調減少する定在波分布となる。この原理を
二次元電極であるラダー電極に拡張し、近似的に考える
と、ラダー電極上の給電から最も遠い点を開放端とし、
給電点に向ってλ／４まで単調減少する定在波分布が生
じる。多点で給電すれば、定在波分布は近似的にそれぞ
れの給電点からの定在波の重ね合せと考えられる。した
がって、給電点までの距離が最も遠いラダー電極上の点
の、給電点までの距離をλ／４以下とすれば、定在波の
分布はそれほど大きくならない。特にλ／８以下とすれ
ば、定在波分布はほとんどなくなる。このように、ラダ
ー電極と多点給電を組み合せることにより定在波を制御
できるようになり、均一分布を得ることができるように
なった。

【００９２】図１では給電点を４つにしたことにより、
ラダー電極上の定在波分布が均一になり、プラズマが均
一になって、製膜速度均一性が向上した。また、本実施
例での給電点１３からラダー電極１１上の最も遠い点ま
での距離は５８ｃｍであり、波長の１／１４である。こ
れにより定在波による放電不均一性が改善され、均一製
膜に寄与した。

【００９３】また、アースをとらないことにより、アー
スを接続した点の電圧が低くなって製膜速度を低下させ
ることがなくなった。

【００９４】図３の場合には最も遠い点までの距離は４
２ｃｍであり、波長の１／１２である。このため定在波
分布が改善され、均一性が向上した。

【００９５】また、さらに大型の電極において、８点給
電を行った場合も、給電点から最も遠い点までの距離が
波長の１／４〜１／８である場合でも、１／８以下と同
様均一な分布を得ることが確認できた。

【００９６】このように、給電点から最も遠い点までの
距離が波長の１／８以下であれば、均一な電圧分布が得
られ、製品に用いることができる均一な製膜速度分布を
得ることができる。１／８以上１／４以下でも、おおむ
ね満足のいく均一性が得られる。一方、１／４以上では
定在波分布により、給電点から遠い位置の製膜速度が増
大して、不均一分布となってしまった。

【００９７】中央１点給電の場合には、定在波分布につ
いては最も遠い点までの距離が１／６であるので比較的
均一になっているはずである。しかし、給電点が１点で
あるとともに、中央にあるために、給電線のまわりに点
くプラズマの影響により、不均一な分布となってしまっ
た。

【００９８】これに対し、図１，２，３に示した例で
は、給電点を基板と対向しない位置に付けたので、給電
線のまわりに点くプラズマの影響が、基板上の製膜速度
分布にはあまり影響していないと考えられる。この給電
線のまわりのプラズマについては、後述する実施例３で
詳しく述べる。

【００９９】図１，２，３に示した４点または２点給電
の本実施例においては、ラダー電極上の各給電点の配置
を左右対称とした。これにより、ラダー電極上の電圧が
対称な形となった。これらの実施例では、給電点位置の
微調整を製膜速度分布を見ながら行ったが、このように
対称な形が得られるので、調整の指針を得やすかった。
これに対し、図示しないが、非対称な配置では複雑な分
布が生じ、微調整をどのように行ったら良いか不明であ
った。

【０１００】上述した実施例はラダー型電極であった
が、次に、グリッド型電極についての実施例を説明す
る。

【０１０１】第１及び第２の実施例の水平棒だけを用い
たラダー型電極に加え、水平，垂直な電極棒を用いたグ
リッド型ラダー電極も同様の効果が期待できる。

【０１０２】［第３の実施例］図７は第３の実施例にか
かるプラズマ蒸着装置の高周波放電電極の斜視図であ
り、第１の実施の形態の好適な一実施例である。図７に
示すように、第３の実施例にかかる高周波放電電極４１
は、複数の電極棒４２を平行に並べた電極棒群を２つ互
いに直交させて、網目状に配置してなる格子状の電極を
構成してなり、給電点４３（４３−１〜４３−４）を高
周波放電電極４１の一辺の二等分線を基準線４４として
線対称の位置に配置してなるものである。なお、格子の
形状は本実施例に限定されるものではない。本実施例に
かかる高周波放電電極４１は、図２５に示した蒸着装置
０３１の高周波放電電極０３８の代わりに適用されるも
のである。

【０１０３】すなわち、本実施例では、二等分線の基準
線４４から所定距離Ｄ₁ をもって給電点４３−１，給電
点４３−２，給電点４３−３，給電点４３−４を４箇所
形成しており、結果として、高周波放電電極４１の四隅
の４点に給電点を配するようにしている。このように、
二等分線４４から所定距離Ｄ₁ をもって給電点４３−１
と給電点４３−２とが配置され、同様に給電点４３−３
と給電点４３−４とが配置してなるので、図８に示すよ
うに、電圧分布が略均一となり、薄膜形成において、十
分均一なもの（±１０％以下）を得ることができる。

【０１０４】［第４の実施例］図９は第４の実施例にか
かるプラズマ蒸着装置の高周波放電電極の斜視図であ
り、第１の実施の形態の好適な実施例である。図９に示
すように、本実施例にかかる高周波放電電極５１は、電
極棒５２を網目状に配置して格子状の電極を構成してな
り、給電点５３（５３−１〜５３−４）を高周波放電電
極５１の一辺の二等分線を基準線５４として線対称の位
置に配置してなるものである。

【０１０５】本実施例では、第１の実施例に比べて中央
寄りで基準線５４から所定距離Ｄ₂をもって給電点５３
−１，給電点５３−２，給電点５３−３，給電点５３−
４を４箇所形成するようにしている。このように、二等
分線５４から所定距離Ｄ₂ をもって給電点５３−１と給
電点５３−２とが配置され、同様に給電点５３−３と給
電点５３−４とが配置してなるので、図１０に示すよう
に、第３の実施例より更に均一な電圧分布を得ることが
でき、薄膜形成において、十分均一なもの（±１０％以
下）を得ることができる。

【０１０６】［第５の実施例］図１１は本実施例にかか
るプラズマ蒸着装置の高周波放電電極の斜視図であり、
第１の実施の形態の好適な実施例である。第５の実施例
では、先に説明した第３及び第４の実施例に比べて大面
積化を図ったものであり、図１１に示すように、本実施
例にかかる大型の高周波放電電極６１は、電極棒６２を
網目状に配置して格子状の電極を構成してなり、給電点
６３（６３−１〜６３−４）を高周波放電電極６１の一
辺の二等分線を基準線６４として線対称の位置に複数配
置してなるものである。

【０１０７】本実施例では、基準線６４から第１の所定
距離Ｄ₃ 及び第２の所定距離Ｄ₄ をもって電極の８ヵ所
に給電点を配置するようにしている。このように、本実
施例では、基準線６４から第１の所定距離Ｄ₃ をもって
給電点６３−１と給電点６３−２とが配置され、同様に
第１の所定距離Ｄ₃ をもって給電点６３−３と給電点６
３−４とが配置されており、更に、第２の所定距離Ｄ ₄
をもって給電点６５−１と給電点６５−２とが配置さ
れ、同様に第２の所定距離Ｄ₄ をもって給電点６５−３
と給電点６５−４とが配置され、複数の給電点が所定距
離をもって配置されているので、図１２に示すように、
電圧分布が略均一となり、第１の実施例よりも大面積化
を図った薄膜形成において、十分均一なもの（±１０％
以下）を得ることができる。

【０１０８】［第６の実施例］図１３は第６実施例にか
かるプラズマ蒸着装置の高周波放電電極の斜視図であ
り、第１の実施の形態の好適な一実施例である。図１４
は本実施例により得られた製膜速度分布である。

【０１０９】図１３に示すように、高周波電源１６から
整合器１７を介して同軸ケーブル１５によりグリッド型
ラダー電極３１の電極棒３２から構成される中央部分の
４枡の格子の四隅に、４つの給電点３３（３３−１〜３
３−４）を配置してなるものであり、本実施例では給電
点３３（３３−１〜３３−４）を電極３１の周部分では
なく、中央付近にとり付けたものである。また、同軸ケ
ーブル１５は給電点３３にグリッド型ラダー電極３１の
裏側から取付けており、６０ＭＨz 、１５０ＷのＶＨＦ
帯高周波を印加している。

【０１１０】第１の実施例と同様にモノシランを放電部
に流し、プラズマを生成し、製膜を行った。製膜速度分
布は図１４に示すように、±２０％以内になり、実機に
なんとか使える性能を得ることができた。ただし、給電
点付近のプラズマはＶＨＦ帯高周波入力増大にともなっ
て強くなる傾向があり、１５０Ｗ以上の入力では均一性
が悪化するおそれもあった。

【０１１１】本実施例によれば、ラダー電極として、グ
リッド型を用いても、水平棒型のラダー型電極と同様の
均一性が得られることが示された。また、給電点を中央
付近に取付けても、第１の実施例の周辺部に取付けた場
合とそれほど変りない均一性を得ることができた。ただ
し、これはＶＨＦ帯高周波入力１５０Ｗ程度までの比較
的低入力の場合に限られる。

【０１１２】［第７の実施例］図１５は、ラダー電極へ
の給電部の一実施例の詳細図であり、第２の実施の形態
の好適な一実施例である。図１６はその要部側面図であ
る。第１の実施例では給電点は単に同軸ケーブルの中心
導体を給電点にねじ止めしたものであった。６０ＭＨz
、１５０Ｗ程度では給電点付近のケーブルまわりの不
要なプラズマの発生は顕著ではなかったので、良好な均
一製膜ができた。

【０１１３】本実施例は第１の実施例と同じ構成におい
て、供給する高周波電力を１００ＭＨz 、２００Ｗで行
った。このとき、第１の実施例のような給電構造とする
と、中心導体のまわりおよびシールドのまわりにコロナ
放電状の強い放電が生じ、製膜速度分布の悪化のおそれ
があるとともに、粉の発生が見られた。

【０１１４】そこで、まず同軸ケーブルの中心導体（図
では見えない）に太さ１０ｍｍφの金属コネクタ101 を
かしめ止めし、その一端をラダー電極１１の電極棒１２
ｂの給電点１３にネジ102 で固定した。給電点１３のあ
るラダー電極棒１２ｂや、その周辺の電極棒１２ａはす
べて太さ６ｍｍφである。この金属コネクタ101 は長さ
2.５ｃｍとし、絶縁物を巻かないむき出しの部分を２ｃ
ｍとし、同軸ケーブル１５側の終端金属102 から５ｍｍ
の部分に円環絶縁物103 を取付けた。同軸ケーブル１５
のアースシールド１５ａの終端金属104 からラダー電極
１１の給電点１３までの距離（ａ）は2.５ｃｍとした。

【０１１５】金属コネクタ101 および同軸ケーブル１５
は、ラダー電極１１の基板２５側と反対側（裏側）にラ
ダー電極１１に対して垂直になるように取付けた。

【０１１６】また、本実施例においては、アースシール
ド２９から金属コネクタ101 までの最短距離（ｂ）は３
ｃｍとした。

【０１１７】ラダー電極を用いてＶＨＦ帯高周波で製膜
を行う場合、ラダー電極への給電点付近に生じるプラズ
マによる均一性の悪化が問題となる。給電点付近に生じ
るプラズマとしては、給電点に接続する金属コネクタ
のまわりに生じるもの、同軸ケーブルのアースシール
ドの終端金属の周囲につくもの、同軸ケーブルのアー
スシールドの周囲につくもの、の３つがある。

【０１１８】給電点１３と同軸ケーブル１５の中心導体
を結ぶ金属コネクタの太さを、給電部付近のラダー電極
棒の太さより太くしたことにより、金属コネクタの周囲
の集中電界がラダー電極棒周囲の集中電界より弱くな
り、金属コネクタ周囲のプラズマがラダー電極棒周囲の
プラズマより弱くなって、製膜速度への影響が小さくな
った。中心導体をそのまま接続すると中心導体は細いの
で、電界が集中し、強いプラズマが中心導体のまわりに
発生し、粉が発生してしまった。

【０１１９】給電点１３と同軸ケーブル１５のアースシ
ールド１５ａの終端金属部104 の距離（ａ）を、少なく
とも１ｃｍ以上、好ましくは２ｃｍ以上とることによ
り、アースシールドの終端金属部104 のまわりに生じる
プラズマが弱くなった。これは、高電位のラダー電極１
１とアース電位のアースシールドの終端金属104 の距離
が遠くなったため、この間に生ずる電界が弱くなったた
めと考えられる。なお、距離（ａ）を１ｃｍ以下とする
とアースシールドの終端金属104 のまわりにプラズマが
発生し、粉が発生してしまい、好ましくない。

【０１２０】また、同軸ケーブル１５および金属コネク
タ101 をラダー電極１１の裏側（基板２５と反対側）か
らラダー電極１１と直交する方向に取付けたので、金属
コネクタ101 や同軸ケーブル１５のシールドのまわりの
電界が弱くなって同軸ケーブル１５のシールドのまわり
に付くプラズマの強さ自体が弱くなるとともに、これら
のプラズマが基板から比較的遠くなり、製膜速度分布へ
の影響が小さくなった。なお、ラダー電極１１と同軸ケ
ーブル１５との取付け角度を４５°以下とすると、同軸
ケーブル１５のシールドのまわりのプラズマが強くな
り、好ましくない。

【０１２１】また、アースシールド２９から金属コネク
タ101 までの距離（ｂ）を少なくとも１ｃｍ以上、好ま
しくは２ｃｍ以上とすることにより、金属コネクタ101
とアースシールド２９の間に立つプラズマを抑制するこ
とができ、製膜速度分布への影響を少なくすることがで
きた。なお、距離（ｂ）が１ｃｍ以下ではプラズマが強
くなり、粉が発生てしまし、好ましくない。

【０１２２】［第８の実施例］図１７は、ラダー電極へ
の給電部の一実施例の断面図であり、第３の実施の形態
の好適な一実施例である。図１８はそのＡ部拡大図であ
る。本実施例では、ラダー電極１１と基板２５、基板ヒ
ータ２６、アースシールド２９を実施例１と同様に設置
した。また、ラダー電極１１の給電点１３にラダー電極
１１を構成する棒１２ａと同じ径６ｍｍのＳＵＳ３０４
棒でできた金属コネクタ201 をねじ200 で固定した。金
属コネクタ201 はステンレス製よりも導電率の高い銅や
アルミニウムなどを用いても良いが、ここでは不純物の
発生を抑えるためにＳＵＳ３０４製とした。

【０１２３】なお、上述した実施例では、ねじとして、
なべ小ねじを用いていたが、今回１２０ＭＨz の周波数
で放電の集中が見られたので、本実施例ではねじ200 と
してさら小ねじを用い、ねじ頭が出張らないようにし
て、これを解消した。

【０１２４】また、本実施例では、金属コネクタ201 の
周囲を絶縁物202 で覆った。絶縁物202 の、内径は金属
コネクタ201 の外径より１ｍｍ太くして、隙間（ｓ）を
0.５ｍｍとし、外径は２０ｍｍφとした。絶縁物202 の
内径と金属コネクタ201 の外径の隙間（ｓ）が３ｍｍ以
上あると、６０ＭＨz 、２００Ｗ以上の入力でこの隙間
に放電が生じることが確認された。しかしながら、本実
施例のように、隙間（ｓ）が0.５ｍｍでは１２０ＭＨz
、２００Ｗでも放電は生じなかった。また、絶縁物202
の外径が１０ｍｍφ以下であると、同じく６０ＭＨz
、２００Ｗ以上の入力でこの外周に局所的なプラズマ
が発生した。しかしながら、絶縁物202 の外径が２０ｍ
ｍφでは１２０ＭＨz 、２００Ｗでも放電は生じなかっ
た。

【０１２５】図１７に示すように、本実施例では、金属
コネクタ201 と絶縁物202 は、そのままアースシールド
２９に設けたレセプタクル203 に通す構造とした。この
部分に同軸ケーブル１５の先端に取付けたコネクタ204
を接続した。

【０１２６】また、同軸ケーブル１５の中心導体205 の
先端には、ジャックコネクタ206 をかしめ止めし、金属
コネクタ201 にはめ込んだ。一方、同軸ケーブル１５の
アースシールド１５ａは、先端リング207 に溶接し、ス
プリングリング208 とコネクタ204 の袋ナット209 で、
アースシールド２９のレセプタクル203 に接続した。

【０１２７】また、ジャックコネクタ206 の外径は金属
コネクタ201 の外径と同じにし、絶縁物202 の内径との
隙間（ｓ）を0.５ｍｍとした。レセプタクル203 とコネ
クタ204 で構成する溶接部の内部は、絶縁物202 を詰め
込んだ構造とし、すべての隙間の壁と壁の間の距離を0.
５ｍｍとした。隙間（ｓ）が３ｍｍ以上あると６０ＭＨ
z 、２００Ｗ以上で放電が生じた。0.５ｍｍでは、１２
０ＭＨz 、２００Ｗでも放電しなかった。

【０１２８】第７の実施例では高周波数、大パワー（例
えば１００ＭＨz 、２００Ｗ）であっても均一な製膜速
度分布が得られた。これは、不要なプラズマが弱くな
り、製膜への影響が少なくなったからであった。また、
第７の実施例では給電部を基板と対向しない、電極の周
に付けたことも、影響が少なかった要因である。

【０１２９】第６の実施例の配置のように基板と対向す
る、電極の中央付近に取付けた場合や、第７の実施例の
給電方法では、高周波数大パワーの際に製膜速度の均一
性が悪化した。また、第１の実施例の配置でも、さらに
高周波数化、大パワー化（例えば１２０ＭＨz 、２００
Ｗなど）を行うと、製膜速度分布が悪化するとともに、
粉の発生が生じた。

【０１３０】本実施例では給電部の金属コネクタのまわ
りに絶縁物202 を設置することにより金属コネクタ201
まわりのプラズマを完全になくして製膜速度の均一性悪
化を防止した。

【０１３１】また、コネクタ201 とレセプタクル203 の
接続部内部の中心導体と外部シールドの間に広い空隙が
あると、その部分にプラズマが発生するので、絶縁物20
2 を設置して、空隙を狭めることによりプラズマ発生を
防止した。

【０１３２】本実施例において、絶縁物202 が金属コネ
クタ201 の周囲、またはコネクタ201 とレセプタクル20
3 の接続部内部で放電防止の効果を持つ理由は以下のと
おりである。直流電界下では絶縁物には電流が流れにく
いので、放電電流を抑制し、放電が起こりにくくなる。
しかし、高周波電界下では、変位電流により絶縁物にも
電流が流れるので、この効果による放電の抑制は無い。
ここでの絶縁物の効果は、放電するモノシランガスのあ
る空間を無くすことにより放電体積をなくしてしまうこ
とである。直流電界下のように、放電電流を妨ぎる効果
ではない。従って、薄い絶縁物では効果がない。

【０１３３】金属コネクタ201 のまわりの絶縁物202 に
は今回は円筒を用いたが、本発明では何等限定されるも
のではなく、例えば角型のものや、碍子のようにくびれ
がついたものも適宜使用することができる。

【０１３４】金属コネクタ201 の周囲の絶縁物202 の内
径内側に関しては、理想的には完全に隙間（ｓ）を無く
すのが良いが、現実的には熱膨脹や製作精度を考えて、
わずかなすき間が必要である。高周波放電では、シース
厚さ以下の充分薄いすき間であれば絶縁破壊しない領域
があるので、これを利用した。本実施例では実験結果か
ら考えて、実験例に示した範囲がそのような範囲にある
と考えられる。

【０１３５】また、絶縁物202 の外径は放電可能な空間
を減らすためには、できるだけ太い方が良いが、あまり
太くするとラダー電極の主放電にも影響を与えてしま
い、製膜速度分布の均一性に影響してしまう。実験例で
示した範囲が、コネクタ周囲の不要なプラズマ発生を防
止し、主放電に影響しない範囲と考えられる。

【０１３６】コネクタレセプタクル接続部内部は、放電
抑制のために絶縁物内側も外側も充分薄いすき間になる
ように絶縁物を詰めて放電可能な空間を無くした。隙間
が広すぎて放電が生じた場合、粉が発生したり、中心導
体、アース間の絶縁抵抗が悪化して短絡したりした。

【０１３７】また、伝送線路の取付けをコネクタレセプ
タクル接続型とすることによって、ラダー電極のアース
シールドと伝送線路（本例では同軸ケーブル）のアース
シールドとが短絡されて電位差がなくなり、伝送線路の
アースシールドまわりの不要なプラズマの発生が抑えら
れるとともに、メンテナンス時の伝送線路の取付け、取
り外しが容易となった。

【０１３８】［第９の実施例］図１９は第９の実施例の
電力分割方法の概念図であり、第４の実施の形態の好適
な一実施例である。図２０は本実施例の効果を示すため
の概念図である。図１９に示すように、本実施例のラダ
ー電極１１は、高周波電源７１から整合器７２を介し
て、同軸ケーブル７３で供給している。前記整合器７２
の出力コネクタはＮ型で、そこに同軸ケーブル７３を接
続している。同軸ケーブル７３は特性インピーダンス５
０Ωの１０Ｄ−２Ｖケーブルで、長さは１ｍとした。同
軸ケーブル７３の両端はＮ型コネクタとし、先端側をＮ
型Ｔアダプタ７４につなぎ２つに分割した。これに２本
の特性インピーダンス５０Ωの１０Ｄ−２Ｖケーブル７
５を接続した。この両端もＮ型コネクタで、先端側をさ
らに２つのＮ型Ｔアダプタ７６で計４つに分割した。こ
れらにさらに計４本の特性インピーダンス５０Ωの１０
Ｄ−２Ｖケーブル７７を接続した。ケーブル長さはそれ
ぞれ２０ｃｍとした。この両端もＮ型コネクタで、先端
は放電チャンバ（図示していない）の壁面に取付けた計
４つのＮ型コネクタ付フランジ７８にそれぞれ取付け
た。放電チャンバ内では計４本の真空用同軸ケーブル７
９を用いて、ラダー電極１１の４つの給電点１３（１３
−１〜１３−４）にそれぞれ接続した。長さはそれぞれ
９０ｃｍとした。

【０１３９】まず、２分割した部分の２本の同軸ケーブ
ル７５の長さを、それぞれ６０ｃｍとした。ここでの長
さは、Ｎ型Ｔアダプタ７４内部の分岐点から同軸ケーブ
ル７５を通ってＮ型Ｔアダプタ７６の内部の分岐点まで
を言う。そして、整合器７２でマッチングを取り、１０
０ＭＨz 、２００ＷのＶＨＦ帯高周波を供給した。Ｓｉ
Ｈ₄ 流量２００sccm、圧力８０ｍTorrで製膜したとこ
ろ、製膜速度6.５Å／ｓでアモルファスシリコンが均一
に製膜できた。

【０１４０】次に、２分割した部分の２本の同軸ケーブ
ル７５の長さを、それぞれ５０ｃｍとして、同様にマッ
チングを取り、１００ＭＨz 、２００Ｗの超高周波を供
給した。同じくＳｉＨ₄ 流量２００ｓｃｃｍ、圧力８０
ｍTorrで製膜したところ、製膜速度１0.２Å／ｓでアモ
ルファスシリコンが均一に製膜できた。

【０１４１】同軸ケーブル７５の長さを５０ｃｍとした
ときに製膜速度が向上した理由は以下のとおりである。
同軸ケーブル７３は５０Ω、同軸ケーブル７５は５０Ω
が２本並列であるから計２５Ω、同軸ケーブル７７は５
０Ωが４本並列であるから計１2.５Ωである。

【０１４２】図２０のようにＡ，Ｂ，Ｃ、３つの分布定
数線路を接続する場合、それぞれの特性インピーダンス
Ｒ_A ，Ｒ_B ，Ｒ_C の間に「数１」に示す式（１）の関係
があるとき、中央のＢの部分の長さが高周波波長λの１
／４であると、Ａ−Ｂ間のからとＢ−Ｃ間からの反
射波が打消し合い、，からの反射が見かけ上ゼロに
なる。

【０１４３】

【数１】 この原理は「λ／４変成器」と呼ばれ、例えば第４の先
行技術文献（小西良弘著「無線通信回路入門講座」総合
電子出版社ｐ178 ）に述べられている。

【０１４４】本実施例でも同軸ケーブル７３をＡ、２本
の同軸ケーブル７５をＢ、４本の同軸ケーブル７７をＣ
と考えれば、以下「数２」に示すように式（２）が成り
立つ。 Ｒ_A ＝５０，Ｒ_B ＝２５，Ｒ_C ＝１2.５

【０１４５】

【数２】 したがって、Ｂにあたる２本の同軸ケーブル７５がそれ
ぞれ波長の１／４であれば、これらの両端での反射波が
キャンセルされ、見かけ上ゼロとなる。

【０１４６】反射波がゼロになったことにより、整合器
７２からラダー電極１１までの電力伝送線路に生じる定
在波のうち、同軸ケーブルの分岐点に起因する部分がな
くなる。定在波が生じていると、大電流，高電圧の部分
ができるため、電流損，誘電損が大きくなるが、前記に
より、これらの損失がかなり低減された。したがって、
電源から供給した電力のうち、線路で損失する部分が減
り、プラズマに供給される部分が増加したと考えられ
る。これにより、同じ供給電力でも、同軸ケーブル７５
の長さを５０ｃｍとしたときの方が、６０ｃｍとしたと
きより製膜速度が速くなったものと考えられる。

【０１４７】本実施例では特性インピーダンス５０Ωの
同軸ケーブルを用いたが、任意の特性インピーダンスＲ
の分布定数線路を用いても、下記「数３」に示す式
（３）が成り立つので、中間の２本の分布定数線路の長
さをλ／４とすることにより同様の効果が期待できる。

【数３】

【０１４８】また、４分割した先をさらにそれぞれ４分
割して、１６分割する場合にも、同様の方法が利用でき
る。

【０１４９】

【発明の効果】以上説明したように、［請求項１］の高
周波放電電極の発明によれば、高周波電源より整合器を
介して給電される高周波プラズマ発生装置の放電電極で
あって、少なくとも２点以上の高周波電力の給電点を有
するラダー型又はグリッド型放電電極であるので、基板
面上の放電分布の均一性に影響するラダー電極上の電圧
分布を充分小さく抑えることができ、均一な製膜速度分
布を得ることができる。

【０１５０】［請求項２］の発明によれば、請求項１に
おいて、複数の電極棒を平行に並べた電極棒群を２つ互
いに直交させて配置してなり、高周波電力の給電点が高
周波放電電極の各辺の二等分線を基準として線対称の位
置に配されてなるので、基板面上の放電分布の均一性に
影響するラダー電極上の電圧分布を充分小さく抑えるこ
とができ、均一な製膜速度分布を得ることができる。

【０１５１】［請求項３］のプラズマ蒸着装置の発明に
よれば、反応容器内に放電電極と基板支持手段とが平行
に配置されてなり、整合器を介して高周波電源から前記
放電電極に高周波電力を給電する高周波プラズマ発生装
置であって、前記放電電極に請求項１又は２の放電電極
を用いたので、基板面上の放電分布の均一性に影響する
ラダー電極上の電圧分布を充分小さく抑えることがで
き、大面積化しても均一な蒸着が可能となる。

【０１５２】［請求項４］の発明によれば、請求項３に
おいて、基板に対向しない、放電電極の周辺部に前記給
電部を設けたので、基板面上の放電分布の均一性に影響
するラダー電極上の電圧分布を充分小さく抑えることが
でき、大面積化しても均一な蒸着が可能となる。

【０１５３】［請求項５］の発明によれば、請求項３又
は４において、整合器から各給電点までの電力伝送線路
の長さを等しくしたので、各給電点の高周波電圧の位相
を等しくすることができ、不安定で統一性のない定在波
が立つことを防止でき、製膜速度均一化の際に必要な給
電点位置の微調整が比較的容易にできる。

【０１５４】［請求項６］の発明によれば、請求項３乃
至５において、伝送線路を放電電極の給電部に接続する
際、給電点と伝送線路のパワーラインを結ぶ絶縁されて
いないむき出しの金属コネクタ部の太さを、給電部付近
の電極棒の太さと少なくとも同じにするので、中心導体
のまわりおよびシールドのまわりにコロナ放電状の強い
放電が生じることが解消され、製膜速度分布の悪化が防
止されるとともに、粉の発生を防ぐことができる。

【０１５５】［請求項７］の発明によれば、請求項３乃
至６において、給電点と伝送線路のアースラインの終端
金属部の距離を、少なくとも１ｃｍ以上とするので、中
心導体のまわりおよびシールドのまわりにコロナ放電状
の強い放電が生じることが解消され、製膜速度分布の悪
化が防止されるとともに、粉の発生を防ぐことができ
る。

【０１５６】［請求項８］の発明によれば、請求項３乃
至７において、伝送線路の放電電極への取付けを、放電
電極の基板とは異なる側とし、その取付け角度を少なく
とも斜め４５°以上とするので、中心導体のまわりおよ
びシールドのまわりにコロナ放電状の強い放電が生じる
ことが解消され、製膜速度分布の悪化が防止されるとと
もに、粉の発生を防ぐことができる。

【０１５７】［請求項９］の発明によれば、請求項３乃
至８において、伝送線路のパワーラインの金属部分から
接地部分までの最短距離を、少なくとも１ｃｍ以上とす
るので、中心導体のまわりおよびシールドのまわりにコ
ロナ放電状の強い放電が生じることが解消され、製膜速
度分布の悪化が防止されるとともに、粉の発生を防ぐこ
とができる。

【０１５８】［請求項１０］の発明によれば、請求項３
乃至９において、放電電極への給電部の金属コネクタ
を、外径１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の絶縁物で覆うの
で、金属コネクタまわりのプラズマを完全になくして製
膜速度の均一性悪化を防止することができる。

【０１５９】［請求項１１］の発明によれば、請求項１
０において、金属コネクタの外周と絶縁物の内周の隙間
を、３ｍｍ以下とするので、その部分におけるプラズマ
の発生を防止することができる。

【０１６０】［請求項１２］の発明によれば、請求項３
乃至１１において、放電電極への給電構造が、伝送線路
をコネクタとレセプタクルとで接続する構造とし、コネ
クタとレセプタクルの接続部内部の中心導体と外部シー
ルドの間の径方向の隙間を３ｍｍ以下とした絶縁構造と
するので、直流電界下では絶縁物には電流が流れにくい
ので、放電電流を抑制し、放電が起こりにくくしてい
る。

【０１６１】［請求項１３］の発明によれば、反応容器
内に放電電極と基板支持手段とが平行に配置されてな
り、整合器を介して高周波電源から前記放電電極に高周
波電力を給電する高周波プラズマ発生装置であって、前
記放電電極の電極面のうち基板と対向する範囲のすべて
の点から前記給電点の少なくとも１つまで電極に沿って
測った最短の距離が、高周波の真空中波長の１／４以下
となるように給電点の数と給電点の位置を設定するの
で、基板面上の放電分布の均一性に影響するラダー電極
上の電圧分布を充分小さく抑えることができ、均一な製
膜速度分布を得ることができる。

【０１６２】［請求項１４］の発明によれば、反応容器
内に放電電極と基板支持手段とが平行に配置されてな
り、整合器を介して高周波電源から前記放電電極に高周
波電力を給電する高周波プラズマ発生装置であって、放
電電極への高周波供給を多点で行う際に、高周波供給源
からの一出力を複数に分割する給電線路が同軸ケーブル
であり、該同軸ケーブルを２分割し、それぞれ高周波の
ケーブル内の波長の４分の１の長さで、前記同軸ケーブ
ルと同じ特性インピーダンスの同軸ケーブルに接続し、
さらにその先端をそれぞれ２分割し、それぞれ前記同軸
ケーブルと同じ特性インピーダンスの同軸ケーブルを接
続することにより複数に分割するので、高周波電源から
供給した電力のうち、伝送線路で損失する部分が減り、
プラズマに供給される部分が増加することとなる。

【０１６３】［請求項１５］の発明によれば、請求項１
４において、同軸ケーブルが分布定数線路としても同様
に、高周波電源から供給した電力のうち、伝送線路で損
失する部分が減り、プラズマに供給される部分が増加す
ることとなる。

【０１６４】［請求項１６］の高周波プラズマ発生装置
の給電方法の発明によれば、反応容器内にラダー型又は
グリッド型放電電極と基板支持手段とが平行に配置され
てなり、整合器を介して高周波電源から前記放電電極に
高周波電力を給電する高周波プラズマ発生装置の給電方
法であって、前記給電点を２点以上の多点として給電す
るので、基板面上の放電分布の均一性に影響するラダー
電極上の電圧分布を充分小さく抑えることができ、均一
な製膜速度分布を得ることができる。

【０１６５】［請求項１７］の発明によれば、請求項１
６において、前記放電電極の電極面のうち基板と対向す
る範囲のすべての点から前記給電点の少なくとも１つま
でに沿って測った最短の距離が、高周波の真空中波長の
１／４以下となるように給電点の数と給電点の位置を設
定しつつ給電するので、基板面上の放電分布の均一性に
影響するラダー電極上の電圧分布を充分小さく抑えるこ
とができ、均一な製膜速度分布を得ることができる。

【０１６６】［請求項１８］の発明によれば、請求項１
６において、放電電極への高周波供給を多点で行う際
に、高周波供給源からの一出力を複数に分割する給電線
路が同軸ケーブルであり、該同軸ケーブルを２分割し、
それぞれ高周波のケーブル内の波長の４分の１の長さ
で、前記同軸ケーブルと同じ特性インピーダンスの同軸
ケーブルに接続し、さらにその先端をそれぞれ２分割
し、それぞれ前記同軸ケーブルと同じ特性インピーダン
スの同軸ケーブルを接続することにより複数に分割しつ
つ給電するので、高周波電源から供給した電力のうち、
伝送線路で損失する部分が減り、プラズマに供給される
部分が増加することとなる。

【０１６７】以上、本発明によれば、膜厚が均一な非晶
質薄膜及び微結晶薄膜を製造することができ、大面積化
を図った薄膜形成において、十分均一なもの（±１０％
以下）を得ることができ、Ｓｉ系薄膜形成技術（例えば
太陽電池，ＴＦＴ等の製造等）に用いて好適なものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の本実施例にかかるプラズマ蒸着
装置の高周波放電電極の斜視図である。

【図２】第１の実施例にかかるプラズマ蒸着装置の概略
図である。

【図３】本発明の第２の本実施例にかかるプラズマ蒸着
装置の高周波放電電極の斜視図である。

【図４】本発明の第１の本実施例にかかる製膜速度分布
図である。

【図５】本発明の第２の本実施例にかかる製膜速度分布
図である。

【図６】比較例にかかる製膜速度分布図である。

【図７】本発明の第３の本実施例にかかるプラズマ蒸着
装置の高周波放電電極の斜視図である。

【図８】第３の実施例にかかる電極を用いた場合の電圧
分布図である。

【図９】本発明の第４の本実施例にかかるプラズマ蒸着
装置の高周波放電電極の斜視図である。

【図１０】第４の実施例にかかる電極を用いた場合の電
圧分布図である。

【図１１】本発明の第５の本実施例にかかるプラズマ蒸
着装置の高周波放電電極の斜視図である。

【図１２】第５の実施例にかかる電極を用いた場合の電
圧分布図である。

【図１３】本発明の第６の本実施例にかかるプラズマ蒸
着装置の高周波放電電極の斜視図である。

【図１４】第６の実施例にかかる電極を用いた場合の電
圧分布図である。

【図１５】第７の実施例にかかるラダー電極への給電部
の一実施例の詳細図である。

【図１６】図１５の要部側面図である。

【図１７】第８の実施例にかかるラダー電極への給電部
の一実施例の断面図である。

【図１８】図１７のＡ部拡大図である。

【図１９】第９の実施例の電力分割方法の概念図であ
る。

【図２０】第９の実施例の効果を示すための概念図であ
る。

【図２１】プラズマＣＶＤ装置の概略図である。

【図２２】従来のラダー型放電電極の斜視図である。

【図２３】従来の平行平板型放電電極を用いたプラズマ
ＣＶＤ装置の概略図である。

【図２４】ラダー型放電電極と平行平板型電極との基板
面積３０ｃｍ×３０ｃｍでのプラズマ電源周波数と膜厚
分布（平均膜厚からのずれ）の関係を示す特性図であ
る。

【図２５】プラズマ蒸着装置の概略図である。

【図２６】従来のガス供給管，高周波放電電極及び基板
の形状及び配置の一例を示す図である。

【図２７】従来技術にかかる電極を用いた場合の電圧分
布図である。

【符号の説明】

１１ ラダー電極 １２ａ，１２ｂ 電極棒 １３（１３−１〜１３−４） 給電点 １４ 基準線 １５ 同軸ケーブル １６ 高周波電源 １７ 整合器 ２１ ＰＣＶＤ ２２ 真空容器 ２３ 反応ガス ２４ ガス導入管 ２５ 基板 ２６ 基板加熱・支持手段 ２７ 排気管 ２８ 真空ポンプ ３１ グリッド型ラダー電極 ３２ 電極棒 ３３（３３−１〜３３−４） 給電点 ４１，５１，６１ 高周波放電電極 ４２，５２，６２ 電極棒 ４４，５４，６４ 基準線 ４３−１，４３−２，４３−３，４３−４ 給電点 ５３−１，５３−２，５３−３，５３−４ 給電点 ６３−１，６３−２，６３−３，６３−４ 給電点 ６５−１，６５−２，６５−３，６５−４ 給電点 Ｄ₁ ，Ｄ₂ ，Ｄ₃ 所定距離 ７１ 高周波電源 ７２ 整合器 ７３ 同軸ケーブル ７４ Ｎ型Ｔアダプタ ７５ １０Ｄ−２Ｖケーブル ７６ Ｎ型Ｔアダプタ ７７ １０Ｄ−２Ｖケーブル ７８ Ｎ型コネクタ付フランジ ７９ 真空用同軸ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 正義 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 竹内 良昭 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 縄田 芳一 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 佐竹 宏次 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 小鍛冶 聡司 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 森田 章二 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 久留 正敏 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 堀岡 竜治 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 真島 浩 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Ｆターム(参考） 4K030 FA01 GA02 JA03 KA15 KA30 5F045 AA08 AB03 AB04 AB33 AC01 AE25 AF07 BB02 CA13 CA15 DP03 EH04 EH08 EH14 EH19

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波電源より整合器を介して給電され
   る高周波プラズマ発生装置の放電電極であって、 少なくとも２点以上の高周波電力の給電点を有するラダ
   ー型又はグリッド型放電電極であることを特徴とする放
   電電極。
2. 【請求項２】 請求項１において、 複数の電極棒を平行に並べた電極棒群を２つ互いに直交
   させて配置してなり、高周波電力の給電点が高周波放電
   電極の各辺の二等分線を基準として線対称の位置に配さ
   れてなることを特徴とする放電電極。
3. 【請求項３】 反応容器内に放電電極と基板支持手段と
   が平行に配置されてなり、整合器を介して高周波電源か
   ら前記放電電極に高周波電力を給電する高周波プラズマ
   発生装置であって、 前記放電電極に請求項１又は２の放電電極を用いたこと
   を特徴とする高周波プラズマ発生装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 基板に対向しない、放電電極の周辺部に前記給電部を設
   けたことを特徴とする高周波プラズマ発生装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４において、 整合器から各給電点までの電力伝送線路の長さを等しく
   することを特徴とする高周波プラズマ発生装置。
6. 【請求項６】 請求項３乃至５において、 伝送線路を放電電極の給電部に接続する際、給電点と伝
   送線路のパワーラインを結ぶ絶縁されていないむき出し
   の金属コネクタ部の太さを、給電部付近の電極棒の太さ
   と少なくとも同じにすることを特徴とする高周波プラズ
   マ発生装置。
7. 【請求項７】 請求項３乃至６において、 給電点と伝送線路のアースラインの終端金属部の距離
   を、少なくとも１ｃｍ以上とすることを特徴とする高周
   波プラズマ発生装置。
8. 【請求項８】 請求項３乃至７において、 伝送線路の放電電極への取付けを、放電電極の基板とは
   異なる側とし、その取付け角度を少なくとも斜め４５°
   以上とすることを特徴とする高周波プラズマ発生装置。
9. 【請求項９】 請求項３乃至８において、 伝送線路のパワーラインの金属部分から接地部分までの
   最短距離を、少なくとも１ｃｍ以上とすることを特徴と
   する高周波プラズマ発生装置。
10. 【請求項１０】 請求項３乃至９において、 放電電極への給電部の金属コネクタを、外径１０ｍｍ以
    上４０ｍｍ以下の絶縁物で覆うことを特徴とする高周波
    プラズマ発生装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、金属コネクタの
    外周と絶縁物の内周の隙間を、３ｍｍ以下とすることを
    特徴とする高周波プラズマ発生装置。
12. 【請求項１２】 請求項３乃至１１において、 放電電極への給電構造が、伝送線路をコネクタとレセプ
    タクルとで接続する構造とし、コネクタとレセプタクル
    の接続部内部の中心導体と外部シールドの間の径方向の
    隙間を３ｍｍ以下とした絶縁構造とすることを特徴とす
    る高周波プラズマ発生装置。
13. 【請求項１３】 反応容器内に放電電極と基板支持手段
    とが平行に配置されてなり、整合器を介して高周波電源
    から前記放電電極に高周波電力を給電する高周波プラズ
    マ発生装置であって、 前記放電電極の電極面のうち基板と対向する範囲のすべ
    ての点から前記給電点の少なくとも１つまで電極に沿っ
    て測った最短の距離が、高周波の真空中波長の１／４以
    下となるように給電点の数と給電点の位置を設定するこ
    とを特徴とする高周波プラズマ発生装置。
14. 【請求項１４】 反応容器内に放電電極と基板支持手段
    とが平行に配置されてなり、整合器を介して高周波電源
    から前記放電電極に高周波電力を給電する高周波プラズ
    マ発生装置であって、 放電電極への高周波供給を多点で行う際に、高周波供給
    源からの一出力を複数に分割する給電線路が同軸ケーブ
    ルであり、該同軸ケーブルを２分割し、それぞれ高周波
    のケーブル内の波長の４分の１の長さで、前記同軸ケー
    ブルと同じ特性インピーダンスの同軸ケーブルに接続
    し、さらにその先端をそれぞれ２分割し、それぞれ前記
    同軸ケーブルと同じ特性インピーダンスの同軸ケーブル
    を接続することにより複数に分割することを特徴とする
    高周波プラズマ発生装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４において、同軸ケーブルが
    分布定数線路であることを特徴とする高周波プラズマ発
    生装置。
16. 【請求項１６】 反応容器内にラダー型又はグリッド型
    放電電極と基板支持手段とが平行に配置されてなり、整
    合器を介して高周波電源から前記放電電極に高周波電力
    を給電する高周波プラズマ発生装置の給電方法であっ
    て、 前記給電点を２点以上の多点として給電することを特徴
    とする高周波プラズマ発生装置の給電方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６において、 前記放電電極の電極面のうち基板と対向する範囲のすべ
    ての点から前記給電点の少なくとも１つまで電極に沿っ
    て測った最短の距離が、高周波の真空中波長の１／４以
    下となるように給電点の数と給電点の位置を設定しつつ
    給電することを特徴とする高周波プラズマ発生装置の給
    電方法。
18. 【請求項１８】 請求項１６において、 放電電極への高周波供給を多点で行う際に、高周波供給
    源からの一出力を複数に分割する給電線路が同軸ケーブ
    ルであり、該同軸ケーブルを２分割し、それぞれ高周波
    のケーブル内の波長の４分の１の長さで、前記同軸ケー
    ブルと同じ特性インピーダンスの同軸ケーブルに接続
    し、さらにその先端をそれぞれ２分割し、それぞれ前記
    同軸ケーブルと同じ特性インピーダンスの同軸ケーブル
    を接続することにより複数に分割しつつ給電することを
    特徴とする高周波プラズマ発生装置の給電方法。