JP2001064778A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成膜、加工および表面処理等のプラズマ処理
において、プラズマ処理の高速化、プラズマ処理面の高
品質化およびプラズマ処理の均一化という３つの要求を
同時に満たす。 【解決手段】 第１電極２の少なくとも一部と第２電極
３の一部との対向部である第１空間ＳＣにおいて小サイ
ズのプラズマＰを発生させる。そのプラズマＰに対して
第２電極３とその上に搭載された基板５０を移動させて
基板全面に均一なプラズマ処理を行う。第２電極３およ
び基板５０と接触せずに、第１電極２および、第２電極
３または基板５０と共に主ガス流路ＦＲを構成するカバ
ー体２３を設ける。このカバー体２３の連通導入口２６
から第１空間ＳＣを通ってカバー体２３の連通排気口２
７に向かうプラズマ処理用ガスの主ガス流路ＦＲの流線
に急激な変化が加わらないように、第１電極２、第２電
極３およびカバー体２３を配置して、プラズマ空間Ｐに
大流量のプラズマ処理用ガスを安定して供給し、処理後
のガスを高速に排気する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に対して成
膜、加工および表面処理等を行うためのプラズマ処理装
置およびプラズマ処理方法に関し、特に、大面積の基板
に対しても、均一、高品質、かつ、高速に、成膜、加工
および表面処理等を行うことができるプラズマ処理装置
およびプラズマ処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】成膜、加工、表面処理等のプラズマ処理
においては、プラズマ処理の基板面内での均一化、プラ
ズマ処理面の高品質化、およびプラズマ処理速度の高速
化が望まれている。特に、近年注目を集めている薄膜Ｓ
ｉ太陽電池の製造プロセスにおいては、プラズマＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法等によりガラス基板やシート状基板上にアモル
ファスまたは微結晶のＳｉ薄膜が形成されるが、形成さ
れるＳｉ薄膜の均一化および高品質化、および成膜速度
の向上に対する要求が非常に厳しい。これに加えて、近
年の基板サイズの大面積化は、上記要求を一層厳しいも
のにしている。以下に、上記要求に応えるための従来技
術について説明する。

【０００３】大面積基板に対するプラズマ処理の均一
化について この要求に応えるためには、プラズマ空間に均一にプラ
ズマ処理用ガスを供給して均一な放電状態を維持できる
程度の小サイズのプラズマを発生させ、この小サイズの
プラズマと基板とを相対的に移動させて、基板全面に対
してプラズマ処理を行うことが有効である。例えば、基
板長手方向におけるプラズマ発生部の長さが、その方向
における基板の長さよりも短くなるような幅狭の電極を
用いて、基板をその長手方向に移動させながらプラズマ
処理を行う手法が知られている。この観点に基づく従来
技術は、例えば特開平６−２５２０７１号公報、特開平
８−２７７４７１号公報、第２５８９５９９号特許公報
および第２６６７６６５号特許公報等に開示されてい
る。

【０００４】大面積基板に対するプラズマ処理面の高
品質化について この要求に応えるためには、プラズマ処理による反応生
成物が滞留して基板に付着しないように、これを速やか
に除去することが必要である。このためには、上記手法
と同様に、小サイズのプラズマを発生させる電極を用
いると共に、プラズマ処理後のガスをプラズマ空間の直
近で効率的に排気する手法が有効である。この観点に基
づく従来技術は、例えば特開平５−３４３３３８号公報
および第２５８９５９９号特許公報等に開示されてい
る。さらに、プラズマ処理後のガスをプラズマ空間から
高速に排気することも重要であるが、高速排気に関して
は上記公報にも特に記載されていない。なお、プラズマ
空間のサイズを小さくし、プラズマ処理後のガスを高速
に配置することの重要性は、プラズマ空間内のガスの置
換時間ｔが下記式で表されることから、理解できる。

【０００５】ｔ＝Ｖ／Ｑ （Ｖ：プラズマ空間の体積、
Ｑ：プラズマ処理用ガスの流量）

【０００６】プラズマ処理速度の高速化について −ａ．手法１（プラズマ処理用ガスの大流量供給） プラズマ処理の高速化を図るためには、プラズマ処理用
ガスを、処理速度に見合うだけの大流量でプラズマ空間
に供給することが必要である。このためには、一対の電
極を囲むようにカバー体を設けて、このカバー体に設け
たガス導入口とガス排気口とによって、ガス導入口から
プラズマ空間を通ってガス排気口に向かう大流量の高速
ガス流を形成することが有効である。この手法によれ
ば、カバー体によってガス流が規制されるので、プラズ
マ空間外へのガス流のリークを低減でき、大流量の高速
ガス流を形成することができる。この観点に基づく従来
技術は、例えば特開昭６２−９４９２２号公報、実開昭
６２−１７２１４６号公報、特開平１−３０９９７５号
公報、特開平６−２４８４５７号公報および特公平７−
１００８６７号公報等に開示されている。

【０００７】−ｂ．手法２（プラズマ処理用ガスの高
圧力化） プラズマ処理の高速化を図るためには、上記−ａの手
法１と併せて、プラズマ空間内におけるプラズマ処理用
ガス中の反応ガスの分圧を高めることが有効である。な
お、反応ガスとは、希釈ガスと区別して、実際にプラズ
マ処理に寄与するガスのことを指す。この手法は、処理
速度の高速化を図るためには有効であるが、反応ガスの
分圧を高めると、プラズマを安定して発生させることが
困難になる。そこで、特公平６−６０４１２号公報、第
２７００１７７号特許公報および特開平６−２９９３５
８号公報等には、高い分圧の反応ガスに対して、これを
大量の不活性ガスで希釈することにより、反応ガスの分
圧を高めても、即ち、高圧力のプラズマ処理用ガス雰囲
気下でも、安定したプラズマを発生させる手法が開示さ
れている。これらの公報の手法によれば、反応ガスに大
量の不活性ガスを加えているので、チャンバ内の反応ガ
スの分圧を高めてもプラズマを安定して維持し、処理速
度を向上することができる。但し、この手法では、チャ
ンバ内のプラズマ処理用ガスの圧力を高圧力としている
ため、一対の電極の間隔を狭くしなければプラズマを安
定に発生させることができない。つまり、高圧力化で安
定にプラズマを発生させるためには、一対の電極の間隔
を狭くする必要がある。しかし、電極の間隔を狭くする
と、ガス流の摩擦損失のために、電極間に大流量のプラ
ズマ処理用ガスを安定して供給することが困難となる。

【０００８】以下に、上記従来の手法に基づいて、上記
〜の各々、またはその内の２つの要求を満たすこと
が可能な具体的なプラズマ処理装置について説明する。

【０００９】（Ａ）従来技術に基づく構成１（上記お
よびの要求を満たすプラズマ処理装置） 上記およびの要求を満たすプラズマ処理装置として
は、例えば第２６６７６６５号特許公報に開示されてい
る内容と特開平５−３４３３３８号公報に開示されてい
る内容とを組み合わせた構成が考えられる。この観点に
基づいたプラズマ処理装置を図１７に示す。

【００１０】図１７において、５０１はチャンバ、５０
２は基板５５０と対向する第１電極、５０３は基板５５
０が搭載される第２電極、５０４はプラズマ処理用ガス
をプラズマ空間に導入するガス導入口、５０５はプラズ
マ処理後のガスを排気するガス排気口である。

【００１１】このプラズマ処理装置において、ガス導入
口５０４からチャンバ５０１内にプラズマ処理用ガスを
導入し、第１電極５０２と第２電極５０３との間に高周
波電圧を印加すると、そのプラズマ処理用ガスに基づく
プラズマＰが発生する。このプラズマＰの作用によって
基板５５０の第１電極５０２と対向する部分がプラズマ
処理される。そして、プラズマ処理後のガスは、ガス排
気口５０５から排気される。ここで、図中のＸ方向にお
けるプラズマＰの長さは、その方向における基板５５０
の長さに比べて短いが、第２電極５０３をＸ方向に移動
させることにより、基板５５０の全面に対してプラズマ
処理が施される。

【００１２】上記プラズマ処理装置において発生するプ
ラズマＰは、そのサイズが小さいため、そのプラズマ空
間に均一にプラズマ処理用ガスを供給することができ、
また、均一な放電状態を維持することができる。即ち、
小サイズのプラズマＰと対向する部分では、均一にプラ
ズマ処理を施すことができる。そして、この均一性が良
いプラズマＰと対向して基板５５０が移動するため、大
面積基板に対しても均一なプラズマ処理が可能となる。
また、プラズマＰはサイズ（プラズマ空間の体積）が小
さく、さらに、この直近に設けたガス排気口５０５によ
ってプラズマ処理後のガスが排気されるため、反応生成
物がプラズマ空間中に滞留する時間が短く、プラズマ処
理の高品質化を図ることができる。

【００１３】（Ｂ）従来技術に基づく構成２（上記の
要求を満たすプラズマ処理装置） 上記の要求を満たすプラズマ処理装置として、特開平
６−２４８４５７号公報に開示されている内容につい
て、図１８を参照しながら説明する。なお、この公報に
開示されている内容は、上記−ａの手法１に基づくも
のであり、上記−ｂの手法２との両立は困難である。
この点については後述の

【発明が解決しようとする課題】にて説明する。

【００１４】図１８（ａ）において、６０１はチャン
バ、６０２は基板６５０と対向する第１電極、６０３は
基板６５０が搭載される第２電極、６０４はプラズマ処
理用ガスをプラズマ空間に導入するガス導入口、６０５
はプラズマ処理後のガスを排気するガス排気口である。
また、６０６および６０７は各々第１電極６０２と第２
電極６０３との間の空間６１１を挟んで対向して設けら
れたガス供給手段とガス排気手段である。ガス供給手段
６０６には多数の噴出口６０８が設けられ、ガス排気手
段６０７には多数の吸引口６０９が設けられている。さ
らに、図１８（ａ）に対して直交する方向から見た断面
図である図１８（ｂ）に示すように、第２電極６０３に
の端縁には絶縁体からなる仕切板６１０が立ち上げ形成
されている。

【００１５】このプラズマ処理装置においては、第１電
極６０２と第２電極６０３との間の空間６１１がガス供
給手段６０６、ガス排気手段６０７および仕切板６１０
によってボックス状に区画されている。このため、ガス
導入口６０４から導入されたプラズマ処理用ガスを、ガ
ス供給手段６０６の噴出口６０８からボックス状空間６
１１に対して大流量で安定して供給することができる。
そして、第１電極６０２と第２電極６０３との間に高周
波電圧を印加することにより発生するプラズマＰを、こ
のボックス状空間６１１に閉じ込めることができる。ま
た、プラズマ処理後のガスは、ボックス状空間６１１か
らガス排気手段６０７の吸引口６０９を通じて高速に排
気することができる。

【００１６】この構成によれば、プラズマ処理用ガス
が、ボックス状の空間部６１１以外の領域に漏れること
なく、ボックス状空間６１１を安定に流れるので、大流
量のプラズマ処理用ガスをプラズマ空間に安定して供給
し、成膜速度の高速化を図ることができる。また、プラ
ズマ処理後のガスを高速に排気することができる。但
し、この場合、プラズマは基板全面と対向しており、そ
のサイズが大きいので、プラズマ処理による反応生成物
の滞留時間は必ずしも短い訳ではない。この点について
は、プラズマ空間内のガスの置換時間ｔが下記式で表さ
れることから、理解できる。

【００１７】ｔ＝Ｖ／Ｑ （Ｖ：プラズマ空間の体積、
Ｑ：プラズマ処理用ガスの流量）

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
いずれも、上記〜の各々、またはその内の２つの要
求を満たすことは可能であるが、〜の要求を全て満
足することはできなかった。以下に、従来技術の課題を
具体的に説明する。

【００１９】（Ａ）上記構成１の課題について 図１７に示したプラズマ処理装置の構成は、特に、大面
積の基板に対して、基板面内のプラズマ処理の均一化お
よびプラズマ処理面の高品質化を図るためには有効であ
る。

【００２０】しかしながら、さらにプラズマ処理速度の
高速化を図る上では、困難な点があった。すなわち、高
速処理を行うためには、処理速度に見合うだけの大流量
のプラズマ処理用ガスをプラズマ空間に供給する必要が
あるが、図１７に示したプラズマ処理装置では、大流量
のガスを安定して供給することは困難である。図１７に
おいて、プラズマ処理用ガスに対して望まれるガス流路
は、図中にＦＪで示すように、ガス導入口５０４〜プラ
ズマ空間Ｐ〜ガス排気口５０５という経路である。しか
しながら、この流路ＦＪでは、流線が急激に変化するた
めにコンダクタンスが小さく、大流量のガスを供給する
ことが困難である。さらに、上記所望の流路以外の方向
に分岐するガス流も発生してしまう。また、仮に大流量
のガスを流したとしても、上記流路における流線の急激
な変化によって流れに乱れが生じる。このことはプラズ
マ処理の不均一とプラズマ処理面の品質低下を引き起こ
し、本来の効果も失うことになる。この問題は、処理速
度を高速化するために、さらにプラズマ空間を高圧力化
した場合（上記−ｂの手法２）に一層顕著になる。こ
れは、主としてプラズマ空間の高圧力化のために一対の
電極間隔を狭くしなければならないことに起因する。即
ち、一対の電極間隔が狭いため、この電極間を流れるガ
ス流のコンダクタンスが小さく、大流量のプラズマ処理
用ガスをプラズマ空間に安定に供給することが困難にな
る。従って、この構成では、上記要求、と上記要求
とを同時に満たすことはできない。

【００２１】（Ｂ）上記構成２の課題について 図１８に示したプラズマ処理装置の構成は、ガス流路を
プラズマ空間内に規制するためのカバーがガス供給手段
６０６、ガス排気手段６０７および仕切板６１０によっ
て構成されているので、プラズマ処理用ガスがプラズマ
空間以外の領域に漏れることなく、プラズマ処理用ガス
をプラズマ空間に安定して大流量で供給することができ
る。

【００２２】しかしながら、このカバーは、第１電極６
０２と第２電極６０３との間の空間６１１を完全に包囲
しているため、この技術を小サイズのプラズマに対して
基板を移動させるという構成（上記構成１）に適用する
ことはできない。即ち、図１８の構成の幾何的配置で
は、基板を移動させることはできない。従って、この構
成では、上記要求は満たすことができても、上記、
の要求を満たすことはできない。さらに、処理速度を
高速化するためにプラズマ空間を高圧力化し（上記−
ｂの手法２）、一対の電極間隔を狭くした場合には、こ
の構成の実施は困難になる。その理由は、狭い電極間隔
に対して、基板サイズ分の長距離にわたって、プラズマ
処理用ガスを大流量で安定して供給することはガス流の
損失から考えて困難であるからである。

【００２３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、成膜、加工および表面処
理等のプラズマ処理において、小サイズのプラズマに対
して基板を移動させながら、大流量のプラズマ処理用ガ
スをプラズマ空間に安定して供給すると共に反応生成物
を速やかに除去して、処理速度の高速化、プラズマ処理
の均一化およびプラズマ処理面の高品質化という３つの
要求を同時に満足し、さらに、大型基板やシート状基板
に対しても対応可能なプラズマ処理装置およびプラズマ
処理方法を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、従来の技術思想を取り入れながらも単に
その組み合わせでは達成し得ない上記３つの要求を同時
に満たすという進歩的効果を、新たな構成によって達成
したものである。

【００２５】本発明のプラズマ処理装置は、第１ガス導
入口と第１ガス排気口とを有するチャンバ内に、第１電
極および基板を搭載する第２電極が配置され、該第１電
極の少なくとも一部と、該第２電極の一部とが、第１空
間を隔てて、かつ、該基板のみを介して対向配置され、
該第１ガス導入口から該第１空間にプラズマ処理用ガス
を導入すると共に、該第１電極と該第２電極との間に高
周波電圧を印加して、該第１空間の少なくとも一部でプ
ラズマを発生させ、さらに、基板を搭載した該第２電極
を移動させることによって、該基板にプラズマ処理を行
うプラズマ処理装置であって、該第１ガス導入口と連通
する連通導入口と、該第１ガス排気口と連通する連通排
気口と、該第１空間において開口する第１開口部と、該
第１開口部の近傍において該第２電極または該基板と第
２空間を隔てて対向する第２電極対向部とを有するカバ
ー体を備え、該カバー体は、該第２電極および該基板と
接触せずに、該第１電極、および該第２電極または該基
板と共に、該連通導入口から該第１空間を通って該連通
排気口に向かう該プラズマ処理用ガスの主ガス流路を構
成し、該主ガス流路を流れる該プラズマ処理用ガスの流
線に急激な変化が加わらないように、該第１電極、該第
２電極および該カバー体が配置され、そのことにより上
記目的が達成される。

【００２６】前記主ガス流路中で前記第１空間から前記
連通排気口に向かう流れのコンダクタンスが、該第１空
間から前記第２空間に向かう、該主ガス流路以外の流れ
のコンダクタンスに比べて大きくなるように、前記第１
電極、前記第２電極および前記カバー体が配置されてい
るのが好ましい。

【００２７】前記チャンバは、さらに第２ガス導入口を
有し、該第２ガス導入口から該チャンバ内に前記プラズ
マ処理用ガスと同一成分のガスまたは不活性ガスを導入
して、前記主ガス流路以外の領域における圧力が該主ガ
ス流路内の圧力よりも高い圧力に保持可能とされていて
もよい。

【００２８】前記第１空間内の前記プラズマが発生する
部分において、前記主ガス流路を流れる前記プラズマ処
理用ガスの流線が、前記基板表面にほぼ沿う方向となる
ように、前記第１電極、前記第２電極および前記カバー
体が配置されていてもよい。

【００２９】前記第１電極は、少なくとも前記第１空間
において曲面形状を有するようになされていてもよい。

【００３０】前記主ガス流路の幅方向の略中央部におい
て、該主ガス流路を流れる前記プラズマ処理用ガスの流
線が、前記連通導入口、前記第１空間および前記連通排
気口にかけて、略Ｕ字形状となるように、前記第１電
極、前記第２電極および前記カバー体が配置されていて
もよい。

【００３１】前記主ガス流路の幅が前記略Ｕ字形状の先
端部において最小となるように前記第１電極、前記第２
電極および前記カバー体が配置され、該主ガス流路の幅
が最小になる部分の近傍において、プラズマを発生させ
てもよい。

【００３２】前記主ガス流路の幅方向の略中央部におい
て、該主ガス流路を流れる前記プラズマ処理用ガスの流
線が、前記連通導入口、前記第１空間および前記連通排
気口にかけて、略直線状となるように、前記第１電極、
前記第２電極および前記カバー体が配置されていてもよ
い。

【００３３】前記第２電極は円筒形状であり、その中心
軸を中心として回転可能とされていてもよい。

【００３４】前記基板としてシート状基板が搭載され、
前記第２電極の回転によって該シート状基板が該第２電
極に密着しながら移動可能とされていてもよい。

【００３５】前記第１電極は少なくとも前記第１空間で
曲面形状部分を有し、該第１電極の曲面形状部分の曲率
半径と前記円筒形状の第２電極の半径とは略同一であ
り、該第１電極の曲面形状部分の先端部と、該円筒形状
の第２電極の先端部とが実質的に対向し、前記主ガス流
路の幅が、該第１電極の先端部と該第２電極の先端部と
の対向部において最小となるように、該第１電極、該第
２電極および前記カバー体が配置され、該主ガス流路の
幅が最小になる該対向部の近傍において、プラズマを発
生させてもよい。

【００３６】本発明のプラズマ処理方法は、本発明のプ
ラズマ処理装置を用いて、基板に対してプラズマ処理を
行い、そのことにより上記目的が達成される。

【００３７】以下に、本発明の作用について説明する。

【００３８】本発明にあっては、第１電極の少なくとも
一部と第２電極の一部との対向部である第１空間におい
て小サイズのプラズマを発生させ、そのプラズマに対し
て第２電極（およびその上に搭載された基板）を移動さ
せることによって基板全面に均一なプラズマ処理が可能
となるプラズマ処理装置において、第１電極および、第
２電極または基板と共に主ガス流路を構成するカバー体
を設ける。このとき、カバー体の連通導入口から第１空
間を通ってカバー体の連通排気口に向かうプラズマ処理
用ガスの主ガス流路の流線に急激な変化が加わらないよ
うに第１電極、第２電極およびカバー体を配置する。こ
のことにより、主ガス流路の損失を少なくしてコンダク
タンスを大きくし、プラズマ領域に大流量のプラズマ処
理用ガスを安定に供給すると共に、プラズマ処理後のガ
スをカバー体の連通排気口から高速に排気することが可
能である。また、カバー体は、第２電極を移動させるた
めに、第２電極および基板と接触しておらず、第１開口
部の近傍において第２電極または基板と第２空間を隔て
て対向する第２電極対向部とを有しているが、主ガス流
路中で第１空間から連通排気口に向かう流れのコンダク
タンスが、第１空間から第２空間に向かう、主ガス流路
以外の流れのコンダクタンスに比べて大きくなるように
第１電極、第２電極およびカバー体が配置されているの
で、主ガス流路以外へのガスのリークを抑制し、大流量
のプラズマ処理用ガスを安定してプラズマ空間に供給す
ると共に、プラズマ処理後のガスを滞留させることなく
カバー体の連通排気口から高速に排気することが可能で
ある。

【００３９】さらに、第２ガス導入口からチャンバ内に
プラズマ処理用ガスと同一成分のガスまたは不活性ガス
を導入することにより、主ガス流路以外の領域における
圧力を主ガス流路内の圧力よりも高い圧力に保持して、
主ガス流路内から主ガス流路外へのプラズマ処理用ガス
のリークを抑制可能である。

【００４０】上記第１空間内のプラズマが発生する部分
において、主ガス流路を流れる前記プラズマ処理用ガス
の流線が、基板表面にほぼ沿う方向となるように第１電
極、第２電極およびカバー体を配置すれば、プラズマ発
生領域においてガス流の損失が小さく、流れが安定す
る。

【００４１】例えば後述する第１の実施形態に示すよう
に、主ガス流路の幅方向の略中央部において、主ガス流
路を流れるプラズマ処理用ガスの流線が、カバー体の連
通導入口、第１空間および連通排気口にかけて略Ｕ字形
状となるように、第１電極、第２電極およびカバー体を
配置すれば、プラズマ処理用ガスの主ガス流路の流線に
急激な変化が加わらないようにすることが可能である。
この場合、カバー体が基板と接触せずに上方に位置して
いても、その第１開口部から斜め下方向の基板にプラズ
マ処理用ガスが供給される。そして、プラズマ処理後の
ガスが基板から離れる方向の斜め上方向に流れて排気さ
れるので、反応生成物が基板に付着することが抑制され
る。さらに、主ガス流路の幅が略Ｕ字形状の曲がり部先
端において最小となるように第１電極、第２電極および
カバー体を配置すれば、その最小幅の部分の幅が非常に
狭くても、このような幅の狭い流路が主ガス流路の一部
にしか設けられないので、ガス流の摩擦損失が大幅に低
減される。そして、主ガス流路の幅が最小になる部分の
近傍においてプラズマを発生させれば、安定して大流量
のプラズマ処理用ガスを流しながらも、高圧力下でのプ
ラズマ発生が可能となる。

【００４２】或いは、後述する第２の実施形態に示すよ
うに、主ガス流路の幅方向の略中央部において、主ガス
流路を流れるプラズマ処理用ガスの流線が、連通導入
口、第１空間および連通排気口にかけて略直線状となる
ように第１電極、第２電極およびカバー体を配置して
も、プラズマ処理用ガスの主ガス流路の流線に急激な変
化が加わらないようにすることが可能である。

【００４３】さらに、第２電極を円筒形状とし、その中
心軸を中心として回転可能としてもよい。そして、シー
ト状基板を第２電極に搭載し、第２電極の回転によって
シート状基板を第２電極に密着しながら移動させること
が可能である。

【００４４】この場合、第１電極に少なくとも第１空間
で曲面形状部分を形成し、第１電極の曲面形状部分の曲
率半径と円筒形状の第２電極の半径とを略同一にして、
第１電極の曲面形状部分の先端部と、円筒形状の第２電
極の先端部とを実質的に対向させて小サイズのプラズマ
を発生させることが可能である。

【００４５】さらに、主ガス流路がその幅方向における
中心線に対して略対称形状となるように、第１電極、第
２電極およびカバー体を配置すれば、一層、プラズマ処
理用ガスの主ガス流路の流線に急激な変化が加わらない
ようにすることが可能である。また、主ガス流路の幅
が、第１電極の先端部と第２電極の先端部との対向部に
おいて最小となり、その近傍においてプラズマを発生さ
せれば、安定して大流量のプラズマ処理用ガスを流しな
がら、高圧力下でのプラズマ発生が可能となる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。

【００４７】（第１の実施形態）図１は本実施形態のプ
ラズマ処理装置１００の概略構成を示す断面図であり、
図２はプラズマ処理装置１００の主要部を示す斜視図で
あり、図３は図２の平面ＰＬ１における断面を示す斜視
図であり、図４は図２の平面ＰＬ２における断面図であ
り、図５は図３の各部分を分解して示す斜視図であり、
図６はプラズマ処理装置１００における主ガス流路ＦＲ
を示す拡大図である。以下、図１〜図６を参照しなが
ら、本実施形態のプラズマ処理装置およびそのプラズマ
処理方法について説明する。

【００４８】 （Ａ）プラズマ処理装置１００の構成要素について 以下に、主として図１を参照しながらプラズマ処理装置
１００の構成要素について説明する。

【００４９】図１において、１はチャンバであり、その
壁面には第１ガス導入口４および第１ガス排気口５が設
けられている。第１ガス導入口４は、プラズマ処理用ガ
スを供給する第１ガス供給部６と配管８によって連結さ
れ、第１ガス排気口５は、プラズマ処理後のガスを排気
する第１ガス排気部７と配管９によって連結されてい
る。さらに、図１に示すように、第２ガス導入口１０お
よび第２ガス排気口１１がチャンバ１の壁面に設けら
れ、各々第２ガス供給部１２および第２ガス排気部１３
と連結されているのが好ましい。

【００５０】２は基板５０と対向する第１電極、３は基
板５０が搭載される平板状の第２電極である。第２電極
３は接地されており、図示しない駆動機構によって図中
のＸ方向に移動可能とされている。第１電極２は、少な
くとも後述するカバー体２３（第１カバー体２１）の開
口部（第１開口部）２５において、曲面形状２ａをなし
ている。なお、本実施形態では、第１電極２の断面形状
を半円形状としているが、前記曲面形状をなしていれば
よく、これに限られない。例えば、中心角が１８０゜以
下なる円弧状断面でも良いし、複数曲率を有する任意曲
面であってもよい。第１カバー体２１の第１開口部２５
において、第１電極２と第２電極３とは空間（第１空
間）ＳＣを隔てて基板５０のみを介して対向している。
第１電極２の曲面２ａの先端部２ａｔは、基板５０とギ
ャップＧ１を隔てて対向している。この先端部２ａｔの
近傍において、後述する図６に示すような小サイズのプ
ラズマＰが発生する。

【００５１】第１電極２は、その背面２ｂにおいて、絶
縁体からなるカバー体２３（第２カバー体２２）に固定
されている。第２カバー体２２は上下方向に貫通する溝
部（または穴部）２２ａを有しており、この溝部２２ａ
を介して第１電極２が高周波電源１４に接続されてい
る。

【００５２】第１カバー体２１は、基板５０および第２
電極３とは接触せずに第１電極２と第２カバー体２２と
を包囲するような形状をなす。第１カバー体２１は絶縁
体であるが、その外壁部を導電体で覆って接地電位とし
てもよい。このようにすると、第１電極２と第１カバー
体２１の外壁部とが同軸構造となり、高周波電力伝送の
観点から望ましい。

【００５３】第１カバー体２１は、第１電極２の少なく
とも一部と第２電極３の一部とが対向する第１空間ＳＣ
で開口しており、以下、この開口部２５を第１開口部と
称する。この第１開口部２５の近傍において、第１カバ
ー体２１の底面２４はギャップＧ２の第２空間ＳＤを隔
てて基板５０と対向しており、以下、この底面２４を第
２電極対向部と称する。このギャップＧ２は、第１カバ
ー体２１と基板５０とが接触しない範囲で可能な限り狭
く設定するのが好ましい。また、第２電極対向部２４の
図１中のＸ方向における長さは、可能な限り長くなるよ
うに形成するのが好ましい。さらに、ギャップＧ２はギ
ャップＧ１よりも狭く設定するのが好ましい。

【００５４】第１カバー体２１は、図１の紙面に対して
垂直方向の両端に、図２に示すような下方突出部２１ｆ
を有している。この下方突出部２１ｆは可能な限り微小
な隙間を隔てて基板５０および第２電極３を覆ってい
る。また、第１カバー体２１は、図５に示すような凹部
２１ａを有しており、これと対応して第２カバー体２２
は取り付け部２２ｂを有している。この凹部２１ａに取
り付け部２２ｂがはめ込まれて第１カバー体２１および
第２カバー体２２とが一体化して一体的な構造物（カバ
ー体２３）を構成している。なお、本実施形態において
は、第２カバー体２２に第１電極２が固定されているた
め、カバー体２３と第１電極２も一体的な構造物となっ
ている。さらに、図４および図５に示すように、第１カ
バー体２１の内壁面２１ｅは、第１電極２の端面２ｅお
よび第２カバー体２２の端面２２ｅと略接触している。

【００５５】カバー体２３には、第１カバー体２１と第
２カバー体２２とによって、図２および図３に示すよう
な連通導入口２６と連通排気口２７とが設けられてい
る。そして、図１に示すように、連通導入口２６は第１
ガス導入口４と、連通排気口２７は第１ガス排気口５
と、各々気密に連通している。

【００５６】なお、第１カバー体２１および第２カバー
体２２の形状は、第１電極２および、第２電極３または
基板５０と共に構成される、後述する主ガス流路ＦＲを
流れるプラズマ処理用ガスの流線に急激な変化が加わら
ないような形状であれば、特に限定しない。さらに、第
１空間ＳＣから連通排気口５に向かう流れのコンダクタ
ンスが第１空間ＳＣから第２空間ＳＤに向かう主ガス流
路以外の流れのコンダクタンスに比べて大きくなるよう
な形状にするのが好ましい。本実施形態では、図１に示
すように、第１カバー体２１の形状を、内壁面２１ｃを
平面形状とし、それに続く内壁面２１ｄを曲面形状と
し、これらがなめらかに連結される様な形状としてい
る。また、第２カバー体２２の壁面２２ｃは、第１電極
２の半円状表面２ａとなめらかに連結されている。さら
に、ギャップＧ２を第１カバー体２１と基板５０とが接
触しない範囲で狭く、第２電極対向部２４の図１中のＸ
方向における長さを長くし、ギャップＧ２をギャップＧ
１よりも狭く設定してある。

【００５７】第１カバー体２１の平面状内壁面２１ｃ
は、第２カバー体２２の平面状壁面２２ｃと空間ＳＡ
１、ＳＡ２を介して対向し、第１カバー体２１の曲面状
内壁面２１ｄは、第１電極２の曲面２ａと空間ＳＢ１、
ＳＢ２を介して対向している。なお、ここでは、図１の
左側の空間をＳＡ１およびＳＢ１、右側の空間をＳＡ２
およびＳＢ２として区別している。

【００５８】第１カバー体２１の内壁面２１ｄの曲率半
径は、第１電極２の曲面２ａの半径よりも大きくしてあ
る。また、内壁面２１ｄの曲率中心は、例えば曲面２ａ
の中心と同じく図１中のＹ軸上にあって、曲面２ａの中
心より上方に位置している。その結果、空間ＳＢ１の幅
は空間ＳＡ１から第１空間ＳＣにかけて徐々に狭くな
り、空間ＳＢ２の幅は第１空間ＳＣから空間ＳＡ２にか
けて徐々に広くなる。さらに、空間ＳＢ１および空間Ｓ
Ｂ２と第１空間ＳＣとの境界部（第１開口部２５の端
部）において、後述する主ガス流路ＦＲの幅は、第１電
極２の曲面２ａの先端部２ａｔと基板５０とのギャップ
Ｇ１よりも広く設定されている。

【００５９】（Ｂ）プラズマ処理装置１００における主
ガス流路ＦＲについて （Ｂ−１）主ガス流路ＦＲの構成について 次に、本実施形態のプラズマ処理装置１００におけるプ
ラズマ処理用ガスのガス流路について図６を参照しなが
ら説明する。図６は図１における主ガス流路ＦＲを拡大
して示したものである。

【００６０】プラズマ処理用ガスは、第１ガス導入口４
から、これと気密に連通するカバー体２３の連通導入口
２６を通ってチャンバ１内に導入される。そして、略気
密状態の空間ＳＡ１およびＳＢ１を通って第１空間ＳＣ
に導かれる。第１空間ＳＣに到達したプラズマ処理用ガ
スは、主として略気密状態の空間ＳＢ２およびＳＡ２を
通って、連通排気口２７に気密に連通する第１排気口５
からチャンバ１の外部に排気される。そして、この連通
導入口２６〜空間ＳＡ１〜空間ＳＢ１〜第１空間ＳＣ〜
空間ＳＢ２〜空間ＳＡ２〜連通排気口２７というガス流
路ＦＲが主ガス流路となる。主ガス流路ＦＲは、図６か
ら明らかなように、第１電極２および第２電極３（また
は基板５０）と、第１カバー体２１および第２カバー体
２２からなるカバー体２３との各々の壁面によって構成
されている。

【００６１】主ガス流路ＦＲの幅は、空間ＳＡ１におい
て充分に広く一定である。そして、上述したように、空
間ＳＡ１と空間ＳＢ１との境界はなめらかに連結され、
さらに、空間ＳＢ１では空間ＳＡ１から第１空間ＳＣに
かけて主ガス流路ＦＲの幅が徐々に狭くなる。この空間
ＳＢ１と第１空間ＳＣとの境界における主ガス流路ＦＲ
の幅ＧＷは、第１電極２の先端部２ａｔと基板５０との
間のギャップＧ１よりも広く設定されている。ガス流が
空間ＳＢ１を通過した後、ガス流の一側面を規制する壁
面は、第１カバー体２１の内壁面２１ｄから基板５０の
表面に引き継がれ、第１空間ＳＣにおいては第１電極２
の曲面２ａと基板５０の表面とによって主ガス流路ＦＲ
が形成される。そして、空間ＳＢ１から第１電極２の曲
面２ａの先端部２ａｔにかけて主ガス流路ＦＲの幅は徐
々に狭くなり、先端部２ａｔで最小幅Ｇ１となる。ここ
で、空間ＳＢ１から第１空間ＳＣへのガス流は、これを
規制する壁面の変化によって不安定になることが懸念さ
れる。しかし、ガス流の慣性と、ガス流を規制する幅Ｇ
Ｗおよび幅Ｇ１の規制面とによって、理想とする仮想流
管の一壁面ＳＣＷに近い状態を得ることができる。本実
施形態では、空間ＳＡ１における主ガス流路ＦＲの幅を
約５０ｍｍ、長さを１００ｍｍとし、空間ＳＢ１におけ
る主ガス流路ＦＲの幅は空間ＳＡ１から徐々に狭くして
第１空間ＳＣとの境界における幅ＧＷを約３ｍｍとし
た。また、第１電極２の半径を１００ｍｍとし、第１開
口部２５（第１空間ＳＣ）における主ガス流路ＦＲの長
さを５０ｍｍとし、第１電極２の先端部２ａｔと基板５
０との間のギャップＧ１は約２ｍｍとした。さらに、ギ
ャップＧ２は約１ｍｍとし、第２電極対向部２４の図１
中のＸ方向における長さを１４０ｍｍとした。第１空間
ＳＣから空間ＳＢ２を通って空間ＳＡ２に至る主ガス流
路ＦＲについては、空間ＳＡ１から空間ＳＢ１を通って
第１空間ＳＣに至る主ガス流路ＦＲと、その幅の変化が
逆ではあるが同様であるので、説明を省略する。なお、
主ガス流路ＦＲ中には、流れの一層の安定化のために、
公知のガス分散板を適宜設けてもよい。

【００６２】 （Ｂ−２）主ガス流路ＦＲの作用効果について （Ｂ−２−１）本実施形態において、主ガス流路ＦＲの
幅は、空間ＳＢ１から徐々に狭くなり、第１電極２の先
端部２ａｔにおいて最小となって、その後、空間ＳＢ２
にかけて徐々に広くなっている。また、主ガス流路ＦＲ
の幅方向中央における流線Ｆは、図６に示すような略Ｕ
字形状である。従って、主ガス流路ＦＲの幅方向全体に
わたり、プラズマ処理用ガスの流線に急激な変化が加わ
らず、ガス流の損失を大幅に低減することができる。そ
の結果、大流量のプラズマ処理用ガスを、その流れを乱
すことなく、プラズマ空間Ｐに安定して供給することが
できる。また、プラズマ処理後のガスを滞留させること
なく、高速に排気することができる。

【００６３】（Ｂ−２−２）本実施形態では、図６に示
すように、第１電極２の先端部２ａｔ近傍における主ガ
ス流路ＦＲの幅が最小となっている部分においてのみプ
ラズマＰを発生させるので、均一な放電状態を維持でき
る程度の小サイズのプラズマを発生させることができ
る。この最小幅部分の幅Ｇ１の設定値は、プラズマ空間
におけるプラズマ処理用ガスの圧力によっても異なる
が、プラズマ処理を高速化するためにその圧力を１００
Ｔｏｒｒ以上とした場合には、後述するように、数１０
０μｍ〜数ｍｍ程度となる。本実施形態においては、こ
のような幅の狭い流路を主ガス流路ＦＲの一部にしか設
けていないので、ガス流の摩擦損失を大幅に低減するこ
とができる。その結果、高圧力下でプラズマを発生させ
るために電極間隔（ギャップＧ１）を狭くした場合で
も、大流量のプラズマ処理用ガスを安定して供給するこ
とができる。また、プラズマ処理後のガスを滞留させる
ことなく高速に排気することができる。

【００６４】（Ｂ−２−３）本実施形態において、主ガ
ス流路ＦＲ中の流線はなめらかな略Ｕ字形状であり、プ
ラズマ空間Ｐにおいて基板５０に沿う方向である。この
ため、基板５０を搭載した第２電極３を移動可能とする
ためにカバー体２３が基板５０と接触せずに上方に位置
していても、カバー体２３の第１開口部２５から斜め下
方向の基板５０上にプラズマ処理用ガスを供給すること
ができる。しかも、そのガス流の流線は、プラズマ空間
Ｐで基板５０に沿う方向であるため、ガス流の損失が小
さく、安定した流れが得られる。そして、反応生成物を
含むプラズマ処理後のガスは、基板５０から離れる方向
である斜め上方向への流れによって排気されるので、反
応生成物が基板５０に付着するのを防ぐことができる。

【００６５】（Ｂ−２−４）本実施形態において、主ガ
ス流路ＦＲは流路中の流線に急激な変化が加わらず、か
つ、流路幅の狭い箇所が一部にしか存在しないので、こ
の主ガス流路ＦＲのコンダクタンスを大きくすることが
できる。また、主ガス流路ＦＲ中の流線はなめらかな略
Ｕ字形状であり、その速度ベクトルの方向が主ガス流路
ＦＲの外部にリークする方向（第１空間ＳＣ→第２空間
ＳＤ）とは大きく異なる。よって、カバー体２３が基板
５０および第２電極３と接触していなくても、第１空間
ＳＣから第２空間ＳＤに向かう、主ガス流路ＦＲの外部
にガスがリークするのを抑制することができる。従っ
て、主ガス流路内を実質的に略気密状態に維持して、大
流量のプラズマ処理用ガスをプラズマ空間に安定して供
給することができる。また、プラズマ処理後のガスを、
滞留させることなく高速に排気することができる。

【００６６】（Ｃ）主ガス流路ＦＲ内の気密性について 本実施形態において、上記主ガス流路ＦＲは、流線に急
激な変化が加わらず、そのコンダクタンスが大きい。ま
た、その速度ベクトルの方向は外部リークする方向（第
１空間ＳＣ→第２空間ＳＤ）と大きく異なるため、第１
空間ＳＣから第２空間ＳＤに向かう、外部空間へのリー
クが少なく、気密性を維持した状態で大流量の安定した
ガス流を形成することができる。しかしながら、主ガス
流路ＦＲが上述した効果（Ｂ−２）をより顕著に呈する
ためには、以下のような手法により、さらに主ガス流路
ＦＲ内の気密性を高めることが望ましい。

【００６７】（Ｃ−１）図６に示すように、第１空間Ｓ
Ｃ→第２空間ＳＤに流れるガス流のコンダクタンスを、
第１空間ＳＣ→空間ＳＢ２→空間ＳＡ２を流れるガス流
のコンダクタンスに比べて充分小さくなるように設定す
る。すなわち、上述したように、基板５０２を搭載した
第２電極３を移動可能とするために設けている第２空間
ＳＤのギャップＧ２を、第１カバー体２１と基板５０と
が接触しない範囲で可能な限り狭く設定し、第２電極対
向部２４の長さを図中のＸ方向に可能な限り長く設定す
る。さらに、第２空間ＳＤのギャップＧ２を、主ガス流
路ＦＲ中の最小の流路幅Ｇ１よりも狭く設定することに
より、主ガス流路ＦＲの気密性はより顕著に高められ
る。

【００６８】（Ｃ−２）図２に示すように、第１カバー
体２１の下方突出部２１ｆを設けることは、図６の紙面
に対して垂直方向の気密性を高めるために有効である。
この下方突出部２１ｆが可能な限り微小な隙間を隔てて
基板５０および第２電極３とを覆うことにより、その間
の空間のコンダクタンスも、上記と同様に、主ガス流路
ＦＲ中の第１空間ＳＣ→空間ＳＢ２→空間ＳＡ２を流れ
るガス流のコンダクタンスに比べて充分小さくなるよう
に設定することができる。

【００６９】（Ｃ−３）さらに、チャンバ１内の主ガス
流路ＦＲ以外の領域の圧力を、主ガス流路ＦＲ内の圧力
よりも若干高めておくことも有効である。これにより、
圧力差のために主ガス流路ＦＲ内の気密性を高めること
ができる。具体的には、図１に示すように、チャンバ１
の壁面に第２ガス導入口１０および第２ガス排気口１１
を設けて、チャンバ１内にプラズマ処理用ガスと同一成
分のガスまたは不活性ガスを導入する。そして、チャン
バ１内の主ガス流路ＦＲ以外の領域の圧力を主ガス流路
ＦＲ内の圧力よりも若干高めに保持する。これにより、
主ガス流路ＦＲ内からその外部へガスがリークするのを
抑制することができる。この場合、主ガス流路ＦＲの外
部から主ガス流路ＦＲの内部にガスが混入する可能性も
あるが、プラズマ処理用ガスと同一成分のガスまたは不
活性ガスが微量に混入するのみであるので、特に問題は
生じない。

【００７０】（Ｄ）プラズマ処理装置１００によるプラ
ズマ処理方法について 次に、上記プラズマ処理装置１００を用いたプラズマ処
理方法の１例について、主として図１を参照しながら説
明する。

【００７１】まず、第１ガス排気部７と第２ガス排気部
１３とにより、チャンバ１内を減圧状態にする。次に、
第１ガス供給部６と第２ガス供給部１２とから、チャン
バ１内にプラズマ処理用ガスを導入する。

【００７２】そして、上記主ガス流路ＦＲ（連通導入口
２６〜空間ＳＡ１〜空間ＳＢ１〜第１空間ＳＣ〜空間Ｓ
Ｂ２〜空間ＳＡ２）の内部の圧力、およびチャンバ１内
の主ガス流路ＦＲ以外の領域における圧力が所定の圧力
となった状態で、第１ガス供給部６と第１ガス排気部７
とにより、主ガス流路ＦＲ内に、成膜、加工、表面処理
等の各プラズマ処理の目的に応じた所定流量のプラズマ
処理用ガスを流す。なお、第１ガス供給部６から第１ガ
ス排気部７にいたる経路は、図示しない循環系によって
循環されていてもよい。また、第２ガス供給部１２と第
２ガス排気部１３とにより、主ガス流路ＦＲ以外の領域
における圧力を、主ガス流路ＦＲ内の圧力よりも若干高
めになるように調整する。

【００７３】プラズマ処理用ガスとしては、例えば不活
性ガスと反応ガスとの混合ガスを用いることができる。
不活性ガスとしては、Ｈｅガス、Ａｒガス、Ｎｅガス等
を単体で、または相互に混合して用いることができる。
但し、放電の安定性と基板へのダメージを考慮すると、
Ｈｅガスを用いることが望ましい。一方、反応ガスとし
ては、プラズマ処理の目的に応じたガスが用いられる。
例えば、アモルファスや微結晶のＳｉ薄膜を成膜する場
合には、ＳｉＨ₄ガス等のＳｉ原子を含むガスを単体
で、またはＨ₂等の他のガスと混合して用いることがで
きる。また、Ｓｉ系基板の加工を行う場合には、ＳＦ₆
やＣＦ₄等のハロゲン系ガスを単体で、またはＯ₂等の他
のガスと混合して用いることができる。さらに、親水性
の表面処理を施す場合には、アルコール等の有機溶媒を
用いることができる。なお、第２ガス供給部１２から供
給するガスは、反応ガスを含まずに、上記不活性ガスの
みとしてもよい。

【００７４】主ガス流路ＦＲ内のプラズマ処理用ガスの
圧力は、プラズマ処理の処理速度を高めるためには、比
較的高圧力に設定するのが好ましい。例えば、処理速度
を高めるために反応ガス分圧を１０Ｔｏｒｒ以上という
高めの圧力に設定すると、プラズマを安定して発生させ
るために大量の不活性ガスを加えるため、プラズマ処理
用ガスの圧力はトータルで１００Ｔｏｒｒ以上程度にな
る。この場合、第１電極２の先端部２ａｔと基板５０と
の間のギャップＧ１は数１００μｍ〜数ｍｍと狭くする
必要があるが、本実施形態のプラズマ処理装置１００の
構成によれば、このような狭いギャップに対しても安定
して大流量のプラズマ処理用ガスを供給することが可能
である。例えば、プラズマ処理用ガスの圧力を１６０Ｔ
ｏｒｒとし、ギャップＧ１を約２ｍｍに設定しても、プ
ラズマ空間に数１００ｌ／ｍｉｎ以上のプラズマ処理用
ガスを供給することができる。

【００７５】このようにして主ガス流路ＦＲ内に所定流
量のプラズマ処理用ガスを流した状態で、高周波電源１
４から第１電極２と第２電極３との間に高周波電圧を印
加する。ここで、第１電極２は曲面形状２ａを有してい
るため、第１空間ＳＣには電界強度分布が発生する。そ
して、電界強度が強い第１電極２の先端部２ａｔの近傍
において、図６に示すような小サイズのプラズマＰが発
生する。このプラズマＰ中の反応ガスに基づく反応種に
よって、基板５０に対して所定のプラズマ処理が施され
る。例えば、ＳｉＨ₄ガスとＨ₂ガスとを混合した反応ガ
スを用いた場合には、基板５０上にアモルファスや微結
晶のＳｉ薄膜が成膜される。なお、プラズマＰが発生す
る領域は、プラズマ処理用ガスの圧力によって異なる
が、プラズマ処理用ガスが高圧力になるほど、図６中の
Ｘ方向におけるプラズマＰの長さが短くなる。このＸ方
向に短いプラズマＰは、基板５０の一部のみをプラズマ
処理可能であるため、さらに、第２電極３をＸ方向に移
動させることによって基板５０の全面に対してプラズマ
処理が施される。さらに、基板５０を移動させるため、
カバー体２３は基板５０および第２電極３とは接触して
いないが、上記（Ｂ）および（Ｃ）で説明したように、
主ガス流路ＦＲ内に大流量のプラズマ処理用ガスを安定
して流すことができる。

【００７６】（Ｅ）第１の実施形態の効果について （Ｅ−１）第１の効果（大面積基板に対するプラズマ処
理の均一化） 本実施形態においては、曲面形状２ａを有する第１電極
２を用いているため、図１７に示した従来技術に基づく
構成１と同様に、均一性の良い小サイズのプラズマを発
生することができる。従って、基板５０を移動させるこ
とによって、大面積基板に対しても基板面内で均一なプ
ラズマ処理を行うことができる。

【００７７】（Ｅ−２）第２の効果（大面積基板に対す
るプラズマ処理面の高品質化） 本実施形態においては、主ガス流路ＦＲが上記（Ｂ−
２）のような作用効果を呈するので、小サイズのプラズ
マに対して基板を移動させるためにカバー体２３が基板
５０および第２電極３と接触しないようにしても、プラ
ズマ処理後のガスを高速に排気することができる。この
プラズマ処理後のガスの高速排気と、上記（Ｅ−１）に
おける小サイズのプラズマとの双方の寄与によって、反
応生成物がプラズマ空間中に滞留する時間が一層短くな
り、プラズマ処理面のより一層の高品質化を図ることが
できる。この点については、プラズマ空間内のガスの置
換時間ｔが下記式で表されることから、理解できる。

【００７８】ｔ＝Ｖ／Ｑ （Ｖ：プラズマ空間の体積、
Ｑ：プラズマ処理用ガスの流量）

【００７９】 （Ｅ−３）第３の効果（プラズマ処理速度の高速化） （Ｅ−３−１）本実施形態においては、主ガス流路ＦＲ
が上記（Ｂ−２）のような作用効果を呈するので、小サ
イズのプラズマに対して基板を移動させるためにカバー
体２３が基板５０および第２電極３と接触しないように
しても、プラズマ空間に大流量のプラズマ処理用ガスを
安定して供給することができ、プラズマ処理速度を高速
化することができる。

【００８０】（Ｅ−３−２）本実施形態においては、上
記（Ｂ−２）の効果（特に（Ｂ−２−２）の効果）によ
って、主ガス流路ＦＲ内のプラズマ処理用ガスの流れの
損失を大幅に低減することができる。このため、第１電
極と第２電極との間のギャップ（図１中のＧ１）が非常
に狭い場合であっても、その狭いギャップ部（プラズマ
空間）に大流量のプラズマ処理用ガスを安定して供給す
ることができる。また、プラズマ処理後のガスを滞留さ
せることなく高速に排気することができる。この効果
は、反応ガス分圧を高めてプラズマ処理用ガス（不活性
ガスと反応ガスとの混合ガス）を１００Ｔｏｒｒ以上程
度の高圧力とした場合に、特に有効である。すなわち、
プラズマ処理用ガスの圧力を高圧力としてプラズマを発
生させるために、第１電極と第２電極との間のギャップ
を非常に狭くしたとしても、大流量のプラズマ処理用ガ
スをプラズマ空間に安定して供給できる。その結果、反
応ガス分圧を高めることと、大流量のプラズマ処理用ガ
スを供給できることの双方の寄与によって、プラズマ処
理速度を一層高速化することができる。

【００８１】なお、本実施形態のプラズマ処理装置を用
いた場合、特に好適なプラズマ処理条件として、プラズ
マ処理用ガスの圧力を１００Ｔｏｒｒ以上と規定してい
るが、その理由は以下の通りである。

【００８２】プラズマ処理速度の高速化を図るために
は、プラズマ処理用ガス中の反応ガスの分圧を高めるこ
とが望まれる。ここで、反応ガス分圧が１０Ｔｏｒｒ未
満の場合には、反応ガスに不活性ガスを加えなくても
（すなわち、プラズマ処理用ガスが反応ガスそのもので
あって、そのプラズマ処理用ガス圧力が１０Ｔｏｒｒ未
満の場合）、プラズマを安定して発生できる可能性があ
る。しかし、反応ガス分圧が１０Ｔｏｒｒ以上の場合に
は、これに不活性ガスを加えなければプラズマを安定し
て発生させることが困難となる。このため、１０Ｔｏｒ
ｒ以上の反応ガスに対しては、９０Ｔｏｒｒ以上の不活
性ガスを加えてプラズマ処理用ガスの圧力を１００Ｔｏ
ｒｒ以上にする必要がある。さらに、反応ガス分圧が１
０Ｔｏｒｒ未満であったとしても、反応ガスに大量の不
活性ガスを加えてプラズマ処理用ガスの圧力を１００Ｔ
ｏｒｒ以上とすることが、プラズマの安定性の観点から
は望ましい。従って、安定したプラズマを発生させ、ま
た、プラズマ処理速度を高速化するためには、プラズマ
処理用ガス（不活性ガスと反応ガスとの混合ガス）の圧
力を１００Ｔｏｒｒ以上にすることが望まれる。

【００８３】しかしながら、プラズマ処理用ガスを１０
０Ｔｏｒｒ以上の高圧力とした場合には、パッシェンの
法則に基づいて、一対の電極間のギャップを非常に狭く
することが必要になる。この場合のギャップは、数１０
０μｍ〜数ｍｍ程度である。ところが、従来の平行平板
型の電極を用いた装置（例えば図１８）や、ガス流を規
制するカバー体を設けていない装置（例えば図１７）で
は、この狭いギャップ部を流れるガス流のコンダクタン
スが小さいために、大流量のプラズマ処理用ガスを安定
して供給することは非常に困難である。

【００８４】これに対して、本実施形態では、上記（Ｂ
−２）の作用効果を呈する主ガス流路ＦＲによって主ガ
ス流路ＦＲ内のプラズマ処理用ガスの流れの損失が大幅
に低減されるので、その結果、１００Ｔｏｒｒ以上の高
圧力のプラズマ処理用ガスを大流量で安定して供給する
ことができる。この点には、特に、上記（Ｂ−２−２）
の効果が大きく寄与している。つまり、本実施形態のプ
ラズマ処理装置を用いたプラズマ処理においては、プラ
ズマ処理用ガスの圧力をどのような圧力としても良い
が、特に従来の装置では困難とされる１００Ｔｏｒｒ以
上の高圧力下での処理も可能となる。従って、反応ガス
分圧を高めてさらに処理速度の向上を図ることが可能と
なるのである。

【００８５】上記（Ｅ−１）〜（Ｅ−３）のように、本
実施形態によれば、従来技術の組み合わせでは困難であ
ったプラズマ処理速度の高速化、プラズマ処理の均一
化、及びプラズマ処理面の高品質化という３つの要求を
同時に満足することができる。特に、基板を移動させな
がらプラズマ処理を行う必要性のある、平板状の大型基
板に対して、本実施形態の効果はより顕著なものとな
る。

【００８６】（実施例１）図１に示したプラズマ処理装
置１００を用いてガラス基板上の３０ｃｍ×３０ｃｍの
領域にアモルファスシリコン薄膜を形成した。プラズマ
処理用ガスは、Ｈｅ：ＳｉＨ₄：Ｈ₂＝９６．７：０．
３：３の比率でトータル流量１５０ＬＭにて主ガス流路
ＦＲ中を流した。主ガス流路ＦＲ内の圧力は１６０Ｔｏ
ｒｒに維持した。この場合、主ガス流路（１６０Ｔｏｒ
ｒ）中を流れるプラズマ処理用ガスの流量は約７００ｌ
／ｍｉｎで、ＳｉＨ₄分圧は約０．５Ｔｏｒｒとなる。
その結果、成膜速度：約３０オングストローム／ｓ、基
板面内の膜厚分布：５％以下、光感度（光導電率／暗導
電率）：１０⁶オーダのアモルファスシリコン薄膜が得
られ、本発明の目的であるプラズマ処理の高速化、プラ
ズマ処理面の高品質化およびプラズマ処理の均一化を同
時に満たすことができた。

【００８７】（第１の実施形態の変形例１）上述したよ
うに、本発明においては、第２電極３を移動させながら
プラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、第１電
極２と、第２電極３または基板５０と、カバー体２３と
から主ガス流路ＦＲを構成し、主ガス流路ＦＲ内に流れ
るプラズマ処理用ガスの流線に急激な変化が加わらない
ようにしたものである。これによって主ガス流路ＦＲ内
のコンダクタンスを大きくし、カバー体２３が基板５０
および第２電極３と接触せずに第２電極３を移動可能と
しても、機能的に主ガス流路ＦＲ内の略気密状態を維持
して、大流量のプラズマ処理ガスを安定して流すことが
できる。この基本思想に基づいた最も好適な実施形態の
１つが図１に示した第１の実施形態である。しかしなが
ら、本発明の基本思想に基づけば、図１４に示すような
変形例も可能である。

【００８８】図１４に示す本変形例１において、図１に
示した第１の実施形態と異なる点は、第１カバー体２１
の内壁面２１ｄの曲率中心と、第１電極２の曲面２ａの
中心とを略一致させている点である。すなわち、図１に
おける第１電極２を上方に移動させたような構成であ
る。この場合には、空間ＳＢ１および空間ＳＢ２の幅
が、空間ＳＡ１から第１空間ＳＣにかけて、および第１
空間ＳＣから空間ＳＡ２にかけて略一定となるが、第１
の実施形態と同様に、主ガス流路ＦＲ内を流れるプラズ
マ処理用ガスの流線をなめらかな略Ｕ字形状とすること
ができる。但し、幾何的配置から理解されるように、本
変形例１では第１電極２の先端部２ａｔと基板５０との
ギャップＧ１が第１の実施形態よりも広く設定される。
従って、本変形例１では、小サイズのプラズマに対して
第２電極３を移動させると共に大流量のプラズマ処理用
ガスを安定に流して、上記３つの要求を同時に満足させ
ることはできるが、ギャップＧ１が広いために高圧力下
でのプラズマの発生は困難になり、その点が第１の実施
形態に比べて劣る。なお、本変形例においても、第１の
実施形態中の（Ｃ）において示したような主ガス流路内
の気密性をさらに高める構成が効果的に作用しているこ
とは言うまでもない。

【００８９】（第１の実施形態の変形例２）上記第１の
実施形態および変形例１では、最も好適な実施形態の１
つとして、主ガス流路ＦＲ内のプラズマ処理用ガスの流
線を略Ｕ字形状とした場合について示した。しかしなが
ら、本発明の基本思想は、第２電極３を移動させながら
プラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、主ガス
流路ＦＲ内に流れるプラズマ処理用ガスの流線に急激な
変化が加わらないようにしてコンダクタンスを大きくす
ることである。従って、本発明の基本思想に基づけば、
図１５に示すような変形例も可能である。

【００９０】図１５に示す本変形例２において、主ガス
流路ＦＲ内の空間ＳＢ１、空間ＳＢ２および第１空間Ｓ
Ｃについては図１に示した第１の実施形態と同様であ
る。本変形例２において第１の実施形態と異なる点は、
空間ＳＡ１および空間ＳＡ２におけるプラズマ処理用ガ
スの流線が、基板５０の表面に対して略平行な直線状と
なっている点である。この場合のカバー体２３は、例え
ば図示のような１ピースの絶縁体である。なお、カバー
体２３の外観斜視図は、後述の第２の実施形態において
説明する図１２と同様である。すなわち、本変形例で
は、空間ＳＡ１→空間ＳＢ１および空間ＳＢ２→空間Ｓ
Ａ２の境界部における損失が第１の実施形態よりも若干
大きくなるものの、図示のようにその流線には急激な変
化が加わらない。従って、第１の実施形態よりは劣るも
のの、大流量のプラズマ処理用ガスを安定して流すこと
ができ、上記３つの要求を同時に満足させることができ
る。なお、本変形例においても、第１の実施形態中の
（Ｃ）において示したような主ガス流路内の気密性をさ
らに高める構成が効果的に作用していることは言うまで
もない。

【００９１】（第１の実施形態の変形例３）上記第１の
実施形態、変形例１および変形例２では、好適な実施形
態の１つとして、第１電極２の表面を曲面形状２ａした
場合について示した。しかしながら、本発明の基本思想
は、第２電極３を移動させながらプラズマ処理を行うプ
ラズマ処理装置において、主ガス流路ＦＲ内に流れるプ
ラズマ処理用ガスの流線に急激な変化が加わらないよう
にしてコンダクタンスを大きくすることである。従っ
て、本発明の基本思想に基づけば、図１６に示すような
変形例も可能である。

【００９２】図１６に示す本変形例３において、図１５
に示した変形例２と異なる点は、第１電極２の表面を平
面形状２ａ’としている点である。なお、本変形例３に
おいて、カバー体２３の開口部近傍の面２１ｄを曲面形
状にしてあるのは、第１の実施形態と同様に、「カバー
体２３が基板に接触せずに上方に位置していてもカバー
体２３の第１開口部２５から斜め下方向の基板５０上に
プラズマ処理用ガスが供給される」ようにするためであ
る。本変形例では、主ガス流路ＦＲ内のプラズマ処理用
ガスの流線が略直線状になり、急激な変化が加わらな
い。但し、本変形例において、大流量のプラズマ処理用
ガスを安定して流すためには、少なくとも空間ＳＡ１お
よび空間ＳＡ２において、主ガス流路ＦＲの幅を図１５
に示した変形例２と同程度に広くする必要がある。この
ため、本変形例３では第１電極２の平面形状部２ａ’と
基板５０とのギャップＧ１が変形例２よりも広く設定さ
れる。従って、本変形例３では、小サイズのプラズマに
対して第２電極３を移動させると共に大流量のプラズマ
処理用ガスを安定に流して、上記３つの要求を同時に満
足させることはできるが、ギャップＧ１が広いために高
圧力下でのプラズマの発生は困難になり、その点が変形
例２に比べて劣る。なお、本変形例においても、第１の
実施形態中の（Ｃ）において示したような主ガス流路内
の気密性をさらに高める構成が効果的に作用しているこ
とは言うまでもない。

【００９３】（第２の実施形態）本実施形態において
は、シート状基板および円筒状基体に対しても好適なプ
ラズマ処理を行うことが可能なプラズマ処理装置および
プラズマ処理方法について説明する。なお、本実施形態
において、主ガス流路の気密性を維持する手法およびプ
ラズマ処理方法は第１の実施形態と同様であるので、説
明を省略する。図７は本実施形態のプラズマ処理装置２
００の概略構成を示す断面図であり、図８はプラズマ処
理装置２００の主要部を示す斜視図であり、図９は図８
の平面ＰＬ１における断面を示す斜視図であり、図１０
は図８の平面ＰＬ２における断面図であり、図１１は図
９の各部分を分解して示す斜視図であり、図１２はカバ
ー体２３の斜視図であり、図１３はプラズマ処理装置２
００における主ガス流路ＦＲ２を示す拡大図である。以
下、図７〜図１３を参照しながら、本実施形態のプラズ
マ処理装置２００の構成とその主ガス流路ＦＲ２につい
て説明する。なお、以下では、シート状基板に対するプ
ラズマ処理について説明するが、後述する円筒状の第２
電極を円筒状基体そのものとすれば、円筒状基体に対す
るプラズマ処理も可能である。

【００９４】 （Ａ）プラズマ処理装置２００の構成要素について 以下に、主として図７を参照しながらプラズマ処理装置
２００の構成要素について説明する。なお、本実施形態
の構成要素は、形状が異なるものの、第１の実施形態と
同じ機能を有するものが大半であるので、第１の実施形
態と同じ機能を有する構成要素には同一の記号を付して
詳細な説明を省略する。

【００９５】本実施形態のプラズマ処理装置２００につ
いて、第１の実施形態のプラズマ処理装置１００と大き
く異なる点は、基板をシート状基板５０としている点、
第２電極３を回転可能な円筒形状としている点、カバー
体２３の形状、および主ガス流路ＦＲ２の形状である。

【００９６】シート状基板５０は基板導入口６０を通し
てチャンバ１内に導入され、円筒形状の第２電極３に密
着しながら第２電極３のＤＲ方向の回転によって搬送さ
れる。その後、基板排出口６１を通ってチャンバ１外に
排出される。

【００９７】カバー体２３は絶縁体で１ピースの構造物
である。図７の紙面に対して側方から見て、カバー体２
３は図１１および図１２に示すような略矩形状の一様な
開口部を有する。この開口部一端が連通導入口２６とな
り、他端が連通排気口２７となる。また、カバー体２３
は下面に第１開口部２５を有し、上面に第２開口部２３
ａを有している。

【００９８】第１電極２は曲面２ａを有し、図９および
図１１に示すようにカバー体２３の第２開口部２３ａに
はめ込まれる。そして、取り付け部２ｂがカバー体２３
の上面２３ｂに当接して曲面２ａの端部が第２開口部２
３ａの上部内壁面２３ｃ側の端部と連結される。このよ
うにして第１電極２とカバー体２３とが一体的な構造物
を構成している。そして、第１電極２の曲面２ａはカバ
ー体２３の上部内壁面２３ｃから下方に突出してカバー
体２３の第１開口部２５に対向し、高周波電源１４に接
続される。

【００９９】円筒形状の第２電極３およびシート状基板
５０は、第１開口部２５からカバー体２３の内部に接触
せずに挿入され、上方に突出している。そして、第１空
間ＳＣを隔てて第１電極２と対向している。さらに、第
１電極２の先端部２ａｔと、第２電極３の先端部３ａｔ
上のシート状基板５０とは、ギャップＧ１を隔てて対向
している。このギャップＧ１の対向部の近傍において、
図７に示すような小サイズのプラズマＰが発生する。さ
らに、図７に示すように、第１電極２の曲面２ａの曲率
半径が、円筒形状の第２電極３の半径と略等しく設定さ
れるのが好ましい。また、第１電極２の先端部２ａｔの
上部内壁面２３ｃからの突出量と、第２電極３の先端部
３ａｔの下部内壁面２３ｄからの突出量が略等しく設定
されるのが好ましい。

【０１００】カバー体２３の第２電極対向部２４は曲面
形状をなし、ギャップＧ２の第２空間ＳＤを隔ててシー
ト状基板５０と対向している。ギャップＧ２はカバー体
２３と基板５０とが接触しない範囲で可能な限り狭く設
定するのが好ましい。さらに、ギャップＧ２はギャップ
Ｇ１よりも狭く設定するのが好ましい。

【０１０１】カバー体２３は、図７の紙面に対して垂直
方向の両端が、図１０に示すような微小な空間を隔てて
第２電極３の側面を覆っている。そして、カバー体２３
の内壁面２３ｅは、第１電極２の端面２ｅと略接触して
いる。

【０１０２】（Ｂ）プラズマ処理装置２００における主
ガス流路ＦＲ２について （Ｂ−１）主ガス流路ＦＲ２の構成について 次に、本実施形態のプラズマ処理装置２００におけるプ
ラズマ処理用ガスのガス流路について図１３を参照しな
がら説明する。図１３は図７における主ガス流路ＦＲ２
を拡大して示したものである。

【０１０３】プラズマ処理用ガスは、第１ガス導入口４
から、これと気密に連通するカバー体２３の連通導入口
２６を通ってチャンバ１内に導入される。そして、気密
状態の空間ＳＡ１を通って第１空間ＳＣに導かれる。第
１空間ＳＣに到達したプラズマ処理用ガスは、主として
気密状態の空間ＳＡ２を通って、連通排気口２７に気密
に連通する第１ガス排気口５からチャンバ１の外部に排
気される。そして、この連通導入口２６〜空間ＳＡ１〜
第１空間ＳＣ〜空間ＳＡ２〜連通排気口２７というガス
流路ＦＲ２が主ガス流路となる。主ガス流路ＦＲ２は、
図１３から明らかなように、第１電極２および第２電極
３（または基板５０）と、カバー体２３との各々の壁面
によって構成されている。

【０１０４】主ガス流路ＦＲ２の幅は、空間ＳＡ１にお
いて充分に広く一定である。その後の第１空間ＳＣで
は、第１電極２の曲面２ａと第２電極３（シート状基板
５０の表面）の円筒面によって主ガス流路ＦＲ２の幅は
徐々に狭くなり、第１電極２の先端部２ａｔと第２電極
３の先端部３ａｔとが対向する部分で最小幅Ｇ１とな
る。本実施形態では、空間ＳＡ１における主ガス流路Ｆ
Ｒ２の幅を５０ｍｍ、長さを１００ｍｍとした。また、
第１開口部２５の長さを１３０ｍｍ、第２開口部２３ａ
の長さを１３０ｍｍとし、第１電極２および第２電極３
を開口部から突出させることによりギャップＧ１を約２
ｍｍとした。さらに、第２電極の半径は１００ｍｍと
し、ギャップＧ２は約１ｍｍとし、第２電極対向部２４
の周方向の長さを５０ｍｍとした。第１空間ＳＣから空
間ＳＡ２に至る主ガス流路ＦＲ２については、空間ＳＡ
１から第１空間ＳＣに至る主ガス流路ＦＲ２と、その幅
の変化が逆ではあるが同様であるので、説明を省略す
る。なお、主ガス流路ＦＲ２中には、流れの一層の安定
化のために、公知のガス分散板を適宜設けてもよい。

【０１０５】 （Ｂ−２）主ガス流路ＦＲ２の作用効果について （Ｂ−２−１）本実施形態における主ガス流路ＦＲ２の
幅は、第１空間ＳＣにおいて、空間ＳＡ１側から徐々に
狭くなり、ギャップＧ１部で最小となって、その後、空
間ＳＡ２側にかけて徐々に広くなっている。また、主ガ
ス流路ＦＲ２の幅方向中央における流線Ｆ２は、図１３
に示すような略直線状である。さらに、主ガス流路ＦＲ
２の形状は、幅方向における中心線に対して略対称形状
である。従って、主ガス流路ＦＲ２の幅方向全体にわた
り、プラズマ処理用ガスの流線に急激な変化が加わら
ず、ガス流の損失を大幅に低減することができる。その
結果、大流量のプラズマ処理用ガスを、その流れを乱す
ことなく、プラズマ空間Ｐに安定して供給することがで
きる。また、プラズマ処理後のガスを滞留させることな
く、高速に排気することができる。

【０１０６】（Ｂ−２−２）本実施形態では、図１３に
示すように、主ガス流路ＦＲ２の幅が最小となるギャッ
プＧ１部の近傍においてのみプラズマＰを発生させるの
で、均一な放電状態を維持できる程度の小サイズのプラ
ズマを発生させることができる。また、本実施形態にお
いては、このような幅の狭い流路を主ガス流路ＦＲ２の
一部にしか設けていないので、ガス流の摩擦損失を大幅
に低減することができる。その結果、高圧力下でプラズ
マを発生させるためにギャップＧ１を非常に狭い設定し
たときでも、大流量のプラズマ処理用ガスを安定して供
給することができる。また、プラズマ処理後のガスを滞
留させることなく高速に排気することができる。

【０１０７】（Ｂ−２−３）本実施形態において、主ガ
ス流路ＦＲ２の幅方向中央の流線Ｆ２は略直線状であ
り、これがプラズマ空間Ｐの中央部を基板５０の表面に
沿って流れる。また、プラズマ空間Ｐにおいて周囲の流
線Ｆ２’も基板に沿う方向になる。このため、シート状
基板５０を搭載した第２電極３を回転移動可能とするた
めに、カバー体２３が基板５０と接触していなくても、
プラズマ空間Ｐに真横から損失無くプラズマ処理用ガス
を流すことができる。その結果、大流量のプラズマ処理
用ガスをさらに安定して供給することができる。そし
て、反応生成物を含むプラズマ処理後のガスを、滞留さ
せることなく一層高速に排気することができる。

【０１０８】（Ｂ−２−４）本実施形態において、主ガ
ス流路ＦＲ２は流路中の流線に急激な変化が加わらず、
かつ、流路幅の狭い箇所が一部にしか存在しないので、
この主ガス流路ＦＲ２のコンダクタンスを大きくするこ
とができる。また、主ガス流路ＦＲ２の幅方向中央の流
線Ｆ２は略直線状であり、その速度ベクトルの方向が主
ガス流路ＦＲ２の外部にリークする方向（第１空間ＳＣ
→第２空間ＳＤ）とは大きく異なる。よって、カバー体
２３が基板５０および第２電極３と接触していなくて
も、主ガス流路ＦＲ２の外部にガスがリークするのを抑
制することができる。従って、主ガス流路内を実質的に
略気密状態に維持して、大流量のプラズマ処理用ガスを
プラズマ空間に安定して供給することができる。また、
プラズマ処理後のガスを、滞留させることなく高速に排
気することができる。

【０１０９】本実施形態によれば、主ガス流路ＦＲ２が
上記（Ｂ−２）のような作用効果を呈するため、シート
状基板または円筒状基体に対するプラズマ処理について
も、第１実施形態と同様の効果、すなわち、プラズマ処
理速度の高速化、プラズマ処理の均一化、及びプラズマ
処理面の高品質化という３つの要求を同時に満足するこ
とができる。

【０１１０】（実施例２）図７に示したプラズマ処理装
置２００を用いて、実施例１と同様の条件で長尺のプラ
スチックフィルム上にアモルファスシリコン薄膜を形成
したところ、実施例１と同等の結果が得られた。

【０１１１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
第１電極の少なくとも一部と第２電極の一部との対向部
である第１空間において小サイズのプラズマを発生さ
せ、そのプラズマに対して第２電極（およびその上に搭
載された基板）を移動させることによって基板全面に均
一なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置において、
第２電極および基板と接触せずに、第１電極および、第
２電極または基板と共に主ガス流路を構成するカバー体
を設ける。このカバー体の連通導入口から第１空間を通
ってカバー体の連通排気口に向かうプラズマ処理用ガス
の主ガス流路の流線に急激な変化が加わらないように、
第１電極、第２電極およびカバー体を配置してあるの
で、プラズマ空間にその流れを乱すことなく、大流量の
プラズマ処理用ガスを供給すると共に、プラズマ処理後
のガスを高速に排気することができる。また、主ガス流
路中で第１空間から連通排気口に向かう流れのコンダク
タンスが、第１空間から第２空間に向かう、主ガス流路
以外の流れのコンダクタンスに比べて大きくなるように
第１電極、第２電極およびカバー体が配置してあるの
で、主ガス流路以外へのガスのリークをさらに防いで主
ガス流路内の気密性を一層高めることができる。これに
よって、プラズマ処理の高速化、プラズマ処理面の高品
質化およびプラズマ処理の均一化という３つの要求を同
時に満たすことができる。特に、大面積基板に対するプ
ラズマ処理やシート状基板に対するプラズマ処理につい
て、本発明によれば顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態のプラズマ処理装置の概略構成
を示す断面図である。

【図２】第１の実施形態のプラズマ処理装置の主要部を
示す斜視図である。

【図３】図２の平面ＰＬ１における断面を示す斜視図で
ある。

【図４】図２の平面ＰＬ２における断面図である。

【図５】図３の各部分の分解斜視図である。

【図６】第１の実施形態のプラズマ処理装置における主
ガス流路を示す拡大図である。

【図７】第２の実施形態のプラズマ処理装置の概略構成
を示す断面図である。

【図８】第２の実施形態のプラズマ処理装置の主要部を
示す斜視図である。

【図９】図８の平面ＰＬ１における断面を示す斜視図で
ある。

【図１０】図８の平面ＰＬ２における断面図である。

【図１１】図９の各部分の分解斜視図である。

【図１２】第２の実施形態のプラズマ処理装置における
カバー体を示す斜視図である。

【図１３】第２の実施形態のプラズマ処理装置における
主ガス流路を示す拡大図である。

【図１４】変形例１のプラズマ処理装置の概略構成を示
す断面図である。

【図１５】変形例２のプラズマ処理装置の概略構成を示
す断面図である。

【図１６】変形例３のプラズマ処理装置の概略構成を示
す断面図である。

【図１７】従来構成１のプラズマ処理装置の概略構成を
示す断面図である。

【図１８】従来構成２のプラズマ処理装置の概略構成を
示す断面図である。

【記号の説明】

１ チャンバ ２ 第１電極 ３ 第２電極 ４ 第１ガス導入口 ５ 第１ガス排気口 ６ 第１ガス供給部 ７ 第１ガス排気部 ８、９ 配管 １０ 第２ガス導入口 １１ 第２ガス排気口 １２ 第２ガス供給部 １３ 第２ガス排気部 １４ 高周波電源 ２１ 第１カバー体 ２２ 第２カバー体 ２３ カバー体 ２３ａ 第２開口部 ２４ 第２電極対向部 ２５ 第１開口部 ２６ 連通導入口 ２７ 連通排気口 ５０ 基板 １００、２００ プラズマ処理装置 ＦＲ、ＦＲ２ 主ガス流路 ＳＣ 第１空間 ＳＤ 第２空間 Ｇ１、Ｇ２ ギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 徹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA16 BA30 CA06 CA17 EA06 EA11 FA03 GA04 JA09 KA12 KA15 KA16 LA16 5F004 AA01 BA06 BA07 BB28 BC01 BC02 CA02 CA05 DA00 DA01 DA18 DA22 DA23 DA26 5F045 AA08 AE25 BB01 BB09 DP02 DP04 DP22 DP25 EB02 EB10 EC01 EE01 EF20 EH04 EH13 EH15

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１ガス導入口と第１ガス排気口とを有
   するチャンバ内に、第１電極および基板を搭載する第２
   電極が配置され、 該第１電極の少なくとも一部と、該第２電極の一部と
   が、第１空間を隔てて、かつ、該基板のみを介して対向
   配置され、 該第１ガス導入口から該第１空間にプラズマ処理用ガス
   を導入すると共に、該第１電極と該第２電極との間に高
   周波電圧を印加して、該第１空間の少なくとも一部でプ
   ラズマを発生させ、さらに、基板を搭載した該第２電極
   を移動させることによって、該基板にプラズマ処理を行
   うプラズマ処理装置であって、 該第１ガス導入口と連通する連通導入口と、 該第１ガス排気口と連通する連通排気口と、 該第１空間において開口する第１開口部と、 該第１開口部の近傍において該第２電極または該基板と
   第２空間を隔てて対向する第２電極対向部とを有するカ
   バー体を備え、 該カバー体は、該第２電極および該基板と接触せずに、
   該第１電極、および該第２電極または該基板と共に、該
   連通導入口から該第１空間を通って該連通排気口に向か
   う該プラズマ処理用ガスの主ガス流路を構成し、 該主ガス流路を流れる該プラズマ処理用ガスの流線に急
   激な変化が加わらないように、該第１電極、該第２電極
   および該カバー体が配置されているプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記主ガス流路中で前記第１空間から前
   記連通排気口に向かう流れのコンダクタンスが、該第１
   空間から前記第２空間に向かう、該主ガス流路以外の流
   れのコンダクタンスに比べて大きくなるように、前記第
   １電極、前記第２電極および前記カバー体が配置されて
   いる請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 前記チャンバは、さらに第２ガス導入口
   を有し、 該第２ガス導入口から該チャンバ内に前記プラズマ処理
   用ガスと同一成分のガスまたは不活性ガスを導入して、
   前記主ガス流路以外の領域における圧力が該主ガス流路
   内の圧力よりも高い圧力に保持可能とされている請求項
   １または請求項２に記載の記載のプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 前記第１空間内の前記プラズマが発生す
   る部分において、 前記主ガス流路を流れる前記プラズマ処理用ガスの流線
   が、前記基板表面にほぼ沿う方向となるように、前記第
   １電極、前記第２電極および前記カバー体が配置されて
   いる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプラズマ
   処理装置。
5. 【請求項５】 前記第１電極は、少なくとも前記第１空
   間において曲面形状を有する請求項１乃至請求項４のい
   ずれかに記載のプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 前記主ガス流路の幅方向の略中央部にお
   いて、 該主ガス流路を流れる前記プラズマ処理用ガスの流線
   が、前記連通導入口、前記第１空間および前記連通排気
   口にかけて、略Ｕ字形状となるように、前記第１電極、
   前記第２電極および前記カバー体が配置されている請求
   項１乃至請求項５のいずれかに記載のプラズマ処理装
   置。
7. 【請求項７】 前記主ガス流路の幅が前記略Ｕ字形状の
   先端部において最小となるように前記第１電極、前記第
   ２電極および前記カバー体が配置され、 該主ガス流路の幅が最小になる部分の近傍において、プ
   ラズマを発生させる請求項６に記載のプラズマ処理装
   置。
8. 【請求項８】 前記主ガス流路の幅方向の略中央部にお
   いて、 該主ガス流路を流れる前記プラズマ処理用ガスの流線
   が、前記連通導入口、前記第１空間および前記連通排気
   口にかけて、略直線状となるように、前記第１電極、前
   記第２電極および前記カバー体が配置されている請求項
   １乃至請求項５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 前記第２電極は円筒形状であり、その中
   心軸を中心として回転可能とされている請求項８に記載
   のプラズマ処理装置。
10. 【請求項１０】 前記基板としてシート状基板が搭載さ
    れ、前記第２電極の回転によって該シート状基板が該第
    ２電極に密着しながら移動可能とされている請求項９に
    記載のプラズマ処理装置。
11. 【請求項１１】 前記第１電極は少なくとも前記第１空
    間で曲面形状部分を有し、該第１電極の曲面形状部分の
    曲率半径と前記円筒形状の第２電極の半径とは略同一で
    あり、 該第１電極の曲面形状部分の先端部と、該円筒形状の第
    ２電極の先端部とが実質的に対向し、 前記主ガス流路の幅が、該第１電極の先端部と該第２電
    極の先端部との対向部において最小となるように、該第
    １電極、該第２電極および前記カバー体が配置され、 該主ガス流路の幅が最小になる該対向部の近傍におい
    て、プラズマを発生させる請求項９または請求項１０に
    記載のプラズマ処理装置。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至請求項１１のいずれかに
    記載のプラズマ処理装置を用いて、基板に対してプラズ
    マ処理を行うプラズマ処理方法。