JP2002016006A

JP2002016006A - 表面処理装置及び表面処理方法

Info

Publication number: JP2002016006A
Application number: JP2000197217A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Murata; 正義村田; Yoshiaki Takeuchi; 良昭竹内; Akimi Takano; 暁己高野; Yasuhiro Yamauchi; 康弘山内; Ryuji Horioka; 竜治堀岡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、１ｍ×１ｍ乃至２ｍ×２ｍ級の大面
積基板に対しても高速活均一性に優れた膜を形成するこ
とを課題とする。【解決手段】内部に基板がセットされる，排気系を備え
た真空容器４１と、この真空容器内に放電用ガスを導入
する放電用ガス導入系と、前記真空容器４１内に前記基
板と対向して配置された電極４５と、この電極４５に高
周波電力を供給して放電用ガスを放電させてプラズマを
生成する電力供給系とを具備し、生成したプラズマを利
用して真空容器４１に配置される基板の表面を処理する
表面処理装置において、前記電力供給系による前記電極
４５への電力供給箇所は、前記基板と対向する電極面の
中央部に位置することを特徴とする表面処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電用ガスのグロ
ー放電プラズマを利用して基板の表面に所定の処理を施
す表面処理装置及び表面処理方法に関する。本発明は、
特に、周波数１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの高周波電力に
より生じさせた放電用ガスのグロー放電によって、プラ
ズマを生成する反応性プラズマによる表面処理装置及び
表面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】反応性プラズマを用いて基板の表面に各
種処理を施し、各種電子デバイスを製作することは、Ｌ
ＳＩ（大規模集積回路）、ＬＣＤ（液晶ディスプレ
ィ）、アモルファスＳｉ系太陽電池、薄膜多結晶Ｓｉ系
太陽電池、複写機用感光体及び各種情報記録デバイスな
どの分野にて既に実用化されている。

【０００３】上記表面処理の技術分野は、薄膜形成、エ
ッチング、表面改質など多岐に亘るが、いずれも反応性
プラズマの化学的作用を活用したものである。上記反応
性プラズマの生成に係る装置及び方法の代表例は、特開
平８−３２５７５９（文献１）、及びＡ voltage uni
formity study in large−area reactors forRF
Plasma deposition：Ｌ．Sansonnems，Ａ．Pletze
r，Ｄ．Magni，Ａ．Ａ．Howling，Ｃｈ．Hollenste
in and Ｊ．Ｐ．Ｍ．Schmitt， Plasma Source Sc
i． Technol．６（１９９７）ｐ．１７０−１７８．
（文献２と呼ぶ）に記載されている。

【０００４】以下に、従来技術を代表して、３つの事例
即ち３種類の装置構成及び方法を図２０ないし図２４を
参照して説明する。

【０００５】（従来例１）まず、従来例１として、文献
１記載の第１の装置について図２０を参照して説明す
る。真空容器１内には、グロー放電プラズマを発生させ
るための一対の電極、即ち非接地電極２と基板ヒータ３
を内蔵した接地電極４が配置されている。前記非接地電
極２は、絶縁物５を介して真空容器１の上部に取り付け
られている。前記非接地電極２には、整合器６、所定の
高周波電力を発生する高周波電源７が同軸ケーブル８を
介して接続され、高周波電源７からの出力が非接地電極
２の電力供給箇所９に供給される。なお、電力供給箇所
９は、非接地電極２の大気側の面即ちプラズマが生成さ
れる空間１０に接しない面に位置している。また、高周
波電源７より出力される電力の周波数は１３．５６ＭＨ
ｚが一般的に用いられている。

【０００６】前記真空容器１には放電用ガス導入管１１
を介してボンベ（図示せず）に接続され、このボンベか
ら真空容器１内に例えばモノシラン（ＳｉＨ_４）が供給
される。前記真空容器１には排気管１２を介して真空ポ
ンプ１３が接続され、真空容器１内のガスが排気管１２
を通して真空ポンプ１３により排出される。基板１４は
前記接地電極４上に設置され、基板ヒータ３及び該基板
ヒータ３に接続された基板ヒータ電源１５により所定の
温度に加熱される。

【０００７】次に、こうした構成の装置を用いて基板１
４上にアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）膜を製膜する場合
について説明する。まず、基板１４を図示しない基板搬
入・搬出ゲートを介して接地電極４上に設置し、真空ポ
ンプ１３を駆動して真空容器１内を圧力１×１０^−７Ｔ
ｏｒｒまで排気する。また、基板１４の温度を、基板ヒ
ータ３及び基板ヒータ電源１５を用いて所定の温度に設
定する。次に、放電用ガス導入管１１を通して例えばモ
ノシランガスを所定量真空容器１内に供給し、真空容器
１内の圧力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、電力供
給系即ち高周波電源７、整合器６及び同軸ケーブル８を
用いて、一対の非接地電極２、接地電極４に電力を供給
する。これにより、非接地電極２、接地電極４の間にグ
ロー放電プラズマが生成される。モノシランガスがプラ
ズマ化されると、その中に存在するＳｉＨ_３，Ｓｉ
Ｈ_２，ＳｉＨなどのラジカルが拡散現象により拡散し、
基板１４の表面に吸着・堆積されることにより、ａ−Ｓ
ｉ膜が形成される。

【０００８】なお、製膜条件として放電用ガスの混合比
例えばＳｉＨ_４とＨ_２の流量比、圧力、基板温度、及び
プラズマ発生電力等を適正化することで、ａ−Ｓｉのみ
ならず、微結晶Ｓｉ及び多結晶Ｓｉを製膜できることは
公知である。

【０００９】また、放電用ガスとしてエッチング作用を
するガス、例えばＳＦ_６，ＳｉＣｌ _４，ＣＦ_４及びＮＦ
_３などエッチングガスを用いれば、基板の表面に所定の
エッチング処理が行なえることは公知である。

【００１０】（従来例２）次に、従来例２として、文献
１記載中の第２の装置について図２１及び図２２を参照
する。但し、図２０と同部材は同符番を付して説明を省
略する。図中の符番２１は、真空容器の側壁に設けられ
たゲートバルブを示す。このゲートバルブ２１より基板
１４が出し入れされる。前記真空容器１の上部に位置す
る絶縁物５の内側には、内部が空洞の非接地電極２が配
置されている。この非接地電極２の下面（前面）２ａ即
ちプラズマが生成される空間１０には、直径０．５ｍｍ
程度の多数のガス噴出し孔２ｂが孔間隔１０〜１５ｍｍ
で形成されている。前記非接地電極２の上面には、放電
用ガスの開口部２ｃが形成されている。前記非接地電極
２の開口部２ｃには、接続部材２３を介して放電用ガス
導入管１１ｂが接続されている。この放電用ガス導入管
１１ｂから非接地電極２の内部に例えばモノシランガス
（ＳｉＨ_４）が供給される。前記非接地電極２上には、
高周波電源の出力を複数に分岐する電力分配器２５が配
置されている。

【００１１】前記非接地電極２と前記接地電極４によ
り、真空容器１内にはグロー放電プラズマが発生され
る。前記非接地電極２の形状は長方形又は正方形の板状
の部材（厚さ６０ｍｍ，５００ｍｍ×５００ｍｍ程度乃
至１０００ｍｍ×１０００ｍｍ程度）で、材質はステン
レス鋼である。前記非接地電極２には、高周波電源７、
整合器６及び前記電力分配器２５より構成される電力供
給系より所要の電力が供給される。

【００１２】前記電力分配器２５は、図２２に示すよう
に、中央に配置された円柱状の接続ポート２６、この接
続ポート２６から放射状に伸びる４本の帯板状の分岐ポ
ート２７及び４本の円柱部材２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，
２８ｄより構成されている。

【００１３】なお、図２２中の符番９ａ，９ｂ，９ｃ，
９ｄは、夫々電力供給個所を示す。前記真空容器１内の
ガスは、排気管１２を通して真空ポンプ１３より排出さ
れる。基板１４は、前記ゲートバルブ２１を開にして接
地電極４上に設置され、基板ヒータ３及び基板ヒータ電
源１５により所定の温度に加熱される。

【００１４】次に、図２１の装置を用いて例えばａ−Ｓ
ｉ膜を製膜する場合について説明する。まず、ゲートバ
ルブ２１を開にして、基板１４を接地電極４上に設置し
た後、ゲートバルブ２１を閉にする。つづいて、真空ポ
ンプ１３を駆動して真空容器１内を圧力１×１０^−７Ｔ
ｏｒｒ程度まで排気する。次に、前記基板１４の温度
を、基板ヒータ３及び基板ヒータ電源１５を用いて所定
の温度に設定する。更に、放電用ガス導入管１１，２５
を通して、例えばモノシランガスを所定量供給し、真空
容器１内の圧力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、電
力供給系を用いて一対の電極即ち接地電極４，非接地電
極２に電力を供給する。これにより、両電極４及び２間
にグロー放電プラズマが生成される。

【００１５】モノシランガスがプラズマ化されると、そ
の中に存在するＳｉＨ_３，ＳｉＨ_２，ＳｉＨ等のラジカ
ルが拡散が拡散現象により拡散し、基板１４の表面に吸
着・堆積されることによりａ−Ｓｉ膜が形成される。な
お、製膜条件として、放電用ガスの混合比例えばＳｉＨ
_４とＨ_２の流量比、圧力、基板温度、及びプラズマ発生
電力などを適正化することで、ａ−Ｓｉのみならず、微
結晶Ｓｉ及び多結晶Ｓｉを製膜できることは公知であ
る。また、放電用ガスとしてエッチング作用をするガ
ス、例えばＳＦ_６，ＳｉＣｌ_４，ＣＦ_４及びＮＦ_３など
エッチングガスを用いれば、基板１４の表面に所定のエ
ッチング処理を行なえることは公知である。

【００１６】（従来例３）次に、従来例３として、文献
２記載の装置について、図２３を参照して説明する。但
し、図２０、図２１と同部材は同符番を付して説明を省
略する。符番３１は高周波発振器を示し、高周波電力増
幅器３２を介して前記整合器６に接続されている。ここ
で、前記高周波発振器３１及び高周波増幅器３２から高
周波電源が構成されている。前記真空容器１の壁面には
真空用電流導入端子３３が設けられ、この導入端子３３
を通った同軸ケーブル８により非接地電極２と整合器６
とが接続されている。前記真空容器１内では、一対の電
極、即ち非接地電極２と基板１４が設置される壁（底
面）３４によりグロー放電プラズマが発生する。前記非
接地電極２には、真空用電流導入端子３３、同軸ケーブ
ル８及び整合器６を介して前記高周波電源の高周波電力
が供給される。この場合、電源周波数は７０ＭＨｚであ
る。前記非接地電極２の後面（プラズマが生成される空
間に接しない面）には、図２４に示すようにＨ文字状の
給電線３５が形成されている。この給電線３５のコーナ
ー部には、夫々電力供給個所９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが
形成されている。

【００１７】このような装置により、サイズ３５０ｍｍ
×４５０ｍｍのガラス基板（厚さ１ｍｍ）上に下記製膜
条件でａ−Ｓｉ膜が製膜されている。（製膜条件）基板温度：２００℃ 放電ガス：モノシラン（ＳｉＨ_４）圧力：０．２Ｔｏｒｒ流量：１００ｓｃｃｍ電源周波数：７０ＭＨｚその結果、膜厚分布±１８％のａ−Ｓｉ膜が得られてい
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の表面
処理技術、即ち表面処理装置と表面処理方法は、ＬＣ
Ｄ，ＬＳＩ，電子複写機及び太陽電池等の産業分野のい
ずれにおいても、生産性向上に伴う製品コストの低減及
び大面積壁掛ＴＶなど性能（仕様）の改善等大面積化及
び高速処理化のニーズが年々強まっている。

【００１９】最近では、上記ニーズに対応する為、産業
界のみならず、学会でも特にプラズマＣＶＤ（化学蒸
着）技術及びプラズマエッチング技術ともに、ＶＨＦ帯
（３０ＭＨｚないし３００ＭＨｚ）の電源を用いた高密
度プラズマＣＶＤの高速製膜技術及び高速プラズマエッ
チング技術の研究が盛んになっている。

【００２０】しかしながら、従来技術では、以下に述べ
るような課題が依然として存在している。１）第１に、プラズマによる表面処理の大面積化（生産
性向上及び性能向上）がある。プラズマ表面処理の装置
及び方法としては、先に述べた図２０〜図２４に示した
技術が用いられている。本発明者らの研究によると、従
来技術により、例えばａ−Ｓｉ膜の製膜を行なうと、基
板面積が５０ｃｍ×５０ｃｍ程度の場合、図１８に示す
ように、また１００ｃｍ×１００ｃｍ程度の場合、図１
９に示すように、電源周波数の増加に伴ない、膜厚分布
は著しく悪いという問題があることが判明した。

【００２１】一般的に、ＬＣＤ分野では±５％の膜厚分
布、太陽電池分野では±１０％の膜厚分布が実用化の一
つの指標となっている。従って、従来技術では、電源周
波数１３．５６ＭＨｚ以外では、基板面積０．５ｍ×
０．５ｍ級ないし１ｍ×１ｍ級では実用に供せられない
との問題を有している。

【００２２】２）第２には、表面処理の高速化（生産性
の向上）がある。プラズマを利用した表面処理技術の高
速化を図るには、プラズマ発生の電源周波数を従来実用
化されている１３．５６ＭＨｚから約４倍乃至約１０倍
の５０ＭＨｚ乃至１５０ＭＨｚ級へ増大することが望ま
れている。

【００２３】プラズマ密度はその周波数を増加すれば、
その増加に伴なって増大する。即ち、約４倍乃至約１０
倍へ増大すれば、製膜速度もその増大に見合った分高速
化される。しかしながら、図１８及び図１９に示したよ
うに、プラズマ発生の電源周波数を増加させると、膜厚
分布が著しく悪くなるという問題があることが判明し
た。

【００２４】その理由として、高周波数になると、その
波の波長と電力供給系の伝播経路即ち高周波電源から電
極までの伝播経路及び電極上での伝播路の長さが近似的
に略等しくなり、波の干渉現象（波の反射波とも干渉）
が発生し、プラズマ密度の空間的な均一性が保てなくな
ることが考えられる。

【００２５】また、別な理由として、従来の１３．５６
ＭＨｚの周波数でも発生するが、高周波の電波特有の現
象である表皮効果が５０ＭＨｚ乃至１５０ＭＨｚになる
と、より一層顕著になることが考えられる。即ち、表皮
効果は高周波数の電流が導体の表面近傍のみを現れる現
象で、その電流の流れる表面深さδは、 δ＝（３．１４×ｆ・μ・σ）^−０．５但し、ｆ：周波数、μ：透磁率、σ：導電率で表わされ
る。例えば、導体が銅の場合、その表面深さは１３．５
６ＭＨｚで約１９μｍ、５０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで約１
０μｍ、１５０ＭＨｚで約５．８μｍである。従って、
ＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）でのプラズマを
用いた表面処理技術では、高周波電源から電極への電力
供給伝播経路でのインピーダンス増大及びその不均一性
により、プラズマ密度の空間的な均一性が保てなくなる
とも考えられる。

【００２６】従って、生産性向上や低コスト化に必要な
１ｍ×１ｍ乃至２ｍ×２ｍ級の大面積基板に関するプラ
ズマ電源の高周波数化によるプラズマ表面技術の向上
は、非常に困難で、不可能視されている。なお、プラズ
マ密度はプラズマ発生用電源周波数にほぼ比例して増大
するので、関連技術分野学会においてもそのような研究
が活発化しているが、大面積化への成功例は未だない。

【００２７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、従来と比べてサイズが各段に大きな基板、例
えば１ｍ×１ｍ乃至２ｍ×２ｍ級の大面積基板に対して
も周波数の大きい超高周波（ＶＨＦ）を用いて高速かつ
均一性に優れた表面処理装置及び表面処理方法を提供す
ることを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願第１の発明に係る表面処理装置は、請求項１に
記載の通り、内部に基板がセットされる，排気系を備え
た真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを導入する
放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対向
して配置された電極と、この電極に高周波電力を供給し
て放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力供給
系とを具備し、生成したプラズマを利用して真空容器に
配置される基板の表面を処理する表面処理装置におい
て、前記電力供給系による前記電極への電力供給箇所
は、前記基板と対向する電極面の中央部に位置すること
を特徴とする。

【００２９】同様に、上記目的を達成するために、本願
第２の発明に係る表面処理装置は、請求項２に記載の通
り、内部に基板がセットされる，排気系を備えた真空容
器と、この真空容器内に放電用ガスを導入する放電用ガ
ス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対向して配置
された電極と、この電極に高周波電力を供給して放電用
ガスを放電させてプラズマを生成する電力供給系とを具
備し、生成したプラズマを利用して真空容器に配置され
る基板の表面を処理する表面処理装置において、前記電
力供給系による前記電極への電力供給箇所は、前記基板
と対向する電極面に複数個略均等な位置に設定されてい
ることを特徴とする。

【００３０】同様に、上記目的を達成するために、請求
項３に係る表面処理装置は、請求項１もしくは請求項２
記載の表面処理装置において、前記電力供給系による前
記電力供給箇所への電力供給に同軸ケーブルを用いると
ともに、前記電極に同軸ケーブルを挿通する貫通穴を設
けたことを特徴とする。

【００３１】同様に、上記目的を達成するために、請求
項４に係る表面処理装置は、請求項１もしくは請求項２
記載の表面処理装置において、前記高周波電力の周波数
が、１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚのＨＦ帯乃至ＶＨＦ帯に
属していることを特徴とする。ここで、高周波電力の周
波数の範囲を上記の範囲としたのは、周波数が１０ＭＨ
ｚ未満では電子密度が高く、高品質のＳｉ系薄膜が得ら
れないこと及びプラズマ密度が低く、表面処理の速度が
遅いので応用価値が低いことであり、周波数が３００Ｍ
Ｈｚを超えると電力伝送手段に同軸ケーブルが用いられ
ず、導波管を用いる必要があり実用性がないからであ
る。

【００３２】同様に、上記目的を達成するために、請求
項５に係る表面処理装置は、請求項１もしくは請求項２
に記載の表面処理装置において、前記電力供給系は、高
周波電力を発生させる高周波電源と、この高周波電源の
出力を前記電力供給箇所に相当する数に分岐させる電力
分配器と、前記高周波電源から前記電力分配器への高周
波電力の供給ライン上に配置された整合器と、前記電力
分配器で分岐された高周波電力を前記電力供給箇所の各
々に導く同軸ケーブルとから構成されていることを特徴
とする。

【００３３】同様に、上記目的を達成するために、請求
項６に係る表面処理装置は、請求項１乃至請求項５いず
れか記載の表面処理装置において、アモルファスＳｉ系
薄膜、微結晶Ｓｉ系薄膜及び多結晶Ｓｉ系薄膜のうちい
ずれかを製膜することを特徴とする。

【００３４】同様に、上記目的を達成するために、請求
項７に係る表面処理装置は、請求項１もしくは請求項２
記載の表面処理装置において、前記電極は方形な前面を
有し、前記基板は液晶ディスプレイ用又は複写機の感光
体用又は太陽電池用の基板であることを特徴とする。

【００３５】同様に、上記目的を達成するために、請求
項８係る表面処理方法は、内部に基板がセットされる，
排気系を備えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガ
スを導入する放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前
記基板と対向して配置された電極と、この電極に高周波
電力を供給して放電用ガスを放電させてプラズマを生成
する電力供給系とを具備した表面処理方法を用いて、生
成したプラズマを利用して真空容器に配置される基板の
表面を処理する表面処理方法において、前記電力供給系
による前記電極への電力供給箇所を、前記基板と対向す
る電極面の中央部に設けて、前記電力供給系より前記電
力供給箇所に電力を供給することを特徴とする。

【００３６】同様に、上記目的を達成するために、請求
項９に係る表面処理方法は、内部に基板がセットされ
る，排気系を備えた真空容器と、この真空容器内に放電
用ガスを導入する放電用ガス導入系と、前記真空容器内
に前記基板と対向して配置された電極と、この電極に高
周波電力を供給して放電用ガスを放電させてプラズマを
生成する電力供給系とを具備した表面処理装置を用い
て、生成したプラズマを利用して真空容器に配置される
基板の表面を処理する表面処理方法において、前記電力
供給系による前記電極への電力供給箇所を、前記基板と
対向する電極面に複数個略均等な位置に設けて、前記電
力供給系より前記各電力供給箇所に電力を供給すること
を特徴とする。

【００３７】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１０に係る表面処理方法は、請求項８あるいは請求項
９記載の表面処理方法において、電力供給系による前記
電力供給箇所への電力供給に同軸ケーブルを用いるとと
もに、前記電極に同軸ケーブルを挿通する貫通穴を設け
たことを特徴とする。

【００３８】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１１に係る表面処理方法は、請求項８もしくは請求項
９記載の表面処理方法において、前記高周波電力の周波
数は、１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚのＨＦ帯ないしＶＨＦ
帯にすることを特徴とする。

【００３９】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１２に係る表面処理方法は、請求項８〜請求項１１い
ずれか記載の表面処理方法において、前記高周波電力を
発生する高周波電源の出力を整合器に伝送し、該整合器
の出力を電力分配器に伝送し、この電力分配器及び同軸
ケーブルを介して前記電力供給箇所に高周波電力を供給
することを特徴とする。

【００４０】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１３に係る表面処理方法は、請求項８乃至請求項１２
いずれか記載の表面処理方法において、放電用ガスとし
て少なくともモノシランガスを用いてアモルファスＳｉ
系薄膜、微結晶Ｓｉ系薄膜及び多結晶Ｓｉ系薄膜のうち
いずれかを製膜することを特徴とする。

【００４１】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１４に係る表面処理方法は、請求項８乃至請求項１３
いずれか記載の表面処理方法において、基板として５０
ｃｍ×５０ｃｍの面積を超える大面積基板を用い、基板
温度を８０℃乃至３５０℃にして表面処理を行なうこと
を特徴とする。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明者らは、一対の平行平板電極の非接地電極
に電力を供給する電力供給個所を、基板と対向する電極
面の中央部、換言すれば前記非接地電極の前面即ちプラ
ズマを生成する空間に接した表面の中央部（略中央部も
含む）に設置する方法を創出した。それを実証するため
に、プラズマ生成の実験を行った結果、均一な空間分布
を持つプラズマを生成できた。その理由は、従来技術で
は、高周波電源より出力された高周波電流は図１０、図
１１に示すように、電力供給個所より非接地電極の後面
側の表面から側面側の表面を通り、前面側の表面へ流れ
ていたが、上記新しい方法では、図１３及び図１６に示
すように、非接地電極の前面側の略中央部の表面よりそ
の側面の方へ伝播していく電流の流れ分布が実現されて
いると考えられる。従って、従来技術でのプラズマ空間
の電位分布は、図１２に示されるようなものであった
が、上記新しい方法では、図１４及び図１７に示される
ように略均一な電位分布が得られたものと考えられる。

【００４３】上記の新しい方法を実現するために、高周
波電源より供給される高周波電力を非接地電極に供給す
るための給電線として、従来は芯線が１本で構成されて
いる同軸ケーブルが用いられていたが、本発明者らは図
１５に示すように、撚り線の芯線３６の外側に絶縁物３
７を介して外部導体３８を形成した撚り線型の同軸ケー
ブルを用いることを創出し、それ以外の同軸ケーブルで
はインピーダンスが大きく、ジュ−ル熱が発生し電力供
給に無理があるという新しい知見を得た。即ち、同軸ケ
ーブルの芯線が１本の場合、真空容器の中の同軸ケーブ
ルはジュール熱により４００℃以上の高温になる（断線
することもある）が、芯線の本数を４本以上に増やす
と、該同軸ケーブルの温度は約１００℃以下になった。

【００４４】また、上記の新しい方法を実現するため
に、前記同軸ケーブルを前記非接地電極の接合点まで導
くための貫通穴を該非接地電極に設けること及び前記同
軸ケーブルと前記非接地電極との電気的接続方法とし
て、図２に示すような新しい手段を発明した。この詳細
は、［実施例］の欄で後述する通りである。

【００４５】更に、本発明者らは、基板の大型化に対応
するために、一対の平行平板電極を構成する非接地電極
の前面即ちプラズマを生成する空間に接した表面に、高
周波電力の供給個所を略均等な位置に複数設置する方法
を創出した。それを実証するために、プラズマ生成の実
験を行なった結果、１ｍ×１ｍ級基板に対応可能な均一
な空間分布を持つプラズマを生成できるという新しい知
見が得られた。

【００４６】現象論としては、従来技術では、前記図１
０及び図１１に示したように高周波電流が非接地電極の
側面の表面を介して、該電極の前面側の表面へ流れてく
ることから、図１２に示すように、プラズマ空間に電位
分布が不均一になりやすい性質をもっていた。しかし、
上記の新しい方法では、図１６に示すように、高周波電
流の流れが複数の電力供給個所より、非接地電極の前面
側の表面に略一様に広がっていることが考えられる。従
って、上記の新しい方法では、基板面積が拡大されて
も、図１７に示すように、プラズマ空間での電位分布が
略一様に均一化されるものと推察される。

【００４７】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る表面処理装置及
び表面処理方法について図面を参照して説明する。な
お、以下の説明では、表面処理装置及び表面処理方法の
一例として、太陽電池を製作する際に必要なａ−Ｓｉ薄
膜を製作する装置及び方法が想定されている。但し、当
然ながら、本願の発明の対象が、上記具体例の装置及び
方法に限定されるものではない。

【００４８】（実施例１）まず、図１を参照して実施例
１の表面処理装置について説明する。図中の符番４１，
４２は、互いに隣り合う第１の真空容器、第２の真空容
器を示す。前記真空容器４１，４２間には第１のゲート
バルブ４３が設けられ、第２の真空容器４２の側壁には
第２のゲートバルブ４４が設けられている。第１の真空
容器４１内には、グロー放電プラズマを発生させるため
の一対の電極、即ち内部が空洞の箱型の非接地電極４５
と基板ヒータ４６を内蔵した接地電極４７が対向して配
置されている。前記非接地電極４５は、絶縁物８１ａを
介して第１の真空容器４１の上部に取り付けられてい
る。前記非接地電極４５の前面Ａには複数のガス噴出し
孔４５ａが孔子状に設けられている。前記非接地電極４
５の前面Ａの中央部には、電力供給系による非接地電極
４５への電力供給箇所４８が位置する。

【００４９】前記非接地電極４５には、第１の真空容器
４１の上部に設けられた絶縁物８１ｃを介して放電用ガ
ス導入管５０が接続されている。前記非接地電極４５に
は、同軸ケーブル５１を介して整合器５２、高周波電源
５３が接続されている。前記同軸ケーブル５１の一端
は、第１の真空容器４１の上部の電流導入端子５４を経
て撚り線型同軸ケーブル４９に接続されている。この撚
り線型同軸ケーブル４９は、前記電流導入端子５４から
絶縁物８１ｂを経て、非接地電極４５の前面（即ち、プ
ラズマが生成される空間５６に接している面）の略中央
部の一点即ち電力供給個所４８まで達している。なお、
高周波電源５３、整合器５２、同軸ケーブル５１、電流
導入端子５４、撚り線型同軸ケーブル４９及び絶縁物８
１ｂから電力供給系を構成している。

【００５０】前記第１の真空容器４１には第１の排気管
５７を介して第１の真空ポンプ５８が接続されている。
ここで、第１の排気管５７及び第１の真空ポンプ５８に
より第１の排気系を構成している。前記基板ヒータ４６
には基板ヒータ用電源５９が接続されている。前記第２
の真空容器４２内には、基板搬入・搬出系６０が配置さ
れている。前記第２の真空容器４２には、第２の排気管
６１を介して第２の真空ポンプ６２が接続されている。
ここで、第２の排気管６１と第２の真空ポンプ６２によ
り第２の排気系を構成している。

【００５１】前記撚り線型同軸ケーブル４９と前記非接
地電極４５との接続方法は、図２に示す通りである。前
記非接地電極４５の前面部材の厚み方向には貫通穴６３
が形成され、この貫通穴６３の内壁にネジ山４５ａが形
成されている。前記貫通穴６３の上部側には、中央部に
貫通孔５５ａが形成された絶縁物５５が挿着されてい
る。この絶縁物５５の貫通孔５５ａには、撚り線型同軸
ケーブル４９の芯線６４がその下端部を絶縁物５５の下
面側に突出して挿着されている。ここで、撚り線型同軸
ケーブル４９は、芯線６４と、この芯線６４の外側の絶
縁物６５と、この絶縁物６５の外側の外部導体６６とか
ら構成されている。前記同軸ケーブル４９の芯線６４の
突出した下端部は、テ−パ付き締付金具９０ａ，９０ｂ
を介してナット６７で圧着されている。前記ナット６７
の外周面には、前記非接地電極４５の貫通穴６３の内壁
面のネジ山４５ａと螺合するネジ山６７ａが形成されて
いる。なお、前記ナット６７の外面には、締付け用の溝
６７ｂが形成されている。

【００５２】つまり、図２では、撚り型同軸ケーブル４
９の撚った芯線６４と非接地電極４５の接続方法とし
て、非接地電極４５の貫通穴６３の内壁を、前記締付金
具９０ａ，９０ｂを介してナット６７で圧着させるよう
にした。また、締付け用の溝６７ｂを利用してナット６
７が締付金具９０ａ，９０ｂを押し付けるようになって
いる。その結果、非接地電極４５の貫通穴６３の内壁と
同軸ケーブル５１の芯線６４が圧接されて、電力供給個
所４８が形成される。

【００５３】次に、図１の表面処理装置を用いてａ−Ｓ
ｉ太陽電池を製膜する場合について説明する。

【００５４】まず、第２の真空容器４２内の圧力を大気
に保ち、第２のゲートバルブ４４を開にして、基板搬入
・搬出系６０に基板６８を、例えば厚さ３ｍｍ、５００
ｍｍ×５００ｍｍのガラス基板を保持する。つづいて、
第２のゲートバルブ４４を閉にし、第２の真空ポンプ６
２を稼動させて第２の真空容器４２内の圧力を約１×１
０^−７Ｔｏｒｒ程度まで排気する。

【００５５】次に、予め第１の真空ポンプ５８で真空引
きされ、圧力が約１×１０^−７Ｔｏｒｒに保持されてい
た第１の真空容器４１内の接地電極４７上に、第１のゲ
ートバルブ４３を開にして基板搬入・排出系６０を用い
て基板６８を設置し、該第１のゲートバルブ４３を閉に
する。

【００５６】なお、第１のゲートバルブ４３、第２のゲ
ートバルブ４４は基板６８の出し入れの際に開閉し、前
記基板搬入・搬出系６０と連動して作動させる。その場
合、第１の真空容器４１の内壁を大気にさらさないよう
にすることが、プラズマを利用した基板の表面処理技術
では品質を確保する上で特に重要不可欠であることは公
知である。

【００５７】次に、放電用ガス導入管５０より、ガス吹
出し孔４５ａを介して放電用ガス、例えばＳｉＨ_４ガス
を１０００〜２０００ｓｃｃｍ程度の流量で供給し、圧
力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保持する。上記基板６
８の温度を、予めデータとして取得されている上記基板
６８の表面温度と基板ヒータ用電源５９の出力（電力）
の関係を用いて、８０℃〜３５０℃の範囲で例えば１８
０℃に保持する。つづいて、高周波電源５３、整合器５
２、同軸ケーブル５１、電流導入端子５４、撚り線型同
軸ケーブル４９を介して、電力供給個所４８に、電源周
波数１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、例えば６０ＭＨｚの電
力を、５００Ｗ〜１０００Ｗで供給する。

【００５８】そうすると、一対の非接地電極４５及び接
地電極４７間にＳｉＨ_４のグロー放電プラズマが発生す
る。その結果、上記プラズマの中に存在するＳｉＨ_３，
ＳｉＨ_２，ＳｉＨ，Ｓｉなどのラジカルが拡散現象によ
り拡散し、基板６８の表面に吸着・堆積されることによ
り、ａ−Ｓｉ膜が形成される。上記の例では、一対の電
極４５，４７のサイズは夫々６００ｍｍ×６００ｍｍ×
６０ｍｍで、材質はステンレス鋼で、その間隔は４０ｍ
ｍであった。実施例１の製膜試験結果の一例を下記表１
に示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】但し、基板サイズ：５００ｍｍ×５００ｍ
ｍ基板温度：１８０℃ 膜厚分布：基板対角線上の多数の位置での膜厚をダブル
モノクロメータ法及びエリプソメトリ法で測定評価し
た。

【００６１】本実施例１では、高周波電源の周波数は１
３．５６ＭＨｚ、６０ＭＨｚ及び８０ＭＨｚであった
が、高周波電源５３、整合器５２、同軸ケーブル５１、
電流導入端子５４、撚り線型同軸ケーブル４９等は８０
ＭＨｚ〜３００ＭＨｚにも十分に応用可能であるから、
ａ−Ｓｉ製膜も８０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数で十
分に応用可能であるといえる。

【００６２】さて、上記データは、図１８に示される従
来例（基板面積：５０ｃｍ×５０ｃｍ級）に比べ、電源
周波数１３．５６ＭＨｚ，６０ＭＨｚ，８０ＭＨｚとも
に著しく良好な結果が得られていることを示している。
また、表面処理装置の構成上も方法論としても、本願発
明の実施例１がａ−Ｓｉ製膜での大面積化技術及び電源
周波数の高周波数技術として極めて有効であることを示
している。

【００６３】なお、上記実施例１における製膜条件とし
て放電ガスの混合比例えばＳｉＨ_４とＨ_２の流量比、圧
力、基板温度及びプラズマ発生電力などを適正化するこ
とで、ａ−Ｓｉのみならず、微結晶Ｓｉ及び多結晶Ｓｉ
を製膜できることは公知である。

【００６４】また、放電用ガスとして、ＳｉＨ_４，ＮＨ
_３，Ｎ_２等を用いれば、ＳｉＮｘ膜を製膜できること、
エッチング作用をもつガス、例えばＳＦ_６，ＳｉＣｌ_４
及びＣＦ_３等エッチングガスを用いれば、基板の表面に
所定のエッチング処理が行なえることも公知である。

【００６５】（実施例２）本発明に係る実施例２につい
て、図３〜図９を参照しながら説明する。まず、実施例
２に係る表面処理装置について説明する。但し、図１、
図２と同部材は同符番を付して説明を省略する。

【００６６】図３中の符番７１は、整合器５２に接続さ
れて、該整合器５２の出力を複数に分岐させる電力分配
器を示す。この電力分配器７１には、同軸ケーブル５１
ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを夫々介して電流導入端子
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ及び第１，第２，第
３，第４撚り線型同軸ケーブル４９ａ,４９ｂ,４９ｃ，
４９ｄに接続されている。前記撚り線型同軸ケーブル４
９ａ〜４９ｄは、夫々非接地電極４５の後面Ｂの絶縁物
８２を経て非接地電極４５の前面側に延出している。な
お、電力供給系は、前記高周波電源５３と、整合器５３
と、電力分配器７１と、同軸ケーブル５１ａ〜５１ｄ
と、電流導入端子５４ａ〜５４ｄと、撚り線型同軸ケー
ブル４９ａ〜４９ｄと、絶縁物８２より構成されてい
る。

【００６７】前記撚り線型同軸ケーブル４９ａ〜４９ｄ
と前記非接地電極４５は、非接地電極４５の前面、即ち
プラズマが生成される空間５６に接している表面（前面
Ａ）かつ該表面の面積を略均等に分割した領域での中心
部で、第１のナット７２，第２のナット７３，第３のナ
ット７４，第４のナット７５の中央部分で電気的に接続
されている（図４参照）。なお、図４は非接地電極４５
を裏側から見た斜視図である。その電力供給箇所の構成
は図２と同様である。

【００６８】即ち、撚り線型同軸ケーブル４９ａの芯線
６４と非接地電極４５は、図５に示すように、電力供給
個所４８ａで電気的に接続されている。また、撚り線型
同軸ケーブル４９ｂの芯線６４と非接地電極４５は、図
６に示すように、電力供給個所４８ｂで電気的に接続さ
れている。更に、撚り線型同軸ケーブル４９ｃの芯線６
４と非接地電極４５は、図７に示すように、電力供給個
所４８ｃで電気的に接続されている。更には、撚り線型
同軸ケーブル４９ｄの芯線６４と非接地電極４５は、図
８に示すように、電力供給個所４８ｄで電気的に接続さ
れている。なお、図５〜図８において、付番７２ａ，７
３ａ，７４ａ，７５ａはネジ山を示し、付番７２ｂ、７
３ｂ、７４ｂ、７５ｂは締付け用の溝を示す。

【００６９】前記電力分配器７１は、図９に示すよう
に、高周波電源５３より整合器５２を介して供給される
高周波電力をほぼ均等に複数に分岐するものである。例
えば、同軸ケーブル用Ｔ型コネクタ７６で同軸ケーブル
７７ａを同軸ケーブル７６ａ，７６ｂに２つに分岐さ
せ、該同軸ケーブル７６ａ，７６ｂを夫々同軸ケーブル
用Ｔ型コネクタ７８，７９で夫々２つに分岐させ、同軸
ケーブル７８ａ，７８ｂ及び同軸ケーブル７９ａ，７９
ｂに接続する。

【００７０】また、４つの同軸ケーブル７８ａ，７８
ｂ，７９ａ，７９ｂは、夫々電流導入端子５４ａ，５４
ｂ，５４ｃ，５４ｄを介して撚り線型同軸ケーブル４９
ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄに接続されている。前記４
つの撚り線型同軸ケーブル４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４
９ｄは、図５〜図８に示した構成の部品により、夫々電
力供給個所４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄを形成す
る。

【００７１】次に、図３〜図９に示した構成の表面処理
装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用ａ−Ｓｉ膜を製膜す
る方法について説明する。まず、第２の真空容器４２内
の圧力を大気に保ち、第２のゲートバルブ４４を開にし
て、基板搬入・搬出系６０に基板６８、例えば厚さ４ｍ
ｍ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板を保持す
る。つづいて、第２のゲートバルブ４４を閉にし、第２
の真空ポンプ６２を稼動させて第２の真空容器４２内の
圧力を約１×１０^−７Ｔｏｒｒに設定する。予め、第１
の真空ポンプ５８で真空引きされていた第１の真空容器
４１内の接地電極４７上に第１のゲートバルブ４３を開
にして、基板搬入・搬出系６０を用いて基板６８を設置
し、第１のゲートバルブ４３を閉にする。

【００７２】なお、第１のゲートバルブ４３及び第２の
ゲートバルブ４４は基板６８の出し入れの際に開閉し、
前記基板搬入・搬出系６０と連動して作動させる。その
場合、第１の真空容器４１の内壁を大気にさらさないよ
うにすることが、プラズマを利用した表面処理技術で
は、品質を確保する上で特に重要不可欠であることは公
知である。

【００７３】次に、放電用ガス導入管５０より、ガス噴
出し孔４５ａを介して放電用ガス、例えばＳｉＨ_４ガス
を２０００〜３０００ｓｃｃｍ程度の流量で供給し、圧
力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保持する。つづいて、
前記基板６８の温度を、予めデータとして取得されてい
る前記基板６８の表面温度と基板ヒータ用電源５９の出
力（電力）の関係を用いて、８０℃〜３５０℃の範囲で
例えば１８０℃に保持する。

【００７４】次に、高周波電源５３、整合器５２、電力
分配器７１、同軸ケーブル５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５
１ｄ、電流導入端子５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ及
び撚り線型同軸ケーブル４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９
ｄ等を介して電力供給個所４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４
８ｄに、電源周波数１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、例えば
６０ＭＨｚの電力を前記同軸ケーブル５１ａ，５１ｂ，
５１ｃ，５１ｄに略均等に合計３ＫＷ〜５ＫＷで供給す
る。これにより、一対の電極４５及び４７の間にＳｉＨ
_４のグロー放電プラズマが発生する。その結果、前記プ
ラズマの中に存在するＳｉＨ_３，ＳｉＨ_２，ＳｉＨ，Ｓ
ｉなどのラジカルが拡散現象により拡散し、基板６８の
表面に吸着・堆積されることにより、ａ−Ｓｉ膜が形成
される。

【００７５】なお、上記の例では、一対の非接地電極４
５、接地電極４７のサイズは夫々１２００ｍｍ×１２０
０ｍｍ×１００ｍｍ、材質は夫々ステンレス鋼で、それ
らの間隔は５０ｍｍであった。

【００７６】上記実施例２の製膜試験結果の一例を、下
記表２に示す。なお、基板サイズは１０００ｍｍ×１０
００ｍｍ、基板温度は１８０℃、膜厚分布は基板対角線
上で２０点の位置での膜厚をダブルモノクロメータ法及
びエリプソメトリ法で測定し、評価した。

【００７７】

【表２】

【００７８】本実施例２では、高周波電源５３の周波数
は、１３．５６ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、８０ＭＨｚであっ
たが、高周波電源５３、整合器５２、電力分配器７１、
同軸ケーブル５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ、電流導
入端子５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ、撚り線型同軸
ケーブル４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ等は８０ＭＨ
ｚ〜３００ＭＨｚにも十分にも応用可能であるから、ａ
−Ｓｉ製膜も８０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数で十分
可能であるといえる。

【００７９】ところで、上記データは、図１９に示され
る従来例では、困難視されていた１ｍ×１ｍという超大
面積基板を対象に、電源周波数１３．５６ＭＨｚ、６０
ＭＨｚ、８０ＭＨｚともに著しく良好な結果が得られて
いることを示している。また、表面処理装置の構成も、
方法論としても、本願発明の一実施例がａ−Ｓｉ製膜で
の大面積化技術及び電源周波数の高周波数技術として極
めて有効であることを示している。

【００８０】なお、上記実施例における製膜条件とし
て、放電ガスの混合比例えばＳｉＨ_４とＨ_２の流量比、
圧力、基板温度、及びプラズマ発生電力等を適正化する
ことで、ａ−Ｓｉのみならず、微結晶Ｓｉ及び多結晶Ｓ
ｉを製膜できることは公知である。

【００８１】また、放電用ガスとして、ＳｉＨ_４、ＮＨ
_３，Ｎ_２等を用いれば、ＳｉＮｘ膜を製膜できること、
エッチング作用をもつガス、例えばＳＦ_６、ＳｉＣ
ｌ_４、ＣＦ_４及びＮＦ_３等エッチングガスを用いれば、
基板の表面に所定のエッチング処理が行なえることも公
知である。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、請求
項１の表面処理装置によれば、電力供給個所が基板と対
向する電極面の中央部、即ちプラズマを生成する空間に
接する表面の中央部に設置されるので、従来困難視され
ていたＶＨＦ帯（３０ＭＨｚから３００ＭＨｚ）の電源
を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能とな
り、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度及びエ
ッチング速度の向上と均一性向上が可能となった。この
効果は、ＬＳＩ、ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみな
らず、太陽電池産業界での生産性向上に関する貢献度は
著しく大きい。

【００８３】請求項２の表面処理装置によれば、電力供
給個所が基板と対向する電極面、即ちプラズマを生成す
る空間に接する表面に略均等な位置に複数設定されるの
で、従来困難視されていた１ｍ×１ｍ級の超大面積基板
を対象に１３．５６ＭＨｚ級及びＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ
から３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空
間分布の均一化が可能となり、超大面積基板に対する均
一な表面処理、即ち製膜速度及びエッチング速度の向上
と均一性向上が可能となった。この効果は、特に、太陽
電池、ＬＣＤ業界での生産性向上に基づく生産性向上に
関する貢献度は著しく大きいものである。また、ＬＳ
Ｉ、複写機感光体等の分野でも生産性向上についての貢
献度は著しく大きい。

【００８４】請求項３の表面処理装置によれば、上記請
求項１及び請求項２を実現する確実な手段としてその価
値は著しく大きい。

【００８５】請求項４によれば、高周波（ＨＦ帯）及び
ＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の周波数を使用
するプラズマ現象のメリットを得て、かつ均一な表面処
理を行なうことが可能となる。

【００８６】請求項５によれば、上記請求項１〜４の効
果に加えて、高周波電源、整合器、電力分配器及び同軸
ケーブルがひとつにまとめられているので、電力供給系
の構成が簡素でかつコスト的に著しく安価になるという
効果がある。

【００８７】請求項６によれば、ＬＣＤ、複写機用感光
体、太陽電池、ＬＳＩ等薄膜半導体の応用製品の生産性
向上及び品質・性能向上が図られるという効果が生じる
ので、コストを著しく低減できる。

【００８８】請求項７によれば、製品のサイズが大きい
程製品価値が増大する、いわゆる大面積画面化を、ＬＣ
Ｄ、複写機用感光体及び太陽電池等の応用製品を創出で
きるという効果が、斯界での価値は極めて大きい。

【００８９】請求項８の表面処理方法によれば、従来法
では、電極の後面即ちプラズマを生成する空間に接しな
い面に設置された電力供給箇所を、基板と対向する電極
の中央部即ちプラズマを生成する空間に接する表面の中
央部に設置する方法とすることにより、従来困難視され
ていたＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を
用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能とな
り、基板に対する均一な表面処理即ち成膜速度及びエッ
チング速度の向上と均一性が可能となった。この効果
は、ＬＳＩ、ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみなら
ず、太陽電池業界での生産性向上に関する貢献度は著し
く大きい。

【００９０】請求項９によれば、従来法では電極の後面
即ちプラズマを生成する空間に接しない面に設置された
複数の電力供給箇所を、基板と対向する電極面（前面）
即ちプラズマを生成する空間に接する表面に設置するに
するようにしたので、従来困難視されていた１ｍ×１ｍ
級の超大面積基板を対象に１３．５６ＭＨｚ級及びＶＨ
Ｆ帯（３０ＭＨｚから３００ＭＨｚ）の電源を用いる高
密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、超大面
積基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度及びエッ
チング速度の向上と均一性向上が可能となった。この効
果は、特に、太陽電池、ＬＣＤ業界での生産性向上に基
づく生産性向上に関する貢献度は著しく大きいものであ
る。また、ＬＳＩ、複写機感光体などの分野でも生産性
向上についての貢献度は著しく大きい。

【００９１】請求項１０の表面処理方法によれば、前記
請求項９及び請求項１０を実現する確実な方法としてそ
の価値は著しく大きい。

【００９２】請求項１１の表面処理方法によれば、高周
波（ＨＦ帯）及びＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨ
ｚ）の周波数を使用するプラズマ現象即ち高密度プラズ
マ化のメリットを得て、かつ均一な表面処理を行なうこ
とが可能となり、ＬＣＤ，ＬＳＩ、太陽電池等の業界で
の貢献度は著しく大きい。

【００９３】請求項１２の表面処理方法によれば、請求
項８〜１１の効果に加えて、高周波電源、整合器、電力
分配器及び同軸ケーブルが一つにまとめられる方法が提
供されるので、電力供給系の構成を簡素にし、かつコス
トを著しく低減できる。

【００９４】請求項１３の表面処理方法によれば、ＬＣ
Ｄ、複写機用感光体、太陽電池、ＬＳＩ等薄膜半導体の
応用製品の生産性向上及び品質・性能向上が図られると
いう効果が生じるのでコストを著しく低減できる。

【００９５】請求項１４の表面処理方法によれば、製品
のサイズが大きい程製品価値が増大する、いわゆる大面
積画面化の方法を、ＬＣＤ、複写機用感光体及び太陽電
池等の応用製品製造に提供できるので、新製品の創出と
いう効果が生じる。それ故、斯界での工業的価値は極め
て大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る表面処理装置の全体を
示す概略図。

【図２】図１の装置における撚り線同軸型ケーブルと非
接地電極との接続状況を示す説明図。

【図３】本発明の実施例２に係る表面処理装置の全体を
示す概略図。

【図４】図３の表面処理装置の一構成である非接地電極
の裏面側から見た斜視図。

【図５】図３の表面処理装置の一構成である第１撚り線
型同軸ケーブルの芯線と非接地電極との接続状況を説明
する為の説明図。

【図６】図３の表面処理装置の一構成である第２撚り線
型同軸ケーブルの芯線と非接地電極との接続状況を説明
する為の説明図。

【図７】図３の表面処理装置の一構成である第３撚り線
型同軸ケーブルの芯線と非接地電極との接続状況を説明
する為の説明図。

【図８】図３の表面処理装置の一構成である第４撚り線
型同軸ケーブルの芯線と非接地電極との接続状況を説明
する為の説明図。

【図９】図３の表面処理装置の一構成である電力分配器
の説明図。

【図１０】電力供給個所が１つの場合の、従来の表面処
理装置による高周波電源より出力された高周波電流の流
れを説明する為の図。

【図１１】電力供給個所が複数の場合の、従来の表面処
理装置による高周波電源より出力された高周波電流の流
れを説明する為の図。

【図１２】従来の表面処理装置によるプラズマ空間の電
位分布を示す説明図。

【図１３】本発明の表面処理装置による高周波電源より
出力された高周波電流の流れを説明する為の図。

【図１４】本発明の表面処理装置（図１）によるプラズ
マ空間の電位分布を示す説明図。

【図１５】本発明の表面処理装置の一構成である撚り線
型同軸ケーブルの説明図。

【図１６】本発明の別な表面処理装置（図３）による高
周波電源より出力された高周波電流の流れを説明する為
の図。

【図１７】本発明の表面処理装置（図３）によるプラズ
マ空間の電位分布を示す説明図。

【図１８】従来の表面処理装置による基板（面積：５０
ｃｍ×５０ｃｍ級）の膜厚分布と電源周波数との関係を
示す特性図。

【図１９】従来の表面処理装置による基板（面積：１０
０ｃｍ×１００ｃｍ級）の膜厚分布と電源周波数との関
係を示す特性図。

【図２０】従来の表面処理装置の説明図。

【図２１】従来の他の表面処理装置の説明図。

【図２２】図２１の表面処理装置の一構成である電力分
配器の説明図。

【図２３】従来の更に他の表面処理装置の説明図。

【図２４】図２３の表面処理装置における非接地電極に
形成される電力供給個所の説明図。

【符号の説明】

４１…第１の真空容器、４２…第２の真空容器、４３…第１のゲートバルブ、４４…第２のゲートバルブ、４５…非接地電極、４６…基板ヒータ、４７…接地電極、４８，４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ…電力供給箇
所、４９，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ…撚り線型同軸
ケーブル、５０…放電用ガス導入管、５１…同軸ケーブル、５２…整合器、５３…高周波電源、５４…電流導入端子、５７，６１…排気管、５９…基板ヒータ電源、５８，６２…真空ポンプ、６７，７２，７３，７４，７５…ナット、７１…電力分配器、８１ａ，８１，８１ｃ…絶縁物。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年７月１１日（２０００．７．１
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１８】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１９】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２０】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２１】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年８月１７日（２０００．８．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】（従来例２）次に、従来例２として、文献
１記載中の第２の装置について図２１及び図２２を参照
する。但し、図２０と同部材は同符番を付して説明を省
略する。図中の符番２１は、真空容器の側壁に設けられ
たゲートバルブを示す。このゲートバルブ２１より基板
１４が出し入れされる。前記真空容器１の上部に位置す
る絶縁物５の内側には、内部が空洞の非接地電極２が配
置されている。この非接地電極２の下面（前面）２ａ即
ちプラズマが生成される空間１０には、直径０．５ｍｍ
程度の多数のガス噴出し孔２ｂが孔間隔１０〜１５ｍｍ
で形成されている。前記非接地電極２の上面には、放電
用ガスの開口部２ｃが形成されている。前記非接地電極
２の開口部２ｃには、接続部材２３を介して放電用ガス
導入管１１が接続されている。この放電用ガス導入管１
１から非接地電極２の内部に例えばモノシランガス（Ｓ
ｉＨ_４）が供給される。前記非接地電極２上には、高周
波電源の出力を複数に分岐する電力分配器２５が配置さ
れている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】次に、図２１の装置を用いて例えばａ−Ｓ
ｉ膜を製膜する場合について説明する。まず、ゲートバ
ルブ２１を開にして、基板１４を接地電極４上に設置し
た後、ゲートバルブ２１を閉にする。つづいて、真空ポ
ンプ１３を駆動して真空容器１内を圧力１×１０^−７Ｔ
ｏｒｒ程度まで排気する。次に、前記基板１４の温度
を、基板ヒータ３及び基板ヒータ電源１５を用いて所定
の温度に設定する。更に、放電用ガス導入管１１を通し
て、例えばモノシランガスを所定量供給し、真空容器１
内の圧力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、電力供給
系を用いて一対の電極即ち接地電極４，非接地電極２に
電力を供給する。これにより、両電極４及び２間にグロ
ー放電プラズマが生成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００５Ｆ０５１ // Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ 1/1333 ５００ 31/04 ＶＸ (72)発明者高野暁己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)発明者山内康弘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Ｆターム(参考） 2H088 FA18 FA21 FA23 FA30 HA08 2H090 JB04 JC07 JC09 4K030 AA06 AA17 BA29 BA30 BB03 BB04 CA06 CA17 FA03 JA10 JA18 KA15 LA16 LA18 5F004 AA01 BA04 BB11 BB13 DA01 DA13 DA18 5F045 AA08 AB02 AB04 AB33 AC01 AC12 AC15 AD05 AD06 AD07 BB01 CA13 DP03 DQ10 EB08 EH04 EH13 EH19 EK21 5F051 AA03 AA04 AA05 CA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に基板がセットされる，排気系を備
えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを導入す
る放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対
向して配置された電極と、この電極に高周波電力を供給
して放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力供
給系とを具備し、生成したプラズマを利用して真空容器
に配置される基板の表面を処理する表面処理装置におい
て、前記電力供給系による前記電極への電力供給箇所は、前
記基板と対向する電極面の中央部に位置することを特徴
とする表面処理装置。
【請求項２】内部に基板がセットされる，排気系を備
えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを導入す
る放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対
向して配置された電極と、この電極に高周波電力を供給
して放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力供
給系とを具備し、生成したプラズマを利用して真空容器
に配置される基板の表面を処理する表面処理装置におい
て、前記電力供給系による前記電極への電力供給箇所は、前
記基板と対向する電極面に複数個略均等な位置に設定さ
れていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項３】前記電力供給系による前記電力供給箇所
への電力供給に同軸ケーブルを用いるとともに、前記電
極に同軸ケーブルを挿通する貫通穴を設けたことを特徴
とする請求項１もしくは請求項２記載の表面処理装置。
【請求項４】前記高周波電力の周波数は、１０ＭＨｚ
〜３００ＭＨｚのＨＦ帯乃至ＶＨＦ帯に属していること
を特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の表面処理
装置。
【請求項５】前記電力供給系は、高周波電力を発生さ
せる高周波電源と、この高周波電源の出力を前記電力供
給箇所に相当する数に分岐させる電力分配器と、前記高
周波電源から前記電力分配器への高周波電力の供給ライ
ン上に配置された整合器と、前記電力分配器で分岐され
た高周波電力を前記電力供給箇所の各々に導く同軸ケー
ブルとから構成されていることを特徴とする請求項１も
しくは請求項２記載の表面処理装置。
【請求項６】アモルファスＳｉ系薄膜、微結晶Ｓｉ系
薄膜及び多結晶Ｓｉ系薄膜のうちいずれかを製膜するこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか記載の表
面処理装置。
【請求項７】前記電極は方形な前面を有し、前記基板
は液晶ディスプレイ用又は複写機の感光体用又は太陽電
池用の基板であることを特徴とする請求項１もしくは請
求項２記載の表面処理装置。
【請求項８】内部に基板がセットされる，排気系を備
えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを導入す
る放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対
向して配置された電極と、この電極に高周波電力を供給
して放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力供
給系とを具備した表面処理方法を用いて、生成したプラ
ズマを利用して真空容器に配置される基板の表面を処理
する表面処理方法において、前記電力供給系による前記電極への電力供給箇所を、前
記基板と対向する電極面の中央部に設けて、前記電力供
給系より前記電力供給箇所に電力を供給することを特徴
とする表面処理方法。
【請求項９】内部に基板がセットされる，排気系を備
えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを導入す
る放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対
向して配置された電極と、この電極に高周波電力を供給
して放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力供
給系とを具備した表面処理装置を用いて、生成したプラ
ズマを利用して真空容器に配置される基板の表面を処理
する表面処理方法において、前記電力供給系による前記電極への電力供給箇所を、前
記基板と対向する電極面に複数個略均等な位置に設け
て、前記電力供給系より前記各電力供給箇所に電力を供
給することを特徴とする表面処理方法。
【請求項１０】電力供給系による前記電力供給箇所へ
の電力供給に同軸ケーブルを用いるとともに、前記電極
に同軸ケーブルを挿通する貫通穴を設けたことを特徴と
する請求項８もしくは請求項９記載の表面処理方法。
【請求項１１】前記高周波電力の周波数は、１０ＭＨ
ｚ〜３００ＭＨｚのＨＦ帯ないしＶＨＦ帯に属すること
を特徴とする請求項８乃至請求項１０記載いずれかの表
面処理方法。
【請求項１２】前記高周波電力を発生する高周波電源
の出力を整合器に伝送し、該整合器の出力を電力分配器
に伝送し、この電力分配器及び同軸ケーブルを介して前
記電力供給箇所に高周波電力を供給することを特徴とす
る請求項８乃至請求項１１いずれか記載の表面処理方
法。
【請求項１３】放電用ガスとして少なくともモノシラ
ンガスを用いてアモルファスＳｉ系薄膜、微結晶Ｓｉ系
薄膜及び多結晶Ｓｉ系薄膜のうちいずれかを製膜するこ
とを特徴とする請求項８乃至請求項１２いずれか記載の
表面処理方法。
【請求項１４】基板として５０ｃｍ×５０ｃｍの面積
を超える大面積基板を用い、基板温度を８０℃乃至３５
０℃にして表面処理を行なうことを特徴とする請求項９
乃至請求項１３記載の表面処理方法。