JP2004235673A - Balanced transmission circuit, and apparatus and method for plasma surface treatment composed of the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and method of plasma surface treating, which is capable of suppressing plasma generation and abnormal discharge in other spaces than between a pair of electrodes, and also capable of processing a large area uniformly as ell as preventing the power loss by using a VHF band frequency for plasma generation and plasma surface treating. <P>SOLUTION: This apparatus and method of plasma surface treating is composed of a balanced transmission circuit, and in this balanced transmission circuit, respective outer conductors of two coaxial cables are shorted with each other at least at both ends, and then the core wires of the two coaxial cables are used as an input portion at one end, and at the other end, are used as an output portion. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、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および表面処理方法に関する。本発明は、特に、電子温度が低く、かつ、高密度のプラズマ生成が可能という特徴をもつ超高周波プラズマ、すなわち周波数がVHF帯域(30MHzないし300MHz)の高周波電力により生成するプラズマによる表面処理装置および表面処理方法に関する。   The present invention relates to a surface treatment apparatus and a surface treatment method for performing a predetermined treatment on the surface of a substrate using plasma. In particular, the present invention provides a surface treatment apparatus using an ultra-high-frequency plasma having a characteristic that an electron temperature is low and high-density plasma can be generated, that is, a plasma generated by high-frequency power in a VHF band (30 MHz to 300 MHz). It relates to a surface treatment method.

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、LSI(大規模集積回路)、LCD(液晶デイスプレー)用TFT(薄膜トランジスター)、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、および各種情報記録デバイス等の分野において既に実用化されている。また、ダイヤモンド薄膜および立方晶ボロンナイトライド(C−BN)等の超硬質膜製造分野においても実用化が進みつつある。   Manufacturing various electronic devices by performing various processes on the surface of a substrate using plasma includes LSI (Large Scale Integrated Circuit), TFT (Thin Film Transistor) for LCD (Liquid Crystal Display), amorphous Si solar cell, thin film It has already been put to practical use in the fields of polycrystalline Si-based solar cells, photoconductors for copying machines, and various information recording devices. Practical application is also progressing in the field of manufacturing ultra-hard films such as diamond thin films and cubic boron nitride (C-BN).

上記技術分野は、薄膜形成、エッチング、表面改質およびコーテイング等多岐に亘るが、いずれも反応性プラズマの化学的および物理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関する装置および方法には、大別すると2つの代表的技術がある。 The above technical fields cover a wide variety of fields, such as thin film formation, etching, surface modification, and coating. The apparatus and the method relating to the generation of the reactive plasma are roughly classified into two typical techniques.

第1の代表的技術は、例えば、特許文献1及び2に記載されているもので、プラズマ発生に非接地電極と接地電極から成る2枚の平行平板電極を一対として用いることを特徴とする。第2の代表的技術は、例えば特許文献3および4に記載されているもので、プラズマ発生にラダー電極と平板電極を一対として用いることを特徴とする。 The first representative technique is described in, for example, Patent Documents 1 and 2, and is characterized in that two parallel plate electrodes including a non-ground electrode and a ground electrode are used as a pair for plasma generation. A second representative technique is described in, for example, Patent Documents 3 and 4, and is characterized in that a ladder electrode and a plate electrode are used as a pair for plasma generation.

また、高周波電力供給技術として、平板電極へ位相差180度の電力を供給する平衡不平衡変換回路を用いる技術が特許文献5に記載されている。そして、特許文献6には、無線工学分野におけるアンテナと同軸ケーブル間の電力損失防止のための平衡不平衡変換装置が記載されている。 As a high-frequency power supply technique, Patent Literature 5 discloses a technique using a balanced-unbalanced conversion circuit that supplies power having a phase difference of 180 degrees to a flat electrode. Patent Document 6 describes a balun converter for preventing power loss between an antenna and a coaxial cable in the field of wireless engineering.

上記文献記載の技術の特徴は概略次の通りである。特許文献1の技術では、非接地電極は、プラズマが生成される空間に対向した表面の周縁上の任意の二点のうちの最も距離の長い二点間の距離が高周波電力の波長の四分の一よりも長い形状で、かつ、電力供給点は均等な位置に複数設定されることを特徴としている。特許文献2の技術は、非接地電極の電力供給点の位置を、プラズマが生成される空間に接する第1の面と該第1の面の裏側である第2の面との境界の側面に位置することを特徴としている。特許文献3の技術は非接地電極の形状が梯子型(ラダー型)であることを特徴としている。特許文献4の技術は電極上のある1つの給電点に供給される電力の電圧と他の少なくとも1つの給電点に供給される前記電力の電圧の位相差を時間的に変化させることにより、一対の電極間の電界分布を平均化し、結果として、プラズマの強さの空間的分布を一様化することを特徴としている。特許文献5は、平衡不平衡変換装置の2出力の位相を180度異ならしめ、かつ、インピーダンス整合器を介して電極に電力を供給することを特徴としている。特許文献6の技術は、無線工学分野において用いられるアンテナと同軸ケーブル端部との接続部に発生する漏洩電流の防止手段に関し、シュペルトップ型、半波長迂回線路型及びLCブリッジ型等の平衡不平衡変換装置を用いることを特徴としている。 The features of the technology described in the above document are roughly as follows. In the technique of Patent Document 1, the ungrounded electrode is formed such that the distance between the longest two points of any two points on the periphery of the surface facing the space where plasma is generated is a quarter of the wavelength of the high-frequency power. And a plurality of power supply points are set at equal positions. In the technique of Patent Document 2, the position of the power supply point of the non-grounded electrode is set to the side of the boundary between the first surface in contact with the space where the plasma is generated and the second surface behind the first surface. It is characterized by being located. The technique of Patent Document 3 is characterized in that the shape of the ungrounded electrode is a ladder type (ladder type). The technique disclosed in Patent Document 4 changes the phase difference between the voltage of the power supplied to one power supply point on the electrode and the voltage of the power supplied to at least one other power supply point over time, thereby forming a pair. This is characterized in that the electric field distribution between the electrodes is averaged, and as a result, the spatial distribution of plasma intensity is made uniform. Patent Document 5 is characterized in that the phases of two outputs of a balun converter are made different by 180 degrees, and power is supplied to electrodes via an impedance matching device. The technique of Patent Document 6 relates to a means for preventing a leakage current generated at a connection portion between an antenna and an end of a coaxial cable used in the field of wireless engineering, and relates to a balanced type such as a super-top type, a half-wavelength detour path type, and an LC bridge type. It is characterized by using an unbalanced conversion device.

特開平8−325759(第3−9頁、第1−4図)JP-A-8-325759 (page 3-9, FIG. 1-4) 特開平2002−12977(第5−13頁、第1−6図)JP-A-2002-12977 (page 5-13, FIG. 1-6) 特開平4−236781(第2−4頁、第1−4図)JP-A-4-237781 (pages 2-4, Fig. 1-4) 特開2001−257098(第3−8頁、第1−3図)JP 2001-257098 A (page 3-8, FIG. 1-3) 実願平1−88379号(第1図)Japanese Utility Model Application No. 1-88379 (Fig. 1) 特開2001−53518号(図38、図39、図43)JP-A-2001-53518 (FIGS. 38, 39, and 43)

上記のプラズマ表面処理技術、即ちプラズマ表面処理装置とプラズマ表面処理方法は、LCD,LSI,電子複写機およ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および大面積壁掛けTVなど性能(仕様)の改善等に関する大面積・均一化および高速処理化のニーズが年々強まっている。 The above-mentioned plasma surface treatment technology, that is, the plasma surface treatment apparatus and the plasma surface treatment method are used in any of the industrial fields such as LCDs, LSIs, electronic copiers and solar cells to reduce the product cost and increase the large area due to the improvement in productivity. The need for a large area, uniformity, and high-speed processing for improving performance (specifications) such as a wall-mounted TV is increasing year by year.

最近では、上記ニーズに対応するため、一つの技術傾向として、産業界のみならず、学会でも特に、プラズマCVD(化学蒸着)技術およびプラズマエッチング技術ともに、低電子温度で高密度のプラズマが生成可能という特徴のあるVHF帯(30MHzないし300MHz)の電源を用いたプラズマCVDの大面積化・高速製膜化およびプラズマエッチングの大面積化・高速化に関する先端的研究開発が盛んになっている。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。 Recently, in order to meet the above needs, one technology trend is that not only industry but also academic societies can generate high-density plasma at low electron temperature in both plasma CVD (chemical vapor deposition) technology and plasma etching technology. Advanced research and development on large-area and high-speed film formation of plasma CVD and large-area and high-speed plasma etching using a VHF band (30 MHz to 300 MHz) power supply having such characteristics has been actively conducted. However, the related art still has the following problems.

(1)第1の課題は、表面処理の高速化(生産性向上)である。製品の品質の確保を前提にして、プラズマ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、30MHz〜300MHzのVHF帯域まで高くすることが効果的であるいう考え方が一般的になっている。しかしながら、上記電源周波数をVHF帯域まで増加させると、膜厚分布が著しく悪くなるという問題が発生する。 (1) The first problem is to speed up the surface treatment (improve productivity). Generally, it is effective to increase the power supply frequency of plasma generation up to a VHF band of 30 MHz to 300 MHz in order to increase the speed of the plasma surface treatment technology on the premise of ensuring product quality. Has become. However, when the power supply frequency is increased to the VHF band, a problem occurs that the film thickness distribution is significantly deteriorated.

その理由としては次のことが考えられる。特許文献1,2及び4に指摘されているように、電源高周波数がVHF帯域になると、その電波の波長と電力供給系および電極の伝播路の長さが略等しくなり、波の干渉現象(波の進行波と反射波が干渉する)が発生することから、プラズマ密度の空間的な均一性が確保できなくなると考えられる。また、別の理由として、VHF特有の現象である表皮効果による電力伝播路でのインピーダンスの増大およびその不均一性に起因するものと考えられる。 The following can be considered as the reason. As pointed out in Patent Documents 1, 2, and 4, when the high frequency of the power supply is in the VHF band, the wavelength of the radio wave and the length of the propagation path of the power supply system and the electrodes become substantially equal, and the wave interference phenomenon ( It is considered that the spatial uniformity of the plasma density cannot be ensured because the traveling wave and the reflected wave interfere with each other. Another reason is considered to be that the impedance is increased in the power transmission path due to the skin effect, which is a phenomenon peculiar to VHF, and the non-uniformity thereof.

また、上記従来のVHFプラズマによる大面積化・均一化を前提にした高速処理化の困難性に関する本質的な原因として、上記特許文献1,2及び4での指摘事項に加えて、次に示す電力供給系の構造上の問題が関係していると考えられる。 In addition to the points pointed out in Patent Documents 1, 2, and 4, the following are essential causes of the difficulty of high-speed processing on the premise that the conventional VHF plasma is made large and uniform. It is considered that a structural problem of the power supply system is involved.

従来技術では、給電系の出力回路の構成部材の同軸ケーブルと電極との接続部は、互いに異なる構造の線路が接続された形になっている。即ち、従来技術は、その典型例を図15ないし図17に示すように、電極と同軸ケーブルとの接続部において、同軸ケーブルと負荷である電極との伝送特性の違いに起因する漏洩電流が同軸ケーブルの外部導体の端面に発生する。即ち、同軸ケーブルは不平衡型の伝送路であるが、負荷である電極は2本の平行線路(平衡型)に相当する特性を有している。その結果、その接続部では図15ないし図17に、それぞれ、図示しているように漏洩電流が発生する。この漏洩電流は、目的とする一対の電極間に生成のプラズマ以外に、不必要な場所に異常放電を発生させ、電力損失という問題を起こすのみならず、プラズマによる基板表面処理の均一化を阻む要因であり、問題である。この漏洩電流に関する現象は電源周波数がVHF帯域になることにより、RF(13.56MHz)に比べて問題がより一層、顕著になるものである。 In the related art, a connection portion between a coaxial cable and an electrode, which is a component of an output circuit of a power supply system, has a configuration in which lines having different structures are connected to each other. That is, in the prior art, as shown in FIGS. 15 to 17, a typical example of the conventional technique is that the leakage current caused by the difference in the transmission characteristics between the coaxial cable and the electrode as the load is coaxial at the connection between the electrode and the coaxial cable. It occurs on the end face of the outer conductor of the cable. That is, the coaxial cable is an unbalanced transmission line, but the load electrode has characteristics equivalent to two parallel lines (balanced type). As a result, a leakage current is generated at the connection portion as shown in FIGS. 15 to 17, respectively. This leakage current causes abnormal discharge in unnecessary places other than plasma generated between a pair of target electrodes, causing not only a problem of power loss, but also prevents uniformity of substrate surface treatment by plasma. It is a factor and a problem. The phenomenon related to the leakage current becomes more remarkable as compared with RF (13.56 MHz) when the power supply frequency is in the VHF band.

無線工学の知見によれば、特許文献6に記載されているように平衡不平衡変換装置を図15ないし図17図示の同軸ケーブルの端部と電極の間に挿入すれば、上記問題要因の漏洩電流を抑制することが可能である。しかしながら、プラズマ表面処理装置の分野では、次に示す理由により応用することが困難であり、これまで成功例は見当たらない。 According to the knowledge of wireless engineering, if the balun is inserted between the end of the coaxial cable and the electrode shown in FIGS. It is possible to suppress the current. However, in the field of plasma surface treatment apparatuses, it is difficult to apply them for the following reasons, and no successful examples have been found so far.

無線工学の分野で用いられている例えば図18図示のシュペルトップ型及び図19図示の半波長迂回線路型の平衡不平衡変換装置をプラズマ表面処理装置に応用する場合、実用化を拒む困難な問題として次の3つがある。第1の問題は、高周波プラズマ表面処理装置に用いられる電力の周波数が、13.56MHz及び30MHz〜100MHzの領域であるので、半波長で、11m(13.56MHz)及び5m(30MHz)〜1.5m(100MHz)、四分の一波長で、5.5m(13.56MHz)及び2.5m(30MHz)〜0.75m(100MHz)と、波長が著しく長いので、それらの平衡不平衡変換装置を真空容器内に設置することは著しく困難である。強引にそれらの平衡不平衡変換装置を真空容器内に設置するとなると、真空容器の寸法が実用性を無視するほど大きくなるという問題が発生する。第2の問題は、プラズマ表面処理装置に用いられる真空容器内部に設置の同軸ケーブルには、その構成部材の誘電体の材料として真空場での不純物の発生を防止する為に高純度のセラミックスが用いられるので、曲がりにくい特性がある。そのため、長尺ものを曲げることにより、設置場所を小さくするという手段は通用しない。第3の問題は、例えば半波長迂回線路型の平衡不平衡変換装置をプラズマ表面処理装置に応用する場合、図19図示の如く、強烈な異常放電が発生するので、実用性がなく用いられていない。また、LCブリッジ型の平衡不平衡変換装置をプラズマ表面処理装置に応用する場合、図17図示の如く、一対の電極間以外に強烈な異常放電が発生するので、該電極回りにセラミックス絶縁物を充填するなどの対策が必要となり、大面積基板を対象にする表面処理装置への応用では実用性がない。 For example, when a super-top type balanced-unbalanced conversion device shown in FIG. 18 and a half-wavelength detour channel type shown in FIG. 19 used in the field of wireless engineering is applied to a plasma surface treatment apparatus, it is difficult to refuse to put it to practical use. There are three problems: The first problem is that the frequency of the electric power used in the high-frequency plasma surface treatment apparatus is 13.56 MHz and a range of 30 MHz to 100 MHz, and therefore, at a half wavelength, 11 m (13.56 MHz) and 5 m (30 MHz) to 1. Since the wavelengths are 5 m (100 MHz), a quarter wavelength, 5.5 m (13.56 MHz) and 2.5 m (30 MHz) to 0.75 m (100 MHz), which are extremely long wavelengths, these balanced-unbalanced converters are required. Installation in a vacuum vessel is extremely difficult. If these balance-unbalance converters are forcibly installed in a vacuum vessel, there arises a problem that the size of the vacuum vessel becomes so large that practicality is ignored. The second problem is that the coaxial cable installed inside the vacuum vessel used for the plasma surface treatment apparatus is made of high-purity ceramic as a dielectric material of its constituent members to prevent the generation of impurities in a vacuum field. Since it is used, it has a characteristic that it is difficult to bend. For this reason, the means of reducing the installation location by bending a long object does not work. A third problem is that when a half-wavelength detour-type balanced-unbalanced converter is applied to a plasma surface treatment apparatus, a strong abnormal discharge occurs as shown in FIG. Absent. When an LC bridge type equilibrium-unbalance converter is applied to a plasma surface treatment apparatus, as shown in FIG. 17, a strong abnormal discharge occurs between a pair of electrodes. It requires measures such as filling, and is not practical for application to a surface treatment apparatus for large-area substrates.

したがって、従来のプラズマ表面処理装置の応用分野では、シュペルトップ型、半波長迂回線路型及びLCブリッジ型等の平衡不平衡変換装置のプラズマ表面処理装置への応用は、原理的には可能性があるものの、その応用を実現可能とする技術は、まだ開発されていない。 Therefore, in the application field of the conventional plasma surface treatment apparatus, it is possible in principle to apply a balanced-unbalanced conversion apparatus such as a super-top type, a half-wavelength detour path type and an LC bridge type to the plasma surface treatment apparatus. However, the technology that makes the application feasible has not been developed yet.

(2)第2の課題は、プラズマ表面処理の大面積・均一化(生産性向上および性能向上)である。一般に、LCD分野では、膜厚分布は再現性を確保して、±5%程度、太陽電池分野では、膜厚分布は再現性を確保して、±10%程度が実用化の一つの指標となっている。しかしながら、従来のVHFプラズマ技術により、例えばa−Si膜を製造する場合、再現性の確保を前提条件にすると、基板面積が50cmx50cm程度に関しては、±10〜15%程度の膜厚分布、100cmx100cm程度に関しては、±15〜20%程度の膜厚分布になっている。 (2) The second problem is to make the plasma surface treatment large and uniform (improving productivity and performance). Generally, in the LCD field, the film thickness distribution ensures reproducibility, about ± 5%, and in the solar cell field, the film thickness distribution ensures reproducibility, and about ± 10% is one index for practical use. Has become. However, in the case where an a-Si film is manufactured by the conventional VHF plasma technology, for example, assuming that reproducibility is ensured, if the substrate area is about 50 cm × 50 cm, the film thickness distribution is about ± 10 to 15%, and the film area is about 100 cm × 100 cm. , The film thickness distribution is about ± 15 to 20%.

膜厚分布の不均一性の直接的原因としてはプラズマ密度の不均一性があり、プラズマ密度の不均一性の原因には、上記VHF固有の問題である波の干渉現象や表皮効果等に関わる事項及び漏洩電流等に関わる事項に加えて、一対の電極間に設置される基板(太陽電池の場合、厚み4〜6mmのガラス)のプラズマ生成に与える影響が考えられる。すなわち、基板は一般に、誘電体であり、かつ、基板の温度による変形があることから、一対の電極間に生成されるプラズマは基板の影響を受ける。特に、プラズマ生成時の圧力条件が、数100Pa〜数1000Pa(数Torr〜数10Torr)になると、一対の電極間隔は、10〜15mmと狭くなるので、基板の影響は無視できなくなるという問題がある。 The direct cause of the non-uniformity of the film thickness distribution is the non-uniformity of the plasma density, and the non-uniformity of the plasma density is related to the wave interference phenomenon and the skin effect, which are inherent problems of the VHF. In addition to matters related to matters such as leakage current and the like, the influence on plasma generation of a substrate (glass having a thickness of 4 to 6 mm in the case of a solar cell) provided between a pair of electrodes is considered. That is, since the substrate is generally a dielectric and deformed by the temperature of the substrate, the plasma generated between the pair of electrodes is affected by the substrate. In particular, when the pressure condition at the time of plasma generation is several hundred Pa to several thousand Pa (several Torr to several tens Torr), the distance between the pair of electrodes becomes narrow, 10 to 15 mm, so that the effect of the substrate cannot be ignored. .

(3)更に、第3の課題として、一対の電極間以外で生成されるプラズマが原因の電力損失問題がある。上述のように、従来技術では、目的とする一対の電極間以外にも不必要なプラズマが生成し、それを制御したり、抑制したりすることができないので、不必要の電力を消費している。この電力損失は、単に電力の無駄使いという損失のみならず、プラズマ処理装置の構成部材を過熱して破損させる原因になっている。すなわち、プラズマ処理装置の安定操業を損なう要因になっている。 (3) Further, as a third problem, there is a problem of power loss due to plasma generated except between a pair of electrodes. As described above, in the related art, unnecessary plasma is generated in addition to between a target pair of electrodes, and cannot be controlled or suppressed, so that unnecessary power is consumed. I have. This power loss is not only a waste of power but also causes a component of the plasma processing apparatus to be overheated and damaged. That is, it is a factor that impairs the stable operation of the plasma processing apparatus.

以上説明したように、従来技術では、量産性向上や低コスト化に必要な大面積基板、例えばサイズ1mx1m級大面積基板を対象にしたVHFプラズマCVDおよびプラズマエッチング等の応用は、依然として困難で、不可能視されている。即ち、大面積・均一・高速化、電力損失防止等の課題に対応する為、一つの技術トレンドとして、VHFプラズマ技術が注目され、その実用化応用の開発研究が実施されているが、技術的困難性のため、まだ、1mx1m級大面積基板を対象にした電力損失のないVHFプラズマ利用の高製膜速度・均一な表面処理方法およびその装置の成功例は発表されていない。 As described above, in the related art, it is still difficult to apply VHF plasma CVD and plasma etching to a large-area substrate required for mass productivity improvement and cost reduction, for example, a large-area substrate of 1 mx 1 m class. It is considered impossible. In other words, VHF plasma technology has been attracting attention as one of the technical trends in order to respond to issues such as large area, uniformity, high speed, and prevention of power loss, and research and development on its practical application has been carried out. Due to the difficulty, no successful example of a high film-forming speed and uniform surface treatment method using VHF plasma for a 1mx1m class large-area substrate and using no VHF plasma and a device therefor has not been published yet.

言い換えれば、現在、VHFプラズマ分野が抱える具体的技術課題は、第1に、一対の電極間のみにプラズマを生成させる技術の創出(これが可能となれば、電力損失防止は解決。また、高速・均一化も解決が可能。)、第2に、基板の設置に影響されない技術の創出(これが可能となれば、圧力条件が数100Pa〜数1000Paで電極間隔が基板厚み相当になっても、プラズマ処理が可能。)、第3に、高速化・大面積・均一化技術の創出である。 In other words, at present, the specific technical issues facing the VHF plasma field are, first, creation of a technique for generating plasma only between a pair of electrodes (if this is possible, prevention of power loss is solved. Second, the creation of a technology that is not affected by the installation of the substrate (if this is possible, even if the pressure conditions are several hundred Pa to several thousand Pa and the electrode spacing is equivalent to the substrate thickness, plasma can be obtained). The third is the creation of high-speed, large-area, and uniform technology.

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、無線工学で利用されている平衡伝送線路の形態を、不平衡伝送線路である同軸ケーブルを用いて実現することにより、従来技術では困難視されている、例えば1mx1m級の大面積基板に対してもVHF帯域(30MHz〜300MHz)の周波数を用いて、一対の電極間のみにプラズマを生成させ、かつ、高速かつ均一性に優れたプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and realizes a form of a balanced transmission line used in wireless engineering using a coaxial cable which is an unbalanced transmission line. For example, a plasma is generated only between a pair of electrodes by using a frequency in a VHF band (30 MHz to 300 MHz) even for a large area substrate of, for example, 1 mx 1 m class, and is excellent in high speed and uniformity. It is an object of the present invention to provide a plasma surface treatment apparatus and a plasma surface treatment method.

上記目的を達成する為に、本願の請求項1記載の発明は、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供給する放電用ガス供給系と、プラズマ生成用の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置に用いられる平衡伝送回路であって、2本の長さが略等しい同軸ケーブルの外部導体同士が少なくともそれぞれの両端部で短絡され、かつ、該2本の同軸ケーブルの一方の端部のそれぞれの芯線を入力部とし、他方の端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present application provides a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, and an electrode for plasma generation. And a power supply system including a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter, and substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing, and processing the surface of the substrate using generated plasma. A balanced transmission circuit used in a plasma surface treatment apparatus, wherein outer conductors of two coaxial cables having substantially equal lengths are short-circuited at least at both ends thereof, and one end of the two coaxial cables is connected. The configuration is such that each core of the section is an input section, and each core of the other end is an output section.

同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項2記載の発明は、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供給する放電用ガス供給系と、プラズマ生成用の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置に用いられる平衡伝送回路であって、2本の長さが略等しい同軸ケーブルの外部導体同士が少なくともそれぞれの両端部で他の導体により短絡され、かつ、該2本の同軸ケーブルの一方の端部のそれぞれの芯線を入力部とし、他方の端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする。 Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 2 of the present application provides a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, Electrodes, a power supply system comprising a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance conversion device, and a substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing. A balanced transmission circuit for use in a plasma surface treatment apparatus for processing, wherein two outer conductors of a coaxial cable having substantially equal lengths are short-circuited at least at both ends by other conductors, and The coaxial cable is characterized in that each core wire at one end is used as an input unit and each core wire at the other end is used as an output unit.

同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項3記載の発明は、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供給する放電用ガス供給系と、プラズマ生成用の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置に用いられる平衡伝送方法であって、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いて、前記平衡不平衡変換装置の出力回路から前記電極に設置の電力供給点へ該平衡不平衡変換装置の出力を伝送することを特徴とする。 Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 3 of the present application provides a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, Electrodes, a power supply system comprising a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance conversion device, and a substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing. A balanced transmission method for use in a plasma surface treatment apparatus for processing, wherein a balanced transmission circuit having a configuration according to claim 1 or 2 is used to output electric power from an output circuit of the balanced / unbalanced converter to the electrode. The output of the balun converter is transmitted to a supply point.

同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項4記載の発明は、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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、前記一対の電極に複数の開口を設置し、該一対の電極のそれぞれの周縁に電力供給点を配置し、かつ、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いて、前記電力供給系構成部材の平衡不平衡変換装置の出力回路と該一対の電極の電力供給点を接続するという構成を有することを特徴とする。 Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 4 of the present application provides a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, and a plasma generation system. A pair of electrodes including a first electrode and a second electrode, a power supply system including a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter, and substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing. In a plasma surface treatment apparatus that treats a surface of a substrate by using generated plasma, a plurality of openings are provided in the pair of electrodes, and a power supply point is arranged on each periphery of the pair of electrodes, and Item 3: An output circuit of a balance-unbalance conversion device of the power supply system component and a power supply point of the pair of electrodes are connected using a balanced transmission circuit having the configuration described in Item 1 or 2. And it features.

同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項5記載の発明は、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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、前記基板を前記一対の電極間の外に配置し、該第1および第2の電極にそれぞれ複数の開口を設置し、かつ、該第1の電極に複数の貫通孔を等間隔に設置し、複数の該貫通孔のそれぞれの近傍に該第1の電極の電力供給点を設置し、該第2の電極の電力供給点を該それぞれの貫通孔に近接する位置に設置し、かつ、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いて、それぞれの該貫通孔を介して前記電力供給系構成部材の平衡不平衡変換装置の出力回路と該第1および第2の電極の電力供給点を接続するという構成を有することを特徴とする。 Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 5 of the present application provides a vacuum vessel having an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, and a plasma generation system. A pair of electrodes including a first electrode and a second electrode, a power supply system including a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter, and substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing. In a plasma surface treatment apparatus that treats the surface of a substrate by using generated plasma, the substrate is disposed outside the pair of electrodes, and a plurality of openings are provided in the first and second electrodes, respectively. In addition, a plurality of through holes are provided at equal intervals in the first electrode, a power supply point of the first electrode is provided near each of the plurality of through holes, and a power supply point of the second electrode is provided. A point close to the respective through-hole And an output circuit of a balanced-unbalanced conversion device of the power supply system component through each through-hole, using a balanced transmission circuit having the configuration according to claim 1 or 2. It is characterized in that it has a configuration in which the power supply points of the first and second electrodes are connected.

なお、開口とはガスあるいはプラズマあるいはラデイカル種等を通過あるいは拡散させる穴で、貫通孔とは同軸ケーブルを通す穴である。 The opening is a hole for passing or diffusing gas, plasma, or a radial species, and the through hole is a hole for passing a coaxial cable.

同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項6記載の発明は、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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、該一対の電極の電力供給点と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段と、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、前記電力供給系から前記一対の電極へ電力を供給する電力供給回路の装置構成は、電力の流れの上流側から下流側に沿って、高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、平衡伝送回路および電力供給点の順序に配置させることを特徴とする。 Similarly, in order to achieve the above object, an invention according to claim 6 of the present application provides a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, and a plasma generation system. A pair of electrodes including a first electrode and a second electrode, a power supply point of the pair of electrodes, a power supply system including a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter, and a substrate to be subjected to plasma processing. A plasma surface treatment apparatus comprising: a substrate holding means to be disposed; and a balanced transmission circuit having a configuration according to claim 1, wherein a surface of the substrate is treated using generated plasma. The power supply circuit that supplies power to the pair of electrodes includes a high-frequency power supply, an impedance matching device, a balanced-unbalanced conversion device, a balanced transmission circuit, And characterized in that arranged in the order of the power supply point.

同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項7記載の発明は、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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、該一対の電極の電力供給点と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段と、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、前記電力供給系から前記一対の電極へ電力を供給する電力供給回路の装置を、電力の流れの上流側から下流側に沿って、高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、平衡伝送回路および電力供給点の順序に配置させるという構成によりプラズマ表面処理を行うことを特徴とする。 Similarly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 7 of the present application provides a vacuum vessel having an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, and a plasma generation system. A pair of electrodes including a first electrode and a second electrode, a power supply point of the pair of electrodes, a power supply system including a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter, and a substrate to be subjected to plasma processing. A plasma surface treatment method comprising: a substrate holding means to be arranged; and a balanced transmission circuit having a configuration according to claim 1 or 2, wherein the surface of the substrate is treated using generated plasma. A power supply circuit device for supplying power to a pair of electrodes is arranged along a high-frequency power supply, an impedance matching device, a balanced-unbalanced conversion device, a balanced transmission circuit, and a power supply from an upstream side to a downstream side of a power flow. And performing the plasma surface treatment by the configuration that is arranged in the order of supply point.

同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項8記載の発明は、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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いて、前記平衡不平衡変換装置の出力回路から前記電極に設置の電力供給点へ該平衡不平衡変換装置の出力を伝送し、プラズマ表面処理を行うことを特徴とする。 Similarly, in order to achieve the above object, an invention according to claim 8 of the present application provides a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, and a plasma generation system. A pair of electrodes including a first electrode and a second electrode, a power supply system including a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter, and substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing. In a plasma surface treatment method for treating a surface of a substrate by using generated plasma, a balanced transmission circuit having the configuration according to claim 1 or 2 is used to connect an electrode from an output circuit of the balanced-unbalanced converter to the electrode. The output of the equilibrium-unbalance converter is transmitted to a power supply point of the installation, and plasma surface treatment is performed.

請求項1あるいは請求項2の平衡伝送回路によれば、従来の平衡伝送回路と異なり、電磁界を外部に放出しないで同軸ケーブル内部に電磁界を閉じ込めた形で電力を平衡伝送することが可能である。これにより、従来困難視されている平衡伝送回路のプラズマ表面処理分野への応用が可能となり、一対の電極に電圧の位相差が180度異なる電力を供給することが可能となる。すなわち、平衡伝送回路を用いて、電圧の位相差が180度異なる電力を一対の電極に印加させると、該電極の電圧は交互に正負となり、かつ、アース(真空容器内壁及び金属部材など)との電位差よりも2倍大きくなることから、該一対の電極間のみにプラズマを生成することへの応用が可能である。その結果、従来技術で問題である電力給電部での漏洩電流や異常放電等を抑制可能であり、電力損失およびプラズマの均一化・大面積化等の問題を効果的に解決できる。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および製品コストの低減に関し、貢献度が著しく大きい。 According to the balanced transmission circuit of claim 1 or 2, unlike the conventional balanced transmission circuit, it is possible to transmit power in a balanced manner by confining the electromagnetic field inside the coaxial cable without emitting the electromagnetic field to the outside. It is. This makes it possible to apply the balanced transmission circuit, which has been considered difficult in the past, to the field of plasma surface treatment, and to supply electric power having a phase difference of 180 degrees between voltages to a pair of electrodes. That is, when using a balanced transmission circuit, when a power having a voltage phase difference of 180 degrees is applied to a pair of electrodes, the voltages of the electrodes alternately become positive and negative, and are grounded (such as the inner wall of a vacuum vessel and a metal member). Since the potential difference is twice as large as the potential difference, application to generation of plasma only between the pair of electrodes is possible. As a result, it is possible to suppress the leakage current, abnormal discharge, and the like in the power supply unit, which are problems in the related art, and it is possible to effectively solve the problems of power loss, uniform plasma, and large area. This effect has a remarkable contribution not only to the industries of photoconductors for LSIs, LCDs and copiers but also to the improvement of productivity and the reduction of product costs in the solar cell industry.

ただし、請求項2に記載の平衡伝送回路は、2本の同軸ケーブルの外部導体同士が少なくともそれぞれの両端部で他の導体により短絡され、かつ、該2本の同軸ケーブルの一方の端部のそれぞれの芯線を入力部とし、他方の端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有するので、請求項1に記載の構成を有する平衡伝送回路に比べ、同軸ケーブルの配線構成の設計及び該同軸ケーブルの配線を実行する際に融通が効くというメリットがある。 However, in the balanced transmission circuit according to claim 2, the outer conductors of the two coaxial cables are short-circuited by the other conductors at least at both ends thereof, and the outer conductor of one end of the two coaxial cables is connected. Since each core wire is used as an input unit and each core wire at the other end is used as an output unit, compared to the balanced transmission circuit having the configuration according to claim 1, the wiring configuration of the coaxial cable is designed and designed. There is a merit that flexibility is effective when wiring the coaxial cable.

請求項3の平衡伝送法によれば、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いた平衡伝送方法のプラズマ表面処理分野への応用が可能であり、従来の技術では困難視されている一対の電極間のみにプラズマを生成することへの応用が可能である。その結果、電力損失が防止され、かつ、漏洩電流が抑制されるので実用上の価値は著しく大きい。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および製品コストの低減に関し、貢献度が著しく大きい。 According to the balanced transmission method of the third aspect, the balanced transmission method using the balanced transmission circuit having the configuration according to the first or second aspect can be applied to the field of plasma surface treatment, and it is difficult to view the conventional technique. It can be applied to generating plasma only between a pair of electrodes. As a result, power loss is prevented and leakage current is suppressed, so that the practical value is extremely large. This effect has a remarkable contribution not only to the industries of photoconductors for LSIs, LCDs and copiers but also to the improvement of productivity and the reduction of product costs in the solar cell industry.

請求項4のプラズマ表面処理装置によれば、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いて、プラズマ表面処理装置を構成する部材である平衡不平衡変換装置の出力回路から一対の電極に設置の電力供給点へ該平衡不平衡変換装置の出力を伝送することにより、プラズマ表面処理が可能である。これにより、従来困難視されている平衡伝送回路のプラズマ表面処理分野への応用を可能とするものであり、該一対の電極に電圧の位相差が180度異なるVHF領域の周波数の電力を供給することが可能である。すなわち、該平衡伝送回路を用いて電圧の位相差が180度異なる電力を一対の電極に印加することが可能となり、該電極の電圧は交互に正負となり、かつ、アース(真空容器内壁及び金属部材など)との電位差よりも2倍大きくなることから、該一対の電極間のみにプラズマを生成することが可能である。その結果、従来技術では問題である電力給電部での漏洩電流や異常放電等の発生が無く、電力損失およびプラズマの均一化・大面積化等の問題のないプラズマ表面処理装置を実用に供せることが可能である。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および製品コストの低減に関し、貢献度が著しく大きい。 According to the plasma surface treatment apparatus of the fourth aspect, using the balanced transmission circuit having the configuration according to the first or second aspect, a pair of the output circuit of the balanced-unbalanced converter, which is a member constituting the plasma surface treatment apparatus, is used. By transmitting the output of the equilibrium-unbalance converter to a power supply point installed at the electrode, plasma surface treatment can be performed. This makes it possible to apply the balanced transmission circuit, which has been considered difficult in the past, to the field of plasma surface treatment, and supplies power of a frequency in a VHF region having a phase difference of 180 degrees to the pair of electrodes. It is possible. That is, using the balanced transmission circuit, it is possible to apply electric power having a phase difference of 180 degrees to the pair of electrodes, the voltage of the electrodes alternately becomes positive and negative, and the ground (the inner wall of the vacuum vessel and the metal member). ) Is twice as large as the potential difference between the pair of electrodes, so that plasma can be generated only between the pair of electrodes. As a result, a plasma surface treatment apparatus free from problems such as leakage current and abnormal discharge in the power supply unit, which is a problem in the related art, and having no problems such as power loss, uniform plasma, and large area can be put to practical use. It is possible. This effect contributes significantly to the improvement of productivity and the reduction of product cost not only in the industries of photoconductors for LSIs, LCDs and copiers, but also in the solar cell industry.

請求項5のプラズマ表面処理装置によれば、基板を一対の電極間の外に設置し、かつ、一対の電極に電圧の位相差が180度異なる電力を供給することができることから、該一対の電極間のみにプラズマを生成することが可能である。また、基板が該一対の電極間の外に設置されるので該基板に影響を受けないでプラズマを生成することが可能で、かつ、圧力が数100Pa〜数1000Paという高い条件で必須となる狭電極間隔でのプラズマ処理が可能である。さらに、複数の貫通孔を介して該一対の電極の複数の電力供給点に電力を供給できることから、大面積のプラズマの生成への対応が容易に可能である。すなわち、等間隔に設置される貫通孔の個数を増加することで容易に対応可能である。しかも、従来技術では問題である電力給電部での漏洩電流や異常放電等の発生が無く、電力損失のないプラズマ表面処理装置を実用に供せることが可能である。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および製品コストの低減に関し、貢献度が著しく大きい。 According to the plasma surface treatment apparatus of claim 5, since the substrate can be installed outside the pair of electrodes, and the pair of electrodes can be supplied with electric power having a voltage phase difference of 180 degrees, the pair of electrodes can be supplied. It is possible to generate plasma only between the electrodes. Further, since the substrate is provided outside the pair of electrodes, it is possible to generate plasma without being affected by the substrate, and the pressure becomes indispensable under high conditions of several hundred Pa to several thousand Pa. Plasma processing can be performed at the electrode interval. Further, since power can be supplied to the plurality of power supply points of the pair of electrodes through the plurality of through holes, it is possible to easily cope with the generation of large-area plasma. That is, it is possible to easily cope with the problem by increasing the number of through holes installed at equal intervals. In addition, it is possible to put into practical use a plasma surface treatment apparatus free from power loss, which does not cause leakage current or abnormal discharge in the power supply unit, which is a problem in the conventional technology. This effect has a remarkable contribution not only to the industries of photoconductors for LSIs, LCDs and copiers but also to the improvement of productivity and the reduction of product costs in the solar cell industry.

請求項6及び請求項7のプラズマ表面処理装置及びプラズマ表面処理方法によれば、電力供給系構成部材の平衡不平衡変換装置の出力の位相関係を確実に維持し、かつ、電圧の位相差が180度異なる電力を該一対の電極に確実に供給する手段及び方法が応用可能であり、その実用価値は著しく高い。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し、貢献度が著しく大きい。 According to the plasma surface treatment apparatus and the plasma surface treatment method of claims 6 and 7, the phase relation of the output of the balance-unbalance conversion device of the power supply system member is reliably maintained, and the phase difference of the voltage is reduced. A means and a method for surely supplying electric power differing by 180 degrees to the pair of electrodes are applicable, and the practical value thereof is extremely high. This effect contributes significantly to the improvement of productivity not only in the industries of photoconductors for LSIs, LCDs and copiers, but also in the solar cell industry.

請求項8のプラズマ表面処理方法によれば、従来困難視されているVHF帯域(30MHz〜300MHz)の電源を用いる高密度プラズマを一対の電極間のみに生成することが可能である。その結果、電力の損失を防止し、かつ、大面積・均一のプラズマ表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上が再現性良く可能である。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し、貢献度が著しく大きい。 According to the plasma surface treatment method of the eighth aspect, it is possible to generate high-density plasma using a power supply in a VHF band (30 MHz to 300 MHz), which has been regarded as difficult in the past, only between a pair of electrodes. As a result, loss of electric power can be prevented, and a large-area and uniform plasma surface treatment, that is, an improvement in a film forming speed and an etching speed can be performed with good reproducibility. This effect contributes significantly to the improvement of productivity not only in the industries of photoconductors for LSIs, LCDs and copiers, but also in the solar cell industry.

以下、本発明の実施の一形態に係わる平衡伝送回路、該平衡伝送回路により構成のプラズマ表面処理装置およびプラズマ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、プラズマ表面処理装置およびプラズマ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および方法が記載されているが、本願の発明対象が下記の例の装置および方法に限定されるものではない。 Hereinafter, a balanced transmission circuit according to an embodiment of the present invention, a plasma surface treatment apparatus configured with the balanced transmission circuit, and a plasma surface treatment method will be described with reference to the drawings. In the following description, as an example of a plasma surface treatment apparatus and a plasma surface treatment method, an apparatus and a method for producing an a-Si thin film necessary for producing a solar cell are described. Is not limited to the apparatus and method of the following example.

(実施例1)
本発明に関する実施例1の平衡伝送回路、該平衡伝送回路により構成のプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)およびプラズマ表面処理方法(プラズマCVD方法)について、図1ないし図3を参照して、説明する。
(Example 1)
First Embodiment A balanced transmission circuit according to a first embodiment of the present invention, a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) and a plasma surface treatment method (plasma CVD method) configured by the balanced transmission circuit will be described with reference to FIGS. I do.

図1は実施例1に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図、図2は図1図示のプラズマ表面処理装置の真空容器内部の説明図、図3は本発明に関する同軸ケーブルを用いた平衡伝送回路を示す説明図である。 FIG. 1 is a schematic view showing the entire plasma surface treatment apparatus according to the first embodiment, FIG. 2 is an explanatory view of the inside of a vacuum vessel of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a balance using a coaxial cable according to the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a transmission circuit.

先ず、装置の構成を説明する。図1及び図2において、符番1は真空容器である。この真空容器1には、後述の放電ガスをプラズマ化する一対の電極、即ち第1の非接地電極2と図示しない基板ヒータ3を内臓した第2の非接地電極4が配置されている。該第1及び第2の非接地電極2、4は、それぞれ、絶縁物支持材5a、5b及び24a、24bを介して真空容器1に固着されている。該第1の非接地電極2には直径2mm〜10mm程度の多数の開口6が開口率40%〜80%で配置されている。前記第1の非接地電極2の周りにはアースシールド7が配置されている。該アースシールド7は、不必要な部分での放電を抑制し、かつ、放電ガス供給管8a、8bより供給されるSiH4等放電ガスを、整流孔9および前記非接地電極2に配置されている多数の開口6を介して、前記一対の電極2と4の間に均一に供給する機能を有している。また、前記アースシールド7は、排気管10および図示しない真空ポンプ11と組み合わせて使用されることのより、プラズマ生成空間でプラズマ化された使用済みの放電ガスを排出する機能を有している。 First, the configuration of the device will be described. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a vacuum vessel. The vacuum vessel 1 is provided with a pair of electrodes for converting a discharge gas, which will be described later, into plasma, that is, a first non-grounded electrode 2 and a second non-grounded electrode 4 including a substrate heater 3 (not shown). The first and second non-grounded electrodes 2 and 4 are fixed to the vacuum vessel 1 via insulator supports 5a and 5b and 24a and 24b, respectively. A large number of openings 6 having a diameter of about 2 mm to 10 mm are arranged in the first non-ground electrode 2 at an aperture ratio of 40% to 80%. An earth shield 7 is arranged around the first non-ground electrode 2. The earth shield 7 suppresses discharge in unnecessary portions, and arranges a discharge gas such as SiH 4 supplied from discharge gas supply pipes 8 a and 8 b in the rectifying hole 9 and the non-ground electrode 2. It has a function of uniformly supplying between the pair of electrodes 2 and 4 through a number of openings 6. The earth shield 7 is used in combination with the exhaust pipe 10 and a vacuum pump 11 (not shown), and thus has a function of discharging used discharge gas that has been turned into plasma in the plasma generation space.

真空容器1内の圧力は、図示しない圧力計によりモニターされ、図示しない圧力調整弁により自動的に所定の値に調整、設定される。なお、本実施例の場合は、放電ガスが流量500sccm〜1、500sccm程度の場合、圧力0.01Torr〜10Torr(1.33Pa〜1,330Pa)程度に調整できる。真空容器1の真空到達圧力は2〜3E−7Torr(2.66〜3.99E−5Pa)程度である。 The pressure in the vacuum vessel 1 is monitored by a pressure gauge (not shown), and is automatically adjusted and set to a predetermined value by a pressure adjusting valve (not shown). In the case of this embodiment, when the flow rate of the discharge gas is about 500 sccm to 1,500 sccm, the pressure can be adjusted to about 0.01 Torr to 10 Torr (1.33 Pa to 1,330 Pa). The ultimate pressure of the vacuum in the vacuum vessel 1 is about 2 to 3E-7 Torr (2.66 to 3.99E-5 Pa).

符番12は基板で、図示しないゲートバルブ13の開閉操作により、第2の非接地電極4に設置される。そして、図示しない基板ヒータ3により所定の温度に加熱される。 Reference numeral 12 denotes a substrate, which is provided on the second non-grounded electrode 4 by opening and closing a gate valve 13 (not shown). Then, the substrate is heated to a predetermined temperature by a substrate heater 3 (not shown).

符番14は高周波電源で、周波数30MHz〜300MHz(VHF帯域)の電力、例えば60MHzの電力を発生する。その電力は第1の同軸ケーブル15、インピーダンス整合器16、第2の同軸ケーブル17、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18、後述の同軸ケーブル19a、19bと真空用接続端子20と同軸ケーブル21a、21bから成る平衡伝送線路及び第1及び第2の給電線22a,22bを介して、一対の電極2,4の電力供給点23a、23bに供給される。 Reference numeral 14 denotes a high-frequency power supply, which generates power of a frequency of 30 MHz to 300 MHz (VHF band), for example, power of 60 MHz. The power is supplied to a first coaxial cable 15, an impedance matching unit 16, a second coaxial cable 17, an LC bridge type balance-unbalance converter 18, coaxial cables 19a and 19b, a vacuum connection terminal 20, a coaxial cable 21a, The power is supplied to the power supply points 23a and 23b of the pair of electrodes 2 and 4 via the balanced transmission line 21b and the first and second power supply lines 22a and 22b.

上記平衡伝送回路(ここでは、平衡伝送回路と平衡伝送線路は同じ意味として用いる)は、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と同軸ケーブル19a、19bと真空用接続端子20と同軸ケーブル21a、21bから構成される。この回路の概念を説明するため、該回路の構成を図3に示す。 The balanced transmission circuit (here, the balanced transmission circuit and the balanced transmission line are used interchangeably) includes an LC bridge type balanced-unbalanced converter 18, coaxial cables 19a and 19b, a vacuum connection terminal 20, and coaxial cables 21a and 21b. Consists of In order to explain the concept of this circuit, the configuration of the circuit is shown in FIG.

図3において、電力を伝送するのに用いられる同軸ケーブルの一方の端部の芯線と外部導体をLCブリッジ型平衡不平衡変換装置の入力端子に接続する。なお、該同軸ケーブルの他方の端部の芯線と外部導体はインピーダンス整合器に接続される。そして、該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置の出力端子に外部導体同士が固着され短絡された状態にある2本の同軸ケーブルの一方の端部のそれぞれの芯線を接続し、該2本の同軸ケーブルの他方の端部のそれぞれの芯線を負荷である一対の電極に接続する。この構成により、図3に示すように、不平衡伝送線路である同軸ケーブルから伝送される電力を、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置と外部導体同士が短絡された2本の同軸ケーブルからなる平衡回路を介して、一対の電極へ伝送することができる。ここで、上記外部導体同士が短絡された2本の同軸ケーブルの外部導体の内側を流れる高周波電流は、図3に示すように、該外部導体同士が閉ループ回路を形成しているので、上流側(LCブリッジ型平衡不平衡変換装置の出力端子側)及び下流側(一対の電極側)への電流の漏洩はない。また、該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置の出力端子から出力される電流は同振幅で逆位相となっている。すなわち、上記外部導体同士が短絡された2本の同軸ケーブルは、電界・磁界を外部に放射することなく、それを閉じ込めた形で、かつ平衡伝送回路としての機能を有している。その結果、該一対の電極間に印加される電圧は交互に正負となるので、該電極間に掛かる電圧はアース(真空容器の壁及び金属部材など)との電位差よりも2倍も大きい。したがって、一対の電極間のみにプラズマを優先して生成させることが可能となる。 In FIG. 3, a core wire and an outer conductor at one end of a coaxial cable used for transmitting power are connected to input terminals of an LC bridge type balance-unbalance converter. The core wire and the external conductor at the other end of the coaxial cable are connected to an impedance matching device. Then, respective core wires at one ends of two coaxial cables in a state where external conductors are fixed and short-circuited are connected to output terminals of the LC bridge type balanced-unbalanced converter, and the two coaxial cables are connected. Each core wire at the other end of the cable is connected to a pair of electrodes that are loads. With this configuration, as shown in FIG. 3, the power transmitted from the coaxial cable, which is an unbalanced transmission line, is balanced by an LC bridge type balanced-unbalanced converter and two coaxial cables in which the outer conductors are short-circuited. It can be transmitted to a pair of electrodes via a circuit. Here, the high-frequency current flowing inside the outer conductors of the two coaxial cables in which the outer conductors are short-circuited is, as shown in FIG. 3, the outer conductors form a closed loop circuit. There is no leakage of current to the (output terminal side of the LC bridge type balance-unbalance converter) and the downstream side (pair of electrodes). The currents output from the output terminals of the LC bridge type balance-unbalance converter have the same amplitude and opposite phases. That is, the two coaxial cables in which the outer conductors are short-circuited have a function of confining the electric and magnetic fields without radiating the electric and magnetic fields to the outside and as a balanced transmission circuit. As a result, the voltage applied between the pair of electrodes is alternately positive and negative, so that the voltage applied between the electrodes is twice as large as the potential difference between the ground (the wall of the vacuum vessel and a metal member). Therefore, it is possible to preferentially generate plasma only between the pair of electrodes.

上記構成において、2本の同軸ケーブルの外部導体同士を短絡する手段としては、かならずしも2本の同軸ケーブルの全長にわたって外部導体同士を接続する必要はなく、該2本の同軸ケーブルの両端部での外部導体同士を短絡することで十分である。その理由は、2本の同軸ケーブルの外部導体の内側を流れる電流が外部へ流出しないように、図3に示すような閉ループの電気回路を形成できる手段であればよいからである。 In the above configuration, as means for short-circuiting the outer conductors of the two coaxial cables, it is not always necessary to connect the outer conductors over the entire length of the two coaxial cables. It is sufficient to short-circuit the outer conductors. The reason is that any means may be used as long as it can form a closed loop electric circuit as shown in FIG. 3 so that the current flowing inside the outer conductor of the two coaxial cables does not flow out.

なお、従来の平衡伝送回路は、レッヘル線と呼ばれる2本の平行線を用いるものであるが、次に述べる理由により、実用価値がなく利用されていない。すなわち、従来の平衡伝送線路は、図20に示すように、2本の平行線を用いてLCブリッジ型平衡不平衡変換装置の出力端子と負荷を接続するという構成の電気回路である。この場合は、不平衡伝送線路である同軸ケーブルからの電力を、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置を介して平衡伝送線路として負荷に電力を伝送できるが、2本の平行線の間に強い電界が発生し、かつ、2本の線路回りに強い磁界が発生して、それが外部へ放射されるので、実用性がなく、プラズマ理工学分野では利用されていない。 Note that the conventional balanced transmission circuit uses two parallel lines called a Lechel line, but has no practical value and is not used for the following reasons. That is, a conventional balanced transmission line is an electric circuit having a configuration in which an output terminal of an LC bridge type balanced-unbalanced converter is connected to a load using two parallel lines as shown in FIG. In this case, the power from the coaxial cable, which is an unbalanced transmission line, can be transmitted to the load as a balanced transmission line via an LC bridge-type balanced-unbalanced converter, but a strong electric field is applied between the two parallel lines. Is generated, and a strong magnetic field is generated around the two lines and is radiated to the outside. Therefore, it is not practical and is not used in the field of plasma science and engineering.

次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、a−Si太陽電池用のa−Siを製膜する方法を説明する。図1及び図2において、予め、基板12を第2の非接地電極4の上に設置し、真空ポンプ11を稼動させ、真空容器1内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管8a,8bからSiH4ガスを、例えば500sccm、圧力0.5Torr(66.5Pa)で供給しつつ、一対の電極2、4に高周波電力を、例えば周波数60MHzの電力例えば500Wを供給する。なお、基板温度は80〜350℃の範囲、例えば180℃に保持する。 Next, a method for forming a-Si for an a-Si solar cell using the plasma surface treatment apparatus having the above-described configuration will be described. 1 and 2, the substrate 12 is previously set on the second non-grounded electrode 4, the vacuum pump 11 is operated to remove the impurity gas and the like in the vacuum vessel 1, and then the discharge gas supply pipe 8a , 8b while supplying a SiH4 gas at, for example, 500 sccm and a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), and supplying a high frequency power, for example, a power of a frequency of 60 MHz, for example, 500 W to the pair of electrodes 2, 4. The substrate temperature is kept in a range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.

即ち、高周波電源14の出力を例えば60MHzで500Wとし、その出力を第1の同軸ケーブル15、インピーダンス整合器16、第2の同軸ケーブル17、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18、外部導体同士が固着し短絡された同軸ケーブル19a、19b、真空用接続端子20および外部導体同士が固着し短絡された同軸ケーブル21a、21b及び第1及び第2の給電線22a、22bを介して、電力給電点23a、23bに供給する。この場合、上記インピーダンス整合器16のLCの調整により、並びに高周波電源14に付属の進行波及び反射波の電力値モニターを組み合わせて用いることにより、インピーダンス整合器16の上流側には上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。また、上記電力給電点23a、23bに印加される電圧の位相差は180度に確保できる。その結果、SiH4ガスのプラズマが生成される。 That is, the output of the high-frequency power source 14 is, for example, 500 W at 60 MHz, and the output of the first coaxial cable 15, the impedance matching unit 16, the second coaxial cable 17, the LC bridge type balance-unbalance converter 18, and the external conductors are connected to each other. A power supply point is provided via the coaxial cables 19a and 19b which are fixed and short-circuited, the vacuum connection terminal 20 and the coaxial cables 21a and 21b where the external conductors are fixed and short-circuited and the first and second power supply lines 22a and 22b. 23a and 23b. In this case, by adjusting the LC of the impedance matching unit 16 and by using the power value monitor of the traveling wave and the reflected wave attached to the high frequency power supply 14 in combination, the upstream side of the impedance matching unit 16 The reflected wave can be prevented from returning. Further, the phase difference between the voltages applied to the power feeding points 23a and 23b can be secured to 180 degrees. As a result, a plasma of SiH4 gas is generated.

ただし、該インピーダンス整合器16を該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18の下流側、すなわち、それを該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と電力給電点23a、23bの間に配置させる場合、該インピーダンス整合器16に内蔵のLC回路は負荷と電源および伝送路のインピーダンス整合のため調整されるので、上記電力給電点23a、23bに印加される電圧の位相差は180度に確保できなくなる。したがって、該インピーダンス整合器16が配置される場所は該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18の上流側であることが重要である。すなわち、前記高周波電源14から前記一対の電極の電力給電点23a、23bへの電力供給回路の装置構成は、電力の流れの上流側から下流側に沿って、高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、平衡伝送回路および電力供給点の順序に配置させることが、電圧の位相差180度を確保するために重要である。 However, when the impedance matching device 16 is disposed downstream of the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18, that is, between the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18 and the power feeding points 23a and 23b, Since the LC circuit built in the impedance matching unit 16 is adjusted for impedance matching between the load, the power supply and the transmission line, the phase difference between the voltages applied to the power feeding points 23a and 23b cannot be secured at 180 degrees. Therefore, it is important that the location where the impedance matching device 16 is disposed is upstream of the LC bridge type balun converter 18. That is, the device configuration of the power supply circuit from the high-frequency power supply 14 to the power supply points 23a and 23b of the pair of electrodes includes a high-frequency power supply, an impedance matching device, It is important to arrange the balanced conversion device, the balanced transmission circuit, and the power supply point in this order in order to ensure a voltage phase difference of 180 degrees.

第1及び第2の給電線22a、22bから電力供給点23a、23bへの電力供給において、該外部導体同士が固着し短絡された同軸ケーブル21a、21bおよび負荷である一対の電極が同様の平衡伝送路としての電気的特性を有していることから、漏洩電流の発生が抑制される。その結果、異常放電や局部放電などは発生しない。さらに、上記のように、電力供給点23a、23bに印加される電圧の位相差が180度であるので、すなわち、一対の電極に正負の電圧を掛けている状態であるので、電極間以外でのプラズマの発生は皆無となる。したがって、従来技術で問題であった一対の電極周辺のアース構造および配線状況に関係する漏洩電流に起因するプラズマの発生はなく、再現性の良い安定したプラズマの生成が可能である。 In the power supply from the first and second power supply lines 22a and 22b to the power supply points 23a and 23b, the coaxial cables 21a and 21b in which the outer conductors are fixed and short-circuited, and the pair of electrodes serving as loads have the same balance. Since it has electrical characteristics as a transmission line, generation of leakage current is suppressed. As a result, abnormal discharge and local discharge do not occur. Furthermore, as described above, since the phase difference between the voltages applied to the power supply points 23a and 23b is 180 degrees, that is, the state where positive and negative voltages are applied to the pair of electrodes, No plasma is generated. Therefore, there is no generation of plasma due to the leakage current related to the ground structure and the wiring state around the pair of electrodes, which is a problem in the related art, and stable plasma with good reproducibility can be generated.

上記工程において、SiH4ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するSiH3、SiH2、SiH等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板12表面に吸着されることにより、a−Si膜が堆積する。なお、微結晶Siあるいは薄膜多結晶Si等は、製膜条件の中のSiH4,H2の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。 In the above process, when the SiH4 gas is turned into plasma, radicals such as SiH3, SiH2, and SiH existing in the plasma are diffused by a diffusion phenomenon, and are adsorbed on the surface of the substrate 12, whereby an a-Si film is deposited. I do. It is a known technique that microcrystalline Si or thin-film polycrystalline Si can be formed by optimizing the flow ratio, pressure and power of SiH4 and H2 in the film forming conditions.

上記の手順で製膜する場合の具体的条件を以下に説明する。サイズ1200mmx300mm(厚み4mm)程度のガラス基板12に製膜速度1nm/s、膜厚分布±10%のa−Siを製膜することを実施する。 Specific conditions for forming a film by the above procedure will be described below. An a-Si film having a film forming speed of 1 nm / s and a film thickness distribution of ± 10% is formed on a glass substrate 12 having a size of about 1200 mm × 300 mm (thickness 4 mm).

製膜条件は次の通りである。
(製膜条件)
●放電ガス:SiH4
●流量:500sccm
●圧力:0.5Torr(66.5Pa)
●電極間隔:2.5cm
●電源周波数:60MHz
●電力:500W
●基板の温度:180℃
The film forming conditions are as follows.
(Film formation conditions)
● Discharge gas: SiH4
● Flow rate: 500sccm
● Pressure: 0.5 Torr (66.5 Pa)
● Electrode spacing: 2.5cm
● Power frequency: 60MHz
● Power: 500W
● Temperature of substrate: 180 ℃

上記製膜条件でプラズマを生成すると、第1の同軸ケーブル15、インピーダンス整合器16及び第2の同軸ケーブルを通して伝送された高周波電源14からの電力を、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と同軸ケーブル19a、19bと真空用接続端子20と同軸ケーブル21a、21bから成る平衡伝送線路方式で、第1及び第2の給電線22a,22bを介して、一対の電極2,4の電力供給点23a、23bに供給できるので、電力供給系と負荷である一対の電極との接続部での伝送特性が整合され、漏洩電流の発生が抑制される。したがって、生成されるプラズマの密度の空間的分布は、従来に比べて、再現性良く均一になる。その結果、製膜されるa−Siの膜厚分布は従来に比べて、再現性良く均一になる。数値的にはa−Si膜厚分布が±10%以内で製膜が可能となる。なお、平衡伝送回路(あるいは平衡伝送線路)とは、2本の導体から成る電力伝送回路において、両線を往路と帰路として流れる電流の振幅が等しく、位相が180度異なるような伝送形態のことである。従来の技術では、図20図示のような回路で実現されているが、電磁界放射が強いのでプラズマ理工学の分野では用いられていない。   When the plasma is generated under the above-described film forming conditions, the power transmitted from the high-frequency power source 14 through the first coaxial cable 15, the impedance matching unit 16 and the second coaxial cable is coaxial with the LC bridge type balance-unbalance converter 18. A power supply point 23a of a pair of electrodes 2 and 4 through first and second power supply lines 22a and 22b in a balanced transmission line system including cables 19a and 19b, a vacuum connection terminal 20, and coaxial cables 21a and 21b. , 23b, so that the transmission characteristics at the connection between the power supply system and the pair of electrodes as the load are matched, and the generation of leakage current is suppressed. Therefore, the spatial distribution of the density of the generated plasma becomes uniform with good reproducibility as compared with the related art. As a result, the film thickness distribution of the formed a-Si becomes uniform with good reproducibility as compared with the conventional case. Numerically, a film can be formed when the a-Si film thickness distribution is within ± 10%. Note that a balanced transmission circuit (or a balanced transmission line) is a power transmission circuit composed of two conductors in which the currents flowing through both lines on the forward path and return path are equal in amplitude and 180 degrees out of phase. It is. In the prior art, this is realized by a circuit as shown in FIG. 20, but is not used in the field of plasma science and engineering due to strong electromagnetic field radiation.

なお、本実施例で用いている上記LCブリッジ型平衡不平衡変換装置は、該装置に入力される不平衡伝送方式の電力伝送を平衡伝送方式に変換する働きをする手段であるので、それに代えて、シュペルトップ型平衡不平衡変換装置及び二分の一波長迂回型平衡不平衡変換装置等を用いることができる。また、電力分配器とフェーズシフターを組み合わせた装置を用いることができる。 The LC bridge type balanced-unbalanced converter used in this embodiment is a means for converting the unbalanced transmission type power transmission input to the device into a balanced transmission type. Thus, a super-top type balanced-unbalanced converter, a half-wavelength detour-type balanced-unbalanced converter, or the like can be used. Further, a device combining a power distributor and a phase shifter can be used.

また、本実施例では、一対の電極2,4にそれぞれ、給電点を1点(一対)としているので、基板サイズは上記1200mmx300mm程度に制約されるが、給電点数を増加すればサイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。 Further, in the present embodiment, each of the pair of electrodes 2 and 4 has one power supply point (one pair), so the substrate size is limited to about 1200 mm × 300 mm. However, if the number of power supply points is increased, the width of the size becomes larger. Naturally, it is scalable.

また、a−Si太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造では、膜厚分布として±10%以内であれば性能上問題はない。上記実施例によれば、60MHzの電源周波数を用いても、従来の装置および方法に比べ著しく良好な膜厚分布を得ることが可能である。このことは、a−Si太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係わる工業的価値が著しく大きいことを意味している。 In the manufacture of a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums, and the like, there is no problem in performance as long as the film thickness distribution is within ± 10%. According to the above embodiment, it is possible to obtain a significantly better film thickness distribution as compared with the conventional apparatus and method, even when the power supply frequency of 60 MHz is used. This means that the industrial value related to improvement in productivity and cost reduction in the field of manufacturing a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums and the like is extremely large.

(実施例2)
本発明に関する実施例2の平衡伝送回路、該平衡伝送回路により構成のプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)およびプラズマ表面処理方法(プラズマCVD方法)について、図4ないし図6を参照しながら説明する。
(Example 2)
Second Embodiment A balanced transmission circuit according to a second embodiment of the present invention, a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) and a plasma surface treatment method (plasma CVD method) configured by the balanced transmission circuit will be described with reference to FIGS. .

先ず、装置の構成について説明する。ただし、図1及び図2に示した部材と同じ部材は同符番を付して説明を省略する。図4は実施例2に係わるプラズマ表面処理装置の概念を示す説明図、図5は実施例2に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図、図6は図5図示のプラズマ表面処理装置の真空容器内部の説明図である。 First, the configuration of the device will be described. However, the same members as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG. 4 is an explanatory view showing the concept of the plasma surface treatment apparatus according to the second embodiment, FIG. 5 is a schematic view showing the whole plasma surface treatment apparatus according to the second embodiment, and FIG. 6 is a view of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. It is explanatory drawing of the inside of a vacuum container.

先ず、装置の概念を説明する。装置の構成は、全体的には実施例1での図1及び図2の場合と同じであるが、基板が設置される場所が異なることが特徴である。図4〜図6に示すように、一対の電極に複数の開口を設置することにより、その開口を介して該電極間で発生のプラズマ中のラデイカル種をその外部へ拡散させるのである。この構成の特徴は、基板12の設置場所が一対の電極2、4の間でなく、電極間の外であることである。このことは、プラズマ生成時の製膜条件が基板の厚みと材質に影響されずに選べることが可能であるとの意味をもつ。特に、プラズマ生成時の圧力条件が、数100Pa〜数1、000Pa(数Torr〜数10Torr)と高い場合でも、基板の影響を受けることなく、一対の電極間隔を、10〜15mmと狭く設定できることが可能である。これは、従来技術では出来ない画期的なメリットである。 First, the concept of the device will be described. The configuration of the apparatus is generally the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, but is characterized in that the place where the substrate is installed is different. As shown in FIGS. 4 to 6, by providing a plurality of openings in a pair of electrodes, radial species in plasma generated between the electrodes are diffused to the outside through the openings. The feature of this configuration is that the installation place of the substrate 12 is not between the pair of electrodes 2 and 4 but outside between the electrodes. This means that the film formation conditions at the time of plasma generation can be selected without being affected by the thickness and material of the substrate. In particular, even when the pressure condition at the time of plasma generation is as high as several hundred Pa to several thousand Pa (several Torr to several tens Torr), the distance between the pair of electrodes can be set as narrow as 10 to 15 mm without being affected by the substrate. Is possible. This is an epoch-making merit that cannot be achieved by the conventional technology.

図5及び図6において、符番25は基板ホルダーで、基板12を保持し、かつ図示しない内臓されている基板ヒータ3で基板の温度を80℃ないし350℃に加熱される。基板12は一対の電極2、4の間ではなく、その外に配置される基板ホルダー25上に設置される。第1及び第2の非接地電極2、4には直径2mm〜10mm程度の多数の開口6が開口率40%〜80%で配置されている。なお、電極間で生成されるラデイカル種の基板12方向へのラデイカル種の電極外への拡散の抵抗を小さくさせることから、第2の非接地電極4の開口率が第1の非接地電極2の開口率より大きい方が好ましい。 In FIGS. 5 and 6, reference numeral 25 denotes a substrate holder which holds the substrate 12 and which is heated to a temperature of 80 ° C. to 350 ° C. by a built-in substrate heater 3 not shown. The substrate 12 is placed on a substrate holder 25 disposed outside, not between the pair of electrodes 2 and 4. A large number of openings 6 having a diameter of about 2 mm to 10 mm are arranged in the first and second non-ground electrodes 2 and 4 at an aperture ratio of 40% to 80%. Since the resistance of the diffusion of the radial species generated between the electrodes in the direction of the substrate 12 to the outside of the electrode is reduced, the aperture ratio of the second non-grounded electrode 4 is reduced. It is preferable that the aperture ratio is larger than the aperture ratio.

次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、a−Si太陽電池用のa−Siを製膜する方法を説明する。図5及び図6において、予め、基板12を基板ホルダー25の上に設置し、真空ポンプ11を稼動させ、真空容器1内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管8a、8bからSiH4ガスを、例えば1,000sccm、圧力5.0Torr(666.5Pa)で供給しつつ、一対の電極2、4に高周波電力を、例えば周波数70MHzの電力例えば1、500Wを供給する。なお、電極間隔は1.5cm、基板温度は80〜350℃の範囲、例えば200℃に保持する。 Next, a method for forming a-Si for an a-Si solar cell using the plasma surface treatment apparatus having the above-described configuration will be described. 5 and 6, the substrate 12 is set on the substrate holder 25 in advance, the vacuum pump 11 is operated to remove the impurity gas and the like in the vacuum vessel 1, and then the SiH4 is discharged from the discharge gas supply pipes 8a and 8b. While supplying a gas at, for example, 1,000 sccm and a pressure of 5.0 Torr (666.5 Pa), a high frequency power, for example, a power of a frequency of 70 MHz, for example, 1,500 W is supplied to the pair of electrodes 2 and 4. The electrode spacing is 1.5 cm, and the substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 200 ° C.

即ち、高周波電源14の出力を例えば70MHzで1、500Wとし、その出力を第1の同軸ケーブル15、インピーダンス整合器16、第2の同軸ケーブル17、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18、外部導体同士が固着し短絡された同軸ケーブル19a、19b、真空用接続端子20および外部導体同士が固着し短絡された同軸ケーブル21a、21b及び第1及び第2の給電線22a、22bを介して、電力給電点23a、23bに供給する。この場合、上記インピーダンス整合器16のLCの調整により、並びに高周波電源14に付属の進行波及び反射波の電力値モニターを組み合わせて用いることにより、インピーダンス整合器16の上流側には上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。また、上記電力給電点23a、23bに印加される電圧の位相差は180度に確保できる。その結果、SiH4ガスのプラズマが生成される。 That is, the output of the high-frequency power supply 14 is 1,500 W at 70 MHz, for example, and the output is the first coaxial cable 15, the impedance matching unit 16, the second coaxial cable 17, the LC bridge type balance-unbalance converter 18, the external conductor. The electric power is supplied via the coaxial cables 19a and 19b which are fixed and short-circuited, the vacuum connection terminal 20 and the coaxial cables 21a and 21b which are fixed and short-circuited with the outer conductor and the first and second power supply lines 22a and 22b. The power is supplied to the feeding points 23a and 23b. In this case, by adjusting the LC of the impedance matching unit 16 and by using the power value monitor of the traveling wave and the reflected wave attached to the high frequency power supply 14 in combination, the upstream side of the impedance matching unit 16 The reflected wave can be prevented from returning. Further, the phase difference between the voltages applied to the power feeding points 23a and 23b can be secured to 180 degrees. As a result, a plasma of SiH4 gas is generated.

ただし、該インピーダンス整合器16を該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18の下流側、すなわち、それを該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と電力給電点23a、23bの間に配置させる場合、該インピーダンス整合器16に内蔵のLC回路は負荷と電源および伝送路のインピーダンス整合のため調整されるので、上記電力給電点23a、23bに印加される電圧の位相差は180度が確保できなくなる。したがって、該インピーダンス整合器16が配置される場所は該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18より上流側である必要がある。 However, when the impedance matching device 16 is disposed downstream of the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18, that is, between the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18 and the power feeding points 23a and 23b, Since the LC circuit built in the impedance matching device 16 is adjusted for impedance matching between the load, the power supply, and the transmission line, the phase difference between the voltages applied to the power supply points 23a and 23b cannot be 180 degrees. Therefore, the place where the impedance matching device 16 is disposed needs to be on the upstream side of the LC bridge type balun converter 18.

上記第1及び第2の給電線22a、22bから上記電力供給点23a、23bへの電力供給において、該外部導体同士が固着し短絡された同軸ケーブル21a、21bおよび負荷である一対の電極が同様の平衡伝送路としての電気的特性を有していることから、漏洩電流の発生が抑制される。その結果、異常放電や局部放電などは発生しない。さらに、上記のように、電力供給点23a、23bに印加される電圧の位相差が180度であるので、すなわち、一対の電極に正負の電圧を掛けている状態であるので、電極間以外でのプラズマの発生は皆無となる。したがって、従来技術で問題であった一対の電極周辺のアース構造および配線状況に関係する漏洩電流に起因するプラズマの発生はなく、圧力条件が5.0Torr(666.5Pa)であっても、再現性の良い安定したプラズマの生成が可能である。 In the power supply from the first and second power supply lines 22a and 22b to the power supply points 23a and 23b, the coaxial cables 21a and 21b in which the outer conductors are fixed and short-circuited and the pair of electrodes serving as the load are the same. Since it has electrical characteristics as a balanced transmission line, generation of leakage current is suppressed. As a result, abnormal discharge and local discharge do not occur. Furthermore, as described above, since the phase difference between the voltages applied to the power supply points 23a and 23b is 180 degrees, that is, the state where positive and negative voltages are applied to the pair of electrodes, No plasma is generated. Therefore, there is no generation of plasma due to the leakage current related to the ground structure and the wiring state around the pair of electrodes, which is a problem in the prior art, and even when the pressure condition is 5.0 Torr (666.5 Pa), the plasma is reproduced. Good and stable plasma can be generated.

上記工程において、SiH4ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するSiH3、SiH2、SiH等の電気的に中性であるラジカル種が拡散現象により拡散し、基板ホルダー25に設置の基板12表面に吸着される。その結果、a−Si膜が堆積する。なお、微結晶Siあるいは薄膜多結晶Si等は、製膜条件の中のSiH4,H2の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。 In the above process, when the SiH4 gas is turned into plasma, electrically neutral radical species such as SiH3, SiH2, and SiH existing in the plasma are diffused by a diffusion phenomenon, and the substrate 12 mounted on the substrate holder 25 is diffused. Adsorbed on the surface. As a result, an a-Si film is deposited. It is a known technique that microcrystalline Si or thin-film polycrystalline Si can be formed by optimizing the flow ratio, pressure and power of SiH4 and H2 in the film forming conditions.

上記の手順で製膜する場合の具体的条件を以下に説明する。サイズ1200mmx300mm(厚み4mm)程度のガラス基板12に製膜速度2nm/s、膜厚分布±10%のa−Siを製膜することを実施する。 Specific conditions for forming a film by the above procedure will be described below. A film is formed on a glass substrate 12 having a size of about 1200 mm × 300 mm (thickness: 4 mm) with a film forming speed of 2 nm / s and a film thickness distribution of ± 10%.

製膜条件は次の通りである。
(製膜条件)
●放電ガス:SiH4
●流量:1000sccm
●圧力:5Torr(666.5Pa)
●電極間隔:1.5cm
●電源周波数:70MHz
●電力:1500W
●基板の温度:200℃
The film forming conditions are as follows.
(Film formation conditions)
● Discharge gas: SiH4
● Flow rate: 1000sccm
● Pressure: 5 Torr (666.5 Pa)
● Electrode spacing: 1.5cm
● Power frequency: 70MHz
● Power: 1500W
● Substrate temperature: 200 ° C

上記製膜条件でプラズマを生成すると、第1の同軸ケーブル15、インピーダンス整合器16及び第2の同軸ケーブルを通して伝送された高周波電源14からの電力を、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と同軸ケーブル19a、19bと真空用接続端子20と同軸ケーブル21a、21bから成る平衡伝送線路方式で、第1及び第2の給電線22a、22bを介して、一対の電極2,4の電力供給点23a、23bに供給できるので、電力供給系と付加である一対の電極との接続部での伝送特性が整合され、漏洩電流の発生が抑制される。したがって、生成されるプラズマの密度の空間的分布は、従来に比べて、再現性良く均一になる。その結果、製膜されるa−Siの膜厚分布は従来に比べて、再現性良く均一になる。数値的にはa−Si膜厚分布が±10以内で製膜が可能となる。なお、平衡伝送線路(あるいは平衡伝送回路)とは、2本の導体から成る電力伝送回路において、両線を往路と帰路として流れる電流の振幅が等しく、位相が180度異なるような伝送形態のことであり、従来の技術では、図20図示のような回路で実現されているが、電磁界放射が強いのでプラズマ理工学分野では用いられていない。   When the plasma is generated under the above-described film forming conditions, the power transmitted from the high-frequency power source 14 through the first coaxial cable 15, the impedance matching unit 16 and the second coaxial cable is coaxial with the LC bridge type balance-unbalance converter 18. A power supply point 23a of a pair of electrodes 2 and 4 through a first and second power supply lines 22a and 22b in a balanced transmission line system including cables 19a and 19b, a vacuum connection terminal 20, and coaxial cables 21a and 21b. , 23b, the transmission characteristics at the connection between the power supply system and the additional pair of electrodes are matched, and the occurrence of leakage current is suppressed. Therefore, the spatial distribution of the density of the generated plasma becomes uniform with good reproducibility as compared with the related art. As a result, the film thickness distribution of the formed a-Si becomes uniform with good reproducibility as compared with the conventional case. Numerically, a film can be formed when the a-Si film thickness distribution is within ± 10. Note that a balanced transmission line (or balanced transmission circuit) is a power transmission circuit composed of two conductors in which the amplitude of the current flowing through both lines is equal and the phases are different by 180 degrees. In the prior art, this is realized by a circuit as shown in FIG. 20, but is not used in the field of plasma science and engineering due to strong electromagnetic field radiation.

なお、本実施例で用いている上記LCブリッジ型平衡不平衡変換装置は、該装置に入力される不平衡伝送方式の電力伝送を平衡伝送方式に変換する働きをする手段であるので、それに代えて、シュペルトップ型平衡不平衡変換装置及び二分の一波長迂回型平衡不平衡変換装置等を用いることができる。また、電力分配器とフェーズシフターを組み合わせた装置を用いることができる。 The LC bridge type balanced-unbalanced converter used in this embodiment is a means for converting the unbalanced transmission type power transmission input to the device into a balanced transmission type. Thus, a super-top type balanced-unbalanced converter, a half-wavelength detour-type balanced-unbalanced converter, or the like can be used. Further, a device combining a power distributor and a phase shifter can be used.

また、本実施例では、一対の電極2、4にそれぞれ、給電点を1点(一対)としているので、基板サイズは上記1200mmx300mm程度に制約されるが、給電点数を増加すればサイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。 Further, in the present embodiment, each of the pair of electrodes 2 and 4 has one power supply point (a pair), and thus the substrate size is limited to about 1200 mm × 300 mm. However, if the number of power supply points is increased, the width of the size becomes larger. Naturally, it is scalable.

また、a−Si太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造では、膜厚分布として±10%以内であれば性能上問題はない。上記実施例によれば、70MHzの電源周波数を用いても、従来の装置および方法に比べ著しく良好な膜厚分布を得ることが可能である。このことは、a−Si太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係わる工業的価値が著しく大きいことを意味している。 In the manufacture of a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums, and the like, there is no problem in performance as long as the film thickness distribution is within ± 10%. According to the above-described embodiment, even when a power supply frequency of 70 MHz is used, a significantly better film thickness distribution can be obtained as compared with the conventional apparatus and method. This means that the industrial value related to improvement in productivity and cost reduction in the field of manufacturing a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums and the like is extremely large.

(実施例3)
本発明に関する実施例3の平衡伝送回路、該平衡伝送回路により構成のプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)およびプラズマ表面処理方法(プラズマCVD方法)について、図7及び図8を参照しながら説明する。
(Example 3)
Third Embodiment A balanced transmission circuit according to a third embodiment of the present invention, a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) and a plasma surface treatment method (plasma CVD method) configured by the balanced transmission circuit will be described with reference to FIGS. 7 and 8. .

先ず、装置の構成について説明する。ただし、図1ないし図6に示した部材と同じ部材は同符番を付して説明を省略する。図7は実施例3に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図、図8は図7図示のプラズマ表面処理装置の真空容器内部の説明図である。 First, the configuration of the device will be described. However, the same members as those shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG. 7 is a schematic view showing the entire plasma surface treatment apparatus according to the third embodiment, and FIG. 8 is an explanatory view of the inside of a vacuum vessel of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG.

先ず、装置の構成を説明する。装置の構成は、全体的には実施例1及び2(図1ないし図6)の場合と同じであるが、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と同軸ケーブル27a、27bと真空用接続端子28a、28b、同軸ケーブル29a、29b及び短絡用導体30からなる平衡伝送回路の構造が異なることが特徴である。 First, the configuration of the device will be described. The configuration of the device is generally the same as in the first and second embodiments (FIGS. 1 to 6), except that the LC bridge type balance-unbalance converter 18, the coaxial cables 27a and 27b, and the vacuum connection terminal 28a , 28b, coaxial cables 29a, 29b, and a short-circuit conductor 30 in a balanced transmission circuit.

図7及び図8において、符番27a、27bは同軸ケーブルで、該同軸ケーブルの一方の端部のそれぞれの芯線はLCブリッジ型平衡不平衡変換装置18の出力端子に接続され、かつ、それぞれの外部導体は密着し、あるいは導体材で短絡されている。そして、該同軸ケーブル27a、27bの他方の端部は真空用接続端子を介して同軸ケーブル29a、29bの一方の端部に接続されている。該同軸ケーブル29a、29bの他方の端部の外部導体は短絡用導体で短絡され、該端部のそれぞれの芯線は第1及び第2の給電線22a、22bを介して、電力給電点23a、23bに接続されている。 7 and 8, reference numerals 27a and 27b denote coaxial cables. Each core wire at one end of the coaxial cable is connected to the output terminal of the LC bridge type balanced-unbalanced conversion device 18, and The outer conductor is in close contact or short-circuited by the conductor material. The other ends of the coaxial cables 27a and 27b are connected to one ends of the coaxial cables 29a and 29b via vacuum connection terminals. The outer conductors at the other ends of the coaxial cables 29a, 29b are short-circuited by short-circuiting conductors, and the respective core wires at the ends are connected to the power feeding points 23a, 23a via the first and second feeding lines 22a, 22b. 23b.

次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、a−Si太陽電池用のa−Siを製膜する方法を説明する。図7及び図8において、予め、基板12を基板ホルダー25の上に設置し、真空ポンプ11を稼動させ、真空容器1内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管8a、8bからSiH4ガスを、例えば1,000sccm、圧力5.0Torr(666.5Pa)で供給しつつ、一対の電極2、4に高周波電力を、例えば周波数70MHzの電力を、例えば1、500Wを供給する。なお、電極間隔は1.5cm、基板温度は80〜350℃の範囲、例えば200℃に保持する。 Next, a method for forming a-Si for an a-Si solar cell using the plasma surface treatment apparatus having the above-described configuration will be described. 7 and 8, the substrate 12 is set on the substrate holder 25 in advance, and the vacuum pump 11 is operated to remove the impurity gas and the like in the vacuum vessel 1. Then, the SiH4 is discharged from the discharge gas supply pipes 8a and 8b. While supplying a gas at, for example, 1,000 sccm and a pressure of 5.0 Torr (666.5 Pa), a high frequency power, for example, a power of a frequency of 70 MHz, for example, 1,500 W is supplied to the pair of electrodes 2 and 4. The electrode spacing is 1.5 cm, and the substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 200 ° C.

即ち、高周波電源14の出力を、例えば80MHzで1、500Wとし、その出力を第1の同軸ケーブル15、インピーダンス整合器16、第2の同軸ケーブル17、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18、同軸ケーブル27a、27b、真空用接続端子28a、28b、同軸ケーブル29a、29b及び第1及び第2の給電線22a、22bを介して、電力給電点23a、23bに供給する。この場合、上記インピーダンス整合器16及び高周波電源14に付属の進行波及び反射波の電力値モニターを組み合わせて用いることにより、インピーダンス整合器16の上流側には上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。また、上記電力給電点23a、23bに印加される電圧の位相差は180度が確保できる。その結果、SiH4ガスのプラズマが生成される。 That is, the output of the high-frequency power supply 14 is, for example, 1,500 W at 80 MHz, and the output is the first coaxial cable 15, the impedance matching unit 16, the second coaxial cable 17, the LC bridge type balance-unbalance converter 18, Power is supplied to power supply points 23a and 23b through cables 27a and 27b, vacuum connection terminals 28a and 28b, coaxial cables 29a and 29b, and first and second power supply lines 22a and 22b. In this case, the reflected wave of the supplied power is prevented from returning to the upstream side of the impedance matching unit 16 by using the impedance matching unit 16 and the power value monitor of the traveling wave and the reflected wave attached to the high-frequency power supply 14 in combination. Can be. Also, a phase difference of 180 degrees between the voltages applied to the power feeding points 23a and 23b can be secured. As a result, a plasma of SiH4 gas is generated.

ただし、該インピーダンス整合器16を該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18の下流側、すなわち、それを該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と電力給電点23a、23bの間に配置させる場合、該インピーダンス整合器16に内蔵のLC回路は負荷と電源および伝送路のインピーダンス整合のため調整されるので、上記電力給電点23a、23bに印加される電圧の位相差は180度が確保できなくなる。したがって、該インピーダンス整合器16が配置される場所は該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18より上流側である必要がある。 However, when the impedance matching device 16 is disposed downstream of the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18, that is, between the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18 and the power feeding points 23a and 23b, Since the LC circuit built in the impedance matching device 16 is adjusted for impedance matching between the load, the power supply, and the transmission line, the phase difference between the voltages applied to the power supply points 23a and 23b cannot be 180 degrees. Therefore, the place where the impedance matching device 16 is disposed needs to be on the upstream side of the LC bridge type balun converter 18.

上記第1及び第2の給電線22a、22bから上記電力供給点23a、23bへの電力供給において、同軸ケーブル27a、27bのLCブリッジ型平衡不平衡変換装置18側の端部の外部導体同士が短絡され、かつ、同軸ケーブル29a、29bの第1及び第2の給電線22a、22b側の端部の外部導体同士が短絡用導体30で短絡されることにより構成される閉ループ回路によって、該同軸ケーブル27a、27b及び該同軸ケーブル29a、29bの外部導体の内部を流れる電流は外部へ流出されないことは、実施例1及び2の場合と同じである。その結果、第1及び第2の給電線22a、22bまわり、及び電力給電点23a、23b近傍での異常放電や局部放電などは発生しない。さらに、上記のように、電力供給点23a、23bに印加される電圧の位相差が180度であるので、すなわち、一対の電極に正負の電圧を掛けている状態であるので、電極間以外でのプラズマの発生は皆無となる。したがって、従来技術で問題であった一対の電極周辺のアース構造および配線状況に関係する漏洩電流に起因するプラズマの発生はなく、圧力条件が5.0Torr(666.5Pa)であっても、再現性の良い安定したプラズマの生成が可能である。 In the power supply from the first and second power supply lines 22a and 22b to the power supply points 23a and 23b, the outer conductors at the ends of the coaxial cables 27a and 27b on the side of the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18 are connected. The coaxial cables 29a and 29b are closed by a closed loop circuit formed by short-circuiting the outer conductors at the ends of the first and second power supply lines 22a and 22b with the short-circuit conductor 30. As in the first and second embodiments, the current flowing through the cables 27a, 27b and the outer conductors of the coaxial cables 29a, 29b is not discharged to the outside. As a result, no abnormal discharge or local discharge occurs around the first and second power supply lines 22a, 22b and near the power supply points 23a, 23b. Furthermore, as described above, since the phase difference between the voltages applied to the power supply points 23a and 23b is 180 degrees, that is, the state where positive and negative voltages are applied to the pair of electrodes, No plasma is generated. Therefore, there is no generation of plasma due to the leakage current related to the ground structure and the wiring state around the pair of electrodes, which is a problem in the prior art, and even when the pressure condition is 5.0 Torr (666.5 Pa), the plasma is reproduced. Good and stable plasma can be generated.

上記工程において、SiH4ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するSiH3、SiH2、SiH等の電気的に中性であるラジカル種は、拡散現象により拡散し、一対の電極2,4の間から基板ホルダー25に設置の基板12表面に吸着される。その結果、a−Si膜が堆積する。なお、微結晶Siあるいは薄膜多結晶Si等は、製膜条件の中のSiH4,H2の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。 In the above process, when the SiH4 gas is turned into plasma, electrically neutral radical species such as SiH3, SiH2, and SiH existing in the plasma are diffused by a diffusion phenomenon, and the radicals of the pair of electrodes 2 and 4 are formed. It is adsorbed on the surface of the substrate 12 placed on the substrate holder 25 from between. As a result, an a-Si film is deposited. It is a known technique that microcrystalline Si or thin-film polycrystalline Si can be formed by optimizing the flow ratio, pressure and power of SiH4 and H2 in the film forming conditions.

上記の手順で製膜する場合の具体的条件を以下に説明する。サイズ1200mmx300mm(厚み4mm)程度のガラス基板12に製膜速度2nm/s、膜厚分布±10%のa−Siを製膜することを実施する。 Specific conditions for forming a film by the above procedure will be described below. An a-Si film having a film forming speed of 2 nm / s and a film thickness distribution of ± 10% is formed on a glass substrate 12 having a size of about 1200 mm × 300 mm (thickness: 4 mm).

製膜条件は次の通りである。
(製膜条件)
●放電ガス:SiH4
●流量:1,000sccm
●圧力:5Torr(666.5Pa)
●電極間隔:1.5cm
●電源周波数:70MHz
●電力:1500W
●基板の温度:200℃
The film forming conditions are as follows.
(Film formation conditions)
● Discharge gas: SiH4
● Flow rate: 1,000sccm
● Pressure: 5 Torr (666.5 Pa)
● Electrode spacing: 1.5cm
● Power frequency: 70MHz
● Power: 1500W
● Substrate temperature: 200 ° C

上記製膜条件でプラズマを生成すると、第1の同軸ケーブル15、インピーダンス整合器16及び第2の同軸ケーブルを通して伝送された高周波電源14からの電力を、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と同軸ケーブル27a、27bと真空用接続端子28a、28bと同軸ケーブル29a、29bと短絡用導体30から成る平衡伝送線路方式で、第1及び第2の給電線22a、22bを介して、一対の電極2,4の電力供給点23a、23bに供給できるので、電力供給系と付加である一対の電極との接続部での伝送特性が整合され、漏洩電流の発生が抑制される。したがって、生成されるプラズマの密度の空間的分布は、従来に比べて、再現性良く均一になる。その結果、製膜されるa−Siの膜厚分布は従来に比べて、再現性良く均一になる。数値的にはa−Si膜厚分布が±10以内で製膜が可能となる。なお、平衡伝送回路とは、2本の導体から成る電力伝送回路において、両線を往路と帰路として流れる電流の振幅が等しく、位相が180度異なるような伝送形態のことである。従来の技術では、図20図示のような回路で実現されているが、電磁界放射が強いのでプラズマ分野では用いられていない。   When the plasma is generated under the above-described film forming conditions, the power transmitted from the high-frequency power source 14 through the first coaxial cable 15, the impedance matching unit 16 and the second coaxial cable is coaxial with the LC bridge type balance-unbalance converter 18. In a balanced transmission line system including cables 27a and 27b, vacuum connection terminals 28a and 28b, coaxial cables 29a and 29b, and a short-circuit conductor 30, a pair of electrodes 2 are connected via first and second power supply lines 22a and 22b. , 4 can be supplied to the power supply points 23a and 23b, so that the transmission characteristics at the connection between the power supply system and the additional pair of electrodes are matched, and generation of leakage current is suppressed. Therefore, the spatial distribution of the density of the generated plasma becomes uniform with good reproducibility as compared with the related art. As a result, the film thickness distribution of the formed a-Si becomes uniform with good reproducibility as compared with the conventional case. Numerically, a film can be formed when the a-Si film thickness distribution is within ± 10. Note that a balanced transmission circuit is a power transmission circuit composed of two conductors in which currents flowing through both lines on the outward path and the return path are equal in amplitude and 180 degrees out of phase. In the prior art, this is realized by a circuit as shown in FIG. 20, but is not used in the field of plasma because of strong electromagnetic field radiation.

なお、本実施例で用いている上記LCブリッジ型平衡不平衡変換装置は、該装置に入力される不平衡伝送方式の電力伝送を平衡伝送方式に変換する働きをする手段であるので、それに代えて、シュペルトップ型平衡不平衡変換装置及び二分の一波長迂回型平衡不平衡変換装置等を用いることができる。また、電力分配器とフェーズシフターを組み合わせた装置を用いることができる。 The LC bridge type balanced-unbalanced converter used in this embodiment is a means for converting the unbalanced transmission type power transmission input to the device into a balanced transmission type. Thus, a super-top type balanced-unbalanced converter, a half-wavelength detour-type balanced-unbalanced converter, or the like can be used. Further, a device combining a power distributor and a phase shifter can be used.

また、本実施例では、一対の電極2、4にそれぞれ、給電点を1点(一対)としているので、基板サイズは上記1200mmx300mm程度に制約されるが、給電点数を増加すればサイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。 Further, in the present embodiment, each of the pair of electrodes 2 and 4 has one power supply point (a pair), and thus the substrate size is limited to about 1200 mm × 300 mm. However, if the number of power supply points is increased, the width of the size becomes larger. Naturally, it is scalable.

また、a−Si太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造では、膜厚分布として±10%以内であれば性能上問題はない。上記実施例によれば、80MHzの電源周波数を用いても、従来の装置および方法に比べ著しく良好な膜厚分布を得ることが可能である。このことは、a−Si太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係わる工業的価値が著しく大きいことを意味している。 In the manufacture of a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums, and the like, there is no problem in performance as long as the film thickness distribution is within ± 10%. According to the above embodiment, it is possible to obtain a significantly better film thickness distribution than the conventional apparatus and method even when using a power supply frequency of 80 MHz. This means that the industrial value related to improvement in productivity and cost reduction in the field of manufacturing a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums and the like is extremely large.

(実施例4)
本発明に関する実施例4の平衡伝送回路、該平衡伝送回路により構成のプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)およびプラズマ表面処理方法(プラズマCVD方法)について、図9ないし図14を参照しながら説明する。
(Example 4)
Fourth Embodiment A balanced transmission circuit according to a fourth embodiment of the present invention, a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) and a plasma surface treatment method (plasma CVD method) configured by the balanced transmission circuit will be described with reference to FIGS. .

図9は実施例4に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図、図10は図9図示のプラズマ表面処理装置の第1の電極に設置の貫通孔を示す説明図、図11は図9図示のプラズマ表面処理装置の電力供給点配線を示す説明図、図12は実施例4に係わる一対の電極間に発生の電圧の定在波を示す説明図、図13は実施例4に係わる一対の電極間に発生の電圧の定在波の腹の位置を示す説明図、図14は実施例4に係わるプラズマ表面処理装置の大面積プラズマ生成への応用例を示す説明図である。 FIG. 9 is a schematic view showing the entire plasma surface treatment apparatus according to the fourth embodiment, FIG. 10 is an explanatory view showing a through hole provided in the first electrode of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 9, and FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram showing power supply point wiring of the illustrated plasma surface treatment apparatus, FIG. 12 is an explanatory diagram showing a standing wave of a voltage generated between a pair of electrodes according to the fourth embodiment, and FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the position of the antinode of the standing wave of the voltage generated between the electrodes, and FIG. 14 is an explanatory diagram showing an application example of the plasma surface treatment apparatus according to the fourth embodiment to the generation of large-area plasma.

先ず、装置の構成について説明する。ただし、図1ないし図8に示した部材と同じ部材は同符番を付して説明を省略する。実施例4の装置構成の特徴は、図9ないし図11において、一対の電極の一方の電極例えば第1の電極2aに貫通孔を複数個設けることにより該電極2aの面の法線方向より第2の電極4aの面に配置される給電点23b、23dに同軸ケーブル53b、63bを接続していること、かつ、給電点の個数が複数であること、かつ、給電点同士の間隔が使用電力の波長の十分の一以下好ましくは十六分の一以下であること、かつ、電力の分配に電力分配器を用いていることである。 First, the configuration of the device will be described. However, the same members as those shown in FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The feature of the device configuration of the fourth embodiment is that a plurality of through holes are provided in one of a pair of electrodes, for example, the first electrode 2a in FIGS. The coaxial cables 53b and 63b are connected to the feeding points 23b and 23d arranged on the surface of the second electrode 4a, the number of feeding points is plural, and the distance between the feeding points is the power consumption. Or less, preferably 1/16 or less of the wavelength of the above, and a power divider is used for power distribution.

図9ないし図11において、符番2a、4aは第1及び第2の非接地電極で、直径2mm〜10mm程度の多数の開口6が開口率40%〜80%で配置されている。該第1の非接地電極2aには距離L0離れて貫通孔45a、45bが配置され、該貫通孔45a、45bの側面に電力供給点23a及び23cが配置されている。該第2の非接地電極4aには、電力供給点23a、23cの極近傍で、かつ、距離L0離れて、電力供給点23b及び23d配置されている。ただし、電力供給点23aと23bは最近接の位置に、また、電力供給点23cと23dは最近接の位置に配置される。 9 to 11, reference numerals 2a and 4a denote first and second non-grounded electrodes, in which a large number of openings 6 having a diameter of about 2 mm to 10 mm are arranged at an aperture ratio of 40% to 80%. Through holes 45a and 45b are arranged on the first non-grounded electrode 2a at a distance L0, and power supply points 23a and 23c are arranged on side surfaces of the through holes 45a and 45b. The power supply points 23b and 23d are arranged on the second non-grounded electrode 4a in the vicinity of the power supply points 23a and 23c and at a distance L0. However, the power supply points 23a and 23b are located at the closest positions, and the power supply points 23c and 23d are located at the closest positions.

符番49a、49bは第3及び第4の同軸ケーブルで、長さが同じで、それらの一方の端部の外部導体は短絡されてアースに接続され、それらの芯線は該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18の出力端子に接続されている。符番50,60は、それぞれ第1及び第2の電力分配器で、位相変化を与えずに、あるいはある一定の位相変化をあたえて電力を分配するものである。ここではT型分配器を用いる。符番51a、51bは第5及び第6の同軸ケーブルで、長さが同じで、それらの一方の端部は両者ともに、第1の電力分配器50の出力端子に接続され、第5の同軸ケーブル51aの他方の端部は第2の真空用接続端子52bを介して第10の同軸ケーブル53bに接続される。第6の同軸ケーブル51bの他方の端部は第4の真空用接続端子62bを介して第12の同軸ケーブル63bに接続される。第10及び第12のケーブル53b、63bの他方の端部の芯線は、それぞれ、同じ長さの第2及び第4の給電線22b、22dを介して、給電点23b及び23dに接続される。 Reference numerals 49a and 49b denote third and fourth coaxial cables having the same length, and the outer conductors at one end thereof are short-circuited and connected to the ground, and their core wires are connected to the LC bridge type unbalanced cable. It is connected to the output terminal of the balance converter 18. Reference numerals 50 and 60 denote first and second power dividers, respectively, for distributing power without giving a phase change or giving a certain phase change. Here, a T-type distributor is used. Reference numerals 51a and 51b denote fifth and sixth coaxial cables having the same length, one ends of which are both connected to the output terminal of the first power distributor 50, and the fifth coaxial cable. The other end of the cable 51a is connected to a tenth coaxial cable 53b via a second vacuum connection terminal 52b. The other end of the sixth coaxial cable 51b is connected to the twelfth coaxial cable 63b via the fourth vacuum connection terminal 62b. The core wires at the other ends of the tenth and twelfth cables 53b and 63b are connected to feed points 23b and 23d via second and fourth feed lines 22b and 22d of the same length, respectively.

符番61a、61bは第7及び第8の同軸ケーブルで、長さが第5及び第6の同軸ケーブル51a、51bと同じで、それらの一方の端部は両者ともに、第2の電力分配器60の出力端子に接続され、第7の同軸ケーブル61aの他方の端部は第1の真空用接続端子52aを介して第9の同軸ケーブル53aに接続される。第8の同軸ケーブル61bの他方の端部は第3の真空用接続端子62aを介して第11の同軸ケーブル63aに接続される。第9及び第11の同軸ケーブル53a、63aの他方の端部の芯線は、それぞれ、第1及び第3の給電線22a、22cを介して、給電点23a及び23cに接続される。ただし、第1、第2、第3及び第4の給電線22a、22b、22c、22dの長さは同じである。 Reference numerals 61a and 61b denote seventh and eighth coaxial cables, which have the same length as the fifth and sixth coaxial cables 51a and 51b, and one end of which is connected to the second power distributor. The other end of the seventh coaxial cable 61a is connected to the ninth coaxial cable 53a via the first vacuum connection terminal 52a. The other end of the eighth coaxial cable 61b is connected to the eleventh coaxial cable 63a via the third vacuum connection terminal 62a. The core wires at the other ends of the ninth and eleventh coaxial cables 53a and 63a are connected to feed points 23a and 23c via first and third feed lines 22a and 22c, respectively. However, the lengths of the first, second, third, and fourth power supply lines 22a, 22b, 22c, 22d are the same.

上記第9及び第10の同軸ケーブル53a、53bの給電点23a及び23b側の端部の外部導体同士は第1の短絡用導体30aで短絡される。また、第11及び第12の同軸ケーブル63a、63bの給電点23c及び23d側の端部の外部導体同士は第2の短絡用導体30bで短絡される。ただし、第1及び第2の短絡用導体30a、30bの長さは短絡の機能を持たせる為に、使用電力の波長の三十分の一、好まししくは波長の六十分の一以下が良い。なお、これ以上の長さになれば、表皮効果によりインピーダンスが大きくなり、同軸ケーブルの外部導体の内部を流れるべき高周波電流が該外部導体の外側へ流出(漏洩電流)するので、問題が生じる。すなわち、第1及び第2の短絡用導体30a、30bの長さは波長の六十分の一以下に設定することが肝要である。 The outer conductors at the ends of the ninth and tenth coaxial cables 53a and 53b on the side of the feeding points 23a and 23b are short-circuited by the first short-circuit conductor 30a. The outer conductors at the ends of the eleventh and twelfth coaxial cables 63a and 63b on the side of the feeding points 23c and 23d are short-circuited by the second short-circuiting conductor 30b. However, the lengths of the first and second short-circuit conductors 30a and 30b are set to have a function of short-circuiting, so that the used power has a wavelength of 30 tenths, and preferably 60 tenths or less. Is good. If the length is longer than this, the impedance increases due to the skin effect, and a high-frequency current to flow inside the outer conductor of the coaxial cable flows out of the outer conductor (leakage current), causing a problem. That is, it is important that the lengths of the first and second short-circuit conductors 30a and 30b are set to be equal to or less than one sixth of the wavelength.

また、図9ないし図11に示す装置の構成の特徴は、基板12の設置場所が一対の電極2a、4aの間でなく、実施例2及び3と同様に電極間の外であることである。このことは、プラズマ生成時の製膜条件が基板の厚みと材質に影響されずに選べることが可能であるとの意味をもつ。特に、プラズマ生成時の圧力条件が数100Pa〜数1、000Pa(数Torr〜数10Torr)と高い場合でも、基板の影響を受けることなく、一対の電極間隔を10〜15mmと狭く設定できる。これは、従来技術では出来ない画期的なメリットである。 A feature of the configuration of the apparatus shown in FIGS. 9 to 11 is that the installation place of the substrate 12 is not between the pair of electrodes 2a and 4a, but outside between the electrodes as in the second and third embodiments. . This means that the film formation conditions at the time of plasma generation can be selected without being affected by the thickness and material of the substrate. In particular, even when the pressure condition at the time of plasma generation is as high as several hundred Pa to several thousand Pa (several Torr to several tens Torr), the distance between the pair of electrodes can be set as narrow as 10 to 15 mm without being affected by the substrate. This is an epoch-making merit that cannot be achieved by the conventional technology.

次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、a−Si太陽電池用のa−Siを製膜する方法を説明する。図9ないし図11において、予め、基板12を基板ホルダー25の上に設置し、真空ポンプ11を稼動させ、真空容器1内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管8a、8bからSiH4ガスを、例えば1,000sccm、圧力5.0Torr(666.5Pa)で供給しつつ、一対の電極2a、4aに高周波電力を、例えば周波数70MHzの電力を例えば1、000Wを供給する。なお、電極間隔は1.5cm、基板温度は80〜350℃の範囲、例えば200℃に保持する。 Next, a method for forming a-Si for an a-Si solar cell using the plasma surface treatment apparatus having the above-described configuration will be described. 9 to 11, the substrate 12 is previously set on the substrate holder 25, the vacuum pump 11 is operated to remove the impurity gas and the like in the vacuum vessel 1, and then the SiH4 is discharged from the discharge gas supply pipes 8a and 8b. While supplying a gas at, for example, 1,000 sccm and a pressure of 5.0 Torr (666.5 Pa), a high-frequency power, for example, a power of a frequency of 70 MHz, for example, 1,000 W is supplied to the pair of electrodes 2a and 4a. The electrode spacing is 1.5 cm, and the substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 200 ° C.

即ち、高周波電源14の出力を例えば70MHzで1、000Wとし、その出力は、第1の同軸ケーブル15、インピーダンス整合器16、第2の同軸ケーブル17、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18、外部導体同士が短絡された第3及び第4の同軸ケーブル49a、49bを介して、それぞれ、第1および第2の電力分配器50,60に伝送される。 That is, the output of the high-frequency power supply 14 is, for example, 1,000 W at 70 MHz, and the output is the first coaxial cable 15, the impedance matching unit 16, the second coaxial cable 17, the LC bridge type balance-unbalance converter 18, The power is transmitted to the first and second power distributors 50 and 60 via the third and fourth coaxial cables 49a and 49b whose conductors are short-circuited, respectively.

第1の電力分配器50に伝送された電力は、2分割されて、第5及び第6の同軸ケーブル51a、51bで、それぞれ、第2の非接地電極4aの電力供給点23b、23dに伝送される。この場合、第5の同軸ケーブル51aからの電力伝送は、第2の真空用接続端子52b、第10の同軸ケーブル53b及び第2の給電線22bを伝播していく。また、第6の同軸ケーブル51bからの電力伝送は、第4の真空用接続端子62b、第12の同軸ケーブル63b及び第4の給電線22dを伝播していく。 The power transmitted to the first power distributor 50 is divided into two and transmitted to the power supply points 23b and 23d of the second non-grounded electrode 4a by the fifth and sixth coaxial cables 51a and 51b, respectively. Is done. In this case, the power transmission from the fifth coaxial cable 51a propagates through the second vacuum connection terminal 52b, the tenth coaxial cable 53b, and the second power supply line 22b. The power transmission from the sixth coaxial cable 51b propagates through the fourth vacuum connection terminal 62b, the twelfth coaxial cable 63b, and the fourth power supply line 22d.

第2の電力分配器60に伝送された電力は、2分割されて、第7及び第8の同軸ケーブル61a、61bで、それぞれ、第1の非接地電極2aの電力供給点23a、23cに伝送される。この場合、第7の同軸ケーブル61aからの電力伝送は、第1の真空用接続端子52a、第9の同軸ケーブル53a及び第1の給電線22aを伝播していく。また、第8の同軸ケーブル61bからの電力伝送は、第3の真空用接続端子62a、第11の同軸ケーブル63a及び第3の給電線22cを伝播していく。 The power transmitted to the second power distributor 60 is divided into two and transmitted to the power supply points 23a and 23c of the first non-grounded electrode 2a by the seventh and eighth coaxial cables 61a and 61b, respectively. Is done. In this case, power transmission from the seventh coaxial cable 61a propagates through the first vacuum connection terminal 52a, the ninth coaxial cable 53a, and the first power supply line 22a. The power transmission from the eighth coaxial cable 61b propagates through the third vacuum connection terminal 62a, the eleventh coaxial cable 63a, and the third power supply line 22c.

上記LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18の出力端子の2つの出力は、電圧の位相差が180度異なる電力であり、両者は、上記外部導体同士が短絡された第3及び第4の同軸ケーブル49a、49bを入力部とし、外部導体同士が第1の短絡用導体30aで短絡された第9及び第10の同軸ケーブル53a、53b、及び第2の短絡用導体30bで短絡された第11及び第12の同軸ケーブル63a、63bを出力部とする平衡回路で伝送されているので、電力供給点23a、23b及び電力供給点23c、23dへの電力供給において、それらの同軸ケーブルの外部導体の内部を流れる電流は外部へ流出されないことは、実施例1、2および3の場合と同じである。その結果、第1及び第2の給電線22a、22bまわり及び電力給電点23a、23b、並びに給電線22c、22dまわり及び電力給電点23c、23d近傍での異常放電や局部放電などは発生しない。さらに、上記のように、電力供給点23aと23b、23cと23dに印加される電圧の位相差が180度であるので、すなわち、一対の電極に正負の電圧を掛けている状態であるので、電極間以外でのプラズマの発生は皆無となる。したがって、従来技術で問題であった一対の電極周辺のアース構造および配線状況に関係する漏洩電流に起因するプラズマの発生がない。なお、圧力条件が5.0Torr(666.5Pa)であっても、再現性の良い安定したプラズマの生成が可能である。 Two outputs at the output terminals of the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18 are powers having a voltage phase difference of 180 degrees, and both are the third and fourth coaxial cables in which the outer conductors are short-circuited. The ninth and tenth coaxial cables 53a and 53b in which the outer conductors are short-circuited by the first short-circuit conductor 30a, and the eleventh and tenth coaxial cables 53a and 53b in which the outer conductors are short-circuited by the second short-circuit conductor 30b. Since the power is transmitted through a balanced circuit having the twelfth coaxial cables 63a and 63b as output units, the power is supplied to the power supply points 23a and 23b and the power supply points 23c and 23d. Is the same as in the case of the first, second and third embodiments. As a result, no abnormal discharge or local discharge occurs around the first and second power supply lines 22a and 22b and the power supply points 23a and 23b, and around the power supply lines 22c and 22d and near the power supply points 23c and 23d. Further, as described above, since the phase difference between the voltages applied to the power supply points 23a and 23b, and 23c and 23d is 180 degrees, that is, since the positive and negative voltages are applied to the pair of electrodes, No plasma is generated except between the electrodes. Therefore, there is no generation of plasma due to the leakage current related to the ground structure and the wiring state around the pair of electrodes, which is a problem in the related art. Even when the pressure condition is 5.0 Torr (666.5 Pa), stable plasma with good reproducibility can be generated.

ところで、上記電力供給点23aと23b及び23cと23dから供給される電力の電圧波は、互いに電極間を伝播していく。すなわち、両者は互いに異なる方向から伝播しあい、重なり合うので、干渉現象が発生する。その様子を、図12及び図13を用いて説明する。図12において、電極2aの電力供給点23aから電力供給点23c方向の距離をxとし、xの正方向へ伝播する電圧波をW1(x,t)、xの負方向へ伝播する電圧波、即ち電力供給点23cから電力供給点23aの方向へ伝播する電圧波をW2(x,t)とすると、次のように表現される。
W1(x、t)=V0・sin(ωt+2πx/λ)
W2(x、t)=V0・sin{ωt−2π(x−L0)/λ+Δθ}
ただし、V0は電圧波の振幅、ωは電圧の角周波数、λは電圧波の波長、tは時間、L0は電力供給点23a、23cの間隔、Δθは電力供給点23aから供給される電力の電圧波と電力供給点23cから供給される電力の電圧波の位相差である。電圧の合成波W(x、t)は次式のようになる。
W(x、t)=W1(x、t)+W2(x、t)=2・V0cos{2π(x−L0/2)/λ−Δθ/2}・sin{ωt+(πL0/λ+Δθ/2)
上記合成波W(x、t)を概念的に図13に示す。図13において、Δθ=0の場合、生成されるプラズマの強さは電力供給点同士の中央部(x=L0/2)が強く、該中央部から離れるにしたがって弱くなることを示している。プラズマの強い部分は、Δθ>0の場合、プラズマの強い部分が一方の電力給電点側へ移動し、Δθ<0の場合、他方の電力給電点側へ移動することを示している。
By the way, the voltage waves of the power supplied from the power supply points 23a and 23b and the power supply points 23c and 23d propagate between the electrodes. That is, the two propagate from different directions and overlap with each other, so that an interference phenomenon occurs. This will be described with reference to FIGS. In FIG. 12, a distance x from the power supply point 23a of the electrode 2a in the direction of the power supply point 23c is x, a voltage wave propagating in the positive direction of x is W1 (x, t), a voltage wave propagating in the negative direction of x, That is, if a voltage wave propagating in the direction from the power supply point 23c to the power supply point 23a is W2 (x, t), the voltage wave is expressed as follows.
W1 (x, t) = V0 · sin (ωt + 2πx / λ)
W2 (x, t) = V0 · sin {ωt−2π (x−L0) / λ + Δθ}
Here, V0 is the amplitude of the voltage wave, ω is the angular frequency of the voltage, λ is the wavelength of the voltage wave, t is time, L0 is the interval between the power supply points 23a and 23c, and Δθ is the power supplied from the power supply point 23a. This is the phase difference between the voltage wave and the voltage wave of the power supplied from the power supply point 23c. The composite wave W (x, t) of the voltage is as follows.
W (x, t) = W1 (x, t) + W2 (x, t) = 2 · V0cos {2π (x−L0 / 2) / λ−Δθ / 2} · sin {ωt + (πL0 / λ + Δθ / 2)
FIG. 13 conceptually shows the composite wave W (x, t). FIG. 13 shows that when Δθ = 0, the intensity of the generated plasma is strong at the central part (x = L0 / 2) between the power supply points and becomes weaker as the distance from the central part increases. The strong plasma portion indicates that when Δθ> 0, the strong plasma portion moves to one power feeding point side, and when Δθ <0, it moves to the other power feeding point side.

図9ないし図11図示の装置の場合は、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置から給電点までの伝播路の長さが等しいので、Δθ=0である。この場合、図13のΔθ=0の場合に相当するので、電力供給点同士の中間点を中心にした安定したプラズマが生成される。プラズマの強さがほぼ一様と見られる範囲は、図13に示しているように、上記給電点23a、23cの間隔が使用電力の波長の十分の一以下好ましくは波長の十六分の一以下程度である。したがって、電源周波数が60MHzの場合(波長=5m)は幅50cm程度、70MHzの場合(波長=4.2m)は幅42cm程度、及び100MHzの場合(波長=3m)は幅30cm程度にわたって、安定したプラズマが得られるということを示している。 In the case of the devices shown in FIGS. 9 to 11, Δθ = 0 because the lengths of the propagation paths from the LC bridge type balun converter to the feeding point are equal. Since this case corresponds to the case of Δθ = 0 in FIG. 13, stable plasma is generated centering on the midpoint between the power supply points. As shown in FIG. 13, the range in which the plasma intensity is considered to be substantially uniform is that the interval between the feeding points 23a and 23c is one-tenth or less, preferably one-sixteenth of the wavelength of the power used. Below. Therefore, when the power frequency is 60 MHz (wavelength = 5 m), the width is about 50 cm, when the power frequency is 70 MHz (wavelength = 4.2 m), the width is about 42 cm, and when the power frequency is 100 MHz (wavelength = 3 m), the width is about 30 cm. This indicates that plasma can be obtained.

図13に示した定在波の概念を示す結果は従来技術では困難視されているVHFプラズマ生成でのプラズマの大面積・均一化が容易に可能であることを意味している。すなわち、一対の電極の電力供給点の間隔を使用する電力の波長の十分の一程度に保ち、かつ、その個数を増加すればそれに比例したサイズの大面積の均一なプラズマが容易に生成できる。例えば、図14に示すように、貫通孔45を等間隔例えば波長λの十分の一で、25個を配置し、それぞれの該貫通孔の近傍に、電力供給点23a、23bを25点設置した場合、電源周波数が60MHzなら、2mx2mの面積(間隔50cmx4=2m)、電源周波数が70MHzなら、1.68mx1.68mの面積(間隔42cmx4=1.68m)及び電源周波数が100MHzなら、1.2mx1.2mの面積(間隔30cmx4=1.2m)にわたって、均一なVHFプラズマが生成できることが推測される。 The result showing the concept of the standing wave shown in FIG. 13 means that a large area and uniform plasma can be easily generated by VHF plasma generation, which is considered difficult in the related art. That is, if the distance between the power supply points of the pair of electrodes is maintained at about one-tenth of the wavelength of the power to be used, and if the number is increased, uniform plasma having a large area and a proportional area can be easily generated. For example, as shown in FIG. 14, 25 through holes 45 are arranged at equal intervals, for example, one tenth of the wavelength λ, and 25 power supply points 23a and 23b are installed near each of the through holes. If the power supply frequency is 60 MHz, an area of 2 mx 2 m (interval 50 cm x 4 = 2 m), if the power supply frequency is 70 MHz, an area of 1.68 mx 1.68 m (interval 42 cm x 4 = 1.68 m) and if the power supply frequency is 100 MHz, 1.2 mx 1. It is estimated that a uniform VHF plasma can be generated over an area of 2 m (interval 30 cm × 4 = 1.2 m).

ただし、該インピーダンス整合器16を該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18の下流側、すなわち、それを該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と電力給電点23a、23bの間に配置させる場合、該インピーダンス整合器16に内蔵のLC回路は負荷と電源および伝送路のインピーダンス整合のため調整されるので、上記電力給電点23a、23bに印加される電圧の位相差は180度が確保できなくなる。したがって、該インピーダンス整合器16が配置される場所は該LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18より上流側である必要がある。 However, when the impedance matching device 16 is disposed downstream of the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18, that is, between the LC bridge type balanced-unbalanced converter 18 and the power feeding points 23a and 23b, Since the LC circuit built in the impedance matching device 16 is adjusted for impedance matching between the load, the power supply, and the transmission line, the phase difference between the voltages applied to the power supply points 23a and 23b cannot be 180 degrees. Therefore, the place where the impedance matching device 16 is disposed needs to be on the upstream side of the LC bridge type balun converter 18.

上記工程において、SiH4ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するSiH3、SiH2、SiH等の電気的に中性であるラジカル種が拡散現象により拡散し、一対の電極2a、4aの間から、基板ホルダー25に設置の基板12表面に吸着される。その結果、a−Si膜が堆積する。なお、微結晶Siあるいは薄膜多結晶Si等は、製膜条件の中のSiH4,H2の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。 In the above process, when the SiH4 gas is turned into plasma, electrically neutral radical species such as SiH3, SiH2, and SiH present in the plasma are diffused by a diffusion phenomenon, and the radicals between the pair of electrodes 2a, 4a are diffused. From the substrate 12 placed on the substrate holder 25. As a result, an a-Si film is deposited. It is a known technique that microcrystalline Si or thin-film polycrystalline Si can be formed by optimizing the flow ratio, pressure and power of SiH4 and H2 in the film forming conditions.

上記の手順で製膜する場合の具体的条件を以下に説明する。サイズは80cmx30cm程度のガラス基板12に製膜速度2nm/s、膜厚分布±10%のa−Siを製膜することを実施する。 Specific conditions for forming a film by the above procedure will be described below. An a-Si film having a film forming speed of 2 nm / s and a film thickness distribution of ± 10% is formed on a glass substrate 12 having a size of about 80 cm × 30 cm.

製膜条件は次の通りである。
(製膜条件)
●放電ガス:SiH4
●流量:500sccm
●圧力:5Torr(666.5Pa)
●電極間隔:1.5cm
●電源周波数:70MHz
●電力供給点の間隔:40cm
●電力:1000W
●基板の温度:200℃
The film forming conditions are as follows.
(Film formation conditions)
● Discharge gas: SiH4
● Flow rate: 500sccm
● Pressure: 5 Torr (666.5 Pa)
● Electrode spacing: 1.5cm
● Power frequency: 70MHz
● Interval between power supply points: 40cm
● Power: 1000W
● Substrate temperature: 200 ° C

上記製膜条件でプラズマを生成すると、第1の同軸ケーブル15、インピーダンス整合器16及び第2の同軸ケーブルを通して伝送された高周波電源14からの電力を、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置18と第3及び第4の同軸ケーブル49a、49bと第1および第2の電力分配器50,60と第5、第6、第7および第8の同軸ケーブルと第1、第2、第3及び第4の真空用接続端子52a、52b、52c、52dと第9、第10、第11及び第12の同軸ケーブル53a、53b、53c、53dと第1及び第2の短絡用導体30a、30bから成る平衡伝送線路方式で、第1及び第2の給電線22a、22bと第3及び第4の給電線22c、22dを介して、一対の電極2a、4aの電力供給点23a、23bおよび23c、23dに供給できるので、電力供給系と負荷である一対の電極との接続部での伝送特性が整合され、漏洩電流の発生が抑制される。したがって、生成されるプラズマの密度の空間的分布は、従来に比べて、再現性良く均一になる。その結果、製膜されるa−Siの膜厚分布は従来に比べて、再現性良く均一になる。数値的にはa−Si膜厚分布が±10以内で製膜が可能となる   When the plasma is generated under the above film forming conditions, the power transmitted from the high frequency power supply 14 through the first coaxial cable 15, the impedance matching unit 16 and the second coaxial cable is converted into the LC bridge type balance-unbalance converter 18 and the second coaxial cable. Third and fourth coaxial cables 49a and 49b, first and second power distributors 50 and 60, fifth, sixth, seventh and eighth coaxial cables and first, second, third and fourth coaxial cables. Composed of the vacuum connection terminals 52a, 52b, 52c, 52d, the ninth, tenth, eleventh, and twelfth coaxial cables 53a, 53b, 53c, 53d, and the first and second short-circuit conductors 30a, 30b. In a transmission line system, power supply points 23a, 23b and 23c of a pair of electrodes 2a and 4a are connected via first and second power supply lines 22a and 22b and third and fourth power supply lines 22c and 22d. Can be supplied to 3d, the transmission characteristics at the joints aligned with the pair of electrodes which is a load and power supply system, the occurrence of leakage current is suppressed. Therefore, the spatial distribution of the density of the generated plasma becomes uniform with good reproducibility as compared with the related art. As a result, the film thickness distribution of the formed a-Si becomes uniform with good reproducibility as compared with the conventional case. Numerically, film formation is possible with a-Si film thickness distribution within ± 10.

なお、本実施例では、一対の電極2a、4aにそれぞれ、給電点を2点(一対)としているので、基板サイズは80cmx30cm程度に制約されるが、図14に示したように、電力供給点を等間隔で多数、設置すれば、すなわちその個数を増加させれば、1〜2m級の大面積基板への対応は容易に可能である。 In the present embodiment, since the power supply points are set to two points (a pair) for each of the pair of electrodes 2a and 4a, the substrate size is restricted to about 80 cm × 30 cm. However, as shown in FIG. If a large number of are installed at equal intervals, that is, if the number is increased, it is possible to easily cope with a large area substrate of 1 to 2 m class.

また、a−Si太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造では、膜厚分布として±10%以内であれば性能上問題はない。上記実施例によれば、60MHz〜100MHzの電源周波数を用いても、従来の装置および方法に比べ著しく良好な膜厚分布を得ることが可能である。このことは、a−Si太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係わる工業的価値が著しく大きいことを意味している。 In the manufacture of a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums, and the like, there is no problem in performance as long as the film thickness distribution is within ± 10%. According to the above embodiment, it is possible to obtain a significantly better film thickness distribution as compared with the conventional apparatus and method even when using a power supply frequency of 60 MHz to 100 MHz. This means that the industrial value related to improvement in productivity and cost reduction in the field of manufacturing a-Si solar cells, thin film transistors, photosensitive drums and the like is extremely large.

実施例1に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the entirety of a plasma surface treatment apparatus according to a first embodiment. 図1図示のプラズマ表面処理装置の真空容器内部の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of the inside of a vacuum vessel of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 1. 本発明に関する同軸ケーブルを用いた平衡伝送回路の構成を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a balanced transmission circuit using a coaxial cable according to the present invention. 実施例2に係わるプラズマ表面処理装置の全体の概念を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the general concept of a plasma surface treatment apparatus according to a second embodiment. 実施例2に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。FIG. 4 is a schematic diagram showing the entirety of a plasma surface treatment apparatus according to a second embodiment. 図5図示のプラズマ表面処理装置の真空容器内部の説明図。FIG. 6 is an explanatory view of the inside of a vacuum vessel of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 5. 実施例3に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。FIG. 9 is a schematic view showing the whole plasma surface treatment apparatus according to a third embodiment. 図7図示のプラズマ表面処理装置の真空容器内部の説明図。FIG. 8 is an explanatory view of the inside of a vacuum vessel of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 7. 実施例4に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。FIG. 9 is a schematic diagram showing the entirety of a plasma surface treatment apparatus according to a fourth embodiment. 図9図示のプラズマ表面処理装置の第1の電極に設置の貫通孔を示す説明図。FIG. 10 is an explanatory view showing a through hole provided in a first electrode of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 9. 図9図示のプラズマ表面処理装置の電力供給点配線を示す説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing power supply point wiring of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 9. 実施例4に係わる一対の電極間に発生の電圧の定在波を示す説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a standing wave of a voltage generated between a pair of electrodes according to the fourth embodiment. 実施例4に係わる一対の電極間に発生の電圧の定在波の腹の位置を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing positions of antinodes of a standing wave of a voltage generated between a pair of electrodes according to the fourth embodiment. 実施例4に係わるプラズマ表面処理装置の大面積プラズマ生成への応用例を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an application example of the plasma surface treatment apparatus according to the fourth embodiment to generation of large-area plasma. 従来のプラズマ表面処理装置の第1の典型例の構成を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing a configuration of a first typical example of a conventional plasma surface treatment apparatus. 従来のプラズマ表面処理装置の第2の典型例の構成を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a second typical example of a conventional plasma surface treatment apparatus. 従来のプラズマ表面処理装置の第3の典型例の構成を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory view showing a configuration of a third typical example of a conventional plasma surface treatment apparatus. 従来のシュペルトップ型平衡不平衡変換装置の構成を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional super-top type balance-unbalance converter. 従来の二分の一波長迂回型平衡不平衡変換装置の構成を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional half-wavelength detour-type balance-unbalance converter. 従来の平衡伝送回路の構成を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional balanced transmission circuit.

符号の説明Explanation of reference numerals

1...真空容器、
2...第1の非接地電極、
3...図示しない基板ヒータ、
4...第2の非接地電極、
5a、5b...絶縁物支持材、
6...開口、
7...アースシールド、
8a、8b...放電ガス供給管、
9...整流孔、
10...排気管、
11...図示しない真空ポンプ、
12...基板、
13...図示しないゲートバルブ、
14...高周波電源、
15...第1の同軸ケーブル、
16...インピーダンス整合器、
17...第2の同軸ケーブル、
18...LCブリッジ型平衡不平衡変換装置、
22a、22b...第1及び第2の給電線、
23a、23b...電力給電点、
25...基板ホルダー、
27a、27b...同軸ケーブル、
28a、28b...真空用接続端子、
29a、29b...同軸ケーブル、
30...短絡用導体。
1. . . Vacuum vessel,
2. . . A first ungrounded electrode,
3. . . Substrate heater not shown,
4. . . A second ungrounded electrode,
5a, 5b. . . Insulator support,
6. . . Opening,
7. . . Earth shield,
8a, 8b. . . Discharge gas supply pipe,
9. . . Straightening hole,
10. . . Exhaust pipe,
11. . . Vacuum pump, not shown,
12. . . substrate,
13. . . Gate valve not shown,
14. . . High frequency power supply,
15. . . A first coaxial cable,
16. . . Impedance matching device,
17. . . A second coaxial cable,
18. . . LC bridge type balance-unbalance converter,
22a, 22b. . . First and second feeders,
23a, 23b. . . Power feeding point,
25. . . Board holder,
27a, 27b. . . coaxial cable,
28a, 28b. . . Connection terminal for vacuum,
29a, 29b. . . coaxial cable,
30. . . Short-circuit conductor.

Claims (8)

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供給する放電用ガス供給系と、プラズマ生成用の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置に用いられる平衡伝送回路であって、2本の長さが略等しい同軸ケーブルの外部導体同士が少なくともそれぞれの両端部で短絡され、かつ、該2本の同軸ケーブルの一方の端部のそれぞれの芯線を入力部とし、他方の端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする平衡伝送回路。 A vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, an electrode for plasma generation, a power supply comprising a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter. And a substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing, and a balanced transmission circuit used in a plasma surface treatment apparatus for processing the surface of the substrate using generated plasma. The outer conductors of the coaxial cables having substantially the same length are short-circuited at least at both ends thereof, and the respective core wires at one end of the two coaxial cables are used as input portions, and the respective core wires at the other end are used as input portions. A balanced transmission circuit characterized by having a configuration as an output unit. 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供給する放電用ガス供給系と、プラズマ生成用の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置に用いられる平衡伝送回路であって、2本の長さが略等しい同軸ケーブルの外部導体同士が少なくともそれぞれの両端部で他の導体により短絡され、かつ、該2本の同軸ケーブルの一方の端部のそれぞれの芯線を入力部とし、他方の端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする平衡伝送回路。 A vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, an electrode for plasma generation, a power supply comprising a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter. And a substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing, and a balanced transmission circuit used in a plasma surface treatment apparatus for processing the surface of the substrate using generated plasma. The outer conductors of the coaxial cables having substantially the same length are short-circuited at least at both ends by other conductors, and each core wire at one end of the two coaxial cables is used as an input unit, and the other end is used. Characterized in that each core wire is used as an output unit. 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供給する放電用ガス供給系と、プラズマ生成用の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置に用いられる平衡伝送方法であって、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いて、前記平衡不平衡変換装置の出力回路から前記電極に設置の電力供給点へ該平衡不平衡変換装置の出力を伝送することを特徴とする平衡伝送法。 A vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, an electrode for plasma generation, a power supply comprising a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter. A system and a substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing, comprising: a balanced transmission method used in a plasma surface treatment apparatus for treating a surface of a substrate by using generated plasma; 3. An output of the balanced-unbalanced converter is transmitted from an output circuit of the balanced-unbalanced converter to a power supply point installed on the electrode, using a balanced transmission circuit having the configuration described in (2). Transmission method. 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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、前記一対の電極に複数の開口を設置し、該一対の電極のそれぞれの周縁に電力供給点を配置し、かつ、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いて、前記電力供給系構成部材の平衡不平衡変換装置の出力回路と該一対の電極の電力供給点を接続するという構成を有することを特徴とするプラズマ表面処理装置。 A vacuum vessel having an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, a pair of electrodes including first and second electrodes for generating plasma, and impedance matching with a high frequency power supply A plasma supply apparatus comprising a power supply system comprising a vessel and an equilibrium-unbalance converter, and a substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing, wherein the plasma surface processing apparatus uses a generated plasma to process the surface of the substrate. A plurality of openings are provided in a pair of electrodes, a power supply point is arranged on each periphery of the pair of electrodes, and the power supply is performed by using a balanced transmission circuit having the configuration according to claim 1 or 2. A plasma surface treatment apparatus having a configuration in which an output circuit of an equilibrium-unbalance converter for a system component is connected to a power supply point of the pair of electrodes. 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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、前記基板を前記一対の電極間の外に配置し、該第1および第2の電極にそれぞれに複数の開口を設置し、かつ、該第1の電極に複数の貫通孔を等間隔に設置し、複数の該貫通孔のそれぞれの近傍に該第1の電極の電力供給点を設置し、該第2の電極の電力供給点を該それぞれの貫通孔に近接する位置に設置し、かつ、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いて、それぞれの該貫通孔を介して前記電力供給系構成部材の平衡不平衡変換装置の出力回路と該第1および第2の電極の電力供給点を接続するという構成を有することを特徴とするプラズマ表面処理装置。 A vacuum vessel having an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, a pair of electrodes including first and second electrodes for generating plasma, and impedance matching with a high frequency power supply A plasma supply apparatus comprising a power supply system comprising a vessel and an equilibrium-unbalance converter, and a substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma processing, wherein the plasma surface processing apparatus uses a generated plasma to process the surface of the substrate. A substrate is disposed outside between the pair of electrodes, a plurality of openings are provided in the first and second electrodes, respectively, and a plurality of through holes are provided in the first electrode at equal intervals, A power supply point of the first electrode is provided near each of the plurality of through holes, and a power supply point of the second electrode is provided at a position close to the respective through holes, and Has the configuration described in 1 or 2 It has a configuration in which the output circuit of the balance-unbalance conversion device of the power supply system component and the power supply points of the first and second electrodes are connected through the respective through holes using a balanced transmission circuit. A plasma surface treatment apparatus characterized by the above-mentioned. 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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、該一対の電極の電力供給点と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段と、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、前記電力供給系から前記一対の電極へ電力を供給する電力供給回路の装置構成は、電力の流れの上流側から下流側に沿って、高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、平衡伝送回路および電力供給点の順序に配置させることを特徴とするプラズマ表面処理装置。 A vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, a pair of electrodes including first and second electrodes for generating plasma, 3. A balanced transmission having the configuration according to claim 1 or 2, wherein a power supply point, a power supply system including a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter, a substrate holding unit for arranging a substrate to be subjected to plasma processing, and In a plasma surface treatment apparatus that includes a circuit and treats a surface of a substrate using generated plasma, an apparatus configuration of a power supply circuit that supplies power from the power supply system to the pair of electrodes includes a power flow path. A plasma surface characterized by being arranged from an upstream side to a downstream side in the order of a high-frequency power supply, an impedance matching device, a balun converter, a balanced transmission circuit, and a power supply point. Management apparatus. 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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、該一対の電極の電力供給点と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段と、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、前記電力供給系から前記一対の電極へ電力を供給する電力供給回路の装置を、電力の流れの上流側から下流側に沿って、高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、平衡伝送回路および電力供給点の順序に配置させるという構成によりプラズマ表面処理を行うことを特徴とするプラズマ表面処理方法。 A vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, a pair of electrodes including first and second electrodes for generating plasma, 3. A balanced transmission having the configuration according to claim 1 or 2, wherein a power supply point, a power supply system including a high-frequency power supply, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter, a substrate holding unit for arranging a substrate to be subjected to plasma processing, and In a plasma surface treatment method comprising a circuit and treating a surface of a substrate using generated plasma, a device of a power supply circuit for supplying power from the power supply system to the pair of electrodes is provided upstream of a flow of power. Plasma surface treatment by the arrangement of high-frequency power supply, impedance matching device, balanced-unbalanced conversion device, balanced transmission circuit, and power supply point in order from side to downstream Plasma surface treatment method, which comprises carrying out. 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供給する放電用ガス供給系と、プラズマを生成する第1及び第2の電極からなる一対の電極と、高周波電源とインピーダンス整合器と平衡不平衡変換装置から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板を配置する基板保持手段とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、請求項1あるいは2に記載の構成を有する平衡伝送回路を用いて、前記平衡不平衡変換装置の出力回路から前記電極に設置の電力供給点へ該平衡不平衡変換装置の出力を伝送し、プラズマ表面処理を行うことを特徴とするプラズマ表面処理方法。
A vacuum vessel having an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, a pair of electrodes including first and second electrodes for generating plasma, and impedance matching with a high frequency power supply A plasma surface treatment method comprising: a power supply system comprising a vessel and a balance-unbalance conversion device; and substrate holding means for arranging a substrate to be subjected to plasma treatment, wherein the surface of the substrate is treated using generated plasma. An output of the balanced-unbalanced converter is transmitted from an output circuit of the balanced-unbalanced converter to a power supply point provided on the electrode using a balanced transmission circuit having the configuration described in item 1 or 2, and A plasma surface treatment method comprising performing treatment.
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