JP2004266038A - 表面処理装置および表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１ｍ×１ｍを越える大面積基板に対しても、非接地電極と接地電極間のプラズマが均一に生成され、基板に対する均一な表面処理が可能となる表面処理装置および表面処理方法を提供することを提供すること。
【解決手段】プラズマを利用して真空容器１に配置される基板Ｗの表面を処理する表面処理装置７０において、前記真空容器１内に対向配置された一対の電極２、４と、前記一対の電極２、４にそれぞれ電力を供給するケーブル３４ａ、３４ｂと、前記一対の電極２、４にそれぞれ設置され、前記ケーブル３４ａ、３４ｂからの電力を供給される給電点１０ａ、１０ｂとを有し、前記一対の電極２、４に供給された前記電力の電圧の位相差が１８０°である構成にする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電用ガスのグロー放電プラズマを利用して基板の表面に所定の処理を施す表面処理装置及び表面処理方法に関する。本発明は、特に、周波数３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの高周波電力により生じさせた放電用ガスのグロー放電によって、プラズマを生成する反応性プラズマによる表面処理装置及び表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反応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（液晶ディスプレイ）、アモルファスＳｉ系太陽電池、薄膜多結晶Ｓｉ系太陽電池、複写機用感光体及び各種情報記録デバイスなどの分野にて既に実用化されている。
【０００３】
上記表面処理の技術分野は、薄膜形成、エッチング、表面改質など多岐に亘るが、いずれも反応性プラズマの化学的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係る装置及び方法として、グロー放電発生にラダー型（はしご型）構造の非接地電極を用いるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の従来の技術を、図１５〜図１９を参照して説明する。図１５は、従来の技術に係る表面処理装置の概念図、図１６は、従来の技術に係る放電電極への給電方法に用いた装置の回路を示すブロック構成図、図１７は、従来の技術に係る電極への給電端子の取り付け部分を示す図、図１８は、電圧波の説明図、図１９は、電圧の合成波の説明図である。
【０００５】
図１５および図１６に示すように、表面処理装置７０は、基板Ｗを取り囲む真空容器１と、この真空容器１内で基板Ｗに対面配置されるラダー型構造の非接地電極２と、この非接地電極２に給電する給電回路２８ａとを備えている。
【０００６】
真空容器１には、該真空容器１内の反応ガス等のガスを排気する排気管３０を介して真空ポンプ３１が接続されている。そして、アースシールド３２が配置されている。前記アースシールド３２は不必要な部分での放電を抑制し、かつ、前記排気管３０と組み合わせて使用されることにより、反応ガス導入管３３ａ、３３ｂより導入される反応ガスおよびその他生成物等を、排気管３０を介して排出する機能を有している。
【０００７】
真空ポンプ３１を稼動すると、内圧１×１０^−３〜１×１０^−６Ｔｏｒｒ程度まで真空排気されるようになっている。反応ガス導入管３３ａ、３３ｂより製膜プロセスガスとしてシランやジシランがガス供給管に供給されると、多数の吹き出し孔から非接地電極２と基板Ｗとの間に製膜プロセスガスが供給されるようになっている。
【０００８】
基板Ｗは接地電極４により保持され、内蔵ヒータ（図示せず）により所定温度域に加熱されるようになっている。なお、基板Ｗには厚さ１ｍｍ×幅４６０ｍｍ×長さ４６０ｍｍサイズの透明ガラス板が用いられる。
【０００９】
放電電極としての非接地電極２は、丸棒電極部材を等ピッチ間隔に格子状に組立て配列してなるものであり、４つの給電点１０ａ〜１０ｄで給電回路２８ａの給電線（中心導体）２８ｂに接続されている。給電点１０ａ〜１０ｄのうち２つは非接地電極２の一方端側に配置された丸棒電極部材のほぼ三等分点にそれぞれ設けられ、残りの２つは非接地電極２の他方端側に配置された丸棒電極部材のほぼ三等分点にそれぞれ設けられている。なお、非接地電極２は例えば５２０ｍｍ×５２０ｍｍサイズであり、丸棒電極部材は例えば直径６ｍｍである。
【００１０】
給電回路２８ａには、高周波発振器２２、分配器２９、フェーズシフタ（位相シフタ）２５、１対の電力増幅器２３ａ、２３ｂおよび１対の整合器６ａ、６ｂが設けられている。高周波発振器２２は分配器２９を介して１対の電力増幅器２３ａ、２３ｂに接続され、各電力増幅器２３ａ、２３ｂは整合器６ａ、６ｂにそれぞれ接続され、さらに各整合器６ａ、６ｂは各給電点１０ａ〜１０ｄにそれぞれ接続されている。
【００１１】
分配器２９の出力回路は２つに分岐し、一方の分岐回路にはコンピュータ２７で駆動制御されるフェーズシフタ２５が設けられている。各分岐回路は、さらに２つにそれぞれ分岐し、給電点１０ａ〜１０ｄを介して非接地電極２にそれぞれ接続されている。
【００１２】
非接地電極２の給電点１０ａには、図１７に示すように、前記アースシールド３２を貫通して設置されている真空用同軸ケーブル３４の芯線（内部導体）３７が、外部導体の姿を整える機能を持つカップリング３５および放電防止用絶縁環３６を用いて接続されている。なお、該真空用同軸ケーブル３４の外部導体はアースシールド３２（真空容器と電気的に接続されている）に取り付けリング３８を用いて接続されている。
【００１３】
高周波発振器２２には定格周波数が６０ＭＨｚの水晶発振器、フェーズシフタ２５には全固体素子のアナログ電圧制御型位相器が用いられる。高周波発振器２２からは超高周波（ＶＨＦ）が発振され、これが分配器２９によって分配され、電力増幅器２３ａ、２３ｂおよび整合器６ａ、６ｂ、給電点１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを介して非接地電極２に給電されるようになっている。フェーズシフタ２５は、コンピュータ２７から送られる所定の処理データ信号に基づいて一方側の分配ＶＨＦを最高１００ｋＨｚで高速位相変調するようになっている。
【００１４】
製膜条件としては、基板サイズを４６ｃｍ×４６ｃｍ、基板温度を２００℃、真空容器の内圧を１５０ｍＴｏｒｒ、シランガス供給量を５０ｓｃｃｍ、水素ガス供給量を１５００ｓｃｃｍとされている。図１５および図１６において、フェーズシフタ２５をコンピュータ２７で高速かつ高精度に制御し、このフェーズシフタ２５の高速位相変調により非接地電極２の一方端側に供給する高周波電力の位相を他方端側の高周波電力の位相からシフトさせながら、基板Ｗ上に、例えば、微結晶Ｓｉを製膜させる。この場合、非接地電極２近傍の電界は、供給される高周波電力により正弦状に変化する。その様子を図１８に電圧の波として示している。
【００１５】
図１８において、非接地電極２の長さ方向の位置をｘ、右方向へ伝播する電力波をｗ_１（ｘ，ｔ）、左方向へ伝播する電力波をｗ_２（ｘ，ｔ）と置くと、次のように表現される。
ｗ_１（ｘ，ｔ）＝Ｖ_０ｓｉｎ（ωｔ＋２πｘ／λ）・・・（１）
ｗ_２（ｘ，ｔ）＝Ｖ_０ｓｉｎ｛ωｔ−２π（ｘ−Ｌ_０）／λ＋Δθ｝・・・（２）
但し、ωは電圧の角周波数、λは電圧の波長、ｔは時間、Ｌ_０は非接地電極２の電圧伝播方向の長さ、Δθは位相差である。
【００１６】
したがって、電圧の合成波ｗ（ｘ，ｔ）は、次式のようになる。

【００１７】
合成波ｗ（ｘ，ｔ）を概念的に図１９に示す。Δθ＝０の場合、生成されるプラズマの強さは非接地電極２の中央部（ｘ＝Ｌ_０／２）が強く、両端では，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、非接地電極２の右端部であり、Δθ＜０の場合、左端部であることを示している。すなわち、前記フェーズシフタ２５を用いて、前記式（３）のΔθを−１８０°〜＋１８０°の間で時間的に三角波状に変化させてやることにより、時間平均的に均一な強さのプラズマが生成される。結果的には、一様な膜厚分布の微結晶Ｓｉ膜が得られる。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００１−２５７０９８号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の表面処理技術、即ち表面処理装置と表面処理方法は、ＬＣＤ、ＬＳＩ、電子複写機及び太陽電池等の産業分野のいずれにおいても、生産性向上に伴う製品コストの低減及び大面積壁掛ＴＶなど性能（仕様）の改善等大面積化及び高速処理化のニーズが年々強まっている。
【００２０】
最近では、上記ニーズに対応する為、産業界のみならず、学会でも特にプラズマＣＶＤ（化学蒸着）技術及びプラズマエッチング技術ともに、ＶＨＦ帯の電源を用いた高密度プラズマＣＶＤの高速製膜技術及び高速プラズマエッチング技術の研究が盛んになっている。
【００２１】
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。図１５および図１６において、一対の電極、すなわち非接地電極２と平板上の接地電極４との間に発生する電界により、放電ガス、例えば、ＳｉＨ_４はプラズマ化されて、Ｓｉ、ＳｉＨ、ＳｉＨ_２、ＳｉＨ_３、Ｈ、Ｈ_２等に分解され、基板Ｗ上に例えば、ａ−Ｓｉ膜が形成される。
【００２２】
しかしながら、サイズが１ｍ×１ｍを越える大面積基板を対象にしたＶＨＦプラズマ生成では、非接地電極２への給電点１０ａ〜１０ｄが図２０に示されているように多数必要になる。
【００２３】
ここで、高周波の電波特有の現象である表皮効果が３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚになると、より一層顕著になる。すなわち、表皮効果は高周波数の電流が導体の表面近傍のみを流れる現象で、その電流の流れる表面深さδは、ｆ：周波数、μ：透磁率、σ：導電率として、式４にて表される。
δ＝（３．１４×ｆ・μ・σ）^−０．５・・・（４）
【００２４】
例えば、導体が銅の場合、その表面深さは１３．５６ＭＨｚで約１９μｍ、５０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで約１０μｍ、１５０ＭＨｚで約５．８μｍである。したがって、ＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）でのプラズマを用いた表面処理技術では、図２１に模式的に示した高周波電流のように、電極の表面を電流が流れるので、高周波発振器２２から電極への電力供給はインピーダンスが増大し、その伝播路での電力損失が著しく大きくなることが推測されるが、非接地電極２を用いる場合は、プラズマ生成空間のごく近傍に、給電点１０ａ〜１０ｄがあるために、高周波電力の伝播に関するインピーダンス増大は大きくないと考えられる。
【００２５】
しかしながら、図２２に示すように、電力供給点、すなわち真空用同軸ケーブル３４の芯線３７と非接地電極２の給電点１０ａ近傍では、前記真空用同軸ケーブル３４の外部導体およびアースシールド３２と前記真空用同軸ケーブル３４の芯線間で強い電界が発生し、強い局部放電が生成される。その様子を図２３に示す。その原因は、同軸ケーブルの本質的特性である不平衡型伝送路の問題に起因していると考えられる。
【００２６】
さらに、非接地電極２を用いた位相変調法では、最高１００ｋＨｚでプラズマ発生電圧波を図１９に示すように時間的に変化させるので、電源周波数は１００ｋＨｚと見なされる。この場合、Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ−Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＧＤ ａ−Ｓｉ：Ｈ， Ａｋｉｈｉｓａ Ｍａｔｓｕｄａ， Ｔａｋａｏ Ｋａｇａ， Ｈｉｄｅｏ Ｔａｎａｋａ ａｎｄ Ｋａｚｕｎｏｂｕ Ｔａｎａｋａ， Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ．２３， Ｎｏ．８， Ａｕｇｕｓｔ， １９８４， ｐｐ．Ｌ５６７−Ｌ５６９に記載されているように、電源周波数が１ＭＨｚ以下であるので、そのプラズマが製作されるａ−Ｓｉ系膜は、水素含有率が著しく多く、かつ、膜内の残留応力（圧縮応力）が極めて大きくなる特性を有する。
【００２７】
したがって、高性能太陽電池製造への応用には、膜質上の問題がある。さらに、電極に非接地電極２を用いても、大面積基板を対象にした場合、上記の現象の発生により、ＶＨＦプラズマを利用した表面処理装置への応用では依然として問題がある。
【００２８】
以上詳述したように、従来技術では、量産性向上や低コスト化に必要なサイズ１ｍ×１ｍを越える大面積基板に関するプラズマ発生電源のＶＨＦ級高周波数化により製膜速度の向上は依然として困難で、不可能視されている。なお、応用物理学会においても研究が活発化しているが、１ｍ×１ｍ級大面積基板を対象にしたＶＨＦプラズマ利用の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。
【００２９】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非接地電極と接地電極にそれぞれ電圧の位相差が１８０度異なる電力を供給する電力供給系を用いた構成にすることにより、１ｍ×１ｍを越える大面積基板に対しても、基板に対する均一な表面処理が可能となる表面処理装置および表面処理方法を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明に係る表面処理装置は、プラズマを利用して真空容器に配置される基板の表面を処理する表面処理装置において、前記真空容器内に対向配置された一対の電極と、前記一対の電極にそれぞれ電力を供給するケーブルと、前記一対の電極にそれぞれ設置され、前記ケーブルからの電力を供給される給電点とを有し、 前記一対の電極に供給された前記電力の電圧の位相差が１８０°であることを特徴とする。
【００３１】
また、この発明に係る表面処理装置は、前記一対の電極に配置された給電点が同数であることを特徴とする。
【００３２】
また、この発明に係る表面処理装置は、前記一対の電極の一方の電極に電力を供給するケーブルと、他方の電極に電力を供給するケーブルとをそれぞれの給電点近傍で、それぞれのケーブルの外側導体同士を他の導体にて連結することを特徴とする。
【００３３】
また、この発明に係る表面処理装置は、前記一対の電極が非接地電極と接地電極とからなることを特徴とする。
【００３４】
また、この発明に係る表面処理装置は、前記非接地電極がラダー型電極であることを特徴とする。
【００３５】
また、この発明に係る表面処理装置は、前記非接地電極が格子状電極であることを特徴とする。
【００３６】
また、この発明に係る表面処理装置は、前記非接地電極が複数からなることを特徴とする。
【００３７】
また、この発明に係る表面処理装置は、前記接地電極が１つ以上の穴があいた板であることを特徴とする。
【００３８】
また、この発明に係る表面処理方法は、真空容器に配置される一対の電極を有し、一対の電極の間に基板を配置し、プラズマを用いて、その基板の表面を処理する表面処理方法において、前記真空容器内を排気する工程と、前記真空容器内に放電用ガスを供給する工程と、一対の電極の双方に電力を供給する工程と、を有し、前記一対の電極に供給された前記電力の電圧の位相差が１８０°であることを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係る表面処理装置および表面処理方法について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、表面処理装置および表面処理方法の一例として、太陽電池を製作する際に必要なａ−Ｓｉ薄膜を製作する装置および方法が記載されているが、本願の発明の対象が、下記の例の装置および方法に限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１）
まず、図１〜図３を参照して実施例１の表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）７０について説明する。ここで、図１は、本発明の実施例１に係る表面処理装置７０の全体図、図２は、前記表面処理装置７０の一構成を示す放電用電極に高周波電力を供給するための電力供給系を示す説明図、および図３は、前記電力供給系の一構成である給電ケーブルと上記電極とを結線する位置である給電点を示す断面図である。
【００４１】
真空容器１内には、グロー放電プラズマを発生するための一対の電極、すなわちラダー型構造の非接地電極２と平板型構造の接地電極４とが配置されている。ここで、前記接地電極４は、基板ヒータ（図示せず）を内蔵し、被処理物としての基板Ｗを支持すると共に、基板Ｗの温度を制御する機能を有している。
【００４２】
前記非接触電極２は、図１および図３に示すように、棒状部材からなるはしご型構造を有する。外形寸法は長さ１２００ｍｍ、幅１５６ｍｍ、部材の直径６ｍｍである。なお、棒状部材の直径および外形寸法は上記した値に限らない。
【００４３】
前記非接地電極２の外側には、図１および図２に示すようにアースシールド３２が配置されている。アースシールド３２は、不必要な部分での放電を抑制し、かつ、反応ガス導入管３３ａ、３３ｂより導入されるＳｉＨ_４等反応ガスを反応ガス吐出孔２６と組み合わせて使用されることにより、前記一対の電極、すなわち非接地電極２と接地電極４との間に均一に吐出する機能を有している。また、前記アースシールド３２は、排気管３０および真空ポンプ３１と組み合わせて使用することにより、上記反応ガス導入管３３ａ、３３ｂより導入された反応ガスを排出する機能を有している。
【００４４】
真空容器１内の圧力は、図示しない圧力計によりモニタされ、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、反応ガスの導入量が１００〜５００ｓｃｃｍ程度で供給される場合、圧力を０．０１〜１０Ｔｏｒｒ（１．３３〜１３３０Ｐａ）程度に調整できる。反応ガスの供給が無い場合、真空容器１内の真空到達圧力は２〜３×１０^−７Ｔｏｒｒ（２．６６〜３．９９×１０^{− ５}Ｐａ）程度である。
【００４５】
非接地電極２および接地電極４間への電力の供給は、図１〜図３に示すように、第１および第２の給電点１０ａ、１０ｂに後述の給電線、電流導入端子、整合器および高周波電源等により構成の電力供給系が用いられる。
【００４６】
図１および図２において、２出力位相可変発信器５２は、周波数３０〜３００ＭＨｚで、位相の異なる正弦波電圧を２つの端子より出力する。前記２出力位相可変発信器５２の電力を、それぞれ第１および第２の電力増幅器２３ａ、２３ｂで、５００〜１０００Ｗ級に増幅する。
【００４７】
第１および第２の同軸ケーブル５３ａ、５３ｂは、前記２出力位相可変発信器５２の出力をそれぞれ送信する。なお、第１および第２の同軸ケーブル５３ａ、５３ｂの外部導体は接地されている。第１および第２の整合器６ａ、６ｂは、インピーダンスの整合を行う。すなわち、後述の第５および第６の同軸ケーブルを介して前記一対の電極２、４に供給する高周波電力の伝送損失を最小限にする調整機能を有している。
【００４８】
第３および第４の同軸ケーブル５４ａ、５４ｂは、前記電力増幅器２３ａ、２３ｂの出力を前記第１および第２の整合器６ａ、６ｂに送電する。なお、第３および第４の同軸ケーブル５４ａ、５４ｂの外部導体は接地されている。第５および第６の同軸ケーブル８ａ、８ｂは、前記第１および第２の整合器６ａ、６ｂの出力を後述の電流導入端子５５ａ、５５ｂを介して、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂに送電する。なお、第５および第６の同軸ケーブル８ａ、８ｂの外部導体は接地されている。
【００４９】
第１および第２の電流導入端子５５ａ、５５ｂは、大気側にある第５および第６の同軸ケーブル８ａ、８ｂと真空容器１内にある第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂとを接続する機能を有する。前記第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの芯線３７ａ、３７ｂは、前記非接地電極２および前記接地電極４に、それぞれ第１および第２の給電点１０ａ、１０ｂで接続される。
【００５０】
そして、図３に示すように、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体は、第１および第２の給電点１０ａ、１０ｂの近くで導体５０により接続され、同電位になっている。なお、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体は接地されている。
【００５１】
オシロスコープ５１は、前記第１および第２の電力増幅器２３ａ、２３ｂの出力の電圧の位相差をモニターする。なお、このオシロスコープ５１で前記電圧の位相差をモニターしながら、前記２出力位相可変発信器５２の出力間の位相を調整することにより、前記電圧の位相差を１８０°に設定する。
【００５２】
次に、上記構成の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〜図３において、予め基板Ｗを接地電極４上に設置し、真空ポンプ３１を稼動させ、反応ガス導入管３３ａ、３３ｂからＳｉＨ_４ガスを、例えば２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、非接地電極２と接地電極４との間に高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚの電力を供給する。
【００５３】
すなわち、２出力位相可変発信器５２の信号を第１および第２の電力増幅器２３ａ、２３ｂで増幅し、かつ、該電力増幅器２３ａ、２３ｂの出力電圧の位相差を１８０°とし、出力として、例えば５００Ｗを、第１および第２の整合器６ａ、６ｂ、第５および第６の同軸ケーブル８ａ、８ｂ、第１および第２の電流導入端子５５ａ、５５ｂ、および第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの芯線３７ａ、３７ｂを介して、給電点１０ａ、１０ｂに供給すると、非接地電極２と接地電極４との間にＳｉＨ_４プラズマが発生する。
【００５４】
ここで、給電点１０ａ、１０ｂに供給される電圧が位相差１８０°であるので、前記一対の電極２、４間に発生する電界は、両電極内のみに生成されるので、結果として、前記給電点１０ａ、１０ｂ近傍には、局部放電などの異常放電は発生しない。
【００５５】
また、前記第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体はお互いに導体５０で接続されているので、両者間での異常放電は抑制されている。なお、基板Ｗの温度は、８０〜３５０℃の範囲、例えば２００℃に保持する。
【００５６】
ＳｉＨ_４プラズマを発生させると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ_３、ＳｉＨ_２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板Ｗ表面に吸着されることにより、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉが堆積する。なお、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉは、製膜条件の中のＳｉＨ_４、Ｈ_２の流量比、圧力およびプラズマ発生用電力の適正化をすることで製膜できることは公知の技術であるので、ここではＳｉＨ_４ガスを用いたａ−Ｓｉ製膜を例にとり説明する。当然ながら、微結晶Ｓｉおよび薄膜多結晶Ｓｉを製膜することも可能である。
【００５７】
上記の手順に従って製膜した結果の一例を以下に説明する。製膜条件は、次のとおりとした結果、サイズ１２００ｍｍ×１５０ｍｍ（厚み３ｍｍ）のガラス基板に、製膜速度１ｎｍ／ｓ、膜厚分布±１０％のａ−Ｓｉ膜を製膜できた。
【００５８】
（製膜条件）
・反応ガス：モノシランガス（ＳｉＨ_４）
・流量：２００ｓｃｃｍ
・圧力：０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）
・電源周波数：６０ＭＨｚ
・一対の電極２、４間に供給される電力の電圧の位相差：１８０°
・電力：５００Ｗ
・基板Ｗの温度：１８０℃
【００５９】
なお、本実施例では、非接地電極２のサイズが１２００ｍｍ×１５６ｍｍであるので、基板Ｗのサイズは１２００ｍｍ×１５０ｍｍとした。当然ながら、前記一対の電極２、４の幅方向を増大すれば、基板Ｗのサイズもそれに応じて増大できる。
【００６０】
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、膜厚分布としては±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が可能になった。このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動液晶ディスプレイおよびａ−Ｓｉ感光体等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係る工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【００６１】
（実施例２）
本発明に係る実施例２について、図４および５を参照しながら説明する。まず、実施例２に係る表面処理装置７０について説明する。但し、図１〜図３と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００６２】
図４は、本発明の実施例２に係る表面処理装置７０の全体図、図５は、前記表面処理装置７０の一構成である放電用電極に高周波電力を供給するための電力供給系の一構成である給電ケーブルと上記電極とを結線する位置である給電点を示す断面図である。
【００６３】
図４において、第７および第８の同軸ケーブル５６ａ、５６ｂは、第１および第２の整合器６ａ、６ｂの出力を、それぞれ第１および第２の電力分配器５７ａ、５７ｂに送電する。第１および第２の電力分配器５７ａ、５７ｂは、第７および第８の同軸ケーブル５６ａ、５６ｂで入力された電力を偶数個に、例えば２つに分配する。分配された前記電力は、後述の第５および第９の同軸ケーブル８ａ、８ｃ並びに後述の第６および第１０の同軸ケーブル８ｂ、８ｄで後述の第１〜第４の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｃ、３４ｂ、３４ｄに送電される。
【００６４】
第５および第９の同軸ケーブル８ａ、８ｃは、前記第１の電力分配器５７ａの出力を第１および第３の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｃに送電する。第６および第１０の同軸ケーブル８ｂ、８ｄは、前記第２の電力分配器５７ｂの出力を第２および第４の真空用同軸ケーブル３４ｂ、３４ｄに送電する。
【００６５】
第３および第４の電流導入端子５５ｃ、５５ｄは、大気側にある第９および第１０の同軸ケーブル８ｃ、８ｄと真空容器１内にある第３および第４の真空用同軸ケーブル３４ｃ、３４ｄとを接続する機能を有する。
第１の導体５０ａは、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体を、第２の導体５０ｂは、第３および第４の真空用同軸ケーブル３４ｃ、３４ｄの外部導体を、接続し、電気的に導通としている。
【００６６】
第１および第３の給電点１０ａ、１０ｃは、前記非接地電極２と前記第１および第３の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｃの芯線３７ａ、３７ｃとを接続する位置を示す。第２および第４の給電点１０ｂ、１０ｄは、前記非接地電極２と前記第２および第４の真空用同軸ケーブル３４ｂ、３４ｄの芯線３７ｂ、３７ｄとを接続する位置を示す。
【００６７】
次に、図４および図５に示した表面処理装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用ａ−Ｓｉ膜を製造する方法について説明する。図４および図５において、予め基板Ｗを接地電極４上に設置し、真空ポンプ３１を稼動させ、反応ガス導入管３３ａ、３３ｂからＳｉＨ_４ガスを、例えば２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、非接地電極２と接地電極４との間に高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚの電力を合計５００Ｗ供給する。
【００６８】
すなわち、２出力位相可変発信器５２の信号を第１および第２の電力増幅器２３ａ、２３ｂで増幅し、かつ、該電力増幅器２３ａ、２３ｂの出力電圧をオシロスコープ５１でモニターし、前記出力電圧の位相差が１８０°となるように、前記２出力位相可変発信器５２を調整する。前記第１および第２の電力増幅器２３ａ、２３ｂの出力は、それぞれ、例えば２５０Ｗとし、第３および第４の同軸ケーブル５４ａ、５４ｂ、第１および第２の整合器６ａ、６ｂ、第７および第８の同軸ケーブル５６ａ、５６ｂを介して、第１および第２の電力分配器５７ａ、５７ｂに入力される。
【００６９】
第１の電力分配器５７ａの出力の一方は、第５の同軸ケーブル８ａ、第１の電流導入端子５５ａおよび第１の真空用同軸ケーブル３４ａの芯線３７ａを介して、給電点１０ａで非接地電極２に、前記第１の電力分配器５７ａの出力の他方は、第９の同軸ケーブル８ｃ、第３の電流導入端子５５ｃおよび第３の真空用同軸ケーブル３４ｃの芯線３７ｃを介して、給電点１０ｃで非接地電極２に接続される。
【００７０】
第２の電力分配器５７ｂの出力の一方は、第６の同軸ケーブル８ｂ、第２の電流導入端子５５ｂおよび第２の真空用同軸ケーブル３４ｂの芯線３７ｂを介して、給電点１０ｂで接地電極４に、前記第２の電力分配器５７ｂの出力の他方は、第１０の同軸ケーブル８ｄ、第４の電流導入端子５５ｄおよび第４の真空用同軸ケーブル３４ｄの芯線３７ｄを介して、給電点１０ｄで接地電極４に接続される。
【００７１】
なお、前記第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体は、給電点１０ａ、１０ｂ近傍で導体５０ａにより接続され、電気的に導通状態になっている。また、前記第３および第４の真空用同軸ケーブル３４ｃ、３４ｄの外部導体は、給電点１０ｃ、１０ｄ近傍で導体５０ｂにより接続され、電気的に導通状態になっている。
【００７２】
前記した方法で電圧の位相差１８０°、周波数、例えば６０ＭＨｚ、電力、例えば２５０Ｗの高周波電力が、それぞれ非接地電極２の給電点１０ａと接地電極４の給電点１０ｂに、および非接地電極２の給電点１０ｃと接地電極４の給電点１０ｄに供給されると、非接地電極２と接地電極４との間にＳｉＨ_４プラズマが発生する。
【００７３】
ここで、給電点１０ａと１０ｂ、および給電点１０ｃと１０ｄとに供給される電圧が位相差１８０°であるので、前記一対の電極２、４間に発生する電界は、両電極内のみに生成されるので、結果として、前記給電点１０ａ〜１０ｄ近傍には、局部放電などの異常放電は発生しない。
【００７４】
さらに、給電点の個数が、実施例１に比べ、２倍に増加したので、非接地電極２の幅方向の電界分布が改善され、前記一対の電極２、４間に生成されるプラズマの強さ分布も均一化される。なお、基板Ｗの温度は、８０〜３５０℃の範囲、例えば２００℃に保持する。
【００７５】
ＳｉＨ_４プラズマを発生させると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ_３、ＳｉＨ_２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板Ｗ表面に吸着されることにより、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉが堆積する。なお、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉは、製膜条件の中のＳｉＨ_４、Ｈ_２の流量比、圧力およびプラズマ発生用電力の適正化をすることで製膜できることは公知の技術であるので、ここではＳｉＨ_４ガスを用いたａ−Ｓｉ製膜を例にとり説明する。当然ながら、微結晶Ｓｉおよび薄膜多結晶Ｓｉを製膜することも可能である。
【００７６】
上記の手順に従って製膜した結果の一例を以下に説明する。製膜条件は、次のとおりとした結果、サイズ１２００ｍｍ×１５０ｍｍ（厚み３ｍｍ）のガラス基板に、製膜速度１．１ｎｍ／ｓ、膜厚分布±８％のａ−Ｓｉ膜を製膜できた。
【００７７】
（製膜条件）
・反応ガス：モノシランガス（ＳｉＨ_４）
・流量：２００ｓｃｃｍ
・圧力：０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）
・電源周波数：６０ＭＨｚ
・一対の電極２、４間に供給される電力の電圧の位相差：１８０°
・電力：合計５００Ｗ
・基板Ｗの温度：１８０℃
【００７８】
なお、本実施例では、非接地電極２のサイズが１２００ｍｍ×１５６ｍｍであるので、基板Ｗのサイズは１２００ｍｍ×１５０ｍｍとした。当然ながら、前記一対の電極２、４の幅方向を増大すれば、基板Ｗのサイズもそれに応じて増大できる。
【００７９】
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、膜厚分布としては±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が可能になった。このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動液晶ディスプレイおよびａ−Ｓｉ感光体等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係る工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【００８０】
（実施例３）
本発明に係る実施例３について、図６を参照しながら説明する。まず、実施例３に係る表面処理装置７０について説明する。但し、図１〜図５と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００８１】
図６は、本発明の実施例３に係る表面処理装置７０の全体図である。図６において、高周波電源７は、周波数範囲：３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、出力範囲：最大２ｋＷを発生する。整合器６は、インピーダンスの整合を行う。すなわち、前記高周波電源７の出力を、後述の第１１および第１２の同軸ケーブル５９、６０、電力分配器５７、第１３および第１４の同軸ケーブル６１ａ、６１ｂなどを介して、一対の電極２、４に伝送損失を最小限にする調整機能を有する。
【００８２】
前記第１１の同軸ケーブル５９は、前記高周波電源７の出力を前記整合器６に送電する。前記第１２の同軸ケーブル６０は、前記整合器６の出力を前記電力分配器５７に送電する。前記第１３および第１４の同軸ケーブル６１ａ、６１ｂは、前記電力分配器５７の出力を後述の第１および第２のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂに送電する。前記電力分配器５７は、第１２の同軸ケーブル６０を介して送電された前記高周波電源７の出力を偶数個に、例えば２つに分割する。
【００８３】
前記第１のフェーズシフタ５８ａは、第１３の同軸ケーブル６１ａで送電された電力電圧の位相を９０°進める機能がある。第２のフェーズシフタ５８ｂは、第１４の同軸ケーブル６１ｂで送電された電力電圧の位相を９０°遅らせる機能がある。
【００８４】
第５および第６の同軸ケーブル８ａ、８ｂは、前記第１および第２のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂの出力を、第１および第２の電流導入端子５５ａ、５５ｂおよび第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂを介して、一対の電極２、４に送電する。
【００８５】
次に、図６に示した表面処理装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用ａ−Ｓｉ膜を製造する方法について説明する。図６において、予め基板Ｗを接地電極４上に設置し、真空ポンプ３１を稼動させ、反応ガス導入管３３ａ、３３ｂからＳｉＨ_４ガスを、例えば２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、非接地電極２と接地電極４との間に高周波電力を、例えば周波数７０ＭＨｚの電力を５００Ｗ供給する。
【００８６】
すなわち、高周波電源７の出力を、第１１の同軸ケーブル５９、整合器６、第１２の同軸ケーブル６０および電力分配器５７で２分割する。２分割された前記高周波電源７の出力の一方を第１３の同軸ケーブル６１ａ、第１のフェーズシフタ５８ａ、第５の同軸ケーブル８ａ、第１の電流導入端子５５ａ、第１の真空用同軸ケーブル３４ａの芯線３７ａを介して、給電点１０ａで非接地電極２に接続する。
【００８７】
また、２分割された前記高周波電源７の出力の他方を第１４の同軸ケーブル６１ｂ、第２のフェーズシフタ５８ｂ、第６の同軸ケーブル８ｂ、第２の電流導入端子５５ｂ、第２の真空用同軸ケーブル３４ｂの芯線３７ｂを介して、給電点１０ｂで接地電極４に接続する。なお、前記第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体は、給電点１０ａ、１０ｂの近傍で導体５０により接続され、電気的に導通状態になっている。
【００８８】
前記した方法で電圧の位相差１８０°、周波数、例えば７０ＭＨｚ、電力、例えば５００Ｗの高周波電力が、非接地電極２の給電点１０ａと接地電極４の給電点１０ｂとに供給されると、非接地電極２と接地電極４との間にＳｉＨ_４プラズマが発生する。ここで、給電点１０ａと１０ｂに供給される電圧が位相差１８０°であるので、前記一対の電極２、４間に発生する電界は、両電極内のみに生成されるので、結果として、前記給電点１０ａ、１０ｂ近傍には、局部放電などの異常放電は発生しない。
【００８９】
また、前記第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体はお互いに導体５０で接続されているので、両者間での異常放電は抑制されている。なお、基板Ｗの温度は、８０〜３５０℃の範囲、例えば２００℃に保持する。
【００９０】
ＳｉＨ_４プラズマを発生させると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ_３、ＳｉＨ_２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板Ｗ表面に吸着されることにより、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉが堆積する。なお、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉは、製膜条件の中のＳｉＨ_４、Ｈ_２の流量比、圧力およびプラズマ発生用電力の適正化をすることで製膜できることは公知の技術であるので、ここではＳｉＨ_４ガスを用いたａ−Ｓｉ製膜を例にとり説明する。当然ながら、微結晶Ｓｉおよび薄膜多結晶Ｓｉを製膜することも可能である。
【００９１】
上記の手順に従って製膜した結果の一例を以下に説明する。製膜条件は、次のとおりとした結果、サイズ１２００ｍｍ×１５０ｍｍ（厚み３ｍｍ）のガラス基板に、製膜速度１ｎｍ／ｓ、膜厚分布±１０％のａ−Ｓｉ膜を製膜できた。
【００９２】
（製膜条件）
・反応ガス：モノシランガス（ＳｉＨ_４）
・流量：２００ｓｃｃｍ
・圧力：０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）
・電源周波数：７０ＭＨｚ
・一対の電極２、４間に供給される電力の電圧の位相差：１８０°
・電力：５００Ｗ
・基板Ｗの温度：１８０℃
【００９３】
なお、本実施例では、非接地電極２のサイズが１２００ｍｍ×１５６ｍｍであるので、基板Ｗのサイズは１２００ｍｍ×１５０ｍｍとした。当然ながら、前記一対の電極２、４の幅方向を増大すれば、基板Ｗのサイズもそれに応じて増大できる。
【００９４】
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、膜厚分布としては±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が可能になった。このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動液晶ディスプレイおよびａ−Ｓｉ感光体等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係る工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【００９５】
（実施例４）
本発明に係る実施例４について、図７を参照しながら説明する。まず、実施例４に係る表面処理装置７０について説明する。但し、図１〜図６と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００９６】
図７は、本発明の実施例４に係る表面処理装置７０の全体図である。図７において、高周波電源７は、周波数範囲：３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、出力範囲：最大２ｋＷを発生する。整合器６は、インピーダンスの整合を行う。すなわち、前記高周波電源７の出力を、後述の第１１および第１２の同軸ケーブル５９、６０、電力分配器５７、第１５〜第１８の同軸ケーブル６２ａ〜６２ｄなどを介して、一対の電極２、４に伝送損失を最小限にする調整機能を有する。
【００９７】
前記電力分配器５７は、第１２の同軸ケーブル６０を介して送電された前記高周波電源７の出力を偶数個に、例えば４つに等分配し等分配された電力を４つの端子より出力する第１５、第１６、第１７、および第１８の同軸ケーブル６２ａ〜６２ｄは、前記電力分配器５７の出力を後述の第１〜第４のフェーズシフタ５８ａ〜５８ｄに送電する。
【００９８】
前記第１および第３のフェーズシフタ５８ａ、５８ｃは、第１５および第１７の同軸ケーブル６２ａ、６２ｃで送電された電力の電圧の位相を９０°進める機能がある。第２および第４のフェーズシフタ５８ｂ、５８ｄは、第１６および第１８の同軸ケーブル６２ｂ、６２ｄで送電された電力電圧の位相を９０°遅らせる機能がある。
【００９９】
第５、第６、第９および第１０の同軸ケーブル８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、前記第１、第２、第３、および第４のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄの出力を、第１、第２、第３、および第４の電流導入端子５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄおよび第１、第２、第３および第４の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを介して、一対の電極２、４に送電する。
【０１００】
次に、図７に示した表面処理装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用ａ−Ｓｉ膜を製造する方法について説明する。図７において、予め基板Ｗを接地電極４上に設置し、真空ポンプ３１を稼動させ、反応ガス導入管３３ａ、３３ｂからＳｉＨ_４ガスを、例えば２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、非接地電極２と接地電極４との間に高周波電力を、例えば周波数７０ＭＨｚの電力を５００Ｗ供給する。
【０１０１】
すなわち、高周波電源７の出力を、第１１の同軸ケーブル５９、整合器６、第１２の同軸ケーブル６０を介して、電力分配器５７に送電する。該電力分配器５７は、入力された電力を４等分して、第１５〜第１８の同軸ケーブル６２ａ〜６２ｄを介して、それぞれ第１〜第４のフェーズシフタ５８ａ〜５８ｄに送電する。
【０１０２】
第１および第３のフェーズシフタ５８ａ、５８ｃは、入力された電力の電圧の位相を９０°進めて、それぞれ第５および第９の同軸ケーブル８ａ、８ｃ、第１および第３の電流導入端子５５ａ、５５ｃ、第１および第３の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｃの芯線３７ａ、３７ｃを介して、給電点１０ａ、１０ｃで非接地電極２に接続する。
【０１０３】
第２および第４のフェーズシフタ５８ｂ、５８ｄは、入力された電力の電圧の位相を９０°遅らせて、それぞれ第６および第１０の同軸ケーブル８ｂ、８ｄ、第２および第４の電流導入端子５５ｂ、５５ｄ、第２および第４の真空用同軸ケーブル３４ｂ、３４ｄの芯線３７ｂ、３７ｄを介して、給電点１０ｂ、１０ｄで接地電極４に接続する。
【０１０４】
なお、前記第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体は、給電点１０ａ、１０ｂの近傍で第１の導体５０ａにより接続され、電気的に導通状態になっている。また、前記第３および第４の真空用同軸ケーブル３４ｃ、３４ｄの外部導体は、給電点１０ｃ、１０ｄの近傍で第２の導体５０ｂにより接続され、電気的に導通状態になっている。
【０１０５】
前記した方法で電圧の位相差１８０°、周波数、例えば７０ＭＨｚ、電力、例えば２５０Ｗの高周波電力が、それぞれ給電点１０ａと１０ｂ、および１０ｃと１０ｄに供給されると、非接地電極２と接地電極４との間にＳｉＨ_４プラズマが発生する。ここで、給電点１０ａと１０ｂ、および給電点１０ｃと１０ｄに供給される電圧が位相差１８０°であるので、前記一対の電極２、４間に発生する電界は、両電極内のみに生成されるので、結果として、前記給電点１０ａ〜１０ｄ近傍には、局部放電などの異常放電は発生しない。
【０１０６】
さらに、給電点の個数が実施例３に比べ、２倍に増加したので、非接地電極２の幅方向の電界分布が改善され、一対の電極２，４間に生成されるプラズマの強さ分布も均一化される。なお、基板Ｗの温度は、８０〜３５０℃の範囲、例えば２００℃に保持する。
【０１０７】
ＳｉＨ_４プラズマを発生させると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ_３、ＳｉＨ_２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板Ｗ表面に吸着されることにより、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉが堆積する。なお、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉは、製膜条件の中のＳｉＨ_４、Ｈ_２の流量比、圧力およびプラズマ発生用電力の適正化をすることで製膜できることは公知の技術であるので、ここではＳｉＨ_４ガスを用いたａ−Ｓｉ製膜を例にとり説明する。当然ながら、微結晶Ｓｉおよび薄膜多結晶Ｓｉを製膜することも可能である。
【０１０８】
上記の手順に従って製膜した結果の一例を以下に説明する。製膜条件は、次のとおりとした結果、サイズ１２００ｍｍ×１５０ｍｍ（厚み３ｍｍ）のガラス基板に、製膜速度１．１ｎｍ／ｓ、膜厚分布±８％のａ−Ｓｉ膜を製膜できた。
【０１０９】
（製膜条件）
・反応ガス：モノシランガス（ＳｉＨ_４）
・流量：２００ｓｃｃｍ
・圧力：０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）
・電源周波数：７０ＭＨｚ
・一対の電極２、４間に供給される電力の電圧の位相差：１８０°
・電力：合計５００Ｗ
・基板Ｗの温度：１８０℃
【０１１０】
なお、本実施例では、非接地電極２のサイズが１２００ｍｍ×１５６ｍｍであるので、基板Ｗのサイズは１２００ｍｍ×１５０ｍｍとした。当然ながら、前記一対の電極２、４の幅方向を増大すれば、基板Ｗのサイズもそれに応じて増大できる。
【０１１１】
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、膜厚分布としては±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が可能になった。このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動液晶ディスプレイおよびａ−Ｓｉ感光体等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係る工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【０１１２】
（実施例５）
本発明に係る実施例５について、図８〜１０を参照しながら説明する。まず、実施例５に係る表面処理装置７０について説明する。但し、図１〜図７と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【０１１３】
図８は、本発明の実施例５に係る表面処理装置７０の全体図、図９は、前記表面処理装置７０を構成する電極の説明図、および図１０は、前記表面処理装置を構成する一対の電極への電力供給部の説明図である。
【０１１４】
真空容器１内には、グロー放電プラズマを発生するための一対の電極、すなわち非接地電極である格子形状の電極（以下、障子枠型電極と呼ぶ）１０２と平板型構造の接地電極４とが配置されている。前記障子枠型電極１０２は、棒状の線材で構成され、図９および図１０に示すように、複数個の障子の枠の横桟１１３ａ、１１３ｂおよび３本の障子の枠の縦桟１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃより構成されている。
【０１１５】
前記障子枠型電極１０２の中央部には、後述の同軸ケーブルの芯線３７ａとの接続に用いられる給電点１０ａが接続されている。寸法は任意であるが、本実施例では、外形１０ｍｍ、外寸法１２０６ｍｍ×１０００ｍｍである。なお、前記障子の枠の横桟１１３ａ、１１３ｂおよび縦桟１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃおよび第１の給電点１０ａは、直流的に導通となっている。
【０１１６】
前記接地電極４の中央部には、図１０に示すように後述の同軸ケーブルの芯線３７ｂとの接続に用いられる小穴１０９ａ、１０９ｂが設けられている。なお、前記接地電極４と後述の同軸ケーブルの芯線３７ｂは前記小穴１０９ａ、１０９ｂを用いて接続され、第２の給電点１０ｂが形成される。また、前記接地電極４は、基板ヒータ（図示せず）を内蔵しており、被処理物としての基板Ｗを支持するとともに基板Ｗの温度を制御する機能を有している。
【０１１７】
前記障子枠型電極１０２の外側には、図８に示すようにアースシールド３２が配置されている。前記アースシールド３２には、不要な部分での放電を抑制し、かつ反応ガス導入管３３ａ、３３ｂより導入される反応ガスを反応ガス吐出孔２６と組み合わせて使用されることにより、前記一対の電極１０２、４の間に均一に吐出する機能を有している。
【０１１８】
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、本実施例では、反応ガスの導入量５００〜１５００ｓｃｃｍ程度が供給の場合、圧力を０．０１〜３Ｔｏｒｒ（１．３３〜３９９Ｐａ）程度に調整できる。反応ガス供給が無い場合、真空容器１内の真空到達圧力は、２〜３×１０^−７Ｔｏｒｒ（２．６６〜３．９９×１０^−５Ｐａ）程度である。
【０１１９】
障子枠型電極１０２および接地電極４の間への電力供給は、図８および図１０に示すように、第１の給電点１０ａおよび第２の給電点１０ｂに後述の同軸ケーブル、電流導入端子、フェーズシフタ、電力分配器、整合器および高周波電源等により構成の電力供給系が用いられる。
【０１２０】
高周波電源７は、周波数３０ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚの任意の周波数を発生する。なお、周波数３０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚと８０ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚとに分けて２台で構成する場合もある。第１１および第１２の同軸ケーブル５９，６０はＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電力を伝送する。整合器６は、後述の電力分配器５７、第１および第２のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂなどを介して、前記一対の電極１０２、４の間に前記高周波電源７の出力を損失を最小限に抑えて送電する調整機能を有している。
【０１２１】
電力分配器５７は、前記第１２の同軸ケーブル６０を介して送電された前記高周波電源７の出力を２つに分割し、前記第１３および第１４の同軸ケーブル６１ａ、６１ｂを介して、後述の第１および第２のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂに送電する。第１のフェーズシフタ５８ａは、前記第１３の同軸ケーブル６１ａで送電された電力の電圧の位相を９０°進める機能がある。第２のフェーズシフタ５８ｂは、前記第１４の同軸ケーブル６１ｂで送電された電力の電圧の位相を９０°遅らせる機能がある。
【０１２２】
第１および第２の電流導入端子５５ａ、５５ｂは、大気側にある第５および第６の同軸ケーブル８ａ、８ｂと真空側にある第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂとを接続し、電気的に導通状態としている。第１の給電点１０ａは、前記障子枠型電極１０２と前記第１の真空用同軸ケーブル３４ａの芯線３７ａとを接続する。第２の給電点１０ｂは、前記接地電極４と前記第２の真空用同軸ケーブル３４ｂの芯線３７ｂとを接続する。なお、第２の給電点１０ｂは、図８に示すように、前記芯線３７ｂが小穴１０９ａ、１０９ｂを介して、接地電極４に固着される。
【０１２３】
導体５０は、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体を第１および第２の給電点１０ａ、１０ｂに近い位置にて電気的に導通としている。なお、導体５０の材料にはアルミニウムを用いている。
【０１２４】
次に、上記構成の表面処理装置７０を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用のａ−Ｓｉを製膜する場合について、方法を説明する。図８〜１０において、予め基板Ｗを接地電極４上に設置し、真空ポンプ３１を稼動させて、反応ガス導入管３３ａ、３３ｂからＳｉＨ_４ガスを、例えば３００ｓｃｃｍ、圧力０．３Ｔｏｒｒ（３９．９Ｐａ）で供給しつつ、障子枠型電極１０２と接地電極４との間に超高周波電力、例えば６０ＭＨｚの電力を供給する。すなわち、高周波電源７の出力を第１１の同軸ケーブル５９、整合器６、第１２の同軸ケーブル６０を介して電力分配器５７に送電する。
【０１２５】
前記電力分配器５７は、第１２の同軸ケーブル６０等を介して入力された前記高周波電源７の出力を２つに分割する。その一方は、第１３の同軸ケーブル６１ａを介して第１のフェーズシフタ５８ａへ送電される。その他方は、第１４の同軸ケーブル６１ｂを介して第２のフェーズシフタ５８ｂへ送電される。
【０１２６】
第１および第２のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂは、それぞれ第１３および第１４の同軸ケーブル６１ａ、６１ｂより入力された電力の電圧の位相を９０°進遅させる。すなわち、前記第１のフェーズシフタ５８ａは、入力された電力の電圧の位相を９０°進め、前記第２のフェーズシフタ５８ｂは、入力された電力の電圧の位相を９０°遅らせる。したがって、前記第１および第２のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂの出力の電圧の位相差は、１８０°となる。
【０１２７】
そして、その出力は、第５および第６の同軸ケーブル８ａ、８ｂにより、第１および第２の電流導入端子５５ａ、５５ｂを介して、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂへ送電される。なお、前記第１１、第１２、第１３、第１４、第５および第６の同軸ケーブル５９、６０、６１ａ、６１ｂ、８ａ、８ｂ、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体は、それぞれ接地されている。
【０１２８】
前記第１の真空用同軸ケーブル３４ａの芯線３７ａは、非接地電極すなわち図９および図１０に示した障子枠型電極１０２の中央部に固着されている第１の給電点１０ａに接続される。前記第２の真空用同軸ケーブル３４ｂの芯線３７ｂは、接地電極４の小穴１０９ａ、１０９ｂを介して、接地電極４にある第２の給電点１０ｂにて固着される。
【０１２９】
なお、図８に示すように第１の真空用同軸ケーブル３４ａの外部導体と第２の真空用同軸ケーブル３４ｂの外部導体とは、それぞれ第１および第２の給電点１０ａ、１０ｂに近い部分にて、導体５０により接続し、同電位あるいは同電位に近い状態にしている。
【０１３０】
前記した構造の表面処理装置７０および電気配線において、電圧の位相差１８０°、周波数、例えば６０ＭＨｚ、電力、例えば１ｋＷの高周波電力が障子枠型電極１０２の第１の給電点１０ａと接地電極４の第２の給電点１０ｂとに供給されると、前記一対の電極１０２、４間にＳｉＨ_４プラズマが生成される。
【０１３１】
ここで、第１および第２の給電点１０ａ、１０ｂに供給される電圧の位相差が１８０°であるので、前記一対の１０２、４間に発生する電界は、前記一対の電極１０２、４間のみに発生されるので、結果として前記第１および第２の給電点１０ａ、１０ｂ近傍には局部放電などの異常放電は発生しない。また、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体は互いに導体５０で接続されているので、両者間での異常放電は抑制されている。なお、基板Ｗの温度は８０℃〜３５０℃の範囲で、例えば２００℃に保持する。
【０１３２】
ＳｉＨ_４プラズマを発生させると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ_３、ＳｉＨ_２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板Ｗ表面に吸着されることにより、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉが堆積する。なお、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉは、製膜条件の中のＳｉＨ_４、Ｈ_２の流量比、圧力およびプラズマ発生用電力の適正化をすることで製膜できることは公知の技術であるので、ここではＳｉＨ_４ガスを用いたａ−Ｓｉ製膜を例にとり説明する。当然ながら、微結晶Ｓｉおよび薄膜多結晶Ｓｉを製膜することも可能である。
【０１３３】
上記の手順に従って製膜した結果の一例を以下に説明する。製膜条件は、次のとおりとした結果、サイズ１０００ｍｍ×８００ｍｍ（厚み４ｍｍ）のガラス基板に、製膜速度１．０ｎｍ／ｓ、膜厚分布±１４％のａ−Ｓｉ膜を製膜できた。但し、サイズ１０００ｍｍ×８００ｍｍからガラス基板の外周部を除いた面積８００ｍｍ×６００ｍｍでは膜厚分布±１０％であった。
【０１３４】
（製膜条件）
・反応ガス：モノシランガス（ＳｉＨ_４）
・流量：３００ｓｃｃｍ
・圧力：０．３Ｔｏｒｒ（３９．９Ｐａ）
・電源周波数：６０ＭＨｚ
・一対の電極１０２、４間に供給される電力の電圧の位相差：１８０°
・電力：１ｋＷ
・基板Ｗの温度：２００℃
【０１３５】
なお、本実施例では、障子枠型電極１０２のサイズが１２０６ｍｍ×１０００ｍｍであった。電源周波数６０ＭＨｚの波長（真空中で５ｍ）と圧力０．３Ｔｏｒｒ（３９．９Ｐａ）のＳｉＨ_４プラズマ中での波長短縮率（経験的に８０％と推定）を考慮すると、前記障子枠型電極１０２で生成されるプラズマの強さの一様な部分は、短縮した波長（４ｍ）の１／４〜１／６と見積もれば、上記ガラス基板の外周部を除いた面積８００ｍｍ×６００ｍｍでの製膜分布±１０％は妥当な値と考えられる。
【０１３６】
（実施例６）
本発明に係る実施例６の表面処理装置は、上記実施例５に係る表面処理装置と略同一の構成であるが、図８に示される接地電極４に代えて、図１１に示す接地電極４ａを用いる点が異なる。本発明に係る実施例６について、図８、１１を参照しながら、実施例６に係る表面処理装置７０について説明する。但し、図１〜図１０と同部材は同符番を付して説明を省略する。図１１は、本発明の実施例６の表面処理装置を構成する一対の電極への電力供給部の説明図である。
【０１３７】
接地電極４ａは、後述の多数の小穴１１１を有している。小穴１１１は、直径２〜５ｍｍであり、接地電極４ａの裏面１１０ａから表面１１０ｂへ超高周波電力の送電に用いられる。第３の給電点１０ｃは、第２の真空用同軸ケーブル３４ｂの芯線３７ｂを前記接地電極４ａに固着している。
【０１３８】
接地電極４ａを用い、実施例５と同様の手順にて製膜した結果の一例を以下に説明する。製膜条件は、次のとおりとした結果、サイズ１０００ｍｍ×８００ｍｍ（厚み４ｍｍ）のガラス基板に、製膜速度１．０ｎｍ／ｓ、膜厚分布±１２％のａ−Ｓｉ膜を製膜できた。但し、サイズ１０００ｍｍ×８００ｍｍからガラス基板の外周部を除いた面積８００ｍｍ×６００ｍｍでは膜厚分布±９％であった。
【０１３９】
（製膜条件）
・反応ガス：モノシランガス（ＳｉＨ_４）
・流量：３００ｓｃｃｍ
・圧力：０．３Ｔｏｒｒ（３９．９Ｐａ）
・電源周波数：６０ＭＨｚ
・一対の電極１０２、４ａ間に供給される電力の電圧の位相差：１８０°
・電力：１ｋＷ
・基板Ｗの温度：２００℃
【０１４０】
本実施例では、実施例５と異なり、多数の小穴１１１付きの接地電極４ａを用いたことおよび接地電極への給電に第３の給電点１０ｃを用い、かつ第３の給電点１０ｃから供給された電力の伝播路として前記多数の小穴１１１が用いられたことにより、実施例５に比べ、若干膜厚分布が改善されていると考えられる。障子枠型電極１０２のサイズが１２０６ｍｍ×１０００ｍｍであった。電源周波数６０ＭＨｚの波長（真空中で５ｍ）と圧力０．３Ｔｏｒｒ（３９．９Ｐａ）のＳｉＨ_４プラズマ中での波長短縮率（経験的に８０％と推定）を考慮すると、前記障子枠型電極１０２で生成されるプラズマの強さの一様な部分は、短縮した波長（４ｍ）の１／４〜１／６と見積もれば、上記ガラス基板の外周部を除いた面積８００ｍｍ×６００ｍｍでの製膜分布±１０％は妥当な値と考えられる。
【０１４１】
（実施例７）
本発明に係る実施例７について、図１２、１３を参照しながら、実施例６に係る表面処理装置７０について説明する。但し、図１〜図１１と同部材は同符番を付して説明を省略する。図１２は、本発明の実施例７に係る表面処理装置７０の全体図、図１３は、前記表面処理装置を構成する一対の電極への電力供給部の説明図である。
【０１４２】
真空容器１内には、グロー放電プラズマを発生するための一対の電極、すなわち図１３に示す障子枠型電極１０２と平板型構造の接地電極４とが配置されている。前記障子枠型電極１０２は、棒状の線材で構成され、図１３に示すように、複数個の障子の枠の横桟１１８ａ、１１８ｂおよび５本の障子の枠の縦桟１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃ、１１９ｄ、１１９ｅより構成されている。
【０１４３】
前記障子枠型電極１０２の中央部２箇所には、後述の第１の真空用同軸ケーブル３４ａの芯線３７ａとの接続に用いられる第１の給電点１０ａが接続されている。また、後述の第３の真空用同軸ケーブル３４ｃの芯線３７ｃとの接続に用いられる第４の給電点１０ｄが接続されている。寸法は任意であるが、本実施例では、外形１０ｍｍ、外寸法８１６ｍｍ×１４００ｍｍである。なお、前記障子の枠の横桟１１８ａ、１１８ｂおよび縦桟１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃ、１１９ｄ、１１９ｅおよび第１および第４の給電点１０ａ、１０ｄは、直流的に導通となっている。
【０１４４】
前記接地電極４の中央部には、図１３に示すように後述の第２および第４の真空用同軸ケーブル３４ｂ、３４ｄの芯線３７ｂ、３７ｄとの接続に用いられる小穴１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄが設けられている。なお、前記接地電極４と後述の第２および第４の真空用同軸ケーブル３４ｂ、３４ｄの芯線３７ｂ、３７ｄは前記小穴１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄを用いて接続され、第２および第５の給電点１０ｂ、１０ｅが形成される。また、前記接地電極４は、基板ヒータ（図示せず）を内蔵しており、被処理物としての基板Ｗを支持するとともに基板Ｗの温度を制御する機能を有している。
【０１４５】
前記障子枠型電極１０２の外側には、図１２に示すようにアースシールド３２が配置されている。前記アースシールド３２には、不要な部分での放電を抑制し、かつ反応ガス導入管３３ａ、３３ｂより導入される反応ガスを反応ガス吐出孔２６と組み合わせて使用されることにより、前記一対の電極１０２、４の間に均一に吐出する機能を有している。前記反応ガス吐出孔２６より導入された反応ガスは、一対の電極１０２、４間でプラズマ化された後、排気管３０および真空ポンプ３１により、真空容器１の外へ排出される。
【０１４６】
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、本実施例では、反応ガスの導入量５００〜１５００ｓｃｃｍ程度が供給の場合、圧力を０．０１〜３Ｔｏｒｒ（１．３３〜３９９Ｐａ）程度に調整できる。反応ガス供給が無い場合、真空容器１内の真空到達圧力は、２〜３×１０^−７Ｔｏｒｒ（２．６６〜３．９９×１０^−５Ｐａ）程度である。
【０１４７】
障子枠型電極１０２および接地電極４の間への電力供給は、図１２および図１３に示すように、第１および第２の給電点１０ａ、１０ｂ、並びに第４および第５の給電点１０ｄ、１０ｅに後述第１、第２および第３、第４の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、第１、第２、第３および第４の電流導入端子５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ、第１、第２、第３および第４のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、第１および第２の電力分配器５７ａ、５７ｂ、第１および第２の整合器６ａ、６ｂおよび第１および第２の高周波電源７ａ、７ｂ等により構成の電力供給系が用いられる。
【０１４８】
第１および第２の高周波電源７ａ、７ｂは、互いに独立に作動し、周波数３０ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚの任意の周波数を発生する。第１１、第１２、第１９および第２０の同軸ケーブル５９、６０、６３、６４はＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電力を伝送する。第１および第２の整合器６ａ、６ｂは、それぞれインピーダンスの整合調整の機能がある。
【０１４９】
第１および第２の電力分配器５７ａ、５７ｂは、前記第１１および第１９の同軸ケーブル５９、６３、前記第１および第２の整合器６ａ、６ｂ、第１２および第２０の同軸ケーブル６０、６４を介して送電された前記第１および第２の高周波電源７ａ、７ｂの出力を２つに分割する。
【０１５０】
第１の電力分配器５７ａで２つに分割された電力は、後述の第１３および第１４の同軸ケーブル６１ａ、６１ｂを介して、後述の第１および第２のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂに送電する。第２の電力分配器５７ｂで２つに分割された電力は、後述の第２１および第２２の同軸ケーブル６１ｃ、６１ｄを介して、後述の第３および第４のフェーズシフタ５８ｃ、５８ｄに送電する。
【０１５１】
第１３、第１４、第２１および第２２の同軸ケーブル６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄは、それぞれＶＨＦ帯の電力を送電する。第１および第３のフェーズシフタ５８ａ、５８ｃは、それぞれ前記第１３および第２１の同軸ケーブル６１ａ、６１ｃで送電された電力の電圧の位相を９０°進める機能がある。第２および第４のフェーズシフタ５８ｂ、５８ｄは、それぞれ前記第１４および第２２の同軸ケーブル６１ｂ、６１ｄで送電された電力の電圧の位相を９０°遅らせる機能がある。
【０１５２】
第５、第６、第９および第１０の同軸ケーブル８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、それぞれＶＨＦ帯の電力を送電する。第１、第２、第３および第４の電流導入端子５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄは、大気側にある第５、第６、第９および第１０の同軸ケーブル８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと真空側にある第１、第２、第３および第４の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとを接続し、電気的に導通状態としている。
【０１５３】
第１および第４の給電点１０ａ、１０ｄは、前記障子枠型電極１０２と前記第１および第３の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｃの芯線３７ａ、３７ｃとを接続する。第２および第５の給電点１０ｂ、１０ｅは、前記接地電極４と前記第２および第４の真空用同軸ケーブル３４ｂ、３４ｄの芯線３７ｂ、３７ｄとを接続する。なお、第２および第５の給電点１０ｂ、１０ｅは、図１３に示すように、前記芯線３７ｂ、３７ｄが小穴１０９ａ、１０９ｂおよび１０９ｃ、１０９ｄを介して、接地電極４に固着される。
【０１５４】
第１および第２の導体５０ａ、５０ｂ（図示せず）は、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂと、第３および第４の真空用同軸ケーブル３４ｃ、３４ｄとの外部導体を接続し、電気的に導通としている。
【０１５５】
次に、上記構成の表面処理装置７０を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用のａ−Ｓｉを製膜する場合について、方法を説明する。図１２、１３において、予め基板Ｗを接地電極４上に設置し、真空ポンプ３１を稼動させて、反応ガス導入管３３ａ、３３ｂからＳｉＨ_４ガスを、例えば３００ｓｃｃｍ、圧力０．３Ｔｏｒｒ（３９．９Ｐａ）で供給しつつ、障子枠型電極１０２と接地電極４との間に超高周波電力、例えば６０ＭＨｚの電力を供給する。すなわち、第１および第２の高周波電源７ａ、７ｂの出力をそれぞれ第１１および第１９の同軸ケーブル５９、６３、第１および第２の整合器６ａ、６ｂ、第１２および第２０の同軸ケーブル６０、６４を介して第１および第２の電力分配器５７ａ、５７ｂに送電する。
【０１５６】
前記第１の電力分配器５７ａは、第１２の同軸ケーブル６０等を介して入力された前記高周波電源７ａの出力を２つに分割する。その一方は、第１３の同軸ケーブル６１ａを介して第１のフェーズシフタ５８ａへ送電される。その他方は、第１４の同軸ケーブル６１ｂを介して第２のフェーズシフタ５８ｂへ送電される。
【０１５７】
第１および第２のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂは、それぞれ第１３および第１４の同軸ケーブル６１ａ、６１ｂより入力された電力の電圧の位相を９０°進遅させる。すなわち、前記第１のフェーズシフタ５８ａは、入力された電力の電圧の位相を９０°進め、前記第２のフェーズシフタ５８ｂは、入力された電力の電圧の位相を９０°遅らせる。したがって、前記第１および第２のフェーズシフタ５８ａ、５８ｂの出力の電圧の位相差は、１８０°となる。
【０１５８】
そして、その出力は、第５および第６の同軸ケーブル８ａ、８ｂにより、第１および第２の電流導入端子５５ａ、５５ｂを介して、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂへ送電される。なお、前記第１１、第１２、第１３、第１４、第５および第６の同軸ケーブル５９、６０、６１ａ、６１ｂ、８ａ、８ｂ、第１および第２の真空用同軸ケーブル３４ａ、３４ｂの外部導体は、それぞれ接地されている。
【０１５９】
前記第１の真空用同軸ケーブル３４ａの芯線３７ａは、障子枠型電極１０２の中央部に固着されている第１の給電点１０ａに接続される。前記第２の真空用同軸ケーブル３４ｂの芯線３７ｂは、接地電極４の小穴１０９ａ、１０９ｂを介して、接地電極４にある第２の給電点１０ｂにて固着される。
【０１６０】
他方前記第２の電力分配器５７ｂは、第２０同軸ケーブル６４等を介して入力された前記高周波電源７ｂの出力を２つに分割する。その一方は、第２１の同軸ケーブル６１ｃを介して第３のフェーズシフタ５８ｃへ送電される。その他方は、第２２の同軸ケーブル６１ｄを介して第４のフェーズシフタ５８ｄへ送電される。
【０１６１】
第３および第４のフェーズシフタ５８ｃ、５８ｄは、それぞれ第２１および第２２の同軸ケーブル６１ｃ、６１ｄより入力された電力の電圧の位相を９０°進遅させる。すなわち、前記第１のフェーズシフタ５８ａは、入力された電力の電圧の位相を９０°進め、前記第４のフェーズシフタ５８ｄは、入力された電力の電圧の位相を９０°遅らせる。したがって、前記第３および第４のフェーズシフタ５８ｃ、５８ｄの出力の電圧の位相差は、１８０°となる。
【０１６２】
そして、その出力は、第９および第１０の同軸ケーブル８ｃ、８ｄにより、第３および第４の電流導入端子５５ｃ、５５ｄを介して、第３および第４の真空用同軸ケーブル３４ｃ、３４ｄへ送電される。なお、前記第１９、第２０、第２１、第２２、第９、第１０の同軸ケーブル６３、６４、６１ｃ、６１ｄ、８ｃ、８ｄ、第３および第４の真空用同軸ケーブル３４ｃ、３４ｄの外部導体は、それぞれ接地されている。
【０１６３】
前記第３の真空用同軸ケーブル３４ｃの芯線３７ｃは、障子枠型電極１０２の中央部に固着されている第４の給電点１０ｄに接続される。前記第４の真空用同軸ケーブル３４ｄの芯線３７ｄは、接地電極４の小穴１０９ｃ、１０９ｄを介して、接地電極４にある第５の給電点１０ｅにて固着される。
【０１６４】
前記した構造の表面処理装置７０および電気配線において、電圧の位相差１８０°、周波数、例えば６０ＭＨｚ、電力、例えば１ｋＷの高周波電力が障子枠型電極１０２の第１および第４の給電点１０ａ、１０ｄと接地電極４の第２および第５の給電点１０ｂ、１０ｅとに供給されると、前記一対の電極１０２、４間にＳｉＨ_４プラズマが生成される。
【０１６５】
ここで、第１と第２および第４と第５の給電点１０ａと１０ｂ、１０ｄと１０ｅに供給される電圧の位相差が１８０°であるので、前記一対の１０２、４間に発生する電界は、前記一対の電極１０２、４間のみに発生されるので、結果として前記第１と第２および第４と第５の給電点１０ａと１０ｂ、１０ｄと１０ｅ近傍には局部放電などの異常放電は発生しない。また、第１と第２および第３と第４の真空用同軸ケーブル３４ａと３４ｂ、３４ｃと３４ｄの外部導体はそれぞれ互いに第１および第２の導体５０ａ、５０ｂで接続されているので、両者間での異常放電は抑制されている。なお、基板Ｗの温度は８０℃〜３５０℃の範囲で、例えば２００℃に保持する。
【０１６６】
ＳｉＨ_４プラズマを発生させると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ_３、ＳｉＨ_２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板Ｗ表面に吸着されることにより、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉが堆積する。なお、ａ−Ｓｉ膜、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉは、製膜条件の中のＳｉＨ_４、Ｈ_２の流量比、圧力およびプラズマ発生用電力の適正化をすることで製膜できることは公知の技術であるので、ここではＳｉＨ_４ガスを用いたａ−Ｓｉ製膜を例にとり説明する。当然ながら、微結晶Ｓｉおよび薄膜多結晶Ｓｉを製膜することも可能である。
【０１６７】
上記の手順に従って製膜した結果の一例を以下に説明する。製膜条件は、次のとおりとした結果、サイズ８００ｍｍ×１２００ｍｍ（厚み４ｍｍ）のガラス基板に、製膜速度１．０ｎｍ／ｓ、膜厚分布±１０％のａ−Ｓｉ膜を製膜できた。なお、本実施例では、障子枠型電極１０２のサイズは、線径１０ｍｍ、外寸法９２０ｍｍ×１４００ｍｍであった。
【０１６８】
（製膜条件）
・反応ガス：モノシランガス（ＳｉＨ_４）
・流量：５００ｓｃｃｍ
・圧力：０．３Ｔｏｒｒ（３９．９Ｐａ）
・電源周波数：６０ＭＨｚ
・一対の電極１０２、４間に供給される電力の電圧の位相差：１８０°
・電力：１．８ｋＷ
・基板Ｗの温度：２００℃
【０１６９】
（実施例８）
実施例５および７の応用として、複数個の障子枠型電極、１個の平板型接地電極および複数個の高周波電源等を組み合わせた構成の表面処理装置の例が考えられる。図１４は、本発明の実施例８に係る複数個の障子枠型電極、１個の平板型接地電極および複数個の高周波電源等を組み合わせた構成の表面処理装置における一対の電極の構造例を示す。
【０１７０】
同一平面にそろえて設置された第１〜第４の障子枠型電極１０２ａ〜１０２ｄは、それぞれ第１〜第４の給電点１２１ａ〜１２１ｄで図示しない４個の互いに独立の高周波電源の出力の一部分である電圧の位相が９０°進んだ出力を送電する同軸ケーブルの芯線が接続される。
【０１７１】
接地電極４は、第１〜第４の障子枠型電極１０２ａ〜１０２ｄと対向して設置される。前記接地電極４には、前記第１〜第４の給電点１２１ａ〜１２１ｄに対向する位置にそれぞれ給電点（図示せず）が設置される。そして、該給電点には、前記４個の高周波電源の出力の他方の一部分である電圧位相が９０°送れた出力を送電する同軸ケーブルの芯線が接続される。
【０１７２】
前記第１〜第４の障子枠型電極の寸法は、例えば線径１０ｍｍで、使用電源周波数、使用プラズマ生成時の圧力および使用するガス種に対応させて選定することが望ましい。例えば、使用ガス種：ＳｉＨ_４、圧力：０．３Ｔｏｒｒ（３９．９Ｐａ）の場合、前記第１〜第４の障子枠型電極１０２ａ〜１０２ｄの外形寸法は電源周波数：６０ＭＨｚの場合（波長の短縮率を８０％と推定）、約８００ｍｍ×約８００ｍｍ以下、８０ＭＨｚの場合、約６００ｍｍ×約６００ｍｍ以下、１００ＭＨｚの場合、約４８０ｍｍ×約４８０ｍｍ以下である。なお、プラズマの圧力を考慮する必要があるが、前記第１〜第４の障子枠型電極の外形寸法はその一辺の長さとして、プラズマ中の短縮化した波長の１／４〜１／６が目安とする。
【０１７３】
ここでは、本実施例の主要な部分のみの説明にとどめるが、複数個の障子枠型電極と、複数個の互いに独立関係にある長高周波電源と、前記複数個の障子枠型電極に対応した１つの平板型電極とを組み合わせることにより、大面積基板に対応可能な表面処理装置を提供できることは明らかである。
【０１７４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る表面処理装置では、一対の電極に供給される電力の電圧位相差を１８０°とすることにより、一対の電極間に乱れの無い電界を発生させることが可能となった。したがって、生成されるプラズマの強さが均一化されるようになった。
【０１７５】
また、一対の電極に配置された給電点が同数であるので、さらに、一対の電極間に乱れの無い電界を発生させることが可能となった。したがって、生成されるプラズマの強さが均一化されるようになった。
【０１７６】
また、一対の電極の一方の電極に電力を供給するケーブルと、他方の電極に電力を供給するケーブルとをそれぞれの給電点近傍で、それぞれのケーブルの外側導体同士を他の導体にて連結させたので、給電点付近での異常放電が抑制され、より一層一対の電極間に乱れの無い電界を発生させることが可能となり、一対の電極間に生成されるプラズマの強さがより一層均一化される。
【０１７７】
また、一対の電極が非接地電極と接地電極とからなる構成としたので、電極間に乱れの無い電界を発生させることが可能となった。
【０１７８】
また、非接地電極をラダー構造としたので、給電点付近での異常放電が抑制され、より一層非接地電極と接地電極間に乱れの無い電界を発生させることが可能となり、非接地電極と接地電極間に生成されるプラズマの強さがより一層均一化される。さらに、非接地電極を格子状構造としても良い。
【０１７９】
また、非接地電極を複数とすることにより、給電点付近での異常放電が抑制され、より一層非接地電極と接地電極間に乱れの無い電界を発生させることが可能となり、非接地電極と接地電極間に生成されるプラズマの強さがより一層均一化されるので、大面積基板に対応可能な表面処理装置を提供できる。
【０１８０】
また、接地電極が１つ以上の穴があいた板構造としたので、給電点付近での異常放電が抑制され、より一層非接地電極と接地電極間に乱れの無い電界を発生させることが可能となり、非接地電極と接地電極間に生成されるプラズマの強さがより一層均一化される。
【０１８１】
また、この発明に係る表面処理装置によれば、ＶＨＳ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の周波数を使用するプラズマ現象のメリットを得て、かつ、超大面積基板に対する均一な表面処理を行うことができる。
【０１８２】
したがって、従来困難視されていたＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり超大面積基板に対する均一な表面処理、すなわち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上とが可能となった。この効果は、特に、太陽電池、ＬＣＤ業界での生産性向上に関する貢献度は著しく大きいものである。
【０１８３】
また、この発明に係る表面処理装置によれば、ＬＣＤ、複写機用感光体、太陽電池、ＬＳＩ等薄膜半導体の応用製品の生産性向上および品質・性能向上が図れるという効果が生じるので、前記応用製品の生産コストを著しく低減できる。
【０１８４】
また、この発明に係る表面処理装置によれば、製品のサイズが大きいほど製品価値が増大する、いわゆる大面積画面化が図れ、ＬＣＤ、複写機用感光体および太陽電池等の応用製品製造に提供できるので、新製品の創出という効果が生じる。それゆえ、斯界での工業的価値は極めて大きい。
【０１８５】
この発明に係る表面処理方法によれば、一対の電極間に乱れの無い電界を発生させることが可能となり、一対の電極間に生成されるプラズマの強さが均一化される表面処理方法を提供できる。
【０１８６】
また、ＶＨＳ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の周波数を使用するプラズマ現象のメリットを得て、かつ、超大面積基板に対する均一な表面処理を行うことができる。したがって、従来困難視されていたＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり超大面積基板に対する均一な表面処理、すなわち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上とが可能となった。この効果は、特に、太陽電池、ＬＣＤ業界での生産性向上に関する貢献度は著しく大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る表面処理装置の全体図。
【図２】前記表面処理装置の一構成を示す放電用電極に高周波電力を供給するための電力供給系を示す説明図。
【図３】前記電力供給系の一構成である給電ケーブルと上記電極とを結線する位置である給電点を示す断面図。
【図４】本発明の実施例２に係る表面処理装置の全体図。
【図５】前記表面処理装置の一構成である放電用電極に高周波電力を供給するための電力供給系の一構成である給電ケーブルと上記電極とを結線する位置である給電点を示す断面図。
【図６】本発明の実施例３に係る表面処理装置の全体図。
【図７】本発明の実施例４に係る表面処理装置の全体図。
【図８】本発明の実施例５に係る表面処理装置の全体図。
【図９】前記表面処理装置を構成する電極の説明図。
【図１０】前記表面処理装置を構成する一対の電極への電力供給部の説明図高周波電力供給用電気配線の一構成を示す断面図。
【図１１】本発明の実施例６の表面処理装置を構成する一対の電極への電力供給部の説明図。
【図１２】本発明の実施例７に係る表面処理装置の全体図。
【図１３】前記表面処理装置を構成する一対の電極への電力供給部の説明図。
【図１４】本発明の実施例８に係る複数個の障子枠型電極、１個の平板型接地電極および複数個の高周波電源等を組み合わせた構成の表面処理装置における一対の電極の構造例。
【図１５】従来の技術に係る表面処理装置の概念図。
【図１６】従来の技術に係る放電電極への給電方法に用いた装置の回路を示すブロック構成図。
【図１７】従来の技術に係る電極への給電端子の取り付け部分を示す図。
【図１８】電圧波の説明図。
【図１９】電圧の合成波の説明図。
【図２０】ラダー型構造の非接地電極の給電点の一例。
【図２１】電極の表面を電流が流れる模式図。
【図２２】局部放電箇所の一例。
【図２３】局部放電箇所の一例。
【符号の説明】
１…真空容器
２…非接地電極
４、４ａ…接地電極
６、６ａ、６ｂ…整合器
７、７ａ、７ｂ…高周波電源
８ａ〜８ｄ、５３ａ、５３ｂ、５４ａ、５４ｂ、５６ａ、５６ｂ、５９，６０，６１ａ〜ｄ、６２ａ〜ｄ、６３，６４…同軸ケーブル
１０ａ〜１０ｅ、１２１ａ〜１２１ｄ…給電点
２２…高周波発振器
２３ａ、２３ｂ…電力増幅器
２５…フェーズシフタ
２６…反応ガス吐出孔
３０…排気管
３１…真空ポンプ
３３ａ、３３ｂ…反応ガス導入管
３４、３４ａ〜３４ｄ…真空用同軸ケーブル
３７、３７ａ〜３７ｄ…芯線
５０、５０ａ、５０ｂ…導体
５１…オシロスコープ
５２…出力位相可変発信器
５５ａ〜５５ｄ…電流導入端子
５７、５７ａ、５７ｂ…電力分配器
５８ａ〜ｄ…フェーズシフタ
７０…表面処理装置
１０２、１０２ａ〜１０２ｄ…障子枠型電極
Ｗ…基板

Claims (9)

1. プラズマを利用して真空容器に配置される基板の表面を処理する表面処理装置において、
   前記真空容器内に対向配置された一対の電極と、
   前記一対の電極にそれぞれ電力を供給するケーブルと、
   前記一対の電極にそれぞれ設置され、前記ケーブルからの電力を供給される給電点とを有し、
   前記一対の電極に供給された前記電力の電圧の位相差が１８０°であることを特徴とする表面処理装置。
2. 前記一対の電極に配置された給電点が同数であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
3. 前記一対の電極の一方の電極に電力を供給するケーブルと、他方の電極に電力を供給するケーブルとをそれぞれの給電点近傍で、それぞれのケーブルの外側導体同士を他の導体にて連結することを特徴とする請求項１または２に記載の表面処理装置。
4. 前記一対の電極が非接地電極と接地電極とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の表面処理装置。
5. 前記非接地電極がラダー型電極であることを特徴とする請求項４のいずれか一つに記載の表面処理装置。
6. 前記非接地電極が格子状電極であることを特徴とする請求項４に記載の表面処理装置。
7. 前記非接地電極が複数からなることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の表面処理装置。
8. 前記接地電極が１つ以上の穴があいた板であることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一つに記載の表面処理装置。
9. 真空容器に配置される一対の電極を有し、一対の電極の間に基板を配置し、プラズマを用いて、その基板の表面を処理する表面処理方法において、
   前記真空容器内を排気する工程と、
   前記真空容器内に放電用ガスを供給する工程と、
   一対の電極の双方に電力を供給する工程と、
   を有し、前記一対の電極に供給された前記電力の電圧の位相差が１８０°であることを特徴とする表面処理方法。

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