JP2008294465A - Current inlet terminal, plasma surface treatment device with current inlet terminal and plasma surface treatment method - Google Patents

Current inlet terminal, plasma surface treatment device with current inlet terminal and plasma surface treatment method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma surface treatment device and a plasma surface treatment method for preventing power loss and realizing large area/uniform plasma surface treatment, by restricting plasma generation and abnormal discharge at positions other than between a pair of electrodes with respect to plasma generation in VHF band and its application to plasma surface treatment. <P>SOLUTION: In a current inlet terminal, one end of two rectangle sheet-shaped conductors 61, 62 insulated mutually with dielectric body and installed in a tube-like conductor 60 which passes through a wall of a vacuum container 1 and arranged at the wall, is arranged on a vacuum side and the other end is on the side of atmosphere, and at the same time, one end of the tube-like conductor 60 and a ground shield box 66 of a balance/unbalance conversion unit are contacted tightly. In addition, the plasma surface treatment device having the current inlet terminal and the plasma surface treatment method having the current inlet terminal are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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 a surface of a substrate using plasma. In particular, the present invention relates to a surface treatment apparatus using an ultrahigh frequency plasma having a low electron temperature and capable of generating a high density plasma, that is, a plasma generated by a high frequency power having a frequency in the VHF band (30 MHz to 300 MHz) and The present invention 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)、アモルファスシリコン太陽電池及び微結晶シリコン太陽電池などの分野において、既に実用化されている。   Various kinds of processing are performed on the surface of the substrate using plasma to manufacture various electronic devices, such as LSI (Large Scale Integrated Circuit), LCD (Liquid Crystal Display) TFT (Thin Film Transistor), amorphous silicon solar cell and microcrystal. It has already been put into practical use in fields such as silicon solar cells.

近年、プラズマ表面処理装置及びプラズマ表面処理方法に関する重要なニーズの一つとして、薄膜シリコン太陽電池製造への応用が増加しつつある。
この薄膜シリコン太陽電池分野においては、アモルファスシリコンと微結晶シリコンを組み合わせた集積化タンデム型薄膜太陽電池が注目され、その本格的普及を目指した実用化が期待されている。
集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池は、光透過性の基板(例えばガラス)に、透明電極層、非晶質シリコン光電変換ユニット層、短波長の光を反射し、長波長の光を透過させる機能を持たせた中間層、結晶質シリコン光電変換ユニット層及び裏面電極層を、順次積層することにより形成される。
上記非晶質シリコン光電変換ユニット層はp型半導体層、i型半導体層及びn型半導体層等で構成され、厚みはpin層全体で、約0.3μm程度である。
上記結晶質シリコン光電変換ユニット層は、p型微結晶半導体層、i型微結晶半導体層及びn型微結晶半導体層等で構成され、厚みはpin層全体で、約2.5〜5μmである。なお、i型微結晶半導体層の厚みは、約2〜4μmである。
この集積化タンデム型薄膜太陽電池と呼ばれる非晶質シリコンと結晶質シリコンを組み合わせた太陽電池を製造する生産ラインは、光電変換効率10〜13%級の高効率モジュールを製造可能であると期待されている。
In recent years, as one of the important needs regarding a plasma surface treatment apparatus and a plasma surface treatment method, application to the production of thin film silicon solar cells is increasing.
In the field of thin-film silicon solar cells, integrated tandem thin-film solar cells combining amorphous silicon and microcrystalline silicon have attracted attention, and are expected to be put into practical use for their full-scale spread.
Integrated tandem thin-film silicon solar cells have a transparent electrode layer, an amorphous silicon photoelectric conversion unit layer, and a function of reflecting short-wavelength light and transmitting long-wavelength light onto a light-transmitting substrate (for example, glass). Is formed by sequentially laminating an intermediate layer, a crystalline silicon photoelectric conversion unit layer, and a back electrode layer.
The amorphous silicon photoelectric conversion unit layer is composed of a p-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, an n-type semiconductor layer, and the like, and the thickness of the entire pin layer is about 0.3 μm.
The crystalline silicon photoelectric conversion unit layer is composed of a p-type microcrystalline semiconductor layer, an i-type microcrystalline semiconductor layer, an n-type microcrystalline semiconductor layer, etc., and the thickness of the entire pin layer is about 2.5 to 5 μm. . Note that the i-type microcrystalline semiconductor layer has a thickness of about 2 to 4 μm.
The production line for manufacturing solar cells combining amorphous silicon and crystalline silicon called so-called integrated tandem thin-film solar cells is expected to be able to manufacture high-efficiency modules with a photoelectric conversion efficiency of 10 to 13%. ing.

しかしながら、上記集積化タンデム型薄膜太陽電池は光電変換効率の向上が容易に可能であるというメリットが有る反面、約2〜4μmの厚みが必要な結晶質シリコン光電変換ユニット層のi型微結晶半導体層の製造に多大の時間が必要である。そのため、i型微結晶半導体層の製造装置を複数設置することが必要となり、生産コストが増大するというデメリットがある。
近年、このデメリットの解消のため、i型微結晶半導体層の製膜速度の向上技術の開発、及び大面積で、高品質で、且つ、均一性良く製造可能なプラズマCVD装置の開発等が行われている。
また、最近、i型微結晶半導体層の製膜速度の向上に関する技術として、VHF(超高周波数帯域:30MHz〜300MHz)プラズマCVD装置を用いることにより、製膜条件として、大量の水素で希釈されたシランガス(SiH4)を用い、高い圧力で、大電力を供給することにより、実現できるようになった。
しかしながら、大面積で、均一性良く、且つ、高品質に製造可能なプラズマCVD装置の開発は、依然として、問題が多く、齟齬をきたしている状況にある。
However, the integrated tandem-type thin film solar cell has the merit that the photoelectric conversion efficiency can be easily improved, but the i-type microcrystalline semiconductor of the crystalline silicon photoelectric conversion unit layer that requires a thickness of about 2 to 4 μm. A great deal of time is required to produce the layer. Therefore, it is necessary to install a plurality of i-type microcrystalline semiconductor layer manufacturing apparatuses, which has a demerit that production cost increases.
In recent years, in order to eliminate this disadvantage, development of a technique for improving the deposition rate of an i-type microcrystalline semiconductor layer and development of a plasma CVD apparatus capable of manufacturing a large area with high quality and good uniformity have been carried out. It has been broken.
Recently, as a technique for improving the film forming speed of the i-type microcrystalline semiconductor layer, a VHF (very high frequency band: 30 MHz to 300 MHz) plasma CVD apparatus is used, and as a film forming condition, it is diluted with a large amount of hydrogen. This can be realized by using silane gas (SiH4) and supplying high power at high pressure.
However, the development of a plasma CVD apparatus that can be manufactured with a large area, good uniformity, and high quality still has many problems and is in a state of frustration.

非特許文献1には、平行平板電極を用いたVHFプラズマCVDにより、集積化タンデム型薄膜太陽電池用の結晶質i層膜の高品質、高速製膜に関する技術が示されている。
即ち、実験条件として、平行平板電極のサイズ:直径10cm、原料ガス:高水素希釈SiH4、圧力:2〜4Torr(133〜532Pa)、基板温度:250℃、電源周波数:60MHz、投入電力:製膜速度1.7nm/sの場合、2.54W/cm2、2.5nm/sの場合、3.4W/cm2とすることにより、高品質の微結晶Siが得られることが示されている。
また、1.7〜2.5nm/sという高速製膜条件においても、周波数60MHzのVHFプラズマCVDを用いることにより、高品質の微結晶Siが得られることが示されている。
なお、投入電力が、製膜速度1.7nm/sの場合、2.54W/cm2、2.5nm/sの場合、3.4W/cm2であり、非常に大きい電力が必要であるということは、例えば、基板面積が110cmx140cm(15400cm2)の場合、単純に比例計算すれば、製膜速度1.7nm/sの場合は39.1KW、2.5nm/sの場合は52.4KWが必要であることを意味している。
Non-Patent Document 1 discloses a technique relating to high-quality and high-speed film formation of a crystalline i-layer film for an integrated tandem-type thin film solar cell by VHF plasma CVD using parallel plate electrodes.
That is, as experimental conditions, the size of parallel plate electrodes: diameter 10 cm, source gas: high hydrogen diluted SiH4, pressure: 2-4 Torr (133-532 Pa), substrate temperature: 250 ° C., power supply frequency: 60 MHz, input power: film formation It is shown that high-quality microcrystalline Si can be obtained by setting the speed to 2.54 W / cm 2 at a speed of 1.7 nm / s and 3.4 W / cm 2 at 2.5 nm / s.
It has also been shown that high-quality microcrystalline Si can be obtained by using VHF plasma CVD with a frequency of 60 MHz even under high-speed film forming conditions of 1.7 to 2.5 nm / s.
The input power is 2.54 W / cm 2 when the film forming speed is 1.7 nm / s, and 3.4 W / cm 2 when the film forming speed is 2.5 nm / s, which means that very large power is required. For example, in the case where the substrate area is 110 cm × 140 cm (15400 cm 2), if proportional calculation is simply performed, 39.1 kW is necessary when the film forming speed is 1.7 nm / s, and 52.4 kW is necessary when the film forming speed is 2.5 nm / s. It means that.

非特許文献2には、平行平板電極を用いたプラズマ生成における電力消費に関する研究結果が示されている。
即ち、直径30cmの真空容器に設置された平行平板電極(サイズ:直径15cm、電極間隔:5cm)に13.56MHzの電力を、インピーダンス整合器を介して投入して、N2プラズマの生成実験が行われ、投入された電力の消費量が測定されたことが示されている。
また、測定結果として、電源出力(300W)の約52%が平行平板電極間で消費され、残り48%はそれ以外の場所で消費(インピーダンス整合器12%、伝送回路24%、電極と真空容器内壁間などでの無効プラズマ生成12%)されることが示されている。
なお、上記のことは、平行平板電極を用いたRFプラズマCVD装置では、電源から投入された電力の中、目的とする電極間で消費されるのは約52%ということを意味している。
Non-Patent Document 2 shows the results of research on power consumption in plasma generation using parallel plate electrodes.
That is, an N2 plasma generation experiment was conducted by applying 13.56 MHz power to a parallel plate electrode (size: diameter 15 cm, electrode interval: 5 cm) installed in a vacuum vessel having a diameter of 30 cm through an impedance matching device. It is shown that the amount of power consumed is measured.
As a result of the measurement, about 52% of the power output (300W) is consumed between the parallel plate electrodes, and the remaining 48% is consumed elsewhere (impedance matching device 12%, transmission circuit 24%, electrode and vacuum vessel It is shown that the ineffective plasma generation between the inner walls is 12%).
The above means that in an RF plasma CVD apparatus using parallel plate electrodes, about 52% of the electric power supplied from the power source is consumed between the target electrodes.

非特許文献3には、後述の特許文献2に記載のラダー型電極を用いた大面積、均一のVHFプラズマ生成法を応用したプラズマCVD装置の開発研究に関する研究結果が示されている。
即ち、非特許文献3には、研究に使用されたプラズマCVD装置及び製膜実験の概要が示されている。実験に用いられた装置として、真空容器内に基板ヒータとラダー電極と裏板が離間して対向設置された構造を有するプラズマCVD装置が示されている。ラダー型電極(一平面内に同じ長さの2本の縦棒を設置し、その間を同じ長さの、複数の横棒で連結したもの)へのVHF電力の供給は、対向する二辺に設置された給電点から行われる。その際、二辺に供給される電力の電圧の位相差は時間的に変化させて、例えば正弦波状に変化させて供給される。インピーダンス整合器の出力は、複数のT型同軸コネクターを用いて8分岐されて、8個の給電点に接続されている。両辺の給電点は合計16点である。
また、実験結果として、電極の寸法は1.2mx1.5m、基板面積は1.1mx1.4mで、電源周波数60MHz、ラダー電極と基板ヒータの間隔20mm、圧力45Pa(0.338Torr)という条件で、アモルファスSiの製膜速度は1.7nm/sで、膜の不均一性は±18%が示されている。
Non-Patent Document 3 shows the results of research on the development of a plasma CVD apparatus using a large-area, uniform VHF plasma generation method using a ladder-type electrode described in Patent Document 2 described later.
That is, Non-Patent Document 3 shows an outline of a plasma CVD apparatus used for research and a film forming experiment. As an apparatus used in the experiment, there is shown a plasma CVD apparatus having a structure in which a substrate heater, a ladder electrode, and a back plate are disposed facing each other in a vacuum vessel. The VHF power supply to the ladder-type electrode (two vertical bars of the same length installed in one plane and connected between them by a plurality of horizontal bars of the same length) is supplied to two opposing sides. This is done from the installed feeding point. At that time, the phase difference of the voltage of the power supplied to the two sides is changed with time, for example, changed into a sine wave shape and supplied. The output of the impedance matching unit is divided into eight branches using a plurality of T-type coaxial connectors and connected to eight feeding points. There are a total of 16 feeding points on both sides.
As an experimental result, the electrode dimensions are 1.2 mx 1.5 m, the substrate area is 1.1 mx 1.4 m, the power frequency is 60 MHz, the distance between the ladder electrode and the substrate heater is 20 mm, and the pressure is 45 Pa (0.338 Torr). The film formation rate of amorphous Si is 1.7 nm / s, and the non-uniformity of the film is ± 18%.

非特許文献4には、後述の特許文献3に記載のラダー型電極を用いた大面積、均一のVHFプラズマ生成法を応用したプラズマCVD装置の開発研究に関する研究結果が示されている。
即ち、非特許文献4には、研究に使用されたプラズマCVD装置及び製膜実験の概要が示されている。実験に用いられた装置として、真空容器内にラダー電極と接地電極が離間して対向設置された構造を有するプラズマCVD装置が示されている。ラダー型電極(一平面内に同じ長さの2本の縦棒を設置し、その間を同じ長さの、複数の横棒で連結したもの)へのVHF電力の供給は、対向する二辺に設置された給電点から行われる。その際、二辺に供給される電力の電圧の位相差は正弦波状に変化させて供給される。インピーダンス整合器と一方の辺に設置されている複数の給電点の間に、8分岐の電力分配器(Power Divider)が設置されている。
実験結果として、電極の寸法は1.25mx1.55m(棒の直径:10mm)、基板面積は1.1mx1.4mで、電源周波数60MHz、電圧の位相差は20KHzの正弦波で時間的に変化、ラダー電極と基板ヒータの間隔20mm、圧力45Pa(0.338Torr)という条件で、アモルファスSiの製膜速度は0.5nm/sで、膜の不均一性は±15%が示されている。
Non-Patent Document 4 shows the results of research on the development of a plasma CVD apparatus using a large-area, uniform VHF plasma generation method using a ladder-type electrode described in Patent Document 3 to be described later.
That is, Non-Patent Document 4 shows an outline of a plasma CVD apparatus used for research and a film forming experiment. As an apparatus used for the experiment, there is shown a plasma CVD apparatus having a structure in which a ladder electrode and a ground electrode are separated and installed in a vacuum container. The VHF power supply to the ladder-type electrode (two vertical bars of the same length installed in one plane and connected between them by a plurality of horizontal bars of the same length) is supplied to two opposing sides. This is done from the installed feeding point. At this time, the phase difference between the voltages of the electric power supplied to the two sides is supplied in a sine wave shape. An eight-branch power divider (Power Divider) is installed between the impedance matching device and a plurality of feeding points installed on one side.
As an experimental result, the electrode dimensions are 1.25 mx 1.55 m (rod diameter: 10 mm), the substrate area is 1.1 mx 1.4 m, the power supply frequency is 60 MHz, and the voltage phase difference is a sine wave with a frequency of 20 KHz. Under the conditions that the distance between the ladder electrode and the substrate heater is 20 mm and the pressure is 45 Pa (0.338 Torr), the amorphous Si film formation rate is 0.5 nm / s, and the non-uniformity of the film is ± 15%.

特許文献1には、ラダー型電極を用いたVHFプラズマCVD装置及びその方法に係わる発明が示されている。
即ち、特許文献1に記載の技術は、チャンバ内に放電電極と接地電極が対向するように設置されたプラズマCVD装置を用いた光電変換装置の製造方法であって、(A)前記放電電極に対向するように、p層を製膜した基板を前記接地電極に設置する工程と、(B)前記基板と前記放電電極との間の距離を8mm以下に設定する工程と、(C)前記基板を前記接地電極に内臓された加熱器により180〜220℃に加熱する工程と、(D)前記チャンバ内に材料ガスを供給する工程と、(E)前記チャンバ内の圧力を600Pa〜2000Paに設定する工程と、(F)前記放電電極に超高周波電力を供給し前記材料ガスをプラズマ化することによって、前記基板に対して発電層を製膜する工程と、(G)前記発電層上にn層を製膜する工程と、を具備する光電変換装置の製造方法である。
また、特許文献1に記載の技術は、前記(F)工程において、前記超高周波電力のパワー密度は3.0KW/m2以上であることを特徴とする。
また、特許文献1に記載の技術は、前記(F)工程において、前記超高周波電力の周波数は40MH以上であることを特徴とする。
また、製膜速度3〜3.5nm/sで、且つ、変換効率12~12.5%を得る条件として、圧力800Paでパワー密度5〜6KW/m2のデータが示されている。
Patent Document 1 discloses an invention related to a VHF plasma CVD apparatus using a ladder-type electrode and a method therefor.
That is, the technique described in Patent Document 1 is a method for manufacturing a photoelectric conversion apparatus using a plasma CVD apparatus in which a discharge electrode and a ground electrode are disposed in a chamber so as to face each other. (B) a step of setting the distance between the substrate and the discharge electrode to 8 mm or less, (C) the substrate Is heated to 180 to 220 ° C. by a heater built in the ground electrode, (D) a material gas is supplied into the chamber, and (E) the pressure in the chamber is set to 600 Pa to 2000 Pa. (F) forming a power generation layer on the substrate by supplying ultrahigh-frequency power to the discharge electrode and converting the material gas into plasma; and (G) n on the power generation layer. Process for forming a layer A process for producing a photovoltaic device comprising a.
The technique described in Patent Document 1 is characterized in that, in the step (F), the power density of the super-high frequency power is 3.0 KW / m 2 or more.
The technique described in Patent Document 1 is characterized in that, in the step (F), the frequency of the ultrahigh frequency power is 40 MH or more.
Further, as a condition for obtaining a conversion efficiency of 12 to 12.5% at a film forming speed of 3 to 3.5 nm / s, data of a power density of 5 to 6 kW / m 2 at a pressure of 800 Pa is shown.

特許文献2には、大面積で均一なVHFプラズマを生成する方法が示されている。
即ち、特許文献2に記載の技術は、単一の保持電極に保持された被処理基板と単一の放電電極とを放電容器内に離間させて対面配置し、該放電電極と被処理基板との間に実質的に均一な放電状態を広範囲に発生させる放電電極への給電方法であって、前記放電電極に複数の給電点を介して給電する際に、1つの給電点に供給される前記高周波電力の電圧波形の位相と、他の少なくとも1つの給電点に供給される前記高周波電力の電圧波形の位相との差を時間的に変化させることにより、前記放電電極内に生じる電圧分布を変化させ、これにより該電圧分布の単位時間当たりの平均値または単位時間当たりの積分値を実質的に均一なものとし、前期放電電極の電圧分布における定在波の発生を抑制することを特徴とする。
また、特許文献2に記載の技術は、前記放電電極がラダー型電極であることを特徴とする。
また、使用する高周波の周波数が30〜800MHzの範囲にあることを特徴とする。
Patent Document 2 discloses a method of generating a large area and uniform VHF plasma.
That is, in the technique described in Patent Document 2, a substrate to be processed held by a single holding electrode and a single discharge electrode are arranged facing each other in a discharge container, and the discharge electrode and the substrate to be processed are arranged. A method of supplying power to a discharge electrode that generates a substantially uniform discharge state in a wide range between the two, wherein the power is supplied to one power supply point when power is supplied to the discharge electrode through a plurality of power supply points. The voltage distribution generated in the discharge electrode is changed by temporally changing the difference between the phase of the voltage waveform of the high frequency power and the phase of the voltage waveform of the high frequency power supplied to at least one other feeding point. Thus, the average value per unit time or the integrated value per unit time of the voltage distribution is made substantially uniform, and the occurrence of standing waves in the voltage distribution of the discharge electrode in the previous period is suppressed. .
Moreover, the technique described in Patent Document 2 is characterized in that the discharge electrode is a ladder-type electrode.
Moreover, the high frequency used is in the range of 30 to 800 MHz.

特許文献3には、ラダー型電極を用いて、大面積で均一なプラズマを生成する装置が示されている。
即ち、特許文献3に記載の技術は、プラズマ化学蒸着装置におけるプラズマ発生用のラダー型放電電極の構造であって、前記ラダー型放電電極の両端の給電部に第1の同一周波数の高周波を給電するサイクルと、第2の異なる周波数の高周波を給電するサイクルを有し、このサイクルを交互に切り替えて給電を行うように構成すると共に、前記放電電極の軸方向に対して垂直方向へクロスバーを付加し、定在波形状を変化させて発生するプラズマを均一化させたことを特徴とする。
また、特許文献3に記載の技術は、プラズマ化学蒸着装置におけるプラズマ発生用のラダー型放電電極の構造であって、前記ラダー型放電電極の両端の給電部に第1の同一周波数の高周波を給電するサイクルと、第2の異なる周波数の高周波を給電するサイクルを有し、このサイクルを交互に切り替えて給電を行うように構成すると共に、前記放電電極の軸方向に対して垂直方向へクロスバーを付加し、且つ、定在波波長を増加させる範囲で前記ラダー型放電電極径を小さくし、発生するプラズマを均一化させたことを特徴とする。
また、特許文献3に記載の技術は、プラズマ化学蒸着装置におけるプラズマ発生用のラダー型放電電極の構造であって、前記ラダー型放電電極の両端の給電部に第1の同一周波数の高周波を給電するサイクルと、第2の異なる周波数の高周波を給電するサイクルを有し、このサイクルを交互に切り替えて給電を行うように構成すると共に、前記放電電極を軸方向に対して垂直方向に複数に分割し、放電電極左右方向の電力バランスを図ってプラズマ密度の偏重を低減するようにしたことを特徴する。
Patent Document 3 discloses an apparatus that generates a uniform plasma with a large area using a ladder-type electrode.
That is, the technique described in Patent Document 3 is a structure of a ladder-type discharge electrode for generating plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus, and feeds high-frequency power having a first same frequency to power supply portions at both ends of the ladder-type discharge electrode. And a cycle for feeding a high frequency of a second different frequency, and the cycle is alternately switched to feed the power, and the crossbar is perpendicular to the axial direction of the discharge electrode. In addition, the plasma generated by changing the standing wave shape is made uniform.
The technique described in Patent Document 3 is a structure of a ladder-type discharge electrode for generating plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus, and feeds high-frequency power having a first same frequency to power supply portions at both ends of the ladder-type discharge electrode. And a cycle for feeding a high frequency of a second different frequency, and the cycle is alternately switched to feed the power, and the crossbar is perpendicular to the axial direction of the discharge electrode. In addition, the diameter of the ladder-type discharge electrode is reduced within a range in which the standing wave wavelength is increased, and the generated plasma is made uniform.
The technique described in Patent Document 3 is a structure of a ladder-type discharge electrode for generating plasma in a plasma chemical vapor deposition apparatus, and feeds high-frequency power having a first same frequency to power supply portions at both ends of the ladder-type discharge electrode. And a cycle for feeding a high-frequency wave of a second different frequency. The cycle is alternately switched to feed power, and the discharge electrode is divided into a plurality of parts in a direction perpendicular to the axial direction. Further, the present invention is characterized in that the power balance in the left-right direction of the discharge electrode is achieved to reduce the deviation of plasma density.

特許文献4には、一対の電極間に2つの定在波を時間的に交互に発生させることにより、大面積で均一なVHFプラズマを生成することが可能な方法が示されている。
即ち、特許文献4に記載の技術は、内部に基板がセットされる、排気系を備えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを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の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、2出力でかつ該2出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第1の高周波電源及び該第1の高周波電源の2つの出力端子に接続された第1及び第2のインピーダンス整合器及び該第1の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、2出力でかつ該2出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第2の高周波電源及び該第2の高周波電源の2つの出力端子に接続された第3及び第4のインピーダンス整合器から成る電力供給系と、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であって、前記第1の高周波電源の2つの出力により該一対の電極間に生成される第1の定在波の腹の位置と前記第2の高周波電源の2つの出力により該一対の電極間に生成される第2の定在波の腹の位置の距離を使用電力の波長λの四分の一、即ちλ/4に設定することを特徴とするプラズマ表面処理方法である。
また、特許文献4に記載の技術は、内部に基板がセットされる、排気系を備えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを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の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、2出力でかつ該2出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第1の高周波電源及び該第1の高周波電源の2つの出力端子に接続された第1及び第2のインピーダンス整合器及び該第1の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、2出力でかつ該2出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第2の高周波電源及び該第2の高周波電源の2つの出力端子に接続された第3及び第4のインピーダンス整合器から成る電力供給系と、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であって、前記第1の高周波電源の2つの出力の位相差と前記基板表面に製膜される正弦的な膜厚分布を有するSi系膜の膜厚が最大になる位置との関係を把握する第1の工程と、前記第2の高周波電源の2つの出力の位相差と前記基板表面に製膜される正弦的な膜厚分布を有するSi系膜の膜厚が最大になる位置との関係を把握する第2の工程と、該第1及び第2の工程でそれぞれに把握された第1及び第2の高周波電源の2つの出力の位相差と該膜厚が最大になる位置との関係より該第1及び第2の高周波電源の2つの出力の位相差を設定することにより、該基板に目的のSi系膜を製膜する第3の工程から成ることを特徴とするプラズマ表面処理方法である。
なお、上記第1の定在波と第2の定在波が一対の電極間の発生し、且つ、両者の腹の間隔が使用電力の波長λの四分の一であれば、一対の電極間の電力の強さI(x)は、次のようになり、周波数に関係なく一様(一定値)になる。
I(x)=cos(2πx/λ+Δθ/2)+sin(2πx/λ+Δθ/2)
ただし、xは供給電力の伝播方向での距離、λは使用電力の波長、Δθは給電点での初期位相差である。
Patent Document 4 discloses a method capable of generating a large VHF plasma with a large area by alternately generating two standing waves between a pair of electrodes in terms of time.
That is, the technique described in Patent Document 4 generates a plasma in which a substrate is set, a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system that supplies a discharge gas into the vacuum vessel, and plasma. A pair of electrodes composed of a first electrode and a second electrode; a first high-frequency power source capable of arbitrary pulse modulation and capable of arbitrarily setting a phase difference between two outputs and the voltage of the two outputs; The first and second impedance matching units connected to the two output terminals of one high frequency power source and arbitrary pulse modulation synchronized with the pulse modulation signal of the first high frequency power source are possible, and two outputs are provided. A power supply system comprising a second high-frequency power source capable of arbitrarily setting a phase difference between the voltages of the two outputs, and third and fourth impedance matching units connected to two output terminals of the second high-frequency power source; And use the generated plasma. Then, a plasma surface treatment method for treating a surface of a substrate, wherein a position of an antinode of a first standing wave generated between the pair of electrodes by two outputs of the first high-frequency power source and the second The distance of the antinode position of the second standing wave generated between the pair of electrodes by the two outputs of the high frequency power source is set to a quarter of the wavelength λ of the power used, that is, λ / 4. The plasma surface treatment method is characterized.
Further, the technique described in Patent Document 4 generates a plasma in which a substrate is set, a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system that supplies a discharge gas into the vacuum vessel, and plasma. A pair of electrodes composed of a first electrode and a second electrode; a first high-frequency power source capable of arbitrary pulse modulation and capable of arbitrarily setting a phase difference between two outputs and the voltage of the two outputs; The first and second impedance matching units connected to the two output terminals of one high frequency power source and arbitrary pulse modulation synchronized with the pulse modulation signal of the first high frequency power source are possible, and two outputs are provided. A power supply system comprising a second high-frequency power source capable of arbitrarily setting a phase difference between the voltages of the two outputs, and third and fourth impedance matching units connected to two output terminals of the second high-frequency power source; And use the generated plasma. A plasma surface treatment method for treating a surface of a substrate, comprising: a Si-based film having a phase difference between two outputs of the first high-frequency power source and a sinusoidal film thickness distribution formed on the substrate surface A first step for grasping the relationship with the position where the film thickness becomes maximum, a phase difference between two outputs of the second high-frequency power source, and a Si film having a sinusoidal film thickness distribution formed on the substrate surface. A second step of grasping the relationship with the position where the film thickness of the system film is maximized, and two output positions of the first and second high-frequency power sources respectively grasped in the first and second steps. A third Si film is formed on the substrate by setting the phase difference between the two outputs of the first and second high-frequency power sources based on the relationship between the phase difference and the position where the film thickness is maximized. A plasma surface treatment method comprising the steps of:
If the first standing wave and the second standing wave are generated between the pair of electrodes and the distance between the antinodes is a quarter of the wavelength λ of the power used, the pair of electrodes The power intensity I (x) between them is as follows, and is uniform (constant value) regardless of the frequency.
I (x) = cos 2 (2πx / λ + Δθ / 2) + sin 2 (2πx / λ + Δθ / 2)
Where x is the distance in the propagation direction of the supplied power, λ is the wavelength of the used power, and Δθ is the initial phase difference at the feeding point.

特許文献5には、電力供給回路におけるインピーダンス整合器と電極上の給電点の間に平衡不平衡変換装置を設置する技術に関する装置及び方法が示されている。
即ち、特許文献5に記載の技術は、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平衡伝送回路である。
また、特許文献5に記載の技術は、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平衡伝送回路である。
また、特許文献5に記載の技術は、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、上記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である。
また、特許文献5に記載の技術は、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、上記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である。
また、特許文献5には、従来の平行平板電極を用いたプラズマCVD装置及びラダー型電極を用いたプラズマCVD装置は、その装置に用いられている電極への給電部において、漏洩電流が発生し、異常放電あるいはアーキングが発生すること、及び一対の電極以外の場所でプラズマが発生し、均一な製膜が困難であることが指摘されている。
即ち、従来のプラズマCVD装置では、電力供給用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おり、その接続部では漏洩電流が発生する。なお、同軸ケーブルは内部導体(芯線)及び外部導体の内面を、それぞれ往路及び帰路とする伝送方式であり、一対の電極は2本の平行線路に相当する構造である。
ここに示される漏洩電流の概念は図12に示す通りである。同図において、同軸ケーブル108の芯線から一対の電極107a、107b側へ流れる電流Iは、一対の電極間を流れて戻る電流I1と、該一対の電極間を流れないでそれ以外を流れて戻る電流I2に分割される。電流I2が漏洩電流である。なお、図12に示される電流は、ある瞬間を概念的に示しており、交流現象なので、当然、図示されている電流の大きさと方向は時間的に変化する。
また、上記漏洩電流に起因する異常放電あるいはアーキングの防止のために、図13に示す平衡不平衡変換装置201及び2本の同軸ケーブル205a、205bで構成される平衡伝送回路を組み合わせた装置が用いられることが示されている。図13において、電力伝送用同軸ケーブル200の端部の芯線と外部導体が平衡不平衡変換装置201の入力端子202a、202bに接続され、その出力端子203a、203bは、2本の同軸ケーブル205a、205bで構成される平衡伝送回路の入力部の芯線に接続される。該2本の同軸ケーブル205a、205bの両端部の外部導体は短絡されている。そして、該平衡伝送回路の出力部の芯線は付加207に接続される。
該平衡伝送回路は該2本の同軸ケーブル205a、205bの外部導体同士が短絡されて、閉ループを形成しているので、電流の漏洩はない。その結果、該平衡不平衡変換装置201の出力電流Iは漏洩することなく、付加207に供給可能である。
Patent Document 5 discloses an apparatus and a method related to a technique for installing a balance-unbalance conversion device between an impedance matching unit and a feeding point on an electrode in a power supply circuit.
That is, the technique described in Patent Document 5 is an impedance matching between a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system that supplies a discharge gas into the vacuum vessel, a plasma generation electrode, and a high-frequency power source. And a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-processed, and used for a plasma surface processing apparatus for processing the surface of the substrate using the generated plasma. A balanced transmission circuit in which two outer conductors of coaxial cables having substantially the same length are short-circuited at both ends, and each core wire at one end of the two coaxial cables is input. A balanced transmission circuit having a configuration in which each core wire at the other end is used as an output unit.
In addition, the technique described in Patent Document 5 includes impedance matching between a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system that supplies a discharge gas into the vacuum vessel, an electrode for plasma generation, and a high-frequency power source. And a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-processed, and used for a plasma surface processing apparatus for processing the surface of the substrate using the generated plasma. A balanced transmission circuit, in which two outer conductors of coaxial cables having substantially the same length are short-circuited by other conductors at both ends, and each of one ends of the two coaxial cables The balanced transmission circuit has a configuration in which the core wire is used as an input unit, and each core wire at the other end is used as an output unit.
The technique described in Patent Document 5 includes a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system that supplies a discharge gas into the vacuum vessel, and first and second electrodes that generate plasma. A pair of electrodes, a power supply system including a high-frequency power source, an impedance matching unit, and a balance-unbalance conversion device, and substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-treated, and using the generated plasma, In the plasma surface treatment apparatus for treating a surface, a balanced transmission circuit having a plurality of openings is provided in the pair of electrodes, a power supply point is arranged on each peripheral edge of the pair of electrodes, and the above configuration is used. The plasma surface treatment apparatus has a configuration in which an output circuit of the balance-unbalance conversion device of the power supply system component is connected to a power supply point of the pair of electrodes.
The technique described in Patent Document 5 includes a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas supply system that supplies a discharge gas into the vacuum vessel, and first and second electrodes that generate plasma. A pair of electrodes, a power supply point for the pair of electrodes, a power supply system including a high-frequency power source, an impedance matching device, and a balance-unbalance converter, a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-treated, An apparatus configuration of a power supply circuit that supplies a power from the power supply system to the pair of electrodes in a plasma surface treatment apparatus that includes a balanced transmission circuit having a configuration and processes the surface of a substrate using generated plasma. The high-frequency power supply, the impedance matching device, the balance-unbalance conversion device, the balanced transmission circuit, and the power supply point are arranged in order from the upstream side to the downstream side of the flow of power. A plasma surface treatment apparatus.
Patent Document 5 discloses that a conventional plasma CVD apparatus using a parallel plate electrode and a plasma CVD apparatus using a ladder-type electrode generate a leakage current in a power feeding portion to the electrode used in the apparatus. It has been pointed out that abnormal discharge or arcing occurs, and that plasma is generated at a place other than the pair of electrodes, making uniform film formation difficult.
That is, in the conventional plasma CVD apparatus, the connection portion between the coaxial cable for supplying power and the electrode has a shape in which lines having different structures are connected to each other, and a leakage current is generated at the connection portion. The coaxial cable is a transmission system in which the inner conductor (core wire) and the inner surface of the outer conductor are the forward path and the return path, respectively, and the pair of electrodes has a structure corresponding to two parallel lines.
The concept of the leakage current shown here is as shown in FIG. In the figure, the current I flowing from the core wire of the coaxial cable 108 to the pair of electrodes 107a and 107b flows back between the current I1 flowing back between the pair of electrodes and the other without flowing between the pair of electrodes. Divided into current I2. The current I2 is a leakage current. Note that the current shown in FIG. 12 conceptually shows a certain moment and is an AC phenomenon, so naturally the magnitude and direction of the current shown change with time.
Further, in order to prevent abnormal discharge or arcing due to the leakage current, an apparatus combining a balanced / unbalanced converting apparatus 201 and a balanced transmission circuit composed of two coaxial cables 205a and 205b shown in FIG. 13 is used. It has been shown that In FIG. 13, the core wire and the outer conductor at the end of the power transmission coaxial cable 200 are connected to the input terminals 202 a and 202 b of the balance-unbalance conversion apparatus 201, and the output terminals 203 a and 203 b include two coaxial cables 205 a, 205b is connected to the core wire of the input part of the balanced transmission circuit. The outer conductors at both ends of the two coaxial cables 205a and 205b are short-circuited. The core wire of the output part of the balanced transmission circuit is connected to the addition 207.
In the balanced transmission circuit, since the outer conductors of the two coaxial cables 205a and 205b are short-circuited to form a closed loop, there is no leakage of current. As a result, the output current I of the balance-unbalance conversion device 201 can be supplied to the addition 207 without leaking.

特許文献6には、電力供給回路におけるインピーダンス整合器と電極上の給電点の間に平衡不平衡変換装置を設置する技術に関する装置及び方法が示されている。
特許文献6には、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同軸ケーブルと、前記一対の電極にそれぞれ設置されるとともに前記同軸ケーブルの芯線が接続されて、前記同軸ケーブルから電力が供給される給電点と、前記一対の電極の一方の電極に電力を供給する前記同軸ケーブルの外部導体と、他方の電極に電力を供給する前記同軸ケーブルの外部導体とを、それぞれの前記給電点近傍で連結する他の導体を有し、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が記載されている。
また、特許文献6には、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同軸ケーブルと、前記一対の電極にそれぞれ設置されるとともに前記同軸ケーブルの芯線が接続されて、前記同軸ケーブルから電力が供給される給電点と、前記一対の電極の一方の電極に電力を供給する前記同軸ケーブルの外部導体と、他方の電極に電力を供給する前記同軸ケーブルの外部導体とを、それぞれの前記給電点近傍で連結する他の導体を備えた表面処理装置を用いて、前記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ガスを供給する工程と、前記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が記載されている。
Patent Document 6 discloses an apparatus and a method related to a technique for installing a balance-unbalance conversion device between an impedance matching unit and a feeding point on an electrode in a power supply circuit.
In Patent Document 6, in a surface treatment apparatus that processes the surface of a substrate disposed in a vacuum vessel using plasma, a pair of electrodes opposed to each other in the vacuum vessel and power to the pair of electrodes are respectively supplied. A coaxial cable to be supplied, a power supply point that is installed on each of the pair of electrodes and connected to a core wire of the coaxial cable, and power is supplied from the coaxial cable, and power is supplied to one electrode of the pair of electrodes. It has other conductors connecting the outer conductor of the coaxial cable to be supplied and the outer conductor of the coaxial cable that supplies power to the other electrode in the vicinity of the respective feeding points, and is supplied to the pair of electrodes. Further, there is described a surface treatment apparatus characterized in that the phase difference of the voltage of the electric power is 180 °.
Further, Patent Document 6 discloses a pair of electrodes opposed to each other in a vacuum vessel, a coaxial cable that supplies power to each of the pair of electrodes, and a core wire of the coaxial cable that is installed on each of the pair of electrodes. Are connected, a feeding point to which power is supplied from the coaxial cable, an outer conductor of the coaxial cable that supplies power to one electrode of the pair of electrodes, and the coaxial cable that supplies power to the other electrode Using a surface treatment apparatus provided with other conductors for connecting the outer conductors of each of the outer conductors in the vicinity of each of the feeding points, the substrate is disposed between the pair of electrodes, and the surface of the substrate is removed using plasma. In the surface treatment method to be processed, the method includes the steps of exhausting the inside of the vacuum vessel, supplying the discharge gas into the vacuum vessel, and supplying power to both the pair of electrodes, Serial describes a surface treatment wherein the phase difference between the voltage of the pair of the power supplied to the electrode is 180 °.

特開2006−216921(第6図、第9、10図)JP-A-2006-216911 (FIGS. 6, 9, 10) 特許第3316490号(第1−3図、第6、7図)Japanese Patent No. 3316490 (FIGS. 1-3, 6, 7) 特許第3611309号(第1、2図、第3、4図)Japanese Patent No. 3611309 (FIGS. 1, 2, 3, 4) 特開2005−123203(第1−4図、第8、9図)JP-A-2005-123203 (FIGS. 1-4, 8, 9) 特許第3590955号(第1―8図、第15−17図)Japanese Patent No. 3590955 (Figs. 1-8 and 15-17) 特許第3810748号(第1―5図)Japanese Patent No. 3810748 (Fig. 1-5)

M.Kondo、M.Fukawa、L.Guo、A.Matsuda:High rate growth of microcrystalline silicon at low temperatures、Journal of Non−Crystalline Solids 266−269(2000)、84−89.M.M. Kondo, M .; Fukawa, L .; Guo, A.A. Matsuda: High rate growth of microcrystalline silicon at low temperatures, Journal of Non-Crystalline Solids 266-269 (2000), 84-89. J.A.Baggerman、R.J.Visser、and E.J.H.Collart:Power dissipation measurements in a low−pressure N2 radio−frequency discharge、J.Appl.Phys.、Vol.76、No.2、15 July 1994、738−746.J. et al. A. Baggerman, R.A. J. et al. Visser, and E.M. J. et al. H. Collart: Power distribution measurements in a low-pressure N2 radio-frequency discharge, J. Biol. Appl. Phys. Vol. 76, no. 2, 15 July 1994, 738-746. H.Takatsuka、Y.Yamauchi、K.Kawamura、H.Mashima、Y.Takeuchi:World’s largest amorphous silicon photovoltaic module、Thin Solid Films506−507(2006)、13−16.H. Takatsuka, Y. et al. Yamauchi, K .; Kawamura, H .; Masima, Y. et al. Takeuchi: World's large amorphous silicon photovoltaic module, Thin Solid Films 506-507 (2006), 13-16. K.Kawamura、H.Mashima、Y.Takeuchi,A.Takano,M.Noda,Y.Yonekura、H.Takatuka:Development of large−area a−S:H films deposition using controlled VHF plasma、Thin Solid Films506−507(2006)、22−26.K. Kawamura, H .; Masima, Y. et al. Takeuchi, A .; Takano, M .; Noda, Y. et al. Yonekura, H .; Takatoka: Development of large-area a-S: H films deposition using controlled VHF plasma, Thin Solid Films 506-507 (2006), 22-26.

本発明者は、上記集積化タンデム型薄膜太陽電池の製造に用いられるプラズマCVD装置に関する問題として、上記非特許文献1〜4及び特許文献1~6に指摘されている問題点以外に、上記集積化タンデム型薄膜太陽電池の製造分野における特有の下記問題があることを発見した。
即ち、上記集積化タンデム型薄膜太陽電池の製造分野においては、下記(い)〜(ほ)の事項を満たすことができるプラズマCVD装置及び方法が求められているが、(い)以外の事項については、それに対応できる装置及び技術が確立されていない。
下記(ろ)〜(ほ)に関するプラズマCVD装置及び方法の創出は、集積化タンデム型薄膜太陽電池の製造に関して、再現性の良い生産、歩留まりの良い生産及び生産コスト低減を図る上での重要な課題である。
上記集積化タンデム型薄膜太陽電池の製造分野において求められる事項は次の通りである。
(い)高速製膜が可能で、且つ、高品質の結晶質i層膜を形成可能であること。例えば、製膜速度2nm/s以上で、且つ、製造された膜のラマンスペクトル特性が良好であること。
(ろ)基板面積1mx1m程度以上の大面積基板において、高速で、均一性の良い高品質i層膜を形成可能であること。例えば、基板面積1.1mx1.4m、製膜速度2nm/s以上、膜厚みの不均一性±10%以下であること(不均一性±10%程度以上である場合、集積化タンデム型薄膜太陽電池の製造工程の中のレーザ加工工程において、レーザによる膜加工の精度を確保することが困難となり、電池性能及び歩留まりの確保が困難となる)。
(は)電力の給電部の近傍で、異常放電(アーキング)が発生しないこと。
(に)供給電力が高品質の結晶質i層膜の形成に有効に使用されること、即ち、基板が設置される接地電極と非接地電極間のみにプラズマが生成され、その一対の電極間以外では、プラズマが生成されないこと。
(ほ)供給電力を供給する伝送線路で消費される電力が少ないこと。
なお、上記異常放電(アーキング)及び一対の電極間以外でのプラズマ生成に起因する電力損失及び上記電力伝送線路での電力損失が大きい場合、集積化タンデム型薄膜太陽電池の生産ラインにおけるランニングコストが増大し、製品製造コストの低減が困難になる。
In addition to the problems pointed out in Non-Patent Documents 1 to 4 and Patent Documents 1 to 6, the present inventor as a problem related to the plasma CVD apparatus used for manufacturing the integrated tandem-type thin film solar cell. We found that there are the following problems peculiar in the field of manufacturing tandem-type thin film solar cells.
That is, in the manufacturing field of the integrated tandem-type thin film solar cell, there is a demand for a plasma CVD apparatus and method that can satisfy the following items (ii) to (v). However, no device and technology have been established for this.
The creation of plasma CVD apparatuses and methods related to the following (b) to (v) is important for the production of integrated tandem thin-film solar cells in order to achieve production with good reproducibility, production with high yield, and reduction in production costs. It is a problem.
The matters required in the field of manufacturing the integrated tandem thin film solar cell are as follows.
(Ii) High-speed film formation is possible and a high-quality crystalline i-layer film can be formed. For example, the film forming speed is 2 nm / s or more, and the manufactured film has good Raman spectral characteristics.
(B) A high-quality i-layer film with good uniformity can be formed at high speed on a large-area substrate having a substrate area of about 1 mx 1 m or more. For example, the substrate area is 1.1 mx 1.4 m, the film forming speed is 2 nm / s or more, and the film thickness non-uniformity is ± 10% or less (if the non-uniformity is about ± 10% or more, the integrated tandem thin film solar In the laser processing step in the battery manufacturing process, it is difficult to ensure the accuracy of film processing by laser, and it is difficult to ensure the battery performance and the yield).
(A) Abnormal discharge (arcing) does not occur in the vicinity of the power feeding section.
(Ii) Supply power is effectively used to form a high-quality crystalline i-layer film, that is, plasma is generated only between the ground electrode and the non-ground electrode on which the substrate is installed, and between the pair of electrodes Otherwise, no plasma is generated.
(E) Less power is consumed in the transmission line supplying the supplied power.
In addition, when the power loss due to the abnormal discharge (arcing) and plasma generation other than between the pair of electrodes and the power loss in the power transmission line are large, the running cost in the production line of the integrated tandem thin film solar cell is It increases and it becomes difficult to reduce the product manufacturing cost.

以下に、従来の代表的なプラズマCVD装置である平板型電極を用いるプラズマCVD装置及びラダー型電極を用いるプラズマCVD装置における問題等を説明する。   Hereinafter, problems and the like in a plasma CVD apparatus using a plate type electrode and a plasma CVD apparatus using a ladder type electrode, which are conventional typical plasma CVD apparatuses, will be described.

まず、薄膜シリコン太陽電池の分野での代表的プラズマCVD装置である平行平板型電極を用いるプラズマCVD装置の構成及び技術の概要であるが、例えば非特許文献1及び2に記載されているようなものである。
この装置では、非接地の平板型電極と、接地された平板型電極が対向して設置され、その間に原料ガスを供給するとともに、電力を供給してプラズマを発生させ、予め上記接地電極上に設置された基板にシリコン系の膜を堆積させる。
この場合、電力を電極に供給する同軸ケーブルの芯線と非接地電極とが接続される給電点は、該非接地電極の裏側の面に設けられる。なお、裏側の面とは、非接地電極の2つある面の中の、該非接地電極と接地電極の間に生成されるプラズマ側から見て裏側にある面のことである。
上記給電点から電磁波(波動)として伝播する電力波は、上記非接地電極の裏側の面にある一点から上記非接地電極と真空容器の壁の間の空間(あるいは、アースシールドが設置されている場合は、上記非接地電極とアースシールドの間の空間)を伝播し、上記電極間に到達する。そして、その電極間にプラズマを生成する。
上記の構造を有する平行平板型電極を用いるプラズマCVD装置は、使用電力の周波数が10MHz−30MHz帯域及びVHF帯域(30MHz−300MHz)になると、電力損失及び電極間以外に発生する不必要なプラズマの発生という問題が発生することに加えて、制御することが困難な定在波が電極間に発生し、一様なプラズマの生成が困難という問題があることから、基板面積1mx1m級の大面積基板を対象にしたVHFプラズマCVD装置は実用化されていない。
First, an outline of the structure and technology of a plasma CVD apparatus using parallel plate electrodes, which is a typical plasma CVD apparatus in the field of thin film silicon solar cells, is described in Non-Patent Documents 1 and 2, for example. Is.
In this apparatus, a non-grounded plate-type electrode and a grounded plate-type electrode are installed facing each other, and while supplying a raw material gas therebetween, electric power is supplied to generate plasma, and the above-described ground electrode is previously formed. A silicon film is deposited on the installed substrate.
In this case, a feeding point where the core wire of the coaxial cable that supplies power to the electrode and the non-grounded electrode is connected is provided on the back surface of the non-grounded electrode. The back side surface is a surface on the back side as viewed from the plasma side generated between the non-ground electrode and the ground electrode, among the two surfaces of the non-ground electrode.
A power wave propagating as an electromagnetic wave (wave) from the feeding point is provided with a space (or an earth shield) between the non-grounded electrode and the vacuum vessel wall from one point on the back surface of the non-grounded electrode. In this case, it propagates through the space between the non-ground electrode and the earth shield and reaches between the electrodes. Then, plasma is generated between the electrodes.
In the plasma CVD apparatus using the parallel plate type electrode having the above structure, when the frequency of the power used is 10 MHz-30 MHz band and VHF band (30 MHz-300 MHz), power loss and unnecessary plasma generated other than between the electrodes are generated. In addition to the problem of generation, a standing wave that is difficult to control is generated between the electrodes, and it is difficult to generate uniform plasma. A VHF plasma CVD apparatus targeting the above has not been put into practical use.

非特許文献1には、集積化タンデム型薄膜太陽電池用の結晶質i層膜の高品質、高速製膜を行う際、投入電力は、製膜速度1.7nm/sの場合、2.54W/cm2、2.5nm/sの場合、3.4W/cm2であることが示されている。
この数値は、例えば、基板面積が110cmx140cm(15400cm2)の場合、単純に比例計算すれば、製膜速度1.7nm/sの場合は39.1KW、2.5nm/sの場合は52.4KWが必要である。
VHFの電源装置は、出力5〜10KW程度のものでも、装置購入額は8000万円〜1億円と高価である。仮に、出力が上記39.1KWあるいは52.4KWであれば、4億円〜5億円と非常に高価な装置となる。
実際の生産ラインでは、上記のような非常に高価な装置の導入は、製品コストの大幅な増大となるので、上記の平行平板型電極を用いるプラズマCVD装置及び上記製膜条件は採用することは困難である。
また、仮に、集積化タンデム型薄膜太陽電池用の結晶質i層膜の生産ラインに、基板面積110cmx140cm、2.5nm/sで、52.4KWという条件を選定した場合を考えると、次に示すような電力使用量及び電力料金が必要となる。
上記生産ラインの稼働率を85%とすると、結晶質i層膜の製膜室の1室のみで、年間電力消費量は、52.4KWx365日x24時間/日x0.85=390170.4KWhとなる。電気代は、1KWh当たり20円とすれば、約780万円となる(1KWh当たり15円としても。約585万円となる)。
実際の生産ラインでは、上記のような膨大な電気代は、製品コストの増大となるので、上記の平行平板型電極を用いるプラズマCVD装置及び上記製膜条件は採用することは困難である。
Non-Patent Document 1 discloses that when a high quality and high speed film formation of a crystalline i-layer film for an integrated tandem thin film solar cell is performed, the input power is 2.54 W when the film formation speed is 1.7 nm / s. In the case of / cm 2 and 2.5 nm / s, it is shown to be 3.4 W / cm 2.
For example, when the substrate area is 110 cm × 140 cm (15400 cm 2), if the substrate area is simply proportionally calculated, 39.1 kW is obtained at a film forming speed of 1.7 nm / s, and 52.4 kW is obtained at 2.5 nm / s. is necessary.
Even if the power supply device of VHF has an output of about 5 to 10 kW, the purchase price of the device is as high as 80 to 100 million yen. If the output is 39.1 KW or 52.4 KW, the device is very expensive, from 400 million yen to 500 million yen.
In an actual production line, the introduction of such a very expensive apparatus greatly increases the product cost. Therefore, the plasma CVD apparatus using the parallel plate type electrode and the film forming conditions are not adopted. Have difficulty.
Further, assuming that the condition of 52.4 kW is selected for the production line of the crystalline i-layer film for the integrated tandem thin film solar cell with the substrate area of 110 cm × 140 cm and 2.5 nm / s, the following is shown. Such power consumption and power charges are required.
When the operation rate of the production line is 85%, the annual power consumption is 52.4 kW × 365 days × 24 hours / day × 0.85 = 390170.4 kWh with only one room for forming the crystalline i-layer film. . If the electricity bill is 20 yen per kWh, it will be about 7.8 million yen (even if it is 15 yen per kWh, it will be about 5.85 million yen).
In an actual production line, the enormous electricity bill as described above increases the product cost. Therefore, it is difficult to adopt the plasma CVD apparatus using the parallel plate type electrode and the film forming conditions.

非特許文献2に示されている研究結果によれば、電源出力の約52%が平行平板電極間で消費され、残り48%はそれ以外の場所で消費(インピーダンス整合器12%、伝送回路24%、電極と真空容器内壁間などでの無効プラズマ生成12%)されるとのことである。
即ち、太陽電池用の発電膜の製造への応用では、発電膜製造に有効に消費されるのは約52%であり、約48%は無駄(あるいは有害)な電力として捨てられることを、意味している。
非特許文献2の研究成果で、非特許文献1に記載の消費電力を考えると、上記生産ライン用の結晶質i層膜の製膜室の1室のみでの、年間電力消費量52.4KWx365日x24時間/日x0.85=390170.4KWhの48%、即ち、187282KWhが、無駄(あるいは有害)な電力として捨てられることを、意味する。
According to the research results shown in Non-Patent Document 2, about 52% of the power output is consumed between the parallel plate electrodes, and the remaining 48% is consumed elsewhere (impedance matching device 12%, transmission circuit 24). %, 12% of ineffective plasma is generated between the electrode and the inner wall of the vacuum vessel.
In other words, in the application to the production of a power generation film for solar cells, about 52% is effectively consumed in the production of the power generation film, and about 48% is discarded as wasted (or harmful) power. is doing.
Considering the power consumption described in Non-Patent Document 1 in the research results of Non-Patent Document 2, annual power consumption 52.4KWx365 in only one of the film forming rooms of the crystalline i-layer film for the above production line. It means that 48% of day × 24 hours / day × 0.85 = 390170.4 kWh, that is, 187282 kWh, is discarded as wasted (or harmful) power.

上記のように、従来の平行平板型電極を用いるプラズマCVD装置には、電力損失及び電極間以外に発生する不必要なプラズマの発生という問題がある。
なお、非特許文献1及び2の具体的数値に、仮に誤差が含まれているとしても、電力損失問題の存在は否定できないと考えられる。
As described above, the conventional plasma CVD apparatus using a parallel plate type electrode has a problem of power loss and generation of unnecessary plasma generated other than between the electrodes.
In addition, even if the specific numerical values of Non-Patent Documents 1 and 2 include an error, the existence of the power loss problem cannot be denied.

次に、ラダー型電極を用いるプラズマCVD装置においては、製膜される半導体膜の厚み分布が均一にならないという問題と、以下に説明するような電力損失問題がある。
この装置では、例えば、非特許文献3、非特許文献4、特許文献1、特許文献2及び特許文献3に記載されているように、真空容器内に接地電極を兼ねる基板ヒータと、非接地のラダー電極と、該ラダー電極の裏側(基板ヒータ側から見て)に設置の裏板と、が離間して対向設置される。ラダー型電極とは、一平面内に同じ長さの2本の縦棒を設置し、その間を同じ長さの、複数の横棒で連結したものである。
原料ガスは、ラダー型電極から噴出される場合と、裏板から噴出される場合があり、いずれもラダー型電極でプラズマ化されて、予め基板ヒータ上に設置された基板にシリコン系の膜を堆積させる。
電力を電極に供給する同軸ケーブルの芯線と非接地電極とが接続される給電点は、ラダー電極の外周部で、且つ、互いに対向した地点に設定される。
上記給電点から電磁波(波動)として伝播する電力波は、ラダー電極と基板ヒータ間の空間、及び該ラダー電極と裏板間の空間を伝播し、その空間に、それぞれにプラズマを生成する。即ち、本装置ではラダー電極の両面においてプラズマが生成されるという特徴がある。
この場合、互いに対向した給電点から供給される電力の電圧の位相差は時間的に変化させて、例えば周波数1KHzの正弦波状に変化させて供給される。その結果、ラダー電極と基板ヒータ間の空間及び該ラダー電極と裏板間の空間には、上記の互いに対向した給電点の間を、例えば1KHzの速さで往復するように動く定在波が発生する。
この装置及び方法では、上記動く定在波の効果により、基板面積1mx1m程度以上の大面積基板を対象に、均一なVHFプラズマの生成が可能とされている。
非特許文献3によれば、電極の寸法1.2mx1.5m、基板面積1.1mx1.4mで、電源周波数60MHz、ラダー電極と基板ヒータの間隔20mm、圧力45Pa(0.338Torr)という条件で、アモルファスSiの製膜速度は1.7nm/sで、膜の不均一性は±18%が示されている。
非特許文献4によれば、電極の寸法1.25mx1.55m(棒の直径:10mm)、基板面積1.1mx1.4mで、電源周波数60MHz、電圧の位相差は20KHz正弦波、ラダー電極と基板ヒータの間隔20mm、圧力45Pa(0.338Torr)という条件で、アモルファスSiの製膜速度は0.5nm/sで、膜の不均一性は±15%が示されている。
Next, in a plasma CVD apparatus using a ladder-type electrode, there are a problem that the thickness distribution of a semiconductor film to be formed is not uniform and a power loss problem as described below.
In this apparatus, for example, as described in Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, a substrate heater that also serves as a ground electrode in a vacuum vessel, The ladder electrode and the back plate installed on the back side (viewed from the substrate heater side) of the ladder electrode are spaced apart from each other. A ladder-type electrode is a structure in which two vertical bars having the same length are installed in one plane and connected between them by a plurality of horizontal bars having the same length.
The source gas may be ejected from the ladder-type electrode or from the back plate, both of which are converted into plasma by the ladder-type electrode, and a silicon-based film is formed on the substrate previously set on the substrate heater. Deposit.
The feeding point where the core wire of the coaxial cable that supplies power to the electrode and the non-grounded electrode is connected is set at the outer peripheral portion of the ladder electrode and at a point facing each other.
A power wave propagating as an electromagnetic wave (wave) from the feeding point propagates through the space between the ladder electrode and the substrate heater and the space between the ladder electrode and the back plate, and generates plasma in each of the spaces. That is, this apparatus is characterized in that plasma is generated on both sides of the ladder electrode.
In this case, the phase difference of the voltage of the power supplied from the feeding points facing each other is changed with time, for example, changed into a sine wave with a frequency of 1 KHz and supplied. As a result, in the space between the ladder electrode and the substrate heater and the space between the ladder electrode and the back plate, a standing wave that moves so as to reciprocate at a speed of, for example, 1 KHz between the feeding points facing each other. appear.
In this apparatus and method, uniform VHF plasma can be generated for a large area substrate having a substrate area of about 1 mx 1 m or more by the effect of the moving standing wave.
According to Non-Patent Document 3, the electrode dimensions are 1.2 mx 1.5 m, the substrate area is 1.1 mx 1.4 m, the power frequency is 60 MHz, the distance between the ladder electrode and the substrate heater is 20 mm, and the pressure is 45 Pa (0.338 Torr). The film formation rate of amorphous Si is 1.7 nm / s, and the non-uniformity of the film is ± 18%.
According to Non-Patent Document 4, the electrode dimensions are 1.25mx1.55m (rod diameter: 10mm), the substrate area is 1.1mx1.4m, the power frequency is 60MHz, the voltage phase difference is 20KHz sine wave, ladder electrode and substrate Under the conditions of a heater interval of 20 mm and a pressure of 45 Pa (0.338 Torr), the amorphous Si film formation rate is 0.5 nm / s, and the nonuniformity of the film is ± 15%.

ラダー型電極を用いるプラズマCVD装置に関する電力損失と、電極間以外に発生する不必要なプラズマの発生という問題については、上記非特許文献3、非特許文献4、特許文献1、特許文献2及び特許文献3には記載されていない。
しかしながら、非特許文献3、非特許文献4、特許文献1、特許文献2及び特許文献3に記載されている装置の構造を見ると、以下に示すように、電力損失及び電極間以外に発生する不必要なプラズマの発生という問題が存在していることが、容易に指摘される。
第1に、電極及び給電方法に起因する無駄な電力消費の問題がある。それは、ラダー電極を用いたプラズマ生成装置はラダー電極の両面に生成されるプラズマを利用する両面放電方式であるが、実際には、両面に基板を設定しないで、一方の面の放電が利用されている。したがって、他方の面の放電は無効放電、即ち、不必要なプラズマの発生という問題を抱えているといえる。その結果、給電点から供給される電力全体の約30%〜40%の電力を無駄に消費していると見られる。即ち、無駄なプラズマ発生という電力損失問題を抱えている。
なお、上記両面放電方式、即ち、両面に基板を設定する方式は、実際には両面プラズマの安定した生成の制御が困難であることから、ラダー電極を用いる装置に限らず、平行平板型プラズマCVD装置でも、余り採用されていないようである。
第2に、上記第1の問題に起因するもので、不必要なプラズマの発生に起因するパウダー及びパーテイクルの発生という問題を抱えている。この問題は、生産ラインの装置稼働率の低下、製造する発電膜の性能低下というトラブルの誘引要因となる重要な問題である。
第3には、基板面積1mx1m程度以上の大面積基板を対象にした場合、均一なVHFプラズマの発生の為に、上記給電点が複数設置される。この複数設置された給電点に電力を供給する電力伝送回路に、複数のT型同軸コネクターが用いる電力分配回路が用いられている。例えば、非特許文献3では、ラダー電極の一方の端部の給電に、7個のT型同軸コネクターが用いられて8分岐されている。この分岐手段は、同軸ケーブルとT型同軸コネクターとの接続部で電力損失が発生する。
一般的に、VHF領域の電力伝送では、その接続部で、2〜3%の電力損失があることが知られている。仮に、その損失を3%とすると、T型同軸コネクターによる電力損失は、3%x7個x2(両端部)=42%になる。この数値は実際の生産ラインでは、極めて大きく、問題である。
なお、非特許文献4には、電力分配器(Power Divder)が用いられているが、一般的には、電力分配器も分岐数が多くなると、電力分配器内部での電力損失は10〜15%であり、問題になる数値であるといえる。
Regarding the problem of the power loss and the generation of unnecessary plasma generated between the electrodes other than between the electrodes with respect to the plasma CVD apparatus using the ladder-type electrode, Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent It is not described in Document 3.
However, when the structures of the devices described in Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 are viewed, power loss and other than between electrodes occur as shown below. It is easily pointed out that there is a problem of unnecessary plasma generation.
First, there is a problem of wasteful power consumption caused by the electrodes and the power feeding method. It is a double-sided discharge system that uses plasma generated on both sides of the ladder electrode, but in reality, the discharge on one side is used without setting a substrate on both sides. ing. Therefore, it can be said that the discharge on the other surface has a problem of ineffective discharge, that is, generation of unnecessary plasma. As a result, it is considered that about 30% to 40% of the total power supplied from the feeding point is wasted. That is, there is a power loss problem of wasteful plasma generation.
Note that the above-described double-sided discharge method, that is, the method of setting substrates on both sides is actually difficult to control the stable generation of double-sided plasma. It seems that the device is not so adopted.
Second, it is caused by the first problem, and has the problem of generation of powder and particles due to generation of unnecessary plasma. This problem is an important problem that causes troubles such as a reduction in the operating rate of the production line and a reduction in the performance of the power generation film to be produced.
Thirdly, when a large-area substrate having a substrate area of about 1 mx 1 m or more is targeted, a plurality of the feeding points are provided for the generation of uniform VHF plasma. A power distribution circuit used by a plurality of T-type coaxial connectors is used for a power transmission circuit that supplies power to the plurality of power supply points. For example, in Non-Patent Document 3, seven T-type coaxial connectors are used for power feeding at one end of the ladder electrode and are branched into eight branches. This branching means generates power loss at the connection between the coaxial cable and the T-type coaxial connector.
Generally, in power transmission in the VHF region, it is known that there is a power loss of 2 to 3% at the connection portion. If the loss is assumed to be 3%, the power loss due to the T-type coaxial connector is 3% × 7 × 2 (both ends) = 42%. This number is extremely large and problematic in an actual production line.
Note that Non-Patent Document 4 uses a power divider, but generally, when the number of branches increases in the power divider, the power loss within the power divider is 10-15. It can be said that it is a numerical value that is a problem.

次に、特許文献4に記載の技術であるが、2出力で、且つ、その出力の電圧の位相を任意に設定可能なパルス変調方式の第1の高周波電源と、該第1の高周波電源の出力の発信時間帯と異なる時間帯に発信され、且つ、2出力で、且つ、その出力の電圧の位相を任意に設定可能なパルス変調方式の第2の高周波電源を用いて、それぞれ、第1の定在波及び第2の定在波を発生させ、且つ、その2つ定在波の腹の位置を波長の四分の一に設定することにより、一対の電極間に均一なプラズマを生成するものである。
即ち、使用される電力の波長をλ、上記電力の伝播方向をx、位相差をΔθとすれば、一対の電極に生成される第1の定在波及び第2の定在波の強さは、
第1の定在波=cos{2πx/λ+Δθ/2}
第1の定在波=sin{2πx/λ+Δθ/2}
第1の定在波+第2の定在波=cos{2πx/λ+Δθ/2}+sin{2πx/λ+Δθ/2}=1
一般に、電力の強さとプラズマの強さは比例関係にあるので、
プラズマの強さI(x)は、次のように表される。
I(x)=cos{2πx/λ+Δθ/2}+sin{2πx/λ+Δθ/2}
=1・・(使用する電力の波長λに依存されないで、一様なプラズマの生成が可能であることを意味する)
しかしながら、上記集積化タンデム型薄膜太陽電池の製造分野において求められる高周波プラズマCVD装置及び方法の満たすべき条件の中の、(に)供給電力が高品質の結晶質i層膜の形成に有効に使用されること、即ち、基板が設置される接地電極と非接地電極間のみにプラズマが生成され、その一対の電極間以外での有害のプラズマが生成されないこと、また、給電回路と電極の接続部近傍で、異常放電(アーキング)が発生しないこと、及び(ほ)供給電力を供給する伝送回路で消費される電力が少ないことについては、記載されていない。
即ち、特許文献4に記載の技術においては、同軸ケーブルの端部と給電点との接続部で発生する漏洩電流に起因する電力損失の問題を抱えていると言える。
Next, as a technique described in Patent Document 4, there is provided a first high-frequency power source of a pulse modulation system capable of arbitrarily setting the phase of the voltage of the output with two outputs, and the first high-frequency power source. Using a second high frequency power source of a pulse modulation method that is transmitted in a time zone different from the output transmission time zone, has two outputs, and can arbitrarily set the phase of the voltage of the output, A uniform plasma is generated between a pair of electrodes by generating a standing wave and a second standing wave, and setting the antinode position of the two standing waves to a quarter of the wavelength. To do.
That is, if the wavelength of the power used is λ, the propagation direction of the power is x, and the phase difference is Δθ, the strength of the first standing wave and the second standing wave generated on the pair of electrodes. Is
First standing wave = cos 2 {2πx / λ + Δθ / 2}
First standing wave = sin 2 {2πx / λ + Δθ / 2}
First standing wave + second standing wave = cos 2 {2πx / λ + Δθ / 2} + sin 2 {2πx / λ + Δθ / 2} = 1
In general, the strength of power and the strength of plasma are proportional.
The plasma intensity I (x) is expressed as follows.
I (x) = cos 2 {2πx / λ + Δθ / 2} + sin 2 {2πx / λ + Δθ / 2}
= 1 (means that uniform plasma generation is possible without depending on the wavelength λ of the power used)
However, among the conditions to be satisfied by the high frequency plasma CVD apparatus and method required in the field of manufacturing the above integrated tandem thin film solar cell, (ii) the power supply is effectively used for forming a high quality crystalline i layer film. That is, plasma is generated only between the ground electrode and the non-ground electrode on which the substrate is installed, and no harmful plasma is generated except between the pair of electrodes. It is not described that abnormal discharge (arcing) does not occur in the vicinity and that (e) less power is consumed in the transmission circuit that supplies the supplied power.
That is, it can be said that the technique described in Patent Document 4 has a problem of power loss due to leakage current generated at the connection portion between the end portion of the coaxial cable and the feeding point.

次に、特許文献5に記載の技術であるが、電力供給回路におけるインピーダンス整合器と電極上の給電点の間に平衡不平衡変換装置を設置され、該平衡不平衡変換装置と一対の電極の給電点が、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になっていることから、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る。その結果、電力損失問題を効果的に解決できる。
また、大面積プラズマの均一化に関しても、給電部での異常放電等を抑制可能であることから、効果的であることが記載されている。
しかしながら、特許文献5に記載の技術のみでは、プラズマの大面積化及び均一化の応用は実際上、困難である。その結果、給電部での異常放電等を抑制する装置としての応用に限定される。
即ち、上記集積化タンデム型薄膜太陽電池の製造分野において求められる高周波プラズマCVD装置及び方法の満たすべき条件の中の、(ろ)基板面積1mx1m程度以上の大面積基板において、高速で、均一性の良い高品質i層膜を形成可能であることに関しての問題があると言える。
また、特許文献5に記載の平衡伝送回路は、それを構成する2本の同軸ケーブルが真空容器の壁に設置されている接続端子(電流導入端子)で接続されるので、その接続端子で電力損失が発生するという問題がある。
なお、特許文献5には、大気側に配置される同軸ケーブルと、真空側に配置される同軸ケーブルの接続に係わる電力損失問題についての記載はない。
Next, as a technique described in Patent Document 5, a balanced / unbalanced conversion device is installed between an impedance matching device and a feeding point on an electrode in a power supply circuit, and the balanced / unbalanced conversion device and a pair of electrodes are connected. The feeding points of the two coaxial cable outer conductors that are approximately equal in length are short-circuited at least at both ends, and each core wire at one end of the two coaxial cables is used as an input unit, Since each core wire at the other end is used as the output unit, it is possible to suppress leakage current, abnormal discharge, and the like in the power feeding unit, which are problems in the prior art. As a result, the power loss problem can be effectively solved.
In addition, it is described that it is effective for uniformizing large-area plasma because abnormal discharge or the like in the power feeding unit can be suppressed.
However, with only the technique described in Patent Document 5, it is practically difficult to apply a large plasma area and uniform plasma. As a result, it is limited to application as a device that suppresses abnormal discharge or the like in the power feeding unit.
That is, among the conditions to be satisfied by the high-frequency plasma CVD apparatus and method required in the manufacturing field of the integrated tandem thin-film solar cell, (ro) high-speed, uniform on a large-area substrate having a substrate area of about 1 mx 1 m It can be said that there is a problem regarding the possibility of forming a good high-quality i-layer film.
In addition, the balanced transmission circuit described in Patent Document 5 has two coaxial cables constituting it connected by a connection terminal (current introduction terminal) installed on the wall of the vacuum vessel. There is a problem that loss occurs.
In Patent Document 5, there is no description about the power loss problem related to the connection between the coaxial cable arranged on the atmosphere side and the coaxial cable arranged on the vacuum side.

特許文献6に記載の技術では、一対の電極のそれぞれに配置されている第1及び第2の電力供給点に、電圧の位相差が180°異なる電力が供給されるので、上記特許文献5の場合と同様に、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る。その結果、電力損失問題を効果的に解決できる。
しかしながら、特許文献6に記載の技術のみでは、プラズマの大面積化及び均一化の応用は実際上、困難である。その結果、給電部での異常放電等を抑制する装置としての応用に限定される。
即ち、上記集積化タンデム型薄膜太陽電池の製造分野において求められる高周波プラズマCVD装置及び方法の満たすべき条件の中の、(ろ)基板面積1mx1m程度以上の大面積基板において、高速で、均一性の良い高品質i層膜を形成可能であることに関しての問題があると言える。
また、特許文献6に記載の平衡伝送形態の電力供給装置を構成する2本の同軸ケーブルが真空容器の壁に設置されている接続端子(電流導入端子)で接続されるので、その接続端子で電力損失が発生するという問題がある。
なお、特許文献6には、大気側に配置される同軸ケーブルと、真空側に配置される同軸ケーブルの接続に係わる電力損失問題についての記載はない。
In the technique described in Patent Document 6, since the power having a voltage phase difference of 180 ° is supplied to the first and second power supply points arranged on each of the pair of electrodes, Similarly to the case, it is possible to suppress the leakage current, abnormal discharge, and the like in the power feeding unit, which are problems in the prior art. As a result, the power loss problem can be effectively solved.
However, with only the technique described in Patent Document 6, it is practically difficult to apply a large area and uniform plasma. As a result, it is limited to application as a device that suppresses abnormal discharge or the like in the power feeding unit.
That is, among the conditions to be satisfied by the high-frequency plasma CVD apparatus and method required in the manufacturing field of the integrated tandem thin-film solar cell, (ro) high-speed, uniform on a large-area substrate having a substrate area of about 1 mx 1 m It can be said that there is a problem regarding the possibility of forming a good high-quality i-layer film.
In addition, since the two coaxial cables constituting the power transmission device in the balanced transmission mode described in Patent Document 6 are connected by connection terminals (current introduction terminals) installed on the wall of the vacuum vessel, the connection terminals There is a problem that power loss occurs.
In Patent Document 6, there is no description about the power loss problem related to the connection between the coaxial cable disposed on the atmosphere side and the coaxial cable disposed on the vacuum side.

以上説明したように、従来技術では、上記(い)〜(ほ)の事項を全て満足させることは極めて困難で、不可能視されている。
言い換えれば、従来の高周波プラズマCVD技術分野が抱える具体的技術課題は、第1に、異常放電の発生を抑制すると共に、一対の電極間のみにプラズマを生成可能で、且つ、大面積・均一化が可能な技術の創出、第2に、電力伝送線路での電力損失を抑制可能な技術の創出である。
As described above, in the prior art, it is extremely difficult and impossible to satisfy all the above items (ii) to (v).
In other words, the specific technical problems of the conventional high-frequency plasma CVD technology field are, firstly, the generation of plasma only between a pair of electrodes while suppressing the occurrence of abnormal discharge, and having a large area and uniformization The second is the creation of technology that can suppress power loss in the power transmission line.

そこで、本発明は、プラズマ表面処理の高速化・大面積化・均一化が可能であると共に、異常放電の発生及び給電される電力の損失を抑制し、且つ、一対の電極間のみにプラズマを生成可能な技術のアイデイアを創出し、該アイデイアを実現するための高周波プラズマCVD装置及びプラズマCVD法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention enables high-speed, large-area, and uniform plasma surface treatment, suppresses the occurrence of abnormal discharge and the loss of power to be supplied, and applies plasma only between a pair of electrodes. An object of the present invention is to create an idea of a technology that can be generated, and to provide a high-frequency plasma CVD apparatus and a plasma CVD method for realizing the idea.

以下に、本発明を実施する為の最良の形態で使用される番号・符号を用いて、問題を解決する為の手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施する為の最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加したものである。
ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the best mode for carrying out the present invention. These numbers and symbols are added with parentheses in order to clarify the correspondence between the description of the scope of claims and the best mode for carrying out the invention.
However, these numbers and symbols should not be used for interpreting the technical scope of the invention described in the claims.

本願に係わる第1の発明の電流導入端子は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、高周波電源(25)とインピーダンス整合器(31)と平衡不平衡変換装置(33)と電流導入端子(40)から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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電流導入端子(40)において、前記真空容器の壁を貫通して該真空容器の壁に設置された管状導体(60)を有し、互いに誘電体(63)で絶縁された2枚の長方形板状導体、即ち、第1の長方形板状導体(61)と第2の長方形板状導体(62)を有し、該第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体が該管状導体の内部に誘電体(64)を介して設置され、且つ、該第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体の長さ方向における一方の端部を真空容器の内部に、即ち真空側に配置し、他方の端部を真空容器の外に、即ち大気側に配置するとともに、該管状導体の一方の端部(65)と前記平衡不平衡変換装置を包み囲う導電体のアースシールド箱(66、68)を密着させ、該第1及び第2の長方形板状導体の大気側の端部を入力部とし、該第1及び第2の長方形板状導体の真空側の端部を出力部とするという構成を有することを特徴とする。   The current introduction terminal according to the first aspect of the present invention includes a vacuum vessel (1) provided with an exhaust system, and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. A pair of electrodes (2, 3) including first and second electrodes for generating plasma, a high-frequency power source (25), an impedance matching unit (31), a balance-unbalance conversion device (33), and a current introduction terminal A plasma surface treatment apparatus comprising a power supply system comprising (40) and a substrate holding means (3) for arranging a substrate (11) to be plasma-treated, and treating the surface of the substrate using the generated plasma. The current introduction terminal (40) to be used has two tubular conductors (60) that penetrate the wall of the vacuum vessel and are installed on the wall of the vacuum vessel, and are insulated from each other by a dielectric (63). Rectangular plate conductor, ie first rectangular plate conductor (61) and a second rectangular plate-shaped conductor (62), and the first rectangular plate-shaped conductor and the second rectangular plate-shaped conductor are installed inside the tubular conductor via a dielectric (64). And one end in the length direction of the first rectangular plate conductor and the second rectangular plate conductor is disposed inside the vacuum vessel, that is, on the vacuum side, and the other end is placed in the vacuum vessel. And the other end of the tubular conductor (65) and a conductor ground shield box (66, 68) surrounding the balance-unbalance converter are brought into close contact with each other. The first and second rectangular plate conductors have an air-side end portion as an input portion, and the first and second rectangular plate conductors have a vacuum-side end portion as an output portion. To do.

本願に係わる第2の発明の電流導入端子は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する高周波電源(25a、25b、24、28a、28b、29a、29b)とインピーダンス整合器(31a、31b)と平衡不平衡変換装置(33a、33b)と電流導入端子(40)から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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電流導入端子(40)において、前記真空容器の壁を貫通して該真空容器の壁に設置された管状導体(60)を有し、互いに誘電体(63)で絶縁された2枚の長方形板状導体、即ち、第1の長方形板状導体(61)と第2の長方形板状導体(62)を有し、該第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体が該管状導体の内部に誘電体(64)を介して設置され、且つ、該第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体の長さ方向における一方の端部を真空容器の内部に、即ち真空側に配置し、他方の端部を真空容器の外に、即ち大気側に配置するとともに、該管状導体の一方の端部(65)と前記平衡不平衡変換装置を包み囲う導電体のアースシールド箱(66、68)を密着させ、該第1及び第2の長方形板状導体の大気側の端部を入力部とし、該第1及び第2の長方形板状導体の真空側の端部を出力部とするという構成を有することを特徴とする。   A current introduction terminal according to a second aspect of the present invention includes a vacuum vessel (1) provided with an exhaust system, and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. And a pair of electrodes (2, 3) composed of first and second electrodes for generating plasma, and the first and second standing waves that are independent of each other are superimposed on the pair of electrodes. The distance between the antinode of the first standing wave and the antinode of the second standing wave is 0.22 to 0.22 of the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the generated plasma between the pair of electrodes. A high frequency power source (25a, 25b, 24, 28a, 28b, 29a, 29b), an impedance matching device (31a, 31b), and a balun device (33a) set to 0.28 times, that is, 0.22 to 0.28λ. 33b) and a current introduction terminal (40), and all plasma processing. In the current introduction terminal (40) used in the plasma surface treatment apparatus for treating the surface of the substrate by using the generated plasma, the substrate holding means (3) for disposing the substrate (11) is used. Two rectangular plate-like conductors having a tubular conductor (60) installed on the wall of the vacuum vessel and penetrating the walls of the vacuum vessel and insulated from each other by a dielectric (63), that is, a first rectangular plate-like shape It has a conductor (61) and a second rectangular plate conductor (62), and the first rectangular plate conductor and the second rectangular plate conductor are placed inside the tubular conductor via a dielectric (64). One end in the length direction of the first rectangular plate conductor and the second rectangular plate conductor is placed inside the vacuum vessel, that is, on the vacuum side, and the other end is vacuumed It is arranged outside the container, that is, on the atmosphere side, and has one end (65) of the tubular conductor. A ground shield box (66, 68) made of a conductor surrounding the balance-unbalance conversion device is brought into close contact with each other, and the ends on the atmosphere side of the first and second rectangular plate conductors are used as input parts. The second rectangular plate-shaped conductor has a configuration in which an end portion on the vacuum side is an output portion.

本願に係わる第3の発明の電流導入端子は、前記第1あるいは第2の発明の電流導入端子において、前記第1及び第2の長方形板状導体間の誘電体(63)の比誘電率が3以上であることを特徴とする電流導入端子。   A current introduction terminal according to a third aspect of the present invention is the current introduction terminal of the first or second aspect, wherein the dielectric constant of the dielectric (63) between the first and second rectangular plate conductors is A current introduction terminal characterized by being 3 or more.

本願に係わる第4の発明の電流導入端子は、前記第1ないし第3の発明のいずれかの電流導入端子において、該電流導入端子(40)を構成する前記第1の長方形板状導体(61)と第2の長方形板状導体(62)が非接地であるという構造を有することを特徴とする。   A current introduction terminal according to a fourth aspect of the present invention is the current introduction terminal according to any one of the first to third aspects, wherein the first rectangular plate conductor (61) constituting the current introduction terminal (40) is provided. ) And the second rectangular plate conductor (62) are ungrounded.

本願に係わる第5の発明の電流導入端子は、前記第1ないし第4の発明のいずれかの電流導入端子において、前記第1の長方形板状導体(61)と第2の長方形板状導体(62)の間に介在する誘電体(63)は楔形の形状を有するということを特徴とする。   A current introduction terminal according to a fifth aspect of the present invention is the current introduction terminal according to any one of the first to fourth aspects, wherein the first rectangular plate conductor (61) and the second rectangular plate conductor ( 62) is characterized in that the dielectric (63) interposed between them has a wedge shape.

本願に係わる第6の発明の電流導入端子は、前記第1ないし第4の発明のいずれかの電流導入端子において、前記電流導入端子(40)の特性インピーダンスがその入力部から出力部の方向に沿って連続的に減少する傾斜型の分布を有する構造であることを特徴とする。   A current introduction terminal according to a sixth aspect of the present invention is the current introduction terminal according to any one of the first to fourth aspects, wherein the characteristic impedance of the current introduction terminal (40) is from the input section to the output section. It is characterized in that the structure has a gradient type distribution that continuously decreases along.

本願に係わる第7の発明の平衡伝送法は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、高周波電源(25)とインピーダンス整合器(31)と平衡不平衡変換装置(33)と電流導入端子(40)から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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において、前記一対の電極(2、3)の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記平衡不平衡変換装置(33)の出力回路と該一対の電極(2、3)に設置の電力供給点(20、21)とが前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子(40)で接続され、該平衡不平衡変換装置(33)の出力が該電力供給点(20、21)へ伝送されることを特徴とする。   A balanced transmission method according to a seventh aspect of the present invention is a vacuum vessel (1) having an exhaust system, and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. A pair of electrodes (2, 3) including first and second electrodes for generating plasma, a high-frequency power source (25), an impedance matching unit (31), a balance-unbalance conversion device (33), and a current introduction terminal A plasma surface treatment apparatus comprising a power supply system comprising (40) and a substrate holding means (3) for arranging a substrate (11) to be plasma-treated, and treating the surface of the substrate using the generated plasma. In the balanced transmission method used, the areas of the opposed surfaces of the pair of electrodes (2, 3) are substantially equal, and the pair of electrodes are installed in an ungrounded state, and the balanced / unbalanced conversion device (33) Output circuit and the pair of electrodes (2, 3 Are connected to the current supply terminal (40) of any of the first to sixth inventions, and the output of the balance-unbalance conversion device (33) is connected to the power supply point (20, 21). It is transmitted to the point (20, 21).

本願に係わる第8の発明のプラズマ表面処理装置は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、高周波電源(25)とインピーダンス整合器(31)と平衡不平衡変換装置(33)と電流導入端子(40)から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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(2、3)の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記電力供給系の構成部材の平衡不平衡変換装置(33)の出力回路と該一対の電極の電力供給点(20、21)とが、前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子(40)で接続されるという構成を有することを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a plasma surface treatment apparatus comprising: a vacuum vessel (1) having an exhaust system; and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. ), A pair of electrodes (2, 3) composed of first and second electrodes for generating plasma, a high-frequency power source (25), an impedance matching unit (31), a balance-unbalance conversion device (33), and current introduction A plasma surface treatment apparatus comprising a power supply system comprising a terminal (40) and a substrate holding means (3) for arranging a substrate (11) to be plasma treated, and treating the surface of the substrate using the generated plasma And the pair of electrodes (2, 3) have substantially equal areas, and the pair of electrodes are installed in a non-grounded state, and the balance-unbalance conversion device ( 33) output circuit and the pair of electrodes Power supply point (20, 21) is characterized by having a configuration that is connected in the first to sixth one of the current introducing terminals of the invention of (40).

本願に係わる9の発明のプラズマ表面処理装置は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する高周波電源(25a、25b、24、28a、28b、29a、29b)とインピーダンス整合器(31a、31b)と平衡不平衡変換装置(33a、33b)と電流導入端子(40)から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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(2、3)の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記電力供給系の構成部材の平衡不平衡変換装置(33a、33b)の出力回路と該一対の電極の電力供給点(20a、20b、21a、21b)とが、前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子(40)で接続されるという構成を有することを特徴とする。   The plasma surface treatment apparatus according to the ninth aspect of the present invention comprises a vacuum vessel (1) having an exhaust system and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. And a pair of electrodes (2, 3) composed of first and second electrodes for generating plasma, and the first and second standing waves that are independent of each other are superimposed on the pair of electrodes. The distance between the antinode of the first standing wave and the antinode of the second standing wave is 0.22 to 0.22 of the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the generated plasma between the pair of electrodes. A high frequency power source (25a, 25b, 24, 28a, 28b, 29a, 29b), an impedance matching device (31a, 31b), and a balun device (33a) set to 0.28 times, that is, 0.22 to 0.28λ. 33b) and a current introduction terminal (40), and a plasma treatment A substrate holding means (3) for disposing a substrate (11) to be processed, and a plasma surface treatment apparatus for treating the surface of the substrate using the generated plasma, wherein the pair of electrodes (2, 3) The areas of the surfaces facing each other are substantially equal, and the pair of electrodes are installed in an ungrounded state, and the output circuit of the balance-unbalance conversion device (33a, 33b) of the component of the power supply system and the pair of electrodes The power supply points (20a, 20b, 21a, 21b) are connected by the current introduction terminal (40) of any one of the first to sixth inventions.

本願に係わる第10の発明のプラズマ表面処理装置は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、該一対の電極の電力供給点(20、21)と、高周波電源(25)と、インピーダンス整合器(31)と、平衡不平衡変換装置(33)と、前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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、前記高周波電源(25)、インピーダンス整合器(31)、平衡不平衡変換装置(33)、電流導入端子(40)及び電力供給点(20、21)の順序に配置させることを特徴とする。   A plasma surface treatment apparatus according to a tenth aspect of the present invention comprises a vacuum vessel (1) having an exhaust system, and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. ), A pair of electrodes (2, 3) including first and second electrodes for generating plasma, a power supply point (20, 21) of the pair of electrodes, a high frequency power source (25), and impedance matching A substrate on which a device (31), a balance-unbalance conversion device (33), a power supply system comprising the current introduction terminal of any of the first to sixth inventions, and a substrate (11) to be plasma-processed are arranged A plasma surface treatment apparatus comprising a holding means (3) and treating the surface of the substrate using the generated plasma, wherein the power supply circuit for supplying power from the power supply system to the pair of electrodes is configured as follows: , From upstream to downstream of power flow The high-frequency power source (25), the impedance matching unit (31), the balance-unbalance conversion device (33), the current introduction terminal (40), and the power supply points (20, 21) are arranged in this order. And

本願に係わる第11の発明のプラズマ表面処理装置は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する高周波電源(25a、25b、24、28a、28b、29a、29b)とインピーダンス整合器(31a、31b)と平衡不平衡変換装置(33a、33b)と前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子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、前記高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、電流導入端子及び電力供給点の順序に配置させることを特徴とする。   A plasma surface treatment apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is a vacuum vessel (1) having an exhaust system, and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. ), A pair of electrodes (2, 3) composed of first and second electrodes for generating plasma, and first and second standing waves that are independent of each other are superimposed on the pair of electrodes. The distance between the antinode of the first standing wave and the antinode of the second standing wave is 0.22 of the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the generated plasma between the pair of electrodes. A high frequency power source (25a, 25b, 24, 28a, 28b, 29a, 29b), an impedance matching device (31a, 31b), and a balance-unbalance conversion device (set to .about.0.28 times, that is, 0.22 to 0.28λ. 33a, 33b) and the current introduction terminal of any one of the first to sixth inventions A plasma surface treatment apparatus that treats the surface of a substrate using generated plasma, the power supply system comprising: a power supply system comprising: The apparatus configuration of the power supply circuit for supplying power to the electrodes is the order of the high-frequency power source, impedance matching unit, balance-unbalance conversion device, current introduction terminal, and power supply point from the upstream side to the downstream side of the power flow. It is made to arrange in.

本願に係わる第12の発明のプラズマ表面処理装置は、前記第8ないし第11の発明のいずれかのプラズマ表面処理装置において、前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子(40)と前記電力供給点(20、21)とを平板状の導体(70、71)で接続するという構成を有することを特徴とする。   A plasma surface treatment apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the plasma surface treatment apparatus according to any one of the eighth to eleventh aspects, wherein the current introduction terminal (40) according to any one of the first to sixth aspects. And the power supply points (20, 21) are connected by flat conductors (70, 71).

本願に係わる第13の発明のプラズマ表面処理方法は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、該一対の電極の電力供給点(20、21)と、高周波電源(25)とインピーダンス整合器(31)と平衡不平衡変換装置(33)と前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子(40)から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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、前記電力供給系を構成する装置を、電力の流れの上流側から下流側に沿って、前記高周波電源(25)、インピーダンス整合器(31)、平衡不平衡変換装置(33)、電流導入端子(40)および電力供給点(20、21)の順序に配置させることによりプラズマ表面処理を行うことを特徴とする。   A plasma surface treatment method according to a thirteenth aspect of the present invention comprises a vacuum vessel (1) provided with an exhaust system, and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. ), A pair of electrodes (2, 3) composed of first and second electrodes for generating plasma, power supply points (20, 21) of the pair of electrodes, a high frequency power source (25), and an impedance matching device (31), a balance-unbalance conversion device (33), a power supply system comprising the current introduction terminal (40) of any one of the first to sixth inventions, and a substrate on which a substrate (11) to be plasma-processed is disposed. And a holding means (3) for processing the surface of the substrate using the generated plasma. The apparatus constituting the power supply system is arranged from the upstream side to the downstream side of the power flow. The high frequency power source (25) -Impedance matcher (31), the balanced-unbalanced converter (33), and performing the plasma surface treatment by placing the order of the current introduction terminal (40) and power supply point (20, 21).

本願に係わる第14の発明のプラズマ表面処理方法は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、高周波電源(25)とインピーダンス整合器(31)と平衡不平衡変換装置(33)と前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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、前記一対の電極(2、3)の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記平衡不平衡変換装置(33)の出力が前記電流導入端子(40)を介して前記電極に設置の電力供給点(20、21)へ伝送され、プラズマ表面処理が行なわれることを特徴とする。   A plasma surface treatment method according to a fourteenth aspect of the present invention comprises a vacuum vessel (1) having an exhaust system, and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. ), A pair of electrodes (2, 3) including first and second electrodes for generating plasma, a high-frequency power source (25), an impedance matching unit (31), a balance-unbalance conversion device (33), and the first A power supply system comprising the current introduction terminal according to any one of the first to sixth aspects of the present invention and a substrate holding means (3) for disposing a substrate (11) to be plasma-treated, and using the generated plasma, the substrate In the plasma surface treatment method for treating the surfaces of the pair of electrodes (2, 3), the opposing surfaces of the pair of electrodes (2, 3) are substantially equal, and the pair of electrodes are installed in an ungrounded state, and the balance-unbalance conversion is performed. The output of the device (33) is the current Is transmitted to the power supply point of installation to the electrodes through the input terminals (40) (20, 21), characterized in that the plasma surface treatment is performed.

本願に係わる第15の発明のプラズマ表面処理方法は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、該一対の電極の電力供給点(20、21)と、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する高周波電源(25a、25b、24、28a、28b、29a、29b)とインピーダンス整合器(31a、31b)と平衡不平衡変換装置(33a、33b)と前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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、前記電力供給系を構成する装置を、電力の流れの上流側から下流側に沿って、前記高周波電源(25a、25b、24、28a、28b、29a、29b)、インピーダンス整合器(31a、31b)、平衡不平衡変換装置(33a、33b)、電流導入端子(40)及び電力供給点(20a、20b、21a、21b)の順序に配置させることによりプラズマ表面処理を行うことを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the plasma surface treatment method of the present application, a vacuum vessel (1) having an exhaust system and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. ), A pair of electrodes (2, 3) composed of first and second electrodes for generating plasma, power supply points (20, 21) of the pair of electrodes, and the pair of electrodes independent of each other The first and second standing waves are superimposed on each other, and the distance between the antinode position of the first standing wave and the antinode position of the second standing wave is set between the pair of electrodes. A high frequency power source (25a, 25b, 24, 28a, 28b, 29a, 29b) set to 0.22 to 0.28 times the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the generated plasma; Impedance matching devices (31a, 31b), balance-unbalance conversion devices (33a, 33b), and the first A power supply system comprising the current introduction terminal according to any one of the first to sixth aspects of the present invention and a substrate holding means (3) for disposing a substrate (11) to be plasma-treated, and using the generated plasma, the substrate In the plasma surface treatment method for treating the surface of the power supply, the high-frequency power supplies (25a, 25b, 24, 28a, 28b, 29a, 29b), impedance matching devices (31a, 31b), balance-unbalance conversion devices (33a, 33b), current introduction terminals (40), and power supply points (20a, 20b, 21a, 21b) are arranged in this order. A surface treatment is performed.

本願に係わる第16の発明のプラズマ表面処理方法は、排気系を備えた真空容器(1)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(6、7、8、9)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(2、3)と、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する高周波電源(25a、25b、24、28a、28b、29a、29b)とインピーダンス整合器(31a、31b)と平衡不平衡変換装置(33a、33b)と前記第1ないし第6の発明のいずれかの電流導入端子から成る電力供給系と、プラズマ処理すべき基板(11)を配置する基板保持手段(3)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、前記一対の電極(2、3)の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記平衡不平衡変換装置(33a、33b)の出力が前記電流導入端子(40)を介して前記電極に設置の電力供給点(20a、20b、21a、21b)へ伝送され、プラズマ表面処理が行なわれることを特徴とする。   According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a plasma surface treatment method comprising: a vacuum vessel (1) having an exhaust system; and a discharge gas supply system (6, 7, 8, 9) for supplying a discharge gas into the vacuum vessel. ), A pair of electrodes (2, 3) composed of first and second electrodes for generating plasma, and first and second standing waves that are independent of each other are superimposed on the pair of electrodes. The distance between the antinode of the first standing wave and the antinode of the second standing wave is 0.22 of the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the generated plasma between the pair of electrodes. A high frequency power source (25a, 25b, 24, 28a, 28b, 29a, 29b), an impedance matching device (31a, 31b), and a balance-unbalance conversion device (set to .about.0.28 times, that is, 0.22 to 0.28λ. 33a, 33b) and the current introduction terminal of any one of the first to sixth inventions In the plasma surface treatment method for treating a surface of a substrate using the generated plasma, a power supply system comprising: a substrate holding means (3) for disposing a substrate (11) to be plasma treated; The areas of the electrodes (2, 3) facing each other are substantially equal, and the pair of electrodes are installed in an ungrounded state, and the output of the balance-unbalance conversion device (33a, 33b) is the current introduction terminal. It is transmitted to the power supply points (20a, 20b, 21a, 21b) installed on the electrodes via (40), and plasma surface treatment is performed.

本願に係わる第17の発明のプラズマ表面処理方法は、前記第13ないし第16の発明のいずれかのプラズマ表面処理方法において、前記平衡不平衡変換装置(33、33a、33b)の2つの出力の電圧の位相差が180°に設定されることを特徴とする。   A plasma surface treatment method according to a seventeenth aspect of the present invention is the plasma surface treatment method according to any one of the thirteenth to sixteenth aspects, wherein the two outputs of the balance-unbalance conversion device (33, 33a, 33b) The voltage phase difference is set to 180 °.

本発明によれば、一対の電極の給電点に電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力を供給することが可能であることから、該一対の電極によるプラズマ生成において、該給電点の近傍での異常放電はほぼ完全に抑制される。
即ち、本発明によれば、真空側に設置されている電極への電力供給箇所である電力供給点と大気側に設置されている平衡不平衡変換装置との接続に、電力の電圧の位相差が180°である電力をその位相差を維持した状態で伝送する電流導入端子を用いることが可能であることから、電力給電点の近傍で、異常放電(アーキング)が発生せず、かつ、一対の電極間のみにプラズマが生成され、その一対の電極間以外でのプラズマ生成を抑制することが可能である。
また、本発明によれば、一対の電極間に腹の位置が一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍である2つの定在波を発生させ、一様なプラズマの生成ができる方法において、真空側に設置されている電極への電力供給箇所である電力供給点と大気側に設置されている平衡不平衡変換装置との接続に、電力の電圧の位相差が180°である電力をその位相差を維持した状態で伝送する電流導入端子を用いることが可能であることから、電力給電点の近傍で、異常放電(アーキング)が発生せず、かつ、一対の電極間のみにプラズマが生成され、その一対の電極間以外でのプラズマ生成を抑制することが可能である。
その結果、従来の技術では非常に困難である給電点近傍での異常放電(アーキング)の発生抑制、一対の電極間以外でのプラズマ生成の抑制及び大面積での一様なVHFプラズマの生成が容易に可能である。
このことは、高品質膜を高速で処理可能なVHFプラズマを、大面積基板を対象にした分野に応用可能であることを意味している。
したがって、本発明は、例えば、集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造及び微結晶シリコン膜を応用した各種デバイスの製造等の分野における生産ラインに用いられることにより、生産性及び歩留まりの向上による製品性能向上の効果は著しく大きい。また、製造コストの低減効果が著しく大きい。更に、電力使用の最小限化が図れることによる製造コストの低減効果が期待される。
According to the present invention, it is possible to supply electric power having a voltage phase difference of 180 ° to the feeding point of the pair of electrodes, that is, electric power having the same amplitude of the forward and return currents and a phase difference of 180 °. Therefore, in the plasma generation by the pair of electrodes, the abnormal discharge in the vicinity of the feeding point is suppressed almost completely.
That is, according to the present invention, the phase difference of the voltage of the power is connected to the connection between the power supply point that is the power supply point to the electrode installed on the vacuum side and the balance-unbalance conversion device installed on the atmosphere side. Since it is possible to use a current introduction terminal that transmits power having a phase difference of 180 ° while maintaining its phase difference, abnormal discharge (arcing) does not occur in the vicinity of the power feeding point, and a pair of Plasma is generated only between the electrodes, and plasma generation other than between the pair of electrodes can be suppressed.
Further, according to the present invention, two standing waves whose antinode positions are between 0.22 and 0.28 times the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the generated plasma between the pair of electrodes are generated according to the present invention. In a method that can generate and generate uniform plasma, the connection between the power supply point that is the power supply point to the electrode installed on the vacuum side and the balance-unbalance conversion device installed on the atmosphere side, Since it is possible to use a current introduction terminal that transmits power with a phase difference of 180 ° in the voltage while maintaining the phase difference, abnormal discharge (arcing) occurs near the power supply point In addition, plasma is generated only between the pair of electrodes, and plasma generation outside the pair of electrodes can be suppressed.
As a result, generation of abnormal discharge (arcing) in the vicinity of the feeding point, which is very difficult with the conventional technology, suppression of plasma generation other than between the pair of electrodes, and generation of uniform VHF plasma over a large area are achieved. Easily possible.
This means that VHF plasma capable of processing a high-quality film at high speed can be applied to a field targeting a large area substrate.
Accordingly, the present invention can be used for production lines in fields such as the manufacture of integrated tandem thin film solar cell modules and the manufacture of various devices using microcrystalline silicon films, thereby improving productivity and yield. The performance improvement effect is remarkably large. Moreover, the effect of reducing the manufacturing cost is remarkably large. Furthermore, it is expected that the manufacturing cost can be reduced by minimizing the use of electric power.

言い換えれば、従来の高周波プラズマCVD技術分野が抱える具体的技術課題は、第1に、異常放電の発生を抑制すると共に、一対の電極間のみにプラズマを生成可能で、且つ、大面積・均一化が可能な技術の創出、第2に、電力伝送線路での電力損失を抑制可能な技術の創出であるが、本発明により、上記第1の課題が解決可能であり、第2の課題についても解決が期待できる。このことは、本発明の効果が著しく大きいということを示している。   In other words, the specific technical problems of the conventional high-frequency plasma CVD technology field are, firstly, the generation of plasma only between a pair of electrodes while suppressing the occurrence of abnormal discharge, and having a large area and uniformization The second is the creation of a technology that can be used, and the second is the creation of a technology that can suppress power loss in the power transmission line. The present invention can solve the first problem, and the second problem also. A solution can be expected. This indicates that the effect of the present invention is remarkably great.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
なお、以下の説明では、プラズマCVD装置及びプラズマCVD法の一例として、太陽電池用のアモルファスシリコン半導体層を製作する装置及び方法が記載されているが、本願の発明対象が下記の例に限定されるものではない。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
In the following description, an apparatus and a method for manufacturing an amorphous silicon semiconductor layer for a solar cell are described as an example of a plasma CVD apparatus and a plasma CVD method, but the subject matter of the present invention is limited to the following examples. It is not something.

(実施例1)
本発明の第1の実施形態に係わる電流導入端子、該電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)及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4を参照して説明する。
Example 1
A current introduction terminal, a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) and a plasma surface treatment method (plasma CVD method) having the current introduction terminal according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. I will explain.

図1は本発明の第1の実施形態に係わる電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)の全体を示す概略図、図2は本発明の第1の実施形態に係わる電流導入端子の全体を示す概略図、図3は図1図示のプラズマ表面処理装置の電力供給系における平衡不平衡変換器と、電流導入端子と、電極との接続部に関する説明図、及び、図4は本発明の第1の実施形態に係わる電流導入端子の特性インピーダンスに係わる説明図である。   FIG. 1 is a schematic view showing the entire plasma surface processing apparatus (plasma CVD apparatus) having a current introduction terminal according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a current introduction according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram showing the entire terminal, FIG. 3 is an explanatory diagram relating to a connection portion between a balance-unbalance converter, a current introduction terminal, and an electrode in the power supply system of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 1, and FIG. It is explanatory drawing regarding the characteristic impedance of the current introduction terminal concerning the 1st Embodiment of this invention.

先ず、本発明の第1の実施形態に係わる電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)の構成を説明する。
図1〜図3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と第2の非接地電極3と、基板ヒータ4が配置されている。
該第1の非接地電極2は、絶縁物支持材5a、5b及び後述の放電ガス混合箱6を介して真空容器1に設置されている。該第2の非接地電極3は、絶縁物支持材5c、5dを介して基板ヒータ4に設置されている。
なお、該第1及び第2の非接地電極2、3は、その対向する面の面積を略等しくして設置する。
放電ガス混合箱6は整流板7とガス供給管8と該第1の非接地電極2と組み合わせて用いられ、ガス噴出孔9から放電ガスを第1及び第2の非接地電極間に一様に噴出する。なお、ガス噴出孔9の直径は、約0.2〜0.8mm、例えば0.6mmである。
符番10a、10bは、排気管で、真空容器1内のガスを図示しない真空ポンプで排出する。
符番11はプラズマ処理される基板である。基板11は、図示しないゲートバルブの開閉操作により、第2の非接地電極3に設置される。そして、基板ヒータ4により所定の温度に加熱される。
First, the configuration of a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) provided with a current introduction terminal according to the first embodiment of the present invention will be described.
1 to 3, 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-ground electrode 2 and a second non-ground electrode 3, and a substrate heater 4.
The first non-grounded electrode 2 is installed in the vacuum vessel 1 via insulator supports 5a and 5b and a discharge gas mixing box 6 described later. The second non-grounded electrode 3 is installed on the substrate heater 4 via insulator support members 5c and 5d.
The first and second non-grounded electrodes 2 and 3 are installed with the areas of the opposing surfaces being substantially equal.
The discharge gas mixing box 6 is used in combination with the rectifying plate 7, the gas supply pipe 8 and the first non-grounded electrode 2, and discharge gas is uniformly distributed between the first and second non-grounded electrodes from the gas ejection hole 9. To erupt. In addition, the diameter of the gas ejection hole 9 is about 0.2-0.8 mm, for example, 0.6 mm.
Reference numerals 10a and 10b are exhaust pipes, and the gas in the vacuum vessel 1 is discharged by a vacuum pump (not shown).
Reference numeral 11 denotes a substrate to be plasma-processed. The substrate 11 is placed on the second non-grounded electrode 3 by opening and closing a gate valve (not shown). Then, the substrate heater 4 is heated to a predetermined temperature.

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 adjustment valve (not shown). In this embodiment, when the discharge gas has a flow rate of 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 vacuum ultimate pressure of the vacuum vessel 1 is about 2 to 3E-7 Torr (2.66 to 3.99E-5 Pa).

符番25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。高周波電源25は出力0.5〜10KWの範囲で、任意の大きさの電力を調整し、出力する。その出力は同軸ケーブル30、後述のインピーダンス整合器31、同軸ケーブル32、後述の平衡不平衡変換装置33及び後述の電流導入端子40を介して、一対の電極2、3の電力供給点20、21に供給される。
符番33は平衡不平衡変換装置で、例えば、LCブリッジ型平衡不平衡変換装置で、本装置に入力される非平衡伝送電力を平衡伝送電力に変換する装置である。なお、平衡伝送電力とは、TVやラジオのアンテナ等に用いられるレッヘル線と呼ばれる2本の平行線で伝送される電力伝送の形態で、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なることを特徴とする。また、非平衡伝送電力とは、同軸ケーブルを用いて伝送される電力伝送の形態で、伝送回路の一部分としてアース(真空容器、真空容器内臓の部品等)が用いられ、往路と帰路の電流の位相は180°でないことを特徴する。
なお、図1図示の本発明に関する実施例1の電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)で用いられる平衡不平衡変換装置は、上記LCブリッジ型平衡不平衡変換装置以外に、例えば、シュペルトップ型平衡不平衡変換装置、分岐導体を用いる平衡不平衡変換装置及びトランスを用いる平衡不平衡変換装置でも良い。
Reference numeral 25 denotes a high-frequency power source, which generates power having a frequency of 30 MHz to 300 MHz (VHF band), for example, 60 MHz. The high frequency power supply 25 adjusts and outputs electric power of an arbitrary magnitude within an output range of 0.5 to 10 kW. The output is supplied to the power supply points 20 and 21 of the pair of electrodes 2 and 3 via the coaxial cable 30, the impedance matching unit 31 described later, the coaxial cable 32, the balance-unbalance conversion device 33 described later, and the current introduction terminal 40 described later. To be supplied.
Reference numeral 33 denotes a balanced / unbalanced conversion device, for example, an LC bridge type balanced / unbalanced conversion device, which converts unbalanced transmission power input to this device into balanced transmission power. Note that balanced transmission power is a form of power transmission that is transmitted through two parallel lines called rehel lines used for TV and radio antennas, etc., and the amplitudes of the forward and return currents are equal and the phase is 180 °. It is characterized by being different. Non-equilibrium transmission power is a form of power transmission that is transmitted using a coaxial cable, and a ground (vacuum container, parts built in a vacuum container, etc.) is used as a part of the transmission circuit, and the current of the forward and return paths is measured. The phase is not 180 °.
In addition, the balance-unbalance converter used in the plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) provided with the current introduction terminal of the first embodiment related to the present invention shown in FIG. For example, a super-top type balance / unbalance conversion device, a balance / unbalance conversion device using a branch conductor, and a balance / unbalance conversion device using a transformer may be used.

符番40は電流導入端子である。電流導入端子40は、図2、図3に示すように管状導体60と、フランジ65と、第1の長方形板状導体61と、第2の長方形板状導体62と、第1の誘電体63と、第2の誘電体64とで構成される。第1及び第2の誘電体としては、酸化ケイ素SiO2(比誘電率=約4)、窒化ケイ素SiN4(比誘電率=約7)及びアルミナAl2O3(比誘電率=8.5〜11)などのセラミックスから選ぶ。ここでは、例えば、比誘電率10のアルミナとする。
なお、管状導体60の一方の端部には、真空容器1との接合に用いられるフランジ65が固着されている。また、第1及び第2の長方形板状導体61、62の一方の端部には、第1及び第2の電極2、3との接続に用いられる接続端子61a、62aが固着されている。
図3において、電流導入端子40を構成する管状導体60のフランジ65を介して、該平衡伝送回路40を真空容器1に設置する。この際、電流導入端子40の一方の端部を大気側に、他方が真空側になるように設置する。なお、真空容器1と電流導入端子40間はOリングにより気密が保たれる。また、管状導体60は、真空容器1に管状導体支持導体67で支持される。
Reference numeral 40 is a current introduction terminal. As shown in FIGS. 2 and 3, the current introduction terminal 40 includes a tubular conductor 60, a flange 65, a first rectangular plate-shaped conductor 61, a second rectangular plate-shaped conductor 62, and a first dielectric 63. And a second dielectric 64. Examples of the first and second dielectrics include silicon oxide SiO2 (relative dielectric constant = about 4), silicon nitride SiN4 (relative dielectric constant = about 7), and alumina Al2O3 (relative dielectric constant = 8.5 to 11). Choose from ceramics. Here, for example, alumina having a relative dielectric constant of 10 is used.
A flange 65 used for joining to the vacuum vessel 1 is fixed to one end of the tubular conductor 60. Connection terminals 61 a and 62 a used for connection to the first and second electrodes 2 and 3 are fixed to one end of the first and second rectangular plate-like conductors 61 and 62.
In FIG. 3, the balanced transmission circuit 40 is installed in the vacuum vessel 1 through the flange 65 of the tubular conductor 60 that constitutes the current introduction terminal 40. At this time, one end of the current introduction terminal 40 is installed on the atmosphere side and the other is installed on the vacuum side. Note that the airtightness is maintained between the vacuum vessel 1 and the current introduction terminal 40 by an O-ring. The tubular conductor 60 is supported on the vacuum vessel 1 by a tubular conductor support conductor 67.

電流導入端子40は、図1図示の電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)において、インピーダンス整合器31及び平衡不平衡変換装置33を介して伝送される高周波電源25の出力を第1及び第2の電極2、3に供給するに際し、該平衡不平衡変換装置33と第1及び第2の電極2、3とを接続するために用いられる。その際、平衡不平衡変換装置33の2つの出力電圧の位相差を180°に維持して該第1及び第2の電極2、3に供給することが、異常放電防止上、きわめて重要である。
したがって、図1及び図3において、後述の図示しない電圧位相差測定器を用いて平衡不平衡変換装置33の2つの出力同士の電圧の位相差が180°であることを確認する工程は、極めて重要である。
In the plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) having the current introduction terminal illustrated in FIG. When supplying the first and second electrodes 2 and 3, the balance-unbalance conversion device 33 is used to connect the first and second electrodes 2 and 3. At that time, maintaining the phase difference between the two output voltages of the balance-unbalance conversion device 33 at 180 ° and supplying it to the first and second electrodes 2 and 3 is extremely important for preventing abnormal discharge. .
Therefore, in FIG. 1 and FIG. 3, the step of confirming that the voltage phase difference between the two outputs of the balance-unbalance conversion device 33 is 180 ° using a voltage phase difference measuring device (not shown) described later is extremely is important.

ここで、電流導入端子40の伝送回路としての特徴を説明する。
図3において、電流導入端子40の大気側のフランジ65と後述の平衡不平衡変換装置33のアースシールド箱66を接続し、該平衡不平衡変換装置33内部の電気回路部品から放射される電力及び電流導入端子40の第1、第2の長方形板状導体61、62から放射される電力をシールドする。
なお、アースシールド箱66は、平衡不平衡変換装置33を導電体で包み囲う箱であり、該平衡不平衡変換装置33から生じる漏洩電力の放射を防止する。
また、上記フランジ65とアースシールド箱66のフランジ68を接続することは、上記電力放射の防止上、極めて重要である。
平衡不平衡変換装置33の2つの出力の一方を電流導入端子40の入力部の第1の長方形板状導体61の端部の接続点70に接続し、他方を電流導入端子40の入力部の第2の長方形板状導体62の端部の接続点71に接続する。
電流導入端子40の出力部の第1の長方形板状導体の端部61aを第1の電極2に接続する。ここで、該第1の長方形板状導体61の端部61aと第1の電極2の接続点を第1の電力供給点20と呼ぶ。
電流導入端子40の出力部の第2の長方形板状導体62の端部62aを第2の電極3に接続する。ここで、該第2の長方形板状導体の端部62aと第2の電極3の接続点を第2の電力供給点21と呼ぶ。
上記の構成により、図3に示すように、高周波電源25の出力電力がインピーダンス整合機器31及び不平衡伝送線路である同軸ケーブルを介して平衡不平衡変換装置33に伝送され、該平衡不平衡変換装置33で平衡伝送形態に変換された電力が電流導入端子40を介して、一対の電極2、3の電力供給点20、21に供給される。
この構成において、電流導入端子40を構成する第1及び第2の長方形板状導体61、62間を伝播する電力の電界の方向は、該第1及び第2の長方形板状導体61、62の面の法線方向であるので電力伝送形態は平衡伝送回路として機能する。なお、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。
また、この構成において、第1及び第2の長方形板状導体61、62が管状導体60とアースシールド66で囲まれていることから、該第1及び第2の長方形板状導体61、62間から発生される強い漏洩電界の大気側への放射は皆無である。
Here, the characteristics of the current introduction terminal 40 as a transmission circuit will be described.
In FIG. 3, the flange 65 on the atmosphere side of the current introduction terminal 40 is connected to a ground shield box 66 of the balance-unbalance conversion device 33 described later, and the power radiated from the electric circuit components inside the balance-unbalance conversion device 33 and The power radiated from the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 of the current introduction terminal 40 is shielded.
The earth shield box 66 is a box that surrounds the balance-unbalance conversion device 33 with a conductor, and prevents leakage of electric power generated from the balance-unbalance conversion device 33.
Further, it is extremely important to connect the flange 65 and the flange 68 of the earth shield box 66 in order to prevent the power radiation.
One of the two outputs of the balun 33 is connected to a connection point 70 at the end of the first rectangular plate-shaped conductor 61 of the input portion of the current introduction terminal 40, and the other is connected to the input portion of the current introduction terminal 40. The second rectangular plate conductor 62 is connected to the connection point 71 at the end.
An end portion 61 a of the first rectangular plate conductor at the output portion of the current introduction terminal 40 is connected to the first electrode 2. Here, the connection point between the end portion 61 a of the first rectangular plate-shaped conductor 61 and the first electrode 2 is referred to as a first power supply point 20.
The end portion 62 a of the second rectangular plate conductor 62 at the output portion of the current introduction terminal 40 is connected to the second electrode 3. Here, a connection point between the end portion 62 a of the second rectangular plate conductor and the second electrode 3 is referred to as a second power supply point 21.
With the above configuration, as shown in FIG. 3, the output power of the high-frequency power supply 25 is transmitted to the balanced / unbalanced conversion device 33 via the impedance matching device 31 and the coaxial cable which is an unbalanced transmission line, and the balanced / unbalanced conversion is performed. The power converted into the balanced transmission form by the device 33 is supplied to the power supply points 20 and 21 of the pair of electrodes 2 and 3 via the current introduction terminal 40.
In this configuration, the direction of the electric field of power propagating between the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 constituting the current introduction terminal 40 is determined by the first and second rectangular plate conductors 61 and 62. Since it is in the normal direction of the surface, the power transmission form functions as a balanced transmission circuit. Here, the balanced transmission circuit and the balanced transmission line are used as the same meaning.
In this configuration, since the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 are surrounded by the tubular conductor 60 and the earth shield 66, the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 are separated from each other. There is no radiation to the atmosphere of the strong leakage electric field generated from the atmosphere.

上記電流導入端子40の特徴によれば、電流導入端子40は、電流導入端子としての機能に加えて、電気回路的には、レッヘル線と呼ばれる2本の平行線と同様に、平衡伝送回路としての機能を有する。
この特徴により、図1図示のプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)への応用において、一対の電極2、3の電力供給点に、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なることを特徴とする電力を供給することが可能となる。その結果、一対の電極2、3間のみにプラズマを生成することが可能となるのである。
According to the characteristics of the current introduction terminal 40, in addition to the function as the current introduction terminal, the current introduction terminal 40 is an electric circuit as a balanced transmission circuit, like two parallel lines called Rehel lines. It has the function of.
Due to this feature, in the application to the plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) shown in FIG. 1, the amplitudes of the forward and return currents are equal and the phases are 180 ° different at the power supply points of the pair of electrodes 2 and 3. It is possible to supply power characterized by the above. As a result, plasma can be generated only between the pair of electrodes 2 and 3.

電流導入端子40の特性インピーダンスの値は、該第1及び第2の長方形板状導体61、62の幅Wと間隔h及びその間にある誘電体の比誘電率に依存する。
その特性インピーダンスの値の計算方法としては、例えば、無線工学あるいは伝送回路学等においていくつかの計算式が提案されている。ここでは、一般に用いられている次の計算式により、電流導入端子40の特性インピーダンスZ(Ω)を評価する。
(Ω)=120π/ε1/2{W/h+1.393+0.667ln(W/h+1.444)}・・・・(1)
ただし、Z(Ω)は平板伝送路の特性インピーダンス、εは比誘電率、Wは平板の幅(m)、hは2枚の平板の間隔(m)である。
特性インピーダンスZ(Ω)の計算式(1)式を用いて計算した電流導入端子40の特性インピーダンスの値を、図4に示す。ただし、比誘電率εが、3、6.5及び10の場合である。
ここでは、比誘電率ε=約10の高純度アルミナを用いる。そして、次に示す3つの電流導入端子40を用意しておく。ただし、第1及び第2の長方形板状導体61、62の長さと幅は同じとする。
第1の電流導入端子40a・・・管状導体60の長さ=10cm(厚み=1.5cm)、その内径=14cm(厚み=1.5cm)、第1及び第2の長方形板状導体61、62の長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=2.5cm、即ち、W/h=2で、特性インピーダンスZ=約30Ω。
第2の電流導入端子40b・・・管状導体60の長さ=10cm(厚み=1.5cm)、その内径=14cm(厚み=1.5cm)、第1及び第2の長方形板状導体61、62の長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=1cm、即ち、W/h=5で、特性インピーダンスZ=約15Ω。
第3の電流導入端子40c・・・管状導体60の長さ=10cm(厚み=1.5cm)、その内径=14cm(厚み=1.5cm)、第1及び第2の長方形板状導体61、62の長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=0.5cm、即ち、W/h=10で、特性インピーダンスZ=約10Ω。
The value of the characteristic impedance of the current introduction terminal 40 depends on the width W and interval h of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 and the relative dielectric constant of the dielectric therebetween.
As a calculation method of the characteristic impedance value, for example, several calculation formulas have been proposed in wireless engineering or transmission circuit science. Here, the characteristic impedance Z 0 (Ω) of the current introduction terminal 40 is evaluated by the following commonly used calculation formula.
Z 0 (Ω) = 120π / ε 1/2 {W / h + 1.393 + 0.667ln (W / h + 1.444)} (1)
Where Z 0 (Ω) is the characteristic impedance of the flat plate transmission line, ε is the relative dielectric constant, W is the width of the flat plate (m), and h is the distance (m) between the two flat plates.
FIG. 4 shows the value of the characteristic impedance of the current introduction terminal 40 calculated using the formula (1) for calculating the characteristic impedance Z 0 (Ω). However, this is the case where the relative dielectric constant ε is 3, 6.5 and 10.
Here, high-purity alumina having a relative dielectric constant ε = about 10 is used. Then, the following three current introduction terminals 40 are prepared. However, the length and width of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 are the same.
First current introduction terminal 40a... Length of tubular conductor 60 = 10 cm (thickness = 1.5 cm), inner diameter = 14 cm (thickness = 1.5 cm), first and second rectangular plate conductors 61, 62 length = 14 cm, width W = 5 cm (thickness 3 mm), the interval h = 2.5 cm, that is, W / h = 2, characteristic impedance Z 0 = about 30Ω.
Second current introduction terminal 40b... Length of tubular conductor 60 = 10 cm (thickness = 1.5 cm), inner diameter = 14 cm (thickness = 1.5 cm), first and second rectangular plate conductors 61, 62 length = 14 cm, width W = 5 cm (thickness 3 mm), the interval h = 1 cm, that is, W / h = 5, characteristic impedance Z 0 = about 15Ω.
Third current introduction terminal 40c... Length of tubular conductor 60 = 10 cm (thickness = 1.5 cm), inner diameter = 14 cm (thickness = 1.5 cm), first and second rectangular plate conductors 61, 62 length = 14 cm, width W = 5 cm (thickness 3 mm), the interval h = 0.5 cm, that is, W / h = 10, characteristic impedance Z 0 = about 10Ω.

なお、第1及び第2の長方形板状導体61、62の比誘電率は、一般的には任意の値を選定して良いが、比誘電率の値が小さければ、該第1及び第2の長方形板状導体61、62間の間隔が大きくなり、結果として、電流導入端子40の寸法が大きくなる。
電流導入端子40の管状導体60の外寸法を、約15cm以内に設計するには、比誘電率3以上が実用的である。
The relative dielectric constants of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 may generally be selected from arbitrary values, but if the relative dielectric constant is small, the first and second rectangular dielectric conductors 61 and 62 may be selected. As a result, the dimension of the current introduction terminal 40 is increased.
In order to design the outer dimension of the tubular conductor 60 of the current introduction terminal 40 within about 15 cm, a relative dielectric constant of 3 or more is practical.

次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、a−Si太陽電池用のアモルファスSiを製膜するに際して事前に実施する電流導入端子40の特性の選定試験(選定工程と呼ぶ)について説明する。
ここでは、具体的には、上記3つの電流導入端子40a、40b、40cの中から次に示しているアモルファスSiの製膜条件に適しているものを選定する。
アモルファスSiの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)、
●電極サイズ:70cmx5cm、
●電極間隔:2.5cm、
●電源周波数:60MHz、
●電力:800W、
●基板の温度:180℃。
Next, a characteristic selection test (referred to as a selection process) of the current introduction terminal 40 that is performed in advance when the amorphous Si for an a-Si solar cell is formed using the plasma surface treatment apparatus having the above configuration will be described. .
Here, specifically, one suitable for the following amorphous Si film forming conditions is selected from the three current introduction terminals 40a, 40b, and 40c.
The film formation conditions for amorphous Si are as follows.
(Film forming conditions)
● Discharge gas: SiH4,
● Flow rate: 500sccm,
● Pressure: 0.5 Torr (66.5 Pa),
● Electrode size: 70cm x 5cm,
● Electrode spacing: 2.5cm,
● Power supply frequency: 60 MHz
● Power: 800W
-Substrate temperature: 180 ° C.

上記3つの電流導入端子40、即ち、第1の電流導入端子40a、第2の電流導入端子40b及び第3の電流導入端子40cから、上記アモルファスSiの製膜条件に適合した平衡伝送回路を選ぶ工程であるが、上記アモルファスSiの製膜条件での電極2、3の間隔=2.5cmに合致できる電流導入端子としては、第1及び第2の長方形板状導体61、62の間隔が2.5cmである第1の電流導入端子40aしかない。
即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=2.5cm、即ち、W/h=2で、特性インピーダンスZ=約30Ωという特徴を持つ第1の電流導入端子40aを選定せざるを得ない。
From the three current introduction terminals 40, that is, the first current introduction terminal 40a, the second current introduction terminal 40b, and the third current introduction terminal 40c, a balanced transmission circuit suitable for the film formation conditions of the amorphous Si is selected. As a current introduction terminal that can match the distance between the electrodes 2 and 3 under the above-described amorphous Si film forming condition = 2.5 cm, the distance between the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 is 2. There is only a first current introduction terminal 40a of .5 cm.
That is, the length of the first and second rectangular plate-shaped conductors 61 and 62 is 14 cm, the width W is 5 cm (thickness 3 mm), the distance h is 2.5 cm, that is, the characteristic impedance Z is W / h = 2. The first current introduction terminal 40a having the characteristic of 0 = about 30Ω must be selected.

次に、上記電流導入端子40の選定試験の結果を受けて、製膜工程に進む。
そして、予め、基板11を第2の非接地電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8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、3に高周波電力を、例えば周波数60MHzの電力例えば800W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, in response to the result of the selection test of the current introduction terminal 40, the process proceeds to the film forming process.
Then, the substrate 11 is previously set on the second non-grounded electrode 3 and a vacuum pump (not shown) is operated to remove impurity gas and the like in the vacuum vessel 1. For example, while supplying at 500 sccm and a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), high-frequency power, for example, power at a frequency of 60 MHz, for example, 800 W is supplied to the pair of electrodes 2 and 3. The substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.

即ち、図1〜図3において、高周波電源25の出力を例えば60MHzで800Wとし、その出力を同軸ケーブル30、インピーダンス整合器31、同軸ケーブル32、平衡不平衡変換装置33及び電流導入端子40aを介して、第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に供給する。
この場合、上記インピーダンス整合器31のLCの調整器と高周波電源31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31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。
しかしながら、インピーダンス整合器31側から見て、後流側にある平衡不平衡変換装置33と上記電流導入端子40a(特性インピーダンスZ=約30Ω)と、上記アモルファスSiの製膜条件にある一対の電極2、3間に生成されるプラズマからなる負荷とのインピーダンス整合性が良くない場合には、ある程度の反射波が戻ってくる。一般的には、高周波電源31の出力800Wに対して、1〜5%、即ち8〜40W程度である。
また、電流導入端子40の入力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の大気側の端部における平衡不平衡変換装置33の出力の電圧の位相差が180度にあることを、図示しない電圧測定器でモニターする。
第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、給電点20、21に電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点20、21の近傍での異常放電は完全に抑制される。また、生成されるプラズマは一対の電極2、3間のみである。
なお、一対の電極2、3間以外にプラズマが生成される原因は、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
また、給電点20、21の近傍での異常放電の主たる原因も、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
That is, in FIGS. 1 to 3, the output of the high frequency power supply 25 is set to 800 W at 60 MHz, for example, and the output is passed through the coaxial cable 30, the impedance matching unit 31, the coaxial cable 32, the balance-unbalance conversion device 33, and the current introduction terminal 40a. Then, the power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3.
In this case, the LC adjuster of the impedance matching unit 31 and the traveling wave and reflected wave power value monitors attached to the high-frequency power source 31 are used in combination to reflect the supplied power on the upstream side of the impedance matching unit 31. You can prevent the waves from returning.
However, when viewed from the impedance matching unit 31 side, the balance / unbalance conversion device 33 on the downstream side, the current introduction terminal 40a (characteristic impedance Z 0 = about 30Ω), and a pair of amorphous Si film forming conditions When impedance matching with a load made of plasma generated between the electrodes 2 and 3 is not good, a certain amount of reflected wave returns. Generally, it is about 1 to 5%, that is, about 8 to 40 W with respect to the output 800 W of the high frequency power supply 31.
Further, the phase difference of the voltage of the output of the balun 33 is 180 degrees at the input portion of the current introduction terminal 40, that is, at the end of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 on the atmosphere side. This is monitored by a voltage measuring device (not shown).
When electric power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3, plasma of SiH 4 gas is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the power is different from the power supply points 20 and 21 by a voltage phase difference of 180 °, that is, the forward path. Since electric power having the same return current amplitude and a phase difference of 180 ° is supplied, abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is completely suppressed. The generated plasma is only between the pair of electrodes 2 and 3.
The reason why plasma is generated except between the pair of electrodes 2 and 3 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. Leakage current generated by
In addition, the main cause of abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. The leakage current generated by

即ち、電流導入端子40の出力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の真空側端部から電力供給点20、21への電力供給において、一対の電極2、3が電流導入端子40と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20、21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2、3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。
That is, in the power supply from the output portion of the current introduction terminal 40, that is, the vacuum side end portions of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 to the power supply points 20 and 21, the pair of electrodes 2 and 3 are Since it has the same electrical characteristics as a balanced transmission line similar to the current introduction terminal 40, the occurrence of leakage current is suppressed.
As a result, no abnormal discharge or local discharge occurs. Furthermore, as described above, since the phase difference between the voltages applied to the power supply points 20 and 21 is 180 degrees, that is, since a positive and negative voltage is applied to the pair of electrodes, the electrodes 2 and 3 There is no generation of plasma outside the gap.
Therefore, there is no generation of plasma due to the leakage current related to the ground structure and wiring situation around the pair of electrodes, which is a problem in the prior art, and stable plasma generation with high reproducibility is possible.

ただし、該インピーダンス整合器31を該平衡不平衡変換装置33の下流側、すなわち、それを平衡不平衡変換装置33と平衡伝送回路40の間に配置させる場合、該インピーダンス整合器31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、上記電流導入端子40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31が配置される場所は該平衡不平衡変換装置33の上流側であることが重要である。   However, when the impedance matching device 31 is arranged downstream of the balance-unbalance conversion device 33, that is, between the balance-unbalance conversion device 33 and the balanced transmission circuit 40, the LC built-in in the impedance matching device 31 is provided. Since the circuit is adjusted for impedance matching between the load, the power source, and the transmission path, the phase difference of the voltage applied to the current introduction terminal 40 cannot be secured at 180 degrees. Therefore, it is important that the place where the impedance matching device 31 is disposed is upstream of the balance-unbalance conversion device 33.

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 SiH 4 gas is turned into plasma, radicals such as SiH 3, SiH 2, and SiH existing in the plasma are diffused by a diffusion phenomenon and adsorbed on the surface of the substrate 12, thereby depositing an a-Si film. To do.
It is a well-known technique that microcrystalline Si, thin-film polycrystalline Si, or the like can be formed by optimizing the flow ratio, pressure, and power of SiH4 and H2 in the film forming conditions.

ここで、サイズ700mmx50mm(厚み3mm)程度のガラス基板11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。
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)、
●電極サイズ:70cmx5cm、
●電極間隔:2.5cm、
●電源周波数:60MHz、
●電力:800W、
●基板の温度:180℃。
Here, a-Si having a film forming speed of 1 nm / s and a film thickness distribution of ± 10% is formed on a glass substrate 11 having a size of about 700 mm × 50 mm (thickness 3 mm).
The film forming conditions are as follows.
(Film forming conditions)
● Discharge gas: SiH4,
● Flow rate: 500sccm,
● Pressure: 0.5 Torr (66.5 Pa),
● Electrode size: 70cm x 5cm,
● Electrode spacing: 2.5cm,
● Power supply frequency: 60 MHz
● Power: 800W
-Substrate temperature: 180 ° C.

上記製膜条件でプラズマを生成すると、高周波電源25の出力を非平衡伝送回路である同軸ケーブル30及びインピーダンス整合器31を介して平衡不平衡変換装置33に伝送し、その伝送された電力を平衡不平衡変換装置33で平衡電力に変換し、平衡伝送回路の特徴を有する電流導入端子40を介して一対の電極2、3の電力供給点20、21に供給できるので、電力供給系と負荷である一対の電極2、3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 plasma is generated under the above-mentioned film forming conditions, the output of the high frequency power supply 25 is transmitted to the balance / unbalance conversion device 33 via the coaxial cable 30 and the impedance matching unit 31 which are unbalanced transmission circuits, and the transmitted power is balanced. Since it is converted into balanced power by the unbalanced converter 33 and can be supplied to the power supply points 20 and 21 of the pair of electrodes 2 and 3 through the current introduction terminal 40 having the characteristics of a balanced transmission circuit, the power supply system and the load Transmission characteristics at a connection portion between a certain pair of electrodes 2 and 3 are matched, and generation of leakage current is suppressed.
Therefore, the spatial distribution of the density of the generated plasma is uniform with good reproducibility compared to the conventional case. As a result, the film thickness distribution of the a-Si film to be formed becomes uniform with good reproducibility compared to the conventional case. Numerically, film formation is possible when the a-Si film thickness distribution is within ± 10%.

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°異なるような伝送形態のことである。
また、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。
A balanced transmission circuit (or balanced transmission line) is a transmission form in which a current flowing through both lines is equal in amplitude and phase is 180 ° different in a power transmission circuit composed of two conductors. It is.
In addition, the LC bridge type unbalanced conversion device used in this embodiment is means for converting the power transmission of the unbalanced transmission method input to the device into the balanced transmission method. Thus, a super-top type balance-unbalance converter, a half-wavelength bypass type balance-unbalance converter, and the like can be used. Also, 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、3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700mmx50mm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。
また、一対の電極を複数個設置し、その個数に応じて、上述した電力供給系を複数個配置すれば、基板サイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。
In the present embodiment, since the feeding point is set to one point (a pair) for each of the pair of electrodes 2 and 3, the substrate size is limited to about 700 mm × 50 mm. However, if the number of feeding points is increased, the width of the size is increased. It is natural that it can be expanded.
In addition, if a plurality of pairs of electrodes are installed and a plurality of the above-described power supply systems are arranged according to the number of the electrodes, it is natural that the width of the substrate size can be expanded.

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。
Further, in the manufacture of a-Si solar cells, thin film transistors, and photosensitive drums, 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 remarkably good film thickness distribution as compared with the conventional apparatus and method even when a power supply frequency of 60 MHz is used.
This means that the industrial value related to productivity improvement and cost reduction in the manufacturing field of a-Si solar cells, thin film transistors, and photosensitive drums is remarkably large.

(実施例2)
本発明の第2の実施形態に係わる電流導入端子、該電流導入端子を備えた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5〜図7を参照して説明する。また、必要に応じて、図1〜図4を参照する。
(Example 2)
A current introduction terminal, a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) and a plasma surface treatment method (plasma CVD method) provided with the current introduction terminal according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. I will explain. Moreover, FIGS. 1-4 is referred as needed.

図5は本発明の第2の実施形態に係わる電流導入端子と電極の接続手段を示す概念図、図6は本発明の第2の実施形態に係わる電流導入端子と電極の接続手段の第1の具体例を示す説明図及び図7は本発明の第2の実施形態に係わる電流導入端子と電極の接続手段の第2の具体例を示す説明図である。   FIG. 5 is a conceptual diagram showing a current introducing terminal and electrode connecting means according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a first of the current introducing terminal and electrode connecting means according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 and FIG. 7 are explanatory views showing a second specific example of the means for connecting the current introduction terminal and the electrode according to the second embodiment of the present invention.

先ず、本発明の第2の実施形態に係わる電流導入端子の構成を説明する。ただし、図1〜図4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。
なお、ここで用いられる第1及び第2の非接地電極2、3は、その対向する面の面積を略等しくして設置する。
図5において、符番72は第1の接続用導体板で、第1の電極2と第1の長方形板状導体61とを電気的に導通とする導体板である。符番73は第2の接続用導体板で、第2の電極3と第2の長方形板状導体62とを電気的に導通とする導体板である。
第1及び第2の接続用導体板72、73は、それぞれ、電流導入端子40の出力部である第1及び第2の長方形板状導体61、62の真空側端部と、第1及び第2の電極の給電点20、21を接続する。その結果、高周波電源25の出力をインピーダンス整合器31、平衡不平衡変換装置33及び電流導入端子40を介して、第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に供給することができる。
なお、第1及び第2の接続用導体板72、73のそれぞれを薄い導体板で作ることにより、第1及び第2の長方形板状導体61、62の間隔と第1及び第2の電極2、3の間隔が異なる場合においても、両者の電気的接続を容易に行うことができる。
図6において、符番72a、73aは、第1及び第2の接続用導体72、73の第1の具体例で、頂点が切られた三角形の薄い導体板で作られる。そのサイズは、電極サイズに依存するが、例えば、長辺=10cm、短辺=5cm、高さ=5cm、厚み=0.3mmで、その材料は、鋼材、アルミ、銅、金、銀などの金属で、例えば、SUS304である。
なお、図6に示すような頂点が切られた三角形の薄い導体板で作られた第1及び第2の接続用導体72a、73aを用いることにより、第1及び第2の長方形板状導体61、62の幅と第1及び第2の電極2、3の幅が異なる場合においても、両者の電気的接続を容易に行うことができる。
また、第1及び第2の電極2、3の幅が、第1及び第2の長方形板状導体61、62の幅より広い場合は、後述するように、大面積の基板を対象にしたプラズマ表面処理の応用が可能となる。
図7において、符番72b、73bは、第1及び第2の接続用導体72、73の第2の具体例で、頂点が切られた三角形の薄い導体板の長辺を第1及び第2の電極に固着し、その短辺を第1及び第2の長方形板状導体61、62に接続させている。そのサイズは、電極サイズに依存するが、例えば、長辺=10cm、短辺=5cm、高さ=5cm、厚み=0.3mmで、その材料は、鋼材、アルミ、銅、金、銀などの金属で、例えば、SUS304である。
なお、図7に示すような頂点が切られた三角形の薄い導体板で作られた第1及び第2の接続用導体72b、73bを用いることにより、第1及び第2の長方形板状導体61、62の幅と第1及び第2の電極2、3の幅が異なる場合においても、両者の電気的接続を容易に行うことができる。
また、第1及び第2の電極2、3の幅が、第1及び第2の長方形板状導体61、62の幅より広い場合は、後述するように、大面積の基板を対象にしたプラズマ表面処理の応用が可能となる。
First, the configuration of the current introduction terminal according to the second embodiment of the present invention will be described. However, the same members as those shown in FIG. 1 to FIG.
Note that the first and second non-grounded electrodes 2 and 3 used here are installed so that the areas of the opposed surfaces are substantially equal.
In FIG. 5, reference numeral 72 denotes a first connecting conductor plate, which is a conductor plate that electrically connects the first electrode 2 and the first rectangular plate conductor 61. Reference numeral 73 denotes a second connecting conductor plate, which is a conductor plate that electrically connects the second electrode 3 and the second rectangular plate-shaped conductor 62.
The first and second connection conductor plates 72 and 73 are respectively the vacuum side end portions of the first and second rectangular plate-like conductors 61 and 62 that are output portions of the current introduction terminal 40, and the first and second connection conductor plates 72 and 73, respectively. The feeding points 20 and 21 of the two electrodes are connected. As a result, the output of the high-frequency power supply 25 can be supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3 via the impedance matching unit 31, the balance-unbalance conversion device 33, and the current introduction terminal 40. it can.
The first and second connecting conductor plates 72 and 73 are made of thin conductor plates, so that the distance between the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 and the first and second electrodes 2 are reduced. Even when the intervals of 3 are different, the electrical connection between them can be easily performed.
In FIG. 6, reference numerals 72 a and 73 a are first specific examples of the first and second connection conductors 72 and 73, and are made of thin triangular conductor plates with apexes cut off. Although the size depends on the electrode size, for example, the long side = 10 cm, the short side = 5 cm, the height = 5 cm, the thickness = 0.3 mm, and the material is steel, aluminum, copper, gold, silver, etc. A metal, for example, SUS304.
Note that the first and second rectangular plate conductors 61 are formed by using the first and second connection conductors 72a and 73a made of a thin triangular conductor plate with a vertex cut as shown in FIG. , 62 and the widths of the first and second electrodes 2 and 3 can be easily connected to each other.
Further, when the widths of the first and second electrodes 2 and 3 are wider than the widths of the first and second rectangular plate-like conductors 61 and 62, as will be described later, plasma for a large area substrate is used. Application of surface treatment becomes possible.
In FIG. 7, reference numerals 72 b and 73 b are second specific examples of the first and second connection conductors 72 and 73, and the long sides of the thin triangular conductor plate with the vertices cut out are the first and second. The short side is connected to the first and second rectangular plate conductors 61 and 62. Although the size depends on the electrode size, for example, the long side = 10 cm, the short side = 5 cm, the height = 5 cm, the thickness = 0.3 mm, and the material is steel, aluminum, copper, gold, silver, etc. A metal, for example, SUS304.
In addition, the 1st and 2nd rectangular plate-shaped conductor 61 is used by using the 1st and 2nd connection conductors 72b and 73b made from the triangular thin conductor board by which the vertex was cut as shown in FIG. , 62 and the widths of the first and second electrodes 2 and 3 can be easily connected to each other.
Further, when the widths of the first and second electrodes 2 and 3 are wider than the widths of the first and second rectangular plate-like conductors 61 and 62, as will be described later, plasma for a large area substrate is used. Application of surface treatment becomes possible.

次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、a−Si太陽電池用のアモルファスSiを製膜するに際して事前に実施する平衡伝送回路40の特性の選定試験(選定工程と呼ぶ)について説明する。
ここでは、具体的には、上記3つの電流導入端子40a、40b、40cの中から次に示しているアモルファスSiの製膜条件に適しているものを選定する。
アモルファスSiの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)、
●電極サイズ:70cmx30cm、
●電極間隔:2.5cm、
●電極と電流導入端子の接続:第1及び第2の接続用導体72a、73a、
●電源周波数:60MHz、
●電力:800W、
●基板の温度:180℃。
Next, a characteristic selection test (referred to as a selection process) of the balanced transmission circuit 40 that is performed in advance when the amorphous Si for an a-Si solar cell is formed using the plasma surface treatment apparatus having the above configuration will be described. .
Here, specifically, one suitable for the following amorphous Si film forming conditions is selected from the three current introduction terminals 40a, 40b, and 40c.
The film formation conditions for amorphous Si are as follows.
(Film forming conditions)
● Discharge gas: SiH4,
● Flow rate: 500sccm,
● Pressure: 0.5 Torr (66.5 Pa),
● Electrode size: 70cm x 30cm,
● Electrode spacing: 2.5cm,
Connection of electrodes and current introduction terminals: first and second connection conductors 72a, 73a,
● Power supply frequency: 60 MHz
● Power: 800W
-Substrate temperature: 180 ° C.

図1〜図7において、先ず、例えば、図1の電流導入端子40として、上記第1の電流導入端子40a、即ち、管状導体60の長さ=10cm(厚み=1.5cm)、その内径=14cm(厚み=1.5cm)、第1及び第2の長方形板状導体61、62の長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=2.5cm、即ち、W/h=2で、特性インピーダンスZ=約30Ωという特徴を有する電流導入端子40aを設置する。
次に、予め、基板11を第2の非接地電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8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、3に高周波電力を、例えば周波数60MHzの電力例えば800W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。
1 to 7, first, for example, as the current introduction terminal 40 of FIG. 1, the length of the first current introduction terminal 40a, that is, the tubular conductor 60 = 10 cm (thickness = 1.5 cm), and the inner diameter = 14 cm (thickness = 1.5 cm), the length of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 = 14 cm, the width W = 5 cm (thickness 3 mm), and the distance h = 2.5 cm, that is, W / h = 2 and the current introduction terminal 40a having the characteristic impedance Z 0 = about 30Ω is installed.
Next, the substrate 11 is previously placed on the second non-grounded electrode 3 and a vacuum pump (not shown) is operated to remove impurity gas and the like in the vacuum vessel 1, and then the SiH 4 gas is discharged from the discharge gas supply pipe 8. Is supplied at a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), for example, and high-frequency power is supplied to the pair of electrodes 2 and 3, for example, power at a frequency of 60 MHz, for example, 800 W. The substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.

即ち、図1において、高周波電源25の出力を例えば60MHzで800Wとし、その出力を同軸ケーブル30、インピーダンス整合器31、同軸ケーブル32、平衡不平衡変換装置33及び電流導入端子40としての電流導入端子40aを介して、第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に供給する。
この場合、上記インピーダンス整合器31のLCの調整器と高周波電源31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31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。
しかしながら、上記電流導入端子40a(特性インピーダンスZ=約30Ω)と、上記アモルファスSiの製膜条件にある一対の電極2、3とのインピーダンス整合性が良くない場合には、ある程度の反射波が戻ってくる。上記第1の平衡伝送回路40aの場合の反射波が、例えば、高周波電源31の出力800Wに対して、30Wあったとする。
また、電流導入端子40aの入力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の大気側の端部における平衡不平衡変換装置33の出力の電圧の位相差が180度にあることを、図示しない電圧測定器でモニターする。
第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、給電点20、21に電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点20、21の近傍での異常放電はほぼ完全に抑制される。
なお、一対の電極2、3間以外にプラズマが生成される原因は、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
また、給電点20、21の近傍での異常放電の主たる原因も、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
That is, in FIG. 1, the output of the high frequency power supply 25 is set to 800 W at 60 MHz, for example, and the output is a coaxial cable 30, impedance matching unit 31, coaxial cable 32, unbalance conversion device 33, and current introduction terminal as a current introduction terminal 40. The power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3 through 40a.
In this case, the LC adjuster of the impedance matching unit 31 and the traveling wave and reflected wave power value monitors attached to the high-frequency power source 31 are used in combination to reflect the supplied power on the upstream side of the impedance matching unit 31. You can prevent the waves from returning.
However, when the impedance matching between the current introduction terminal 40a (characteristic impedance Z 0 = about 30Ω) and the pair of electrodes 2 and 3 under the amorphous Si film forming condition is not good, a certain amount of reflected wave is generated. Come back. Assume that the reflected wave in the case of the first balanced transmission circuit 40 a is 30 W with respect to the output 800 W of the high frequency power supply 31, for example.
In addition, the phase difference of the voltage of the output of the balun 33 at the input part of the current introduction terminal 40a, that is, the atmospheric end of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 is 180 degrees. This is monitored by a voltage measuring device (not shown).
When electric power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3, plasma of SiH 4 gas is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the power is different from the power supply points 20 and 21 by a voltage phase difference of 180 °, that is, the forward path. Since electric power having the same return current amplitude and a phase difference of 180 ° is supplied, abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is suppressed almost completely.
The reason why plasma is generated except between the pair of electrodes 2 and 3 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. Leakage current generated by
In addition, the main cause of abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. The leakage current generated by

即ち、電流導入端子40の出力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の真空側端部から電力供給点20、21への電力供給において、一対の電極2、3が電流導入端子40と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20、21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印加している状態であるので、電極2、3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。
That is, in the power supply from the output portion of the current introduction terminal 40, that is, the vacuum side end portions of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 to the power supply points 20 and 21, the pair of electrodes 2 and 3 are Since it has the same electrical characteristics as a balanced transmission line similar to the current introduction terminal 40, the occurrence of leakage current is suppressed.
As a result, no abnormal discharge or local discharge occurs. Furthermore, as described above, since the phase difference between the voltages applied to the power supply points 20 and 21 is 180 degrees, that is, in a state where positive and negative voltages are applied to the pair of electrodes, There is no generation of plasma other than between three.
Therefore, there is no generation of plasma due to the leakage current related to the ground structure and wiring situation around the pair of electrodes, which is a problem in the prior art, and stable plasma generation with high reproducibility is possible.

ただし、該インピーダンス整合器31を該平衡不平衡変換装置33の下流側、すなわち、それを平衡不平衡変換装置33と電流導入端子40の間に配置させる場合、該インピーダンス整合器31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、上記電流導入端子40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31が配置される場所は該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25から前記一対の電極の電力給電点20、21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、電流導入端子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°を確保するために重要である。
However, when the impedance matching device 31 is arranged downstream of the balance-unbalance conversion device 33, that is, between the balance-unbalance conversion device 33 and the current introduction terminal 40, the LC built-in in the impedance matching device 31 is provided. Since the circuit is adjusted for impedance matching between the load, the power source, and the transmission path, the phase difference of the voltage applied to the current introduction terminal 40 cannot be secured at 180 degrees. Therefore, it is important that the place where the impedance matching device 31 is disposed is upstream of the balance-unbalance conversion device 18.
That is, the device configuration of the power supply circuit from the high-frequency power source 25 to the power supply points 20 and 21 of the pair of electrodes extends from the upstream side to the downstream side of the power flow from the high-frequency power source, the impedance matching device, Arranging in the order of the converter, the current introduction terminal, and the power supply point is important in order to ensure a voltage phase difference of 180 °.

次に、上記と同様に、図1〜図7において、図1の電流導入端子40として、上記第2の電流導入端子40b、即ち、管状導体60の長さ=10cm(厚み=1.5cm)、その内径=14cm(厚み=1.5cm)、第1及び第2の長方形板状導体61、62の長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=1cm、即ち、W/h=5で、特性インピーダンスZ=約15Ωという特徴を有する電流導入端子40bを設置する。
次に、予め、基板11を第2の非接地電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8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、3に高周波電力を、例えば周波数60MHzの電力例えば800W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, in the same manner as described above, in FIGS. 1 to 7, as the current introduction terminal 40 in FIG. , The inner diameter = 14 cm (thickness = 1.5 cm), the length of the first and second rectangular plate conductors 61, 62 = 14 cm, the width W = 5 cm (thickness 3 mm), and the distance h = 1 cm, that is, W A current introduction terminal 40b having a characteristic impedance / h = 5 and characteristic impedance Z 0 = about 15Ω is installed.
Next, the substrate 11 is previously placed on the second non-grounded electrode 3 and a vacuum pump (not shown) is operated to remove impurity gas and the like in the vacuum vessel 1, and then the SiH 4 gas is discharged from the discharge gas supply pipe 8. Is supplied at a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), for example, and high-frequency power is supplied to the pair of electrodes 2 and 3, for example, power at a frequency of 60 MHz, for example, 800 W. The substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.

即ち、図1〜図7において、高周波電源25の出力を例えば60MHzで800Wとし、その出力を同軸ケーブル30、インピーダンス整合器31、同軸ケーブル32、平衡不平衡変換装置33及び電流導入端子40としての電流導入端子40bを介して、第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に供給する。
この場合、上記インピーダンス整合器31のLCの調整器と高周波電源31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31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。
しかしながら、上記電流導入端子40b(特性インピーダンスZ=約25Ω)と、上記アモルファスSiの製膜条件にある一対の電極2、3とのインピーダンス整合性が良くない場合には、ある程度の反射波が戻ってくる。上記第1の平衡伝送回路40bの場合の反射波が、例えば、高周波電源31の出力800Wに対して、20Wあったとする。
また、電流導入端子40bの入力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の大気側の端部における平衡不平衡変換装置33の出力の電圧の位相差が180度にあることを、図示しない電圧測定器でモニターする。
第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、給電点20、21に電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点20、21の近傍での異常放電はほぼ完全に抑制される。
なお、一対の電極2、3間以外にプラズマが生成される原因は、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
また、給電点20、21の近傍での異常放電の主たる原因も、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
That is, in FIGS. 1 to 7, the output of the high frequency power supply 25 is set to 800 W at 60 MHz, for example, and the output is used as the coaxial cable 30, the impedance matching unit 31, the coaxial cable 32, the balance-unbalance conversion device 33, and the current introduction terminal 40. The power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3 through the current introduction terminal 40b.
In this case, the LC adjuster of the impedance matching unit 31 and the traveling wave and reflected wave power value monitors attached to the high-frequency power source 31 are used in combination to reflect the supplied power on the upstream side of the impedance matching unit 31. You can prevent the waves from returning.
However, when the impedance matching between the current introduction terminal 40b (characteristic impedance Z 0 = about 25Ω) and the pair of electrodes 2 and 3 under the amorphous Si film forming condition is not good, a certain amount of reflected wave is generated. Come back. Assume that the reflected wave in the case of the first balanced transmission circuit 40b is 20 W with respect to the output 800 W of the high frequency power supply 31, for example.
Further, the phase difference of the voltage of the output of the balun 33 is 180 degrees at the input part of the current introduction terminal 40b, that is, at the end of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 on the atmosphere side. This is monitored by a voltage measuring device (not shown).
When electric power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3, plasma of SiH 4 gas is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the power is different from the power supply points 20 and 21 by a voltage phase difference of 180 °, that is, the forward path. Since electric power having the same return current amplitude and a phase difference of 180 ° is supplied, abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is suppressed almost completely.
The reason why plasma is generated except between the pair of electrodes 2 and 3 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. Leakage current generated by
In addition, the main cause of abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. The leakage current generated by

次に、上記と同様に、図1〜図7において、図1の電流導入端子40として、上記第3の電流導入端子40c、即ち、管状導体60の長さ=10cm(厚み=1.5cm)、その内径=14cm(厚み=1.5cm)、第1及び第2の長方形板状導体61、62の長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=0.5cm、即ち、W/h=10で、特性インピーダンスZ=約10Ωという特徴を有する平衡伝送回路40cを設置する。
次に、予め、基板11を第2の非接地電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8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、3に高周波電力を、例えば周波数60MHzの電力例えば800W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, in the same manner as described above, in FIGS. 1 to 7, as the current introduction terminal 40 of FIG. 1, the length of the third current introduction terminal 40c, that is, the tubular conductor 60 = 10 cm (thickness = 1.5 cm). The inner diameter = 14 cm (thickness = 1.5 cm), the length of the first and second rectangular plate conductors 61, 62 = 14 cm, the width W = 5 cm (thickness 3 mm), and the distance h = 0.5 cm, , W / h = 10, and a balanced transmission circuit 40c having characteristics of characteristic impedance Z 0 = about 10Ω is installed.
Next, the substrate 11 is previously placed on the second non-grounded electrode 3 and a vacuum pump (not shown) is operated to remove impurity gas and the like in the vacuum vessel 1, and then the SiH 4 gas is discharged from the discharge gas supply pipe 8. Is supplied at a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), for example, and high-frequency power is supplied to the pair of electrodes 2 and 3, for example, power at a frequency of 60 MHz, for example, 800 W. The substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.

即ち、図1〜図7において、高周波電源25の出力を例えば60MHzで800Wとし、その出力を同軸ケーブル30、インピーダンス整合器31、同軸ケーブル32、平衡不平衡変換装置33及び電流導入端子40としての電流導入端子40cを介して、第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に供給する。
この場合、上記インピーダンス整合器31のLCの調整器と高周波電源31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31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。
しかしながら、上記40c(特性インピーダンスZ=約15Ω)と、上記アモルファスSiの製膜条件にある一対の電極2、3とのインピーダンス整合性が良くない場合には、ある程度の反射波が戻ってくる。上記第1の電流導入端子40cの場合の反射波が、例えば、高周波電源31の出力800Wに対して、25Wあったとする。
また、電流導入端子40cの入力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の大気側の端部における平衡不平衡変換装置33の出力の電圧の位相差が180度にあることを、図示しない電圧測定器でモニターする。
第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、給電点20、21に電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点20、21の近傍での異常放電はほぼ完全に抑制される。
なお、一対の電極2、3間以外にプラズマが生成される原因は、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
また、給電点20、21の近傍での異常放電の主たる原因も、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
That is, in FIGS. 1 to 7, the output of the high frequency power supply 25 is set to 800 W at 60 MHz, for example, and the output is used as the coaxial cable 30, the impedance matching unit 31, the coaxial cable 32, the balance-unbalance conversion device 33, and the current introduction terminal 40. The current is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3 through the current introduction terminal 40c.
In this case, the LC adjuster of the impedance matching unit 31 and the traveling wave and reflected wave power value monitors attached to the high-frequency power source 31 are used in combination to reflect the supplied power on the upstream side of the impedance matching unit 31. You can prevent the waves from returning.
However, when the impedance matching between the 40c (characteristic impedance Z 0 = about 15Ω) and the pair of electrodes 2 and 3 under the amorphous Si film forming condition is not good, a certain amount of reflected wave returns. . It is assumed that the reflected wave in the case of the first current introduction terminal 40c is 25 W with respect to the output 800 W of the high frequency power supply 31, for example.
Further, the phase difference of the voltage of the output of the balun 33 is 180 degrees at the input part of the current introduction terminal 40c, that is, at the end on the atmosphere side of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62. This is monitored by a voltage measuring device (not shown).
When electric power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3, plasma of SiH 4 gas is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the power is different from the power supply points 20 and 21 by a voltage phase difference of 180 °, that is, the forward path. Since electric power having the same return current amplitude and a phase difference of 180 ° is supplied, abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is suppressed almost completely.
The reason why plasma is generated except between the pair of electrodes 2 and 3 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. Leakage current generated by
In addition, the main cause of abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. The leakage current generated by

上記電流導入端子40の選定試験の結果、上記の場合、反射波の大きさは電流導入端子40aで30W、電流導入端子40bで20W、電流導入端子40cで25Wである。
この場合は、反射波が一番に少ない条件を作れる電流導入端子40bを選定する。
As a result of the selection test of the current introduction terminal 40, in the above case, the magnitude of the reflected wave is 30W at the current introduction terminal 40a, 20W at the current introduction terminal 40b, and 25W at the current introduction terminal 40c.
In this case, a current introduction terminal 40b that can create a condition with the least number of reflected waves is selected.

次に、上記電流導入端子40の選定試験の結果を受けて、製膜工程に進む。電流導入端子40として、上記アモルファスSi製膜条件に対して反射波の抑制上ベストである電流導入端子40bを採用する。
そして、予め、基板11を第2の非接地電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8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、3に高周波電力を、例えば周波数60MHzの電力例えば800W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, in response to the result of the selection test of the current introduction terminal 40, the process proceeds to the film forming process. As the current introduction terminal 40, the current introduction terminal 40b which is the best in suppressing the reflected wave with respect to the amorphous Si film forming condition is adopted.
Then, the substrate 11 is previously set on the second non-grounded electrode 3 and a vacuum pump (not shown) is operated to remove impurity gas and the like in the vacuum vessel 1. For example, while supplying at 500 sccm and a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), high-frequency power, for example, power at a frequency of 60 MHz, for example, 800 W is supplied to the pair of electrodes 2 and 3. The substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.

即ち、図1〜図3、図6において、高周波電源25の出力を例えば60MHzで800Wとし、その出力を同軸ケーブル30、インピーダンス整合器31、同軸ケーブル32、平衡不平衡変換装置33及び電流導入端子40bを介して、第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に供給する。
この場合、上記インピーダンス整合器31のLCの調整器と高周波電源31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31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。
しかしながら、上記電流導入端子40b(特性インピーダンスZ=約15Ω)と、上記アモルファスSiの製膜条件にある一対の電極2、3とのインピーダンス整合性が良くない場合には、ある程度の反射波が戻ってくる。ここでは、上記選定工程の結果と同様で、高周波電源31の出力800Wに対して、20W程度である。
また、電流導入端子40の入力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の大気側の端部における平衡不平衡変換装置33の出力の電圧の位相差が180度にあることを、図示しない電圧測定器でモニターする。
第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、給電点20、21に電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点20、21の近傍での異常放電は完全に抑制される。
なお、一対の電極2、3間以外にプラズマが生成される原因は、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
また、給電点20、21の近傍での異常放電の主たる原因も、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
That is, in FIGS. 1 to 3 and 6, the output of the high frequency power supply 25 is set to 800 W at 60 MHz, for example, and the output is the coaxial cable 30, impedance matching unit 31, coaxial cable 32, balun The power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3 via 40b.
In this case, the LC adjuster of the impedance matching unit 31 and the traveling wave and reflected wave power value monitors attached to the high-frequency power source 31 are used in combination to reflect the supplied power on the upstream side of the impedance matching unit 31. You can prevent the waves from returning.
However, when the impedance matching between the current introduction terminal 40b (characteristic impedance Z 0 = about 15Ω) and the pair of electrodes 2 and 3 under the amorphous Si film forming condition is not good, a certain amount of reflected wave is generated. Come back. Here, it is the same as the result of the selection step, and is about 20 W with respect to the output 800 W of the high frequency power supply 31.
Further, the phase difference of the voltage of the output of the balun 33 is 180 degrees at the input portion of the current introduction terminal 40, that is, at the end of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 on the atmosphere side. This is monitored by a voltage measuring device (not shown).
When electric power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3, plasma of SiH 4 gas is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the power is different from the power supply points 20 and 21 by a voltage phase difference of 180 °, that is, the forward path. Since electric power having the same return current amplitude and a phase difference of 180 ° is supplied, abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is completely suppressed.
The reason why plasma is generated except between the pair of electrodes 2 and 3 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. Leakage current generated by
In addition, the main cause of abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. The leakage current generated by

即ち、電流導入端子40の出力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の真空側端部から電力供給点20、21への電力供給において、一対の電極2、3が電流導入端子40と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20、21に印加される電圧の位相差が180°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2、3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。
That is, in the power supply from the output portion of the current introduction terminal 40, that is, the vacuum side end portions of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 to the power supply points 20 and 21, the pair of electrodes 2 and 3 are Since it has the same electrical characteristics as a balanced transmission line similar to the current introduction terminal 40, the occurrence of leakage current is suppressed.
As a result, no abnormal discharge or local discharge occurs. Further, as described above, since the phase difference between the voltages applied to the power supply points 20 and 21 is 180 °, that is, since a positive and negative voltage is applied to the pair of electrodes, the electrodes 2 and 3 There is no generation of plasma outside the gap.
Therefore, there is no generation of plasma due to the leakage current related to the ground structure and wiring situation around the pair of electrodes, which is a problem in the prior art, and stable plasma generation with high reproducibility is possible.

ただし、該インピーダンス整合器31を該平衡不平衡変換装置33の下流側、すなわち、それを平衡不平衡変換装置33と電流導入端子40の間に配置させる場合、該インピーダンス整合器31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、上記電流導入端子40に印加される電圧の位相差は180°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31が配置される場所は該平衡不平衡変換装置33の上流側であることが重要である。   However, when the impedance matching device 31 is arranged downstream of the balance-unbalance conversion device 33, that is, between the balance-unbalance conversion device 33 and the current introduction terminal 40, the LC built-in in the impedance matching device 31 is provided. Since the circuit is adjusted for impedance matching between the load, the power source, and the transmission line, the phase difference of the voltage applied to the current introduction terminal 40 cannot be secured at 180 °. Therefore, it is important that the place where the impedance matching device 31 is disposed is upstream of the balance-unbalance conversion device 33.

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 SiH 4 gas is turned into plasma, radicals such as SiH 3, SiH 2, and SiH existing in the plasma are diffused by a diffusion phenomenon and adsorbed on the surface of the substrate 12, thereby depositing an a-Si film. To do.
It is a well-known technique that microcrystalline Si, thin-film polycrystalline Si, or the like 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700mmx300mm(厚み3mm)程度のガラス基板11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 in the case of film formation by the above procedure will be described below. A-Si having a film forming speed of 1 nm / s and a film thickness distribution of ± 10% is formed on a glass substrate 11 having a size of about 700 mm × 300 mm (thickness 3 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)、
●電極サイズ:70cmx30cm、
●電極間隔:2.5cm、
●電極と電流導入端子の接続:第1及び第2の接続用導体70a、71a、
●電源周波数:60MHz、
●電力:800W、
●基板の温度:180℃。
The film forming conditions are as follows.
(Film forming conditions)
● Discharge gas: SiH4,
● Flow rate: 500sccm,
● Pressure: 0.5 Torr (66.5 Pa),
● Electrode size: 70cm x 30cm,
● Electrode spacing: 2.5cm,
Connection of electrodes and current introduction terminals: first and second connection conductors 70a, 71a,
● Power supply frequency: 60 MHz
● Power: 800W
-Substrate temperature: 180 ° C.

上記製膜条件でプラズマを生成すると、高周波電源25の出力を非平衡伝送回路である同軸ケーブル30及びインピーダンス整合器31を介して平衡不平衡変換装置33に伝送し、その伝送された電力を平衡不平衡変換装置33で平衡電力に変換し、平衡伝送回路の特徴を有する電流導入端子40を介して一対の電極2、3の電力供給点20、21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 plasma is generated under the above-mentioned film forming conditions, the output of the high-frequency power supply 25 is transmitted to the balance-unbalance conversion device 33 via the coaxial cable 30 and the impedance matching unit 31 which are unbalanced transmission circuits, and the transmitted power is balanced. Since it is converted into balanced power by the unbalanced converter 33 and can be supplied to the power supply points 20 and 21 of the pair of electrodes 2 and 3 through the current introduction terminal 40 having the characteristics of a balanced transmission circuit, the power supply system and the load Transmission characteristics at a connection portion with a certain pair of electrodes are matched, and generation of leakage current is suppressed.
Therefore, the spatial distribution of the density of the generated plasma is uniform with good reproducibility compared to the conventional case. As a result, the film thickness distribution of the a-Si film to be formed becomes uniform with good reproducibility compared to the conventional case. Numerically, film formation is possible when the a-Si film thickness distribution is within ± 10%.

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°異なるような伝送形態のことである。
また、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。
A balanced transmission circuit (or balanced transmission line) is a transmission form in which a current flowing through both lines is equal in amplitude and phase is 180 ° different in a power transmission circuit composed of two conductors. It is.
In addition, the LC bridge type unbalanced conversion device used in this embodiment is means for converting the power transmission of the unbalanced transmission method input to the device into the balanced transmission method. Thus, a super-top type balance-unbalance converter, a half-wavelength bypass type balance-unbalance converter, and the like can be used. Also, 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、3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700mmx300mm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。
また、一対の電極を複数個設置し、その個数に応じて、上述した電力供給系を複数個配置すれば、基板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 this embodiment, since the feeding point is set to one point (a pair) for each of the pair of electrodes 2 and 3, the substrate size is limited to about 700 mm × 300 mm. However, if the number of feeding points is increased, the width of the size is increased. It is natural that it can be expanded.
In addition, if a plurality of pairs of electrodes are installed and a plurality of the above-described power supply systems are arranged according to the number of the electrodes, it is natural that the width of the substrate size can be expanded.

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。
Further, in the manufacture of a-Si solar cells, thin film transistors, and photosensitive drums, 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 remarkably good film thickness distribution as compared with the conventional apparatus and method even when a power supply frequency of 60 MHz is used.
This means that the industrial value related to productivity improvement and cost reduction in the manufacturing field of a-Si solar cells, thin film transistors, and photosensitive drums is remarkably large.

(実施例3)
本発明の第3の実施形態に係わる電流導入端子、該電流導入端子を備えた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8及び図9を参照して説明する。また、必要に応じて図1を参照する。
(Example 3)
A current introduction terminal, a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) and a plasma surface treatment method (plasma CVD method) having the current introduction terminal according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. I will explain. Moreover, FIG. 1 is referred as needed.

図8は本発明の第3の実施形態に係わる電流導入端子と電極の接続手段を示す概念図、図9(a)は本発明の第3の実施形態に係わる矩形の管を用いた電流導入端子の外観を示す説明図、図9(b)は本発明の第3の実施形態に係わる円形の管を用いた電流導入端子の外観を示す説明図である。   FIG. 8 is a conceptual diagram showing the connection means between the current introduction terminal and the electrode according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 9A is a current introduction using a rectangular tube according to the third embodiment of the present invention. FIG. 9B is an explanatory view showing the external appearance of the terminal, and FIG. 9B is an explanatory view showing the external appearance of the current introduction terminal using the circular tube according to the third embodiment of the present invention.

先ず、本発明に関する実施例3の電流導入端子の構成を説明する。ただし、図1〜図7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8及び図9において、符番400は、断面形状が矩形の管状導体を備えた電流導入端子である。この電流導入端子400は、図8、図9に示すように矩形の管状導体60aと、フランジ65aと、第1の長方形板状導体61aと、第2の長方形板状導体62aと、第1の誘電体63aと、第2の誘電体64aとで構成される。
第1及び第2の誘電体63a、64aとしては、酸化ケイ素SiO2(比誘電率=約4)、窒化ケイ素SiN4(比誘電率=約7)及びアルミナAl2O3(比誘電率=8.5〜11)などのセラミックスから選ぶ。ここでは、例えば、比誘電率10のアルミナとする。
なお、管状導体60aの一方の端部には、真空容器1との接合に用いられるフランジ65aが固着されている。また、第1及び第2の長方形板状導体61a、62aの一方の端部には、第1及び第2の電極2、3との接続に用いられる接続用導体72a、73aが固着されている。
図8及び図9において、電流導入端子400を構成する管状導体60aのフランジ65aを介して、該電流導入端子400を真空容器1に設置する。この際、電流導入端子400の一方の端部を大気側に、他方が真空側になるように設置する。なお、真空容器1と電流導入端子400のフランジ65a間はOリングにより気密が保たれる。また、管状導体60aは、真空容器1に管状導体支持導体67で支持される。
First, the configuration of the current introduction terminal according to the third embodiment of the present invention will be described. However, the same members as those shown in FIG. 1 to FIG.
8 and 9, reference numeral 400 denotes a current introduction terminal provided with a tubular conductor having a rectangular cross-sectional shape. As shown in FIGS. 8 and 9, the current introduction terminal 400 includes a rectangular tubular conductor 60a, a flange 65a, a first rectangular plate conductor 61a, a second rectangular plate conductor 62a, and a first rectangular conductor 60a. It consists of a dielectric 63a and a second dielectric 64a.
As the first and second dielectrics 63a and 64a, silicon oxide SiO2 (relative dielectric constant = about 4), silicon nitride SiN4 (relative dielectric constant = about 7) and alumina Al2O3 (relative dielectric constant = 8.5-11) ) And other ceramics. Here, for example, alumina having a relative dielectric constant of 10 is used.
A flange 65a used for joining to the vacuum vessel 1 is fixed to one end of the tubular conductor 60a. Further, connection conductors 72a and 73a used for connection to the first and second electrodes 2 and 3 are fixed to one end portions of the first and second rectangular plate conductors 61a and 62a. .
8 and 9, the current introduction terminal 400 is installed in the vacuum vessel 1 through the flange 65 a of the tubular conductor 60 a constituting the current introduction terminal 400. At this time, the current introduction terminal 400 is installed so that one end is on the atmosphere side and the other is on the vacuum side. The space between the vacuum vessel 1 and the flange 65a of the current introduction terminal 400 is kept airtight by an O-ring. The tubular conductor 60 a is supported by the vacuum vessel 1 with a tubular conductor support conductor 67.

ここで、第1の長方形板状導体61aと第2の長方形板状導体62aの両端における間隔hは異なる値に設定される。即ち、第1の長方形板状導体61aと第2の長方形板状導体62aに在る第1の誘電体63aは楔の形状をしている。
ここでは、第1の具体例として、矩形の管状導体60aの長さは10cmとし、大気側の端部での第1の長方形板状導体61aと第2の長方形板状導体62aの断面配置は、矩形管状導体60aの内側寸法14cmx14cm(厚み=1.5cm)の中に、第1及び第2の長方形板状導体61a、62aの長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=2.5cm、即ち、W/h=2に設定する。なお、この設定値は、図4より特性インピーダンスZ=約30Ωという意味を有する。
真空側の端部での第1の長方形板状導体61aと第2の長方形板状導体62aの断面配置は、矩形管状導体60aの内側寸法10cmx10cm(厚み=1.5cm)の中に、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=1cm、即ち、W/h=5に設定する。なお、この設定値は、図4より特性インピーダンスZ=約15Ωという意味を有する。
即ち、この第1の具体例の場合、電流導入端子400の入力部での特性インピーダンスZが約30Ωで、その出力部での特性インピーダンスZが約15Ωという特徴を有する特性インピーダンスが傾斜型の分布、即ち、テーパ型分布である電流導入端子ということができる。
Here, the interval h at both ends of the first rectangular plate conductor 61a and the second rectangular plate conductor 62a is set to a different value. That is, the first dielectric 63a in the first rectangular plate conductor 61a and the second rectangular plate conductor 62a has a wedge shape.
Here, as a first specific example, the length of the rectangular tubular conductor 60a is 10 cm, and the cross-sectional arrangement of the first rectangular plate-shaped conductor 61a and the second rectangular plate-shaped conductor 62a at the end on the atmosphere side is as follows. In the inner dimension 14 cm × 14 cm (thickness = 1.5 cm) of the rectangular tubular conductor 60 a, the length of the first and second rectangular plate-like conductors 61 a and 62 a = 14 cm, the width W = 5 cm (thickness 3 mm), and the distance between them h = 2.5 cm, that is, W / h = 2. This set value has the meaning of characteristic impedance Z 0 = about 30Ω from FIG.
The cross-sectional arrangement of the first rectangular plate-like conductor 61a and the second rectangular plate-like conductor 62a at the end on the vacuum side is within the width 10 W × 10 cm (thickness = 1.5 cm) of the rectangular tubular conductor 60a. = 5 cm (thickness 3 mm), the interval h = 1 cm, that is, W / h = 5. This set value has the meaning of characteristic impedance Z 0 = about 15Ω from FIG.
That is, in the case of this first specific example, the characteristic impedance Z 0 at the input part of the current introduction terminal 400 is about 30Ω, and the characteristic impedance Z 0 at the output part is about 15Ω. Distribution, that is, a current introduction terminal having a tapered distribution.

また、第2の具体例として、矩形の管状導体60aの長さは10cmとし、大気側の端部での第1の長方形板状導体61aと第2の長方形板状導体62aの断面配置は、矩形管状導体60aの内側寸法14cmx14cm(厚み=1.5cm)、第1及び第2の長方形板状導体61、62の長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=2.5cm、即ち、W/h=2に設定する。なお、この設定値は、図4より特性インピーダンスZ=約30Ωという意味を有する。
真空側の端部での第1の長方形板状導体61aと第2の長方形板状導体62aの断面配置は、矩形管状導体60aの内側寸法10cmx10cm(厚み=1.5cm)、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=0.5cm、即ち、W/h=10に設定する。なお、この設定値は、図4より特性インピーダンスZ=約10Ωという意味を有する。
即ち、この第2の具体例の場合、電流導入端子400の入力部での特性インピーダンスZが約30Ωで、その出力部での特性インピーダンスZが約10Ωという特徴を有する特性インピーダンスがテーパ型分布である電流導入端子ということができる。
As a second specific example, the length of the rectangular tubular conductor 60a is 10 cm, and the cross-sectional arrangement of the first rectangular plate-shaped conductor 61a and the second rectangular plate-shaped conductor 62a at the end on the atmosphere side is as follows. The inner dimension of the rectangular tubular conductor 60a is 14 cm × 14 cm (thickness = 1.5 cm), the length of the first and second rectangular plate-like conductors 61 and 62 is 14 cm, the width W = 5 cm (thickness 3 mm), and the distance h = 2. Set to 5 cm, ie, W / h = 2. This set value has the meaning of characteristic impedance Z 0 = about 30Ω from FIG.
The cross-sectional arrangement of the first rectangular plate conductor 61a and the second rectangular plate conductor 62a at the end on the vacuum side is such that the inner dimension of the rectangular tubular conductor 60a is 10 cm × 10 cm (thickness = 1.5 cm), and the width W = 5 cm ( The thickness is set to 3 mm) and the interval h = 0.5 cm, that is, W / h = 10. This set value has the meaning of characteristic impedance Z 0 = about 10Ω from FIG.
That is, in the case of this second specific example, the characteristic impedance Z 0 at the input portion of the current introduction terminal 400 is about 30Ω, and the characteristic impedance Z 0 at the output portion is about 10Ω is a taper type characteristic impedance. It can be said that the current introduction terminals are distributed.

図8及び図9において、符番401は、断面形状が円形の管状導体を備えた電流導入端子である。この電流導入端子401(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、図8、図9に示すように円形の管状導体60bと、フランジ65bと、第1の長方形板状導体61bと、第2の長方形板状導体62bと、第1の誘電体63bと、第2の誘電体64bとで構成される。
第1及び第2の誘電体63b、64bとしては、酸化ケイ素SiO2(比誘電率=約4)、窒化ケイ素SiN4(比誘電率=約7)及びアルミナAl2O3(比誘電率=8.5〜11)などのセラミックスから選ぶ。ここでは、例えば、比誘電率10のアルミナとする。
なお、管状導体60bの一方の端部には、真空容器1との接合に用いられるフランジ65bが固着されている。また、第1及び第2の長方形板状導体61b、62bの一方の端部には、第1及び第2の電極2、3との接続に用いられる接続用導体72a、73aが固着されている。
図8及び図9において、電流導入端子401を構成する管状導体60bのフランジ65bを介して、該電流導入端子401を真空容器1に設置する。この際、電流導入端子401の一方の端部を大気側に、他方が真空側になるように設置する。なお、真空容器1と電流導入端子401のフランジ65b間はOリングにより気密が保たれる。また、管状導体60bは、真空容器1に管状導体支持導体67で支持される。
8 and 9, reference numeral 401 denotes a current introduction terminal provided with a tubular conductor having a circular cross section. The current introduction terminal 401 (here, the balanced transmission circuit and the balanced transmission line are used as the same meaning) includes a circular tubular conductor 60b, a flange 65b, and a first rectangular plate shape as shown in FIGS. A conductor 61b, a second rectangular plate conductor 62b, a first dielectric 63b, and a second dielectric 64b are included.
As the first and second dielectrics 63b and 64b, silicon oxide SiO2 (relative dielectric constant = about 4), silicon nitride SiN4 (relative dielectric constant = about 7), and alumina Al2O3 (relative dielectric constant = 8.5-11) ) And other ceramics. Here, for example, alumina having a relative dielectric constant of 10 is used.
A flange 65b used for joining with the vacuum vessel 1 is fixed to one end of the tubular conductor 60b. Also, connection conductors 72a and 73a used for connection to the first and second electrodes 2 and 3 are fixed to one end of the first and second rectangular plate-like conductors 61b and 62b. .
8 and 9, the current introduction terminal 401 is installed in the vacuum vessel 1 through the flange 65 b of the tubular conductor 60 b constituting the current introduction terminal 401. At this time, one end of the current introduction terminal 401 is installed on the atmosphere side, and the other is installed on the vacuum side. The space between the vacuum vessel 1 and the flange 65b of the current introduction terminal 401 is kept airtight by an O-ring. The tubular conductor 60 b is supported on the vacuum vessel 1 by a tubular conductor support conductor 67.

ここで、第1の長方形板状導体61bと第2の長方形板状導体62bの両端における間隔hは異なる値に設定される。即ち、第1の長方形板状導体61bと第2の長方形板状導体62bの間に在る第1の誘電体63bは楔の形状をしている。
ここでは、その第1の具体例として、円形の管状導体60bの長さは10cmとし、大気側の端部での第1の長方形板状導体61bと第2の長方形板状導体62bの断面配置は、円形管状導体60aの内側寸法を直径14cm(厚み=1.5cm)、第1及び第2の長方形板状導体61b、62bの長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=2.5cm、即ち、W/h=2に設定する。なお、この設定値は、図4より特性インピーダンスZ=約30Ωという意味を有する。
真空側の端部での第1の長方形板状導体61bと第2の長方形板状導体62bの断面配置は、円形管状導体60aの内側寸法を直径10cm(厚み=1.5cm)の中に、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=1cm、即ち、W/h=5に設定する。なお、この設定値は、図4より特性インピーダンスZ=約15Ωという意味を有する。
即ち、この第1の具体例の場合、電流導入端子401の入力部での特性インピーダンスZが約30Ωで、その出力部での特性インピーダンスZが約15Ωという特徴を有する特性インピーダンスが傾斜型の分布、即ち、テーパ型分布である電流導入端子ということができる。
Here, the interval h at both ends of the first rectangular plate conductor 61b and the second rectangular plate conductor 62b is set to a different value. That is, the first dielectric 63b existing between the first rectangular plate conductor 61b and the second rectangular plate conductor 62b has a wedge shape.
Here, as a first specific example, the length of the circular tubular conductor 60b is 10 cm, and the cross-sectional arrangement of the first rectangular plate-like conductor 61b and the second rectangular plate-like conductor 62b at the end on the atmosphere side The inner dimensions of the circular tubular conductor 60a are 14 cm in diameter (thickness = 1.5 cm), the lengths of the first and second rectangular plate conductors 61b and 62b are 14 cm, the width W = 5 cm (thickness 3 mm), and the distance between them. h = 2.5 cm, that is, W / h = 2. This set value has the meaning of characteristic impedance Z 0 = about 30Ω from FIG.
The cross-sectional arrangement of the first rectangular plate conductor 61b and the second rectangular plate conductor 62b at the end on the vacuum side is such that the inner dimension of the circular tubular conductor 60a is 10 cm in diameter (thickness = 1.5 cm). The width W = 5 cm (thickness 3 mm) and the interval h = 1 cm, that is, W / h = 5 are set. This set value has the meaning of characteristic impedance Z 0 = about 15Ω from FIG.
That is, in the case of this first specific example, the characteristic impedance Z 0 at the input part of the current introduction terminal 401 is about 30Ω, and the characteristic impedance Z 0 at the output part is about 15Ω, and the characteristic impedance is inclined. Distribution, that is, a current introduction terminal having a tapered distribution.

また、第2の具体例として、円形の管状導体60aの長さは10cmとし、大気側の端部での第1の長方形板状導体61bと第2の長方形板状導体62bの断面配置は、円形管状導体60aの内側寸法が直径14cm(厚み=1.5cm)の中に、第1及び第2の長方形板状導体61b、62bの長さ=14cm、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=2.5cm、即ち、W/h=2に設定する。なお、この設定値は、図4より特性インピーダンスZ=約30Ωという意味を有する。
真空側の端部での第1の長方形板状導体61bと第2の長方形板状導体62bの断面配置は、矩形管状導体60aの内側寸法が直径10cm(厚み=1.5cm)の中に、幅W=5cm(厚み3mm)、その間隔h=0.5cm、即ち、W/h=10に設定する。なお、この設定値は、図4より特性インピーダンスZ=約10Ωという意味を有する。
即ち、この第2の具体例の場合、電流導入端子401の入力部での特性インピーダンスZが約30Ωで、その出力部での特性インピーダンスZが約10Ωという特徴を有する特性インピーダンスが傾斜型の分布、即ち、テーパ型分布である平衡伝送回路ということができる。
As a second specific example, the length of the circular tubular conductor 60a is 10 cm, and the cross-sectional arrangement of the first rectangular plate conductor 61b and the second rectangular plate conductor 62b at the end on the atmosphere side is as follows. The inside dimension of the circular tubular conductor 60a is 14 cm in diameter (thickness = 1.5 cm), the length of the first and second rectangular plate conductors 61b, 62b = 14 cm, the width W = 5 cm (thickness 3 mm), The interval h is set to 2.5 cm, that is, W / h = 2. This set value has the meaning of characteristic impedance Z 0 = about 30Ω from FIG.
The cross-sectional arrangement of the first rectangular plate conductor 61b and the second rectangular plate conductor 62b at the end on the vacuum side is such that the inner dimension of the rectangular tubular conductor 60a is 10 cm in diameter (thickness = 1.5 cm). The width W = 5 cm (thickness 3 mm) and the interval h = 0.5 cm, that is, W / h = 10 are set. This set value has the meaning of characteristic impedance Z 0 = about 10Ω from FIG.
That is, in the case of this second specific example, the characteristic impedance Z 0 at the input part of the current introduction terminal 401 is about 30Ω, and the characteristic impedance Z 0 at the output part is about 10Ω. Distribution, that is, a balanced transmission circuit having a tapered distribution.

次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、a−Si太陽電池用のアモルファスSiを製膜するに際して事前に実施する電流導入端子40の特性の選定試験(選定工程と呼ぶ)について説明する。
ただし、説明が煩雑になるのを避けるために、以下の説明においては、上記断面形状が矩形の管状導体を備えた電流導入端子と上記断面形状が円形の管状導体を備えた電流導入端子の2つの中から、前者を例にとって説明する。
具体的には、上記断面形状が矩形の管状導体を備えた電流導入端子400についての上記第1の具体例と第2の具体例の中から次に示すアモルファスSiの製膜条件に適しているものを選定する。
なお、上記断面形状が矩形の管状導体を備えた電流導入端子400の第1の具体例の場合は、電流導入端子400の入力部での特性インピーダンスZが約30Ωで、その出力部での特性インピーダンスZが約15Ωという特徴を有する特性インピーダンスがテーパ型分布である電流導入端子である。
また、上記断面形状が矩形の管状導体を備えた電流導入端子400の第2の具体例の場合は、電流導入端子400の入力部での特性インピーダンスZが約30Ωで、その出力部での特性インピーダンスZが約10Ωという特徴を有する特性インピーダンスがテーパ型分布である電流導入端子である。
アモルファスSiの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)、
●電極サイズ:70cmx30cm、
●電極間隔:2.5cm、
●電極と電流導入端子の接続:第1及び第2の接続用導体72a、73a、
●電源周波数:60MHz、
●電力:800W、
●基板の温度:180℃。
Next, a characteristic selection test (referred to as a selection process) of the current introduction terminal 40 that is performed in advance when the amorphous Si for an a-Si solar cell is formed using the plasma surface treatment apparatus having the above configuration will be described. .
However, in order to avoid complicating the description, in the following description, the current introduction terminal including the tubular conductor having the rectangular cross section and the current introduction terminal including the tubular conductor having the circular cross section are used. Of the two, the former will be described as an example.
Specifically, the current introduction terminal 400 having a tubular conductor having a rectangular cross-sectional shape is suitable for the following amorphous Si film formation conditions from the first specific example and the second specific example. Select one.
In the case of the first specific example of the current introduction terminal 400 having a tubular conductor having a rectangular cross section, the characteristic impedance Z 0 at the input part of the current introduction terminal 400 is about 30Ω, The characteristic impedance Z 0 is a current introduction terminal whose characteristic impedance having a characteristic of about 15Ω is a tapered distribution.
Further, in the case of the second specific example of the current introduction terminal 400 having a tubular conductor having a rectangular cross section, the characteristic impedance Z 0 at the input portion of the current introduction terminal 400 is about 30Ω, This is a current introduction terminal whose characteristic impedance having a characteristic impedance Z 0 of about 10Ω is a tapered distribution.
The film formation conditions for amorphous Si are as follows.
(Film forming conditions)
● Discharge gas: SiH4,
● Flow rate: 500sccm,
● Pressure: 0.5 Torr (66.5 Pa),
● Electrode size: 70cm x 30cm,
● Electrode spacing: 2.5cm,
Connection of electrodes and current introduction terminals: first and second connection conductors 72a, 73a,
● Power supply frequency: 60 MHz
● Power: 800W
-Substrate temperature: 180 ° C.

図1、図8及び図9において、先ず、上記第1の具体例の場合の電流導入端子400を設置する。即ち、電流導入端子400の入力部での特性インピーダンスZが約30Ωで、その出力部での特性インピーダンスZが約15Ωという特徴を有する特性インピーダンスがテーパ型分布である電流導入端子を設置する。
次に、予め、基板11を第2の非接地電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8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、3に高周波電力を、例えば周波数60MHzの電力例えば800W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。
In FIG. 1, FIG. 8, and FIG. 9, first, the current introduction terminal 400 in the case of the first specific example is installed. That is, a current introduction terminal having a characteristic impedance taper-type distribution in which the characteristic impedance Z 0 at the input portion of the current introduction terminal 400 is about 30Ω and the characteristic impedance Z 0 at the output portion is about 15Ω is installed. .
Next, the substrate 11 is previously placed on the second non-grounded electrode 3 and a vacuum pump (not shown) is operated to remove impurity gas and the like in the vacuum vessel 1, and then the SiH 4 gas is discharged from the discharge gas supply pipe 8. Is supplied at a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), for example, and high-frequency power is supplied to the pair of electrodes 2 and 3, for example, power at a frequency of 60 MHz, for example, 800 W. The substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.

即ち、図1において、高周波電源25の出力を例えば60MHzで800Wとし、その出力を同軸ケーブル30、インピーダンス整合器31、同軸ケーブル32、平衡不平衡変換装置33及び電流導入端子40としての電流導入端子400を介して、第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に供給する。
この場合、上記インピーダンス整合器31のLCの調整器と高周波電源31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31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。
しかしながら、上記第1の具体例の場合の電流導入端子400(特性インピーダンスZ=テーパ型)と、上記アモルファスSiの製膜条件にある一対の電極2、3とのインピーダンス整合性が良くない場合には、ある程度の反射波が戻ってくる。上記第1の電流導入端子400を用いた場合の反射波が、例えば、高周波電源31の出力800Wに対して、30Wあったとする。
また、上記第1の具体例の場合の電流導入端子400の入力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61a、62aの大気側の端部における平衡不平衡変換装置33の出力の電圧の位相差が180°にあることを、図示しない電圧測定器でモニターする。
第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、給電点20、21に電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点20、21の近傍での異常放電はほぼ完全に抑制される。
That is, in FIG. 1, the output of the high frequency power supply 25 is set to 800 W at 60 MHz, for example, and the output is a coaxial cable 30, impedance matching unit 31, coaxial cable 32, unbalance conversion device 33, and current introduction terminal as a current introduction terminal 40. The power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3 via 400.
In this case, the LC adjuster of the impedance matching unit 31 and the traveling wave and reflected wave power value monitors attached to the high-frequency power source 31 are used in combination to reflect the supplied power on the upstream side of the impedance matching unit 31. You can prevent the waves from returning.
However, when the impedance matching between the current introduction terminal 400 (characteristic impedance Z 0 = taper type) in the case of the first specific example and the pair of electrodes 2 and 3 under the amorphous Si film forming conditions is not good. Will return a certain amount of reflected waves. It is assumed that the reflected wave when the first current introduction terminal 400 is used is, for example, 30 W with respect to the output 800 W of the high frequency power supply 31.
In addition, the output of the balance-unbalance conversion device 33 at the input portion of the current introduction terminal 400 in the case of the first specific example, that is, the end portions on the atmosphere side of the first and second rectangular plate conductors 61a and 62a. The fact that the phase difference of the voltage is 180 ° is monitored by a voltage measuring device (not shown).
When electric power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3, plasma of SiH 4 gas is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the power is different from the power supply points 20 and 21 by a voltage phase difference of 180 °, that is, the forward path. Since electric power having the same return current amplitude and a phase difference of 180 ° is supplied, abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is suppressed almost completely.

即ち、上記第1の具体例の場合の電流導入端子400の出力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の真空側端部から電力供給点20、21への電力供給において、一対の電極2、3が電流導入端子40と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20、21に印加される電圧の位相差が180°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2、3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。
That is, the power supply from the output portion of the current introduction terminal 400 in the case of the first specific example, that is, the vacuum side end portions of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 to the power supply points 20 and 21. The pair of electrodes 2 and 3 have the same electrical characteristics as a balanced transmission line as the current introduction terminal 40, so that the generation of leakage current is suppressed.
As a result, no abnormal discharge or local discharge occurs. Further, as described above, since the phase difference between the voltages applied to the power supply points 20 and 21 is 180 °, that is, since a positive and negative voltage is applied to the pair of electrodes, the electrodes 2 and 3 There is no generation of plasma outside the gap.
Therefore, there is no generation of plasma due to the leakage current related to the ground structure and wiring situation around the pair of electrodes, which is a problem in the prior art, and stable plasma generation with high reproducibility is possible.

ただし、該インピーダンス整合器31を該平衡不平衡変換装置33の下流側、すなわち、それを平衡不平衡変換装置33と電流導入端子400の間に配置させる場合、該インピーダンス整合器31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、上記電流導入端子400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31が配置される場所は該平衡不平衡変換装置33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25から前記一対の電極の電力給電点20、21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、電流導入端子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 31 is arranged downstream of the balance-unbalance conversion device 33, that is, between the balance-unbalance conversion device 33 and the current introduction terminal 400, the impedance matching device 31 has a built-in LC. Since the circuit is adjusted for impedance matching between the load, the power source, and the transmission path, the phase difference of the voltage applied to the current introduction terminal 400 cannot be secured at 180 degrees. Therefore, it is important that the place where the impedance matching device 31 is disposed is upstream of the balance-unbalance conversion device 33.
That is, the device configuration of the power supply circuit from the high-frequency power source 25 to the power feeding points 20 and 21 of the pair of electrodes is from the upstream side to the downstream side of the power flow. Arranging in the order of the converter, the current introduction terminal, and the power supply point is important in order to ensure a voltage phase difference of 180 degrees.

次に、上記と同様に、図1、図8及び図9において、上記第2の具体例の場合の電流導入端子401を設置する。即ち、電流導入端子401の入力部での特性インピーダンスZが約30Ωで、その出力部での特性インピーダンスZが約10Ωという特徴を有する特性インピーダンスがテーパ型分布である電流導入端子を設置する。
次に、予め、基板11を第2の非接地電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8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、3に高周波電力を、例えば周波数60MHzの電力例えば800W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, in the same manner as described above, the current introduction terminal 401 in the case of the second specific example is installed in FIGS. That is, the current introduction terminal having a characteristic distribution in which the characteristic impedance Z 0 at the input portion of the current introduction terminal 401 is about 30Ω and the characteristic impedance Z 0 at the output portion is about 10Ω is a taper type distribution. .
Next, the substrate 11 is previously placed on the second non-grounded electrode 3 and a vacuum pump (not shown) is operated to remove impurity gas and the like in the vacuum vessel 1, and then the SiH 4 gas is discharged from the discharge gas supply pipe 8. Is supplied at a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), for example, and high-frequency power is supplied to the pair of electrodes 2 and 3, for example, power at a frequency of 60 MHz, for example, 800 W. The substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.

即ち、図1、図8及び図9において、高周波電源25の出力を例えば60MHzで800Wとし、その出力を同軸ケーブル30、インピーダンス整合器31、同軸ケーブル32、平衡不平衡変換装置33及び電流導入端子401を介して、第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に供給する。
この場合、上記インピーダンス整合器31のLCの調整器と高周波電源31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31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。
しかしながら、上記第2の具体例の場合の電流導入端子401(特性インピーダンスZ=テーパ型)と、上記アモルファスSiの製膜条件にある一対の電極2、3とのインピーダンス整合性が良くない場合には、ある程度の反射波が戻ってくる。上記第1の電流導入端子401を用いた場合の反射波が、例えば、高周波電源31の出力800Wに対して、20Wあったとする。
また、上記第2の具体例の場合の電流導入端子401の入力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の大気側の端部における平衡不平衡変換装置33の出力の電圧の位相差が180°にあることを、図示しない電圧測定器でモニターする。
第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、給電点20、21に電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点20、21の近傍での異常放電はほぼ完全に抑制される。
That is, in FIGS. 1, 8, and 9, the output of the high frequency power supply 25 is set to 800 W at 60 MHz, for example, and the output is the coaxial cable 30, the impedance matching unit 31, the coaxial cable 32, the balance-unbalance conversion device 33, and the current introduction terminal. The power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3 via 401.
In this case, the LC adjuster of the impedance matching unit 31 and the traveling wave and reflected wave power value monitors attached to the high-frequency power source 31 are used in combination to reflect the supplied power on the upstream side of the impedance matching unit 31. You can prevent the waves from returning.
However, when the impedance matching between the current introduction terminal 401 (characteristic impedance Z 0 = taper type) in the case of the second specific example and the pair of electrodes 2 and 3 under the amorphous Si film forming conditions is not good. Will return a certain amount of reflected waves. It is assumed that the reflected wave when the first current introduction terminal 401 is used is 20 W with respect to the output 800 W of the high frequency power supply 31, for example.
In addition, the output of the balance-unbalance conversion device 33 at the input portion of the current introduction terminal 401 in the case of the second specific example, that is, at the end on the atmosphere side of the first and second rectangular plate-like conductors 61 and 62, is output. The fact that the phase difference of the voltage is 180 ° is monitored by a voltage measuring device (not shown).
When electric power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3, plasma of SiH 4 gas is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the power is different from the power supply points 20 and 21 by a voltage phase difference of 180 °, that is, the forward path. Since electric power having the same return current amplitude and a phase difference of 180 ° is supplied, abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is suppressed almost completely.

上記電流導入端子40の選定試験の結果、第1の具体例400の場合、反射波の大きさは30W、第2の具体例401の場合で20Wである。
この場合は、反射波が少ない条件を作れる第2の具体例401の場合の電流導入端子400を選定する。
As a result of the selection test of the current introduction terminal 40, the magnitude of the reflected wave is 30 W in the case of the first specific example 400 and 20 W in the case of the second specific example 401.
In this case, the current introduction terminal 400 in the case of the second specific example 401 capable of creating a condition with few reflected waves is selected.

次に、上記電流導入端子400、401の選定試験の結果を受けて、製膜工程に進む。図1において、電流導入端子40として、上記アモルファスSi製膜条件に対して反射波の抑制上ベストである第2の具体例の場合の電流導入端子401を採用する。
そして、予め、基板11を第2の非接地電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8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、3に高周波電力を、例えば周波数60MHzの電力例えば800W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, in response to the result of the selection test of the current introduction terminals 400 and 401, the process proceeds to the film forming process. In FIG. 1, as the current introduction terminal 40, the current introduction terminal 401 in the case of the second specific example which is the best in terms of suppression of reflected waves with respect to the amorphous Si film forming condition is employed.
Then, the substrate 11 is previously set on the second non-grounded electrode 3 and a vacuum pump (not shown) is operated to remove impurity gas and the like in the vacuum vessel 1. For example, while supplying at 500 sccm and a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), high-frequency power, for example, power at a frequency of 60 MHz, for example, 800 W is supplied to the pair of electrodes 2 and 3. The substrate temperature is kept in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.

即ち、図1、図6及び図8において、高周波電源25の出力を例えば60MHzで800Wとし、その出力を同軸ケーブル30、インピーダンス整合器31、同軸ケーブル32、平衡不平衡変換装置33及び上記第2の具体例の電流導入端子401を介して、第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に供給する。
この場合、上記インピーダンス整合器31のLCの調整器と高周波電源31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31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。
しかしながら、上記第2の具体例の電流導入端子401(特性インピーダンスZ=テーパ型)と上記アモルファスSiの製膜条件にある一対の電極2、3との組み合わせがインピーダンス整合上良くない場合には、ある程度の反射波が戻ってくる。ここでは、上記選定工程の結果と同様で、高周波電源31の出力800Wに対して、20W程度である。
また、電流導入端子401の入力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61a、62aの大気側の端部における平衡不平衡変換装置33の出力の電圧の位相差が180°にあることを、図示しない電圧測定器でモニターする。
第1及び第2の電極2、3の給電点20、21に電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、給電点20、21に電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点20、21の近傍での異常放電は完全に抑制される。
なお、一対の電極2、3間以外にプラズマが生成される原因は、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
また、給電点20、21の近傍での異常放電の主たる原因も、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
That is, in FIGS. 1, 6 and 8, the output of the high frequency power supply 25 is set to 800 W at 60 MHz, for example, and the output is the coaxial cable 30, the impedance matching unit 31, the coaxial cable 32, the balance-unbalance conversion device 33, and the second. The power supply points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3 are supplied via the current introduction terminal 401 of the specific example.
In this case, the LC adjuster of the impedance matching unit 31 and the traveling wave and reflected wave power value monitors attached to the high-frequency power source 31 are used in combination to reflect the supplied power on the upstream side of the impedance matching unit 31. You can prevent the waves from returning.
However, when the combination of the current introduction terminal 401 (characteristic impedance Z 0 = taper type) of the second specific example and the pair of electrodes 2 and 3 under the amorphous Si film forming conditions is not good in impedance matching, Some reflected waves will come back. Here, it is the same as the result of the selection step, and is about 20 W with respect to the output 800 W of the high frequency power supply 31.
Further, the phase difference of the voltage of the output of the balun 33 is 180 ° at the input portion of the current introduction terminal 401, that is, at the end of the first and second rectangular plate conductors 61a and 62a on the atmosphere side. This is monitored by a voltage measuring device (not shown).
When electric power is supplied to the feeding points 20 and 21 of the first and second electrodes 2 and 3, plasma of SiH 4 gas is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the power is different from the power supply points 20 and 21 by a voltage phase difference of 180 °, that is, the forward path. Since electric power having the same return current amplitude and a phase difference of 180 ° is supplied, abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is completely suppressed.
The reason why plasma is generated except between the pair of electrodes 2 and 3 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. Leakage current generated by
In addition, the main cause of abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. The leakage current generated by

即ち、電流導入端子401の出力部、即ち、第1及び第2の長方形板状導体61、62の真空側端部から電力供給点20、21への電力供給において、一対の電極2、3が電流導入端子401と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20、21に印加される電圧の位相差が180°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2、3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。
That is, in the power supply from the output portion of the current introduction terminal 401, that is, the vacuum side end portions of the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 to the power supply points 20 and 21, the pair of electrodes 2 and 3 are Since it has the same electrical characteristics as a balanced transmission line similar to the current introduction terminal 401, the occurrence of leakage current is suppressed.
As a result, no abnormal discharge or local discharge occurs. Further, as described above, since the phase difference between the voltages applied to the power supply points 20 and 21 is 180 °, that is, since a positive and negative voltage is applied to the pair of electrodes, the electrodes 2 and 3 There is no generation of plasma outside the gap.
Therefore, there is no generation of plasma due to the leakage current related to the ground structure and wiring situation around the pair of electrodes, which is a problem in the prior art, and stable plasma generation with high reproducibility is possible.

ただし、該インピーダンス整合器31を該平衡不平衡変換装置33の下流側、すなわち、それを平衡不平衡変換装置33と電流導入端子401の間に配置させる場合、該インピーダンス整合器31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、上記平衡伝送回路40に印加される電圧の位相差は180°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31が配置される場所は該平衡不平衡変換装置33の上流側であることが重要である。   However, when the impedance matching device 31 is arranged downstream of the balance-unbalance conversion device 33, that is, between the balance-unbalance conversion device 33 and the current introduction terminal 401, the impedance matching device 31 has a built-in LC. Since the circuit is adjusted for impedance matching between the load, the power source, and the transmission path, the phase difference of the voltage applied to the balanced transmission circuit 40 cannot be secured at 180 °. Therefore, it is important that the place where the impedance matching device 31 is disposed is upstream of the balance-unbalance conversion device 33.

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 SiH 4 gas is turned into plasma, radicals such as SiH 3, SiH 2, and SiH existing in the plasma are diffused by a diffusion phenomenon and adsorbed on the surface of the substrate 12, thereby depositing an a-Si film. To do.
It is a well-known technique that microcrystalline Si, thin-film polycrystalline Si, or the like 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700mmx300mm(厚み3mm)程度のガラス基板11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 in the case of film formation by the above procedure will be described below. A-Si having a film forming speed of 1 nm / s and a film thickness distribution of ± 10% is formed on a glass substrate 11 having a size of about 700 mm × 300 mm (thickness 3 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)、
●電極サイズ:70cmx30cm、
●電極間隔:2.5cm、
●電極と電流導入端子の接続:第1及び第2の接続用導体72a、73a、
●電源周波数:60MHz、
●電力:800W、
●基板の温度:180℃。
The film forming conditions are as follows.
(Film forming conditions)
● Discharge gas: SiH4,
● Flow rate: 500sccm,
● Pressure: 0.5 Torr (66.5 Pa),
● Electrode size: 70cm x 30cm,
● Electrode spacing: 2.5cm,
Connection of electrodes and current introduction terminals: first and second connection conductors 72a, 73a,
● Power supply frequency: 60 MHz
● Power: 800W
-Substrate temperature: 180 ° C.

上記製膜条件でプラズマを生成すると、高周波電源25の出力を非平衡伝送回路である同軸ケーブル30及びインピーダンス整合器31を介して平衡不平衡変換装置33に伝送し、その伝送された電力を平衡不平衡変換装置33で平衡電力に変換し、平衡伝送回路の電流導入端子401を介して一対の電極2、3の電力供給点20、21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 plasma is generated under the above-mentioned film forming conditions, the output of the high-frequency power supply 25 is transmitted to the balance-unbalance conversion device 33 via the coaxial cable 30 and the impedance matching unit 31 which are unbalanced transmission circuits, and the transmitted power is balanced. Since it can be converted into balanced power by the unbalanced converter 33 and supplied to the power supply points 20 and 21 of the pair of electrodes 2 and 3 via the current introduction terminal 401 of the balanced transmission circuit, a pair of power supply system and load Transmission characteristics at the connection with the electrode are matched, and the occurrence of leakage current is suppressed.
Therefore, the spatial distribution of the density of the generated plasma is uniform with good reproducibility compared to the conventional case. As a result, the film thickness distribution of the a-Si film to be formed becomes uniform with good reproducibility compared to the conventional case. Numerically, film formation is possible when the a-Si film thickness distribution is within ± 10%.

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°異なるような伝送形態のことである。
また、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。
A balanced transmission circuit (or balanced transmission line) is a transmission form in which a current flowing through both lines is equal in amplitude and phase is 180 ° different in a power transmission circuit composed of two conductors. It is.
In addition, the LC bridge type unbalanced conversion device used in this embodiment is means for converting the power transmission of the unbalanced transmission method input to the device into the balanced transmission method. Thus, a super-top type balance-unbalance converter, a half-wavelength bypass type balance-unbalance converter, and the like can be used. Also, 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、3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700mmx300mm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。
また、一対の電極を複数個設置し、その個数に応じて、上述した電力供給系を複数個配置すれば、基板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 this embodiment, since the feeding point is set to one point (a pair) for each of the pair of electrodes 2 and 3, the substrate size is limited to about 700 mm × 300 mm. However, if the number of feeding points is increased, the width of the size is increased. It is natural that it can be expanded.
In addition, if a plurality of pairs of electrodes are installed and a plurality of the above-described power supply systems are arranged according to the number of the electrodes, it is natural that the width of the substrate size can be expanded.

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。
Further, in the manufacture of a-Si solar cells, thin film transistors, and photosensitive drums, 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 remarkably good film thickness distribution as compared with the conventional apparatus and method even when a power supply frequency of 60 MHz is used.
This means that the industrial value related to productivity improvement and cost reduction in the manufacturing field of a-Si solar cells, thin film transistors, and photosensitive drums is remarkably large.

(実施例4)
本発明の第4の実施形態に係わる電流導入端子、該電流導入端子を備えた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10〜図13を参照して説明する。また、必要に応じて、図2〜図4及び図6を参照する。
Example 4
A current introduction terminal, a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) and a plasma surface treatment method (plasma CVD method) provided with the current introduction terminal according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. I will explain. Moreover, FIGS. 2-4 and FIG. 6 are referred as needed.

図10は本発明の第4の実施形態に係わる電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)の全体を示す概略図、図11は図10図示の第1及び第2のパルス変調方式位相可変2出力発信器から出力されるパルス変調された出力の典型例を示す説明図、図12は、図10図示の第1及び第2のパルス変調方式位相可変2出力発信器から出力されるパルス変調された正弦波信号の典型例を示す説明図、図13は図10図示のプラズマ表面装置における一対の電極間に発生の2つの定在波の強さを示す説明図である。   FIG. 10 is a schematic view showing an entire plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) having a current introduction terminal according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a first and second pulse modulation shown in FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a typical example of pulse-modulated output outputted from the system phase variable 2 output oscillator, and FIG. 12 is outputted from the first and second pulse modulation system phase variable 2 output oscillators shown in FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the intensity of two standing waves generated between a pair of electrodes in the plasma surface device shown in FIG.

先ず、本発明の第4の実施形態に係わる電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)の構成を説明する。ただし、図1〜図9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。   First, the configuration of a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) provided with a current introduction terminal according to the fourth embodiment of the present invention will be described. However, the same members as those shown in FIG. 1 to FIG.

図10において、第1及び第2の非接地電極2、3は、その対向する面の面積を略等しくして設置する。
図10において、符番25aは第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器で、周波数30MHz〜300MHz(VHF帯域)の任意の周波数、例えば60MHzの正弦波信号を発生し、かつ、該正弦波信号をパルス変調し、かつ、その2つの出力端子から出力される2つのパルス変調された正弦波信号の位相差を任意に設定することが可能である。
該2つのパルス変調された正弦波信号は、それぞれ、次のように表される。即ち、第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力端子26a、26bから出力される信号W11、W12は、角周波数をω、時間をt、初期位相をθ、θとおくと、
11(t)=sin(ωt+θ
12(t)=sin(ωt+θ
該位相可変2出力の発信器25aの2つの出力端子から出力される2つの正弦波信号の位相差及びパルス変調のパルス幅Hw及び周期T0は、該発信器25aに付属の位相差調整器及びパルス変調の調整器で、それぞれ任意の値に設定できる。
また、該第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aは、同期信号伝送ケーブル24を介して、後述の第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bへパルス変調の同期信号を送信する。
該第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力端子の一方の出力は、後述の第1の結合器28aに、他方の出力は後述の第2の結合器28bに伝送される。
符番28aは第1の結合器で、第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力端子の一方の出力信号と、後述の第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力端子の一方の出力信号を結合して、後述の第1の増幅器29aに伝送する。
In FIG. 10, the first and second non-grounded electrodes 2 and 3 are installed with the areas of the opposed surfaces thereof being substantially equal.
In FIG. 10, reference numeral 25a denotes a first pulse modulation type phase variable 2-output transmitter which generates a sine wave signal having an arbitrary frequency of 30 MHz to 300 MHz (VHF band), for example, 60 MHz, and the sine It is possible to arbitrarily set the phase difference between two pulse-modulated sinusoidal signals that are pulse-modulated and that are output from the two output terminals.
The two pulse-modulated sinusoidal signals are respectively expressed as follows. That is, the signals W 11 and W 12 output from the two output terminals 26a and 26b of the first pulse modulation type phase variable two-output transmitter 25a have an angular frequency ω, a time t, and an initial phase θ 1. , Θ 2 ,
W 11 (t) = sin (ωt + θ 1 )
W 12 (t) = sin (ωt + θ 2 )
The phase difference between the two sine wave signals output from the two output terminals of the phase-variable two-output transmitter 25a, the pulse width Hw and the period T0 of the pulse modulation are the phase difference adjuster attached to the transmitter 25a, and Each of the pulse modulation regulators can be set to an arbitrary value.
Further, the first pulse modulation type phase-variable two-output transmitter 25a transmits a pulse-modulated synchronization signal to a second pulse modulation type phase-variable two-output transmitter 25b, which will be described later, via the synchronization signal transmission cable 24. Send.
One output of the two output terminals of the first pulse modulation type phase-variable two-output transmitter 25a is transmitted to the first coupler 28a described later, and the other output is transmitted to the second coupler 28b described later. Is done.
Reference numeral 28a denotes a first coupler which outputs one output signal of two output terminals of the first pulse modulation system phase variable 2 output transmitter 25a and a second pulse modulation system phase variable 2 output described later. The output signals of one of the two output terminals of the transmitter 25b are combined and transmitted to the first amplifier 29a described later.

符番29aは第1の増幅器で、第1の結合器28aから送信された信号の電力を増幅する。符番30aは同軸ケーブルで、第1の増幅器29aの出力を後述の第1のインピーダンス整合器31aに伝送する。
符番31aは第1のインピーダンス整合器で、第1の増幅器29aの出力が後述の一対の電極2、3間に生成されるプラズマに効率よく伝送されるように、第1の増幅器29aの出力インピーダンスと、その負荷である一対の電極2、3間に生成されるプラズマのインピーダンスの整合調整をする。
符番32aは第1の同軸ケーブルで、平衡不平衡変換装置33a、電流導入端子40、接続用導体72a、73aを介して、第1の増幅器29aの出力を第1及び第3の給電点20a、21aに供給する。
なお、第1及び第3の給電点20a、21aは、後述の第2及び第4の給電点20b、21bと、それぞれに電力伝播方向において対向する位置に設置される。即ち、一対の電極2、3の対向する2つの辺の一方の辺に、第1及び第3の給電点20a、21aが設置され、他方の辺に第2及び第4の給電点20b、21bが設置される。
Reference numeral 29a is a first amplifier that amplifies the power of the signal transmitted from the first coupler 28a. Reference numeral 30a is a coaxial cable, which transmits the output of the first amplifier 29a to a first impedance matching unit 31a described later.
Reference numeral 31a is a first impedance matching unit, and the output of the first amplifier 29a is efficiently transmitted to the plasma generated between a pair of electrodes 2 and 3 described later. The impedance and the impedance of the plasma generated between the pair of electrodes 2 and 3 that are the load are matched and adjusted.
Reference numeral 32a denotes a first coaxial cable, and the output of the first amplifier 29a is supplied to the first and third feeding points 20a via the balun 33a, the current introduction terminal 40, and the connection conductors 72a and 73a. , 21a.
The first and third feeding points 20a and 21a are installed at positions facing the second and fourth feeding points 20b and 21b, which will be described later, in the power propagation direction. That is, the first and third feeding points 20a and 21a are provided on one side of the two opposing sides of the pair of electrodes 2 and 3, and the second and fourth feeding points 20b and 21b are provided on the other side. Is installed.

符番40は電流導入端子で、ここでは、実施例2で用いた40bを用いる。なお、電流導入端子40と第1及び第2の電極に配置された電力供給点20a、21aの接続には、図6図示の第1及び第2の接続用導体72a、73aを用いる。
電流導入端子40は、図10図示の電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)において、インピーダンス整合器31a及び平衡不平衡変換装置33aを介して伝送される第1の増幅器29aの出力を第1及び第2の電極2、3に供給するに際し、該平衡不平衡変換装置33aと第1及び第2の電極2、3とを接続するために用いられる。その際、平衡不平衡変換装置33aの2つの出力電圧の位相差を180°に維持して該第1及び第2の電極2、3に供給することが、異常放電防止上、きわめて重要である。
したがって、図10において、図示しない電圧位相差測定器を用いて平衡不平衡変換装置33aの2つの出力同士の電圧の位相差が180°であることを確認することは、極めて重要である。
なお、電流導入端子40の伝送回路としての特徴は次の通りである。即ち、図10において、電流導入端子40の大気側のフランジ65と平衡不平衡変換装置33aのアースシールド箱66を接続し、該平衡不平衡変換装置33a内部の電気回路部品から放射される電力及び電流導入端子40の第1、第2の長方形板状導体61、62から放射される電力をシールドする。上記フランジ65とアースシールド箱66のフランジ68を接続することは、上記電力放射の防止上、極めて重要である。
Reference numeral 40 denotes a current introduction terminal. Here, 40b used in the second embodiment is used. Note that the first and second connection conductors 72a and 73a shown in FIG. 6 are used for connection between the current introduction terminal 40 and the power supply points 20a and 21a disposed on the first and second electrodes.
The current introduction terminal 40 of the first amplifier 29a transmitted through the impedance matching device 31a and the balance-unbalance conversion device 33a in the plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) having the current introduction terminal shown in FIG. When the output is supplied to the first and second electrodes 2 and 3, it is used to connect the balance-unbalance conversion device 33 a and the first and second electrodes 2 and 3. At that time, maintaining the phase difference between the two output voltages of the balance-unbalance conversion device 33a at 180 ° and supplying it to the first and second electrodes 2 and 3 is extremely important for preventing abnormal discharge. .
Therefore, in FIG. 10, it is extremely important to confirm that the voltage phase difference between the two outputs of the balance-unbalance conversion device 33a is 180 ° using a voltage phase difference measuring device (not shown).
The characteristics of the current introduction terminal 40 as a transmission circuit are as follows. That is, in FIG. 10, the atmosphere-side flange 65 of the current introduction terminal 40 is connected to the earth shield box 66 of the balance-unbalance conversion device 33a, and the power radiated from the electric circuit components inside the balance-unbalance conversion device 33a and The power radiated from the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 of the current introduction terminal 40 is shielded. Connecting the flange 65 and the flange 68 of the earth shield box 66 is extremely important in preventing the power radiation.

ここで、上記第1の増幅器29aの機能について、補足説明をする。
第1の増幅器29aには、図示しない出力値(進行波)のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該反射波による該第1の電力増幅器29a本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
第1の増幅器29aの出力の調整は、先ず、例えば第1の増幅器29aの最大出力の20~30%程度の出力を、第1のインピーダンス整合器31a、第1の同軸ケーブル32a、平衡不平衡変換装置33a、第1の電流導入端子40、第1及び第2の接続用導体72a、73aを介して、第1及び第2の電極2、3に供給する。
次に、第1の増幅器29aに付属した進行波Pf及び反射波Prの検出器を見ながら、第1の整合器31aのリアクタンス(LとC)を調整する。第1のインピーダンス整合器31aのリアクタンス(LとC)を調整しながら、反射波Prが最小値になる条件を選定する。そして、第1の増幅器29aの出力を所要の数値に設定して、その出力で、再度、第1の整合器31aのリアクタンス(LとC)を調整しながら、反射波Prが最小値になる条件を選ぶ。
なお、このインピーダンす整合器の調整、即ち、反射波Prが最小値になる条件は、プラズマ生成条件を変更しない限り変化はないので、特に多くの時間を必要とはしない。
Here, the function of the first amplifier 29a will be supplementarily described.
The first amplifier 29a is provided with an output value (traveling wave) monitor (not shown) and a reflected wave monitor reflected from the downstream side and returned. In addition, an isolator for protecting the electric circuit of the main body of the first power amplifier 29a by the reflected wave is attached.
For adjusting the output of the first amplifier 29a, first, for example, an output of about 20 to 30% of the maximum output of the first amplifier 29a is supplied to the first impedance matching unit 31a, the first coaxial cable 32a, and the balance / unbalance. The voltage is supplied to the first and second electrodes 2 and 3 via the conversion device 33a, the first current introduction terminal 40, and the first and second connection conductors 72a and 73a.
Next, the reactance (L and C) of the first matching unit 31a is adjusted while observing the detector of the traveling wave Pf and the reflected wave Pr attached to the first amplifier 29a. While adjusting the reactance (L and C) of the first impedance matching unit 31a, a condition is selected in which the reflected wave Pr becomes the minimum value. Then, the output of the first amplifier 29a is set to a required value, and the reflected wave Pr becomes the minimum value while adjusting the reactance (L and C) of the first matching unit 31a again with the output. Select conditions.
The adjustment of the impedance matching unit, that is, the condition that the reflected wave Pr becomes the minimum value does not change unless the plasma generation condition is changed, and therefore does not require much time.

符番25bは第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器で、周波数30MHz〜300MHz(VHF帯域)の任意の周波数、例えば60MHzの正弦波信号を発生し、かつ、該正弦波信号をパルス変調し、かつ、その2つの出力端子から出力される2つのパルス変調された正弦波信号の位相差を任意に設定することが可能である。
該2つのパルス変調された正弦波信号は、それぞれ、次のように表される。即ち、第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力端子27a、27bから出力される信号W21、W22は、角周波数をω、時間をt、初期位相をα、αとおくと、
21(t)=sin(ωt+α
22(t)=sin(ωt+α
該位相可変2出力の発信器25bの2つの出力端子から出力される2つの正弦波信号の位相差及びパルス変調のパルス幅Hw及び周期T0は、該発信器25bに付属の位相差調整器及びパルス変調の調整器で、それぞれ任意の値に設定できる。
また、該第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bは、第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aから発信されるパルス変調の同期信号を、同期信号伝送ケーブル24を介して受信し、その信号に同期した信号を発生できる。
該第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力端子の一方の出力は、第1の結合器28aに、他方の出力は後述の第2の結合器28bに伝送される。
符番28bは第2の結合器で、第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力端子の一方の出力信号と、第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力端子の一方の出力信号を結合して、後述の第2の増幅器29bに伝送する。
Reference numeral 25b is a second pulse modulation type phase variable 2-output transmitter that generates a sine wave signal having an arbitrary frequency of 30 MHz to 300 MHz (VHF band), for example, 60 MHz, and pulses the sine wave signal. It is possible to arbitrarily set the phase difference between the two pulse-modulated sinusoidal signals that are modulated and output from the two output terminals.
The two pulse-modulated sinusoidal signals are respectively expressed as follows. That is, the signals W 21 and W 22 output from the two output terminals 27a and 27b of the transmitter 25b having the second pulse modulation system variable phase 2 output have an angular frequency ω, a time t, and an initial phase α 1. , Α 2
W 21 (t) = sin (ωt + α 1 )
W 22 (t) = sin (ωt + α 2 )
The phase difference between the two sine wave signals output from the two output terminals of the phase variable two-output transmitter 25b, the pulse width Hw and the period T0 of the pulse modulation are the phase difference adjuster attached to the transmitter 25b, and Each of the pulse modulation regulators can be set to an arbitrary value.
The second pulse modulation system variable phase 2 output transmitter 25b transmits the pulse modulation synchronization signal transmitted from the first pulse modulation system variable phase 2 output transmitter 25a to the synchronization signal transmission cable 24. And a signal synchronized with the signal can be generated.
One output of two output terminals of the second pulse modulation type phase-variable two-output transmitter 25b is transmitted to the first coupler 28a, and the other output is transmitted to the second coupler 28b described later. .
Reference numeral 28b denotes a second coupler, which is an output signal of one of the two output terminals of the second pulse modulation system phase variable 2-output transmitter 25b and the first pulse modulation system phase variable 2-output transmitter. The output signals of one of the two output terminals 25a are combined and transmitted to a second amplifier 29b described later.

符番29bは第2の増幅器で、第2の結合器28bから送信された信号の電力を増幅する。符番30bは同軸ケーブルで、第2の増幅器29bの出力を後述の第2の整合器31bに伝送する。
符番31bは第2のインピーダンス整合器で、第2の増幅器29bの出力が一対の電極2、3間に生成されるプラズマに効率よく伝送されるように、第2の増幅器29bの出力インピーダンスと、その負荷である一対の電極2、3間に生成されるプラズマのインピーダンスの整合調整をする。
符番32bは第2の同軸ケーブルで、平衡不平衡変換装置33b、電流導入端子40、接続用導体72a、73aを介して、第2の増幅器29bの出力を第2及び第3の給電点20b、21bに供給する。
Reference numeral 29b is a second amplifier that amplifies the power of the signal transmitted from the second coupler 28b. Reference numeral 30b is a coaxial cable, which transmits the output of the second amplifier 29b to a second matching unit 31b described later.
Reference numeral 31b is a second impedance matching unit, and the output impedance of the second amplifier 29b is set so that the output of the second amplifier 29b is efficiently transmitted to the plasma generated between the pair of electrodes 2 and 3. The impedance adjustment of the plasma generated between the pair of electrodes 2 and 3 as the load is adjusted.
Reference numeral 32b is a second coaxial cable, and the output of the second amplifier 29b is supplied to the second and third feeding points 20b through the balance-unbalance conversion device 33b, the current introduction terminal 40, and the connection conductors 72a and 73a. , 21b.

符番40は電流導入端子で、ここでは、実施例2で用いた40bを用いる。なお、電流導入端子40と第1及び第2の電極に配置された電力供給点20b、21bの接続には、図6図示の第1及び第2の接続用導体72a、73aを用いる。
電流導入端子40は、図10図示の電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)において、インピーダンス整合器31b及び平衡不平衡変換装置33bを介して伝送される第2の増幅器29bの出力を第1及び第2の電極2、3に供給するに際し、該平衡不平衡変換装置33bと第1及び第2の電極2、3とを接続するために用いられる。その際、平衡不平衡変換装置33bの2つの出力電圧の位相差を180°に維持して該第1及び第2の電極2、3に供給することが、異常放電防止上、きわめて重要である。
したがって、図10において、図示しない電圧位相差測定器を用いて平衡不平衡変換装置33aの2つの出力同士の電圧の位相差が180°であることを確認することは、極めて重要である。
なお、電流導入端子40の伝送回路としての特徴は次の通りである。即ち、図10において、電流導入端子40の大気側のフランジ65と平衡不平衡変換装置33bのアースシールド箱66を接続し、該平衡不平衡変換装置33a内部の電気回路部品から放射される電力及び電流導入端子40の第1、第2の長方形板状導体61、62から放射される電力をシールドする。上記フランジ65とアースシールド箱66のフランジ68を接続することは、上記電力放射の防止上、極めて重要である。
Reference numeral 40 denotes a current introduction terminal. Here, 40b used in the second embodiment is used. Note that the first and second connection conductors 72a and 73a shown in FIG. 6 are used for the connection between the current introduction terminal 40 and the power supply points 20b and 21b disposed on the first and second electrodes.
The current introduction terminal 40 of the second amplifier 29b transmitted through the impedance matching device 31b and the balance-unbalance conversion device 33b in the plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) having the current introduction terminal shown in FIG. When the output is supplied to the first and second electrodes 2 and 3, it is used to connect the balance-unbalance conversion device 33 b to the first and second electrodes 2 and 3. At that time, maintaining the phase difference between the two output voltages of the balance-unbalance conversion device 33b at 180 ° and supplying it to the first and second electrodes 2 and 3 is extremely important for preventing abnormal discharge. .
Therefore, in FIG. 10, it is extremely important to confirm that the voltage phase difference between the two outputs of the balance-unbalance conversion device 33a is 180 ° using a voltage phase difference measuring device (not shown).
The characteristics of the current introduction terminal 40 as a transmission circuit are as follows. That is, in FIG. 10, the flange 65 on the atmosphere side of the current introduction terminal 40 and the earth shield box 66 of the balance-unbalance conversion device 33b are connected, and the power radiated from the electric circuit components inside the balance-unbalance conversion device 33a and The power radiated from the first and second rectangular plate conductors 61 and 62 of the current introduction terminal 40 is shielded. Connecting the flange 65 and the flange 68 of the earth shield box 66 is extremely important in preventing the power radiation.

ここで、上記第2の増幅器29bの機能について、補足説明をする。
第2の増幅器29bには、第1の増幅器29aと同様に、図示しない出力値(進行波)のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該反射波による第2の電力増幅器29b本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
また、出力値(進行波)のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターは、第1の増幅器29aの場合と同様である。
また、第2の増幅器29bの出力の調整の方法は、第1の増幅器29aの場合と同様である。
なお、第2及び第4の給電点20b、21bは、上記第1及び第3の給電点20a、21aと、それぞれに電力伝播方向において対向する位置に設置される。即ち、一対の電極2、3の対向する2つの辺の一方の辺に、第1及び第3の給電点20a、21aが設置され、他方の辺に第2及び第4の給電点20b、21bが設置される。
Here, the function of the second amplifier 29b will be supplementarily described.
Similarly to the first amplifier 29a, the second amplifier 29b is accompanied by a monitor of an output value (traveling wave) (not shown) and a monitor of a reflected wave reflected and returned from the downstream side. In addition, an isolator for protecting the electric circuit of the second power amplifier 29b main body by the reflected wave is attached.
The monitor of the output value (traveling wave) and the reflected wave reflected from the downstream side are the same as in the case of the first amplifier 29a.
The method of adjusting the output of the second amplifier 29b is the same as that of the first amplifier 29a.
The second and fourth feeding points 20b and 21b are installed at positions facing the first and third feeding points 20a and 21a, respectively, in the power propagation direction. That is, the first and third feeding points 20a and 21a are provided on one side of the two opposing sides of the pair of electrodes 2 and 3, and the second and fourth feeding points 20b and 21b are provided on the other side. Is installed.

ここで、説明の便宜上、上記第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力の一方、即ち出力端子26aの出力信号が、第1の結合器28a、第1の増幅器29a、同軸ケーブル30a、第1のインピーダンス整合器31a、第1の同軸ケーブル32a、平衡不平衡変換装置33a、電流導入端子40、接続用導体72a、73aを介して、第1の給電点20aと第3の給電点21aに伝送される電力を、第1の電力と呼ぶ。
また、同様に、第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力の一方、即ち出力端子26bの出力信号が、第2の結合器28b、第2の増幅器29b、同軸ケーブル30b、第2のインピーダンス整合器31b、第2の同軸ケーブル32b、平衡不平衡変換装置33b、電流導入端子40、接続用導体72a、73aを介して、第2の給電点20bと第4の給電点21bに伝送される電力を、第2の電力と呼ぶ。
また、第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力の一方、即ち出力端子27aの出力信号が、第1の結合器28a、第1の増幅器29a、同軸ケーブル30a、第1のインピーダンス整合器31a、第1の同軸ケーブル32a、平衡不平衡変換装置33a、電流導入端子40、接続用導体72a、73aを介して、を介して、第1の給電点20aと第3の給電点21aに伝送される電力を、第3の電力と呼ぶ。
また、第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力の一方、即ち出力端子27bの出力信号が、第2の結合器28b、第2の増幅器29b、同軸ケーブル30b、第2のインピーダンス整合器31b、第2の同軸ケーブル32b、平衡不平衡変換装置33b、電流導入端子40、接続用導体72a、73aを介して、第2の給電点20bと第4の給電点21bに伝送される電力を、第4の電力と呼ぶ。
Here, for convenience of explanation, one of the two outputs of the first pulse modulation type phase-variable two-output transmitter 25a, that is, the output signal of the output terminal 26a is the first coupler 28a and the first amplifier 29a. , The coaxial cable 30a, the first impedance matching unit 31a, the first coaxial cable 32a, the balance-unbalance conversion device 33a, the current introduction terminal 40, and the connection conductors 72a and 73a. The power transmitted to the third feeding point 21a is referred to as first power.
Similarly, one of the two outputs of the first pulse modulation system variable phase two-output transmitter 25a, that is, the output signal of the output terminal 26b is the second coupler 28b, the second amplifier 29b, the coaxial cable. 30b, the second impedance matching unit 31b, the second coaxial cable 32b, the balance-unbalance conversion device 33b, the current introduction terminal 40, the connection conductors 72a and 73a, and the second feeding point 20b and the fourth feeding. The power transmitted to the point 21b is referred to as second power.
Also, one of the two outputs of the second pulse modulation system variable phase output 2 output transmitter 25b, that is, the output signal of the output terminal 27a, is the first coupler 28a, the first amplifier 29a, the coaxial cable 30a, the first output. The first feeding point 20a and the third through the impedance matching unit 31a, the first coaxial cable 32a, the balance-unbalance conversion device 33a, the current introduction terminal 40, and the connection conductors 72a and 73a. The power transmitted to the feeding point 21a is referred to as third power.
Also, one of the two outputs of the second pulse modulation system variable phase output 2 transmitter 25b, that is, the output signal of the output terminal 27b is the second coupler 28b, the second amplifier 29b, the coaxial cable 30b, The second feeding point 20b and the fourth feeding point 21b through the second impedance matching unit 31b, the second coaxial cable 32b, the balance-unbalance conversion device 33b, the current introduction terminal 40, and the connection conductors 72a and 73a. The transmitted power is referred to as fourth power.

また、ここで、上記第1、第2、第3及び第4の電力の時間的な関係を明らかにする為に、その概念を図11及び図12を参照して説明する。図11は横軸が時間tで、縦軸が電力を示す。図12は横軸が時間tで、縦軸が電圧を示す。
第1及び第3の給電点20a、21a間に供給されるパルス変調された第1の電力と、第2及び第4の給電点20b、21b間に供給されるパルス変調された第2の電力の典型例を、図11及び図12に、それぞれW11(t)、W12(t)で示している。この2つの電力は、パルス幅Hw、周期T0でパルス変調された正弦波である。
第1及び第3の給電点20a、21a間に供給されるパルス変調された第3の電力と、第2及び第4の給電点20b、21b間に供給されるパルス変調された第4の電力の典型例を、図11及び図12に、それぞれW21(t)、W22(t)で示している。この2つの電力波は、パルス幅Hw、周期T0で、かつ、前記W11(t)及びW12(t)のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちT0/2遅れた時刻に立ち上がるパルス変調された正弦波である。
Here, the concept will be described with reference to FIGS. 11 and 12 in order to clarify the temporal relationship between the first, second, third and fourth powers. In FIG. 11, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents power. In FIG. 12, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents voltage.
Pulse-modulated first power supplied between the first and third feeding points 20a and 21a, and pulse-modulated second power supplied between the second and fourth feeding points 20b and 21b A typical example is shown in FIGS. 11 and 12 as W11 (t) and W12 (t), respectively. These two electric powers are sine waves pulse-modulated with a pulse width Hw and a period T0.
Pulse-modulated third power supplied between the first and third feeding points 20a, 21a and pulse-modulated fourth power supplied between the second and fourth feeding points 20b, 21b A typical example is shown by W21 (t) and W22 (t) in FIGS. 11 and 12, respectively. These two power waves are pulse-modulated with a pulse width Hw, a period T0, and rising at a time that is half a period later than the pulse rise time of the pulse modulation of W11 (t) and W12 (t), ie, T0 / 2. Sine wave.

次に、上記構成の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)を用いて、a−Si太陽電池用アモルファスSiを製膜する方法を説明する。
なお、本発明の実施あるいは応用では、手順として、第1及び第2の予備製膜工程と本製膜工程が必要である。第1の予備製膜工程は、前記第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力の位相差の設定値を把握するために、第2の予備製膜工程は、前記第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力の位相差の設定値を把握するために、本製膜工程は目的とするアモルファスSiの製造のために実施される。
Next, a method of forming amorphous Si for an a-Si solar cell using the high-frequency plasma generator configured as described above and a plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) configured by the high-frequency plasma generator will be described.
In the implementation or application of the present invention, the first and second preliminary film forming steps and the main film forming step are necessary as procedures. In order to grasp the set value of the phase difference between the two outputs of the first pulse modulation type phase-variable two-output transmitter 25a, the first preliminary film-forming step includes In order to grasp the set value of the phase difference between the two outputs of the transmitter 25b of the second pulse modulation type phase variable and two outputs, this film forming process is performed for the purpose of manufacturing the target amorphous Si.

先ず、第1の第1の予備製膜工程であるが、図10において、予め、基板11を第2の電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8からSiH4ガスを、例えば250sccm、圧力0.5Torr(66.5Pa)で供給しつつ、基板温度は80〜350℃の範囲、例えば180℃に保持する。
次に、前記第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25a、第1の電力増幅器29a、第1のインピーダンス整合器31a、平衡不平衡変換装置33a、電流導入端子40、接続用導体70a、71aから成る第1の電力供給系を用いて、一対の電極2、3の第1及び第2の給電点20a、21aに高周波電力を、例えば周波数60MHz、パルス幅Hw=400μ秒、パルス周期T0=1m秒の電力、例えば合計で200Wを供給する。
即ち、該第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力の位相差を、例えば零に、パルス幅Hw=400μ秒、パルス周期T0=1m秒に設定し、第1の電力増幅器29aの出力を100Wに設定して、その出力を第1のインピーダンス整合器31a、平衡不平衡変換装置33a、電流導入端子40、接続用導体70a、71aを介して、第1及び第3の給電点20a、21aに供給するとともに、第2の電力増幅器29bの出力を100Wに設定して、その出力を第2のインピーダンス整合器31b、平衡不平衡変換装置33b、電流導入端子40、接続用導体70a、71aを介して、第2及び第4の給電点20b、21bに供給する。
この場合、前記第1のインピーダンス整合器31a及び第2のインピーダンス整合器31bを調整することにより、それぞれのインピーダンス整合器31a、31bの上流側に上記供給電力の反射波がほとんど戻らないようにすることができる。
First, in the first first preliminary film forming step, in FIG. 10, the substrate 11 is previously set on the second electrode 3, a vacuum pump (not shown) is operated, and impurities in the vacuum container 1 are operated. After removing the gas and the like, the substrate temperature is maintained in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C. while supplying SiH 4 gas from the discharge gas supply tube 8 at, for example, 250 sccm and a pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa). .
Next, the first pulse modulation type phase-variable two-output transmitter 25a, the first power amplifier 29a, the first impedance matching unit 31a, the balance-unbalance conversion device 33a, the current introduction terminal 40, and the connection conductor 70a. , 71a, high-frequency power is applied to the first and second feeding points 20a, 21a of the pair of electrodes 2, 3, for example, a frequency of 60 MHz, a pulse width Hw = 400 μsec, a pulse period T0 = 1 msec of power, for example, 200 W in total is supplied.
That is, the phase difference between the two outputs of the first pulse modulation system variable phase two-output transmitter 25a is set to, for example, zero, the pulse width Hw = 400 μsec, and the pulse period T0 = 1 msec. The output of the power amplifier 29a is set to 100 W, and the output is supplied to the first and third output terminals via the first impedance matching device 31a, the balance-unbalance conversion device 33a, the current introduction terminal 40, and the connection conductors 70a and 71a. And the output of the second power amplifier 29b is set to 100 W, and the output is connected to the second impedance matching device 31b, the balance-unbalance conversion device 33b, the current introduction terminal 40, and the connection. The electric power is supplied to the second and fourth feeding points 20b and 21b via the conductors 70a and 71a.
In this case, by adjusting the first impedance matching unit 31a and the second impedance matching unit 31b, the reflected wave of the supplied power hardly returns to the upstream side of the impedance matching units 31a and 31b. be able to.

第1及び第2の電極2、3の両端の給電点20a、21a及び給電点20b、21bに電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、給電点20a、21a及び給電点20b、21bのそれぞれに電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点の近傍での異常放電は完全に抑制される。また、生成されるプラズマは一対の電極2、3間のみである。
なお、一対の電極2、3間以外にプラズマが生成される原因は、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
また、給電点20、21の近傍での異常放電の主たる原因も、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
その結果、一対の電極2、3間に、異常放電のないSiH4ガスのプラズマが生成され、基板11に例えばアモルファスSiが堆積する。
When power is supplied to the feeding points 20 a and 21 a and the feeding points 20 b and 21 b at both ends of the first and second electrodes 2 and 3, SiH 4 gas plasma is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the voltage phase difference is 180 at each of the feeding points 20a and 21a and the feeding points 20b and 21b. Since the different powers, that is, the powers of the forward and return currents having the same amplitude and the phases different by 180 ° are supplied, the abnormal discharge in the vicinity of the feeding point is completely suppressed. The generated plasma is only between the pair of electrodes 2 and 3.
The reason why plasma is generated except between the pair of electrodes 2 and 3 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. Leakage current generated by
In addition, the main cause of abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20 and 21 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. The leakage current generated by
As a result, plasma of SiH 4 gas without abnormal discharge is generated between the pair of electrodes 2 and 3, and amorphous Si, for example, is deposited on the substrate 11.

前記要領で、製膜時間を例えば10〜20分間にして、前記基板11にアモルファスSi膜を形成させる。製膜後、真空容器1から前記基板11を取り出して、該アモルファスSi膜の膜厚み分布を評価する。基板11に堆積された例えばアモルファスSiの膜厚分布は、前述のVHFプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、第1の電極2の長さ方向において、基板11の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。
例えば、基板11の中央点から第1の給電点21の方向へ波長λの八分の一、即ちλ/8だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ1であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第1の位相可変2出力の発信器25aの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λに比べて短くなる。一般的にはSiH4ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λとの比λ/λは0.5〜0.7程度である。
また、シランガスのプラズマの場合、波長λと波長λとの比、即ち、λ/λは、圧力が約40〜530Pa(0.3〜4Torr)で、プラズマ密度が約4〜6x10/cmであり、λ/λ=約0.6である。圧力が530〜1333Pa(4〜10Torr)の場合、プラズマ密度が約6〜10x10/cmであり、λ/λ=約0.5〜0.55である。
In the above manner, an amorphous Si film is formed on the substrate 11 with a film formation time of, for example, 10 to 20 minutes. After film formation, the substrate 11 is taken out from the vacuum vessel 1 and the film thickness distribution of the amorphous Si film is evaluated. The film thickness distribution of, for example, amorphous Si deposited on the substrate 11 becomes a sinusoidal distribution due to the generation of a standing wave that is a phenomenon unique to the VHF plasma described above. Such a film-forming test is repeatedly performed using the phase difference between the two outputs of the first pulse modulation type phase-variable two-output transmitter 25a as a parameter. Then, in the length direction of the first electrode 2, the distance from the center point of the substrate 11 to the position of the maximum thickness of the sine film thickness distribution and the transmitter 25a of the first pulse modulation type phase variable 2 output The relationship between the phase differences between the two outputs is grasped as data.
For example, it is understood that the phase difference for setting a position that is one-eighth of the wavelength λ from the center point of the substrate 11 in the direction of the first feeding point 21, that is, λ / 8, is Δθ1, for example. Is done.
The method of grasping the relationship between the maximum position of the sinusoidal thickness distribution and the phase difference between the output voltages of the first phase variable and two-output transmitter 25a is performed by measuring the thickness distribution of the film. The method is not limited to the application method. For example, the spatial distribution in the electromagnetic wave propagation direction of the emission intensity of the generated plasma is measured with an optical sensor, and the relationship between the position of the maximum intensity and the phase difference is grasped. Also good.
However, the wavelength λ is not the wavelength of the electromagnetic wave in vacuum, but the wavelength λ in the above film forming conditions, and is shorter than the wavelength λ 0 of the electromagnetic wave in vacuum. In general, in the plasma of SiH 4 gas, the ratio λ / λ 0 between the wavelength λ in plasma and the wavelength λ 0 in vacuum is about 0.5 to 0.7.
In the case of silane gas plasma, the ratio of the wavelength λ to the wavelength λ 0 , that is, λ / λ 0, is a pressure of about 40 to 530 Pa (0.3 to 4 Torr) and a plasma density of about 4 to 6 × 10 9 / cm 3 and λ / λ 0 = approximately 0.6. When the pressure is 530 to 1333 Pa (4 to 10 Torr), the plasma density is about 6 to 10 × 10 9 / cm 3 and λ / λ 0 = about 0.5 to 0.55.

ところで、上記第1及び第3の給電点20a、21aからパルス状に供給される電力の電圧波、及び上記第2及び第4の給電点20b、21bからパルス状に供給される電力の電圧波は、同一電源から供給され、互いに電極間を伝播していく。すなわち、基板11の表面の法線方向と同じ方向の電界を有する2つの電磁波が、第1の電極2と第2の電極3の間に生成され、両者は互いに向かい合った方向から伝播しあって重なり合うので、干渉現象が発生する。即ち、定在波が発生する。
ここでは、上記第1の電力と第2の電力で生成される定在波を、第1の定在波と呼ぶ。
By the way, a voltage wave of power supplied in a pulse form from the first and third feed points 20a, 21a, and a voltage wave of power supplied in a pulse form from the second and fourth feed points 20b, 21b. Are supplied from the same power source and propagate between the electrodes. That is, two electromagnetic waves having an electric field in the same direction as the normal direction of the surface of the substrate 11 are generated between the first electrode 2 and the second electrode 3, and both propagate from directions facing each other. Since they overlap, an interference phenomenon occurs. That is, a standing wave is generated.
Here, the standing wave generated by the first power and the second power is referred to as a first standing wave.

以下に、第1の定在波の制御方法について説明する。
図10において、第1の給電点20aから第2の給電点20bの方向の距離をxとし、xの正方向へ伝播する電圧波をW11(x、t)、xの負方向へ伝播する電圧波、即ち第2の給電点20bから第1の給電点20aの方向へ伝播する電圧波をW21(x、t)とすると、次のように表現される。
W11(x、t)=V1・sin(ωt+2πx/λ)
W12(x、t)=V1・sin{ωt−2π(x−L0)/λ+Δθ}
ただし、V1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は第1及び第2の給電点の間隔、Δθは第1の給電点20aから供給される電力の電圧波と第2の給電点20bから供給される電力の電圧波の位相差である。この2つの電圧波の合成波W1(x、t)は次式のようになる。
W1(x、t)=W11(x、t)+W12(x、t)
=2・V1cos{2π(x−L0/2)/λ−Δθ/2}・sin{ωt+(πL0/λ+Δθ/2)
なお、ここでは、前記第1及び第2の電力の電力供給系を用いて、前記第1及び第3の給電点20a、21a間及び第2及び第4の給電点20b、21b間に供給される電力の電圧波を、それぞれ、W11(x、t)及びW12(x、t)と呼ぶ。また、その2つの電圧波の合成波を第1の定在波W1(x、t)と呼ぶ。
Below, the control method of the 1st standing wave is demonstrated.
In FIG. 10, the distance in the direction from the first feeding point 20a to the second feeding point 20b is x, the voltage wave propagating in the positive direction of x is W11 (x, t), and the voltage propagating in the negative direction of x. Assuming that a wave, that is, a voltage wave propagating from the second feeding point 20b to the first feeding point 20a is W21 (x, t), it is expressed as follows.
W11 (x, t) = V1 · sin (ωt + 2πx / λ)
W12 (x, t) = V1 · sin {ωt−2π (x−L0) / λ + Δθ}
Where V1 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 first and second feeding points, and Δθ is supplied from the first feeding point 20a. The phase difference between the voltage wave of the electric power and the voltage wave of the electric power supplied from the second feeding point 20b. A composite wave W1 (x, t) of these two voltage waves is expressed by the following equation.
W1 (x, t) = W11 (x, t) + W12 (x, t)
= 2 · V1cos {2π (x−L0 / 2) / λ−Δθ / 2} · sin {ωt + (πL0 / λ + Δθ / 2)
In this case, the first and second power supply systems are used to supply power between the first and third power supply points 20a and 21a and between the second and fourth power supply points 20b and 21b. The voltage waves of the power to be referred to as W11 (x, t) and W12 (x, t), respectively. Further, the combined wave of the two voltage waves is referred to as a first standing wave W1 (x, t).

ところで、一対の電極間の電力の強さは、電圧の第1の定在波W1(x、t)の振幅値の二乗に比例する。即ち、電力の強さI1(x、t)は、
I1(x、t)∝cos{2π(x−L0/2)/λ−Δθ/2}
と表される。
上式は、x方向に波長の二分の一の周期をもつ定在波が生成されることを意味している。ここでは、これを第1の定在波と呼ぶ。そして、図13に、その強さの分布を概念的に、実線で示している。
なお、図13は、VHFプラズマの生成において、給電点からの進行波と給電点の対向端からの反射波との干渉により発生する定在波により、一対の電極間でのプラズマは一様にはならないという困難性の理由を示している。例えば、プラズマの一様性は電力の強さI1(x,t)が0.9〜1.0の範囲であるすると、電力伝播方向の距離で、−0.05〜+0.05λの範囲(即ち、膜厚が均一な範囲は長さ0.1λ)に限られるということを示している。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λに比べて短くなる。一般的にはSiH4ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λとの比λ/λは0.5〜0.9程度である。
By the way, the strength of the electric power between the pair of electrodes is proportional to the square of the amplitude value of the first standing wave W1 (x, t) of the voltage. That is, the power intensity I1 (x, t) is
I1 (x, t) ∝cos 2 {2π (x−L0 / 2) / λ−Δθ / 2}
It is expressed.
The above equation means that a standing wave having a period of half the wavelength in the x direction is generated. Here, this is called a first standing wave. FIG. 13 conceptually shows the intensity distribution with a solid line.
Note that FIG. 13 shows that, in the generation of VHF plasma, the plasma between the pair of electrodes is uniform due to the standing wave generated by the interference between the traveling wave from the feeding point and the reflected wave from the opposite end of the feeding point. It shows the reason for the difficulty of not being. For example, if the power intensity I1 (x, t) is in the range of 0.9 to 1.0, the uniformity of the plasma is in the range of -0.05 to + 0.05λ in terms of the distance in the power propagation direction ( That is, the range in which the film thickness is uniform is limited to a length of 0.1λ).
However, the wavelength λ is not the wavelength of the electromagnetic wave in vacuum, but the wavelength λ in the above film forming conditions, and is shorter than the wavelength λ 0 of the electromagnetic wave in vacuum. In general, in the plasma of SiH 4 gas, the ratio λ / λ 0 between the wavelength λ in plasma and the wavelength λ 0 in vacuum is about 0.5 to 0.9.

次に、第2の予備製膜工程であるが、図10において、予め、基板11を第2の電極3の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8からSiH4ガスを、例えば250sccm、圧力0.5Torr(66.5Pa)で供給しつつ、基板温度は80〜350℃の範囲、例えば180℃に保持する。
そして、前記第3及び第4の電力を、それぞれ、第1及び第3の電力供給点
20a、21a、及び第2及び第4の給電点20b、21bから、一対の電極2、3に高周波電力を、例えば周波数60MHz、パルス幅Hw=400μ秒、パルス周期T0=1m秒の電力例えば合計で200Wを供給する。
即ち、該第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力の位相差を、例えば零に、パルス幅Hw=400μ秒、パルス周期T0=1m秒に設定し、第1の電力増幅器29aの出力を100Wに設定して、その出力を第1のインピーダンス整合器31a、平衡不平衡変換装置33a、電流導入端子40、接続用導体70a、71aを介して、第1及び第2の給電点20a、21aに供給するとともに、第2の電力増幅器29bの出力を100Wに設定して、その出力を第2のインピーダンス整合器31b、平衡不平衡変換装置33b、電流導入端子40、接続用導体70a、71aを介して、第2及び第4の給電点20b、21bに供給する。
この場合、前記第1のインピーダンス整合器31a及び第2のインピーダンス整合器31bを調整することにより、それぞれのインピーダンス整合器31a、31bの上流側に上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。
Next, in the second preliminary film forming step, in FIG. 10, the substrate 11 is previously set on the second electrode 3, a vacuum pump (not shown) is operated, the impurity gas in the vacuum vessel 1, etc. Then, while the SiH 4 gas is supplied from the discharge gas supply tube 8 at, for example, 250 sccm and the pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), the substrate temperature is maintained in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.
Then, the third and fourth powers are supplied to the pair of electrodes 2 and 3 from the first and third power supply points 20a and 21a and the second and fourth power supply points 20b and 21b, respectively. For example, a frequency of 60 MHz, a pulse width Hw = 400 μs, and a pulse period T0 = 1 msec.
That is, the phase difference between the two outputs of the first pulse modulation system variable phase 2 output transmitter 25b is set to, for example, zero, the pulse width Hw = 400 μsec, and the pulse period T0 = 1 msec. The output of the power amplifier 29a is set to 100 W, and the output is supplied to the first and second output terminals via the first impedance matching device 31a, the balance / unbalance conversion device 33a, the current introduction terminal 40, and the connection conductors 70a and 71a. And the output of the second power amplifier 29b is set to 100 W, and the output is connected to the second impedance matching device 31b, the balance-unbalance conversion device 33b, the current introduction terminal 40, and the connection. The electric power is supplied to the second and fourth feeding points 20b and 21b via the conductors 70a and 71a.
In this case, by adjusting the first impedance matching unit 31a and the second impedance matching unit 31b, the reflected wave of the supplied power can be prevented from returning to the upstream side of the respective impedance matching units 31a and 31b.

第1及び第2の電極2、3の両端から該電極2、3に電力が供給されると、一対の電極2、3間にSiH4ガスのプラズマが生成される。このプラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、第1及び第2の電極2、3の両端の給電点20a、21a及び給電点20b、21bに、それぞれにおいて電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点の近傍での異常放電は完全に抑制される。また、生成されるプラズマは一対の電極2、3間のみである。
なお、一対の電極2、3間以外にプラズマが生成される原因は、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
また、給電点の近傍での異常放電の主たる原因も、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
その結果、一対の電極2、3間に、異常放電のないSiH4ガスのプラズマが生成され、基板11に例えばアモルファスSiが堆積する。
When electric power is supplied from both ends of the first and second electrodes 2 and 3 to the electrodes 2 and 3, plasma of SiH 4 gas is generated between the pair of electrodes 2 and 3. In this plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded, and the feeding points 20a and 21a at both ends of the first and second electrodes 2 and 3 and the feeding The points 20b and 21b are each supplied with power having a voltage phase difference of 180 °, that is, power having the same amplitude in the forward and return currents and a phase difference of 180 °. Abnormal discharge is completely suppressed. The generated plasma is only between the pair of electrodes 2 and 3.
The reason why plasma is generated except between the pair of electrodes 2 and 3 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. Leakage current generated by
Also, the main cause of abnormal discharge in the vicinity of the feeding point is caused by the leakage current caused by the unbalanced transmission circuit in the power transmission circuit supplied to the electrode and one of the pair of electrodes being grounded. Leakage current.
As a result, plasma of SiH 4 gas without abnormal discharge is generated between the pair of electrodes 2 and 3, and amorphous Si, for example, is deposited on the substrate 11.

前記要領で、製膜時間を例えば10〜20分間にして、前記基板11にアモルファスSi膜を形成させる。製膜後、真空容器1から前記基板11を取り出して、該アモルファスSi膜の膜厚み分布を評価する。該基板11に堆積された例えばアモルファスSiの膜厚分布には、前述のVHFプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、第1の電極2の長さ方向において、基板の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。
この場合も、前記第1の予備製膜工程と同様に、第3及び第4の電力供給系を用いた場合において、基板の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力の位相差の関係を示すデータにより、膜厚分布の最大厚みの位置を例えば、基板の中央点から第2の給電点27の方向へ波長λの八分の一、即ちλ/8だけ離れた位置に設定するための位相差は例えばΔθ2であるということが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第1の位相可変2出力の発信器25aの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λに比べて短くなる。一般的にはSiH4ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λとの比λ/λは0.5〜0.9程度である。
また、シランガスのプラズマの場合、波長λと波長λとの比、即ち、λ/λは、圧力が約40〜530Pa(0.3〜4Torr)で、プラズマ密度が約4〜6x10/cmであり、λ/λ=約0.6である。圧力が530〜1333Pa(4〜10Torr)の場合、プラズマ密度が約6〜10x10/cmであり、λ/λ=約0.5〜0.55である。
In the above manner, an amorphous Si film is formed on the substrate 11 with a film formation time of, for example, 10 to 20 minutes. After film formation, the substrate 11 is taken out from the vacuum vessel 1 and the film thickness distribution of the amorphous Si film is evaluated. The film thickness distribution of, for example, amorphous Si deposited on the substrate 11 has a sinusoidal distribution due to the generation of a standing wave that is a phenomenon inherent to the VHF plasma. Such a film forming test is repeatedly performed using the phase difference between the two outputs of the transmitter 25b of the second pulse modulation type variable phase output 2 output as a parameter. Then, in the length direction of the first electrode 2, the distance from the center point of the substrate to the position of the maximum thickness of the sinusoidal film thickness distribution and 2 of the transmitter 25 b of the second pulse modulation system variable phase 2 output. The relationship between the phase differences of the two outputs is grasped as data.
Also in this case, similarly to the first preliminary film forming step, in the case where the third and fourth power supply systems are used, the distance from the center point of the substrate to the position of the maximum thickness of the sinusoidal film thickness distribution. And the position of the maximum thickness of the film thickness distribution, for example, from the center point of the substrate by the data indicating the relationship between the phase differences between the two outputs of the transmitter 25b of the second pulse modulation type phase variable and two outputs. It can be understood that the phase difference for setting the position in the direction of the point 27 to one-eighth of the wavelength λ, that is, a position separated by λ / 8 is, for example, Δθ2.
The method of grasping the relationship between the maximum position of the sinusoidal thickness distribution and the phase difference between the output voltages of the first phase variable and two-output transmitter 25a is performed by measuring the thickness distribution of the film. The method is not limited to the application method. For example, the spatial distribution in the electromagnetic wave propagation direction of the emission intensity of the generated plasma is measured with an optical sensor, and the relationship between the position of the maximum intensity and the phase difference is grasped. Also good.
However, the wavelength λ is not the wavelength of the electromagnetic wave in vacuum, but the wavelength λ in the above film forming conditions, and is shorter than the wavelength λ 0 of the electromagnetic wave in vacuum. In general, in the plasma of SiH 4 gas, the ratio λ / λ 0 between the wavelength λ in plasma and the wavelength λ 0 in vacuum is about 0.5 to 0.9.
In the case of silane gas plasma, the ratio of the wavelength λ to the wavelength λ 0 , that is, λ / λ 0, is a pressure of about 40 to 530 Pa (0.3 to 4 Torr) and a plasma density of about 4 to 6 × 10 9 / cm 3 and λ / λ 0 = approximately 0.6. When the pressure is 530 to 1333 Pa (4 to 10 Torr), the plasma density is about 6 to 10 × 10 9 / cm 3 and λ / λ 0 = about 0.5 to 0.55.

第2の予備製膜工程において、上記第1及び第2の給電点20a、21a、第2及び第4の給電点20b、21bから供給される2つの電力の電圧波は、同一電源から発振され、互いに電極間を伝播していく。すなわち、基板11の表面の法線方向と同じ方向の電界を有する2つの電磁波が、第1の電極2と第2の電極3の間に生成され、両者は互いに向かい合った方向から伝播しあって重なり合うので、干渉現象が発生する。即ち、定在波が生成される。ここでは、これを第2の定在波と呼ぶ。
図10において、第1の給電点20aから第2の給電点20bの方向の距離をxとし、xの正方向へ伝播する電圧波をW21(x、t)、xの負方向へ伝播する電圧波、即ち第2の給電点20bから第1の給電点20aの方向へ伝播する電圧波をW22(x、t)とすると、次のように表現される。
W21(x、t)=V2・sin(ωt+2πx/λ)
W22(x、t)=V2・sin{ωt−2π(x−L0)/λ+Δθ}
ただし、V2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は第1及び第2の給電点の間隔、Δθは第1の給電点20aから供給される電力の電圧波と第2の給電点20b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W2(x、t)は次式のようになる。
W2(x、t)=W21(x、t)+W22(x、t)
=2・V2cos{2π(x−L0/2)/λ−Δθ/2}・sin{ωt+(πL0/λ+Δθ/2)
なお、ここでは、前記第3及び第4の電力の電力供給系を用いて、前記第1及び第3の給電点20a、21a間及び第2及び第4の給電点20b、21b間に供給される電力の電圧波を、それぞれ、W21(x、t)及びW22(x、t)と呼ぶ。また、その2つの電圧波の合成波を第2の定在波W2(x、t)と呼ぶ。
In the second preliminary film-forming step, the two power voltage waves supplied from the first and second feeding points 20a and 21a and the second and fourth feeding points 20b and 21b are oscillated from the same power source. Propagating between the electrodes. That is, two electromagnetic waves having an electric field in the same direction as the normal direction of the surface of the substrate 11 are generated between the first electrode 2 and the second electrode 3, and both propagate from directions facing each other. Since they overlap, an interference phenomenon occurs. That is, a standing wave is generated. Here, this is referred to as a second standing wave.
In FIG. 10, the distance in the direction from the first feeding point 20a to the second feeding point 20b is x, the voltage wave propagating in the positive direction of x is W21 (x, t), and the voltage propagating in the negative direction of x. Assuming that a wave, that is, a voltage wave propagating from the second feeding point 20b to the first feeding point 20a is W22 (x, t), it is expressed as follows.
W21 (x, t) = V2 · sin (ωt + 2πx / λ)
W22 (x, t) = V2 · sin {ωt−2π (x−L0) / λ + Δθ}
Where V2 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 the time, L0 is the interval between the first and second feed points, and Δθ is supplied from the first feed point 20a. The phase difference between the voltage wave of the electric power and the voltage wave of the electric power supplied from the second feeding point 20b. The voltage composite wave W2 (x, t) is expressed by the following equation.
W2 (x, t) = W21 (x, t) + W22 (x, t)
= 2 · V2cos {2π (x−L0 / 2) / λ−Δθ / 2} · sin {ωt + (πL0 / λ + Δθ / 2)
Here, the third and fourth power supply systems are used to supply power between the first and third feeding points 20a and 21a and between the second and fourth feeding points 20b and 21b. The voltage waves of the power to be referred to as W21 (x, t) and W22 (x, t), respectively. The combined wave of the two voltage waves is called a second standing wave W2 (x, t).

ところで、一対の電極間の電力の強さは、電圧の合成波W2(x、t)の振幅値の二乗に比例する。即ち、電力の強さI2(x、t)は、
I2(x、t)∝cos{2π(x−L0/2)/λ−Δθ/2}
と表される。
上式は、x方向に波長の二分の一の周期をもつ定在波が生成されることを意味している。ここでは、これを第2の定在波と呼ぶ。
By the way, the strength of the power between the pair of electrodes is proportional to the square of the amplitude value of the combined wave W2 (x, t) of the voltage. That is, the power intensity I2 (x, t) is
I2 (x, t) ∝cos 2 {2π (x−L0 / 2) / λ−Δθ / 2}
It is expressed.
The above equation means that a standing wave having a period of half the wavelength in the x direction is generated. Here, this is referred to as a second standing wave.

さて、前記第1および第2の予備製膜工程の結果を受けて、本製膜工程に入る。先ず、図10において、予め、基板11を第2の電極4の上に設置し、図示しない真空ポンプを稼動させ、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8からSiH4ガスを、例えば300sccm、圧力0.5Torr(66.5Pa)で供給しつつ、基板温度は80〜350℃の範囲、例えば180℃に保持する。
次に、前記第1及び第2の電力の電力供給系の構成部材の第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25aの2つの出力の電圧の位相差を第1の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ1に設定し、そのパルス変調を図13に示すW11(t)及びW12(t)におけるパルス幅Hw及び周期T0を例えばHw=400μ秒及びT0=1m秒に設定し、第1及び第2の電極の両端にある給電点間に、それぞれ例えば電力500Wを供給するともとに、前記第3及び第4の電力の電力供給系の構成部材の第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bの2つの出力の電圧の位相差を第2の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ2に設定し、かつ、そのパルス変調を図13に示すW21(t)及びW22(t)におけるパルス幅Hw及び周期T0を例えばHw=400μ秒及びT0=1m秒で、かつ、前記W11(t)及びW12(t)のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちT0/2遅れた時刻に立ち上がるように設定し、第1及び第2の電極の両端の給電点間に、それぞれ例えば電力500Wを供給する。
即ち、前記第1及び第2の電極の両端の給電点に、前記電圧波W11(x、t)、W12(x、t)、W21(x、t)及びW22(x、t)が供給される。
ここで、第1の予備製膜工程及び第2の予備製膜工程でそれぞれ設定した第1のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25a及び第2のパルス変調方式位相可変2出力の発信器25bのパルス幅Hwと周期T0の値を、例えば、Hw=400μ秒を1m秒などへ、T0=1m秒を5m秒などへ変更して、いくつかの製膜データを比較することができる。
Now, in response to the results of the first and second preliminary film forming steps, the main film forming step is started. First, in FIG. 10, the substrate 11 is previously set on the second electrode 4, a vacuum pump (not shown) is operated to remove impurity gas in the vacuum vessel 1, and then SiH 4 is discharged from the discharge gas supply pipe 8. While the gas is supplied at, for example, 300 sccm and the pressure of 0.5 Torr (66.5 Pa), the substrate temperature is maintained in the range of 80 to 350 ° C., for example, 180 ° C.
Next, the phase difference between the voltages of the two outputs of the first pulse modulation type phase-variable two-output transmitter 25a of the components of the power supply system of the first and second electric powers is determined as a first preliminary film forming step. Is set as Δθ1 grasped as the data, and pulse width Hw and period T0 in W11 (t) and W12 (t) shown in FIG. 13 are set to Hw = 400 μsec and T0 = 1 msec, for example. For example, electric power of 500 W is supplied between feeding points at both ends of the first and second electrodes, and the second pulse modulation system phase variable of the constituent members of the third and fourth electric power supply systems is provided. The phase difference between the voltages of the two outputs of the two-output transmitter 25b is set to Δθ2 grasped as data of the second preliminary film-forming process, and the pulse modulation thereof is shown by W21 (t) and W22 ( pulse width Hw at t) Further, the period T0 is set to, for example, Hw = 400 μsec and T0 = 1 msec, and rises at a half cycle, that is, a time delayed by T0 / 2 from the pulse rise time of the pulse modulation of W11 (t) and W12 (t). For example, electric power of 500 W is supplied between feeding points at both ends of the first and second electrodes.
That is, the voltage waves W11 (x, t), W12 (x, t), W21 (x, t) and W22 (x, t) are supplied to the feeding points at both ends of the first and second electrodes. The
Here, the first pulse modulation system variable phase 2 output transmitter 25a and the second pulse modulation system variable phase 2 output transmitter set in the first preliminary film forming process and the second preliminary film forming process, respectively. By changing the value of the pulse width Hw and the period T0 of 25b to, for example, Hw = 400 μsec to 1 msec or the like, and T0 = 1 msec to 5 msec or the like, some film forming data can be compared.

一対の電極2、3の両端から4つの電圧波が供給されると、W11(x、t)とW12(x、t)は干渉して第1の定在波W1(x、t)を形成し、W21(x、t)とW22(x、t)は干渉して第2の定在波W2(x、t)を形成する。
ただし、W11(x、t)は、W21(x、t)及びW22(x、t)とは、時間的に分離されているので干渉しない。また、同様に、W12(x、t)は、W21(x、t)及びW22(x、t)と干渉しない。
したがって、上記パルス変調の周期T0より大幅に長い数秒以上の一般的な製膜時間で考えれば、一対の電極2、3間に生成される電力の強さの分布は、第1の定在波W1(x、t)の強さの分布I1(x、t)と第2の定在波W2(x、t)の強さの分布I2(x、t)が重畳した形となる。その様子を、概念的に、第1の定在波を実線で、第2の定在波を点線で図13に示している。
ここで、基板の中央点をx軸の原点とし、該原点から第1の給電点21を向いた方向を正の方向とすると、第1の定在波W1(x、t)の強さの分布I1(x、t)は、
I1(x、t)∝cos{2πx/λ+2π(λ/8)/λ}
=cos{2πx/λ+π/4}
第2の定在波W2(x、t)の強さの分布I2(x、t)は、
I2(x、t)∝cos{2πx/λ−2π(λ/8)/λ}
=cos{2πx/λ−π/4}
一対の電極2、4間に生成される電力の強さの分布I(x、t)は、
I(x、t)
=cos{2πx/λ+π/4}+cos{2πx/λ−π/4}
=1
即ち、次のように書き換えられる。
I(x)
=cos{2πx/λ}+sin{2πx/λ}
=1
一般的な表現としては次のようになる。
I(x)=cos(2πx/λ+Δθ/2)+sin(2πx/λ+Δθ/2)
ただし、xは供給電力の伝播方向での距離、λは使用電力のプラズマ内伝播時の波長、Δθは一対の電極の両端に配置の2つの給電点における電圧の初期位相差である。
上記事項は、一対の電極間の電力の強さの分布は使用する電力の波長λに依存しないで一様になるということを意味する。即ち、一対の電極間の電力の強さとそのプラズマの強さが比例関係にあるプラズマの表面処理への応用分野では、該一対の電極間に一様なプラズマの生成が可能であるということを意味する。
When four voltage waves are supplied from both ends of the pair of electrodes 2 and 3, W11 (x, t) and W12 (x, t) interfere to form the first standing wave W1 (x, t). W21 (x, t) and W22 (x, t) interfere to form a second standing wave W2 (x, t).
However, W11 (x, t) does not interfere with W21 (x, t) and W22 (x, t) because they are temporally separated. Similarly, W12 (x, t) does not interfere with W21 (x, t) and W22 (x, t).
Therefore, considering a general film formation time of several seconds or longer, which is significantly longer than the pulse modulation period T0, the distribution of the intensity of power generated between the pair of electrodes 2 and 3 is the first standing wave. The intensity distribution I1 (x, t) of W1 (x, t) and the intensity distribution I2 (x, t) of the second standing wave W2 (x, t) are superimposed. The state is conceptually shown in FIG. 13 with the first standing wave as a solid line and the second standing wave as a dotted line.
Here, if the center point of the substrate is the origin of the x-axis and the direction from the origin toward the first feeding point 21 is a positive direction, the strength of the first standing wave W1 (x, t) Distribution I1 (x, t) is
I1 (x, t) ∝cos 2 {2πx / λ + 2π (λ / 8) / λ}
= Cos 2 {2πx / λ + π / 4}
The intensity distribution I2 (x, t) of the second standing wave W2 (x, t) is
I2 (x, t) ∝cos 2 {2πx / λ-2π (λ / 8) / λ}
= Cos 2 {2πx / λ−π / 4}
The distribution I (x, t) of the strength of power generated between the pair of electrodes 2 and 4 is
I (x, t)
= Cos 2 {2πx / λ + π / 4} + cos 2 {2πx / λ−π / 4}
= 1
That is, it can be rewritten as follows.
I (x)
= Cos 2 {2πx / λ} + sin 2 {2πx / λ}
= 1
The general expression is as follows.
I (x) = cos 2 (2πx / λ + Δθ / 2) + sin 2 (2πx / λ + Δθ / 2)
Where x is the distance in the propagation direction of the supplied power, λ is the wavelength when the used power is propagated in the plasma, and Δθ is the initial phase difference of the voltages at the two feeding points arranged at both ends of the pair of electrodes.
The above matter means that the power intensity distribution between the pair of electrodes is uniform without depending on the wavelength λ of the power used. That is, in the field of application to plasma surface treatment in which the power intensity between a pair of electrodes and the plasma intensity are in a proportional relationship, it is possible to generate a uniform plasma between the pair of electrodes. means.

その結果、一対の電極2、3間に一様なSiH4プラズマが生成され、基板11に例えば、アモルファスSiが堆積する。なお、一般に、プラズマ表面処理の分野に用いられる一対の電極間に生成のプラズマの強さは、該一対の電極間の電力の強さに比例することは公知である。
この場合、上記一対の電極2、3間の電力分布が一様であることに加えて、上記プラズマ生成において、一対の電極2、3は、その面積がほぼ同じで、非接地であるという条件で、かつ、該電極の両端の給電点にそれぞれに電圧の位相差が180°異なる電力、即ち、往路と帰路の電流の振幅が等しく、位相が180°異なる電力が供給されることから、該給電点の近傍での異常放電は完全に抑制される。また、生成されるプラズマは一対の電極2、3間のみである。
なお、一対の電極2、3間以外にプラズマが生成される原因は、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
また、給電点20a、20b、21a、21bの近傍での異常放電の主たる原因も、電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流と、一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流である。
その結果、給電点近傍の異常放電が抑制され、かつ、一様な電力分布に従った均一な強さのプラズマが生成される。
As a result, uniform SiH 4 plasma is generated between the pair of electrodes 2 and 3, and, for example, amorphous Si is deposited on the substrate 11. In general, it is known that the strength of plasma generated between a pair of electrodes used in the field of plasma surface treatment is proportional to the strength of power between the pair of electrodes.
In this case, in addition to the power distribution between the pair of electrodes 2 and 3 being uniform, in the plasma generation, the pair of electrodes 2 and 3 have substantially the same area and are not grounded. In addition, power having a voltage phase difference of 180 ° is supplied to the feeding points at both ends of the electrode, that is, power having the same amplitude in the forward and return currents and a phase of 180 ° different from each other. Abnormal discharge in the vicinity of the feeding point is completely suppressed. The generated plasma is only between the pair of electrodes 2 and 3.
The reason why plasma is generated except between the pair of electrodes 2 and 3 is that the power transmission circuit supplied to the electrodes is leaked due to the unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes is grounded. Leakage current generated by
In addition, the main cause of abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20a, 20b, 21a, and 21b is that the power transmission circuit supplied to the electrodes has a leakage current caused by an unbalanced transmission circuit and one of the pair of electrodes. This is a leakage current generated by grounding.
As a result, abnormal discharge in the vicinity of the feeding point is suppressed, and plasma having a uniform intensity according to a uniform power distribution is generated.

上記の結果は、発振周波数がVHF帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理する表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置において、前記基板の表面の法線方向と同じ方向の電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なる第1の定在波と第2の定在波を発生させ、かつ、該第1及び第2の定在波を重畳させる手段を備えることにより、プラズマの一様化に不可欠な電極間の電力の強さの分布の制御が可能であるとの意味がある。
さらに、上記第1及び第2の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの0.25倍、即ち0.25λであれば、一対の電極2、4間に生成される電力の強さの分布I(x、t)は、電力の伝播方向の位置に依存しないで一定の値であり、均一であるということを示している。
また、上記実施例では、上記給電点20a、20b、21a、21bの近傍での異常放電の主たる原因である電極に供給される電力の伝送回路が不平衡伝送回路に起因する漏洩電流が、
上記電流導入端子40及び平衡不平衡変換装置33a、33bによりほぼ完全に抑制できる。そして、上記実施例では、該一対の電極が非接地で面積が略等しく、且つ、上記電流導入端子40及び平衡不平衡変換装置33a、33bによる平衡伝送路で電力供給していることから、該一対の電極のいずれかが接地されることにより発生する漏洩電流がほぼ完全に抑制される。
このことは、VHFプラズマあるいはUHFプラズマの応用分野においての重要課題である大面積・均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供ができるという意味で画期的発見であるということを意味している。
また、上記第1及び第2の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λであれば、一対の電極2、4間に生成される電力の強さの分布I(x、t)は、±20%以下であることを示している。
また、上記第1及び第2の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの0.238〜0.263倍、即ち0.238〜0.263λであれば、一対の電極2、4間に生成される電力の強さの分布I(x、t)は、±10%以下であることを示している。
The above results indicate that high-frequency plasma generation used in a surface treatment apparatus for processing the surface of a substrate placed in a vacuum vessel using plasma generated using the power of an output of a high-frequency power source whose oscillation frequency belongs to the VHF band. In the apparatus, a first standing wave and a second standing wave having different antinode positions of standing waves of electromagnetic waves having an electric field in the same direction as a normal direction of the surface of the substrate are generated, and the first By providing the means for superimposing the first and second standing waves, it is meaningful that the distribution of the power intensity between the electrodes, which is indispensable for the uniformity of the plasma, can be controlled.
Further, if the distance between the antinodes of the first and second standing waves is 0.25 times the wavelength λ in the plasma of the electromagnetic wave used, that is, 0.25λ, a pair of electrodes The power intensity distribution I (x, t) generated between 2 and 4 has a constant value and does not depend on the position in the power propagation direction, and is uniform.
In the above embodiment, the leakage current caused by the unbalanced transmission circuit is caused by the transmission circuit of power supplied to the electrode that is the main cause of the abnormal discharge in the vicinity of the feeding points 20a, 20b, 21a, and 21b.
The current introduction terminal 40 and the balance-unbalance conversion devices 33a and 33b can be almost completely suppressed. In the above embodiment, the pair of electrodes are non-grounded and have substantially the same area, and power is supplied through the balanced transmission line by the current introduction terminal 40 and the balanced / unbalanced converters 33a and 33b. Leakage current generated by grounding one of the pair of electrodes is almost completely suppressed.
This means that it is an epoch-making discovery in the sense that it is possible to provide a device capable of realizing large-area and uniform plasma processing, which is an important issue in the application field of VHF plasma or UHF plasma. Yes.
The distance between the antinodes of the first and second standing waves is 0.22 to 0.28 times the wavelength λ in the plasma of the electromagnetic wave used, that is, 0.22 to 0.2. If it is 28λ, the distribution I (x, t) of the intensity of power generated between the pair of electrodes 2 and 4 is ± 20% or less.
The distance between the antinodes of the first and second standing waves is 0.238 to 0.263 times the wavelength λ in the plasma of the electromagnetic wave used, that is, 0.238 to. In the case of H.263λ, the distribution I (x, t) of the intensity of power generated between the pair of electrodes 2 and 4 is ± 10% or less.

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11の表面に吸着されることによりa−Si膜が堆積するが、一対の電極2、4間の電力の分布が、上述の通り、時間平均的に一様であるので、その堆積膜は一様になる。
このことは、本発明の装置及び方法では、波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合においても、一様な膜厚分布の形成が可能であることを示している。即ち、従来のVHFプラズマ表面処理装置及び方法では不可能視されている波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合でも、本発明は一様な膜厚分布の形成が実現可能であるということを意味している。
したがって、上記のことはVHFプラズマの応用分野においては画期的な発見であり、その実用価値は著しく大きいものがある。
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。
また、エッチングへの応用では、放電ガスとして、NF3、SF6、CF4、CHF3及びC4F4等を用いることで、可能であることは公知の技術である。
In the above process, when the SiH 4 gas is turned into plasma, radicals such as SiH 3, SiH 2, and SiH existing in the plasma diffuse due to a diffusion phenomenon and are adsorbed on the surface of the substrate 11, thereby depositing an a-Si film. However, since the power distribution between the pair of electrodes 2 and 4 is uniform in time average as described above, the deposited film becomes uniform.
This indicates that the apparatus and method of the present invention can form a uniform film thickness distribution even when a substrate having a size exceeding one half of the wavelength λ is targeted. That is, even when a substrate having a size exceeding one-half of the wavelength λ, which is impossible with the conventional VHF plasma surface treatment apparatus and method, is targeted, the present invention can realize a uniform film thickness distribution. It means that.
Therefore, the above is an epoch-making discovery in the application field of VHF plasma, and its practical value is extremely large.
It is a well-known technique that microcrystalline Si, thin-film polycrystalline Si, or the like can be formed by optimizing the flow ratio, pressure, and power of SiH4 and H2 in the film forming conditions.
In addition, it is a known technique that can be applied to etching by using NF3, SF6, CF4, CHF3, C4F4, or the like as a discharge gas.

本実施例では、一対の電極2、3のサイズが1800mmx300mであるので、基板サイズは上記1800mmx300mm程度に制約されるが、一対の電極を複数個設置し、その個数に応じて、上述した電力供給系を複数個配置すれば、基板サイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。   In this embodiment, since the size of the pair of electrodes 2 and 3 is 1800 mm × 300 m, the substrate size is limited to about 1800 mm × 300 mm. However, a plurality of pairs of electrodes are installed, and the above-described power supply is performed according to the number of the electrodes. Naturally, if a plurality of systems are arranged, the width of the substrate size can be expanded.

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では不可能であった
該一対の電極2、3間の電力の強さの分布I(x、t)の均一化が可能である。即ち、膜厚分布として±10%以内を実現可能である。
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抜本的改善の手段として、VHF帯域の周波数を用いたプラズマ表面処理装置を提供できることを意味している。この効果の工業的価値は著しく大きい。
Further, in the manufacture of a-Si solar cells, thin film transistors, and photosensitive drums, there is no problem in performance as long as the film thickness distribution is within ± 10%. According to the above embodiment, even when a power supply frequency of 60 MHz is used, the power intensity distribution I (x, t) between the pair of electrodes 2 and 3 that is impossible with the conventional apparatus and method is uniform. Is possible. In other words, the film thickness distribution can be within ± 10%.
This means that a plasma surface treatment apparatus using a frequency in the VHF band can be provided as a means for drastic improvement in terms of productivity improvement and cost reduction in the manufacturing field of a-Si solar cells, thin film transistors, and photosensitive drums. Means. The industrial value of this effect is significantly great.

図1は本発明の第1の実施形態に係わる電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)の全体を示す概略図。FIG. 1 is a schematic view showing an entire plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) having a current introduction terminal according to the first embodiment of the present invention. 図2は本発明の第1の実施形態に係わる電流導入端子の全体を示す概略図。FIG. 2 is a schematic view showing the entire current introduction terminal according to the first embodiment of the present invention. 図3は図1図示のプラズマ表面処理装置の電力供給系における平衡不平衡変換器と、電流導入端子と、電極との接続部に関する説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram relating to a connection portion between a balance-unbalance converter, a current introduction terminal, and electrodes in the power supply system of the plasma surface treatment apparatus shown in FIG. 図4は本発明の第1の実施形態に係わる電流導入端子の特性インピーダンスに係わる説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram relating to the characteristic impedance of the current introduction terminal according to the first embodiment of the present invention. 図5は本発明の第2の実施形態に係わる電流導入端子と電極の接続手段を示す概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a means for connecting a current introduction terminal and an electrode according to the second embodiment of the present invention. 図6は本発明の第2の実施形態に係わる電流導入端子と電極の接続手段の第1の具体例を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory view showing a first specific example of the connection means between the current introduction terminal and the electrode according to the second embodiment of the present invention. 図7は本発明の第2の実施形態に係わる電流導入端子と電極の接続手段の第2の具体例を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory view showing a second specific example of the connection means between the current introduction terminal and the electrode according to the second embodiment of the present invention. 図8は本発明の第3の実施形態に係わる電流導入端子と電極の接続手段を示す概念図。FIG. 8 is a conceptual diagram showing a means for connecting a current introduction terminal and an electrode according to the third embodiment of the present invention. 図9(a)は本発明の第3の実施形態に係わる矩形の管を用いた電流導入端子の外観を示す説明図。Fig.9 (a) is explanatory drawing which shows the external appearance of the electric current introduction | transduction terminal using the rectangular tube concerning the 3rd Embodiment of this invention. 図9(b)は本発明の第3の実施形態に係わる円形の管を用いた電流導入端子の外観を示す説明図。FIG. 9B is an explanatory view showing the appearance of a current introduction terminal using a circular tube according to the third embodiment of the present invention. 図10は本発明の第4の実施形態に係わる電流導入端子を備えたプラズマ表面処理装置(プラズマCVD装置)の全体を示す概略図。FIG. 10 is a schematic view showing an entire plasma surface treatment apparatus (plasma CVD apparatus) having a current introduction terminal according to the fourth embodiment of the present invention. 図11は図10図示の第1及び第2のパルス変調方式位相可変2出力発信器から出力されるパルス変調された出力の典型例を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory view showing a typical example of pulse-modulated output outputted from the first and second pulse modulation type variable-phase two-output transmitters shown in FIG. 図12は図10図示の第1及び第2のパルス変調方式位相可変2出力発信器から出力されるパルス変調された正弦波信号の典型例を示す説明図。12 is an explanatory view showing a typical example of a pulse-modulated sine wave signal output from the first and second pulse modulation type variable-phase two-output transmitters shown in FIG. 図13は図10図示のプラズマ表面装置における一対の電極間に発生の2つの定在波の強さを示す説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing the intensity of two standing waves generated between a pair of electrodes in the plasma surface apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・真空容器、
2、3・・・第1及び第2の非接地電極、
4・・・基板ヒータ、
5a、5b、5c、5d・・・絶縁物支持材、
6・・・放電ガス混合箱、
7・・・整流板、
8・・・ガス供給管、
9・・・ガス噴出孔、
10a、10b・・・排気管、
11・・・基板、
20、21・・・第1及び第2の給電点、
25・・・高周波電源、
30・・・同軸ケーブル、
31・・・インピーダンス整合器、
32・・・同軸ケーブル、
33・・・平衡不平衡変換装置、
40・・・電流導入端子、
60・・・管状導体、
61、62・・・第1及び第2の長方形板状導体、
63、64・・・第1及び第2の誘電体、
65・・・フランジ、
66・・・平衡不平衡変換装置33のアースシールド箱、
68・・・アースシールド箱66のフランジ。
1 ... Vacuum container,
2, 3... First and second ungrounded electrodes,
4 ... Substrate heater,
5a, 5b, 5c, 5d ... insulator support material,
6 ... discharge gas mixing box,
7 ... Rectifying plate,
8: Gas supply pipe,
9: Gas ejection hole,
10a, 10b ... exhaust pipe,
11 ... substrate
20, 21 ... first and second feeding points,
25 ... high frequency power supply,
30: Coaxial cable,
31 ... impedance matching unit,
32 ... Coaxial cable,
33 ... Balance-unbalance conversion device,
40: Current introduction terminal,
60 ... tubular conductor,
61, 62 ... first and second rectangular plate conductors,
63, 64 ... first and second dielectrics,
65 ... flange,
66 ... Earth shield box of balance-unbalance conversion device 33,
68: A flange of the earth shield box 66.

Claims (17)

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と電流導入端子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電流導入端子において、前記真空容器の壁を貫通して該真空容器の壁に設置された管状導体を有し、互いに誘電体で絶縁された2枚の長方形板状導体、即ち、第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体を有し、該第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体が該管状導体の内部に誘電体を介して設置され、且つ、該第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体の長さ方向における一方の端部を真空容器の内部に、即ち真空側に配置し、他方の端部を真空容器の外に、即ち大気側に配置するとともに、該管状導体の一方の端部と前記平衡不平衡変換装置を包み囲う導電体のアースシールド箱を密着させ、該第1及び第2の長方形板状導体の大気側の端部を入力部とし、該第1及び第2の長方形板状導体の真空側の端部を出力部とするという構成を有することを特徴とする電流導入端子。   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, and impedance matching with a high frequency power source A plasma surface treatment for treating the surface of the substrate using the generated plasma, comprising: a power supply system comprising a vessel, a balance-unbalance conversion device and a current introduction terminal; and a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-treated. In the current introduction terminal used in the apparatus, there are two rectangular plate conductors that have a tubular conductor installed on the wall of the vacuum vessel through the wall of the vacuum vessel, and are insulated from each other by a dielectric, A first rectangular plate-shaped conductor and a second rectangular plate-shaped conductor, the first rectangular plate-shaped conductor and the second rectangular plate-shaped conductor are installed inside the tubular conductor via a dielectric, And the first rectangular plate shape One end of the body and the second rectangular plate conductor in the length direction is disposed inside the vacuum vessel, that is, on the vacuum side, and the other end is disposed outside the vacuum vessel, that is, on the atmosphere side. The one end of the tubular conductor is in close contact with the ground shield box of the conductor surrounding the balance-unbalance conversion device, and the ends on the atmosphere side of the first and second rectangular plate conductors are used as the input section. A current introduction terminal having a configuration in which the vacuum side ends of the first and second rectangular plate conductors are used as output portions. 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、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する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と電流導入端子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電流導入端子において、前記真空容器の壁を貫通して該真空容器の壁に設置された管状導体を有し、互いに誘電体で絶縁された2枚の長方形板状導体、即ち、第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体を有し、該第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体が該管状導体の内部に誘電体を介して設置され、且つ、該第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体の長さ方向における一方の端部を真空容器の内部に、即ち真空側に配置し、他方の端部を真空容器の外に、即ち大気側に配置するとともに、該管状導体の一方の端部と前記平衡不平衡変換装置を包み囲う導電体のアースシールド箱を密着させ、該第1及び第2の長方形板状導体の大気側の端部を入力部とし、該第1及び第2の長方形板状導体の真空側の端部を出力部とするという構成を有することを特徴とする電流導入端子。   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 composed of first and second electrodes for generating plasma, and the pair of electrodes First and second standing waves, which are independent of each other, are superimposed and generated, and the distance between the antinode position of the first standing wave and the antinode position of the second standing wave is determined as the pair. A high frequency power source, an impedance matching unit, a balance-unbalance converter, and a current set to 0.22 to 0.28 times the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating inside the generated plasma between the electrodes of In a current introduction terminal used in a plasma surface treatment apparatus comprising a power supply system comprising an introduction terminal and a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma treated, and processing the surface of the substrate using the generated plasma. The vacuum container passes through the wall of the vacuum vessel. Two rectangular plate conductors having a tubular conductor placed on the wall of the vessel and insulated from each other by a dielectric, that is, a first rectangular plate conductor and a second rectangular plate conductor, A first rectangular plate-shaped conductor and a second rectangular plate-shaped conductor are installed inside the tubular conductor via a dielectric, and the lengths of the first rectangular plate-shaped conductor and the second rectangular plate-shaped conductor are One end in the vertical direction is disposed inside the vacuum vessel, that is, on the vacuum side, and the other end is disposed outside the vacuum vessel, that is, on the atmosphere side, and one end of the tubular conductor and the end A conductor earth shield box surrounding the balance-unbalance conversion device is brought into close contact, and the atmosphere side ends of the first and second rectangular plate conductors are used as input portions, and the first and second rectangular plate shapes are used. A current introduction terminal having a configuration in which an end portion on a vacuum side of a conductor is used as an output portion. 請求項1あるいは2に記載の電流導入端子において、前記第1及び第2の長方形板状導体間の誘電体の比誘電率が3以上であることを特徴とする電流導入端子。   3. The current introduction terminal according to claim 1, wherein a relative dielectric constant of a dielectric between the first and second rectangular plate conductors is 3 or more. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電流導入端子において、該電流導入端子を構成する前記第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体が非接地であるという構造を有することを特徴とする電流導入端子。   The current introduction terminal according to any one of claims 1 to 3, wherein the first rectangular plate conductor and the second rectangular plate conductor constituting the current introduction terminal are not grounded. A current introduction terminal characterized by that. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電流導入端子において、前記第1の長方形板状導体と第2の長方形板状導体の間に介在する誘電体は楔形の形状を有するということを特徴とする電流導入端子。   5. The current introduction terminal according to claim 1, wherein the dielectric interposed between the first rectangular plate-shaped conductor and the second rectangular plate-shaped conductor has a wedge shape. Characteristic current introduction terminal. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電流導入端子において、前記電流導入端子の特性インピーダンスがその入力部から出力部の方向に沿って連続的に減少する傾斜型の分布を有する構造であることを特徴とする電流導入端子。   5. The current introduction terminal according to claim 1, wherein a characteristic impedance of the current introduction terminal has a sloped distribution in which the characteristic impedance continuously decreases along the direction from the input portion to the output portion. A current introduction terminal characterized by being. 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と電流導入端子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において、前記一対の電極の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記平衡不平衡変換装置の出力回路と該一対の電極に設置の電力供給点とが請求項1〜6のいずれか1項に記載の電流導入端子で接続され、該平衡不平衡変換装置の出力が該電力供給点へ伝送され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, a pair of electrodes including first and second electrodes for generating plasma, and impedance matching with a high frequency power source A plasma surface treatment for treating the surface of the substrate using the generated plasma, comprising: a power supply system comprising a vessel, a balance-unbalance conversion device and a current introduction terminal; and a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-treated. In the balanced transmission method used in the apparatus, the areas of the opposing surfaces of the pair of electrodes are substantially equal, and the pair of electrodes are installed in an ungrounded state, and the output circuit of the balance-unbalance conversion apparatus and the pair The power supply point installed on the electrode is connected with the current introduction terminal according to any one of claims 1 to 6, and the output of the balance-unbalance conversion device is transmitted to the power supply point. When Balanced transmission method that. 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と電流導入端子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、前記一対の電極の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記電力供給系の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とが、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電流導入端子で接続され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 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, and impedance matching with a high frequency power source A plasma surface treatment for treating the surface of the substrate using the generated plasma, comprising: a power supply system comprising a vessel, a balance-unbalance conversion device and a current introduction terminal; and a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-treated. In the apparatus, the areas of the opposed surfaces of the pair of electrodes are substantially equal, and the pair of electrodes are installed in an ungrounded state, and the output circuit of the balance-unbalance conversion device of the component of the power supply system and the output circuit A plasma surface treatment apparatus having a configuration in which a power supply point of a pair of electrodes is connected by the current introduction terminal according to any one of claims 1 to 6. 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、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する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と電流導入端子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、前記一対の電極の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記電力供給系の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とが、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電流導入端子で接続され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 provided with an exhaust system, a discharge gas supply system for supplying a discharge gas into the vacuum vessel, a pair of electrodes composed of first and second electrodes for generating plasma, and the pair of electrodes First and second standing waves, which are independent of each other, are superimposed and generated, and the distance between the antinode position of the first standing wave and the antinode position of the second standing wave is determined as the pair. A high frequency power source, an impedance matching unit, a balance-unbalance converter, and a current set to 0.22 to 0.28 times the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating inside the generated plasma between the electrodes of In a plasma surface treatment apparatus, comprising a power supply system comprising an introduction terminal and a substrate holding means for placing a substrate to be plasma treated, and treating the surface of the substrate using the generated plasma, the pair of electrodes are mutually connected The areas of the opposing faces are substantially equal, and A pair of electrodes are installed in an ungrounded state, and an output circuit of a balance-unbalance conversion device of a component of the power supply system and a power supply point of the pair of electrodes are any one of claims 1 to 6. A plasma surface treatment apparatus having a configuration in which the current introduction terminals are connected. 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と請求項1〜6のいずれか1項に記載の電流導入端子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、前記高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、電流導入端子及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 composed of first and second electrodes for generating plasma, and the pair of electrodes A power supply system comprising a power supply point, a high-frequency power source, an impedance matching unit, a balance-unbalance conversion device, and a current introduction terminal according to any one of claims 1 to 6, and a substrate on which a substrate to be plasma-processed is arranged A plasma surface treatment apparatus that treats the surface of the substrate using the generated plasma, the apparatus configuration of the power supply circuit that supplies power from the power supply system to the pair of electrodes includes: A plasma surface treatment characterized by being arranged in the order of the high-frequency power source, the impedance matching unit, the balance-unbalance conversion device, the current introduction terminal, and the power supply point from the upstream side to the downstream side of the flow. 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、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する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と請求項1〜6のいずれか1項に記載の電流導入端子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、前記高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、電流導入端子及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 composed of first and second electrodes for generating plasma, and the pair of electrodes First and second standing waves, which are independent of each other, are superimposed and generated, and the distance between the antinode position of the first standing wave and the antinode position of the second standing wave is determined as the pair. A high frequency power source, an impedance matching device, a balance-unbalance converter, and a balance-unbalance conversion device set to 0.22 to 0.28 times the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the generated plasma between the electrodes A power supply system comprising the current introduction terminal according to any one of Items 1 to 6, and a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-processed, and processing the surface of the substrate using the generated plasma In the plasma surface treatment apparatus, the power supply system The apparatus configuration of the power supply circuit that supplies power to the pair of electrodes includes the high-frequency power source, the impedance matching unit, the balance-unbalance conversion device, the current introduction terminal, and the power supply point from the upstream side to the downstream side of the power flow. The plasma surface treatment apparatus is arranged in the order of: 請求項8〜11のいずれか1項に記載のプラズマ表面処理装置において、前記電流導入端子と前記電力供給点とを平板状の導体で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。   The plasma surface treatment apparatus according to any one of claims 8 to 11, wherein the current introduction terminal and the power supply point are connected by a flat conductor. . 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と請求項1〜6のいずれか1項に記載の構成を有する電流導入端子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、前記電力供給系を構成する装置を、電力の流れの上流側から下流側に沿って、前記高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、電流導入端子および電力供給点の順序に配置させること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 composed of first and second electrodes for generating plasma, and the pair of electrodes A power supply system comprising a power supply point, a high-frequency power source, an impedance matching unit, a balance-unbalance conversion device, and a current introduction terminal having the configuration according to any one of claims 1 to 6, and a substrate to be plasma-treated And a substrate holding means for disposing the substrate, and the surface of the substrate is processed using the generated plasma. The apparatus constituting the power supply system is arranged from the upstream side to the downstream side of the power flow. The plasma surface treatment is performed by arranging the high-frequency power source, the impedance matching device, the balance-unbalance conversion device, the current introduction terminal, and the power supply point in this order. Processing 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と請求項1〜6のいずれか1項に記載の電流導入端子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、前記一対の電極の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記平衡不平衡変換装置の出力が前記電流導入端子を介して前記電極に設置の電力供給点へ伝送されて、プラズマ表面処理が行なわれる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, and impedance matching with a high frequency power source And a balance-unbalance conversion device, a power supply system comprising the current introduction terminal according to any one of claims 1 to 6, and a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-processed, and a generated plasma In the plasma surface treatment method for treating a surface of a substrate using a substrate, the areas of the opposed surfaces of the pair of electrodes are substantially equal, and the pair of electrodes are installed in a non-grounded state, and the balance-unbalance conversion is performed. The plasma surface treatment method is characterized in that the plasma surface treatment is performed by transmitting the output of the apparatus to the power supply point installed on the electrode through the current introduction terminal. 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、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する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と請求項1〜6のいずれか1項に記載の構成を有する電流導入端子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、前記電力供給系を構成する装置を、電力の流れの上流側から下流側に沿って、前記高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換装置、電流導入端子及び電力供給点の順序に配置させること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 composed of first and second electrodes for generating plasma, and the pair of electrodes The first and second standing waves that are independent of each other are superimposed on the power supply point and the pair of electrodes, and the antinode position of the first standing wave and the second standing wave are generated. A high frequency power source and an impedance in which the distance between the antinodes of the wave is set to 0.22 to 0.28 times the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the generated plasma between the pair of electrodes, that is, 0.22 to 0.28λ. A power supply system comprising a matching unit, a balance-unbalance conversion device, a current introduction terminal having the configuration according to any one of claims 1 to 6, and a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-processed. Plasma surface treatment that uses the generated plasma to treat the surface of the substrate In the control method, the devices constituting the power supply system are arranged in the order of the high-frequency power source, the impedance matching unit, the balance-unbalance conversion device, the current introduction terminal, and the power supply point from the upstream side to the downstream side of the power flow. A plasma surface treatment method characterized in that plasma surface treatment is performed by disposing them. 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、該一対の電極に互いに独立の関係にある第1及び第2の定在波を重畳して発生させ、該第1の定在波の腹の位置と該第2の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの0.22〜0.28倍、即ち0.22〜0.28λに設定する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と請求項1〜6のいずれか1項に記載の電流導入端子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、前記一対の電極の互いに対向する面の面積が略等しく、且つ、該一対の電極が非接地状態に設置され、前記平衡不平衡変換装置の出力が前記電流導入端子を介して前記電極に設置の電力供給点へ伝送されて、プラズマ表面処理が行なわれる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 composed of first and second electrodes for generating plasma, and the pair of electrodes First and second standing waves, which are independent of each other, are superimposed and generated, and the distance between the antinode position of the first standing wave and the antinode position of the second standing wave is determined as the pair. A high frequency power source, an impedance matching device, a balance-unbalance converter, and a balance-unbalance conversion device set to 0.22 to 0.28 times the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the generated plasma between the electrodes A power supply system comprising the current introduction terminal according to any one of Items 1 to 6, and a substrate holding means for arranging a substrate to be plasma-processed, and processing the surface of the substrate using the generated plasma In the plasma surface treatment method, the pair of electrodes are paired with each other. And the pair of electrodes are installed in an ungrounded state, and the output of the balance-unbalance conversion device is transmitted to the power supply point installed in the electrodes via the current introduction terminal. A plasma surface treatment method, wherein plasma surface treatment is performed. 請求項13〜16のいずれか1項に記載のプラズマ表面処理方法において、前記平衡不平衡変換装置の2つの出力の電圧の位相差が180°に設定されることを特徴とするプラズマ表面処理方法。   17. The plasma surface treatment method according to claim 13, wherein a phase difference between voltages of two outputs of the balance-unbalance conversion device is set to 180 °. .
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