JP2013207142A

JP2013207142A - プラズマ形成装置

Info

Publication number: JP2013207142A
Application number: JP2012075811A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Takizawa; 一樹滝澤
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】分割して配された複数の電極を用いて減圧容器内にプラズマを形成するプラズマ形成装置において、プラズマ密度の不均一さを改善する。
【解決手段】プラズマ形成装置は、減圧容器内でプラズマを形成するプラズマ形成装置であって、基板が配されて減圧される減圧空間を有する前記減圧容器と、前記減圧空間にプラズマを発生させるための、互いに間隔をあけて直列に接続された、一方向に延在する第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極の前記第２の電極側の一端と、前記第２の電極の前記第１の電極側の一端とに高周波電流を供給する高周波電源と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配され、プラズマを形成するためのプラズマ形成用ガスを前記減圧容器内に供給するガス吹出口を有するガス導入部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、減圧容器内でプラズマを形成するプラズマ形成装置に関する。

減圧容器内でプラズマを形成するプラズマ形成装置として、従来より、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）方式のプラズマ形成装置が用いられている。このＩＣＰ方式のプラズマ形成装置の例として、減圧容器の壁面に設けられた開口部を覆うように取り付けられる板状の高周波アンテナ導体を備えた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

板状の高周波アンテナ導体を備えた上記プラズマ形成装置は、減圧容器の開口部に高周波アンテナ導体が取り付けられた構造によって、広い範囲に亘って均一性の高いプラズマを形成することができる。そして、形成されたプラズマを用いて、減圧容器内に配した基板に薄膜の形成やスパッタリング処理を行うことができる。この種のプラズマ形成装置では、電極としての高周波アンテナ導体は、その周りを囲むように配された絶縁部材によって、金属製の減圧容器に対して絶縁されている。絶縁部材には、例えばアルミナが用いられる。
ところで、近年、薄膜太陽電池パネルのように大型化された基板に対しては、均一なアモルファスＳｉ薄膜や微結晶Ｓｉ薄膜を形成することが望まれ、成膜時には減圧容器内に高密度なプラズマが均一に形成されている必要がある。このため、一方向に延在した長い形状の電極を用いることによって、より広範囲に高密度で均一なプラズマを形成することが有効と考えられる。

しかし、上述のアルミナからなる絶縁部材は、長辺が１．２ｍ程度のサイズのものしか作製することができず、絶縁部材の大型化が難しい。このため、これより大きな長さを有する電極を用いようとすると、１本の電極の縁を複数の絶縁部材で囲む必要がある。したがって、この場合、減圧容器の気密性を保てず、減圧時に十分な真空度が得られない。そこで、２つの電極を長手方向に配し、電極それぞれの縁を絶縁部材で囲み、かつ、各電極に高周波電流を流すことで、広範囲にプラズマを形成することが考えられる。この場合に、整合回路から電極までの伝送経路を短くして高周波電流の伝送ロスを低減するために、２つの電極の向かい合う一端同士に給電する態様が考えられる。

国際公開第２００９／１４２０１６号パンフレット

しかし、上述のように、２つの電極の向い合う一端同士に給電した場合、２つの電極の間の部分で電位が高くなることによるプラズマ密度の低下と、２つの電極の間に間隔が存在することによって生じるプラズマ密度の低下とが併せて生じることで、２つの電極間でのプラズマ密度が過度に低下し、大型化された基板に対し均一に成膜を行うのが困難となる。

本発明は、分割して配された複数の電極を用いて減圧容器内にプラズマを形成するプラズマ形成装置において、プラズマ密度の不均一さを改善することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、下記のプラズマ形成装置を用いることにより、プラズマ密度の不均一さを改善できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、減圧容器内でプラズマを形成するプラズマ形成装置であって、
基板が配されて減圧される減圧空間を有する前記減圧容器と、
前記減圧空間にプラズマを発生させるための、互いに間隔をあけて直列に接続された、一方向に延在する第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極の前記第２の電極側の一端と、前記第２の電極の前記第１の電極側の一端とに高周波電流を供給する高周波電源と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配され、プラズマを形成するためのプラズマ形成用ガスを前記減圧容器内に供給するガス吹出口を有するガス導入部と、を備えることを特徴とするプラズマ形成装置を提供する。

本発明によれば、電極間におけるプラズマ密度が従来に比べ高くなり、プラズマ密度の不均一さが改善される。

本発明の一実施形態であるプラズマ形成装置の構成を表す概略図である。図１に示すプラズマ形成装置に用いられる電極板及びその周辺に注目して示す断面図である。図１に示すプラズマ形成装置に用いられるインジェクタ及びその周辺に注目して下方から示す斜視図である。図１に示すプラズマ形成装置に用いられるインジェクタを示す斜視図である。図１に示すプラズマ形成装置に用いられる電極板及びインジェクタに注目して示す平面図である。参考例及び本発明のプラズマ形成装置を用いて測定した電子密度の分布を示すグラフである。

以下、本発明のプラズマ形成装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるプラズマ形成装置１０の構成を示す概略図である。

図１に示すプラズマ形成装置１０は、成膜容器内でプラズマを形成し、ガラス基板に薄膜を形成するＣＶＤ装置である。プラズマ形成装置１０は、電極板を流れる電流によって生成される磁界によりプラズマを生成するＩＣＰ方式を採用し、かつ内部電極方式の装置である。この方式は、モノポールアンテナ等のアンテナ素子の共振により発生する高電圧によりプラズマを生成する容量結合プラズマ（Capacitive Coupled Plasma：ＣＣＰ）方式と異なる。プラズマ形成装置１０は、ＣＶＤ成膜装置の他にＰＥＡＬＤ（Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition）装置にも適用できる。

（プラズマ形成装置）
以下、図１の他に図２も参照して、プラズマ形成装置１０について説明する。以降の説明では、薄膜としてアモルファスＳｉ膜あるいは微結晶Ｓｉ薄膜を形成する例を用いる。図２は、電極板３０，３１及びその周囲に注目して説明する長手方向断面図である。
プラズマ形成装置１０は、給電ユニット１２と、成膜容器（減圧容器）１４と、ガス供給部１６と、ガス排気部１８と、を有する。

給電ユニット１２は、高周波電源２２と、高周波ケーブル２４と、マッチングボックス２６と、伝送線２８，２９と、電極板３０，３１と、絶縁部材３４と、インジェクタ（ガス導入部）６０，７０と、を有する。
高周波電源２２は、例えば、１００〜３０００Ｗで数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波電力を電極板３０，３１に給電する。

マッチングボックス２６は、高周波ケーブル２４を通して提供される電力が電極板３０、３１の負荷回路に効率よく供給されるように、インピーダンスを整合する。マッチングボックス２６から延びる伝送線２８は、例えば、一定の幅を備える銅板状の伝送線路であり、途中で２つに分岐して、電極板３０，３１の互いに向い合う端面３０ａ，３１ａにそれぞれ接続されている。伝送線２８は、電極板３０，３１の間で、かつ、電極板３０，３１に隣接した位置で分岐しており、例えば数十アンペアの電流を流すことができる。
伝送線２９は、電極板３０の、端面３０ａと反対側の端面３０ｂ、及び、電極板３１の、端面３１ａと反対側の端面３１ｂからそれぞれ延び、接地されている。

（電極板）
電極板３０，３１は、後述する成膜空間４０にプラズマを発生させるためのプラズマ源であり、いずれも、隔壁３２上に固定された一方向に長い平板状の部材である。なお、電極板３０，３１は、図１において、長手方向断面が示されている。電極板３０，３１は、成膜容器１４の上部に設けられた開口部４１を覆うよう配されている。隔壁３２は、成膜容器１４の一部を構成する。
電極板３０と電極板３１は、長手方向に、例えば３０ｃｍの間隔をあけて直列に接続されている。この電極板３０，３１間の間隔は、電極板３０，３１によって生成する磁場の強さを確保して、プラズマ密度の均一性に与える影響を抑えるとともに、後述するホロー放電が発生しやすくなる点で、３０ｃｍを超えないのが好ましい。

電極板３０，３１には、例えば、銅、アルミニウム等が用いられる。電極板３０，３１は、それぞれ下面３０ｃ，３１ｃを有し、下面３０ｃ，３１ｃは、成膜空間４０を向いている。下面３０ｃ，３１ｃは、電極板３０，３１の各表面のうち、上面とともに最も広い面である。
電極板３０，３１の長手方向長さは、特に制限されないが、後述する絶縁部材３４の最も長い辺の長さより小さければよく、例えば１．２ｍ未満である。また、電極板３０，３１の長手方向長さは等しい。なお、電極板３０，３１の長手方向長さは、異なっていてもよい。

絶縁部材３４は、電極板３０，３１それぞれの周囲を囲むよう形成された枠状の部材であり、電極板３０，３１を金属製の成膜容器１４から絶縁する。絶縁部材３４は、例えばアルミナからなる。絶縁部材３４のサイズは、例えば、最長の辺（長手方向に延びる辺）の長さが１．２ｍを超えない。このため、単枚の絶縁部材３４で電極板３０，３１の周囲を囲むことができ、成膜容器１４の気密性を保ち、減圧時の十分な真空度を確保できる。

（インジェクタ）
次に、インジェクタ６０について、図３及び図４を参照して、説明する。図３は、インジェクタに注目して示す斜視図である。図３において、隔壁３２、絶縁部材３４等の周辺の部材は、図示を省略する。図４は、インジェクタ６０を示す斜視図であり、図１及び図２とは上下方向を逆にして示す。なお、インジェクタ６０は、図２において、便宜のため、内側に形成される後述するガスノズル６０ｃ等は、図示を省略する。
インジェクタ６０は、ガス供給部１６から供給される原料ガスや、原料ガスとともに供給されるプラズマ形成用ガスを成膜空間４０内に導入するための部分である。インジェクタ６０は、隔壁３２の、電極板３０，３１の間に取り付けられている。より具体的には、隔壁３２の、電極板３０，３１をそれぞれ囲む絶縁部材３４の長手方向間に、隔壁３２を貫通する差込口３２a（図２参照）が形成され、インジェクタ６０は、この差込口３２ａに差し込まれる。

インジェクタ６０は、原料ガス等が流れる上流側から順に、導入口６０ａと、貯まり部６０ｂと、複数のガスノズル６０ｃと、が一体に形成された内部空間を有する。
導入口６０ａは、ガス供給部１６からのガスが導入される。インジェクタ６０は、成膜容器１４の側壁に設けられたガス流路に接続され、このガス流路を通るガスが導入口６０ａに導入される。
貯まり部６０ｂは、原料ガス等がインジェクタ６０から均一な流速で成膜空間４０内に吐出するために、導入口６０ａを通過した原料ガス等を一旦集める。
複数のガスノズル６０ｃは、例えば８本で構成され、互いに隣接して設けられ、電極板３０，３１の長手方向（図３及び図４のＸ方向）及び幅方向（図３及び図４のＹ方向）に沿って並んで配されている。なお、ガスノズル６０ｃの数は、特に制限されず、少なくとも１つあればよい。

成膜プロセスの間、ガスノズル６０ｃは、アルゴンガス等の希ガスあるいは希ガスに加えて原料ガスが流れることにより、一定のガス圧が生じ、減圧された成膜空間４０内の圧力に比して、圧力が高くなる。そして、ガスノズル６０ｃは、高い電圧となる電極板３０，３１の給電点に近接して設けられていることから、強い電磁波が発生し、ガスノズル６０ｃの成膜容器１４側の穴部（ガスノズル６０ｃ内の成膜容器１４に開口する開口端近傍の空間）は、ホロー放電が起きやすい状態になっている。なお、このホロー放電は、電磁波の影響によりガスノズル６０ｃ内に局所的に発生する電界が引き起こす放電であり、成膜時に電極板３０，３１に高周波電流が流れることで成膜容器１４内に生成する誘導結合プラズマとは異なる。このようなホロー放電が起きると、成膜容器１４内の電子密度が大きく影響を受けて、電極板３０，３１間の鉛直下方におけるプラズマ密度が増加する。このため、従来問題となっていた電極板３０，３１間の鉛直下方の成膜空間４０内でプラズマ密度が低下して生じるプラズマ密度の不均一さが改善される。
インジェクタ６０は、隔壁３２に対し着脱自在に取り付けられる。ガスノズル６０ｃの孔径や深さ（図３及び図４において紙面上下方向の長さ）は、プロセス時の圧力に応じて定められる。孔径は、例えば２ｍｍであり、深さは、例えば５ｍｍである。このため、ガスの種類や流量に応じて、最適なガスノズルを有するインジェクタに適宜取り替えることができる。なお、インジェクタ６０は、他の実施形態では、隔壁３２と一体に形成されてもよい。

上述のインジェクタ６０のほか、本実施形態では、図５に示すように、さらに、６個のインジェクタ７０が電極板３０，３１の周囲に配される。図５は、電極板３０，３１及びインジェクタ６０，７０に注目して示す平面図である。なお、図５において、絶縁部材３４、隔壁３２等の周辺の部材は図示を省略する。また、インジェクタ７０は、図２において、便宜のため、内側に形成されるガスノズル等は、図示を省略する。なお、インジェクタ７０は、図１において、図示を省略する。
６個のインジェクタ７０は、インジェクタ６０と同様に、導入口７０ａ、貯まり部（図示せず）、ガスノズル（図示せず）が一体に形成された内部空間を有する。６個のインジェクタ７０は、電極板３０，３１を上方から平面視した時、矩形形状の電極板３０の４辺と矩形形状の電極板３１の４辺のうち、電極板３０と電極板３１が互いに近接して向かい合うときの電極板３０の一辺と電極板３１の一辺を除く計６つの辺に沿うようにそれぞれ配され、隔壁３２に設けられた差込口に差し込まれ又は隔壁３２と一体に形成されている。なお、インジェクタ６０には、プラズマ形成用ガスであるアルゴンガスが導入され、あるいはアルゴンガスに加えてモノシランガス及び水素ガス等のプロセスガスが導入され、他の６個のインジェクタ７０には、モノシランガス及び水素ガス等のプロセスガスが導入される。

（成膜容器）
成膜容器１４は、成膜空間４０を有している。なお、図１において、成膜容器１４は、断面が示されている。成膜空間４０は、ガラス基板２０が配されて減圧される空間である。なお、成膜容器１４の上方には、上部空間３９が隣接して、成膜容器１４と一体に形成されている。開口部４１は、上部空間３９側に開口する。開口部４１には、隔壁３２が配され、成膜空間４０を上部空間３９に対してシールしている。成膜容器１４は、例えば、アルミニウム等の材質で形成され、成膜空間４０を１〜１００Ｐａの減圧状態にできるように、密閉されている。
上部空間３９には、上述のマッチングボックス２６と、伝送線２８，２９と、電極板３０，３１と、が配されている。隔壁３２の上部空間３９に面する側には、電極板３０，３１が固定されている。隔壁３２の成膜空間４０に面する側には、誘電体３６が、電極板３０，３１の下面３０ｃ，３１ｃに設けられている。誘電体３６には、例えば石英板が用いられる。誘電体３６を設けるのは、プラズマと電極板３０とのアーキングを防ぎ、かつ安定したプラズマの生成を実現するためである。なお、誘電体３６は、電極板３０，３１の下面３０ｃ，３１ｃ両方に及ぶ大きさの１枚の部材であってもよい。

成膜容器１４の成膜空間４０には、ヒータ４２と、サセプタ４４と、昇降機構４６と、が設けられている。
ヒータ４２は、サセプタ４４に載置するガラス基板２０を所定の温度、例えば２５０℃程度に加熱する。
サセプタ４４は、ガラス基板２０を載置する。
昇降機構４６は、ガラス基板２０を載置したサセプタ４４をヒータ４２ともに、成膜空間４０内を自在に昇降する。成膜プロセス段階では、電極板３０に近接するように、ガラス基板２０を所定の位置にセットする。

ガス供給部１６は、ガスタンク４８と、マスフローコントローラ（流量制御部）５０と、を有する。
ガスタンク４８は、薄膜用原料ガスであるモノシランガス（ＳiＨ₄）を貯蔵する。ガス供給部１６は、さらに、希釈ガスである水素ガス、プラズマ形成用ガスであるアルゴンガスをそれぞれ貯蔵する図示しない他のガスタンクを有する。プラズマ形成用ガスは、アルゴンガスに制限されず、他の希ガスを用いることができる。

（マスフローコントローラ）
マスフローコントローラ５０は、モノシランガスと水素ガスが均一に成膜空間４０内に供給されるよう、モノシランガス及び水素ガスの流量を調整する部分である。また、マスフローコントローラ５０は、これらプロセスガス（モノシランガス、水素ガス）の流量に加え、アルゴンガスの流量も調整する。アルゴンガスの流量は、ガスノズル６０ｃの成膜容器１４側の穴部でホロー放電が発生するように調整される。

ガス（アルゴンガス）の流量は、ガスノズル６０ｃ内の圧力が成膜時にホロー放電を起こしやすくなるよう調整され、その際、例えば、形成される膜の膜厚や膜質、さらに、ガスノズル６０ｃの孔径や深さが考慮される。流量の計算に際しては、例えば、パッシェンの法則に従って予め得たホロー放電の発生し易いガスノズル６０ｃ内の圧力とガスノズル６０ｃを通過するアルゴンガスの流量の値とを関係付けたテーブルが参照される。
アルゴンガスは、成膜容器１４の成膜空間４０の側壁のガス流路からインジェクタ６０を通って成膜空間４０内に供給される。このとき、アルゴンガスに加えてモノシランガス及び水素ガスもインジェクタ６０を通って成膜空間４０内に供給されてもよい。また、インジェクタ６０から、アルゴンガスのみが成膜空間４０内に供給されてもよい。モノシランガス及び水素ガスは、上述した他の６個のインジェクタ７０を通って成膜空間４０内に供給される。モノシランガス及び水素ガスは、６個のインジェクタ７０のほか、インジェクタ６０も通って成膜空間４０内に供給されてもよい。なお、図１において示す、マスフローコントローラ５０からインジェクタ６０へガスが供給される経路は、アルゴンガスについてのものであり、上述した他の６個のインジェクタに接続されるガスの経路は図示されていない。

ガス排気部１８は、成膜空間４０内の側壁から延びる排気管と、ターボ分子ポンプ５２と、ドライポンプ５４と、を有する。ドライポンプ５４は、成膜空間４０内を粗引きし、ターボ分子ポンプ５２は、成膜空間４０内の圧力を１×１０^-4Ｐａ以下に高精度に減圧を維持する。ターボ分子ポンプ５２とドライポンプ５４とは、排気管で接続されている。

以上のプラズマ形成装置１０を用いたアモルファスＳｉ薄膜の成膜プロセスでは、アルゴンガスを用いてプラズマが形成され、モノシランガス及び水素ガスがラジカル化される。このため、プロセスに先立って、成膜空間４０の減圧時の圧力、温度や、各ガスの流量、また、高周波電流の大きさ等の条件は、アルゴンガスのプラズマが形成されやすくなるよう、予め定められる。また、インジェクタ６０は、アルゴンガスのプラズマを形成しやすいノズル径や深さに設計されたガスノズル６０ｃを有するものが用意され、隔壁３２に装着される。

成膜プロセスでは、まず、成膜の対象であるガラス基板２０をサセプタ４４に載置し、昇降機構４６により、電極板３０，３１に近接するよう所定の高さ位置にセットされる。
次に、成膜空間４０が、ホロー放電が生じやすくなるよう、例えば５Ｐａ程度に減圧される。そして、ガラス基板２０は、ヒータ４２により加熱される。一方、ガス供給部１６からモノシランガス、水素ガス及びアルゴンガスが、マスフローコントローラ５０により流量を調整されながら、成膜容器１４の成膜空間４０内に供給される。このとき、減圧の状態（圧力）が維持されるように、排気が同時に行われる。
このとき、高周波電源２２から電極板３０，３１に高周波電流が供給されることにより、成膜空間４０内に誘導電界が発生し、この誘導電界によって成膜空間４０内のプロセスガスが電離してプラズマが生成し、これにより、モノシランガス及び水素ガスがラジカル化する。そして、ラジカル化した原料ガスがガラス基板２０表面に付着して、ガラス基板２０表面にアモルファスＳｉ薄膜が形成される。なお、成膜空間４０は、プロセスの間、常時、ガス排気部１８によって排気され、成膜空間４０内で成膜に用いられなかったモノシランガス、水素ガス及びアルゴンガスは排気される。

以上のプロセスの間、成膜容器１４内では、インジェクタ６０のガスノズル６０ｃの端面にてアルゴンガスに基づくホロー放電が発生する。ホロー放電が起きていることは、例えば、目視によって確認できる。このようなホロー放電は、成膜容器１４内の真空度が高い状況で、電極板３０，３１の給電点に隣接する位置において、ガスノズル６０ｃ内を所定の流量でガスが流れることによりガス圧が高くなっていることから、起きると考えられる。ホロー放電によって、成膜容器１４内の電子密度が大きく影響を受け、結果、プラズマ密度が増加する。こうして、電極板３０，３１間の鉛直下方におけるプラズマ密度が増え、電極板３０，３１の長手方向におけるプラズマ密度の不均一さが緩和される。そして、均一な成膜を行うことができる。

また、このプラズマ形成装置では、ガスノズル６０ｃでホロー放電を発生するように、インジェクタ６０から供給される原料ガス及びプラズマ形成用ガスの流量が制御され、インジェクタ６０の成膜容器１４側の端面において、常に放電しやすい状態を保つことができる。さらに、インジェクタ６０には、複数のガスノズル６０ｃが互いに隣接して設けられているので、インジェクタ６０の成膜容器１４側の端面においてホロー放電の起きる部位を多くし、効率的にプラズマ密度を増加させることができる。
また、このプラズマ形成装置では、アルゴンガスを用いてプラズマを生成するので、原料ガスを用いてプラズマを形成する場合に比べ、ガスノズル６０ｃの穴部でホロー放電を起こし易くできる。さらに、このプラズマ装置は、プラズマを形成するためのガスの種類、圧力に応じて、インジェクタを交換でき、多様なガスを用いてのプラズマ形成に対応できる。

なお、本発明のプラズマ形成装置は、ＩＣＰ方式であれば、特に制限されず、成膜空間４０を画する隔壁の外側にプラズマ源を配置した外部電極方式のものであってもよい。また、直列に接続される電極板の数は、２本に制限されず、３本以上であってもよい。３本以上の場合、インジェクタは各電極板間に配するのが好ましい。
さらに、直列に接続された複数の電極板を１つの電極板ユニットとして、複数の電極板ユニットを電極板の幅方向（長手方向と直交する方向）に並べて配してもよい。この場合、長手方向のみでなく、電極板ユニットの幅方向にも広がって、成膜容器１４内でプラズマが形成されるため、さらに大面積化した基板２０に対する成膜も行うことができる。

（実験例）
本発明の効果を確認するために、参考例のプラズマ形成装置及び本発明のプラズマ形成装置を用いて、２つの電極板間でのプラズマ密度を測定し、比較した。
参考例のプラズマ形成装置としては、上述のプラズマ形成装置１０において、インジェクタ６０，７０からガスの供給を行わず、成膜容器１４の側壁からガスが供給されるよう構成したものを用いた。本発明のプラズマ形成装置としては、上述のプラズマ形成装置１０を用いた。
なお、各装置で用いた電極板ユニット（長手方向に直列に接続された２つの電極板）は、１つである。電極板３０，３１のサイズは、等しく、いずれも幅１０ｃｍ、縦（長手方向）１１５ｃｍ、厚さ２４ｍｍであった。また、電極板３０，３１間の間隔は３０ｃｍであった。さらに、本発明の装置では、インジェクタ６０として、ノズル径２ｍｍ、ノズル深さ５ｍｍのガスノズル４個が形成されたものを用いた。

以上の要領で用意した各プラズマ形成装置において、電極板に、２ｋＷで１３．５６ＭＨｚの高周波電流を流して、成膜空間内でプラズマを発生させ、２つの電極板間近辺における電子密度の分布を測定した。測定は、電極板間の中央において行うとともに、参考例については、さらに、電極板間の中央から長手方向に離れた複数の位置で行った。電子密度は、ラングミュアプローブを用いて測定した。試料ガスとしては、アルゴンガスを用い、インジェクタ６０からアルゴンガスのみを流した。インジェクタ７０からプロセスガスを流した。結果を、図６に示す。なお、グラフの縦軸は生成されたプラズマ中の電子密度（個／ｃｍ^３）を示す。横軸は、２つの電極板の中央を０とした場合の、電極中央からの長手方向の位置（ｃｍ）を示す。

図６から明らかなように、本発明のプラズマ形成装置では、参考例としてのプラズマ形成装置に比べ、２つの電極板間における電子密度が高い。例えば、本発明のプラズマ形成装置によれば、電子密度が１×１０^１１個／ｃｍ^３であったのに対し（図６の符号Ａで示す点）、参考例のプラズマ形成装置によれば、電子密度が３×１０^１０ｃｍ^３であった（図６の符号Ｂで示す点）。これより、本発明のプラズマ形成装置では、電極板間におけるプラズマ密度が増加し、中央に隣接する長手方向位置のプラズマ密度との差異が小さくなっている。すなわち、プラズマ密度の不均一さが改善されていることが分かる。

以上、本発明のプラズマ形成装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０プラズマ形成装置
１４成膜容器（減圧容器）
２０ガラス基板
２２高周波電源
３０電極板（第１の電極板）
３１電極板（第２の電極板）
４０成膜空間
５０マスフローコントローラ（流量制御部）
６０，７０インジェクタ（ガス導入部）
６０ｃガスノズル

Claims

減圧容器内でプラズマを形成するプラズマ形成装置であって、
基板が配されて減圧される減圧空間を有する前記減圧容器と、
前記減圧空間にプラズマを発生させるための、互いに間隔をあけて直列に接続された、一方向に延在する第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極の前記第２の電極側の一端と、前記第２の電極の前記第１の電極側の一端とに高周波電流を供給する高周波電源と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配され、プラズマを形成するためのプラズマ形成用ガスを前記減圧容器内に供給するガス吹出口を有するガス導入部と、を備えることを特徴とするプラズマ形成装置。
前記ガス導入部から供給される前記プラズマ形成用ガスの流量を、前記ガス吹出口でホロー放電を発生するように、制御する流量制御部と、をさらに備えた、請求項１に記載のプラズマ形成装置。
前記ガス吹出口を第１のガス吹出口というとき、前記ガス導入部は、前記第１のガス吹出口に隣接して、前記プラズマ形成用ガスを前記減圧容器内に供給する少なくとも１つの第２のガス吹出口をさらに有する、請求項１または２に記載のプラズマ形成装置。
前記ガス導入部は、原料ガスと、前記プラズマ形成用ガスとして希ガスと、を前記減圧容器に供給する、請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ形成装置。
前記ガス導入部は、前記減圧容器に着脱自在に取り付けられる、請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ形成装置。