JP3519678B2 - 表面処理装置及び表面処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

【０００４】以下に、従来技術を代表して、３つの事例
即ち３種類の装置構成及び方法を図１７乃至図２１を参
照して説明する。

【０００５】（従来例１）まず、従来例１として、文献
１記載の第１の装置について図１７を参照して説明す
る。真空容器１内には、グロー放電プラズマを発生させ
るための一対の電極、即ち非接地電極２と基板ヒータ３
を内蔵した接地電極４が配置されている。前記非接地電
極２は、絶縁物５を介して真空容器１の上部に取り付け
られている。前記非接地電極２には、整合器６、所定の
高周波電力を発生する高周波電源７が同時ケーブル８を
介して接続され、高周波電源７からの出力が非接地電極
２の電力供給箇所９に供給される。なお、電力供給箇所
９は、非接地電極２の大気側の面即ちプラズマが生成さ
れる空間１０に接しない面に位置している。また、高周
波電源７より出力される電力の周波数は１３．５６ＭＨ
ｚが一般的に用いられている。

【０００６】前記真空容器１には放電用ガス導入管１１
を介してボンベ（図示せず）に接続され、このボンベか
ら真空容器１内に例えばモノシラン（ＳｉＨ₄ ）が供給
される。前記真空容器１には排気管１２を介して真空ポ
ンプ１３が接続され、真空容器１内のガスが排気管１２
を通して真空ポンプ１３により排出される。基板１４は
前記接地電極４上に設置され、基板ヒータ３及び該基板
ヒータ３に接続された基板ヒータ電源１５により所定の
温度に加熱される。

【０００７】次に、こうした構成の装置を用いて基板１
４上にアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）膜を製膜する場合
について説明する。

【０００８】まず、基板１４を図示しない基板搬入・搬
出ゲートを介して接地電極４上に設置し、真空ポンプ１
３を駆動して真空容器１内を圧力１×１０^-7Ｔｏｒｒま
で排気する。また、基板１４の温度を、基板ヒータ３及
び基板ヒータ電源１５を用いて所定の温度に設定する。
次に、放電用ガス導入管１１を通して例えばモノシラン
ガスを所定量真空容器１内に供給し、真空容器１内の圧
力を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、電力供給系即ち
高周波電源７、整合器６及び同軸ケーブル８を用いて、
一対の非接地電極２、接地電極４に電力を供給する。こ
れにより、非接地電極２、接地電極４の間にグロー放電
プラズマが生成される。モノシランガスがプラズマ化さ
れると、その中に存在するＳｉＨ₃ ，ＳｉＨ₂ ，ＳｉＨ
などのラジカルが拡散現象により拡散し、基板１４の表
面に吸着・堆積されることにより、ａ−Ｓｉ膜が形成さ
れる。

【０００９】なお、製膜条件として放電用ガスの混合比
例えばＳｉＨ₄ とＨ₂ の流量比、圧力、基板温度、及び
プラズマ発生電力等を適正化することで、ａ−Ｓｉのみ
ならず、微結晶Ｓｉ及び多結晶Ｓｉを製膜できることは
公知である。

【００１０】また、放電用ガスとしてエッチング作用を
するガス、例えばＳＦ₆ ，ＳｉＣｌ ₄ ，ＣＦ₄ 及びＮＦ
₃ などエッチングガスを用いれば、基板の表面に所定の
エッチング処理が行なえることは公知である。

【００１１】（従来例２）次に、従来例２として、文献
１記載中の第２の装置について図１８及び図１９を参照
する。但し、図１７と同部材は同符番を付して説明を省
略する。

【００１２】図中の符番２１は、真空容器の側壁に設け
られたゲートバルブを示す。このゲートバルブ２１より
基板１４が出し入れされる。前記真空容器１の上部に位
置する絶縁物５の内側には、内部が空洞の非接地電極２
が配置されている。この非接地電極２の下面（前面）２
ａ即ちプラズマが生成される空間１０に接する面には、
直径０．５ｍｍ程度の多数のガス噴出し孔２ｂが孔間隔
１０〜１５ｍｍで形成されている。前記非接地電極２の
上面には、放電用ガスの開口部２ｃが形成されている。
前記非接地電極２の開口部２ｃには、接続部材２３を介
して放電用ガス導入管１１ａ，１１ｂが接続されてい
る。これらの放電用ガス導入管１１ａ，１１ｂから非接
地電極２の内部に例えばモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）が
供給される。前記非接地電極２上には、高周波電源の出
力を複数に分岐する電力分配器２５が配置されている。

【００１３】前記非接地電極２と前記接地電極４によ
り、真空容器１内にはグロー放電プラズマが発生され
る。前記非接地電極２の形状は長方形又は正方形の板状
の部材（厚さ６０ｍｍ，５００ｍｍ×５００ｍｍ程度乃
至１０００ｍｍ×１０００ｍｍ程度）で、材質はステン
レス鋼である。前記非接地電極２には、高周波電源７、
整合器６及び前記電力分配器２５より構成される電力供
給系より所要の電力が供給される。

【００１４】前記電力分配器２５は、図１９に示すよう
に、中央に配置された円柱状の接続ポート２６、この接
続ポート２６から放射状に伸びる４本の帯板状の分岐ポ
ート２７及び４本の円柱部材２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，
２８ｄより構成されている。

【００１５】なお、図１９中の符番９ａ，９ｂ，９ｃ，
９ｄは、夫々電力供給箇所を示す。前記真空容器１内の
ガスは、排気管１２を通して真空ポンプ１３より排出さ
れる。基板１４は、前記ゲートバルブ２１を開にして接
地電極４上に設置され、基板ヒータ３及び基板ヒータ電
源１５により所定の温度に加熱される。

【００１６】次に、図１８の装置を用いて例えばａ−Ｓ
ｉ膜を製膜する場合について説明する。

【００１７】まず、ゲートバルブ２１を開にして、基板
１４を接地電極４上に設置した後、ゲートバルブ２１を
閉にする。つづいて、真空ポンプ１３を駆動して真空容
器１内を圧力１×１０^-7Ｔｏｒｒ程度まで排気する。次
に、前記基板１４の温度を、基板ヒータ３及び基板ヒー
タ電源１５を用いて所定の温度に設定する。更に、放電
用ガス導入管１１ａ，１１ｂを通して、例えばモノシラ
ンガスを所定量供給し、真空容器１内の圧力を０．０５
〜０．５Ｔｏｒｒに保ち、電力供給系を用いて一対の電
極即ち接地電極４、非接地電極２に電力を供給する。こ
れにより、両電極４及び２間にグロー放電プラズマが生
成される。

【００１８】モノシランガスがプラズマ化されると、そ
の中に存在するＳｉＨ₃ ，ＳｉＨ₂，ＳｉＨ等のラジカ
ルが拡散が拡散現象により拡散し、基板１４の表面に吸
着・堆積されることによりａ−Ｓｉ膜が形成される。な
お、製膜条件として、放電用ガスの混合比例えばＳｉＨ
₄ とＨ₂ の流量比、圧力、基板温度、及びプラズマ発生
電力などを適正化することで、ａ−Ｓｉのみならず、微
結晶Ｓｉ及び多結晶Ｓｉを製膜できることは公知であ
る。また、放電用ガスとしてエッチング作用をするガ
ス、例えばＳＦ₆ ，ＳｉＣｌ₄ ，ＣＦ₄ 及びＮＦ₃ など
エッチングガスを用いれば、基板１４の表面に所定のエ
ッチング処理を行なえることは公知である。

【００１９】（従来例３）次に、従来例３として、文献
２記載の装置について、図２０を参照して説明する。但
し、図１７、図１８と同部材は同符番を付して説明を省
略する。

【００２０】符番３１は高周波発振器を示し、高周波電
力増幅器３２を介して前記整合器６に接続されている。
ここで、前記高周波発振器３１及び高周波増幅器３２か
ら高周波電源が構成されている。前記真空容器１の壁面
には真空用電流導入端子３３が設けられ、この導入端子
３３を通った同軸ケーブル８により非接地電極２と整合
器６とが接続されている。前記真空容器１内では、一対
の電極、即ち非接地電極２と基板１４が設置される壁
（底面）３４によりグロー放電プラズマが発生する。前
記非接地電極２には、真空用電流導入端子３３、同軸ケ
ーブル８及び整合器６を介して前記高周波電源の高周波
電力が供給される。この場合、電源周波数は７０ＭＨｚ
である。前記非接地電極２の後面（プラズマが生成され
る空間に接しない面）には、図２１に示すようにＨ文字
状の給電線３５が形成されている。この給電線３５のコ
ーナー部には、夫々電力供給箇所９ａ，９ｂ，９ｃ，９
ｄが形成されている。

【００２１】このような装置により、サイズ３５０ｍｍ
×４５０ｍｍのガラス基板（厚さ１ｍｍ）上に下記製膜
条件でａ−Ｓｉ膜が製膜されている。

【００２２】 （製膜条件） 基板温度 ：２００℃ 放電ガス ：モノシラン（ＳｉＨ_４） 圧力 ：０．２Ｔｏｒｒ 流量 ：１００ｓｃｃｍ 電源周波数：７０ＭＨｚ その結果、膜厚分布±１８％のａ−Ｓｉ膜が得られてい
る。

【００２３】

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

【００２４】最近では、上記ニーズに対応する為、産業
界のみならず、学会でも特にプラズマＣＶＤ（化学蒸
着）技術及びプラズマエッチング技術ともに、ＶＨＦ帯
（３０ＭＨｚ乃至３００ＭＨｚ）の電源を用いた高密度
プラズマＣＶＤの高速製膜技術及び高速プラズマエッチ
ング技術の研究が盛んになっている。

【００２５】しかしながら、従来技術では、以下に述べ
るような課題が依然として存在している。

【００２６】１）第１に、プラズマによる表面処理の大
面積化（生産性向上及び性能向上）がある。プラズマ表
面処理の装置及び方法としては、先に述べた図１７〜図
２１に示した技術が用いられている。本発明者らの研究
によると、従来技術により、例えばａ−Ｓｉ膜の製膜を
行なうと、基板面積が５０ｃｍ×５０ｃｍ程度の場合、
図１５に示すように、また１００ｃｍ×１００ｃｍ程度
の場合、図１６に示すように、電源周波数の増加に伴な
い、膜厚分布は著しく悪いという問題があることが判明
した。

【００２７】一般的に、ＬＣＤ分野では±５％の膜厚分
布、太陽電池分野では±１０％の膜厚分布が実用化の一
つの指標となっている。従って、従来技術では、電源周
波数１３．５６ＭＨｚ以外では、基板面積０．５ｍ×
０．５ｍ級乃至１ｍ×１ｍ級では実用に供せられないと
の問題を有している。

【００２８】２）第２には、表面処理の高速化（生産性
の向上）がある。プラズマを利用した表面処理技術の高
速化を図るには、プラズマ発生の電源周波数を従来実用
化されている１３．５６ＭＨｚから約４倍乃至約１０倍
の５０ＭＨｚ乃至１５０ＭＨｚ級へ増大することが望ま
れている。

【００２９】プラズマ密度はその周波数を増加すれば、
その増加に伴なって増大する。即ち、約４倍乃至約１０
倍へ増大すれば、製膜速度もその増大に見合った分高速
化される。しかしながら、図１５及び図１６に示したよ
うに、プラズマ発生の電源周波数を増加させると、膜厚
分布が著しく悪くなるという問題があることが判明し
た。

【００３０】その理由として、高周波数になると、その
波の波長と電力供給系の伝播経路即ち高周波電源から電
極までの伝播経路及び電極上での伝播路の長さが近似的
に略等しくなり、波の干渉現象（波の反射波とも干渉）
が発生し、プラズマ密度の空間的な均一性が保てなくな
ることが考えられる。

【００３１】また、別な理由として、従来の１３．５６
ＭＨｚの周波数でも発生するが、高周波の電波特有の現
象である表皮効果が５０ＭＨｚ乃至１５０ＭＨｚになる
と、より一層顕著になることが考えられる。即ち、表皮
効果は高周波数の電流が導体の表面近傍のみを現れる現
象で、その電流の流れる表面深さδは、 δ＝（３．１４×ｆ・μ・σ）^−０．５ 但し、ｆ：周波数、μ：透磁率、σ：導電率で表わされ
る。

【００３２】例えば、導体が銅の場合、その表面深さは
１３．５６ＭＨｚで約１９μｍ、５ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ
で約１０μｍ、１５０ＭＨｚで約５．８μｍである。従
って、ＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）でのプラ
ズマを用いた表面処理技術では、高周波電源から電極へ
の電力供給伝播経路でのインピーダンス増大及びその不
均一性により、プラズマ密度の空間的な均一性が保てな
くなるとも考えられる。

【００３３】従って、生産性向上や低コスト化に必要な
１ｍ×１ｍ乃至２ｍ×２ｍ級の大面積基板に関するプラ
ズマ電源の高周波数化によるプラズマ表面技術の向上
は、非常に困難で、不可能視されている。なお、プラズ
マ密度はプラズマ発生用電源周波数にほぼ比例して増大
するので、関連技術分野学会においてもそのような研究
が活発化しているが、大面積化への成功例は未だない。

【００３４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、従来と比べてサイズが各段に大きな基板、例
えば１ｍ×１ｍ乃至２ｍ×２ｍ級の大面積基板に対して
も周波数の大きい超高周波（ＶＨＦ）を用いて高速かつ
均一性に優れた表面処理装置及び表面処理方法を提供す
ることを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願第１の発明に係る表面処理装置は、請求項１に
記載の通り、内部に基板がセットされる、排気系を備え
た真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを導入する
放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対向
して配置された電極と、この電極に高周波電力を供給し
て放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力供給
系とを具備し、生成したプラズマを利用して真空容器に
配置される基板の表面を処理する表面処理装置におい
て、前記電極は金属製の薄膜構造であり、また前記電力
供給系による前記電極への電力供給箇所は前記基板と対
向する電極面の中央部に位置し、更に前記電力供給系に
よる前記電力供給箇所への電力供給に同軸ケーブルを用
いるとともに、前記電極に同軸ケーブルを挿通する貫通
穴を設けたことを特徴とする。

【００３６】同様に、上記目的を達成するために、本願
第２の発明に係る表面処理装置は、請求項２に記載の通
り、内部に基板がセットされる、排気系を備えた真空容
器と、この真空容器内に放電用ガスを導入する放電用ガ
ス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対向して配置
された電極と、この電極に高周波電力を供給して放電用
ガスを放電させてプラズマを生成する電力供給系とを具
備し、生成したプラズマを利用して真空容器に配置され
る基板の表面を処理する表面処理装置において、前記電
極は金属製の薄膜構造であり、また前記電力供給系によ
る前記電極への電力供給箇所は、前記基板と対向する電
極面に複数個略均等な位置に設定されており、更に前記
電力供給系による前記電力供給箇所への電力供給に同軸
ケーブルを用いるとともに、前記電極に同軸ケーブルを
挿通する貫通穴を設けたことを特徴とする。

【００３７】同様に、上記目的を達成するために、本願
第３の発明に係る表面処理装置は、請求項３に記載の通
り、前記電極が絶縁物の基体上に接着されていることを
特徴とする。

【００３８】同様に、上記目的を達成するために、本願
第４の発明に係る表面処理装置は、請求項４に記載の通
り、前記高周波電力の周波数が１０ＭＨｚ〜３００ＭＨ
ｚのＨＦ帯乃至ＶＨＦ帯に属していることを特徴とす
る。ここで、高周波電力の周波数の範囲を上記の範囲と
したのは、周波数が１０ＭＨｚ未満では電子温度が高
く、高品質のＳｉ系薄膜が得られないこと及びプラズマ
密度が低く、表面処理の速度が遅いので応用価値が低い
ことであり、周波数が３００ＭＨｚを超えると電力伝送
手段に同軸ケーブルが用いられず、導波管を用いる必要
があり実用性がないからである。

【００３９】同様に、上記目的を達成するために、請求
項５に係る表面処理装置は、請求項１乃至請求項４いず
れか記載の表面処理装置において、アモルファスＳｉ系
薄膜、微結晶Ｓｉ系薄膜及び多結晶Ｓｉ系薄膜のうちい
ずれかを製膜することを特徴とする。

【００４０】同様に、上記目的を達成するために、請求
項６に係る表面処理装置は、請求項１乃至請求項５記載
の表面処理装置において、前記電極は方形な前面を有
し、前記基板は液晶ディスプレイ用又は複写機の感光体
用又は太陽電池用の基板であることを特徴とする。

【００４１】同様に、上記目的を達成するために、請求
項７に係る表面処理方法は、内部に基板がセットされ
る、排気系を備えた真空容器と、この真空容器内に放電
用ガスを導入する放電用ガス導入系と、前記真空容器内
に前記基板と対向して配置された電極と、この電極に高
周波電力を供給して放電用ガスを放電させてプラズマを
生成する電力供給系とを具備した表面処理方法を用い
て、生成したプラズマを利用して真空容器に配置される
基板の表面を処理する表面処理方法において、前記電極
として電気絶縁物の基体上に銀、金、アルミニウム、
銅、クロム及びニッケル等の金属あるいはその合金から
成る被膜を接着させ、前記電力供給系による該電極への
電力供給を該基体に電力供給ケーブルを挿通する貫通穴
を設けることにより、前記基板と対向する該電極の前面
で該電力供給ケーブルと該電極とを接続するようにした
ことを特徴とする。

【００４２】同様に、上記目的を達成するために、請求
項８に係る表面処理方法は、内部に基板がセットされ
る、排気系を備えた真空容器と、この真空容器内に放電
用ガスを導入する放電用ガス導入系と、前記真空容器内
に前記基板と対向して配置された電極と、この電極に高
周波電力を供給して放電用ガスを放電させてプラズマを
生成する電力供給系とを具備した表面処理方法を用い
て、生成したプラズマを利用して真空容器に配置される
基板の表面を処理する表面処理方法において、前記電力
供給系による前記電極への電力供給箇所を、前記基板と
対向する電極面の中央部に設けて、前記電力供給系より
前記電力供給箇所に電力を供給することを特徴とする。

【００４３】同様に、上記目的を達成するために、請求
項９に係る表面処理方法は、内部に基板がセットされ
る、排気系を備えた真空容器と、この真空容器内に放電
用ガスを導入する放電用ガス導入系と、前記真空容器内
に前記基板と対向して配置された電極と、この電極に高
周波電力を供給して放電用ガスを放電させてプラズマを
生成する電力供給系とを具備した表面処理方法を用い
て、生成したプラズマを利用して真空容器に配置される
基板の表面を処理する表面処理方法において、前記電力
供給系による前記電極への電力供給箇所を、前記基板と
対向する電極面に複数個略均等な位置に設けて、前記電
力供給系より前記各電力供給箇所に電力を供給すること
を特徴とする。

【００４４】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１０に係る表面処理方法は、請求項７乃至請求項９い
ずれか記載の表面処理方法において、前記電力供給系に
よる前記電力供給箇所への電力供給に同軸ケーブルを用
いるとともに、前記電極に同軸ケーブルを挿通する貫通
穴を設けたことを特徴とする。

【００４５】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１１に係る表面処理方法は、請求項７乃至請求項１０
いずれか記載の表面処理方法において、前記高周波電力
の周波数は、１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚのＨＦ帯乃至Ｖ
ＨＦ帯に属していることを特徴とする。

【００４６】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１２に係る表面処理方法は、請求項７乃至請求項１１
いずれか記載の表面処理方法において、前記高周波電力
を発生させる高周波電源の出力を整合器に伝送し、該整
合器の出力を電力分配器に伝送し、この電力分配器及び
同軸ケーブルを介して前記電力供給箇所に高周波電力を
供給することを特徴とする。

【００４７】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１３に係る表面処理方法は、請求項７乃至請求項１２
いずれか記載の表面処理方法において、放電用ガスとし
て少なくともモノシランガスを用いてアモルファスＳｉ
系薄膜、微結晶Ｓｉ系薄膜及び多結晶Ｓｉ系薄膜のうち
いずれかを製膜する。

【００４８】同様に、上記目的を達成するために、請求
項１４に係る表面処理方法は、請求項７乃至請求項１３
いずれか記載の表面処理方法において、基板として５０
ｃｍ×５０ｃｍの面積を超える大面積基板を用い、基板
温度を８０℃乃至３５０℃にして表面処理を行なうこと
を特徴とする。

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００５３】本発明者らは、一対の平行平板電極の非接
地電極として、電気絶縁物基体上に接着した厚さ１０μ
ｍ乃至５０μｍの金属薄膜を用い、該非接地薄膜電極に
電力を供給する電力供給箇所を、基板と対向する電極面
の中央部、換言すれば前記非接地電極の前面即ちプラズ
マを生成する空間に接した表面の中央部（略中央部も含
む）に設置する方法を創出した。それを実証するため
に、プラズマ生成の実験を行った結果、均一な空間分布
を持つプラズマを生成できた。その理由は、従来技術で
は、高周波電源より出力された高周波電流は図７、図８
に示すように、電力供給箇所より非接地電極の後面側の
表面から側面側の表面を通り、前面側の表面へ流れてい
たが、上記新しい方法では、図１０及び図１３に示すよ
うに、非接地電極の前面側の略中央部の表面よりその側
面の方へ伝播していく電流の流れ分布が実現されている
と考えられる。従って、従来技術でのプラズマ空間の電
位分布は、図９に示されるようなものであったが、上記
新しい方法では、図１１及び図１４に示されるように略
均一な電位分布が得られたものと考えられる。

【００５４】上記の新しい方法を実現するために、高周
波電源より供給される高周波電力を非接地薄膜電極に供
給するための給電線として、従来は芯線が１本で構成さ
れている同軸ケーブルが用いられていたが、本発明者ら
は図１２に示すように、撚り線の芯線７２の外側に絶縁
物７３を介して外部導体７４を形成した撚り線型の同軸
ケーブルを用いることを創出し、それ以外の同軸ケーブ
ルではインピーダンスが大きく、ジュール熱が発生し電
力供給に無理があるという新しい知見を得た。即ち、同
軸ケーブルの芯線が１本の場合、真空容器の中の同軸ケ
ーブルはジュール熱により４００℃以上の高温になる
（断線することもある）が、芯線の本数を４本以上に増
やすと、該同軸ケーブルの温度は約１００℃以下になっ
た。

【００５５】また、上記の新しい方法を実現するため
に、前記同軸ケーブルを前記非接地薄膜電極の接合点ま
で導くための貫通穴を該電気絶縁物基体に設けること及
び前記同軸ケーブルと前記非接地薄膜電極との電気的接
続方法として、図１、図２に示すような新しい手段を発
明した。この詳細は、［実施例］の欄で後述する通りで
ある。

【００５６】更に、本発明者らは、基板の大型化に対応
するために、一対の平行平板電極を構成する非接地薄膜
電極の前面即ちプラズマを生成する空間に接した表面
に、高周波電力の供給箇所を略均等な位置に複数設置す
る方法を創出した。それを実証するために、プラズマ生
成の実験を行なった結果、１ｍ×１ｍ級基板に対応可能
な均一な空間分布を持つプラズマを生成できるという新
しい知見が得られた。

【００５７】現象論としては、従来技術では、前記図７
及び図８に示したように高周波電流が非接地電極の側面
の表面を介して、該電極の前面側の表面へ流れてくるこ
とから、図９に示すように、プラズマ空間に電位分布が
不均一になりやすい性質をもっていた。しかし、上記の
新しい方法では、図１３に示すように、高周波電流の流
れが複数の電力供給箇所より、非接地薄膜電極の前面側
の表面に略一様に広がっていることが考えられる。従っ
て、上記の新しい方法では、基板面積が拡大されても、
図１４に示すように、プラズマ空間での電位分布が略一
様に均一化されるものと推察される。

【００５８】

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

【００５９】（実施例１）本発明の実施例１に係る表面
処理装置について、図１、図２（Ａ），（Ｂ）及び図３
を参照して説明する。ここで、図１は同表面処理装置の
全体図、図２（Ａ）は同表面処理装置の一構成要素であ
る電気絶縁物基体の斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の
要部の拡大図、図３は同表面処理装置における撚り線同
軸型ケーブルと非接地電極との接続状況を示す説明図で
ある。

【００６０】図中の符番４１，４２は、互いに隣り合う
第１の真空容器、第２の真空容器を示す。前記真空容器
４１，４２間には第１のゲートバルブ４３が設けられ、
第２の真空容器４２の側壁には第２のゲートバルブ４４
が設けられている。第１の真空容器４１内には、グロー
放電プラズマを発生させるための一対の電極、即ち電気
絶縁物基体４５の表面に接着された厚さ１０μｍ乃至５
０μｍの金属薄膜電極（非接地薄膜電極）４６と基板ヒ
ータ４７を内蔵した接地電極４８が対向して配置されて
いる。前記金属薄膜電極４６の材質としては例えばＡ
ｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ及びＣｒが挙げられ、これらは物
理的蒸着法で約１０μｍから５０μｍの厚みに蒸着され
ている。

【００６１】前記金属薄膜電極４６は非接地であり、該
電極４６の基体４５には図２（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、多数のガス噴出孔５０が格子状に形成されている。
ここで、前記ガス噴出孔５０は直径０．５ｍｍ乃至０．
８ｍｍで、上記物理的蒸着法により金属薄膜電極４６の
蒸着の際、その孔５０が蒸着膜で閉じられることはな
い。また、前記基体４５の略中央部には電力供給用穴４
５ａが形成されている。

【００６２】前記金属薄膜電極４６と後述する撚り線型
同軸ケーブル７７の芯線７２の接続状態は、図３に示す
ようになっている。前記電気絶縁物基体４５の電力供給
用孔４５ａには、撚り線型同軸ケーブル７７の芯線７２
との電気接続を担う金属製ビス６５が挿着されている。
この状態で、Ａｇ等の蒸着膜が物理的蒸着法で約１０μ
ｍから５０μｍの厚みに蒸着され、金属薄膜電極４６が
形成されている。

【００６３】前記金属製ビス６５は、図３に示すように
頭部がフラットで先端近くにネジ山６５ａを有してい
る。前記金属製ビス６５のネジ山６５ａ部分は、絶縁製
ナット６６のネジ山６６ａ及び絶縁製ナット６７のネジ
山６７ａで夫々締付けられ、前記基体４５に固定されて
いる。

【００６４】前記絶縁製ナット６７の一端の内側は前記
ネジ山６７ａ部分より大きな径の空洞部となっており、
この空洞部に別のネジ山６７ｂが形成されている。前記
金属製ビス６５の先端部はこのネジ山６７ｂ部分を超え
た位置まで延出しており、この延出した部分と前記絶縁
製ナット６７のネジ山６７ｂ間にテーパ付締付金具６８
ａ，６８ｂを介して金属製治具６９の一端が配置されて
いる。ここで、金属製治具６９は内側にテーパ付き貫通
孔を有し、外周部にネジ山６９ａ，６９ｂが形成されて
いる。そして、一方のネジ山６９ａは、絶縁製ナット６
７のネジ山６７ｂと螺合されている。

【００６５】また、前記金属製治具６９の他端は、内側
にネジ山７０ａを有した絶縁製ナット７０と撚り線型同
軸ケーブル７７の芯線７２との間にテーパ付締付金具７
１ａ，７１ｂを介して配置されている。そして、金属製
治具６９の他方のネジ山６９ｂと絶縁製ナット７０のネ
ジ山７０ａとが螺合されている。

【００６６】このように、金属製ビス６５と同軸ケーブ
ルの芯線７２はテーパ付締付金具７１ａ，７１ｂ、金属
製治具６９、テーパ付締付金具６８ａ，６８ｂを介して
電気的接続がなされる。なお、該テーパ付締付金具７１
ａ，７１ｂ，６８ａ，６８ｂの材料は銀メッキ付銅を用
いた。

【００６７】前記金属薄膜電極４６は、環状の絶縁物４
９を介して第１の真空容器４１の上部に取り付けられて
いる。前記金属薄膜電極４６の前面Ａには複数のガス噴
出し孔５０が設けられている。前記非接地薄膜電極４６
の前面Ａの中央部には、電力供給系による金属薄膜電極
４６への電力供給箇所５１が位置する。

【００６８】前記金属薄膜電極４６及び電気絶縁物基体
４５のガス噴出孔５０には、第１の真空容器４１の上部
に設けられた絶縁物５２を介して放電用ガス導入管５３
が接続されている。前記金属薄膜電極４６には、同軸ケ
ーブル５４を介して整合器５５，高周波電源５６が接続
されている。前記同軸ケーブル５４の一端は、第１の真
空容器４１の上部の電流導入端子５７を経て撚り線型同
軸ケーブル７７に接続されている。この撚り線型同軸ケ
ーブル７７は、図３に示したように、テーパ付締付金具
７１ａ，７１ｂ、金属製金具６９、テーパ付締付金具６
８ａ，６８ｂ、金属製ビス６５を経て、金属薄膜電極４
６の前面（即ち、プラズマが生成される空間に接してい
る面）の略中央部の一点即ち電力供給箇所５１まで達し
ている。

【００６９】なお、高周波電源５６、整合器５５、同軸
ケーブル５４、電流導入端子５７、撚り線型同軸ケーブ
ル５８及び電力供給箇所５１から電力供給系は構成され
ている。

【００７０】前記第１の真空容器４１には、第１の排気
管５９を介して第１の真空ポンプ６０が接続されてい
る。ここで、第１の排気管５９及び第１の真空ポンプ６
０により第１の排気系を構成している。前記基板ヒータ
４７には基板ヒータ用電源６１が接続されている。前記
第２の真空容器４２内には、基板搬入・搬出系６２が配
置されている。前記第２の真空容器４２には、第２の排
気管６３を介して第２の真空ポンプ６４が接続されてい
る。ここで、第２の排気管６３と第２の真空ポンプ６４
により第２の排気系を構成している。

【００７１】次に、図１の表面処理装置を用いてａ−Ｓ
ｉ太陽電池を製膜する場合について説明する。まず、第
２の真空容器４２内の圧力を大気に保ち、第２のゲート
バルブ４４を開にして、基板搬入・搬出系６２に基板７
５を、例えば厚さ３ｍｍ、５００ｍｍ×５００ｍｍのガ
ラス基板を保持する。つづいて、第２のゲートバルブ４
４を閉にし、第２の真空ポンプ６４を稼働させて第２の
真空容器４２内の圧力を約１×１０^-7Ｔｏｒｒ程度まで
排気する。

【００７２】次に、予め第１の真空ポンプ６０で真空引
きされ、圧力が約１×１０^-7Ｔｏｒｒに保持されていた
第１の真空容器４１内の接地電極４８上に、第１のゲー
トバルブ４３を開にして基板搬入・搬出系６２を用いて
基板７５を配置し、第１のゲートバルブ４３を閉にす
る。

【００７３】なお、第１のゲートバルブ４３、第２のゲ
ートバルブ４４は基板７５の出し入れの際に開閉し、前
記基板搬入・搬出系６２と連動して作動させる。その場
合、第１の真空容器４１の内壁を大気にさらさないよう
にすることが、プラズマを利用した基板の表面処理技術
では品質を確保する上で特に重要不可欠であることは公
知である。

【００７４】次に、放電用ガス導入管５３より、ガス吹
出し孔５０を介して放電用ガス、例えばＳｉＨ₄ ガスを
１０００〜２０００ｓｃｃｍ程度の流量で供給し、圧力
を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保持する。上記基板７５
の温度を、予めデータとして取得されている上記基板７
５の表面温度と基板ヒータ用電源６１の出力（電力）の
関係を用いて、８０℃〜３５０℃の範囲で例えば１８０
℃に保持する。つづいて、高周波電源５６、整合器５
５，同軸ケーブル５４、電流導入端子５７、撚り線型同
軸ケーブル７７を介して、電力供給箇所５１に、電源周
波数１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、例えば６０ＭＨｚの電
力を、５００Ｗ〜１０００Ｗで供給する。

【００７５】そうすると、一対の金属薄膜電極４６及び
接地電極４８間にＳｉＨ₄ のグロー放電プラズマが発生
する。その結果、上記プラズマの中に存在するＳｉ
Ｈ₃ 、ＳｉＨ₂ 、ＳｉＨ、Ｓｉなどのラジカルが拡散現
象により拡散し、基板７５の表面に吸着・堆積されるこ
とにより、ａ−Ｓｉ膜が形成される。上記の例では、接
地電極４８のサイズは６００ｍｍ×６００ｍｍ×６０ｍ
ｍで、材質はステンレス鋼とした。一方、金属薄膜電極
４６は、サイズ６００ｍｍ×６００ｍｍ×３０ｍｍの電
気絶縁物基体４５上に厚さ２０μｍのステンレス鋼を蒸
着させた。そして一対の電極間隔は４０ｍｍであった。
実施例１の製膜試験結果の一例を下記表１に示す。

【００７６】

【表１】

【００７７】 但し、基板サイズ：５００ｍｍ×５００ｍｍ 基板温度：１８０℃ 膜厚分布：基板対角線上の多数の位置での膜厚をダブル
モノクロメータ法及びエリプソメトリ法で測定評価し
た。

【００７８】本実施例１では、高周波電源の周波数は１
３．５６ＭＨｚ、６０ＭＨｚ及び８０ＭＨｚであった
が、高周波電源５６、整合器５５、同軸ケーブル５４、
電流導入端子５７、撚り線型同軸ケーブル７７等は８０
ＭＨｚ〜３００ＭＨｚにも十分に応用可能であるから、
ａ−Ｓｉ製膜も８０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数で十
分に応用可能であるといえる。

【００７９】さて、上記データは、図１５に示される従
来例（基板面積：５０ｃｍ×５０ｃｍ級）に比べ、電源
周波数１３．５６ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、８０ＭＨｚとも
に著しく良好な結果が得られていることを示している。
また、表面処理装置の構成上も方法論としても、本願発
明の実施例１がａ−Ｓｉ製膜での大面積化技術及び電源
周波数の高周波技術として極めて有効であることを示し
ている。

【００８０】なお、上記実施例１における製膜条件とし
て放電ガスの混合比例えばＳｉＨ₄とＨ₂ の流量比、圧
力、基板温度及びプラズマ発生電力などを適正化するこ
とで、ａ−Ｓｉのみならず、微結晶Ｓｉ及び多結晶Ｓｉ
を製膜できることは公知である。

【００８１】また、放電用ガスとして、ＳｉＨ₄ 、ＮＨ
₃ 、Ｎ₂ 等を用いれば、ＳｉＮｘ膜を製膜できること、
エッチング作用をもつガス、例えばＳＦ₆ 、ＳｉＣｌ₄
及びＣＦ₃ 等エッチングガスを用いれば、基板の表面に
所定のエッチング処理が行なえることも公知である。

【００８２】（実施例２）本発明に係る実施例２につい
て、図４〜図６を参照しながら説明する。まず、実施例
２に係る表面処理装置について説明する。但し、図１乃
至図３と同部材は同符番を付して説明を省略する。

【００８３】図４中の符番７６は、整合器５５に接続さ
れて、該整合器５５の出力を複数に分岐させる電力分配
器を示す。この電力分配器７６には、同軸ケーブル５８
ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄを夫々介して電流導入端子
５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ及び撚り線型同軸ケー
ブル７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄに接続されてい
る。前記撚り線型同軸ケーブル７７ａ〜７７ｄは、夫々
絶縁物基体４５を経て金属薄膜電極４６に結線されてい
る。

【００８４】なお、電力供給系は、前記高周波電源５６
と、整合器５５と、同軸ケーブル５４と、電力分配器７
６と、同軸ケーブル５８ａ〜５８ｄと、電流導入端子５
７ａ〜５７ｄと、撚り線型同軸ケーブル７７ａ〜７７ｄ
より構成されている。

【００８５】前記撚り線型同軸ケーブル７７ａ〜７７ｄ
と前記金属薄膜電極４６は、金属薄膜電極４６の前面、
即ちプラズマが生成される空間に接している表面（前面
Ａ）かつ該表面の面積を略均等に分割した領域での中心
部で、第１の電力供給箇所５１ａ、第２の電力供給箇所
５１ｂ、第３の電力供給箇所５１ｃ、第４の電力供給箇
所５１ｄで電気的に接続されている（図４、図５）。

【００８６】撚り線型同軸ケーブル７７ａ〜７７ｄの芯
線７２ａ〜７２ｄと金属薄膜電極４６は、図３に示すよ
うに、夫々、金属製ビス６５との接着により電気的に接
続されている。

【００８７】前記電力分配器７６は、図６に示すよう
に、高周波電源５６より整合器５５を介して供給される
高周波電力をほぼ均等に複数に分岐するものである。例
えば、同軸ケーブル用Ｔ型コネクタ８２で同軸ケーブル
５４を同軸ケーブル７８ａ、７８ｂに２つに分岐させ、
該同軸ケーブル７８ａ，７８ｂを夫々同軸ケーブル用Ｔ
型コネクタ７９，８０で夫々２つに分岐させ、同軸ケー
ブル８１ａ，８１ｂ及び同軸ケーブル８１ｃ，８１ｄに
接続する。

【００８８】また、４つの同軸ケーブル８１ａ，８１
ｂ，８１ｃ，８１ｄは、夫々電流導入端子５７ａ，５７
ｂ，５７ｃ，５７ｄを介して撚り線型同軸ケーブル７７
ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄに接続されている。前記４
つの撚り線型同軸ケーブル７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７
７ｄは、図３に示した構成の部品により、夫々図５図示
の電力供給箇所５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを形成
する。

【００８９】次に、図４〜図６に示した構成の表面処理
装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用ａ−Ｓｉ膜を製膜す
る方法について説明する。

【００９０】まず、第２の真空容器４２内の圧力を大気
に保ち、第２のゲートバルブ４４を開にして、基板搬入
・搬出系６２に基板７５、例えば厚さ４ｍｍ、１０００
ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板を保持する。つづい
て、第２のゲートバルブ４４を閉にし、第２の真空ポン
プ６４を稼働させて第２の真空容器４２内の圧力を約１
×１０^-7Ｔｏｒｒに設定する。予め、第１の真空ポンプ
６０で真空引きされていた第１の真空容器４１内の接地
電極４８上に第１のゲートバルブ４３を開にして、基板
搬入・搬出系６２を用いて基板７５を設置し、第１のゲ
ートバルブ４３を閉にする。

【００９１】なお、第１のゲートバルブ４３及び第２の
ゲートバルブ４４は基板７５の出し入れの際に開閉し、
前記基板搬入・搬出系６２と連動して作動させる。その
場合、第１の真空容器４１の内壁を大気にさらさないよ
うにすることが、プラズマを利用した表面処理技術で
は、品質を確保する上で特に重要不可欠であることは公
知である。

【００９２】次に、放電用ガス導入管５３より、ガス噴
出し孔５０を介して放電用ガス、例えばＳｉＨ_４ガスを
２０００〜３０００ｓｃｃｍ程度の流量で供給し、圧力
を０．０５〜０．５Ｔｏｒｒに保持する。つづいて、前
記基板７５の温度を、予めデータとして取得されている
前記基板７５の表面温度と基板ヒータ用電源６１の出力
（電力）の関係を用いて、８０℃〜３５０℃の範囲で例
えば１８０℃に保持する。

【００９３】次に、高周波電源５６、整合器５５、電力
分配器７６、同軸ケーブル５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５
８ｄ、電流導入端子５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ及
び撚り線型同軸ケーブル７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７
ｄ等を介して電力供給箇所５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５
１ｄに、電源周波数１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、例えば
６０ＭＨｚの電力を略均等に合計３ＫＷ〜５ＫＷで供給
する。これにより、一対の金属薄膜電極４６及び接地電
極４８の間にＳｉＨ_４のグロー放電プラズマが発生す
る。その結果、前記プラズマの中に存在するＳｉＨ_３，
ＳｉＨ_２，ＳｉＨ，Ｓｉなどのラジカルが拡散現象によ
り拡散し、基板６８の表面に吸着・堆積されることによ
り、ａ−Ｓｉ膜が形成される。

【００９４】なお、上記の例では、金属薄膜電極４６は
サイズ１２００ｍｍ×１２００ｍｍ×５０ｍｍの絶縁物
基体４５上に厚さ２０μｍのステレンレス鋼を蒸着さ
せ、また接地電極４８はサイズ１２００ｍｍ×１２００
ｍｍ×１００ｍｍ、材質ステレンレス鋼で、それらの間
隔は５０ｍｍであった。

【００９５】上記実施例２の製膜試験結果の一例を、下
記表２に示す。なお、基板サイズは１０００ｍｍ×１０
００ｍｍ、基板温度は１８０℃、膜厚分布は基板対角線
上で２０点の位置での膜厚をダブルモノクロメータ法及
びエリプソメトリ法で測定し、評価した。

【００９６】

【表２】

【００９７】本実施例２では、高周波電源５６の周波数
は、１３．５６ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、８０ＭＨｚであっ
たが、高周波電源５６、整合器５５、電力分配器７６、
同軸ケーブル５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ、電流導
入端子５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ、撚り線型同軸
ケーブル７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄ等は８０ＭＨ
ｚ〜３００ＭＨｚにも十分に応用可能であるから、ａ−
Ｓｉ製膜も８０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数で十分可
能であるといえる。

【００９８】ところで、上記データは、図１６に示され
る従来例では、困難視されていた１ｍ×１ｍという超大
面積基板を対象に、電源周波数１３．５６ＭＨｚ、６０
ＭＨｚ、８０ＭＨｚともに著しく良好な結果が得られて
いることを示している。また、表面処理装置の構成も、
方法論としても、本願発明の一実施例がａ−Ｓｉ製膜で
の大面積化技術及び電源周波数の高周波数技術として極
めて有効であることを示している。

【００９９】なお、上記実施例における製膜条件とし
て、放電ガスの混合比例えばＳｉＨ₄とＨ₂ の流量比、
圧力、基板温度、及びプラズマ発生電力等を適正化する
ことで、ａ−Ｓｉのみならず、微結晶Ｓｉ及び多結晶Ｓ
ｉを製膜できることは公知である。

【０１００】また、放電用ガスとして、ＳｉＨ₄ 、ＮＨ
₃ 、Ｎ₂ 等を用いれば、ＳｉＮｘ膜を製膜できること、
エッチング作用をもつガス、例えばＳＦ₆ 、ＳｉＣ
ｌ₄ 、ＣＦ₄ 及びＮＦ₃ 等エッチグガスを用いれば、基
板の表面に所定のエッチング処理が行なえることも公知
である。

【０１０１】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明による請求項１
の表面処理装置によれば、非接地電極の構造が金属製の
薄膜構造となり、電力供給箇所が該電極の表面に設けら
れるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ
〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間
分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処
理、即ち製膜速度及びエッチング速度の向上と均一性向
上が可能となった。この効果は、ＬＳＩ、ＬＣＤ、複写
機用感光体の産業のみならず、太陽電池産業界での生産
性向上に関する貢献度は著しく大きい。

【０１０２】請求項２の表面処理装置によれば、ガス吐
出孔が設けられた電気絶縁物基体に前記電極が接着され
るので、該薄膜電極の構造強度を増大させ、電力供給箇
所を基板と対向する電極面、即ちプラズマを生成する空
間に接する表面に設置させるので、従来困難視されてい
たＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用い
る高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基
板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度及びエッチン
グ速度の向上と均一性向上が可能となった。この効果
は、ＬＳＩ、ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみなら
ず、太陽電池産業界での生産性向上に関する貢献度は著
しく大きい。

【０１０３】請求項３の表面処理装置によれば、電力供
給箇所が基板と対向する電極面の中央部、即ちプラズマ
を生成する空間に接する表面の中央部に設置されるの
で、従来困難視されていたＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３０
０ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の
均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即
ち製膜速度及びエッチング速度の向上と均一性向上が可
能となった。この効果は、ＬＳＩ、ＬＣＤ、複写機用感
光体の産業のみならず、太陽電池産業界での生産性向上
に関する貢献度は著しく大きい。

【０１０４】請求項４の表面処理装置によれば、電力供
給箇所が基板と対向する電極面、即ちプラズマを生成す
る空間に接する表面の略均等な位置に複数設定されるの
で、従来困難視されていた１ｍ×１ｍ級の超大面積基板
を対象に１３．５６ＭＨｚ級及びＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ
〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間
分布の均一化が可能となり、超大面積基板に対する均一
な表面処理、即ち製膜速度及びエッチング速度の向上と
均一性向上が可能となった。この効果は、特に、太陽電
池、ＬＣＤ業界での生産性向上に基づく生産性向上に関
する貢献度は著しく大きいものである。また、ＬＳＩ、
複写機感光体等の分野でも生産性向上についての貢献度
は著しく大きい。

【０１０５】請求項５の表面処理装置によれば、上記請
求項１乃至請求項４を実現する確実な手段としてその価
値は著しく大きい。

【０１０６】請求項６によれば、高周波（ＨＦ帯）及び
ＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の周波数を使用
するプラズマ現象のメリットを得て、かつ均一な表面処
理を行なうことが可能となる。

【０１０７】請求項７によれば、上記請求項１〜４の効
果に加えて、高周波電源、整合器、電力分配器及び同軸
ケーブルがひとつにまとめられているので、電力供給系
の構成が簡素でかつコスト的に著しく安価になるという
効果がある。

【０１０８】請求項８によれば、ＬＣＤ、複写機用感光
体、太陽電池、ＬＳＩ等薄膜半導体の応用製品の生産性
向上及び品質・性能向上が図られるという効果が生じる
のでコストを著しく低減できる。

【０１０９】請求項９によれば、製品のサイズが大きい
程製品価値が増大する、いわゆる大面積画面化を、ＬＣ
Ｄ、複写機用感光体及び太陽電池等の応用製品を創出で
きるという効果が、斯界での価値は極めて大きい。

【０１１０】請求項１０の表面処理方法によれば、従来
法では、電極の後面即ちプラズマを生成する空間に接し
ない面に設置された電力供給箇所を、基板と対向する電
極プラズマを生成する空間に接する表面に設置する方法
とすることにより、従来困難視されていたＶＨＦ帯（３
０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズ
マの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一
な表面処理即ち製膜速度及びエッチング速度の向上と均
一性向上が可能となった。この効果は、ＬＳＩ、ＬＣ
Ｄ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池産業界
での生産性向上に関する貢献度は著しく大きい。

【０１１１】請求項１１の表面処理方法によれば、従来
法では、電極の後面即ちプラズマを生成する空間に接し
ない面に設置された電力供給箇所を、基板と対向する電
極の中央部即ちプラズマを生成する空間に接する表面の
中央部に設置する方法とすることにより、従来困難視さ
れていたＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源
を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能とな
り、基板に対する均一な表面処理即ち製膜速度及びエッ
チング速度の向上と均一性向上が可能となった。この効
果は、ＬＳＩ、ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみなら
ず、太陽電池産業界での生産性向上に関する貢献度は著
しく大きい。

【０１１２】請求項１２によれば、従来法では電極の後
面即ちプラズマを生成する空間に接しない面に設置され
た複数の電力供給箇所を、基板と対向する電極面（前
面）即ちプラズマを生成する空間に接する表面に設置す
るようにしたので、従来困難視されていた１ｍ×１ｍ級
の超大面積基板を対象に１３．５６ＭＨｚ級及びＶＨＦ
帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度
プラズマの空間分布の均一化が可能となり、超大面積基
板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度及びエッチン
グ速度の向上と均一性向上が可能となった。この効果
は、特に、太陽電池、ＬＣＤ業界での生産性向上に基づ
く生産性向上に関する貢献度は著しく大きいものであ
る。また、ＬＳＩ、複写機感光体などの分野でも生産性
向上についての貢献度は著しく大きい。

【０１１３】請求項１３の表面処理方法によれば、前記
請求項１０及び請求項１２を実現する確実な方法として
その価値は著しく大きい。

【０１１４】請求項１４の表面処理方法によれば、高周
波（ＨＦ帯）及びＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨ
ｚ）の周波数を使用するプラズマ現象即ち高密度プラズ
マ化のメリットを得て、かつ均一な表面処理を行なうこ
とが可能となり、ＬＣＤ、ＬＳＩ、太陽電池等の業界で
の貢献度は著しく大きい。

【０１１５】請求項１５の表面処理方法によれば、請求
項１０〜１４の効果に加えて、高周波電源、整合器、電
力分配器及び同軸ケーブルが一つにまとめられる方法が
提供されるので、電力供給系の構成を簡素にし、かつコ
ストを著しく低減できる。

【０１１６】請求項１６の表面処理方法によれば、ＬＣ
Ｄ、複写機用感光体、太陽電池、ＬＳＩ等薄膜半導体の
応用製品の生産性向上及び品質・性能向上が図られると
いう効果が生じるのでコストを著しく低減できる。

【０１１７】請求項１７の表面処理方法によれば、製品
のサイズが大きい程製品価値が増大する、いわゆる大面
積画面化の方法を、ＬＣＤ、複写機用感光体及び太陽電
池等の応用製品製造に提供できるので、新製品の創出と
いう効果が生じる。それ故、斯界での工業的価値は極め
て大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る表面処理装置の全体を
示す概略図。

【図２】図１の装置の電気絶縁物基体と撚り線型同軸ケ
ーブルを挿通する貫通穴と非接地薄膜電極の蒸着を説明
するための図。

【図３】図１の装置における撚り線同軸型ケーブルと非
接地電極との接続状況を示す説明図。

【図４】本発明の実施例２に係る表面処理装置の全体を
示す概略図。

【図５】図４の表面処理装置の一構成である金属薄膜電
極を表面側から見た斜視図。

【図６】図４の表面処理装置の一構成である電力分配器
の説明図。

【図７】電力供給箇所が１つの場合の、従来の表面処理
装置による高周波電源より出力された高周波電流の流れ
を説明する為の図。

【図８】電力供給箇所が複数の場合の、従来の表面処理
装置による高周波電源より出力された高周波電流の流れ
を説明する為の図。

【図９】従来の表面処理装置によるプラズマ空間の電位
分布を示す説明図。

【図１０】本発明の表面処理装置による高周波電源より
出力された高周波電流の流れを説明する為の図。

【図１１】本発明の表面処理装置（図１）によるプラズ
マ空間の電位分布を示す説明図。

【図１２】本発明の表面処理装置の一構成である撚り線
型同軸ケーブルの説明図。

【図１３】本発明の別な表面処理装置（図４）による高
周波電源より出力された高周波電流の流れを説明する為
の図。

【図１４】本発明の表面処理装置（図４）によるプラズ
マ空間の電位分布を示す説明図。

【図１５】従来の表面処理装置による基板（面積：５０
ｃｍ×５０ｃｍ級）の膜厚分布と電源周波数との関係を
示す特性図。

【図１６】従来の表面処理装置による基板（面積：１０
０ｃｍ×１００ｃｍ級）の膜厚分布と電源周波数との関
係を示す特性図。

【図１７】従来の表面処理装置の説明図。

【図１８】従来の他の表面処理装置の説明図。

【図１９】図１８の表面処理装置の一構成である電力分
配器の説明図。

【図２０】従来の更に他の表面処理装置の説明図。

【図２１】図２０の表面処理装置における非接地電極に
形成される電力供給箇所の説明図。

【符号の説明】

４１，４２…真空容器、 ４３，４４…ゲートバルブ、 ４５…電気絶縁物基体、 ４５ａ…電力供給用孔、 ４６…金属薄膜電極、 ４７…基板ヒータ、 ４８…接地電極、 ５０…ガス噴出孔、 ５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ…電力供給箇
所、 ５３…放電用ガス導入管、 ５４…同軸ケーブル、 ５５…整合器、 ５６…高周波電源、 ５７，５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ…電流導入端
子、 ５９，６３…排気系、 ６０，６４…真空ポンプ、 ６１…基板ヒータ用電源、 ６５…金属製ビス、 ６９…金属製治具、 ７２…芯線、 ７６…電力分配器、 ７７，７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄ…撚り線型同軸
ケーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００ Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 真島 浩 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工業株式会社長崎研究所内 (56)参考文献 特開 平９−279350（ＪＰ，Ａ) 特開2000−58465（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 16/56 H01L 21/203 - 21/3065 H05H 1/46

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に基板がセットされる、排気系を備
   えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを導入す
   る放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対
   向して配置された電極と、この電極に高周波電力を供給
   して放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力供
   給系とを具備し、生成したプラズマを利用して真空容器
   に配置される基板の表面を処理する表面処理装置におい
   て、 前記電極は金属製の薄膜構造であり、また前記電力供給
   系による前記電極への電力供給箇所は前記基板と対向す
   る電極面の中央部に位置し、更に前記電力供給系による
   前記電力供給箇所への電力供給に同軸ケーブルを用いる
   とともに、前記電極に同軸ケーブルを挿通する貫通穴を
   設けたことを特徴とする表面処理装置。
2. 【請求項２】 内部に基板がセットされる、排気系を備
   えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを導入す
   る放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対
   向して配置された電極と、この電極に高周波電力を供給
   して放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力供
   給系とを具備し、生成したプラズマを利用して真空容器
   に配置される基板の表面を処理する表面処理装置におい
   て、 前記電極は金属製の薄膜構造であり、また前記電力供給
   系による前記電極への電力供給箇所は、前記基板と対向
   する電極面に複数個略均等な位置に設定されており、更
   に前記電力供給系による前記電力供給箇所への電力供給
   に同軸ケーブルを用いるとともに、前記電極に同軸ケー
   ブルを挿通する貫通穴を設けたことを特徴とする 表面処
   理装置。
3. 【請求項３】 前記電極は、絶縁物の基体上に接着され
   ていることを特徴とする請求項１若しくは請求項２いず
   れか記載の表面処理装置。
4. 【請求項４】 前記高周波電力の周波数は、１０ＭＨｚ
   〜３００ＭＨｚのＨＦ帯乃至ＶＨＦ帯に属していること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか記載の表面
   処理装置。
5. 【請求項５】 アモルファスＳｉ系薄膜、微結晶Ｓｉ系
   薄膜及び多結晶Ｓｉ系薄膜のうちいずれかを製膜するこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか記載の表
   面処理装置。
6. 【請求項６】 前記電極は方形な前面を有し、前記基板
   は液晶ディスプレイ用又は複写機の感光体用又は太陽電
   池用の基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項
   ５いずれか記載の表面処理装置。
7. 【請求項７】 内部に基板がセットされる、排気系を備
   えた真空容器と、この真空容器内に放電用ガスを導入す
   る放電用ガス導入系と、前記真空容器内に前記基板と対
   向して配置された電極と、この電極に高周波電力を供給
   して放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力供
   給系とを具備した表面処理方法を用いて、生成したプラ
   ズマを利用して真空容器に配置される基板の表面を処理
   する表面処理方法において、 前記電極として電気絶縁物の基体上に銀、金、アルミニ
   ウム、銅、クロム及びニッケル等の金属あるいはその合
   金から成る被膜を接着させ、前記電力供給系による該電
   極への電力供給を該基体に電力供給ケーブルを挿通する
   貫通穴を設けることにより、前記基板と対向する該電極
   の前面で該電力供給ケーブルと該電極とを接続するよう
   にしたことを特徴とする表面処理方法。
8. 【請求項８】 前記電力供給系による前記電極への電力
   供給箇所を、前記基板と対向する電極面の中央部に設け
   て、前記電力供給系より前記電力供給箇所に電力を供給
   することを特徴とする請求項７記載の表面処理方法。
9. 【請求項９】 前記電力供給系による前記電極への電力
   供給箇所を、前記基板と対向する電極面に複数個略均等
   な位置に設けて、前記電力供給系より前記各電力供給箇
   所に電力を供給することを特徴とする請求項７記載の表
   面処理方法。
10. 【請求項１０】 前記電力供給系による前記電力供給箇
    所への電力供給に同軸ケーブルを用いるとともに、前記
    電極に同軸ケーブルを挿通する貫通穴を設けたことを特
    徴とする請求項７乃至請求項９いずれか記載の表面処理
    方法。
11. 【請求項１１】 前記高周波電力の周波数は、１０ＭＨ
    ｚ〜３００ＭＨｚのＨＦ帯乃 至ＶＨＦ帯に属しているこ
    とを特徴とする請求項７乃至請求項１０いずれか記載の
    表面処理方法。
12. 【請求項１２】 前記高周波電力を発生させる高周波電
    源の出力を整合器に伝送し、該整合器の出力を電力分配
    器に伝送し、この電力分配器及び同軸ケーブルを介して
    前記電力供給箇所に高周波電力を供給することを特徴と
    する請求項７乃至請求項１１いずれか記載の表面処理方
    法。
13. 【請求項１３】 放電用ガスとして少なくともモノシラ
    ンガスを用いてアモルファスＳｉ系薄膜、微結晶Ｓｉ系
    薄膜及び多結晶Ｓｉ系薄膜のうちいずれかを製膜するこ
    とを特徴とする請求項７乃至請求項１２いずれか記載の
    表面処理方法。
14. 【請求項１４】 基板として５０ｃｍ×５０ｃｍの面積
    を超える大面積基板を用い、基板温度を８０℃乃至３５
    ０℃にして表面処理を行なうことを特徴とする請求項７
    乃至請求項１３いずれか記載の表面処理方法。