JP4289246B2

JP4289246B2 - 薄膜形成装置

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Publication number: JP4289246B2
Application number: JP2004212416A
Authority: JP
Inventors: 康史榊原
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: JP2006032810A

Description

本発明は薄膜形成装置に関し、特にプラズマＣＶＤ法を用いて基板表面等に薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。

プラズマＣＶＤ装置は、その反応容器内への原料ガスの導入後に、プラズマを発生させて原料ガスを分解、反応させ、基板表面等に薄膜を形成する。このようなプラズマＣＶＤ装置は、半導体製造をはじめとする薄膜形成に広く利用されている。特に平行平板電極間に電圧を印加してプラズマを発生させる、いわゆる容量結合型の平行平板型プラズマＣＶＤ装置は、装置構成が簡単であることから既に広く実用されている。

図８は従来のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。
この図８に示すプラズマＣＶＤ装置１００は、平行平板型プラズマＣＶＤ装置であり、反応容器１０１内に対向して平行に配置された平板状の高周波電圧印加電極１０２および接地電極１０３を有している。高周波電圧印加電極１０２には、その端部に接続された給電線１０４およびインピーダンス整合器１０５を介して高周波電源１０６が接続されている。また、接地電極１０３には、図示しないヒータが内蔵されている。

このようなプラズマＣＶＤ装置１００を用いた基板２００への成膜は、まず、基板２００を図示しない搬送機構によって反応容器１０１内に搬送し、接地電極１０３に密着させて配置する。そして、その基板２００を接地電極１０３に内蔵されたヒータを用いて所定温度に加熱した後、反応容器１０１内に薄膜原料となるガスを導入する。その後、インピーダンス整合器１０５を介して高周波電圧印加電極１０２に電圧を印加し、高周波電圧印加電極１０２と接地電極１０３の間に形成される放電領域１０７にプラズマを発生させる。これによって原料ガスをプラズマ化して分解、反応させ、基板２００上に所望の薄膜を形成する。

ところで、近年では、成膜対象となる基板が大型化する傾向にあり、例えば、太陽電池製造過程におけるアモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」と記す。）膜の形成では、その基板サイズが１ｍ角以上になってきている。そのため、装置も大型化が進み、装置の設置床面積低減の観点から、基板を床面に対し垂直に立てた状態で反応容器内に配置し、その状態のまま成膜処理を行う、上記図８に示したような縦型のプラズマＣＶＤ装置１００が提案されている。図８のプラズマＣＶＤ装置１００では、高周波電圧印加電極１０２に高周波電力を供給する高周波給電系も装置上部に配置した構成になっている。

平行平板型プラズマＣＶＤ装置では、これまで、プラズマを発生させるための電源として、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源が一般的に利用されてきた。しかし、近年、電源周波数を高くすることにより、薄膜の形成速度および膜質を向上させることができることがわかってきている。これは、電源の高周波化により、平行平板電極間に電子がトラップされ、低い印加電圧でプラズマを維持することができ、成膜中に基板面に入射するエネルギー粒子が減少して基板面が受けるダメージが軽減されるためと考えられている。このことから、現在では、プラズマＣＶＤ装置の電源周波数として、より高い２０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の高周波が選択されるようになってきている。

ところが、このような基板の大面積化と電源の高周波化が進むと、次のような問題も生じる。すなわち、高周波化で電磁波の波長が小さくなり、電極の寸法が波長と同程度となった場合には、電極の電位について言及することができなくなり、電極部位によって電位が異なるという現象が発生する。したがって、電極を分布定数回路として考える必要が生じることになる。

図９は従来の縦型プラズマＣＶＤ装置の電極構成の説明図であって、（Ａ）は構成模式図、（Ｂ）は等価回路図である。
図９（Ａ）に示すように、上記図８の縦型のプラズマＣＶＤ装置１００は、高周波電源１０６に電気的に接続された高周波電圧印加電極１０２と接地電極１０３を備えた電極構成を有している。このような電極構成の場合、図９（Ｂ）に示すように、その分布定数回路３００には、高周波電源１０６が接続された回路内に複数の抵抗（Ｒ）、インダクタンス（Ｌ）、キャパシタンス（Ｃ）が存在する。この分布定数回路３００を受端が開放端の有限長分布定数回路と考えると、開放端側で反射が起こるので、電極内には定在波が立つ。

定在波の立ち方は、線路の分布定数により定まるので不明であるが、仮に特性インピーダンス５０Ωの信号ケーブル（Ｌ＝０．５ｍＨ／ｋｍ，Ｃ＝２００ｎＦ／ｋｍ）の値を使って計算すると、伝播速度（ｖ）および波長（λ₁，λ₂）は次のようになる。

v = 1／(LC)^1/2 = 1／(0.5×10^-3×200×10^-9)^1/2 [km/s] = 1.0×10⁸ [m/s] …（１）
λ₁ = v／f = 1.0×10⁸／13.56×10⁶ = 7.37 [m] (13.56MHz) …（２ａ）
λ₁ = v／f = 1.0×10⁸／27×10⁶ = 3.7 [m] (27MHz) …（２ｂ）
図１０は従来の縦型プラズマＣＶＤ装置の電極電位分布である。

定在波の腹と節の間隔は、周波数１３．５６ＭＨｚ，２７ＭＨｚのときにそれぞれλ₁／４，λ₂／４となるので、開放端で完全反射するとした場合の定在波の立ち方は、この図１０に示すようになる。図１０において、横軸は開放端からの距離（ｍ）を表し、縦軸は定在波振幅（開放端の定在波振幅＝１）を表している。

実際には電極間にプラズマが発生するので定在波の立ち方は不明であるが、給電端より開放端側の電位が大きくなること、また、周波数が大きくなればその電位差が大きくなることは明らかである。その電位差に応じて放電領域１０７のプラズマ密度に差が生じるため、結果として得られる膜厚は、給電端側が薄く、開放端側が厚い、極めて不均一な膜厚分布になってしまうようになる。

電極面内の電位差を小さくするためには、送電距離をなるべく小さく、かつ均等にすることが必要であり、高周波電力の給電は、高周波電圧印加電極の中心部から行うことが望ましいと考えられる。

従来、基板を水平にした状態で成膜処理を行う一般的な横型の平行平板型プラズマＣＶＤ装置に関し、電極面内の電位分布の均一化を目的として、例えば、高周波電圧印加電極の表面（接地電極との対向面）中央部に給電箇所を設けたプラズマＣＶＤ装置が提案されている（特許文献１参照）。さらに、この提案では、高周波電圧印加電極への給電を同軸ケーブルで行い、成膜処理中のケーブル温度の上昇を抑える試みもなされている。
特開２００２−１６００６号公報

しかし、縦型プラズマＣＶＤ装置について給電箇所を高周波電圧印加電極中央部に設ける場合には、以下のような問題が生じる。
図１１は縦型プラズマＣＶＤ装置の別の構成例である。ただし、図１１では、図８に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。

インピーダンス整合器１０５を装置上部に配置した縦型プラズマＣＶＤ装置４００の場合、たとえ高周波電圧印加電極１０２の中央部から給電したとしても、基板上では、電極上部側に対応する部分の膜厚が薄くなる傾向が見られる。これは、給電線４０１と高周波電圧印加電極１０２の間が浮遊キャパシタンス４０２により容量結合し、高周波電流が電極上部側に流れやすくなるためである。浮遊キャパシタンス４０２の影響を低減するためには、給電線４０１と高周波電圧印加電極１０２の距離を大きくすればよいが、その場合、反応容器１０１の容積を大きくしなければならなくなる。装置が大型化すれば、その製造コストの増大のみならず、それを設置する建屋の建設費の増大をも招く。

一方、給電線４０１に同軸ケーブルを用いれば、高周波電力がシールドされるようになり、浮遊キャパシタンス４０２による容量結合を抑制することが可能になる。しかしながら、インピーダンス整合器１０５以降の給電線４０１に同軸ケーブルを用いた場合、同軸ケーブル内で定在波による熱損失が生じて生産エネルギーのロスを招くとともに、同軸ケーブルの劣化も懸念される。特に基板の大面積化により、必要な電力は大きくなっており、現実的には冷却等の設備が必要になるため、装置構成が複雑化してしまうようになる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、設置床面積が小さく、かつ、大面積基板に均一性良く薄膜を形成することのできる薄膜形成装置を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、電極間に印加される電圧によって発生する放電を利用して薄膜の形成を行う薄膜形成装置において、接地された平板状の接地電極と、電気的に接続された複数の電極板を有し前記複数の電極板のうち前記接地電極に対向する電極板の面が前記接地電極の面と平行に配置され前記接地電極に対向する電極板と異なる電極板に給電が行われ、前記給電が行われる電極板と前記給電が行われる電極板に対向する電極板との間の静電容量が異なる部分を有する電圧印加電極と、前記電圧印加電極と前記接地電極との間に電圧が印加されて内部に放電領域が形成される反応容器と、を有することを特徴とする薄膜形成装置が提供される。

このような薄膜形成装置によれば、電圧印加電極が電気的に接続された複数の電極板を有しており、接地電極に対向する電極板の面がその接地電極面と平行に配置されるとともに、給電はその接地電極に対向する電極板とは異なる電極板に対して行われる。これにより、給電が行われた電極板において電力のアンバランスが生じても、その電力が電気的に接続された他の電極板へと伝播する段階でそのアンバランスは解消されていき、接地電極に対向する電極板面内に電力を略均等に供給することができるようになる。

本発明の薄膜形成装置は、電圧印加電極が電気的に接続された複数の電極板を有しており、接地電極に対向する電極板の面がその接地電極面と平行に配置されて、給電がその接地電極に対向する電極板と異なる電極板に行われるようにした。これにより、接地電極に対向する電極板に電力を略均等に供給することができるようになるため、放電領域におけるプラズマ密度分布の均一化を図ることができ、大面積基板上に膜厚の均一性の良い薄膜を形成することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。

この第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０は、基板１を略垂直状態で成膜可能な縦型の平行平板型プラズマＣＶＤ装置であり、反応容器１１内には、電圧印加電極である高周波電圧印加電極１２および接地された接地電極１３が対向して配置されている。

反応容器１１は、図示しない真空ポンプによって減圧可能に構成されている。また、基板１は、図示しない搬送機構によって略垂直状態で反応容器１１内に搬送されて平板状の接地電極１３表面に密着配置されるとともに、成膜時は接地電極１３に内蔵された図示しないヒータにより所定温度に制御されるようになっている。

高周波電圧印加電極１２には、給電線１４およびインピーダンス整合器１５を介して高周波電源１６が接続されている。インピーダンス整合器１５は装置上部に配置され、給電線１４は反応容器１１の天井部からその内部に挿通されている。なお、給電線１４は同軸ケーブルである必要はなく、従来一般的に用いられているケーブル材が使用可能になっている。

高周波電圧印加電極１２と接地電極１３の対向する面の大きさは、共に１０００ｍｍ×１０００ｍｍであり、例えば近年の太陽電池製造におけるａ−Ｓｉ膜形成のように、大面積基板に対する薄膜形成が行えるように構成されている。

高周波電圧印加電極１２は、平板状の第１，第２，第３の電極板１２ａ，１２ｂ，１２ｃを備え、第１の電極板１２ａが接地電極１３から最も離れた位置に、第３の電極板１２ｃが接地電極１３に最も近い位置に、そして、第２の電極板１２ｂが第１，第３の電極板１２ａ，１２ｃに挟まれた位置に、それぞれ配置されている。これら第１，第２，第３の電極板１２ａ，１２ｂ，１２ｃは接地電極１３に平行に配置されるとともに、それぞれの中央部が接続部１７で電気的に接続されている。

なお、第１，第２の電極板１２ａ，１２ｂ間隔や第２，第３の電極板１２ｂ，１２ｃ間隔は、この高周波電圧印加電極１２を従来のプラズマＣＶＤ装置の高周波電圧印加電極と置き換え可能であってその反応容器内に収まる範囲で、適当に設定することが可能である。また、その間隔は、反応容器のサイズ変更が可能であれば、そのサイズに応じて適当に設定して構わない。

高周波電源１６から高周波電圧印加電極１２への給電は、反応容器１１天井部から内部に導入された給電線１４により、接地電極１３から最も離れた第１の電極板１２ａの上端部に行われるようになっている。第１の電極板１２ａに供給された高周波電力は、接続部１７を介して第２，第３の電極板１２ｂ，１２ｃへと伝播し、その結果、第３の電極板１２ｃの電極面とこれに対向する接地電極１３の電極面との間に放電領域１８が形成されるようになる。

上記構成を有するプラズマＣＶＤ装置１０において、基板１に対する薄膜形成を行う場合には、まず、搬送機構により基板１が略垂直状態で反応容器１１内に搬送されて接地電極１３表面に密着配置される。そして、真空ポンプによる反応容器１１内の排気後、図示しないガス導入機構により反応容器１１内に原料ガスが導入される。この状態で高周波電圧印加電極１２にインピーダンス整合器１５を介して高周波電源１６から高周波電力が供給され、高周波電圧印加電極１２と接地電極１３の間に高周波電圧が印加される。それにより、反応容器１１内では、高周波電圧印加電極１２と接地電極１３の間の放電領域１８にプラズマが発生し、原料ガスがプラズマ化されて分解、反応が起こり、基板１上に薄膜が形成される。

このような薄膜形成過程における高周波電圧印加電極１２への給電は、まず、給電線１４が接続された第１の電極板１２ａに行われる。その場合、その上端部から給電された第１の電極板１２ａには、その上部側（給電端側）が低く、下部側（開放端側）が高くなるような電位差が発生する。

その後、この第１の電極板１２ａに供給された高周波電力は、接続部１７を介して第２，第３の電極板１２ｂ，１２ｃへと伝播する。その際、第１の電極板１２ａに発生していた電位差は、高周波電力が第３の電極板１２ｃまで伝播される段階で解消されていき、最終的には第３の電極板１２ｃ表面に略均等に高周波電力が供給されるようになる。それにより、第３の電極板１２ｃとそれに対向する接地電極１３との間にプラズマ密度の良好な放電領域１８が形成されるようになる。

このように、第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０によれば、第１の電極板１２ａにおける高周波電力のアンバランスが、その高周波電力が第２，第３の電極板１２ｂ，１２ｃへと順に伝播される段階で解消されていく。それにより、最終的に接地電極１３と対向する第３の電極板１２ｃ表面に略均等に高周波電力が供給されるようになり、大面積の基板１上に膜厚の均一性の良い薄膜を形成することが可能になる。

そのため、給電線１４を高周波電圧印加電極１２の中央部に接続しなくても、第３の電極板１２ｃ表面における高周波電力を略均等にできるため、良好な薄膜を形成することが可能になる。

さらに、このプラズマＣＶＤ装置１０では、同軸ケーブルを用いる必要がなく、また、その電極構造上、浮遊キャパシタンスによる容量結合を考慮する必要もない。仮に第１の電極板１２ａの中央部に給電箇所を設けたとしても、その際発生することのある浮遊キャパシタンスによる容量結合の薄膜形成への影響は、上記電極構造によって抑えられるようになる。

また、このプラズマＣＶＤ装置１０は、インピーダンス整合器１５を装置上部に配置しているので、その設置床面積の増加を抑えることが可能になっている。
次に、第２の実施の形態について説明する。

図２は第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。ただし、図２では、図１に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。
この第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置２０は、接地電極１３に平行な平板状の第１，第２，第３の電極板２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備えた高周波電圧印加電極２１において、第２の電極板２１ｂがその上部側と下部側で非対称な形状で構成されている点で、上記第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と相違する。その他の構成は、第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と同じである。

第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置２０における第２の電極板２１ｂは、第１，第２，第３の電極板２１ａ，２１ｂ，２１ｃをそれらの中央部で電気的に接続している接続部２２より上部側が、下部側よりも小さくなるよう構成されている。ここでは、第１の電極板２１ａに対向する第２の電極板２１ｂの上部側の面積が、その下部側の面積の２分の１になるよう構成されている。

このような電極構造とすると、第１，第２の電極板２１ａ，２１ｂ間の静電容量が、上部側に対して下部側が２倍になり、第１の電極板２１ａの上端部から給電を行った場合でも、その上部側と下部側での高周波電力のバランスが保たれるようになる。さらに、第１，第２，第３の電極板２１ａ，２１ｂ，２１ｃが中央部で電気的に接続されているので、第３の電極板２１ｃへの電力供給がバランス良く行われるようになる。したがって、第３の電極板２１ｃ表面に高周波電力が略均等に供給されるようになり、大面積の基板１上に膜厚の均一性の良い薄膜を形成することができるようになる。

次に、第３の実施の形態について説明する。
図３は第３の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。ただし、図３では、図１に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。

この第３の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置３０では、高周波電圧印加電極３１が平板状の第１，第２の電極板３１ａ，３１ｂを電気的に接続して構成されており、第１の電極板３１ａの上端部に給電線１４が接続され、また、第２の電極板３１ｂが接地電極１３に対向して平行に配置されている。さらに、第１の電極板３１ａは、第１，第２の電極板３１ａ，３１ｂを中央部で電気的に接続している接続部３２を中心に、その上部側の第２の電極板３１ｂとの間隔が下部側の第２の電極板３１ｂとの間隔よりも広くなるよう、第２の電極板３１ｂに対して傾斜して配置されている。これらの点で、この第３の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置３０は、上記第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と相違する。その他の構成は、第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と同じである。

この第３の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置３０における第１の電極板３１ａは、ここでは、平均でその上部側の第２の電極板３１ｂとの間隔が下部側の第２の電極板３１ｂとの間隔の２倍になるように構成されている。

このような電極構造とすると、第１，第２の電極板３１ａ，３１ｂ間の静電容量が、上部側に対して下部側が２倍となり、第１の電極板３１ａの上端部から給電を行った場合でも、その上部側と下部側での高周波電力のバランスが保たれるようになる。さらに、第１，第２の電極板３１ａ，３１ｂが中央部で電気的に接続されているので、第２の電極板３１ｂへの電力供給がバランス良く行われるようになる。したがって、第２の電極板３１ｂ表面に高周波電力が略均等に供給されるようになり、大面積の基板１上に膜厚の均一性の良い薄膜を形成することができるようになる。

次に、第４の実施の形態について説明する。
図４は第４の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。ただし、図４では、図１に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。

この第４の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置４０は、高周波電圧印加電極１２の平板状の第１，第２の電極板１２ａ，１２ｂ間の接続部１７より下部側に、比誘電率ε_rが約２の誘電体４１を配置している点で、上記第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と相違する。その他の構成は、第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と同じである。

このように第１，第２の電極板１２ａ，１２ｂ間に部分的に入れる誘電体４１としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることができる。
このような電極構造とすると、第１，第２の電極板１２ａ，１２ｂ間の静電容量が、上部側に対して下部側が２倍となり、第１の電極板１２ａの上端部から給電を行った場合でも、その上部側と下部側での高周波電力のバランスが保たれるようになる。さらに、第１，第２，第３の電極板１２ａ，１２ｂ，１２ｃが中央部で電気的に接続されているので、第３の電極板１２ｃへの電力供給がバランス良く行われるようになる。したがって、第３の電極板１２ｃ表面に高周波電力が略均等に供給されるようになり、大面積の基板１上に膜厚の均一性の良い薄膜を形成することができるようになる。

このように第１，第２の電極板１２ａ，１２ｂ間の静電容量の調整に誘電体４１を用い、その種類を適当に選択することにより、静電容量の微細な調整を簡便に行うことが可能になる。

以上述べたように、第２，第３，第４の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置２０，３０，４０では、電極板面積、空隙長、誘電体挿入により、いずれも第１の電極板２１ａ，３１ａ，１２ａと第２の電極板２１ｂ，３１ｂ，１２ｂの間の下部側の静電容量を上部側の２倍に調整するようにした。これにより、第１の電極板２１ａ，３１ａ，１２ａの上端部から給電を行っても、第１の電極板２１ａ，３１ａ，１２ａ内の高周波電力のバランスが保たれるようになり、その結果、放電領域１８におけるプラズマ密度分布の均一化が図られ、基板１上に良好な薄膜を形成することができるようになる。

なお、下部側の静電容量は、上部側の静電容量の２倍に限定されるものではなく、装置構成により適宜変更される。また、上記第２，第３，第４の実施の形態を、適当に２以上組み合わせた装置構成とすることも可能である。

次に、第５の実施の形態について説明する。
図５は第５の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。ただし、図５では、図１に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。

この第５の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置５０は、接地電極１３に対向して平行に配置された１枚の平板状の高周波電圧印加電極５１を有するとともに、給電線に代えて反応容器１１の壁部１１ａを高周波電圧印加電極５１への給電体とし、壁部１１ａと高周波電圧印加電極５１の中央部とが接続部５２で電気的に接続されている点で、上記第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と相違する。その他の構成は、第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と同じである。

このような電極構造とすると、反応容器１１の壁部１１ａが１枚の電極板として機能し、壁部１１ａと高周波電圧印加電極５１によって２層構造の高周波電圧印加電極が形成されるため、構造を複雑化することなく、高周波電圧印加電極５１表面に高周波電力を略均等に供給することができるようになる。また、このように反応容器１１の壁部１１ａを利用して電極構造を簡略化することにより、装置のコンパクト化や製造コストの低減が可能になる。

次に、第６の実施の形態について説明する。
図６は第６の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。ただし、図６では、図１に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。

この第６の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置６０では、反応容器１１のほぼ中央に、第１，第２，第３の電極板６１ｃ，６１ａ，６１ｂを備えた高周波電圧印加電極６１が配置されている。高周波電圧印加電極６１は、給電線１４に接続された第１の電極板６１ｃとこれを挟む第２，第３の電極板６１ａ，６１ｂが接続部６２で電気的に接続されて構成されている。そして、第２，第３の電極板６１ａ，６１ｂに対向して第１，第２の接地電極１３ａ，１３ｂがそれぞれ配置されており、第１，第２，第３の電極板６１ｃ，６１ａ，６１ｂはこの第１，第２の接地電極１３ａ，１３ｂに平行に配置されている。これらの点で、この第６の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置６０は、上記第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と相違する。その他の構成は、第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０と同じである。

上記第１の実施の形態で述べたのと同様、高周波電圧印加電極６１を３枚の第１，第２，第３の電極板６１ｃ，６１ａ，６１ｂを用いて構成することにより、高周波電圧印加電極６１への給電箇所を必ずしも電極中央部に設けることを要しない。そのため、この電極構造で第１の電極板６１ｃに供給した高周波電力を第２，第３の電極板６１ａ，６１ｂ表面に共に略均等に供給することができるようになる。したがって、図６に示したように、第２，第３の電極板６１ａ，６１ｂそれぞれに対向して第１，第２の接地電極１３ａ，１３ｂを配置することが可能になり、ひとつの反応容器１１内に２つの放電領域１８ａ，１８ｂを形成して同時に２枚の基板１ａ，１ｂに薄膜形成を行うことができる。これにより、装置を大型化することなく、生産性の向上を図ることができるようになる。

次に、一例として、上記第５の実施の形態で述べたプラズマＣＶＤ装置５０を用いて基板１上にａ−Ｓｉ膜を形成したときの膜厚測定結果について述べる。
図７は膜厚測定結果の一例である。図７において、横軸は給電端から開放端の間の位置を表し、縦軸は膜厚を表している。なお、図７には、比較のため、従来の縦型の平行平板型プラズマＣＶＤ装置（図８参照）で薄膜形成を行ったときの膜厚分布も併せて図示している。

図７より、従来のプラズマＣＶＤ装置を用いて薄膜形成を行った場合には、電極上端部から給電した場合における下部側、すなわち開放端側は、その電位が高くなるため膜厚は厚くなり、一方、給電端側は、電位が低くなるため膜厚は薄くなる。

これに対し、第５の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置５０を用いて薄膜形成を行った場合には、前述のように反応容器１１の壁部１１ａと高周波電圧印加電極５１の２層構造によって高周波電圧印加電極５１表面に高周波電力が略均等に供給されるようになるため、給電端から開放端に至るまでほぼ均一な膜厚分布を得ることができる。

以上説明したように、平行平板型プラズマＣＶＤ装置の高周波電圧印加電極の電極構造を工夫して、接地電極に対向する電極面内における電位差の発生を抑えることにより、電源を高周波化しても基板上に均一性良く薄膜を形成することができるようになる。また、以上述べたような電極構造とすることにより、大面積基板に品質の良い薄膜を形成することができ、かつ、設置床面積の小さいコンパクトなプラズマＣＶＤ装置を実現することができる。

なお、高周波電圧印加電極を構成する電極板数は上記の例に限定されるものではない。また、以上の説明では縦型の平行平板型プラズマＣＶＤ装置の電極構造について述べたが、これらの電極構造は横型の平行平板型プラズマＣＶＤ装置にも同様にして適用可能である。

第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。第３の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。第４の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。第５の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。第６の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。膜厚測定結果の一例である。従来のプラズマＣＶＤ装置の構成例である。従来の縦型プラズマＣＶＤ装置の電極構成の説明図であって、（Ａ）は構成模式図、（Ｂ）は等価回路図である。従来の縦型プラズマＣＶＤ装置の電極電位分布である。縦型プラズマＣＶＤ装置の別の構成例である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ基板
１０，２０，３０，４０，５０，６０プラズマＣＶＤ装置
１１反応容器
１１ａ壁部
１２，２１，３１，５１，６１高周波電圧印加電極
１２ａ，２１ａ，３１ａ，６１ｃ第１の電極板
１２ｂ，２１ｂ，３１ｂ，６１ａ第２の電極板
１２ｃ，２１ｃ，６１ｂ第３の電極板
１３，１３ａ，１３ｂ接地電極
１４給電線
１５インピーダンス整合器
１６高周波電源
１７，２２，３２，５２，６２接続部
１８放電領域
４１誘電体

Claims

電極間に印加される電圧によって発生する放電を利用して薄膜の形成を行う薄膜形成装置において、
接地された平板状の接地電極と、
電気的に接続された複数の電極板を有し前記複数の電極板のうち前記接地電極に対向する電極板の面が前記接地電極の面と平行に配置され前記接地電極に対向する電極板と異なる電極板に給電が行われ、前記給電が行われる電極板と前記給電が行われる電極板に対向する電極板との間の静電容量が異なる部分を有する電圧印加電極と、
前記電圧印加電極と前記接地電極との間に電圧が印加されて内部に放電領域が形成される反応容器と、
を有することを特徴とする薄膜形成装置。
前記複数の電極板は、各電極板の中央部で電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
前記静電容量が異なる部分は、前記給電が行われる電極板と前記給電が行われる電極板に対向する電極板との面積が異なることによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
前記静電容量が異なる部分は、前記給電が行われる電極板を前記給電が行われる電極板に対向する電極板に対し傾斜して配置することによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
前記静電容量が異なる部分は、前記給電が行われる電極板と前記給電が行われる電極板に対向する電極板との間に誘電体を配置することによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
前記複数の電極板のうち給電が行われる電極板が前記反応容器の壁部であることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
前記接地電極は、前記電圧印加電極を挟んだ両側にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。