JP5038769B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。

近年、プラズマの高密度化や低電子エネルギー化を図るために、プラズマ励起周波数の高周波化が試みられている。例えば、薄膜太陽電池セルのアモルファスシリコン薄膜は、１３．５６ＭＨｚ駆動の平行平板での容量結合プラズマによるプラズマＣＶＤで製造されている。これをより高周波化すると、プラズマ中の電子エネルギーが小さくなることで、アモルファスシリコン成膜中に発生するＳｉ−Ｈ_２重合反応を抑制でき、高品質な膜が形成される。

しかし、プラズマ励起周波数の高周波化は定在波による電極面内の電圧分布劣化を引き起こし、プラズマの分布が不均一になる。そのため、基板の大型化に対応する電極の大面積化が困難であった。具体的には、液晶ディスプレイや薄膜太陽電池の製造に用いられるガラス基板は矩形であるため、それに伴って電極も矩形となるが、矩形電極の場合、プラズマＣＶＤでは四隅のプラズマ密度が著しく低下するという問題があった。

このため、例えば一辺が２ｍを超えるような大型電極をもつプラズマ装置では、周波数は１３．５６ＭＨｚを採用するのが一般的であり、それ以上の周波数（２７．１２ＭＨｚや４０．６８ＭＨｚなど）は使用することができなかった。

そこで、この問題を解消するために、高高周波を利用したプラズマＣＶＤなどにおいて、大型の基板などを対象として、大面積で均一なプラズマを生成させ、均一処理を行うことができる高周波プラズマ生成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この高周波プラズマ生成装置は、放電電極に給電された高周波電力に基づいて放電状態を発生させるための放電電極への給電方法であって、異なる発振周波数の高周波を互いに独立する高周波電源を用いて、それぞれの電源の周波数の差により定在波の発生を抑制するものである。
特開２００１−２７４０９９号公報

ところで、上述の高周波プラズマ生成装置では、複数の高周波電源を用いて、それぞれの位相を変えながら電極に電圧を印加して均一なプラズマを生成させるため、制御が複雑であり、装置に過大な費用をかける必要があった。したがって、装置の量産化が困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、装置の構成を簡略化することができ、また、高周波電源を用いても均一なプラズマを生成することができるプラズマ処理装置を提供するものである。

請求項１に記載した発明は、被処理基板を配置可能な基板配置電極と、該基板配置電極に略平行に対向配置され、前記基板配置電極とは反対側に交流電圧を印加可能に構成された導電性材料からなる対向電極と、該対向電極と前記基板配置電極との間に配置された、誘電体材料からなる板状部材と、を備え、該板状部材は、該板状部材と前記対向電極との間に供給された処理ガスを、前記板状部材に形成された複数のガス噴出口から、前記基板配置電極に向かって噴出するように形成されたプラズマ処理装置において、前記対向電極に、貫通孔が形成されており、該対向電極が平面視において矩形状に形成され、該対向電極の中心点より四隅に接近した位置に、それぞれ前記交流電圧が印加される給電点が設けられていることを特徴としている。

このように構成することで、対向電極に印加した交流電圧の電磁波が貫通孔を通過して伝播することができるため、貫通孔の形成位置における電界強度を高めることができる。したがって、貫通孔の位置を調整することで、対向電極の裏面における電圧分布を調整することができるため、対向電極の裏面における電界強度を均一にすることができる。結果として、均一なプラズマを生成することができる効果がある。
また、対向電極に貫通孔を形成するだけで実現することができるため、装置の構成を簡略化することができる効果がある。

このように構成することで、矩形状の対向電極において四隅に接近した位置の電圧分布を調整することができ、対向電極の裏面における電界強度を均一にすることができる。したがって、均一なプラズマを生成することができる効果がある。

請求項２に記載した発明は、前記給電点を含む所定領域内のみに、前記貫通孔が形成されていることを特徴としている。

このように構成することで、対向電極の給電点に対応する裏面位置における電界強度を確実に高くすることができるため、より均一なプラズマを生成することができる効果がある。

請求項３に記載した発明は、前記給電点を含む所定領域内における前記貫通孔の形成密度は、前記所定領域外における前記貫通孔の形成密度より高くなっていることを特徴としている。

このように構成することで、対向電極の給電点に対応する裏面位置における電界強度を確実に高くすることができるとともに、対向電極の裏面における電界強度を自在に調整することができるため、さらに均一なプラズマを生成することができる効果がある。

請求項４に記載した発明は、前記対向電極の角部を含む所定領域内のみに、前記貫通孔が形成されていることを特徴としている。

このように構成することで、給電点の位置に関係なく、対向電極の角部近傍の所定領域における電界強度を高めることができる。したがって、均一なプラズマを生成することができる効果がある。

請求項５に記載した発明は、前記対向電極の角部を含む所定領域内における前記貫通孔の形成密度は、前記所定領域外における前記貫通孔の形成密度より高くなっていることを特徴としている。

このように構成することで、対向電極の角部近傍の所定領域において、電磁波を貫通孔に沿って伝播させることができるため、所定領域の電界強度を高めることができる。したがって、均一なプラズマを生成することができる効果がある。

請求項６に記載した発明は、前記対向電極における前記板状部材と対向する面に、誘電体からなるプレート部材が貼着され、該プレート部材により、前記対向電極の貫通孔が閉塞されていることを特徴としている。

このように構成することで、プレート部材により対向電極に形成された貫通孔を閉塞することができるため、板状部材と対向電極との間に供給された処理ガスが貫通孔から漏出することなく、確実にガス噴出口から基板配置電極に向かって供給することができる効果がある。

請求項７に記載した発明は、前記対向電極の貫通孔が、誘電体からなる埋込部材により閉塞されていることを特徴としている。

このように構成することで、埋込部材により対向電極に形成された貫通孔を閉塞することができるため、板状部材と対向電極との間に供給された処理ガスが貫通孔から漏出することなく、確実にガス噴出口から基板配置電極に向かって供給することができる効果がある。

本発明によれば、対向電極に印加した交流電圧の電磁波が、貫通孔を通過して伝播することができるため、貫通孔の形成位置における電界強度を高めることができる。したがって、給電点および貫通孔の位置を調整することで、対向電極の裏面における電圧分布を調整することができるため、対向電極の裏面における電界強度を均一にすることができる。結果として、均一なプラズマを生成することができる効果がある。
また、対向電極に貫通孔を形成するだけで実現することができるため、装置の構成を簡略化することができる効果がある。

（第一実施形態）
（成膜装置）
次に、本発明の第一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態における成膜装置の概略構成図である。
図１に示すように、プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置１０は、有底筒型形状の真空チャンバ１１を有している。真空チャンバ１１は、例えばアルミニウムなどの導電材で形成されている。また、真空チャンバ１１は、接地されており、接地電位を保持できるように構成されている。さらに、真空チャンバ１１の開口周縁部１２には、絶縁材からなる絶縁フランジ１３が設けられている。そして、真空チャンバ１１に連接するようにシールドカバーとして機能する蓋体１５が設けられている。つまり、真空チャンバ１１および蓋体１５で、箱型形状をなすように構成されている。また、絶縁フランジ１３により、接地電位に保持される真空チャンバ１１と交流電圧が印加される対向電極４０とを確実に絶縁することができる。

真空チャンバ１１の下部には、真空チャンバ１１の底部１６を挿通するように支柱１７が配置されており、支柱１７の先端（真空チャンバ１１内）は、板状のヒータベース１８の底面１９と接続されている。また、支柱１７は、真空チャンバ１１の外部に設けられた図示しない昇降機構に接続されており、上下方向に移動可能に構成されている。つまり、支柱１７の先端に接続されているヒータベース１８および基板２０を載置するための基板テーブル２１を上下方向に昇降可能に構成されている。真空チャンバ１１の外部において、支柱１７の周縁を覆うようにベローズ２３が設けられている。

なお、ヒータベース１８は、表面が平坦に形成された板状の部材であり、その上面に基板テーブル２１が載置されている。ヒータベース１８は、例えばインコネル（登録商標）などのニッケル系合金からなる導電材で形成されている。なお、ヒータベース１８は、剛性を有し、耐食性および耐熱性を有するものであればよい。

また、基板テーブル２１は、ヒータベース１８と同様に表面が平坦に形成された板状の部材であり、その上面に基板２０が載置されている。基板テーブル２１は、例えばアルミニウム合金などの導電材で形成される。基板テーブル２１は接地電極として機能するため、導電性を有するものが採用される。

基板テーブル２１は、その内部にヒータ線２２が内包されており、温度調節可能に構成されている。ヒータ線２２は、基板テーブル２１の平面視略中央部の底面から引き出されており、ヒータベース１８の平面視略中央部に形成された貫通孔２６および支柱１７の内部を挿通して、真空チャンバ１１の外部へと導かれている。そして、ヒータ線２２は真空チャンバ１１の外部にて図示しない電源と接続され、温度調節がなされるように構成されている。

また、ヒータベース１８と真空チャンバ１１との間を接続するようにアースプレート２５が平面視において略等間隔に複数配置されている。なお、アースプレート２５は、フレキシブルな金属プレートで形成されており、例えば、ニッケル系合金やアルミ合金などで構成されている。つまり、ヒータベース１８と真空チャンバ１１とは電気的に接続されており、真空チャンバ１１が接地電位に保持されるため、ヒータベース１８およびヒータベース１８に載置されている基板テーブル２１も接地電位に保持されるように構成されている。

真空チャンバ１１にはクリーニングガス導入管２７が接続されている。クリーニングガス導入管２７にはフッ素系ガス供給部２８とラジカル源２９とが設けられており、フッ素系ガス供給部２８から供給されたフッ素ガスをラジカル源２９で分解し、これによるフッ素ラジカルを、真空チャンバ１１内の成膜空間に供給するように構成されている。つまり、基板２０への成膜が何度か繰り返されることにより、真空チャンバ１１の内壁面などに付着した成膜材料を、化学反応させることにより除去することができる。

さらに、真空チャンバ１１には、排気管３１が接続され、その先端には、真空ポンプ３２が設けられおり、真空チャンバ１１内を減圧状態にすることができるように構成されている。

ここで、真空チャンバ１１内に、基板テーブル２１と対向するようにシャワープレート３５が設けられている。シャワープレート３５は、例えばアルミナなどの誘電体で形成されている。また、シャワープレート３５には多数のガス噴出口３６が設けられている。さらに、シャワープレート３５の周縁部には、全周に亘って壁部３７が形成されている。

シャワープレート３５の壁部３７を覆うように、板状の対向電極４０が設けられている。対向電極４０は、例えばアルミニウム合金などの導電材で形成されている。シャワープレート３５と対向電極４０とは連接されて箱型形状をなしている。つまり、シャワープレート３５と対向電極４０との間には、空間部４１が形成されている。また、シャワープレート３５および対向電極４０は、真空チャンバ１１に絶縁フランジ１３を介して取り付けられている。

さらに、対向電極４０における空間部４１側の面（裏面６２）には、例えばアルミナなどの誘電体で形成された誘電プレート４２が、裏面６２を略全面覆うように設けられている。
そして、誘電プレート４２とシャワープレート３５との間の距離、つまり、空間部４１の垂直方向の距離は、空間部４１でプラズマが放電しないように、例えば５ｍｍ以下程度に構成されている。

対向電極４０には、ガス導入管４３が接続されており、真空チャンバ１１の外部に設けられた成膜ガス供給部４５から空間部４１に原料ガス（例えば、ＳｉＨ_４）を供給できるように構成されている。ガス導入管４３は、対向電極４０との接続部から蓋体１５を貫通して真空チャンバ１１の外部へと延設され、成膜ガス供給部４５に接続されている。そして、空間部４１内に導入された成膜ガスはガス噴出口３６から真空チャンバ１１内に噴出されるように構成されている。

基板２０を基板テーブル２１上に配置すると、基板２０とシャワープレート３５とは互いに近接して平行に位置するように構成されている。基板テーブル２１上に基板２０を配置した状態で、ガス噴出口３６から成膜ガスを噴出させると、その成膜ガスは基板２０の表面に吹き付けられるように構成されている。

また、対向電極４０の表面６１には、真空チャンバ１１の外部に設けられたＲＦ電源（高周波電源）４７からの電源線４９が接続されている。ここで、対向電極４０の表面６１には、電源線４９が複数箇所で接続されている（本実施形態では、４箇所）。対向電極４０と電源線４９との接続点が給電点５７として構成される。つまり、対向電極４０の複数箇所に高周波電圧を印加可能に構成されている。給電点５７は、矩形状の対向電極４０の中心点５１より四隅に接近した位置に設けられている。

（貫通孔）
図２は、対向電極４０の平面図である。また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。なお、ガス導入管４３が接続されるための貫通孔は図示を省略している。

図２に示すように、対向電極４０は、平面視において基板２０の外形より大きい矩形形状に形成されている。なお、対向電極４０の周縁部は、その一辺がＸ軸方向と平行になるように設定され、それに直交する辺がＹ軸方向と平行になるように設定されている。
対向電極４０の四隅近傍には、貫通孔５０が複数形成され、貫通孔群５５が四隅それぞれに構成されている。具体的には、対向電極４０をＸ軸方向およびＹ方向にそれぞれ２分割し、対向電極４０を四等分したうちの一つの領域について説明する。四等分されたうちの一つの領域において、給電点５７および対向電極４０の角部を含む第一領域７１のみに貫通孔５０が形成され、それ以外の第二領域７２には貫通孔５０が形成されていない。つまり、第一領域７１に貫通孔群５５が形成されている。なお、貫通孔群５５は、対向電極４０の平面視における中心点５１に対して対称な位置（四隅）にそれぞれ形成されている。

ここで、貫通孔５０は平面視において長方形の形状をなしている。また、長方形の貫通孔５０は、その長軸方向がＸ軸方向と並行になるように形成された第一貫通孔５０ａと、長軸方向がＹ軸方向と並行になるように形成された第二貫通孔５０ｂとのいずれかで構成されている。

次に、対向電極４０に形成されている貫通孔５０および貫通孔群５５の構成について図３を用いて詳細に説明する。
図３は、図２のＡ部詳細図である。
図３に示すように、第一貫通孔５０ａは、Ｙ軸方向に沿って等間隔に複数形成（本実施形態では、７箇所（図２参照））されるとともに、Ｘ軸方向に沿って等間隔に複数形成（本実施形態では、６箇所（図２参照））されている。つまり、第一貫通孔５０ａは、Ｙ軸方向に沿って隣接する第一貫通孔５０ａと隙間ａを空けるように等間隔に配列形成されるとともに、Ｘ軸方向に沿って隣接する第一貫通孔５０ａと隙間ｂを空けるように等間隔に配列形成されている。

また、第二貫通孔５０ｂは、隙間ａかつ隙間ｂで形成された領域５２に、その領域５２の中心と第二貫通孔５０ｂの中心位置が一致するように形成され、第一貫通孔５０ａと同様にＹ軸方向とＸ軸方向に沿って等間隔に配列形成（本実施形態では、Ｙ軸方向に６箇所、Ｘ軸方向に７箇所（図２参照））されている。つまり、第一貫通孔５０ａおよび第二貫通孔５０ｂで形成された貫通孔群５５の外形形状は、略正方形に構成されている。

図２に戻り、一つの貫通孔群５５の中心点は、ＲＦ電源４７からの高周波電圧の給電点５７として構成されている。給電点５７には、電源線４９が接続されている。
対向電極４０の四隅近傍には、貫通孔群５５がそれぞれに構成されている。給電点５７は、対向電極４０の角部を含む第一領域７１に形成された貫通孔群５５の中心点に設けられている。それ以外の第二領域７２には貫通孔５０が形成されていない。つまり、給電点５７を含む第一領域７１のみに貫通孔群５５が形成されている。

上述の貫通孔群５５の構成が、対向電極４０の四隅において同じように構成されている。したがって、対向電極４０には、４箇所から給電可能に構成されている。ここで、ＲＦ電源４７は、一つの給電点５７に対して一台ずつ個別に設けられている。なお、全ての給電点５７に対して一台のＲＦ電源４７を用いて、一括して電圧を印加可能に構成してもよいし、一台のＲＦ電源４７で２箇所の給電点５７に電圧を印加可能に構成してもよい。

（作用）
次に、成膜装置１０を用いて基板２０に成膜する場合の作用について説明する。
図１に戻り、上記構成の成膜装置１０を用いて基板２０の表面に薄膜を成膜するには、まず、真空ポンプ３２で真空チャンバ１１内を排気する。真空チャンバ１１内を減圧状態に維持した状態で、基板２０を真空チャンバ１１内に搬入し、基板テーブル２１上に載置する。ここで、基板２０を載置する前は、基板テーブル２１は真空チャンバ１１内の下方に位置している。つまり、基板テーブル２１とシャワープレート３５との間隔が広くなっており、基板２０を基板テーブル２１上に載置しやすい状態に保持されている。

そして、基板２０が基板テーブル２１上に載置された後に、図示しない昇降装置が起動して支柱１７が上方へ押し上げられ、それに合わせて基板テーブル２１上に載置された基板２０も上方へと移動して、シャワープレート３５との間隔を、成膜を行うのに適正な距離に保持される。その後、ガス導入管４３から成膜ガス（原料ガス）を空間部４１に導入して、シャワープレート３５のガス噴出口３６から真空チャンバ１１内に成膜ガスを噴出させる。ここで、誘電プレート４２により対向電極４０に形成された貫通孔５０を閉塞しているため、成膜ガスは確実にガス噴出口３６から噴出される。

真空チャンバ１１を接地電位に接続した状態で、ＲＦ電源４７を起動して真空チャンバ１１内の対向電極４０の表面６１に高周波電圧を印加する。つまり、真空チャンバ１１と電気的に接続されている基板テーブル２１が接地電極として機能し、対向電極４０と基板テーブル２１との間に高周波電圧が印加されて放電が生じ、シャワープレート３５と基板２０の表面との間にプラズマが発生する。こうして発生したプラズマ内で成膜ガスが分解され、基板２０の表面で気相成長反応が起こることにより、基板２０の表面に薄膜が成膜される。

また、基板２０は真空チャンバ１１内の基板テーブル２１のヒータ作用によって予め所定温度（２００〜４５０℃）に加熱されており、活性化した成膜ガスが基板２０の表面に到達すると、加熱によってこの成膜ガスが反応し、基板２０の表面に反応生成物が堆積する。

ここで、対向電極４０の表面６１の４箇所の給電点５７に高周波電圧を印加すると、その電磁波は、対向電極４０の表面６１を伝播して、対向電極４０の周縁部において表面６１から裏面６２に沿って回り込むように伝播するものと、対向電極４０の貫通孔５０に沿って表面６１から裏面６２に伝播するものとが混在する。これにより、対向電極４０の裏面６２に生成される四隅近傍の電界強度を高くすることができる。

これは、給電点５７に対応する対向電極４０の裏面６２位置において、貫通孔５０を伝播してきた電磁波が位相ずれなく合成されるため、その位置において電界強度が高められる。したがって、対向電極４０の四隅において、電界強度の低下を抑制することができる。つまり、シャワープレート３５と基板２０との間に生成されるプラズマの不均一を抑制することができ、基板２０に成膜むらが生じることなく成膜をすることができる。

（シミュレーション結果）
次に、対向電極に貫通孔を形成したときの効果についてのシミュレーション結果について説明する。
図４は、シミュレーションで用いた対向電極の平面図であり、図５は、図４のＢ部拡大図である。また、図６は、対向電極に給電したときの電界強度の比較図である。
図４に示すように、対向電極６５は、平面視において２０５０ｍｍ×２４５０ｍｍの大きさを有する矩形状の板状部材である。対向電極６５を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ二等分して四分割したうちの一つの領域に貫通孔群６６を形成した。貫通孔群６６は、上述した第一実施形態と略同等に配列形成した。

図５に示すように、一つの貫通孔６７の大きさは８０ｍｍ×２０ｍｍの大きさで形成し、隣接する貫通孔６７の中心軸のピッチが１２２ｍｍとなるようにＸ軸方向およびＹ軸方向（上述の第一貫通孔５０ａおよび第二貫通孔５０ｂ）とも構成した。また、貫通孔６７の誘電率はε＝１（空気と同値）として計算した。

このように、貫通孔群６６が形成された対向電極６５の中心点６８に２７．１２ＭＨｚの高周波電圧を給電する。このときの対向電極６５の短辺の中心軸６９に沿う方向の電界強度を図６の（Ａ）に示す。なお、中心点６８が長辺方向０ｍｍの位置である。
一方、貫通孔群６６が形成されていない対向電極の中心点に高周波電圧を給電したときの上述と同じ中心軸６９における電界強度を図６の（Ｂ）に示す。

図６の（Ａ）と（Ｂ）とを比較すると、（Ｂ）の方は中心点６８に対応した位置で電界強度が最大となり、中心点６８から遠ざかるにつれて電界強度が弱くなることが分かる。これは、中心点６８に印加された高周波電圧の電磁波が対向電極６５の表面から裏面に放射状に伝播し、裏面の中心点で電磁波が位相ずれを生じることなく到達するために電界強度が最大となり、周縁部では電磁波の到達時間にばらつきが発生し、位相ずれが生じることにより電界強度が弱くなる。

逆に、（Ａ）では中心軸６９上において、略均一な電界強度が得られることが分かる。つまり、対向電極６５に貫通孔群６６を形成した場合の方が、高周波電圧を印加したときの電界強度を対向電極６５の略全面に亘って均一にすることができる。したがって、それによりプラズマも略均一に生成されるため、対向電極６５に対向するように配置されている基板に均一に成膜をすることができる。また、この結果から給電点が貫通孔群６６の中心点でなくても対向電極６５に貫通孔６７を形成することで、電界強度を略均一に調整できることが分かる。

次に、本実施形態における別の態様として、図７のように対向電極を構成することもできる。
図７は、本実施形態における対向電極の別の態様の平面図である。
図７に示すように、対向電極８０の四隅近傍には、貫通孔８１が複数形成され、貫通孔群８３がそれぞれ構成されている。なお、貫通孔群８３は、対向電極８０の平面視における中心点８５に対して対称な位置にそれぞれ形成されている。

ここで、貫通孔８１は平面視において円形の形状をなしている。また、貫通孔群８３の中心点は、ＲＦ電源４７からの高周波電圧の給電点５７として構成されている。そして、貫通孔８１は、給電点５７を中心としてＸ軸およびＹ軸に対称となるように複数形成され、貫通孔群８３が構成されている。このように構成することで、上述の長方形の貫通孔の場合と略同等の効果が得られる。

また、貫通孔８１は、Ｚ軸方向に沿った断面において（貫通孔８１の幅）／（対向電極４０の厚み）で求められるアスペクト比が大きい方が、貫通孔８１に電磁波が伝播されやすい。貫通孔８１を円形にすることで、アスペクト比を大きく設定し易いため、給電点５７の直下部の電界強度をより高めることができる。

本実施形態によれば、基板２０を配置可能な基板テーブル（基板配置電極）２１と、基板配テーブル２１に略平行に対向配置され、基板テーブル２１とは反対側に交流電圧を印加可能に構成された導電性材料からなる対向電極２２と、対向電極２２と基板テーブル２１との間に配置された、誘電体材料からなるシャワープレート３５と、を備え、シャワープレート３５は、そのシャワープレート３５と対向電極２２との間に供給された成膜ガスを、シャワープレート３５に形成された複数のガス噴出口３６から、基板テーブル２１に向かって噴出するように形成された成膜装置１０において、対向電極２２に、貫通孔５０を形成した。

このように構成したため、対向電極２２に印加した交流電圧の電磁波が貫通孔５０を通過して伝播することができるため、貫通孔５０の形成位置における電界強度を高めることができる。したがって、貫通孔５０の位置を調整することで、対向電極２２の裏面６２における電圧分布を調整することができるため、対向電極２２の裏面６２における電界強度を均一にすることができる。結果として、均一なプラズマを生成することができる。
また、対向電極２２に貫通孔５０を形成するだけで実現することができるため、装置の構成を簡略化することができる。

また、対向電極２２が平面視において矩形状に形成され、対向電極２２の中心点５１より四隅に接近した位置に、それぞれ交流電圧が印加される給電点５７を設けた。
このように構成したため、矩形状の対向電極２２において四隅に接近した位置の電圧分布を調整することができ、対向電極２２の裏面６２における電界強度を均一にすることができる。したがって、均一なプラズマを生成することができる。

また、給電点５７を含む第一領域７１内のみに、貫通孔５０を形成した。
このように構成したため、対向電極２２の給電点５７に対応する裏面６２位置における電界強度を確実に高くすることができるため、より均一なプラズマを生成することができる。

さらに、対向電極２２におけるシャワープレート３５と対向する面（裏面６２）に、誘電体からなるプレート部材４２を貼着し、プレート部材４２により、対向電極２２の貫通孔５０を閉塞した。

このように構成したため、プレート部材４２により対向電極２２に形成された貫通孔５０を閉塞することができるため、シャワープレート３５と対向電極２２との間に供給された成膜ガスが貫通孔５０から漏出することなく、確実にガス噴出口３６から基板テーブル２１に向かって供給することができる。

そして、対向電極２２の構成を上述のように給電点５７の位置および貫通孔５０の位置や大きさを調整することで、発振周波数２７．１２ＭＨｚのような高周波電圧を印加しても、対向電極２２の略全面に亘ってプラズマを均一に生成することができる。印加電圧をより高周波にすることで、プラズマ密度を高くすることができる分、個々の電子エネルギー（電子温度）が下がるため、過剰に重合した反応が起き得にくく、光劣化の要因のひとつであるＳｉ−Ｈ２結合がアモルファスシリコン膜の中に取り込まれにくくなるためである。

したがって、平面視において３ｍ×３ｍという大型基板であっても、基板の略全面に均一に成膜をすることができる。シミュレーション結果からは、貫通孔を設けない場合には膜厚分布が±３０％程度あったものを、貫通孔を設けることで膜厚分布を±１０％程度に向上することができた。

また、印加電圧の周波数を１３．５６ＭＨｚとして良好な太陽電池の光発電効果を得ることができる膜質を得るには成膜速度は５００Å／分程度が上限となる。一方、本実施形態のように印加電圧の周波数を２７．１２ＭＨｚとすると成膜速度を１０００Å／分としても上述と同等以上の光発電効果を得ることができる膜を成膜することができる。したがって、生産効率を向上することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図８に基づいて説明する。なお、本実施形態の構成は、第一実施形態と対向電極の貫通孔の形成方法が異なるのみで、その他は略同一の構成であるため、同一部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図８は、本実施形態における対向電極の平面図である。
図８に示すように、対向電極９０は、平面視において基板２０の外形より大きい矩形形状に形成されている。対向電極９０には、貫通孔９１が複数形成されている。なお、貫通孔９１は、対向電極９０の平面視における中心点９２に対して点対称な位置にそれぞれ形成されている。

貫通孔９１は平面視において円形の形状をなしている。また、第一実施形態と略同一位置に、ＲＦ電源４７からの高周波電圧の給電点５７が構成されている。したがって、対向電極９０には、４箇所から給電可能に構成されている。
ここで、貫通孔９１は、対向電極９０の略全面に形成されている。また、貫通孔９１は、給電点５７近傍には、数多く形成されており、対向電極９０の中心点９２に近づくにつれて数少なく形成されている。具体的には、第一実施形態と同様に、四等分されたうちの一つの領域において、給電点５７および対向電極４０の角部を含む第一領域７１に形成された貫通孔９１の形成密度が、それ以外の第二領域７２に形成された貫通孔９１の形成密度より高くなるように構成されている。

本実施形態によれば、給電点５７を含む第一領域７１内における貫通孔９１の形成密度を、第一領域７１外（第二領域７２）における貫通孔９１の形成密度より高くした。

このように構成したため、第一実施形態の効果に加え、対向電極２２の給電点５７に対応する裏面位置における電界強度を確実に高くすることができるとともに、対向電極２２の裏面６２における電界強度を自在に調整することができるため、さらに均一なプラズマを生成することができる。

尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態において、対向電極の裏面に誘電プレートを設けた場合の説明をしたが、誘電プレートを設けず、対向電極に形成した貫通孔に誘電体からなる埋込部材を充填するようにしてもよい。このように構成することで、誘電プレートを設けた場合と略同一の効果を得ることができる。

また、本実施形態において、貫通孔の形状を平面視において長方形や円形としたが、それ以外の形状で貫通孔を形成してもよい。
また、本実施形態において、対向電極に給電点を４箇所設けた場合の説明をしたが、給電点の箇所数は４箇所でなくてもよい。
また、本実施形態において、対向電極に各種貫通孔を対向電極の一部に形成したり、貫通孔の形成密度を領域により異なるようにして形成したりしたが、対向電極の全面に亘って略均一に貫通孔を形成してもよい。
さらに、本実施形態において、成膜装置に本発明を適用した場合の説明をしたが、それに限らず、エッチング装置などに採用してもよい。

本発明の実施形態における成膜装置の概略構成図である。 本発明の第一実施形態における対向電極を示す平面図である。 図２のＡ部拡大詳細図である。 本発明の実施形態におけるシミュレーションに用いた対向電極の平面図である。 図４のＢ部拡大詳細図である。 シミュレーション結果を示すグラフであり、（Ａ）が本発明の場合、(Ｂ)が従来の貫通孔が形成されていない場合における電界強度を示すグラフである。 本発明の第一実施形態における対向電極の別の態様を示す平面図である。 本発明の第二実施形態における対向電極を示す平面図である。

符号の説明

１０…成膜装置（プラズマ処理装置） １１…真空チャンバ（チャンバ） ２０…基板 ２１…基板テーブル（基板配置電極） ３５…シャワープレート（板状部材） ３６…ガス噴出口 ４０，６５，８０，９０…対向電極 ４２…誘電プレート（プレート部材） ５０，６７，８１，９１…貫通孔 ５７…給電点

Claims (7)

1. 被処理基板を配置可能な基板配置電極と、
   該基板配置電極に略平行に対向配置され、前記基板配置電極とは反対側に交流電圧を印加可能に構成された導電性材料からなる対向電極と、
   該対向電極と前記基板配置電極との間に配置された、誘電体材料からなる板状部材と、を備え、
   該板状部材は、該板状部材と前記対向電極との間に供給された処理ガスを、前記板状部材に形成された複数のガス噴出口から、前記基板配置電極に向かって噴出するように形成されたプラズマ処理装置において、
   前記対向電極に、貫通孔が形成されており、該対向電極が平面視において矩形状に形成され、該対向電極の中心点より四隅に接近した位置に、それぞれ前記交流電圧が印加される給電点が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記給電点を含む所定領域内のみに、前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記給電点を含む所定領域内における前記貫通孔の形成密度は、前記所定領域外における前記貫通孔の形成密度より高くなっていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記対向電極の角部を含む所定領域内のみに、前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記対向電極の角部を含む所定領域内における前記貫通孔の形成密度は、前記所定領域外における前記貫通孔の形成密度より高くなっていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記対向電極における前記板状部材と対向する面に、誘電体からなるプレート部材が貼着され、
   該プレート部材により、前記対向電極の貫通孔が閉塞されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
7. 前記対向電極の貫通孔が、誘電体からなる埋込部材により閉塞されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。

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