JP5517827B2 - 真空処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、真空処理装置に関し、特に、プラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置、スパッタリング装置に例示される真空処理装置、即ち、基板や製膜済の基板に真空または減圧雰囲気のもとで処理を実施する真空処理装置およびプラズマ処理方法に関するものである。
一般的に、薄膜太陽電池の生産性を向上させるためには、高品質なシリコン薄膜を、高速に、かつ、大面積で製膜することが重要である。このような高速かつ大面積な製膜を行う方法としては、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）法による製膜方法が知られている。
プラズマＣＶＤ法による製膜を行うためには、プラズマを発生させるプラズマ生成装置（真空処理装置）が必要であり、効率良くプラズマを発生させるプラズマ生成装置として、例えば特許文献１に開示されているリッジ導波管を利用したプラズマ生成装置が知られている。この種のプラズマ生成装置は、同文献１の図１０に示されるように、高周波電源（ＲＦ電源）を強い電界に変換させる左右一対の変換器（分配室）と、これらの変換器の間に接続される放電室（有効空間）とを備えて構成されている。
放電室の内部には、互いに対向する上下一対の平面状のリッジ電極が設けられており、この間にプラズマが発生する。したがって、ガラス基板等に製膜処理を施す場合には、このようなリッジ電極の間に基板を設置して製膜処理を施すことが考えられる。具体的には、上下のリッジ電極が水平になるように装置全体を設置し、上下の電極の間に基板を搬入して、この基板を下側のリッジ電極の上面に載置する。そして、放電室の内部を真空状態に近づけると同時に、プラズマの生成と薄膜の形成に必要な製膜材料ガスを含む材料ガスを供給し、リッジ電極の間にプラズマを発生させて、基板に薄膜等を形成する。
従来のこのようなプラズマ生成装置では、リッジ導波管に対して、横方向からマイクロ波電力を供給する構造になっていて、リッジ導波管に沿った長手方向における電界強度分布が生じていた。即ち、リッジ導波管に沿った長手方向（伝播方向）における電界強度分布は分配室と称されるリッジ導波管に併設された部分および分配室からリッジ導波管にマイクロ波を供給するための結合穴の構成により定まる。そのため、リッジ導波管と分配室は同じ長さが必要であり、かつ分配室や結合穴における取りうる構成が制限されると、電界強度分布の均一性も制限されることからプラズマの均一化が困難になるという問題があった（特許文献１参照）。
また、このようなリッジ導波管を利用したプラズマ生成装置において、上下のリッジ電極間に発生する電界の強度は、リッジ電極の幅方向（両側のリッジ導波管の間を結ぶ方向）においては均一に分布するが、リッジ導波管に沿った長手方向（伝播方向）においては定在波の影響により電界の分布が不均一になり、これにともない製膜時における膜厚や膜質が不均一になるという課題があった。
一方、特許文献２に開示されている放電電極に高周波を供給するプラズマＣＶＤ装置のように、位相変調方式などのプラズマ制御により、放電電極の高周波伝播（長手方向）における定在波の影響を低減させた電界強度の均一化が図られてきた。このプラズマＣＶＤ装置は、複数に分割した放電電極から材料ガスを供給し、複数の放電電極へ供給する高周波電力の位相を時間的に変調させることで、電界強度分布を時間平均的に均一になるよう調整することで、プラズマ状態の均一化を図り、もって放電電極の長手方向に沿う膜厚分布の均一化に努めていた。
特表平４−５０４６４０号公報 特許第３３１６４９０号公報
ところで、昨今の世界的な環境保全傾向に伴い、クリーンなエネルギー源である太陽電池（光電変換装置）の生産量拡大が早急な課題となっている。しかしながら、特許文献１に示されるような従来のプラズマＣＶＤ装置では大型の基板に均一で高速に製膜を行うことに限界があった。また、製膜基板を増産するにあたり、プラズマＣＶＤ装置のような真空処理装置をより小型化して、工場敷地内に多数配置できるようにすることが望まれていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、面積が１ｍ２を超える大型の基板にも安定したプラズマ処理を行えるようにし、しかも装置を小型化して工場敷地内に多数配置できるようにし、プラズマ処理基板の生産量を向上させることのできる真空処理装置およびプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
即ち、本発明に係る真空処理装置は、平板状に形成されて互いに平行に対向配置され、その間にプラズマが生成させて該プラズマにより基板にプラズマ処理を施す一方および他方のリッジ電極を有するリッジ導波管からなる放電室と、前記リッジ電極の長さ方向に沿って前記放電室の両端に隣接して配置され、互いに平行に対向配置された一対のリッジ部を有するリッジ導波管からなり、高周波電源から供給された高周波電力を方形導波管の基本伝送モードに変換して前記放電室に伝送し、前記一方および他方のリッジ電極間にプラズマを発生させる一対の変換器と、プラズマ処理前の前記基板を前記リッジ電極の所定位置に送り込み、プラズマ処理後の前記基板を前記リッジ電極の所定位置から送り出す基板搬送手段と、前記基板にプラズマ処理を施すのに必要な材料ガスを前記一方および他方のリッジ電極の間に供給する材料ガス供給手段と、前記リッジ電極と前記基板との間の気体を排気する排気手段と、を有し、前記基板搬送手段による前記基板の搬送方向を、前記リッジ電極の長さ方向に沿わせ、前記放電室および一対の変換器の、その各々のリッジ導波管断面形状における、前記リッジ電極および前記リッジ部の厚み方向に隣接する凹部空間に、前記基板搬送手段の少なくとも一部を収容したことを特徴とする。
上記発明によれば、対向する一方および他方のリッジ電極の幅方向においては、リッジ導波管の特性として電界強度の分布が均一になるため、例えばプラズマＣＶＤ法により基板表面に製膜処理を施す場合には、リッジ電極の幅方向に沿って均一な膜質が得られ、基板搬送手段による基板の搬送方向をリッジ電極の長さ方向に沿わせることにより、リッジ電極の幅方向に沿って基板のサイズを大きくすることができ、面積が１ｍ２以上の大面積な基板にも歩留まり良く安定したプラズマ処理を行うことができる。
しかも、放電室および変換器のリッジ導波管断面形状におけるデッドスペースとなる部分に基板搬送手段が収容されるため、真空処理装置の特に高さ方向の寸法を小型化することができる。しかも、放電室において基板搬送面と、他方のリッジ電極（基板側リッジ電極）面の距離が近いため、基板を設置する所定位置において、基板を他方電極に対し離接方向に運搬する距離を小さくすることができ、この点でも装置構成を簡略化することができる。
また、本発明に係る真空処理装置は、前記リッジ電極の幅方向の寸法を長さ方向の寸法よりも大きく設定したことを特徴とする。本構成によれば、リッジ電極の幅方向の寸法を長さ方向の寸法よりも大きく設定し、基板搬送手段による基板の搬送方向をリッジ電極の長さ方向に沿わせることにより、リッジ電極の幅方向に沿って基板のサイズを大きくすることができ、面積が１ｍ２以上の大面積な基板にも歩留まり良く安定したプラズマ処理を行うことができる。
さらに、本発明に係る真空処理装置は、前記一対の変換器に供給する電力の少なくとも一方の位相を時間に対して変調させたことを特徴とする。これによれば、定在波の位相位置によって電界の強度分布が不均一になやすいリッジ電極の長さ方向においても電界強度分布を均一化することができ、これによって基板のサイズをリッジ電極の長さ方向にも拡大することができ、より大面積な基板へのプラズマ処理を行うことができる。
また、本発明に係る真空処理装置は、上記の各構成において、前記放電室の前記一方のリッジ電極の外面側に設置され、該一方のリッジ電極の温度を制御する熱吸収温調ユニットを配置し、前記凹部空間のうち、前記放電室に隣接する凹部空間を、前記基板の温度を制御する均熱温調器を配置して前記プラズマ処理が施されるプロセス室とし、前記放電室に対して前記基板搬送手段の搬送方向上流側に位置する変換器に隣接する凹部空間を、前記基板の待機および前記プラズマ処理の前工程が施される前工程室とし、前記放電室に対して前記基板搬送手段の搬送方向下流側に位置する変換器に隣接する凹部空間を、前記基板の待機および前記プラズマ処理の後工程が施される後工程室としたことを特徴とする。
上記構成によれば、放電室および変換器のリッジ導波管断面形状におけるデッドスペースとなる凹部空間部分が、プロセス室、前工程室、後工程室として活用されるため、真空処理装置の高さ方向の寸法を大幅に小型化し、これを収納する真空容器の容積も低減することができる。
また、本発明に係る真空処理装置は、真空容器内に前記放電室および一対の変換器を気密的に収容して１つのプラズマ処理ユニットを構成し、前記プラズマ処理ユニットを複数並列に配列し、前記各プラズマ処理ユニットの前後両端を、それぞれ前記プラズマ処理ユニットに対して直交する方向に延びる真空容器である第１の共通搬送室と第２の共通搬送室に連通させ、前記第１の共通搬送室の少なくとも一端にはプラズマ処理前の基板を待機させるロード室を設け、前記第２の共通搬送室の少なくとも一端にはプラズマ処理後の基板を待機させるアンロード室を設けたことを特徴とする。
このように構成することにより、ロード室とアンロード室とを１つずつ設けるだけで、複数のプラズマ処理ユニットにてプラズマ処理を同時平行処理で施すことができ、この基板の全てを、待機させたり、あるいは前後処理することができる。このため、プラズマ処理ユニットが複数設けられていても、ロード室とアンロード室は１つずつ設ければよく、これによって真空処理装置全体を小型化し、その分設置台数を多くしてプラズマ処理基板の生産量を向上させることができる。
また、本発明に係る真空処理装置は、前記放電室を前記リッジ電極の長さ方向に複数連設し、その両端に前記変換器を設け、前記複数の放電室における前記リッジ電極の間隔を個別に設定可能にし、プラズマ処理を実施する放電室のみにプラズマを発生させることを特徴とする。本構成によれば、複数の放電室において種類の異なるプラズマ処理を実行可能にして、特定の放電室のみにプラズマ処理を施すことで装置の高機能化を図りつつ、この連設された放電室の前後両端に変換器を１基ずつ設けるだけで、全部の放電室に電力供給が可能になるため、真空処理装置全体の小型化とコストダウンを図ることができる。
また、本発明に係る真空処理装置は、前記基板の面方向が鉛直方向に対して０°〜１５°の角度で搬送されて前記プラズマ処理が施されるように構成されたことを特徴とする。これにより、大面積の基板にプラズマ処理を施すべく大型に形成された放電室や変換器等が全て略鉛直方向を向くため、真空処理装置のフットプリント（平面視の投影面積）を著しく減少させ、同じ敷地面積であれば、より多くの真空処理装置を整列させることができる。このため、プラズマ処理基板の生産量を向上させることができる。
そして、本発明に係るプラズマ処理方法は、前記各態様における真空処理装置を用いて基板にプラズマ処理を施すことを特徴とする。これにより、高品質なプラズマ処理を行うことができる。
以上のように、本発明に係る真空処理装置およびプラズマ処理方法によれば、１ｍ２以上の大型の基板にも歩留まり良く安定したプラズマ処理を行うことができ、しかも装置を小型化することができるので工場敷地内に多数配置することができ、プラズマ製膜基板等の生産量を向上させることができる。
本発明の第１実施形態に係るダブルリッジ型の製膜装置の概略構成を説明する模式的な斜視図である。 同じく第１実施形態に係る製膜装置の放電室付近における、より詳細な概略構成を説明する模式的な分解斜視図である。 図２のIII-III線に沿う製膜装置の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る製膜装置の放電室と変換器の分解斜視図である。 製膜装置の基板搬送装置の第１の構造例を示す斜視図である。 製膜装置の基板搬送装置の第２の構造例を示す斜視図である。 第１実施形態における第１応用例を示す製膜装置の縦断面図である。 第１実施形態における第２応用例を示す製膜装置の縦断面図である。 第１実施形態における第３応用例を示す製膜装置の縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る製膜装置の斜視図である。 図１０のXI-XI線に沿う製膜装置の縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る製膜装置の斜視図である。 図１２のXIII-XIII線に沿う製膜装置の縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係る製膜装置の斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る製膜装置の斜視図である。
以下、本発明の各実施形態について、図１〜図１５を参照して説明する。本実施形態においては、本発明を、一辺が１ｍを越える大面積な基板Ｓに対して、アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池等に用いられる非晶質シリコン、微結晶シリコン等の結晶質シリコン、窒化シリコン等からなる膜の製膜処理をプラズマＣＶＤ法によって行うことが可能な、リッジ型電極構造の製膜装置（真空処理装置）に適用した場合について説明する。
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る製膜装置１の概略構成を説明する模式的な斜視図であり、図２は特に製膜装置１の放電室付近における、より詳細かつ模式的な分解斜視図である。また、図３は図２のIII-III矢視断面による製膜装置１の縦断面図である。
この製膜装置１は、放電室２と、この放電室２の両端に隣接して配置された変換器３Ａ，３Ｂと、これらの変換器３Ａ，３Ｂに一端が接続される電源ラインとしての同軸ケーブル４Ａ，４Ｂと、これらの同軸ケーブル４Ａ，４Ｂの他端に接続される高周波電源５Ａ，５Ｂ（電源手段）と、同軸ケーブル４Ａ，４Ｂの中間部に接続された整合器６Ａ，６Ｂおよびサーキュレータ７Ａ，７Ｂと、放電室２に接続される排気手段９および材料ガス供給手段１０と、均熱温調器１１と、熱吸収温調ユニット１２を主な構成要素として備えている。排気手段９としては、公知の真空ポンプ等を用いることができ、本発明において特に限定されるものではない。
図１〜図４において、製膜装置１は図示しない函状の真空容器に収納されるものである。この図示しない真空容器は、その内外の圧力差に耐え得る構造とされている。例えば、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格におけるＳＵＳ材）や、一般構造用圧延材（ＪＩＳ規格におけるＳＳ材）などから形成され、リブ材などで補強された構成を用いることができる。上記の真空容器の内部や、放電室２、変換器３Ａおよび変換器３Ｂの内部は、排気手段９により真空状態とされる。この排気手段９は、本発明において特に限定されることはなく、たとえば公知の真空ポンプ、圧力調整弁と真空排気配管等を用いることができる。
放電室２は、アルミニウム合金材料等の、導電性を有し非磁性または弱磁性を有する材料から形成された容器状の部品であって、所謂ダブルリッジ型の導波管状に形成されたものである。図１〜図４に示すように、放電室２には、後述するＥ方向に重なる上下一対の放電用のリッジ電極２１ａ（一方のリッジ電極）と、リッジ電極２１ｂ（他方のリッジ電極）が設けられている。これらの一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂは、ダブルリッジ導波管である放電室２における主要部分となるリッジ形状を構成するものであり、互いに平行に対向配置された平板状の部分である。
リッジ電極２１ａ，２１ｂは、厚さ０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の、比較的薄い金属板で形成されている。リッジ電極２１ａ，２１ｂの材質としては、線膨張率が小さく、熱伝達率が高いことが望ましい。具体的にはＳＵＳ３０４等が好適であるが、線膨張率が大きい反面熱伝達率が格段に大きいアルミニウム系金属を用いてもよい。これらのリッジ電極２１ａ，２１ｂには複数の通気孔２３ａ，２３ｂ（図３参照）が穿設されていて、ガスの通過が可能である。
なお、本実施形態では、放電室２が延びる方向をＬ方向（図１における左右方向）とし、リッジ電極２１ａ，２１ｂの面に直交してプラズマ放電時に電気線が延びる方向をＥ方向（図１における上下方向）とし、リッジ電極２１ａ，２１ｂに沿い、かつＥ方向と直交する方向をＨ方向（図１における紙面に対して直交する方向）とする。
図２に示すように、リッジ電極２１ａ，２１ｂの幅方向の寸法(Ｈ方向寸法)は、後述するリッジ導波管の特性により電界の均一性が得られるので、定在波による電界分布が生じ易い長さ方向の寸法(Ｌ方向寸法)の寸法よりも設定の自由度が大きい。このため、リッジ電極２１ａ，２１ｂの幅方向（Ｈ方向）のサイズを長さ方向（Ｌ方向）より大きくしてもよい。また、一方のリッジ電極２１ａから他方のリッジ電極２１ｂまでの距離がリッジ対向電極間隔：ｄ１（ｍｍ）と定められる。このリッジ対向電極間隔ｄ１は、高周波電源５Ａ，５Ｂの周波数、基板Ｓの大きさやプラズマ製膜処理の種類等に応じて、凡そ３〜３０ｍｍ程度の範囲に設定される。そして、これら一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂの両側に、一対の非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂが設けられている。上下のリッジ電極２１ａ，２１ｂと、左右の非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂによって、放電室２の縦断面形状が略「Ｈ」字形状に形成されている。
一方、図１に示すように、変換器３Ａ，３Ｂは、放電室２（リッジ電極２１ａ，２１ｂ）の長さ方向（Ｌ方向）に沿って放電室２の両端に隣接して配置されており、放電室２と同様に、アルミニウム合金材料等の導電性を有し非磁性または弱磁性を有する材料から形成された容器状の部品であって、放電室２と同じくダブルリッジ導波管状に形成されている。
変換器３Ａ，３Ｂには、図１および図４に示すように、それぞれ上下一対の平板状のリッジ部３１ａ，３１ｂが設けられている。これらのリッジ部３１ａ，３１ｂは、ダブルリッジ導波管である変換器３Ａ，３Ｂにおけるリッジ形状を構成するものであり、互いに平行に対向して配置されている。ここで、一方のリッジ部３１ａから他方のリッジ部３１ｂまでの距離がリッジ対向間隔：ｄ２（ｍｍ）と定められる（図１参照）。また、これら一対のリッジ部３１ａ，３１ｂの両側に、一対の非リッジ部導波管３２ａ，３２ｂが設けられている。上下のリッジ部３１ａ，３１ｂと、左右の非リッジ部導波管３２ａ，３２ｂによって、変換器３Ａ，３Ｂの縦断面形状が放電室２と同じく略「Ｈ」字形状に形成されている。
変換器３Ａ，３Ｂにおけるリッジ対向間隔ｄ２は、高周波電源５Ａ，５Ｂの周波数、基板Ｓの大きさやプラズマ製膜処理の種類等に応じて、凡そ５０〜２００ｍｍ程度の範囲に設定される。即ち、変換器３Ａ，３Ｂにおけるリッジ部３１ａ，３１ｂ間のリッジ対向間隔ｄ２（凡そ５０〜２００ｍｍ）よりも、放電室２におけるリッジ電極２１ａ，２１ｂ間のリッジ対向電極間隔ｄ１（凡そ３〜３０ｍｍ）の方が狭く設定されているため、リッジ部３１ａ，３１ｂとリッジ電極２１ａ，２１ｂとの境界部に数十〜百数十ミリのリッジ段差Ｄ（図１参照）が存在している。
ところで、同軸ケーブル４Ａ，４Ｂは、外部導体４１および内部導体４２を有しており、外部導体４１が変換器３Ａ，３Ｂの例えば上側のリッジ部３１ａに電気的に接続され、内部導体４２が上側のリッジ部３１ａと変換器３Ａ，３Ｂの内部空間を貫通して下側のリッジ部３１ｂに電気的に接続されている。同軸ケーブル４Ａ，４Ｂは、それぞれ、高周波電源５Ａ，５Ｂから供給された高周波電力を変換器３Ａ，３Ｂに導くものである。なお、高周波電源５Ａ，５Ｂとしては、公知のものを用いることができ、本発明において特に限定されるものではない。
変換器３Ａ，３Ｂは、リッジ導波管の特性を利用して高周波電力の伝送モードを同軸伝送モードであるＴＥＭモードから方形導波管の基本伝送モードであるＴＥモードに変換して放電室２に伝送する。変換器３Ａ，３Ｂのリッジ部３１ａ，３１ｂと放電室２のリッジ電極２１ａ，２１ｂとの境界部にリッジ段差Ｄが存在しているため、リッジ電極２１ａ，２１ｂの間隔を狭く設定することで強い電界を発生し、リッジ電極２１ａ，２１ｂの間に材料ガスを導入することで材料ガスが電離されてプラズマが発生する。
本発明では、高周波電源５Ａ，５Ｂは、周波数が１３．５６ＭＨｚ以上、好ましくは３０ＭＨｚから４００ＭＨｚ（ＶＨＦ帯からＵＨＦ帯）である。これは、１３．５６ＭＨｚより、周波数が低いとダブルリッジ導波管（放電室２と変換器３Ａ，３Ｂ）のサイズが基板サイズに対して大型化するために装置設置スペースが増加し、周波数が４００ＭＨｚより高いと放電室２が延びる方向（Ｌ方向）に生じる定在波の影響が増大してプラズマの均一性が低下するためである。
さらに、導波管の特性により、このリッジ電極２１ａ，２１ｂの間ではリッジ電極に沿う方向（Ｈ方向）の電界強度分布がほぼ均一になる。リッジ導波管を用いることにより、このリッジ電極２１ａ，２１ｂの間ではプラズマを生成可能な程度の強い電界強度を得ることができる。なお、放電室２、変換器３Ａおよび変換器３Ｂは、図１〜図４に示すようにダブルリッジ導波管により構成されていてもよいし、シングルリッジ導波管より構成されていてもよい。
その一方で、放電室２には、高周波電源５Ａから供給された高周波電力と、高周波電源５Ｂから供給された高周波電力により、定在波が形成される。このとき、電源５Ａおよび電源５Ｂから供給される高周波電力の位相が固定されていると、定在波の位置（位相）が固定され、リッジ電極２１ａ，２１ｂにおける放電室２が延びる方向であるＬ方向の電界強度の分布に偏りが生じる。そこで、高周波電源５Ａおよび高周波電源５Ｂの少なくとも一方から供給される高周波電力の位相を調節することにより、放電室２に形成される定在波の位置の調節が行われる。これにより、リッジ電極２１ａ，２１ｂにおけるＬ方向の電界強度の分布が時間平均的に均一化される。
具体的には、定在波の位置が、時間の経過に伴いＬ方向に、ｓｉｎ波状や、三角波状や、階段（ステップ）状に移動するように高周波電源５Ａおよび高周波電源５Ｂから供給される高周波電力の位相が調節される。定在波が移動する範囲や、定在波を移動させる方式（ｓｉｎ波状、三角波状、階段状等）や、位相調整の周期の適正化は、電力の分布や、プラズマからの発光の分布や、プラズマ密度の分布や、製膜された膜に係る特性の分布等に基づいて行われる。膜に係る特性としては、膜厚や、膜質や、太陽電池等の半導体としての特性などを挙げることができる。
このように、リッジ部を形成したリッジ導波管の特性と、高周波電源５Ａ，Ｂから供給された高周波電力の位相変調により、基板Ｓに対してＨ方向とＬ方向のいずれの方向にも均一なプラズマを広い範囲に生成することができ、大面積基板へ製膜するにあたり、高品質な膜を均一に製膜することができる。
図２〜図４に示すように、一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂは、上側（＋Ｅ方向）が排気側リッジ電極２１ａであり、下側（−Ｅ方向）が基板側リッジ電極２１ｂとして構成されている。また、均熱温調器１１が基板側リッジ電極２１ｂの下方（−Ｅ方向）に設けられている。この均熱温調器１１は、その上面１１ａが平坦で基板側リッジ電極２１ｂに平行しており、熱媒体流通路１１ｂが接続されて内部に純水やフッ素系オイル等の熱媒が循環する。そして、この均熱温調器１１の上面１１ａに、プラズマ製膜処理が施される基板Ｓが載置される。つまり、基板Ｓは放電室２の外部に配置され、均熱温調器１１によって所定温度に均等に加熱されながらプラズマ製膜処理を受ける。均熱温調器１１は図示しないアクチュエータの駆動力により±Ｅ方向である上下に昇降することができ、基板Ｓのプラズマ製膜処理時には、その上面１１ａが基板側リッジ電極２１ｂの下面に対して数ｍｍから数十ｍｍ程度の間隔となる高さまで上昇する。
基板Ｓとしては透光性ガラス基板を例示することができる。例えば、太陽電池パネルに用いられるものでは、縦横の大きさが１．４ｍ×１．１ｍ、厚さが３．０ｍｍから４．５ｍｍのものが挙げられる。
一方、熱吸収温調ユニット１２は、真空排気の均一化が可能な多岐管状のマニホールド１２ａと、熱吸収が可能な温調器１２ｂとが一体化された構造であり、排気側リッジ電極２１ａの外面側（上部）に密着して設置され、排気側リッジ電極２１ａの温度を制御することでプラズマ処理が施される基板Ｓの板厚方向を通過する熱流束を制御するものであり、基板Ｓの反り変形を抑制することができる。
熱吸収温調ユニット１２のマニホールド１２ａと温調器１２ｂは、アルミ合金の機械加工やアルミダイキャスト製法等によって剛性のある一体構造物として形成され、その平面形状が排気側リッジ電極２１ａの平面形状と略同一の平面形状を有している。熱吸収温調ユニット１２の下面には排気側リッジ電極２１ａに対向する平坦な平面部１２ｃが形成され、この平面部１２ｃに排気側リッジ電極２１ａが強く熱的に接触されつつ保持される。排気側リッジ電極２１ａは、熱吸収温調ユニット１２の平面部１２ｃに密着して一体となり、排気側リッジ電極２１ａが変形しないよう固定される。もしくは、排気側リッジ電極２１ａは平面部１２ｃから離れないように図示しない固定部材によって保持され、その熱膨張時には平面部１２ｃに対して面方向に相対移動可能に保持され、寸法差を吸収可能にされてもよい。
図３に示すように、マニホールド１２ａの内部には水平方向に拡がる広い共通空間１２ｄが形成されている。そして、マニホールド１２ａの上面中央部に、マニホールド１２ａのヘッダー部となる排気管１２ｅが立設され、この排気管１２ｅに排気手段９、即ち図示しない真空ポンプ等が接続される。さらに、マニホールド１２ａの下面（平面部１２ｃ）には複数の吸引口１２ｆが開口形成されている（図２も参照）。これらの吸引口１２ｆは共通空間１２ｄを介して排気管１２ｅに連通する。
熱吸収温調ユニット１２の共通空間１２ｄは、吸引口１２ｆと、排気側リッジ電極２１ａに設けられた多数の通気孔２３ａとを経て放電室２に連通している。さらに、熱吸収温調ユニット１２の内部には、温調器１２ｂの主要部となる熱媒（温調媒体）が流通する温調媒体流通路１２ｇが配設されている（図２、図３参照）。この温調媒体流通路１２ｇは、一端部の中央付近に設けた熱媒流路入口より導入され、マニホールド１２ａの内部において各吸引口１２ｆの周囲を取り巻き、再び外周側に出るようにレイアウトされ、その内部には純水やフッ素系オイル等の熱媒が循環する。このため、平面部１２ｂに密着して設けられた排気側リッジ電極２１ａの温度の均一化が図られる。
さらに、熱吸収温調ユニット１２は、セルフクリーニング時の反応（Ｓｉ（膜や粉）＋４Ｆ→ＳｉＦ４（ガス）＋１４３９kcal／mol）による発熱を吸収するので、構造物の温度が高温化して構成材料がセルフクリーニング時にＦ系ラジカルで腐食が加速されないためにも有効である。熱吸収温調ユニット１２は、放電室２内のヒートバランスを考慮して所定の温度に制御した熱媒を所定の流量で循環すること等による熱吸収や加熱を行うことで、排気側リッジ電極２１ａの温調が可能となっている。従って、熱吸収温調ユニット１２は、高周波電源５Ａ，５Ｂから供給されプラズマで発生するエネルギーを適切に吸収するとともに、リッジ電極２１ａ，２１ｂのプラズマから基板Ｓを設置する均熱温調器１１への通過熱量や、均熱温調器１１から基板Ｓを通過して熱吸収温調ユニット１２へ通過する熱量に伴って基板Ｓの表裏に生じる温度差の発生を低減するので、基板Ｓが凹や凸に熱変形することの抑制に有効である。
他方、材料ガス供給手段１０は、例えば放電室２の両端に設けられた非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂの内部に収容され、その内部空間の長手方向に沿って配設された材料ガス供給管１０ａと、この材料ガス供給管１０ａから放電室２の内部においてリッジ電極２１ａ，２１ｂの間に、基板Ｓの表面にプラズマ製膜処理を施すのに必要な原料ガスを含む材料ガス（例えば、ＳｉＨ４ガス等の材料ガス）を噴き出させる複数の材料ガス噴出孔１０ｂとを備えている。ガス噴出孔１０ｂは、リッジ電極２１ａ，２１ｂの間に材料ガスを略均一に噴き出せるように、その孔径が適正化されて複数設けられている。なお、材料ガス噴出孔１０ｂから噴出した材料ガスがすぐに拡散せずに、上下のリッジ電極２１ａ，２１ｂの間を奥まで進んで均等に拡散するように、材料ガス供給管１０ａの側面に一列に形成された複数の材料ガス供給管１０ａの上下に、庇状のガイド板１０ｃが設けられている。
例えば、各ガス噴出孔１０ａが噴出すガス流速は、音速を超えることによりチョーク現象を発生させることで均一なガス流速になるので好ましい。材料ガス流量と圧力条件によるが、このような噴出し径としてφ０．３ｍｍ〜φ０．５ｍｍを用いてガス噴出孔１０ａの数量を設定することが例示される。また、庇状のガイド板１０ｃは、そのスリット状のガイド板対の間隔が０．５ｍｍから２ｍｍ程度で、ガス助走長となるガイド板１０ｃの幅（図３ではＨ方向）は、材料ガス供給管１０の径の１倍から３倍程度が例示される。
先述のように、一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂは厚さ０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の薄い金属板である。排気側リッジ電極２１ａは、熱吸収温調ユニット１２の下面（平面部１２ｃ）に密着保持されているため、このリッジ電極２１ａが撓んだり、反ったりする懸念はない。しかし、基板側リッジ電極２１ｂは、その両面が何にも接していないため、そのままでは特に中央部が自重により下方に撓んでしまう。このため、図３に示すように、放電室２における上下のリッジ電極２１ａ，２１ｂの間を平行に保った状態で、これら両方のリッジ電極２１ａ，２１ｂ間の間隔（リッジ対向電極間隔ｄ１）を調整可能にするリッジ電極支持調整機構２４が設けられている。このリッジ電極支持調整機構２４は、下側のリッジ電極２１ｂを、上方から複数の吊持索２５により均等に吊持して上側のリッジ電極２１ａに対し平行に移動させる構成となっている。吊持部材２５の材質は、放電室２内における電界を乱さないように、セラミックス等の誘電体か、金属棒の周囲を誘電体で覆った径の細いものにするのが望ましい。
例えば熱吸収温調ユニット１２の上部には、枠状に形成されて図示しない上下スライド機構により上下（±Ｅ方向）に昇降する吊持枠材２６が設けられている。この吊持枠材２６に、例えば総数８本の吊持部材２５の上端部が接続され、これらの吊持部材２５は吊持枠材２６から下方（−Ｅ方向）に延びて、熱吸収温調ユニット１２の内部の気密を保ち吊持部材２５を軸方向にスライド自在に保持するシール支持部材２７を通過し、排気側リッジ電極２１ａと放電室２の内部空間を貫通して、その下端部が基板側リッジ電極２１ｂの、少なくとも中央部付近と周囲部付近を含む８箇所に接続されている。
また、基板側リッジ電極２１ｂのＨ方向の両辺部が、非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂの電極固定部２２ｃに締結固定されている。電極固定部２２ｃの位置は、スライド調整部２９とボルト、ナット等の締結部材３０によって、非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂに対して上下（±Ｅ方向）にスライドさせて固定することができる。このように基板側リッジ電極２１ｂのＥ方向の高さを可変させることにより、リッジ電極２１ａ，２１ｂ間のリッジ対向電極間隔ｄ１を調整することができる。その際、電極固定部２２ｃの位置をスライドさせても、非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂのＬ方向断面形状が変化しないため、その導波管特性が維持され、伝送特性は変化しないので好ましい。
上記構成によれば、一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂの間を平行に保ちながらリッジ電極対向間隔ｄ１を最適値に設定できる。また、基板側リッジ電極２１ｂが複数の吊持部材２５によって水平かつ平面度を維持した状態で、電極面方向で拘束することなく吊持されるため、基板側リッジ電極２１ｂの厚みが薄くても、自重による湾曲や反り等の変形が起こらず、これによって基板側リッジ電極２１ｂを薄板化させて熱伝達率を高め、表裏温度差や熱膨張による変形を抑制することができる。さらに、リッジ電極２１ｂの表裏面には細い吊下部材２５を除いて構造物がないため、放電室２内でプラズマを発生させ、製膜種を基板Ｓへと拡散させるのに影響がない。これらのため、放電室２内において均一なプラズマを発生させ、基板Ｓに高品質なプラズマ製膜処理を行うことができる。
さらに、図３に示すように、基板側リッジ電極２１ｂと、均熱温調器１１とを下方から（−Ｅ方向から＋Ｅ方向へ）囲む形状の防着板３３が設けられている。この防着板３３は均熱温調器１１の下面から延びる支持柱３４に対して軸方向（±Ｅ方向）に摺動可能に設けられるとともに、支持柱３０の中間部に形成された鍔状のストッパ３４ａ，３４ｂ間に介装された防着板押圧部材３４ｃとの間に弾装されたスプリング３４ｄによって基板側リッジ電極２１ｂ側に常時付勢されている。なお、支持柱３４は、均熱温調器１１を支持しつつ、製膜装置１が収容される真空容器（第２実施形態で述べる製膜チャンバ５２等）の外側（大気側）からＯリングシールなどで真空シールを維持されながら、±Ｅ方向である上下に昇降することができ、基板Ｓの搬送時などにおいて均熱温調器１１を±Ｅ方向へ移動させるとともに、均熱温調器１１へ熱媒など循環供給するための配管を内部に設置することが可能である。
この防着板３３を設けることにより、均熱温調器１１の上面１１ａに載置された基板Ｓへの製膜時に拡散する製膜ラジカルおよび粉類が付着したり蓄積される場所を限定し、製膜装置１の製膜に関与しない領域への製膜材料の付着が抑制される。防着板３３は、スプリング３４ｄの付勢力に抗して下方（−Ｅ方向へ）スライドして押し下げることで、基板搬送時など必要に応じて均熱温調器１１との位置関係を変更ができ、これによって防着板３３と下側のリッジ電極２１ｂとの間に間隔が空くので、均熱温調器１１の上面１１ａに載置する基板Ｓの搬入、搬出を容易にすることができる。なお、上述した均熱温調器１１は、所定温度と所定流量の熱媒の循環により温度を制御された均熱板と基板テーブルとにより構成される従来構造を採用してもよい。また、均熱温調器１１を一定の温度に加熱維持し、吸熱が不要な製膜条件で運用する製膜装置には、熱媒循環ではなく電気ヒータを保有した均熱板であってもよく、コスト削減と制御の簡易化が可能となる。
この製膜装置１には、基板搬送装置３５（基板搬送手段）が設けられている。基板搬送装置３５は、プラズマ処理前の基板Ｓを、基板側リッジ電極２１ｂの下方（−Ｅ方向）の位置（後述するプロセス室４０ａ）に順次送り込み、ここでプラズマ処理がなされた後の基板Ｓを、リッジ電極２１ｂの下方から送り出すコンベアラインであり、放電室２の長さ方向（Ｌ方向）に沿って延びる２本の搬送レール３６が設けられ、この搬送レール３６の対向する内面に多数の搬送ローラ３７が軸支され、搬送ローラ３７が同期して回転することで、これらの搬送ローラ３７の上を基板Ｓが走行するようになっている。このため、図４に示すように、基板Ｓの搬送方向Ｃがリッジ電極２１ａ，２１ｂの長さ方向（Ｌ方向）に沿うように設置されている。
さらに、基板搬送装置３５の少なくとも一部は、放電室２および一対の変換器３Ａ，３Ｂの、その各々のリッジ導波管断面形状における、リッジ電極２１ａ，２１ｂおよびリッジ部３１ａ，３１ｂの厚み方向に隣接する凹部空間４０に収容されている（図４参照）。
前記凹部空間４０のうち、放電室２の下部に隣接する凹部空間がプロセス室４０ａとされ、放電室２に対して基板搬送装置３５による搬送方向Ｃの上流側に位置する変換器３Ａに隣接する凹部空間が前工程室４０ｂとされ、放電室２に対して搬送方向Ｃの下流側に位置する変換器３Ｂに隣接する凹部空間が後工程室４０ｃとされている。
プロセス室４０ａは、基板搬送装置３５により搬送されてきた基板Ｓが、リッジ電極２１ａ，２１ｂの位置に整合し、均熱温調器１１の上で温調されながらプラズマ処理を施される部屋である。一方、前工程室４０ｂは、基板Ｓにプラズマ処理の前工程が施される部屋であり、例えばその内部に基板予熱器４４が設置され、基板搬送装置３５により搬送されてきた基板Ｓが基板予熱器４４の上でプロセス室４０ａへの搬入可能なタイミングまで待機しながら適温になるまで予熱される。他方、後工程室４０ｃは、基板Ｓにプラズマ処理の後工程が施される部屋であり、例えばその内部に基板温調器４５が設置され、プラズマ処理を終えて高温になった基板Ｓが基板温調器４５の上で所定の温度に降下するまで徐冷されてから外部に搬出され、外部搬出時における急激な冷却による熱割れが防止されるようになっている。
プロセス室４０ａ，前工程室４０ｂ，後工程室４０ｃの内部に設けた、均熱温調器１１と基板予熱器４４と基板温調器４５は、図示しないアクチュエータの駆動力により、製膜装置１が収容される真空容器の外側（大気側）からＯリングシールなどで真空シールを維持されながら、±Ｅ方向である上下に昇降することができ、基板Ｓに対して加熱や冷却の温度処理を可能としている。
ここで、均熱温調器１１に基板Ｓを載設するにあたり、基板Ｓを自動的に搬送するために、図５に示すように、２本の搬送レール３６の間に挟まるようにして四角い枠状の搬送体１５９が移動自在に設けられている。この搬送体１５９は、２本の搬送レール３６の内側に設けられた直動レール１６０に、リニヤベアリングを内蔵した直動ガイド１６１を掛止させて±Ｌ方向へスムーズに走行でき、この搬送体１５９の上面に多数の支持ローラ１６２を介して基板Ｓが載置される。
搬送体１５９は、駆動部１６３に駆動されて搬送レール３６沿いに移動し、前工程室４０ｂとプロセス室４０ａの間、およびプロセス室４０ａと後工程室４０ｃの間を移動する。図５では便宜上、前工程室４０ｂとプロセス室４０ａの間の搬送体１５９の移動について記載してあるが、プロセス室４０ａと後工程室４０ｃの間は搬送体１５９の記載を省略しており、同様である。駆動部１６３としては、例えば搬送体１５９の側面に固定された長い水平ラックレール１６４と、この水平ラックレール１６４に歯車噛合する鉛直ピニオン軸１６５と、鉛直ピニオン軸１６５を回転させる図示しないアクチュエータとからなる。後述する製膜チャンバ５２の外側（大気側）からＯリングシールなどで真空シールを維持しながら、鉛直ピニオン軸１６５を回転することができる。なお、搬送体１５９の幅は基板Ｓの幅よりも狭くなっており、基板Ｓの両端が搬送体１５９の外周輪郭から突出する。
また、基板搬送装置３５の一部として、プロセス室４０ａ内に基板昇降機構１６７が設けられている。この基板昇降機構１６７は、搬送方向Ｃ（Ｌ方向）への基板Ｓの搬送に支障がないように均熱温調器１１の±Ｈ方向の両側に位置して直動ガイド１６８により鉛直方向（Ｅ方向）に昇降自在な一対の基板支持板保持プレート１６９と、これら一対の基板支持板保持プレート１６９の内面に固定された複数の逆Ｌ字形ブラケット１７０および基板支持板１７１と、基板支持板保持プレート１６９を昇降させる昇降部１７２とを有して構成されている。
昇降部１７２は、例えば基板支持板保持プレート１６９の内面に固定された鉛直ラックレール１７３と、この鉛直ラックレール１７３に噛合する２本の水平ピニオン軸１７４と、これら２本の水平ピニオン軸１７４を同時に逆回転させる逆回転駆動部１７５を備えている。逆回転駆動部１７５は、図示しないアクチュエータの回転を、後述する製膜チャンバ５２の外側（大気側）からＯリングシールなどで真空シールを維持しながら導入し、一対の傘歯車１７６を介して２本の水平ピニオン軸１７４に伝達し、２本の水平ピニオン軸１７４を逆方向に回転駆動する構成である。これにより、一対の基板支持板保持プレート１６９が同時に鉛直方向（±Ｅ方向）に昇降し、逆Ｌ字形ブラケット１７０および基板支持板１７１も昇降する。
このように構成された基板昇降機構１６７において、基板Ｓは搬送体１５９上に載置されて搬送方向Ｃ（＋Ｌ方向）に移動し、プロセス室４０ａに搬入されて、基板Ｓは均熱温調器１１の上面側、且つ複数の基板支持板１７１よりも鉛直方向（＋Ｅ方向）に高い位置に停止する。基板Ｓは必ずしも1枚だけではなく、例えば２枚が隙間を小さくして並んでいてもよく、限定されるものではない。この時、均熱温調器１１の鉛直方向（Ｅ方向）の高さは搬送レール３６よりも低い位置にあって基板Ｓの搬入を妨げない。均熱温調器１１は基板Ｓの定位置停止後に上昇する。搬送体１５９上に載置された基板Ｓは、一対の基板支持板保持プレート１６９の内面に固定された複数の逆Ｌ字形ブラケット１７０の先端にある基板支持板１７１で支持されると、搬送体１５９は搬送方向Ｃと逆方向（−Ｌ方向）に戻り移動する。
均熱温調器１１の上面１１ａには基板支持板１７１が没入する図示しない複数の溝が刻設されているため、一対の基板支持板保持プレート１６９と複数の逆Ｌ字形ブラケット１７０と基板支持板１７１が鉛直下方向（−Ｅ方向）に下降することで、上面１１ａは基板Ｓの下面に密着でき、基板Ｓの温調を行うことができる。均熱温調器１１は、基板Ｓのプラズマ製膜処理時に、その上面１１ａが基板側リッジ電極２１ｂの下面に対して数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の所定の間隔となる高さまで上昇し、基板Ｓへの製膜などプラズマ処理が可能となる。基板Ｓへの製膜等のプラズマ処理が終了した後は、上述の逆動作を行い、基板Ｓを搬送体１５９上に戻すことができるが、搬送体１５９はプロセス室４０aと後工程室４０ｃの間のものを用いる。
また、基板昇降機構１６７に加えて、搬送体１５９自体にも昇降機能を持たせたい場合には、図６に示すように、例えば搬送体１５９を、搬送レール３６に沿って移動する下部搬送体１５９ａと、その上に位置して上下に昇降できる上部搬送体１５９ｂとを有するように構成してもよい。例えば下部搬送体１５９ａは、図５の搬送体１５９と同様に、２本の直動レール１７９に、リニヤベアリングを内蔵した直動ガイド１８０を掛止させて長手方向（Ｌ方向）にスムーズに移動でき、その外側面に固定された長い水平ラックレール１８１と、この水平ラックレール１８１に歯車噛合する鉛直ピニオン軸１８２によって搬送レール３６沿いに駆動される。
上部搬送体１５９ｂは四角い枠状に形成され、下部搬送体１５９ａに立設された直動レール１８３に、リニヤベアリングを内蔵した直動ガイド１８４を掛止させて鉛直方向（±Ｅ方向）にスムーズに移動でき、その上面に支持ローラ１８５を介して基板Ｓが載置される。この上部搬送体１５９ｂは昇降部１８６により鉛直上下方向（±Ｅ方向）に駆動される。昇降部１８６は、例えば上部搬送体１５９ｂの外側面に固定された鉛直ラックレール１８７と、この鉛直ラックレール１８７に噛合する水平ピニオン軸１８８と、図示しないアクチュエータの回転を、図示しない真空容器の外側（大気側）からＯリングシールなどで真空シールを維持しながら導入し、傘歯車１８９を介して水平ピニオン軸１８８に伝達する回転駆動軸１９０を備えている。水平ピニオン軸１８８は、スプライン軸１８８ａと、このスプライン軸１８８ａの軸方向に摺動自在で、且つスプライン軸１８８ａと一体に回転するピニオンギヤ１８８ｂとから構成されている。
上記構成において、回転駆動軸１９０が回転すると、水平ピニオン軸１８８のスプライン軸１８８ａとピニオンギヤ１８８ｂとが一体に回転して鉛直ラックレール１８７を鉛直上下方向に駆動し、これによって上部搬送体１５９ｂが基板Ｓを載置したまま上下に昇降する。このため、例えば搬送レール３６の鉛直方向高さに対して放電室２（基板側リッジ電極２１ｂ）の鉛直方向高さが高い場合や、基板昇降機構１６７を省略する場合等に、基板Ｓを基板側リッジ電極２１ｂの直下の高さまで上昇させることができる。また、均熱温調器１１の上下方向（±Ｅ方向）の移動ストロークを小さくすることが可能となり、装置全体の小型化に貢献できる。なお、前述の鉛直ピニオン軸１６５、逆回転駆動部１７５の入力回転軸、鉛直ピニオン軸１８２、回転駆動軸１９０等の回転軸が、製膜装置１を収容する真空容器の外側（大気側）から内部に挿通される場合には、これらの回転軸が真空容器を貫通する部分に磁性流体シールやＯリングシール等を介装することにより、回転アクチュエータ（サーボモータ等）を大気側に設置することができ、その取り扱いが容易になるため、真空容器内部の真空状態を維持しやすい。
以上のように構成された製膜装置１において、基板Ｓにプラズマ製膜処理が施される順序を説明する。製膜装置１は図示しない真空容器の内部に設けられている。まず基板Ｓは基板搬送装置３５によって前工程室４０ｂに搬送され、ここで基板予熱器４４が上方向(＋Ｅ方向)に上昇し、その上面４４ａが基板Ｓに密着して、基板予熱器４４により前工程である予熱処理が施される。この予熱処理を短時間で高速に行うにはＩＲランプヒータを利用するが、タクトタイムに余裕がある場合は、基板予熱器４４を均熱温調器１１に類する平板状のヒータとし、これに基板Ｓを密着もしくは近接させることにより温度分布を均一化させる。予熱処理が完了すると、基板予熱器４４は下方向(−Ｅ方向)に下降して基板Ｓから離れる。なお、基板Ｓは必ずしも1枚単位に限定されるものではなく、複数枚が隙間少なく並んでいてもよい。
次に、基板搬送装置３５の搬送ローラ３７の回転によって基板Ｓがプロセス室４０ａに搬送され、搬送体１５９へと搬送される。この時には前述したように防着板３３が鉛直下方側に下がり、均熱温調器１１と基板側リッジ電極２１ｂの間に基板Ｓが搬送され易いようにする。そして、基板Ｓは搬送体１５９から、基板昇降機構１６７の基板支持板保持プレート１６９に設置された基板支持板１７１へと移載し、基板支持板１７１により基板Ｓが保持されて基板側リッジ電極２１ｂの近傍まで鉛直上方向(＋Ｅ方向)に上昇し、同時に均熱温調器１１も上昇することで均熱温調器１１の上面１１ａに基板Ｓが密着して、基板Ｓがプラズマ処理の所定位置に設置される。その後、再び防着板３３が上昇して基板側リッジ電極２１ｂに鉛直下方から当接し、基板Ｓと均熱温調器１１が防着板３３に覆われる（図３の状態となる）。
ここで、排気手段９により放電室２、変換器３Ａ，３Ｂ、およびプロセス室４０ａの空気は排気されていて、真空状態になっている。排気される空気は一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂに穿設された通気口２３ａ，２３ｂから熱吸収温調ユニット１２（マニホールド１２ａ）の吸引口１２ｆを経由し、その後、共通空間１２ｄと排気管１２ｅを通り、図示しない圧力調整弁と真空ポンプを経て外部に排気される。
次に、材料ガス供給手段１０から一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂ間に、例えばＳｉＨ４ガス等の材料ガスが供給される。この材料ガスが放電室２（プロセス室４０ａ）内に行き渡るとともに、排気手段９で排気量が制御されて放電室２等の内部が所定の圧力（０．１ｋＰａから１０ｋＰａ程度）に保たれていて、高周波電源５Ａ，５Ｂからは高周波電力が変換器３Ａ，３Ｂに供給される。高周波電源５Ａ，５Ｂは、周波数が１３．５６ＭＨｚ以上、好ましくは３０ＭＨｚから４００ＭＨｚの高周波電力をサーキュレータ７Ａ，７Ｂおよび整合器６Ａ，６Ｂおよび同軸ケーブル４Ａ，４Ｂを介して変換器３Ａ，３Ｂに供給し、ここで高周波電力の伝送モードが同軸伝送モードであるＴＥＭモードから方形導波管の基本伝送モードであるＴＥモードに変換されて放電室２に伝送され、リッジ電極２１ａ，２１ｂに供給される。
ここで、高周波電源５Ａ，５Ｂから変換器３Ａ，３Ｂに供給される電力は、少なくとも一方から供給される高周波電力の位相が時間的に変調され、これによって放電室２に形成される定在波の位置を変化させ、定在波の位相位置により電界の強度分布が不均一になやすいリッジ電極２１ａ，２１ｂの長さ方向（Ｌ方向）における電界強度の時間的分布が均一化される。その際、整合器６Ａ，６Ｂでは高周波電力を伝送する系統におけるインピーダンス等の値が調節される。そして、変換器３Ａ，３Ｂにおいて同軸伝送モードであるＴＥＭモードから方形導波管の基本伝送モードであるＴＥモードに変換されてからリッジ電極２１ａ，２１ｂに伝達される。
このような状態において、リッジ電極２１ａ，２１ｂの間で材料ガスを導入して材料ガスが電離（分解）されてプラズマが発生する。このプラズマにより材料ガスが分解や活性化して製膜種が生成され、基板側リッジ電極の鉛直下側に設置した基板Ｓの上に均一な膜、例えばアモルファスシリコン膜や結晶質シリコン膜が均一に形成される。この時、長寿命ラジカル（ＳｉＨ３等）は基板側リッジ電極２１ｂに設けられた通気孔２３ｂを通過して、基板Ｓの表面に到達して製膜が行われる。一方、製膜に寄与しなかったガス成分は、ナノクラスタなど高次シランガスとともに排気側リッジ電極２１ａの通気孔２３ａを通過して排気管１２ｅから真空排気される。
なお、排気側リッジ電極２１ａの鉛直上部に熱吸収温調ユニット１２が設置され、この熱吸収温調ユニット１２によって一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂの温度を制御することで、基板Ｓの板厚方向（Ｅ方向）を通過する熱流束が制御されるため、基板Ｓの表裏温度差による変形（反り）が抑制される。また、一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂも、固定方向や支持方法を熱膨張による拘束がない構造にするとともに、薄い金属板として表裏温度差の発生を防止し、変形（反り）を抑制する。これにより、一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂ間の均一なプラズマ特性を確保し、高品質なプラズマ製膜処理を行うことができる。
また、基板Ｓの製膜時においては、基板Ｓと均熱温調器１１とが防着板３３に覆われるため、拡散してきた製膜ラジカルや粉類等の製膜材料が防着板３３によって遮蔽され、これらの製膜材料が製膜に関与しない領域に付着、蓄積して基板Ｓの搬送に支障が生じること等を防止できる。
プラズマ製膜処理の終了後、排気手段９で放電室２（プロセス室４０ａ）の内部が高真空へと排気される。また、基板Ｓと基板支持板１７１と均熱温調器１１が一体となって鉛直下方向(−Ｅ方向)へ下降し、所定位置で基板支持板１７１のみにより基板Ｓが支持され、均熱温調器１１はさらに下降する。同時に防着板３３も下降して基板側リッジ電極２１ｂから離間し、基板側リッジ電極２１ｂと均熱温調器１１の間から基板Ｓが搬出され易いようにする。基板Ｓの下には後工程室４０ｃ側より搬送体１５９が挿入され、基板支持板１７１は基板Ｓを搬送体１５９の上に載置し、搬送体１５９によって基板Ｓが後工程室４０ｃに搬送される。
後工程室４０ｃでは、基板Ｓを搬出するタイミングが図られるとともに、基板温調器４５が上方向(＋Ｅ方向)に上昇し、その上面４５ａが基板Ｓに密着して、基板温調器４５により、後工程である基板冷却処理（徐冷処理）または基板温調処理が施される。基板Ｓを冷却する場合は、例えば冷却水循環による輻射冷却と、ベントＮ２ガス噴き付けにより基板Ｓの冷却を行い、基板Ｓの搬出時における急速な冷却による温度分布で基板Ｓが熱割れしないよう１００℃以下へ冷却することが望ましい。基板冷却処理が完了すると、基板温調器４５は下方向(−Ｅ方向)に下降して基板Ｓから離れ、基板Ｓは基板搬送装置３５により搬出される。
前工程室４０ｂ，プロセス室４０ａ，後工程室４０ｃは、排気管１２ｅより真空排気が行なわれる。即ち、前工程室４０ｂの基板予熱と、プロセス室４０ａのプラズマ製膜処理と、後工程室４０ｃの基板温調とが同じ圧力雰囲気にて行なわれている。一般にプラズマ製膜処理は数１０Ｐａ〜数１０００Ｐａの間で処理され、高真空状態より高い圧力雰囲気であるため、基板予熱と基板温調においても熱伝導率を向上できる圧力雰囲気となり、温度調整の時間を短縮できる。プラズマ製膜処理時間に対して、基板予熱時間と基板温調時間を短く達成できるようシステム設計することで、プラズマ製膜処理工程時間を短縮してタクトタイムを短縮することができる。
以上のように構成された製膜装置１によれば、対向するリッジ電極２１ａ，２１ｂの幅方向（Ｈ方向）においては、リッジ導波管の特性として電界強度の分布が均一になるため、リッジ電極２１ａ，２１ｂの幅に沿って均一な膜質が得られる。また、高周波電源５Ａおよび高周波電源５Ｂの少なくとも一方から供給される高周波電力の位相を時間的に変調することにより、放電室２に形成される定在波の位置を変化させ、リッジ電極２１ａ，２１ｂにおけるＬ方向の電界強度の分布が時間平均的に均一化される。このため、本実施形態のようにリッジ電極２１ａ，２１ｂの幅方向の寸法を長さ方向の寸法よりも大きく設定し、基板搬送装置３５による基板Ｓの搬送方向Ｃをリッジ電極２１ａ，２１ｂの長さ方向（Ｌ方向）に沿わせることにより、リッジ電極２１ａ，２１ｂの幅方向（Ｈ方向）に沿って基板Ｓのサイズを大きくすることができ、基板Ｓの面積を１ｍ２以上の大面積にしても歩留まり良く安定したプラズマ製膜処理を行うことができる。
これに加えて、変換器３Ａ，３Ｂに供給される高周波電源５Ａおよび高周波電源５Ｂの少なくとも一方から供給される高周波電力の位相を時間的に変調することにより、放電室２に形成される定在波の位置を変化させ、リッジ電極２１ａ，２１ｂにおけるＬ方向の電界強度の分布が時間平均的に均一化される。さらに、リッジ導波管を用いることにより、伝送損出が小さい効果も加わり、Ｈ方向とＬ方向ともに電界強度分布がほぼ均一化された領域を容易に大面積化できる。このため、基板Ｓのサイズをリッジ電極２１ａ，２１ｂの長さ方向（Ｌ方向）にも拡大することができ、基板Ｓをより大面積にして効率のよいプラズマ処理基板の製造を行うことができる。
一例として、基板ＳのＨ方向のサイズをＬ方向のサイズの１〜３倍程度、例えばＬ方向の長さを１１００ｍｍ、Ｈ方向の長さを１４００ｍｍに設定し、この基板ＳをＬ方向に搬送させてプラズマ製膜処理を実施することにより、基板Ｓの全面に亘って均一な製膜を得ることができる。さらに大面積な基板としては、例えばＨ方向の長さを２８００ｍｍ、Ｌ方向の長さを１１００ｍｍ×２＝２２００ｍｍに設定し、２８００ｍｍ×１１００ｍｍの基板Ｓを２枚並べてＬ方向に搬送させてプラズマ製膜処理を実施してもよい。このようにＨ方向に寸法の長い基板ＳをＬ方向に複数枚並べて同時に製膜処理を施すようにしてもよい。これにより、基板Ｓの生産性を格段に向上させることができる。
また、この製膜装置１では、放電室２および変換器３Ａ，３Ｂの、その各々のリッジ導波管断面形状における、リッジ電極２１ａ，２１ｂおよびリッジ部３１Ａ，３１Ｂの厚み方向に隣接する凹部空間４０に基板搬送装置３５の少なくとも一部を収容したため、本来なら放電室２および変換器３Ａ，３Ｂのリッジ導波管断面形状におけるデッドスペースとなる部分に基板搬送装置３５が収容されるため、製膜装置１の特に高さ方向（Ｅ方向）の寸法を小型化することができる。しかも、放電室２において基板Ｓをリッジ電極２１ａ，２１ｂに対し離接方向（Ｅ方向）に昇降させる距離を小さくする、あるいは昇降させなくてもよくなり、専用の昇降機構等が不要になるため、この点でも装置構成を小型化・簡略化することができる。
また、凹部空間４０のうち、放電室２に隣接する凹部空間をプロセス室４０ａとし、放電室２に対して基板搬送方向Ｃの上流側に位置する変換器３Ａに隣接する凹部空間を前工程室４０ｂとし、放電室２に対して基板搬送方向Ｃの下流側に位置する変換器３Ｂに隣接する凹部空間を後工程室４０ｃとしたため、放電室２および変換器３Ａ，３Ｂのリッジ導波管断面形状におけるデッドスペースとなる部分が、プロセス室４０ａ、前工程室４０ｂ、後工程室４０ｃとして有効に活用される。このため、製膜装置１の特に高さ方向（Ｅ方向）の寸法を大幅に小型化することができる。
こうして、面積が１ｍ２を超える大型の基板Ｓにも安定したプラズマ処理を行えるようにし、しかも製膜装置１を小型化して工場敷地内に多数配置できるようにし、プラズマ処理基板の生産量を向上させることができる。
（第１応用例）
図７は、第１実施形態における製膜装置１の基本構造を応用し、その放電室２における基板側リッジ電極２１ｂの支持方法が異なる製膜装置１０１を示す縦断面図である。この製膜装置１０１では、基板側リッジ電極２１ｂを下方（−Ｅ方向）から支える電極支持部材１５３が設けられており、この電極支持部材１５３は、例えば外枠部１５３ａと、この外枠部１５３ａの内側にて十字状に架設された桟部１５３ｂとを有して、平面視で略「田」の字形に形成され、その上面の平面度が正確に出されている。
この電極支持部材１５３の上面に、基板側リッジ電極２１ｂが載置され、複数のスライドピン１５４によって電極支持部材１５３に保持されている。基板側リッジ電極２１ｂにはスライドピン１５４を挿通させる複数のピン孔１５５が穿設されており、これらのピン孔１５５は、１箇所の円孔状の位置決めピン孔と、位置決めピン孔から熱伸方向である放射方向に延びる長孔状に形成されており、リッジ電極２１ｂは電極支持部材１５３上に相対位置を保ちながら密着するように平面度を維持して保持された状態で、熱膨張を起こしても拘束されないので、反りや歪を生じることがない。なお、またスライドピン１５４の頭が電極面内側（プラズマ生成側）へ突出しないよう、スライドピン１５４の頭が薄く曲面を持つなどの工夫がされ、桟部１５３ｂは、スライドピン１５４を固定できる範囲で幅が狭いことが好ましい。
以上のように構成された製膜装置１０１によれば、基板側リッジ電極２１ｂが排気側リッジ電極２１ａに対して平行かつ平坦に支持され、しかも基板側リッジ電極２１ｂの表裏面がプラズマ処理に差し支えない程度に露出しているため、薄い金属板でなる基板側リッジ電極２１ｂが自重により撓むことを防止して平面度を高い精度で保ちながら、放電室２内において均一なプラズマを発生させ、基板Ｓに高品質なプラズマ製膜処理を行うことができる。
一方、基板側リッジ電極２１ｂのＨ方向の両辺部は、非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂの電極固定部２２ｃに締結固定され、電極固定部２２ｃの位置を非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂに対して上下（±Ｅ方向）にスライドさせるスライド調整部１４７が設けられ、締結部材１４８に締結されることによりその高さが固定される。このため、電極固定部２２ｃの位置をスライドさせ、非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂのＬ方向断面形状を変化させることがなく、導波管特性を維持して伝送特性は変化せずに、基板側リッジ電極２１ｂの高さを調整することで、リッジ電極対向間隔が所定の間隔：ｄ１となる。
他方、材料ガス供給手段としては、図３に示すように非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂの内部に材料ガス供給管１０ａを収容して構成する代わりに、熱吸収温調ユニット１２の内部の共通空間１２ｄ内に材料ガス分配部２６３として設けてもよい。材料ガス分配部２６３は、共通空間１２ｄ内にてリッジ電極２１ａの面方向に沿って複数本平行に張り巡らされた材料ガス供給管２６３ａと、これら各材料ガス供給管２６３ａの両端部が集合するヘッダー管２６３ｂと、各材料ガス供給管２６３ａの下面に穿設された複数の材料ガス噴出孔２６３ｃと、両ヘッダー管２６３ｂにそれぞれ接続される材料ガス導入管２６３ｄとを備えて構成されている。複数の材料ガス供給管２６３ａと一対のヘッダー部２６３ｂはラダー状に組み立てられている。
材料ガス導入管２６３ｄは図示しない主配管から分岐して均一に材料ガスが供給され、この材料ガスが材料ガス噴出孔２６３ｃから熱吸収温調ユニット１２の内部を経て上下のリッジ電極２１ａ，２１ｂの間に均一に噴き出される。各材料ガス噴出孔２６３ｃには、排気側リッジ電極２１ａまで材料ガスを逆流させずに導通させるように、熱吸収温調ユニット１２の吸引口１２ｆを通って下方に延びるガイドパイプ２６３ｅが設けられ、材料ガス噴出孔２６３ｃから噴き出す材料ガスが、真空排気ガスが通過する吸引孔１２ｆや排気側リッジ電極２１ａの通気孔２３ａにおいても、拡散しないでリッジ電極２１ａと２１ｂとの間の空間に入るようにされ、これによって均一なプラズマ分布と均一な製膜種の形成が行なわれる。
本構成によれば、プラズマ生成時にリッジ電極２１ａ，２１ｂの間で生成されるＳｉナノクラスター等の高次シランガス成分を、その流れ方向をそのままＵターンさせて素早く製膜雰囲気から排出できるため、ＳｉＨ３ラジカル拡散主体とした高性能、高品質製膜を得ることができる。しかもこの場合、各材料ガス噴出孔２６３ｃから噴出した材料ガスは、排気側リッジ電極２１ａよりも上方から、一旦排気側リッジ電極２１ａ下方の略全面の広い面積に略均一に排出された後に、通気孔２３ａから吸引孔１２ｆを経由して排気口１２eより排気手段９により真空排気されるので、基板Ｓの全面にわたり製膜条件を維持し管理できるので、さらに好ましい。
（第２応用例）
図８は、第１実施形態における製膜装置１の基本構造を応用し、その放電室２における基板側リッジ電極２１ｂの支持方法が異なる製膜装置２０１を示す縦断面図である。この製膜装置２０１では、プラズマ製膜処理を施す基板Ｓが排気側リッジ電極２１ａと基板側リッジ電極２１ｂとの間に挟まれるように設置され、基板側リッジ電極２１ｂの上に載置される。これにより、プラズマと基板Ｓとの距離が短くなるので、プラズマ処理の迅速化（製膜速度の向上）および安定化を図り、高品質な製膜をより高速で施すことができる。基板側リッジ電極２１ｂは、均熱温調器１１の上面１１ａと一体となるように形成することで、剛体構造化により変形がないものとしてもよい。または、基板側リッジ電極２１ｂは、図７で示した第１応用例と同様に、スライドピン１５４と長孔状に形成された複数のピン孔１５５により、熱膨張差を許容できるように保持されても良い。
また、基板搬送時には、基板側リッジ電極２１ｂを降下させて排気側リッジ電極２１ａと基板側リッジ電極２１ｂとの間隔を広げ、両リッジ電極２１ａ，２１ｂに干渉することなく基板Ｓの搬入・搬出を容易に実施できる。この時、両端部分の矩形状の非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂは、例えばオーバーラップ構造を採用することにより、固定側の上部非リッジ部導波管２２ａ’，２２ｂ’に対して下部非リッジ導波管２２ａ”，２２ｂ”が下方向(−Ｅ方向)へ分離・移動するので、基板Ｓの搬送に支障が生じることはない。なお、非リッジ部導波管２２ａ，２２ｂの上下分離部分には、電位均一性のため、金属ウールや薄板によるシールド材を設けてプラズマ発生時には上部非リッジ部導波管２２ａ’，２２ｂ’対して下部導波管２２ａ”，２２ｂ”の電気的接触特性を維持しても良い。
（第３応用例）
図９は、第１実施形態における製膜装置１の基本構造を応用し、その放電室２における基板側リッジ電極２１ｂの支持方法が異なる製膜装置３０１を示す縦断面図である。この製膜装置３０１では、基板側リッジ電極２１ｂが均熱温調器１１Ａで支持され、この基板側リッジ電極２１ｂの上にプラズマ製膜処理を施す基板Ｓが載置されるとともに、リッジ電極２１ａ，２１ｂの両端部分が繋がる矩形状の非リッジ部導波管がシングルリッジ型に形成されて上部非リッジ部導波管２２ａ’，２２ｂ’とされ、均熱温調器１１Ａの両端が上部非リッジ部導波管２２ａ’，２２ｂ’の部分まで拡大されている。
この場合、基板Ｓの搬送時には、均熱温調器１１Ａが±Ｅ方向へ上下動するように構成されており、基板Ｓの搬入・搬出時においては、均熱温調器１１Ａが降下して上部非リッジ部導波管２２ａ’，２２ｂ’から分離することで、排気側リッジ電極２１ａと基板側リッジ電極２１ｂとの間隔を広げ、基板Ｓの搬入・搬出を容易に実施できる。このような均熱温調器１１Ａの上下動に伴い、均熱温調器１１Ａの両端が上部非リッジ部導波管２２ａ’，２２ｂ’から分離する部分は、均熱温調器１１Ａの表面（上面）になるので、図８に示す第２応用例のオーバーラップ構造と比較して簡易な構造とすることができる。
また、均熱温調器１１Ａは剛性が高く変形が少ないので、両端の上部非リッジ部導波管２２ａ’，２２ｂ’を閉動作した状態では、電気的接触安定性が向上し、上部非リッジ部導波管２２ａ’，２２ｂ’内の電位分布を低減し、プラズマの均一化に好ましい。さらに、上部非リッジ部導波管２２ａ’，２２ｂ’の、均熱温調器１１Ａの表面（上面）との接触部分は、電位均一性のため、金属ウールや薄板によるシールド材を設けてプラズマ発生時には均熱温調器１１Ａとの電気的接触特性を向上させても良い。なお、基板側リッジ電極２１ｂは、剛体構造の均熱温調器１１Ａと一体の構造としても良いし、図７に示す第１応用例と同様に、スライドピン１５４と長孔状に形成された複数のピン孔１５５により、熱膨張差を許容できるように保持させても良い。
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を図１０および図１１に基づいて説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る製膜装置４０１の斜視図であり、図１１は図１０のXI-XI線に沿う製膜装置の縦断面図である。
この製膜装置４０１では、ステンレス（ＳＵＳ材）やアルミニウム合金等や一般構造用圧延材（ＳＳ材）の金属板で矩形の函体状に形成された真空容器（圧力容器）である製膜チャンバ５２の中に、放電室２、変換器３Ａ，３Ｂ、材料ガス供給手段１０、均熱温調器１１、熱吸収温調ユニット１２、基板搬送装置３５等がまとめて気密的に収容されて複数基のプラズマ処理ユニットが構成される。本実施例では、３基のプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃが構成されている。製膜チャンバ５２内に収容されている各部材の構成および作用は第１実施形態の製膜装置１と同様である。また、基板搬送装置６６の搬送方向も同様にリッジ電極２１ａ，２１ｂの長さ方向（Ｌ方向）に沿うように設置されている。なお、製膜チャンバ５２の内部は、０．１ｋＰａから１０ｋＰａ程度の真空状態とされるため、製膜チャンバ５２はその内外の圧力差に耐え得る構造とされ、リブ材などで補強された構成を用いることができる。
各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃにおいて、熱吸収温調ユニット１２の各々の排気管１２ｅは、製膜チャンバ５２の上面を気密的に貫通して外部に突出し、その先に前述の通り真空ポンプ等の排気手段９が接続される。このため、各々の排気手段９が作動すると、プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ（製膜チャンバ５２）の内部全体の気体が各々に排気され、これにより、放電室２および変換器３Ａ，３Ｂの内部と、防着板２９の内部（放電室２の基板側リッジ電極２１ｂと、均熱温調器１１および基板Ｓとの間）の気体も排気されて真空化され、基板Ｓへのプラズマ製膜処理が可能になる。
これら３基のプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃは並列に配列され、その各々の前後両端が、それぞれプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃに対して直交する方向に延びる共通搬送室５５（第１の共通搬送室）と共通搬送室５６（第２の共通搬送室）に連通している。各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの両端と共通搬送室５５，５６との境界部には、それぞれゲート弁６１，６２が設けられている。これらのゲート弁６１，６２の閉鎖時には、各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ内における真空気密性が個別に維持されるようになっている。さらに、共通搬送室５５の一端には、プラズマ処理前の基板Ｓを待機させるロード室５８が設けられ、共通搬送室５６の一端には、プラズマ処理後の基板Ｓを待機させるアンロード室５９が設けられている。
図１１に示すように、各製膜チャンバ５２の内部は、放電室２の下部に隣接するプロセス室４０ａと、放電室２に対して基板Ｓの搬送方向Ｃの上流側に位置する変換器３Ａに隣接する前工程室４０ｂと、放電室２に対して搬送方向Ｃの下流側に位置する変換器３Ｂに隣接する後工程室４０ｃが形成されており、プロセス室４０ａに均熱温調器１１が設置され、前工程室４０ｂに基板予熱器４４が設置され、後工程室４０ｃに基板温調器４５が設置されている。各室４０ａ，４０ｂ，４０ｃおよび基板予熱器４４、基板温調器４５等の用途、作用等は第１実施形態と同様である。
共通搬送室５５，５６の内部には、一対の搬送レール６４と、その上を走行する基板搬送台６５からなる基板搬送システム６６が内蔵されている。また、ロード室５８とアンロード室５９は、それぞれゲート弁６８，６９を介して共通搬送室５５，５６に連通している。ロード室５８とアンロード室５９には、それぞれ外部に通じるゲート弁７１，７２が設けられるとともに、多数の基板Ｓをストックできる基板カセット７３，７４が内蔵されている。さらに、共通搬送室５５，５６とロード室５８とアンロード室５９は、その各々の下面に設けられた排気管５５ａ，５６ａ，５８ａ，５９ａから各々の排気手段９により真空排気がなされる。
このように構成された製膜装置４０１において、プラズマ製膜処理を施される基板Ｓは、基板カセット単位、または複数枚まとめて基板カセット７３に格納され、ゲート弁７１からロード室５８に搬入される。そして、基板搬送システム６６により、基板Ｓを１枚ずつ、もしくは複数枚ずつゲート弁６８を通って共通搬送室５５に送られ、さらにゲート弁６１を通って目的とするプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの何れかに搬送され、所定のプラズマ製膜処理を施された後、ゲート弁６２、共通搬送室５６、ゲート弁６９を経てアンロード室５９に搬送され、基板カセット７４にストックされ、複数枚まとめてゲート弁７２から外部に搬出される。
なお、３基のプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃによって、１枚の基板Ｓに異なる３種類のプラズマ製膜処理を行う場合は、ロード室５８→共通搬送室５５→プラズマ処理ユニット５３Ａ→共通搬送室５６→プラズマ処理ユニット５３Ｂ→共通搬送室５５→プラズマ処理ユニット５３Ｃ→共通搬送室５６→アンロード室５９の順に基板Ｓが搬送されることで、３種類の積層膜が形成される。したがって、例えばこの製膜装置４０１によって太陽電池（光電変換パネル）の基板光電変換層を製膜する時には、３基のプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃによって、基板光電変換層のｐ層，ｉ層，ｎ層を順次形成することができる。なお、各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの内部に設けられた前工程室４０ｂおよび後工程室４０ｃに基板Ｓを待機させることで、基板搬送システム６６における基板搬送の待ち時間を吸収し、製膜装置４０１全体のタクトタイムを大幅に短縮することができる。
また、各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃにおいて、前工程室４０ｂの基板予熱器４４と、後工程室４０ｃの基板温調器４５とが兼用の構造を持つようにすれば、プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの基板搬送方向を＋Ｌ方向と−Ｌ方向のいずれでも選択が可能となる。このため、製膜処理の順番を固定せずに自由な運用が可能となり、さらに好ましい。
以上のように構成された製膜装置４０１によれば、ロード室５８とアンロード室５９とこの排気手段９を１つずつ設けるだけで、複数のプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃにてプラズマ製膜処理が施される基板Ｓの全てを、待機させたり、あるいは前後処理することができる。このため、複数のプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃが設けられていても、ロード室５８とアンロード室５９は１つずつ設ければよい。しかも、各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの間に無駄スペースが無くなるので、製膜装置４０１のフットプリントを低減させることができ、これらによって製膜装置４０１全体を小型化することができる。そして、その分設置台数を多くしてプラズマ製膜基板の生産量を向上させることができる。しかも、第１実施形態の製膜装置１と同じく、基板Ｓの幅方向であるＨ方向に電界強度が均一に確保できているので、幅広の大面積基板の処理においても、歩留まり高く安定性の高い生産を得ることができる。
なお、共通搬送室５５，５６は、その各々に設けた排気管５５ａ，５６ａから排気手段９により真空排気がなされるが、元々浅底で容積の小さい真空容器となるため、各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃや、ロード室５８、アンロード室５９と一緒に真空排気をするようにしてもよい。また、共通搬送室５５，５６とロード室５８とアンロード室５９を個別に真空排気して、各基板搬送と各製膜工程での並列処理を可能とし、生産性を向上させることもできる。さらに、各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃが並列に配置されたパラレル構造であるため、例えばプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂでプラズマ製膜処理を行いながら、プラズマ処理ユニット５３Ｃでセルフクリーニングなどのメンテナンスを行うことも可能となり、製膜装置５１の稼働率を向上させることができる。
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を図１２および図１３に基づいて説明する。図１２は、本発明の第３実施形態に係る製膜装置５０１の斜視図であり、図１３は図１２のXIII-XIII線に沿う製膜装置５０１の縦断面図である。
この製膜装置５０１の構成部品および基本レイアウト、ならびに基板Ｓへのプラズマ製膜処理の順序や、基板Ｓの搬送方向Ｃ等は、第１実施形態の製膜装置１と同様であるが、製膜装置１と異なる点は、放電室２および変換器３Ａ，３Ｂが、製膜装置１のように水平に設置されておらず、ほぼ鉛直方向に起立した縦型配置となっている点である。つまり、プラズマ製膜処理を施される基板Ｓの面方向は水平ではなく、そのＨ方向が鉛直方向に対して傾斜角度θだけ傾斜している。それ以外の構成は製膜装置１と同様であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。傾斜角度θは、鉛直方向に対して０°〜１５°の角度に設定するのが望ましいが、鉛直方向に対して７°〜１５°の角度がより好ましい。
このように放電室２および変換器３Ａ，３Ｂがほぼ起立した状態で配置されているため、放電室２および変換器３Ａ，３Ｂ内において、基板Ｓは、その自重のｓｉｎθ成分で均熱温調器１１の基板載置面に安定して支持されながらプラズマ製膜処理される。リッジ電極２１ａ，２１ｂや基板Ｓにとっては、（自重×ｓｉｎθ）が自重変形に影響する成分となるので、その傾斜角度θを１５°以下に設定することにより、リッジ電極２１ａ，２１ｂおよび基板Ｓの自重変形量を大幅に減らすことができ、各構造部の適正化を図る上で好ましい。しかも、基板搬送時においても、基板Ｓをほぼ鉛直方向に起立させた縦型搬送となるため、基板Ｓの自重変形が少なくなるとともに、自重のｓｉｎθ成分で安定して支持されるので搬送が容易である。なお、放電室２での基板支持は、図５に示した基板支持板１７１に基板Ｓの下端面部を支持する突起を設けることで、容易に対応が可能である。
さらに、大面積の基板Ｓにプラズマ処理を施すべく大型に形成された放電室２や変換器３Ａ，３Ｂ等が全て略鉛直方向を向くため、高さ方向の空間を有効に利用して、製膜装置５０１のフットプリントを著しく減少させ、同じ敷地面積であればより多くの製膜装置５０１を整列させることができる。このため、プラズマ製膜処理基板の生産量を向上させることができる。
基板Ｓの傾斜角度θは、０°〜１５°の範囲が適切であり、１５°を越えると装置のフットプリントが増大し、縦型配置である効果が低減する。基板Ｓの搬送時における安定性を考慮するとθは７°以上が好ましいが、基板Ｓの鉛直上下部の基板面をローラ等で支持して基板Ｓの傾斜角度θを維持できるようにすればθ＝０°でも可能である。
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を図１４に基づいて説明する。図１４は、本発明の第４実施形態に係る製膜装置６０１の斜視図である。この製膜装置６０１の構成部品および基本レイアウト、ならびに基板Ｓへのプラズマ製膜処理の順序や、基板Ｓの搬送方向Ｃ等は、第２実施形態の製膜装置５１と同様であるが、製膜装置５１と異なる点は、複数基（本実施例では３基）設けられたプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃが、製膜装置５１のように水平に設置されておらず、第３実施形態における製膜装置５０１の放電室２および変換器３Ａ，３Ｂのように、ほぼ鉛直方向に起立した縦型配置となっている点である。つまり、ここでもプラズマ製膜処理を施される基板Ｓの面方向は水平ではなく、そのＨ方向が鉛直方向に対して傾斜角度θだけ傾斜している。それ以外の構成は製膜装置５１と同様であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。傾斜角度θは、鉛直方向に対して０°〜１５°の角度に設定される。
このように、各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃが、その傾斜角度θを鉛直方向に対して０°〜１５°の角度に設定され、ほぼ起立した状態で配置されているため、各プラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ内において、基板Ｓは、第３実施形態の製膜装置５０１の場合と同じく、その自重のｓｉｎθ成分で均熱温調器１１の基板載置面に安定して支持されながらプラズマ製膜処理される。このため、リッジ電極２１ａ，２１ｂおよび基板Ｓの自重変形量を大幅に減らすことができ、各構造部の適正化を図ることができる。
しかも、大面積の基板Ｓにプラズマ処理を施すべく大型に形成された３基のプラズマ処理ユニット５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃが全て略鉛直方向を向くため、高さ方向の空間を有効に利用して、製膜装置６０１のフットプリントを更に減少させることができる。なお、図１４における基板搬送システム６６は一例として、基板Ｓを複数枚同時搬送できるようにすることで、搬送時間の待ち時間縮小を図っている。ここで、ロード室５８とアンロード室５９において、複数枚の基板Ｓを同時にセットして搬入・搬出するようにすれば、大気／真空を繰り返す時間を有効に活用できる。
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態を図１５に基づいて説明する。図１５は、本発明の第５実施形態に係る製膜装置７０１の斜視図である。この製膜装置７０１の構成部品および基本レイアウト、ならびに基板Ｓへのプラズマ製膜処理の順序や、基板Ｓの搬送方向Ｃ等は、第１実施形態の製膜装置１と同様であるが、製膜装置５１と異なる点は、放電室２が、そのリッジ電極２１ａ，２１ｂの長さ方向（Ｌ方向）に複数基（例えば３基）直列的（インライン）に連設されていて、その両端に変換器３Ａ，３Ｂが設けられ、３基の放電室２における各々のリッジ電極２１ａ，２１ｂの間隔（リッジ対向間隔）を個別に設定可能になっている点である。
各放電室２には、リッジ電極２１ａ，２１ｂの対向間隔を可変させる図示しないリッジ電極間変更機構があり、製膜処理が必要な特定の放電室２のみ、リッジ電極間距離を変換器３Ａ，３Ｂのリッジ距離より短縮することで、リッジ電極２１ａ，２１ｂ間の電界を大きくして、ここに材料ガスを導入し、プラズマを発生させる。他の放電室２では、リッジ電極間距離が変換器３Ａ，３Ｂのリッジ距離と等しく、もしくは等しいと見なせるよう十分に広くすることで、プラズマを発生させないようにする。材料ガス供給手段１０、均熱温調器１１、熱吸収温調ユニット１２等の構成部材は放電室２の数と同数設けられている。それ以外の構成は製膜装置１，４０１，５０１と同様であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。なお、放電室２および変換器３Ａ，３Ｂを、第３実施形態の製膜装置５０１のようにほぼ鉛直方向に起立した縦型配置としてもよい。
このように構成された製膜装置７０１によれば、複数の放電室２において搬送されてきた基板Ｓに対して、各放電室２おけるプラズマ発生条件や材料ガス種類を異ならせて、それぞれ種類の異なるプラズマ処理を実行することができる。例えば、各放電室２の間で、リッジ電極２１ａ，２１ｂの対向間隔を異ならせたり、材料ガス供給手段１０から供給される材料ガスの種類を異ならせる等して、１枚の基板Ｓに複数種類の製膜を連続形成することができる。一例として、太陽電池（光電変換パネル）の基板光電変換層を製膜する場合には、最初の放電室２において基板光電変換層のｐ層を製膜し、次の放電室２においてi層を製膜し、最後の放電室２においてｎ層を製膜するという具合である。あるいは、複数の基板Ｓに同時にプラズマ製膜処理を施してプラズマ製膜処理基板の生産量を向上させることができる。
こうして、製膜装置７０１の高機能化を図りつつ、複数連設された放電室２の前後両端に変換器３ａ，３ｂおよび高周波電源５Ａ，５Ｂ等を１セットずつ設けるだけで、全部の放電室２に電力供給が可能であるため、製膜装置７０１全体の小型化とコストダウンを図ることができる。しかも、第１実施形態の製膜装置１と同じく、基板Ｓの幅方向であるＨ方向に電界強度が均一に確保できているので、大面積基板処理においても、歩留まり高く、安定性のよい生産を得ることができる。
さらに、いずれかの放電室２においてセルフクリーニング等のメンテナンスを行う場合は、メンテナンスのタイミングまで対象の放電室２を休止しておき、メンテナンスが不要な他の放電室２を稼働させておくことができるため、製膜装置７０１全体を休止する必要がなく、稼働率が大きく低下することがない。なお、上述したように光電変換パネルの基板光電変換層を製膜する時には、メンテナンス頻度が高いi層を製膜する放電室２を複数設けておき、製膜対応室と休止（基板スルー搬送）室を区分けすることで、装置の稼働率を維持することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記各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種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明はダブルリッジ導波管状の製膜装置のみには限定されず、シングルリッジ導波管状の製膜装置にも適用することができる。また、導波管断面は正方形でも長方形でも、またシングルリッジ型でも良い。
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１ 製膜装置（真空処理装置）
２ 放電室
３Ａ，３Ｂ 変換器
５Ａ，５Ｂ 高周波電源（電源手段）
９ 排気手段
１０ 材料ガス供給手段
１１ 均熱温調器
１２ 熱吸収温調ユニット
２１ａ，２１ｂ リッジ電極
２２ａ，２２ｂ 非リッジ部導波管
３１ａ，３１ｂ リッジ部
３５ 基板搬送装置（基板搬送手段）
４０ 凹部空間
４０ａ プロセス室
４０ｂ 前工程室
４０ｃ 後工程室
５２ 製膜チャンバ
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ プラズマ処理ユニット
５５ 共通搬送室（第１の共通搬送室）
５６ 共通搬送室（第２の共通搬送室）
５８ ロード室
５９ アンロード室
ｄ１ リッジ対向電極間隔
Ｃ 基板の搬送方向
Ｅ リッジ電極の厚さ方向
Ｈ リッジ電極の幅方向
Ｌ リッジ電極の長さ方向
Ｓ 基板
θ 基板の鉛直方向からの傾斜角度

Claims (8)

  1. 平板状に形成されて互いに平行に対向配置され、その間にプラズマが生成させて該プラズマにより基板にプラズマ処理を施す一方および他方のリッジ電極を有するリッジ導波管からなる放電室と、
    前記リッジ電極の長さ方向に沿って前記放電室の両端に隣接して配置され、互いに平行に対向配置された一対のリッジ部を有するリッジ導波管からなり、高周波電源から供給された高周波電力を方形導波管の基本伝送モードに変換して前記放電室に伝送し、前記一方および他方のリッジ電極間にプラズマを発生させる一対の変換器と、
    プラズマ処理前の前記基板を前記リッジ電極の所定位置に送り込み、プラズマ処理後の前記基板を前記リッジ電極の所定位置から送り出す基板搬送手段と、
    前記基板にプラズマ処理を施すのに必要な材料ガスを前記一方および他方のリッジ電極の間に供給する材料ガス供給手段と、
    前記リッジ電極と前記基板との間の気体を排気する排気手段と、を有し、
    前記基板搬送手段による前記基板の搬送方向を、前記リッジ電極の長さ方向に沿わせ、
    前記放電室および一対の変換器の、その各々のリッジ導波管断面形状における、前記リッジ電極および前記リッジ部の厚み方向に隣接する凹部空間に、前記基板搬送手段の少なくとも一部を収容したことを特徴とする真空処理装置。
  2. 前記リッジ電極の幅方向の寸法を長さ方向の寸法よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
  3. 前記一対の変換器に供給する電力の少なくとも一方の位相を時間に対して変調させたことを特徴とする請求項１または２に記載の真空処理装置。
  4. 前記放電室の前記一方のリッジ電極の外面側に設置され、該一方のリッジ電極の温度を制御する熱吸収温調ユニットを配置し、
    前記凹部空間のうち、前記放電室に隣接する凹部空間を、前記基板の温度を制御する均熱温調器を配置して前記プラズマ処理が施されるプロセス室とし、
    前記放電室に対して前記基板搬送手段の搬送方向上流側に位置する変換器に隣接する凹部空間を、前記基板の待機および前記プラズマ処理の前工程が施される前工程室とし、
    前記放電室に対して前記基板搬送手段の搬送方向下流側に位置する変換器に隣接する凹部空間を、前記基板の待機および前記プラズマ処理の後工程が施される後工程室としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空処理装置。
  5. 真空容器内に前記放電室および一対の変換器を気密的に収容して１つのプラズマ処理ユニットを構成し、
    前記プラズマ処理ユニットを複数並列に配列し、
    前記各プラズマ処理ユニットの前後両端を、それぞれ前記プラズマ処理ユニットに対して直交する方向に延びる真空容器である第１の共通搬送室と第２の共通搬送室に連通させ、
    前記第１の共通搬送室の少なくとも一端にはプラズマ処理前の基板を待機させるロード室を設け、
    前記第２の共通搬送室の少なくとも一端にはプラズマ処理後の基板を待機させるアンロード室を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真空処理装置。
  6. 前記放電室を前記リッジ電極の長さ方向に複数連設し、その両端に前記変換器を設け、前記複数の放電室における前記リッジ電極の間隔を個別に設定可能にし、プラズマ処理を実施する放電室のみにプラズマを発生させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の真空処理装置。
  7. 前記基板の面方向が鉛直方向に対して０°〜１５°の角度で搬送されて前記プラズマ処理が施されるように構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の真空処理装置。
  8. 請求項１〜７のいずれかに記載の真空処理装置を用いて基板にプラズマ処理を施すことを特徴とするプラズマ処理方法。
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