JPWO2014069309A1 - プラズマｃｖｄ装置用のプラズマ源およびこのプラズマ源を用いた物品の製造方法 - Google Patents

プラズマｃｖｄ装置用のプラズマ源およびこのプラズマ源を用いた物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

プラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源であって、第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第４の電極の４つがこの順に配列された電極群を有し、前記電極群は、交流電源に接続され、前記４つの電極のうちの２つに供給される電圧は、残りの２つの電極に供給される電圧と位相がずれており、隣接する電極の間には、原料ガスが供給される空間が設けられ、隣接する２つの電極のうちの少なくとも一組に印加される電圧は、同位相であることを特徴とするプラズマ源。

Description

本発明は、プラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源およびこのプラズマ源を用いた物品の製造方法に関する。
プラズマ化学気相成膜（ＣＶＤ）技術（Ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）は、化学気相成膜（ＣＶＤ）技術の一種であり、プラズマを援用することにより、被処理表面にさまざまな物質の膜を、化学的に成膜することができる。プラズマＣＶＤ技術は、例えば、半導体素子の製造などに広く用いられている。
そのようなプラズマＣＶＤ技術に使用されるプラズマ化学気相成膜（ＣＶＤ）装置は、プラズマを発生するプラズマ源を備える。通常、プラズマ源は、例えば１３．５６ＭＨｚのような周波数を有する高周波交流電源に接続された一対の電極を有し、この高周波交流電源により両電極間で放電が開始されると、両電極間にプラズマが形成される。この状態でプラズマ内に原料ガスを供給すると、原料ガスの原子および／または分子が励起され、化学的に活性となるため、被処理表面で化学反応が生じ、対象物質の膜を被処理表面に成膜することができる。
最近では、大面積成膜を可能とするため、高周波交流電源の代わりに、例えばｋＨｚオーダーの低周波交流電源を備えたプラズマ源も開発されている。そのようなプラズマ源を使用した場合、十分な長さを有するプラズマを安定的に提供できることが開示されている（特許文献１）。
特表２０１１−５３０１５５号公報
前述のように、特許文献１には、十分な長さを有するプラズマを安定的に提供することが可能なプラズマ源が示されている。
しかしながら、特許文献１のような構成のプラズマ源においては、電極近傍に生じるプラズマのプラズマ密度が十分ではない。このため、しばしば、電極近傍のプラズマ領域に供給される原料ガスの反応性が低くなり、被処理表面に十分な成膜速度で膜を成膜することができなくなる場合が生じる可能性がある。
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、プラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源において、発生するプラズマのプラズマ密度をより高めることが可能なプラズマ源を提供することを目的とする。
本発明の第一の実施態様のプラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源は、第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第４の電極の４つがこの順に配列された電極群を有し、前記電極群は、交流電源に接続され、前記４つの電極のうちの２つに供給される電圧は、残りの２つの電極に供給される電圧と位相がずれており、隣接する電極同士の間には、原料ガスが供給される空間が設けられ、隣接する２つの電極のうちの少なくとも一組に印加される電圧は、同位相であることを特徴とする。
本発明の第二の実施態様の物品の製造方法は、第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第４の電極の４つがこの順に配列された電極群を備えたプラズマＣＶＤ装置内に、被処理体を配置する工程と、前記電極群のうちの少なくとも一つの隣接する電極間から成膜用の原料ガスを供給する工程と、前記第１の電極と前記第１の電極と隣接する前記第２の電極に負の電圧を印加し、前記第３の電極と前記第３の電極に隣接する前記第４の電極に正の電圧を印加する第１の電圧印加工程と、前記第１の電極と前記第２の電極に正の電圧を印加し、前記第３の電極と前記第４の電極に負の電圧を印加する第２の電圧印加工程とを備え、所定時間経過毎に、前記第１の電圧印加工程と前記第２の電圧印加工程とを交互に実行することにより前記被処理体上に成膜を施して物品を製造することを特徴とする。
本発明の第三の実施態様の物品の製造方法は、第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第４の電極の４つがこの順に配列された電極群を備えたプラズマＣＶＤ装置内に、被処理体を配置する工程と、前記電極群のうちの少なくとも一つの隣接する電極間から成膜用の原料ガスを供給する工程と、前記第１の電極と前記第４の電極に負の電圧を印加し、前記第２の電極と前記第３の電極に正の電圧を印加する第１の電圧印加工程と、
前記第１の電極と前記第４の電極に正の電圧を印加し、前記第２の電極と前記第３の電極に負の電圧を印加する第２の電圧印加工程とを備え、所定時間経過毎に、前記第１の電圧印加工程と前記第２の電圧印加工程とを交互に実行することにより前記被処理体上に成膜を施して物品を製造することを特徴とする。
本発明では、発生するプラズマのプラズマ密度をより高めることが可能なプラズマ源を提供することができる。
従来のプラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源の構成を概略的に示した図である。 従来のプラズマ源を使用した場合の、電極群を構成する各電極の周期的な極性の変化を説明する図である。 交流電源の出力電圧Ｖの時間変化を模式的に示した図である。 従来のプラズマ源を使用した際に、周期Ｔの間に反応領域に発生するプラズマの総密度を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるプラズマＣＶＤ装置用の第１のプラズマ源の一構成例を概略的に示した図である。 第１のプラズマ源において、ある時間における各電極の極性の変化を、プラズマの密度と関連付けて示した模式図である。 第１のプラズマ源を使用した際に、周期Ｔの間に反応領域に発生するプラズマの総密度を、従来のプラズマ源の場合と比較して、概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるプラズマＣＶＤ装置用の第２のプラズマ源の一構成例を概略的に示した図である。 第２のプラズマ源において、ある時間における各電極の極性の変化を、プラズマの密度と関連付けて示した模式図である。 第２のプラズマ源を使用した際に、周期Ｔの間に反応領域に発生するプラズマの総密度を、従来のプラズマ源の場合と比較して、概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるプラズマＣＶＤ装置用の第３のプラズマ源の一構成例を概略的に示した図である。 プラズマ源装置の一構成例を概略的に示した図である。
以下、図面を参照して、本発明について説明する。
（従来のプラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源について）
本発明の特徴をより良く理解するため、まず、図１および図２を参照して、従来のプラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源の基本構成および動作について、簡単に説明する。
図１には、従来のプラズマ源の基本的な構成を概略的に示す。また、図２には、従来のプラズマ源において、ある時間における各電極の極性の変化を、プラズマの密度と関連付けて示した模式図を示す。
図１に示すように、従来のプラズマ源１は、電極群１０と、交流電源３０とを備える。電極群１０は、複数の電極を一列に配列することにより構成される。例えば、図１の例では、電極群１０は、第１の電極１０Ａ、第２の電極１０Ｂ、第３の電極１０Ｃ、および第４の電極１０Ｄの４つの電極で構成されている。
電極群１０を構成する各電極１０Ａ〜１０Ｄには、交流電源３０が接続される。交流電源３０は、第１の極性用の配線４０と、第１の極性とは反対の第２の極性用の配線４２とを有する。第１の極性用の配線４０は、第１の電極１０Ａおよび第３の電極１０Ｃに接続される。第２の極性用の配線４２は、第２の電極１０Ｂおよび第４の電極１０Ｄに接続される。
隣接する各電極１０Ａ〜１０Ｄ同士の間には、原料ガス供給のための空間５０が形成されている。すなわち、第１の電極１０Ａと第２の電極１０Ｂの間には、第１の空間５０Ａが形成され、第２の電極１０Ｂと第３の電極１０Ｃの間には、第２の空間５０Ｂが形成され、第３の電極１０Ｃと第４の電極１０Ｄの間には、第３の空間５０Ｃが形成される。
このような構成のプラズマ源１を備えるプラズマＣＶＤ装置を用いて、被処理体９０の表面に成膜を行う場合、まず、交流電源３０から、配線４０および４２を介して、各電極１０Ａ〜１０Ｄに交流電圧が印加される。また、電極群１０の近傍に、プラズマ用ガスが供給される。
これにより、各電極１０Ａ〜１０Ｄにおける極性が周期的に変化する。従って、例えば、第１の電極１０Ａと第２の電極１０Ｂを電極対とした放電が生じ、両電極の近傍にプラズマが発生する。また、第２の電極１０Ｂと第３の電極１０Ｃを電極対とした放電が生じ、両電極の近傍にプラズマが発生する。さらに、第３の電極１０Ｃと第４の電極１０Ｄを電極対とした放電が生じ、両電極の近傍にプラズマが発生する。
次に、第１の空間５０Ａ〜第３の空間５０Ｃに、成膜用の原料ガスが供給される。供給された原料ガスは、各電極１０Ａ〜１０Ｄの近傍に発生したプラズマによって活性化される。そのため、被処理体９０の近傍で原料ガスに化学反応が生じ、これにより被処理体９０の表面に膜が形成される。
このようにして、被処理体９０の表面に所望の膜を成膜することができる。
ここで、図２を参照して、従来のプラズマ源１を使用した場合の、電極群１０を構成する各電極１０Ａ〜１０Ｄの周期的な極性の変化についてより詳しく説明する。
図２は、ある時間における各電極１０Ａ〜１０Ｄの極性の変化を、プラズマの密度と関連付けて示した模式図である。なお、交流電源３０の出力電圧Ｖの時間変化は、図３のように、周期Ｔの正弦波で表されるものと仮定する。
従来のプラズマ源１の構成では、第１の電極１０Ａと第３の電極１０Ｃは、いずれも配線４０に接続されている。このため、交流電源３０から交流電圧が印加された際に、第１の電極１０Ａと第３の電極１０Ｃは、同位相となる。また、第２の電極１０Ｂと第４の電極１０Ｄは、いずれも配線４２に接続されている。このため、第２の電極１０Ｂと第４の電極１０Ｄも、同位相となる。
これに対して、配線４０と配線４２に供給される交流電圧は、位相が１／２周期だけずれている。このため、第１の電極１０Ａおよび第３の電極１０Ｃと、第２の電極１０Ｂおよび第４の電極１０Ｄとには、正負反対の極性の電圧が印加される。
以上のことから、時間ｔ＝１／４Ｔ（図３参照）では、各電極１０Ａ〜１０Ｄにおいて、図２（ａ）のような極性が得られる。すなわち、各電極１０Ａ〜１０Ｄの極性は、第１の電極１０Ａ側から順に、負−正−負−正となる。
この場合、放電による電子の流れは、図２（ａ）の３つの矢印Ｆ１〜Ｆ３で示したようになる。すなわち、第１の電極１０Ａから放出される電子は、矢印Ｆ１で示すように、その大部分が隣接する第２の電極１０Ｂに取り込まれる。これにより、第１の電極１０Ａと第２の電極１０Ｂの間には、大きなプラズマ密度の第１のプラズマ６０Ａが発生する（以下、このようなプラズマを、「高密度プラズマ」と称する）。
また、第１の空間５０Ａを通る原料ガスは、高密度プラズマ６０Ａに晒されるため、反応性が高まる。
一方、第３の電極１０Ｃからの電子は、矢印Ｆ２、Ｆ３で示すように、一部が第２の電極１０Ｂに取り込まれ、残りの一部が第４の電極１０Ｄに取り込まれる。これにより、第２の電極１０Ｂと第３の電極１０Ｃの間には、第２のプラズマ６０Ｂが発生し、第３の電極１０Ｃと第４の電極１０Ｄの間には、第３のプラズマ６０Ｃが発生する。ただし、第３の電極１０Ｃからの電子は、２つの正極性の電極に分散されるため、第２のプラズマ６０Ｂおよび第３のプラズマ６０Ｃは、第１のプラズマ６０Ａのような高い密度を有さず、低密度のプラズマとなる（以下、このようなプラズマを、「低密度プラズマ」と称する）。
従って、第２の空間５０Ｂおよび第３の空間５０Ｃを通る原料ガスは、低密度プラズマ６０Ｂ、６０Ｃに晒されることになるため、これらの原料ガスの反応性は、第１の空間５０Ａを通る原料ガスに比べて大きく低下する。
次に、時間ｔ＝３／４Ｔでは、各電極１０Ａ〜１０Ｄにおいて、図２（ｂ）のような極性が得られる。すなわち、各電極１０Ａ〜１０Ｄの極性は、第１の電極１０Ａ側から順に、正−負−正−負となる。
この場合、電子の流れは、図２（ｂ）の３つの矢印Ｆ４〜Ｆ６で示したようになる。すなわち、第４の電極１０Ｄからの電子は、矢印Ｆ６で示すように、その大部分が隣接する第３の電極１０Ｃに取り込まれる。従って、第３の電極１０Ｃと第４の電極１０Ｄの間には、「高密度プラズマ」６０Ｃが発生する。
また、第３の空間５０Ｃを通る原料ガスは、高密度プラズマ６０Ｃに晒されるため、反応性が高まる。
しかしながら、第２の電極１０Ｂからの電子は、矢印Ｆ４、Ｆ５で示すように、一部が第１の電極１０Ａに取り込まれ、残りの一部が第３の電極１０Ｃに取り込まれる。これにより、第１の電極１０Ａと第２の電極１０Ｂの間には、第１のプラズマ６０Ａが発生し、第２の電極１０Ｂと第３の電極１０Ｃの間には、第２のプラズマ６０Ｂが発生する。ただし、第２の電極１０Ｂからの電子は、２つの正極性の電極に分散されるため、第１のプラズマ６０Ａおよび第２のプラズマ６０Ｂは、いずれも「低密度プラズマ」となる。
従って、第１の空間５０Ａおよび第２の空間５０Ｂを通る原料ガスは、低密度プラズマ６０Ａ、６０Ｂに晒されることになるため、これらの原料ガスの反応性は、第３の空間５０Ｃを通る原料ガスに比べて大きく低下する。
以上の結果から、１周期Ｔの間に反応領域（被処理体９０の表面の上部／電極群１０の直下）に発生するプラズマの総密度は、概略的に図４のように表される。
なお、図４において、横軸は、各空間５０Ａ〜５０Ｃ（および各電極１０Ａ〜１０Ｄ）の水平位置に対応している。また、縦軸は、反応領域に発生するプラズマの１周期Ｔの間の総密度を示している。
１周期Ｔの間のプラズマ密度は、原料ガスの反応速度、さらには膜の成膜速度を決定づける大きな要因になるため、反応領域のプラズマ密度は、できる限り高めることが好ましい。
しかしながら、この図４から、従来のプラズマ源１では、反応領域のプラズマ密度は、未だ十分に高められているとは言い難く、さらなるプラズマ密度の向上が必要であることがわかる。
なお、試算によれば、第２の空間５０Ｂの下流側の反応領域におけるプラズマ密度は、例えば、第１の空間５０Ａおよび第３の空間５０Ｃの下流側の反応領域におけるプラズマ密度の約２／３程度になることが予想される。
このように、原料ガスの反応速度の向上、および膜の成膜速度の向上の観点から、従来のプラズマ源１に対して、さらなる改良が要望されている。
（本発明の一実施例によるプラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源について）
次に、図５および図６を参照して、本発明の一実施例によるプラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源（以下、「第１のプラズマ源」と称する）の特徴について説明する。
図５は、本発明の第１のプラズマ源の構成を示す模式図である。また、図６は、本発明の第１のプラズマ源において、ある時間における各電極の極性の変化を、プラズマの密度と関連付けて示す模式図である。
従来のプラズマ源１と本発明のプラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源１００とは、電極群１１０を構成する各電極１１０Ａ〜１１０Ｄと、交流電源１３０との接続方式が異なっている。
すなわち、図５に示すように、交流電源１３０は、第１の極性用の配線１４０と、第１の極性とは反対の第２の極性用の配線１４２とを有し、第１の極性用の配線１４０は、第１の電極１１０Ａおよび第２の電極１１０Ｂに接続される。また、第２の極性用の配線１４２は、第３の電極１１０Ｃおよび第４の電極１１０Ｄに接続される。
なお、交流電源１３０の周波数は、例えば、５ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲である。
また、本発明のプラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源１００では、電極１１０Ａ〜１１０Ｄの配列方向に沿って、例えば、０．５ｍ以上の寸法にわたって、プラズマを形成することができる。
次に、第１のプラズマ源１００の動作について説明する。
図５に示すような第１のプラズマ源１００を使用して、被処理体１９０の表面に膜を成膜する際には、まず、交流電源１３０から、配線１４０および１４２を介して、各電極１１０Ａ〜１１０Ｄに交流電圧が印加される。また、電極群１１０の近傍に、プラズマ用ガスが供給される。
これにより、各電極１１０Ａ〜１１０Ｄにおける極性が周期的に変化し、各電極１１０Ａ〜１１０Ｄ間の放電により、電極群１１０の直下にプラズマが発生する。
次に、第１の空間１５０Ａ〜第３の空間１５０Ｃに、成膜用の原料ガスが供給される。なお、本願において、「（第ｎの）空間」とは、原料ガスを反応領域に向かって流通させるための通路のうち、隣接する電極同士の間に形成された部分を意味する。
供給された原料ガスは、各電極１１０Ａ〜１１０Ｄの近傍に発生したプラズマによって活性化される。そのため、被処理体１９０の近傍で原料ガスに化学反応が生じ、これにより被処理体１９０の表面に、膜を形成することができる。
なお、図５の例では、第１のプラズマ源１００は、単一の交流電源１３０を有する。しかしながら、本発明の構成は、これに限られるものではなく、第１のプラズマ源１００は、複数の交流電源を備えても良い。例えば、図５の構成の場合、２つの交流電源１３０−１、１３０−２が存在し、第１の交流電源１３０−１は、第１の電極１１０Ａと第３の電極１１０Ｃに接続され、第２の交流電源１３０−２は、第２の電極１１０Ｂと第４の電極１１０Ｄに接続されても良い。この場合、２つの交流電源１３０−１、１３０−２は、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂに印加される電圧が同位相となり、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄに印加される電圧が同位相となるように配置される。
ここで、図６を参照して、本発明の第１のプラズマ源１００を使用した場合の、電極群１１０を構成する各電極１１０Ａ〜１１０Ｄの周期的な極性の変化についてより詳しく説明する。
図６は、ある時間における各電極１１０Ａ〜１１０Ｄの極性の変化を、プラズマの密度と関連付けて示した模式図である。なお、交流電源１３０の出力電圧Ｖの時間変化は、前述の図３のように、周期Ｔの正弦波で表されるものと仮定する。
本発明の第１のプラズマ源１００において、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂは、いずれも第１の極性用の配線１４０に接続されている。このため、交流電源１３０から交流電圧が印加された際に、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂは、同位相となる。また、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄは、いずれも第２の極性用の配線１４２に接続されている。このため、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄも、同位相となる。
これに対して、第１の極性用の配線１４０と第２の極性用の配線１４２に供給される交流電圧は、位相が１／２周期だけずれている。このため、第１の電極１１０Ａおよび第２の電極１１０Ｂと、第３の電極１１０Ｃおよび第４の電極１１０Ｄとには、正負反対の極性の電圧が印加される。
以上のことから、時間ｔ＝１／４Ｔ（図３参照）では、各電極１１０Ａ〜１１０Ｄにおいて、図６（ａ）のような極性が得られる。すなわち、各電極１１０Ａ〜１１０Ｄの極性は、第１の電極１１０Ａ側から順に、負−負−正−正となる。
この場合、放電による電子の流れは、図６（ａ）の４つの矢印Ｆ１０１〜Ｆ１０４で示したようになる。すなわち、第２の電極１１０Ｂからの電子は、矢印Ｆ１０１で示すように、一部が隣接する第３の電極１１０Ｃに取り込まれるとともに、他の一部が、矢印１０２で示すように、第４の電極１１０Ｄに取り込まれる。
なお、第２の電極１１０Ｂからの電子の一部が、第３の電極１１０Ｃを越えて第４の電極１１０Ｄまで到達するのは、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄの極性が等しく（いずれも正極性）、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄの間に、反対極性の電極が存在しないためである。（ただし、電極間の距離の関係から、第２の電極１１０Ｂから放出される電子の大部分は、第３の電極１１０Ｃに取り込まれ、第４の電極１１０Ｄまで進行する電子の割合は、第３の電極１１０Ｃに取り込まれる電子の割合に比べて少ないと思われる。）
同様に、第１の電極１１０Ａからの電子は、矢印Ｆ１０３で示すように、一部が第３の電極１１０Ｃに取り込まれるとともに、他の一部が、矢印Ｆ１０４で示すように、第４の電極１１０Ｄに取り込まれる。
なお、第１の電極１１０Ａからの電子の一部が、第３の電極１１０Ｃを越えて第４の電極１１０Ｄまで到達するのは、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄの極性が等しく（いずれも正極性）、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄの間に、反対極性の電極が存在しないためである。（ただし、電極間の距離の関係から、第１の電極１１０Ａから放出される電子の大部分は、第３の電極１１０Ｃに取り込まれ、第４の電極１１０Ｄまで進行する電子の割合は、第３の電極１１０Ｃに取り込まれる電子の割合に比べて少ないと思われる。）
以上の結果から、時間ｔ＝１／４Ｔでは、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂの間には、第１のプラズマ１６０Ａとして、「高密度プラズマ」１６０Ａが生じる。また、第２の電極１１０Ｂと第３の電極１１０Ｃの間には、極めて大きなプラズマ密度の第２のプラズマ１６０Ｂが発生する（以下、このようなプラズマを、「超高密度プラズマ」と称する）。さらに、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄの間には、第３のプラズマ１６０Ｃとして、「高密度プラズマ」が発生する。
次に、時間ｔ＝３／４Ｔでは、各電極１１０Ａ〜１１０Ｄにおいて、図６（ｂ）のような極性が得られる。すなわち、各電極１１０Ａ〜１１０Ｄの極性は、第１の電極１１０Ａ側から順に、正−正−負−負となる。
この場合、電子の流れは、図６（ｂ）の４つの矢印Ｆ１０５〜Ｆ１０８で示したようになる。すなわち、第３の電極１１０Ｃからの電子は、矢印Ｆ１０５で示すように、一部が隣接する第２の電極１１０Ｂに取り込まれるとともに、他の一部が、矢印Ｆ１０６で示すように、第１の電極１１０Ａに取り込まれる。
なお、第３の電極１１０Ｃからの電子の一部が、第２の電極１１０Ｂを越えて第１の電極１１０Ａまで到達するのは、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂの極性が等しく（いずれも正極性）、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂの間に、反対極性の電極が存在しないためである。（ただし、電極間の距離の関係から、第３の電極１１０Ｃから放出される電子の大部分は、第２の電極１１０Ｂに取り込まれ、第１の電極１１０Ａまで進行する電子の割合は、第２の電極１１０Ｂに取り込まれる電子の割合に比べて少ないと思われる。）
同様に、第４の電極１１０Ｄからの電子は、矢印Ｆ１０７で示すように、一部が第２の電極１１０Ｂに取り込まれるとともに、他の一部が、矢印１０８で示すように、第１の電極１１０Ａに取り込まれる。
なお、第４の電極１１０Ｄからの電子の一部が、第２の電極１１０Ｂを越えて第１の電極１１０Ａまで到達するのは、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂの極性が等しく（いずれも正極性）、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂの間に、反対極性の電極が存在しないためである。（ただし、電極間の距離の関係から、第４の電極１１０Ｄから放出される電子の大部分は、第２の電極１１０Ｂに取り込まれ、第１の電極１１０Ａまで進行する電子の割合は、第２の電極１１０Ｂに取り込まれる電子の割合に比べて少ないと思われる。）
以上の結果から、時間ｔ＝３／４Ｔでは、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂの間には、第１のプラズマ１６０Ａとして、「高密度プラズマ」１６０Ａが生じる。また、第２の電極１１０Ｂと第３の電極１１０Ｃの間には、第２のプラズマ１６０Ｂとして、「超高密度プラズマ」が発生する。さらに、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄの間には、第３のプラズマ１６０Ｃとして、「高密度プラズマ」が発生する。
その結果、第１のプラズマ源１００において、１周期Ｔの間に反応領域（被処理体１９０の表面の上部／電極群１１０の直下）に発生するプラズマの総密度は、概略的に図７の曲線（１）のようになる。
なお、図７において、横軸は、各空間１５０Ａ〜１５０Ｃ（および各電極１１０Ａ〜１１０Ｄ）の水平位置を示し、縦軸は、反応領域に発生するプラズマの１周期Ｔの間の総密度を示している。また、図７には、前述の図４において示した、従来のプラズマ源１における同様のプラズマ密度の曲線（曲線（２））を同時に示した。
この図７から、第１のプラズマ源１００において形成されるプラズマのプラズマ密度（曲線（１））は、従来のプラズマ源１において形成されるプラズマのプラズマ密度（曲線（２））に比べて、全体的に密度が有意に向上していることがわかる。
特に、試算では、第１のプラズマ源１００を使用した場合、反応領域の中心近傍（第２の空間１５０Ｂの下流側）における１周期の間のプラズマの密度は、従来のプラズマ源１の同位置でのプラズマ密度に比べて、例えば、約２倍に向上することが予想される。また、第１のプラズマ源１００を使用した場合、第１の空間１５０Ａおよび第３の空間１５０Ｃの下流側の反応領域においても、１周期の間のプラズマの密度は、従来のプラズマ源１の同位置でのプラズマ密度に比べて、例えば、約１．５倍に向上することが予想される。
このように、第１のプラズマ源１００を使用した場合、第１の空間１５０Ａ〜１５０Ｃに供給される原料ガスの反応性が高まり、膜の成膜速度を有意に高めることが可能となる。
以上、図５に示した構成を有する第１のプラズマ源１００を例に挙げ、本発明の特徴的効果について説明した。しかしながら、本発明によるプラズマ源の構成は、図５に示した構成に限られるものではない。
すなわち、より一般化して言えば、前述のような本発明による効果は、電極群を構成する一連の電極において、「１周期Ｔの間、少なくとも一つの隣接する電極組が同位相となっている」場合に、等しく達成されることに留意する必要がある。例えば、図５に示した第１のプラズマ源１００の場合は、１周期Ｔの間、第１の電極１１０Ａと、これに隣接する第２の電極１１０Ｂとは、常に同位相となっている。また、第３の電極１１０Ｃと、これに隣接する第４の電極１１０Ｄとは、常に同位相となっている。
本発明では、「各周期の間、少なくとも一つの隣接する電極組に印加される電圧が同位相となっている」という条件が満たされる限り、プラズマ源の構成は、特に限られない。例えば、電極群を構成する電極の数は、４つ以上であればいかなる数であっても良く、電極の数は、例えば、６つ、８つ、または１０等であっても良い。
また、図５の例では、電極群１１０を構成する各電極１１０Ａ〜１１０Ｄの配列方向は、被処理体１９０の表面と平行（水平方向）になっているが、本発明において、電極の配列方向は、特に限られない。さらに、図５の例では、原料ガスの供給路である第１〜第３の空間１５０Ａ〜１５０Ｃは、電極群１１０を構成する各電極１１０Ａ〜１１０Ｄの配列方向に対して垂直な方向に延伸している。しかしながら、空間１５０Ａ〜１５０Ｃの延伸方向は、これに限られるものではない。例えば、原料ガスの供給路用の空間の延伸方向は、電極の配列方向に対して、直角以外の角度で傾斜していても良い。
（本発明による第１のプラズマ源を用いた物品の製造方法）
ここで、本発明による第１のプラズマ源を用いた物品の製造方法について説明する。
初めに、第１のプラズマ源を備えるプラズマＣＶＤ装置内に、被処理体１９０を配置する。次に、電極１１０Ａ〜１１０Ｄの各電極間から成膜用の原料ガスを供給する。次に、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂに負の電圧を印加し、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄに正の電圧を印加する。そして、所定時間経過後に、第１の電極１１０Ａと第２の電極１１０Ｂに正の電圧を印加し、第３の電極１１０Ｃと第４の電極１１０Ｄに負の電圧を印加する。これらの動作を繰り返し、被処理体１９０上に成膜を施し、物品を製造する。
（本発明による第２のプラズマ源）
次に、図８を参照して、本発明によるプラズマ源の別の構成例（第２のプラズマ源）について説明する。
図８には、本発明による第２のプラズマ源の構成を模式的に示す。
図８に示すように、本発明の第２のプラズマ源２００は、基本的に、図５に示した第１のプラズマ源１００と同様の構成を有する。従って、図８において、図５と同様の部材には、図５で使用した参照符号に１００を加えた参照符号が付されている。
ただし、第２のプラズマ源２００は、第１のプラズマ源１００とは交流電源２３０の接続方式が異なっている。
すなわち、図８に示すように、第２のプラズマ源２００では、交流電源２３０は、第１の極性用の配線２４０と、第１の極性とは反対の第２の極性用の配線２４２とを有し、第１の極性用の配線２４０は、第１の電極２１０Ａおよび第４の電極２１０Ｄに接続される。また、第２の極性用の配線２４２は、第２の電極２１０Ｂおよび第３の電極２１０Ｃに接続される。
なお、図８の例では、第２のプラズマ源２００は、単一の交流電源２３０を有する。しかしながら、本発明の構成は、これに限られるものではなく、第２のプラズマ源２００は、複数の交流電源を備えても良い。例えば、図８の構成の場合、２つの交流電源２３０−１、２３０−２が存在し、第１の交流電源２３０−１は、第１の電極２１０Ａと第２の電極２１０Ｂに接続され、第２の交流電源２３０−２は、第４の電極２１０Ｄと第３の電極２１０Ｃに接続されても良い。この場合、２つの交流電源２３０−１、２３０−２は、第１の電極２１０Ａと第４の電極２１０Ｄが同位相となり、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃが同位相となるように配置される。
次に、図９を参照して、本発明による第２のプラズマ源２００を使用した場合の、電極群２１０を構成する各電極２１０Ａ〜２１０Ｄの周期的な極性の変化についてより詳しく説明する。
図９は、ある時間における各電極２１０Ａ〜２１０Ｄの極性の変化を、プラズマの密度と関連付けて示した模式図である。なお、交流電源２３０の出力電圧Ｖの時間変化は、前述の図３のように、周期Ｔの正弦波で表されるものと仮定する。
本発明の第２のプラズマ源２００において、第１の電極２１０Ａと第４の電極２１０Ｄは、いずれも配線２４０に接続されている。このため、交流電源２３０から交流電圧が印加された際に、第１の電極２１０Ａと第４の電極２１０Ｄは、同位相となる。また、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃは、いずれも配線２４２に接続されている。このため、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃも、同位相となる。
これに対して、配線２４０と配線２４２に供給される交流電圧は、位相が１／２周期だけずれている。このため、第１の電極２１０Ａおよび第４の電極２１０Ｄと、第２の電極２１０Ｂおよび第３の電極２１０Ｃとには、正負反対の極性の電圧が印加される。
以上のことから、時間ｔ＝１／４Ｔ（図３参照）では、各電極２１０Ａ〜２１０Ｄにおいて、図９（ａ）のような極性が得られる。すなわち、各電極２１０Ａ〜２１０Ｄの極性は、第１の電極２１０Ａ側から順に、負−正−正−負となる。
この場合、放電による電子の流れは、図９（ａ）の４つの矢印Ｆ２０１〜Ｆ２０４で示したようになる。すなわち、第１の電極２１０Ａからの電子は、矢印Ｆ２０１で示すように、一部が隣接する第２の電極２１０Ｂに取り込まれるとともに、他の一部が、矢印Ｆ２０２で示すように、第３の電極２１０Ｃに取り込まれる。
なお、第１の電極２１０Ａからの電子の一部が、第２の電極２１０Ｂを越えて第３の電極２１０Ｃまで到達するのは、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃの極性が等しく（いずれも正極性）、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃの間に、反対極性の電極が存在しないためである。（ただし、電極間の距離の関係から、第１の電極２１０Ａから放出された電子の大部分は、第２の電極２１０Ｂに取り込まれ、第３の電極２１０Ｃまで進行する電子の割合は、第２の電極２１０Ｂに取り込まれる電子の割合に比べて少ないと思われる。）
同様に、第４の電極２１０Ｄからの電子は、矢印Ｆ２０３で示すように、一部が隣接する第３の電極２１０Ｃに取り込まれるとともに、他の一部が、矢印Ｆ２０４で示すように、第２の電極２１０Ｂに取り込まれる。
なお、第４の電極２１０Ｄからの電子の一部が、第３の電極２１０Ｃを越えて第２の電極２１０Ｂまで到達するのは、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃの極性が等しく（いずれも正極性）、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃの間に、反対極性の電極が存在しないためである。（ただし、電極間の距離の関係から、第４の電極２１０Ｄから放出される電子の大部分は、第３の電極２１０Ｃに取り込まれ、第２の電極２１０Ｂまで進行する電子の割合は、第３の電極２１０Ｃに取り込まれる電子の割合に比べて少ないと思われる。）
以上の結果から、時間ｔ＝１／４Ｔでは、第１の電極２１０Ａと第２の電極２１０Ｂの間には、第１のプラズマ２６０Ａとして、「高密度プラズマ」２６０Ａが生じる。また、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃの間には、第２のプラズマ２６０Ｂとして、「高密度プラズマ」２６０Ｂが発生する。さらに、第３の電極２１０Ｃと第４の電極２１０Ｄの間には、第３のプラズマ２６０Ｃとして、「高密度プラズマ」２６０Ｃが発生する。
次に、時間ｔ＝３／４Ｔでは、各電極２１０Ａ〜２１０Ｄにおいて、図９（ｂ）のような極性が得られる。すなわち、各電極２１０Ａ〜２１０Ｄの極性は、第１の電極２１０Ａ側から順に、正−負−負−正となる。
この場合、放電による電子の流れは、図９（ｂ）の２つの矢印Ｆ２０５〜Ｆ２０６で示したようになる。すなわち、第２の電極２１０Ｂからの電子は、矢印Ｆ２０５で示すように、隣接する第１の電極２１０Ａに取り込まれる。同様に、第３の電極２１０Ｃからの電子は、矢印Ｆ２０６で示すように、隣接する第４の電極２１０Ｄに取り込まれる。
その結果、時間ｔ＝３／４Ｔでは、第１の電極２１０Ａと第２の電極２１０Ｂの間には、第１のプラズマ２６０Ａとして、「高密度プラズマ」２６０Ａが生じる。また、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃの間には、プラズマはほとんど生じない。一方、第３の電極２１０Ｃと第４の電極２１０Ｄの間には、第３のプラズマ２６０Ｃとして、「高密度プラズマ」２６０Ｃが発生する。
なお、第２のプラズマ源２００では、時間ｔ＝１／４Ｔおよび時間ｔ＝３／４Ｔのいずれにおいても、第２の電極２１０Ｂと第３の電極２１０Ｃの組は、「隣接する電極組に印加される電圧が同位相である」という条件を満たしている。
このような第２のプラズマ源２００において、１周期Ｔの間に反応領域（被処理体２９０の表面の上部／電極群２１０の直下）に発生するプラズマの総密度は、概略的に図１０の曲線（１）のようになる。
なお、図１０において、横軸は、各空間２５０Ａ〜２５０Ｃ（および各電極２１０Ａ〜２１０Ｄ）の水平位置を示し、縦軸は、反応領域に発生するプラズマの１周期Ｔの間の総密度を示している。また、図１０には、前述の図４に示した、従来のプラズマ源１における同様のプラズマ密度の曲線（曲線（２））を同時に示した。
この図１０から、第２のプラズマ源２００において形成されるプラズマの密度（曲線（１））は、従来のプラズマ源１において形成されるプラズマの密度（曲線（２））に比べて、有意に向上していることがわかる。
特に、試算では、第２のプラズマ源２００を使用した場合、第１の空間２５０Ａおよび第３の空間２５０Ｃの下流側の反応領域における、１周期の間のプラズマの密度は、従来のプラズマ源１の同位置でのプラズマ密度に比べて、例えば、約１．５倍向上することが予想される。
このように、第２のプラズマ源２００を使用した場合も、第１の空間１５０Ａ〜１５０Ｃに供給される原料ガスの反応性が高まり、膜の成膜速度を有意に高めることが可能となる。
（本発明による第２のプラズマ源を用いた物品の製造方法）
ここで、本発明による第２のプラズマ源を用いた物品の製造方法について説明する。
初めに、第２のプラズマ源を備えるプラズマＣＶＤ装置内に、被処理体１９０を配置する。次に、電極１１０Ａ〜１１０Ｄの各電極間から成膜用の原料ガスを供給する。次に、第１の電極１１０Ａと第４の電極１１０Ｄに負の電圧を印加し、第２の電極１１０Ｂと第３の電極１１０Ｃに正の電圧を印加する。そして、所定時間経過後に、第１の電極１１０Ａと第４の電極１１０Ｄに正の電圧を印加し、第２の電極１１０Ｂと第３の電極１１０Ｃに負の電圧を印加する。これらの動作を繰り返し、被処理体１９０上に成膜を施し、物品を製造する。
（本発明による第３のプラズマ源）
次に、図１１を参照して、本発明によるプラズマ源の別の構成例（第３のプラズマ源）について説明する。
図１１には、本発明の第３のプラズマ源の構成を模式的に示す。
図１１に示すように、本発明の第３のプラズマ源３００は、基本的に、図５に示した第１のプラズマ源１００と同様の構成を有する。従って、図１１において、図５と同様の部材には、図５で使用した参照符号に２００を加えた参照符号が付されている。
ただし、第３のプラズマ源３００は、第１のプラズマ源１００とは異なり、電極群３１０を構成する電極の数が６つに増えている。
また、これに伴い、交流電源３３０は、第１の極性用の配線３４０と、第１の極性とは反対の第２の極性用の配線３４２とを有し、第１の極性用の配線３４０は、第１の電極３１０Ａ、第２の電極３１０Ｂ、および第３の電極３１０Ｃに接続される。また、第２の極性用の配線３４２は、第４の電極３１０Ｄ、第５の電極３１０Ｅ、および第６の電極３１０Ｆに接続される。
このような構成の第３のプラズマ源３００では、第１の電極３１０Ａ〜第３の電極３１０Ｃは、いずれも配線３４０に接続されている。このため、交流電源３３０から交流電圧が印加された際に、第１の電極３１０Ａ、第２の電極３１０Ｂ、および第３の電極３１０Ｃは、同位相となる。また、第４の電極３１０Ｄ、第５の電極３１０Ｅ、および第６の電極３１０Ｆは、いずれも配線３４２に接続されている。このため、第４の電極３１０Ｄ、第５の電極３１０Ｅ、および第６の電極３１０Ｆも、同位相となる。
これに対して、配線３４０と配線３４２に供給される交流電圧は、位相が１／２周期だけずれている。このため、第１〜第３の電極３１０Ａ〜３１０Ｃの組と、第４〜第６の電極３１０Ｄ〜３１０Ｆの組とには、正負反対の極性の電圧が印加される。
その結果、時間ｔ＝１／４Ｔ（図３参照）では、各電極３１０Ａ〜３１０Ｆの極性は、第１の電極３１０Ａ側から順に、負−負−負−正−正−正となる。また、時間ｔ＝３／４Ｔでは、各電極３１０Ａ〜３１０Ｆの極性は、第１の電極３１０Ａ側から順に、正−正−正−負−負−負となる。
この場合、１周期Ｔにおいて、第１の電極３１０Ａと第２の電極３１０Ｂの組、第２の電極３１０Ｂと第３の電極３１０Ｃの組、第４の電極３１０Ｄと第５の電極３１０Ｅの組、および第５の電極３１０Ｅと第６の電極３１０Ｆの組は、いずれも「隣接する電極組が同位相である」という条件を満たす。
従って、第３のプラズマ源３００においても、第１のプラズマ源１００と同様の効果、すなわち、各空間３５０Ａ〜３５０Ｅに供給される原料ガスの反応性が高まり、膜の成膜速度を有意に高めることができるという効果を得ることができる。
（本発明の一実施例によるプラズマ源の具体的構成例について）
次に、図１２を参照して、本発明の一実施例によるプラズマ源を備える装置（プラズマ源装置）の具体的な構成例について説明する。なお、ここでは、前述の図５に示した概念を備えるプラズマ源を例に、具体的なプラズマ源装置の構成について説明する。
図１２には、プラズマ源装置８００を示す。プラズマ源装置８００は、電極群８１０および交流電源（図示されていない）を備える。
電極群８１０は、４つの中空電極８１０Ａ〜８１０Ｄで構成される。各中空電極８１０Ａ〜８１０Ｄは、交流電源の第１の極性用の配線（図示されていない）および第２の極性用の配線（図示されていない）を介して、交流電源と接続される。
ここで、前述の図５に示した構成と同様に、第１の極性用の配線は、第１の中空電極８１０Ａおよび第２の中空電極８１０Ｂに接続され、第２の極性用の配線は、第３の中空電極８１０Ｃおよび第４の中空電極８１０Ｄに接続される。従って、第１の中空電極８１０Ａと第２の中空電極８１０Ｂに印加される電圧は、同位相であり、第３の中空電極８１０Ｃと第４の中空電極８１０Ｄに印加される電圧も、同位相である。一方、第１および第２の中空電極８１０Ａ、８１０Ｂと、第３および第４の中空電極８１０Ｃ、８１０Ｄの間は、正負反対の極性の電圧が印加される。
各中空電極８１０Ａ〜８１０Ｄは、プラズマを噴出さするためのスロット８１２を有する。各中空電極のスロット８１２は、中空電極８１０Ａ〜８１０Ｄの配列方向に対して垂直な方向に沿って延伸する細長いライン形状を有する。図１２の例では、各中空電極のスロット８１２は、それぞれ、単一のスロット８１２を有するが、スロットは、複数設けられても良い。なお、スロット８１２は、１または２以上の円形状の開口で構成されても良い。
各中空電極のスロット８１２同士の間隔は、例えば、約１０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲である。
隣接する第１および第２の中空電極８１０Ａ、８１０Ｂ同士の間には、被処理体８９０の方に向かって開放された端部を有する第１の空間８５０Ａが形成されている。また、隣接する第２および第３の中空電極８１０Ｂ、８１０Ｃ同士の間には、被処理体８９０の方に向かって開放された端部を有する第２の空間８５０Ｂが形成されている。同様に、隣接する第３および第４の中空電極８１０Ｃ、８１０Ｄ同士の間には、被処理体８９０の方に向かって開放された端部を有する第３の空間８５０Ｃが形成されている。
また、プラズマ源装置８００は、さらに、第１の配管８６０（８６０Ａ〜８６０Ｄ）、第２の配管８６５（８６５Ａ〜８６５Ｃ）、およびマニホルド８７０（８７０Ａ〜８７０Ｃ）を備える。
第１の配管８６０は、例えば、アルゴンガス、酸素ガス、および／または窒素ガスなど、原料ガスの化学反応に必要なガス（「反応支援ガス」という）をプラズマ化し、反応領域に供給するために設けられる。第２の配管８６５およびマニホルド８７０は、原料ガス（すなわち成膜物質の前駆体）を、第１〜第３の空間８５０Ａ〜８５０Ｃを介して、反応領域に供給するために設けられる。
図１２に示すようなプラズマ源装置８００を使用して、被処理体８９０の表面に膜を成膜する際には、まず、交流電源から、各電極８１０Ａ〜８１０Ｄに交流電圧が印加される。また、各電極８１０Ａ〜３１０Ｄの近傍に、プラズマ用ガスが供給される。
これにより、各電極８１０Ａ〜８１０Ｄにおける極性が周期的に変化し、各電極８１０Ａ〜８１０Ｄ間の放電により、反応領域にプラズマが発生する。
次に、第１の配管８６０Ａ〜８６０Ｄを介して、反応領域に反応支援ガスが供給される。また、第２の配管８６５Ａ〜８６５Ｃ、およびマニホルド８７０Ａ〜８７０Ｃ、さらには第１〜第３の空間８５０Ａ〜８５０Ｃを介して、反応領域に原料ガスが供給される。
反応領域に供給された原料ガスおよび反応支援ガスは、各電極８１０Ａ〜８１０Ｄの近傍に発生したプラズマによって活性化される。そのため、被処理体８９０の近傍で原料ガスに化学反応が生じ、これにより被処理体８９０の表面に膜を形成される。
前述の記載から、このような構成のプラズマ源装置８００において、各空間８５０Ａ〜８５０Ｅに供給される原料ガスの反応性が高まり、膜の成膜速度を有意に高めることができるという効果を得ることができることは明らかであろう。
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
前述の図１２に示したプラズマ源８００を用いてＳｉＯ２薄膜の成膜を行った。
反応支援ガスには酸素ガスを使用した。反応支援ガスは、４つの中空電極８１０Ａ〜８１０Ｄに均等供給されるよう制御した。原料ガスにはテトラメチルジシロキサンを使用した。原料ガスは、各中空電極８１０Ａ〜８１０Ｄ同士の間の空間８５０Ａ〜８５０Ｃに、均等供給されるよう制御した。
これら成膜ガスの混合比（酸素/テトラメチルジシロキサン）は、２５とした。プラズマ源の長さに対するテトラメチルジシロキサンの流量は、２００ｓｃｃｍ／ｍ、３５０ｓｃｃｍ／ｍ、５００ｓｃｃｍ／ｍ、６５０ｓｃｃｍ／ｍ、８００ｓｃｃｍ／ｍの５条件とした。それぞれの成膜ガス流量の条件において、成膜時の真空チャンバー圧力が１．０Ｐａになるように、排気のコンダクタンスバルブの開閉度を制御した。
交流電源周波数は、４０ｋＨｚであり、プラズマ源の長さに対する投入電力は、８０ｋＷ／ｍとなるよう印加した。交流電源からの第１の極性用の配線は、第１の中空電極８１０Ａおよび第２の中空電極８１０Ｂに接続した。また、第１の極性とは逆位相の第２の極性用の配線は、第３の中空電極８１０Ｃおよび第４の中空電極８１０Ｄに接続した。
基板には、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ２ｍｍのソーダライムガラス基板を使用した。成膜前に、基板は加熱していない。また、基板の搬送速度は、１．０ｍ／ｍｉｎとした。
(実施例２)
実施例１と同様の方法で、ＳｉＯ２薄膜の成膜を行った。
ただし、この実施例２では、前述の図１２において、交流電源からの第１の極性用の配線は、第１の中空電極８１０Ａおよび第４の中空電極８１０Ｄに接続した。また、第１の極性とは逆位相の第２の極性用の配線は、第２の中空電極８１０Ｂおよび第３の中空電極８１０Ｃに接続した。その他の条件は、実施例１と同様である。
(比較例１)
実施例１と同様の方法で、ＳｉＯ２薄膜の成膜を行った。
ただし、この比較例１では、前述の図１２において、交流電源からの第１の極性用の配線は、第１の中空電極８１０Ａおよび第３の中空電極８１０Ｃに接続した。また、第１の極性とは逆位相の第２の極性用の配線は、第２の中空電極８１０Ｂおよび第４の中空電極８１０Ｄに接続した。その他の条件は、実施例１と同様である。
(評価および結果)
実施例１、２と比較例１で成膜したＳｉＯ２薄膜サンプルに対して、段差膜厚計（Ｄｅｋｔａｋ）を用いて厚さ測定を行った。測定結果を表１に示す。
Figure 2014069309
 表１から、原料ガス流量が２００ｓｃｃｍ／ｍと少ない場合、実施例１、２と比較例１の成膜速度の間には、大きな違いは見られなかった。しかしながら、原料ガス流量が多くなると、実施例１、２では、比較例１に比べて、成膜速度が向上していることがわかる。特に、実施例1では、原料ガス流量の増大とともに、成膜速度が大きく向上した。
これは、一般的なＣＶＤの反応機構から次のように考察できる。原料流量が少なく、反応領域に存在する原料の化学反応が十分進行している場合、プラズマ密度を向上させても成膜速度は向上しない。一方、原料流量が多く、反応領域に存在する原料の化学反応が十分に進行していない場合、プラズマ密度を向上させると成膜速度が向上する。
今回の成膜において、原料流量が多い場合、実施例１、２では比較例１に比べて成膜速度が向上していることから、反応領域でのプラズマ密度が向上していることは明らかである。特に、実施例1ではプラズマ密度の向上効果が大きいと言える。
本発明は、例えば、プラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源に適用することができる。
本願は、２０１２年１１月２日に出願した日本国特許出願２０１２−２４２６６３号に基づく優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を本願の参照として援用する。
１ 従来のプラズマ源
１０ 電極群
１０Ａ 第１の電極
１０Ｂ 第２の電極
１０Ｃ 第３の電極
１０Ｄ 第４の電極
３０ 交流電源
４０ 第１の極性用の配線
４２ 第２の極性用の配線
５０（５０Ａ〜５０Ｃ） 空間
６０Ａ〜６０Ｃ プラズマ
９０ 被処理体
１００ 第１のプラズマ源
１１０ 電極群
１１０Ａ 第１の電極
１１０Ｂ 第２の電極
１１０Ｃ 第３の電極
１１０Ｄ 第４の電極
１３０ 交流電源
１４０ 第１の極性用の配線
１４２ 第２の極性用の配線
１５０（１５０Ａ〜１５０Ｃ） 空間
１６０Ａ〜１６０Ｃ プラズマ
１９０ 被処理体
２００ 第２のプラズマ源
２１０ 電極群
２１０Ａ 第１の電極
２１０Ｂ 第２の電極
２１０Ｃ 第３の電極
２１０Ｄ 第４の電極
２３０ 交流電源
２４０ 第１の極性用の配線
２４２ 第２の極性用の配線
２５０（２５０Ａ〜２５０Ｃ） 空間
２６０Ａ〜２６０Ｃ プラズマ
２９０ 被処理体
３００ 第３のプラズマ源
３１０ 電極群
３１０Ａ 第１の電極
３１０Ｂ 第２の電極
３１０Ｃ 第３の電極
３１０Ｄ 第４の電極
３１０Ｅ 第５の電極
３１０Ｆ 第６の電極
３３０ 交流電源
３４０ 第１の極性用の配線
３４２ 第２の極性用の配線
３５０（３５０Ａ〜３５０Ｅ） 空間
８００ プラズマ源装置
８１０ 電極群
８１０Ａ〜８２０Ｄ 中空電極
８１２ スロット
８５０Ａ 第１の空間
８５０Ｂ 第２の空間
８５０Ｃ 第３の空間
８６０Ａ〜８６０Ｄ 第１の配管
８６５Ａ〜８６５Ｃ 第２の配管
８７０Ａ〜８７０Ｃ マニホルド
８９０ 被処理体。

Claims (11)

  1. プラズマＣＶＤ装置用のプラズマ源であって、
    第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第４の電極の４つがこの順に配列された電極群を有し、
    前記電極群は、交流電源に接続され、
    前記４つの電極のうちの２つに供給される電圧は、残りの２つの電極に供給される電圧と位相がずれており、
    隣接する電極の間には、原料ガスが供給される空間が設けられ、
    隣接する２つの電極のうちの少なくとも一組に印加される電圧は、同位相であることを特徴とするプラズマ源。
  2. 前記第１の電極と前記第２の電極に印加される電圧は、同位相であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ源。
  3. 前記第２の電極と前記第３の電極に印加される電圧は、同位相であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ源。
  4. 前記各電極は、単一の交流電源に接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のプラズマ源。
  5. 前記交流電源は、複数存在し、
    前記第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第４の電極のうちの２つは、第１の交流電源に接続され、
    前記第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第４の電極のうちの残りの２つは、第２の交流電源に接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のプラズマ源。
  6. 前記電極群は、さらに、相互に隣接する第５の電極および第６の電極を有し、前記第５の電極は、前記第４の電極の前記第３の電極とは反対の側に配置され、
    前記６つの電極のうちの３つに供給される電圧は、残りの３つの電極に供給される電圧と位相がずれており、
    前記第１〜第３の電極に印加される電圧は、同位相であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のプラズマ源。
  7. 各電極は、一列に沿って直線状に配列され、
    当該プラズマ源によって形成されるプラズマは、前記電極の配列方向に沿って、０．５ｍ以上の寸法を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載のプラズマ源。
  8. 各電極は、プラズマ噴射用のスロットまたは開口を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載のプラズマ源。
  9. 前記交流電源の周波数は、５ｋＨｚから５００ｋＨｚの範囲であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載のプラズマ源。
  10. 第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第４の電極の４つがこの順に配列された電極群を備えたプラズマＣＶＤ装置内に、被処理体を配置する工程と、
    前記電極群のうちの少なくとも一つの隣接する電極間から成膜用の原料ガスを供給する工程と、
    前記第１の電極と前記第１の電極と隣接する前記第２の電極に負の電圧を印加し、前記第３の電極と前記第３の電極に隣接する前記第４の電極に正の電圧を印加する第１の電圧印加工程と、
    前記第１の電極と前記第２の電極に正の電圧を印加し、前記第３の電極と前記第４の電極に負の電圧を印加する第２の電圧印加工程とを備え、
    所定時間経過毎に、前記第１の電圧印加工程と前記第２の電圧印加工程とを交互に実行することにより前記被処理体上に成膜を施して物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
  11. 第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第４の電極の４つがこの順に配列された電極群を備えたプラズマＣＶＤ装置内に、被処理体を配置する工程と、
    前記電極群のうちの少なくとも一つの隣接する電極間から成膜用の原料ガスを供給する工程と、
    前記第１の電極と前記第４の電極に負の電圧を印加し、前記第２の電極と前記第３の電極に正の電圧を印加する第１の電圧印加工程と、
    前記第１の電極と前記第４の電極に正の電圧を印加し、前記第２の電極と前記第３の電極に負の電圧を印加する第２の電圧印加工程とを備え、
    所定時間経過毎に、前記第１の電圧印加工程と前記第２の電圧印加工程とを交互に実行することにより前記被処理体上に成膜を施して物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
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