(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
高周波電力を前記リッジ部に供給する電源手段と、
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、
前記基板搬送手段による前記基板の搬送方向を、前記リッジ電極の幅方向に沿わせたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
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に記載の真空処理装置。
【請求項３】
函体状の第１の真空容器内に前記放電室および変換器が気密的に収容されてプラズマ生成ユニットが構成されるとともに、
函体状の第２の真空容器内に前記基板搬送手段が気密的に収容されて基板搬送ユニットが構成され、
前記基板搬送ユニットは前記リッジ電極の幅方向に沿う方向で前記プラズマ生成ユニットに交差して接続され、
前記排気手段により前記プラズマ生成ユニットおよび前記基板搬送ユニットの内部の気体が排気されるように構成され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。
【請求項４】
前記基板搬送ユニットは、
前記プラズマ生成ユニットと交差する部分に画成されて前記基板搬送手段により搬送されてきた前記基板が前記リッジ電極の位置に整合して前記プラズマ処理を施されるプロセス室と、
前記プロセス室に対して前記基板搬送手段の搬送方向上流側に位置して前記基板に前記プラズマ処理の前工程が施されるロード室と、
前記プロセス室に対して前記基板搬送手段の搬送方向下流側に位置して前記基板に前記プラズマ処理の後工程が施されるアンロード室と、
前記プロセス室、ロード室、アンロード室の上下流側端部および接続部を開閉し、かつその閉鎖時には、これら各室の真空気密性を個別に維持可能なゲート弁と、を備えてなることを特徴とする請求項３に記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記基板搬送ユニット１基に対して前記プラズマ生成ユニットが複数基、直列的に配置されたことを特徴とする請求項３に記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記プラズマ生成ユニットが設けられた前記基板搬送ユニットが複数並列に配置され、
これら各々の基板搬送ユニットの前後両端が、それぞれ前記基板搬送ユニットに対して直交する方向に延びる第１の共通搬送室と第２の共通搬送室に連通し、
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が設けられ、
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が設けられたことを特徴とする請求項３または５に記載の真空処理装置。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平４−５０４６４０号公報
【特許文献２】特許第３３１６４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、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おり、これまでのプラズマＣＶＤ装置では大型の基板に均一で高速に製膜を行うのに限界があった。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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、高周波電力を前記リッジ部に供給する電源手段と、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、前記基板搬送手段による前記基板の搬送方向を、前記リッジ電極の幅方向に沿わせたことを特徴とする。
【００１１】
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る。一方、リッジ電極の長さ方向には、定在波の位相位置によって電界強度分布の偏りが生じやすい。このため、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幅方向に沿わせることにより、電界強度分布が不安定になりがちなリッジ電極の長さ方向には基板を大きくさせずに、リッジ電極の幅方向に拡大可能にして、面積が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る。
【００１２】
また、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、大面積な基板へのプラズマ処理を行うことができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る真空処理装置は、函体状の第１の真空容器内に前記放電室および変換器が気密的に収容されてプラズマ生成ユニットが構成されるとともに、函体状の第２の真空容器内に前記基板搬送手段が気密的に収容されて基板搬送ユニットが構成され、前記基板搬送ユニットは前記リッジ電極の幅方向に沿う方向で前記プラズマ生成ユニットに交差して接続され、前記排気手段により前記プラズマ生成ユニットおよび前記基板搬送ユニットの内部の気体が排気されるように構成されたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、放電室と変換器と基板搬送手段とを１つの共通の真空容器にまとめて収容した場合に比べて、真空処理装置全体の容積を大幅に縮小して小型化することができる。また、函体状の第２の真空容器は底浅容器状に形成できるため、元々容積が小さいので、共通の真空容器としても真空処理装置全体の容積を増加することが無い。これにより、真空処理装置を工場敷地内に多数配置できるようになり、結果的にプラズマ処理基板の生産量を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る真空処理装置は、前記基板搬送ユニットが、前記プラズマ生成ユニットと交差する部分に画成されて前記基板搬送手段により搬送されてきた前記基板が前記リッジ電極の位置に整合して前記プラズマ処理を施されるプロセス室と、前記プロセス室に対して前記基板搬送手段の搬送方向上流側に位置して前記基板に前記プラズマ処理の前工程が施されるロード室と、前記プロセス室に対して前記基板搬送手段の搬送方向下流側に位置して前記基板に前記プラズマ処理の後工程が施されるアンロード室と、前記プロセス室、ロード室、アンロード室の上下流側端部および接続部を開閉し、かつその閉鎖時には、これら各室の真空気密性を個別に維持可能なゲート弁とを備えてなることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、基板搬送ユニットを構成する３つの部屋、即ちプロセス室、ロード室、アンロード室において、それぞれプラズマ処理、前工程、後工程がなされ、これら３つの部屋がゲート弁により真空気密性を維持されて区画されるため、排気手段として用いられる真空ポンプ等の容量を小型化でき、ひいては真空処理装置全体の小型化に寄与することができる。しかも、プラズマ処理が施されるプロセス室では、ゲート弁を閉鎖することにより、プロセス室の内容積を最小限に保つことができるため、真空排気にかかる時間を飛躍的に短縮することができ、これによりプラズマ処理速度、即ちプラズマ処理基板の生産量を向上させることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係る真空処理装置は、前記基板搬送ユニット１基に対して前記プラズマ生成ユニットが複数基、直列的に配置されたことを特徴とする。こうすれば、例えば本発明をプラズマ製膜装置に適用した場合には、複数のプラズマ生成ユニットに、それぞれ別な種類のプラズマ製膜処理を行わせて、１枚の基板に複数の種類の膜を順次重ねて形成したり、あるいは複数の基板に同時に製膜処理を施したりすることができる。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。
【００１８】
また、本発明に係る真空処理装置は、前記プラズマ生成ユニットが設けられた前記基板搬送ユニットが複数並列に配置され、これら各々の基板搬送ユニットの前後両端が、それぞれ前記基板搬送ユニットに対して直交する方向に延びる第１の共通搬送室と第２の共通搬送室に連通し、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が設けられ、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が設けられたことを特徴とする。
【００１９】
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、複数のプラズマ生成ユニットにてプラズマ処理が施される基板の全てを、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、プラズマ生成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。
【００２０】
さらに、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。
【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】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３】図２のIII-III線に沿う製膜装置の縦断面図である。
【図４】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と基板搬送装置の分解斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る製膜装置のプラズマ生成ユニットと基板搬送ユニットを示す斜視図である。
【図６】図５のVI-VI線に沿う製膜装置の縦断面図である。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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１３】図１２のXIII-XIII線に沿う製膜装置の縦断面図である。
【図１４】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１５】図１４のXV-XV線に沿う製膜装置の縦断面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態に係る製膜装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の各実施形態について、図１〜図１６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。
【００２５】
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態を図１〜図１１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。
【００２６】
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。
【００２７】
図１〜図４において、製膜装置１は、例えば後述する製膜チャンバ３５，３９（図５、図６参照）のような函体状の真空容器に収納されるものである。これらの真空容器は、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
変換器３Ａ，３Ｂには、図１および図４、図５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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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６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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図２〜図４および図６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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
図３に示すように、マニホルド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、マニホルド１２ａの上面中央部に、マニホルド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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
先述のように、一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂは厚さ０．５ｍｍ〜３ｍｍ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、この排気側リッジ電極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、熱吸収温調ユニット１２から下方に垂下させた複数の索状吊持部材２７により、基板側リッジ電極２１ｂを全面に亘って吊持する構成となっている。吊持部材２７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。吊持部材２７は、基板側リッジ電極２１ｂの周囲および中央部を含む複数の点を保持し、各々の長さを調整できるようになっている。このため、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ている。
【００５２】
また、図３に示すように、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１４７と、ボルト、ナット等の締結部材１４８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。
【００５３】
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２７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２７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。
【００５４】
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２９が設けられている。この防着板２９は均熱温調器１１の下面から延びる支持柱３０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３０ａ，３０ｂ間に介装された防着板押圧部材３１との間に弾装されたスプリング３３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３０は、均熱温調器１１を支持しつつ、後述する製膜チャンバ３５の外側の大気側から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。
【００５５】
この防着板２９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２９は、スプリング３３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２９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。
【００５６】
そして、図５および図６に示すように、ステンレス（ＳＵＳ材）や、アルミニウム合金、または一般構造用圧延材（ＳＳ材）等の金属板で矩形の函体状に形成された圧力容器である製膜チャンバ３５（第１の真空容器）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等がまとめて気密的に収容されてプラズマ生成ユニット３６が構成されている。製膜チャンバ３５の内部は、排気手段９により０．１ｋＰａから１０ｋＰａ程度の真空状態とされるため、製膜チャンバ３５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。
【００５７】
熱吸収温調ユニット１２の排気管１２ｅは、製膜チャンバ３５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、排気手段が作動すると、プラズマ生成ユニット３６（製膜チャンバ３５）の内部全体の気体が排気され、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の下側のリッジ電極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。
【００５８】
プラズマ生成ユニット３６の下部には、基板搬送ユニット３８が設けられている。この基板搬送ユニット３８は、プラズマ生成ユニット３６の製膜チャンバ３５と同様に、ステンレスやアルミニウム合金等の金属板により矩形で浅底の函体状に形成された圧力容器である搬送チャンバ３９（第２の真空容器）の中に、基板搬送装置４４（基板搬送手段）が気密的に収容されて構成されたユニットである。この搬送チャンバ３９の内部は、製膜チャンバ３５と同じように、別途に設けた真空ポンプを経て外部へと排気する排気手段９により０．１ｋＰａから１０ｋＰａ程度の真空状態とされるため、搬送チャンバ３９はその内外の圧力差に耐え得る構造である必要がある。
【００５９】
基板搬送装置４４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）の位置に順次送り込み、ここで製膜などのプラズマ処理がなされた後の基板Ｓを、基板側リッジ電極２１ｂの下方から送り出すコンベアラインであり、その搬送方向Ｃ（図４〜図６参照）がリッジ電極２１ａ，２１ｂの幅方向（Ｈ方向）に沿うように設置されている。このため、基板搬送ユニット３８はリッジ電極２１ａ，２１ｂ（放電室２）の幅方向（Ｈ方向）に沿う方向でプラズマ生成ユニット３６の下面に重なるように接続され、平面視でプラズマ生成ユニット３６と基板搬送ユニット３８とが十字状に交差している。
【００６０】
図６に示すように、基板搬送ユニット３８は、プラズマ生成ユニット３６と交差する部分、つまり放電室２の直下に画成されたプロセス室４６と、このプロセス室４６に対し基板搬送装置４４の搬送方向Ｃの上流側に繋がるロード室４７と、プロセス室４６に対し搬送方向Ｃの下流側に繋がるアンロード室４８の３室に区画されている。これら各室４６，４７，４８の搬送方向Ｃの上下流側端部および接続部にはそれぞれゲート弁４９，５０，５１，５２が設けられており、これらのゲート弁４９，５０，５１，５２の閉鎖時には、各室４６，４７，４８の相互間の真空気密性が個別に維持されるようになっている。
【００６１】
プロセス室４６は浅底で容積の小さい真空容器であり、プラズマ生成ユニット３６（製膜チャンバ３５）に連通しているため、製膜チャンバ３５に設けられた排気管１２ｅから内気が排気されることによりプロセス室４６の内部も排気されて真空化される。また、ロード室４７とアンロード室４８には、それぞれその下面に排気管４７ａ，４８ａが設けられており、これらの排気管４７ａ，４８ａから排気手段によりロード室４７とアンロード室４８の内部が真空化される。このため、基板搬送ユニット３８の内部全体が排気されて真空になる。
【００６２】
プロセス室４６は、後述するように基板搬送装置４４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の上面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、ロード室４７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５４が設置され、基板搬送装置４４により搬送されてきた基板Ｓが基板予熱器５４の上でプロセス室４６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、アンロード室４８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５５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５５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。
【００６３】
ロード室４７の内部に設けた基板予熱器５４と、アンロード室４８の内部に設けた基板温調器５５は、図示しないアクチュエータの駆動力により、搬送チャンバ３９の外側の大気側から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。
【００６４】
基板搬送装置４４の基本構成は、図４〜図７に示すように、放電室２の幅方向（Ｈ方向＝基板搬送ユニット３８の長手方向）に沿って延びる２本の搬送レール５７が設けられ、この搬送レール５７の対向する内面に多数の搬送ローラ５８が軸支され、搬送ローラ５８が同期して回転することで、これらの搬送ローラ５８の上を基板Ｓが走行するようになっている。しかし、均熱温調器１１に基板Ｓを載設するにあたり、複数の基板Ｓを自動的に搬送するために、図７に示すように、２本の搬送レール５７の間に挟まるようにして四角い枠状の搬送体５９が移動自在に設けられている。この搬送体５９は、２本の搬送レール５７の内側に設けられた直動レール６０に、リニヤベアリングを内蔵した直動ガイド６１を掛止させて±Ｈ方向へスムーズに走行でき、この搬送体５９の上面に多数の支持ローラ６２を介して基板Ｓが載置される。
【００６５】
搬送体５９は、駆動部６３に駆動されて搬送レール５７沿いに移動し、ロード室４７とプロセス室４６の間と、プロセス室４６とアンロード室４８の間を移動する。図７では便宜上、ロード室４７とプロセス室４６の間の搬送体５９の移動について記載してあるが、プロセス室４６とアンロード室４８の間は搬送体５９の記載を省略しており、同様である。駆動部６３としては、例えば搬送体５９の側面に固定された長い水平ラックレール６４と、この水平ラックレール６４に歯車噛合する鉛直ピニオン軸６５と、鉛直ピニオン軸６５を回転させる図示しないアクチュエータとからなる。鉛直ピニオン軸６５は、搬送チャンバ３９の外側の大気側からＯリングシールなどで真空シールを維持されながら回転することができる。なお、搬送体５９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５９の外周輪郭から突出する。
【００６６】
また、基板搬送装置４４の一部として、プロセス室４６内に基板昇降機構６７が設けられている。この基板昇降機構６７は、搬送方向Ｃ（Ｈ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±Ｌ方向の両側に位置して直動ガイド６８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６９と、これら一対の基板支持板保持プレート６９の内面に固定された複数の逆Ｌ字形ブラケット７０および基板支持板７１と、基板支持板保持プレート６９を昇降させる昇降部７２とを有して構成されている。
【００６７】
昇降部７２は、例えば基板支持板保持プレート６９の内面に固定された鉛直ラックレール７３と、この鉛直ラックレール７３に噛合する２本の水平ピニオン軸７４と、これら２本の水平ピニオン軸７４を同時に逆回転させる逆回転駆動部７５を備えている。逆回転駆動部７５は、図示しないアクチュエータの回転を、搬送チャンバ３９の外側の大気側から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７６を介して２本の水平ピニオン軸７４に伝達し、２本の水平ピニオン軸７４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６９が同時に鉛直方向（±Ｅ方向）に昇降し、逆Ｌ字形ブラケット７０および基板支持板７１も昇降する。
【００６８】
このように構成された基板昇降機構６７において、基板Ｓは搬送体５９上に載置されて搬送方向Ｃ（＋Ｈ方向）に移動し、プロセス室４６に搬入されて、均熱温調器１１の上面側、且つ複数の基板支持板７１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５７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５９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６９の内面に固定された複数の逆Ｌ字形ブラケット７０の先端にある基板支持板７１で支持されると、搬送体５９は搬送方向Ｃと逆方向（−Ｈ方向）に戻り移動する。
【００６９】
均熱温調器１１の上面１１ａには基板支持板７１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６９と複数の逆Ｌ字形ブラケット７０と基板支持板７１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５９上に戻すことができるが、搬送体５９はプロセス室４６とアンロード室４８の間のものを用いる。
【００７０】
また、基板昇降機構６７に加えて、搬送体５９自体にも昇降機能を持たせたい場合には、図８に示すように、例えば搬送体５９を、搬送レール５７に沿って移動する下部搬送体５９ａと、その上に位置して上下に昇降できる上部搬送体５９ｂとを有するように構成してもよい。例えば下部搬送体５９ａは、図７の搬送体５９と同様に、２本の直動レール７９に、リニヤベアリングを内蔵した直動ガイド８０を掛止させて長手方向（Ｈ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８１と、この水平ラックレール８１に歯車噛合する鉛直ピニオン軸８２によって搬送レール５７沿いに駆動される。
【００７１】
上部搬送体５９ｂは四角い枠状に形成され、下部搬送体５９ａに立設された直動レール８３に、リニヤベアリングを内蔵した直動ガイド８４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８５を介して基板Ｓが載置される。この上部搬送体５９ｂは昇降部８６により鉛直上下方向（±Ｅ方向）に駆動される。昇降部８６は、例えば上部搬送体５９ｂの外側面に固定された鉛直ラックレール８７と、この鉛直ラックレール８７に噛合する水平ピニオン軸８８と、図示しないアクチュエータの回転を、搬送チャンバ３９の外側の大気側から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８９を介して水平ピニオン軸８８に伝達する回転駆動軸９０を備えている。水平ピニオン軸８８は、スプライン軸８８ａと、このスプライン軸８８ａの軸方向に摺動自在で、且つスプライン軸８８ａと一体に回転するピニオンギヤ８８ｂとから構成されている。
【００７２】
上記構成において、回転駆動軸９０が回転すると、水平ピニオン軸８８のスプライン軸８８ａとピニオンギヤ８８ｂとが一体に回転して鉛直ラックレール８７を鉛直方向に駆動し、これによって上部搬送体５９ｂ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５７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６７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６５、逆回転駆動部７５の入力回転軸、鉛直ピニオン軸８２、回転駆動軸９０が、基板搬送ユニット３８（搬送チャンバ３９）の外部から挿通される場合には、これらの回転軸が搬送チャンバ３９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（サーボモータなど）を大気側に設置可能でその取り扱いが容易となり、搬送チャンバ３９内部の真空状態が維持される。
【００７３】
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。ロード室４７はゲート弁４９，５０を閉じた状態で大気圧にベントされ、ゲート弁４９のみが開放される。まず、基板Ｓが１枚もしくは複数枚、隙間少なく並べられ、搬送レール５７の搬送ローラ５８により、ゲート弁４９を通過して基板搬送ユニット３８のロード室４７に搬送された後、ゲート弁４９が閉じられ、排気管４７ａから排気手段により真空排気される。ここで、基板Ｓは基板予熱器５４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５４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てもよい。
【００７４】
次に、ゲート弁５０が開かれ、基板Ｓが搬送ローラ５８によりロード室４７からゲート弁５０を通過してプロセス室４６に搬送され、搬送体５９へと搬送される。この時には前述したように防着板２９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５９から、基板昇降機構６７の基板支持板保持プレート６９に設置された基板支持板７１へと移載され、基板支持板７１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)に上昇する。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２９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とが防着板２９に覆われる（図３の状態となる）。
【００７５】
ここで、基板Ｓがプロセス室４６に搬送される前に、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４６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。
【００７６】
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４６）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、一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂに供給される。
【００７７】
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。
【００７８】
このような状態において、リッジ電極２１ａ，２１ｂの間に材料ガスが導入されて材料ガスが電離（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または活性化して製膜種が生成され、基板側リッジ電極２１ｂ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を拡散で通過して、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。
【００７９】
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。
【００８０】
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２９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２９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。
【００８１】
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４６）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７１と均熱温調器１１と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７１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２９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。そして、ゲート弁５１が開放され、基板Ｓの下にアンロード室４８側より搬送体５９が挿入され、基板支持板７１が基板Ｓを搬送体５９の上に載置する。基板Ｓを受け取った搬送体５９はゲート弁５１を通過して基板Ｓをアンロード室４８に搬送し、ゲート弁５１は閉鎖される。
【００８２】
アンロード室４８では、ベントにより大気圧へと戻されながら、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５５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。なお、タクトタイムに余裕がある場合は、基板温調器５５を均熱温調器１１に類する平板状の冷却器とし、これに基板Ｓを密着もしくは近接させることで、基板Ｓ全体の温度を目標温度へ均一に分布とさせてもよい。
【００８３】
アンロード室４８における後工程が完了したら、ゲート弁５２を開放して、基板Ｓは搬送レール５７の搬送ローラ５８により、ゲート弁５２を通過して所定の保管区画に搬送される。なお、プロセス室４６とロード室４７とアンロード室４８の上下流側端部および接続部に設けられたゲート弁４９〜５２により、各室４６，４７，４８の真空気密性が個別に維持されるようになっているため、基板Ｓの搬入／搬出の連続処理においてプロセス室４６およびプラズマ生成ユニット３６内部を常に真空状態に維持することができ、排気手段９の負荷を低減させることができる。
【００８４】
以上のように構成された製膜装置１は、その放電室２が、リッジ部（リッジ電極２１ａ，２１ｂ）を形成したリッジ導波管であるため、その特性により、リッジ電極２１ａ，２１ｂの間では幅方向(Ｈ方向、且つ基板Ｓの搬送方向Ｃ)の電界強度分布がほぼ均一になる。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。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。
【００８５】
したがって、一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂのＨ方向、Ｌ方向、共に電界強度の分布を均一化し、基板Ｓが面積１ｍ２を超える大型なものであっても、安定したプラズマ製膜処理を行うことができる。本実施形態では、特にＨ方向への電界均一性を活用して、リッジ電極２１ａ，２１ｂのＨ方向の寸法をＬ方向の寸法に比較して制限無く大きく設定するとともに、基板Ｓの搬送方向をＨ方向に沿わせたため、基板ＳのサイズをＨ方向へ大幅に拡大可能、もしくは複数枚の基板を同時処理可能にし、歩留まり良く安定したプラズマ処理を行って、基板Ｓの生産性を向上させることができる。
【００８６】
上述の効果によれば、電極２１ａ，２１ｂのＨ方向の寸法をＬ方向の寸法より大きく設定することができる。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Ｈ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行うことができる。さらに大面積な基板としては、例えばＬ方向の長さを１４００ｍｍ、Ｈ方向の長さを１１００ｍｍ×２＝２２００ｍｍに設定し、この基板ＳをＨ方向に搬送させてプラズマ製膜処理を実施してもよい。また、このようにＨ方向に基板Ｓを複数枚並べて、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。
【００８７】
また、この製膜装置１では、函体状の製膜チャンバ３５（第１の真空容器）の内部に放電室２および変換器３Ａ，３Ｂが気密的に収容されてプラズマ生成ユニット３６が構成されるとともに、同じく函体状で浅底に形成された搬送チャンバ３９（第２の真空容器）の内部に基板搬送装置４４が気密的に収容されて基板搬送ユニット３８が構成され、この基板搬送ユニット３８が、リッジ電極２１ａ，２１ｂの幅方向（Ｈ方向）に沿う方向でプラズマ生成ユニット３６の下部に交差して接続され、排気手段９によりプラズマ生成ユニット３６および基板搬送ユニット３８の内部の気体がそれぞれ排気されるように構成されている。
【００８８】
このため、仮に放電室２と変換器３Ａ，３Ｂと基板搬送装置４４とを１つの共通の真空容器にまとめて収容した場合に比べて、製膜装置１全体の容積を大幅に縮小して小型化することができる。また、プラズマ処理をする基板ＳはＨ方向に比べてＬ方向を短く選定することができるので、ゲート弁４９〜５２の開口幅を狭くして小型化が計れる。したがい、全体に無駄となる容積を削減して、真空ポンプ等の排気手段の大型化を抑制でき、真空排気時間を短縮することができる。これらにより、製膜装置１を工場敷地内に多数配置できるとともに、基板Ｓの生産量を向上させることができる。
【００８９】
さらに、この製膜装置１では、基板搬送ユニット３８が、プラズマ生成ユニット３６との交差部に位置して基板Ｓにプラズマ製膜処理を施すプロセス室４６と、このプロセス室４６の搬送方向上流側に位置する前工程用のロード室４７と、プロセス室４６の搬送方向下流側に位置する後工程用のアンロード室４８と、これら各室４６，４７，４８の上下流側端部および接続部を開閉してこれら各室４６，４７，４８の真空気密性を個別に維持可能なゲート弁４９〜５２とを備えて構成されている。
【００９０】
このように、基板搬送ユニット３８が小さな容積の３つの部屋４６，４７，４８に区画され、これら各部屋４６，４７，４８がそれぞれゲート弁４９〜５２により真空気密性を維持されるため、排気手段９として用いられる真空ポンプ等の負荷を低減させてその容量を小型化でき、ひいては製膜装置１全体の小型化にも寄与することができる。特に、大気圧と真空を繰り返すロード室４７とアンロード室４８には、その容積の縮小により真空排気時間が短縮され、タクトタイムを短縮させる効果が大きい。しかも、プラズマ製膜処理が施されるプロセス室４６では、ゲート弁５０，５１を閉鎖することによってプロセス室４６の内容積を最小限に保つことができるので、プロセス室４６の真空排気にかかる時間を飛躍的に短縮することができ、放電室２での未利用材料ガスの効率的な排気をも助長でき、膜質の向上効果もある。これによりプラズマ製膜処理速度を高め、もって基板Ｓの生産量を向上させることができる。
【００９１】
（第１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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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１６３として設けてもよい。材料ガス分配部１６３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１６３ａと、これら各材料ガス供給管１６３ａの両端部が集合するヘッダー管１６３ｂと、各材料ガス供給管１６３ａの下面に穿設された複数の材料ガス噴出孔１６３ｃと、両ヘッダー管１６３ｂにそれぞれ接続される材料ガス導入管１６３ｄとを備えて構成されている。複数の材料ガス供給管１６３ａと一対のヘッダー部１６３ｂはラダー状に組み立てられている。
【００９６】
材料ガス導入管１６３ｄ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１６３ｃ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１６３ｃ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１６３ｅが設けられ、材料ガス噴出孔１６３ｃ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。
【００９７】
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１６３ｃ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。
【００９８】
（第２応用例）
図１０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９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。
【００９９】
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。
【０１００】
（第３応用例）
図１１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。
【０１０１】
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１０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。
【０１０２】
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９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。
【０１０３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を図１２に基づいて説明する。図１２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１３は図１２のXIII-XIII線に沿う製膜装置の縦断面図である。この製膜装置４０１において、図５および図６に示す第１実施形態の製膜装置１と異なるのは、製膜装置１が１基の基板搬送ユニット３８に対して１基のプラズマ生成ユニット３６が設置されていたのに対し、この製膜装置４０１では、１基の基板搬送ユニット３８に対して複数基、例えば３基のプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが直列的（インライン）に配置されている点である。
【０１０４】
各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃと、基板搬送ユニット３８の構成は、第１実施形態の製膜装置１とほぼ同様であるため、同一部分には符号を付さない、または同一符号を付して説明を省略する。各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃは、各々の上面に設けられた各々の排気管１２ｅから各々の排気手段９により真空排気がなされる。また、プラズマ製膜処理を施される基板Ｓの搬送方向Ｃは、第１実施形態の製膜装置１と同じく、一対のリッジ電極２１ａ，２１ｂの幅方向（Ｈ方向）に沿っている。
【０１０５】
基板搬送ユニット３８は、浅底で容積の小さい真空容器である搬送チャンバ３９（第２の真空容器）の中に、基板搬送装置４４が気密的に収容されて構成されたユニットであり、プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃと交差する部分、即ち３つの放電室２の直下にそれぞれ画成された３室のプロセス室４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃと、プロセス室４６Ａに対して基板搬送装置４４の搬送方向Ｃの上流側に繋がるロード室４７と、プロセス室４６Ｃに対し搬送方向Ｃの下流側に繋がるアンロード室４８に区画されている。そして、図１３に示すように、これら各室４７，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４８の上下流側端部および接続部にはそれぞれゲート弁４９，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５１，５２が設けられ、これらのゲート弁４９，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５１，５２が閉鎖すると各室４７，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４８の真空気密性が個別に維持されるようになっている。
【０１０６】
基板搬送ユニット３８は、搬送チャンバ３９（第２の真空容器）の中に、基板搬送装置４４が気密的に収容されて構成されたユニットであり、プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃと交差する部分、即ち３つの放電室２の直下にそれぞれ画成された３室のプロセス室４６と、このプロセス室４６に対し基板搬送装置４４の搬送方向Ｃの上流側に繋がるロード室４７と、プロセス室４６に対し搬送方向Ｃの下流側に繋がるアンロード室４８に区画されている。そして、これら各室４６，４７，４８の上下流側端部および接続部にはそれぞれゲート弁４９…が設けられ、これらのゲート弁４９…が閉鎖すると各室４６，４７，４８の真空気密性が個別に維持されるようになっている。
【０１０７】
このように、１基の基板搬送ユニット３８に対して複数基のプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを直列的に配置したレイアウトとした場合、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、まずプラズマ生成ユニット３６Ａにおいて基板光電変換層のｐ層を製膜し、次に基板Ｓを搬送してプラズマ生成ユニット３６Ｂにおいてi層を製膜し、さらに基板Ｓを搬送して最後にプラズマ生成ユニット３６Ｃにおいてｎ層を製膜するというように、各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃにおいて異なる種類のプラズマ製膜処理を行い、積層膜を形成することができる。あるいは、複数の基板Ｓを各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃに配置して同時にプラズマ製膜処理を施すこと等ができる。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。しかも、第１実施形態の製膜装置１と同じく、基板Ｓの搬送方向であるＨ方向に電界強度が均一に確保できているので、順次連続した基板処理においても、歩留まり高く安定性の高い生産を行うことができる。
【０１０８】
その上、基板搬送ユニット３８の長さは延びるものの、基板搬送ユニット３８におけるロード室４７およびアンロード室４８の数と、排気管４７ａ，４８ａからの各々の排気手段９の数が第１実施形態と同様な数量と仕様で足りるため、少ない部品点数と、比較的狭い敷地面積で、複数の複雑なプラズマ製膜処理を行うことができ、製膜装置４０１自体およびその製品としての基板Ｓの価格を低減させることができる。
【０１０９】
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層を製膜するプラズマ生成ユニットを複数設けておき、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、製膜装置４０１の稼働率を維持することができる。
【０１１０】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を図１４、図１５に基づいて説明する。図１４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１５は図１４のXV-XV線に沿う製膜装置５０１の縦断面図である。これらの図において、図５および図６に示す第１実施形態の製膜装置１と同様な構成の部分には、符号を付さない、または同一符号を付して説明を省略する。
【０１１１】
この製膜装置５０１は、それぞれ１基ずつプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが設けられた基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが３列、並列に配置され、これら各々の基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃの前後両端が、それぞれ基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃに対して直交する方向に延びる共通搬送室１１２（第１の共通搬送室）と共通搬送室１１３（第２の共通搬送室）に連通している。また、共通搬送室１１２の一端にはプラズマ処理前の基板を待機させるロード室１１４が設けられ、共通搬送室１１３の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１１５が設けられている。プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃおよび基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃの構成は、第１実施形態の製膜装置１のものと同様である。
【０１１２】
各基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃの両端は、それぞれゲート弁１１７，１１８を介して共通搬送室１１２，１１３に連通している。共通搬送室１１２，１１３の内部には、一対の搬送レール１２０と、その上を走行する基板搬送台１２１からなる基板搬送システム１２２が内蔵されていて、ロード室１１４とアンロード室１１５と各基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃとの間で基板Ｓを１枚毎、または複数枚単位で搬送する。また、ロード室１１４とアンロード室１１５は、それぞれゲート弁１２４，１２５を介して共通搬送室１１２，１１３に連通している。
【０１１３】
ロード室１１４とアンロード室１１５には、それぞれ外部に通じるゲート弁１２６，１２７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１２８，１２９が内蔵されていて、基板カセット単位で基板製膜装置５０１へ搬入・搬出ができる。さらに、各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃは、その上面に設けられた各々の排気管１２ｅから排気手段９により真空排気がなされ、共通搬送室１１２，１１３とロード室１１４とアンロード室１１５は、その各々の下面に設けられた排気管１１２ａ，１１３ａ，１１４ａ，１１５ａから排気手段９により真空排気がなされる。
【０１１４】
図１５に示すように、各基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃにおいて、各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃの直下にあたる位置にはプロセス室１３０が設けられている。プロセス室１３０には、第１、第２実施形態のものと同様な均熱温調器１１が設けられている。また、このプロセス室１３０の前後には、基板Ｓの予熱領域１３１と温調領域１３２が設けられている。予熱領域１３１には基板予熱器１３３が設置され、温調領域１３２には基板温調器１３４が設置されている。共通搬送室１１２と予熱領域１３１との間がゲート弁１１７で仕切られ、共通搬送室１１３と温調領域１３２との間がゲート弁１１８で仕切られる。
【０１１５】
ここでは、各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃとプロセス室１３０の前後の予熱領域１３１と温調領域１３２とに対して、排気手段９に通じる排気管１２ｅが設けられている。即ち、プラズマ製膜処理と基板予熱と基板温調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、温度調整の時間短縮ができる。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。さらに、予熱領域１３１とプロセス室１３０の間、およびプロセス室１３０と温調領域１３２の間にゲート弁を設けたり、予熱領域１３１と温調領域１３２に個別に排気手段９を設置したりすることを省略できるので、コストダウンと、構造簡素化による信頼性向上に効果的である。
【０１１６】
このように構成された製膜装置５０１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１２８に格納され、ゲート弁１２６からロード室１１４に搬入される。そして、基板搬送システム１２２により、１枚ずつ、もしくは複数枚ずつゲート弁１２４を通って共通搬送室１１２に送られ、さらにゲート弁１１７を通って目的とする基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃの何れかに搬送され、そのプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃによって所定のプラズマ製膜処理を施された後、共通搬送室１１３を経てアンロード室１１５に搬送されて基板カセット１２９にストックされ、複数枚まとめてゲート弁１２７から基板カセット単位、または複数枚まとめて外部に搬出される。
【０１１７】
なお、３基のプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ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順次行い積層膜を得る場合は、ロード室１１４→共通搬送室１１２→基板搬送ユニット３８Ａ（プラズマ生成ユニット３６Ａ）→共通搬送室１１３→基板搬送ユニット３８Ｂ（プラズマ生成ユニット３６Ｂ）→共通搬送室１１２→基板搬送ユニット３８Ｃ（プラズマ生成ユニット３６Ｃ）→共通搬送室１１３→アンロード室１１５の順に基板Ｓが搬送される。なお、各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃの前後に設けられた予熱領域１３１および温調領域１３２に基板Ｓを待機させることで、基板搬送システム１２２における基板搬送の待ち時間を吸収し、製膜装置５０１全体のタクトタイムを大幅に短縮することができる。
【０１１８】
ここで、各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃにおける処理時間と、基板搬送システム１２２における基板搬送の時間とのバランスは、図１５に示す予熱領域１３１とプロセス室１３０の間、およびプロセス室１３０と温調領域１３２の間にゲート弁を追加設置し、予熱領域１３１と温調領域１３２に排気手段９を追加設置することで、さらにタクトタイム短縮への待ち時間を吸収した調整が可能となる。
【０１１９】
この製膜装置５０１によれば、ロード室１１４とアンロード室１１５とを１つずつ設けるだけで、複数のプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ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、複数のプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが設けられていても、ロード室１１４およびアンロード室１１５と、その排気手段９は１つずつ設ければよく、これによって製膜装置５０１全体を小型化し、その分設置台数を多くしてプラズマ製膜処理を施す基板Ｓの生産量を向上させることができる。
【０１２０】
共通搬送室１１２，１１３は、その各々に設けた排気管１１２ａ，１１３ａ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なので、各プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃや、ロード室１１４，アンロード室１１５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１１２，１１３とロード室１１４とアンロード室１１５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、各基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが並列に配置されたパラレル構造であるため、例えば基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂのプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂでプラズマ製膜処理を行いながら、基板搬送ユニット３８Ｃのプラズマ生成ユニット３６Ｃ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５０１の稼働率を向上させることができる。
【０１２１】
なお、各基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃにはプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが１基ずつ設けられているが、図１２，図１３に示すように複数のプラズマ生成ユニットが直列に設けられ、複数のプラズマ生成ユニットに対応する複数のプロセス室の各間にゲート弁を追加した基板搬送ユニットにしてもよい。この場合、１基の基板搬送ユニット３８の中で基板Ｓに積層膜の形成を対応できるとともに、稼働するプラズマ生成ユニットと休止するプラズマ生成ユニット（基板Ｓがスルー搬送されるユニット）を区分けすることで、特定のプラズマ生成ユニットのメンテナンス時等における製膜装置の稼働率が低下することを防止できる。
【０１２２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を図１６に基づいて説明する。図１６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の搬送ルート等は、第３実施形態の製膜装置５０１と同様であるが、製膜装置５０１と異なる点は、それぞれ１基のプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが設けられた基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが、製膜装置５０１のように水平ではなく、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Ｌ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。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。
【０１２３】
このようにプラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃおよび基板搬送ユニット３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃがほぼ起立した状態で配置されているため、プラズマ生成ユニット３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ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７に示した基板支持板７１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。
【０１２４】
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６０１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製膜装置６０１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。
【０１２５】
上述したように、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。図１６における基板搬送システム１２２は、一例として、複数枚の基板Ｓを同時に搬送できる基板搬送台１２１を用いることで、基板搬送時間の待ち時間縮小を図っている。なお、ロード室１１４とアンロード室１１５からは、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。
【０１２６】
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。
【符号の説明】
【０１２７】
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１  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  製膜チャンバ（第１の真空容器）
３６  プラズマ生成ユニット
３８  基板搬送ユニット
３９  搬送チャンバ（第２の真空容器）
４４  基板搬送装置（基板搬送手段）
４６，１３０  プロセス室
４７，１１４  ロード室
４８，１１５  アンロード室
４９，５０，５１，５２  ゲート弁
１１２  共通搬送室（第１の共通搬送室）
１１３  共通搬送室（第２の共通搬送室）
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
【図１】
0005517826.tif 000002
【図２】
0005517826.tif 000003
【図３】
0005517826.tif 000004
【図４】
0005517826.tif 000005
【図５】
0005517826.tif 000006
【図６】
0005517826.tif 000007
【図７】
0005517826.tif 000008
【図８】
0005517826.tif 000009
【図９】
0005517826.tif 000010
【図１０】
0005517826.tif 000011
【図１１】
0005517826.tif 000012
【図１２】
0005517826.tif 000013
【図１３】
0005517826.tif 000014
【図１４】
0005517826.tif 000015
【図１５】
0005517826.tif 000016
【図１６】
0005517826.tif 000017