(57)【要約】【課題】定在波による細かい電圧揺動を低減でき、また、伝搬経路の長さの違いによる波の位相差を減らすことができ、最適な電圧分布を簡便に得ることができるプラズマ生成装置を提供する。【解決手段】電極、電極の主面に対面して配置される対向電極、電極に高周波電力を供給し電極と対向電極との間にプラズマを励起する高周波電源、高周波電源から電極に接続されている導体板、導体板を覆って配置される、接地された接地導体、および、導体板と接地導体との間の少なくとも一部に配置される誘電体を有し、導体板の幅が高周波電源から電極に向かって大きくなり、誘電体による誘電率が、導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する。【選択図】図１
2018170183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極、
前記電極の主面に対面して配置される対向電極、
前記電極に高周波電力を供給し前記電極と前記対向電極との間にプラズマを励起する高周波電源、
前記高周波電源から前記電極に接続されている導体板、
前記導体板を覆って配置される、接地された接地導体、および、
前記導体板と前記接地導体との間の少なくとも一部に配置される誘電体を有し、
前記導体板の幅が前記高周波電源側から前記電極側に向かって大きくなり、
前記誘電体による誘電率が、前記導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少するプラズマ生成装置。
【請求項２】
前記導体板の斜辺の長さをｂ、前記高周波電源から前記電極へ向かう方向の高さをａ、前記誘電体の比誘電率をεrとすると、０．７≦（ａ×√（εr））／ｂ≦１．３を満たす請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３】
前記高周波電源から前記電極へ向かう方向の高さをａ、前記誘電体の比誘電率をεr、前記導体板の幅方向において、中心軸から端部に向かって進んだ距離をｙとし、中心軸から距離ｙの位置での前記誘電体と前記接地導体との間の距離をＤとし、定数ｋを０．８≦ｋ≦１．２としたときに、中心軸から距離ｙの位置での前記誘電体の合計厚みｄ（ｙ）が、
ｄ（ｙ）＝ｋ×（ａ2×（εr−１）−ｙ2）×Ｄ／（ａ2×（εr−１））
を満たす請求項１または２に記載のプラズマ生成装置。
【請求項４】
前記誘電体が、前記導体板と、前記導体板に近接する前記接地導体との間の空間に占める前記誘電体の割合を変更可能に配置されている請求項１または２に記載のプラズマ生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極対に高電圧を印加して処理ガスをプラズマ化し、プラズマを被処理部材に接触させて、エッチング処理、プラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）処理、表面処理等の各種のプラズマ処理を行うことが知られている。
【０００３】
このようなプラズマ処理を被処理部材に対して行う場合、処理を均一化するために、生成されるプラズマの強度を均一化する必要がある。しかしながら、特に、大面積の被処理部材に対してプラズマ処理を行うために幅広の電極対を用いてプラズマを生成する場合に、電極対の幅方向においてプラズマ強度の分布が不均一になってしまうという問題があった。電極上を伝搬する進行波に対して逆方向に進行する後退波も存在しており、それらの波が合成されることにより、場所によって振幅の大小がある定在波が発生するからである。
【０００４】
これに対して、幅広の電極対を用いる場合に、電極への給電点を増やして電極の各位置における電圧分布を平均化することが行われている。
さらに、特許文献１では、高周波電源に対して、各々共通のＲＦ電源（高周波電源）に接続された複数個のＲＦ供給端子を設け、各ＲＦ供給端子におけるバイアス電圧を検出して各ＲＦ供給端子の電圧が等しくなるように設定する設定装置を設けることで、プラズマ強度の分布を均一化することが記載されており、設定装置が中心電位となるＲＦ供給端子以外の各ＲＦ供給端子と共通のＲＦ電源との間に挿入された可変容量からなることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、基板中央部の隣接する放電電極部分では給電点同士の位相差が同位相となるようにケーブルの電気的特性を調整し、基板端部近傍の放電電極部分ではケーブルの電気的特性を調整して給電点の位相差を変化させ、高周波電力の給電点における位相を調整することで、複数の給電点に給電される高周波電力間の位相差の発生を抑えてプラズマ強度の分布を均一にすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１４５１００号公報
【特許文献２】特開２００７−６７４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＲＦ供給端子と共通のＲＦ電源との間に可変容量を挿入して各ＲＦ供給端子の電圧が等しくなるように設定する設定装置とする構成は、可変容量そのものでコストがかかる。また、可変容量を取り付けるスペース確保のために装置が大型化し、装置全体としてもコストが上がるという問題があった。
一方、ケーブルの電気的特性を調整して高周波電力の給電点における位相を調整する構成は、最適な給電構成とするためにプラズマを止めて装置を開けたあと、逐次ケーブルを取り替える必要があるので実用性が低いという問題があった。また、最適値を得られるまでに検討すべきケーブルの種類が多くなってしまうという問題があった。
【０００８】
また、上述のように、可変容量を用いたり、ケーブル取り替えて電圧分布を調整しても、電極上にて給電箇所間に発生する細かい電圧揺動の分布は残存してしまう。そのため、狙いたい電圧揺動の必要抑制レベルが高ければ、給電箇所を多く設置しなくてはならない。そうすると、それぞれのケーブルに対して位相調整を行なうことが必要となり、煩雑な機構となってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、定在波による細かい電圧揺動を低減でき、また、伝搬経路の長さの違いによる波の位相差を減らすことができ、最適な電圧分布を簡便に得ることができるプラズマ生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、電極、電極の主面に対面して配置される対向電極、電極に高周波電力を供給し電極と対向電極との間にプラズマを励起する高周波電源、高周波電源から電極に接続されている導体板、導体板を覆って配置される、接地された接地導体、および、導体板と接地導体との間の少なくとも一部に配置される誘電体を有し、導体板の幅が高周波電源から電極に向かって大きくなり、誘電体による誘電率が、導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
【００１１】
［１］  電極、
電極の主面に対面して配置される対向電極、
電極に高周波電力を供給し電極と対向電極との間にプラズマを励起する高周波電源、
高周波電源から電極に接続されている導体板、
導体板を覆って配置される、接地された接地導体、および、
導体板と接地導体との間の少なくとも一部に配置される誘電体を有し、
導体板の幅が高周波電源側から電極側に向かって大きくなり、
誘電体による誘電率が、導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少するプラズマ生成装置。
［２］  導体板の斜辺の長さをｂ、前記高周波電源から前記電極へ向かう方向の高さをａ、前記誘電体の比誘電率をεrとすると、０．７≦（ａ×√（εr））／ｂ≦１．３を満たす［１］に記載のプラズマ生成装置。
［３］  高周波電源から電極へ向かう方向の高さをａ、誘電体の比誘電率をεr、導体板の幅方向において、中心軸から端部に向かって進んだ距離をｙとし、中心軸から距離ｙの位置での誘電体と接地導体との間の距離をＤとし、定数ｋを０．８≦ｋ≦１．２としたときに、中心軸から距離ｙの位置での誘電体の合計厚みｄ（ｙ）が、
ｄ（ｙ）＝ｋ×（ａ2×（εr−１）−ｙ2）×Ｄ／（ａ2×（εr−１））
を満たす［１］または［２］に記載のプラズマ生成装置。
［４］  誘電体が、導体板と、導体板に近接する接地導体との間の空間に占める誘電体の割合を変更可能に配置されている［１］または［２］に記載のプラズマ生成装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、定在波による細かい電圧揺動を低減でき、また、伝搬経路の長さの違いによる波の位相差を減らすことができ、最適な電圧分布を簡便に得ることができるプラズマ生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のプラズマ生成装置の一例を模式的に示す正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明のプラズマ生成装置の他の一例を模式的に示す正面図である。
【図５】本発明のプラズマ生成装置の他の一例を模式的に示す正面図である。
【図６】本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略断面図である。
【図７】本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略正面図である。
【図８】本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略正面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略正面図である。
【図１１】図１０の断面図である。
【図１２】本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略断面図である。
【図１３】位置と測定電圧との関係を示すグラフである。
【図１４】位置と測定電圧との関係を示すグラフである。
【図１５】比較例のプラズマ生成装置の構成を示す概略正面図である。
【図１６】比較例のプラズマ生成装置の構成を示す概略正面図である。
【図１７】比較例のプラズマ生成装置の構成を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係るプラズマ生成装置を添付の図面に示す好適実施形態を参照して詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、例えば、「４５°」、「平行」、「垂直」あるいは「直交」等の角度は、特に記載がなければ、厳密な角度との差異が５度未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との差異は、４度未満であることが好ましく、３度未満であることがより好ましい。
本明細書において、「同一」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、１００％である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば９９％以上、９５％以上、または９０％以上である場合を含むものとする。
【００１５】
本発明のプラズマ生成装置は、
電極、
電極の主面に対面して配置される対向電極、
電極に高周波電力を供給し電極と対向電極との間にプラズマを励起する高周波電源、
高周波電源から電極に接続されている導体板、
前記導体板を覆って配置される、接地された接地導体、および、
前記導体板と前記接地導体との間の少なくとも一部に配置される誘電体を有し、
導体板の幅が高周波電源から電極に向かって大きくなり、
前記誘電体による誘電率が、前記導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少するプラズマ生成装置である。
【００１６】
図１に、本発明のプラズマ生成装置の一例を模式的に表す正面図を示す。図２に、図１Ａをｙ軸方向から見た側面図を示す。図３に、図１のＡ−Ａ線断面図を示す。なお、図３においては、説明のため誘電体２４の図示を一部省略している。
図１〜図３に示すプラズマ生成装置１０ａは、電極１２と対向電極１４とからなる電極対に高周波電圧を印加して電極対間にプラズマを生成する装置であり、電極対間に被処理部材Ｚを配置して各種のプラズマ処理を行うことができる。プラズマ生成装置１０ａは、電極１２と、対向電極１４と、接地導体１８と、誘電体２４と、高周波電源３０と、整合器３２と、導体板３８ａとを有する。
【００１７】
なお、本発明において、被処理部材Ｚには限定はなく、実施するプラズマ処理に応じて各種の部材が適宜利用可能である。
例えば、被処理部材Ｚに、プラズマＣＶＤ等の気相堆積法（真空成膜法）による成膜を行う場合には、被処理部材Ｚとしては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの樹脂フィルムが挙げられる。また、被処理部材Ｚは、樹脂フィルム等を基材として、平坦化層、保護層、密着層、反射層、反射防止層、バリア層等の各種の機能を発現するための層（膜）を成膜してなるフィルム状物であってもよい。
【００１８】
また、プラズマ生成装置１０ａは、長尺な被処理部材Ｚを、電極対間を通過する所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつプラズマ処理を行う、いわゆるロール・ツー・ロール（Roll to Roll  以下、「ＲｔｏＲ」ともいう）による処理を行うものであってもよいし、カットシート状の被処理部材Ｚを用いて、いわゆる枚葉式でプラズマ処理を行うものであってもよい。
【００１９】
また、例えば、プラズマ生成装置１０ａが、プラズマＣＶＤ等の真空成膜法による成膜を行う装置である場合には、少なくとも、電極１２および対向電極１４は、真空チャンバ内に配置されて、プラズマ処理を行う際に、電極対の間の空間を所定の真空度にしてプラズマ処理を行うものであってもよい。
【００２０】
電極１２は、プラズマ生成装置１０ａにおいて、対向電極１４と共に電極対を構成するものである。電極１２は、プラズマＣＶＤ等のプラズマ生成装置に用いられる公知の電極である。図１および図２に示す例においては、電極１２は、細長い板状の部材である。また、１つの最大面である放電面を対向電極１４に対面して配置されている。
電極１２は、その放電面と、電極対を構成する対向電極１４との間で、プラズマを生成する。
【００２１】
ここで、図１に示すように、電極１２には、放電面とは反対側の面（以下、裏面ともいう）に、後述する導体板３８ａが接続されており、後述する高周波電源３０から供給される高周波電圧が、導体板３８ａを介して電極１２に印加される。
図１に示す例では、電極１２の裏面の幅方向（ｙ方向）の全域に導体板３８ａが接続されている。すなわち、電極１２の裏面の幅方向全域が給電箇所３９であり、導体板３８ａを介して高周波電圧が印加される。
【００２２】
対向電極１４は、電極１２と共に電極対を構成するものであり、プラズマＣＶＤ等のプラズマ生成装置に用いられる公知の対向電極である。
【００２３】
電極１２および対向電極１４の形成材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、チタン、ステンレス等の金属を用いることができる。また、電極１２の形成材料と対向電極１４の形成材料とは同じであっても異なっていてもよい。また、電極１２および対向電極１４の表面には、誘電体の層を形成していてもよい。
【００２４】
また、プラズマ生成装置１０ａは、ＲｔｏＲにより長尺な被処理部材Ｚを長手方向に搬送しつつプラズマ処理を行うものである場合には、対向電極１４は、中心軸周りに回転可能な円筒状の部材（ドラム）であってもよい。この場合には、円筒状の対向電極１４の周面の所定領域に、所定の経路で案内された被処理部材Ｚを掛け回して、所定位置に保持しつつ長手方向に搬送する。
例えば、図１に示す例でＲｔｏＲによる処理を行う場合には、被処理部材Ｚはｚ方向に搬送される。
【００２５】
なお、図示例においては、対向電極１４は、アースに接続されているが、これに限定はされず、必要に応じて、対向電極１４にバイアスを印加するためのバイアス電源を接続してもよい。あるいは、アースとバイアス電源とを切り替え可能に接続してもよい。
バイアス電源は、各種のプラズマ生成装置で利用されている、バイアスを印加するための高周波電源やパルス電源等の公知の電源が、全て利用可能である。
また、対向電極１４および電極１２の向かい合う面にはそれぞれ、放電の安定性を高めるために誘電体が取り付けられていてもよい。
【００２６】
導体板３８ａは、電極１２の裏面に接続されて、高周波電源３０からの高周波電圧を電極１２に印加するための導電性の部材である。
図１および図２に示すように、導体板３８ａは最大面が二等辺三角形状の板状の部材である。また、二等辺三角形の底辺（等辺ではない辺）側が電極１２の裏面に接続されており、等辺が共有する頂点（以下、単に頂点という）には整合器３２（高周波電源３０）に接続される導線２１が接続されている。
また、導体板３８ａは、二等辺三角形の底辺の長さが電極１２の幅と略一致している。従って、導体板３８ａは、電極１２の裏面の幅方向全域に接続されている。
すなわち、導体板３８ａは、ｙ方向の幅が高周波電源から電極に向かって大きくなる形状である。
【００２７】
導体板３８ａの材料としては導電性を有する材料であれば限定はなく、銅、金、銀、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、チタン、ステンレス等の金属を用いることができる。
【００２８】
高周波電源３０は、電極１２に、プラズマ励起電力を供給する電源である。高周波電源３０は、各種のプラズマ生成装置で利用されている、公知の電源が、全て利用可能である。特に、高周波電源（ＲＦ電源）を用いることが好ましく、その周波数は、１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚであるのが好ましく、１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚであるのがより好ましい。
【００２９】
整合器３２は、高周波電源３０と同軸ケーブル３６で接続され、高周波電源３０のインピーダンスと、高周波電源３０の接続負荷のインピーダンスの整合をとるものである。また、整合器３２は、導線２１を介して導体板３８ａに接続されている。
整合器３２は、各種のプラズマ生成装置で利用されている、公知の整合器が、全て利用可能である。
【００３０】
接地導体１８は、電極１２および導体板３８ａを内包する箱型の形状で、電極１２の放電面と対面する面が開放された部材である。また、接地導体１８は、電極１２及び／又は導体板３８ａと所定距離離間するように電極１２および導体板３８ａの形状に応じた形状に形成されている。
接地導体１８は、接地された導電性の材料からなり、シールド部材として機能する。また、電源に戻っていく電流路としての役目がある。また、電極１２からの異常放電を抑制するアース板として機能させることも可能である。
接地導体１８の材料としては限定はなく、アルミニウム等の金属などの、従来のプラズマ生成装置で用いられる公知の材料を用いることができる。
【００３１】
誘電体２４は、接地導体１８と導体板３８との間の少なくとも一部の領域に配置されている。
ここで、本発明においては、誘電体２４は、誘電体２４による誘電率が導体板３８ａの幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少するように配置される。
【００３２】
図１〜３に示す例では、導体板３８の両主面と接地導体１８との間の空間それぞれに誘電体２４が配置されている。図１に示すように、誘電体２４は、ｚ方向から見た際の形状が導体板３８ａと略同じで導体板３８ａに重畳する位置に配置されている。また、図３に示すように、誘電体２４は、導体板３８ａの幅方向（ｙ方向）の中央部側の厚み（ｚ方向の厚み）が厚く、幅方向の端部に向かうに従って薄くなる形状を有する。これにより、誘電体２４による誘電率が導体板３８ａの幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としている。
【００３３】
図１等に示すように、幅が高周波電源側から電極側に向かって大きくなる導体板を用いる場合には、高周波電力が導体板の中央部を伝搬する場合の伝搬経路の長さと、導体板の斜辺近傍を伝搬する場合の伝搬経路の長さが異なる。そのため、電極の幅方向の位置によって、到達する波の位相が異なるものとなる。
ここで、導体板と接地導体との間には、いわゆる寄生容量が生じる。さらに、導体板と接地導体との間に誘電体を配置すると、導体板と接地導体との間に生じる静電容量を調整できる。そのため、静電容量を調整して、ｖ＝１／√（ＬＣ）で与えられる電磁波の速度を遅らせることで、導体板内を伝搬する波の位相の遅れを形成できる。ここで、Ｌは単位長さ当たりの自己インダクタンス、Ｃは伝搬する波の経路に沿った微小幅を考えたときの、単位長さ当たりの静電容量である。
従って、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成とすることにより、導体板と接地導体との間に生じる静電容量を導体板の幅方向の位置に応じて調整することができる。これにより、導体板の幅方向において、入射波の位相を連続的にずらし、導体板の幅方向の中央側ほど、導体板中を伝搬する高周波電力の波長を短くすることができる。これにより、導光体中の経路のたどりかたに関わらず、電極に到達する波の位相差がどの給電箇所においても同じになるようにすることで、位相差を減らすことができる。
【００３４】
誘電体２４の形成材料としては限定はなく、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、エポキシ樹脂等の高分子材料、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）、Ｓｉ3Ｎ4（窒化ケイ素）等の絶縁物であればよい。幅広い位相の調節幅を確保するためには、高い比誘電率を持つものがよく、アルミナなどが好適に用いられるが、コストの関係でガラス、プラスチックなどを代替品として使用してもよい。
【００３５】
前述のとおり、各種のプラズマ処理を行う際に、プラズマの強度分布を均一にするために、電極への給電点を増やすことが行われている。
このように電極に複数の給電点を設ける構成において、さらに、プラズマの強度分布を均一化するために、給電点（ＲＦ供給端子）と高周波電源との間に可変容量を挿入し、各給電点における電圧を検出して各給電点における電圧が等しくなるように設定する設定装置を設ける構成は、可変容量そのものでコストがかかり、また、可変容量を取り付けるスペース確保のために装置が大型化したり、可変容量のつまみを回す機構が必要となり、装置全体としてもコストが上がるという問題があった。また、可変容量は長期間、高電圧下においた使用では可変容量にてスパークが発生しやすく、定期的に取り替える必要がでてくるなどの問題もある。
また、多点給電のためには、大気側から真空側の電流導入端子を増やさなければならず、大気側に可変容量を取り付ける必要があるため、整合器から電極への長さが冗長になりやすい。そのため、なんらかの原因で反射波が増えたとき、それが定常値に戻るまでの時間がかかってしまい、電源に対して負担が大きいという問題があった。
【００３６】
また、高周波電源と各給電点とを接続するケーブルの電気的特性を調整して、各給電点における位相を調整してプラズマ強度の分布を均一にする構成では、最適な給電構成とするためにプラズマを止めて装置を開けたあと、逐次ケーブルを取り替える必要があるので実用性が低いという問題があった。また、最適値を得られるまでに検討すべきケーブルの種類が多くなってしまうという問題があった。
【００３７】
さらには、可変容量を用いたり、ケーブル取り替えて電圧分布を調整しても、電極上にて給電箇所間に発生する細かい電圧揺動の分布は残存してしまう。そのため、狙いたい電圧揺動の必要抑制レベルが高ければ、給電箇所を多く設置しなくてはならない。そうすると、それぞれのケーブルに対して位相調整を行なうことが必要となり、煩雑な機構となってしまうという問題があった。
【００３８】
これに対して、本発明のプラズマ生成装置１０ａは、高周波電源３０と電極１２とを、電極１２側に向かって幅が大きくなる導体板３８ａを用いて接続する構成を有する。このような導体板を用いることで、多点給電の給電箇所間の距離を限りなく０に近づけたような構成となる。給電箇所間の距離を小さくすることで給電箇所間に発生する定在波と隣の定在波の間隔を小さくするができ、実質的に定在波による揺動を抑制することができる。このような構成を上述の位相差を減らす構成と併せて用いることにより、最適な電圧分布を得ることができる。
また、本発明の構成は導体板を一枚配置するのみであるため、装置を簡略化できる。また、従来のように、複数あるケーブルの長さやその周りの誘電体の材質、誘電体の導体カバー率などの設計を個別のケーブルに対して個別に求めていく必要がなく、定在波を抑制するための開発コストを抑えることができる。
【００３９】
また、本発明の構成は、導体板と接地導体との間に、誘電体を有し、中央部側の誘電体の厚みを厚くして中央部での誘電率を高くすることで、導体板の中央部を伝搬する高周波電力の波長を短くすることができる。一方で、斜辺近傍では、誘電体の厚みは薄いので誘電率は低く、斜辺近傍を伝搬する高周波電力の波長は中央部よりも長い。従って、導体板中央部の短い伝搬経路を通る波と、導体板の斜辺側の長い伝搬経路を通る波の位相差を減らすことができる。
【００４０】
このように、本発明の構成は、定在波による電圧の揺動を抑制でき、また、導体板中の伝搬経路の違いによる波の位相差を減らすことができる。そのため、均一なプラズマを生成することができる。従って、より幅広な処理を行う場合でも、均一に処理を行うことができる。例えば、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）処理に用いる場合には、幅広な処理でも均一な膜厚や膜質を得ることができる。また、エッチングでは、削れ量を幅方向で均一にすることができる。
【００４１】
また、導体板は板状の部材であるため剛性を持たせることができ、導体板が電極を支える構成とすることができる。これにより、電極のたわみを防ぐことができる。その結果、電極と対向電極との間の距離が電極のたわみにより変動するのを抑制でき、電極と対向電極との間に生成される電界を均一に保つことができる。
【００４２】
また、電極の幅方向に均一なプラズマを生成することができるので、糸状放電（ストリーマ）が発生しにくく、入力パワー（印加電力）を上げてもグロー放電を維持しやすい。
【００４３】
ここで、図１に示す例では、導体板３８ａと電極１２とは、幅方向の全域で接続される構成としたが、すなわち、給電箇所３９の長さは、電極１２の幅方向の長さとしたが、これに限定はされない。定在波による細かい電圧揺動を好適に抑制する観点から、給電箇所３９の長さは、電極１２の幅方向の長さの半分（５０％）以上であるのが好ましく、７５％以上がより好ましく、電極１２の幅方向の長さと略一致するのが最も好ましい。
【００４４】
また、図１に示す例では、導体板３８ａは、最大面の形状が二等辺三角形としたが、これに限定はされず、導体板３８ａの幅が高周波電源３０側から電極１２側に向かって大きくなる形状であればよい。例えば、図４に示すプラズマ生成装置１０ｂの導体板３８ｂのように、高周波電源３０側から電極１２側に向かう辺が湾曲した形状であってもよい。あるいは、高周波電源３０側から電極１２側に向かって段階的に幅が大きくなる形状であってもよい。定在波による細かい電圧揺動を好適に抑制する観点から、導体板の幅は、高周波電源側から電極側に向かって連続的に幅が大きくなる形状であるのが好ましい。なお、図４においては、誘電体の図示は省略している。
【００４５】
また、図１に示す例では、導体板３８ａは、電極１２の裏面に垂直な方向を軸（ｘ軸）として対称な形状（二等辺三角形）としたがこれに限定はされず、非対称な形状であってもよい。なお、定在波による細かい電圧揺動を好適に抑制する等の観点から、導体板３８ａは、対称な形状であるのが好ましい。
【００４６】
また、図１に示す例では、１つの導体板３８ａを有する構成としたが、これに限定はされず、２以上の導体板を有する構成としてもよい。
例えば、図５に示すプラズマ生成装置１０ｃは、２つの導体板３８ｃを有する。なお、図５においては、誘電体の図示は省略している。
図５に示すように２つの導体板３８ｃはそれぞれ、最大面の形状が二等辺三角形であり、底辺の長さが、電極１２の幅の半分の長さである。また、２つの導体板３８ｃは、電極１２の幅方向に並べて配置されている。また、２つの導体板３８ｃそれぞれの頂点には、高周波電源（図示せず）に接続される導線２１が接続されている。
このように幅が高周波電源側から電極に向かって大きくなる形状の導体板を複数用いて高周波電源と電極とを接続する構成としてもよい。
以下の説明において、導体板の形状等を区別する必要がない場合には、まとめて導体板３８として示す。
【００４７】
また、図１に示す例では、電極と対向電極との対向する面（放電面）はそれぞれ平坦面としたが、これに限定はされず、電極および対向電極の放電面は、湾曲した面であってもよい。
電極が湾曲した形状であっても、導体板を同じく湾曲した形状とすればよい。
【００４８】
また、図３に示す例では、誘電体の形状を、導体板の幅方向（ｙ方向）の中央部の厚みが厚く、幅方向の端部に向かうに従って薄くなる形状とすることで、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としたが、これに限定はされない。
【００４９】
例えば、図６に示すように、幅方向の長さが異なる複数の誘電体を厚み方向に積層する構成としてもよい。
図６に示す例では、導体板３８と接地導体１８との間に、３枚の誘電体（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）を導体板３８の最大面に垂直な方向に積層した構成を有する。
３枚の誘電体は、それぞれ幅が異なり、幅方向の中心を導体板３８の中心に一致させて積層されている。従って、幅方向の中央部では、導体板３８と接地導体１８との間には３枚の誘電体が積層されるため、誘電体全体の厚みは厚くなる。一方、幅方向の端部側では、導体板３８と接地導体１８との間には誘電体２４ａのみが配置されるため、誘電体全体の厚みは薄くなる。
これにより、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成とすることができる。
【００５０】
また、図７に示すように、比誘電率の異なる誘電体を複数配置する構成としてもよい。
図７に示す例では、導体板３８と接地導体１８との間に、比誘電率の異なる３種の誘電体（２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ）が導体板３８の幅方向に配列されている。幅方向の中央位置に配置される誘電体２４ｄの比誘電率をεr1、誘電体２４ｄの両隣に配置される誘電体２４ｅの比誘電率をεr2、誘電体２４ｅの端部側に配置される誘電体２４ｆの比誘電率をεr3、空気の比誘電率をε0とすると、εr1＞εr2＞εr3＞ε0の関係を満たす。従って、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成となる。
このように、比誘電率の異なる誘電体を複数配置する構成とすることで、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としてもよい。
【００５１】
また、図３、図５および図７に示す例では、誘電体の厚みまたは比誘電率を調整することで、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としたが、これに限定はされない。例えば、接地導体と導体板との間の距離を、導体板の幅方向の位置に応じて異ならせる構成として、接地導体と導体板との間の空間における誘電体の占める割合を変えることで、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としてもよい。
【００５２】
一例として、図８に、本発明のプラズマ生成装置の他の一例の模式的正面図を示し、図９に、図８のＢ−Ｂ線断面図を示す。
図８および図９に示す例は、導体板３８と接地導体１８との間の一方の空間に、導体板３８側から、誘電体２４と、５つの可動導体（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）とを有する。５つの可動導体は、導体板３８の幅方向に配列されている。また、５つの可動導体にはそれぞれ、可動導体の位置を調整する調整機構４２が設けられている。
５つの可動導体は、導電性の材料からなり、接地導体１８と同電位に（接地）されている。すなわち、可動導体は、電気的に接地導体１８と同様の機能を有する。
【００５３】
調整機構４２は、可動導体を導体板３８の最大面に垂直な方向（厚み方向）に移動可能に支持する部材である。調整機構４２の構成には限定はなく、公知の機構が適宜利用可能である。
図９に示す例においては、調整機構４２は、棒状の部材であり、一方の端部（基端部）が可動導体に固定されており、他方の端部（先端部）が、接地導体１８に形成された貫通孔に挿通されて接地導体１８の外側に突出している。また、調整機構４２の先端部は、接地導体１８に形成された貫通孔の大きさよりも大きく形成されている。
従って、調整機構４２は、接地導体１８に形成された貫通孔の貫通方向に沿って移動可能であり、調整機構４２を動かすことで、可動導体を導体板３８の最大面に垂直な方向に移動させることができる。これにより、導体板３８と可動導体との間の空間に占める誘電体２４の割合を変更可能に構成されている。
【００５４】
図９に示すように、幅方向中央の可動導体４０ａを最も導体板３８に近い位置に配置し、両端部側の２つの可動導体４０ｃを最も導体板３８から遠い位置に配置し、可動導体４０ａと可動導体４０ｃとの間の可動導体４０ｂを、中間の位置に配置することで、中央側ほど、可動導体と導体板３８との間の空間における誘電体の占める割合が高くなるようにすることができる。これにより、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成とすることができる。
【００５５】
また、可動導体と導体板３８との間の空間における誘電体の占める割合を変えることができるので、プラズマを生成した状態で、プラズマの均一性を確認しながら可動導体を移動させて位相を調節することができる。
【００５６】
ここで、導体板３８の、高周波電源３０側から電極１２へ向かう方向の高さをａとし、電極１２と接続される底辺以外の辺（以下、斜辺という、図１に示す例では等辺）の長さをｂとし（図１０参照）、誘電体の比誘電率をεrとすると、０．７≦（ａ×√（εr））／ｂ≦１．３を満たすのが好ましい。
前述のとおり、幅が高周波電源側から電極側に向かって大きくなる導体板を用いる場合には、高周波電力が導体板の中央部を伝搬する場合の伝搬経路の長さと、導体板の斜辺近傍を伝搬する場合の伝搬経路の長さが異なる。そのため、電極に入射する波の位相が幅方向の位置によって異なってしまう。そこで、導体板と接地導体との間に誘電体を配置し、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成とすることで、導体板の中央部を伝搬する波を遅らせて入射する波の幅方向における位相差を低減する。
ここで、導体板の中央（高さａの位置）を伝搬する波と、斜辺（長さｂの位置）を伝搬する波を考える。導体板の中央部に誘電体が配置され、その比誘電率がεrとする。電磁波の速度はｖ＝１／√（ＬＣ）であり、静電容量Ｃは、誘電体の比誘電率εrに比例するため、中央を伝搬する波は、斜辺を伝搬する波に対して、√（εr）倍、到達時間が遅れる。従って、斜辺の長さｂと、高さａの√（εr）倍の長さの差を小さくすると、それぞれを伝搬する波の位相差が小さくなるため、定在波の影響は減少する。
このような観点から、高さａ、斜辺の長さｂ、誘電体の比誘電率εrは、０．７≦（ａ×√（εr））／ｂ≦１．３を満たすのが好ましく、位相差が無くなる（ａ×√（εr））／ｂ＝１であるのが最も好ましい。
なお、導体板の斜辺が図４に示すように湾曲している場合には、内部に含まれる二等辺三角形を描き、その斜辺の長さをｂとすればよい。また、導体板が非対称な形状の場合には、２つの斜辺それぞれの長さｂが上記式を満たすのが好ましい。
【００５７】
さらに、導体板の中央、および、斜辺を伝搬する波のみでなく、導体板中のあらゆる経路を伝搬する波を考慮すると、高周波電源から電極へ向かう方向の高さをａ、誘電体の比誘電率をεr、導体板の幅方向において、中心軸から端部に向かって進んだ距離をｙとし、中心軸から距離ｙの位置での誘電体と接地導体との間の距離をＤとし、定数ｋを０．８≦ｋ≦１．２としたときに、中心軸から距離ｙの位置での誘電体の合計厚みｄ（ｙ）は（図１０および図１１参照）、
ｄ（ｙ）＝ｋ×（ａ2×（εr−１）−ｙ2）×Ｄ／（ａ2×（εr−１））
を満たすのが好ましい。
図１２に、このｄ（ｙ）を満たす誘電体の形状を模式的に示す。図１２に示すように、湾曲した形状となり、電極に入射する波の幅方向における位相差をより低減することができ定在波の影響を抑制することができる。特に、誘電体の形状が、上記ｄ（ｙ）の式において、ｋ＝１の場合を満たす形状の場合に、電極背面にある、どの給電箇所に至る経路を高周波が伝搬しても、それぞれの経路での位相差がなくなり、最も好適に定在波の抑制が可能となる。
【００５８】
また、図示は省略するが、プラズマ生成装置１０ａは、電極１２と対向電極１４との間にプラズマを生成するための処理ガスを供給するガス供給部を有していてもよい。
ガス供給部は、各種のプラズマ生成装置に用いられる、公知のガス供給手段が全て利用可能である。
また、処理ガスは、各種のプラズマ生成装置に用いられる、公知の処理ガスが全て利用可能である。例えば、プラズマ生成装置が、プラズマＣＶＤにより、窒化シリコン膜を成膜するものである場合には、窒化シリコン膜の原料として、シランガス、アンモニアガスを含み必要に応じて、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、ラドンガスなどの不活性ガス等の各種のガス、窒素ガス、水素ガス等を含むものを処理ガスとして用いることができる。
また、上記以外の成膜では、気化した有機シランガスを加えてシリカ膜にしても良く、メタンやアセチレンを加えてカーボン原子を骨格としたハイドロカーボン膜やＤＬＣ（diamond‐like carbon）膜を成膜してもよい。表面処理やエッチングの場合にはフルオロカーボンガス、酸素ガスを処理ガスとして加えることができる。
【００５９】
以上、本発明のプラズマ生成装置について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【００６０】
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００６１】
［実施例１］
図１に示すようなプラズマ生成装置を用いて、評価を行った。
電極１２および対向電極１４はそれぞれ、幅１２００ｍｍ×奥行き１５ｍｍ×厚み５ｍｍ、材質：ステンレスの細長い平板状の電極を用いた。電極１２と対向電極１４との間の距離は、０．５ｍｍとした。また、対向電極１４は接地した。
導体板３８ａは、最大面が二等辺三角形状で、底辺の幅１２００ｍｍ、高さ２７０ｍｍとし、厚み１ｍｍとした。
【００６２】
導体板と電極を電気的に連続的に接続するため、導体板の底辺側と電極の裏面とを溶接にて接合し、接続箇所が線分となるようにした。高周波のグランドをとるため、この導体板の周囲を銅板の囲い（接地導体）で遮蔽した。接地導体と導体板との間の距離（ｚ方向の距離）は、２０ｍｍとした。
また、導体板の頂点部には、整合器を介して高周波電源を接続した。
【００６３】
また、導体板と接地導体との間に誘電体を配置した。
誘電体としてはエポキシ樹脂を用いた。比誘電率は５．６である。誘電体の形状は図１２に示すような、ｄ（ｙ）＝ｋ×（ａ2×（εr−１）−ｙ2）×Ｄ／（ａ2×（εr−１））、ｋ＝１を満たす形状とした。中央部分では最も厚く、斜辺部分では最も薄くなるように連続的に誘電体の厚みを変化させた構造とした。中央部分の厚みは２０ｍｍとした。
【００６４】
このような構成のプラズマ生成装置の電極と対向電極との間に、アルゴンガスを１００Ｌ／ｍｉｎのレートで導入し、大気圧下にて、周波数２７．１２ＭＨｚの高周波電力（５００Ｗ〜１５００Ｗ、標準１２００Ｗ）を印加し、電極と対向電極との間にプラズマを生成した。
【００６５】
プラズマを点火させている状態で高電圧プローブ(Tektronix社製 P6015A)の先端を電気的に露出している電極部分（背面）に押し当てることにより、オシロスコープを用いて電圧の振幅を計測することができる。高電圧プローブを取り付ける電極上の位置（y：０〜１２００ｍｍ）を変えていくことで幅方向電圧分布を観測することができる。この分布を取得することで電圧均一性を調べる。
幅方向にプローブを動かして測定していきながら、幅方向における電圧分布を測定した。測定した電圧分布から電圧の最大、最小を求めたあと、｛（最大電圧）−（最小電圧）｝×１００／（最大電圧）で定義される変動比（％で表す）を算出した。変動比が小さいほど均一性に関して良好なプラズマ生成ができたと結論づけられる。
図１３に電圧分布の測定結果を示す。
また、変動比を算出したところ８％であった。
【００６６】
［比較例１］
図１５に示すプラズマ生成装置１００ａのように、導体板に代えて、３本の導線１２２を用いて、電極１１２上の３点に対して給電点を設ける構成とし、誘電体を配置しない構成とした以外は実施例１と同様のプラズマ生成装置を用いて、評価を行なった。
導線１２２として幅１５ｍｍの銅板を用いた。
給電点の位置は、電極１１の幅方向の両端部と中央部とした。また、マッチング回路１３２から出力された導線１２１が分岐する点から中央部の給電点までを２７０ｍｍの銅板（導線１２２）で直線的に接続した。また、導線１２１が分岐する点から両端部の給電点に接続される導線１２２も直線的に接続した。
図１４に電圧分布の測定結果を示す。
また、変動比を算出したところ４５％であった。
【００６７】
［比較例２］
図１６に示すプラズマ生成装置１００ｂのように、電極１１２上の５点に対して給電点を設ける構成とした以外は比較例１と同様のプラズマ生成装置を用いて、評価を行なった。
給電点の位置は、電極１１の幅方向の両端部と中央部とこれらの中間位置とした。各給電点の間の距離は等間隔（３００ｍｍ）とした。
図１４に電圧分布の測定結果を示す。
また、変動比を算出したところ５２％であった。
【００６８】
［比較例３］
図１７に示すプラズマ生成装置１００ｃのように、中央部および中間位置の給電点に接続される３本の導線１２２に対して、導線１２２と接地導体１１８との間の空間を誘電体で塞ぐ構成とした以外は比較例２と同様のプラズマ生成装置を用いて、評価を行なった。
誘電体としては、アルミナ（比誘電率９．５）を用いた。
また、高周波電源から電力を供給し、プラズマが点火している状態にて電圧の振幅の違いの位置依存性を計測し、変動比を記録する。誘電体の使用枚数、つまり厚みを、各々の導線１２２において増加及び／又は減少させて、経路の誘電率を変化させながら最適点を探索し、電圧の幅方向分布が最小になる誘電体の厚みを固定した。
図１４に電圧分布の測定結果を示す。
また、変動比を算出したところ２５％であった。
【００６９】
図１３、図１４および変動比の算出結果から、本発明の実施例は比較例に比べて変動比が小さく、定在波による細かい電圧揺動を低減でき、また、伝搬経路の長さの違いによる波の位相差を減らすことができることがわかる。
【００７０】
また、比較例３の構成は、従来技術にて行ってきた多点給電＋位相差調整の構成を意図した構成であり、このような従来技術の延長で、これよりも良好な結果を得ようとすると、まず、比較例１と比較例２の対比から、さらに多点の給電にする必要があることがわかる。さらに、比較例２と比較例３との対比から、多点給電とした各導線に誘電体を配置して、誘電体それぞれを調整する必要があることがわかる。従って、煩雑な機構となることが明らかである。
これに対して、本発明は、簡易な構成で定在波を高いレベルで抑制できることがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
【符号の説明】
【００７１】
１０ａ〜１０ｃ、１００ａ、１００ｂ  プラズマ生成装置
１２、１１２  電極
１４、１１４  対向電極
１８、１１８  接地導体（外部導体）
２１、１２１  導線
２４、２４ａ〜２４ｆ  誘電体
３０、１３０  高周波電源
３２、１３２  整合器
３６、１３６  同軸ケーブル
３８、３８ａ〜３８ｃ  導体板
３９  給電箇所
４０ａ〜４０ｃ  可動導体
４２ａ〜４２ｃ  調整機構
１２２  導線
【図１】
2018170183.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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