(57)【要約】【課題】ＶＨＦあるいはＵＨＦプラズマのＣＶＤ及びエッチング等基板の表面処理への応用において、超高周波特有の定在波の影響を抑制することにより、大面積・均一のプラズマ表面処理が可能な表面処理装置および表面処理方法を提供すること。【解決手段】基板の法線方向に電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なる２つの定在波を発生させ、それらを重畳させる手段を備え、かつ、該２つの定在波の腹の位置を制御することを特徴とする大面積・均一プラズマの発生が可能な高周波プラズマ発生装置、該装置により構成されたプラズマ表面処理装置及び表面処理方法。【選択図】図１０
2008311669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、該真空容器内のガスを排気する排気系と、該真空容器内に放電用ガスを供給する放電用ガス供給系と、該放電用ガスをプラズマ化する一対の電極と、該一対の電極に周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電力を供給する高周波電力供給系と、基板が設置される基板支持台とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置であって、前記一対の電極には、互いに独立の関係にある第１及び第２の定在波を重畳して発生させ、且つ、該第１の定在波の腹の位置と該第２の定在波の腹の位置の距離を該一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長の四分の一に設定する高周波電力供給系が接続されていることを特徴とする高周波プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記第１の定在波の腹の位置と前記第２の定在波の腹の位置との距離が、前記一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの０．２２〜０．２８倍、即ち０．２２〜０．２８λに設定する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の高周波プラズマ発生装置。
【請求項３】
真空容器と、該真空容器内のガスを排気する排気系と、該真空容器内に放電用ガスを供給する放電用ガス供給系と、該放電用ガスをプラズマ化する一対の電極と、該一対の電極に周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電力を供給する高周波電力供給系と、基板が設置される基板支持台とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、前記プラズマ表面処理装置を構成するプラズマ発生源として、請求項１あるいは２のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生装置が用いられることを特徴とするプラズマ表面処理装置。
【請求項４】
真空容器と、該真空容器内のガスを排気する排気系と、該真空容器内に放電用ガスを供給する放電用ガス供給系と、該放電用ガスをプラズマ化する一対の電極と、該一対の電極に周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電力を供給する高周波電力供給系と、基板が設置される基板支持台とを具備し、生成したプラズマを利用して基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置を用いて、基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、請求項１あるいは２のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生装置を用いて、前記基板の表面処理を行うことを特徴とするプラズマ表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用して基板の表面に所定の処理を施す表面処理装置及び表面処理方法に関する。本発明は、特に、電子温度が低く、かつ、高密度のプラズマ生成が可能という特徴をもつ超高周波プラズマ、すなわち周波数がＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）及びＵＨＦ帯域（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の高周波電力により生成するプラズマによる表面処理装置および表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いて基板の表面に各種処理を施し、各種電子デバイスを製作することは、ＬＳＩ（大規模集積回路）、ＬＣＤ（液晶デイスプレー）用ＴＦＴ（薄膜トランジスター）、アモルファスＳｉ系太陽電池、薄膜多結晶Ｓｉ系太陽電池、複写機用感光体、および各種情報記録デバイス等の分野において既に実用化されている。また、ダイヤモンド薄膜および立方晶ボロンナイトライド（Ｃ−ＢＮ）等の超硬質膜製造分野においても実用化が進みつつある。
【０００３】
上記技術分野は、アモルファスＳｉ系材料、微結晶Ｓｉ系材料、多結晶Ｓｉ系材料、結晶Ｓｉ系材料、酸化物、金属、有機金属化合物、有機ケイ素化合物、及び有機化合物等に関する薄膜形成、エッチング、表面改質およびコーテイング等多岐に亘るが、いずれも反応性プラズマの化学的および物理的作用を活用したものである。上記反応性プラズマの生成に関する装置および方法には、大別すると３つの代表的技術がある。
第１の代表的技術は、例えば、特許文献１ないし３に記載されているもので、プラズマ発生に非接地電極と接地電極から成る２枚の平行平板電極を一対として用いることを特徴とする。第２の代表的技術は、例えば特許文献４及び５に記載されているもので、プラズマ発生に棒電極あるいはラダー型電極と平板電極を一対として用いることを特徴とする。第３の代表的技術は、例えば、特許文献６に記載されているもので、アンテナ方式であることを特徴とする。
【０００４】
また、電力損失防止及び電極間以外で発生の不必要なプラズマの発生を抑制する技術として、平衡不平衡変換装置を用いる技術が、例えば特許文献２及び３に記載されている。
【０００５】
上記文献記載の技術の特徴は概略次の通りである。特許文献１に記載の技術は、非接地電極を方形電極とし、該方形電極の第１の辺の側面に複数の第１の電力供給点を配置し、該第１の辺と対向する第２の辺の側面に複数の第２の電力供給点を配置し、かつ、該複数の第１の給電点に供給される電力の電圧と該複数の第２の電力供給点に供給される前記電力の電圧の位相差を時間的に変化させることにより、一対の電極間の電界分布を平均化し、結果として、プラズマの強さの空間的分布を一様化することを特徴としている。なお、この技術では互いに向かい合った方向に伝播するように供給される２つの電力の進行波を干渉させて定在波を生成させ、該定在波の腹の位置を時間的に変化させることが可能である。
特許文献２に記載の技術は、一対の電極は方形の形状を有し、かつ、互いに直交する方向に位置する該電極の第１および第２の辺に、それぞれ、電力供給系の出力回路に接続された複数の電力供給点が設置され、かつ、該複数の電力供給点の反対側に、それぞれ、複数の該電力供給箇点に対応したリアクタンス調整装置が設置されるということを特徴としている。この技術では、該複数の電力供給点に対応したリアクタンス調整装置を制御することにより、反射波の位相を制御することにより、該供給電力の進行波と反射波を干渉させて定在波を生成することが可能で、かつ、該定在波の腹の位置を移動させることが可能である。
特許文献３に記載の技術は、一対の電極に複数の開口を設置し、該開口の縁にそれぞれ電力供給点を配置し、かつ、電力供給系より平衡不平衡変換装置及び平衡伝送路を介して電力を供給することを特徴としている。この技術では、互いに隣接する開口より給電された電力が進行波とその反射波の関係となって生成する定在波を重ねあわせることにより、電極間のプラズマの強さの空間的分布を一様化することが可能である。
特許文献４に記載の技術は、一対の電極の電力供給点の反対側の先端部分に反射電力の位相を調整する位相調整回路が接続されるということを特徴としている。この技術では、該位相調整回路を制御することにより、反射波の位相の調整が可能で、該供給電力の進行波と反射波を干渉させて定在波を生成することが可能で、かつ、該定在波の腹の位置を移動することが可能である。
特許文献５に記載の技術は、電極上のある１つの給電点に供給される電力の電圧と他の少なくとも１つの給電点に供給される前記電力の電圧の位相差を時間的に変化させることにより、一対の電極間の電界分布を平均化し、結果として、プラズマの強さの空間的分布を一様化することを特徴としている。なお、この技術では、互いに向かい合った方向から供給される２つの電力の進行波を干渉させて定在波を生成させ、該定在波の腹の位置を時間的に変化させることが可能である。
特許文献６に記載の技術は、電極が線状導体をその中央点を基準に平面内に含まれるように折り返して形成され、該中央点を給電点としたことが特徴である。なお、この電極の形状には、例えばＵ字型あるいはＭ字型がある。また、該Ｕ字型あるいはＭ字型電極がアンテナとなって供給電力が空間へ放射される。
【０００６】
非特許文献１に記載の技術は、非接地電極のプラズマに接する面の裏側の面にＨ文字状の給電帯を設置し、該Ｈ文字状給電帯上に複数の給電点を設置したことを特徴としている。  非特許文献２に記載の技術は、非接地電極の給電点の反対側、即ち電力伝播方向に位置する該電極の端部にコイルを設置し、電源と該一対の電極を結ぶ給電線および該電極に発生する定在波の腹の位置をずらすことを特徴としている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２９７７（第２頁、第１図、第１０−１１図）
【特許文献２】特許第３５７５０１４号（第１−３頁、第６−１０図）
【特許文献３】特開２００４−２３５６７３（第２―３頁、第９−１１図）
【特許文献４】特開平１１−２４３０６２（第１頁、第１図、第７図）
【特許文献５】特許第３３１６４９０号（第１頁、第１図、第８図）
【特許文献６】特開２０００−３４５３５１（第２頁、第１図、第５図、第７図）
【０００８】
【非特許文献１】L.Sansonnens,  A.Pletzer，  D.Magni,  A.A.Howling，Ch.Hollenstein  and  J.P.M.Schmitt,：Ａ  voltage  uniformity  study  in  large-area  reactors  for  RF  plasma  deposition、Plasma  Source  Sci. Technol. 6 (1997),p.170-178.
【非特許文献２】J.Kuske, U.Stephan, O.Steinkeand S.Rohleck: Power feeding in large area PECVD of amorphous silicon, Mat. Res. Soc. Symp.Proc. Vol. 377(1995),p.27-32.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のプラズマ表面処理技術、即ちプラズマ表面処理装置とプラズマ表面処理方法は、ＬＣＤ，ＬＳＩ，電子複写機および太陽電池等の産業分野のいずれにおいても、生産性向上に伴う製品コストの低減および大面積壁掛けＴＶなど性能（仕様）の改善等に関する大面積・均一化および高速処理化のニーズが年々強まっている。特に、エネルギー資源問題や地球環境問題に対応した新エネルギー源として実用化普及の加速化が期待されている薄膜シリコン系太陽電池の分野では、なお一層の生産コストの低減が社会的ニーズとして求められている。
【００１０】
上記ニーズに対応するため、最近では、一つの技術傾向として、産業界のみならず、学会でも特に、プラズマＣＶＤ（化学蒸着）技術およびプラズマエッチング技術ともに、高性能化と高速処理化が可能（低電子温度で高密度のプラズマが生成可能）という特徴のあるＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）及びＵＨＦ帯域（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の電源を用いたプラズマＣＶＤ技術の実用化研究が盛んになっている。しかしながら、従来技術では、以下に述べるような課題が依然として存在し、上記ニーズの分野では齟齬をきたしている。
【００１１】
第１の課題は、ＶＨＦ及びＵＨＦプラズマを用いた表面処理の高速化・大面積・均一化（生産性向上および性能向上）が可能な高生産性プロセス用のＶＨＦ及びＵＨＦプラズマ表面処理装置及びＶＨＦ及びＵＨＦプラズマ表面処理方法に係わる技術のブレークスルーである。一般に、ＬＣＤ分野では、膜厚分布は再現性を確保して、±５％程度、太陽電池分野では、膜厚分布は再現性を確保して、±１０％程度が実用化の一つの指標となっている。しかしながら、１９８７年世界初の試みとして登場したＶＨＦプラズマの高速化・大面積・均一化に関する技術はあまり進展が見られない状況にある。従来のＶＨＦプラズマ技術では、例えばａ−Ｓｉ膜を製造する場合、再現性の確保を前提条件にすると、基板面積が５０ｃｍｘ５０ｃｍ程度に関しては、±１０〜１５％程度の膜厚分布、１００ｃｍｘ１００ｃｍ程度に関しては、±２０〜４０％程度の膜厚分布であり、上記指標をクリアできないという問題がある。
【００１２】
膜厚分布の不均一性の直接的原因としてはプラズマ密度の不均一性があり、プラズマ密度の不均一性の原因には、上記ＶＨＦ及びＵＨＦ固有の問題である波の干渉現象に起因する定在波の発生がある。この定在波の問題は電磁波の伝播に伴う基本的な現象であるため、従来、抜本的解決手段がなく、次善の策として、前記特許文献１〜６にあるアイデイアが実用化されつつある。しかしながら、いずれの技術も次に述べるような問題がある。すなわち、この定在波の問題を抜本的に解決できていない。
（１）特許文献１記載の技術は、方形電極の互いに対向した２つの辺から供給される電力の電圧の位相差を時間的に、例えば数ｋＨＺの周波数で、鋸歯状に変化させることにより、一対の電極間に発生の定在波の腹の位置を移動させ、時間平均的に見て均一化するものである。膜厚分布は、アモルファスＳｉ製膜では、基板面積が５０ｃｍｘ５０ｃｍ程度に関しては、±１０〜１５％程度の膜厚分布が得られているが、１００ｃｍｘ１００ｃｍ程度に関しては、±２０％以上と見られている。
（２）特許文献２記載の技術は、複数の電力供給点の反対側に、それぞれ、複数の該電力供給箇点に対応したリアクタンス調整装置を設置し、電力の反射波の位相を制御するので、電力の吸収率が高い条件、例えば圧力が数１００Ｐａ〜数１０００Ｐａでのプラズマ生成では反射波の強さが弱くなり、反射波の制御が無理となる。すなわち、プラズマ生成の圧力が数１００Ｐａ以下との条件の場合でないと応用できないという欠点がある。
（３）特許文献３記載の技術は、互いに隣接する開口より給電された電力が進行波とその反射波の関係となって生成する定在波を重ねあわせることにより、電極間のプラズマの強さの空間的分布を一様化するので、互いに隣接する開口の間隔を使用する電源周波数即ち波長に対応して選定することが必要である。すなわち、電源周波数が予め選定されることが必須条件で、かつ、プラズマ密度の強さに応じて伝播電力の波長が短縮するので、プラズマの均一性はプラズマ密度の強さに依存するという欠点がある。
（４）特許文献４記載の技術は、特許文献２記載の技術と同様に、電力供給点の反対側に、位相調整装置を設置し、電力の反射波の位相を制御するので、電力の吸収率が高い条件、例えば圧力が数１００Ｐａ〜数１０００Ｐａでのプラズマ生成では反射波の強さが弱くなり、反射波の制御が無理となる。すなわち、プラズマ生成の圧力が数１００Ｐａ程度以下との条件の場合でないと応用できないという欠点がある。
（５）特許文献５記載の技術は、特許文献１記載の技術と同様に、電極上のある１つの給電点に供給される電力の電圧と他の少なくとも１つの給電点に供給される前記電力の電圧の位相差を時間的に変化させることにより、一対の電極間の電界分布を平均化し、結果として、プラズマの強さの空間的分布を一様化するので、プロセス用ＶＨＦプラズマ表面処理装置及びＶＨＦプラズマ表面処理方法としては、プラズマが例えば数ｋＨｚの周波数で変動するので、高品質膜製造や高品質エッチング加工等には適しないという欠点がある。また、膜厚分布は、アモルファスＳｉ製膜では、基板面積が５０ｃｍｘ５０ｃｍ程度に関しては、±１０〜１５％程度の膜厚分布が得られているが、１００ｃｍｘ１００ｃｍ程度に関しては、±２０以上と見られている。
（６）特許文献６記載の技術は、アンテナ方式即ち誘導結合型のプラズマ生成なので、圧力条件が数Ｐａ以下という制約がある。すなわち、微結晶Ｓｉ等のような圧力条件が数１００Ｐａ〜数１０００Ｐａである応用には無理があるという欠点がある。また、電極の周囲にある真空容器の形状や接地条件に影響を受けやすいで、製膜条件の適正条件の把握が困難と推測される。
【００１３】
更に、第２の課題として、量産装置への応用性の高いＶＨＦあるいはＵＨＦプラズマ発生装置の技術開発がある。一般に、高生産性プロセスでの生産装置の基本ラインは、インライン型装置、マルチチャンバー型装置及びロール・ツー・ロール型装置の３つの方式があるが、これらの装置では基板搬送装置との兼ね合いから、プラズマ処理室内の一対の電極と給電ケーブルを接続する場合、例えば該一対の電極形状が矩形の場合、周囲４辺の中の１辺のみを用いて両者が接続できる手段が求められる。しかしながら、従来のＶＨＦ及びＵＨＦプラズマ技術では、このニーズに対応できないという問題がある。なお、前記の特許文献１~６記載の技術で、このニーズに対応可能な技術は、特許文献６記載の技術のみである。しかしながら、この技術は、前述の通り、圧力条件が数Ｐａ以下という制約があるため、実用価値が低いと見られている。
【００１４】
以上説明したように、従来技術では、量産性向上や低コスト化に必要な大面積基板、例えばサイズ１ｍｘ１ｍ級を超える大面積基板を対象にしたＶＨＦプラズマＣＶＤおよびプラズマエッチング等の応用は、依然として困難で、困難視されている。即ち、プラズマ表面処理の高速化・大面積化・均一化等の課題に対応する為、一つの技術トレンドとして、ＶＨＦ及びＵＨＦプラズマ技術が注目され、その実用化応用の開発研究が実施されているが、技術的困難性のため、１ｍｘ１ｍ級を越える大面積基板を対象にしたＶＨＦ及びＵＨＦプラズマ利用の高速化・大面積化・均一化が可能な表面処理装置及びその方法の成功例は発表されていない。
【００１５】
言い換えれば、現在、ＶＨＦ及びＵＨＦプラズマ分野が抱える具体的技術課題は、第１に、一対の電極間に発生の定在波を抑制可能な大面積・均一化技術の創出、第２に、基板搬送装置の設置に制約を与えることが少ない給電手段の創出である。
【００１６】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するために必要な、定在波の影響を根本的に抑制し、プラズマ表面処理の高速化・大面積化・均一化が可能で、かつ、基板搬送装置の設置に制約を与えることが少ない給電手段を実現可能なアイデイアを創出し、該アイデイアを実現するための高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成されたプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面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】
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するため、高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成されたプラズマ表面処理装置及びプラズマ表面処理方法を、次のようにしたことを特徴とする。
【００１８】
本願に係る第１の発明は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されるプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理する表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置において、前記基板の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なり、且つ、互いに独立の関係にある第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段を備えたことを特徴とする。
また、本願に係る第２の発明は、本願に係る第１の発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段は、複数の給電点を有する第１及び第２の電極から成る一対の電極と、２つの出力端子を有し、かつ該２つの出力端子の出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第１の高周波電源と、該第１の高周波電源の２つの出力端子にそれぞれ一つずつ接続された第１及び第２のインピーダンス整合器と、該第１の高周波電源から独立し、かつ、２つの出力端子を有し、かつ該２つの出力端子の出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源と、該第２の高周波電源の２つの出力端子にそれぞれ一つずつ接続された第３及び第４のインピーダンス整合器とを具備し、該第１の電極に配置された第１の給電点に該第１及び第３のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、該第１の給電点に対して電磁波の伝播上での対向点となる関係にある位置に配置された第２の給電点に該第２及び第４のインピーダンス整合器の出力端子が接続されるという構成を有することを特徴とする。
また、本願に係る第３の発明は、本願に係る第１の発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段は、複数の給電点を有する第１及び第２の電極から成る一対の電極と、２つの出力端子を有し、かつ該２つの出力端子の出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第１の高周波電源と、該第１の高周波電源の２つの出力端子にそれぞれ一つずつ接続された第１及び第２のインピーダンス整合器と、該第１の高周波電源から独立し、かつ、２つの出力端子を有し、かつ該２つの出力端子の出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源と、該第２の高周波電源の２つの出力端子にそれぞれ一つずつ接続された第３及び第４のインピーダンス整合器とを具備し、該第１の電極に配置された第１の給電点に該第１のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、該第１の給電点に対して電磁波の伝播上での対向点となる関係にある位置に配置された第２の給電点に該第２のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、かつ、該第１の給電点と該第２の給電点を結ぶ線分に平行な関係にある位置に配置された第３及び第４の給電点に、それぞれ一つずつ、該第３及び第４のインピーダンス整合器の出力端子が接続されるという構成を有することを特徴とする。
また、本願に係る第４の発明は、本願に係る第１の発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段は、複数の給電点を有する第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、２つの出力端子を有し、該２つの出力端子の出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第１の高周波電源と、該第１の高周波電源の２つの出力端子にそれぞれ一つずつ接続された第１及び第２のインピーダンス整合器と、該第１の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２つの出力端子を有し、該２つの出力端子の出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源と、該第２の高周波電源の２つの出力端子にそれぞれ一つずつ接続された第３及び第４のインピーダンス整合器とを具備し、該第１の電極に配置された第１の給電点に該第１及び第３のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、かつ、該第１の給電点に対して電磁波の伝播上での対向点となる関係にある位置に配置された第２の給電点に該第２及び第４のインピーダンス整合器の出力端子が接続されるという構成を有することを特徴とする。
また、本願に係る第５の発明は、本願に係る第１の発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段は、複数の給電点を有する第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、２つの出力端子を有し、該２つの出力端子の出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第１の高周波電源と、該第１の高周波電源の２つの出力端子にそれぞれ一つずつ接続された第１及び第２のインピーダンス整合器と、該第１の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２つの出力端子を有し、該２つの出力端子の出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源と、該第２の高周波電源の２つの出力端子にそれぞれ一つずつ接続された第３及び第４のインピーダンス整合器とを具備し、該第１の電極に配置された第１の給電点に該第１のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、該第１の給電点に対して電磁波の伝播上での対向点となる関係にある位置に配置された第２の給電点に該第２のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、かつ、該第１の給電点と該第２の給電点を結ぶ線分に平行な関係にある位置に配置された第３及び第４の給電点に、それぞれ一つずつ該第３及び第４のインピーダンス整合器の出力端子が接続されるという構成を有することを特徴とする。
また、本願に係る第６の発明は、本願に係る第１の発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段は、複数の給電点を有する第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、４つの出力端子を有すると共に該４つの出力端子の出力の電圧の位相をそれぞれ任意に設定可能な高周波電源と、該高周波電源の４つの出力端子に、それぞれ一つずつ接続された第１、第２、第３及び第４のインピーダンス整合器とを具備し、該第１の電極に配置された第１の給電点に、該第１及び第３のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、かつ該第１の給電点に対して電磁波の伝播上での対向点となる関係にある位置に配置された第２の給電点に、該第２及び第４のインピーダンス整合器の出力端子が接続されるという構成を有することを特徴とする。
また、本願に係る第７の発明は、本願に係る第１の発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段は、複数の給電点を有する第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、４つの出力端子を有すると共に該４つの出力端子の出力の電圧の位相をそれぞれ任意に設定可能な高周波電源と、該高周波電源の４つの出力端子に、それぞれ一つずつ接続された第１、第２、第３及び第４のインピーダンス整合器とを具備し、該第１の電極に配置された第１の給電点に該第１のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、該第１の給電点に対して電磁波の伝播上での対向点となる関係にある位置に配置された第２の給電点に該第２のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、かつ、該第１の給電点と該第２の給電点を結ぶ線分に平行な関係にある位置に配置された第３及び第４の給電点に、それぞれ一つずつ、該第３及び第４のインピーダンス整合器の出力端子が接続されるという構成を有することを特徴とする。
また、本願に係る第８の発明は、本願に係る第４〜第７のいずれかの発明の高周波プラズマ発生装置において、前記高周波電源の出力のパルス変調のデューテイ比、即ちパルス幅Ｈｗと周期Ｔ０の比Ｈｗ／Ｔ０は５０％以下であることを特徴とする。
また、本願に係る第９の発明は、本願に係る第１〜第８のいずれかの発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第１の定在波の腹の位置と前記第２の定在波の腹の位置との距離が、前記一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの０．２２〜０．２８倍、好ましくは０．２５倍、即ち０．２２〜０．２８λに設定する手段を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本願に係る第１０の発明は、本願に係る第２〜第９のいずれかの発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第２の電極は平板型の形状を有し、前記第１の電極は、該第２の電極に平行な面内に含まれるように配置された方形あるいは円形の平板型の構造を有することを特徴とする。
また、本願に係る第１１の発明は、本願に係る第２〜第９のいずれかの発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第２の電極は平板型の形状を有し、前記第１の電極は、前記第２の電極に平行な面内に配置された棒状導体から成る棒型あるいはＵ字型あるいはＷ字型あるいは螺旋型の構造を有することを特徴とする。
また、本願に係る第１２の発明は、本願に係る第２〜第９のいずれかの発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第２の電極は円筒型の形状を有し、前記第１の電極は、該第２の電極を外套状に取り囲む円筒の面内に配置された棒状導体から成る棒型あるいはＵ字型あるいはＷ字型あるいはコイル型の構造を有することを特徴とする。
また、本願に係る第１３の発明は、本願に係る第２〜第９のいずれかの発明の高周波プラズマ発生装置において、前記第１及び第２の電極は複数の開口を有する板状の導電体で、かつ、前記基板が該一対の電極間の外に配置されるという構成を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本願に係る第１４の発明は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、前記プラズマ表面処理装置装置を構成するプラズマ発生源として、本願に係る第１〜第１３のいずれかの発明の高周波プラズマ発生装置から構成されることを特徴とする。
【００２１】
また、本願の請求項１５に記載の発明は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生装置を用いて、前記基板の表面処理を行うことを特徴とする。
また、本願の請求項１６に記載の発明は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、請求項２あるいは３のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生装置を用いて、前記第１の電極表面において電磁波の伝播上での対向点となる関係にある少なくとも２つの地点に配置された第１及び第２の給電点のいずれか一方の給電点に、前記第１及び第３のインピーダンス整合器の出力端子を接続し、他方の給電点に前記第２及び第４のインピーダンス整合器の出力端子を接続すると共に、該第１及び第２のインピーダンス整合器の出力端子から出力される電力の電圧の位相差及び該第３及び第４のインピーダンス整合器の出力端子から出力される電力の電圧の位相差を制御し、該２つの定在波の腹の位置間の距離、即ち第１の定在波の腹の位置と第２の定在波の腹の位置との間の距離を前記一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの０．２２〜０．２８倍、好ましくは０．２５倍、即ち０．２２〜０．２８λに設定することにより、前記基板の表面処理を行うことを特徴とする。
また、本願の請求項１７に記載の発明は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、請求項４あるいは５のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生装置を用いて、前記第１の電極表面において電磁波の伝播上での対向点となる関係にある少なくとも２つの地点に配置された第１及び第２の給電点のいずれか一方の給電点に、前記第１及び第３のインピーダンス整合器の出力端子を接続し、かつ、他方の給電点に前記第２及び第４のインピーダンス整合器の出力端子を接続すると共に、該第１の高周波電源の第１及び第２の出力端子から出力される電力をパルス幅Ｈｗ及びパルス周期Ｔ０でパルス変調し、該第２の高周波電源の第１及び第２の出力端子から出力される電力を該第１の高周波電源の出力端子から出力されるパル変調された電力の立ち上がり時刻より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がる形でパルス変調することにより、該第１の高周波電源の第１及び第２の出力端子から出力されるパルス変調された電力と該第２の高周波電源の第１及び第２の出力端子から出力されるパルス変調された電力の該第１及び第２の給電点への供給時間帯を分離し、該一対の電極間に該第１の高周波電源の第１及び第２の出力端子から出力される２つの電力により形成される第１の定在波と該第２の高周波電源の第１及び第２の出力端子から出力される２つの電力により形成される第２の定在波の発生時関領域を異ならしめると共に、該第１及び第２のインピーダンス整合器の出力端子から出力される電力の電圧の位相差と、該第３及び第４のインピーダンス整合器の出力端子から出力される電力の電圧の位相差を制御し、該２つの定在波の腹の位置間の距離即ち第１の定在波の腹の位置と第２の定在波の腹の位置との間の距離を前記一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの０．２２〜０．２８倍、好ましくは０．２５倍、即ち０．２２〜０．２８λに設定することにより、前記基板の表面処理を行うことを特徴とする。
また、本願の請求項１８に記載の発明は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、請求項６あるいは７のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生装置を用いて、前記第１の電極表面において電磁波の伝播上での対向点となる関係にある少なくとも２つの地点に配置された第１及び第２の給電点のいずれか一方の給電点に、前記第１及び第３のインピーダンス整合器の出力端子を接続し、かつ、他方の給電点に前記第２及び第４のインピーダンス整合器の出力端子を接続すると共に、該高周波電源の第１及び第２の出力端子から出力される電力をパルス幅Ｈｗ及びパルス周期Ｔ０でパルス変調し、該高周波電源の第３及び第４の出力端子から出力される電力を該第１の出力端子から出力されるパル変調された電力の立ち上がり時刻より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がる形でパルス変調することにより、該高周波電源の第１及び第２の出力端子から出力されるパルス変調された電力と該高周波電源の第３及び第４の出力端子から出力されるパルス変調された電力の該第１及び第２の給電点への供給時間帯を分離し、該一対の電極間に該高周波電源の第１及び第２の出力端子から出力される２つの電力により形成される第１の定在波と該高周波電源の第３及び第４の出力端子から出力される２つの電力により形成される第２の定在波の発生時関領域を異ならしめると共に、該第１及び第２のインピーダンス整合器の出力端子から出力される電力の電圧の位相差と、該第３及び第４のインピーダンス整合器の出力端子から出力される電力の電圧の位相差を制御し、該２つの定在波の腹の位置間の距離即ち第１の定在波の腹の位置と第２の定在波の腹の位置との間の距離を前記一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの０．２２〜０．２８倍、好ましくは０．２５倍、即ち０．２２〜０．２８λに設定することにより、前記基板の表面処理を行うことを特徴とする。
また、本願の請求項１９に記載の発明は、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のプラズマ表面処理方法において、前記第１の定在波の腹の位置を把握する工程と、前記第２の定在波の腹の位置を把握する工程と、該第１の定在波の腹の位置と第２の定在波の腹の位置の間隔を前記一対の電極間に生成のプラズマ内部を伝播する電磁波の波長λの０．２２〜０．２８倍、好ましくは０．２５倍、即ち０．２２〜０．２８λに設定し、基板のプラズマ表面処理を行う工程を有すること特徴とする。
【００２２】
また、本願に係る第２０の発明は、本願に係る第１６〜第１９のいずれかの発明のプラズマ表面処理方法において、前記基板の表面に、アモルファスＳｉ系材料、微結晶Ｓｉ系材料、多結晶Ｓｉ系材料、結晶Ｓｉ系材料、酸化物、金属、有機金属化合物、有機ケイ素化合物、及び有機化合物のいずれかを形成するようにしたことを特徴とする。
また、本願に係る第２１の発明は、本願に係る第１６〜第１９のいずれかの発明のプラズマ表面処理方法において、前記基板の表面に固着したアモルファスＳｉ系材料、微結晶Ｓｉ系材料、多結晶Ｓｉ系材料、結晶Ｓｉ系材料、酸化物、金属、有機金属化合物、有機ケイ素化合物、及び有機化合物のいずれかの材料をエッチング加工するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本願に係る第１の発明のプラズマ発生装置によれば、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されるプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、大面積プラズマの一様化に不可欠な一対の電極間の電力の強さの分布を均一に制御することが可能である。即ち、従来の装置では該一対の電極間の電力の強さの分布を制御することは不可能視されているが、それが可能である。その結果、従来の装置では不可能視されている大面積基板を対象にしたＶＨＦプラズマあるいはＵＨＦプラズマによる大面積で、かつ均一なプラズマ表面処理が可能になる。即ち、ＶＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積でかつ均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供が可能である。その効果は、産業上、著しく大きい価値がある。
本願に係る第２〜第７の発明のプラズマ発生装置は、それぞれ、本願に係る第１の発明のプラズマ発生装置を実現する確実な手段であり、その産業界における応用上の価値は著しく高い。
即ち、本願に係る第２及び第３の発明のプラズマ発生装置は、独立した２つの２出力位相可変の高周波電源を主体に構成することにより、本願に係る第１の発明のプラズマ発生装置を確実に実現可能であり、その実用価値は高い。
また、本願に係る第４及び第５の発明のプラズマ発生装置は、任意のパルス変調が可能で、かつ、２出力でかつ該２出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第１の高周波電源と該第１の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２出力でかつ該２出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源を主体に構成することにより、本願に係る第１の発明のプラズマ発生装置を確実に実現可能であり、その実用価値は高い。
また、本願に係る第６及び第７の発明のプラズマ発生装置は、任意のパルス変調が可能で、４つの出力端子を有すると共に、該４つの出力端子の出力の電圧の位相を、それぞれ任意に設定可能な高周波電源を主体に構成することにより、本願に係る第１の発明のプラズマ発生装置を確実に実現可能であり、その実用価値は高い。
本願に係る第８の発明のプラズマ発生装置は、本願に係る第４〜第７の発明のプラズマ発生装置を実現する確実な手段として、その価値は著しく高い。
本願に係る第９の発明のプラズマ発生装置は、本願に係る第２〜第８のそれぞれの発明のプラズマ発生装置において、大面積でかつ均一なプラズマを実現する確実な手段を提供するものである。その結果、ＶＨＦプラズマあるいはＵＨＦプラズマを用いた大面積で、かつ均一な表面処理が容易に実現可能であり、その産業界における応用上の価値は著しく高い。
【００２４】
本願に係る第１０〜第１３の発明のプラズマ発生装置は、本願に係る第２〜第９の発明のそれぞれのプラズマ発生装置を産業界における様々な応用に関して、確実に実現する手段として、その価値は著しく高い。
【００２５】
本願に係る第１４の発明のプラズマ表面処理装置によれば、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されるプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理装置において、大面積プラズマの一様化に不可欠な一対の電極間の電力の強さの分布の均一化制御が可能である。その結果、従来の装置では困難視されている大面積基板を対象にしたＶＨＦプラズマあるいはＵＨＦプラズマによる大面積で、かつ均一なプラズマ表面処理が可能になる。即ち、ＶＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積でかつ均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供が可能である。その効果は、産業上、著しく大きい価値がある。
【００２６】
本願に係る第１５の発明のプラズマ表面処理方法によれば、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されるプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、大面積プラズマの一様化に不可欠な一対の電極間の電力の強さの分布の均一化制御が可能である。その結果、従来の方法では困難視されている大面積基板を対象にしたＶＨＦプラズマあるいはＵＨＦプラズマによる大面積で、かつ均一なプラズマ表面処理が可能になる。即ち、ＶＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積でかつ均一のプラズマ処理化を実現可能な方法の提供が可能である。その効果は、産業上、著しく大きい価値がある。
本願に係る第１６〜第１９の発明のプラズマ表面処理方法は、それぞれ、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されるプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、大面積プラズマの一様化に不可欠な一対の電極間の電力の強さの分布の均一化制御を確実に実現することが可能である。その結果、従来の方法では困難視されている大面積基板を対象にしたＶＨＦプラズマあるいはＵＨＦプラズマによる大面積で、かつ均一なプラズマ表面処理が可能になる。即ち、ＶＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積でかつ均一のプラズマ処理化を実現可能な方法の提供が可能である。その効果は、産業上、著しく大きい価値がある。
【００２７】
本願に係る第２０の発明のプラズマ表面処理方法によれば、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されるプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、基板の表面に、アモルファスＳｉ系材料、微結晶Ｓｉ系材料、多結晶Ｓｉ系材料、結晶Ｓｉ系材料、酸化物、金属、有機金属化合物、有機ケイ素化合物、及び有機化合物のいずれかを、大面積で、かつ均一に形成することが可能である。その結果、ＬＳＩ（大規模集積回路）、ＬＣＤ（液晶デイスプレー）用ＴＦＴ（薄膜トランジスター）、アモルファスＳｉ系太陽電池、薄膜多結晶Ｓｉ系太陽電池、複写機用感光体、および各種情報記録デバイス等のそれぞれの分野における製品の生産性の抜本的向上が実現される。したがって、その効果は、著しく大きい価値がある。
本願に係る第２１の発明のプラズマ表面処理方法によれば、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されるプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理するプラズマ表面処理方法において、基板の表面に固着のアモルファスＳｉ系材料、微結晶Ｓｉ系材料、多結晶Ｓｉ系材料、結晶Ｓｉ系材料、酸化物、金属、有機金属化合物、有機ケイ素化合物、及び有機化合物のいずれかを、大面積で、かつ均一にエッチングすることが可能である。その結果、ＬＳＩ（大規模集積回路）、ＬＣＤ（液晶デイスプレー）用ＴＦＴ（薄膜トランジスター）、アモルファスＳｉ系太陽電池、薄膜多結晶Ｓｉ系太陽電池、複写機用感光体、および各種情報記録デバイス等のそれぞれの分野における製品の生産性の抜本的向上が実現される。したがって、その効果は、著しく大きい価値がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の一形態に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成されたプラズマ表面処理装置及びプラズマ表面処理方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、プラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法の一例として、太陽電池を製作する際に必要なａ―Ｓｉ薄膜を製作する装置および方法が記載されているが、本願の発明対象が下記の例の装置及び方法に限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
本発明に関する実施例１の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）およびプラズマ表面処理方法（プラズマＣＶＤ方法）について、図１ないし図６を参照して説明する。また、図７〜図９を参照する。
【００３０】
図１は実施例１に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図、図２は図１図示のプラズマ表面処理装置の構成部材の一つである一対の電極とその給電部に係る構成の基本型を示す説明図、図３は一対の電極間を伝播する電磁波を示す説明図、図４は一対の電極間に発生の電圧の定在波の腹の位置を示す説明図、図５は一対の電極間に発生の定在波の強さ（振幅の２乗の値）を示す説明図及び図６は一対の電極間に発生の２つの定在波の強さを示す説明図である。
また、図７は図１図示のプラズマ表面処理装置の構成部材の一つである一対の電極とその給電部に係わる構成の第１の応用型を示す説明図、図８は図１図示のプラズマ表面処理装置の構成部材の一つである一対の電極とその給電部に係わる構成の第２の応用型を示す説明図、及び図９は図１図示のプラズマ表面処理装置の構成部材の一つである一対の電極とその給電部に係わる構成の第３の応用型を示す説明図である。
【００３１】
先ず、装置の構成を説明する。図１及び図２において、符番１は真空容器である。この真空容器１には、後述の放電ガスをプラズマ化する一対の電極、即ち非接地の１本の棒から成る第１の電極２と図示しない基板ヒータ３を内臓した接地された平板状の第２の電極４が配置されている。該第１の電極２は、絶縁物支持材５及びガス混合箱６を介して真空容器１に固着されている。
該ガス混合箱６は放電ガス供給管８より供給されるＳｉＨ４等放電ガスを、整流孔７を介して、前記一対の電極２と４の間に均一に供給する機能を有している。供給されたＳｉＨ４等放電ガスは前記一対の電極２と４の間でプラズマ化された後、排気管９及び図示しない真空ポンプ１０により、真空容器１の外へ排出される。
【００３２】
真空容器１内の圧力は、図示しない圧力計によりモニターされ、図示しない圧力調整弁により自動的に所定の値に調整、設定される。なお、本実施例の場合は、放電ガスが流量５００ｓｃｃｍ〜１、５００ｓｃｃｍ程度の場合、圧力０．０１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ（１．３３Ｐａ〜１３３０Ｐａ）程度に調整できる。真空容器１の真空到達圧力は２〜３Ｅ−７Ｔｏｒｒ（２．６６〜３．９９Ｅ−５Ｐａ）程度である。
【００３３】
符番１１は基板で、図示しないゲートバルブ１２の開閉操作により、第２の電極４に設置される。そして、図示しない基板ヒータ３により所定の温度に加熱される。
【００３４】
電極へ高周波電力を給電する位置である給電点の一つは、前記１本の棒から成る第１の電極２の一方の端部とし、これを第１の給電点２１とする。また、該給電点２１に対して高周波電力波の伝播上での対向点となる関係にある位置である該電極の他方の端部を第２の給電点２７とする。
【００３５】
符番１５ａは第１の位相可変２出力の発信器で、周波数３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ（ＶＨＦ帯域）あるいは周波数３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ（ＵＨＦ帯域）の任意の周波数の正弦波信号を発生するもので、例えば、その２つの出力端子から、それぞれ周波数６０ＭＨｚの正弦波の電気信号を出力する。なお、該位相可変２出力の発信器１５ａの２つの出力端子から出力される２つの正弦波信号の位相差は、該位相可変２出力の発信器１５ａに付属の位相差調整器で任意の値に設定できる。該２つの出力端子の一方の出力は、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０を介して、第１の給電点２１に供給される。
なお、位相可変２出力の発信器１５ａと第１の電力増幅器１６との接続、第１の電力増幅器１６と第１のインピーダンス整合器１７との接続、第１のインピーダンス整合器１７と第１の電流導入端子１８との接続は、いずれも同軸ケーブルが用いられる。そして、第１の真空用同軸ケーブル１９の外部導体は第２の電極４に接続される。
該第１の位相可変２出力の発信器１５ａの２つの出力端子の他方の出力は、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線及２６を介して、第２の給電点２７に供給される。
なお、位相可変２出力の発信器１５ａと第２の電力増幅器２２との接続、第２の電力増幅器２２と第２のインピーダンス整合器２３との接続、第２のインピーダンス整合器２３と第２の電流導入端子２４との接続は、いずれも同軸ケーブルが用いられる。そして、第２の真空用同軸ケーブル２５の外部導体は第２の電極４に接続される。
前記第１の電力増幅器１６及び第２の電力増幅器２２には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第１及び第２の電力増幅器１６、２２本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、前記第１の位相可変２出力の発信器１５ａ、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６から成る電力供給系を第１の電力供給系と呼ぶ。
【００３６】
符番２８ａは、前記第１の位相可変２出力の発信器と独立の第２の位相可変２出力の発信器で、周波数３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ（ＶＨＦ帯域）あるいは周波数３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ（ＵＨＦ帯域）の正弦波信号を発生し、その２つの出力端子から、それぞれ、例えば周波数６０ＭＨｚの正弦波の電気信号を出力する。なお、該位相可変２出力の発信器２８ａの２つの出力端子から出力される２つの正弦波信号の位相差は、該位相可変２出力の発信器２８ａに付属の位相差調整器で任意の値に設定できる。
該２つの出力端子の一方の出力は、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線３３を介して、第１の給電点２１に供給される。
なお、第２の位相可変２出力の発信器２８と第３の電力増幅器２９との接続、第３の電力増幅器２９と第３のインピーダンス整合器３０との接続、第３のインピーダンス整合器３０と第３の電流導入端子３１との接続は、いずれも同軸ケーブルが用いられる。そして、第３の真空用同軸ケーブル３２の外部導体は第２の電極４に接続される。
該第２の位相可変２出力の発信器２８ａの２つの出力端子の他方の出力は、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８を介して、第２の給電点２７に供給される。
なお、第２の位相可変２出力の発信器２８ａと第４の電力増幅器３４との接続、第４の電力増幅器３４と第４のインピーダンス整合器３５との接続、第４のインピーダンス整合器３５と第４の電流導入端子３６との接続は、いずれも同軸ケーブルが用いられる。また、第４の真空用同軸ケーブル３７の外部導体は第２の電極４に接続される。
前記第３の電力増幅器２９及び第４の電力増幅器３４には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第３及び第４の電力増幅器２９、３４本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、前記第２の位相可変２出力の発信器２８ａ、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線３３、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８から成る電力供給系を、第２の電力供給系と呼ぶ。
また、ここでは、第１の電力供給系と、第２の電力供給系と、一対の電極２、４と、給電点２１、２７から構成されるプラズマ発生系を、高周波プラズマ発生装置と呼ぶ。
【００３７】
次に、上記構成の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用アモルファスＳｉ膜の製造方法を説明する。
なお、本発明の実施あるいは応用では、手順として、第１及び第２の予備製膜工程と本製膜工程が必要である。第１の予備製膜工程は、前記第１の位相可変２出力の発信器１５ａの２つの出力の位相差の設定値を把握するに必要なデータを取得ために、第２の予備製膜工程は、前記第２の位相可変２出力の発信器２８ａの２つの出力の位相差の設定値を把握するために、本製膜工程は目的とするアモルファスＳｉの製造のために実施される。
【００３８】
先ず、第１の第１の予備製膜工程であるが、図１及び図２において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば２５０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、前記第１の位相可変２出力の発信器１５ａ、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６から成る第１の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚの電力例えば合計で２００Ｗを供給する。
即ち、該第１の位相可変２出力の発信器１５ａの２つの出力の位相差を、例えば零に設定し、第１の電力増幅器１６の出力を１００Ｗに設定して、その出力を第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０を介して、第１の給電点２１に供給するとともに、第２の電力増幅器２２の出力を１００Ｗに設定して、その出力を第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６を介して、第２の給電点２７に供給する。
この場合、前記第１のインピーダンス整合器１７及び第２のインピーダンス整合器２３を調整することにより、それぞれのインピーダンス整合器１７、２３の上流側に上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【００３９】
前記要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、後述するように、ＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第１の位相可変２出力の発信器１５ａの２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、第１の電極２の長さ方向において、基板１１の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第１の位相可変２出力の発信器１５ａの２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。例えば、基板１１の中央点から第１の給電点２１の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ１であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件でのプラズマ中の波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００４０】
ところで、上記第１及び第２の給電点２１及び２７から供給される電力の電圧波は、同一電源から発振され、互いに電極間を伝播していく。すなわち、基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する２つの電磁波が、第１の電極２と第２の電極４の間に生成され、両者は互いに向かい合った方向から伝播しあって重なり合うので、干渉現象が発生する。その様子を、図２〜図４を用いて説明する。
なお、上記基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向とは、余弦の値が０．７以上の方向即ち該法線から４５度程度以内の方向を意味する。
図２及び図３において、第１の給電点２１から第２の給電点２７の方向の距離をｘとし、ｘの正方向へ伝播する電圧波をＷ１１（ｘ，ｔ）、ｘの負方向へ伝播する電圧波、即ち第２の給電点２７から第１の給電点２１の方向へ伝播する電圧波をＷ２１（ｘ，ｔ）とすると、次のように表現される。
Ｗ１１（ｘ、ｔ）＝Ｖ１・ｓｉｎ（ωｔ＋２πｘ／λ）
Ｗ２１（ｘ、ｔ）＝Ｖ１・ｓｉｎ｛ωｔ−２π（ｘ−Ｌ０）／λ＋Δθ｝
ただし、Ｖ１は電圧波の振幅、ωは電圧の角周波数、λは電圧波の波長、ｔは時間、Ｌ０は第１及び第２の給電点の間隔、Δθは第１の給電点２１から供給される電力の電圧波と第２の給電点２７から供給される電力の電圧波の位相差である。この２つの電圧波の合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）は次式のようになる。
Ｗ１（ｘ、ｔ）＝Ｗ１１（ｘ、ｔ）＋Ｗ２１（ｘ、ｔ）
＝２・Ｖ１ｃｏｓ｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝・ｓｉｎ｛ωｔ＋（πＬ０／λ＋Δθ／２）
上記合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を概念的に図４に示す。図４において、Δθ＝０の場合、生成されるプラズマの強さは給電点間の中央部（ｘ＝Ｌ０／２）が強く、該中央部から離れるにしたがって弱くなることを示している。プラズマの強い部分は、Δθ＞０の場合、プラズマの強い部分が一方の給電点側へ移動し、Δθ＜０の場合、他方の給電点側へ移動することを示している。
なお、ここでは、前記第１の電力供給系を用いて、前記第１及び第２の給電点２１、２７に供給される電力の電圧波を、それぞれ、Ｗ１１（ｘ、ｔ）及びＷ２１（ｘ、ｔ）と呼ぶ。また、その２つの電圧波の合成波を第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【００４１】
ところで、一対の電極間の電力の強さは、電圧の合成波即ち第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の振幅値の二乗に比例する。即ち、電力の強さＩ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝
と表される。このＩ１（ｘ、ｔ）を概念的に、図５に示す。
図５は、一般論として、ＶＨＦプラズマの生成において、給電点からの進行波と給電点の対向端からの反射波との干渉により発生する定在波により、一対の電極間でのプラズマは一様にはならないという困難性の理由を示している。例えば、プラズマの一様性は電力の強さＩ１（ｘ,ｔ）が０．９〜１．０の範囲であるすると、電力伝播方向の距離で、−０．０５〜＋０．０５λの範囲（即ち、膜厚が均一な範囲は長さ０．１λ）に限られるということを示している。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件でのプラズマ中の波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００４２】
次に、第２の予備製膜工程であるが、図１及び図２において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば２５０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
そして、前記第２の位相可変２出力の発信器２８ａ、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線３３、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８から成る第２の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚの電力例えば合計で２００Ｗを供給する。
即ち、該第２の位相可変２出力の発信器２８ａの２つの出力の位相差を、例えば零に設定し、第３の電力増幅器２９の出力を１００Ｗに設定して、その出力を第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線３３を介して、第１の給電点２１に供給するとともに、第４の電力増幅器３４の出力を１００Ｗに設定して、その出力を第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８を介して、第２の給電点２７に供給する。
この場合、前記第３のインピーダンス整合器３０及び第４のインピーダンス整合器３５を調整することにより、それぞれのインピーダンス整合器３０、３５の上流側に上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【００４３】
前記要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。該基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布には、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第２の位相可変２出力の発信器２８ａの２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、第１の電極２の長さ方向において、基板の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第２の位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。
この場合も、前記第１の予備製膜工程と同様に、第２の電力供給系を用いた場合において、基板の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第２の位相可変２出力の発信器２８ａの２つの出力の位相差の関係を示すデータにより、膜厚分布の最大厚みの位置を例えば、基板の中央点から第２の給電点２７の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は例えばΔθ２であるということが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件でのプラズマ中の波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００４４】
第２の予備製膜工程において、上記第１及び第２の給電点２１及び２７から供給される電力の電圧波は、同一電源から発振され、互いに電極間を伝播していく。すなわち、基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する２つの電磁波が、第１の電極２と第２の電極４の間に生成され、両者は互いに向かい合った方向から伝播しあって重なり合うので、干渉現象が発生する。その様子を、図２〜図４を用いて説明する。
なお、上記基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向とは、余弦の値が０．７以上の方向即ち該法線から４５度程度以内の方向を意味する。
図２及び図３において、第１の給電点２１から第２の給電点２７の方向の距離をｘとし、ｘの正方向へ伝播する電圧波をＷ１２（ｘ，ｔ）、ｘの負方向へ伝播する電圧波、即ち第２の給電点２７から第１の給電点２１の方向へ伝播する電圧波をＷ２２（ｘ，ｔ）とすると、次のように表現される。
Ｗ１２（ｘ、ｔ）＝Ｖ２・ｓｉｎ（ωｔ＋２πｘ／λ）
Ｗ２２（ｘ、ｔ）＝Ｖ２・ｓｉｎ｛ωｔ−２π（ｘ−Ｌ０）／λ＋Δθ｝
ただし、Ｖ２は電圧波の振幅、ωは電圧の角周波数、λは電圧波の波長、ｔは時間、Ｌ０は第１及び第２の給電点の間隔、Δθは第１の給電点２１から供給される電力の電圧波と第２の給電点２７から供給される電力の電圧波の位相差である。電圧の合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）は次式のようになる。
Ｗ２（ｘ、ｔ）＝Ｗ１２（ｘ、ｔ）＋Ｗ２２（ｘ、ｔ）
＝２・Ｖ２ｃｏｓ｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝・ｓｉｎ｛ωｔ＋（πＬ０／λ＋Δθ／２）
上記合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を概念的に図４に示す。図４において、Δθ＝０の場合、生成されるプラズマの強さは給電点間の中央部（ｘ＝Ｌ０／２）が強く、該中央部から離れるにしたがって弱くなることを示している。プラズマの強い部分は、Δθ＞０の場合、プラズマの強い部分が一方の給電点側へ移動し、Δθ＜０の場合、他方の給電点側へ移動することを示している。
なお、ここでは、前記第２の電力供給系を用いて前記第１及び第２の給電点２１、２７に供給される電力の電圧波を、それぞれ、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と呼ぶ。また、その２つの波の合成波を第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【００４５】
ところで、一対の電極間の電力の強さは、第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の振幅値の二乗に比例する。即ち、電力の強さＩ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝
と表される。このＩ２（ｘ、ｔ）を概念的に、図５に示す。
図５は、一般論として、ＶＨＦプラズマの生成において、給電点からの進行波と給電点の対向端からの反射波との干渉により発生する定在波により、一対の電極間でのプラズマは一様にはならないという困難性の理由を示している。例えば、プラズマの一様性は電力の強さＩ１（ｘ,ｔ）が０．９〜１．０の範囲であるすると、電力伝播方向の距離で、−０．０５〜＋０．０５λの範囲（即ち、膜厚が均一な範囲は長さ０．１λ）に限られるということを示している。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件でのプラズマ中の波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００４６】
さて、前記第１および第２の予備製膜工程の結果を受けて、本製膜工程に入る。先ず、図１及び図２において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば３００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、前記第１の電力供給系の構成部材の第１の位相可変２出力の発信器１５ａの２つの出力の位相差を、第１の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ１に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば６０ＭＨｚの１００Ｗを供給するともとに、前記第２の電力供給系の構成部材の第２の位相可変２出力の発信器２８ａの２つの出力の位相差を、第２の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ２に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば６０ＭＨｚの１００Ｗを供給する。即ち、前記第１及び第２の給電点２１，２７に、前記電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）、Ｗ２１（ｘ、ｔ）、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）が供給される。
ここで、第１の予備製膜工程及び第２の予備製膜工程では問題にならなかった第１のインピーダンス整合器１７、第２のインピーダンス整合器２３、第３のインピーダンス整合器３０及び第４のインピーダンス整合器３５の整合調整が上手くいかない場合には、第１あるいは第２の位相可変２出力の発信器１５ａ，２８ａのどちらか一方の発振周波数を他方の発振周波数と若干異なる数値に変更すればよい。例えば、上記の例では、６０ＭＨｚと６１〜６３ＭＨｚ程度、例えば６２ＭＨｚとすれば良い。なお、インピーダンス整合器の整合調整が上手くいかない原因は、使用する構成機器の性能、即ちインピーダンス整合器の上流側の電力増幅器の耐反射波の機能上の制約によることが多い。
【００４７】
一対の電極２、４間に４つの電圧波が供給されると、前述のように、Ｗ１１（ｘ、ｔ）とＷ２１（ｘ、ｔ）は干渉して第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、第１及び第２の位相可変２出力発信器１５ａ、２８ａは互いに独立した電源なので、Ｗ１１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）とは干渉しない。また、同様に、Ｗ２１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と干渉しない。
なお、該第１及び第２の位相可変２出力発信器１５ａ、２８ａが、互いに独立した電源であるということが重要である。
したがって、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布は、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）が重畳した形となる。その様子を概念的に図６に示す。
ここで、基板の中央点をｘ軸の原点とし、該原点から第１の給電点２１を向いた方向を正の方向とすると、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝
第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、
Ｉ（ｘ、ｔ）
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
＝１
【００４８】
この結果は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理する表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置において、前記基板の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なる第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段を備えることにより、プラズマの一様化に不可欠な電極間の電力の強さの分布の制御が可能であるとの意味がある。
さらに、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２５倍、即ち０．２５λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、電力の伝播方向の位置に依存しないで一定の値であり、均一であるということを示している。このことは、ＵＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積・均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供ができるという意味で画期的発見であるということを意味している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２２〜０．２８倍、即ち０．２２〜０．２８λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±２０％以下であることを示している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２３８〜０．２６３倍、即ち０．２３８〜０．２６３λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±１０％以下であることを示している。
【００４９】
上記工程において、ＳｉＨ４ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ３、ＳｉＨ２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板１１の表面に吸着されることによりａ−Ｓｉ膜が堆積するが、一対の電極２、４間の電力の分布が、上述の通り一様であるので、その堆積膜は一様になる。
このことは、波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした従来の
ＶＨＦプラズマ表面処理装置及び方法では不可能視されている一様な膜厚分布の形成が実現可能であるということを意味している。したがって、上記のことはＶＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマ応用分野においては画期的な発見であり、その実用価値は著しく大きい。
【００５０】
なお、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉ等は、製膜条件の中のＳｉＨ４，Ｈ２の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。
また、エッチングへの応用では、放電ガスとして、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３及びＣ４Ｆ４等を用いることで、可能であることは公知の技術である。
【００５１】
本実施例では、第１の電極２が一本の棒であるので、基板サイズは上記１２００ｍｍｘ１００ｍｍ程度に制約されるが、第１の電極２である棒電極の個数を増加すれば基板サイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。
【００５２】
また、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造では、膜厚分布として±１０％以内であれば性能上問題はない。上記実施例によれば、６０ＭＨｚの電源周波数を用いても、従来の装置および方法に比べ著しく良好な膜厚分布を得ることが可能である。
このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係わる抜本的改善の手段として、ＶＨＦ帯域あるいはＵＨＦ帯域の周波数を用いたプラズマ表面処理装置を提供可能であるということを意味している。この効果の工業的価値は著しく大きい。
【００５３】
ここで、本実施例の装置の構成部材の一つである図２図示の構造の一対の電極２、４を、図７図示の一対の電極２、４、即ち、１個の帯板状電極２と平板電極４から成る一対の電極に代えたプラズマ表面処理装置を用いることにより、本実施例と同様のプラズマ処理を行うことができることを付記しておく。
この場合は、図２の棒状電極２と平板電極４から成る一対の電極で生成されるプラズマに比べ、電磁波の伝播方向に対して直角方向へ広がりの有るプラズマの生成が容易に可能というメリットがある。
【００５４】
また、本実施例の装置の構成部材の一つである図２図示の構造の一対の電極２、４を、図８図示の構造の一対の電極２、４、即ち、１個の帯板状電極２と平板電極４から成る一対の電極に代えたプラズマ表面処理装置を用いることにより、本実施例と同様のプラズマ処理を行うことができることを付記しておく。なお、図８図示の第１の給電点２１ａと第２の給電点２７ａを結ぶ線分と第３の給電点２１ｂと第４の給電点２７ｂを結ぶ線分は平行であることが必要であることは当然である。
この場合は、図２図示の棒状電極２と平板電極４から成る一対の電極で生成されるプラズマに比べ、電磁波の伝播方向に対して直角方向へ広がりの有るプラズマの生成が容易に可能というメリットがあることに加えて、給電点に供給される電力を分散させることが可能であるというメリットがある。即ち、大電力を必要とするプラズマ処理の応用に対応が可能という特徴がある。
【００５５】
また、本実施例の装置の構成部材の一つである図２図示の構造の一対の電極２、４を、図９図示の構造の棒状電極２ａ、２ｂに代えたプラズマ表面処理装置を用いることにより、本実施例と同様のプラズマ処理を行うことができることを付記しておく。
なお、図９図示の第１の棒状電極２ａと第２の棒状電極２ｂは平行に設置されることが必要である。
この場合は、図２図示の棒状電極２と平板電極４から成る一対の電極で生成されるプラズマに比べ、給電点に供給される電力を分散させることが可能であるというメリットがある。即ち、大電力を必要とするプラズマ処理の応用に対応が可能という特徴がある。
【００５６】
（実施例２）
本発明に関する実施例２の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）およびプラズマ表面処理方法（プラズマＣＶＤ方法）について、図１０〜図１２を参照して説明する。また、前記図２〜図６を参照する。
図１０は実施例２に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図、図１１は第１及び第２のパルス変調方式位相可変２出力発信器から出力されるパルス変調された出力の典型例を示す説明図、及び図１２は第１及び第２のパルス変調方式位相可変２出力発信器から出力されるパルス変調された正弦波信号の典型例を示す説明図である。
【００５７】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、実施例１に示した部材と同じ部材は同符番を付して説明を省略する。
装置の構成は、前記図１及び図２に図示の装置構成（実施例１）における第１及び第２の位相可変２出力発信器１５ａ及び２８ａを、パルス発振が可能な第１のパルス変調方式位相可変２出力発信器１５及び第２のパルス変調方式位相可変２出力発信器２８に代えた構成であることが特徴である。
【００５８】
図１０において、符番１００は同期信号伝送ケーブルで、後述の第１のパルス変調方式位相可変２出力発信器１５の出力のパルス変調波形信号を同期信号として、後述の第２のパルス変調方式位相可変２出力発信器２８に伝送する。
符番１５は第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器で、周波数３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ（ＶＨＦ帯域）あるいは３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ（ＵＨＦ帯域）の任意の周波数、例えば６０ＭＨｚの正弦波信号を発生し、かつ、該正弦波信号をパルス変調し、かつ、その２つの出力端子から出力される２つのパルス変調された正弦波信号の位相差を任意に設定することが可能である。
該パルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力端子から出力される２つの正弦波信号の位相差及びパルス変調のパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０は、該パルス変調方式位相可変２出力の発信器１５に付属の位相差調整器及びパルス変調の調整器で、それぞれ任意の値に設定できる。
また、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５は、前述の同期信号伝送ケーブル１００を介して、後述の第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８にパルス変調の同期信号を送信する。
該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力端子の一方の出力は、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０を介して、第１の給電点２１に供給される。この出力は、典型例として図１１及び図１２に示すＷ１１（ｔ）のように、パルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０でパルス変調された正弦波である。
なお、位相可変２出力の発信器１５と第１の電力増幅器１６との接続、第１の電力増幅器１６と第１のインピーダンス整合器１７との接続、第１のインピーダンス整合器１７と第１の電流導入端子１８との接続は、いずれも同軸ケーブルが用いられる。そして、第１の真空用同軸ケーブル１９の外部導体は第２の電極４に接続される。
該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力端子の他方の出力は、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線及２６を介して、第２の給電点２７に供給される。この出力は、典型例として図１１及び図１２に示すＷ２１（ｔ）のように、該Ｗ１１（ｔ）と同様のパルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０でパルス変調された正弦波である。
なお、位相可変２出力の発信器１５と第２の電力増幅器２２との接続、第２の電力増幅器２２と第２のインピーダンス整合器２３との接続、第２のインピーダンス整合器２３と第２の電流導入端子２４との接続は、いずれも同軸ケーブルが用いられる。そして、第２の真空用同軸ケーブル２５の外部導体は第２の電極４に接続される。
前記第１の電力増幅器１６及び第２の電力増幅器２２には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第１及び第２の電力増幅器１６、２２本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６から成る電力供給系を第１の電力供給系と呼ぶ。
【００５９】
符番２８は、第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器で、周波数３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ（ＶＨＦ帯域）あるいは周波数３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ（ＵＨＦ帯域）の任意の周波数の正弦波信号を発生するもので、２つの出力端子から位相の異なる任意の周波数、例えば６０ＭＨｚの正弦波信号を発生し、かつ、該２つの正弦波信号を、前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５から同期信号伝送ケーブル１００を介して受信した同期信号を用いることにより、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５のパルス変調信号に同期してパルス変調された信号を出力する。
該パルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力端子から出力される２つの正弦波信号の位相差及びパルス変調のパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０は、該位相可変２出力の発信器２８に付属の位相差調整器及びパルス変調の調整器で、それぞれ任意の値に設定できる。
該第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力端子の一方の出力は、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線及３３を介して、第１の給電点２１に供給される。この出力は、典型例として図１１及び図１２に示すＷ１２（ｔ）のように、パルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるパルス変調された正弦波である。
なお、第２の位相可変２出力の発信器２８と第３の電力増幅器２９との接続、第３の電力増幅器２９と第３のインピーダンス整合器３０との接続、第３のインピーダンス整合器３０と第３の電流導入端子３１との接続は、いずれも同軸ケーブルが用いられる。そして、第３の真空用同軸ケーブル３２の外部導体は第２の電極４に接続される。
該第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力端子の他方の出力は、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８を介して、第２の給電点２７に供給される。この出力は、典型例として図１１及び図１２に示すＷ２２（ｔ）のように、パルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるパルス変調された正弦波である。
なお、第２の位相可変２出力の発信器２８と第４の電力増幅器３４との接続、第４の電力増幅器３４と第４のインピーダンス整合器３５との接続、第４のインピーダンス整合器３５と第４の電流導入端子３６との接続は、いずれも同軸ケーブルが用いられる。また、第４の真空用同軸ケーブル３７の外部導体は第２の電極４に接続される。
前記第３の電力増幅器２９及び第４の電力増幅器３４には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第３及び第４の電力増幅器２９、３４本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線３３、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８から成る電力供給系を第２の電力供給系と呼ぶ。
また、ここでは、第１の電力供給系と、第２の電力供給系と、一対の電極２、４と、給電点２１、２７から構成されるプラズマ発生系を、高周波プラズマ発生装置と呼ぶ。
【００６０】
次に、上記構成の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用アモルファスＳｉを製膜する方法を説明する。
なお、本発明の実施あるいは応用では、手順として、第１及び第２の予備製膜工程と本製膜工程が必要である。第１の予備製膜工程は、前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、第２の予備製膜工程は、前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、本製膜工程は目的とするアモルファスＳｉの製造のために実施される。
【００６１】
先ず、第１の第１の予備製膜工程であるが、図１０及び図２において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば２５０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６から成る第１の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚ、パルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、パルス周期Ｔ０＝１ｍ秒の電力、例えば合計で２００Ｗを供給する。
即ち、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を、例えば零に、パルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、パルス周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定し、第１の電力増幅器１６の出力を１００Ｗに設定して、その出力を第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０を介して、第１の給電点２１に供給するとともに、第２の電力増幅器２２の出力を１００Ｗに設定して、その出力を第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６を介して、第２の給電点２７に供給する。
この場合、前記第１のインピーダンス整合器１７及び第２のインピーダンス整合器２３を調整することにより、それぞれのインピーダンス整合器１７、２３の上流側に上記供給電力の反射波が戻らないようにすることができる。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【００６２】
前記要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、第１の電極２の長さ方向において、基板１１の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。例えば、基板１１の中央点から第１の給電点２１の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ１であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００６３】
ところで、上記第１及び第２の給電点２１及び２７からパルス状に供給される電力の電圧波は、同一電源から発振され、互いに電極間を伝播していく。すなわち、基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する２つの電磁波が、第１の電極２と第２の電極４の間に生成され、両者は互いに向かい合った方向から伝播しあって重なり合うので、干渉現象が発生する。その様子を、図２〜図４を用いて説明する。
なお、上記基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向とは、余弦の値が０．７以上の方向即ち該法線から±４５度程度の方向を意味する。
図２及び図３において、第１の給電点２１から第２の給電点２７の方向の距離をｘとし、ｘの正方向へ伝播する電圧波をＷ１１（ｘ、ｔ）、ｘの負方向へ伝播する電圧波、即ち第２の給電点２７から第１の給電点２１の方向へ伝播する電圧波をＷ２１（ｘ、ｔ）とすると、次のように表現される。
Ｗ１１（ｘ、ｔ）＝Ｖ１・ｓｉｎ（ωｔ＋２πｘ／λ）
Ｗ２１（ｘ、ｔ）＝Ｖ１・ｓｉｎ｛ωｔ−２π（ｘ−Ｌ０）／λ＋Δθ｝
ただし、Ｖ１は電圧波の振幅、ωは電圧の角周波数、λは電圧波の波長、ｔは時間、Ｌ０は第１及び第２の給電点の間隔、Δθは第１の給電点２１から供給される電力の電圧波と第２の給電点２７から供給される電力の電圧波の位相差である。この２つの電圧波の合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）は次式のようになる。
Ｗ１（ｘ、ｔ）＝Ｗ１１（ｘ、ｔ）＋Ｗ２１（ｘ、ｔ）
＝２・Ｖ１ｃｏｓ｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝・ｓｉｎ｛ωｔ＋（πＬ０／λ＋Δθ／２）
上記合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を概念的に図４に示す。図４において、Δθ＝０の場合、生成されるプラズマの強さは給電点間の中央部（ｘ＝Ｌ０／２）が強く、該中央部から離れるにしたがって弱くなることを示している。Δθ＞０の場合、プラズマの強い部分が一方の給電点側へ移動し、Δθ＜０の場合、他方の給電点側へ移動することを示している。
なお、ここでは、前記第１の電力供給系を用いて、前記第１及び第２の給電点２１、２７に供給される電力の電圧波を、それぞれ、Ｗ１１（ｘ、ｔ）及びＷ２１（ｘ、ｔ）と呼ぶ。また、その２つの電圧波の合成波を第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【００６４】
ところで、一対の電極間の電力の強さは、電圧の第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の振幅値の二乗に比例する。即ち、電力の強さＩ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝
と表される。このＩ１（ｘ、ｔ）を概念的に、図５に示す。
図５は、一般論として、ＶＨＦプラズマの生成において、給電点からの進行波と給電点の対向端からの反射波との干渉により発生する定在波により、一対の電極間でのプラズマは一様にはならないという困難性の理由を示している。例えば、プラズマの一様性は電力の強さＩ１（ｘ,ｔ）が０．９〜１．０の範囲であるすると、電力伝播方向の距離で、−０．０５〜＋０．０５λの範囲（即ち、膜厚が均一な範囲は長さ０．１λ）に限られるということを示している。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００６５】
次に、第２の予備製膜工程であるが、図１０及び図２において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば２５０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
そして、前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線３３、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８から成る第２の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚ、パルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、パルス周期Ｔ０＝１ｍ秒の電力例えば合計で２００Ｗを供給する。
即ち、該第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差を、例えば零に、パルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、パルス周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定し、第３の電力増幅器２９の出力を１００Ｗに設定して、その出力を第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線３３を介して、第１の給電点２１に供給するとともに、第４の電力増幅器３４の出力を１００Ｗに設定して、その出力を第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８を介して、第２の給電点２７に供給する。
この場合、前記第３のインピーダンス整合器３０及び第４のインピーダンス整合器３５を調整することにより、それぞれのインピーダンス整合器３０、３５の上流側に上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【００６６】
前記要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。該基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布には、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、第１の電極の長さ方向において、基板の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。
この場合も、前記第１の予備製膜工程と同様に、第２の電力供給系を用いた場合において、基板の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の関係を示すデータにより、膜厚分布の最大厚みの位置を例えば、基板の中央点から第２の給電点２７の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は例えばΔθ２であるということが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００６７】
第２の予備製膜工程において、上記第１及び第２の給電点２１及び２７から供給される電力の電圧波は、同一電源から発振され、互いに電極間を伝播していく。すなわち、基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する２つの電磁波が、第１の電極２と第２の電極４の間に生成され、両者は互いに向かい合った方向から伝播しあって重なり合うので、干渉現象が発生する。その様子を、図２〜図４を用いて説明する。
なお、上記基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向とは、余弦の値が０．７以上の方向即ち該法線から４５度程度以内の方向を意味する。
図２及び図３において、第１の給電点２１から第２の給電点２７の方向の距離をｘとし、ｘの正方向へ伝播する電圧波をＷ１２（ｘ、ｔ）、ｘの負方向へ伝播する電圧波、即ち第２の給電点２７から第１の給電点２１の方向へ伝播する電圧波をＷ２２（ｘ、ｔ）とすると、次のように表現される。
Ｗ１２（ｘ、ｔ）＝Ｖ２・ｓｉｎ（ωｔ＋２πｘ／λ）
Ｗ２２（ｘ、ｔ）＝Ｖ２・ｓｉｎ｛ωｔ−２π（ｘ−Ｌ０）／λ＋Δθ｝
ただし、Ｖ２は電圧波の振幅、ωは電圧の角周波数、λは電圧波の波長、ｔは時間、Ｌ０は第１及び第２の給電点の間隔、Δθは第１の給電点２１から供給される電力の電圧波と第２の給電点２７から供給される電力の電圧波の位相差である。電圧の合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）は次式のようになる。
Ｗ２（ｘ、ｔ）＝Ｗ１２（ｘ、ｔ）＋Ｗ２２（ｘ、ｔ）
＝２・Ｖ２ｃｏｓ｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝・ｓｉｎ｛ωｔ＋（πＬ０／λ＋Δθ／２）
上記合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を概念的に図４に示す。図４において、Δθ＝０の場合、生成されるプラズマの強さは給電点間の中央部（ｘ＝Ｌ０／２）が強く、該中央部から離れるにしたがって弱くなることを示している。Δθ＞０の場合、プラズマの強い部分が一方の給電点側へ移動し、Δθ＜０の場合、他方の給電点側へ移動することを示している。
なお、ここでは、前記第２の電力供給系を用いて前記第１及び第２の給電点２１、２７に供給される電力の電圧波を、それぞれ、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と呼ぶ。また、その２つの波の合成波を第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【００６８】
ところで、一対の電極間の電力の強さは、電圧の合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の振幅値の二乗に比例する。即ち、電力の強さＩ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝
と表される。このＩ２（ｘ、ｔ）を概念的に、図５に示す。
図５は、一般論として、ＶＨＦプラズマの生成において、給電点からの進行波と給電点の対向端からの反射波との干渉により発生する定在波により、一対の電極間でのプラズマは一様にはならないという困難性の理由を示している。例えば、プラズマの一様性は電力の強さＩ１（ｘ,ｔ）が０．９〜１．０の範囲であるすると、電力伝播方向の距離で、−０．０５〜＋０．０５λの範囲（即ち、膜厚が均一な範囲は長さ０．１λ）に限られるということを示している。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００６９】
さて、前記第１および第２の予備製膜工程の結果を受けて、本製膜工程に入る。先ず、図１０及び図２において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば３００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、前記第１の電力供給系の構成部材の第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の電圧の位相差を第１の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ１に設定し、そのパルス変調を図３及び図４に示すＷ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば電力１００Ｗを供給するともとに、前記第２の電力供給系の構成部材の第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の電圧の位相差を第２の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ２に設定し、かつ、そのパルス変調を図１１及び図１２に示すＷ１２（ｔ）及びＷ２２（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるように設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば電力１００Ｗを供給する。即ち、前記第１及び第２の給電点２１，２７に、前記電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）、Ｗ２１（ｘ、ｔ）、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）が供給される。
ここで、第１の予備製膜工程及び第２の予備製膜工程でそれぞれ設定した第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５及び第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８のパルス幅Ｈｗと周期Ｔ０の値を、例えば、Ｈｗ＝４００μ秒を１ｍ秒などへ、Ｔ０＝１ｍ秒を５ｍ秒などへ変更して、いくつかの製膜データを比較することができる。
【００７０】
一対の電極２、４間に４つの電圧波が供給されると、Ｗ１１（ｘ、ｔ）とＷ２１（ｘ、ｔ）は干渉して第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、Ｗ１１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）とは、時間的に分離されているので干渉しない。また、同様に、Ｗ２１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と干渉しない。
したがって、上記パルス変調の周期Ｔ０より大幅に長い数秒以上の一般的な製膜時間で考えれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布は、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）が重畳した形となる。その様子を概念的に図６に示す。
ここで、基板の中央点をｘ軸の原点とし、該原点から第１の給電点２１を向いた方向を正の方向とすると、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝
第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、
Ｉ（ｘ、ｔ）
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
＝１
【００７１】
この結果は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理する表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置において、前記基板の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なる第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段を備えることにより、プラズマの一様化に不可欠な電極間の電力の強さの分布の制御が可能であるとの意味がある。
さらに、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２５倍、即ち０．２５λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、電力の伝播方向の位置に依存しないで一定の値であり、均一であるということを示している。このことは、ＶＨＦプラズマあるいはＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積・均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供ができるという意味で画期的発見であるということを意味している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２２〜０．２８倍、即ち０．２２〜０．２８λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±２０％以下であることを示している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２３８〜０．２６３倍、即ち０．２３８〜０．２６３λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±１０％以下であることを示している。
【００７２】
上記工程において、ＳｉＨ４ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ３、ＳｉＨ２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板１１の表面に吸着されることによりａ−Ｓｉ膜が堆積するが、一対の電極２、４間の電力の分布が、上述の通り、時間平均的に一様であるので、その堆積膜は一様になる。
このことは、本発明の装置及び方法では、波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合においても、一様な膜厚分布の形成が可能であることを示している。即ち、従来のＶＨＦプラズマ表面処理装置及び方法では不可能視されている波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合でも、本発明は一様な膜厚分布の形成が実現可能であるということを意味している。
したがって、上記のことはＶＨＦプラズマの応用分野においては画期的な発見であり、その実用価値は著しく大きいものがある。
なお、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉ等は、製膜条件の中のＳｉＨ４，Ｈ２の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。
また、エッチングへの応用では、放電ガスとして、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３及びＣ４Ｆ４等を用いることで、可能であることは公知の技術である。
【００７３】
本実施例では、第１の電極２が一本の棒であるので、基板サイズは上記１２００ｍｍｘ１００ｍｍ程度に制約されるが、第１の電極２である棒電極の個数を増加すれば基板サイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。
【００７４】
また、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造では、膜厚分布として±１０％以内であれば性能上問題はない。上記実施例によれば、６０ＭＨｚの電源周波数を用いても、従来の装置および方法では不可能であった
該一対の電極２、４間の電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）の均一化が可能である。即ち、膜厚分布として±１０％以内を実現可能である。
このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係わる抜本的改善の手段として、ＶＨＦ帯域あるいはＵＨＦ帯域の周波数を用いたプラズマ表面処理装置を提供できることを意味している。この効果の工業的価値は著しく大きい。
【００７５】
ここで、本実施例の装置の構成部材の一つである図２図示の構造の一対の電極２、４を、図７図示の一対の電極２、４、即ち、１個の帯板状電極２と平板電極４から成る一対の電極に代えたプラズマ表面処理装置を用いることにより、本実施例と同様のプラズマ処理を行うことができることを付記しておく。
この場合は、図２の棒状電極２と平板電極４から成る一対の電極で生成されるプラズマに比べ、電磁波の伝播方向に対して直角方向へ広がりの有るプラズマの生成が容易に可能というメリットがある。
【００７６】
また、本実施例の装置の構成部材の一つである図２図示の構造の一対の電極２、４を、図８図示の構造の一対の電極２、４、即ち、１個の帯板状電極２と平板電極４から成る一対の電極に代えたプラズマ表面処理装置を用いることにより、本実施例と同様のプラズマ処理を行うことができることを付記しておく。なお、図８図示の第１の給電点２１ａと第２の給電点２７ａを結ぶ線分と第３の給電点２１ｂと第４の給電点２７ｂを結ぶ線分は平行であることが必要であることは当然である。
この場合は、図２図示の棒状電極２と平板電極４から成る一対の電極で生成されるプラズマに比べ、電磁波の伝播方向に対して直角方向へ広がりの有るプラズマの生成が容易に可能というメリットがあることに加えて、給電点に供給される電力を分散させることが可能であるというメリットがある。即ち、大電力を必要とするプラズマ処理の応用に対応が可能という特徴がある。
【００７７】
また、本実施例の装置の構成部材の一つである図２図示の構造の一対の電極２、４を、図９図示の構造の棒状電極２ａ、２ｂに代えたプラズマ表面処理装置を用いることにより、本実施例と同様のプラズマ処理を行うことができることを付記しておく。
なお、図９図示の第１の棒状電極２ａと第２の棒状電極２ｂは平行に設置されることが必要である。
この場合は、図２図示の棒状電極２と平板電極４から成る一対の電極で生成されるプラズマに比べ、給電点に供給される電力を分散させることが可能であるというメリットがある。即ち、大電力を必要とするプラズマ処理の応用に対応が可能という特徴がある。
【００７８】
（実施例３）
本発明に関する実施例３の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）及びプラズマ表面処理方法（プラズマＣＶＤ方法）について、図１３〜図１５を参照して説明する。また、図１６を参照する。
図１３は実施例３に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図である。図１４及び図１５は、それぞれ図１３図示の装置に用いられる第１及び第２の電力供給系の配線図である。
また、図１６は、図１３図示の装置に用いられる矩形導体板から成る一対の電極とその給電部に係わる構成を示す説明図である。
【００７９】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、前記実施例１及び実施例２に示した部材と同じ部材は同符番を付して説明を省略する。
図１３及び図１４において、第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力端子の一方の出力端子は、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電力分配器７０の一方の出力端子を介して、第２の電力分配器７１、該第２の電力分配器７１の一方の出力端子、電流導入端子１８ａ、真空用同軸ケーブル１９ａの芯線２０ａを介して給電点２１ａに接続されるとともに、該第２の電力分配器７１の他方の出力端子を介して、電流導入端子１８ｂ、真空用同軸ケーブル１９ｂの芯線２０ｂを介して給電点２１ｂに接続されるとともに、該第１の電力分配器７０の他方の出力端子を介して、第３の電力分配器７２の一方の出力端子、電流導入端子１８ｃ、真空用同軸ケーブル１９ｃの芯線２０ｃを介して給電点２１ｃに接続されるとともに、該第３の電力分配器７２の他方の出力端子、電流導入端子１８ｄ、真空用同軸ケーブル１９ｄの芯線２０ｄを介して給電点２１ｄに接続される。
電力供給点２１ａ〜２１ｄに供給される電力は、典型例として図１１及び図１２に示すＷ１１（ｔ）のように、パルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０でパルス変調された正弦波である。
また、第７の電力分配器７６から第１の給電点２１ａ〜２１ｄまでの電力波の伝播路の長さが同じになるように、分岐されたそれぞれの同軸ケーブル線路は、構造、材質及び長さを等しくしている。
【００８０】
第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力端子の他方の出力端子は、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第４の電力分配器７３の一方の出力端子を介して、第５の電力分配器７４の一方の出力端子、電流導入端子２４ａ、真空用同軸ケーブル２５ａの芯線２６ａを介して給電点２７ａに接続されるとともに、該第５の電力分配器７４の他方の出力端子、電流導入端子２４ｂ、真空用同軸ケーブル２５ｂの芯線２６ｂを介して給電点２７ｂに接続されるとともに、該第４の電力分配器７４の他方の出力端子を介して、第６の電力分配器７５の一方の出力端子、電流導入端子２４ｃ、真空用同軸ケーブル２５ｃの芯線２６ｃを介して給電点２７ｃに接続されるとともに、該第６の電力分配器７５の他方の出力端子、電流導入端子２４ｄ、真空用同軸ケーブル２５ｄの芯線２６ｄを介して給電点２７ｄに接続される。
なお、給電点２７ａ〜２７ｂに供給される電力は、典型例として図１１及び図１２に示すＷ２１（ｔ）のように、該Ｗ１１（ｔ）と同様のパルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０でパルス変調された正弦波である。
また、第７の電力分配器７６から第１の給電点２１ａ〜２１ｄまでの電力波の伝播路の長さが同じになるように、分岐されたそれぞれの同軸ケーブル線路は、構造、材質及び長さを等しくしている。
前記第１の電力増幅器１６及び第２の電力増幅器２２には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第１及び第２の電力増幅器１６、２２本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、第１の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力をそれぞれ電力増幅器１６、２２等を用いて、第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｄ、２７ａ〜２７ｄに供給する電力供給系を第１の電力供給系と呼ぶ。
【００８１】
そして、図１３及び図１５において、第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力端子の一方の出力端子は、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第７の電力分配器７６の一方の出力端子を介して、第８の電力分配器７７、該第８の電力分配器７７の一方の出力端子、電流導入端子３１ａ、真空用同軸ケーブル３２の芯線３３ａを介して給電点２１ａに接続されるとともに、該第８の電力分配器７７の他方の出力端子を介して、電流導入端子３１ｂ、真空用同軸ケーブル３２ｂの芯線３３ｂを介して給電点２１ｂに接続されるとともに、該第７の電力分配器７６の他方の出力端子を介して、第９の電力分配器７８の一方の出力端子、電流導入端子３１ｃ、真空用同軸ケーブル３２ｃの芯線３３ｃを介して給電点２１ｃに接続されるとともに、該第９の電力分配器７８の他方の出力端子、電流導入端子３１ｄ、真空用同軸ケーブル３２ｄの芯線３３ｄを介して給電点２１ｄに接続される。
なお、給電点２１ａ〜２１ｄに供給される電力は、典型例として図１１及び図１２に示すＷ１２（ｔ）のように、パルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるパルス変調された正弦波である。
また、第７の電力分配器７６から第１の給電点２１ａ〜２１ｄまでの電力波の伝播路の長さが同じになるように、分岐されたそれぞれの同軸ケーブル線路は、構造、材質及び長さを等しくしている。
第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力端子の他方の出力端子は、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第１０の電力分配器７９の一方の出力端子を介して、第１１の電力分配器８０、該第１１の電力分配器８０の一方の出力端子、電流導入端子３６ａ、真空用同軸ケーブル３７ａ及び接続線３８ａを介して給電点２７ａに接続されるとともに、該第１１の電力分配器８０の他方の出力端子、電流導入端子３６ｂ、真空用同軸ケーブル３７ｂ及び接続線３８ｂを介して給電点２７ｂに接続されるとともに、該第１０の電力分配器７９の他方の出力端子を介して、第１２の電力分配器８１の一方の出力端子、電流導入端子３６ｃ、真空用同軸ケーブル３７ｃ及び接続線３８ｃを介して給電点２７ｃに接続されるとともに、該第１２の電力分配器８１の他方の出力端子、電流導入端子３６ｄ、真空用同軸ケーブル３７ｄ及び接続線３８ｄを介して給電点２７ｄに接続される。
なお、給電点２７ａ〜２７ｂに供給される電力は、典型例として図１１及び図１２に示すＷ２２（ｔ）のように、パルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるパルス変調された正弦波である。
また、第１０の電力分配器７９から第２の給電点２７ａ〜２７ｄまでの電力波の伝播路の長さが同じになるように、分岐されたそれぞれの同軸ケーブル線路は、構造、材質及び長さを等しくしている。
また、前記第３の電力増幅器２９及び第４の電力増幅器３４には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第３及び第４の電力増幅器２９、３４本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、第２の位相可変２出力の発信器２８の２つの出力をそれぞれ電力増幅器２９、３４等を用いて、第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｄ、２７ａ〜２７ｄに供給する電力供給系を第２の電力供給系と呼ぶ。
【００８２】
次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用アモルファスＳｉ膜を製造する方法を説明する。なお、本発明の実施あるいは応用では、手順として、第１及び第２の予備製膜工程と本製膜工程が必要である。第１の予備製膜工程は、前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、第２の予備製膜工程は、前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、本製膜工程は目的とするアモルファスＳｉの製造のために実施される。
【００８３】
先ず、第１の予備製膜工程であるが、図１３及び図１４において、予め、図示しない基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、図示しない放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
そして、前記第１の電力供給系を用いて、第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｄ、２７ａ〜２７ｄに高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚの電力例えば合計で５００Ｗを供給する。
即ち、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を、例えば零に、パルス幅Ｈｗ＝４００μ秒及び周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定し、第１の電力増幅器１６及び第２の電力増幅器２２の出力をそれぞれ、周波数６０ＭＨｚで２５０Ｗに設定して、第１の電極の両端部にそれぞれ供給する。
ここで、該第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｄ、２７ａ〜２７ｄに給電される電力の典型例を、図１１及び図１２に、Ｗ１１（ｔ）、Ｗ２１（ｔ）として示している。該Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）は、それぞれ、パルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０でパルス変調された超高周波数、例えば６０ＭＨｚの正弦波である。該パルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０は、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５に付属の調整器により任意の値、例えばＨｗ＝４００μ秒及び周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定される。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【００８４】
前記の要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第１の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、第１の電極２ａ〜２ｄの長さ方向において、基板１１の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第１の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。例えば、基板１１の中央点から第１の給電点２１ａ〜２１ｄの方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ１であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００８５】
次に、第２の予備製膜工程であるが、図１３及び図１５において、予め、図示しない基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、図示しない放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
そして、前記第２の電力供給系を用いて、第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｄ、２７ａ〜２７ｄに高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚの電力例えば合計で５００Ｗを供給する。
即ち、該第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差を、例えば零に、パルス幅Ｈｗ＝４００μ秒及びパルス周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定し、第３の電力増幅器２９及び第２の電力増幅器３４の出力をそれぞれ、周波数６０ＭＨｚで２５０Ｗに設定して、第１の電極の両端部にそれぞれ供給する。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【００８６】
前記の要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第１の位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、第１の電極の長さ方向において、基板１１の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。例えば、基板１１の中央点から第２の給電点２７の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ２であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００８７】
さて、前記第１および第２の予備製膜工程の結果を受けて、本製膜工程に入る。先ず、図１３〜図１５において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば８００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、前記第１の電力供給系の構成部材の第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力、例えば周波数６０ＭＨｚの正弦波の電力の電圧の位相差を第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、そのパルス変調を図１１及び図１２に示すＷ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒に設定し、第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｂ、２７ａ〜２７ｂに、それぞれ例えば電力５００Ｗを供給するともとに、前記第２の電力供給系の構成部材の第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力、例えば周波数６０ＭＨｚの正弦波の電力の電圧の位相差を第２の予備試験データで把握したΔθ２に設定し、そのパルス変調を図１１及び図１２に示すＷ１２（ｔ）及びＷ２２（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるように設定し、第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｂ、２７ａ〜２７ｂに、それぞれ例えば電力５００Ｗを供給する。
即ち、前記第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｂ、２７ａ〜２７ｂに、それぞれ、電力２５０Ｗの電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）、電力２５０Ｗの電圧波Ｗ２１（ｘ、ｔ）、電力２５０ＷのＷ１２（ｘ、ｔ）及び電力２５０ＷのＷ２２（ｘ、ｔ）が供給される。
ここで、第１の予備製膜工程及び第２の予備製膜工程でそれぞれ設定した第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５及び第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８のパルス幅Ｈｗと周期Ｔ０の値を、例えば、Ｈｗ＝４００μ秒を１ｍ秒などへ、Ｔ０＝１ｍ秒を５ｍ秒などへ変更して、いくつかの製膜データを比較することができる。
【００８８】
前記一対の電極２ａ〜２ｄ、４間に、前記第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｂ、２７ａ〜２７ｂを介して４つの電圧波からなる電力が供給されると、前述のように、Ｗ１１（ｘ、ｔ）とＷ２１（ｘ、ｔ）は干渉して第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、Ｗ１１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）とは時間的に分離されているので干渉しない。また、同様に、Ｗ２１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と干渉しない。
したがって、上記パルス変調の周期Ｔ０より大幅に長い数秒以上の一般的な製膜時間で考えれば、一対の電極２ａ〜２ｄ、４間に生成される電力の強さの分布は、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）が重畳した形となる。その様子を概念的に図６に示す。
ここで、基板の中央点をｘ軸の原点とし、該原点から第１の給電点２１ａ〜２１ｄを向いた方向を正の方向とすると、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝
第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
一対の電極２ａ〜２ｄ、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、
Ｉ（ｘ、ｔ）
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
＝１
【００８９】
この結果は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理する表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置において、前記基板の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なる第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段を備えることにより、プラズマの一様化に不可欠な電極間の電力の強さの分布の制御が可能であるということを意味している。
さらに、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２５倍、即ち０．２５λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、電力の伝播方向の位置に依存しないで一定の値であり、均一であるということを示している。このことは、ＵＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積・均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供ができるという意味で画期的発見であるということを意味している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２２〜０．２８倍、即ち０．２２〜０．２８λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±２０％以下であることを示している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２３８〜０．２６３倍、即ち０．２３８〜０．２６３λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±１０％以下であることを示している。
【００９０】
上記工程において、ＳｉＨ４ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ３、ＳｉＨ２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板１１の表面に吸着されることによりａ−Ｓｉ膜が堆積するが、一対の電極２，４間の電力の分布が、上述の通り時間平均的に一様であるので、その堆積膜は一様になる。
このことは、本発明によれば、波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合においても、一様な膜厚分布の形成が可能であることを示している。即ち、従来のＶＨＦプラズマ表面処理装置及び方法では不可能視されている波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合でも、本発明は一様な膜厚分布の形成が実現可能であるということを意味している。
したがって、上記のことはＶＨＦプラズマの応用分野においては画期的な発見であり、その実用価値は著しく大きいものがある。
【００９１】
なお、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉ等は、製膜条件の中のＳｉＨ４，Ｈ２の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。
また、エッチングへの応用では、放電ガスとして、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３及びＣ４Ｆ４等を用いることで、可能であることは公知の技術である。
【００９２】
本実施例では、第１の電極に用いられる棒電極のサイズを、直径５〜２０ｍｍ程度で、間隔を５〜３０ｍｍ、長さを１４００ｍｍ〜１８００ｍｍ程度とし、第１の棒電極と第２の平板電極（接地電極）の距離を５〜４０ｍｍ程度に設定することにより、アモルファスＳｉ膜は、製膜速度１〜３ｎｍ／ｓ程度で、膜厚分布は±１０％以内の製膜が可能である。
基板サイズの幅は、前記棒電極の個数及び電力供給系の個数を増加することにより拡大できることは当然である。
【００９３】
なお、本実施例では、プラズマ発生用の一対の電極として、図１３〜図１５図示の複数の棒電極と平板電極を用いたが、複数の棒電極を、例えば図１６図示の平板電極に代えた構成を用いることが可能であることは当然である。この場合、一対の電極の一方には、図１６に示すように、ガス通過孔１３を有する平板を用いることが好ましい。
また、図１３〜図１６における電極あるいは給電部の構造を図７図〜９図示の電極あるいは給電部構造に代えることが可能であることは、当然のことである。
【００９４】
（実施例４）
本発明に関する実施例４の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）およびプラズマ表面処理方法（プラズマＣＶＤ方法）について、図１７及び図１８を参照して説明する。また、図１９〜図２１を参照する。
図１７は実施例４に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図、図１８は図１７図示のプラズマ表面処理装置の真空容器内部の断面図である。
また、図１９は、図１７図示の装置の構成部材として用いられる一対の電極とその給電部に係わる構成の第１の応用型を示す説明図、図２０は、図１７図示の装置の構成部材として用いられる一対の電極とその給電部に係わる構成の第２の応用型を示す説明図、及び図２１は、図１７図示の装置の構成部材として用いられる一対の電極とその給電部に係わる構成の第３の応用型を示す説明図である。
【００９５】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、前記実施例１ないし実施例３に示した部材と同じ部材は同符番を付して説明を省略する。
図１７及び図１８において、符番１０９は基板支持材で、図示しない基板ヒータ３を内臓している。第１及び第２の電極２、４は、方形平板状の形状で直径３ｍｍ程度の孔が開口率５５％程度で設置されている。その厚みは６ｍｍ程度、面積は１５００ｍｍｘ３００ｍｍ程度である。給電点２１は、該方形平板電極の一つの辺の中央に、給電点２７は対向する辺の中央に設置される。電極２、４の間隔は５〜５０ｍｍ程度で任意に設定可能である。基板１１には、厚み２〜４ｍｍ程度、面積：１４００ｍｍｘ２００ｍｍ程度のガラス基板が用いられる。放電用のガスは放電ガス供給管８から、ガス混合箱６の整流孔７を介して供給される。
【００９６】
次に、上記構成の高周波プラズマ発生装置及び該高周波プラズマ発生装置より構成されたプラズマ表面処理装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用アモルファスＳｉ膜を製造する方法を説明する。なお、本発明の実施あるいは応用では、手順として、第１及び第２の予備製膜工程と本製膜工程が必要である。第１の予備製膜工程は、第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、第２の予備製膜工程は、前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、本製膜工程は目的とするアモルファスＳｉの製造のために実施される。
【００９７】
先ず、第１の第１の予備製膜工程であるが、図１７及び図１８において、予め、基板１１を基板支持材１０９の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６から成る第１の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚの電力例えば合計で４００Ｗを供給する。
即ち、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を、例えば零に、パルス変調のパルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、パルス周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定し、第１の電力増幅器１６の出力を２００Ｗに設定して、その出力を第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０を介して、第１の給電点２１に供給するとともに、第２の電力増幅器２２の出力を２００Ｗに設定して、その出力を第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６を介して、第２の給電点２７に供給する。
この場合、前記第１のインピーダンス整合器１７及び第２のインピーダンス整合器２３を調整することにより、それぞれのインピーダンス整合器１７、２３の上流側に上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。
ここで、該第１及び第２の給電点２１、２７に給電される電力の典型例を、図１１及び図１２に、それぞれＷ１１（ｔ）、Ｗ２１（ｔ）として示している。該Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）は、それぞれ、パルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、周期Ｔ０＝１ｍ秒でパルス変調された超高周波数、例えば６０ＭＨｚの正弦波である。該パルス幅Ｔｗ及び周期Ｔ０は、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５に付属の調整器により任意の値、例えばＴｗ＝４００μ秒及び周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定される。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【００９８】
前記要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。
そして、給電点２１と２７を結ぶ線分の方向において、基板１１の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。例えば、基板１１の中央点から第１の給電点２１の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ１であるということが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【００９９】
次に、第２の予備製膜工程であるが、図１７及び図１８において、予め、基板１１を基板支持材１０９の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
そして、前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線３３、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８から成る第２の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に高周波電力を、例えば周波数６０ＭＨｚの電力例えば合計で４００Ｗを供給する。
即ち、該第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差を、例えば零に、パルス変調のパルス幅＝４００μ秒、パルス周期＝１ｍ秒に設定し、第３の電力増幅器２９の出力を２００Ｗに設定して、その出力を第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１、第３の真空用同軸ケーブル３２の芯線３３を介して、第１の給電点に供給するとともに、第４の電力増幅器３４の出力を２００Ｗに設定して、その出力を第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８を介して、第２の給電点に供給する。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【０１００】
前記要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。該基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布には、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、第１の電極の長さ方向において、基板の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。
この場合も、前記第１の予備製膜工程と同様に、第２の電力供給系を用いた場合において、基板の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の関係を示すデータにより、膜厚分布の最大厚みの位置を例えば、基板の中央点から第２の給電点２７の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は例えばΔθ２であるということが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【０１０１】
さて、前記第１および第２の予備製膜工程の結果を受けて、本製膜工程に入る。先ず、図１７及び図１８において、予め、基板１１を基板支持材１０９の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、前記第１の電力供給系の構成部材の第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力、例えば周波数６０ＭＨｚの正弦波の位相差を第１の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ１に設定し、そのパルス変調を図１１及び図１２に示すＷ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば電力２００Ｗを供給するともとに、前記第２の電力供給系の構成部材の第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差を第２の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ２に設定し、そのパルス変調を図１１及び図１２に示すＷ１２（ｔ）及びＷ２２（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるように設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば電力２００Ｗを供給する。
即ち、前記第１及び第２の給電点２１及び２７に、それぞれ、電力２００Ｗの電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）と電力２００Ｗの電圧波Ｗ１２（ｘ、ｔ）及び電力２００ＷのＷ２１（ｘ、ｔ）と電力２００ＷのＷ２２（ｘ、ｔ）が供給される。
ここで、第１の予備製膜工程及び第２の予備製膜工程でそれぞれ設定した第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５及び第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８のパルス幅Ｈｗと周期Ｔ０の値を、例えば、Ｔｗ＝４００μ秒を１ｍ秒などへ、Ｔ０＝１ｍ秒を５ｍ秒などへ変更して、いくつかの製膜データを比較することができる。
【０１０２】
一対の電極２、４間に４つの電圧波が供給されると、前述のように、Ｗ１１（ｘ、ｔ）とＷ２１（ｘ、ｔ）は干渉して第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、Ｗ１１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）とは、時間的に分離されているので干渉しない。また、同様に、Ｗ２１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と干渉しない。
したがって、上記パルス変調の周期Ｔ０より大幅に長い数秒以上の一般的な製膜時間で考えれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布は、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）が重畳した形となる。その様子を概念的に図６に示す。
ここで、基板の中央点をｘ軸の原点とし、該原点から第１の給電点２１を向いた方向を正の方向とすると、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝
第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、
Ｉ（ｘ、ｔ）
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
＝１
【０１０３】
この結果は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理する表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置において、前記基板の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なる第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段を備えることにより、プラズマの一様化に不可欠な電極間の電力の強さの分布の制御が可能であるということを意味している。
さらに、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２５倍、即ち０．２５λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、電力の伝播方向の位置に依存しないで一定の値であり、均一であるということを示している。このことは、ＵＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積・均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供ができるという意味で画期的発見であるということを意味している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２２〜０．２８倍、即ち０．２２〜０．２８λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±２０％以下であることを示している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２３８〜０．２６３倍、即ち０．２３８〜０．２６３λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±１０％以下であることを示している。
【０１０４】
上記工程において、ＳｉＨ４ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ３、ＳｉＨ２、ＳｉＨ等のラジカルが第１の電極２の開口を介して拡散現象により拡散し、基板１１の表面に吸着されることによりａ−Ｓｉ膜が堆積するが、一対の電極２、４間の電力の分布が、上述の通り、時間平均的に一様であるので、その堆積膜は一様になる。
このことは、本発明によれば、波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合においても、一様な膜厚分布の形成が可能であることを示している。即ち、従来のＶＨＦプラズマ表面処理装置及び方法では不可能視されている波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合でも、本発明は一様な膜厚分布の形成が実現可能であるということを意味している。
したがって、上記のことはＶＨＦプラズマの応用分野においては画期的な発見であり、その実用価値は著しく大きいものがある。
なお、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉ等は、製膜条件の中のＳｉＨ４，Ｈ２の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。
また、エッチングへの応用では、放電ガスとして、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３及びＣ４Ｆ４等を用いることで、可能であることは公知の技術である。
【０１０５】
本実施例では、第１の電極２の給電点が対向する辺の中央部に１点ずつであるので、基板サイズは上記１４００ｍｍｘ２００ｍｍ程度に制約されるが、該電極の幅を増大し、該給電点の個数を増加することにより、基板サイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。ただし、この場合、隣り合う給電点の間隔は１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度が好ましい。
基板が大面積の場合は、図１７図示のプラズマ表面処理装置の構成部材の一対の電極２、４の幅を拡大し、かつ、給電点を複数にすることにより対応可能であることは当然のことである。即ち、実施例３として示した図１３〜図１５及び図１６図示のプラズマ表面処理装置のように、複数の給電点を配置する構成を用いることで対応可能である。
【０１０６】
また、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造では、膜厚分布として±１０％以内であれば性能上問題はない。上記実施例によれば、６０ＭＨｚの電源周波数を用いても、従来の装置および方法に比べ著しく良好な、例えば±１０％以内の膜厚分布を得ることが可能である。このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係わる工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【０１０７】
ここで、給電点２１、２７の位置を変更する場合の応用として、図１７及び図１８図示の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の構成部材の給電点の位置を該方形電極の角に配置する構成の一例を図１９に示す。この場合は、図１７及び図１８図示の装置の場合に比べて、前記第１及び第２の定在波を形成する４つの電磁波の給電点近傍での広がり角度が狭いことから、該定在波の制御が容易になることが期待できる。
また、基板形状が円形の場合への応用として、図１７及び図１８図示の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の構成部材の一つである一対の電極の構造を、図２０図示の螺旋型電極２と円板型電極４から成る構造に代えた装置の一例を示す。この場合は、円形基板の表面処理に好適なプラズマの生成が可能というメリットが期待できる。
【０１０８】
また、プラズマ密度の更なる増大を図る為の手段への応用として、矩形電極の４辺に給電点を配置し、伝播方向が互いに直交する定在波の発生が可能な高周波プラズマ発生装置の一例を図２１に示す。
図２１図示の装置の構成部材は、上記実施例と同じであるので、その説明を省略する。
一般的に、プラズマ密度は供給電力量の大きさに比例して増大するが、ＶＨＦ帯域あるいはＵＨＦ帯域の周波数での電力供給に用いる同軸ケーブルは電力損失が大きくなり、ある一定の制約がある。そのため、その制約値以上の電力伝送は困難である。したがって、プラズマ密度の更なる増大には無理がある。
図２１図示の装置構成では、伝播方向が互いに直交する方向より、所要の２つの定在波の発生に必要な電力を供給可能である。即ち、上記制約のある装置構成の場合に比べ、２倍の電力を供給することが可能である。その結果、約２倍のプラズマ密度を得ることが可能である。
【０１０９】
（実施例５）
本発明に関する実施例５のプラズマ発生装置と該プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）及びプラズマ表面処理方法（プラズマＣＶＤ方法）について、図２２及び図２３を参照して説明する。
図２２は実施例５に係わるプラズマ発生装置と該プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図、図２３は図２２図示のプラズマ表面処理装置の電力供給系配線図を示す説明図である。
【０１１０】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、実施例１ないし実施例４に示した部材と同じ部材は同符番を付して説明を省略する。
図２２及び図２３において、第１の電極２は、直径５〜２０ｍｍ程度のＳＵＳ棒材で構成されるＵ字型電極を用いる。該Ｕ字の直線部の長さは１４００ｍｍ程度、該直線状棒体の間隔は１０〜４０ｍｍ程度である。Ｕ字型電極と第２の平板電極の間隔は５〜５０ｍｍ程度で任意に設定可能である。基板１１には、厚み４ｍｍ程度のガラス基板面積１２００ｍｍｘ２００ｍｍ程度のガラス基板が用いられる。
そして、好ましくはＵ字状の棒の全長は使用電力の波長λの二分の一、即ちλ／２の整数倍であるようにした構成を有することである。また、該Ｕ字型電極の曲がり部分はアルミナ等の誘電体で被覆されていることである。
【０１１１】
図２２及び図２３において、第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力端子の一方の出力端子は、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８及び第１の真空同軸ケーブル１９の端部の芯線２０を介して、第１の給電点２１に接続される。該第１の真空同軸ケーブル１９の端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力端子の他方の出力端子は、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４及び第２の真空同軸ケーブル２５の端部の芯線２６を介して、第２の給電点２７に接続される。該第２の真空同軸ケーブル１９の端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
なお、前記第１の電力増幅器１６及び第２の電力増幅器２２には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第１及び第２の電力増幅器１６、２２本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力をそれぞれ電力増幅器１６、２２等により、それぞれ第１及び第２の給電点２１、２７に供給する電力供給系を第１の電力供給系と呼ぶ。
【０１１２】
図２２及び図２３において、第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８は、同期信号ケーブル１００を介して伝送される第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５のパルス変調波形の同期信号を用いて、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の出力のパルス変調波形に同期したパルス変調の電力を出力する。
第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力端子の一方の出力端子は、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１及び第３の真空同軸ケーブル３２の端部の芯線３３を介して、第１の給電点２１に接続される。該第３の真空同軸ケーブル３２の端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力端子の他方の出力端子は、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６及び第４の真空同軸ケーブル３７の端部の芯線３８を介して、第２の給電点２７に接続される。該第２の真空同軸ケーブル１９の端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
前記第３の電力増幅器２９及び第４の電力増幅器３４には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第１及び第２の電力増幅器２９、３４本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、第２の位相可変２出力の発信器２８の２つの出力をそれぞれ電力増幅器２９、３４等により、それぞれ第１及び第２の給電点２１、２７に供給する電力供給系を第２の電力供給系と呼ぶ。
【０１１３】
次に、上記構成の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用アモルファスＳｉ膜を製造する方法を説明する。なお、本発明の実施あるいは応用では、手順として、第１及び第２の予備製膜工程と本製膜工程が必要である。第１の予備製膜工程は、前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、第２の予備製膜工程は、前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、本製膜工程は目的とするアモルファスＳｉの製造のために実施される。
【０１１４】
先ず、第１の予備製膜工程であるが、図２２及び図２３において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
そして、前記第１の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に高周波電力を、例えばパルス変調された周波数７０ＭＨｚの電力を、例えば合計で４００Ｗを供給する。
即ち、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を、例えば零に、パルス変調のパルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、パルス周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定し、第１の電力増幅器１６の出力を例えば２００Ｗに設定して、その出力を第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８及び真空用同軸ケーブル１９を介して、第１の給電点２１と第２の電極４間に供給するとともに、第２の電力増幅器２２の出力を例えば２００Ｗに設定して、その出力を第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、真空用同軸ケーブル２５を介して、第２の給電点２７と第２の電極４間に供給する。
この場合、給電点２１及び２７から供給され電力波は、その伝播路である第１の電極の形状が中間点で折れ曲がっているので、若干影響を受けて減衰はするが、該折れ曲り部分に被覆されている誘電体膜９２により、その領域での電力損失が抑制される。その結果、その伝播路にて電力波Ｗ１１（ｘ、ｔ）及びＷ２１（ｘ、ｔ）、による前述の定在波が発生する。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えば正弦的分布を持つアモルファスＳｉが堆積する。
【０１１５】
前記の要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、該Ｕ字型電極２の棒のＵ字に沿った線分上において、該Ｕ字型電極２の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。例えば、該Ｕ字型電極２の中央点から第１の給電点２１の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ１であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【０１１６】
次に、第２の予備試験であるが、図２２及び図２３において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
そして、前記第２の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に高周波電力を、例えばパルス変調された周波数７０ＭＨｚの電力を、例えば合計で４００Ｗを供給する。
即ち、該第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差を、例えば零に、パルス変調のパルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、パルス周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定し、第１の電力増幅器１６の出力を２００Ｗに設定して、第３の電力増幅器２９の出力を２００Ｗに設定して、その出力を第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１及び真空用同軸ケーブル３２を介して、第１の給電点２１と第２の電極４間に供給するとともに、第４の電力増幅器３４の出力を２００Ｗに設定して、その出力を第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、真空用同軸ケーブル３７を介して、第２の給電点２７と第２の電極４間に供給する。
この場合、給電点２１及び２７から供給され電力波は、その伝播路である第１の電極の形状が中間点で折れ曲がっているので、若干影響を受けて減衰はするが、該折れ曲り部分に被覆されている誘電体膜９２により、その領域での電力損失が抑制される。その結果、その伝播路にて電力波Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）による前述の定在波が発生する。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えば正弦的分布を持つアモルファスＳｉが堆積する。
【０１１７】
前記の要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のように、ＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、該Ｕ字型電極２の棒のＵ字に沿った線分上において、該Ｕ字型電極２の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。例えば、該Ｕ字型電極２の中央点から第２の給電点２７の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ２であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【０１１８】
さて、前記第１および第２の予備製膜工程の結果を受けて、本製膜工程に入る。先ず、図２２及び図２３において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、前記第１の電力供給系の構成部材の第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力、例えば周波数７０ＭＨｚの正弦波の位相差を第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、そのパルス変調を図１１及び図１２に示すＷ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば電力２００Ｗを供給するともとに、前記第２の電力供給系の構成部材の第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力、例えば周波数７０ＭＨｚの正弦波の位相差を第２の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ２に設定し、そのパルス変調を図１１及び図１２に示すＷ１２（ｔ）及びＷ２２（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるように設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば電力２００Ｗを供給する。
即ち、前記第１の給電点２１に、電力２００Ｗの電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）及び電力２００Ｗの電圧波Ｗ１２（ｘ、ｔ）が、前記第２の給電点２７に電力２００ＷのＷ２１（ｘ、ｔ）及び電力２００Ｗの電圧波Ｗ２２（ｘ、ｔ）が供給される。
ここで、第１の予備製膜工程及び第２の予備製膜工程でそれぞれ設定した第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５及び第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８のパルス幅Ｈｗと周期Ｔ０の値を、例えば、Ｈｗ＝４００μ秒を１ｍ秒などへ、Ｔ０＝１ｍ秒を５ｍ秒などへ変更して、いくつかの製膜データを比較することができる。
【０１１９】
前記一対の電極２、４間に４つの電圧波が供給されると、前述のように、Ｗ１１（ｘ、ｔ）とＷ２１（ｘ、ｔ）は干渉して第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、Ｗ１１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）とは時間的に分離されているので干渉しない。また、同様に、Ｗ２１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と干渉しない。
したがって、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布は、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）が重畳した形となる。その様子を概念的に図６に示す。
ここで、該Ｕ字型電極２の中央点をｘ軸の原点とし、該原点からＵ字に沿った線分上において、第１の給電点２１を向いた方向を正の方向とすると、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝
第１の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、
Ｉ（ｘ、ｔ）
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
＝１
【０１２０】
この結果は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理する表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置において、前記基板の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なる第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段を備えることにより、プラズマの一様化に不可欠な電極間の電力の強さの分布の制御が可能であるといことを意味している。
さらに、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２５倍、即ち０．２５λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、電力の伝播方向の位置に依存しないで一定の値であり、均一であるということを示している。このことは、ＵＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積・均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供ができるという意味で画期的発見であるということを意味している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２２〜０．２８倍、即ち０．２２〜０．２８λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±２０％以下であることを示している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２３８〜０．２６３倍、即ち０．２３８〜０．２６３λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±１０％以下であることを示している。
【０１２１】
上記工程において、ＳｉＨ４ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ３、ＳｉＨ２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板１１の表面に吸着されることによりａ−Ｓｉ膜が堆積するが、一対の電極２、４間の電力の強さの分布が上述の通り、時間平均的に一様であるので、その堆積膜は一様になる。このことはＶＨＦプラズマの応用分野においては画期的な発見であり、実用価値は著しく大きい。
即ち、インライン型やマルチチャンバー形やロール・ツー・ロール型のプラズマ表面処理装置の高生産性化のためのプラズマ発生装置の改善において求められている矩形型の第１の電極の一つの辺の近傍のみからＶＨＦ電力を供給する手段
に関する一つの新規手段として実現が可能である。このことは、該プラズマ表面処理装置本体の断面を、その基板搬送方向に直交する断面で見た場合、その断面が例えば矩形状の断面であれば、該矩形断面の４辺の中の１辺のみを用いたＶＨＦプラズマ生成用の新規給電手段が実現可能である。
本実施例では、第１及び第２の電極の間隔を５~４０ｍｍ程度に設定することにより、ガラス基板の面積：１２００ｍｍｘ２００ｍｍ程度でのアモルファスＳｉ膜は、製膜速度１〜３ｎｍ／ｓ程度で、膜厚分布は±１０％以内の製膜が可能である。
また、本実施例では、Ｕ字型の第１の電極２が１個であるので、基板サイズの幅は２００ｍｍ程度に制約されるが、該第１の電極の個数を増加すれば基板サイズの幅は拡大可能であることは当然なことである。
なお、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉ等は、製膜条件の中のＳｉＨ４，Ｈ２の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。
また、エッチングへの応用では、放電ガスとして、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３及びＣ４Ｆ４等を用いることで、可能であることは公知の技術である。
【０１２２】
（実施例６）
本発明に関する実施例６の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）およびプラズマ表面処理方法（プラズマＣＶＤ方法）について、図２４を参照して説明する。
図２４は実施例６に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図である。
なお、第２４図図示の装置構成については、実施例１ないし実施例５に示した部材と同じ部材は同符番を付している。
【０１２３】
本実施例での装置は、図２４に示すように、実施例５で説明したＵ字型の第１電極を複数個、例えば２個を第２の電極に平行な面内に含まれるように設置し、該複数のＵ字型第１電極のそれぞれの端部に第１及び第２の給電点を配置させて、かつ、それぞれの該Ｕ字型第１電極の第１及び第２の給電点に、前記第１及び第２の電力供給系の出力を供給するような構成を有する。
なお、Ｕ字型電極２は直径５〜２０ｍｍ程度のＳＵＳ棒材で構成し、第２の電極との間隔は、５〜５０ｍｍ程度で任意に設定可能である。
ここで、該第１及び第２の電力供給系は、実施例３の図１３〜図１５に示すような一つの電力供給系を用いることが可能である。
【０１２４】
本実施例により、第１の電極として、Ｕ字型電極を多数設置することにより、大面積基板への対応が可能である。
【０１２５】
（実施例７）
本発明に関する実施例７の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）およびプラズマ表面処理方法（プラズマＣＶＤ方法）について、図２５を参照して説明する。
図２５は実施例７に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図である。
【０１２６】
本実施例の装置は、図２５に示すように、Ｗ字型第１電極のそれぞれの端部に、第１及び第２の給電点２１、２７を配置させ、該第１及び第２の給電点に前記第１及び第２の電力供給系の出力を供給するような構成を有している。
即ち、非接地の第１の電極に配置される第１及び第２の給電点２１、２７が、第２の電極４である矩形平板型接地電極の４辺の中の１辺の近傍に配置されていること及び第１の電極の形状が１本の棒状導体を前記第１の電極に平行な面内に含まれるように折り返して形成されるＷ字型の形状を有し、かつ、好ましくは、Ｗ字の全長は使用電力の波長λの二分の一、即ちλ／２の整数倍であるようにした構成を有することである。また、該Ｗ字型電極の曲がり部分をアルミナ等の誘電体で被覆されていることが特徴である。
なお、Ｗ字型電極２は、直径５〜２０ｍｍ程度のＳＵＳ棒材で構成し、第２の平板電極との間隔は５〜５０ｍｍで任意に設定可能である。
【０１２７】
本実施例によれば、Ｕ字型電極を用いる場合に比べて、大面積基板への対応が容易に可能であることが期待される。
【０１２８】
（実施例８）
本発明に関する実施例８の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）及びプラズマ表面処理方法（プラズマＣＶＤ方法）について、図２６を参照して説明する。また、図２７を参照する。
図２６は実施例８に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図である。図２７は、図２６図示の装置の構成部材として用いられる一対の電極とその給電部に係わる構成の応用型を示す説明図である。
なお、図２６及び図２７図示の構成部材において、実施例１ないし実施例７に示した部材と同じ部材は同符番を付し、説明を省略する。
【０１２９】
本実施例の装置は、円筒形の基板を対象にしたプラズマ表面処理装置であり、その構成は、図２６に示すように、Ｗ字型の第１電極を複数個、例えば２個を円筒形状を有する第２の電極を外套状に取り囲む円筒の面内に含まれるように設置し、該複数のＷ字型第１電極のそれぞれの端部に第１及び第２の給電点２１、２７を配置させて、かつ、それぞれの該Ｗ字型第１電極の第１及び第２の給電点２１、２７に、前記第１及び第２の電力供給系の出力を供給するような構成を有することである。そして、好ましくは、それぞれのＷ字型電極の全長は使用電力の波長λの二分の一、即ちλ／２の整数倍であるようにした構成を有する。
当然、このＷ字型電極をＵ字型電極に代えた構成のプラズマ表面処理装置も考えられる。
なお、Ｗ字型電極２は、直径５〜２０ｍｍ程度のＳＵＳ棒材で構成し、第２の平板電極との間隔は５〜５０ｍｍで任意に設定可能である。
【０１３０】
本実施例の装置によれば、基板の形状が円筒形の場合に対しても容易に対応が可能である。
また、図２６図示の装置構成での第１の電極として、図２７図示のコイル型電極を用いることは当然可能である。装置構成上、特に制約が無い場合はこのコイル型電極の活用が可能である。
【０１３１】
（実施例９）
本発明に関する実施例９の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）およびプラズマ表面処理方法（プラズマＣＶＤ方法）について、図２８を参照して説明する。また、図３〜図６、図１１及び図１２を参照する。
図２８は実施例９に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図である。
【０１３２】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、前記実施例１ないし実施例８
に示した部材と同じ部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例の装置は、矩形平板の導電体をＷ字状のスリットで２分割し、その一方の導体を第１の電極とし、他方を第２の電極とし、かつ、該Ｗ字状スリットの端部に給電点を配置させるという構造を有する。
なお、該スリットの形状はＷ字状以外の、例えばＵ字状及びジグザグ状にしても良い。また、該導電体の形状は矩形平板のみならず、例えば基板の形状が円筒形の場合にはそれに対応して円筒形にすることができる。
【０１３３】
図２８において、符番９１はスリットである。ここでは、Ｗ字状のスリットを用いている。該スリットの幅は、２ｍｍ〜５０ｍｍ程度、ここでは後述の圧力条件：０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）を考慮して、例えば８ｍｍにする。
符番２は第１の電極で、符番４は第２の電極である。該第１及び第２の電極のサイズは、例えば一対の外寸法で、１４００ｍｍｘ２００ｍｍ程度である。符番２１は第１の給電点、符番２７は第２の給電点で、それぞれ、対向した形でＷ字状スリット９１の端部に配置される。符番９０は放電ガス通過孔で、該第１及び第２の電極に設置される。その孔の直径は１〜５ｍｍ程度で、開口率は５０％程度以上が好ましい。
図２８において、第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力端子の一方の出力端子は、第１の電力増幅器１６、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８及び第１の真空同軸ケーブル１９の端部の芯線２０を介して、第１の給電点２１に接続される。該第１の真空同軸ケーブル１９の端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力端子の他方の出力端子は、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４及び第２の真空同軸ケーブル２５の端部の芯線２６を介して、第２の給電点２７に接続される。該第２の真空同軸ケーブル１９の端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
なお、前記第１の電力増幅器１６及び第２の電力増幅器２２には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第１及び第２の電力増幅器１６、２２本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、第１の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力をそれぞれ電力増幅器１６、２２等により、それぞれ第１及び第２の給電点２１、２７に供給する電力供給系を第１の電力供給系と呼ぶ。
【０１３４】
図２８において、第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力端子の一方の出力端子は、第３の電力増幅器２９、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１及び第３の真空同軸ケーブル３２の端部の芯線３３を介して、第１の給電点２１に接続される。該第３の真空同軸ケーブル３２の端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力端子の他方の出力端子は、第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６及び第４の真空同軸ケーブル３７の端部の芯線３８を介して、第２の給電点２７に接続される。該第２の真空同軸ケーブル１９の端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
なお、前記第３の電力増幅器２９及び第４の電力増幅器３４には、それぞれ出力値（進行波）のモニター及び下流側から反射して戻ってくる反射波のモニターが付属している。また、該該反射波による該第１及び第２の電力増幅器２９、３４本体の電気回路を防護するためのアイソレータが付属されている。
ここで、第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力をそれぞれ電力増幅器２９、３４等により、それぞれ第１及び第２の給電点２１、２７に供給する電力供給系を第２の電力供給系と呼ぶ。
【０１３５】
次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用アモルファスＳｉ膜を製造する方法を説明する。なお、本発明の実施あるいは応用では、手順として、第１及び第２の予備製膜工程と本製膜工程が必要である。第１の予備製膜工程は、前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、第２の予備製膜工程は、前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の設定値を把握するために、本製膜工程は目的とするアモルファスＳｉの製造のために実施される。
【０１３６】
先ず、第１の予備製膜工程であるが、図２８において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
そして、前記第１の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に超高周波電力を、例えば周波数７０ＭＨｚの電力を、例えば合計で４００Ｗを供給する。
即ち、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力、例えばパルス変調された周波数７０ＭＨｚの正弦波の位相差を、例えば零に設定し、第１の電力増幅器１６の出力を例えば２００Ｗに設定して、その出力を第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８及び真空用同軸ケーブル１９を介して、第１の給電点２１と第２の電極４間に供給するとともに、第２の電力増幅器２２の出力を例えば２００Ｗに設定して、その出力を第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、真空用同軸ケーブル２５を介して、第２の給電点２７と第２の電極４間に供給する。
ここで、該第１及び第２の給電点２１、２７に給電される電力の典型例を、図１１及び図１２に、Ｗ１１（ｔ）、Ｗ２１（ｔ）として示している。該Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）は、それぞれ、パルス幅Ｈｗ、周期Ｔ０でパルス変調された超高周波数、例えば７０ＭＨｚの正弦波である。該パルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０は、該第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５に付属の調整器により任意の値、例えばＨｗ＝４００μ秒及び周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定される。
この場合、給電点２１及び２７から供給され電力波は、その伝播路であるＷ字状スリットが途中で折れ曲がっているので、若干影響を受けて減衰はするが、該折れ曲り部分に被覆されている誘電体９２により、その領域での電力損失が抑制される。その結果、その伝播路にて電力波Ｗ１１（ｘ、ｔ）及びＷ２１（ｘ、ｔ）、による前述の定在波が発生する。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に正弦的分布を持つアモルファスＳｉが堆積する。
【０１３７】
前記の要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、Ｗ字状スリット９１の長さ方向において、該Ｗ字状スリット９１の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。例えば、該Ｗ字状スリット９１の中央点から第１の給電点２１の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ１であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【０１３８】
次に、第２の予備試験であるが、図２４において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
そして、前記第２の電力供給系を用いて、一対の電極２、４に超高周波電力を、例えば周波数７０ＭＨｚの電力を、例えば合計で４００Ｗを供給する。
即ち、該第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力、例えばパルス変調された周波数７０ＭＨｚの正弦波の位相差を、例えば零に設定し、第３の電力増幅器２９の出力を２００Ｗに設定して、その出力を第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３１及び真空用同軸ケーブル３２を介して、第１の給電点２１と第２の電極４間に供給するとともに、第４の電力増幅器３４の出力を２００Ｗに設定して、その出力を第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、真空用同軸ケーブル３７を介して、第２の給電点２７と第２の電極４間に供給する。
ここで、該第１及び第２の給電点２１、２７に給電される電力の典型例を、図１１及び図１２に、Ｗ１２（ｔ）、Ｗ２２（ｔ）として示している。該Ｗ１２（ｔ）及びＷ２２（ｔ）は、それぞれ、パルス幅Ｔｗ、周期Ｔ０でパルス変調された超高周波数、例えば７０ＭＨｚの正弦波である。
該パルス幅Ｔｗ及び周期Ｔ０は、該第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８に付属の調整器により任意の値、例えばＴｗ＝４００μ秒及び周期Ｔ０＝１ｍ秒に設定される。
この場合、給電点２１及び２７から供給され電力波は、その伝播路であるＷ字状スリットが途中で折れ曲がっているので、若干影響を受けて減衰はするが、該折れ曲り部分に被覆されている誘電体９２により、その領域での電力損失が抑制される。その結果、その伝播路にて電力波Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）による前述の定在波が発生する。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えば正弦的分布を持つアモルファスＳｉが堆積する。
【０１３９】
前記の要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第２の位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差をパラメータに繰り返し実施する。そして、Ｗ字状スリット９１の長さ方向において、Ｗ字状スリット９１の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差の関係をデータとして把握する。例えば、Ｗ字状スリット９１の中央点から第２の給電点２７の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ２であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【０１４０】
さて、前記第１および第２の予備製膜工程の結果を受けて、本製膜工程に入る。先ず、図２８において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、前記第１の電力供給系の構成部材の第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５の２つの出力、例えば周波数７０ＭＨｚの正弦波の位相差を第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、そのパルス変調を図１１及び図１２に示すＷ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば電力２００Ｗを供給するともとに、前記第２の電力供給系の構成部材の第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８の２つの出力、例えば周波数７０ＭＨｚの正弦波の位相差を第２の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ２に設定し、そのパルス変調を図１１及び図１２に示すＷ１２（ｔ）及びＷ２２（ｔ）におけるパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるように設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば電力２００Ｗを供給する。
即ち、前記第１の給電点２１に、電力２００Ｗの電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）及び電力２００Ｗの電圧波Ｗ１２（ｘ、ｔ）が、前記第２の給電点２７に電力２００ＷのＷ２１（ｘ、ｔ）及び電力２００Ｗの電圧波Ｗ２２（ｘ、ｔ）が供給される。
ここで、第１の予備製膜工程及び第２の予備製膜工程でそれぞれ設定した第１のパルス変調方式位相可変２出力の発信器１５及び第２のパルス変調方式位相可変２出力の発信器２８のパルス幅Ｈｗと周期Ｔ０の値を、例えば、Ｈｗ＝４００μ秒を１ｍ秒などへ、Ｔ０＝１ｍ秒を５ｍ秒などへ変更して、いくつかの製膜データを比較することができる。
【０１４１】
前記一対の電極２、４間に４つの電圧波が供給されると、前述のように、Ｗ１１（ｘ、ｔ）とＷ２１（ｘ、ｔ）は干渉して第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、Ｗ１１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）とは時間的に分離されているので、干渉しない。また、同様に、Ｗ２１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と干渉しない。
したがって、上記パルス変調の周期Ｔ０より大幅に長い数秒以上の一般的な製膜時間で考えれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布は、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）が重畳した形となる。その様子を概念的に図６に示す。
ここで、基板の中央点、即ち該楔形９０の頂点とスリットを結ぶラインをｘ軸の原点とし、該原点から第１の給電点２１を向いた方向を正の方向とすると、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝
第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、
Ｉ（ｘ、ｔ）
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
＝１
【０１４２】
この結果は、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２５倍、即ち０．２５λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、電力の伝播方向の位置に依存しないで一定の値であり、均一であるということを示している。このことは、ＵＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積・均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供ができるという意味で画期的発見であるということを意味している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２２〜０．２８倍、即ち０．２２〜０．２８λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±２０％以下であることを示している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２３８〜０．２６３倍、即ち０．２３８〜０．２６３λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±１０％以下であることを示している。
【０１４３】
上記工程において、ＳｉＨ４ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ３、ＳｉＨ２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板１１の表面に吸着されることによりａ−Ｓｉ膜が堆積するが、一対の電極２、４間の電力の強さの分布が上述の通り、時間平均的に一様であるので、その堆積膜は一様になる。このことはＶＨＦプラズマの応用分野においては画期的な発見であり、実用価値は著しく大きい。
即ち、インライン型やマルチチャンバー形やロール・ツー・ロール型のプラズマ表面処理装置の高生産性化のためのプラズマ発生装置の改善において求められている矩形型の第１の電極の一つの辺の近傍のみからＶＨＦ電力を供給する手段
に関する一つの新規手段として実現が可能である。このことは、該プラズマ表面処理装置本体の断面を、その基板搬送方向に直交する断面で見た場合、その断面が例えば矩形状の断面であれば、該矩形断面の４辺の中の１辺のみを用いたＶＨＦプラズマ生成用の新規給電手段が実現可能である。
本実施例では、第１及び第２の電極の設置面と基板との間隔を５~４０ｍｍ程度に設定することにより、ガラス基板サイズ：１２００ｍｍｘ２００ｍｍ程度でのアモルファスＳｉ製膜は、製膜速度１〜３ｎｍ／ｓ程度で、膜厚分布は±１０％以内の製膜が可能である。
また、本実施例では、Ｗ字状スリット９１を含む一対の電極２、４が１式であるので、基板サイズの幅は２００ｍｍ程度に制約されるが、該Ｗ字状スリット９１を含む一対の電極２、４の個数を増加すれば基板サイズの幅は拡大可能であることは当然なことである。
なお、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉ等は、製膜条件の中のＳｉＨ４，Ｈ２の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。
また、エッチングへの応用では、放電ガスとして、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３及びＣ４Ｆ４等を用いることで、可能であることは公知の技術である。
【０１４４】
（実施例１０）
本発明に関する実施例１０の高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）及びプラズマ表面処理法（プラズマＣＶＤ法）について、図２９を参照して説明する。なお、図２〜図６、図１１及び図１２も参照する。
図２９は実施例１０に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図である。
【０１４５】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、実施例１〜実施例９に示した部材と同じ部材は同符番を付して説明を省略する。
図２９において、符番７０は高周波発信器で、周波数がＶＨＦ帯域あるいはＵＨＦ帯域、例えば１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの正弦波信号を発生する。符番７１、７２、７３はそれぞれ、第１、第２及び第３の分配器である。第１の分配器７１は、高周波発信器７０の出力を２分配する。第２の分配器７２は、後述の第１のゲート回路装置７４の出力を２分配する。第３の分配器７３は後述の第２のゲート回路装置７５の出力を２分配する。
符番７４、７５はそれぞれ、第１及び第２のゲート回路装置で、それぞれ、後述のパルス発信器８０のパルス電圧が印加されている時間の間だけ、その入力端子と出力端子間を導通状態にする。なお、パルス電圧が印加されていない時間は不通状態になる。符番７６、７７は第１及び第２の位相シフターである。第１の位相シフター７６は、その入力端子に入力されるパルス変調された高周波信号の位相を遅延させる機能を持ち、その遅延量は後述の位相差検出器７８の出力により制御される。第２の位相シフター７７は、その入力端子に入力されるパルス変調された高周波信号の位相を遅延させる機能を持ち、その遅延量は後述の位相差検出器７９の出力により制御される。
符番７８、７９は、それぞれ、第１及び第２の位相差検出器である。第１の位相差検出器７８は、第１及び第２のインピーダンス整合器１７、２３のそれぞれの出力電圧の位相差を検知し、その位相差に比例した電圧を位相シフター７６の制御信号として、位相シフター７６に伝送する。第２の位相差検出器７９は、第３及び第４のインピーダンス整合器３０、３５のそれぞれの出力電圧の位相差を検知し、その位相差に比例した電圧を位相シフター７７の制御信号として、位相シフター７７に伝送する。なお、第１及び第２の位相差検出器７８、７９には、それぞれ、第１及び第２の位相シフター７６、７７の位相を任意に制御可能な位相調整ダイヤルが付属しており、該第１及び第２の位相シフター７６、７７の出力の正弦波信号の位相を任意に調整が可能である。
符番８０は２出力のパルス発信器で、その第１の出力端子は任意のパルス幅Ｈｗと任意の周期Ｔ０のパルス電圧を出力し、その第２の出力端子は第１の出力端子から出力されるパルス電圧と同じパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０で、位相が半周期即ちＴ０／２だけ遅れたパルス電圧を出力する。なお、該第１の出力端子からのパルス電圧は第１のゲート回路装置７４の制御信号として、該第１のゲート回路装置７４に伝送される。また、該第２の出力端子からのパルス電圧は第２のゲート回路装置７５の制御信号として、該第２のゲート回路装置７５に伝送される。
【０１４６】
図２９において、高周波発信器７０の出力端子から出力される超高周波の正弦波信号、例えば６０ＭＨｚの正弦波信号は、第１の分配器７１により２分配されて、その出力の一方は第１のゲート回路装置７４を介して、第２の分配器７２により２分配される。その出力の一方は、第１の電力増幅器１６で電力増幅されて、第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８、真空用同軸ケーブル１９の芯線２０を介して、第１の給電点２１に供給される。
なお、第１のゲート回路装置７４は、パルス発信器８０の出力端子から伝送される任意のパルス幅Ｈｗと任意の周期Ｔ０のパルス電圧によりオンオフ制御がなされる。
ここで、そのパルス電圧の典型例を、図１１及び図１２にＷ１１（ｔ）、Ｗ２１（ｔ）として示す。
該第２の分配器７２の他方の出力は、位相シフター７６を介して第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４、第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６を介して、第２の給電点２７に供給される。
該位相シフター７６は、第１の位相差検出器７８が検知した第１及び第２のインピーダンス整合器１７、２３の出力の電圧の位相差に比例した電圧により制御され、該位相シフター７６に入力された正弦波信号の位相を遅延させ、後流側の第２の電力増幅器２２に伝送する。
なお、第１の位相差検出器７８に付属の位相調整ダイヤルにて、手動にて、該位相シフター７６の位相を任意に制御可能である。
【０１４７】
図２９において、第１の分配器７１により２分配された出力の他方は第２のゲート回路装置７５を介して、第３の分配器７３により２分配される。その出力の一方は、第３の電力増幅器２９で電力増幅されて、第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３６、真空用同軸ケーブル３１の芯線３２を介して、第１の給電点２１に供給される。
第２のゲート回路装置７５は、パルス発信器８０の出力端子から伝送される任意のパルス幅Ｈｗと任意の周期Ｔ０のパルス電圧によりオンオフ制御がなされる。ここで、そのパルス電圧の典型例を、図１１及び図１２に、Ｗ１２（ｔ）、Ｗ２２（ｔ）として示す。Ｗ１２（ｔ）、Ｗ２２（ｔ）は、上記Ｗ１１（ｔ）、Ｗ２１（ｔ）に比べて、半周期、即ちＴ０／２だけ遅れた時刻に立ち上がる。
該第３の分配器７３の他方の出力は、位相シフター７７を介して第４の電力増幅器３４、第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６、第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８を介して、第２の給電点２７に供給される。
該位相シフター７７は、第２の位相差検出器７９が検知した第３及び第４のインピーダンス整合器３０、３５の出力の電圧の位相差に比例した電圧により制御され、該位相シフター７７に入力された正弦波信号の位相を遅延させ、後流側の第４の電力増幅器３４に伝送する。なお、第２の位相差検出器７９に付属の位相調整ダイヤルにて、手動にて、該位相シフター７７の位相を任意に制御可能である。
【０１４８】
ここで、高周波発信器７０と、第１、第２及び第３の分配器７１、７２、７３と、第１及び第２のゲート回路装置７４、７５と、第１及び第２の位相シフター７６、７７と、第１の位相シフター７６と、第２の位相シフター７７と、第１及び第２の位相差検出器７８、７９と、２出力のパルス発信器８０と、第１の電力増幅器１６と、第１のインピーダンス整合器１７と、第１の電流導入端子１８、第１の真空用同軸ケーブル１９と、第２の電力増幅器２２、第２のインピーダンス整合器２３と、第２の電流導入端子２４と、第２の真空用同軸ケーブル２５と、第３の電力増幅器２９と、第３のインピーダンス整合器３０と、第３の電流導入端子３１と、第３の真空用同軸ケーブル３２と、第４の電力増幅器３４と、第４のインピーダンス整合器３５と、第４の電流導入端子３６及び第４の真空用同軸ケーブル３７から構成される電力供給系を、高周波電力供給装置と呼ぶ。
また、ここでは、該高周波電力供給装置と、一対の電極２４と、給電点２１２７から構成されるプラズマ発生系を、プラズマ発生装置と呼ぶ。
【０１４９】
次に、上記構成のプラズマ発生装置と該プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用アモルファスＳｉを製膜する方法を説明する。
なお、本発明の実施あるいは応用では、手順として、第１及び第２の予備製膜工程と本製膜工程が必要である。第１の予備製膜工程は、前記第１のインピーダンス整合器１７の出力の電圧及び前記第２のインピーダンス整合器２３の出力の電圧の位相差を測定し、制御する第１の位相差検出器７８及び第１の位相シフター７６から成る第１の位相制御系の位相設定値を把握するために、第２の予備製膜工程は、前記第３のインピーダンス整合器３０の出力の電圧及び前記第４のインピーダンス整合器３５の出力の電圧の位相差を測定し、制御する第２の位相差検出器７９及び第２の位相シフター７７から成る第２の位相制御系の位相設定値を把握するために、本製膜工程は目的とするアモルファスＳｉの製造のために実施される。
【０１５０】
先ず、第１の第１の予備製膜工程であるが、図２９及び図２において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、図示しない放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば２５０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
【０１５１】
次に、高周波電力供給装置の一部を用いて一対の電極２、４に高周波電力を供給する。
即ち、２出力のパルス発信器８０のパルス電圧で制御される第１のゲート回路装置７４でパルス変調された高周波発信器７０の正弦波出力を第２の分配器７２で２分配する。この場合、該高周波発信器７０の正弦波出力の周波数は、１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲で任意に設定可能で、例えば、周波数を６０ＭＨｚに設定する。また、前記パルス変調された超高周波発信器７０の正弦波出力のパルス幅Ｈｗ及びパルス周期Ｔ０は任意に設定が可能で、例えば、パルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、パルス周期Ｔ０＝１ｍ秒と設定される。
該第２の分配器７２で２分配された一方の信号を第１の電力増幅器１６で増幅し、例えば電力２００Ｗとし、該電力を第１のインピーダンス整合器１７、第１の電流導入端子１８及び第１の真空用同軸ケーブル１９の芯線２０を介して、第１の給電点２１に供給する。
該第２の分配器７２で２分配された他方の信号を第１の位相シフター７６を介して第２の電力増幅器２２で増幅し、例えば電力２００Ｗとし、該電力を第２のインピーダンス整合器２３、第２の電流導入端子２４及び第２の真空用同軸ケーブル２５の芯線２６を介して、第２の給電点２７に供給する。この場合、該第１及び第２の給電点２１、２７に供給される電力の電圧の位相差は、該第１のインピーダンス整合器１７の出力の電圧及び該第２のインピーダンス整合器２３の出力の電圧の位相差を測定し、制御する第１の位相差検出器７８及び第１の位相シフター７６から成る第１の位相制御系で制御され、任意の位相差を設定可能で、例えば該位相差を零度に設定する。
第１の給電点２１に供給されるパルス変調された電力の波形を、概念的に、図１１及び図１２に、Ｗ１１（ｔ）として示す。また、第２の給電点２７に供給されるパルス変調された電力の波形を、概念的に、図１１及び図１２に、Ｗ２１（ｔ）として示す。
この場合、前記第１のインピーダンス整合器１７及び第２のインピーダンス整合器２３を調整することにより、それぞれのインピーダンス整合器１７、２３の上流側に上記供給電力の反射波が戻らないようにすることができる。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【０１５２】
前記要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第１及び第２の給電点に供給される電力の電圧の位相差をパラメータに繰り返し実施する。
そして、第１の電極２の長さ方向において、基板１１の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と該位相差の関係をデータとして把握する。例えば、基板１１の中央点から第１の給電点２１の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ１であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【０１５３】
ところで、上記第１及び第２の給電点２１及び２７から供給される電力の電圧波は、同一電源から発振され、互いに電極間を伝播していく。すなわち、基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する２つの電磁波が、第１の電極２と第２の電極４の間に生成され、両者は互いに向かい合った方向から伝播しあって重なり合うので、干渉現象が発生する。その様子を、図２〜図４を用いて説明する。
なお、上記基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向とは、余弦の値が０．７以上の方向即ち該法線から４５度程度以内の方向を意味する。
図２及び図３において、第１の給電点２１から第２の給電点２７の方向の距離をｘとし、ｘの正方向へ伝播する電圧波をＷ１１（ｘ，ｔ）、ｘの負方向へ伝播する電圧波、即ち第２の給電点２７から第１の給電点２１の方向へ伝播する電圧波をＷ２１（ｘ，ｔ）とすると、次のように表現される。
Ｗ１１（ｘ、ｔ）＝Ｖ１・ｓｉｎ（ωｔ＋２πｘ／λ）
Ｗ２１（ｘ、ｔ）＝Ｖ１・ｓｉｎ｛ωｔ−２π（ｘ−Ｌ０）／λ＋Δθ｝
ただし、Ｖ１は電圧波の振幅、ωは電圧の角周波数、λは電圧波の波長、ｔは時間、Ｌ０は第１及び第２の給電点の間隔、Δθは第１の給電点２１から供給される電力の電圧波と第２の給電点２７から供給される電力の電圧波の位相差である。この２つの電圧波の合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）は次式のようになる。
Ｗ１（ｘ、ｔ）＝Ｗ１１（ｘ、ｔ）＋Ｗ２１（ｘ、ｔ）
＝２・Ｖ１ｃｏｓ｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝・ｓｉｎ｛ωｔ＋（πＬ０／λ＋Δθ／２）
上記合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を概念的に図４に示す。図４において、Δθ＝０の場合、生成されるプラズマの強さは給電点間の中央部（ｘ＝Ｌ０／２）が強く、該中央部から離れるにしたがって弱くなることを示している。Δθ＞０の場合、プラズマの強い部分が一方の給電点側へ移動し、Δθ＜０の場合、他方の給電点側へ移動することを示している。
なお、ここでは、前記第１及び第２の給電点２１、２７に供給される電力の電圧波を、それぞれ、Ｗ１１（ｘ、ｔ）及びＷ２１（ｘ、ｔ）と呼ぶ。また、その２つの電圧波の合成波を第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【０１５４】
ところで、一対の電極間の電力の強さは、電圧の第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の振幅値の二乗に比例する。即ち、電力の強さＩ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝
と表される。このＩ１（ｘ、ｔ）を概念的に、図５に示す。
図５は、ＶＨＦプラズマの生成において、一様な強さのプラズマを得ることは困難であることを示している。一対の電極間でのプラズマの一様性は、例えば強さが０．９〜１．０の範囲であるすると、電力伝播方向の距離で、−０．０５〜＋０．０５λの範囲（即ち、膜厚が均一な範囲は長さ０．１λ）に限られるということを示している。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
また、前記第１の予備製膜工程にて取得した基板の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と前記第１及び第２の給電点２１、２７に供給される電力の電圧の位相差の関係を示すデータにより、膜厚分布の最大厚みの位置を例えば、基板の中央点から波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定することができる。
【０１５５】
次に、第２の予備製膜工程であるが、前記第１の予備製膜工程と同様に、図２９及び図２において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、図示しない放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば２５０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
【０１５６】
次に、高周波電力供給装置の一部を用いて一対の電極２、４に高周波電力を供給する。
即ち、２出力のパルス発信器８０のパルス電圧で制御される第２のゲート回路装置７５でパルス変調された高周波発信器７０の正弦波出力を第３の分配器７３で２分配する。なお、該高周波発信器７０の正弦波出力の周波数は、前記第１の予備製膜工程と同じ周波数、例えば、周波数を６０ＭＨｚである。また、前記パルス変調された超高周波発信器７０の正弦波出力のパルス幅Ｈｗ及びパルス周期Ｔ０は、前記第１の予備製膜工程と同じ、例えば、パルス幅Ｈｗ＝４００μ秒、パルス周期Ｔ０＝１ｍ秒と設定されるが、パルスの立ち上がり時刻は半周期遅れに設定する。
該第３の分配器７３で２分配された一方の信号を第３の電力増幅器２９で増幅し、例えば電力２００Ｗとし、該電力を第３のインピーダンス整合器３０、第３の電流導入端子３６及び第３の真空用同軸ケーブル３１の芯線３２を介して、第１の給電点２１に供給する。
該第３の分配器７２で２分配された他方の信号を第２の位相シフター７７を介して第４の電力増幅器３４で増幅し、例えば電力２００Ｗとし、該電力を第４のインピーダンス整合器３５、第４の電流導入端子３６及び第４の真空用同軸ケーブル３７の芯線３８を介して、第２の給電点２７に供給する。この場合、該第１及び第２の給電点２１、２７に供給される電力の電圧の位相差は、該第３のインピーダンス整合器３０の出力の電圧及び該第４のインピーダンス整合器３５の出力の電圧の位相差を測定し、制御する第２の位相差検出器７９及び第２の位相シフター７７から成る第２の位相制御系で制御され、任意の位相差を設定可能で、例えば該位相差を零度に設定する。
第１の給電点２１に供給されるパルス変調された電力の波形を、概念的に、図１１及び図１２に、Ｗ１２（ｔ）として示す。また、第２の給電点２７に供給されるパルス変調された電力の波形を、概念的に、図１１及び図１２に、Ｗ２２（ｔ）として示す。
この場合、前記第３のインピーダンス整合器３０及び第４のインピーダンス整合器３５を調整することにより、それぞれのインピーダンス整合器３０、３５の上流側に上記供給電力の反射波が戻らないようにすることができる。
その結果、前記ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成され、基板１１に例えばアモルファスＳｉが堆積する。
【０１５７】
前記要領で、製膜時間を例えば１０〜２０分間にして、前記基板１１にアモルファスＳｉ膜を形成させる。製膜後、真空容器１から前記基板１１を取り出して、該アモルファスＳｉ膜の膜厚み分布を評価する。基板１１に堆積された例えばアモルファスＳｉの膜厚分布は、前述のように、ＶＨＦプラズマ固有の現象である定在波の発生により、正弦的な分布となる。このような、製膜試験を第１及び第２の給電点に供給される電力の電圧の位相差をパラメータに繰り返し実施する。
そして、第１の電極２の長さ方向において、基板１１の中央点から正弦的な膜厚分布の最大厚みの位置までの距離と該位相差の関係をデータとして把握する。例えば、基板１１の中央点から第１の給電点２７の方向へ波長λの八分の一、即ちλ／８だけ離れた位置に設定するための位相差は、例えばΔθ２であるいうことが把握される。
なお、ここで実施する正弦的な厚み分布の最大の位置と第１の位相可変２出力の発信器１５ａの出力電圧の位相差との関係の把握の方法は、上記膜の厚み分布の測定を応用する方法に限定されず、例えば、生成されるプラズマの発光強度の電磁波伝播方向における空間的分布を光センサーで測定し、その最大強度の位置と該位相差の関係として把握する方法を用いても良い。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【０１５８】
第２の予備製膜工程において、上記第１及び第２の給電点２１及び２７から供給されるパルス変調された電力の電圧波は、同一電源から発振され、互いに電極間を伝播していくので、すなわち、基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する２つの電磁波が、第１の電極２と第２の電極４の間に生成され、両者は互いに向かい合った方向から伝播しあって重なり合うので、干渉現象が発生する。その様子を、図２〜図４を用いて説明する。
なお、上記基板１１の表面の法線方向と実質的に同じ方向とは、余弦の値が０．７以上の方向即ち該法線から４５度程度以内の方向を意味する。
図２及び図３において、第１の給電点２１から第２の給電点２７の方向の距離をｘとし、ｘの正方向へ伝播する電圧波をＷ１２（ｘ，ｔ）、ｘの負方向へ伝播する電圧波、即ち第２の給電点２７から第１の給電点２１の方向へ伝播する電圧波をＷ２２（ｘ，ｔ）とすると、次のように表現される。
Ｗ１２（ｘ、ｔ）＝Ｖ２・ｓｉｎ（ωｔ＋２πｘ／λ）
Ｗ２２（ｘ、ｔ）＝Ｖ２・ｓｉｎ｛ωｔ−２π（ｘ−Ｌ０）／λ＋Δθ｝
ただし、Ｖ２は電圧波の振幅、ωは電圧の角周波数、λは電圧波の波長、ｔは時間、Ｌ０は第１及び第２の給電点の間隔、Δθは第１の給電点２１から供給される電力の電圧波と第２の給電点２７から供給される電力の電圧波の位相差である。電圧の合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）は次式のようになる。
Ｗ２（ｘ、ｔ）＝Ｗ１２（ｘ、ｔ）＋Ｗ２２（ｘ、ｔ）
＝２・Ｖ２ｃｏｓ｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝・ｓｉｎ｛ωｔ＋（πＬ０／λ＋Δθ／２）
上記合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を概念的に図４に示す。図４において、Δθ＝０の場合、生成されるプラズマの強さは給電点間の中央部（ｘ＝Ｌ０／２）が強く、該中央部から離れるにしたがって弱くなることを示している。Δθ＞０の場合、プラズマの強い部分が一方の給電点側へ移動し、Δθ＜０の場合、他方の給電点側へ移動することを示している。
なお、ここでは、前記第１及び第２の給電点２１、２７に供給される電力の電圧波を、それぞれ、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と呼ぶ。また、その２つの波の合成波を第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【０１５９】
ところで、一対の電極間の電力の強さは、電圧の合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の振幅値の二乗に比例する。即ち、電力の強さＩ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ−Ｌ０／２）／λ−Δθ／２｝
と表される。このＩ２（ｘ、ｔ）を概念的に、図５に示す。
図５は、ＶＨＦプラズマの生成において、一様な強さのプラズマを得ることは困難であることを示している。一対の電極間でのプラズマの一様性は、例えば強さが０．９〜１．０の範囲であるすると、電力伝播方向の距離で、−０．０５〜＋０．０５λの範囲（即ち、膜厚が均一な範囲は長さ０．１λ）に限られるということを示している。
ただし、その波長λは、真空中での電磁波の波長ではなく、上記製膜条件での波長λであり、真空中での電磁波の波長λ０に比べて短くなる。一般的にはＳｉＨ４ガスのプラズマでは、プラズマ中での波長λと真空中での波長λ０との比λ／λ０は０．５〜０．９程度である。
【０１６０】
さて、前記第１および第２の予備製膜工程の結果を受けて、本製膜工程に入る。先ず、図２９において、予め、基板１１を第２の電極４の上に設置し、図示しない真空ポンプ１０を稼動させ、真空容器１内の不純物ガス等を除去した後、放電ガス供給管８からＳｉＨ４ガスを、例えば３００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
次に、高周波電力供給装置を用いて一対の電極２、４に高周波電力を供給する。
前記高周波発信器７０の出力の周波数を、例えば６０ＭＨｚに設定し、第１の給電点２１及び第２の給電点に供給される前記電力Ｗ１１（ｔ）、Ｗ２１（ｔ）のパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒に設定し、前記電力Ｗ１２（ｔ）、Ｗ２２（ｔ）のパルス幅Ｈｗ及び周期Ｔ０を例えばＨｗ＝４００μ秒及びＴ０＝１ｍ秒で、かつ、前記Ｗ１１（ｔ）及びＷ２１（ｔ）のパルス変調のパルス立ち上がり時間より半周期、即ちＴ０／２遅れた時刻に立ち上がるように設定する。そして、前記第１の位相差検出器７８及び第１の位相シフター７６から成る第１の位相制御系で制御する第１及び第２の給電点に供給の電力の電圧の位相差を前記第１の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ１に設定し、前記第２の位相差検出器７９及び第２の位相シフター７７から成る第２の位相制御系で制御する第１及び第２の給電点に供給の電力の電圧の位相差を前記第２の予備製膜工程のデータとして把握したΔθ２に設定する。
第１、第２、第３及び第４の増幅器１６、２２、２９、３４の出力は、例えばそれぞれ、２００Ｗに設定する。即ち、前記第１及び第２の給電点２１，２７に、電力２００Ｗの電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）、電力２００Ｗの電圧波Ｗ２１（ｘ、ｔ）、電力２００ＷのＷ１２（ｘ、ｔ）及び電力２００ＷのＷ２２（ｘ、ｔ）が供給される。
ここで、第１の予備製膜工程及び第２の予備製膜工程でそれぞれ設定した上記パルス幅Ｈｗと周期Ｔ０の値を、例えば、Ｈｗ＝４００μ秒を１ｍ秒などへ、Ｔ０＝１ｍ秒を５ｍ秒などへ変更して、いくつかの製膜データを比較することができる。
【０１６１】
一対の電極２、４間に４つの電圧波が供給されると、前述のように、Ｗ１１（ｘ、ｔ）とＷ２１（ｘ、ｔ）は干渉して第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、Ｗ１１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）とは、時間的に分離されているので干渉しない。また、同様に、Ｗ２１（ｘ、ｔ）は、Ｗ１２（ｘ、ｔ）及びＷ２２（ｘ、ｔ）と干渉しない。
したがって、上記パルス変調の周期Ｔ０より大幅に長い数秒以上の一般的な製膜時間で考えれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布は、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）が重畳した形となる。その様子を概念的に図６に示す。
ここで、基板の中央点をｘ軸の原点とし、該原点から第１の給電点２１を向いた方向を正の方向とすると、第１の定在波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝
第２の定在波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、
Ｉ（ｘ、ｔ）
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／λ＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／λ−π／４｝
＝１
【０１６２】
この結果は、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されたプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理する表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置において、前記基板の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なる第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段を備えることにより、プラズマの一様化に不可欠な電極間の電力の強さの分布の制御が可能であるとの意味がある。
さらに、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２５倍、即ち０．２５λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、電力の伝播方向の位置に依存しないで一定の値であり、均一であるということを示している。このことは、ＵＨＦプラズマ及びＵＨＦプラズマの応用分野においての重要課題である大面積・均一のプラズマ処理化を実現可能な装置の提供ができるという意味で画期的発見であるということを意味している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２２〜０．２８倍、即ち０．２２〜０．２８λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±２０％以下であることを示している。
また、上記第１及び第２の定在波のそれぞれの腹の位置の間の距離が、使用する電磁波のプラズマ中の波長λの０．２３８〜０．２６３倍、即ち０．２３８〜０．２６３λであれば、一対の電極２、４間に生成される電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）は、±１０％以下であることを示している。
【０１６３】
上記工程において、ＳｉＨ４ガスがプラズマ化されると、そのプラズマ中に存在するＳｉＨ３、ＳｉＨ２、ＳｉＨ等のラジカルが拡散現象により拡散し、基板１１の表面に吸着されることによりａ−Ｓｉ膜が堆積するが、一対の電極２、４間の電力の分布が、上述の通り、時間平均的に一様であるので、その堆積膜は一様になる。
このことは、本発明の装置及び方法では、波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合においても、一様な膜厚分布の形成が可能であることを示している。即ち、従来のＶＨＦプラズマ表面処理装置及び方法では不可能視されている波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした場合でも、本発明は一様な膜厚分布の形成が実現可能であるということを意味している。
したがって、上記のことはＶＨＦプラズマの応用分野においては画期的な発見であり、その実用価値は著しく大きいものがある。
なお、微結晶Ｓｉあるいは薄膜多結晶Ｓｉ等は、製膜条件の中のＳｉＨ４，Ｈ２の流量比、圧力および電力を適正化することで製膜できることは公知の技術である。
また、エッチングへの応用では、放電ガスとして、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３及びＣ４Ｆ４等を用いることで、可能であることは公知の技術である。
【０１６４】
本実施例では、第１及び第２の電極２、４がサイズ１４００ｍｍｘ２００ｍｍ程度であるので、基板サイズは１２００ｍｍｘ２００ｍｍ程度に制約されるが、第１の電極２の幅及び給電点の個数を増加すれば、基板サイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。
また、本実施例では、電源周波数は６０ＭＨｚの場合のみについて説明したが、上記高周波電力供給装置の構成部材は、周波数１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ（ＶＨＦ帯域）において、電力の伝送及び制御において、問題はないことは当然のことである。また、周波数３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ（ＵＨＦ帯域）においても、伝送損失はあるが実用に供せられるものである。
また、本実施例では、第１の電極２の形状を矩形の場合のみについて説明したが、その形状は矩形以外、例えば棒状導体をＵ字状にしたもの及びＷ字状にしたものを用い、該電極の両端に第１及び第２の給電点２１、２７を配置することが容易に考えられる。
また、基板の形状が円筒形の場合への応用では、電極形状を円筒形にして該円筒形電極の端面に第１及び第２の給電点２１、２７を配置することが容易に考えられる。
【０１６５】
ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造では、膜厚分布として±１０％以内であれば性能上問題はない。
上記実施例によれば、６０ＭＨｚの電源周波数を用いても、従来の装置および方法では不可能であった該一対の電極２、４間の電力の強さの分布Ｉ（ｘ、ｔ）の均一化が可能である。即ち、膜厚分布として±１０％以内を実現可能である。このことは、ａ−Ｓｉ太陽電池、薄膜トランジスタおよび感光ドラム等の製造分野での生産性向上および低コスト化に係わる工業的価値が著しく大きいことを意
味している。
【０１６６】
ここで、本実施例の装置の構成部材の一つである図２図示の構造の一対の電極２、４を、図７図示の一対の電極２、４、即ち、１個の帯板状電極２と平板電極４から成る一対の電極に代えたプラズマ表面処理装置を用いることにより、本実施例と同様のプラズマ処理を行うことができることを付記しておく。
この場合は、図２の棒状電極２と平板電極４から成る一対の電極で生成されるプラズマに比べ、電磁波の伝播方向に対して直角方向へ広がりの有るプラズマの生成が容易に可能というメリットがある。
【０１６７】
また、本実施例の装置の構成部材の一つである図２図示の構造の一対の電極２、４を、図８図示の構造の一対の電極２、４、即ち、１個の帯板状電極２と平板電極４から成る一対の電極に代えたプラズマ表面処理装置を用いることにより、本実施例と同様のプラズマ処理を行うことができることを付記しておく。なお、図８図示の第１の給電点２１ａと第２の給電点２７ａを結ぶ線分と第３の給電点２１ｂと第４の給電点２７ｂを結ぶ線分は平行であることが必要であることは当然である。
この場合は、図２図示の棒状電極２と平板電極４から成る一対の電極で生成されるプラズマに比べ、電磁波の伝播方向に対して直角方向へ広がりの有るプラズマの生成が容易に可能というメリットがあることに加えて、給電点に供給される電力を分散させることが可能であるというメリットがある。即ち、大電力を必要とするプラズマ処理の応用に対応が可能という特徴がある。
【０１６８】
また、本実施例の装置の構成部材の一つである図２図示の構造の一対の電極２、４を、図９図示の構造の棒状電極２ａ、２ｂに代えたプラズマ表面処理装置を用いることにより、本実施例と同様のプラズマ処理を行うことができることを付記しておく。
なお、図９図示の第１の棒状電極２ａと第２の棒状電極２ｂは平行に設置されることが必要である。
この場合は、図２図示の棒状電極２と平板電極４から成る一対の電極で生成されるプラズマに比べ、給電点に供給される電力を分散させることが可能であるというメリットがある。即ち、大電力を必要とするプラズマ処理の応用に対応が可能という特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】実施例１に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【図２】図１図示のプラズマ表面処理装置の構成部材の一つである一対の電極とその給電部に係る構成の基本型を示す説明図。
【図３】一対の電極間を伝播する電磁波を示す説明図。
【図４】一対の電極間に発生の電圧の定在波の腹の位置を示す説明図。
【図５】一対の電極間に発生の定在波の強さ（振幅の２乗の値）を示す説明図。
【図６】一対の電極間に発生の２つの定在波の強さを示す説明図。
【図７】図１図示のプラズマ表面処理装置の構成部材の一つである一対の電極とその給電部に係わる構成の第１の応用型を示す説明図。
【図８】図１図示のプラズマ表面処理装置の構成部材の一つである一対の電極とその給電部に係わる構成の第２の応用型を示す説明図。
【図９】図１図示のプラズマ表面処理装置の構成部材の一つである一対の電極とその給電部に係わる構成の第３の応用型を示す説明図。
【図１０】実施例２に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【図１１】第１及び第２のパルス変調方式位相可変２出力発信器から出力されるパルス変調された出力の典型例を示す説明図。
【図１２】第１及び第２のパルス変調方式位相可変２出力発信器から出力されるパルス変調された正弦波信号の典型例を示す説明図。
【図１３】実施例３に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【図１４】図１３図示の装置に用いられる第１の電力供給系の配線図。
【図１５】図１３図示の装置に用いられる第２の電力供給系の配線図。
【図１６】図１３図示の装置に用いられる矩形導体板から成る一対の電極とその給電部に係わる構成を示す説明図。
【図１７】実施例４に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【図１８】図１７図示のプラズマ表面処理装置の真空容器内部の断面図。
【図１９】図１７図示の装置の構成部材として用いられる一対の電極とその給電部に係わる構成の第１の応用型を示す説明図。
【図２０】図１７図示の装置の構成部材として用いられる一対の電極とその給電部に係わる構成の第２の応用型を示す説明図。
【図２１】図１７図示の装置の構成部材として用いられる一対の電極とその給電部に係わる構成の第３の応用型を示す説明図。
【図２２】実施例５に係わるプラズマ発生装置と該プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【図２３】図２２図示のプラズマ表面処理装置の電力供給系配線図を示す説明図。
【図２４】実施例６に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【図２５】実施例７に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【図２６】実施例８に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【図２７】図２６図示の装置の構成部材として用いられる一対の電極とその給電部に係わる構成の応用型を示す説明図。
【図２８】実施例９に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【図２９】実施例１０に係わる高周波プラズマ発生装置と該高周波プラズマ発生装置により構成のプラズマ表面処理装置（プラズマＣＶＤ装置）の全体を示す概略図。
【符号の説明】
【０１７０】
１．．．真空容器、
２．．．第１の電極、
３．．．図示しない基板ヒータ、
４．．．第２の電極、
５．．．絶縁物支持材、
６．．．ガス混合箱、
７．．．整流孔、
８．．．放電ガス供給管、
９．．．排気管、
１０．．．図示しない真空ポンプ、
１１．．．基板、
１２．．．図示しないゲートバルブ、
１５．．．第１のパルス変調方式位相可変２出力発信器、 
１６．．．第１の電力増幅器、
１７．．．第１のインピーダンス整合器、 
１８．．．第１の電流導入端子、
１９．．．第１の真空用同軸ケーブル、
２０．．．第１の真空用同軸ケーブルの芯線、
２１．．．第１の給電点、
２２．．．第２の電力増幅器、
２３．．．第２のインピーダンス整合器、
２４．．．第２の電流導入端子、
２５．．．第２の真空用同軸ケーブル、
２６．．．第２の真空用同軸ケーブルの芯線、
２７．．．第２の給電点、
１００．．．同期信号伝送ケーブル、
２８．．．第２のパルス変調方式位相可変２出力発信器、 
２９．．．第３の電力増幅器、
３０．．．第３のインピーダンス整合器、
３１．．．第３の電流導入端子、
３２．．．第３の真空用同軸ケーブル、
３３．．．第３の真空用同軸ケーブルの芯線、
３４．．．第４の電力増幅器、
３５．．．第４のインピーダンス整合器、
３６．．．第４の電流導入端子、
３７．．．第４の真空用同軸ケーブル、
３８．．．第４の真空用同軸ケーブルの芯線。
【図１】
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【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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