(57)【要約】【課題】大面積電極への超高周波電力供給における同軸ケーブル端部での漏洩電流を抑制することにより、真空容器内の一対の電極間にＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）のプラズマが再現性良く、均一に生成され、１ｍｘ１ｍ級の大面積基板に対する均一なプラズマ表面処理が可能となる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】プラズマを利用して真空容器１内の一対の電極２，４の一方に配置される基板１２の表面を処理するプラズマ表面処理装置及び方法に用いられる高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、前記電極への電力供給箇所１７ａ、１７ｂと第２の同軸ケーブル１０９ｂの間に平衡不平衡変換装置１００の一部分が挿入され、かつ、該平衡不平衡変換装置１００の本体部分は大気側に設置されるという構成であることを特徴とする。該平衡不平衡変換装置により構成されることを特徴とするプラズマ表面処理装置及び方法。【選択図】図１
2004207256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、同軸ケーブルの給電端側に長さが前記高周波電力の波長の四分の一の円筒型導電体を被せ、該円筒型導電体の底面中央を該同軸ケーブルの外部導体に密着させるという構造のシュペルトップ型平衡不平衡変換装置を分断し、該分断されたシュペルトップ型平衡不平衡変換装置の一方を前記真空容器内部に配置し、他方を大気側に配置するとともに、両者を該真空容器の壁に取り付けられている同軸ケーブル接続端子を介して元の状態に戻す形で接続し、かつ、大気側に配置の該分断されたシュペルトップ型平衡不平衡変換装置に長さの調整手段を設けるという構成を有することを特徴とする高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置。
【請求項２】
排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、前記真空容器の壁に配置されたフランジ及び該フランジと組み合わせて用いられる金属製芯棒と第１の誘電体と第１の管型導電体と第２の誘電体と第２の管型導電体と第３の誘電体から成る真空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面の該金属製芯棒及び該第１の管型導電体に、それぞれ、第３の管型導電体で囲繞された第１の同軸ケーブルの一方の端部の芯線及び外部導体が接続され、該真空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面の第２の管型導電体に該第３の管型導電体の一方の端部が接続されるとともに、該真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面の金属製芯棒及び第１の管型導電体に、それぞれ、第４の管型導電体及び円筒型導電体で囲繞された第２の同軸ケーブルの一方の端部の芯線及び外部導体が接続され、該真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面の第２の管型導電体に該第４の管型導電体の一方の端部が接続され、該第４の管型導電体の他方の端部と該円筒型導電体の一方の端部が内筒と外筒の関係を持たせる形で密着され、該円筒型導電体の他方の端部が該第２の同軸ケーブルの外部導体に密着されるとともに、該第１の同軸ケーブルの端面から該フランジまでの距離と該第３の管型導電体の端面から該フランジまでの距離が等しくなるように、かつ、該第１の同軸ケーブルの外部導体と該第３の管型導電体が短絡しないように配置され、該第３の管型導電体の他方の端部から該円筒型導電体の閉じた方の端面までの距離が前記高周波電力の波長の四分の一に設定され、かつ、該第２の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、該第１の同軸ケーブルの他方の芯線及び外部導体を出力部とするという構成を有することを特徴とする高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置。
【請求項３】
排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、前記真空容器の壁に配置されたフランジ及び該フランジと組み合わせて用いられる金属製芯棒と第１の誘電体と第１の管型導電体と第２の誘電体と該フランジに密着されている第２の管型導電体から成る真空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面の該金属製芯棒及び該第１の管型導電体に、それぞれ、該第２の管型導電体で囲繞された第１の同軸ケーブルの一方の端部の芯線及び外部導体が接続されるとともに、該真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面の金属製芯棒及び第１の管型導電体に、それぞれ、該第２の管型導電体及び円筒型導電体で囲繞された第２の同軸ケーブルの一方の端部の芯線及び外部導体が接続され、該第２の管型導電体の端部と該円筒型導電体の開放側の端部が内筒と外筒の関係を持たせる形で密着され、該円筒型導電体の底面の中央部が該第２の同軸ケーブルの外部導体に密着され、該第１の同軸ケーブルの端面から該フランジまでの距離と該第２の管型導電体の端面から該フランジまでの距離とが等しくなるように、かつ、該第１の同軸ケーブルの外部導体と該第２の管型導電体が短絡しないように配置され、該第２の管型導電体の開放されている側の端面から該円筒型導電体の底面までの距離が前記高周波電源から供給される高周波電力の波長の四分の一に設定され、かつ、該第２の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、該第１の同軸ケーブルの他方の芯線及び外部導体を出力部とするという構成を有することを特徴とする高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置。
【請求項４】
排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、長さが等しい２本の同軸ケーブルのそれぞれの一方の端部の芯線を前記一対の電極に設けられた電力供給点に接続し、該端部のそれぞれの同軸ケーブルの外部導体を短絡するとともに、該２本の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体に、それぞれに前記真空容器の壁に配置の同軸ケーブル接続端子を介して電力を供給し、該電力の電圧の位相差を１８０度に設定する手段が設けられるという構成を有することを特徴とする高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置。
【請求項５】
排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、前記真空容器の壁に配置された第１の真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面に長さがＬの第１の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第１の同軸ケーブルの他方の端部が同軸ケーブル用分岐器の第１の出力端子に接続され、該同軸ケーブル用分岐器の第２の出力端子に長さが前記高周波電力の波長λの二分の一に該第１の同軸ケーブルの長さＬを加えた値に等しい長さ即ち（λ／２＋Ｌ）である第２の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第２の同軸ケーブルの他方の端部が前記真空容器の壁に配置された第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面に接続され、該同軸ケーブル用分岐器の入力端子に第３の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第３の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、該第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面に、それぞれ、長さが等しい第４及び第５の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第４及び第５の同軸ケーブルの他方の端部のそれぞれの外部導体が前記高周波電力の波長の三十分の一以下の長さの短絡用導電体で短絡され、かつ、該第４及び第５の同軸ケーブルの端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置。
【請求項６】
排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、前記真空容器の壁に配置された第１の真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面に同軸ケーブル用分岐器の第１の出力端子が接続され、該同軸ケーブル用分岐器の第２の出力端子に長さが前記高周波電力の波長λの二分の一である第２の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第２の同軸ケーブルの他方の端部が前記真空容器の壁に配置された第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面に接続され、該同軸ケーブル用分岐器の入力端子に第１の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第１の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、該第１及び第２の真
空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面に、それぞれ、長さが等しい第３及び第４の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第３及び第４の同軸ケーブルの他方の端部のそれぞれの外部導体が前記高周波電力の波長の三十分の一以下の長さの短絡用導電体で短絡され、かつ、該第３及び第４の同軸ケーブルの端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置。
【請求項７】
排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置の入力端子を入力部とし、該ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置の２つの出力端子に、それぞれ、長さが等しい第１及び第２の大気用同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第１及び第２の大気用同軸ケーブルの他方の端部は、それぞれ第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子を介して、第１及び第２の真空用同軸ケーブルの一方の端部に接続され、かつ、該第１及び第２の真空用同軸ケーブルの他方の端部の外部導体間が前記高周波電力の波長の三十分の一以下の長さの短絡用導電体で短絡され、かつ、該端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置。
【請求項８】
排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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、前記平衡不平衡変換装置が請求項１ないし７のいずれか１項に記載の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置により構成されていることを特徴とするプラズマ表面処理装置。
【請求項９】
排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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方法において、前記平衡不平衡変換装置を請求項１ないし７のいずれか１項に記載の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によって構成し、プラズマ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およ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ないし３００ＭＨｚ）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、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２つの代表的技術がある。
【０００４】
第１の代表的技術は、例えば、特許文献１及び２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３および４に記載されているもので、プラズマ発生にラダー電極と平板電極を一対として用いることを特徴とする。
【０００５】
また、高周波電力供給技術として、平板電極へ位相差１８０度の電力を供給する平衡不平衡変換回路を用いる技術が特許文献５に記載されている。そして、特許文献６には、無線工学分野におけるアンテナと同軸ケーブル間の電力損失防止のための平衡不平衡変換装置が記載されている。
【０００６】
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の技術では、非接地電極は、プラズマが生成される空間に対向した表面の周縁上の任意の二点のうちの最も距離の長い二点間の距離が高周波電力の波長の四分の一よりも長い形状で、かつ、電力供給点は均等な位置に複数設定されることを特徴としている。特許文献２の技術は、非接地電極の電力供給点の位置を、プラズマが生成される空間に接する第１の面と該第１の面の裏側である第２の面との境界の側面に位置することを特徴としている。特許文献３の技術は非接地電極の形状が梯子型（ラダー型）であることを特徴としている。特許文献４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。特許文献５は、平衡不平衡変換装置の２出力の位相を１８０度異ならしめ、かつ、インピーダンス整合器を介して電極に電力を供給することを特徴としている。特許文献６の技術は、無線工学分野において用いられるアンテナと同軸ケーブル端部との接続部に発生する漏洩電流の防止手段に関し、シュペルトップ型、半波長迂回線路型及びＬＣブリッジ型等の平衡不平衡変換装置を用いることを特徴としている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３２５７５９（第３−９頁、第１−４図）
【特許文献２】特開平２００２−１２９７７（第５−１３頁、第１−６図）
【特許文献３】特開平４−２３６７８１（第２−４頁、第１−４図）
【特許文献４】特開２００１−２５７０９８（第３−８頁、第１−３図）
【特許文献５】実願平１−８８３７９号（第１図）
【特許文献６】特開２００１−５３５１８号（図３８、図３９、図４３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
最近では、上記ニーズに対応するため、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、高密度プラズマで、かつ低電子温度との特徴のあるＶＨＦ帯（３０ＭＨｚないし３００ＭＨｚ）の電源を用いたプラズマＣＶＤの大面積化・高速製膜化およびプラズマエッチングの大面積化・高速化に関する先端的研究開発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ている。
【００１０】
（１）第１の課題は、プラズマ表面処理の大面積化（生産性向上および性能向上）である。プラズマ表面処理の装置および方法としては、前述のいくつかのタイプの技術が用いられている。従来のＶＨＦプラズマ技術により、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、±１５〜２０％程度の膜厚分布になっている。
【００１１】
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。したがって、電源周波数がＶＨＦ領域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）でのプラズマ応用として期待されている１ｍｘ１ｍ級大面積基板を対象にした製品製造には、従来技術は実用できないという問題がある。
【００１２】
（２）第２の課題は、表面処理の高速化（生産性向上）である。製品の品質の確保を前提にして、プラズマ表面処理技術の高速化を図るには、プラズマ発生の電源周波数を、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚのＶＨＦ帯域まで高くすることが効果的であるいう考え方が一般的になっている。しかしながら、上記電源周波数をＶＨＦ帯域まで増加させると、膜厚分布が著しく悪くなるという問題が発生する。
【００１３】
その理由としては次のことが考えられる。特許文献１，２及び４に指摘されているように、電源高周波数がＶＨＦ帯域になると、その電波の波長と電力供給系および電極の伝播路の長さが略等しくなり、波の干渉現象（波の進行波と反射波が干渉する）が発生することから、プラズマ密度の空間的な均一性が確保できなくなると考えられる。また、別の理由として、ＶＨＦ特有の現象である表皮効果による電力伝播路でのインピーダンスの増大およびその不均一性に起因するものと考えられる。
【００１４】
また、上記従来のＶＨＦプラズマによる大面積化・均一化・高速処理化の困難性に関する本質的な原因として、上記特許文献１，２及び４での指摘事項に加えて、次に示す電力供給系の構造上の問題が関係していると考えられる。
【００１５】
従来技術では、給電系の出力回路の構成部材の同軸ケーブルと電極との接続部は、互いに異なる構造の線路が接続された形になっている。即ち、従来技術は、その典型例を図１０ないし図１２に示すように、電極と同軸ケーブルとの接続部において、同軸ケーブルと負荷である電極との伝送特性の違いに起因する漏洩電流が同軸ケーブルの外部導体の端面に発生する。即ち、同軸ケーブルは不平衡型の伝送路であるが、負荷である電極は２本の平行線路（平衡型）に相当する特性を有している。その結果、その接続部では図１０ないし図１２に、それぞれ、図示しているように漏洩電流が発生する。この漏洩電流は、目的とする一対の電極間に生成のプラズマ以外に、不必要な場所に異常放電を発生させ、電力損失という問題を起こすのみならず、プラズマによる基板表面処理の均一化を阻む要因であり、問題である。この漏洩電流に関する現象は電源周波数がＶＨＦ帯域になることにより、ＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）に比べて問題がより一層、顕著になるものである。
【００１６】
無線工学の知見によれば、特許文献６に記載されているように平衡不平衡変換装置を図１０ないし図１２図示の同軸ケーブルの端部と電極の間に挿入すれば、上記問題要因の漏洩電流を抑制することが可能である。しかしながら、プラズマ表面処理装置の分野では、次に示す理由により応用することが困難であり、これまで成功例は見当たらない。
【００１７】
無線工学の分野で用いられている例えば図１３図示のシュペルトップ型及び図１４図示の半波長迂回線路型の平衡不平衡変換装置をプラズマ表面処理装置に応用する場合、実用化を拒む困難な問題として次の３つがある。第１の問題は、高周波プラズマ表面処理装置に用いられる電力の周波数が、１３．５６ＭＨｚ及び３０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの領域であるので、半波長で、１１ｍ（１３．５６ＭＨｚ）及び５ｍ（３０ＭＨｚ）〜１．５ｍ（１００ＭＨｚ）、四分の一波長で、５．５ｍ（１３．５６ＭＨｚ）及び２．５ｍ（３０ＭＨｚ）〜０．７５ｍ（１００ＭＨｚ）と、波長が著しく長いので、それらの平衡不平衡変換装置を真空容器内に設置することは著しく困難である。強引にそれらの平衡不平衡変換装置を真空容器内に設置するとなると、真空容器の寸法が実用性を無視するほど大きくなるという問題が発生する。第２の問題は、プラズマ表面処理装置に用いられる真空容器内部に設置の同軸ケーブルには、その構成部材の誘電体の材料として真空場での不純物の発生を防止する為に高純度のセラミックスが用いられるので、曲がりにくい特性がある。そのため、長尺ものを曲げることにより、設置場所を小さくするという手段は通用しない。第３の問題は、例えば半波長迂回線路型の平衡不平衡変換装置をプラズマ表面処理装置に応用する場合、図１４図示の如く、強烈な異常放電が発生するので、実用性がなく用いられていない。また、ＬＣブリッジ型の平衡不平衡変換装置をプラズマ表面処理装置に応用する場合、図１２図示の如く、一対の電極間以外に強烈な異常放電が発生するので、該電極回りにセラミックス絶縁物を充填するなどの対策が必要となり、大面積基板を対象にする表面処理装置への応用では実用性がない。
【００１８】
したがって、従来のプラズマ表面処理装置の応用分野では、シュペルトップ型、半波長迂回線路型及びＬＣブリッジ型等の平衡不平衡変換装置のプラズマ表面処理装置への応用は、原理的には可能性があるものの、その応用を実現可能とする技術は、まだ開発されていない。
【００１９】
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、不可能視されている。このような状況のもと、応用物理学会および電気学会等関連学会において研究が活発化しているが、１ｍｘ１ｍ級大面積基板を対象にしたＶＨＦプラズマ利用の表面処理方法およびその装置の成功例は発表されていない。
【００２０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、無線工学で利用されているシュペルトップ型、半波長迂回線路型及びＬＣブリッジ型等の平衡不平衡変換装置をプラズマ表面処理装置へ応用可能とすることにより、従来技術では困難視されている、例えば１ｍｘ１ｍ級の大面積基板に対してもＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の周波数を用いて、高速かつ均一性に優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】
【００２１】
上記目的を達成する為に、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、同軸ケーブルの給電端側に長さが前記高周波電力の波長の四分の一の円筒型導電体を被せ、該円筒型導電体の底面中央を該同軸ケーブルの外部導体に密着させるという構造のシュペルトップ型平衡不平衡変換装置を分断し、該分断されたシュペルトップ型平衡不平衡変換装置の一方を前記真空容器内部に配置し、他方を大気側に配置するとともに、両者を該真空容器の壁に取り付けられている同軸ケーブル接続端子を介して元の状態に戻す形で接続し、かつ、大気側に配置の該分断されたシュペルトップ型平衡不平衡変換装置に長さの調整手段を設けるという構成を有することを特徴とする。
【００２２】
同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項２記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、前記真空容器の壁に配置されたフランジ及び該フランジと組み合わせて用いられる金属製芯棒と第１の誘電体と第１の管型導電体と第２の誘電体と第２の管型導電体と第３の誘電体から成る真空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面の該金属製芯棒及び該第１の管型導電体に、それぞれ、第３の管型導電体で囲繞された第１の同軸ケーブルの一方の端部の芯線及び外部導体が接続され、該真空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面の第２の管型導電体に該第３の管型導電体の一方の端部が接続されるとともに、該真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面の金属製芯棒及び第１の管型導電体に、それぞれ、第４の管型導電体及び円筒型導電体で囲繞された第２の同軸ケーブルの一方の端部の芯線及び外部導体が接続され、該真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面の第２の管型導電体に該第４の管型導電体の一方の端部が接続され、該第４の管型導電体の他方の端部と該円筒型導電体の一方の端部が内筒と外筒の関係を持たせる形で密着され、該円筒型導電体の他方の端部が該第２の同軸ケーブルの外部導体に密着されるとともに、該第１の同軸ケーブルの端面から該フランジまでの距離と該第３の管型導電体の端面から該フランジまでの距離が等しくなるように、かつ、該第１の同軸ケーブルの外部導体と該第３の管型導電体が短絡しないように配置され、該第３の管型導電体の他方の端部から該円筒型導電体の閉じた方の端面までの距離が前記高周波電力の波長の四分の一に設定され、かつ、該第２の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、該第１の同軸ケーブルの他方の芯線及び外部導体を出力部とするという構成を有することを特徴とする。
【００２３】
同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項３記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、前記真空容器の壁に配置されたフランジ及び該フランジと組み合わせて用いられる金属製芯棒と第１の誘電体と第１の管型導電体と第２の誘電体と該フランジに密着されている第２の管型導電体から成る真空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面の該金属製芯棒及び該第１の管型導電体に、それぞれ、該第２の管型導電体で囲繞された第１の同軸ケーブルの一方の端部の芯線及び外部導体が接続されるとともに、該真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面の金属製芯棒及び第１の管型導電体に、それぞれ、該第２の管型導電体及び円筒型導電体で囲繞された第２の同軸ケーブルの一方の端部の芯線及び外部導体が接続され、該第２の管型導電体の端部と該円筒型導電体の開放側の端部が内筒と外筒の関係を持たせる形で密着され、該円筒型導電体の底面の中央部が該第２の同軸ケーブルの外部導体に密着され、該第１の同軸ケーブルの端面から該フランジまでの距離と該第２の管型導電体の端面から該フランジまでの距離とが等しくなるように、かつ、該第１の同軸ケーブルの外部導体と該第２の管型導電体が短絡しないように配置され、該第２の管型導電体の開放されている側の端面から該円筒型導電体の底面までの距離が、前記高周波電源から供給される高周波電力の波長の四分の一に設定され、かつ、該第２の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、該第１の同軸ケーブルの他方の芯線及び外部導体を出力部とするという構成を有することを特徴とする。
【００２４】
同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項４記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、長さが等しい２本の同軸ケーブルのそれぞれの一方の端部の芯線を前記一対の電極に設けられた電力供給点に接続し、該端部のそれぞれの同軸ケーブルの外部導体を短絡するとともに、該２本の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体に、それぞれに前記真空容器の壁に配置される同軸ケーブル接続端子を介して電力を供給し、該電力の電圧の位相差を１８０度に設定する手段が設けられるという構成を有することを特徴とする。
【００２５】
同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項５記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、前記真空容器の壁に配置された第１の真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面に長さがＬの第１の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第１の同軸ケーブルの他方の端部が同軸ケーブル用分岐器の第１の出力端子に接続され、該同軸ケーブル用分岐器の第２の出力端子に長さが前記高周波電力の波長λの二分の一に該第１の同軸ケーブルの長さＬを加えた値に等しい長さ即ち（λ／２＋Ｌ）である第２の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第２の同軸ケーブルの他方の端部が前記真空容器の壁に配置された第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面に接続され、該同軸ケーブル用分岐器の入力端子に第３の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第３の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、該第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面に、それぞれ、長さが等しい第４及び第５の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第４及び第５の同軸ケーブルの他方の端部のそれぞれの外部導体が前記高周波電力の波長の三十分の一以下の長さの短絡用導電体で短絡され、かつ、該第４及び第５の同軸ケーブルの端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする。
【００２６】
ここで、上記Ｌは、零を含む任意の長さを選ぶことができるが、零の場合は特別のコネクターが必要となる。また、長い場合には、電力損失が発生し、かつ広い設置場所が必要になるので短い方が良い。
【００２７】
同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項６記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、前記真空容器の壁に配置された第１の真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面に同軸ケーブル用分岐器の第１の出力端子が接続され、該同軸ケーブル用分岐器の第２の出力端子に長さが前記高周波電力の波長λの二分の一である第２の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第２の同軸ケーブルの他方の端部が前記真空容器の壁に配置された第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子の大気側面に接続され、該同軸ケーブル用分岐器の入力端子に第１の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第１の同軸ケーブルの他方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、該第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子の真空側面に、それぞれ、長さが等しい第３及び第４の同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第３及び第４の同軸ケーブルの他方の端部のそれぞれの外部導体が前記高周波電力の波長の三十分の一以下の長さの短絡用導電体で短絡され、かつ、該第３及び第４の同軸ケーブルの端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする。
【００２８】
同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項７記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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プラズマ生成用平衡不平衡変換装置であって、ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置の入力端子を入力部とし、該ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置の２つの出力端子に、それぞれ、長さが等しい第１及び第２の大気用同軸ケーブルの一方の端部が接続され、該第１及び第２の大気用同軸ケーブルの他方の端部は、それぞれ第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子を介して、第１及び第２の真空用同軸ケーブルの一方の端部に接続され、かつ、該第１及び第２の真空用同軸ケーブルの他方の端部の外部導体間が前記高周波電力の波長の三十分の一以下の長さの短絡用導電体で短絡され、かつ、該端部のそれぞれの芯線を出力部とするという構成を有することを特徴とする高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置。
【００２９】
同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項８記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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、前記平衡不平衡変換装置が請求項１ないし７のいずれか１項に記載の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置により構成されていることを特徴とするプラズマ表面処理装置。
【００３０】
同様に上記目的を達成する為に、本願の請求項９記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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方法において、前記平衡不平衡変換装置を請求項１ないし７のいずれか１項に記載の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によって構成し、プラズマ表面処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によれば、従来のシュペルトップ型平衡不平衡変換装置と同様の機能を有する平衡不平衡変換装置の本体部分をプラズマ生成用真空容器の中に挿入することなく、大気側に設置して応用することが可能となり、かつ、使用電力の波長に対応する為の該平衡不平衡変換装置の長さの調整が大気側に設置の長さの調整手段で実施可能となり、かつ、該真空容器内部での異常放電の原因である同軸ケーブル端部の漏洩電流の発生を抑制可能となったので、該真空容器の寸法がコンパクト化され、かつ、一対の電極間のプラズマの均一性が改善されるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上が再現性良く可能である。この効果は、ＬＳＩ，ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池業界での生産性向上に関し、貢献度が著しく大きい。
【００３２】
請求項２の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によれば、請求項１を実現する一つの具体的な確実な手段として、その価値が高い。すなわち、従来のシュペルトップ型平衡不平衡変換装置と同様の機能を有する平衡不平衡変換装置の本体部分をプラズマ生成用真空容器の中に挿入することなく、大気側に設置して応用することが可能となり、かつ、使用電力の波長に対応する為の該平衡不平衡変換装置の長さの調整が大気側に設置の該平衡不平衡変換装置の構成部材の管型導体と円筒型導体の接合部分の重なり合い長さの調整により容易に簡便に実施可能となり、かつ、該真空容器内部での異常放電の原因である同軸ケーブル端部の漏洩電流の発生を抑制可能となったので、該真空容器の寸法がコンパクト化され、かつ、一対の電極間のプラズマの均一性が改善されるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上が再現性良く可能である。この効果は、ＬＳＩ，ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池業界での生産性向上に関し、貢献度が著しく大きい。
【００３３】
請求項３の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によれば、請求項１を実現する一つの具体的な確実な手段として、その価値が高い。すなわち、従来のシュペルトップ型平衡不平衡変換装置と同様の機能を有する平衡不平衡変換装置の本体部分をプラズマ生成用真空容器の中に挿入することなく、大気側に設置して応用することが可能となり、かつ、使用電力の波長に対応する為の該平衡不平衡変換装置の長さの調整が大気側に設置の該平衡不平衡変換装置の構成部材の管型導体と円筒型導体の接合部分の重なり合い長さの調整により容易に簡便に実施可能となり、かつ、該真空容器内部での異常放電の原因である同軸ケーブル端部の漏洩電流の発生を抑制可能であるので、該真空容器の寸法がコンパクト化され、かつ、一対の電極間のプラズマの均一性が改善されるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上が再現性良く可能である。この効果は、ＬＳＩ，ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池業界での生産性向上に関し、貢献度が著しく大きい。
【００３４】
なお、請求項３の装置の構成は、上記請求項２の場合に比べて構成部材の一つである真空装置用同軸ケーブル接続端子の構造が簡単である。
【００３５】
請求項４の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によれば、従来の二分の一波長迂回線路型平衡不平衡変換装置及びＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置を高周波プラズマ生成に応用する際に問題であった真空容器内部での同軸ケーブル端部からの漏洩電流発生に起因する給電部分近傍での異常放電の発生を確実に抑制可能となり、かつ、平衡不平衡変換装置の本体部分をプラズマ生成用真空容器の中に挿入することなく、かつ、使用電力の波長に対応する為の該平衡不平衡変換装置の長さの調整が大気側に設置の長さの調整手段あるいはＬＣブリッジ回路で実施可能となったので、該真空容器の寸法がコンパクト化され、かつ、一対の電極間のプラズマの均一性が改善されるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上が再現性良く可能である。この効果は、ＬＳＩ，ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池業界での生産性向上に関し、貢献度が著しく大きい。
【００３６】
請求項５の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によれば、請求項４を実現する一つの具体的な確実な手段として、その価値が高い。すなわち、従来の二分の一波長迂回線路型平衡不平衡変換装置と同様の機能を有する平衡不平衡変換装置の本体部分をプラズマ生成用真空容器の中に挿入することなく、大気側に設置して応用することが可能となり、かつ、使用電力の波長に対応する為の該平衡不平衡変換装置の長さの調整が大気側に設置の該平衡不平衡変換装置の構成部材の同軸ケーブルの長さの調整により容易に簡便に実施可能となり、かつ、該真空容器内部での異常放電の原因である同軸ケーブル端部の漏洩電流の発生を抑制可能となったので、該真空容器の寸法がコンパクト化され、かつ、一対の電極間のプラズマの均一性が改善されるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上が再現性良く可能である。この効果は、ＬＳＩ，ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池業界での生産性向上に関し、貢献度が著しく大きい。
【００３７】
請求項６の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によれば、請求項４を実現する一つの具体的な確実な手段として、その価値が高い。すなわち、従来の二分の一波長迂回線路型平衡不平衡変換装置と同様の機能を有する平衡不平衡変換装置の本体部分をプラズマ生成用真空容器の中に挿入することなく、大気側に設置して応用することが可能となり、かつ、使用電力の波長に対応する為の該平衡不平衡変換装置の長さの調整が大気側に設置の該平衡不平衡変換装置の構成部材の同軸ケーブルの長さの調整により容易に簡便に実施可能となり、かつ、該真空容器内部での異常放電の原因である同軸ケーブル端部の漏洩電流の発生を抑制可能となったので、該真空容器の寸法がコンパクト化され、かつ、一対の電極間のプラズマの均一性が改善されるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上が再現性良く可能である。この効果は、ＬＳＩ，ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池業界での生産性向上に関し、貢献度が著しく大きい。
【００３８】
なお、請求項６の装置は上記請求項５の場合に比べて構成部材の一つである同軸ケーブルの数が１本少ないので、構造が簡単であるが、特別仕様の同軸ケーブル用分岐器を用意する必要がある。
【００３９】
請求項７の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によれば、請求項４を実現する一つの具体的な確実な手段として、その価値が高い。すなわち、従来のＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置では問題であった真空容器内部での同軸ケーブルと電極の接合部分での漏洩電流及び該接合部分近傍での異常放電の発生を確実に抑制可能となり、一対の電極間のプラズマの均一性が改善されるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上が再現性良く可能である。この効果は、ＬＳＩ，ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池業界での生産性向上に関し、貢献度が著しく大きい。
【００４０】
請求項８のプラズマ表面処理装置によれば、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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、前記平衡不平衡変換装置が請求項１ないし７のいずれか１項に記載の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置により構成されことにより、該平衡不平衡変換装置の本体部分が実質的に前記真空容器の外部に設置可能となり、かつ、使用電力の波長に対応する為の該平衡不平衡変換装置の長さ調整あるいはＬＣブリッジ型回路の調整が容易に簡便に実施可能となり、かつ、真空容器内部に設置の同軸ケーブルと電極の接合部分での漏洩電流及び異常放電を確実に抑制可能となり、一対の電極間のプラズマの均一性が改善されるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上が再現性良く可能である。この効果は、ＬＳＩ，ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池業界での生産性向上に関し、貢献度が著しく大きい。
【００４１】
請求項９のプラズマ表面処理方法によれば、排気系を備えた真空容器と、この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、基板がセットされる第１の電極と前記第１の電極に対向設置される第２の電極からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置を具備し、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方法において、前記平衡不平衡変換装置を請求項１ないし７のいずれか１項に記載の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置によって構成し、プラズマ表面処理を行うことにより、該平衡不平衡変換装置の本体部分が実質的に前記真空容器の外部に設置可能となり、かつ、使用電力の波長に対応する為の該平衡不平衡変換装置の長さ調整が容易に簡便に実施可能となり、かつ、真空容器内部に設置の同軸ケーブルと電極の接合部分での漏洩電流及び異常放電を確実に抑制可能となり、一対の電極間のプラズマの均一性が改善されるので、従来困難視されていたＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の電源を用いる高密度プラズマの空間分布の均一化が可能となり、基板に対する均一な表面処理、即ち製膜速度およびエッチング速度の向上と均一性向上が再現性良く可能である。この効果は、ＬＳＩ，ＬＣＤ、複写機用感光体の産業のみならず、太陽電池業界での生産性向上に関し、貢献度が著しく大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
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用平衡不平衡変換装置、該平衡不平衡変換装置により構成のプラズマ表面処理装置およ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および方法に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
図１〜図３を参照して、本発明に関する実施例１の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置、該平衡不平衡変換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）について説明する。
【００４４】
図１は実施例１に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図、図２は図１のプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第１の具体例１００を示す説明図及び図３は図２の平衡不平衡変換装置の第１の具体例１００の構成部材である管型導電体と円筒型導電体の接続部の構成を示す説明図である。
【００４５】
先ず、装置の構成を説明する。図１〜図３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、即ち第１の非接地電極２と図示しない基板ヒータ３を内臓した第２の非接地電極４が配置されている。該第１及び第２の非接地電極２、４は、それぞれ、図示しない絶縁物支持材５ａ、５ｂで真空容器１に固着されている。該第１の非接地電極２には直径２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の多数の小孔６が開口率４０％〜６０％で配置されている。前記第１の非接地電極２の周りにはアースシールド７が配置されている。該アースシールド７は、不必要な部分での放電を抑制し、かつ、放電ガス供給管８ａ、８ｂより供給されるＳｉＨ４等放電ガスを、図示しない整流孔９および前記非接地電極２に配置されている多数の小孔６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。また、前記アースシールド７は、排気管１０および図示しない真空ポンプ１１と組み合わせて使用されることのより、プラズマ生成空間でプラズマ化された使用済みの放電ガスを排出する機能を有している。
【００４６】
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〜１，３３０Ｐａ）程度に調整できる。真空容器１０１の真空到達圧力は２〜３Ｅ−７Ｔｏｒｒ（２．６６〜３．９９Ｅ−５Ｐａ）程度である。
【００４７】
符番１２は基板で、図示しないゲートバルブ１３の開閉操作により、第２の非接地電極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。
【００４８】
符番１４は高周波電源で、周波数３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ（ＶＨＦ帯域）の電力を発生する。その電力は同軸ケーブル１５、インピーダンス整合器１６、後述の第２の同軸ケーブル１０９ｂ、後述の平衡不平衡変換装置１００及び図示しない絶縁環１０２ａ、１０２ｂに囲繞されている第１及び第２の給電線１８ａ，１８ｂを介して、一対の電極２，４の電力供給箇所１７ａ、１７ｂに供給される。
【００４９】
符番１００は、平衡不平衡変換装置の第１の具体例で、図２図示の構成を有する。図２において、前記真空容器１の壁に配置されたフランジ１０８及び該フランジ１０８と組み合わせて用いられる金属製芯棒１０５と第１の誘電体１０６ａと第１の管型導電体１０７ａと第２の誘電体１０６ｂと第２の管型導電体１０７ｂと第３の誘電体１０６ｃから成る真空装置用同軸ケーブル接続端子１０３の真空側面の該金属製芯棒１０５及び該第１の管型導電体１０７ａに、それぞれ、第３の管型導電体１０７ｃで囲繞された第１の同軸ケーブル１０９ａの一方の端部の芯線１１０ａ及び外部導体１１１ａがプラグ１１２ａ及びナット１１３ａを介して接続されるとともに、該真空用同軸ケーブル接続端子１０３の真空側面の第２の管型導電体１０７ｂに該第３の管型導電体１０７ｃの一方の端部が接続され、かつ、該第３の管型導電体１０７ｃと該第１の同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａとの間に絶縁環１１４ａが設置される。他方、該真空用同軸ケーブル接続端子１０３の大気側面の金属製芯棒１０５及び第１の管型導電体１０７ａに、それぞれ、第４の管型導電体１０７ｄ及び円筒型導電体１１５で囲繞された第２の同軸ケーブル１０９ｂの一方の端部の芯線１１０ｂ及び外部導体１１１ｂが、それぞれ、プラグ１１２ｂ及びナット１１３ｂを介して接続され、該真空用同軸ケーブル接続端子１０３の大気側面の第２の管型導電体１０７ｂに該第４の管型導電体１０７ｄの一方の端部が接続され、該第４の管型導電体１０７ｄの他方の端部と該円筒型導電体１１５の一方の端部が内筒と外筒の関係を持たせる形で密着され、該円筒型導電体１１５の他方の端部が該第２の同軸ケーブル１０９ｂの外部導体１１１ｂに密着されるとともに、該第４の管型導電体１０７ｄ及び円筒型導電体１１５と該第２の同軸ケーブルの外部導体１１１ｂの間に絶縁環１１４ｂ、１１４ｃが設置される。なお、ここで、絶縁環は必ずしも必要な部材でなく、該第１の同軸ケーブル１０９ａの外部導体と該第３の管型導電体１０７ｃが短絡しないようにできればよい。そして、該第１の同軸ケーブル１０９ａの端面から該フランジ１０８までの距離と該第３の管型導電体１０７ｃの端面から該フランジ１０８までの距離が等しくなるように配置され、該第３の管型導電体１０７ｃの他方の端部即ち開放されている側の端部から該円筒型導電体の閉じた方の端面１１６までの距離が、前記高周波電源から供給される高周波電力の波長λの四分の一に設定される。そして、該第２の同軸ケーブル１０９ｂの他方の端部の芯線１１０ｂ及び外部導体１１１ｂを入力部とし、該第１の同軸ケーブル１０９ａの他方の芯線１１０ａ及び外部導体１１１ａを出力部として、第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂを介して電極２，４上の電力給電点１７ａ、１７ｂに接続される。なお、出力部の芯線１１０ａ及び外部導体１１１ａに接続された第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂには図示しない絶縁環１０２ａ、１０２ｂを被せられ、異常放電が抑制される。
【００５０】
ただし、上記構成において、該第３の管型導電体１０７ｃと該第１の同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａとの間に設置される絶縁環１１４ａは、該第３の管型導電体１０７ｃと該第１の同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａとの短絡を防止するために用いられるもので、必ずしも必須のものではない。同様に、該第４の管型導電体１０７ｄ及び円筒型導電体１１５と該第２の同軸ケーブルの外部導体１１１ｂの間に設置される絶縁環１１４ｂ、１１４ｃも短絡を防止するために用いられるもので、必ずしも必須のものではない。
【００５１】
また、該第３の管型導電体１０７ｃと第１の同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａとの間隔は、絶縁性を確保できればとくに問題はないが、好ましくは、プラズマ生成中に電子及びイオンの影響で導通状態になることを抑制する為、パッシェンの法則を考慮することにより、上記一対の電極間隔の五分の一ないし十分の一、あるいは５倍以上に設定される。
【００５２】
図１及び図２において、第１の同軸ケーブル１０９ａの端面及び該第３の管型導電体１０７ｃの開放端面から前記円筒型導電体１１５の端部１１６を見た回路は、長さが波長の四分の一である先端短絡のフィーダと同じであるので、その伝播路のインピーダンスは無限大である。したがって、上記第１の同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａ端面からの電流の漏洩は発生しない。
【００５３】
上記漏洩電流発生を抑制するための上記平衡不平衡変換装置１００の長さの調整において、上記第１、第２、第３の絶縁環１１４ａ、１１４ｂ，１１４ｃ及び第２の誘電体１０６ｂの影響で、該第３の管型導電体１０７ｃ、該第４の管型導電体１０７ｄ及び該円筒型導電体１１５内を伝播する際の電波の波長は、真空中伝播の場合の波長と異なり、かつ、予め理論計算して求めた波長の値と異なる場合があるので、実際に電力を供給しつつ簡便に調整することが必要かつ重要である。この場合、上記第４の管型導電体１０７ｄに密着している円筒型導電体１１５の接続部分をスライドさせることにより所望の漏洩電流抑制機能を確認することが可能である。ここでは、図３に示すように、円筒型導電体１１５にスリット１１８を設置するとともに、締め付けバンド１１９を併用することにより、両者を容易にスライド出来て、かつ、両者間の密着性を確実に実施することができる。そして、円筒型導電体１１５の端部１１６と第２の同軸ケーブル１０９ａの外部導体の接続部に締め付けビス１１７を併用することにより、両者間の密着性を確実に実施することができる。
【００５４】
上記漏洩電流発生を抑制するための上記平衡不平衡変換装置１００の長さの調整において、漏洩電流抑制機能の確認が困難である場合には、次に説明するような確認手段を用いることもできる。即ち、図１において、図示しない電圧定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ：略して、ＶＳＷＲと呼ぶ）を測定するＶＳＷＲ計を、インピーダンス整合器１６と平衡不平衡変換装置１００の間に設置して、上記円筒型導電体１１５の接続部分をスライドさせた場合の進行波と反射波の干渉で発生する定在波の電圧の最大値と最小値の比（ここでは、これをＳと表す）を測定・表示する。そして、インピーダンス整合器１６の出力側から平衡不平衡変換装置１００を介して一対の電極へ伝播していく進行波と一対の電極側からインピーダンス整合器１６の方へ戻ってくる反射波により発生する定在波の電圧最大値と電圧最小値に関する情報をＳ（即ちＶＳＷＲ）の値で読む。仮に、Ｓ＝３程度以上の場合、平衡不平衡変換装置の第２の具体例１００の長さの調整を調整する。一般に、同軸ケーブルの接合部に異常が無ければ、上記Ｓは、Ｓ＝３程度以下になる。
【００５５】
次に、上記構成のプラズマ表面処理装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用のａ−Ｓｉを製膜する方法を説明する。図１〜図３において、予め、基板１２を第２の非接地電極４の上に設置し、真空ポンプ１１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８ａ，８ｂからＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、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５００Ｗを供給する。なお、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
【００５６】
即ち、高周波電源１４の出力を例えば６０ＭＨｚで５００Ｗとし、その出力を同軸ケーブル１５、インピーダンス整合器１６、第２の同軸ケーブル１０９ｂを含む平衡不平衡変換装置１００及び図示しない絶縁環１０２ａ、１０２ｂを被せられた第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂを介して、電力給電点１７ａ、１７ｂに供給する。この場合、上記インピーダンス整合器１６及び高周波電源１４に付属の進行波及び反射波の電力値モニターを組み合わせて用いることにより、インピーダンス整合器１６の上流側には上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。仮に、上記平衡不平衡変換装置の第１の具体例１００の長さの調整が周波数６０ＭＨｚに整合していないことが原因で、第１の同軸ケーブル１０９ａと一対の電極２，４の間で電流の漏洩電流が発生している場合、一旦、プラズマの生成を中断し、上記平衡不平衡変換装置の第１の具体例１００の長さを調整する。その調整は、上記図２及び図３に示したように、該スリット１１８付の円筒型導電体１１５の締め付けバンド１１９及び締め付けビス１１７を緩め、該第４の管型導電体１０７ｄに密着している円筒型導電体１１５の接続部分を適当長さだけスライドさせる。その後、該締め付けバンド１１９及び締め付けビス１１７を締め付けることにより、両者間の密着性を確実に実施することができる。そして、再度プラズマを生成し、上記電力の反射が抑制されたことを確認することができる。その結果、ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成される。
【００５７】
なお、上記インピーダンス整合器１６及び上記進行波及び反射波の電力値モニターで上記平衡不平衡変換装置の第１の具体例１００の長さを調整できない場合は、上記ＶＳＷＲ計を用いることにより確実に実施できる。
【００５８】
上記電力供給箇所１７ａ，１７ｂへの電力供給が、漏洩電流の発生を抑制して実施できることから、第１および第２の給電線１０１ａ、１０１ｂ近傍には局部放電など異常放電は発生しない。なお、前記第１および第２の給電線１８ａ、１８ｂ回りの絶縁環１０２ａ，１０２ｂの絶縁効果も、両者間での異常放電を抑制している。また、従来技術では一対の電極周辺のアース構造および配線状況に関係する漏洩電流発生するので、再現性の良いプラズマ生成は困難であるが、本実施例では漏洩電流が発生しないので、再現性の良いプラズマを生成できる。
【００５９】
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１２表面に吸着されることにより、ａ−Ｓｉ膜が堆積する。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。
【００６０】
上記の手順で製膜する場合の具体的条件を以下に説明する。サイズ１２００ｍｍｘ３００ｍｍ（厚み４ｍｍ）程度のガラス基板１２に製膜速度１ｎｍ/ｓ、膜厚分布±１０％のａ−Ｓｉを製膜することを実施する。
【００６１】
製膜条件は次の通りである。
（製膜条件）
放電ガス：ＳｉＨ４
流量：５００ｓｃｃｍ
圧力：０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）
電源周波数：６０ＭＨｚ
電力：５００Ｗ
基板１３の温度：１８０℃
【００６２】
上記製膜条件でプラズマを生成すると、上記平衡不平衡変換装置１００により電力供給系と一対の電極との接続部での伝送特性が整合され、漏洩電流の発生が抑制されるので、生成されるプラズマの密度の空間的分布は、従来に比べて、再現性良く均一になる。その結果、製膜されるａ−Ｓｉの膜厚分布は従来に比べて、再現性良く均一になる。数値的にはａ−Ｓｉ膜厚分布が±１０以内で製膜が可能となる。
【００６３】
なお、本実施例では、一対の電極２，４にそれぞれ、給電点を1点（一対）としているので、基板サイズは上記１２００ｍｍｘ３００ｍｍ程度に制約されるが、給電点数を増加すればサイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。
【００６４】
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工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【００６５】
（実施例２）
図１及び図４を参照しながら、本発明に関する実施例２の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置、該平衡不平衡変換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）
について説明する。
【００６６】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、図１ないし図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４は実施例２に係わるプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第２の具体例を示す説明図である。図４図示の実施例２のプラズマ表面処理装置の構成は、実施例１の構成即ち図１において、平衡不平衡変換装置として用いられた平衡不平衡変換装置の第１の具体例１００に代えて、図４に示す平衡不平衡変換装置の第２の具体例２００を用いるもので、その他の装置構成要素は同様である。それ故、平衡不平衡変換装置の第２の具体例２００以外の装置の構成要素については図１ないし図３を参照することにし、ここでは説明を省略する。また、この平衡不平衡変換装置の第２の具体例２００を用いたプラズマ表面処理の実施手順については省略し、実施例１を参照する。
【００６７】
図４は図１図示のプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第１の具体例１００に代えて用いられる平衡不平衡変換装置の第２の具体例２００の構成を示す説明図である。
【００６８】
図４図示の平衡不平衡変換装置の第２の具体例２００の構成は次に示す通りである。前記真空容器１の壁に配置されたフランジ２０２及び  該フランジ２０２と組み合わせて用いられる金属製芯棒１０５と第１の誘電体１０６ａと第１の管型導電体１０７ａと第２の誘電体１０６ｂと該フランジ２０２に密着されている第２の管型導電体２０３から成る真空装置用同軸ケーブル接続端子２０１の真空側面の該金属製芯棒１０５及び該第１の管型導電体１０７ａに、それぞれ、該第２の管型導電体２０３で囲繞された第１の同軸ケーブル１０９ａの一方の端部の芯線１１０ａ及び外部導体１１１ａがプラグ１１２ａ及びナット１１３ａを介して接続されるとともに、該第２の管型導電体２０３と該第１の真空用同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａとの間に絶縁環１１４ａが設置される。他方、該真空装置用同軸ケーブル接続端子２０１の大気側面の金属製芯棒１０５及び第１の管型導電体１０７ａに、それぞれ、該第２の管型導電体２０３及び
円筒型導電体１１５で囲繞された第２の同軸ケーブル１０９ｂの一方の端部の芯線１１０ｂ及び外部導体１１１ｂが、プラグ１１２ｂ及びナット１１３ｂを介して接続され、該第２の管型導電体２０３の他方の端部と該円筒型導電体１１５の開放側の端部が内筒と外筒の関係を持たせる形で密着され、該円筒型導電体１１５の底面１１６の中央部が第２の同軸ケーブル１０９ｂの外部導体１１１ｂに密着されるとともに、該第２の管型導電体２０３及び円筒型導電体１１５と該第１の大気用同軸ケーブル１０９ｂの外部導体１１１ｂの間に絶縁環１１４ｂ、１１４ｃが設置される。なお、ここで、絶縁環は必ずしも必要な部材でなく、該第１の同軸ケーブルの外部導１１１ａと該第２の管型導電体２０３が短絡しないように、かつ、該第２の管型導電体２０３及び円筒型導電体１１５と第２の同軸ケーブル１０９ｂの外部導体１１１ｂが短絡しないようにできればよい。そして、該第１の同軸ケーブル１０９ａの端面から該フランジ２０２までの距離と該第２の管型導電体２０３の端面から該フランジ２０２までの距離とが等しくなるように設置され、かつ、該第２の管型導電体２０３の開放端部面から該円筒型導電体１１５の底面１１６までの距離が、前記高周波電源から供給される高周波電力の波長の四分の一に設定される。そして、該第２の用同軸ケーブル１０９ｂの他方の端部の芯線１１０ｂ及び外部導体１１１ｂを入力部とし、該第１の同軸ケーブル１０９ａの他方の芯線１１０ａ及び外部導体１１１ａを出力部として、それぞれ第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂを介して電極２，４上の電力給電点１７ａ、１７ｂに接続される。なお、第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂには、図示しない絶縁環１０２ａ、１０２ｂが被せられる。
【００６９】
ただし、上記構成において、該第２の管型導電体２０３と該第１の真空用同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａとの間に設置される絶縁環１１４ａは、該第２の管型導電体２０３と該第１の真空用同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａとの短絡防止に用いられるもので、必ずしも必須のものではない。同様に、該第２の管型導電体２０３及び円筒型導電体１１５と該第１の大気用同軸ケーブル１０９ｂの外部導体１１１ｂの間に設置される絶縁環１１４ｂ、１１４ｃも同じ理由により、必ずしも必須のものではない。
【００７０】
また、該第２の管型導電体２０３と第１の同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａとの間隔は、絶縁性を確保できればとくに問題はないが、好ましくは、プラズマ生成中に電子及びイオンの影響で導通状態になることを抑制する為、パッシェンの法則を考慮することにより、上記一対の電極間隔の五分の一ないし十分の一、あるいは５倍以上に設定される。
【００７１】
図１及び図４において、第１の同軸ケーブル１０９ａの端面及び該第２の管型導電体２０３の開放端面から前記円筒型導電体１１５の端部１１６を見た回路は、長さが波長の四分の一である先端短絡のフィーダと同じであるので、その伝播路のインピーダンスは無限大である。したがって、上記第１の同軸ケーブル１０９ａの外部導体１１１ａの端面からの電流の漏洩は発生しない。
【００７２】
上記漏洩電流発生を抑制するための上記平衡不平衡変換装置２００の長さの調整において、上記第１、第２、第３の絶縁環１１４ａ、１１４ｂ，１１４ｃ及び第２の誘電体１０６ｂの影響で、該第２の管型導電体２０３及び該円筒型導電体１１５内を伝播する際の電波の波長は、真空中伝播の場合の波長と異なり、かつ、予め理論計算して求めた波長の値と異なる場合があるので、実際に電力を供給しつつ簡便に調整することが必要かつ重要である。この場合、上記第２の管型導電体２０３に密着している円筒型導電体１１５の接続部分をスライドさせることにより所望の漏洩電流抑制機能を確認することが可能である。ここでは、前記図３に示すように、円筒型導電体１１５にスリット１１８を設置するとともに、締め付けバンド１１９を併用することにより、両者を容易にスライド出来て、かつ、両者間の密着性を確実に実施することができる。そして、円筒型導電体１１５の端部１１６と第２の同軸ケーブル１０９ａの外部導体の接続部に締め付けビス１１７を併用することにより、両者間の密着性を確実に実施することができる。
【００７３】
上記漏洩電流発生を抑制するための上記平衡不平衡変換装置２００の長さの調整において、漏洩電流抑制機能の確認が困難である場合には、次に説明するような確認手段を用いることもできる。即ち、図１において、図示しない電圧定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ：略して、ＶＳＷＲと呼ぶ）を測定するＶＳＷＲ計を、インピーダンス整合器１６と平衡不平衡変換装置２００の間に設置して、上記円筒型導電体１１５の接続部分をスライドさせた場合の進行波と反射波の干渉で発生する定在波の電圧の最大値と最小値の比（ここでは、これをＳと表す）を測定・表示する。そして、インピーダンス整合器１６の出力側から平衡不平衡変換装置２００を介して一対の電極へ伝播していく進行波と一対の電極側からインピーダンス整合器１６の方へ戻ってくる反射波により発生する定在波の電圧最大値と電圧最小値に関する情報をＳ（即ちＶＳＷＲ）の値で読む。仮に、Ｓ＝３程度以上の場合、平衡不平衡変換装置の第２の具体例２００の長さの調整を調整する。一般に、同軸ケーブルの接合部に異常が無ければ、上記Ｓは、Ｓ＝３程度以下になる。
【００７４】
なお、本実施例２では、平衡不平衡変換装置の第２の具体例２００を用いたプラズマ表面処理の実施手順については省略し、実施例１を参照するとしたが、実施例１と同様に、一対の電極２，４にそれぞれ、給電点を１点（一対）としているので、基板サイズは上記１２００ｍｍｘ３００ｍｍ程度に制約される。しかし、給電点数を増加すればサイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。
【００７５】
また、上記実施例２によれば、電源周波数３０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚにおいて、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工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【００７６】
（実施例３）
図５及び図６を参照して、本発明に関する実施例３の高周波プラズマ発生用平衡不平衡変換装置、該平衡不平衡変換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）について説明する。先ず、装置の構成について説明する。図５は実施例３に係わるプラズマ表面処理装置の構成図、図６（ａ）、（ｂ）は  実施例３の理想的な構成を示す説明図である。
【００７７】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、図１ないし図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５図示の実施例３のプラズマ表面処理装置の構成は、次に説明する電力供給系以外は、図１と同様である。すなわち、高周波電源１４、大気用同軸ケーブル１５、インピーダンス整合器１６、第１の大気用同軸ケーブル５０１、ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置５０２、第２及び第３の大気用同軸ケーブル５０３ａ、５０３ｂ、真空容器に配置の第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子５０４ａ、５０４ｂ、第１及び第２の真空用同軸ケーブル５０５ａ、５０５ｂ、短絡用導体５０６、第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂから構成される電力供給系以外は、図１と同様である。それ故、該電力供給系以外の装置の構成については、図１を参照することにし、ここでは説明を省略する。また、該電力供給系を用いた実施例３のプラズマ表面処理の実施手順については省略し、実施例１を参照する。
【００７８】
上記構成において、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル５０５ａ、５０５ｂの外部導体を短絡する手段として、該短絡用導体５０６を用いている理由は次の通りである。すなわち、実施例３の基本的な構成としては、図５図示のように、排気系を備えた真空容器１と、この真空容器１内に放電用ガスを供給する放電用ガス供給管８ａ、８ｂと、基板１２がセットされる第１の電極４と前記第１の電極４に対向設置される第２の電極２からなる一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給する電力供給系１４、１５、１６、５０１と、前記電力供給系と組み合わせて用いられる平衡不平衡変換装置５０２を配置させて、長さが等しい２本の同軸ケーブル５０５ａ，５０５ｂのそれぞれの一方の端部の芯線を前記一対の電極に設けられた電力供給点１７ａ、１７ｂに接続し、該端部のそれぞれの同軸ケーブルの外部導体を短絡するとともに、該２本の同軸ケーブル５０５ａ，５０５ｂの他方の端部の芯線及び外部導体に、それぞれに前記真空容器１の壁に配置の同軸ケーブル接続端子５０４ａ、５０４ｂを介して電力を供給し、該電力の電圧の位相差を１８０度に調整する手段５０２を設けるということを特徴としている。
【００７９】
上記長さが等しい２本の同軸ケーブル５０５ａ，５０５ｂのそれぞれの一方の端部の外部導体を短絡することの作用としては、第１に、該２本の同軸ケーブル５０５ａ，５０５ｂのそれぞれの端部で発生する漏洩電流が、大きさが等しく、方向が逆であるので、互いに消去されて、その結果、出力部である該２本の同軸ケーブル５０５ａ，５０５ｂのそれぞれの芯線から位相差１８０度の電圧を持つ電力を漏洩電流抑制して供給可能となる。第２に、２本の同軸ケーブル５０５ａ，５０５ｂの端部の外部導体の外表面の電位が同じとなるので、該２本の同軸ケーブル５０５ａ，５０５ｂの芯線から出力される電力の電圧の基準値が時間的に安定する。このことは、真空容器内部に配線される該２本の同軸ケーブル５０５ａ，５０５ｂの真空装置内部の部材の構造及びアース条件に影響される度合いが著しく小さくなることを意味している。
【００８０】
上記２本の同軸ケーブル５０５ａ，５０５ｂの端部の短絡の手段としては、図６（ａ）に示すように、真空容器内部に２本の同軸ケーブル３１１ａ、３１１ｂを平行に配置し、それらの外部導体を密着することにより、短絡状態３１２を作るのが常識的で、かつ理想的である。この状態であれば、該２本の同軸ケーブル３１１ａ、３１１ｂの外部導体に漏れてくる電流は互いにキャンセルして確実に漏洩電流の防止を実現できる。しかしながら、図６（ａ）図示の大気用同軸ケーブル３１４ａ、３１４ｂ、真空装置用同軸ケーブル接続端子３１５、真空同軸ケーブル３１１ａ、３１１ｂの芯線３１７ａ、３１７ｂ等からなる構成は、真空装置用同軸ケーブル接続端子３１５が汎用的部材で無く特殊仕様であること及び真空同軸ケーブル３１１ａ、３１１ｂが平行に密着されていれば実際に応用する場合、使用条件が制約されることがある。それ故、図６（ａ）の構成は、実用上は特殊ケースの応用に限定されると考えられる。また、図６（ｂ）に示すように、大気用同軸ケーブル３２４ａ、３２４ｂ、真空装置用同軸ケーブル接続端子３２５ａ、３２５ｂ、芯線３２７ａ、３２７ｂを含む真空同軸ケーブル３２１ａ、３２１ｂからなる構成例である。該真空装置用同軸ケーブル接続端子３２５ａ、３２５ｂは汎用性のある部材であり、応用上は安価で便利であるが、点状にて接続する状態３２２は不安定である。それ故、この構成も実用上は特殊ケースの応用に限定されると考えられる。
【００８１】
したがって、実際的には、図５図示の同軸ケーブル端部の外部導体の短絡手段は、短絡用導体５０６のような形態が考えられる。当然ながら、図６（ａ）、（ｂ）に示したような構成が最も好ましい形態である。
【００８２】
図５において、高周波電源１４の出力、例えば周波数７０ＭＨｚで出力５００Ｗの電力が大気用同軸ケーブル１５、インピーダンス整合器１６及び第１の大気用同軸ケーブル５０１を介してＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置５０２に入力される。該ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置５０２に入力された電力は２分配され、かつ２分配された電力の電圧の位相差が１８０度に調整される。該電圧の位相差が１８０度の関係にある２分配された電力は、それぞれ、長さが同じ、例えば長さ６０ｃｍの第２及び第３の大気用同軸ケーブル５０３ａ、５０３ｂを伝播し、第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子５０４ａ、５０４ｂを介して、長さが同じ、例えば長さ２０ｃｍで、かつ、一方の端部の外部導体同士が短絡用導体５０６で短絡されている第１及び第２の真空用同軸ケーブル５０５ａ、５０５ｂに伝送される。該第１及び第２の真空用同軸ケーブル５０５ａ、５０５ｂに伝送された電力は、その端部の芯線に接続された第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂを用いて電力給電点１７ａ、１７ｂに供給される。
【００８３】
ここで、上記短絡用導体５０６の長さは、使用電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一以下になるように設定される。該短絡用導体５０６の長さを該電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一以下に設定する理由は、超高周波で顕著に現れる電力伝播時の表皮効果に起因するインピーダンスの増大により、該短絡用導体５０６が短絡の機能を発揮できなくなるからである。すなわち、長さが不適当であれば、超高周波的に両者を短絡したことにならないという意味である。その結果、該ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置５０２に第１の大気用同軸ケーブル５０１で入力された高周波電力は、出力部となる該第１及び第２の真空用同軸ケーブル５０５ａ、５０５ｂの一方の端部のそれぞれの芯腺から、電圧の位相差が１８０度の関係をもつ電力が該第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂを介して、電力供給点１７ａ、１７ｂに供給される。
【００８４】
ただし、上記電力供給系において、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル５０５ａ、５０５ｂの一方の端部同士が、長さが該電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一以下である短絡用導体５０６で短絡されていなければ、上記出力部の該第１及び第２の真空用同軸ケーブル５０５ａ、５０５ｂのそれぞれの外部導体及び端部の近傍には、漏洩電流が原因の強力な異常放電が発生する。
【００８５】
即ち、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル５０５ａ、５０５ｂの一方の端部の外部導体間を長さが該電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一以下の短絡用導体６０６で短絡する手段は画期的であると言える。
【００８６】
なお、本実施例３では、図５図示の装置を用いたプラズマ表面処理の実施手順については省略し、実施例１を参照するとしたが、実施例１と同様に、一対の電極２，４にそれぞれ、給電点を１点（一対）としているので、基板サイズは上記１２００ｍｍｘ３００ｍｍ程度に制約される。しかし、給電点数を増加すればサイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。
【００８７】
また、上記実施例３によれば、電源周波数３０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚにおいて、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工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【００８８】
（実施例４）
図７及び図８を参照して、本発明に関する実施例４の高周波プラズマ発生用平衡不平衡変換装置、該平衡不平衡変換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）について説明する。先ず、装置の構成について説明する。ただし、図１ないし図６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７は実施例４に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図、図８は図７のプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第４の具体例３００を示す説明図である。
【００８９】
図７及び図８図示の実施例４のプラズマ表面処理装置の構成は、実施例１の構成図即ち図１において、平衡不平衡装置として用いられた平衡不平衡装置の第１の具体例１００に代えて、図８に示す平衡不平衡変換装置の第４の具体例３００を用いるもので、その他の装置構成要素は同様である。それ故、平衡不平衡変換装置の第４の具体例３００以外の装置の構成要素については図１を参照することにし、ここでは説明を省略する。
【００９０】
図７及び図８において、真空容器１の壁に配置された第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子３０３ａ、３０３ｂの中、第１の真空装置用同軸ケーブル接続端子３０３ａの大気側面に長さがＬ例えば３０ｃｍの第３の同軸ケーブル３０５の一方の端部が接続され、該第２の同軸ケーブル３０５の他方の端部が同軸ケーブル用Ｔ型コネクター３０７の第１の接続部に接続され、該同軸ケーブル用Ｔ型コネクター３０７の第２の接続部に長さが前記高周波電力の波長λの二分の一例えば１３７ｃｍ（周波数７０ＭＨｚ、真空中の波長４．２ｍ、同軸ケーブル伝播時の波長短縮率０．６５の場合）と該第３の同軸ケーブルの長さＬ（例えば３０ｃｍ）を加えた値に等しい長さ即ち（λ／２＋Ｌ）例えば１６７ｃｍである第２の同軸ケーブル３０６の一方の端部が接続され、該第２の同軸ケーブル３０６の他方の端部が前記真空容器１の壁に配置された第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子３０３ｂの大気側面に接続され、該同軸ケーブル用Ｔ型コネクター３０７の第３の接続部に第１の同軸ケーブル３０４の一方の端部が接続される。そして、該第１の同軸ケーブル３０４の他方の端部の芯線及び外部導体が入力部として用いられる。そして、該第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子３０３ａ、３０３ｂの真空側面に、それぞれ、長さが等しい例えば２０ｃｍの長さの第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの一方の端部が接続され、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの他方の端部のそれぞれの外部導体が長さが使用電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一以下、例えば５ｃｍ（７０ＭＨｚ、λ＝４．２ｍ）の短絡用導電体３０８で短絡され、かつ、それぞれの芯線３０１ａ、３０１ｂを出力部として、第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂに接続される。この場合、該芯線３０１ａ、３０１ｂから出力される電圧及び電流は、第１の同軸ケーブル３０４と同軸ケーブル用Ｔ型コネクター３０７の接続部で分岐された２つの伝送路の長さが使用電力の波長の二分の一であるので、位相差が１８０度となり、平衡伝送路になっている。即ち、第１の同軸ケーブル３０４の一方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、第１及び第２の真空用同軸ケーブルの芯線３０１ａ、３０１ｂを出力部とする平衡不平衡変換装置３００が構成されている。
【００９１】
ここで、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの長さは同じ長さである必要がある。また、該同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの端部を短絡する短絡用導電体３０８の長さは、使用電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一程度以下に短くする必要がある。その理由は高周波数で顕著に現れる電力伝播時の表皮効果に起因するインピーダンスの増大により、該短絡用導体３０８が短絡の機能を発揮できなくなるからである。すなわち、長さが不適当であれば、両者を短絡したことにならないで、短絡用導電体３０８の長さ方向で電位が発生し、その結果として該同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの端部より漏洩電流が原因の異常放電が発生する。すなわち、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの端部の外部導体が互いに同電位すなわち短絡状態になることが漏洩電流抑制上、重要なポイントである。
【００９２】
すなわち、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの一方の端部の外部導体間を長さが該電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一以下の短絡用導体３０８で短絡する手段は画期的であると言える。
【００９３】
次に、上記構成の表面処理装置を用いて、ａ−Ｓｉ太陽電池用のａ−Ｓｉを製
膜する方法を説明する。図７及び図８において、予め、基板１２を第２の非接地電極４の上に設置し、真空ポンプ１１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８ａ，８ｂからＳｉＨ４ガスを、例えば５００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）で供給しつつ、一対の電極２，４に高周波電力を、例えば周波数７０ＭＨｚの電力５００Ｗを供給する。なお、基板温度は８０〜３５０℃の範囲、例えば１８０℃に保持する。
【００９４】
即ち、高周波電源１４の出力を例えば７０ＭＨｚ、５００Ｗの出力を同軸ケーブル１５、インピーダンス整合器１６を介して、第１の同軸ケーブル３０４を含む平衡不平衡変換装置の具体例３００及び図示しない絶縁環１０２ａ、１０２ｂを被せられた第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂを介して、電力給電点１７ａ、１７ｂに供給する。この場合、上記インピーダンス整合器１６を調整することにより、インピーダンス整合器１６の上流側には上記供給電力の反射波が戻らないようにできる。仮に、上記平衡不平衡変換装置の第３の具体例３００の長さの調整が周波数７０ＭＨｚに整合していないことが原因で、第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの端部で漏洩電流が発生している場合、一旦、プラズマの生成を中断し、上記平衡不平衡変換装置の第３の具体例３００の構成部材の第２の同軸ケーブル３０６の長さを変更する。その場合、予め、長さの異なる数本の第２の同軸ケーブル３０６を用意しておき、それを順次交換して、再度プラズマを生成し、上記電力の反射が抑制されたことを確認することができる。その結果、ＳｉＨ４ガスのプラズマが生成される。なお、上記電力の反射の程度だけで、漏洩電流の発生の有無が確認できない場合は、実施例１及び２の場合と同様に、ＶＳＷＲ計をインピーダンス整合器１６と同軸ケーブル用Ｔ型コネクター３０７の間に設置して、進行波と反射波の干渉で発生する定在波の電圧の最大値と最小値の比（ここでは、これをＳと表す）を測定・表示する。そして、インピーダンス整合器１６の出力側から平衡不平衡変換装置３００を介して一対の電極へ伝播していく進行波と一対の電極側からインピーダンス整合器１６の方へ戻ってくる反射波により発生する定在波の電圧最大値と電圧最小値に関する情報をＳ（即ちＶＳＷＲ）の値で読む。仮に、Ｓ＝３程度以上の場合、平衡不平衡変換装置の第２の具体例２００の長さの調整を調整する。一般に、同軸ケーブルの接合部に異常が無ければ、上記Ｓは、Ｓ＝３程度以下になる。
【００９５】
なお、長さの異なる数本の上記平衡不平衡変換装置の第４の具体例３００の第２の同軸ケーブル３０６を予め用意しておくことは、高周波電源１４の周波数が若干変更された場合において、そのケーブル３０６を交換することで対応できるというメリットになる。
【００９６】
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１２表面に吸着されることにより、ａ−Ｓｉ膜が堆積する。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。  
【００９７】
上記の手順で製膜する場合の具体的条件を以下に説明する。サイズ１２００ｍｍｘ３００ｍｍ（厚み４ｍｍ）程度のガラス基板１２に製膜速度１ｎｍ/ｓ、膜厚分布±１０％のａ−Ｓｉを製膜することを実施する。
【００９８】
製膜条件は次の通りである。
（製膜条件）
放電ガス：ＳｉＨ４
流量：５００ｓｃｃｍ
圧力：０．５Ｔｏｒｒ（６６．５Ｐａ）
電源周波数：７０ＭＨｚ
電力：５００Ｗ
基板１３の温度：１８０℃
【００９９】
上記製膜条件でプラズマを生成すると、実施例１ないし実施例３と同様に、上記平衡不平衡変換装置により電力供給系と一対の電極との接続部での伝送特性が整合され、漏洩電流の発生が抑制されるので、生成されるプラズマの密度の空間的分布は、従来に比べて再現性良く均一になる。その結果、製膜されるａ−Ｓｉの膜厚分布は従来に比べて、再現性良く均一になる。数値的にはａ−Ｓｉ膜厚分布が±１０以内で製膜が可能となる。
【０１００】
なお、本実施例４では、一対の電極２，４にそれぞれ、給電点を１点（一対）としているので、基板サイズは上記１２００ｍｍｘ３００ｍｍ程度に制約されるが、給電点数を増加すればサイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。
【０１０１】
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、７０ＭＨｚ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工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【０１０２】
（実施例５）
図７及び図９を参照しながら、本発明に関する実施例５の高周波プラズマ生成用平衡不平衡変換装置、該平衡不平衡変換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）
について説明する。図９は実施例５に係わるプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第５の具体例を示す説明図である。
【０１０３】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、図１ないし図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。図９図示の実施例５のプラズマ表面処理装置の構成は、実施例４の構成即ち図７において、平衡不平衡装置として用いられた平衡不平衡変換装置の第４の具体例３００に代えて、図９に示す平衡不平衡変換装置の第５の具体例４００を用いるもので、その他の装置構成要素は同様である。それ故、平衡不平衡変換装置の第５の具体例４００以外の装置の構成要素については図１ないし図８を参照することにし、ここでは説明を省略する。また、この平衡不平衡変換装置の第５の具体例４００を用いたプラズマ表面処理の実施手順については省略し、実施例１及び実施例４を参照する。
【０１０４】
図９は図７のプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第５の具体例４００を示す説明図である。図９において、真空容器１の壁に配置された第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子３０３ａ、３０３ｂの一方の第１の真空装置用同軸ケーブル接続端子３０３ａの大気側面に同軸ケーブル用Ｔ型コネクター４０１の第１の接続部が接続され、該同軸ケーブル用Ｔ型コネクター４０１の第２の接続部には第１の同軸ケーブル３０４の一方の端部が、該同軸ケーブル用Ｔ型コネクター４０１の第３の接続部には長さが使用電力の波長λの二分の一である第２の同軸ケーブル４０２の一方の端部が接続され、該第２の同軸ケーブル４０２の他方の端部は前記真空容器１の壁に配置された第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子３０３ｂの大気側面に接続される。そして、該第１の同軸ケーブル３０４の他方の端部の芯線及び外部導体が入力部として用いられる。そして、該第１及び第２の真空装置用同軸ケーブル接続端子３０３ａ、３０３ｂの真空側面に、それぞれ、長さが等しい例えば２０ｃｍの長さの第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの一方の端部が接続され、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの他方の端部のそれぞれの外部導体間を長さが使用電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一以下、例えば５ｃｍ（７０ＭＨｚ、λ＝４．２ｍ）の短絡用導電体３０８で短絡し、かつ、それぞれの芯線３０１ａ、３０１ｂを出力部として、第１及び第２の給電線１８ａ、１８ｂに接続する。この場合、該芯線３０１ａ、３０１ｂから出力される電力は、それぞれ、該同軸ケーブル用Ｔ型コネクター４０１から第２の同軸ケーブル４０２及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ｂから成る線路を、及び該同軸ケーブル用Ｔ型コネクター４０１から第２の真空用同軸ケーブル３０２ｂの線路を介して伝播してくるので、両者の位相差は１８０度異なっている。すなわち、該第１の同軸ケーブル３０４の他方の端部の芯線及び外部導体を入力部とし、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの芯線３０１ａ、３０１ｂを出力部とする上記平衡不平衡変換装置の第４の具体例４００は平衡伝送（平衡線路）の機能を有している。
【０１０５】
ここで、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの長さは同じ長さである必要がある。また、該同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの端部を短絡する短絡用導電体３０８の長さは、使用電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一程度以下に短くする必要がある。その理由は高周波数で顕著に現れる電力伝播時の表皮効果に起因するインピーダンスの増大により、該短絡用導体３０８が短絡の機能を発揮できなくなるからである。すなわち、長さが不適当であれば、両者を短絡したことにならないで、短絡用導電体３０８の長さ方向で電位が発生し、その結果として該同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの端部より漏洩電流が原因の異常放電が発生する。すなわち、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの端部の外部導体が互いに同電位すなわち短絡状態になることが漏洩電流抑制上、重要なポイントである。
【０１０６】
すなわち、該第１及び第２の真空用同軸ケーブル３０２ａ、３０２ｂの一方の端部の外部導体間を長さが該電力の波長の三十分の一以下、好ましくは六十分の一以下の短絡用導体６０６で短絡する手段は画期的であると言える。
【０１０７】
なお、本実施例５では、平衡不平衡変換装置の第５の具体例４００を用いたプラズマ表面処理の実施手順については省略し、実施例１及び実施例４を参照するとしたが、実施例１及び実施例４と同様に、一対の電極２，４にそれぞれ、給電点を１点（一対）としているので、基板サイズは上記１２００ｍｍｘ３００ｍｍ程度に制約される。しかし、給電点数を増加すればサイズの幅は拡大可能であることは当然のことである。
【０１０８】
また、上記実施例５によれば、電源周波数３０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚにおいて、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工業的価値が著しく大きいことを意味している。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明に関する実施例１に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。
【図２】実施例１に係わる図１のプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第１の具体例を示す説明図。
【図３】実施例１に係わる図１のプラズマ表面処理装置での平衡不平衡変換装置の第１の具体例の構成部材である管型導電体と円筒型導電体の接続部の構成を示す説明図。
【図４】本発明に関する実施例２に係わるプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第２の具体例の構成を示す説明図。
【図５】本発明に関する実施例３に係わるプラズマ表面処理装置の構成図。
【図６】実施例３に関わる図５のプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の理想的な構成を示す説明図。
【図７】本発明に関する実施例４に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。
【図８】実施例４に係わる図７のプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第４の具体例を示す説明図。
【図９】本発明に関する実施例５に係わるプラズマ表面処理装置の一構成である平衡不平衡変換装置の第５の具体例を示す説明図。
【図１０】従来のプラズマ表面処理装置の第１の典型例の構成を示す説明図。
【図１１】従来のプラズマ表面処理装置の第２の典型例の構成を示す説明図。
【図１２】従来のプラズマ表面処理装置の第３の典型例の構成を示す説明図。
【図１３】従来のシュペルトップ型平衡不平衡変換装置の構成を示す説明図。
【図１４】従来の二分の一波長迂回型平衡不平衡変換装置の構成を示す説明図。
【符号の説明】
【０１１０】
１．．．真空容器、
２．．．第１の非接地電極、
３．．．図示しない基板ヒータ、
４．．．第２の非接地電極、
５ａ、５ｂ．．．図示しない絶縁物支持材、
６．．．小孔、
７．．．アースシールド、
８ａ、８ｂ．．．放電ガス供給管、
９．．．図示しない整流孔、
１０．．．排気管、
１１．．．図示しない真空ポンプ、
１２．．．基板、
１３．．．図示しないゲートバルブ、
１４．．．高周波電源、
１５．．．同軸ケーブル、
１６．．．インピーダンス整合器、
１７ａ、１７ｂ．．．第１及び第２の電力供給箇所、
１８ａ，１８ｂ．．．第１及び第２の給電線、
１００．．．平衡不平衡変換装置の第１の具体例、
１０９ｂ．．．第２の同軸ケーブル。
【図１】
2004207256.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004207256.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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