(57)【要約】      （修正有）【課題】ＶＨＦ帯域プラズマの表面処理への応用において、定在波の発生が抑制されて、一対の電極間の電力の強さの分布が均一化可能であり、その結果、大面積・均一のプラズマ表面処理化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】プラズマ発生用の電極２上の互いに対向する位置に第１及び第２の給電点２１,２７を配置し、それぞれの給電点に、互いに独立した２台の位相可変２出力の高周波電源１５,２８からの合計４つの出力端子１８,２４,３１,３６を２つずつ接続することにより、腹の位置がλ／４離れた２つの独立した定在波が発生する構成にしたこと。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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用電極であって、前記第１の電極に配置された第１の給電点に、前記第１のインピーダンス整合器の出力端子と、前記第３のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、かつ、前記第１の給電点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に配置された第２の給電点に、前記第２のインピーダンス整合器の出力端子と、前記第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高周波プラズマ発生用電極。
【請求項２】
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棒状あるいは板状の形状を有することを特徴とする請求項１記載の高周波プラズマ発生用電極。
【請求項３】
前記第１の電極は、１本の棒状導体を前記第２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Ｕ字型あるいははＷ字型の形状を有することを特徴とする請求項１記載の高周波プラズマ発生用電極。
【請求項４】
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含まれるように配置された棒状あるいはＵ字型形状あるいははＷ字型あるいは方形型の形状を有することを特徴とする請求項１記載の高周波プラズマ発生用電極。
【請求項５】
前記第１の電極は複数の電極から成り、該複数の電極は前記第２の電極に平行な面内に含まれるように配置されるということを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生用電極。
【請求項６】
前記第１の電極の一部あるいは全部の表面は誘電体で覆われているという構成を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生用電極。
【請求項７】
前記給電点と前記インピーダンス整合器の接続部に平衡不平衡変換装置が挿入されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生用電極。
【請求項８】
前記第１及び第２の高周波電源の出力の周波数は、３０ＭＨｚから３００ＭＨｚのＶＨＦ帯に属していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生用電極。
【請求項９】
前記第１及び前記第２の高周波電源の出力のそれぞれの周波数が異なることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生用電極。
【請求項１０】
内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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法であって、請求項１〜９のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生用電極を用いて、該一対の電極間にプラズマを発生させるようにしたことを特徴とする高周波プラズマ発生方法。
【請求項１１】
内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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であって、前記一対の電極が請求項１〜９のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生用電極により構成されていることを特徴とする高周波プラズマ表面処理装置。
【請求項１２】
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系材料及び結晶Ｓｉ系材料のいずれかを形成するようにしたことを特徴とする請求項１１記載の高周波プラズマ表面処理装置。
【請求項１３】
内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、
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方法であって、前記一対の電極を請求項１〜８のいずれか１項に記載の高周波プラズマ発生用電極により構成し、プラズマ表面処理をすることを特徴とする高周波プラズマ表面処理方法。
【請求項１４】
内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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方法であって、前記第１の高周波電源の２つの出力の位相差と前記基板表面に製膜される正弦的膜厚分布を有するＳｉ系膜の膜厚が最大になる位置との関係を把握する第１の工程と、前記第２の高周波電源の２つの出力の位相差と前記基板表面に製膜される正弦的膜厚分布を有するＳｉ系膜の膜厚が最大になる位置との関係を把握する第２の工程と、該第１及び第２の工程でそれぞれに把握された第１及び第２の高周波電源の２つの出力の位相差と該膜厚が最大になる位置との関係より該第１及び第２の高周波電源の２つの出力の位相差を設定することにより、該基板に目的のＳｉ系膜を製膜する第３の工程から成ることを特徴とする高周波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す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】平板・側面    特開２００２−１２９７７（第２頁、第１図、第１０−１１図）
【特許文献２】村田７月３０日出願    特許第３５７５０１４号（第１−３頁、第６−１０図）
【特許文献３】村田、５月２６日出願    特開２００４−２３５６７３（第２―３頁、第９−１１図）
【特許文献４】棒、キャノン    特開平１１−２４３０６２（第１頁、第１図、第７図）
【特許文献５】ダダー、ＭＨＩ    特許第３３１６４９０号（第１頁、第１図、第８図）
【特許文献６】アネルバ、Ｕ字    特開２０００−３４５３５１（第２頁、第１図、第５図、第７図）
【０００８】
【非特許文献１】J.Kuske, U.Stephan, O.Steinke and S.Rohleck: Power feeding in large area PECVD of amorphous silicon, Mat. Res. Soc. Symp.Proc. Vol. 377(1995),p.27-32.
【非特許文献２】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.
【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ないし３００ＭＨｚ）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ＶＨＦプラズマ表面処理装置及びＶＨＦ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。また、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。なお、ａ−Ｓｉ膜製膜では電源周波数が１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度を境にして、低い周波数帯の場合では膜中水素の量が、高い周波数帯の場合に比べて著しく多くなるという研究成果がある。
（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プラズマ発生用電極の技術開発がある。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・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プラズマ利用の高速化・大面積・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・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用電極と該電極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用電極と該電極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、次のように構成したことを特徴とする。
【００１８】
即ち、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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用電極であって、前記第１の電極に配置された第１の給電点に、前記第１のインピーダンス整合器の出力端子と、前記第３のインピーダンス整合器の出力端子が接続され、かつ、前記第１の給電点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に配置された第２の給電点に、前記第２のインピーダンス整合器の出力端子と、前記第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している。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第２の電極を平板型の形状とし、前記第１の電極を該第２の電極に平行な面内に含まれるように配置された棒状あるいは板状の形状とする構造を有することを特徴としている。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１の電極を、１本の棒状導体を前記第２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Ｕ字型あるいははＷ字型の形状とする構造を有することを特徴としている。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第２の電極を円筒型の形状とし、前記第１の電極が、該第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配置された棒状あるいはＵ字型形状あるいははＷ字型あるいは方形型の形状とする構造を有することを特徴としている。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１の電極を複数の電極とし、該複数の電極を前記第２の電極に平行な面内に含まれるように配置されるという構造を有することを特徴としている。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１の電極の一部あるいは全部の表面が誘電体で覆われているという構成を有することを特徴としている。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記給電点と前記インピーダンス整合器の接続部に平衡不平衡変換装置が挿入されるという構造を有することを特徴としている。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１及び第２の高周波電源の出力の周波数が３０ＭＨｚから３００ＭＨｚのＶＨＦ帯に属していることを特徴としている。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１及び前記第２の高周波電源の出力のそれぞれの周波数が異なることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の高周波プラズマ発生法は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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法であって、上記した本発明のいずれかの高周波プラズマ発生用電極を用いて、該一対の電極間にプラズマを発生させるようにしたことを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の高周波プラズマ表面処理装置は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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であって、前記一対の電極が上記した本発明のいずれかの高周波プラズマ発生用電極により構成されていることを特徴としている。
また、本発明の高周波プラズマ表面処理装置は、上記した本発明の高周波プラズマ表面処理装置を用いて、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系材料及び結晶Ｓｉ系材料のいずれかを形成するようにしたことを特徴としている。
【００２１】
また、本発明の高周波プラズマ表面処理方法は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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方法であって、前記一対の電極を上記した本発明のいずれかの高周波プラズマ発生用電極により構成し、プラズマ表面処理をすることを特徴としている。
また、本発明の高周波プラズマ表面処理方法は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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方法であって、前記第１の高周波電源の２つの出力の位相差と前記基板表面に製膜される正弦的膜厚分布を有するＳｉ系膜の膜厚が最大になる位置との関係を把握する第１の工程と、前記第２の高周波電源の２つの出力の位相差と前記基板表面に製膜される正弦的膜厚分布を有するＳｉ系膜の膜厚が最大になる位置との関係を把握する第２の工程と、該第１及び第２の工程でそれぞれに把握された第１及び第２の高周波電源の２つの出力の位相差と該膜厚が最大になる位置との関係より該第１及び第２の高周波電源の２つの出力の位相差を設定することにより、該基板に目的のＳｉ系膜を製膜する第３の工程から成ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の高周波プラズマ発生用電極は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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用電極において、前記第１の電極に配置された第１の給電点に、前記第１のインピーダンス整合器の出力端子と前記第３のインピーダンス整合器の出力端子を接続し、かつ、前記第１の給電点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に配置された第２の給電点に、前記第２のインピーダンス整合器の出力端子と前記第４のインピーダンス整合器の出力端子を接続するという構成を有することを特徴としているので、該一対の電極間の電力の強さの分布をＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、一様な分布にすることが可能である。このことは、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応用において、均一で高品質のプラズマ処理が可能である。
また、本発明高周波プラズマ発生用電極は、前記第２の電極を平板型の形状とし、前記第１の電極を該第２の電極に平行な面内に含まれるように配置された棒状あるいは板状の形状を有することを特徴としているので、前記一対の電極間の電力の強さの分布をＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、一様な分布にすることが確実に実現可能である。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１の電極を１本の棒状導体を前記第２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Ｕ字型あるいはＷ字型の形状を有することを特徴とするので、前記一対の電極間の電力の強さの分布をＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、一様な分布にすることが確実に実現可能である。本発明には、一対の電極の一つの側面側からのＶＨＦ電力の供給が可能な手段を実現可能というメリットがある。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第２の電極を円筒型の形状とし、前記第１の電極を、該第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配置された棒状あるいはＵ字型形状あるいははＷ字型あるいは方形型の形状を有することを特徴とするので、前記基板の形状が円筒形の場合においても応用が可能で、かつ、前記一対の電極間の電力の強さの分布をＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、一様な分布にすることが可能である
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１の電極を複数の電極とし、該複数の電極を前記第２の電極に平行な面内に含まれるように配置されるということを特徴とするので、基板の面積が１ｍｘ１ｍを超える大面積基板の場合にも対応可能であり、かつ、前記一対の電極間の電力の強さの分布をＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、一様な分布にすることが可能である。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１の電極の一部あるいは全部の表面が誘電体で覆われているという構成有することを特徴とするので、該第１の電極がＵ字型あるいはＷ字型の場合における電極の曲がり部分での電力損失を抑制可能である。その結果、一対の電極の一つの側面側からのＶＨＦ電力の供給が可能である。このことは、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従来技術では不可能な装置断面での１側面からのＶＨＦ電力の供給を可能とし、応用価値は著しく高いものがある。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記給電点と前記インピーダンス整合器の接続部に平衡不平衡変換装置が挿入されることを特徴とするので、前記電力供給系の構成部材の同軸ケーブル端部の芯線と給電点の接合部近傍で発生の漏洩電流による電力損失及び異常放電の抑制が可能である。このことは、製品の低コスト化を担う量産装置としてのプラズマ表面処理装置への応用において、その効果は著しく大きい。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１及び第２の高周波電源の出力の周波数が３０ＭＨｚから３００ＭＨｚのＶＨＦ帯に属していることを特徴とするので、ＶＨＦプラズマの長所であるプラズマの高密度化が容易に実現可能である。
また、本発明の高周波プラズマ発生用電極は、前記第１及び前記第２の高周波電源の出力のそれぞれの周波数が異なるので、前記第１及び第２の高周波電源の関係を容易に独立なものとすることが可能である。
【００２３】
また、本発明の高周波プラズマ発生方法は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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法において、上記した本発明のいずれかの高周波プラズマ発生用電極を用いて、該一対の電極間にプラズマを発生させるようにしたので、該一対の電極間の電力の強さの分布をＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、一様な分布にすることが可能である。その結果、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において、均一で高品質のプラズマ処理への応用が可能である。
【００２４】
また、本発明の高周波プラズマ表面処理装置は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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、前記一対の電極が上記した本発明のいずれかの高周波プラズマ発生用電極により構成されているので、該一対の電極間の電力の強さの分布をＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、一様な分布にすることが可能である。その結果、従来のＶＨＦプラズマ表面処理装置では不可能視される波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした応用において、均一で高品質のプラズマ処理が可能である。
また、本発明の高周波プラズマ表面処理装置は、上記した本発明の高周波プラズマ表面処理装置を用いて、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系材料及び結晶Ｓｉ系材料のいずれかを形成するようにしたので、大面積基板にアモルファスＳｉ系材料、微結晶Ｓｉ系材料、多結晶Ｓｉ系材料及び結晶Ｓｉ系材料を均一に、しかも高速に製膜が可能である。
【００２５】
また、本発明の高周波プラズマ表面処理方法は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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方法において、前記一対の電極が上記した本発明のいずれかの高周波プラズマ発生用電極により構成されていることを特徴としているので、該一対の電極間の電力の強さの分布をＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、一様な分布にすることが可能である。その結果、従来のＶＨＦプラズマ表面処理方法では不可能視される波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした応用において、均一で高品質のプラズマ処理が可能である。
また、本発明高周波プラズマ表面処理方法は、内部に基板がセットされる、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、プラズマを生成する非接地の第１の電極及び接地された第２の電極から成る一対の電極と、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２つの出力端子に接続された第１及び第２のインピーダンス整合器及び該第１の高周波電源と独立し、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の高周波電源と該第２の高周波電源の２つの出力端子に接続された第３及び第４のインピーダンス整合器から成る電力供給系とを具備し、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方法において、前記第１の高周波電源の２つの出力の位相差と前記基板表面に製膜される正弦的膜厚分布を有するＳｉ系膜の膜厚が最大になる位置との関係を把握する第１の工程と、前記第２の高周波電源の２つの出力の位相差と前記基板表面に製膜される正弦的膜厚分布を有するＳｉ系膜の膜厚が最大になる位置との関係を把握する第２の工程と、該第１及び第２の工程でそれぞれに把握された第１及び第２の高周波電源の２つの出力の位相差と該膜厚が最大になる位置との関係より該第１及び第２の高周波電源の２つの出力の位相差を設定することにより、該基板に目的のＳｉ系膜を製膜する第３の工程から成ることを特徴としているので、該一対の電極間の電力の強さの分布をＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、確実に一様な分布にすることが可能である。その結果、従来のＶＨＦプラズマ表面処理方法では不可能視される波長λの二分の一を越えるサイズの基板を対象にした応用において、均一で高品質の確実なプラズマ処理が可能である。
以上の効果は、太陽電池及びＴＦＴ業界のみならず、ＬＳＩ及び複写機用感光体の産業における生産性向上および製品コストの低減に関し、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】
【００２６】
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電極と該電極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。
【００２７】
（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用電極と該電極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。
【００２８】
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図示のプラズマ表面処理装置の第１及び第２の電極への給電部の説明図、図３は一対の電極間に発生の電圧の定在波を示す説明図、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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１の真空到達圧力は２〜３Ｅ−７Ｔｏｒｒ（２．６６〜３．９９Ｅ−５Ｐａ）程度である。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
符番１５は第１の位相可変２出力の発信器で、周波数３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ（ＶＨＦ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は、該位相可変２出力の発信器１５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。
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。
【００３４】
符番２８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）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は、該位相可変２出力の発信器２８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の芯線及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。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。
【００３５】
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製造装置用のＳｉＨ４ガスのプラズマ発生装置及び方法を説明する。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１５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。
【００３６】
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２００Ｗを供給する。
即ち、該第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、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。
【００３７】
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。
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。
【００３８】
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ので、すなわち、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３及び図４を用いて説明する。
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Ｗ１（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【００３９】
ところで、一対の電極間の電力の強さは、電圧の合成波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。
Ｃ  図５は、ＶＨＦプラズマの生成上問題となる定在波発生により、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。
なお、ここでは、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布をＩ１（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【００４０】
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２００Ｗを供給する。
即ち、該第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、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。
【００４１】
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。
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。
【００４２】
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ので、すなわち、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３及び図４に示す。
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Ｗ２（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【００４３】
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プラズマの生成上問題となる定在波発生により、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。
なお、ここでは、合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布をＩ２（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【００４４】
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１５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、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）、電圧波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。
【００４５】
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）は干渉して合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、第１及び第２の発信器１５、２８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。
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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）の重ね合わせた形となる。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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋π／４｝
合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−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／２＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／２−π／４｝
＝１
【００４６】
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。
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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用電極と該電極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７及び図８を参照して説明する。
【００５０】
先ず、装置の構成について説明する。ただし、図１及び図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７は実施例２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図示のプラズマ表面処理装置の第１及び第２の電極への給電部の説明図である。
【００５１】
最初に、装置の概念を説明する。装置の構成は、全体的には実施例１での図１及び図２の場合と同じであるが、図１及び図２に図示の装置構成において、第１のインピーダンス整合器１７と第１の給電点２１の間、第２のインピーダンス整合器２３と第２の給電点２７の間、第３のインピーダンス整合器３０と第１の給電点２１の間及び第４のインピーダンス整合器３５と第２の給電点２７の間に、それぞれＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置及び平衡伝送回路から成る平衡不平衡変換装置が挿入されていることが特徴である。
【００５２】
すなわち、図７及び図８において、第１の位相可変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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４０、該第１のＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４０の２つの出力端子に接続され、かつ外部導体同士が短絡されている２本の同軸ケーブル４４、４５、第１の電流導入端子１８、両端部の外部導体が短絡されている真空用同軸ケーブル４６、４７の芯線４８、４９を介して、それぞれ第１の給電点２１及び第２の電極４に接続される。
第１の位相可変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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４１、該第２のＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４１の２つの出力端子に接続され、かつ外部導体同士が短絡されている２本の同軸ケーブル５０、５１、第２の電流導入端子２４、両端部の外部導体が短絡されている真空用同軸ケーブル５２、５３の芯線５４、５５を介して、それぞれ第２の給電点２７及び第２の電極４に接続される。
【００５３】
また、図７及び図８において、第２の位相可変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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４２、該第３のＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４２の２つの出力端子に接続され、かつ外部導体同士が短絡されている２本の同軸ケーブル５６、５７、第３の電流導入端子３１、両端部の外部導体が短絡されている真空用同軸ケーブル５８、５９の芯線６０、６１を介して、それぞれ第１の給電点２１及び第２の電極４に接続される。
第２の位相可変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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４３、該第４のＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４３の２つの出力端子に接続され、かつ外部導体同士が短絡されている２本の同軸ケーブル６２、６３、第４の電流導入端子３６、両端部の外部導体が短絡されている真空用同軸ケーブル６４、６５の芯線６６、６７を介して、それぞれ、第２の給電点２７及び第２の電極４に接続される。
【００５４】
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製造装置用のＳｉＨ４ガスのプラズマ発生装置及び方法を説明する。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１５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。
【００５５】
先ず、第１の予備製膜工程であるが、図７及び図８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１の位相可変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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４０、第１の電流導入端子１８、真空用同軸ケーブル４６、４７の芯線４８、４９、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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４１、第２の電流導入端子２４、真空用同軸ケーブル５２、５３の芯線５４、５５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７０ＭＨｚ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１５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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４０、第１の電流導入端子１８、真空用同軸ケーブル４６、４７の芯線４８、４９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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４１、第２の電流導入端子２４、真空用同軸ケーブル５２、５３の芯線５４、５５を介して、第２の給電点２７と第２の電極４間に供給する。
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。
【００５６】
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。
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。
【００５７】
次に、第２の予備試験であるが、図７及び図８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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４２、第３の電流導入端子３１、真空用同軸ケーブル５８、５９の芯線６０、６１、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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４３、第４の電流導入端子３６、真空用同軸ケーブル６４、６５の芯線６６、６７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７０ＭＨｚ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１５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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４２、第３の電流導入端子３１、真空用同軸ケーブル５８、５９の芯線６０、６１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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４３、第４の電流導入端子３６、真空用同軸ケーブル６４、６５の芯線６６、６７を介して、第２の給電点２７と第２の電極４間に供給する。
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。
【００５８】
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Δθ１であるいうことが把握される。
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。
【００５９】
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７及び図８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１５の２つの出力の位相差を、第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば周波数７０ＭＨｚの電力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、第２の予備試験データで把握した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７０ＭＨｚ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）、電圧波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、７０ＭＨｚと７１〜７３ＭＨｚ程度、例えば７２ＭＨｚ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機能上の制約によることが多い。
【００６０】
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）は干渉して合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、第１及び第２の発信器１５、２８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。
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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）の重ね合わせた形となる。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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋π／４｝
合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−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／２＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／２−π／４｝
＝１
【００６１】
前記実施例１の装置構成の場合、プラズマの一様化の実現を阻害する要因の一つである給電点２１，２７近傍で発生の漏洩電流が問題となるが、本実施例においては、給電点２１、２７と第１、第２、第３及び第４のインピーダンス整合器１７、２３、３０、３５の間に、それぞれ挿入された平衡不平衡変換装置と平衡伝送路の機能により該漏洩電流の発生が抑制されるので、堆積膜の一様化が、実施例１の場合より、確実に実現可能である。
【００６２】
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。
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。
【００６３】
（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用電極と該電極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９ないし図１１を参照して説明する。
【００６４】
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９は実施例３に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図である。図１０及び図１１は、それぞれ図９図示のプラズマ表面処理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。
【００６５】
最初に、装置の概念を説明する。本装置は図９に示すように、第１の電極として、複数の棒状電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを用いていること、その両端部に、それぞれ電力供給点２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ及び２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄが配置されて、該両端部の電力供給点に、第１の位相可変２出力の発信器１５を発振源とする第１の電力供給系及び該第１の位相可変２出力の発信器１５と独立した第２の位相可変２出力の発信器２８を発振源とする第２の電力供給系より、それぞれ、電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）と電圧波Ｗ２１（ｘ、ｔ）及びＷ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）が供給される構成を有することを特徴とする。
【００６６】
図９及び図１０において、第１の位相可変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。
また、第１の位相可変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、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。
【００６７】
そして、図９及び図１１において、第２の位相可変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３２ｄ、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、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、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。
【００６８】
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製造装置用のＳｉＨ４ガスのプラズマ発生装置及び方法を説明する。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１５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。
【００６９】
先ず、第１の予備製膜工程であるが、図９及び図１０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。
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。
【００７０】
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。
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。
【００７１】
次に、第２の予備製膜工程であるが、図９及び図１１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、例えば零に設定し、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。
【００７２】
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。
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。
【００７３】
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９ないし図１１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の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を、第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｂ、２７ａ〜２７ｂに、それぞれ例えば周波数６０ＭＨｚの電力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、第２の予備試験データで把握したΔθ２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６０ＭＨｚの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作動しない場合には、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作動しない原因は、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機能上の制約によることが多い。
【００７４】
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）は干渉して合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、第１及び第２の発信器１５、２８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。
したがって、一対の電極２ａ〜２ｄ、４間に生成される電力の強さの分布は、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）の重ね合わせた形となる。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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋π／４｝
合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−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／２＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／２−π／４｝
＝１
【００７５】
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。
【００７６】
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１０００ｍｍ〜１６００ｍｍ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台数を増大することにより拡大できることは当然である。
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り、膜厚分布±１０％以内の製膜が可能である。
【００７７】
本実施例では、実施例２で用いられた平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を使用していないが、該平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を用いれば、上記プラズマの一様化は、より確実になることは当然である。
【００７８】
（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用電極と該電極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１２を参照して説明する。
【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１２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である。
【００８０】
最初に、装置の概念を説明する。装置の特徴は、第１の電極に方形平板を用いる構成であることである。
具体的には、第１の電極２は、材質：ＳＵＳ材で、開口率５５％程度で設置される直径３ｍｍの孔を有する方形平板である。厚みは６ｍｍ程度、面積は１５００ｍｍｘ３００ｍｍ程度である。第２の電極は、材質：ＳＵＳ材の基板ヒータを内臓する方形平板である。その厚みは７０ｍｍ程度で、面積は１５００ｍｍｘ５００ｍｍ程度である。電極間隔は５〜５０ｍｍで任意に設定可能である。基板１１には、厚み４ｍｍ程度の面積：１２００ｍｍｘ２００ｍｍ程度のガラス基板を用いる。
【００８１】
すなわち、図１２において、第１の位相可変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等を用いて、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。
【００８２】
また、図１２において、第２の位相可変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、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。
第２の位相可変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３の電流導入端子３１、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。
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２１、２７に供給する電力供給系を第２の電力供給系と呼ぶ。
【００８３】
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製造装置用のＳｉＨ４ガスのプラズマ発生装置及び方法を説明する。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１５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。
【００８４】
先ず、第１の予備製膜工程であるが、図１２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。
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。
【００８５】
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。
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。
【００８６】
次に、第２の予備試験であるが、図１２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。
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。
【００８７】
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。
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。
【００８８】
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１２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の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を、前記第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば周波数７０ＭＨｚの電力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の予備試験データで把握した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７０ＭＨｚの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２２（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、７０ＭＨｚと７１〜７３ＭＨｚ程度、例えば７２ＭＨｚ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機能上の制約によることが多い。
【００８９】
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）は干渉して合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、第１及び第２の発信器１５、２８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。
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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）の重ね合わせた形となる。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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋π／４｝
合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−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／２＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／２−π／４｝
＝１
【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間の電力の強さ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。
本実施例では、電極間隔を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。
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り、膜厚分布±１０％以内の製膜が可能である。
【００９１】
本実施例では、実施例２で用いられた平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を使用していないが、該平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を用いれば、上記プラズマの一様化は、より確実になることは当然である。
【００９２】
（実施例５）
本発明に関する実施例５の高周波プラズマ発生用電極と該電極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１３を参照して説明する。
【００９３】
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１３は実施例５に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図である。
【００９４】
最初に、装置の概念を説明する。装置の構成は、第１の電極の形状を方形平板とし、該方形平板電極２の対向した２辺にそれぞれ、複数個の給電点、例えば２個が設置されるということが特徴である。
【００９５】
具体的には、第１の電極２は、材質：ＳＵＳ材、直径３ｍｍの孔が開口率５５％で設置されている厚み６ｍｍ程度の、面積：１５００ｍｍｘ５００ｍｍ程度の方形平板電極である。給電点としては、該方形平板電極の一つの辺に辺方向に１００〜４００ｍｍ程度の間隔で、例えば３００ｍｍ間隔で２点を設け、かつ該２点の給電点に対向した他方の辺に２点を配置する。第２の電極は、材質：ＳＵＳ材、厚み７０ｍｍ程度、面積：１５００ｍｍｘ５００ｍｍ程度での方形平板で、基板ヒータを内臓している。電極間隔は５〜５０ｍｍで任意に設定可能である。基板１１には、厚み４ｍｍ程度、面積：１２００ｍｍｘ４００ｍｍのガラス基板を用いる。
【００９６】
図１３において、第１の位相可変２出力の発信器１５ａ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１６ａ、第１のインピーダンス整合器１７ａ、第１の電流導入端子１８ａ及び第１の真空同軸ケーブル１９ａの端部の芯線２０ａを介して、第１の給電点２１ａに接続される。該第１の真空同軸ケーブル１９ａの端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
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端子は、第２の電力増幅器２２ａ、第２のインピーダンス整合器２３ａ、第２の電流導入端子２４ａ及び第２の真空同軸ケーブル２５ａの端部の芯線２６ａを介して、第２の給電点２７ａに接続される。該第２の真空同軸ケーブル２５ａ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１６ａ及び第２の電力増幅器２２ａ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１６ａ、２２ａ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２１、２７に供給する電力供給系を第１の電力供給系と呼ぶ。
【００９７】
また、図１３において、第２の位相可変２出力の発信器２８ａ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２９ａ、第３のインピーダンス整合器３０ａ、第３の電流導入端子３１ａ及び第３の真空同軸ケーブル３２ａの端部の芯線３３ａを介して、第１の給電点２１ａに接続される。該第３の真空同軸ケーブル３２ａの端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
第３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端子は、第４の電力増幅器３４ａ、第４のインピーダンス整合器３５ａ、第４の電流導入端子３６ａ及び第４の真空同軸ケーブル３７ａの端部の芯線３８ａを介して、第２の給電点２７ａに接続される。該第４の真空同軸ケーブル３７ａ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２９ａ及び第４の電力増幅器３４ａ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２９ａ、３４ａ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２８ａの２つの出力をそれぞれ電力増幅器２９ａ、３４ａ等を用いて、第１及び第２の給電点２１ａ、２７ａに供給する電力供給系を第２の電力供給系と呼ぶ。
【００９８】
図１３において、第３の位相可変２出力の発信器１５ｂの２つの出力端子の一方の出力端子は、第５の電力増幅器１６ｂ、第５のインピーダンス整合器１７ｂ、第５の電流導入端子１８ｂ及び第５の真空同軸ケーブル１９ｂの端部の芯線２０ｂを介して、第３の給電点２１ｂに接続される。該第５の真空同軸ケーブル１９ｂの端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
第３の位相可変２出力の発信器１５ｂの２つの出力端子の他方の出力端子は、第６の電力増幅器２２ｂ、第６のインピーダンス整合器２３ｂ、第６の電流導入端子２４ｂ及び第６の真空同軸ケーブル２５ｂの端部の芯線２６ｂを介して、第４の給電点２７ｂに接続される。該第６の真空同軸ケーブル２５ｂ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１６ｂ及び第２の電力増幅器２２ｂ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１６ｂ、２２ｂ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３の位相可変２出力の発信器１５ｂの２つの出力をそれぞれ電力増幅器１６ｂ、２２ｂ等を用いて、第３及び第４の給電点２１ｂ、２７ｂに供給する電力供給系を第３の電力供給系と呼ぶ。
【００９９】
また、図１３において、第４の位相可変２出力の発信器２８ｂの２つの出力端子の一方の出力端子は、第７の電力増幅器２９ｂ、第７のインピーダンス整合器３０ｂ、第７の電流導入端子３１ｂ及び第７の真空同軸ケーブル３２ｂの端部の芯線３３ｂを介して、第３の給電点２１ｂに接続される。該第７の真空同軸ケーブル３２ｂの端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
第４の位相可変２出力の発信器２８ｂの２つの出力端子の他方の出力端子は、第８の電力増幅器３４ｂ、第８のインピーダンス整合器３５ｂ、第８の電流導入端子３６ｂ及び第８の真空同軸ケーブル３７ｂの端部の芯線３８ｂを介して、第４の給電点２７ｂに接続される。該第８の真空同軸ケーブル３７ｂ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７の電力増幅器２９ｂ及び第８の電力増幅器３４ｂ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７及び第８の電力増幅器２９ｂ、３４ｂ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４の位相可変２出力の発信器２８ｂの２つの出力をそれぞれ電力増幅器２９ｂ、３４ｂ等を用いて、第３及び第４の給電点２１ｂ、２７ｂに供給する電力供給系を第４の電力供給系と呼ぶ。
【０１００】
前記第１、第２、第３及び第４の位相可変２出力の発信器１５ａ、１５ｂ、２８ａ、２８ｂは互いに独立した電源であることは、実施例１〜４の場合と同じである。
【０１０１】
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製造装置用のＳｉＨ４ガスのプラズマ発生装置及び方法を説明する。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及び第３の位相可変２出力の発信器１５ａ、１５ｂ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及び第４の位相可変２出力の発信器２８ａ、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。
【０１０２】
先ず、第１の予備製膜工程であるが、図１３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及び第３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の電力を、例えば合計で８００Ｗを供給する。
即ち、該第１及び第３の位相可変２出力の発信器１５ａ、１５ｂの２つの出力の位相差を、例えばそれぞれ零に設定し、第１及び第５の電力増幅器１６ａ、１６ｂのそれぞれの出力を２００Ｗに設定して、それぞれの出力を第１及び第３のインピーダンス整合器１７ａ、１７ｂ、第１及び第３の電流導入端子１８ａ、１８ｂ及び第１及び第３の真空用同軸ケーブル１９ａ、１９ｂを介して、それぞれ、第１の給電点２１ａと第２の電極４間及び第３の給電点２１ｂと第２の電極４間に供給するとともに、第２及び第６の電力増幅器２２ａ、２２ｂのそれぞれの出力を２００Ｗに設定して、それぞれの出力を第２及び第６のインピーダンス整合器２３ａ、２３ｂ、第２及び第６の電流導入端子２４ａ、２４ｂ及び第２及び第６の真空用同軸ケーブル２５ａ、２５ｂを介して、それぞれ、第２の給電点２７ａと第２の電極４間及び第４の給電点２７ｂと第２の電極４間に供給する。
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。
【０１０３】
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１及び第３の位相可変２出力の発信器１５ａ、１５ｂの２つの出力のそれぞれ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及び１ｂ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、それぞれ、例えばΔθ１及びΔθ３であるいうことが把握される。
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。
【０１０４】
次に、第２の予備試験であるが、図１２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及び第４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の電力を、例えば合計で８００Ｗを供給する。
即ち、該第２及び第４の位相可変２出力の発信器２８ａ、２８ｂの２つの出力の位相差を、例えばそれぞれ零に設定し、第３及び第７の電力増幅器２９ａ、２９ｂのそれぞれの出力を２００Ｗに設定して、それぞれの出力を第３及び第７のインピーダンス整合器３０ａ、３０ｂ、第３及び第７の電流導入端子３１ａ、３１ｂ及び第３及び第７の真空用同軸ケーブル３２ａ、３２ｂを介して、それぞれ、第１の給電点２１ａと第２の電極４間及び第３の給電点２１ｂと第２の電極４間に供給するとともに、第４及び第８の電力増幅器３４ａ、３４ｂのそれぞれの出力を２００Ｗに設定して、それぞれの出力を第４及び第８のインピーダンス整合器３５ａ、３５ｂ、第４及び第８の電流導入端子３６ａ、３６ｂ及び第４及び第８の真空用同軸ケーブル３７ａ、３７ｂを介して、それぞれ、第２の給電点２７ａと第２の電極４間及び第４の給電点２７ｂと第２の電極４間に供給する。
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。
【０１０５】
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及び第４の位相可変２出力の発信器２８ａ、２８ｂの、それぞれ２つの出力の、それぞれ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及び第４の位相可変２出力の発信器２８ａ、２８ｂ２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それぞれの位相差は、例えばΔθ２及びΔθ４であるいうことが把握される。
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。
【０１０６】
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及び第３の電力供給系の第１及び第３の電力供給系の第１及び第３の位相可変２出力の発信器１５ａ、１５ｂのそれぞれの２つの出力の、それぞれの位相差を、第１の予備試験データで把握したΔθ１及びΔθ３に設定し、第１、第２、第３及び第４の給電点２１ａ、２１ｂ、２７ａ、２７ｂに、それぞれ例えば周波数７０ＭＨｚの電力８００Ｗを供給するともとに、前記第２及び第４の電力供給系の第２及び第４の位相可変２出力の発信器２８ａ、２８ｂのそれぞれ２つの出力の、それぞれの位相差を、第２の予備試験データで把握したΔθ２及びΔθ４に設定し、第１、第２、第３及び第４の給電点２１ａ、２１ｂ、２７ａ、２７ｂに、それぞれに例えば６０ＭＨｚの２００Ｗ、合計８００Ｗを供給する。
即ち、前記第１の給電点２１ａに、電力２００Ｗの第１の電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）及び電力２００Ｗの第１の電圧波Ｗ１２（ｘ、ｔ）が、前記第２の給電点２７ａに電力２００Ｗの第１の電圧波Ｗ２１（ｘ、ｔ）及び電力２００Ｗの第１の電圧波Ｗ２２（ｘ、ｔ）が供給される。
また、同様に、前記第３の給電点２１ｂに、電力２００Ｗの第２の電圧波Ｗ１１（ｘ、ｔ）及び電力２００Ｗの第２の電圧波Ｗ１２（ｘ、ｔ）が、前記第４の給電点２７ｂに電力２００Ｗの第２の電圧波Ｗ２１（ｘ、ｔ）及び電力２００Ｗの第２の電圧波Ｗ２２（ｘ、ｔ）が供給される。
【０１０７】
前記第１の電極２を２分割した領域の一方の領域に４つの電圧波即ち第１のＷ１１（ｘ、ｔ）、第１のＷ２１（ｘ、ｔ）、第１のＷ１２（ｘ、ｔ）及び第１のＷ２２（ｘ、ｔ）が供給されるとともに、該２分割した領域の他方の領域に４つの電圧波即ち第２のＷ１１（ｘ、ｔ）、第２のＷ２１（ｘ、ｔ）、第２のＷ１２（ｘ、ｔ）及び第２のＷ２２（ｘ、ｔ）が供給されると、前述のように、それぞれ、第１のＷ１１（ｘ、ｔ）と第１のＷ２１（ｘ、ｔ）は干渉して第１の合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、第１のＷ１２（ｘ、ｔ）と第１のＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して第１の合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。また、第２のＷ１１（ｘ、ｔ）と第２のＷ２１（ｘ、ｔ）は干渉して第２の合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、第２のＷ１２（ｘ、ｔ）と第２のＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して第２の合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。
ただし、第１、第２、第３及び第４の発信器１５ａ、１５ｂ、２８ａ、２８ｂは互いに独立した電源なので、第１のＷ１１（ｘ、ｔ）は、第１のＷ２１（ｘ、ｔ）以外とは干渉しない。同様に、第１のＷ１２（ｘ、ｔ）は、第１のＷ２２（ｘ、ｔ）以外とは干渉しない。同様に第２のＷ１１（ｘ、ｔ）は、第２のＷ２１（ｘ、ｔ）以外とは干渉しない。同様に、第２のＷ１２（ｘ、ｔ）は、第２のＷ２２（ｘ、ｔ）以外とは干渉しない。
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、２分割された領域のそれぞれにおいて、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と第１の合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）の重ね合わせた形となる。その様子を概念的に図６に示す。
なお、前記２分割された領域の境界部分の膜厚分布は、第１及び第３の給電点２１ａ、２１ｂの間隔及び第２及び第４の給電点２７ａ、２７ｂの間隔を調整することにより改善できる。
【０１０８】
ここで、実施例１〜４と同様に、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及び第２の合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋π／４｝
第１及び第２の合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−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／２＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／２−π／４｝
＝１
【０１０９】
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。
本実施例では、電極間隔を５~４０ｍｍ程度に設定することにより、ガラス基板サイズ：１２００ｍｍｘ４００ｍｍ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。
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り、膜厚分布±１０％以内の製膜が可能である。
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。
【０１１０】
本実施例では、実施例２で用いられた平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を使用していないが、該平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を用いれば、上記プラズマの一様化は、より確実になることは当然である。
【０１１１】
また、本実施例では、互いに独立の関係にある４台の第１、第２、第３及び第４の位相可変２出力の発信器１５ａ、１５ｂ、２８ａ、２８ｂを用いる構成を示したが、実施例３に示したように、２台の位相可変２出力の発信器即ち第１及び第２位相可変２出力の発信器１５ａ、１５ｂを主たる構成部材とする前記第１及び第２の電力供給系と複数個の電力分配器を導入設置することにより、方形平板電極の一辺に設置された複数の給電点への電力供給を実施することができることは、当然である。
【０１１２】
（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用電極と該電極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１４及び図１５を参照して説明する。
【０１１３】
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５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１４は実施例６に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図、図１５は図１４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。
【０１１４】
最初に、装置の概念を説明する。装置構成の特徴は、第１の電極の給電点が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ることである。また、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Ｕ字型の形状を有していることである。そして、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をアルミナ等の誘電体で被覆していることである。
【０１１５】
具体的には、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１０００ｍｍ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程度のガラス基板を用いる。
【０１１６】
次に装置の構成を説明する。図１４及び図１５において、第１の位相可変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。
【０１１７】
また、図１４及び図１５において、第２の位相可変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。
【０１１８】
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製造装置用のＳｉＨ４ガスのプラズマ発生装置及び方法を説明する。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１５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。
【０１１９】
先ず、第１の予備製膜工程であるが、図１４及び図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。
【０１２０】
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、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。
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。
【０１２１】
次に、第２の予備試験であるが、図１４及び図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の位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差を零に設定し、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。
【０１２２】
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、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。
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。
【０１２３】
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１２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の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を、第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば周波数７０ＭＨｚの電力合計４００Ｗ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２８の２つの出力の位相差を、第２の予備試験データで把握したΔθ２に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、例えば７０ＭＨｚの電力合計４００Ｗ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、７０ＭＨｚと７１〜７３ＭＨｚ程度、例えば７２ＭＨｚ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機能上の制約によることが多い。
【０１２４】
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）は干渉して合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、第１及び第２の発信器１５、２８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。
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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）の重ね合わせた形となる。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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋π／４｝
合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−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／２＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／２−π／４｝
＝１
【０１２５】
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。
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り、膜厚分布±１０％以内の製膜が可能である。
【０１２６】
本実施例では、実施例２で用いられた平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を使用していないが、該平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を用いれば、上記プラズマの一様化は、より確実になることは当然である。
【０１２７】
（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用電極と該電極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１６を参照して説明する。図１６は実施例７に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図である。
【０１２８】
本装置の特徴は、図１６に示すように、実施例６で説明したＵ字型第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ことである。
第１６図図示の構成については、実施例１ないし実施例６に示した部材と同じ部材は同符番を付しているので、説明は省略する。
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。
【０１２９】
（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用電極と該電極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を参照して説明する。図１７は実施例８に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図である。
【０１３０】
本装置の特徴は、第１の電極の給電点が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、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。
実施例８の装置は、図１７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。
図１７図示の構成については、前記実施例１ないし実施例７に示した部材と同じ部材で構成され、同符番を付しているので、説明を省略する。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。
【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用電極と該電極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１８を参照して説明する。図１８は実施例９に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図である。
【０１３２】
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に用いられる高周波プラズマ発生用電極であり、その構成は、図１８に示すように、実施例８で説明した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、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ことである。
図１８図示の構成については、実施例１ないし実施例８に示した部材と同じ部材で構成され、同符番を付しているので、説明は省略する。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。
【０１３３】
（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用電極と該電極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１９を参照して説明する。
【０１３４】
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１９は実施例１０に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図である。
【０１３５】
最初に、装置の概念を説明する。装置構成の特徴の一つは、第１の電極の給電点が第２の電極である矩形平板型電極の４辺の中の１辺の近傍に配置されることである。また、該特徴の一つは、第１の電極の形状が長方形であり、該長方形型の平板の２つの短辺の一方を楔形とし、該２つの短辺の他方の中央点に該長方形電極の長辺に平行方向にスリットを設置し、かつ、該スリットで分割された該短辺に、それぞれ第１及び第２の給電点を配置させるという構成を有することである。
【０１３６】
次に装置の構成を説明する。図１９において、符番２は第１の電極であり、形状が長方形であり、該長方形型の平板の２つの短辺の一方を楔形９０とし、該２つの短辺の他方の中央点に該長方形電極の長辺に平行方向にスリット９１を設置し、かつ、該スリットで分割された該短辺に、それぞれ第１及び第２の給電点２１、２７を配置させる。また、該第１の電極２の楔形９０の形状を有する領域の第２の電極４側表面を、アルミナ等の誘電体膜９２で被覆する。
図１９において、第１の位相可変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。
【０１３７】
また、図１９において、第２の位相可変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。
【０１３８】
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製造装置用のＳｉＨ４ガスのプラズマ発生装置及び方法を説明する。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１５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。
【０１３９】
先ず、第１の予備製膜工程であるが、図１９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の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を零に設定し、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、該折れ曲り部分が楔形９０の形状であるので電力波が斜めに反射しながら伝播するので、対向地点へ伝播する。また、該楔形９０の形状を有する領域の第２の電極４側表面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。
【０１４０】
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、即ち該楔形９０の頂点とスリットを結ぶラインから第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。
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。
【０１４１】
次に、第２の予備試験であるが、図１９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の位相可変２出力の発信器２８の２つの出力の位相差を零に設定し、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、該折れ曲り部分が楔形９０の形状であるので電力波が斜めに反射しながら伝播するので、対向地点へ伝播する。また、該楔形９０の形状を有する領域の第２の電極４側表面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。
【０１４２】
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、即ち該楔形９０の頂点とスリットを結ぶラインから第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。
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。
【０１４３】
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１９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の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を、第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば周波数７０ＭＨｚの電力合計４００Ｗ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２８の２つの出力の位相差を、第２の予備試験データで把握したΔθ２に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、例えば７０ＭＨｚの電力合計４００Ｗ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、７０ＭＨｚと７１〜７３ＭＨｚ程度、例えば７２ＭＨｚ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機能上の制約によることが多い。
【０１４４】
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）は干渉して合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）を形成し、Ｗ１２（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）は干渉して合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）を形成する。ただし、第１及び第２の発信器１５、２８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。
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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）と合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）の重ね合わせた形となる。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、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ１（ｘ、ｔ）は、
Ｉ１（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２＋π／４｝
合成波Ｗ２（ｘ、ｔ）の強さの分布Ｉ２（ｘ、ｔ）は、
Ｉ２（ｘ、ｔ）＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−２π（λ／８）／λ｝
＝ｃｏｓ２｛２πｘ／２−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／２＋π／４｝＋ｃｏｓ２｛２πｘ／２−π／４｝
＝１
【０１４５】
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、ガラス基板サイズ：１２００ｍｍｘ４００ｍｍ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。
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り、膜厚分布±１０％以内の製膜が可能である。
【０１４６】
本実施例では、実施例２で用いられた平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を使用していないが、該平衡不平衡変換装置と平衡伝送路を用いることにより、上記プラズマの一様化は、より確実になることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】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】図１図示のプラズマ表面処理装置の第１及び第２の電極への給電部の説明図。
【図３】一対の電極間に発生の電圧の定在波を示す説明図。
【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である。
【図７】図７は実施例２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】図７図示のプラズマ表面処理装置の第１及び第２の電極への給電部の説明図。
【図９】実施例３に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。
【図１０】図９図示のプラズマ表面処理装置に用いられる第１の電力供給系の配線図。
【図１１】図９図示のプラズマ表面処理装置に用いられる第２の電力供給系の配線図。
【図１２】図１２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１３】実施例５に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。
【図１４】実施例６に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。
【図１５】図１４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１６】実施例７に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。
【図１７】実施例８に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。
【図１８】実施例９に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。
【図１９】実施例１０に係わるプラズマ表面処理装置の全体を示す概略図。
【符号の説明】
【０１４８】
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、
２８．．．第２の位相可変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】
2005123199.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005123199.tif 000016
【図１５】
2005123199.tif 000017
【図１６】
2005123199.tif 000018
【図１７】
2005123199.tif 000019
【図１８】
2005123199.tif 000020
【図１９】
2005123199.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月13日(2005.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ところで、一対の電極間の電力の強さは、電圧の合成波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プラズマの生成上問題となる定在波発生により、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。
なお、ここでは、合成波Ｗ１（ｘ、ｔ）の強さの分布をＩ１（ｘ、ｔ）と呼ぶ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
次に、第２の予備試験であるが、図７及び図８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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４２、第３の電流導入端子３１、真空用同軸ケーブル５８、５９の芯線６０、６１、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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４３、第４の電流導入端子３６、真空用同軸ケーブル６４、６５の芯線６６、６７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７０ＭＨｚ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２８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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４２、第３の電流導入端子３１、真空用同軸ケーブル５８、５９の芯線６０、６１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ＬＣブリッジ型平衡不平衡変換装置４３、第４の電流導入端子３６、真空用同軸ケーブル６４、６５の芯線６６、６７を介して、第２の給電点２７と第２の電極４間に供給する。
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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
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。
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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
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７及び図８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１５の２つの出力の位相差を、第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば周波数７０ＭＨｚの電力１００Ｗを供給するとともに、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２８の２つの出力の位相差を、第２の予備試験データで把握したΔθ２に設定し、第１及び第２の給電点２１、２７に、それぞれ例えば７０ＭＨｚ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）、電圧波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、７０ＭＨｚと７１〜７３ＭＨｚ程度、例えば７２ＭＨｚ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機能上の制約によることが多い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
次に、第２の予備製膜工程であるが、図９及び図１１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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
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。
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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
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９ないし図１１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の位相可変２出力の発信器１５の２つの出力の位相差を、第１の予備試験データで把握したΔθ１に設定し、第１及び第２の給電点２１ａ〜２１ｂ、２７ａ〜２７ｂに、それぞれ例えば周波数６０ＭＨｚの電力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の予備試験データで把握したΔθ２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６０ＭＨｚの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作動しない場合には、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作動しない原因は、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機能上の制約によることが多い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
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。
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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
また、図１３において、第２の位相可変２出力の発信器２８ａ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２９ａ、第３のインピーダンス整合器３０ａ、第３の電流導入端子３１ａ及び第３の真空同軸ケーブル３２ａの端部の芯線３３ａを介して、第１の給電点２１ａに接続される。該第３の真空同軸ケーブル３２ａの端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
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端子は、第４の電力増幅器３４ａ、第４のインピーダンス整合器３５ａ、第４の電流導入端子３６ａ及び第４の真空同軸ケーブル３７ａの端部の芯線３８ａを介して、第２の給電点２７ａに接続される。該第４の真空同軸ケーブル３７ａ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２９ａ及び第４の電力増幅器３４ａ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２９ａ、３４ａ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２８ａの２つの出力をそれぞれ電力増幅器２９ａ、３４ａ等を用いて、第１及び第２の給電点２１ａ、２７ａに供給する電力供給系を第２の電力供給系と呼ぶ。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
図１３において、第３の位相可変２出力の発信器１５ｂの２つの出力端子の一方の出力端子は、第５の電力増幅器１６ｂ、第５のインピーダンス整合器１７ｂ、第５の電流導入端子１８ｂ及び第５の真空同軸ケーブル１９ｂの端部の芯線２０ｂを介して、第３の給電点２１ｂに接続される。該第５の真空同軸ケーブル１９ｂの端部の外部導体は第２の電極４に接続される。
第３の位相可変２出力の発信器１５ｂの２つの出力端子の他方の出力端子は、第６の電力増幅器２２ｂ、第６のインピーダンス整合器２３ｂ、第６の電流導入端子２４ｂ及び第６の真空同軸ケーブル２５ｂの端部の芯線２６ｂを介して、第４の給電点２７ｂに接続される。該第６の真空同軸ケーブル２５ｂ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５の電力増幅器１６ｂ及び第６の電力増幅器２２ｂ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１６ｂ、２２ｂ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３の位相可変２出力の発信器１５ｂの２つの出力をそれぞれ電力増幅器１６ｂ、２２ｂ等を用いて、第３及び第４の給電点２１ｂ、２７ｂに供給する電力供給系を第３の電力供給系と呼ぶ。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
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。
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。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
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、即ち該楔形９０の頂点とスリットを結ぶラインから第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。
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。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005123199.tif 000022
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2005123199.tif 000023
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
2005123199.tif 000024