【手続補正書】
【提出日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、２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の高周波電源及び該第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の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２出力でかつ該２出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源及び該第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超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超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記載の超高周波プラズマ発生用電極。
【請求項３】
前記第１及び第２の電極は複数の開口を有する板状の導電体で、かつ、前記基板が該一対の電極間の外に配置されるという構成を有することを特徴とする請求項１記載の超高周波プラズマ発生用電極。
【請求項４】
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１〜３のいずれか１項に記載の超高周波プラズマ発生用電極。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１項に記載の超高周波プラズマ発生用電極。
【請求項６】
前記第１及び第２の高周波電源の出力のパルス変調のデユーテイ比即ちパルス幅Ｈｗと周期Ｔ０の比Ｈｗ／Ｈ０を５０％以下にすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の超高周波プラズマ発生用電極。
【請求項７】
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第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、２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の高周波電源及び該第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の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２出力でかつ該２出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源及び該第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１〜６のいずれか１項に記載の超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プラズマ表面処理装置。
【請求項８】
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第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、２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の高周波電源及び該第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の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２出力でかつ該２出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源及び該第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１〜６のいずれか１項に記載の超高周波プラズマ発生用電極により構成し、前記基板のプラズマ表面処理をすることを特徴とするプラズマ表面処理方法。
【請求項９】
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第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、２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の高周波電源及び該第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の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２出力でかつ該２出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源及び該第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つの出力により該一対の電極間に生成される第１の定在波の腹の位置と前記第２の高周波電源の２つの出力により該一対の電極間に生成される第２の定在波の腹の位置の距離を使用電力の波長λの四分の一、即ちλ／４に設定することを特徴とする請求項８に記載のプラズマ表面処理方法。
【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第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、２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の高周波電源及び該第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の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２出力でかつ該２出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源及び該第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な膜厚分布を有する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な膜厚分布を有する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請求項８あるいは９のいずれか１項に記載のプラズマ表面処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【非特許文献１】L.Sansonnens,  A.Pletzer，  D.Magni,  A.A.Howling，Ch.Hollenstein  and  J.P.M.Schmitt,：Ａ  voltage  uniformity  study  in  large-area  reactors  for  RF  plasma  deposition、Plasma  Source  Sci. Technol. 6 (1997),p.170-178.
【非特許文献２】J.Kuske, U.Stephan, O.Steinkeand S.Rohleck: Power feeding in large area PECVD of amorphous silicon, Mat. Res. Soc. Symp.Proc. Vol. 377(1995),p.27-32.
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、２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の高周波電源及び該第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の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２出力でかつ該２出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源及び該第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超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、一様な分布にする応用が可能である。即ち、該一対の電極間の電力の強さの分布は、時間的に分離された、すなわち互いに独立である２つの定在波の重ね合わせとなり、均一化が可能である。即ち、該一対の電極間に生成される電力の強さの分布は、正弦波状の分布ではなく一定の強さとなり、プラズマの均一化が可能である。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、均一で高品質の超高周波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。
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及び第２の電極を複数の開口を有する板状の導電体とし、かつ、前記基板が該一対の電極間の外に配置されるという構成を有することを特徴とするので、基板の厚みや材料の影響を受けず、また、該一対の電極間の距離を狭く設定できるので、高圧力条件でのプラズマ処理への応用が可能である。
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Ｕ字状あるいはＷ字状あるいはジグザグ状の形を有するスリットで２分割された方形平板の導体の一方とし、該２分割された方形平板の導体の他方を第２の電極とするという構成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１の電極を複数の電極とし、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ので、前記第１の電極が例えばＵ字型あるいはＷ字型の場合において、該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パルス変調のデユーテイ比即ちパルス幅Ｈｗと周期Ｔ０の比Ｈｗ／Ｈ０を５０％以下にすることを特徴とするので、上記した本発明のいずれかの超高周波プラズマ発生用電極によって生成されるプラズマの強さの分布は、時間的に分離された、すなわち互いに独立である２つの定在波の重ね合わせとなり、均一化が可能である。即ち、該一対の電極間に生成される電力の強さの分布は、正弦波状の分布ではなく一定の強さとなり、プラズマの均一化が可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、本発明の高周波プラズマ発生方法は、上記した本発明のいずれかの超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は、時間的に分離された、すなわち互いに独立である２つの定在波の重ね合わせとなり、均一化が可能である。即ち、該一対の電極間に生成される電力の強さの分布は、正弦波状の分布ではなく一定の強さとなり、プラズマの均一化が可能である。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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、本発明の高周波プラズマ表面処理装置は、前記一対の電極が上記した本発明のいずれかの超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は、時間的に分離された、すなわち互いに独立である２つの定在波の重ね合わせとなり、均一化が可能である。即ち、該一対の電極間に生成される電力の強さの分布は、正弦波状の分布ではなく一定の強さとなり、プラズマの均一化が可能である。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。このことは、プラズマ表面処理技術分野における画期的ブレークスルーが実現されるという意味があり、産業上の効果は著しく大きい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、本発明の高周波プラズマ表面処理方法は、前記一対の電極が上記した本発明のいずれかの超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ので、該一対の電極間の電力の強さの分布は、時間的に分離された、すなわち互いに独立である２つの定在波の重ね合わせとなり、均一化が可能である。即ち、該一対の電極間に生成される電力の強さの分布は、正弦波状の分布ではなく一定の強さとなり、プラズマの均一化が可能である。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。このことは、プラズマ表面処理技術分野における画期的ブレークスルーが実現されるという意味があり、産業上の効果は著しく大きい。
また、本発明の高周波プラズマ表面処理方法は、第１の高周波電源の２つの出力により該一対の電極間に生成される第１の定在波の腹の位置と前記第２の高周波電源の２つの出力により該一対の電極間に生成される第２の定在波の腹の位置の距離を使用電力の波長λの四分の一、即ちλ／４に設定することを特徴とするので、該一対の電極間の電力の強さの分布は、時間的に分離された、すなわち互いに独立である２つの定在波の重ね合わせとなり、均一化が可能である。即ち、該一対の電極間に生成される電力の強さの分布は、正弦波状の分布ではなく一定の強さとなり、プラズマの均一化が可能である。このことは、ＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、確実に均一な分布にすることが可能ということである。
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第１及び第２の電極から成る一対の電極と、任意のパルス変調が可能で、かつ、２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の高周波電源及び該第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の高周波電源のパルス変調信号に同期した任意のパルス変調が可能で、かつ、２出力でかつ該２出力の電圧の位相差を任意に設定可能な第２の高周波電源及び該第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な膜厚分布を有する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な膜厚分布を有する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ので、該一対の電極間の電力の強さの分布は、時間的に分離された、すなわち互いに独立である２つの定在波の重ね合わせとなり、均一化が可能である。即ち、該一対の電極間に生成される電力の強さの分布は、正弦波状の分布ではなく一定の強さとなり、プラズマの均一化が可能である。このことは、ＶＨＦ固有の定在波に影響されることなく、確実に均一な分布にすることが可能ということである。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。このことは、プラズマ表面処理技術分野における画期的ブレークスルーが実現されるという意味があり、産業上の効果は著しく大きい。
また、本発明の超高周波プラズマ表面処理方法は、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ので、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する超高周波プラズマの大面積・高速・均一な製品製造への応用が確実に実現可能であり、貢献度が著しく大きい。