(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022136227
(43)【公開日】2022-09-15
(54)【発明の名称】プラズマＣＶＤ装置
(51)【国際特許分類】
C23C 16/505 20060101AFI20220908BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20220908BHJP
【ＦＩ】
C23C16/505
H05H1/46 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
【公開請求】
(21)【出願番号】P 2022119409
(22)【出願日】2022-07-27
(71)【出願人】
【識別番号】303034908
【氏名又は名称】村田 正義
(72)【発明者】
【氏名】村田正義
(57)【要約】
【課題】
プラズマＣＶＤ装置は、液晶デイスプレイや有機ＥＬデイスプレイ等の製造に活用されているが、一対の電極間に定在波が発生するので、例えば２ｍｘ２ｍの大面積基板への応用等では膜厚みが不均一になるという問題がある。ＶＨＦプラズマＣＶＤ装置では、例えば１ｍｘ１ｍ基板で問題になる。この問題を解決可能なプラズマＣＶＤ装置を提供すること。
【解決手段】
非接地電極の一方の端部に設けた複数の第１給電点と、他方の端部に設けた複数の第２の給電点に位相差が一次関数的に移相する第１電力と第２電力を供給して、発生するプラズマを一方向へ移動させることにより、前記プラズマ分布の平均化を可能とし、その結果、膜厚み分布の一様化を可能としたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【選択図】図１
プラズマＣＶＤ装置は、液晶デイスプレイや有機ＥＬデイスプレイ等の製造に活用されているが、一対の電極間に定在波が発生するので、例えば２ｍｘ２ｍの大面積基板への応用等では膜厚みが不均一になるという問題がある。ＶＨＦプラズマＣＶＤ装置では、例えば１ｍｘ１ｍ基板で問題になる。この問題を解決可能なプラズマＣＶＤ装置を提供すること。
【解決手段】
非接地電極の一方の端部に設けた複数の第１給電点と、他方の端部に設けた複数の第２の給電点に位相差が一次関数的に移相する第１電力と第２電力を供給して、発生するプラズマを一方向へ移動させることにより、前記プラズマ分布の平均化を可能とし、その結果、膜厚み分布の一様化を可能としたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
排気系を備えた反応容器と、前記反応容器の内部に配置され、且つ互いに対向して設置された非接地電極と基板が載置される接地電極から成る一対の電極と、前記一対の電極の間に原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記非接地電極の互いに対向する一方の端部に設けられた複数の第１給電点及び他方の端部に設けられた複数の第２給電点にそれぞれ第１電力及び第２電力を供給する高周波電力供給手段と、を備え、
前記一対の電極に挟まれたプラズマ生成領域で前記原料ガスをプラズマ化し前記基板に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置において、
前記高周波電力供給手段は、前記複数の第１給電点に前記第１電力を供給する第１系統線路と、前記複数の第２給電点に前記第２電力を供給する第２系統線路と、前記第１電力及び前記第２電力の電圧の位相差を制御する移相器を備え、
前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧の位相が前記第２系統線路の出力部の電圧の位相に対して、一定の速度で遅れ続けるように、又は一定の速度で進み続けるように前者の位相と後者の位相を制御することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記一対の電極に挟まれたプラズマ生成領域で前記原料ガスをプラズマ化し前記基板に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置において、
前記高周波電力供給手段は、前記複数の第１給電点に前記第１電力を供給する第１系統線路と、前記複数の第２給電点に前記第２電力を供給する第２系統線路と、前記第１電力及び前記第２電力の電圧の位相差を制御する移相器を備え、
前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧の位相が前記第２系統線路の出力部の電圧の位相に対して、一定の速度で遅れ続けるように、又は一定の速度で進み続けるように前者の位相と後者の位相を制御することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項2】
前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧と前記第２系統線路の出力部の電圧の位相差を、０°から３６０°までを１周期として一定の速度で繰り返し移相する、又は０°からマイナス３６０°までを１周期として一定の速度で繰り返し移相することを特徴とする請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項3】
前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧と前記第２系統線路の出力部の電圧の位相差を０°から１８０°まで、ランプ波の形態で繰り返し移相する、又は０°からマイナス１８０°まで、ランプ波の形態で繰り返し移相することを特徴とする請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項4】
前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧と前記第２系統線路の出力部の電圧の位相差を１周期略１μ秒～１ｍ秒で繰り返し移相することを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項5】
前記複数の第１給電点の隣り合う間隔は、前記第１電力の電圧の波長の八分の一以下になるように配置され、且つ前記複数の第２給電点の隣り合う間隔は前記第２電力の電圧の波長の八分の一以下になるように配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項6】
前記第１給電点及び前記第２給電点は、前記非接地電極の前記接地電極と対向しない面の端部又は前記非接地電極の側面又は前記接地電極と対向する面の端部に設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項7】
前記高周波電力供給手段は、２出力位相可変発信器と、分配器と、電力増幅器と、整合器と、を備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項8】
前記高周波電力供給手段が発生する電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚ又は３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚのＶＨＦ帯域から選ばれる周波数であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項9】
前記原料ガスは、少なくともシランガス又は有機シランガスを含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【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各種薄膜を形成する大面積プラズマＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ヘテロ接合型（ＳＨＪ型）太陽電池、液晶デイスプレイ用ＴＦＴ、有機ＥＬ及び各種半導体デバイス等における光電変換膜、絶縁膜、パッシベーション膜あるいはバリア膜等の形成には、プラズマＣＶＤ装置が活用されている。一般に実用化されているプラズマＣＶＤ装置は、基板を保持することが可能な電気的に接地された接地電極と、該接地電極と対向するように配置された電気的に非接地の非接地電極とを備えた平行平板型電極を備えている。
従来の平行平板型電極を用いた高周波プラズマＣＶＤ装置は、一対の電極間の電界が供給される高周波電力波の干渉現象によって形成される定在波の影響により非一様となり、形成される薄膜の厚み分布が非一様になる。その結果、電力波の波長と同じような長さの基板を対象にした、例えば、超大面積の液晶デイスプレイ及び有機ＥＬデイスプレイ等では超大画面製品の製造が困難である。また、小面積の製品製造では、プラズマＣＶＤ装置で一度に製造できる基板の枚数が増大できないことから、製造コストの低減化が困難である。
平行平板型電極を用いた高周波プラズマの生成における定在波の発生メカニズム及びその特性等に関し、例えば、非特許文献１ないし非特許文献３に記載されているように、一般に知られている。
従来の平行平板型電極を用いたプラズマＣＶＤ装置の実用機が抱える問題点に関し、例えば、特許文献１に、従来のプラズマＣＶＤ装置に用いられる高周波電圧の印加方法では、成膜ガスを均一にプラズマ化することが原理的に困難であり、これは高周波特有の定在波の問題である、ということが記載されている。また、例えば、特許文献２に、基板サイズが、少なくとも約１３００ｍｍｘ約１５００ｍｍ（または約２．０ｍ２）であると、大面積プラズマエンハンスド化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）は、フィルム厚さ均一性及びフィルム特性均一性に問題が多くなってくる、ということが記載されている。
従来の平行平板型電極を用いた高周波プラズマＣＶＤ装置は、一対の電極間の電界が供給される高周波電力波の干渉現象によって形成される定在波の影響により非一様となり、形成される薄膜の厚み分布が非一様になる。その結果、電力波の波長と同じような長さの基板を対象にした、例えば、超大面積の液晶デイスプレイ及び有機ＥＬデイスプレイ等では超大画面製品の製造が困難である。また、小面積の製品製造では、プラズマＣＶＤ装置で一度に製造できる基板の枚数が増大できないことから、製造コストの低減化が困難である。
平行平板型電極を用いた高周波プラズマの生成における定在波の発生メカニズム及びその特性等に関し、例えば、非特許文献１ないし非特許文献３に記載されているように、一般に知られている。
従来の平行平板型電極を用いたプラズマＣＶＤ装置の実用機が抱える問題点に関し、例えば、特許文献１に、従来のプラズマＣＶＤ装置に用いられる高周波電圧の印加方法では、成膜ガスを均一にプラズマ化することが原理的に困難であり、これは高周波特有の定在波の問題である、ということが記載されている。また、例えば、特許文献２に、基板サイズが、少なくとも約１３００ｍｍｘ約１５００ｍｍ（または約２．０ｍ２）であると、大面積プラズマエンハンスド化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）は、フィルム厚さ均一性及びフィルム特性均一性に問題が多くなってくる、ということが記載されている。
【0003】
プラズマＣＶＤ装置における定在波に起因する膜厚み分布の不均一性の問題を解決する方法（アイデイア）は、これまで、いくつか提案されている。大まかに分類すると、
次に示す３つに分けられる。なお、以下に示す数式は高周波電力波の伝搬を一次元的に表現している。
（１） 位相変調法：例えば、特許文献３に開示された方法である。この方法は、互い
に対向する電極端面に設けられた、例えば、対向する２つの給電点から連続波の高周波電力Ｗ１（ｘ、ｔ）とＷ２（ｘ、ｔ）を供給して、該高周波電力Ｗ１（ｘ、ｔ）とＷ２（ｘ、ｔ）の位相差Δθを時間的に変調させる方法である。原理的には、下記式（１）のΔθを時間的に変化させる、例えば、Δθ＝ｓｉｎ（Ωｔ）で変動させるものである。ただし、Ωは角周波数である。
Ｗ１（ｘ、ｔ）＝Ａｓｉｎ｛ωｔ＋２πｘ／λ＋θ１｝
Ｗ２（ｘ、ｔ）＝Ａｓｉｎ｛ωｔ－２πｘ／λ＋θ２｝
ただし、Ａは振幅、ωは角周波数、ｘは電極端面からの伝搬距離、λは電力波の波長、ｔは時間、θ１、θ２は位相である。
一対の電極間の電力の強さは、下記式（１）で表されるＩ（ｘ）の分布となる。 ＩＩ（ｘ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝ ・・・（１）
ただし、Ｌ０は一対の電極の長さ、Δθ＝θ１―θ２である。
この方法は、プラズマが時間的にｘのプラス方向とマイナス方向へ交互に変動し、その結果、時間的に平均化されるので、プラズマの強さの分布が均一化される。なお、式（１）で表されるプラズマの強さの分布は、Δθを変動しなければ、時間的に不変である。
（２） 定在波重畳法：例えば、特許文献４及び特許文献５に開示された方法である。
この方法は、互いに対向する電極端面に設けられた少なくとも対向する２つの給電点から第１の時間帯にパルス電力Ｗ１１（ｘ、ｔ）とパルスＷ１２（ｘ、ｔ）を供給して第１の定在波を生成し、前記第１の時間帯と異なる第２の時間帯にパルス電力Ｗ２１（ｘ、ｔ）とパルスＷ２２（ｘ、ｔ）を供給して第２の定在波を生成し、その２つの定在波を重畳させることを特徴とする。即ち、上記２つのパルス波電力を時間的に交互に供給して重畳させる方法である。
この方法は、電力Ｗ１１（ｘ、ｔ）とＷ１２（ｘ、ｔ）により、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝
を生成し、パルス波の電力Ｗ２１（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）により、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｓｉｎ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝
を生成する。発生時間が異なる２つの定在波を重畳することにより、一定値のプラズマ強度分布を形成する。
Ｉ（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝
＋ｓｉｎ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝＝１ ・・・（２）
この方法は、２つの定在波を重畳することにより、空間分布が一様なプラズマ強度分布が形成される。
（３）位相調整法：例えば、特許文献１に開示された方法である。この方法は、矩形電極の中央点から等距離の位置にある複数の位置に給電点を設けて、且つ前記複数の給電点に供給される電力波の位相を調整する。結果として、各給電点には周波数が等しく、互いに位相がずらされた高周波電圧が入力されることになる。
次に示す３つに分けられる。なお、以下に示す数式は高周波電力波の伝搬を一次元的に表現している。
（１） 位相変調法：例えば、特許文献３に開示された方法である。この方法は、互い
に対向する電極端面に設けられた、例えば、対向する２つの給電点から連続波の高周波電力Ｗ１（ｘ、ｔ）とＷ２（ｘ、ｔ）を供給して、該高周波電力Ｗ１（ｘ、ｔ）とＷ２（ｘ、ｔ）の位相差Δθを時間的に変調させる方法である。原理的には、下記式（１）のΔθを時間的に変化させる、例えば、Δθ＝ｓｉｎ（Ωｔ）で変動させるものである。ただし、Ωは角周波数である。
Ｗ１（ｘ、ｔ）＝Ａｓｉｎ｛ωｔ＋２πｘ／λ＋θ１｝
Ｗ２（ｘ、ｔ）＝Ａｓｉｎ｛ωｔ－２πｘ／λ＋θ２｝
ただし、Ａは振幅、ωは角周波数、ｘは電極端面からの伝搬距離、λは電力波の波長、ｔは時間、θ１、θ２は位相である。
一対の電極間の電力の強さは、下記式（１）で表されるＩ（ｘ）の分布となる。 ＩＩ（ｘ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝ ・・・（１）
ただし、Ｌ０は一対の電極の長さ、Δθ＝θ１―θ２である。
この方法は、プラズマが時間的にｘのプラス方向とマイナス方向へ交互に変動し、その結果、時間的に平均化されるので、プラズマの強さの分布が均一化される。なお、式（１）で表されるプラズマの強さの分布は、Δθを変動しなければ、時間的に不変である。
（２） 定在波重畳法：例えば、特許文献４及び特許文献５に開示された方法である。
この方法は、互いに対向する電極端面に設けられた少なくとも対向する２つの給電点から第１の時間帯にパルス電力Ｗ１１（ｘ、ｔ）とパルスＷ１２（ｘ、ｔ）を供給して第１の定在波を生成し、前記第１の時間帯と異なる第２の時間帯にパルス電力Ｗ２１（ｘ、ｔ）とパルスＷ２２（ｘ、ｔ）を供給して第２の定在波を生成し、その２つの定在波を重畳させることを特徴とする。即ち、上記２つのパルス波電力を時間的に交互に供給して重畳させる方法である。
この方法は、電力Ｗ１１（ｘ、ｔ）とＷ１２（ｘ、ｔ）により、
Ｉ１（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝
を生成し、パルス波の電力Ｗ２１（ｘ、ｔ）とＷ２２（ｘ、ｔ）により、
Ｉ２（ｘ、ｔ）∝ｓｉｎ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝
を生成する。発生時間が異なる２つの定在波を重畳することにより、一定値のプラズマ強度分布を形成する。
Ｉ（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝
＋ｓｉｎ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝＝１ ・・・（２）
この方法は、２つの定在波を重畳することにより、空間分布が一様なプラズマ強度分布が形成される。
（３）位相調整法：例えば、特許文献１に開示された方法である。この方法は、矩形電極の中央点から等距離の位置にある複数の位置に給電点を設けて、且つ前記複数の給電点に供給される電力波の位相を調整する。結果として、各給電点には周波数が等しく、互いに位相がずらされた高周波電圧が入力されることになる。
【0004】
特許文献１には次のことが記載されている。即ち、真空槽と、前記真空槽内部に配置された基板ホルダと、前記基板ホルダと対向する位置に配置された中空のシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドに電圧を印加する電源装置とを有し、 前記シャワーヘッドは、容器状のヘッド本体と、前記ヘッド本体の開口を覆い、前記中空を形成する一枚のシャワープレートとを有し、前記シャワープレートが前記基板ホルダに向けられ、前記シャワープレートには複数の放出口が設けられ、前記シャワーヘッドの内部に成膜ガスを供給し、前記放出口から前記成膜ガスを放出しながら、前記シャワーヘッドに電圧を印加すると、前記成膜ガスがプラズマ化され、プラズマ化した前記成膜ガスが前記基板ホルダに吹き付けられるように構成されたプラズマＣＶＤ装置であって、
前記電源装置を複数個有し、各前記電源装置には位相制御装置が接続され、前記位相制御装置は、各前記電源装置が出力する高周波電圧の位相をそれぞれ制御するように構成され、 各前記電源装置は、前記ヘッド本体の底面に中心から等距離で異なる位置に配置された給電点にそれぞれ接続され、各前記電源装置から前記給電点にそれぞれ供給された高周波電圧は、前記シャワープレートにそれぞれ電送され、前記シャワープレートをカソードにして放電が生じるように構成されたプラズマＣＶＤ装置。
特許文献３には次のことが記載されている。即ち、単一の保持電極に保持された被処理基板と単一の放電電極とを放電容器内に離間させて対面配置し、該放電電極と被処理基板との間に実質的に均一な放電状態を広範囲に発生させる放電電極への給電方法であって、
前記放電電極に複数の給電点を介して給電する際に、１つの給電点に供給される前記高周波電力の電圧波形の位相と、他の少なくとも１つの給電点に供給される前記高周波電力の電圧波形の位相との差を時間的に変化させることにより、前記放電電極内に生じる電圧分布を変化させ、これにより該電圧分布の単位時間当りの平均値または単位時間当りの積分値を実質的に均一なものとし、前記放電電極の電圧分布における定在波の発生を抑制することを特徴とする放電電極への給電方法。
前記電源装置を複数個有し、各前記電源装置には位相制御装置が接続され、前記位相制御装置は、各前記電源装置が出力する高周波電圧の位相をそれぞれ制御するように構成され、 各前記電源装置は、前記ヘッド本体の底面に中心から等距離で異なる位置に配置された給電点にそれぞれ接続され、各前記電源装置から前記給電点にそれぞれ供給された高周波電圧は、前記シャワープレートにそれぞれ電送され、前記シャワープレートをカソードにして放電が生じるように構成されたプラズマＣＶＤ装置。
特許文献３には次のことが記載されている。即ち、単一の保持電極に保持された被処理基板と単一の放電電極とを放電容器内に離間させて対面配置し、該放電電極と被処理基板との間に実質的に均一な放電状態を広範囲に発生させる放電電極への給電方法であって、
前記放電電極に複数の給電点を介して給電する際に、１つの給電点に供給される前記高周波電力の電圧波形の位相と、他の少なくとも１つの給電点に供給される前記高周波電力の電圧波形の位相との差を時間的に変化させることにより、前記放電電極内に生じる電圧分布を変化させ、これにより該電圧分布の単位時間当りの平均値または単位時間当りの積分値を実質的に均一なものとし、前記放電電極の電圧分布における定在波の発生を抑制することを特徴とする放電電極への給電方法。
【0005】
特許文献４には次のことが記載されている。即ち、発振周波数がＶＨＦ帯域ないしＵＨＦ帯域に属する高周波電源の出力の電力を用いて生成されるプラズマを利用して真空容器に配置された基板の表面を処理する表面処理装置に用いられる高周波プラズマ発生装置において、前記基板の表面の法線方向と実質的に同じ方向の電界を有する電磁波の定在波の腹の位置が異なる第１の定在波と第２の定在波を発生させ、かつ、該第１及び第２の定在波を重畳させる手段を備えたことを特徴とする高周波プラズマ発生装置。
特許文献５には次のことが記載されている。即ち、 互いに対向して設置された非接地電極と接地電極から成る少なくとも一対の電極と、 前記非接地電極に設けられた複数の給電点から前記非接地電極に高周波電力を供給するための電力供給手段とを備え、前記非接地電極と前記接地電極に挟まれたプラズマ生成領域でプラズマを発生させる高周波プラズマ発生装置において、前記複数の給電点は、前記非接地電極の上下面における中心を通る線に対して互いに対称となるように、前記非接地電極の接地電極と対向しない面の端部もしくは前記非接地電極の側面に設けられており、
前記電力供給手段は、前記非接地電極の複数の給電点の位相を揃える同相状態と、前記複数の給電点を二分したそれぞれの給電点での位相を反転させる逆相状態の少なくとも２つの状態を切り替えて高周波電力を供給ことを特徴とする高周波プラズマ発生装置。
特許文献５には次のことが記載されている。即ち、 互いに対向して設置された非接地電極と接地電極から成る少なくとも一対の電極と、 前記非接地電極に設けられた複数の給電点から前記非接地電極に高周波電力を供給するための電力供給手段とを備え、前記非接地電極と前記接地電極に挟まれたプラズマ生成領域でプラズマを発生させる高周波プラズマ発生装置において、前記複数の給電点は、前記非接地電極の上下面における中心を通る線に対して互いに対称となるように、前記非接地電極の接地電極と対向しない面の端部もしくは前記非接地電極の側面に設けられており、
前記電力供給手段は、前記非接地電極の複数の給電点の位相を揃える同相状態と、前記複数の給電点を二分したそれぞれの給電点での位相を反転させる逆相状態の少なくとも２つの状態を切り替えて高周波電力を供給ことを特徴とする高周波プラズマ発生装置。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許４４０４３０３
【特許文献2】特許５５０６３７９
【特許文献3】特許３３１６４９０
【特許文献4】特開２００５－１２３６５４
【特許文献5】特許５４８９８０３
【0007】
【非特許文献1】M. A. Lieberman, J. P. Booth, P. Chabert, J. M. Rax and M.M .Turner, Standing wave and skin effects in large-area, high-frequency capacitive discharge ,PLASMA SOURCES SCIENCE AND TECHNOLOGY, 11 (2002) ,283-293
【非特許文献2】A. Perret, P. Chabert, J.-P. Booth, J. Jolly, J. Guillon, and Ph. Auvray,Ion flux nonuniformities in large-area high-frequency capacitive discharges, APPLIED PHYSICS LETTERS, VOLUME 83, NUMBER 2, 14 July 2003,243-246
【非特許文献3】H. Kaneko, A. Kodera, Y. Soejima, S. Tsuji, M. Murata, Production of VHF excited H2 Plasma by New Method of Superposing the Standing Waves, Plasma Processes and Polymers, 2009,6, s269-s272
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、従来の装置では次に示す問題がある。特許文献１に記載の装置は、矩形電極の中央点から等距離の位置にある複数の位置に給電点を設けて、且つ前記複数の給電点に供給される電力波の位相を調整するので、前記矩形電極の中央点の方向へ伝搬する複数の電力波の干渉で生じる定在波となり、同心円的な強さの分布を持つ電界分布となる。しかも、各給電点に供給される電力の電圧の位相は時間的に固定されていることから、一様な電界分布を得るのは困難である。
特許文献３に記載の方法及び装置は、複数給電点に供給される電力の電圧の位相差を時間的に変動させることにより、プラズマの強さの分布を時間的に平均させる効果を期待しているがその効果は大きいものではない、という問題を抱えている。なお、特許文献３に記載の方法により、基板面積１．４ｍｘ１．１ｍにおいて、膜厚み分布±１７％程度が得られたというデータは知られている。
また、特許文献３には、次の方法が記載されている。即ち、予め、例えば、位相差０°、４５°、９０°、１３５°での膜厚み分布を測定し、そのデータを基に均一分布を達成するために必要な各位相差における製膜時間の割合をコンピュータで計算し、その計算結果の情報を使って、上記選ばれた複数の位相値における複数のプラズマ分布を重畳させる、という方法である。この方法は、一対の電極間に発生する定在波の各種パターンを予め測定し、そのパターンを重畳させることにより、空間的に平均化操作を行うというアイデイアであるが、プラズマの均一化への効果は不明であるという問題がある。
特許文献４に記載の装置は、２つの定在波を時間的に交互に生成し、ｃｏｓ２｛２πｘ／λ｝＋ｓｉｎ２｛２πｘ／λ｝＝１というプラズマ分布の均一化の効果を期待したものである。本装置はパルス変調された電力を用いることから、該パルス電力の立ち上がり毎に発生する高電子温度のプラズマが生成されるので、イオンダメージが強くなるという問題を抱えている。パルス変調プラズマ方式はその応用が限定されるとういう問題がある。
特許文献５に記載の装置は、特許文献４に記載の装置と同様に２つの定在波を時間的に交互に生成し、ｃｏｓ２｛２πｘ／λ｝＋ｓｉｎ２｛２πｘ／λ｝＝１というプラズマ分布の均一化の効果を期待したものである。本装置はパルス変調された電力を用いることから、該パルス電力の立ち上がり毎に発生する高電子温度のプラズマが生成されるので、イオンダメージが強くなるという問題を抱えている。パルス変調プラズマ方式はその応用が限定されるとういう問題がある。
上記従来のプラズマＣＶＤ装置では、基板サイズとして、例えば、約１３００ｍｍｘ約１５００ｍｍ（または約２．０ｍ２）以上の大面積基板を対象とする場合、均一な膜の形成が困難であるという課題がある。
上記のような課題を鑑みて、本発明は、上記課題を解消可能なプラズマを用いた薄膜形成装置を提供することを目的とする。
特許文献３に記載の方法及び装置は、複数給電点に供給される電力の電圧の位相差を時間的に変動させることにより、プラズマの強さの分布を時間的に平均させる効果を期待しているがその効果は大きいものではない、という問題を抱えている。なお、特許文献３に記載の方法により、基板面積１．４ｍｘ１．１ｍにおいて、膜厚み分布±１７％程度が得られたというデータは知られている。
また、特許文献３には、次の方法が記載されている。即ち、予め、例えば、位相差０°、４５°、９０°、１３５°での膜厚み分布を測定し、そのデータを基に均一分布を達成するために必要な各位相差における製膜時間の割合をコンピュータで計算し、その計算結果の情報を使って、上記選ばれた複数の位相値における複数のプラズマ分布を重畳させる、という方法である。この方法は、一対の電極間に発生する定在波の各種パターンを予め測定し、そのパターンを重畳させることにより、空間的に平均化操作を行うというアイデイアであるが、プラズマの均一化への効果は不明であるという問題がある。
特許文献４に記載の装置は、２つの定在波を時間的に交互に生成し、ｃｏｓ２｛２πｘ／λ｝＋ｓｉｎ２｛２πｘ／λ｝＝１というプラズマ分布の均一化の効果を期待したものである。本装置はパルス変調された電力を用いることから、該パルス電力の立ち上がり毎に発生する高電子温度のプラズマが生成されるので、イオンダメージが強くなるという問題を抱えている。パルス変調プラズマ方式はその応用が限定されるとういう問題がある。
特許文献５に記載の装置は、特許文献４に記載の装置と同様に２つの定在波を時間的に交互に生成し、ｃｏｓ２｛２πｘ／λ｝＋ｓｉｎ２｛２πｘ／λ｝＝１というプラズマ分布の均一化の効果を期待したものである。本装置はパルス変調された電力を用いることから、該パルス電力の立ち上がり毎に発生する高電子温度のプラズマが生成されるので、イオンダメージが強くなるという問題を抱えている。パルス変調プラズマ方式はその応用が限定されるとういう問題がある。
上記従来のプラズマＣＶＤ装置では、基板サイズとして、例えば、約１３００ｍｍｘ約１５００ｍｍ（または約２．０ｍ２）以上の大面積基板を対象とする場合、均一な膜の形成が困難であるという課題がある。
上記のような課題を鑑みて、本発明は、上記課題を解消可能なプラズマを用いた薄膜形成装置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】
【0009】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排気系を備えた反応容器と、前記反応容器の内部に配置され、且つ互いに対向して設置された非接地電極と基板が載置される接地電極から成る一対の電極と、前記一対の電極の間に原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記非接地電極の互いに対向する一方の端部に設けられた複数の第１給電点及び他方の端部に設けられた複数の第２給電点にそれぞれ第１電力及び第２電力を供給する高周波電力供給手段と、を備え、
前記一対の電極に挟まれたプラズマ生成領域で前記原料ガスをプラズマ化し前記基板に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置において、
前記高周波電力供給手段は、前記複数の第１給電点に前記第１電力を供給する第１系統線路と、前記複数の第２給電点に前記第２電力を供給する第２系統線路と、前記第１電力及び前記第２電力の電圧の位相差を制御する移相器を備え、
前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧の位相が前記第２系統線路の出力部の電圧の位相に対して、一定の速度で遅れ続けるように、又は一定の速度で進み続けるように前者の位相と後者の位相を制御することを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧と前記第２系統線路の出力部の電圧の位相差を、０°から３６０°までを１周期として一定の速度で繰り返し移相する、又は０°からマイナス３６０°までを１周期として一定の速度で繰り返し移相することを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明において、前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧と前記第２系統線路の出力部の電圧の位相差を０°から１８０°まで、ランプ波の形態で繰り返し移相する、又は０°からマイナス１８０°まで、ランプ波の形態で繰り返し移相することを特徴とする。
第４の発明は、第２の発明又は第３の発明のいずれか一つの発明において、前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧と前記第２系統線路の出力部の電圧の位相差を１周期略１μ秒～１ｍ秒で繰り返し移相することを特徴とする。
第５の発明は、第１の発明から第４の発明のいずれか一つの発明において、前記複数の第１給電点の隣り合う間隔は、前記第１電力の電圧の波長の八分の一以下になるように配置され、且つ前記複数の第２給電点の隣り合う間隔は前記第２電力の電圧の波長の八分の一以下になるように配置されることを特徴とする。
第６の発明は、第１の発明から第５の発明のいずれか一つの発明において、 前記第１給電点及び前記第２給電点は、前記非接地電極の前記接地電極と対向しない面の端部又は前記非接地電極の側面又は前記接地電極と対向する面の端部に設けられることを特徴とする。
第７の発明は、第１の発明から第６の発明のいずれか一つの発明において、前記高周波電力供給手段は、２出力位相可変発信器と、分配器と、電力増幅器と、整合器と、を備えていることを特徴とする。
第８の発明は、第１の発明から第７の発明のいずれか一つの発明において、 前記高周波電力供給手段が発生する電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚ又は３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚのＶＨＦ帯域から選ばれる周波数であることを特徴とする。
第９の発明は、第１の発明から第８の発明のいずれか一つの発明において、 前記原料ガスは、少なくともシランガス又は有機シランガスを含むことを特徴とする。
前記一対の電極に挟まれたプラズマ生成領域で前記原料ガスをプラズマ化し前記基板に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置において、
前記高周波電力供給手段は、前記複数の第１給電点に前記第１電力を供給する第１系統線路と、前記複数の第２給電点に前記第２電力を供給する第２系統線路と、前記第１電力及び前記第２電力の電圧の位相差を制御する移相器を備え、
前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧の位相が前記第２系統線路の出力部の電圧の位相に対して、一定の速度で遅れ続けるように、又は一定の速度で進み続けるように前者の位相と後者の位相を制御することを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧と前記第２系統線路の出力部の電圧の位相差を、０°から３６０°までを１周期として一定の速度で繰り返し移相する、又は０°からマイナス３６０°までを１周期として一定の速度で繰り返し移相することを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明において、前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧と前記第２系統線路の出力部の電圧の位相差を０°から１８０°まで、ランプ波の形態で繰り返し移相する、又は０°からマイナス１８０°まで、ランプ波の形態で繰り返し移相することを特徴とする。
第４の発明は、第２の発明又は第３の発明のいずれか一つの発明において、前記移相器は、前記第１系統線路の出力部の電圧と前記第２系統線路の出力部の電圧の位相差を１周期略１μ秒～１ｍ秒で繰り返し移相することを特徴とする。
第５の発明は、第１の発明から第４の発明のいずれか一つの発明において、前記複数の第１給電点の隣り合う間隔は、前記第１電力の電圧の波長の八分の一以下になるように配置され、且つ前記複数の第２給電点の隣り合う間隔は前記第２電力の電圧の波長の八分の一以下になるように配置されることを特徴とする。
第６の発明は、第１の発明から第５の発明のいずれか一つの発明において、 前記第１給電点及び前記第２給電点は、前記非接地電極の前記接地電極と対向しない面の端部又は前記非接地電極の側面又は前記接地電極と対向する面の端部に設けられることを特徴とする。
第７の発明は、第１の発明から第６の発明のいずれか一つの発明において、前記高周波電力供給手段は、２出力位相可変発信器と、分配器と、電力増幅器と、整合器と、を備えていることを特徴とする。
第８の発明は、第１の発明から第７の発明のいずれか一つの発明において、 前記高周波電力供給手段が発生する電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚ又は３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚのＶＨＦ帯域から選ばれる周波数であることを特徴とする。
第９の発明は、第１の発明から第８の発明のいずれか一つの発明において、 前記原料ガスは、少なくともシランガス又は有機シランガスを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、従来のプラズマＣＶＤ装置が抱える課題を解消可能である。本発明のプラズマＣＶＤ装置の構成部材である高周波電力供給手段が発生する第１電力と第２電力を非接地電極の対向する端部に設けられた複数の第１給電点及び複数の第２給電点に供給し、前記複数の第１給電点及び前記複数の第２給電点から非接地電極と基板が載置された接地電極からなる一対の電極の間に伝搬させて、前記第１電力と前記第２電力の電圧の位相差Δθを移相器で、例えば、０°～３６０°を、例えば、１周期１ｍ秒として、ランプ波的に繰り返して移相することにより、一方向へ移動するプラズマを生成することが可能となる。前記プラズマを一方向へ移動させることによって、前記基板上に形成される膜を均一化することが可能という効果が発生する。これにより、従来装置では困難である、例えば、２ｍｘ２ｍという超大面積の基板を対象にしたプラズマＣＶＤによる均一厚みの製膜が可能になる、という効果がある。
本発明によるプラズマＣＶＤ装置は、大画面液晶デイスプレイ、大画面有機ＥＬデイスプレイ、大面積太陽電池及び各種半導体デバイス等の分野にける大面積均一の薄膜形成が可能であり、製品製造コストの低減及び性能向上への貢献度は著しく大きい。
本発明によるプラズマＣＶＤ装置は、大画面液晶デイスプレイ、大画面有機ＥＬデイスプレイ、大面積太陽電池及び各種半導体デバイス等の分野にける大面積均一の薄膜形成が可能であり、製品製造コストの低減及び性能向上への貢献度は著しく大きい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。各図において、同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
【0013】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置について、図１～図８を参照して、説明する。なお、本実施例では一対の電極として、形状が矩形の非接地電極と矩形の接地電極を用いるがが、これに限定されない。
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式的断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式的斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の複数の第１給電点及び複数の第２給電点から一対の電極間へ供給される電力が電力波として伝搬する状況を示す概念図である。図４は、本発明の本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の一対の電極間を互いに対向して伝搬する電力波を示す概念図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成部材である２出力位相可変発信器の２つの出力電圧信号の位相の関係を示す概念図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の一対の電極の間に供給される電力の１次元的分布を示す概念図である。図７は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置のプラズマ生成領域における電力の強さの分布と供給電力の位相差との関係を示す概念図である。図８は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置のラズマ生成領域におけるプラズマの強さの分布の均一化を示す概念図である。
本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置について、図１～図８を参照して、説明する。なお、本実施例では一対の電極として、形状が矩形の非接地電極と矩形の接地電極を用いるがが、これに限定されない。
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式的断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式的斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の複数の第１給電点及び複数の第２給電点から一対の電極間へ供給される電力が電力波として伝搬する状況を示す概念図である。図４は、本発明の本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の一対の電極間を互いに対向して伝搬する電力波を示す概念図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成部材である２出力位相可変発信器の２つの出力電圧信号の位相の関係を示す概念図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の一対の電極の間に供給される電力の１次元的分布を示す概念図である。図７は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置のプラズマ生成領域における電力の強さの分布と供給電力の位相差との関係を示す概念図である。図８は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置のラズマ生成領域におけるプラズマの強さの分布の均一化を示す概念図である。
【0014】
先ず、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成について、図１～図８を参照して、説明する。
反応容器５０は、内部を高真空状態に保てることが可能であり、不純物を発生しない真空容器であり、図示しない真空ポンプに接続された排気口５１ａ、５１ｂを備えている。排気口５１ａ、５１ｂは、それぞれ図示しない真空ポンプと組み合わせて稼働させることにより、反応容器５０の内部を所定の真空度に真空引きすることが可能である。
反応容器５０には、後述の非接地電極１と後述の接地電極６０が、後述の原料ガスをプラズマ化するための一対の電極として、配置される。
接地電極６０は、反応容器５０の所定の場所に、例えば、底面に配置される。接地電極６０は、主面６０ａを有し、該主面６０ａで基板６１と接し、保持する。基板６１の温度は、接地電極６０の内部に設けられた図示しない基板ヒータにより所定の温度に制御される。接地電極６０の形状は、例えば、後述の非接地電極１と同様に、短辺と長辺を備える矩形である。寸法は、後述の非接地電極１より一回り大きい寸法で、例えば、１．２ｍｘ２．２ｍである。
基板６１は、基板搬入搬出用バルブ６２を開閉することにより、大気側から基板保持台６０の主面６０ａに搬入、載置され、目的とする膜を形成した後、大気側へ搬出される。
反応容器５０は、内部を高真空状態に保てることが可能であり、不純物を発生しない真空容器であり、図示しない真空ポンプに接続された排気口５１ａ、５１ｂを備えている。排気口５１ａ、５１ｂは、それぞれ図示しない真空ポンプと組み合わせて稼働させることにより、反応容器５０の内部を所定の真空度に真空引きすることが可能である。
反応容器５０には、後述の非接地電極１と後述の接地電極６０が、後述の原料ガスをプラズマ化するための一対の電極として、配置される。
接地電極６０は、反応容器５０の所定の場所に、例えば、底面に配置される。接地電極６０は、主面６０ａを有し、該主面６０ａで基板６１と接し、保持する。基板６１の温度は、接地電極６０の内部に設けられた図示しない基板ヒータにより所定の温度に制御される。接地電極６０の形状は、例えば、後述の非接地電極１と同様に、短辺と長辺を備える矩形である。寸法は、後述の非接地電極１より一回り大きい寸法で、例えば、１．２ｍｘ２．２ｍである。
基板６１は、基板搬入搬出用バルブ６２を開閉することにより、大気側から基板保持台６０の主面６０ａに搬入、載置され、目的とする膜を形成した後、大気側へ搬出される。
【0015】
非接地電極１は、接地電極６０に対向して、所定の間隔で配置される。非接地電極１は、例えば、短辺１ａと長辺１ｂの矩形で、寸法は、例えば、１．１ｍｘ２．１ｍである。非接地電極１は、原料ガスを導入する原料ガス導入管３と原料ガス分散空洞６と該原料ガスを噴出する原料ガス噴出孔５を備えている。非接地電極１は、反応容器５０の電極支持棚５３に絶縁体５５を介して固定される。原料ガス導入管３から導入される原料ガスは原料ガス分散空洞６で分散し、原料ガス噴出孔５から非接地電極１と接地電極６０の間に均等に噴出される。
原料ガス噴出孔５は、直径略０．４ｍｍ～略１ｍｍの円形に形成される。ここでは、０．８ｍｍとする。なお、原料ガス噴出孔の直径を略１ｍｍ以上にすると、ガスの噴出量の空間分布が不均一に成り、それを略１ｍｍ以下にすると、空間分布は均一になるが、孔加工に際し多大の労力と費用が発生する。前記孔直径０．８ｍｍはガスの噴出量の空間分布が均一であり、製作加工費を抑制できることで妥当な数値と言える。
非接地電極１は、絶縁体５５により反応容器５０及び接地電極６０と電気的に絶縁され、非接地状態にある。
ここで、非接地電極１の接地電極６０と対向する面を、非接地電極１の表面１ｄ、裏面を非接地電極１の裏面１ｃと呼ぶ。
非接地電極１の裏面１ｃの一方の短辺１ａに、後述の２出力位相可変高周波発信器７０の一方の出力端子から後述の第１系統線路６９ａを介して供給される電力を供給する複数の第１給電点７７ａ及び７７ｂを設ける。前記複数の第１給電点７７ａ及び７７ｂに対向する他方の短辺１ａａに、後述の２出力位相可変高周波発信器７０の他方の出力端子から後述の第２系統線路６９ｂを介して供給される電力を供給する複数の第２給電点７７ｃ及び７７ｄを設ける。
複数の第１給電点７７ａと７７ｂの間隔及び複数の第２給電点７７ｃ及び７７ｄの間隔は、後述の第１系統線路６９ａから供給される高周波電力の波長λの八分の一以下とする。
ここでは、後述するように、周波数６０ＭＨｚが用いられるので、λ／８＝４０ｃｍである。また、複数の第２給電点７７ｃ及び７７ｄの間隔は、後述の第２系統線路６９ｂから供給される高周波電力の波長λの八分の一以下とする。ここでは、後述するように、周波数６０ＭＨｚが用いられるので、λ／８＝４０ｃｍである。なお、周波数６０ＭＨｚの真空中の波長は５ｍ（プラズマ中では、波長短縮率０．６５として、３．２５ｍ）である。
その理由は次の通りである。即ち、前記間隔を前記電力の波長の八分の一以下に設ければ、隣り合う給電点を結ぶ線上の電位が該線上に沿って略同様になるからである。
原料ガス噴出孔５は、直径略０．４ｍｍ～略１ｍｍの円形に形成される。ここでは、０．８ｍｍとする。なお、原料ガス噴出孔の直径を略１ｍｍ以上にすると、ガスの噴出量の空間分布が不均一に成り、それを略１ｍｍ以下にすると、空間分布は均一になるが、孔加工に際し多大の労力と費用が発生する。前記孔直径０．８ｍｍはガスの噴出量の空間分布が均一であり、製作加工費を抑制できることで妥当な数値と言える。
非接地電極１は、絶縁体５５により反応容器５０及び接地電極６０と電気的に絶縁され、非接地状態にある。
ここで、非接地電極１の接地電極６０と対向する面を、非接地電極１の表面１ｄ、裏面を非接地電極１の裏面１ｃと呼ぶ。
非接地電極１の裏面１ｃの一方の短辺１ａに、後述の２出力位相可変高周波発信器７０の一方の出力端子から後述の第１系統線路６９ａを介して供給される電力を供給する複数の第１給電点７７ａ及び７７ｂを設ける。前記複数の第１給電点７７ａ及び７７ｂに対向する他方の短辺１ａａに、後述の２出力位相可変高周波発信器７０の他方の出力端子から後述の第２系統線路６９ｂを介して供給される電力を供給する複数の第２給電点７７ｃ及び７７ｄを設ける。
複数の第１給電点７７ａと７７ｂの間隔及び複数の第２給電点７７ｃ及び７７ｄの間隔は、後述の第１系統線路６９ａから供給される高周波電力の波長λの八分の一以下とする。
ここでは、後述するように、周波数６０ＭＨｚが用いられるので、λ／８＝４０ｃｍである。また、複数の第２給電点７７ｃ及び７７ｄの間隔は、後述の第２系統線路６９ｂから供給される高周波電力の波長λの八分の一以下とする。ここでは、後述するように、周波数６０ＭＨｚが用いられるので、λ／８＝４０ｃｍである。なお、周波数６０ＭＨｚの真空中の波長は５ｍ（プラズマ中では、波長短縮率０．６５として、３．２５ｍ）である。
その理由は次の通りである。即ち、前記間隔を前記電力の波長の八分の一以下に設ければ、隣り合う給電点を結ぶ線上の電位が該線上に沿って略同様になるからである。
【0016】
符号７０は２出力位相可変高周波発信器である。２出力位相可変高周波発信器７０は、１０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲の高周波数の正弦波電圧を出力する。２出力位相可変高周波発信器７０の周波数は１０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲から任意に選ぶことができる。ここでは、例えば、６０ＭＨｚとする。なお、周波数６０ＭＨｚの真空中の波長は５ｍ（プラズマ中では、波長短縮率０．６５として、３．２５ｍ）である。
なお、２出力位相可変高周波発信器７０は、特別の装置ではなく、市販されている装置である。
２出力位相可変高周波発信器７０は、２つの出力端子６８ａ、６８ｂを備え、該２つの出力端子６８ａ、６８ｂから出力される高周波数の２つの正弦波の電圧の位相差を一次関数的に制御可能である。また、２出力位相可変高周波発信器７０は、該２つの出力端子６８ａ、６８ｂから出力される高周波数の２つの正弦波の電圧の位相差を、図５（ａ）、（ｂ）に示されるようなランプ波の形態に制御可能である。
即ち、２出力位相可変高周波発信器７０は、例えば、前記２つの出力信号の電圧の位相差を０°～３６０°を１周期Ｔ０とするランプ波の形態で制御する、又は０°～マイナス３６０°を１周期１周期Ｔ０とするランプ波の形態で制御することが可能である。そして、例えば、前記２つの出力信号の電圧の位相差を０°～１８０°を１周期Ｔ０とするランプ波の形態で制御する、又は０°～マイナス１８０°を１周期とするランプ波の形態で制御することが可能である。ここで、上記１周期Ｔ０は、例えば、１μ秒～１ｍ秒の範囲から選ばれ、例えば１ｍ秒とする。
２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ａから出力される電圧信号は次式で表せる。
Ｖ１（ｔ）＝ｓｉｎ｛ωｔ＋θ１１｝ ・・・（３）
ただし、ωは角周波数、θ１１は位相である。２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ｂから出力される電圧信号は次式で表せる。
Ｖ２（ｔ）＝ｓｉｎ｛ωｔ＋θ２２｝ ・・・（４）
ただし、ωは角周波数、θ２２は位相である。
上記２つの電圧信号の位相差は、２出力位相可変高周波発信器７０が備える図示しない移相器によって、一次関数的に移相される。即ち、２出力位相可変高周波発信器７０は、上記２つの電圧信号の位相差を、式（５）で示されるように、一定速度で移相することができる。
δθ＝θ１１―θ２２
＝αｔ ・・・（５）
ただし、αは比例定数、ｔは時間である。
そして、２出力位相可変高周波発信器７０は、図示しない移相器によって、上記２つの電圧信号の位相差を０°～３６０°１周期Ｔ０として、あるいは０°～１８０°を１周期として繰り返して移相することが可能である。即ち、式（６）で示されるように、０°～３６０°、あるいは０°～１８０°を一定の速度で、一定の周期Ｔ０でランプ波の形態で移相することができる。
δθ＝θ１１―θ２２
＝ｔ―floor(t) ・・・（６）
ただし、ｔ―floor(t) は、図５に示されるように０°～３６０°を一定速度で移相し、３６０°を１周期Ｔ０として繰り返すランプ波の形態で移相することを表している。又は０°～１８０°を一定速度で移相し、１８０°を１周期Ｔ０として繰り返すランプ波の形態で移相することを表している。なお、０°～マイナス３６０°を繰り返して移相する、又は、０°～マイナス１８０°を繰り返して移相しても良い。
ここで、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマを用いた薄膜形成装置において重要な技術的ポイントは、前記２つの電圧信号の位相差が、式（５）、又は式（６）で示されるように、あるいは図５に示されるように、前記２つの電圧信号の位相差を制御することである。これにより、非接地電極１と接地電極６０の間に生成される定在波を一方向へ移動させることを可能になる、という効果が発生する。
なお、２出力位相可変高周波発信器７０は、特別の装置ではなく、市販されている装置である。
２出力位相可変高周波発信器７０は、２つの出力端子６８ａ、６８ｂを備え、該２つの出力端子６８ａ、６８ｂから出力される高周波数の２つの正弦波の電圧の位相差を一次関数的に制御可能である。また、２出力位相可変高周波発信器７０は、該２つの出力端子６８ａ、６８ｂから出力される高周波数の２つの正弦波の電圧の位相差を、図５（ａ）、（ｂ）に示されるようなランプ波の形態に制御可能である。
即ち、２出力位相可変高周波発信器７０は、例えば、前記２つの出力信号の電圧の位相差を０°～３６０°を１周期Ｔ０とするランプ波の形態で制御する、又は０°～マイナス３６０°を１周期１周期Ｔ０とするランプ波の形態で制御することが可能である。そして、例えば、前記２つの出力信号の電圧の位相差を０°～１８０°を１周期Ｔ０とするランプ波の形態で制御する、又は０°～マイナス１８０°を１周期とするランプ波の形態で制御することが可能である。ここで、上記１周期Ｔ０は、例えば、１μ秒～１ｍ秒の範囲から選ばれ、例えば１ｍ秒とする。
２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ａから出力される電圧信号は次式で表せる。
Ｖ１（ｔ）＝ｓｉｎ｛ωｔ＋θ１１｝ ・・・（３）
ただし、ωは角周波数、θ１１は位相である。２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ｂから出力される電圧信号は次式で表せる。
Ｖ２（ｔ）＝ｓｉｎ｛ωｔ＋θ２２｝ ・・・（４）
ただし、ωは角周波数、θ２２は位相である。
上記２つの電圧信号の位相差は、２出力位相可変高周波発信器７０が備える図示しない移相器によって、一次関数的に移相される。即ち、２出力位相可変高周波発信器７０は、上記２つの電圧信号の位相差を、式（５）で示されるように、一定速度で移相することができる。
δθ＝θ１１―θ２２
＝αｔ ・・・（５）
ただし、αは比例定数、ｔは時間である。
そして、２出力位相可変高周波発信器７０は、図示しない移相器によって、上記２つの電圧信号の位相差を０°～３６０°１周期Ｔ０として、あるいは０°～１８０°を１周期として繰り返して移相することが可能である。即ち、式（６）で示されるように、０°～３６０°、あるいは０°～１８０°を一定の速度で、一定の周期Ｔ０でランプ波の形態で移相することができる。
δθ＝θ１１―θ２２
＝ｔ―floor(t) ・・・（６）
ただし、ｔ―floor(t) は、図５に示されるように０°～３６０°を一定速度で移相し、３６０°を１周期Ｔ０として繰り返すランプ波の形態で移相することを表している。又は０°～１８０°を一定速度で移相し、１８０°を１周期Ｔ０として繰り返すランプ波の形態で移相することを表している。なお、０°～マイナス３６０°を繰り返して移相する、又は、０°～マイナス１８０°を繰り返して移相しても良い。
ここで、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマを用いた薄膜形成装置において重要な技術的ポイントは、前記２つの電圧信号の位相差が、式（５）、又は式（６）で示されるように、あるいは図５に示されるように、前記２つの電圧信号の位相差を制御することである。これにより、非接地電極１と接地電極６０の間に生成される定在波を一方向へ移動させることを可能になる、という効果が発生する。
【0017】
符号７２ａは第１の電力増幅器である。第１の電力増幅器７２ａは、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ａから同軸ケーブルを介して送信された高周波信号の電力を増幅する。第１の電力増幅器７２ａの出力は、最大で、例えば、２ｋW～２０ｋWである。ここでは、例えば。５ｋＷとする。
第１の電力増幅器で７２ａは、出力電力を同軸ケーブルを介して、後述の第１の整合器７３ａに送電する。ここで、第１の電力増幅器７２ａから出力される電力を第１電力と呼ぶ。
符号７３ａは第１の整合器である。第１の整合器７３ａは、第１電力を第１給電点７７ａ、７７ｂにおける反射波が小さくなるように調整し、送電する。第１の整合器７３ａは、前記第１電力を同軸ケーブルを介して後述の第１の電力分配器７９ａに伝送する。
符号７９ａは第１の電力分配器である。第１の電力分配器７９ａは、第１の整合器７３ａから送電された第１電力を２分岐して、その一方の第１電力を同軸ケーブルを介して後述の第１の真空用電流導入端子７５ａへ送電するとともに、他方の第１電力を同軸ケーブルを介して後述の第２の真空用電流導入端子７５ｂへ送電する
符号７５ａは第１の真空用電流導入端子である。第１の真空用電流導入端子７５ａは、第１の電力分配器７９ａから送電された第１電力を真空用導線７６ａを介して第１給電点７７ａに給電する。なお、第１給電点は７７ａと後述の７７ｂで構成される。
符号７５ｂは第２の真空用電流導入端子である。第２の真空用電流導入端子７５ｂは、第１の電力分配器７９ａから送電された第１電力を第２の真空用導線７６ｂを介して第１給電点７７ｂに給電する。
ここで、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ａから、第１の電力増幅器７２ａ、第１の整合器７３ａ、第１の電力分配器７９ａ、第１の真空用電流導入端子７５ａ、第2の真空用電流導入端子７５ｂ、第1の真空用導線７６ａ及び第２の真空用導線７６ｂを備える第1電力の伝送線路を第1系統線路６９ａと呼ぶ。
第１の電力増幅器で７２ａは、出力電力を同軸ケーブルを介して、後述の第１の整合器７３ａに送電する。ここで、第１の電力増幅器７２ａから出力される電力を第１電力と呼ぶ。
符号７３ａは第１の整合器である。第１の整合器７３ａは、第１電力を第１給電点７７ａ、７７ｂにおける反射波が小さくなるように調整し、送電する。第１の整合器７３ａは、前記第１電力を同軸ケーブルを介して後述の第１の電力分配器７９ａに伝送する。
符号７９ａは第１の電力分配器である。第１の電力分配器７９ａは、第１の整合器７３ａから送電された第１電力を２分岐して、その一方の第１電力を同軸ケーブルを介して後述の第１の真空用電流導入端子７５ａへ送電するとともに、他方の第１電力を同軸ケーブルを介して後述の第２の真空用電流導入端子７５ｂへ送電する
符号７５ａは第１の真空用電流導入端子である。第１の真空用電流導入端子７５ａは、第１の電力分配器７９ａから送電された第１電力を真空用導線７６ａを介して第１給電点７７ａに給電する。なお、第１給電点は７７ａと後述の７７ｂで構成される。
符号７５ｂは第２の真空用電流導入端子である。第２の真空用電流導入端子７５ｂは、第１の電力分配器７９ａから送電された第１電力を第２の真空用導線７６ｂを介して第１給電点７７ｂに給電する。
ここで、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ａから、第１の電力増幅器７２ａ、第１の整合器７３ａ、第１の電力分配器７９ａ、第１の真空用電流導入端子７５ａ、第2の真空用電流導入端子７５ｂ、第1の真空用導線７６ａ及び第２の真空用導線７６ｂを備える第1電力の伝送線路を第1系統線路６９ａと呼ぶ。
【0018】
符号７２ｂは第２の電力増幅器である。第２の電力増幅器７２ｂは、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ｂから同軸ケーブルを介して送信された高周波信号の電力を増幅する。第２の電力増幅器７２ｂの出力は、最大で、例えば、２ｋW～２０ｋWである。ここでは、例えば。５ｋＷとする。
第２の電力増幅器で７２ｂは、出力電力を同軸ケーブルを介して、後述の第２の整合器７３ｂに電送する。ここで、第２の電力増幅器７２ｂから出力される電力を第２電力と呼ぶ。
符号７３ｂは第２の整合器である。第２の整合器７３ｂは、第２の整合器７３ｂは、第２電力を第２給電点７ｃ、７ｄにおける反射波が小さくなるように調整し、送電する。第２の整合器７３ｂは、前記第２電力を同軸ケーブルを介して後述の第２の電力分配器７９ｂに送電する。
符号７９ｂは第２の電力分配器である。第２の電力分配器７９ｂは、第２の整合器７３ｂから送電された第2電力を２分岐して、その一方の第２電力を同軸ケーブルを介して後述の第3の真空用電流導入端子７５ｃへ送電するとともに、他方の第２電力を同軸ケーブルを介して後述の第4の真空用電流導入端子７５ｄへ送電する
符号７５ｃは第3の真空用電流導入端子である。第3の真空用電流導入端子７５ｃは、第2の電力分配器７９ｂから送電された第２電力を真空用導線７６ｃを介して第２給電点７７ｃに給電する。なお、第２給電点は７７ｃと後述の７７ｄで構成される。
符号７５ｄは第4の真空用電流導入端子である。第4の真空用電流導入端子７５ｄは、第2の電力分配器７９ｂから送電された第２電力を第4の真空用導線７６ｄを介して第２給電点７７ｄに給電する。
ここで、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ｂから、第2の電力増幅器７２ｂ、第2の整合器７３ｂ、第2の電力分配器７９ｂ、第3の真空用電流導入端子７５ｃ、第4の真空用電流導入端子７５ｄ、第3の真空用導線７６ｃ及び第4の真空用導線７６ｄを備える第2電力の伝送線路を第2系統線路６９ｂと呼ぶ。
また、ここで、２出力位相可変高周波発信器７０と、前記第1系統線路６９ａと、前記第2系統線路６９ｂを備え、複数の第１給電点７７ａ、７７ｂへ第１電力を給電し、且つ複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄへ第２電力を供給する高周波電力供給手段を、第１の高周波電力供給手段と呼ぶ。
第２の電力増幅器で７２ｂは、出力電力を同軸ケーブルを介して、後述の第２の整合器７３ｂに電送する。ここで、第２の電力増幅器７２ｂから出力される電力を第２電力と呼ぶ。
符号７３ｂは第２の整合器である。第２の整合器７３ｂは、第２の整合器７３ｂは、第２電力を第２給電点７ｃ、７ｄにおける反射波が小さくなるように調整し、送電する。第２の整合器７３ｂは、前記第２電力を同軸ケーブルを介して後述の第２の電力分配器７９ｂに送電する。
符号７９ｂは第２の電力分配器である。第２の電力分配器７９ｂは、第２の整合器７３ｂから送電された第2電力を２分岐して、その一方の第２電力を同軸ケーブルを介して後述の第3の真空用電流導入端子７５ｃへ送電するとともに、他方の第２電力を同軸ケーブルを介して後述の第4の真空用電流導入端子７５ｄへ送電する
符号７５ｃは第3の真空用電流導入端子である。第3の真空用電流導入端子７５ｃは、第2の電力分配器７９ｂから送電された第２電力を真空用導線７６ｃを介して第２給電点７７ｃに給電する。なお、第２給電点は７７ｃと後述の７７ｄで構成される。
符号７５ｄは第4の真空用電流導入端子である。第4の真空用電流導入端子７５ｄは、第2の電力分配器７９ｂから送電された第２電力を第4の真空用導線７６ｄを介して第２給電点７７ｄに給電する。
ここで、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ｂから、第2の電力増幅器７２ｂ、第2の整合器７３ｂ、第2の電力分配器７９ｂ、第3の真空用電流導入端子７５ｃ、第4の真空用電流導入端子７５ｄ、第3の真空用導線７６ｃ及び第4の真空用導線７６ｄを備える第2電力の伝送線路を第2系統線路６９ｂと呼ぶ。
また、ここで、２出力位相可変高周波発信器７０と、前記第1系統線路６９ａと、前記第2系統線路６９ｂを備え、複数の第１給電点７７ａ、７７ｂへ第１電力を給電し、且つ複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄへ第２電力を供給する高周波電力供給手段を、第１の高周波電力供給手段と呼ぶ。
【0019】
非接地電極１と接地電極６０の間の距離は、プラズマ生成条件を考慮して決められる。即ち、非接地電極１と接地電極６０の間に生成される原料ガスのプラズマ生成条件は、主として、非接地電極１と接地電極６０の間隔ｄと圧力ｐと印加される高周波電圧Ｖに依存する。ここでは、パッシェンの法則に従って、パッシェン曲線の最小値の領域に設定する。例えば、ｐｄ積が、略１３３Ｐａ・ｃｍ～１３３３Ｐａ・ｃｍを満たす値を選ぶ。ここでは、例えば、非接地電極１と接地電極６０の間隔ｄ＝０．５ｃｍ、圧力ｐ＝１３３Ｐａ～１３３３Ｐａとする。
【0020】
原料ガスは、目的とする膜種によって選ばれる。例えば、シランガス、水素ガス及び希ガスの混合ガスである。ここでは、例えば、シランガスと水素を選び、流量比を水素流量／シランガス流量＝１００とする。シランガスと水素の混合ガスは、それぞれ、図示しない原料ガス源から図示しない原料ガスのマスフローコントローラで所定の流量を制御され、原料ガス導入管３から原料ガス分散空洞６を介して、原料ガス噴出孔５から噴出される。
【0021】
非接地電極１と接地電極６０の間に原料ガスが導入された状態で、第１の高周波電力供給手段から複数の第１給電点７７ａ、７７ｂ及び複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄに、それぞれ前記第１電力及び前記第２電力が供給されると、該一対の電極１、６０の間にプラズマが発生する。
複数の第１給電点７７ａ、７７ｂに供給された第１電力は、図３にＶｐ１で示されるように、非接地電極１の辺１ａから該電極の側面と真空容器５０の壁の間を伝搬し、非接地電極１と接地電極６０の間へ進入し、該一対の電極１、６０の間を伝搬する。
複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄに供給された第２電力は、図３にＶｐ２で示されるように、非接地電極１の辺１ａａから該電極の側面と真空容器５０の壁の間を伝搬し、非接地電極１と接地電極６０の間へ進入し、該一対の電極１、６０の間を伝搬する。
Ｖｐ１及びＶｐ２の伝搬の様子を模式的に図４に示す。Ｖｐ１（ｘ、ｔ）及びＶｐ２（ｘ、ｔ）は互いに対向して進む伝搬波である。
図４に示される伝搬波は、一次元座標軸ｘの原点を一対の電極間１の表面１ｄの一方の端部とし、非接地電極１の長辺の長さをL０とすると、次のように表される。
Ｖｐ１（ｘ、ｔ）＝Ｖ０１ｓｉｎ｛ωｔ＋２πｘ／λ＋θ１１｝ ・・・（７）
ただし、Ｖ０１は振幅、ωは角周波数、θ１１は位相である。
Ｖｐ２（ｘ、ｔ）＝Ｖ０２ｓｉｎ｛ωｔ－２πｘ／λ＋θ２２｝ ・・・（８）
ただし、Ｖ０２は振幅、ωは角周波数、θ２２は位相である。
上記２つの伝搬波Ｖｐ１（ｘ、ｔ）及びＶｐ２（ｘ、ｔ）は、一定方向に移動する電力波I（ｘ、ｔ）を生成する。これは、式（９）で表される。
Ｉ（ｘ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝ ・・・（９）
ただし、Ｌ０は一対の電極の長さ、Δθは次式で示される。
Δθを時間的に変動するΔθ（ｔ）に代えると、式（９）は、ｘ方向に移動する電力波
になる。それは、次（１０）で表される。
Ｉ（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ（ｔ）／２｝ ・・・（１０）
ここで、Δθ（ｔ）を２出力位相可変高周波発信器７０に内蔵される図示しない移相器
を用いて、式（５）あるいは式（６）に示されるΔθ（ｔ）の形態で変化させる。
Δθ（ｔ）＝αｔ ・・・（５）
又は、
Δθ（ｔ）＝ｔ―floor(t) ・・・（６）
ただし、Δθ（ｔ）は図５（ａ）に示されるように、０°～３６０°を１周期Ｔ０として、一定の速度で、ランプ波的に移相することを表している。又はΔθは図５（ｂ）に示されるように、０°～マイナス１８０°を１周期Ｔ０とし、一定の速度で、ランプ波的に移相することを表わしている。なお、Ｔ０は１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。Ｔ０は、１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。
Δθ（ｔ）は、０°～マイナス３６０°を１周期Ｔ０として、繰り返して移相しても良い。また、０°～１８０°を１周期Ｔ０として、繰り返して移相しても良い。なお、Ｔ０は１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。
即ち、２出力位相可変高周波発信器７０に内蔵される図示しない移相器を用いて、第1
系統線路６９ａの出力部の電圧と第2系統線路６９ｂの出力部の電圧の位相差を、上記式
（５）又は式（６）の形態で移相させる。
複数の第１給電点７７ａ、７７ｂに供給された第１電力は、図３にＶｐ１で示されるように、非接地電極１の辺１ａから該電極の側面と真空容器５０の壁の間を伝搬し、非接地電極１と接地電極６０の間へ進入し、該一対の電極１、６０の間を伝搬する。
複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄに供給された第２電力は、図３にＶｐ２で示されるように、非接地電極１の辺１ａａから該電極の側面と真空容器５０の壁の間を伝搬し、非接地電極１と接地電極６０の間へ進入し、該一対の電極１、６０の間を伝搬する。
Ｖｐ１及びＶｐ２の伝搬の様子を模式的に図４に示す。Ｖｐ１（ｘ、ｔ）及びＶｐ２（ｘ、ｔ）は互いに対向して進む伝搬波である。
図４に示される伝搬波は、一次元座標軸ｘの原点を一対の電極間１の表面１ｄの一方の端部とし、非接地電極１の長辺の長さをL０とすると、次のように表される。
Ｖｐ１（ｘ、ｔ）＝Ｖ０１ｓｉｎ｛ωｔ＋２πｘ／λ＋θ１１｝ ・・・（７）
ただし、Ｖ０１は振幅、ωは角周波数、θ１１は位相である。
Ｖｐ２（ｘ、ｔ）＝Ｖ０２ｓｉｎ｛ωｔ－２πｘ／λ＋θ２２｝ ・・・（８）
ただし、Ｖ０２は振幅、ωは角周波数、θ２２は位相である。
上記２つの伝搬波Ｖｐ１（ｘ、ｔ）及びＶｐ２（ｘ、ｔ）は、一定方向に移動する電力波I（ｘ、ｔ）を生成する。これは、式（９）で表される。
Ｉ（ｘ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ／２｝ ・・・（９）
ただし、Ｌ０は一対の電極の長さ、Δθは次式で示される。
Δθを時間的に変動するΔθ（ｔ）に代えると、式（９）は、ｘ方向に移動する電力波
になる。それは、次（１０）で表される。
Ｉ（ｘ、ｔ）∝ｃｏｓ２｛２π（ｘ－Ｌ０／２）／λ－Δθ（ｔ）／２｝ ・・・（１０）
ここで、Δθ（ｔ）を２出力位相可変高周波発信器７０に内蔵される図示しない移相器
を用いて、式（５）あるいは式（６）に示されるΔθ（ｔ）の形態で変化させる。
Δθ（ｔ）＝αｔ ・・・（５）
又は、
Δθ（ｔ）＝ｔ―floor(t) ・・・（６）
ただし、Δθ（ｔ）は図５（ａ）に示されるように、０°～３６０°を１周期Ｔ０として、一定の速度で、ランプ波的に移相することを表している。又はΔθは図５（ｂ）に示されるように、０°～マイナス１８０°を１周期Ｔ０とし、一定の速度で、ランプ波的に移相することを表わしている。なお、Ｔ０は１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。Ｔ０は、１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。
Δθ（ｔ）は、０°～マイナス３６０°を１周期Ｔ０として、繰り返して移相しても良い。また、０°～１８０°を１周期Ｔ０として、繰り返して移相しても良い。なお、Ｔ０は１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。
即ち、２出力位相可変高周波発信器７０に内蔵される図示しない移相器を用いて、第1
系統線路６９ａの出力部の電圧と第2系統線路６９ｂの出力部の電圧の位相差を、上記式
（５）又は式（６）の形態で移相させる。
【0022】
上記式（１０）で表される電力波はΔθ（ｔ）の影響を受ける。Δθ（ｔ）が時間的に移相すると、それに対応して電力波は移動する。なお、一対の電極１、６０の間に発生する電力波は、それと同様の形態を有するプラズマを該一対の電極１、６０の間に生成する。
上記一定方向に移動する電力波I（ｘ、ｔ）は、時間を止めて見ると、図６に示されるような形態の分布である。
Δθがゼロの場合、図７に示されるように、非接地電極１の中央点に腹を持つ定在波となる。Δθが正の場合は、図７に示されるように、非接地電極の中央点から一方の方向へずれた位置に腹を持つ定在波となる。Δθが負の場合は、図７に示されるように、非接地電極の中央点から他方の方向へずれた位置に腹を持つ定在波となる。
Δθが上記式（５）あるいは上記式（６）で表される場合、電力波I（ｘ、ｔは、x方向、又はｘのマイナス方向に連続して一定速度で移動する。この様子を図８（ａ）に示す。なお、プラズマは、電力波の強さに比例した形態で生成されることから、図８（ａ）と図６は、似たような形態となる。
接地電極６０の主面６０ａ上の任意の地点Ｂで一定方向に移動するプラズマを見ると、強いプラズマと弱いプラズマが一定方向に通過していくので、地点Ｂにおけるプラズマの強さは時間的に平均化される。この平均化は、図８（ｂ）に示される基板移動方式によるプラズマＣＶＤ装置での製膜プロセスにおける膜厚みの均一化と同様の平均化効果を有する。
即ち、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置における製膜プロセスは、図８（ｂ）に示される基板移動方式によるプラズマＣＶＤ装置での製膜プロセスと同様に、製膜される膜厚みは均一になる、という効果を有する。
上記一定方向に移動する電力波I（ｘ、ｔ）は、時間を止めて見ると、図６に示されるような形態の分布である。
Δθがゼロの場合、図７に示されるように、非接地電極１の中央点に腹を持つ定在波となる。Δθが正の場合は、図７に示されるように、非接地電極の中央点から一方の方向へずれた位置に腹を持つ定在波となる。Δθが負の場合は、図７に示されるように、非接地電極の中央点から他方の方向へずれた位置に腹を持つ定在波となる。
Δθが上記式（５）あるいは上記式（６）で表される場合、電力波I（ｘ、ｔは、x方向、又はｘのマイナス方向に連続して一定速度で移動する。この様子を図８（ａ）に示す。なお、プラズマは、電力波の強さに比例した形態で生成されることから、図８（ａ）と図６は、似たような形態となる。
接地電極６０の主面６０ａ上の任意の地点Ｂで一定方向に移動するプラズマを見ると、強いプラズマと弱いプラズマが一定方向に通過していくので、地点Ｂにおけるプラズマの強さは時間的に平均化される。この平均化は、図８（ｂ）に示される基板移動方式によるプラズマＣＶＤ装置での製膜プロセスにおける膜厚みの均一化と同様の平均化効果を有する。
即ち、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置における製膜プロセスは、図８（ｂ）に示される基板移動方式によるプラズマＣＶＤ装置での製膜プロセスと同様に、製膜される膜厚みは均一になる、という効果を有する。
【0023】
次に、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の動作について、図１～図８を参照して説明する。なお、説明の便宜上、微結晶シリコン膜の形成を例にとり、以下説明する。
原料ガスは、目的とする膜種によって選ばれる。目的とする膜種に応じて、シランガス、アンモニア、有機シランガス、水素、酸素等を選ぶことができる。ここでは、例えば、微結晶シリコン膜を形成する。ガス供給条件は、例えば、シランガスと水素を選び、流量比を水素流量／シランガス流量＝１００とする。
先ず、反応室５０の基板搬入搬出バルブ６２を開いて、基板６１を基板保持台６０の主面６０ａに載置する。次に、基板搬入搬出バルブ６２を閉じた後、図示しない真空ポンプにより、排気口５１ａ及び排気口５１ｂを介して、反応室５０内部を所定の真空度にする。
その後、図示しないシランガス源及び図示しない水素ガス源から、それぞれ図示しないシランガス及び水素ガスのマスフローコントローラで所定の流量を制御されたシランガス及び水素ガスを、原料ガス導入管３及び原料ガス分散空洞６を介して、原料ガス噴出孔５から噴出する。
ここでは、水素ガスとシランガスの流量比を１００倍、即ち、水素ガスの流量／シランガスの流量＝１００、とする。
次に、図示しない排気バルブ制御装置により図示しない排気バルブの開閉度を制御し、反応容器５０の内部圧力を、略１３３Ｐａ～略１３３３Ｐａに保つ。なお、反応容器５０の真空引きに用いる真空ポンプと製膜時に用いる真空ポンプは、異なるものを別々に用いてもよい。ここでは、例えば、５００Ｐａに設定し、維持する。
原料ガスは、目的とする膜種によって選ばれる。目的とする膜種に応じて、シランガス、アンモニア、有機シランガス、水素、酸素等を選ぶことができる。ここでは、例えば、微結晶シリコン膜を形成する。ガス供給条件は、例えば、シランガスと水素を選び、流量比を水素流量／シランガス流量＝１００とする。
先ず、反応室５０の基板搬入搬出バルブ６２を開いて、基板６１を基板保持台６０の主面６０ａに載置する。次に、基板搬入搬出バルブ６２を閉じた後、図示しない真空ポンプにより、排気口５１ａ及び排気口５１ｂを介して、反応室５０内部を所定の真空度にする。
その後、図示しないシランガス源及び図示しない水素ガス源から、それぞれ図示しないシランガス及び水素ガスのマスフローコントローラで所定の流量を制御されたシランガス及び水素ガスを、原料ガス導入管３及び原料ガス分散空洞６を介して、原料ガス噴出孔５から噴出する。
ここでは、水素ガスとシランガスの流量比を１００倍、即ち、水素ガスの流量／シランガスの流量＝１００、とする。
次に、図示しない排気バルブ制御装置により図示しない排気バルブの開閉度を制御し、反応容器５０の内部圧力を、略１３３Ｐａ～略１３３３Ｐａに保つ。なお、反応容器５０の真空引きに用いる真空ポンプと製膜時に用いる真空ポンプは、異なるものを別々に用いてもよい。ここでは、例えば、５００Ｐａに設定し、維持する。
【0024】
次に、第１の高周波電力供給手段を用いて、第１電力を複数の第１給電点７７ａ、７７
ｂに給電し、第２電力を複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄ給電する。即ち、２出力位相可
変高周波発信器７０に内蔵される図示しない移相器を用いて、第1系統線路６９ａの出力
部の電圧と第2系統線路６９ｂの出力部の電圧の位相差を、上記式（５）又は式（６）の
形態で移相させる。
そうすると、図６に示されるような形態の電力分布が発生する。その結果、原料ガス噴出孔５から噴出する原料ガスがプラズマ化され、微結晶シリコン膜の前駆体であるＳｉＨ３、Ｈ等のラジカルが生成され、基板６１に微結晶シリコンが堆積する。
前記プラズマは、図８（ａ）に示されるような形態で生成されることから、均一な厚み分布を有する微結晶シリコン膜を形成する。
ｂに給電し、第２電力を複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄ給電する。即ち、２出力位相可
変高周波発信器７０に内蔵される図示しない移相器を用いて、第1系統線路６９ａの出力
部の電圧と第2系統線路６９ｂの出力部の電圧の位相差を、上記式（５）又は式（６）の
形態で移相させる。
そうすると、図６に示されるような形態の電力分布が発生する。その結果、原料ガス噴出孔５から噴出する原料ガスがプラズマ化され、微結晶シリコン膜の前駆体であるＳｉＨ３、Ｈ等のラジカルが生成され、基板６１に微結晶シリコンが堆積する。
前記プラズマは、図８（ａ）に示されるような形態で生成されることから、均一な厚み分布を有する微結晶シリコン膜を形成する。
【0025】
次に、微結晶シリコン膜の厚みは該プラズマ生成時間に比例するので、第１の高周波電力供給手段の出力供給開始後後から所定の時間が経過した時点で、該第１の高周波電力供給手段の出力をゼロにする。
製膜時間は、予め取得されたデータに基づいて決められる。ここでは、１分～３０分、例えば５分とする。なお、製膜時間は、電極間隔、基板温度、シランガスの流量、水素ガスの流量、圧力、電力等の関係に係わるデータを、予め把握し、そのデータを基に決められる。
目的とする微結晶シリコン膜の製膜が終了後、上記シランガスガス及び水素ガスの供給を停止し、反応容器５０内部を、一旦、高い真空度に真空引きする。その後、反応容器５０を大気条件に戻す。反応容器５０が大気条件に戻された後、基板搬入搬出バルブ６２を開とし、基板６１を取り出す。
反応容器５０から取りだされた基板６１には、均一な微結晶シリコン膜が形成されている。
製膜時間は、予め取得されたデータに基づいて決められる。ここでは、１分～３０分、例えば５分とする。なお、製膜時間は、電極間隔、基板温度、シランガスの流量、水素ガスの流量、圧力、電力等の関係に係わるデータを、予め把握し、そのデータを基に決められる。
目的とする微結晶シリコン膜の製膜が終了後、上記シランガスガス及び水素ガスの供給を停止し、反応容器５０内部を、一旦、高い真空度に真空引きする。その後、反応容器５０を大気条件に戻す。反応容器５０が大気条件に戻された後、基板搬入搬出バルブ６２を開とし、基板６１を取り出す。
反応容器５０から取りだされた基板６１には、均一な微結晶シリコン膜が形成されている。
【0026】
本発明の第１の実施形態に係わるプラズマを用いた薄膜形成装置では、上述の通り、複数の第１給電点７７ａ、７７ｂに給電される第１電力の電圧の位相と、複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄに給電される第２電力の電圧の位相の位相差Δθが、図５（ａ）に示されるように、例えば、０°～３６０°を１周期Ｔ０として、一定の速度で、ランプ波的に移相するので、一対の電極１、６０間に生成されるプラズマは一定の方向へ移動し続ける。その結果、接地電極６０の上に載置された基板に体積される膜の厚みは均一に形成される。
なお、一対の電極１、６０間に生成されるプラズマを一定の方向へ移動し続ける方法として、複数の第１給電点７７ａ、７７ｂに給電される第１電力の電圧の位相と、複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄに給電される２１電力の電圧の位相の位相差Δθ（ｔ）を、図５（ｂ）に示されるように、０°～マイナス１８０°、又は０°～１８０°を１周期Ｔ０とし、一定の速度で、ランプ波的に移相しても良い。また、１周期Ｔ０は、Ｔ０は１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。
その結果、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置は、従来装置では困難である超大面積基板を対象にしたプラズマＣＶＤによる膜の形成を均一に行うことが可能である。
なお、一対の電極１、６０間に生成されるプラズマを一定の方向へ移動し続ける方法として、複数の第１給電点７７ａ、７７ｂに給電される第１電力の電圧の位相と、複数の第２給電点７７ｃ、７７ｄに給電される２１電力の電圧の位相の位相差Δθ（ｔ）を、図５（ｂ）に示されるように、０°～マイナス１８０°、又は０°～１８０°を１周期Ｔ０とし、一定の速度で、ランプ波的に移相しても良い。また、１周期Ｔ０は、Ｔ０は１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。
その結果、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置は、従来装置では困難である超大面積基板を対象にしたプラズマＣＶＤによる膜の形成を均一に行うことが可能である。
【0027】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置について、図９及び図１０を参照して、説明する。図１～図８も参照する。
図９は、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の電力供給手段の構成を示す模式的斜視図である。図１０は、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の一対の電極の間に生成されるプラズマの強さの分布を示す概念図である。
先ず、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を説明する。本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成と前述の本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成の異なる点は、次の通りである。
（イ）給電点の位置が、前者は非接地電極の裏面１ｃの端部にあることに対して、後者は非接地電極の表面２ｄの端部に設けられることである。これにより、後者の場合は前者に比べて、供給される電力波が非接地電極と接地電極間に効果的に伝搬することが可能になる。
（ロ）給電点の個数が、前者の場合は対向する辺１ａと１ａａにそれぞれ２個であることに対して、後者の場合は対向する辺２ａと２ａａにそれぞれ４個が設けられることである。これにより、後者の場合は前者に比べて、大面積の基板への対応において均一膜の形成が可能となる。
（ハ）本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置では、第１電力と第２電力の電圧の位相差の制御を、２出力位相可変高周波発信器７０が備える移相器を用いて行うが、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置では、前記２出力位相可変高周波発信器７０が備える移相器に加えて、別の移相器が追加して配置されることである。これにより、非接地電極に供給される電力の位相差を揃えることが可能となる。
本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置について、図９及び図１０を参照して、説明する。図１～図８も参照する。
図９は、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の電力供給手段の構成を示す模式的斜視図である。図１０は、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の一対の電極の間に生成されるプラズマの強さの分布を示す概念図である。
先ず、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を説明する。本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成と前述の本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成の異なる点は、次の通りである。
（イ）給電点の位置が、前者は非接地電極の裏面１ｃの端部にあることに対して、後者は非接地電極の表面２ｄの端部に設けられることである。これにより、後者の場合は前者に比べて、供給される電力波が非接地電極と接地電極間に効果的に伝搬することが可能になる。
（ロ）給電点の個数が、前者の場合は対向する辺１ａと１ａａにそれぞれ２個であることに対して、後者の場合は対向する辺２ａと２ａａにそれぞれ４個が設けられることである。これにより、後者の場合は前者に比べて、大面積の基板への対応において均一膜の形成が可能となる。
（ハ）本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置では、第１電力と第２電力の電圧の位相差の制御を、２出力位相可変高周波発信器７０が備える移相器を用いて行うが、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置では、前記２出力位相可変高周波発信器７０が備える移相器に加えて、別の移相器が追加して配置されることである。これにより、非接地電極に供給される電力の位相差を揃えることが可能となる。
【0028】
符号２は矩形平板状の非接地電極である。矩形平板状の非接地電極２は、接地電極６０と組み合わせて用いられる。矩形平板状の非接地電極２は、接地電極６０と対向する表面２ｄと、接地電極６０と対向しない裏面２ｃを備える。また、矩形平板状の非接地電極２は、表面２ｄが有する４辺の中の互いに対向する２つの辺２ａ、２ａａを備える。矩形平板状の非接地電極２は、例えば、２つの辺２ａ、２ａａの長さが、例えば、２．１ｍｘ２．１ｍである。
矩形平板状の非接地電極２は、原料ガスを導入する原料ガス導入管３と原料ガス分散空洞６と該原料ガスを噴出する原料ガス噴出孔５を備えている。矩形平板状の非接地電極２は、反応容器５０の電極支持棚５３に絶縁体５５を介して固定される。原料ガス導入管３から導入される原料ガスは原料ガス分散空洞６で分散し、原料ガス噴出孔５から矩形平板状の非接地電極２と接地電極６０の間に均等に噴出される。
符号７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは第３給電点である。第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、複数の給電点を有し、矩形平板状の非接地電極２の辺２ａに等間隔で配置される。
符号７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈは第４給電点である。第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈは、複数の給電点を有し、矩形平板状の非接地電極２の辺２ａａに等間隔で配置される。
複数の第３給電点７ａと７ｂ、７ｂと７ｃ、７ｃと７ｄのそれぞれの間隔は、後述の第３系統線路６９ｃから供給される高周波電力の波長λの八分の一以下とする。ここでは、後述するように、周波数４０ＭＨｚが用いられるので、λ／８＝６１ｃｍである。なお、４０ＭＨｚの電磁波の波長λは、真空中でλ＝７．５ｍ（プラズマ中では、波長短縮率０．６５として、４．９ｍ）である。λ／８＝０．６１ｍ である。
複数の第４給電点７ｅと７ｆ、７ｆと７ｇ、７ｇと７ｈのそれぞれの間隔は、後述の第４系統線路６９ｄから供給される高周波電力の波長λの八分の一以下とする。ここでは、後述するように、周波数４０ＭＨｚが用いられるので、λ／８＝６１ｃｍである。
その理由は次の通りである。即ち、前記間隔を八分の一以下に設ければ、隣り合う給電点を結ぶ線上の電位が該線上に沿って略同様になるからである。
矩形平板状の非接地電極２は、原料ガスを導入する原料ガス導入管３と原料ガス分散空洞６と該原料ガスを噴出する原料ガス噴出孔５を備えている。矩形平板状の非接地電極２は、反応容器５０の電極支持棚５３に絶縁体５５を介して固定される。原料ガス導入管３から導入される原料ガスは原料ガス分散空洞６で分散し、原料ガス噴出孔５から矩形平板状の非接地電極２と接地電極６０の間に均等に噴出される。
符号７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは第３給電点である。第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、複数の給電点を有し、矩形平板状の非接地電極２の辺２ａに等間隔で配置される。
符号７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈは第４給電点である。第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈは、複数の給電点を有し、矩形平板状の非接地電極２の辺２ａａに等間隔で配置される。
複数の第３給電点７ａと７ｂ、７ｂと７ｃ、７ｃと７ｄのそれぞれの間隔は、後述の第３系統線路６９ｃから供給される高周波電力の波長λの八分の一以下とする。ここでは、後述するように、周波数４０ＭＨｚが用いられるので、λ／８＝６１ｃｍである。なお、４０ＭＨｚの電磁波の波長λは、真空中でλ＝７．５ｍ（プラズマ中では、波長短縮率０．６５として、４．９ｍ）である。λ／８＝０．６１ｍ である。
複数の第４給電点７ｅと７ｆ、７ｆと７ｇ、７ｇと７ｈのそれぞれの間隔は、後述の第４系統線路６９ｄから供給される高周波電力の波長λの八分の一以下とする。ここでは、後述するように、周波数４０ＭＨｚが用いられるので、λ／８＝６１ｃｍである。
その理由は次の通りである。即ち、前記間隔を八分の一以下に設ければ、隣り合う給電点を結ぶ線上の電位が該線上に沿って略同様になるからである。
【0029】
２出力位相可変高周波発信器７０は、本発明の第１実施例で説明したように、１０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲の高周波数の正弦波電圧を出力する。ここでは、例えば、４０ＭＨｚとする。４０ＭＨｚの電磁波の波長λは、真空中でλ＝７．５ｍ（プラズマ中では、波長短縮率０．６５として、４．９ｍ）である。λ／８＝０．６１ｍ である。
なお、２出力位相可変高周波発信器７０は、特別の装置ではなく、市販されている装置である。
２出力位相可変高周波発信器７０は、本発明の第１実施例で説明したように、２つの出力端子６８ａ、６８ｂを備え、該２つの出力端子６８ａ、６８ｂから出力される高周波数の２つの正弦波の電圧の位相差を一次関数的に制御可能である。また、本発明の第１実施例で説明したように、２出力位相可変高周波発信器７０は、該２つの出力端子６８ａ、６８ｂから出力される高周波数の２つの正弦波の電圧の位相差を、図５（ａ）、（ｂ）に示されるようなランプ波の形態に制御可能である。２出力位相可変高周波発信器７０は２つの出力端子から、正弦波電圧信号を、それぞれ、同軸ケーブルを介して、後述の第３の分配器１０ａ及び第４の分配器１０ｂへ伝送する。
なお、２出力位相可変高周波発信器７０は、特別の装置ではなく、市販されている装置である。
２出力位相可変高周波発信器７０は、本発明の第１実施例で説明したように、２つの出力端子６８ａ、６８ｂを備え、該２つの出力端子６８ａ、６８ｂから出力される高周波数の２つの正弦波の電圧の位相差を一次関数的に制御可能である。また、本発明の第１実施例で説明したように、２出力位相可変高周波発信器７０は、該２つの出力端子６８ａ、６８ｂから出力される高周波数の２つの正弦波の電圧の位相差を、図５（ａ）、（ｂ）に示されるようなランプ波の形態に制御可能である。２出力位相可変高周波発信器７０は２つの出力端子から、正弦波電圧信号を、それぞれ、同軸ケーブルを介して、後述の第３の分配器１０ａ及び第４の分配器１０ｂへ伝送する。
【0030】
符号１０ａは、第３の分配器である。第３の分配器１０ａは、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ａから伝送された正弦波電圧信号を４分配し、後述の第１の移相器１１ａ、第２の移相器１１ｂ、第３の移相器１１ｃ及び第４の移相器１１ｄへ伝送する。
符号１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄは、それぞれ、第１の移相器、第２の移相器、第３の移相器及び第４の移相器である。第１の移相器１１ａ、第２の移相器１１ｂ、第３の移相器１１ｃ及び第４の移相器１１ｄは、入力された正弦波電圧信号の位相を調整して出力することが可能であり、後述の第１の位相モニター１５ａと組み合わせて用いられる。後述されるように、第１の移相器１１ａ、第２の移相器１１ｂ、第３の移相器１１ｃ及び第４の移相器１１ｄは、後述の第１の位相モニター１５ａで観測された、それぞれの正弦波電圧信号の位相が揃うように、移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの出力の位相を、それぞれに調整する。第１、第２、第３及び第４の移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、それぞれの出力信号を同軸ケーブルを介して、後述の電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄへ伝送する。
符号１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは電力増幅器である。電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、それぞれ、第１、第２、第３及び第４の移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから送信された高周波正弦波信号の電力を増幅する。電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの出力は、最大で、例えば、２ｋW～２０ｋWである。ここでは、例えば、５ｋＷとする。電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、それぞれ、後述の整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄへ同軸ケーブルを介して送電する。
符号１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄは、それぞれ、第１の移相器、第２の移相器、第３の移相器及び第４の移相器である。第１の移相器１１ａ、第２の移相器１１ｂ、第３の移相器１１ｃ及び第４の移相器１１ｄは、入力された正弦波電圧信号の位相を調整して出力することが可能であり、後述の第１の位相モニター１５ａと組み合わせて用いられる。後述されるように、第１の移相器１１ａ、第２の移相器１１ｂ、第３の移相器１１ｃ及び第４の移相器１１ｄは、後述の第１の位相モニター１５ａで観測された、それぞれの正弦波電圧信号の位相が揃うように、移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの出力の位相を、それぞれに調整する。第１、第２、第３及び第４の移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、それぞれの出力信号を同軸ケーブルを介して、後述の電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄへ伝送する。
符号１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは電力増幅器である。電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、それぞれ、第１、第２、第３及び第４の移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから送信された高周波正弦波信号の電力を増幅する。電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの出力は、最大で、例えば、２ｋW～２０ｋWである。ここでは、例えば、５ｋＷとする。電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、それぞれ、後述の整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄへ同軸ケーブルを介して送電する。
【0031】
符号１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは整合器である。整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、それぞれ、電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄから送電された電力を、複数の第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄにおける反射波が小さくなるようにインピーダンス調整する機能を有する。整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、それぞれに、インピーダンス調整された電力を後述の第１、第２、第３及び第４の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ｂｂ、７５ｃｃ、７５ｄｄへ送電する。
符号７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄは第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子である。第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄは、それぞれ整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから送電された電力を、それぞれ、真空用同軸ケーブル７６ａａを介して、複数の第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに給電する。
なお、真空用同軸ケーブル７６ａａは不純物を発生しない誘電体を用いた同軸ケーブルである。
符号１５ａは第１の位相モニターである。第１の位相モニター１５ａは、第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄに入力される電力の電圧の位相を観測する。第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄに入力される電力のそれぞれの電圧の位相が揃っていない場合は、第１、第２、第３及び第４の移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄで調整し、且つ整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを調整する。第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄに入力される電力の電圧の位相が±１０°以内に揃うように、上記第１、第２、第３及び第４の移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ及び整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを調整する。この位相調整操作において、上記整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの整合性の条件設定よりも位相調整条件の設定を優先させる。
ここで、第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄに入力される電力の電圧の位相が±１０°以内に揃っている電力を、第３電力と呼ぶ。なお、前記電圧の位相が±１０°以内に揃っていれば、複数の第３給電点から一対の電極２、６０の間に伝搬する電力波の波面は略揃っている。
また、ここで、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ａから、第３の分配器１０ａ、移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄ及び真空用同軸ケーブル７６ａａを備えている電力伝送回路を第３系統線路６９ｃと呼ぶ。
符号７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄは第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子である。第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄは、それぞれ整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから送電された電力を、それぞれ、真空用同軸ケーブル７６ａａを介して、複数の第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに給電する。
なお、真空用同軸ケーブル７６ａａは不純物を発生しない誘電体を用いた同軸ケーブルである。
符号１５ａは第１の位相モニターである。第１の位相モニター１５ａは、第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄに入力される電力の電圧の位相を観測する。第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄに入力される電力のそれぞれの電圧の位相が揃っていない場合は、第１、第２、第３及び第４の移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄで調整し、且つ整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを調整する。第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄに入力される電力の電圧の位相が±１０°以内に揃うように、上記第１、第２、第３及び第４の移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ及び整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを調整する。この位相調整操作において、上記整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの整合性の条件設定よりも位相調整条件の設定を優先させる。
ここで、第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄに入力される電力の電圧の位相が±１０°以内に揃っている電力を、第３電力と呼ぶ。なお、前記電圧の位相が±１０°以内に揃っていれば、複数の第３給電点から一対の電極２、６０の間に伝搬する電力波の波面は略揃っている。
また、ここで、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ａから、第３の分配器１０ａ、移相器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、電力増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、第５、第６、第７、第８の真空用電流導入端子７５ａａ、７５ａｂ、７５ａｃ、７５ａｄ及び真空用同軸ケーブル７６ａａを備えている電力伝送回路を第３系統線路６９ｃと呼ぶ。
【0032】
符号１０ｂは、第４の分配器である。第４の分配器１０ｂは、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ｂから伝送された正弦波電圧信号を４分配し、後述の第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈへ伝送する。
符号１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ及び１１ｈは、それぞれ、第５の移相器、第６の移相器、第７の移相器及び第８の移相器である。第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈは、入力された正弦波電圧信号の位相を調整して出力することが可能であり、後述の第２の位相モニター１５ｂと組み合わせて用いられる。後述されるように、第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈは、後述の第２の位相モニター１５ｂで観測された、それぞれの正弦波電圧信号の位相が揃うように、該移相器１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈの出力の位相を、それぞれに調整する。第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈは、それぞれの出力信号を同軸ケーブルを介して、後述の電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈへ伝送する。
符号１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈは電力増幅器である。電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈは、それぞれ、第５、第６、第７及び第８の移相器１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈから送信された高周波正弦波信号の電力を増幅する。電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈの出力は、最大で、例えば、２ｋW～２０ｋWである。ここでは、例えば、５ｋＷとする。電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈは、それぞれ、後述の整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈへ同軸ケーブルを介して送電する。
符号１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ及び１１ｈは、それぞれ、第５の移相器、第６の移相器、第７の移相器及び第８の移相器である。第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈは、入力された正弦波電圧信号の位相を調整して出力することが可能であり、後述の第２の位相モニター１５ｂと組み合わせて用いられる。後述されるように、第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈは、後述の第２の位相モニター１５ｂで観測された、それぞれの正弦波電圧信号の位相が揃うように、該移相器１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈの出力の位相を、それぞれに調整する。第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈは、それぞれの出力信号を同軸ケーブルを介して、後述の電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈへ伝送する。
符号１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈは電力増幅器である。電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈは、それぞれ、第５、第６、第７及び第８の移相器１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈから送信された高周波正弦波信号の電力を増幅する。電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈの出力は、最大で、例えば、２ｋW～２０ｋWである。ここでは、例えば、５ｋＷとする。電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈは、それぞれ、後述の整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈへ同軸ケーブルを介して送電する。
【0033】
符号１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈは整合器である。整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈは、それぞれ、電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈから送電された電力を、それぞれ、複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈにおける反射波が小さくなるようにインピーダンス調整する機能を有する。整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈは、それぞれに、インピーダンス調整された電力を後述の第９、第１０、第１１及び第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄへ送電する。
符号７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄは第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子である。第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄは、それぞれ、整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈから送電された電力を、真空用同軸ケーブル７６ｂｂを介して、複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに給電する。
なお、真空用同軸ケーブル７６ｂａは不純物を発生しない誘電体を用いた同軸ケーブルである。
符号１５ｂは第２の位相モニターである。第２の位相モニター１５ｂは、第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄに入力される電力の電圧の位相を観測する。第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄに入力される電力のそれぞれの電圧の位相が揃っていない場合は、第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈを調整し、且つ整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを調整する。第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄに入力される電力の電圧の位相が±１０°以内に揃うように、上記第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈ及び整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈを調整する。この調整操作において、上記整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈの整合性の条件設定よりも位相調整条件の設定を優先させる。
符号７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄは第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子である。第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄは、それぞれ、整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈから送電された電力を、真空用同軸ケーブル７６ｂｂを介して、複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに給電する。
なお、真空用同軸ケーブル７６ｂａは不純物を発生しない誘電体を用いた同軸ケーブルである。
符号１５ｂは第２の位相モニターである。第２の位相モニター１５ｂは、第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄに入力される電力の電圧の位相を観測する。第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄに入力される電力のそれぞれの電圧の位相が揃っていない場合は、第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈを調整し、且つ整合器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを調整する。第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄに入力される電力の電圧の位相が±１０°以内に揃うように、上記第５の移相器１１ｅ、第６の移相器１１ｆ、第７の移相器１１ｇ及び第８の移相器１１ｈ及び整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈを調整する。この調整操作において、上記整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈの整合性の条件設定よりも位相調整条件の設定を優先させる。
【0034】
ここで、第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄに入力される電力の電圧の位相が±１０°以内に揃っている電力を、第４電力と呼ぶ。
また、ここで、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ｂから、第４の分配器１０ｂ、第１、第２、第３、第４及び第５の移相器１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ、電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄ、及び真空用同軸ケーブル７６ｂａを備えている電力伝送回路を第４系統線路６９ｄと呼ぶ。
また、ここで、２出力位相可変高周波発信器７０と、前記第３系統線路６９ｃと、前記第４系統線路６９ｄを備え、複数の第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄへ第３電力を給電し、且つ複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈへ第４電力を供給する電力供給手段を、第２の高周波電力供給手段と呼ぶ。該第２の高周波電力供給手段は、２出力位相可変高周波発信器７０に内蔵される図示しない移相器を用いて、第３系統線路６９ｃから出力される第３電力の電圧と第４系統線路６９ｄから出力される第４電力の電圧の位相差を上記式（５）又は式（６）の形態で移相させる。
また、ここで、２出力位相可変高周波発信器７０の出力端子６８ｂから、第４の分配器１０ｂ、第１、第２、第３、第４及び第５の移相器１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ、電力増幅器１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、整合器１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、第９、第１０、第１１、第１２の真空用電流導入端子７５ｂａ、７５ｂｂ、７５ｂｃ、７５ｂｄ、及び真空用同軸ケーブル７６ｂａを備えている電力伝送回路を第４系統線路６９ｄと呼ぶ。
また、ここで、２出力位相可変高周波発信器７０と、前記第３系統線路６９ｃと、前記第４系統線路６９ｄを備え、複数の第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄへ第３電力を給電し、且つ複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈへ第４電力を供給する電力供給手段を、第２の高周波電力供給手段と呼ぶ。該第２の高周波電力供給手段は、２出力位相可変高周波発信器７０に内蔵される図示しない移相器を用いて、第３系統線路６９ｃから出力される第３電力の電圧と第４系統線路６９ｄから出力される第４電力の電圧の位相差を上記式（５）又は式（６）の形態で移相させる。
【0035】
次に、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマを用いた薄膜形成装置の動作について、図９及び図１０を参照して説明する。図１～図８も参照する。なお、説明の便宜上、微結晶シリコン膜の形成を例にとり、以下説明する。
先ず、反応室５０の基板搬入搬出バルブ６２を開いて、基板６１を基板保持台６０の主面６０ａに載置する。次に、基板搬入搬出バルブ６２を閉じた後、図示しない真空ポンプにより、排気口５１ａ及び排気口５１ｂを介して、反応室５０内部を所定の真空度にする。
その後、図示しないシランガス源及び図示しない水素ガス源から、それぞれ図示しないシランガス及び水素ガスのマスフローコントローラで所定の流量を制御されたシランガス及び水素ガスを、原料ガス導入管３及び原料ガス分散空洞６を介して、原料ガス噴出孔５から噴出する。
ここでは、水素ガスとシランガスの流量比を１００倍、即ち、水素ガスの流量／シランガスの流量＝１００、とする。
次に、図示しない排気バルブ制御装置により図示しない排気バルブの開閉度を制御し、反応容器５０の内部圧力を、略１３３Ｐａ～略１３３３Ｐａに保つ。なお、反応容器５０の真空引きに用いる真空ポンプと製膜時に用いる真空ポンプは、異なるものを別々に用いてもよい。ここでは、例えば、５００Ｐａに設定し、維持する。
先ず、反応室５０の基板搬入搬出バルブ６２を開いて、基板６１を基板保持台６０の主面６０ａに載置する。次に、基板搬入搬出バルブ６２を閉じた後、図示しない真空ポンプにより、排気口５１ａ及び排気口５１ｂを介して、反応室５０内部を所定の真空度にする。
その後、図示しないシランガス源及び図示しない水素ガス源から、それぞれ図示しないシランガス及び水素ガスのマスフローコントローラで所定の流量を制御されたシランガス及び水素ガスを、原料ガス導入管３及び原料ガス分散空洞６を介して、原料ガス噴出孔５から噴出する。
ここでは、水素ガスとシランガスの流量比を１００倍、即ち、水素ガスの流量／シランガスの流量＝１００、とする。
次に、図示しない排気バルブ制御装置により図示しない排気バルブの開閉度を制御し、反応容器５０の内部圧力を、略１３３Ｐａ～略１３３３Ｐａに保つ。なお、反応容器５０の真空引きに用いる真空ポンプと製膜時に用いる真空ポンプは、異なるものを別々に用いてもよい。ここでは、例えば、５００Ｐａに設定し、維持する。
【0036】
次に、第２の高周波電力供給手段を用いて、第３電力を複数の第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに給電し、第４電力を複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに給電する。そうすると、時間を止めてプラズマを見た場合、図１０に示されるような、波状の強さの分布を持つプラズマが生成される。図１０は、非接地電極２の接地電極６０と対向する面２ｄの辺２ｂをｘ軸、辺２ａをｙ軸として、ｘｙ面にプラズマの強さを描いた概念図である。
複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに供給される第３の電力の電圧の位相と、複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに供給される第３の電力の電圧の位相とは、その位相差Δθが、図５（ａ）（ｂ）のように、０°～３６０°を１周期Ｔ０としたランプ波的に移相することから、図１０に示されるプラズマはｘ軸のプラス方向、又はマイナス方向へ移動を続ける。ここで、上記１周期Ｔ０は、例えば、１μ秒～１ｍ秒の範囲から選ばれ、例えば、１ｍ秒とする。
図１０に示されるプラズマが生成されると、即ち、原料ガス噴出孔５から噴出する原料ガスがプラズマ化されると、微結晶シリコン膜の前駆体であるＳｉＨ３、Ｈ等のラジカルが生成され、基板６１に微結晶シリコンが堆積する。
微結晶シリコン膜は、図１０に示されるように、該プラズマが基板に対して一方向へ移動することから、該微結晶シリコン膜は移動平均化される。その結果、基板６１上に形成される膜の厚みは均一化される。このことは、図８（ｂ）に示されるような基板移動方式によるプラズマＣＶＤ装置での製膜プロセスにおいて、一対の電極１、６０間のプラズマと基板との関係で起こる平均化効果と同様な効果によるものである。
複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに供給される第３の電力の電圧の位相と、複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに供給される第３の電力の電圧の位相とは、その位相差Δθが、図５（ａ）（ｂ）のように、０°～３６０°を１周期Ｔ０としたランプ波的に移相することから、図１０に示されるプラズマはｘ軸のプラス方向、又はマイナス方向へ移動を続ける。ここで、上記１周期Ｔ０は、例えば、１μ秒～１ｍ秒の範囲から選ばれ、例えば、１ｍ秒とする。
図１０に示されるプラズマが生成されると、即ち、原料ガス噴出孔５から噴出する原料ガスがプラズマ化されると、微結晶シリコン膜の前駆体であるＳｉＨ３、Ｈ等のラジカルが生成され、基板６１に微結晶シリコンが堆積する。
微結晶シリコン膜は、図１０に示されるように、該プラズマが基板に対して一方向へ移動することから、該微結晶シリコン膜は移動平均化される。その結果、基板６１上に形成される膜の厚みは均一化される。このことは、図８（ｂ）に示されるような基板移動方式によるプラズマＣＶＤ装置での製膜プロセスにおいて、一対の電極１、６０間のプラズマと基板との関係で起こる平均化効果と同様な効果によるものである。
【0037】
次に、微結晶シリコン膜の厚みは該プラズマ生成時間に比例するので、第２の高周波電力供給手段の出力供給開始後後から所定の時間が経過した時点で、該第２の高周波電力供給手段の出力をゼロにする。
製膜時間は、予め取得されたデータに基づいて決められる。ここでは、１分～３０分、例えば５分とする。なお、製膜時間は、電極間隔、基板温度、シランガスの流量、水素ガスの流量、圧力、電力等の関係に係わるデータを、予め把握し、そのデータを基に決められる。
目的とする微結晶シリコン膜の製膜が終了後、上記シランガスガス及び水素ガスの供給を停止し、反応容器５０内部を、一旦、高い真空度に真空引きする。その後、反応容器５０を大気条件に戻す。反応容器５０が大気条件に戻された後、基板搬入搬出バルブ６２を開とし、基板６１を取り出す。
反応容器５０から取りだされた基板６１には、均一な微結晶シリコン膜が形成されている
製膜時間は、予め取得されたデータに基づいて決められる。ここでは、１分～３０分、例えば５分とする。なお、製膜時間は、電極間隔、基板温度、シランガスの流量、水素ガスの流量、圧力、電力等の関係に係わるデータを、予め把握し、そのデータを基に決められる。
目的とする微結晶シリコン膜の製膜が終了後、上記シランガスガス及び水素ガスの供給を停止し、反応容器５０内部を、一旦、高い真空度に真空引きする。その後、反応容器５０を大気条件に戻す。反応容器５０が大気条件に戻された後、基板搬入搬出バルブ６２を開とし、基板６１を取り出す。
反応容器５０から取りだされた基板６１には、均一な微結晶シリコン膜が形成されている
【0038】
本発明の第２の実施形態に係わるプラズマを用いた薄膜形成装置では、上述の通り、複数の第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに供給される第３電力の電圧と、複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに供給される第４電力の電圧の位相差Δθ（ｔ）が、図５（ａ）に示されるように、例えば、０°～３６０°を１周期Ｔ０として、一定の速度で、ランプ波的に移相するので、一対の電極１、６０間に生成されるプラズマは一定の方向へ移動し続ける。その結果、接地電極６０の上に載置された基板に体積される膜の厚みは均一に形成される。
なお、一対の電極１、６０間に生成されるプラズマを一定の方向へ移動し続ける方法として、複数の第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに給電される第３電力の電圧の位相と、複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに給電される第４電力の電圧の位相の位相差Δθを、図５（ｂ）に示されるように、０°～マイナス１８０°、又は０°～１８０°を１周期Ｔ０とし、一定の速度で、ランプ波的に移相しても良い。１周期Ｔ０は１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。
その結果、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置は、従来装置では困難である超大面積基板を対象にしたプラズマＣＶＤによる膜の形成を均一に行うことが可能である。
なお、一対の電極１、６０間に生成されるプラズマを一定の方向へ移動し続ける方法として、複数の第３給電点７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに給電される第３電力の電圧の位相と、複数の第４給電点７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに給電される第４電力の電圧の位相の位相差Δθを、図５（ｂ）に示されるように、０°～マイナス１８０°、又は０°～１８０°を１周期Ｔ０とし、一定の速度で、ランプ波的に移相しても良い。１周期Ｔ０は１μ秒～１ｍ秒の範囲で任意に選べる。
その結果、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置は、従来装置では困難である超大面積基板を対象にしたプラズマＣＶＤによる膜の形成を均一に行うことが可能である。
【符号の説明】
【0039】
１・・・非接地電極、
３・・・原料ガス導入管、
５・・・原料ガス噴出孔、
６・・・原料ガス分散空洞、
５５・・・絶縁体、
６０・・・接地電極、
６０ａ・・・接地電極の主面、
６１・・・基板、
７０・・・２出力位相可変高周波発信器、
７２ａ・・・第１の電力増幅器、
７２ｂ・・・第２の電力増幅器、
７３ａ・・・第１の整合器、
７３ｂ・・・第２の整合器、
７５ａ、７５ｂ・・・第１及び第２の真空用電流導入端子、
７５ｃ、７５ｄ・・・第４及び第５の真空用電流導入端子、
７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ・・・真空用導線、
７７ａ、７７ｂ・・・第１給電点、
７７ｃ、７７ｄ・・・第２給電点、
７９ａ、７９ｂ・・・第１及び第２の分配器。
３・・・原料ガス導入管、
５・・・原料ガス噴出孔、
６・・・原料ガス分散空洞、
５５・・・絶縁体、
６０・・・接地電極、
６０ａ・・・接地電極の主面、
６１・・・基板、
７０・・・２出力位相可変高周波発信器、
７２ａ・・・第１の電力増幅器、
７２ｂ・・・第２の電力増幅器、
７３ａ・・・第１の整合器、
７３ｂ・・・第２の整合器、
７５ａ、７５ｂ・・・第１及び第２の真空用電流導入端子、
７５ｃ、７５ｄ・・・第４及び第５の真空用電流導入端子、
７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ・・・真空用導線、
７７ａ、７７ｂ・・・第１給電点、
７７ｃ、７７ｄ・・・第２給電点、
７９ａ、７９ｂ・・・第１及び第２の分配器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】