JP2000260598A

JP2000260598A - プラズマ発生装置

Info

Publication number: JP2000260598A
Application number: JP11066177A
Authority: JP
Inventors: Takanori Nakano; 孝紀中野; Hiroshi Taniguchi; 浩谷口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-22
Also published as: US6451160B1

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体成膜装置等において膜質の向上のた
めに電極に供給する供給電力の周波数を上げかつ電極の
長さが電極に供給される高周波の波長に対して無視でき
ない程度に大きくなった場合でも、インピーダンスの発
生を抑えて電極面内における高周波電界の強度分布の均
一化を図り、成膜速度及び膜質の均一化を可能とするプ
ラズマ発生装置を得る。【解決手段】プラズマＣＶＤ装置１０は、高周波電源
４と、材料ガスＧが供給される反応容器１と、反応容器
１内に対向して配置され高周波電源４から供給される高
周波電力によって電極２、３間にプラズマを発生させる
電極２、３対と、反応容器１の底板部１ａとして形成さ
れ、一方側に高周波電源４側と接続される少なくとも１
つの電源接続点６を有し、他方側にカソード電極２と接
続される少なくとも１つの電極接続点８を有する導電性
接続部材とを備え、導電性接続部材が、電源接続点６の
近傍に形成され電源接続点６と電極接続点８との間のイ
ンピーダンスを調節するためのスルーホール７（高周波
電流伝達手段）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ励起化学気
相成長による半導体等機能薄膜の製造に用いるプラズマ
発生装置に関し、特に、水素化アモルファスシリコン薄
膜等の半導体薄膜や絶縁膜の高周波プラズマ励起による
プラズマ励起化学蒸着装置及びプラズマエッチング装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路・液晶ディスプレイ・太陽電池
等の電子デバイスを製造する方法として、プラズマを利
用して半導体膜を成膜するプラズマ励起化学機構成長法
（Chemical Vapor Deposition, CVD）が広く使用されて
いる。その一般的な方法を図８に基づいて説明する。ま
ず、真空槽１０１内に電気的に絶縁された導電板１０
２，１０３を対向電極として設置し、プラズマ発生用の
電源１０４から調整回路１０５を介して周波数１３．５
６ＭＨｚの高周波電力を供給する。高周波電圧が電極１
０２に印加され、接地電位の電極１０３との間の絶縁破
壊グロー放電が生じ電極１０２，１０３間にプラズマを
発生させる。電極１０２，１０３間に材料ガスＧを流す
ことによりこの材料ガスＧが解離され、電極１０３上に
設置された基板Ｓ上に材料ガスＧの解離による半導体膜
が成膜される。

【０００３】近年ではプラズマ密度を増大させることに
よる成膜の高速化及びイオンシース電圧を減少させ膜へ
のイオンダメージを低減することによる高品質膜の成膜
を図るべく高周波帯域、特に１３．５６ＭＨｚのＲＦ帯
から数十ＭＨｚのＶＨＦ帯、数百ＭＨｚのＵＨＦ帯のよ
うなより高い周波数の電源を用いた装置の開発が行われ
ている。特に、小面積の電極を用い、ＶＨＦ帯の高周波
電力を印加してプラズマＣＶＤを行う方法で、既に良好
な成膜が報告されている。

【０００４】また近年、液晶ディスプレイやアモルファ
ス太陽電池等の電子デバイスは１メートル程度のサイズ
のものが望まれており、この製造方法において、大面積
成膜技術の開発が進められている。大面積化において重
要な課題のひとつに膜厚、膜質の均一成膜技術が上げら
れる。その一例として電極間にかかる電界強度を面内で
均一にする様に電極の表面形状を変えるというものがあ
る。大面積化による膜厚、膜質の不均一性を引き起こす
要因の１つに給電方法が挙げられる。

【０００５】反応容器の外壁に給電する従来の方法で
は、給電された高周波は表皮効果により金属製反応容器
の外壁表面を伝播し、結果として、反応容器外壁の周辺
からカソード電極に給電される。この給電方法では、給
電点を移動しても電極に対する給電位置を変えることが
できない、また給電点から見た電極に対するインピーダ
ンスが大きくなるという問題がある。この点に関して、
電源から電極までのインピーダンスを小さくするため、
電源接続部と電極面の間に複数の接触体を介するという
方法（特開昭６４−８９３１６号公報）がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の
高周波電力を用いたプラズマＣＶＤ装置には、上述した
ように、膜質を向上させる利点がある一方で、大面積に
適用した場合に成膜速度、成膜膜質に不均一性が生じる
という問題がある。大面積成膜用装置にＶＨＦ等の高周
波電力を用いた場合、電極中心部に比べ電極周囲部にお
いて成膜速度が著しく減少する。

【０００７】電極面内での成膜速度不均一性およびこれ
に起因する膜質の不均質性は、例えば、アモルファスシ
リコン太陽電池の特性低下につながるものであり、太陽
電池用の成膜装置として大きな問題となる。この成膜速
度の不均一性は電極間の電界強度の面内分布によるもの
であり、印加される高周波の波長が電極の長さに近くな
るほど電極内の電界強度分布は大きくなることが一般に
知られている。電界強度分布が大きくなるとプラズマ密
度、ラジカル密度分布が生じ、成膜速度分布が発生す
る。プラズマエッチング装置においても、同様な電極間
での電界強度分布が発生することによりエッチング速度
のバラツキが生じるという問題がある。

【０００８】一方、高周波電界の面内強度分布を均一化
を目的とし、電源接続部と電極面の間に複数の接触体を
介することにより電源から電極までのインピーダンスを
小さくするという方法（前記特開平１−８９３１６号公
報）があるが、この方法では、大幅なインピーダンスの
低減とはならず、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の高周波電力を用
いた場合、大きなインピーダンスが発生し、電極間の電
界強度分布が不均一になってしまう。

【０００９】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、半導体成膜装置等において膜
質の向上のために電極に供給する供給電力の周波数を上
げかつ電極の長さが電極に供給される高周波の波長に対
して無視できない程度に大きくなった場合でも、インピ
ーダンスの発生を抑えて電極面内における高周波電界の
強度分布の均一化を図り、成膜速度及び膜質の均一化を
可能とするプラズマ発生装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、高周
波電源部と、材料ガスが供給される反応容器と、反応容
器内に対向して配置され高周波電源部から供給される高
周波電力によって電極間にプラズマを発生させる電極対
と、反応容器の外壁面の一部として形成され、一方側に
高周波電源部と接続される少なくとも１つの電源接続点
を有し、他方側に電極対の一方と接続される少なくとも
１つの電極接続点を有する導電性接続部材とを備え、導
電性接続部材が、電源接続点の近傍に形成され電源接続
点と電極接続点との間のインピーダンスを調節するため
の高周波電流伝達手段を有することを特徴とするプラズ
マ発生装置が提供される。

【００１１】すなわち、反応容器の外壁面の一部に導電
性接続部材を用い、この導電性接続部材を介して高周波
電源部と一方の電極（例えば、カソード電極）とを接続
するに際し、この導電性接続部材にインピーダンスを調
節するための高周波電流伝達手段を設けたので、高周波
電流は高周波電流伝達手段を介して電源接続点から電極
接続点へ伝達され、それによって表皮効果、すなわち、
周波数が高くなるほど高周波電流が導電体（この場合、
導電性接続部材）の表面及びその近傍を選択的に伝播す
ることによる高周波電流の伝播路長の増大と伝播路の集
中を抑えることができる。

【００１２】上記の高周波電流の伝播路を改善するため
の本発明における具体的な形態として、導電性接続部材
が、電源接続点を外壁面の表面に、電極接続点を外壁面
の裏面に有する導電性板材からなり、高周波電流伝達手
段が、導電性板材を表裏方向に貫通したスルーホールか
らなる構成が例示される。このような構成により、スル
ーホールの近傍に形成された電源接続点に供給された高
周波電流は、スルーホールの表面及びその近傍を選択的
に伝播して電源接続点に伝達されるので、導電性接続部
材におけるインピーダンスを抑えることができる。すな
わち、高周波電流の表皮効果を有効に利用したものが例
示される。

【００１３】したがって、導電性接続部材のスルーホー
ルの近傍に生じる表皮効果を利用して電源接続点から遠
い電極接続点周辺部分での電界強度の低下を抑制するこ
とができ、電界強度の均一性を高めることができる。こ
れにより、上記電極間に成膜の対象となる基体を設置し
て成膜を行う場合、電極対が形成する電極面内における
成膜速度、膜質の分布の均一性を確保することができ
る。

【００１４】さらに、供給する高周波電力の周波数を高
めることができ、電極の長さが相対的に高周波電界の波
長に対し無視できない程度の長さとなっても、電界強度
の均一性が確保され、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の高周波電磁
波をプラズマＣＶＤに用いることができる。したがっ
て、プラズマ密度の増大による成膜速度の高速化やイオ
ンシース電圧の減少によるイオンダメージの低減といっ
た高周波電磁波を用いたプラズマＣＶＤ法やプラズマエ
ッチング法の利点を生かすことができる。

【００１５】この発明において、電源接続点のみならず
電極接続点も高周波電流伝達手段の近傍に配置されるの
が好ましい。また、電源接続点及び電極接続点は１対で
もよいが、電界強度の均一性の点から複数ずつ設けるの
が好ましい。スルーホールに絶縁性栓体が挿入されてお
れば、反応容器の気密性を保持できる。

【００１６】この発明のスルーホールの構成として、円
形、多角形、長方形あるいはこれらを組み合わせた形状
を有するものが例示される。スルーホールは、その長さ
が、面積円相当径が１ｍｍを超えかつ隣接するスルーホ
ール間の間隔より小さくなるよう構成されることによ
り、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の高周波を用いたプラズマＣＶ
Ｄに用いることができる。なお、面積円相当径とは、様
々な形状のスルーホールがこの発明に含まれるので、ス
ルーホールの面積と等価の円の直径を用いてスルーホー
ルの長さを定義したものである。

【００１７】スルーホールは、それらの間隔が、供給さ
れる高周波電力の波長の２分の１より小さくなるよう構
成することが好ましい。これにより、高周波の周波数を
上げて膜質の向上を図ることができ、電極対の長さが波
長に対して無視できない程度になった場合でも、スルー
ホールの間隔を狭くすることにより電源接続点を増やす
ことができ、高周波電界の面内強度分布を均一化して電
極面内における成膜速度及び膜質の均一化を図ることが
できる。

【００１８】スルーホールが、反応容器へ材料ガスが供
給されるガス供給口部となるよう構成されることによ
り、電極間面内へのより均一な材料ガスの供給が可能と
なる。また、成膜速度が遅い部分に対応する電極部分の
スルーホールに選択的に材料ガスを供給することで、そ
の部分でのプラズマによる材料ガスの解離を増加させる
ことができ、成膜速度を高速化し、成膜速度の面内均一
性を高めることができる。これは、特に、反応容器へ供
給された材料ガスを基体に化学蒸着させるプラズマ励起
化学蒸着装置において有効となる。

【００１９】高周波電源部が、それぞれの電極接続点に
異なる電力量を供給する調整回路を有するよう構成する
ことにより、電極の周辺部における成膜速度の低下を解
決できる。すなわち、成膜速度が遅い部分に対応する電
極部位に対して接続部材が板状部分給電点に他の部分よ
り大きな電力を投入することにより、電界強度の均一性
を高め、成膜速度、膜質の分布の均一性を確保すること
ができる。調整回路の具体的な構成としては、電源−ア
ース間に可変容量コンデンサ、電源−電極接続点間にコ
イル及び可変容量コンデンサを直列接続した回路が挙げ
られる。

【００２０】高周波電源部が、前記一方の電極から２０
〜２００ＭＨｚの周波数を有する高周波が供給されるよ
う構成されることにより、プラズマ密度の増大による成
膜速度の増加、イオンシース電圧の低減による堆積膜へ
のイオンダメージの抑制を図ることができる。またそれ
により、光導電率と暗導電率の比が大きく、膜内欠陥密
度の小さい、いわゆる高品質なａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜が
可能となる。これは特に、太陽電池用の半導体薄膜を堆
積するために使用されるプラズマ励起化学蒸着装置にお
いて有効となる。

【００２１】この発明のプラズマ発生装置は、反応容器
内に供給された材料ガスで基体の化学蒸着をおこなうプ
ラズマ励起化学蒸着装置としてあるいは基体にエッチン
グを施すプラズマエッチング装置として構成することが
でき、上記したように、化学蒸着あるいはエッチングに
よる成膜速度を高速化し、その成膜速度の面内均一性を
高めることができ、プラズマＣＶＤ法あるいはプラズマ
エッチング法における利点を最大に生かすことができ
る。

【００２２】この発明はまた、高周波電源部と、材料ガ
スが供給される反応容器と、反応容器内に対向して配置
され高周波電源部から供給される高周波電力によって電
極間にプラズマを発生させる電極対と、反応容器の外壁
面の一部として形成され、一方側に高周波電源部と接続
される少なくとも１つの電源接続点を有し、他方側に電
極対の一方と接続される少なくとも１つの電極接続点を
有する導電性接続部材とを備え、高周波電源部から導電
性接続部材を介して電極対にプラズマ発生用の高周波電
力を供給するに際し、電源接続点の近傍に形成され電源
接続点と電極接続点との間のインピーダンスを調節する
ための高周波電流伝達手段を介して前記電力供給を行う
ことを特徴とするプラズマ発生方法によって実現され
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明による
プラズマ発生装置の構成を説明する。実施例１図１〜３により、本発明の一つの実施形態による大面積
対応可能なインライン型高周波プラズマＣＶＤ装置を説
明する。高周波プラズマＣＶＤ装置１０は、インライン
型プラズマＣＶＤ装置の反応室の一つであり、電子デバ
イス用の半導体薄膜の成膜処理が順次、各反応室におい
て行われる。なお、図１は反応容器の縦断面概略図を示
し、図２は反応容器の外壁としての底面の平面図を示
し、図３は図２の部分三面図を示す。

【００２４】図１のプラズマＣＶＤ装置１０は、材料ガ
スＧが供給される反応容器１と、反応容器１内に対向配
置されたカソード電極２及びアノード電極３と、高周波
電源４と、調整回路５とから主に構成される。反応容器
１は、カソード電極２を高周波電源４と接続し支持する
導電性接続部材としての底板部１ａと、アノード電極３
を接地して支持する容器上部１ｂとからなる。底板部１
ａは一方側が複数の電源接続点６を介して高周波電源４
に接続され、他方側が複数の電極接続点８及び導電体１
ｄを介してカソード電極２に接続されている。

【００２５】カソード電極２は、底板部１ａから給電さ
れるエクスターナル型で１辺が１ｍの正方形の導電性電
極板であり、表裏方向に貫通したガス吹き出し用の微小
孔２ａが形成されている。アノード電極３は、一辺が１
ｍの正方形の導電性電極板であって、カソード電極２と
２５ｍｍの間隔で設置され、表面に被処理部材である基
板Ｓを支持するための基板支持手段（図示せず）を備え
る。基板Ｓには、一辺９００ｍｍの正方形のガラス基板
あるいは金属基板が用いられる。

【００２６】図２に示すように、底板部１ａは、約１５
ｍｍの厚みを有するステンレス鋼からなる板状部材であ
り、電源接続点６を表面に、電極接続点８を裏面に有す
るとともに、表裏方向に貫通する複数の貫通孔部７ａと
これら貫通孔に挿通された絶縁性栓体１７を備えたスル
ーホール７を有する。スルーホール７は、直径２０ｍｍ
の円形で形成され、高周波インピーダンスを調節するた
め電源接続点６及び電極接続点８の近傍に位置し、２５
ｃｍの間隔で矩形格子状交差点に配設されている。

【００２７】絶縁性栓体１７は、図３に示すように、貫
通孔部７ａに挿通される胴部１７ａｂと、底板部１ａの
表面、すなわち底面下部に突出する大径の頭部１７ｂと
を有し、テフロン（ＰＴＦＥ樹脂）の成形品からなり、
反応容器１を所定圧力の真空下で気密に保持する。反応
容器１は、ガス導入口９より材料ガスＧをカソード電極
２のガス吹き出し用の微小孔２ａを通して両電極２、３
間に流すことにより材料ガスＧを解離し基板Ｓ表面に半
導体膜を成膜するための図示しない材料ガス供給部に接
続されている。

【００２８】高周波電源４及び調整回路５は、高周波電
源４から調整回路５を介し、周波数２０〜２００ＭＨｚ
の範囲の任意の周波数を有する高周波電力をそれぞれの
電極接続点６に異なる電力量に任意に分配して供給する
ことができる。プラズマＣＶＤ装置１０による基板Ｓ表
面への半導体膜の成膜は、まず基板Ｓをアノード電極３
の表面に支持し、ガス導入口９より材料ガスＧをカソー
ド電極２のガス吹き出し用の微小孔２ａを通して両電極
２、３間に流し、高周波電源４から所定の周波数の高周
波電力を供給する。次いで高周波電力を電極２、３間に
印加しプラズマを発生させることにより、材料ガスＧが
解離され基板Ｓ上に材料ガスＧの解離による半導体膜が
成膜される。

【００２９】〔実験例１〕プラズマＣＶＤ装置１０を用
いてアモルファスシリコン薄膜の成膜を行い、形成され
た薄膜の膜厚分布等の測定を行った。各成膜における設
定パラメータとしては、カソード電極２に印加されるプ
ラズマ励起高周波電力を０．１Ｗ／ｃｍ²、反応容器１
内の圧力を０．２Ｔｏｒｒ、反応容器１内に供給される
材料ガスをシランおよび水素とし、３つの異なる周波数
を有する高周波電力の供給下で成膜を行った。結果を表
１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から分かるように、電極２、３の長さ
が高周波の波長に対して無視できない程度に大きくなっ
た場合においても、膜厚分布の不均一性はある程度抑え
られており、電極２、３間の電界分布が均一化されてい
る。また、周波数の上昇と共に成膜速度が上昇し、半導
体薄膜の光導電率と暗導電率の比が上昇し、膜内欠陥密
度の減少が見られる。したがって、成膜速度と膜質が向
上していることがわかる。

【００３２】実施例２本発明の他の実施形態による大面積対応可能な高周波プ
ラズマＣＶＤ装置２０を図４に示す。構造の概要は実施
例１と同様であるが、材料ガスＧの供給方法が異なる。
すなわち、実施例１では１つのガス導入口９から材料ガ
スＧを反応容器１内に導入する構成としたが、実施例２
では複数の導入口９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄから材料ガス
Ｇを反応容器１内に導入する構成とした。この例では図
示しない材料ガス供給手段から供給された材料ガスＧが
それぞれの導入口９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄから反応容器
１内に導入されカソード電極２のガス吹き出し用の微小
孔２ａを通って両電極２、３間に流れることになる。導
入口９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、絶縁性栓体１７を表裏
方向に貫通して形成され、反応容器１内を真空にしたと
き、絶縁性栓体１７及び導入口９ａ〜９ｄの気密を保持
することができる。なお、それぞれの導入口９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄからの材料ガスＧ供給量を等量にできる
が、各導入口９ａ〜９ｄごとに調整することもできる。

【００３３】〔実験例２〕高周波プラズマＣＶＤ装置２
０を用いてアモルファスシリコン薄膜の成膜を行い、形
成された薄膜の膜厚分布等の測定を行った。ここでは、
導入口９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄからの材料ガスＧの供給
量を導入口９ａ〜９ｄごとに調整した。すなわち、９
ｂ，９ｃと９ａ，９ｄとの流量比を１：２とすることに
より、電極２の成膜速度の遅い周囲部分のガス流量を多
くした。各成膜における設定パラメータとしては、カソ
ード電極２に印加されるプラズマ励起高周波電力を０．
１Ｗ／ｃｍ２、反応容器１内の圧力を０．３Ｔｏｒｒ、
反応容器１内に供給される材料ガスＧをシランおよび水
素とし、３つの異なる周波数を有する高周波電力の供給
下で成膜を行った。結果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２から分かるように、スルーホール７を
用いた電力供給、材料ガスＧの分配供給により、成膜し
た薄膜の膜厚分布が改善される。電極２、３の長さが高
周波の波長に対して無視できない程度に大きくなった場
合においても、膜厚分布の不均一性は抑えられており、
電極２、３間の電界分布が均一化されている。また、周
波数の上昇と共に成膜速度が上昇し、半導体薄膜の光導
電率と暗導電率の比が上昇し、膜内欠陥密度の減少が見
られる。したがって、成膜速度と膜質が向上しているこ
とがわかる。

【００３６】実施例３本発明の他の実施形態による大面積対応可能な高周波プ
ラズマＣＶＤ装置３０を図５に示す。構造の概要は実施
例２と同様であるが、電源接続点６への給電方法が異な
る。すなわち、実施例２では一組の高周波電源４及びマ
ッチング回路５から各電源接続点６へ高周波電力を分配
する構成としたが、実施例３では電源接続点６のそれぞ
れに独立した高周波電源４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）
及び調整回路５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）の一組が接
続される。それぞれの電源接続点６への供給電力量は等
量にすることができるし、各電源接続点６ごとに調整す
ることができる。

【００３７】〔実験例３〕高周波プラズマＣＶＤ装置３
０を用いてアモルファスシリコン薄膜の成膜を行い、形
成された薄膜の膜厚分布等の測定を行った。ここでは電
極２における成膜速度の遅い周囲部分に対応する５ａ，
５ｄの電源の電力を大きくすることにより、成膜速度を
面内で均一に保つために５ｂ、５ｃと５ａ、５ｄの電力
量比を１：２とした。各成膜における設定パラメータと
しては、カソード電極２に印加されるプラズマ励起高周
波電力を０．１Ｗ／ｃｍ²、反応容器１内の圧力を０．
３Ｔｏｒｒ、反応容器１内に供給される材料ガスＧをシ
ランおよび水素とし、３つの異なる周波数を有する高周
波電力の供給下で成膜を行った。結果を表３に示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】表３から分かるように、スルーホール７を
用いた電力供給、材料ガスＧの分配供給及び各電源接続
点７への供給電力量の調整により、成膜した薄膜の膜厚
分布が改善される。電極２、３の長さが高周波の波長に
対して無視できない程度に大きくなった場合において
も、膜厚分布の不均一性は抑えられており、電極２、３
間の電界分布が均一化されている。また、周波数の上昇
と共に成膜速度が上昇し、半導体薄膜の光導電率と暗導
電率の比が上昇し、膜内欠陥密度の減少が見られる。し
たがって、成膜速度と膜質が向上していることがわか
る。

【００４０】その他の実施例本発明の他の実施形態によるスルーホールの構成を図６
及び図７に示す。これらのスルーホールは、実施例１の
スルーホール７と同様に電源接続点６及び電極接続点８
の近傍に位置するよう底板部１ａに形成されるが、形状
が異なる。

【００４１】すなわち、図６のスルーホール７１は、貫
通孔部７１ａと絶縁性栓体７２を備え、一辺２０ｍｍの
正方形に形成される。絶縁性栓体７２は、貫通孔部７１
ａに挿通される胴部７２ａと、底板部１ａの表面、すな
わち底面下部に突出する頭部７２ｂを有し、テフロン
（ＰＴＦＥ樹脂）の成形品からなり、反応容器１を所定
圧力の真空下で気密に保持する。

【００４２】一方、図７のスルーホール７５は、貫通孔
部７５ａと絶縁性栓体７６を備え、長辺１００ｍｍ、短
辺２０ｍｍの細長い矩形に形成される。絶縁性栓体７６
は、貫通孔部７５ａに挿通される胴部７６ａと、底板部
１ａの表面、すなわち底面下部に突出する矩形形状の頭
部７６ｂを有し、テフロン（ＰＴＦＥ樹脂）の成形品か
らなり、反応容器１を所定圧力の真空下で気密に保持す
る。

【００４３】上記の各実施の形態では、底板部１ａのス
ルーホール７（７１、７５）の周囲に生じる表皮効果を
利用して電源接続点６から遠い電極接続点８の周辺部分
での電界強度の低下を抑制することができる。すなわ
ち、スルーホール７がない場合には電源接続点６から電
極接続点８まで高周波が表皮効果で導電体の表面を伝う
ことになるが、電源接続点６と電極接続点８の近傍にス
ルーホール７を設けることにより高周波が電源接続点６
からスルーホール７の側面部分の表面を伝うことになる
ので、高周波インピーダンスを低下することができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明のプラズマ発生装置によれば、反
応容器の外壁面の一部に導電性接続部材を用い、この導
電性接続部材を介して高周波電源部と一方の電極（例え
ば、カソード電極）とを接続するに際し、この導電性接
続部材にインピーダンスを調節するための高周波電流伝
達手段を設けたので、高周波電流は高周波電流伝達手段
を介して電源接続点から電極接続点へ伝達され、それに
よって表皮効果、すなわち、周波数が高くなるほど高周
波電流が導電体（この場合、導電性接続部材）の表面及
びその近傍を選択的に伝播することによる高周波電流の
伝播路長の増大と伝播路の集中を抑えることができる。

【００４５】高周波電流伝達手段が、導電性板材を表裏
方向に貫通したスルーホールからなる構成とすれば、ス
ルーホールの近傍に形成された電源接続点に供給された
高周波電流は、スルーホールの表面及びその近傍を選択
的に伝播して電源接続点に伝達されるので、導電性接続
部材におけるインピーダンスを抑えることができる。こ
のように、導電性接続部材のスルーホールの近傍に生じ
る表皮効果を利用して電源接続点から遠い電極接続点周
辺部分での電界強度の低下を抑制することができ、電界
強度の均一性を高めることができる。これにより、上記
電極間に成膜の対象となる基体を設置して成膜を行う場
合、電極対が形成する電極面内における成膜速度、膜質
の分布の均一性を確保することができる。

【００４６】さらに、供給する高周波電力の周波数を高
めることができ、電極の長さが相対的に高周波電界の波
長に対し無視できない程度の長さとなっても、電界強度
の均一性が確保され、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の高周波電磁
波をプラズマＣＶＤに用いることができる。したがっ
て、プラズマ密度の増大による成膜速度の高速化やイオ
ンシース電圧の減少によるイオンダメージの低減といっ
た高周波電磁波を用いたプラズマＣＶＤ法やプラズマエ
ッチング法の利点を生かすことができる。

【００４７】また、上記のスルーホールを材料ガス供給
口として使用し、各々のガス流量を調整すること、ある
いは各給電点に投入する電力量を調整することにより成
膜速度、膜質またはエッチング速度の面内均一性を確保
することが可能となる。特に、太陽電池や液晶ディスプ
レイ等の大面積デバイス用の成膜装置、エッチング装置
において、高品質化、高速化を狙ったプラズマ励起用電
源周波数の高周波化を図った場合の成膜速度、膜質また
はエッチング速度の面内均一性の確保に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による高周波プラズマＣＶＤ
装置の反応容器の正面断面図。

【図２】図１の容器の外壁面に設けられた電源接続点、
電極接続点及びスルーホールを説明する平面図。

【図３】図２のスルーホールが設けられた容器外壁面の
部分拡大三面図。

【図４】本発明の実施例２による高周波プラズマＣＶＤ
装置の反応容器の正面断面図。

【図５】本発明の実施例３による高周波プラズマＣＶＤ
装置の反応容器の正面断面図。

【図６】スルーホールの他の形態を示す図３に対応する
図。

【図７】スルーホールのさらに他の形態を示す図３に対
応する図。

【図８】従来の高周波プラズマＣＶＤ装置を説明する、
図１に対応する図。

【符号の説明】

１反応容器２カソード電極３アノード電極４高周波電源５調整回路６電源接続点７電極接続点８スルーホール（高周波電流伝達手段）１０高周波プラズマＣＶＤ装置（プラズマ発
生装置）１ａ反応容器外壁面の底板部（導電性接続部
材）Ｓ基板Ｇ材料ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 AA06 AA17 BA30 EA04 FA03 JA03 JA18 KA08 KA15 KA30 KA45 LA16 LA18 5F004 AA01 BA06 BB13 BB18 BC08 BD04 CA03 CA09 5F045 AA08 AB04 AC01 AE19 AF07 AF10 BB02 BB09 EF05 EH01 EH04 EH05 EH14 EH19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電源部と、材料ガスが供給される
反応容器と、反応容器内に対向して配置され高周波電源
部から供給される高周波電力によって電極間にプラズマ
を発生させる電極対と、反応容器の外壁面の一部として
形成され、一方側に高周波電源部と接続される少なくと
も１つの電源接続点を有し、他方側に電極対の一方と接
続される少なくとも１つの電極接続点を有する導電性接
続部材とを備え、導電性接続部材が、電源接続点の近傍に形成され電源接
続点と電極接続点との間のインピーダンスを調節するた
めの高周波電流伝達手段を有することを特徴とするプラ
ズマ発生装置。
【請求項２】導電性接続部材が、電源接続点を外壁面
の表面に、電極接続点を外壁面の裏面に有する導電性板
材からなり、高周波電流伝達手段が、導電性板材を表裏
方向に貫通したスルーホールからなる請求項１に記載の
プラズマ発生装置。
【請求項３】スルーホールに絶縁性栓体が挿入されて
なる請求項２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】スルーホールが、円形、多角形、長方形
あるいはこれらを組み合わせた形状からなる請求項２に
記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】スルーホールは、その長さが、面積円相
当径が１ｍｍを超えかつ隣接するスルーホール間の間隔
より小さい請求項２から４のいずれか１つに記載のプラ
ズマ発生装置。
【請求項６】スルーホールは、それらの間隔が、供給
される高周波電力の波長の２分の１より小さいことを特
徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載のプラズ
マ発生装置。
【請求項７】スルーホールは、反応容器内へ材料ガス
が供給されるガス供給口部となる請求項２〜６のいずれ
か１つに記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】高周波電源部が、それぞれの電極接続点
に異なる電力量を供給する調整回路を有する請求項１〜
７のいずれか１つに記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】高周波電源部が、前記一方の電極から２
０〜２００ＭＨｚの周波数を有する高周波電力が供給さ
れるよう構成されてなる請求項１〜８のいずれか１つに
記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】プラズマ発生装置が、反応容器内に供
給された材料ガスで基体の化学蒸着をおこなうプラズマ
励起化学蒸着装置としてあるいは基体にエッチングを施
すプラズマエッチング装置として構成されてなる請求項
１〜９のいずれか１つに記載のプラズマ発生装置。