JP2008205089A - 真空処理装置および真空処理装置を用いた製膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製膜特性を容易に調整し、かつ、各製膜室における製膜特性の差の発生を抑制するとともに、設備コストの低減を図ることができる真空処理装置および真空処理装置を用いた製膜方法を提供する。
【解決手段】 電源部１７ａから高周波電力が両端部５３に供給され、基板８との間にプラズマを形成する複数の放電電極３ａ〜３ｈと、複数の放電電極３ａ〜３ｈに供給される高周波電力の位相および振幅を、両端部５３のそれぞれにおいて調節する複数の整合器３ａｔ〜３ｈｔと、を備え、複数の整合器３ａｔ〜３ｈｔのインピーダンスが略同一な値に設定され、インピーダンスの値は、複数の放電電極３ａ〜３ｈのうちの一の放電電極における電源部１７ａへの反射電力が略最小になる値であることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、真空処理装置および真空処理装置を用いた製膜方法に関し、特にプラズマを用いて基板に処理を行う真空処理装置および真空処理装置を用いた製膜方法に関する。

近年、大面積（例えば縦１ｍ以上、横１ｍ以上の大きさ）を有する基板に対して、シリコンなどの物質を製膜するのにプラズマ化学蒸着（Ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＣＶＤ）法を用いたプラズマＣＶＤ装置が使用されている。このプラズマＣＶＤ装置は、例えば、アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池や液晶ディスプレイ用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などに用いられる非晶質シリコン、微結晶シリコン、窒化シリコン等からなる膜の製膜処理などに使用されていて、エッチングによるチャンバや放電電極に付着した膜のクリーニング（セルフクリーニング）する機能を保有するものもある。

上述のプラズマＣＶＤ装置の放電電極としては、棒状の縦電極をほぼ平行に並べた放電電極が用いられることが多く、このような放電電極は超高周波数（３０ＭＨｚから３００ＭＨｚ）の電源を用いて、大面積を有する基板に対して製膜を行う場合に適している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１１３８７８号公報

上述した構成の放電電極においては、複数の放電電極を製膜処理する基板面に略平行になるように並べて構成されており、複数の各放電電極の給電点である上下方向の端部と高周波電源とが電気的に接続され、高周波電源から高周波電力が各放電電極に給電されている。
各放電電極の給電点の近傍には、整合器が設けられている。整合器は、供給される高周波電力の位相を調整（チューン）するものであり、各整合器では、各放電電極から高周波電源に戻る反射電力が最小となるようにチューンが行われている。
しかしながら、高周波電力の周波数が１０ＭＨｚから数１００ＭＨｚの範囲に含まれる場合には、チューン自体が行いにくくなるため反射電力を最小に調節しにくいという問題があった。

また、複数の放電電極において個々にチューンを行い反射電力の最小化を図っていくと、各放電電極は、プラズマやその他の要因により影響し合うため、チューンを行う前の放電電極とチューン後の放電電極とが相互干渉し、反射電力が最小となる調整点は複数存在することとなる。
このような調整点では、各々の放電電極の給電点において反射電力が小さくなっても、各々の放電電極へ供給される高周波電力の位相が揃わずに異なることがあるため、各々の放電電極の間で電気的干渉が生じることがある。

このとき、複数の放電電極を並べ、組み合わせて構成された放電電極と、対向電極に設置された基板との間にプラズマを形成して該基板に製膜すると、膜の膜厚分布が悪くなることがある。このような膜厚分布が悪くなる整合器の調整点が無数に存在するため、膜厚分布の悪い膜が製膜され、均一性や再現性を阻害する恐れが高いことが、数多くの製膜評価試験により判明した。

また、複数の放電電極に供給される高周波電力の振幅は計測する手段がないため、各放電電極に供給される高周波電力の振幅を揃えることは困難であった。そのため、チューンにより反射電力が最小となっても、各放電電極に供給される高周波電力の振幅が不均一な場合には、形成されるプラズマも不均一となり、膜厚分布の悪い膜が製膜され、膜厚分布の均一性や再現性を阻害する恐れがあることが判明した。

一方、反射電力が小さい状態を保ちつつ、製膜された膜の膜厚分布を均一化する方法として、複数の放電電極の給電点ごとに給電電力の位相を調整する方法が考えられる。しかしながら、この方法において各整合器のインピーダンスの値が不均一で揃っていない場合には、膜厚分布を十分に均一化することはできなかった。また、高周波給電システムとして、電源ごとに位相調整手段を設ける必要があり、設備にかかるコストが高くなるという問題があった。

さらに、複数の製膜室を備えたプラズマＣＶＤ装置等では、製膜室ごとに複数の放電電極のチューンが行われ反射電力の最小化が図られるため、各製膜室における製膜特性、つまり、製膜された膜の膜厚分布が製膜室ごとに異なるために生産管理が煩雑になるという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、膜厚分布を均一化するように製膜特性を容易に調整し、かつ、各製膜室における製膜特性の差の発生を抑制するとともに、設備コストの低減を図ることができる真空処理装置および真空処理装置を用いた製膜方法を提供することを目的とする。

すなわち、複数の放電電極の給電点に接続する各整合器のインピーダンスの値を揃えたうえで、各給電部分の反射波を略最小にするようにチューンを行い、各給電点での位相と振幅を揃えることが、膜厚分布の均一性と再現性を向上することに極めて重要であることを発見することができた。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の真空処理装置は、電源部から高周波電力が給電点に供給され、対向電極に設置した基板との間にプラズマを形成する複数の放電電極と、該複数の放電電極に供給される高周波電力の位相および振幅を、前記給電点のそれぞれにおいて調節する複数の整合器と、を備え、前記複数の整合器のインピーダンスの値が略同一に設定され、前記インピーダンスの値は、前記複数の放電電極のうちの一の放電電極における前記電源部への反射電力が略最小となる値であることを特徴とする。

本発明によれば、複数の整合器の間でインピーダンスの値に差がなくなり、または、差があっても小さくなり、基板の上に製膜される膜厚分布のばらつきが抑えられる。また、複数の整合器のインピーダンスの値は、一の放電電極において反射電力が略最小となるインピーダンスの値に揃えられるため、複数の放電電極における反射電力が小さくなり、複数の放電電極へ供給する高周波電力量が増大して製膜速度が向上する。
ここで、反射電力が略最小とは、反射波の最小値と調整後の反射値の差が供給電力の２０％以下、さらに好ましくは１０％以下になることをいい、実質的に反射波が最小値に近い状況へ調整することである。

整合器のインピーダンスの値は、例えばネットワークアナライザなどの計測機器により計測できるため、高周波電力の位相および振幅を個別に揃えて膜厚分布のばらつきを抑える方法と比較して、複数の整合器のインピーダンスの値を容易に揃えることができる。そのため、各給電点における位相と振幅を揃えることができ、膜厚分布のばらつきが抑えられ膜厚分布の均一性が得られる。
また、電源部ごとに位相調整手段を配置して高周波電力の位相を調整する方法と比較して、個別に位相調整機能を設ける必要がなく設備コストの低減が図られる。

上記発明においては、前記複数の整合器は、前記複数の放電電極に供給される前記高周波電力の位相を調節する位相調整部、および、前記高周波電力の振幅を調節する振幅調整部を有することが望ましい。

本発明によれば、複数の整合器におけるインピーダンスの値は位相調整部および振幅調整部により調整できるため、複数の整合器間のインピーダンスの値は容易に略同一な値に設定される。

本発明の真空処理装置を用いた製膜方法は、対向電極に設置した基板との間にプラズマを形成する複数の放電電極に供給される高周波電力の位相および振幅を、それぞれ調節する複数の整合器のうち、一の放電電極に供給される高周波電力を調節する一の整合器のインピーダンスを、前記一の放電電極における反射電力が略最小となるように設定する反射電力調節ステップと、他の整合器のインピーダンスを、一の整合器のインピーダンスと略同一に設定する設定ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の整合器の間でインピーダンスの値に差がなくなり、または、差があっても小さくなり、基板の上に製膜される膜厚分布のばらつきが抑えられる。また、複数の整合器のインピーダンスの値は、一の放電電極において反射電力が略最小となるインピーダンスの値に揃えられるため、複数の放電電極における反射電力が小さくなり、複数の放電電極へ供給する高周波電力量が増大して製膜速度が向上する。

整合器のインピーダンスの値は、例えばネットワークアナライザなどの計測機器により計測できるため、高周波電力の位相および振幅を個別に揃えて膜厚分布のばらつきを抑える方法と比較して、複数の整合器のインピーダンスの値を容易に揃えることができる。そのため、各給電点における位相と振幅を揃えることができ、膜厚分布のばらつきが抑えられ膜厚分布の均一性が得られる。
また、電源部ごとに位相調整手段を配置して高周波電力の位相を調整する方法と比較して、個別に位相調整機能を設ける必要がなく設備コストの低減が図られる。

上記発明においては、前記設定ステップの後に、前記複数の放電電極に供給される高周波電力の振幅を同じ変化量で調節し、前記複数の放電電極における反射電力がより小さくなる点を選定する振幅調節ステップを有することが望ましい。

本発明によれば、複数の放電電極に供給される高周波電力の振幅を同じ変化量で調節するため、複数の整合器におけるインピーダンスの値は略同一に保たれ、かつ、複数の放電電極に対する反射電力は振幅の調節前より小さくなる。
また、複数の放電電極に供給される高周波電力の位相を個々に調節することにより、反射電力をさらに小さくする方法と比較して、複数の整合器におけるインピーダンスの値が略同一であるため、各給電点における位相と振幅を揃えることができ、基板の上に製膜される膜厚分布のバラツキが抑えられ膜厚分布の均一性が得られる。

上記発明においては、前記設定ステップの後に、前記複数の放電電極のうち前記反射電力が大きな放電電極のみについて、供給される高周波電力の振幅を変更し、前記反射電力が大きな放電電極における反射電力がより小さくなる点を選定する振幅変更ステップを有することが望ましい。

本発明によれば、複数の整合器におけるインピーダンスの値を略同一に保つ方法と比較して、反射電力の大きな放電電極における反射電力がより小さくなるため、複数の放電電極全体における反射電力がより小さくなり、複数の放電電極へ供給する高周波電力量が増大して製膜速度がより向上する。

本発明の真空処理装置および真空処理装置を用いた製膜方法によれば、複数の整合器の間でインピーダンスの値を略同一な値に設定するため、各給電点での位相と振幅を揃えることができ、膜厚分布を均一化するように製膜特性を容易に調整し、かつ、各製膜室における製膜特性の差の発生や、製膜処理間の製膜特性の差の発生を抑制することができるとともに、設備コストの低減を図るという効果を奏する。
特に、真空処理装置を用いた製膜方法によりアモルファス太陽電池や微結晶太陽電池を製造した場合、発電特性の向上が図れるとともに、歩留を向上させることができる。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図８を参照して説明する。
図１は、本実施形態の薄膜製造装置の構成を示す概略図であり、薄膜製造装置の側面から見た図である。

本実施形態においては、本発明を製膜条件として製膜圧力が高く、電極基板間の放電距離が狭い高圧狭ギャップ条件により、アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池や液晶ディスプレイ用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などに用いられる非晶質シリコン、微結晶シリコン、窒化シリコン等からなる膜の高速製膜処理を行うことが可能な薄膜製造装置に適用して説明する。

薄膜製造装置（真空処理装置）１には、図１に示すように、真空容器である製膜室６と、導電性の板である対向電極２と、対向電極２の温度分布を均一化する均熱板５と、均熱板５および対向電極２を保持する均熱板保持機構１１と、対向電極２との間にプラズマを発生させる放電電極３と、膜が形成される範囲を制限する防着板４と、防着板４を支持する支持部７と、高周波電力を放電電極３に供給する同軸給電部１２ａ，１２ｂおよび整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂと、製膜室６内の気体を排気する高真空排気部３１および低真空排気部３５と、製膜室６を保持する台３７と、が設けられている。
なお、本図において、ガス供給に関する構成は省略している。

製膜室６は真空容器であり、その内部で基板８に微結晶シリコンｉ層など製膜するものである。製膜室６は台３７上に角度αだけ傾けて保持される。傾きの角度αはｚ方向（鉛直方向）に対して７°から１２°までの範囲内の所定角度である。
製膜室６を傾けて保持することで、対向電極２における基板８における製膜処理面の法線が、ｘ方向に対して角度αだけ上（ｚ方向）に向く。このように基板８を垂直から僅かに傾けることは、装置の設置スペースの増加を抑えながら基板８の自重を利用して少ない手間で基板８を保持することができ、更に基板８と対向電極２の密着性を向上して基板８の温度分布と電位分布とを均一化することができて好ましい。

対向電極２は、基板８を保持可能な保持手段（図示せず）を有する非磁性材料の導電性の板である。セルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性を備えることが好ましく、ニッケル合金やアルミやアルミ合金の板を使用することが望ましい。
対向電極２は、放電電極３に対向する電極（例えば接地側電極）となる。対向電極２は、一方の面が均熱板５の表面と密接し、製膜時に他方の面が基板８の表面と密接する。

均熱板５は、内部に温度制御された熱媒体を循環したり、または温度制御されたヒーターを組み込んだりすることで、自身の温度を制御して、全体が概ね均一な温度を有し、接触している対向電極２の温度を均一化する機能を有する。
上述の熱媒体は非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、及び純水等が熱媒体として使用できる。中でも１５０℃から２５０℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体（例えば商品名：ガルデン、Ｆ０５など）の使用が好適である。

均熱板保持機構１１は、均熱板５及び対向電極２を製膜室６の側面（図１の右側の側面）に対して略平行となるように保持するとともに、均熱板５、対向電極２および基板８を、放電電極３に接近離間可能に保持するものである。
均熱板保持機構１１は、製膜時に均熱板５等を放電電極３に接近させて、基板８を放電電極３から、例えば３ｍｍから１０ｍｍの範囲内に位置させることができる。

防着板４は、接地されプラズマの広がる範囲を抑えることにより、膜が製膜される範囲を制限するものである。本実施形態の場合、図１に示すように、製膜室６の内側における防着板４の後ろ側（基板８と反対の側）の壁に膜が製膜されないようにしている。

支持部７は、製膜室６の側面（図１における左側の側面）から内側へ垂直に延びている部材である。支持部７は防着板４と結合され、放電電極３における対向電極２と反対側の空間を覆うように防着板４を保持している。それと共に、支持部７は放電電極３と絶縁的に結合され、放電電極３を製膜室６の側面（図１における左側の側面）に対して略平行に保持している。

高真空排気部３１は、粗引き排気された製膜室６内の気体をさらに排気して、製膜室６内を高真空とする高真空排気用の真空ポンプである。弁３２は、高真空排気部３１と製膜室６との経路を開閉する弁である。
低真空排気部３５は、初めに製膜室６内の気体を排気して、製膜室６内を低真空とする粗引き排気用の真空ポンプである。弁３４は、低真空排気部３５と製膜室６との経路を開閉する。

台３７は、上面に配置された保持部３６を介して製膜室６を保持するものである。台３７の内部には低真空排気部３５が配置される領域が形成されている。

図２は、図１の薄膜製造装置の構成の一部を示す部分斜視図である。図３は、図１の複数の放電電極に対する電力の供給を説明する概略図である。
本実施形態においては、１つの製膜室６について８個の放電電極３を備えた薄膜製造装置１に適用して説明するが、放電電極３の数は８個よりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。
放電電極数は、真空中およびプラズマ生成時の高周波波長による定在波の影響をなくすよう各放電電極の幅を決めることが好ましく、複数の放電電極を並べて設置した状態で基板８の幅よりも少し大きくなるように配置ことがプラズマの均一化に好ましい。

製膜室６には、図２および図３に示すように、８個の放電電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ（以下、放電電極３ａ〜３ｈと表記する。）が備えられている。放電電極３ａ〜３ｈは、互いに略平行にＸ方向へ伸びる上下に配した２本の横電極と、この横電極の間に互いに略平行にＹ方向へ伸びる複数の板状の縦電極とを組み合わせて構成されたものである。
放電電極３ａの給電点（端部）５３側には、整合器１３ａｔと、高周波給電伝送路１４ａと、同軸給電部１２ａと、熱媒体供給管１５ａおよび原料ガス配管１６ａが設けられている。また、給電点（端部）５４側には、整合器１３ａｂと、高周波給電伝送路１４ｂと、同軸給電部１２ｂと、熱媒体供給管１５ｂおよび原料ガス配管１６ｂが設けられている。

同様に、放電電極３ｂ〜３ｈのそれぞれに対して、給電点５３側には、整合器１３ｂｔ〜１３ｈｔと、高周波給電伝送路１４ａと、同軸給電部１２ａと、熱媒体供給管１５ａおよび原料ガス配管１６ａがそれぞれ設けられている。また、給電点５４側には、整合器１３ｂｂ〜１３ｈｂと、高周波給電伝送路１４ｂと、同軸給電部１２ｂと、熱媒体供給管１５ｂおよび原料ガス配管１６ｂがそれぞれ設けられている。
なお図２においては、図を見やすくするために整合器１３ａｔ，１３ａｂ，１３ｈｔのみを表示し、他の整合器の表示を省略している。

放電電極３ａ〜３ｈの給電点５３の近傍には、原料ガス配管１６ａが接続されている。同様に、放電電極３ａ〜３ｈの給電点５４の近傍には、原料ガス配管１６ｂが接続されている。原料ガス配管１６ａ，１６ｂからは、放電電極３ａ〜３ｈに原料ガスが供給され、放電電極３ａ〜３ｈは、この原料ガスを対向電極２側（図２中の右側）へ略均一に放出している。

放電電極３ａ〜３ｈの給電点５３には、図３に示すように、高周波電源（電源部）１７ａから高周波電力が供給され、給電点５４には、高周波電源（電源部）１７ｂから高周波電力が供給されている
図１に示すように、電極３a〜３ｈと平行な位置には、基板８を乗せる対向（接地）電極２が配置され、電極３a〜３ｈと対向（接地）電極２との間には、高周波電力が給電されることによりプラズマが生成される。

具体的には、高周波電源１７ａから分配器１９ａ、高周波給電伝送路１４ａ、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ、同軸給電部１２ａの順に介して放電電極３ａ〜３ｈの給電点５３にそれぞれ高周波電力が供給される。同様に、高周波電源１７ｂから分配器１９ｂ、高周波給電伝送路１４ｂ、整合器１３ａｂ〜１３ｈｂ、同軸給電部１２ｂの順に介して放電電極３ａ〜３ｈの給電点５４にそれぞれ高周波電力が供給される。

図４は、図３の放電電極に対する電力の供給を説明する詳細図である。
同軸給電部１２ａと同軸給電部１２ｂとは、図４に示すように、ループ回路２０により電気的に接続されている。ループ回路２０を構成するものとしては、例えば同軸ケーブルなどを挙げることができるが、これに限定するものではない。
放電電極３ａ〜３ｈは、複数のショートバー２１およびアースバー２２を介して防着板４と電気的に接続され、防着板４は接地されている。
対向電極２は放電電極３ａ〜３ｈに対向して設けられ、対向電極２は接地されている。

図５は、図３の整合器の構成を説明する模式図である。
整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ｂｂ〜１３ｈｂは、出力側のインピーダンスを整合可能とするものである。整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ｂｂ〜１３ｈｂには、図５に示すように、高周波電力の周波数を調整する第１コンデンサ（位相調整部）２３Ｔおよびコイル２４と、高周波電力の振幅を調整する第２コンデンサ（振幅調整部）２５Ｍと、が設けられている。
第１コンデンサ２３Ｔおよび第２コンデンサ２５Ｍは、ともに可変容量コンデンサであり、第１コンデンサ２３Ｔの容量Ｃｔおよび第２コンデンサ２５Ｍの容量Ｃｍを調節することにより、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ｂｂ〜１３ｈｂのインピーダンスの値が調節される。

第１コンデンサ２３Ｔおよびコイル２４は、高周波給電伝送路１４ａおよび同軸給電部１２ａの間、または、高周波給電伝送路１４ｂおよび同軸給電部１２ｂの間に直列に配置されている。また、第２コンデンサ２５Ｍの一方の端部は、高周波給電伝送路１４ａまたは高周波給電伝送路１４ｂと電気的に接続され、他方の端部は整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ｂｂ〜１３ｈｂの筐体を介して接地されている。

整合器１３ａｂ〜１３ｈｂには、図２に示すように、熱媒体供給装置（図示せず）から熱媒体供給管１５ｂを介して熱媒体が供給される。供給された熱媒体は同軸給電部１２ｂを介して放電電極３ａ〜３ｈへ供給される。そして、熱媒体は放電電極３ａ〜３ｈから同軸給電部１２ａを介して整合器１３ａｔ〜１３ｈｔに流入し、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔから熱媒体供給管１５ａを介して熱媒体供給装置（図示せず）へ送出される。
熱媒体は上述のように、下側の整合器１３ｂｂ〜１３ｈｂから上側の整合器１３ａｔ〜１３ｈｔへ向って流されることが好ましい。このように流すことで滞留箇所や未到達の箇所が発生することなく、熱媒体を放電電極３内に行き渡らせることができるからである。

同軸給電部１２ａ，１２ｂは、図３に示すように、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂから供給される高周波電力を放電電極３へ供給するものである。同軸給電部１２ａ，１２ｂは、一方を放電電極３ａ〜３ｈに電気的に接続され、他方を整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂに電気的に接続されている。

高周波電源１７ａ，１７ｂは高周波電力、例えばＶＨＦ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：３０ＭＨｚから３００ＭＨｚ）の周波数帯域の電力、より好ましくは４０ＭＨｚから１００ＭＨｚ程度の周波数を有する電力を供給するものである。また、高周波電源１７ａ，１７ｂは、供給する高周波電力の周波数を変動可能に、例えば、６０ＭＨｚの高周波電源においては、周波数を５８．５ＭＨｚから５９．９ＭＨｚ、または、６０．１ＭＨｚから６１．５ＭＨｚのように変動可能に構成されている。

次に、上記の構成からなる薄膜製造装置１における調整方法について説明する。
初めに、複数の放電電極３ａ〜３ｈのうち一つの放電電極、例えば放電電極３ａを選択し、放電電極３ａに関して反射電力が略最小となる整合器１３ａｔ，１３ａｂのインピーダンスの値Ｚ_０（Ｚ_０＝Ｒ_０＋ｊＸ_０）を決定する（反射電力調節ステップ）。

ここで、選択された放電電極に係る整合器を代表整合器と表記する。
反射電力が略最小とは、反射波の最小値と調整後の反射値の差が供給電力の２０％以下、さらに好ましくは１０％以下になることをいい、実質的に反射波が最小値に近い状況へ調整することである。

また、上述のように、任意の放電電極に係る整合器を代表整合器として選択してもよいし、両端の放電電極３ａ，３ｈを除いた放電電極３ｂ〜３ｇから任意の放電電極を選択し、選択した放電電極に係る整合器を代表整合器として選択してもよく、特に限定するものではない。

図６は、整合器のインピーダンスの値の測定方法を説明する図である。
具体的には、放電電極３ａに供給される高周波電力の周波数および振幅を調節する代表整合器１３ａｔ，１３ａｂの第１コンデンサ２３Ｔの容量Ｃｔおよび第２コンデンサ２５Ｍの容量Ｃｍを調節し、放電電極３ａに関する反射電力を最小とする。
そして、代表整合器１３ａｔ，１３ａｂのインピーダンスの値Ｚ_０を測定する。具体的には、図６に示すように、代表整合器１３ａｔ，１３ａｂと放電電極３ａとを切り離してネットワークアナライザ２６を接続し、高周波電源１７ａ，１７ｂを切り離して抵抗２７を接続する。抵抗２７の値としては、例えば、５０Ω程度の値が挙げられる。

そして、残りの整合器１３ｂｔ〜１３ｈｔ，１３ｂｂ〜１３ｈｂのインピーダンスの値Ｚを、上述の値Ｚ_０に揃える（設定ステップ）。
具体的には、上述のようにネットワークアナライザ２６を用いて、整合器１３ｂｔ〜１３ｈｔ，１３ｂｂ〜１３ｈｂのインピーダンスの値Ｚを測定しつつ、容量Ｃｔおよび容量Ｃｍの値を調整することで、整合器１３ｂｔ〜１３ｈｔ，１３ｂｂ〜１３ｈｂのインピーダンスの値がＺ_０に揃えられる。

次に、上述の調整方法で調整された薄膜製造装置１を用いて製膜された膜の膜厚分布について説明する。
ここでは、微結晶ｉ層を製膜した場合について説明する。なお、評価のあたり製膜に用いられる材料や、製膜に関する条件は以下に説明する条件に設定している。
基板電極間距離は１０ｍｍ以下の所定値に設定され、材料ガスであるＨ_２とＳｉＨ_４との比は、Ｈ_２／ＳｉＨ_４≒５０に設定されている。さらに、製膜圧力は１０００Ｐａから２０００Ｐａの間の所定値に設定され、基板温度は約２００℃に設定されている。
なお、これら製膜条件については公知の材料や条件などを用いたものであり、特に限定するものではない。

図７は、従来の調整方法で調整された薄膜製造装置を用いて製膜された膜の膜厚分布を説明する図である。図８は、本実施形態の調整方法で調整された薄膜製造装置を用いて製膜された膜の膜厚分布を説明する図である。
図７および図８では、複数の放電電極へ供給する合計電力が共に２４ｋＷのときの膜厚分布が示され、図７に示された膜厚分布が、図８に示された膜厚分布よりもばらつきが大きい（灰色の部分が多い）ことが判る。具体的には、以下の表に示すように、図７に関する膜厚分布（従来）が±２５．７％で、図８に関する膜厚分布（本実施形態）が±１３．７％である。
なお、表において上段の「従来のプラズマ調整方法」に記載されているのが、従来の調整方法で調整された薄膜製造装置を用いて製膜された膜の膜厚分布および製膜速度であり、下段の「新プラズマ調整方法」に記載されているのが、本実施形態の調整方法で調整された薄膜製造装置を用いて製膜された膜の膜厚分布および製膜速度である。

なお、製膜速度については、従来が２．１５ｎｍ／ｓ、本実施形態が２．１３ｎｍ／ｓであり、略同等である。また、本実施形態において複数の放電電極へ供給する合計電力を２８ｋＷとした場合には、膜厚分布が±１７．２％、製膜速度が２．５７ｎｍ／ｓとなり、膜厚分布のばらつきを抑えつつ、製膜速度が向上されている。

上述の整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂのインピーダンス調整は、薄膜製造装置１を組み立て、および、立上げ調整をする際に行われる。また、薄膜製造装置１のメンテナンス時にインピーダンス調整が行われてもよく、例えば、放電電極３ａ〜３ｈの交換等を伴うメンテナンス時にはインピーダンス調整が行われる。

上記の調整方法によれば、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂの間でインピーダンス値Ｚに差がなくなり、または、差があっても小さくなる。放電電極３ａ〜３ｈへ接続する各整合器のインピーダンスを事前に揃えておくことで、基板８へ製膜する際の各チューン調整点がほぼ揃い、各放電電極の各給電点における位相と振幅が同時に揃うので、各放電電極間に電位差の発生が抑制され、各放電電極相互の電気的干渉が抑制される。
電気的干渉によって乱れる（悪化する）膜厚分布がなくなるため、基板８の上に製膜される膜厚分布のばらつきを抑え、膜厚分布を改善することができる。そのため、複数の製膜室６を備える薄膜製造装置１の場合でも、各製膜室６における膜厚分布のばらつき、つまり製膜特性の差の発生が抑制される。
また、数多くの製膜処理間での各チューン調整点が略同じ状態でほぼ揃うので、同様に基板８の上に製膜される膜厚分布が安定する。これにより、製膜処理間の再現性が向上し、歩留まりを向上させることができる。

また、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂのインピーダンス値Ｚは、代表として選定した放電電極３ａにおいて反射電力が小さくなるインピーダンス値Ｚ_０に揃えられるため、複数の放電電極３ａ〜３ｈ全体における反射電力を略最小または小さくすることができる。つまり、放電電極３ａに関する反射電力と略同じように、他の放電電極３ｂ〜３ｈに関する反射電力より小さくなるので、複数の放電電極３ａ〜３ｈ全体における反射電力は略最小となる。これにより、高周波電力が放電電極３ａ〜３ｈ全体に有効に供給されてプラズマ発生に寄与するので、製膜速度を向上させることができる。

整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂのインピーダンス値Ｚは、ネットワークアナライザ２６により計測できるため、高周波電力の位相および振幅を個別に揃えて膜厚分布のばらつきを抑える方法と比較して、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂのインピーダンス値Ｚを容易に揃えることができるため、膜厚分布が均一になるように製膜特性を容易に調節できる。つまり、インピーダンス値Ｚを容易に揃えることにより、膜厚分布のばらつきを抑えることができる。

また、高周波電源ごとに位相調整手段を配置して高周波電力の位相を調整する方法と比較して、個別に位相調整機能を設ける必要がなく設備コストの低減を図ることができる。

整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂにおけるインピーダンス値Ｚは第１コンデンサ２３Ｔおよび第２コンデンサ２５Ｍにより調整できるため、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂのインピーダンス値Ｚは容易に略同一な値Ｚ_０に設定することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態の薄膜製造装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、整合器のインピーダンス調整方法が異なっている。よって、本実施形態においては、整合器のインピーダンス調整方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の薄膜製造装置１における調整方法について説明する。
まず、所定の放電電極の選択（ここでは放電電極３ｂを選択した場合に適用して説明する）、代表整合器１３ｂｔ，１３ｂｂのインピーダンス値Ｚ_０の決定、全整合器１３ａｔ,１３ｃｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ,１３ｃｂ〜１３ｈｂのインピーダンス値をＺ_０に揃える所までは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

その後、全整合器１３ａｔ,１３ｃｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ,１３ｃｂ〜１３ｈｂの第２コンデンサ２５Ｍの容量Ｃｍを同じ変化量で同時に調節し、放電電極３ａ〜３ｈに関する反射電力が略最小となる値に設定する（振幅調節ステップ）。

上記の構成によれば、複数の放電電極３ａ〜３ｈに供給される高周波電力の振幅を同じ変化量で同時に調節するため、複数の整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂにおけるインピーダンス値は略同一に保たれ、かつ、複数の放電電極３ａ〜３ｈに対する反射電力を略最小とすることができる。

また、複数の放電電極３ａ〜３ｈに供給される高周波電力の位相を個々に調節することにより、反射電力をさらに小さくする方法と比較して、複数の整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂにおけるインピーダンス値が略同一であるため、基板８の上に製膜される膜厚分布のバラツキを抑えることができる。

なお、上述のように、各整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂのインピーダンスを揃える際に、ネットワークアナライザ２６によりインピーダンス値を測定しながら、第１コンデンサ２３Ｔの容量Ｃｔおよび第２コンデンサ２５Ｍの容量Ｃｍを調整してインピーダンス値を揃えてもよいし、予め、各整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂのインピーダンス値と、第１コンデンサ２３Ｔの容量Ｃｔおよび第２コンデンサ２５Ｍの容量Ｃｍとの関係を、全整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂについて同一となるように調整し、ネットワークアナライザ２６を用いることなく、第１コンデンサ２３Ｔの容量Ｃｔおよび第２コンデンサ２５Ｍの容量Ｃｍの調整のみでインピーダンス値を揃えてもよい。

このような構成とすることで、各整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂのインピーダンスを揃えるのに要する時間と工数を減らすことができる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態の薄膜製造装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、整合器のインピーダンス調整方法が異なっている。よって、本実施形態においては、整合器のインピーダンス調整方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の薄膜製造装置１における調整方法について説明する。
まず、所定の放電電極の選択（ここでは放電電極３ｂを選択した場合に適用して説明する）、代表整合器１３ｂｔ，１３ｂｂのインピーダンス値Ｚ_０の決定、全整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂのインピーダンス値をＺ_０に揃える所までは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

その後、放電電極３ａ〜３ｈのうち反射電力が大きな放電電極について、整合器の第２コンデンサ２５Ｍの容量Ｃｍを調節して反射電力が略最小となる値に設定する（振幅変更ステップ）。

上記の構成によれば、全整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂにおけるインピーダンス値を略同一に保つ方法と比較して、反射電力の大きな放電電極における反射電力がより小さくなるため、放電電極３ａ〜３ｈ全体における反射電力がより小さくなり、略最小となる。

本発明における複数の放電電極は、複数の縦電極を組み合わせたもので実施形態を説明しているが、放電電極の構造はこれに限定されるものではない。例えば、複数に分割された平行平板型放電電極とし、この平行平板型放電電極の各給電点に各整合器を介して電力を供給する構成に適用できることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態の薄膜製造装置の構成を示す概略図である。 図１の薄膜製造装置の構成の一部を示す部分斜視図である。 図１の複数の放電電極に対する電力の供給を説明する概略図である。 図３の放電電極に対する電力の供給を説明する詳細図である。 図３の整合器の構成を説明する模式図である。 整合器のインピーダンスの値の測定方法を説明する図である。 従来の調整方法で調整された薄膜製造装置を用いて製膜された膜の膜厚分布を説明する図である。 本実施形態の調整方法で調整された薄膜製造装置を用いて製膜された膜の膜厚分布を説明する図である。

符号の説明

１ 薄膜製造装置（真空処理装置）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ 放電電極
１３ａｔ，１３ｂｔ，１３ｃｔ，１３ｄｔ，１３ｅｔ，１３ｆｔ，１３ｇｔ，１３ｈｔ，１３ａｂ，１３ｂｂ，１３ｃｂ，１３ｄｂ，１３ｅｂ，１３ｆｂ，１３ｇｂ，１３ｈｂ 整合器
５３，５４ 給電点（端部）
１７ａ，１７ｂ 高周波電源（電源部）
２３Ｔ 第１コンデンサ（位相調整部）
２５Ｍ 第２コンデンサ（振幅調整部）

Claims (5)

1. 電源部から高周波電力が給電点に供給され、対向電極に設置した基板との間にプラズマを形成する複数の放電電極と、
   該複数の放電電極に供給される高周波電力の位相および振幅を、前記給電点のそれぞれにおいて調節する複数の整合器と、を備え、
   前記複数の整合器のインピーダンスの値が略同一に設定され、
   前記インピーダンスの値は、前記複数の放電電極のうちの一の放電電極における前記電源部への反射電力が略最小となる値であることを特徴とする真空処理装置。
2. 前記複数の整合器は、前記複数の放電電極に供給される前記高周波電力の位相を調節する位相調整部、および、前記高周波電力の振幅を調節する振幅調整部を有することを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
3. 対向電極に設置した基板との間にプラズマを形成する複数の放電電極に供給される高周波電力の位相および振幅を、それぞれ調節する複数の整合器のうち、一の放電電極に供給される高周波電力を調節する一の整合器のインピーダンスを、前記一の放電電極における反射電力が略最小となるように設定する反射電力調節ステップと、
   他の整合器のインピーダンスを、一の整合器のインピーダンスと略同一に設定する設定ステップと、
   を有することを特徴とする真空処理装置を用いた製膜方法。
4. 前記設定ステップの後に、
   前記複数の放電電極に供給される高周波電力の振幅を同じ変化量で調節し、前記複数の放電電極における反射電力がより小さくなる点を選定する振幅調節ステップを有することを特徴とする請求項３記載の真空処理装置を用いた製膜方法。
5. 前記設定ステップの後に、
   前記複数の放電電極のうち前記反射電力が大きな放電電極のみについて、供給される高周波電力の振幅を変更し、前記反射電力が大きな放電電極における反射電力がより小さくなる点を選定する振幅変更ステップを有することを特徴とする請求項４記載の真空処理装置を用いた製膜方法。

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