プラズマ処理装置および同装置により製造された半導体素子
【課題】放電空間が１つのチャンバー内に複数あり、それぞれの電極に均等に電力を導入することのできるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】反応容器としての密封可能なチャンバー３があり、その内部中央に、１つのアノード電極４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。アノード電極４の左右両面には、被処理物であるガラス基板１，１が配置されている。カソード電極２，２へは、１個のプラズマ励起電源８により電力が供給される。電源８とチャンバー３との間には、カソード・アノード電極２，４および電源８の間のインピーダンスを整合する１個のマッチングボックス７が配設されている。電源８とマッチングボックス７とは１本の電力導入線１０で接続されている。電力導入線１０は、マッチングボックス７からカソード電極２までの間で２本に分岐され、分岐された部分からは対称に延びている。
【解決手段】反応容器としての密封可能なチャンバー３があり、その内部中央に、１つのアノード電極４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。アノード電極４の左右両面には、被処理物であるガラス基板１，１が配置されている。カソード電極２，２へは、１個のプラズマ励起電源８により電力が供給される。電源８とチャンバー３との間には、カソード・アノード電極２，４および電源８の間のインピーダンスを整合する１個のマッチングボックス７が配設されている。電源８とマッチングボックス７とは１本の電力導入線１０で接続されている。電力導入線１０は、マッチングボックス７からカソード電極２までの間で２本に分岐され、分岐された部分からは対称に延びている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置および同装置により製造された半導体素子に関するものであり、さらに詳しくは、密封可能なチャンバーの内部における反応性原料ガスのプラズマ放電により、例えば被処理物である基板を処理して半導体素子を製造するために用いられ、プラズマ放電を起こさせる複数対のカソード・アノード電極がチャンバー内に設置されて放電空間が複数存在するプラズマ処理装置、およびこのプラズマ処理装置により製造された半導体素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なプラズマ処理装置の一種である半導体素子製造装置としては、図４に示す縦型のものが知られている。
【０００３】
図４の半導体素子製造装置では、反応容器としての密封可能な縦型チャンバー３が備わっており、その内部の中央部分に、１つのアノード電極４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。アノード電極４はヒータ５に接触している。このヒータ５は、被処理物であるガラス基板１（基板保持部１２で保持されている）を一定温度、例えば１００℃〜６００℃に加熱するためのものである。この半導体素子製造装置にはさらに、その内部のチャンバー３の側壁寄り部分に、２つのカソード電極２，２がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。
【０００４】
この半導体素子製造装置について、より具体的に説明する。すなわち、アノード電極４およびカソード電極２，２は、アノード電極４をカソード電極２，２どうしで挟み込むように（二組のカソード・アノード電極体どうしが対向する状態に）左右方向へ所定間隔を置いて配置されている。そして、ガス導入管（図示略）からチャンバー３内に導入された反応性原料ガスによって、それぞれのアノード電極４とカソード電極２との空間（２つの空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。
【０００５】
チャンバー３およびアノード電極４の材料にはステンレス鋼またはアルミニウム合金などが使用され、また、断熱材としてセラミックスなどが使用されている。それぞれのカソード電極２は、基板１に対向するように配置されている。
【０００６】
この半導体素子製造装置においては、複数（２つ）存在する放電空間へ原料ガスを均等に供給してそれぞれの放電空間におけるプラズマ放電を同一条件にするために、放電空間の数と同数である２個の電源８，８と、カソード・アノード電極および電源８，８の間のインピーダンスを整合するための２個のマッチングボックス７，７とを設け、それぞれの電源８とマッチングボックス７とを電力導入線１０で接続するのが一般的である。
【０００７】
また、従来のプラズマ処理装置としては、プラズマ化学技術におけるエッチングあるいは蒸着の均一性を改善するようにしたものが知られている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，２６４，３９３号明細書
【０００９】
この特許文献１に記載された装置では、電源から複数のカソードに対して均等に電力分配を行うために、電源から電力を導入する電力導入線は１つの電源から複数のカソードに分岐されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような従来のプラズマ処理装置には、次のようないくつかの問題点がある。
【００１１】
まず、図４に示された装置について説明する。この装置においては、２つの放電空間ごとに電源８とマッチングボックス７とを設け、それぞれの電源８とマッチングボックス７とを電力導入線１０で接続するため、当然コスト高になる。
【００１２】
また、並列処理を行う場合、各プロセスは２つの放電空間に対して同一条件であることが必要であるが、電源８，８の機器自体のばらつきがあるため、電力値を同一に設定しても真の投入電力が同じになるとは言えない。そのため、この装置においては、それぞれの放電空間に応じた調整が必要となり、個々の放電に対する制御が非常に煩雑になり、各放電でばらつきが生じやすいという問題がある。
【００１３】
次に、特許文献１に記載された装置について説明する。この装置は、電源からカソードまでの電力導入線の数は放電空間の２分の１になるようにされており、プラズマ放電によってカソードとアノードとの表面に同質の膜ができるという仮定によっている。
【００１４】
しかしながら、実際にはプラズマ処理装置において得られるカソード膜はアノード膜に比べて質が悪いことは周知の事実である。
【００１５】
もし、１つの電源から分岐した電力導入線により各カソードへ電力供給する場合を考えてみると、このような分岐方法で電力を均等配分するためには分岐点ごとに分波器が必要となるばかりか、電源から各カソードへの電力導入線の長さが互いに大きく異なる。
【００１６】
このため、インピーダンスが一定である電力用の同軸ケーブルを使用したと仮定しても、各カソードに供給される電力には相当のばらつきがあると予想できる。その結果、並列処理を想定したこの装置では、各段ごとのばらつきが非常に大きくなる。
【００１７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、チャンバーの内部における反応性原料ガスによりプラズマ放電を起こさせる複数の放電空間に反応性原料ガスを均等に導入することのできる簡便な構造のプラズマ処理装置、およびこのプラズマ処理装置により製造された半導体素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の１つの観点によれば、反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の電源と、チャンバー外に配設され、カソード・アノード電極および電源の間のインピーダンスを整合するマッチングボックスと、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１９】
本発明の別の観点によれば、反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる２n個(nは１以上の整数)の放電空間を形成する２n対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の２n-1個の電源と、チャンバー外に配設され、カソード・アノード電極および電源の間のインピーダンスを整合する２n-1個のマッチングボックスと、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、
電源は、互いに同期されており、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００２０】
本発明のさらに別の観点によれば、反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の電源と、電源から各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、電力導入線は、電源とカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００２１】
本発明のもっと別の観点によれば、本発明の１つの観点〜さらに別の観点のいずれか１つによるプラズマ処理装置により製造された半導体素子が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の１つの観点によるプラズマ処理装置にあっては、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線が、マッチングボックスとカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びているので、特別な調整機構によることなく、チャンバー内における複数の放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２３】
本発明の別の観点によるプラズマ処理装置にあっては、２n-1個の電源は互いに同期されており、電源から２n-1個のマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線が、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びているので、特別な調整機構によることなく、チャンバー内における複数の放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２４】
本発明のさらに別の観点によるプラズマ処理装置にあっては、電源から各カソードまで延びる電力導入線が、電源とカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びているので、特別な調整機構によることなく、チャンバー内における複数の放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２５】
本発明のもっと別の観点による半導体素子にあっては、特別な調整機構によることなく、チャンバー内における複数の放電空間へ均等な電力供給を行うことができるプラズマ処理装置を用いるので、低コストで、品質上のばらつきがほとんどない半導体素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理装置（１電源２分岐）の概略縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２に係るプラズマ処理装置（1電源4分岐）の概略縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態３に係るプラズマ処理装置（２電源２分岐）の概略縦断面図である。
【図４】図４は、従来の一般的な半導体素子製造装置の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明のプラズマ処理装置は例えば、複数対のカソード・アノード電極が、４対のカソード・アノード電極からなり、電力導入線が、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐された後、それぞれがさらに２本に分岐されていてもよい。このように構成されているときには、特別な調整機構によることなく、チャンバー内の４つの放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２８】
本発明のプラズマ処理装置は例えば、複数対のカソード・アノード電極が、２n対(nは１以上の整数)のカソード・アノード電極からなり、電力導入線が、マッチングボックスとカソードとの間で、２n本に分岐されていてもよい。このように構成されているときには、特別な調整機構によることなく、チャンバー内の２n個の放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２９】
本発明のプラズマ処理装置は例えば、電力導入線が、マッチングボックスとチャンバーとの間で、分岐箇所ごとに配設された筐体に収納されていてもよい。このように構成されているときには、電源が１個の場合における、分岐された電力導入線どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができ、電源が複数個の場合における、電源どうしの間および分岐された電力導入線どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができる。
【００３０】
本発明のプラズマ処理装置の電源は、周波数が１MHz以上６０MHz以下であるのが好ましい。このような電源によれば、電力を投入するカソード電極の形状に関係なく、数メートルの大型電極に対する電力供給を実現することができる。
【００３１】
本発明のプラズマ処理装置は、電力導入線が、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、金から、もしくはこれらの金属を主成分とする合金からなるものであるのが好ましい。このような電力導入線によれば、複数本の分岐を行うことによる電力導入線の長尺化に起因するインピーダンスの増加にも十分に対応することができる。
〔実施例〕
【００３２】
以下、プラズマ処理装置を示す３つの実施例に基づいて本発明を詳述する。なお、これらの実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３３】
図１には、実施例１に係るプラズマ処理装置としての半導体素子製造装置の概略縦断面図が示されている。
【００３４】
この半導体素子製造装置では、アノード電極４およびカソード電極２，２は、アノード電極４をカソード電極２，２どうしで挟み込むように左右方向へ所定間隔を置いて配置されている。そして、チャンバー３内に導入された反応性原料ガスによって、それぞれのアノード電極４とカソード電極２，２との空間（２つの放電空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。
【００３５】
この半導体素子製造装置について、より具体的に説明する。すなわち、反応容器としての密封可能な縦型チャンバー３があり、その内部中央に、１つのアノード電極４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。アノード電極４の左右両面には、被処理物であるガラス基板１，１が配置されている。
【００３６】
チャンバー３にはステンレス鋼またはアルミニウム合金などが使用され、また、断熱材としてセラミックスなどが使用されている。チャンバー３内にはさらに、基板１，１に対向するようにカソード電極２，２が配置されている。アノード電極４は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
【００３７】
基板１，１は、シリコン基板やガラス基板等が一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。ここでは、ガラス基板１，１を用いている。アノード電極４の寸法は、薄膜を形成するためのガラス基板１，１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。ここでは、基板１，１の寸法９００〜１２００ｍｍｘ４００〜９００ｍｍに対して、アノード電極４の寸法を１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmにして設計されている。
【００３８】
アノード電極４にはヒータ５が内蔵されており、このヒータ５によって、アノード電極４は室温〜３００℃に加熱制御される。アノード電極４は、ここでは、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いており、室温〜３００℃の間で加熱制御される。
【００３９】
カソード電極２，２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作られている。ここでは、アルミニウム合金が使用されている。カソード電極２の寸法は、成膜を行う基板１の寸法に合わせて適当な値に設定され、ここでは、１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmで設計されている。
【００４０】
カソード電極２，２へは、１個のプラズマ励起電源８により電力が供給される。電源８は、ＡＣ１．００ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数で１０W〜１００ｋＷの電力を使用する。
ここでは、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０W〜１０ｋＷが使用されている。
【００４１】
電源８とチャンバー３との間には、カソード・アノード電極２，４および電源８の間のインピーダンスを整合する１個のマッチングボックス７が配設されている。電源８とマッチングボックス７とは１本の電力導入線１０で接続されている。
【００４２】
この半導体素子製造装置の複数（２つ）ある放電空間へ電源８から電力を均等に供給するために、電力導入線１０は、マッチングボックス７からカソード電極２までの間で２本に分岐され、分岐された部分からは対称に（図１において左右線対称に）延びている。
【００４３】
分岐後に、電力は、カソード接続部に設けられた複数個の電力導入端子を通じて各カソード電極２に投入される。分岐部からカソード接続部までの電力導入線１０おのおのの距離は同じになるように構成されているので、配線のインピーダンスは同一になり、電力は等分に分割される。ここで、マッチングボックス７とチャンバー３との間における電力導入線１０は、マッチングボックス７とチャンバー３との間に配設された１個の筐体６の中に収納されている。
【００４４】
以上のように構成された半導体素子製造装置において、原料ガスを所定の流量および圧力でカソード電極２，２とアノード電極４との間隙に充填し、カソード電極２，２とアノード電極４とに高周波電力を印加することで、カソード電極２，２とアノード電極４との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させた。そして、基板１，１の表面に非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができた。
【００４５】
また、各放電空間内で成膜された膜は、同じ成膜速度で同じ膜質であることから、同等の放電空間が形成できたことが結論づけられる。
【００４６】
以上のように構成された実施例１に係る半導体素子製造装置によれば、１つのチャンバー３内に放電空間が２つあり、1個の電源８から各カソード電極２，２に導入するための電力導入線１０は、マッチングボックス７とカソード電極２，２との間で２本に分岐されており、さらに分岐部からカソード電極２，２までは対称状に延びている。したがって、特別な調整機構によることなく、２つの放電空間へ均等な電力供給を行うことが可能になり、半導体薄膜あるいは光学的薄膜を用いた太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの半導体素子を低コストでしかも効率よく得ることができる。
【００４７】
また、電力導入線１０は、マッチングボックス７とチャンバーとの間で筐体６に収納されているので、分岐された電力導入線１０どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができる。
【実施例２】
【００４８】
図２には、実施例２に係るプラズマ処理装置としての半導体素子製造装置の概略縦断面図が示されている。
【００４９】
密封可能なチャンバー３の内部に、４対のカソード・アノード電極２，４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。そして、チャンバー３内に導入された反応性原料ガスによって、アノード電極４とカソード電極２との空間（４つの放電空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。この図では、簡略化のためにカソード・アノード電極２，４が４対にされているが、特にこれに限定されるものではない。アノード電極４は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
【００５０】
それぞれのアノード電極４の左側面には、被処理物であるガラス基板１が配置されている。基板１は、シリコン基板やガラス基板等が一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。ここでは、ガラス基板１を用いている。
【００５１】
アノード電極４の寸法は、薄膜を形成するためのガラス基板１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。ここでは、基板１の寸法９００〜１２００ｍｍｘ４００〜９００ｍｍに対して、アノード電極４の寸法を１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmにして設計されている。
【００５２】
アノード電極４にはヒータ５が内蔵されており、このヒータ５によって、アノード電極４は室温〜３００℃に加熱制御される。アノード電極４は、ここでは、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いており、室温〜３００℃の間で加熱制御される。
【００５３】
カソード電極２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作られている。ここでは、アルミニウム合金が使用されている。カソード電極２の寸法は、成膜を行う基板１の寸法に合わせて適当な値に設定され、ここでは、１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmで設計されている。
【００５４】
カソード電極２へは、１個のプラズマ励起電源８により電力が供給される。電源８は、ＡＣ１．００ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数で１０W〜１００ｋＷの電力を使用する。ここでは、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０W〜１０ｋＷが使用されている。
【００５５】
電源８とチャンバー３との間には、カソード・アノード電極２，４および電源８の間のインピーダンスを整合する１個のマッチングボックス７が配設されている。電源８とマッチングボックス７とは１本の電力導入線１０で接続されている。
【００５６】
この半導体素子製造装置の複数（４つ）ある放電空間へ電源８から電力を均等に供給するために、電力導入線１０は、マッチングボックス７からチャンバー３までの間で、２本に分岐され、その後、さらに同様に２本に分岐されている。分岐された部分からは対称に（図２において左右線対称に）延びている。
【００５７】
分岐後に、電力は、カソード接続部に設けられた複数個の電力導入端子を通じて各カソード電極２に投入される。分岐部からカソード接続部までの電力導入線１０おのおのの距離は同じになるように構成されているので、配線のインピーダンスは同一になり、電力は等分に分割される。ここで、マッチングボックス７とチャンバー３との間における電力導入線１０は、マッチングボックス７とチャンバー３との間に配設された大小３個の筐体６の中に収納されている。
【００５８】
これにより、電力導入線１０のキャパシタンスを同じにすることで、配線のインピーダンスを同一にすることができる。
【００５９】
以上のように構成された実施例２に係る半導体素子製造装置において、原料ガスを所定の流量および圧力でカソード電極２とアノード電極４との間隙に充填し、カソード電極２とアノード電極４とに高周波電力を印加することで、カソード電極２とアノード電極４との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させた。そして、基板１の表面に非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができた。
【００６０】
また、この半導体素子製造装置によれば、１つのチャンバー３内に放電空間が４つあり、1個の電源８から各カソード電極２に導入するための電力導入線１０は、マッチングボックス７とカソード電極２との間で２本に分岐された後にそれぞれがさらに２本に分岐されており、分岐部からカソード電極２までは対称状に延びている。したがって、特別な調整機構によることなく、４つの放電空間へ均等な電力供給を行うことが可能になり、半導体薄膜あるいは光学的薄膜を用いた太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの半導体素子を低コストでしかも効率よく得ることができる。
【００６１】
さらに、電力導入線１０は、マッチングボックス７とチャンバー３との間で３個の筐体６に収納されているので、分岐された電力導入線１０どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができる。
【実施例３】
【００６２】
図３には、実施例３に係るプラズマ処理装置としての半導体素子製造装置の概略縦断面図が示されている。
【００６３】
密封可能なチャンバー３の内部に、４対のカソード・アノード電極２，４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。そして、チャンバー３内に導入された反応性原料ガスによって、アノード電極４とカソード電極２との空間（４つの放電空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。この図では、簡略化のためにカソード・アノード電極２，４が４対にされているが、特にこれに限定されるものではない。アノード電極４は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
【００６４】
それぞれのアノード電極４の左側面には、被処理物であるガラス基板１が配置されている。基板１は、シリコン基板やガラス基板等が一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。ここでは、ガラス基板１を用いている。
【００６５】
アノード電極４の寸法は、薄膜を形成するためのガラス基板１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。ここでは、基板１の寸法９００〜１２００ｍｍｘ４００〜９００ｍｍに対して、アノード電極４の寸法を１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmにして設計されている。
【００６６】
アノード電極４にはヒータ５が内蔵されており、このヒータ５によって、アノード電極４は室温〜３００℃に加熱制御される。アノード電極４は、ここでは、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いており、室温〜３００℃の間で加熱制御される。
【００６７】
カソード電極２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作られている。ここでは、アルミニウム合金が使用されている。カソード電極２の寸法は、成膜を行う基板１の寸法に合わせて適当な値に設定され、ここでは、１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmで設計されている。
【００６８】
カソード電極２へは、２個のプラズマ励起電源９により電力が供給される。それぞれの電源９は、ＡＣ１．００ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数で１０W〜１００ｋＷの電力を使用する。ここでは、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０W〜１０ｋＷが使用されている。
【００６９】
電源９，９とチャンバー３との間には、カソード・アノード電極２，４および電源９，９の間のインピーダンスを整合する２個（２n個(nは１以上の整数)でn=１の場合）のマッチングボックス７が配設されている。それぞれの電源９とそれぞれのマッチングボックス７とは１本の電力導入線１０で接続されている。
【００７０】
この半導体素子製造装置の複数（４つ）ある放電空間へ電源９，９から電力を均等に供給するために、それぞれの電力導入線１０は、マッチングボックス７からカソード電極２までの間で２本に分岐されている。分岐された部分からは対称に（図３において左右線対称に）延びている。
【００７１】
電源９，９どうしの間に設けられた高周波発生器１１は２個の電源９，９に共有のものであり、各電源９，９での振幅を同期させている。ここで、各電力線の配線のインピーダンスを同じにするために、それぞれのマッチングボックス７とチャンバー３との間における電力導入線１０は、それぞれのマッチングボックス７とチャンバー３との間に配設された１個の筐体６の中に収納されている。これにより、配線のキャパシタンスを同じにすることで、配線のインピーダンスを同一にできるとともに、電源９，９どうしの間での干渉を起こすことなく電力供給をすることができる。
【００７２】
分岐後に、電力は、複数個の電力導入端子を通じて各カソード２に電力投入される。分岐部からカソード接続部までのおのおのの距離は同じなので、ここでも配線のインピーダンスは同一になり、この結果、電力は等分に分割される。
【００７３】
以上のように構成された半導体素子製造装置において、反応性ガスを所定の流量および圧力でカソード電極２とアノード電極４との間隙に充填し、カソード電極２とアノード電極４とに高周波電力を印加することで、カソード電極２とアノード電極４との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させた。そして、基板１上に、非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができた。また、各放電空間内で成膜された膜は、同じ成膜速度で同じ膜質であることから、同等の放電空間が形成できたことが結論づけられる。
【００７４】
以上のように構成された実施の形態３に係る半導体素子製造装置によれば、１つのチャンバー３内に放電空間が４つあり、２個の電源９，９から各カソード電極２に導入するための電力導入線１０は、それぞれのマッチングボックス７とカソード電極２との間で２本に分岐されており、分岐部からカソード電極２までは対称状に延びている。したがって、特別な調整機構によることなく、４つの放電空間へ均等な電力供給を行うことが可能になり、半導体薄膜あるいは光学的薄膜を用いた太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの半導体素子を低コストでしかも効率よく得ることができる。
【００７５】
さらに、電力導入線１０は、それぞれのマッチングボックス７とチャンバーとの間で筐体６に収納されているので、電源９，９どうしの間および分岐された電力導入線１０どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 基板
２ カソード
３ チャンバー
４ アノード
５ ヒータ
６ 筐体
７ マッチングボックス
８ プラズマ励起電源（高周波発生器含む）
９ プラズマ励起電源（高周波発生器含まず）
１０ 電力導入線
１１ 高周波発生器
１２ 基板保持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置および同装置により製造された半導体素子に関するものであり、さらに詳しくは、密封可能なチャンバーの内部における反応性原料ガスのプラズマ放電により、例えば被処理物である基板を処理して半導体素子を製造するために用いられ、プラズマ放電を起こさせる複数対のカソード・アノード電極がチャンバー内に設置されて放電空間が複数存在するプラズマ処理装置、およびこのプラズマ処理装置により製造された半導体素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なプラズマ処理装置の一種である半導体素子製造装置としては、図４に示す縦型のものが知られている。
【０００３】
図４の半導体素子製造装置では、反応容器としての密封可能な縦型チャンバー３が備わっており、その内部の中央部分に、１つのアノード電極４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。アノード電極４はヒータ５に接触している。このヒータ５は、被処理物であるガラス基板１（基板保持部１２で保持されている）を一定温度、例えば１００℃〜６００℃に加熱するためのものである。この半導体素子製造装置にはさらに、その内部のチャンバー３の側壁寄り部分に、２つのカソード電極２，２がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。
【０００４】
この半導体素子製造装置について、より具体的に説明する。すなわち、アノード電極４およびカソード電極２，２は、アノード電極４をカソード電極２，２どうしで挟み込むように（二組のカソード・アノード電極体どうしが対向する状態に）左右方向へ所定間隔を置いて配置されている。そして、ガス導入管（図示略）からチャンバー３内に導入された反応性原料ガスによって、それぞれのアノード電極４とカソード電極２との空間（２つの空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。
【０００５】
チャンバー３およびアノード電極４の材料にはステンレス鋼またはアルミニウム合金などが使用され、また、断熱材としてセラミックスなどが使用されている。それぞれのカソード電極２は、基板１に対向するように配置されている。
【０００６】
この半導体素子製造装置においては、複数（２つ）存在する放電空間へ原料ガスを均等に供給してそれぞれの放電空間におけるプラズマ放電を同一条件にするために、放電空間の数と同数である２個の電源８，８と、カソード・アノード電極および電源８，８の間のインピーダンスを整合するための２個のマッチングボックス７，７とを設け、それぞれの電源８とマッチングボックス７とを電力導入線１０で接続するのが一般的である。
【０００７】
また、従来のプラズマ処理装置としては、プラズマ化学技術におけるエッチングあるいは蒸着の均一性を改善するようにしたものが知られている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，２６４，３９３号明細書
【０００９】
この特許文献１に記載された装置では、電源から複数のカソードに対して均等に電力分配を行うために、電源から電力を導入する電力導入線は１つの電源から複数のカソードに分岐されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような従来のプラズマ処理装置には、次のようないくつかの問題点がある。
【００１１】
まず、図４に示された装置について説明する。この装置においては、２つの放電空間ごとに電源８とマッチングボックス７とを設け、それぞれの電源８とマッチングボックス７とを電力導入線１０で接続するため、当然コスト高になる。
【００１２】
また、並列処理を行う場合、各プロセスは２つの放電空間に対して同一条件であることが必要であるが、電源８，８の機器自体のばらつきがあるため、電力値を同一に設定しても真の投入電力が同じになるとは言えない。そのため、この装置においては、それぞれの放電空間に応じた調整が必要となり、個々の放電に対する制御が非常に煩雑になり、各放電でばらつきが生じやすいという問題がある。
【００１３】
次に、特許文献１に記載された装置について説明する。この装置は、電源からカソードまでの電力導入線の数は放電空間の２分の１になるようにされており、プラズマ放電によってカソードとアノードとの表面に同質の膜ができるという仮定によっている。
【００１４】
しかしながら、実際にはプラズマ処理装置において得られるカソード膜はアノード膜に比べて質が悪いことは周知の事実である。
【００１５】
もし、１つの電源から分岐した電力導入線により各カソードへ電力供給する場合を考えてみると、このような分岐方法で電力を均等配分するためには分岐点ごとに分波器が必要となるばかりか、電源から各カソードへの電力導入線の長さが互いに大きく異なる。
【００１６】
このため、インピーダンスが一定である電力用の同軸ケーブルを使用したと仮定しても、各カソードに供給される電力には相当のばらつきがあると予想できる。その結果、並列処理を想定したこの装置では、各段ごとのばらつきが非常に大きくなる。
【００１７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、チャンバーの内部における反応性原料ガスによりプラズマ放電を起こさせる複数の放電空間に反応性原料ガスを均等に導入することのできる簡便な構造のプラズマ処理装置、およびこのプラズマ処理装置により製造された半導体素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の１つの観点によれば、反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の電源と、チャンバー外に配設され、カソード・アノード電極および電源の間のインピーダンスを整合するマッチングボックスと、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１９】
本発明の別の観点によれば、反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる２n個(nは１以上の整数)の放電空間を形成する２n対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の２n-1個の電源と、チャンバー外に配設され、カソード・アノード電極および電源の間のインピーダンスを整合する２n-1個のマッチングボックスと、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、
電源は、互いに同期されており、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００２０】
本発明のさらに別の観点によれば、反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の電源と、電源から各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、電力導入線は、電源とカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００２１】
本発明のもっと別の観点によれば、本発明の１つの観点〜さらに別の観点のいずれか１つによるプラズマ処理装置により製造された半導体素子が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の１つの観点によるプラズマ処理装置にあっては、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線が、マッチングボックスとカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びているので、特別な調整機構によることなく、チャンバー内における複数の放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２３】
本発明の別の観点によるプラズマ処理装置にあっては、２n-1個の電源は互いに同期されており、電源から２n-1個のマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線が、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びているので、特別な調整機構によることなく、チャンバー内における複数の放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２４】
本発明のさらに別の観点によるプラズマ処理装置にあっては、電源から各カソードまで延びる電力導入線が、電源とカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びているので、特別な調整機構によることなく、チャンバー内における複数の放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２５】
本発明のもっと別の観点による半導体素子にあっては、特別な調整機構によることなく、チャンバー内における複数の放電空間へ均等な電力供給を行うことができるプラズマ処理装置を用いるので、低コストで、品質上のばらつきがほとんどない半導体素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理装置（１電源２分岐）の概略縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２に係るプラズマ処理装置（1電源4分岐）の概略縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態３に係るプラズマ処理装置（２電源２分岐）の概略縦断面図である。
【図４】図４は、従来の一般的な半導体素子製造装置の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明のプラズマ処理装置は例えば、複数対のカソード・アノード電極が、４対のカソード・アノード電極からなり、電力導入線が、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐された後、それぞれがさらに２本に分岐されていてもよい。このように構成されているときには、特別な調整機構によることなく、チャンバー内の４つの放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２８】
本発明のプラズマ処理装置は例えば、複数対のカソード・アノード電極が、２n対(nは１以上の整数)のカソード・アノード電極からなり、電力導入線が、マッチングボックスとカソードとの間で、２n本に分岐されていてもよい。このように構成されているときには、特別な調整機構によることなく、チャンバー内の２n個の放電空間へ均等な電力供給を行うことができる。
【００２９】
本発明のプラズマ処理装置は例えば、電力導入線が、マッチングボックスとチャンバーとの間で、分岐箇所ごとに配設された筐体に収納されていてもよい。このように構成されているときには、電源が１個の場合における、分岐された電力導入線どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができ、電源が複数個の場合における、電源どうしの間および分岐された電力導入線どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができる。
【００３０】
本発明のプラズマ処理装置の電源は、周波数が１MHz以上６０MHz以下であるのが好ましい。このような電源によれば、電力を投入するカソード電極の形状に関係なく、数メートルの大型電極に対する電力供給を実現することができる。
【００３１】
本発明のプラズマ処理装置は、電力導入線が、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、金から、もしくはこれらの金属を主成分とする合金からなるものであるのが好ましい。このような電力導入線によれば、複数本の分岐を行うことによる電力導入線の長尺化に起因するインピーダンスの増加にも十分に対応することができる。
〔実施例〕
【００３２】
以下、プラズマ処理装置を示す３つの実施例に基づいて本発明を詳述する。なお、これらの実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３３】
図１には、実施例１に係るプラズマ処理装置としての半導体素子製造装置の概略縦断面図が示されている。
【００３４】
この半導体素子製造装置では、アノード電極４およびカソード電極２，２は、アノード電極４をカソード電極２，２どうしで挟み込むように左右方向へ所定間隔を置いて配置されている。そして、チャンバー３内に導入された反応性原料ガスによって、それぞれのアノード電極４とカソード電極２，２との空間（２つの放電空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。
【００３５】
この半導体素子製造装置について、より具体的に説明する。すなわち、反応容器としての密封可能な縦型チャンバー３があり、その内部中央に、１つのアノード電極４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。アノード電極４の左右両面には、被処理物であるガラス基板１，１が配置されている。
【００３６】
チャンバー３にはステンレス鋼またはアルミニウム合金などが使用され、また、断熱材としてセラミックスなどが使用されている。チャンバー３内にはさらに、基板１，１に対向するようにカソード電極２，２が配置されている。アノード電極４は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
【００３７】
基板１，１は、シリコン基板やガラス基板等が一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。ここでは、ガラス基板１，１を用いている。アノード電極４の寸法は、薄膜を形成するためのガラス基板１，１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。ここでは、基板１，１の寸法９００〜１２００ｍｍｘ４００〜９００ｍｍに対して、アノード電極４の寸法を１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmにして設計されている。
【００３８】
アノード電極４にはヒータ５が内蔵されており、このヒータ５によって、アノード電極４は室温〜３００℃に加熱制御される。アノード電極４は、ここでは、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いており、室温〜３００℃の間で加熱制御される。
【００３９】
カソード電極２，２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作られている。ここでは、アルミニウム合金が使用されている。カソード電極２の寸法は、成膜を行う基板１の寸法に合わせて適当な値に設定され、ここでは、１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmで設計されている。
【００４０】
カソード電極２，２へは、１個のプラズマ励起電源８により電力が供給される。電源８は、ＡＣ１．００ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数で１０W〜１００ｋＷの電力を使用する。
ここでは、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０W〜１０ｋＷが使用されている。
【００４１】
電源８とチャンバー３との間には、カソード・アノード電極２，４および電源８の間のインピーダンスを整合する１個のマッチングボックス７が配設されている。電源８とマッチングボックス７とは１本の電力導入線１０で接続されている。
【００４２】
この半導体素子製造装置の複数（２つ）ある放電空間へ電源８から電力を均等に供給するために、電力導入線１０は、マッチングボックス７からカソード電極２までの間で２本に分岐され、分岐された部分からは対称に（図１において左右線対称に）延びている。
【００４３】
分岐後に、電力は、カソード接続部に設けられた複数個の電力導入端子を通じて各カソード電極２に投入される。分岐部からカソード接続部までの電力導入線１０おのおのの距離は同じになるように構成されているので、配線のインピーダンスは同一になり、電力は等分に分割される。ここで、マッチングボックス７とチャンバー３との間における電力導入線１０は、マッチングボックス７とチャンバー３との間に配設された１個の筐体６の中に収納されている。
【００４４】
以上のように構成された半導体素子製造装置において、原料ガスを所定の流量および圧力でカソード電極２，２とアノード電極４との間隙に充填し、カソード電極２，２とアノード電極４とに高周波電力を印加することで、カソード電極２，２とアノード電極４との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させた。そして、基板１，１の表面に非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができた。
【００４５】
また、各放電空間内で成膜された膜は、同じ成膜速度で同じ膜質であることから、同等の放電空間が形成できたことが結論づけられる。
【００４６】
以上のように構成された実施例１に係る半導体素子製造装置によれば、１つのチャンバー３内に放電空間が２つあり、1個の電源８から各カソード電極２，２に導入するための電力導入線１０は、マッチングボックス７とカソード電極２，２との間で２本に分岐されており、さらに分岐部からカソード電極２，２までは対称状に延びている。したがって、特別な調整機構によることなく、２つの放電空間へ均等な電力供給を行うことが可能になり、半導体薄膜あるいは光学的薄膜を用いた太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの半導体素子を低コストでしかも効率よく得ることができる。
【００４７】
また、電力導入線１０は、マッチングボックス７とチャンバーとの間で筐体６に収納されているので、分岐された電力導入線１０どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができる。
【実施例２】
【００４８】
図２には、実施例２に係るプラズマ処理装置としての半導体素子製造装置の概略縦断面図が示されている。
【００４９】
密封可能なチャンバー３の内部に、４対のカソード・アノード電極２，４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。そして、チャンバー３内に導入された反応性原料ガスによって、アノード電極４とカソード電極２との空間（４つの放電空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。この図では、簡略化のためにカソード・アノード電極２，４が４対にされているが、特にこれに限定されるものではない。アノード電極４は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
【００５０】
それぞれのアノード電極４の左側面には、被処理物であるガラス基板１が配置されている。基板１は、シリコン基板やガラス基板等が一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。ここでは、ガラス基板１を用いている。
【００５１】
アノード電極４の寸法は、薄膜を形成するためのガラス基板１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。ここでは、基板１の寸法９００〜１２００ｍｍｘ４００〜９００ｍｍに対して、アノード電極４の寸法を１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmにして設計されている。
【００５２】
アノード電極４にはヒータ５が内蔵されており、このヒータ５によって、アノード電極４は室温〜３００℃に加熱制御される。アノード電極４は、ここでは、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いており、室温〜３００℃の間で加熱制御される。
【００５３】
カソード電極２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作られている。ここでは、アルミニウム合金が使用されている。カソード電極２の寸法は、成膜を行う基板１の寸法に合わせて適当な値に設定され、ここでは、１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmで設計されている。
【００５４】
カソード電極２へは、１個のプラズマ励起電源８により電力が供給される。電源８は、ＡＣ１．００ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数で１０W〜１００ｋＷの電力を使用する。ここでは、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０W〜１０ｋＷが使用されている。
【００５５】
電源８とチャンバー３との間には、カソード・アノード電極２，４および電源８の間のインピーダンスを整合する１個のマッチングボックス７が配設されている。電源８とマッチングボックス７とは１本の電力導入線１０で接続されている。
【００５６】
この半導体素子製造装置の複数（４つ）ある放電空間へ電源８から電力を均等に供給するために、電力導入線１０は、マッチングボックス７からチャンバー３までの間で、２本に分岐され、その後、さらに同様に２本に分岐されている。分岐された部分からは対称に（図２において左右線対称に）延びている。
【００５７】
分岐後に、電力は、カソード接続部に設けられた複数個の電力導入端子を通じて各カソード電極２に投入される。分岐部からカソード接続部までの電力導入線１０おのおのの距離は同じになるように構成されているので、配線のインピーダンスは同一になり、電力は等分に分割される。ここで、マッチングボックス７とチャンバー３との間における電力導入線１０は、マッチングボックス７とチャンバー３との間に配設された大小３個の筐体６の中に収納されている。
【００５８】
これにより、電力導入線１０のキャパシタンスを同じにすることで、配線のインピーダンスを同一にすることができる。
【００５９】
以上のように構成された実施例２に係る半導体素子製造装置において、原料ガスを所定の流量および圧力でカソード電極２とアノード電極４との間隙に充填し、カソード電極２とアノード電極４とに高周波電力を印加することで、カソード電極２とアノード電極４との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させた。そして、基板１の表面に非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができた。
【００６０】
また、この半導体素子製造装置によれば、１つのチャンバー３内に放電空間が４つあり、1個の電源８から各カソード電極２に導入するための電力導入線１０は、マッチングボックス７とカソード電極２との間で２本に分岐された後にそれぞれがさらに２本に分岐されており、分岐部からカソード電極２までは対称状に延びている。したがって、特別な調整機構によることなく、４つの放電空間へ均等な電力供給を行うことが可能になり、半導体薄膜あるいは光学的薄膜を用いた太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの半導体素子を低コストでしかも効率よく得ることができる。
【００６１】
さらに、電力導入線１０は、マッチングボックス７とチャンバー３との間で３個の筐体６に収納されているので、分岐された電力導入線１０どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができる。
【実施例３】
【００６２】
図３には、実施例３に係るプラズマ処理装置としての半導体素子製造装置の概略縦断面図が示されている。
【００６３】
密封可能なチャンバー３の内部に、４対のカソード・アノード電極２，４がチャンバー３の底面に対して略垂直に配置されている。そして、チャンバー３内に導入された反応性原料ガスによって、アノード電極４とカソード電極２との空間（４つの放電空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。この図では、簡略化のためにカソード・アノード電極２，４が４対にされているが、特にこれに限定されるものではない。アノード電極４は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
【００６４】
それぞれのアノード電極４の左側面には、被処理物であるガラス基板１が配置されている。基板１は、シリコン基板やガラス基板等が一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。ここでは、ガラス基板１を用いている。
【００６５】
アノード電極４の寸法は、薄膜を形成するためのガラス基板１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。ここでは、基板１の寸法９００〜１２００ｍｍｘ４００〜９００ｍｍに対して、アノード電極４の寸法を１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmにして設計されている。
【００６６】
アノード電極４にはヒータ５が内蔵されており、このヒータ５によって、アノード電極４は室温〜３００℃に加熱制御される。アノード電極４は、ここでは、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いており、室温〜３００℃の間で加熱制御される。
【００６７】
カソード電極２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作られている。ここでは、アルミニウム合金が使用されている。カソード電極２の寸法は、成膜を行う基板１の寸法に合わせて適当な値に設定され、ここでは、１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmで設計されている。
【００６８】
カソード電極２へは、２個のプラズマ励起電源９により電力が供給される。それぞれの電源９は、ＡＣ１．００ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数で１０W〜１００ｋＷの電力を使用する。ここでは、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０W〜１０ｋＷが使用されている。
【００６９】
電源９，９とチャンバー３との間には、カソード・アノード電極２，４および電源９，９の間のインピーダンスを整合する２個（２n個(nは１以上の整数)でn=１の場合）のマッチングボックス７が配設されている。それぞれの電源９とそれぞれのマッチングボックス７とは１本の電力導入線１０で接続されている。
【００７０】
この半導体素子製造装置の複数（４つ）ある放電空間へ電源９，９から電力を均等に供給するために、それぞれの電力導入線１０は、マッチングボックス７からカソード電極２までの間で２本に分岐されている。分岐された部分からは対称に（図３において左右線対称に）延びている。
【００７１】
電源９，９どうしの間に設けられた高周波発生器１１は２個の電源９，９に共有のものであり、各電源９，９での振幅を同期させている。ここで、各電力線の配線のインピーダンスを同じにするために、それぞれのマッチングボックス７とチャンバー３との間における電力導入線１０は、それぞれのマッチングボックス７とチャンバー３との間に配設された１個の筐体６の中に収納されている。これにより、配線のキャパシタンスを同じにすることで、配線のインピーダンスを同一にできるとともに、電源９，９どうしの間での干渉を起こすことなく電力供給をすることができる。
【００７２】
分岐後に、電力は、複数個の電力導入端子を通じて各カソード２に電力投入される。分岐部からカソード接続部までのおのおのの距離は同じなので、ここでも配線のインピーダンスは同一になり、この結果、電力は等分に分割される。
【００７３】
以上のように構成された半導体素子製造装置において、反応性ガスを所定の流量および圧力でカソード電極２とアノード電極４との間隙に充填し、カソード電極２とアノード電極４とに高周波電力を印加することで、カソード電極２とアノード電極４との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させた。そして、基板１上に、非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができた。また、各放電空間内で成膜された膜は、同じ成膜速度で同じ膜質であることから、同等の放電空間が形成できたことが結論づけられる。
【００７４】
以上のように構成された実施の形態３に係る半導体素子製造装置によれば、１つのチャンバー３内に放電空間が４つあり、２個の電源９，９から各カソード電極２に導入するための電力導入線１０は、それぞれのマッチングボックス７とカソード電極２との間で２本に分岐されており、分岐部からカソード電極２までは対称状に延びている。したがって、特別な調整機構によることなく、４つの放電空間へ均等な電力供給を行うことが可能になり、半導体薄膜あるいは光学的薄膜を用いた太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの半導体素子を低コストでしかも効率よく得ることができる。
【００７５】
さらに、電力導入線１０は、それぞれのマッチングボックス７とチャンバーとの間で筐体６に収納されているので、電源９，９どうしの間および分岐された電力導入線１０どうしの間の相互干渉が起きるおそれを防止することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 基板
２ カソード
３ チャンバー
４ アノード
５ ヒータ
６ 筐体
７ マッチングボックス
８ プラズマ励起電源（高周波発生器含む）
９ プラズマ励起電源（高周波発生器含まず）
１０ 電力導入線
１１ 高周波発生器
１２ 基板保持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の電源と、チャンバー外に配設され、カソード・アノード電極および電源の間のインピーダンスを整合するマッチングボックスと、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、
電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
複数対のカソード・アノード電極は、４対のカソード・アノード電極からなり、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐された後、それぞれがさらに２本に分岐されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
複数対のカソード・アノード電極は、２n対(nは１以上の整数)のカソード・アノード電極からなり、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、２n本に分岐されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる２n個(nは１以上の整数)の放電空間を形成する２n対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の２n-1個の電源と、チャンバー外に配設され、カソード・アノード電極および電源の間のインピーダンスを整合する２n-1個のマッチングボックスと、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、
電源は、互いに同期されており、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
電力導入線は、マッチングボックスとチャンバーとの間で、分岐箇所ごとに配設された筐体に収納されている請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
電源は、周波数が１MHz以上６０MHz以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
電力導入線は、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、金から、もしくはこれらの金属を主成分とする合金からなる請求項１〜６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の電源と、電源から各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、
電力導入線は、電源とカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置により製造された半導体素子。
【請求項１】
反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の電源と、チャンバー外に配設され、カソード・アノード電極および電源の間のインピーダンスを整合するマッチングボックスと、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、
電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
複数対のカソード・アノード電極は、４対のカソード・アノード電極からなり、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐された後、それぞれがさらに２本に分岐されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
複数対のカソード・アノード電極は、２n対(nは１以上の整数)のカソード・アノード電極からなり、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、２n本に分岐されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる２n個(nは１以上の整数)の放電空間を形成する２n対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の２n-1個の電源と、チャンバー外に配設され、カソード・アノード電極および電源の間のインピーダンスを整合する２n-1個のマッチングボックスと、電源からマッチングボックスを経て各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、
電源は、互いに同期されており、電力導入線は、マッチングボックスとカソードとの間で、２本に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
電力導入線は、マッチングボックスとチャンバーとの間で、分岐箇所ごとに配設された筐体に収納されている請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
電源は、周波数が１MHz以上６０MHz以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
電力導入線は、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、金から、もしくはこれらの金属を主成分とする合金からなる請求項１〜６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
反応性原料ガスが導入される密封可能なチャンバーと、チャンバー内に配設され、原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数対のカソード・アノード電極と、チャンバー外に配設されたプラズマ放電用の電源と、電源から各カソードまで延びる電力導入線とを備えてなり、
電力導入線は、電源とカソードとの間で、カソードの数に対応した数に分岐されかつそれらが互いに対称状に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置により製造された半導体素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１３５８３５（Ｐ２０１０−１３５８３５Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２６７６（Ｐ２０１０−３２６７６）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【分割の表示】特願２００５−６６０５（Ｐ２００５−６６０５）の分割
【原出願日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【分割の表示】特願２００５−６６０５（Ｐ２００５−６６０５）の分割
【原出願日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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