JP2014189861A - 膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた特性の膜を十分な速度で成膜できる技術を提供する。
【解決手段】アルミニウムターゲットにスパッタ電圧を印加することにより処理空間に第１のプラズマを発生させるとともに、巻数が１回未満の誘導結合アンテナに高周波電流を流すことにより当該処理空間に誘導結合タイプの第２のプラズマを発生させつつ、当該処理空間にスパッタガスと酸素とを供給してアルミニウムターゲットをスパッタし、反応性スパッタリングによって対象物９に酸化アルミニウム膜を形成する。処理空間に少なくとも第１のプラズマを発生させつつ、当該処理空間にスパッタガスを供給してアルミニウムターゲットをスパッタして、対象物９にアルミニウム膜を形成する。酸化アルミニウム膜とアルミニウム膜とのうちの一方の膜が形成された対象物９を大気に曝すことなく、対象物９に形成されている一方の膜に他方の膜を積層して形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、対象物に膜を形成する技術に関する。

膜付けの対象物に膜を形成する技術は、従来から各種存在する。例えば特許文献１には、ＡＬＤ法（原子層堆積法）を用いて、ｐ型シリコン基板の裏面に酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の薄膜（パッシベーション膜）を成膜する技術が記載されている。

特開２０１２−３９０８８号公報 特開２０１１−１７６２８３号公報 特許４００５９１２号公報

酸化アルミニウム膜は、電気特性、封止特性に優れているため、例えば太陽電池のｐ型シリコン基板の裏面パッシベーション膜として有望視されている。ところが、ＡＬＤ法は、成膜速度が極端に遅いため、ＡＬＤ法で酸化アルミニウム膜を生成する手法は量産には向かない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、優れた特性の膜を、十分な速度で成膜できる技術を提供することを目的とする。

第１の態様は、マグネトロンスパッタリングにより対象物に膜を形成する膜形成方法であって、ａ）アルミニウムターゲットにスパッタ電圧を印加することにより処理空間に第１のプラズマを発生させるとともに、巻数が１回未満の誘導結合アンテナに高周波電流を流すことにより前記処理空間に誘導結合タイプの第２のプラズマを発生させつつ、前記処理空間にスパッタガスと酸素とを供給して、アルミニウムターゲットをスパッタし、反応性スパッタリングによって前記対象物に酸化アルミニウム膜を形成する工程と、ｂ）前記ａ）工程の前あるいは前記ａ）工程の後に、処理空間に少なくとも前記第１のプラズマを発生させつつ、前記処理空間にスパッタガスを供給して、アルミニウムターゲットをスパッタして、前記対象物にアルミニウム膜を形成する工程と、を備え、前記酸化アルミニウム膜と前記アルミニウム膜とのうちの一方の膜が形成された前記対象物を大気に曝すことなく、当該対象物に形成されている前記一方の膜に他方の膜を積層して形成する。

第２の態様は、第１の態様に係る膜形成方法であって、前記ａ）工程の後に、前記ｂ）工程を行う。

第３の態様は、第２の態様に係る膜形成方法であって、前記ａ）工程が、ａ１）処理空間に、スパッタガスと第１の量の酸素とを供給しつつ、前記反応性スパッタリングを進行させる工程と、ａ２）処理空間に、スパッタガスと前記第１の量よりも少ない第２の量の酸素とを供給しつつ、前記反応性スパッタリングを進行させる工程と、を備え、前記ａ１）工程の後に、前記ａ２）工程を行う。

第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様に係る膜形成方法であって、ｃ）内部空間が複数の処理空間に区画されるとともに、前記複数の処理空間の各々にスパッタソースが配置されているチャンバー内において、前記対象物を、前記複数の処理空間の配列方向に沿って搬送する工程、を備え、前記ａ）工程と前記ｂ）工程とが、別の処理空間で行われる。

第５の態様は、第４の態様に係る膜形成方法であって、前記ａ）工程が、ａ１）処理空間に、スパッタガスと第１の量の酸素とを供給しつつ、前記反応性スパッタリングを進行させる工程と、ａ２）処理空間に、スパッタガスと前記第１の量よりも少ない第２の量の酸素とを供給しつつ、前記反応性スパッタリングを進行させる工程と、を備え、前記ａ１）工程と前記ａ２）工程とが、別の処理空間で行われる。

第６の態様は、第１から第３のいずれかの態様に係る膜形成方法であって、ｄ）内部空間が１個の処理空間を形成し、前記処理空間に１個のスパッタソースが配置されているチャンバー内において、前記対象物を、前記スパッタソースと対向する位置に保持する工程と、ｅ）前記処理空間に供給する酸素の量を変化させる工程と、を備え、前記処理空間へ酸素が供給されている状態で、前記ａ）工程が行われ、前記処理空間への酸素の供給が停止されている状態で、前記ｂ）工程が行われる。

第７の態様は、第１から第６のいずれかの態様に係る膜形成方法であって、前記対象物がシリコン基板である。

第１の態様によると、酸化アルミニウム膜とアルミニウム膜との積層構造を有する膜を形成することができる。ここでは、酸化アルミニウム膜が反応性スパッタリングにより形成されるので、酸化アルミニウム膜を十分な速度で成膜できる。また、スパッタリングによって形成された膜の表面には微視的な凹凸が存在するところ、ここでは、スパッタリングによって形成された膜に積層して別の膜が形成されるので、２つの膜がアンカー効果で強く密着される。また、ここでは、一方の膜が形成された対象物が大気に曝されることなく、当該対象物に形成されている膜に積層して他方の膜が形成されるので、はじめに形成された膜の表面に不純物が吸着されにくい。したがって、はじめに形成された膜とそれに積層される膜との間の密着性が不純物等によって損なわれるといった事態が生じにくく、２つの膜が良好に密着する。このように、第１の態様によると、優れた特性の膜を十分な速度で成膜できる。

第２の態様によると、酸化アルミニウム膜の上にアルミニウム膜が形成される。成膜直後の酸化アルミニウム膜の表面は比較的活性であるために不純物が特に吸着されやすいところ、ここでは得られる膜においては、酸化アルミニウム膜の表面が露出せずに、アルミニウム膜で覆われた状態となっている。したがって、表面に不純物が吸着しにくい膜を得ることができる。

第３の態様によると、処理空間に比較的少ない量の酸素が供給される状態で酸化アルミニウム膜の上層部分が形成され、その上に、アルミニウム膜が形成される。この構成によると、酸化アルミニウム膜とアルミニウム膜との間の密着性を、特に高めることができる。

第４、第５の態様によると、複数の処理空間に区画されたチャンバー内を対象物が搬送されることによって、当該対象物に一連の工程が行われる。この構成によると、複数の成膜処理用にそれぞれチャンバーを設ける場合に比べて、チャンバーの寸法をコンパクト化しつつ、処理効率を高めることができる。

第６の態様によると、処理空間に供給する酸素の量を変化させることによって、対象物に酸化アルミニウム膜とアルミニウム膜との膜構造が徐々に変化する積層構造を有する膜を形成することができる。この構成によると、装置構成を簡易化できる。

第７の態様によると、電気特性に優れ、かつ、封止特性にも優れたパッシベーション膜を、十分な速度で成膜できる。

成膜装置の概略構成を示す模式図である。 成膜ユニットの概略構成を示す模式図である。 スパッタソースの概略構成を示す模式図である。 成膜ユニットにて実行される処理の流れを示す図である。 基板に対して実行される処理の流れを示す図である。 成膜ユニットにて形成される膜を模式的に示す図である。 変形例に係る成膜ユニットの概略構成を示す模式図である。 変形例に係る成膜ユニットにて実行される処理の流れを示す図である。

以下、図面を参照しながら、実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。また、図面においては、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。また、一部の図面には、方向を説明するためにＸＹＺ直交座標軸が付されている。この座標軸におけるＺ軸の方向は、鉛直線の方向を示し、ＸＹ平面は水平面である。

＜１．全体構成＞
成膜装置１００の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、成膜装置１００の概略構成を模式的に示す図である。なお、図１および後に参照する図２、図７では、チャンバーの側壁を通してチャンバー内部が透視されている。

成膜装置１００においては、膜付けの対象物は、基板（具体的には、例えば、太陽電池のｐ型シリコン基板）９とされる。ここでは、膜付けの対象物である基板９は、板状のキャリア９０の上面に配設された状態となっている。すなわち、キャリア９０には、例えば複数の基板９が、膜を形成するべき対象面（ここでは、基板９の裏面（光入射面の反対側の面））をキャリア９０とは逆の側に向けた状態でマトリクス状に配置されて、キャリア９０に対して固定されている（図２参照）。

成膜装置１００は、例えば、一対のロックチャンバー（具体的には、ロードロックチャンバー１１０、および、アンロードロックチャンバー１５０）の間に、複数の処理チャンバー（具体的には、加熱チャンバー１２０、成膜チャンバー１３０、および、冷却チャンバー１４０）が、ライン状に接続された構成となっている。

ロードロックチャンバー１１０、および、アンロードロックチャンバー１５０は、ロードロック室を構成するチャンバーであり、処理チャンバー１２０，１３０，１４０内を真空に保持する（すなわち、大気に開放しない）ために設けられる。ロードロックチャンバー１１０は、加熱チャンバー１２０へ未処理の基板９を搬入するためのロードロック室を構成し、アンロードロックチャンバー１５０は、冷却チャンバー１４０から処理済みの基板９を搬出するためのロードロック室を構成する。

加熱チャンバー１２０の内部空間は、基板９を加熱するための処理空間を形成する。すなわち、加熱チャンバー１２０の内部には、後述する搬送経路Ｌの上側と下側との各々にヒータ１２１が配置されており、このヒータ１２１が、加熱チャンバー１２０内を搬送される基板９を加熱する。

成膜チャンバー１３０およびその内部に配置される各要素は、基板９に膜を形成する成膜ユニット１を構成する。成膜ユニット１については、後により具体的に説明する。

冷却チャンバー１４０の内部空間は、基板９を冷却するための処理空間を形成する。すなわち、冷却チャンバー１４０の内部には、後述する搬送経路Ｌの上側と下側との各々に冷却板１４１が配置されており、この冷却板１４１が、冷却チャンバー１４０内を搬送される基板９を冷却する。

各ロックチャンバー１１０，１５０の両端および、各処理チャンバー１２０，１３０，１４０の間には、ゲート１６０が配置されている。ゲート１６０は、これと隣り合うチャンバーに対して接続された状態（開状態）と、当該隣り合うチャンバーを遮断密閉する状態（閉状態）との間で切替可能となっている。

また、各チャンバー１１０，１２０，１３０，１４０，１５０には、高真空排気系１７０が接続されており、各チャンバー１１０，１２０，１３０，１４０，１５０の内部空間を真空状態に減圧できるようになっている。

一群のチャンバー１１０，１２０，１３０，１４０，１５０内には、それらの連結方向に沿って各チャンバー内１１０，１２０，１３０，１４０，１５０を貫く水平な搬送経路Ｌが規定されている。成膜装置１００は、キャリア９０（すなわち、複数の基板９が配設されているキャリア９０）を、この搬送経路Ｌに沿って搬送する搬送部１８０を備える。搬送部１８０は、具体的には、例えば、各チャンバー１１０，１２０，１３０，１４０，１５０の内部において、搬送経路Ｌと直交する水平方向（図示の例ではＹ方向）から搬送経路Ｌを挟んで対向配置された一対の搬送ローラ１８１と、これらを同期させて回転駆動する駆動部（図示省略）とを含んで構成される。一対の搬送ローラ１８１は、搬送経路Ｌの延在方向（図示の例ではＸ方向）に沿って複数組設けられる。この構成において、各搬送ローラ１８１がキャリア９０の端縁（±Ｙ側の端縁）付近に下方から当接しつつ回転することによって、キャリア９０が、搬送経路Ｌに沿って、定められた方向（図示の例では、＋Ｘ方向）（矢印ＡＲ１８０）に搬送される。

成膜装置１００においては、キャリア９０の搬送方向の上流側（−Ｘ側）から、ロードロックチャンバー１１０、加熱チャンバー１２０、成膜チャンバー１３０、冷却チャンバー１４０、および、アンロードロックチャンバー１５０が、この順で配置されている。そして、キャリア９０に配設されている基板９は、各チャンバー内をその配置順に通過しながら、各チャンバー内で定められた処理を施されていく。すなわち、ロードロックチャンバー１１０を介して成膜装置１００に搬入された基板９は、まず、加熱チャンバー１２０に搬入されて、そこで加熱処理を施される。加熱処理後の基板９は、続いて、成膜チャンバー１３０に搬入されて、そこで成膜処理を施される。成膜処理後の基板９は、続いて、冷却チャンバー１４０に搬入されて、そこで冷却処理を施される。冷却処理後の基板９は、アンロードロックチャンバー１５０を介して成膜装置１００から搬出される。もっとも、加熱処理と冷却処理とは必ずしも必須ではなく、プロセス設計によっては省略されることもある。

成膜装置１００は、さらに、これが備える各構成要素と電気的に接続されて、各構成要素を制御する制御部１９０を備える。制御部１９０は、具体的には、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶するハードディスク、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部等がバスラインなどにより互いに接続された、一般的なコンピュータにより構成される。また、制御部１９０は、各種表示を行うディスプレイ、キーボードおよびマウスなどで構成される入力部等と接続されている。成膜装置１００においては、制御部１９０の制御下で、基板９に対して定められた処理が実行される。

＜２．成膜ユニット１＞
＜２−１．全体構成＞
成膜ユニット１の全体構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、成膜ユニット１の全体構成を示す模式図である。

成膜ユニット１は、マグネトロンスパッタリングにより対象物である基板９に膜を形成する処理ユニットである。成膜ユニット１は、具体的には、成膜チャンバー１３０と、その内部に配置された複数（図示の例では、４個）のスパッタソース１０を備える。複数のスパッタソース１０は、キャリア９０の搬送経路Ｌ（図１参照）と平行な軸（Ｘ軸）に沿って一列に配列される。以下において、複数のスパッタソース１０を区別する場合は、キャリア９０の搬送方向の上流側（−Ｘ側）から順に、「第１スパッタソース１０ａ」、「第２スパッタソース１０ｂ」、「第３スパッタソース１０ｃ」、「第４スパッタソース１０ｄ」という。

成膜ユニット１は、さらに、各スパッタソース１０の両側に配置された遮蔽板２０を備える。遮蔽板２０は、スパッタソース１０にて発生されるプラズマやスパッタの飛散範囲を制限するシールドとして機能する。第１スパッタソース１０ａの両側の遮蔽板２０によって仕切られる空間を、以下「第１処理空間Ｖａ」ともいう。また、第２スパッタソース１０ｂの両側の遮蔽板２０によって仕切られる空間を、以下「第２処理空間Ｖｂ」ともいう。また、第３スパッタソース１０ｃの両側の遮蔽板２０によって仕切られる空間を、以下「第３処理空間Ｖｃ」ともいう。また、第４スパッタソース１０ｄの両側の遮蔽板２０によって仕切られる空間を、以下「第４処理空間Ｖｄ」ともいう。

つまり、成膜チャンバー１３０の内部空間は、複数の遮蔽板２０によって、複数（ここでは、４個）の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄに区画されており、当該複数の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄの各々に、スパッタソース１０が１個ずつ配置されている。

成膜ユニット１は、さらに、第３処理空間Ｖｃと第４処理空間Ｖｄとの間に配置された絞り板３０とを備える。上述したとおり、成膜ユニット１は、成膜チャンバー１３０の内部空間を減圧する高真空排気系１７０を備えるところ、高真空排気系１７０は、この絞り板３０よりも−Ｘ側（すなわち、キャリア９０の搬送方向の上流側）に配置される。絞り板３０は、高真空排気系１７０と第４処理空間Ｖｄとの間の排気コンダクタンスを調整する。また、絞り板３０は、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂおよび第３処理空間Ｖｃ内の雰囲気を、第４処理空間Ｖｄに流入させにくくするための抵抗（障壁）としての役割も担っている。

また、成膜ユニット１は、成膜チャンバー１３０内を搬送される基板９を加熱するヒータ４０を備える。ヒータ４０は、例えば、搬送経路Ｌの上側に配置される。

また、成膜ユニット１は、４個の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄの各々にガスを供給するガス供給部５０を備える。ガス供給部５０は、具体的には、全ての処理空間（すなわち、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、第３処理空間Ｖｃ、および、第４処理空間Ｖｄ）の各々にスパッタガス（ここでは、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス）を供給するアルゴン供給部５１と、キャリア９０の搬送方向の上流側（−Ｘ側）の３個の処理空間（すなわち、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃ）の各々に反応性ガス（ここでは、酸素（Ｏ_２）ガス）を供給する酸素供給部５２とを備える。

アルゴン供給部５１は、具体的には、例えば、アルゴンの供給源であるアルゴン供給源５１１と、アルゴン供給配管５１２とを備える。アルゴン供給配管５１２は、一端がアルゴン供給源５１１と接続され、他端が４又に分岐して、各分岐端が４個の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄの各々と連通する吐出口（具体的には、各スパッタソース１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの各々と対応して設けられた吐出口１６（図３参照））に接続される。また、アルゴン供給配管５１２の分岐した先の４個の経路途中の各々には、供給バルブ５１３ａ，５１３ｂ，５１３ｃ，５１３ｄが設けられる。第１の供給バルブ５１３ａは、制御部１９０の制御下で第１処理空間Ｖａに供給されるアルゴンの量を調整し、第２の供給バルブ５１３ｂは、制御部１９０の制御下で第２処理空間Ｖｂに供給されるアルゴンの量を調整し、第３の供給バルブ５１３ｃは、制御部１９０の制御下で第３処理空間Ｖｃに供給されるアルゴンの量を調整し、第４の供給バルブ５１３ｄは、制御部１９０の制御下で第４処理空間Ｖｄに供給されるアルゴンの量を調整する。各供給バルブ５１３ａ，５１３ｂ，５１３ｃ，５１３ｄは、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。

酸素供給部５２は、具体的には、例えば、酸素の供給源である酸素供給源５２１と、酸素供給配管５２２とを備える。酸素供給配管５２２は、一端が酸素供給源５２１と接続され、他端が３又に分岐して、各分岐端が、搬送方向の上流側の３個の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの各々と連通する吐出口（具体的には、第１スパッタソース１０ａ、第２スパッタソース１０ｂ、および、第３スパッタソース１０ｃの各々と対応して設けられた吐出口１６（図３参照））に接続される。また、酸素供給配管５２２の分岐した先の３個の経路途中の各々には、供給バルブ５２３ａ，５２３ｂ，５２３ｃが設けられる。第１の供給バルブ５２３ａは、制御部１９０の制御下で第１処理空間Ｖａに供給される酸素の量を調整し、第２の供給バルブ５２３ｂは、制御部１９０の制御下で第２処理空間Ｖｂに供給される酸素の量を調整し、第３の供給バルブ５２３ｃは、制御部１９０の制御下で第３処理空間Ｖｃに供給される酸素の量を調整する。各供給バルブ５２３ａ，５２３ｂ，５２３ｃは、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。

＜２−２．スパッタソース１０＞
次に、スパッタソース１０について図３を参照しながら説明する。図３は、スパッタソース１０の構成を模式的に示す図である。なお、成膜ユニット１が備える４個のスパッタソース１０は、いずれも同じ構成を備えている。

スパッタソース１０は、マグネトロンスパッタソースに、プラズマソースを組み合わせたものである。具体的には、スパッタソース１０は、ターゲット８と、ベース板（カソード）１１と、スパッタ用電源１２と、磁石１３と、アノード１４と、誘導結合型プラズマ発生部１５とを備える。なお、スパッタソース１０は、これ以外にも、ターゲット８、ベース板１１、誘導結合型プラズマ発生部１５の誘導結合型アンテナ１５１等を冷却するための機構等（図示省略）をさらに備えている。

ここでは、ターゲット８として、アルミニウム（単金属のアルミニウム）材料により形成されたアルミニウムターゲットが用いられる。ターゲット８は、ターゲット保持部（図示省略）によって、キャリア９０の搬送経路Ｌから定められた距離を隔てて対向する位置に、水平姿勢で保持される。つまり、ターゲット８は、基板９（すなわち、搬送経路に沿って搬送されるキャリア９０に配設されている基板９）と、互いの姿勢を平行としつつ、定められた距離を隔てて対向配置される。ただし、ターゲット８は、成膜チャンバー１３０とは絶縁された状態で成膜チャンバー１３０内に保持される。

ベース板１１は、ターゲット８の下方からターゲット８に当接される。また、スパッタ用電源１２は、ベース板１１に、スパッタ電圧を印加する。ここで、スパッタ電圧は、例えば、負電圧の直流電圧であってもよく、負電圧と正電圧とからなるパルス状の電圧であってもよく、負のバイアス電圧が添加された交流のスパッタ電圧であってもよい。ベース板１１（ひいては、ターゲット８）にスパッタ電圧が印加されることによって電界が生成され、この電界によりプラズマ（第１のプラズマ）が発生する。

磁石１３は、ベース板１１の下方に配置される。磁石１３は、マグネトロンスパッタ用の磁石であり、ベース板１１と磁石１３とは、併せて「マグネトロンカソード」とも称される。磁石１３は、例えば、永久磁石により形成され、ターゲット８の表面近傍に静磁場（マグネトロン磁場）を形成する。この静磁場が形成されることによって、ターゲット８の表面近傍に、電界によって発生したプラズマが閉じこめられる。

なお、ここでは、後述する誘導結合型プラズマ発生部１５がマグネトロンカソードによるプラズマ発生を支援するため、磁石１３がターゲット８の表面に形成する水平磁束密度の最大値は、２０ｍＴ〜５０ｍＴ（ミリテスラ）であればよい。誘導結合型プラズマ発生部１５による支援（プラズマアシスト）がない場合、ターゲット８の表面に６０ｍＴ〜１００ｍＴ程度の水平磁束密度が必要になるところ、プラズマアシストがなされることによって、比較的低い磁束密度で十分なプラズマを生成できる。

アノード１４は、ベース板１１の側方に、ベース板１１と間隔をあけて（すなわち、ベース板１１と非接触の状態で）配置される。アノード１４の上方は、ターゲット８に近づく方向に折れ曲がって端部に至っており、この端部は、ターゲット８の側面と非接触状態で近接配置されている。

誘導結合型プラズマ発生部１５は、マグネトロンカソードによるプラズマ発生を支援（アシスト）する。誘導結合型プラズマ発生部１５は、具体的には、誘導結合タイプの高周波アンテナである誘導結合型アンテナ１５１を２個備える。各誘導結合型アンテナ１５１は、具体的には、金属製のパイプ状導体をＵ字形状に曲げたものを、石英などの誘電体で覆ったものである。

２個の誘導結合型アンテナ１５１は、ターゲット８を挟んで配置される。各誘導結合型アンテナ１５１は、具体的には、ターゲット８の側面に接触することなく、当該側面に沿って配置される。また、各誘導結合型アンテナ１５１の突出側の端部付近（好ましくは、当該端部よりも少し（数センチ程度）下の位置）が、ターゲット８の上面の側方にくるように、誘導結合型アンテナ１５１とターゲット８との高さ位置の関係が調整される。ただし、誘導結合型アンテナ１５１は、成膜チャンバー１３０とは絶縁された状態で成膜チャンバー１３０内に固定される。

各誘導結合型アンテナ１５１の一端は、整合回路１５２を介して、高周波電源１５３に接続されている。また、各誘導結合型アンテナ１５１の他端は接地されている。この構成において、高周波電源１５３から各誘導結合型アンテナ１５１に高周波電流（具体的には、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電流）が流されると、誘導結合型アンテナ１５１の周囲の電界（高周波誘導電界）により電子が加速されて、プラズマ（誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ））（第２のプラズマ）が発生する。当該発生したプラズマは、上記の電界により発生したプラズマ（第１のプラズマ）とともに、磁石１３がターゲット８の近傍に形成している静磁場によって、ターゲット８の表面部分に閉じこめられる。

上述したとおり、誘導結合型アンテナ１５１は、Ｕ字形状を呈している。このようなＵ字形状の誘導結合型アンテナ１５１は、巻数が１回未満の誘導結合アンテナに相当し、巻数が１回以上の誘導結合アンテナよりもインダクタンスが低いため、誘導結合型アンテナ１５１の両端に発生する高周波電圧が低減され、生成するプラズマへの静電結合に伴うプラズマ電位の高周波揺動が抑制される。このため、対地電位へのプラズマ電位揺動に伴う過剰な電子損失が低減され、プラズマ電位が特に低く抑えられる。なお、このような誘導結合タイプの高周波アンテナは、特許第３８３６６３６号公報、特許第３８３６８６６号公報、特許第４４５１３９２号公報、特許第４８５２１４０号公報に開示されている。

成膜ユニット１には、各スパッタソース１０と対応付けて吐出口１６が形成されている。吐出口１６は、具体的には、例えば、各誘導結合型アンテナ１５１とターゲット８との間に形成される。吐出口１６には、上述したとおり、ガス供給部５０が接続されており、ガス供給部５０から吐出口１６に供給されたガスは、当該スパッタソース１０が配置されている処理空間に供給される。もっとも、吐出口１６の形成位置は、必ずしも誘導結合型アンテナ１５１ターゲット８との間でなくともよい。ただし、吐出口１６は、２個の誘導結合型アンテナ１５１各々と対応する位置に設けられることが好ましい。

＜２−３．成膜ユニット１の動作＞
次に、成膜ユニット１の動作について、図２、図３に加え、図４を参照しながら説明する。図４は、成膜ユニット１にて実行される処理の流れを示す図である。以下に説明する動作は、制御部１９０の制御下で実行される。

成膜チャンバー１３０内に基板９（すなわち、加熱チャンバー１２０にて加熱処理を施された基板９）が配設されたキャリア９０が搬入されると、成膜チャンバー１３０の入り口側のゲート１６０が閉鎖される（ステップＳ１）。なお、チャンバー１３０内は、高真空排気系１７０により常に高真空に保たれている。

続いて、ガス供給部５０が４個の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄの各々にガスを供給する（ステップＳ２）。具体的には、ガス供給部５０は、搬送方向の上流側の３個の処理空間（すなわち、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃ）の各々に、スパッタガスであるアルゴンと反応性ガスである酸素とを供給し、搬送方向の最下流側の処理空間（すなわち、第４処理空間Ｖｄ）に、スパッタガスであるアルゴンのみを供給する。

ただし、ガス供給部５０は、搬送方向の上流側の３個の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃのうち、搬送方向の上流側に配置されている２個の処理空間（すなわち、第１処理空間Ｖａ、および、第２処理空間Ｖｂ）の各々には、第１の量Ｆ１の酸素を供給し、残りの１個の処理空間（すなわち、第３処理空間Ｖｃ）には、第１の量Ｆ１よりも少ない第２の量Ｆ２の酸素を供給する。ただし、いま、反応性スパッタリングによって酸素欠損のない酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）膜を形成するために必要な酸素の最小供給量を「基準量Ｆ０」とよぶとすると、第１の量Ｆ１は基準量Ｆ０以上であり、第２の量Ｆ２は基準量Ｆ０よりも小さい（Ｆ１≧Ｆ０＞Ｆ２）。つまり、酸素欠損のない酸化アルミニウム膜が形成される酸素の分圧（酸素分圧）の最小値を「基準分圧」とよぶとすると、第１処理空間Ｖａおよび第２処理空間Ｖｂの酸素分圧は基準分圧以上とされ、第３処理空間Ｖｃの酸素分圧は基準分圧よりも小さな値とされる。

さらに、４個のスパッタソース１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、１０ｄの各々において、高周波電源１５３から誘導結合型アンテナ１５１に高周波電流（具体的には、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電流）が流されるとともに、スパッタ用電源１２からベース板１１にスパッタ電圧が印加される（ステップＳ３）。すると、誘導結合型アンテナ１５１の周囲の高周波誘導電界により、プラズマ（誘導結合プラズマ）が発生する（所謂、プラズマアシスト）。また、ベース板１１にスパッタ電圧が印加されることによって、ターゲット８付近に高密度プラズマが生成される。これら２種類のプラズマは、磁石１３がターゲット８の近傍に形成している静磁場によって、ターゲット８の表面部分に閉じこめられる。そして、プラズマ雰囲気中のイオンがターゲット８に衝突して、ターゲット８からアルミニウム（Ａｌ）原子を飛び出させる（所謂、マグネトロンスパッタリング）。

一方で、搬送部１８０が、基板９が配設されたキャリア９０を、搬送経路Ｌに沿って（すなわち、複数の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄの配列方向に沿って）、等速度で、搬送する（ステップＳ４）。キャリア９０に配設されている基板９は、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、第３処理空間Ｖｃ、および、第４処理空間Ｖｄを、この順に通過していき、各処理空間において順番に成膜処理を施される。ただし、基板９は、上述したとおり、裏面をキャリア９０とは逆側に向けた状態でキャリア９０に配設されており、搬送部１８０は、キャリア９０を、基板９が配設された側の面を各スパッタソース１０に向ける姿勢で搬送する。つまり、キャリア９０に保持されている基板９は、その裏面が各スパッタソース１０のターゲット８と対向するような姿勢で各処理空間内を搬送される。

成膜チャンバー１３０内を搬送される基板９に対して実行される処理について、図５を参照しながら説明する。図５は、成膜チャンバー１３０内を搬送される基板９に対して実行される処理の流れを示す図である。

基板９は、まず、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃをこの順に通過する。

第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃの各々にはスパッタガスと酸素とが供給されており、プラズマアシストがされている状態で、プラズマ雰囲気中のイオンでターゲット８がスパッタされる。したがって、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃの各々では、反応性スパッタリングが進行し、ターゲット８と対向配置されている基板９の裏面には、反応性スパッタリングによって酸化アルミニウム膜が形成される。つまり、キャリア９０に保持されている基板９が、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃをこの順に通過する間に、基板９の裏面には、酸化アルミニウム膜が成膜される。第３処理空間Ｖｃを出た時点で形成されている酸化アルミニウム膜の好ましい膜厚は、「５０ｎｍ」である。

ただし、第１処理空間Ｖａおよび第２処理空間Ｖｂには、基準量Ｆ０以上である第１の量Ｆ１の酸素が供給されており、これらの処理空間Ｖａ，Ｖｂでは、基準分圧以上の酸素分圧の環境下で、反応性スパッタリングが進行する。したがって、第１処理空間Ｖａおよび第２処理空間Ｖｂでは、ターゲット８からスパッタされたアルミニウム原子が十分な量の酸素と化合してＡｌ_２Ｏ_３の組成を形成し、ターゲット８と対向配置されている基板９の裏面には、酸素欠陥のない酸化アルミニウム膜が形成される（ステップＳ１０１）。

一方、第３処理空間Ｖｃには、基準量Ｆ０よりも少ない第２の量Ｆ２の酸素しか供給されていないため、第３処理空間Ｖｃでは、基準分圧より小さい酸素分圧の環境下（すなわち、酸素の個数が不足した状態）で、反応性スパッタリングが進行する。この場合、ターゲット８からスパッタされたアルミニウム原子が十分な量の酸素と化合することができないため、アルミニウムが過剰に存在する酸化アルミニウム膜（ＡｌリッチＡｌＯ_ｘ膜）が形成される。つまり、第３処理空間Ｖｃでは、ターゲット８と対向配置されている基板９の裏面に先に形成されている酸化アルミニウム膜（酸素欠陥のない酸化アルミニウム膜）の上に、アルミニウム過剰の酸化アルミニウム膜が積層して形成される（ステップＳ１０２）。ただし、「アルミニウム過剰の酸化アルミニウム膜」とは、換言すると、酸素欠損のある酸化アルミニウム膜であり、具体的には、化学反応の腕が空いたアルミニウム原子や、単体のアルミニウム原子が含まれる膜である。

第３処理空間Ｖｃを出た基板９（すなわち、裏面に酸化アルミニウム膜が形成された基板９）は、大気に曝されることなく、続いて第４処理空間Ｖｄに入る。

第４処理空間Ｖｄには、スパッタガスのみが供給されており、プラズマ雰囲気中のイオンでターゲット８がスパッタされる。したがって、第４処理空間Ｖｄでは、反応性スパッタリングではなく通常のスパッタリングが進行し、ターゲット８と対向配置されている基板９の裏面には、スパッタリングによってアルミニウム膜が形成される。つまり、キャリア９０に保持されている基板９が、第４処理空間Ｖｄを通過する間に、基板９の裏面に先に形成されている酸化アルミニウム膜（ただし、上層部分が、アルミニウム過剰となっている酸化アルミニウム膜）の上に、アルミニウム膜が積層して形成される（ステップＳ１０３）。第４処理空間Ｖｄを出た時点で形成されているアルミニウム膜の好ましい膜厚は、「２μｍ〜３μｍ」である。

なお、第４処理空間Ｖｄにおいて所期の処理を進行させるのに、プラズマアシストは必須ではない。すなわち、第４スパッタソース１０ｄの誘導結合型アンテナ１５１への高周波電流の供給は必須ではない。もっとも、プラズマアシストを行えば、高い成膜レートでアルミニウム膜を成膜することができる。

このように、第１処理空間Ｖａに入ってから第４処理空間Ｖｄから出るまでの間に、基板９の裏面に、酸化アルミニウム膜とアルミニウム膜との積層構造を有する膜（パッシベーション膜）が形成される。すなわち、基板９が第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃを、この順に通過する間に、基板９には酸化アルミニウム膜（ただし、上層部分が、アルミニウム過剰となっている酸化アルミニウム膜）が形成される。そして、第３処理空間Ｖｃを出た基板９は、大気に曝されることなくそのまま第４処理空間Ｖｄに入れられる。そして、基板９が第４処理空間Ｖｄを通過する間に、基板９の裏面に先に形成されている酸化アルミニウム膜に積層してアルミニウム膜が形成される。

第４処理空間Ｖｄを出た基板９（すなわち、裏面に、酸化アルミニウム膜とアルミニウム膜との積層構造を有する膜が形成された基板９）は、成膜チャンバー１３０の出口側のゲート１６０が開放された後、成膜チャンバー１３０から搬出される。上述したとおり、成膜チャンバー１３０から搬出された基板９は、続いて冷却チャンバー１４０に搬入されて、ここで必要に応じて冷却処理を施されることになる。

＜３．薄膜の特徴＞
次に、成膜ユニット１で形成される膜の特徴について、図６を参照しながら説明する。図６は、成膜ユニット１で形成される膜７の様子を模式的に示す図である。

上述したとおり、成膜ユニット１では、対象物（上記の例では、基板）９に、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２との積層構造を有する膜７が形成される。

i．第１の特徴
成膜ユニット１では、反応性スパッタリングによって対象物９に酸化アルミニウム膜７１が形成される。スパッタリングでは（反応性スパッタリング、通常のスパッタリングのいずれにしても）、原子が複数個結合した結合体が積み重なって、膜が形成される。したがって、スパッタリングで生成された膜を例えばＡＬＤ法で生成された膜と比べると、前者の方が表面が粗い状態となっている。つまり、成膜ユニット１で生成される酸化アルミニウム膜７１の表面は粗い状態（すなわち、微視的な凹凸が存在する状態）となっている。

表面に凹凸のある酸化アルミニウム膜７１にアルミニウム膜７２が積層されると、アルミニウム膜７２のアルミニウム原子が、酸化アルミニウム膜７１の表面の凹凸に入り込むことによって、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２との間に、強いアンカー効果が生じる。つまり、成膜ユニット１で形成される膜７においては、アンカー効果によって、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２とが強固に密着しており、２つの膜７１，７２が剥離しにくい状態となっている。

ii．第２の特徴
上述したとおり、成膜ユニット１では、対象物９が、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃをこの順に通過する間に、対象物９に、酸化アルミニウム膜７１が形成される。そして、第３処理空間Ｖｃを出た対象物９は、大気に曝されることなく、第４処理空間Ｖｄに入り、ここで、先に形成されている酸化アルミニウム膜７１に積層してアルミニウム膜７２が形成される。

成膜直後の酸化アルミニウム膜７１の表面は、比較的反応性が高く、不純物（例えば、窒素原子、窒素分子、ＯＨ基（ヒドロキシ基）等）を吸着しやすい状態となっているところ、表面に不純物が吸着されてしまうと、それに積層してアルミニウム膜を形成した場合に、膜間に存在する不純物によって膜間の密着性が損なわれやすい。ここでは、酸化アルミニウム膜７１が形成された対象物９が大気に曝されることなく、当該対象物９に形成されている酸化アルミニウム膜７１に積層してアルミニウム膜７２が形成される。この構成においては、酸化アルミニウム膜７１の表面は、大気に曝されることなく、そのままアルミニウム膜７２でいわば蓋をされる格好となるため、酸化アルミニウム膜７１の表面に不純物が吸着されにくい。したがって、酸化アルミニウム膜７１とそれに積層されるアルミニウム膜７２との間の密着性が不純物等によって損なわれるといった事態が生じにくく、２つの膜７１，７２が良好に密着する。

iii．第３の特徴
上述したとおり、第３処理空間Ｖｃでは、比較的少ない量の酸素が供給される状態（酸素の個数が不足した状態）で反応性スパッタリングが進行するため、酸化アルミニウム膜７１の上層部分は、アルミニウム過剰（すなわち、化学反応の腕が空いたアルミニウム原子や、単体のアルミニウム原子が含まれた状態）となっている。

このような酸化アルミニウム膜７１に積層してアルミニウム膜７２が形成されると、酸化アルミニウム膜７１の表層に散在しているこれらアルミニウム原子（化学反応の腕が空いたアルミニウム原子や、単体のアルミニウム原子）が、アルミニウム膜７２のアルミニウム原子と、金属結合に準じた強い結合力で引き合う。これによって、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２とが特に強固に密着する。つまり、酸化アルミニウム膜７１の上層部分を、酸素の個数が不足した状態で成膜することによって、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２とを特に強固に密着させることができる。

＜４．効果＞
上記の実施の形態によると、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２との積層構造を有する膜７を形成することができる。ここでは、酸化アルミニウム膜７１が反応性スパッタリングにより形成される。反応性スパッタリングは、例えばＡＬＤ法と比べて、成膜速度が格段に速い。したがって、酸化アルミニウム膜７１を十分な速度で成膜できる。

また、上記の実施の形態によると、上述したとおり、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２とが強固に密着して剥離しにくいという優れた特性をもつ膜７を成膜できる。

また、上記の実施の形態においては、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２とが、いずれも、アルミニウムのターゲット８を用いて成膜される。したがって、成膜プロセスの制御も簡易となり、装置構成も単純なものとできる。また、アルミニウムのターゲット８は安価であるため、材料コストも抑えることもできる。

また、上記の実施の形態によると、酸化アルミニウム膜７１の上にアルミニウム膜７２が形成される。成膜直後の酸化アルミニウム膜７１の表面は比較的活性であるために不純物が特に吸着されやすいところ、ここで得られる膜７においては、酸化アルミニウム膜７１の表面が露出せずに、アルミニウム膜７２で覆われた状態となっている。したがって、表面に不純物が吸着しにくい膜７を得ることができる。

また、上記の実施の形態によると、複数の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄに区画された成膜チャンバー１３０内を対象物である基板９が搬送されることによって、基板９に一連の工程が行われる。この構成によると、複数の成膜処理用にそれぞれチャンバーを設ける場合に比べて、成膜チャンバー１３０の寸法をコンパクト化しつつ、処理効率を高めることができる。

また、上記の実施の形態においては、対象物が、太陽電池のｐ型シリコン基板９であり、当該基板９の裏面に、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２との積層構造を有する膜（パッシベーション膜）７が形成される。酸化アルミニウム膜は、太陽電池における変換効率の向上に有効であり、また、電気特性、封止特性の面においてもパッシベーション膜として優れている。その一方で、酸化アルミニウム膜は、クラックが入りやすい、表面に不純物が吸着されやすい、といった欠点がある。これに対し、アルミニウム膜は、比較的高い成膜レートを容易に実現できるという利点がある一方で、柔らかく傷つきやすいという欠点がある。ここでは、パッシベーション膜７を、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２との積層構造とすることによって、高い成膜レートと、良好な電気特性および封止特性とを両立している。すなわち、電気特性に優れ、かつ、封止特性にも優れたパッシベーション膜を、十分な速度で成膜できる。

また、上記の実施の形態においては、第４処理空間Ｖｄと第３処理空間Ｖｃとの間に、絞り板３０が設けられている。この絞り板３０のコンダクタンスが抵抗となって、第１〜第３処理空間Ｖａ〜Ｖｃで発生して反応に使用されなかった酸素ラジカル等が、第４処理空間Ｖｄに流入せずに、高真空排気系１７０から排気されて成膜チャンバー１３０の外に排出される。したがって、第４処理空間Ｖｄにおいて基板９の裏面に生成されるアルミニウム膜７２として、酸素を含まない純度の高いものを形成することができる。

＜５．変形例＞
＜５−１．１個のスパッタソース１０を備える場合＞
上記の実施の形態においては、成膜ユニット１は４個のスパッタソース１０を備える構成としたが、成膜ユニットは、例えば１個のスパッタソース１０を備える構成であってもよい。図７には、１個のスパッタソース１０を備える成膜ユニット１ｓが示されている。

成膜ユニット１ｓが備える成膜チャンバー１３０ｓは、その内部空間が１個の処理空間Ｖｓを形成し、当該処理空間Ｖｓに１個のスパッタソース１０（以下、「スパッタソース１０ｓ」とも示す）が配置されている。成膜ユニット１ｓは、スパッタソース１０の個数が違う点を除けば、上記の実施の形態に係る成膜ユニット１と同様の構成を備えている。図中においても、上記の実施の形態と同じ構成および機能を有する部分には同じ符号が付されており、当該部分の説明は省略される。

処理空間Ｖｓにガスを供給するガス供給部５０ｓは、上記の実施の形態に係るガス供給部５０と同様、処理空間Ｖｓにスパッタガス（ここでは、例えば、アルゴン）を供給するアルゴン供給部５１ｓと、処理空間Ｖｓに反応性ガス（ここでは、酸素）を供給する酸素供給部５２ｓとを備える。アルゴン供給部５１ｓは、アルゴン供給源５１１と、一端がアルゴン供給源５１１に接続され、他端が処理空間Ｖｓと連通する吐出口（具体的には、スパッタソース１０ｓと対応して設けられた吐出口１６）と接続されたアルゴン供給配管５１２とを備える。また、アルゴン供給配管５１２の経路途中に介挿された供給バルブ５１３ｓを備える。供給バルブ５１３ｓは、制御部１９０の制御下で処理空間Ｖｓに供給されるアルゴンの量を調整する。また、酸素供給部５２ｓは、酸素供給源５２１と、一端が酸素供給源５２１に接続され、他端が処理空間Ｖｓと連通する吐出口１６と接続された酸素供給配管５２２とを備える。また、酸素供給配管５２２の経路途中に介挿された供給バルブ５２３ｓを備える。供給バルブ５２３ｓは、制御部１９０の制御下で処理空間Ｖｓに供給される酸素の量を調整する。

成膜ユニット１ｓの動作について、図７に加えて、図５、図８を参照しながら説明する。図８は、成膜ユニット１ｓにて実行される処理の流れを示す図である。また、図５は、上述したとおり、基板９に対して実行される処理の流れを示す図である。以下に説明する動作は、制御部１９０の制御下で実行される。

成膜チャンバー１３０内に基板９（すなわち、加熱チャンバー１２０にて加熱処理を施された基板９）が配設されたキャリア９０が搬入されると、搬送部１８０は、当該キャリア９０を所定の処理位置（具体的には、キャリア９０に保持された基板９が、スパッタソース１０ｓのターゲット８の真上に対向配置されるような位置）まで移動させて、当該処理位置でキャリア９０を静止状態で保持する（ステップＳ１１）。つまり、上記の実施の形態においては、基板９は、複数のスパッタソース１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに対して相対的に移動しながら各スパッタソース１０から一連の成膜処理を次々と施されていたのに対し、この変形例では、基板９は、１個のスパッタソース１０ｓに対して静止した状態で、当該スパッタソース１０ｓから一連の成膜処理を施される。

一方、基板９が配設されたキャリア９０が成膜チャンバー１３０内に搬入されると、成膜チャンバー１３０の入り口側のゲート１６０が閉鎖される（ステップＳ１２）。なお、チャンバー１３０内は、高真空排気系１７０により常に高真空に保たれている。ステップＳ１１とステップＳ１２の処理はどちらが先に行われてもよく、並行して行われてもよい。

続いて、ガス供給部５０が、処理空間Ｖｓへのガスの供給を開始する（ステップＳ１３）。ただし、この段階では、ガス供給部５０は、処理空間Ｖｓに、スパッタガスであるアルゴンと、基準量Ｆ０以上である第１の量Ｆ１の酸素とを供給する。したがって、処理空間Ｖｓの酸素分圧は、基準分圧以上となる。

さらに、スパッタソース１０ｓにおいて、高周波電源１５３から誘導結合型アンテナ１５１に高周波電流（具体的には、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電流）が流されるとともに、スパッタ用電源１２からベース板１１にスパッタ電圧が印加される（ステップＳ１４）。

この段階では、処理空間Ｖｓにスパッタガスと酸素とが供給されており、プラズマアシストがされている状態で、プラズマ雰囲気中のイオンでターゲット８がスパッタされる。したがって、この段階では、反応性スパッタリングが進行し、ターゲット８と対向配置されている基板９の裏面には、反応性スパッタリングによって酸化アルミニウム膜が形成される。ただし、この段階では、処理空間Ｖｓに基準量Ｆ０以上の酸素が供給されており、処理空間Ｖｓでは、基準分圧以上の酸素分圧の環境下で、反応性スパッタリングが進行する。したがって、ターゲット８からスパッタされたアルミニウム原子が十分な量の酸素と化合してＡｌ_２Ｏ_３の組成を形成し、ターゲット８と対向配置されている基板９の裏面には、酸素欠損のない酸化アルミニウム膜が形成される（ステップＳ１０１）。

ステップＳ１４の処理が行われてから定められた時間が経過すると、ガス供給部５０が、処理空間Ｖｓに供給する酸素の量を減らす（ステップＳ１５）。具体的には、ガス供給部５０は、スパッタソース１０に供給する酸素の量を、基準量Ｆ０以上である第１の量Ｆ１から、基準量Ｆ０よりも小さい第２の量に切り替える。したがって、ステップＳ１５の処理が行われた後は、処理空間Ｖｓの酸素分圧は、基準分圧よりも小さくなる。

ステップＳ１５の処理が行われた後の段階でも、処理空間Ｖｓには、スパッタガスと酸素とが供給されており、プラズマアシストがされている状態で、プラズマ雰囲気中のイオンでターゲット８がスパッタされる。したがって、この段階でも、反応性スパッタリングが進行し、ターゲット８と対向配置されている基板９の裏面には、反応性スパッタリングによって酸化アルミニウム膜が形成される。ただし、この段階では、処理空間Ｖｓには基準量Ｆ０よりも少ない酸素しか供給されていないため、処理空間Ｖｓでは、基準分圧より小さい酸素分圧の環境下（すなわち、酸素の個数が不足した状態）で、反応性スパッタリングが進行する。この場合、上述したとおり、ターゲット８からスパッタされたアルミニウム原子が十分な量の酸素と化合することができないため、アルミニウムが過剰に存在する酸化アルミニウム膜が形成される。つまり、この段階では、ターゲット８と対向配置されている基板９の裏面に先に形成されている酸化アルミニウム膜（酸素欠陥のない酸化アルミニウム膜）の上に、アルミニウム過剰の酸化アルミニウム膜が積層して形成される（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１５の処理が行われてから定められた時間が経過すると（具体的には、例えば、基板９の裏面に形成されている酸化アルミニウム膜が所期の厚み（例えば「５０ｎｍ」の厚み）に達すると）、ガス供給部５０が、処理空間Ｖｓへの酸素の供給を停止する（ステップＳ１６）。なお、酸素の供給を停止するのと同時に、誘導結合型アンテナ１５１への高周波電流の供給も停止してもよい。

ステップＳ１６の処理が行われた後の段階では、処理空間Ｖｓには、スパッタガスのみが供給されており、プラズマ雰囲気中のイオンでターゲット８がスパッタされる。したがって、この段階では、反応性スパッタリングではなく通常のスパッタリングが進行し、ターゲット８と対向配置されている基板９の裏面には、スパッタリングによってアルミニウム膜が形成される。つまり、この段階では、基板９の裏面に先に形成されている酸化アルミニウム膜（ただし、上層部分が、アルミニウム過剰となっている酸化アルミニウム膜）の上に、アルミニウム膜が積層して形成される（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１６の処理が行われてから定められた時間が経過すると（具体的には、例えば、基板９の裏面に形成されているアルミニウム膜の膜厚が所期の厚み（例えば「２μｍ〜３μｍ」の厚み）に達すると）、ガス供給部５０が、処理空間Ｖｓへのアルゴンの供給を停止する。そして、誘導結合型アンテナ１５１への高周波電流が停止され、ベース板１１へのスパッタ電圧の印加が停止された上で、基板９が配設されたキャリア９０が、成膜チャンバー１３０から搬出される（ステップＳ１７）。

ただし、少なくとも、処理空間Ｖｓへのアルゴンの供給が停止されるまでは、成膜チャンバー１３０が真空破壊されることはなく、基板９に対してステップＳ１０１からステップＳ１０３の処理が完了するまでの間、基板９は大気に曝されることはない。つまり、酸化アルミニウム膜が形成された基板９は、大気に曝されることなく、引き続いて、当該基板９に形成されている酸化アルミニウム膜にアルミニウム膜が積層して形成されることになる。

この変形例によると、処理空間Ｖｓに供給する酸素の量を変化させることによって、対象物である基板９に、酸化アルミニウム膜とアルミニウム膜との積層構造（特に、膜構造が徐々に変化する積層構造）を有する膜を形成することができる。この構成によると、装置構成を簡易化できる。

なお、上記の例では、ガス供給部５０は、処理空間Ｖｓに供給する酸素の量を段階的に低下させていたが、ガス供給部５０は、酸素の供給量を時間とともに徐々に（連続的に）低下させてもよい。また、ステップＳ１５の処理は必ずしも必須ではない。もっとも、ステップＳ１５の処理を行えば、上層部分がアルミニウム過剰となっている酸化アルミニウム膜７１が形成され、これによって、上述したとおり、酸化アルミニウム膜７１とアルミニウム膜７２との密着性を向上させることができる。

＜５−２．その他の変形例＞
上記の実施の形態においては、第１処理空間Ｖａと第２処理空間Ｖｂとに同じ量の酸素を供給していたが、第１処理空間Ｖａへの酸素の供給量と第２処理空間Ｖｂへの酸素の供給量とは、同じ値でなくともよい。ただし、第２処理空間Ｖｂへの酸素の供給量は、第１処理空間Ｖａへの酸素の供給量以下であることが好ましい。また、第２処理空間Ｖｂへの酸素の供給量は、第３処理空間Ｖｃへの供給量以上であることも好ましい。

また、上記の実施の形態においては、第３処理空間Ｖｃには、第２処理空間Ｖｂよりも少ない量の酸素を供給していたが、第３処理空間Ｖｃへの酸素の供給量は、第２処理空間Ｖｂへの酸素の供給量と同じであってもよい。例えば、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃの全てに、第１の量Ｆ１の酸素を供給してもよい。

また、上記の実施の形態において、第４処理空間Ｖｄへの酸素の供給量をゼロとするのに換えて（あるいは、酸素の供給量をゼロにするとともに）、誘導結合型アンテナ１５１への高周波電流の供給を停止してもよい。スパッタソース１０の誘導結合型アンテナ１５１への高周波電流の供給が停止されている状態においては、第４処理空間Ｖｄに酸素が存在していたとしても、反応性スパッタリングではなく通常のスパッタが進行することになる。したがって、この構成でも、第４処理空間Ｖｄにおいて、アルミニウム膜の形成を進行させることができる。

また、上記の実施の形態においては、酸化アルミニウム膜７１の上に、アルミニウム膜７２が積層されていたが、積層順序はこれに限られるものではなく、アルミニウム膜７２の上に、酸化アルミニウム膜７１が積層されてもよい。つまり、基板９に対して、まず、アルミニウム膜７２を形成する処理が行われた後に、形成されたアルミニウム膜７２に積層して酸化アルミニウム膜７１を形成する処理が行われてもよい。このような処理を実行するには、例えば、上記の実施の形態において、ガス供給部５０が、搬送方向の下流側の３個の処理空間（すなわち、第２処理空間Ｖｂ、第３処理空間Ｖｃ、および、第４処理空間Ｖｄ）の各々に、スパッタガスであるアルゴンと反応性ガスである酸素とを供給し、搬送方向の最上流側の処理空間（すなわち、第１処理空間Ｖａ）に、スパッタガスであるアルゴンのみを供給する構成とすればよい。なお、この場合、搬送方向の下流側の３個の処理空間Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄのうち、搬送方向の下流側に配置されている２個の処理空間（すなわち、第３処理空間Ｖｃ、および、第４処理空間Ｖｄ）の各々には、第１の量Ｆ１の酸素を供給し、残りの１個の処理空間（すなわち、第２処理空間Ｖｂ）には、第１の量Ｆ１よりも少ない第２の量Ｆ２の酸素を供給することも好ましい。

また、成膜チャンバー１３０内に規定される処理空間の個数は、４個、あるいは、１個に限られるものではない。また、各処理空間に１個以上のスパッタソース１０を配置してもよい。

また、上記の実施の形態においては、成膜チャンバー１３０内に規定される４個の処理空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄのうち、３個の処理空間（すなわち、第１処理空間Ｖａ、第２処理空間Ｖｂ、および、第３処理空間Ｖｃ）で酸化アルミニウム膜を形成する処理を進行させ、残る１個の処理空間（すなわち、第４処理空間Ｖｄ）でアルミニウム膜を形成する処理を進行させたが、酸化アルミニウム膜の形成を進行させる処理空間の個数と、アルミニウム膜の形成を進行させる処理空間の個数との比率は、処理条件等に応じて任意に選択できる。複数の処理空間で酸化アルミニウム膜の形成を進行させる場合、当該複数の処理空間のうち、アルミニウム膜の形成を進行させる処理空間の隣に位置する処理空間には、基準量Ｆ０よりも少ない量の酸素を供給する構成とすることも好ましい。

また、上記の実施の形態においては、１個の成膜チャンバー１３０内に複数のスパッタソース１０が配置される構成としたが、各スパッタソースを個別のチャンバーに収容するとともに、各チャンバーを真空経路を介して接続する構成としてもよい。この場合、真空経路を介して接続された複数のチャンバー各々の内部空間が、１個の処理空間を形成することになる。

また、上記の実施の形態に係る成膜装置１００のチャンバー構成は上記に例示されたものに限らない。例えば、成膜装置には、さらなる処理チャンバーが追加されてもよいし、例えば、加熱チャンバー１２０と冷却チャンバー１４０とのうちの少なくとも一方が省略されてもよい。

また、成膜ユニット１の構成も上記に例示したものに限らない。例えば、成膜ユニット１において、絞り板３０を設けない構成としてもよい。

また、各スパッタソース１０の構成も上記に例示したものに限らない。例えば、各スパッタソース１０に配置する誘導結合型アンテナ１５１の個数は、２個である必要はなく、膜付けの対象物である基板９のサイズ、ターゲット８のサイズ等に応じて適宜選択することができる。また、スパッタガスは、必ずしもアルゴンである必要はなく、例えばクリプトン（Ｋｒ）ガスであってもよい。

また、本発明に係る膜形成方法は、上述したとおり、太陽電池シリコン基板のパッシベーション膜（特に、ｐ型シリコン基板の裏面パッシベーション膜）の生成に好適であるが、本発明に係る膜形成方法は、それ以外の各種の膜の生成に適用することができる。例えば、各種のバリア膜、有機ＥＬディスプレイの封止膜、太陽電池の封止膜等の生成に適用することができる。

１，１ｓ 成膜ユニット
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｓ スパッタソース
１１ ベース板
１２ スパッタ用電源
１３ 磁石
１４ アノード
１５ 誘導結合型プラズマ発生部
１５１ 誘導結合型アンテナ
１５３ 高周波電源
１６ 吐出口
２０ 遮蔽板
３０ 絞り板
４０ ヒータ
５０，５０ｓ ガス供給部
５１ アルゴン供給部
５２ 酸素供給部
８ ターゲット
９ 基板
９０ キャリア
１００ 成膜装置
１３０ 成膜チャンバー
１７０ 高真空排気系
１８０ 搬送部
Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｓ 処理空間

Claims (7)

1. マグネトロンスパッタリングにより対象物に膜を形成する膜形成方法であって、
   ａ）アルミニウムターゲットにスパッタ電圧を印加することにより処理空間に第１のプラズマを発生させるとともに、巻数が１回未満の誘導結合アンテナに高周波電流を流すことにより前記処理空間に誘導結合タイプの第２のプラズマを発生させつつ、前記処理空間にスパッタガスと酸素とを供給して、アルミニウムターゲットをスパッタし、反応性スパッタリングによって前記対象物に酸化アルミニウム膜を形成する工程と、
   ｂ）前記ａ）工程の前あるいは前記ａ）工程の後に、処理空間に少なくとも前記第１のプラズマを発生させつつ、前記処理空間にスパッタガスを供給して、アルミニウムターゲットをスパッタして、前記対象物にアルミニウム膜を形成する工程と、
   を備え、
   前記酸化アルミニウム膜と前記アルミニウム膜とのうちの一方の膜が形成された前記対象物を大気に曝すことなく、当該対象物に形成されている前記一方の膜に他方の膜を積層して形成する、
   膜形成方法。
2. 請求項１に記載の膜形成方法であって、
   前記ａ）工程の後に、前記ｂ）工程を行う、
   膜形成方法。
3. 請求項２に記載の膜形成方法であって、
   前記ａ）工程が、
   ａ１）処理空間に、スパッタガスと第１の量の酸素とを供給しつつ、前記反応性スパッタリングを進行させる工程と、
   ａ２）処理空間に、スパッタガスと前記第１の量よりも少ない第２の量の酸素とを供給しつつ、前記反応性スパッタリングを進行させる工程と、
   を備え、
   前記ａ１）工程の後に、前記ａ２）工程を行う、
   膜形成方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の膜形成方法であって、
   ｃ）内部空間が複数の処理空間に区画されるとともに、前記複数の処理空間の各々にスパッタソースが配置されているチャンバー内において、前記対象物を、前記複数の処理空間の配列方向に沿って搬送する工程、
   を備え、
   前記ａ）工程と前記ｂ）工程とが、別の処理空間で行われる、膜形成方法。
5. 請求項４に記載の膜形成方法であって、
   前記ａ）工程が、
   ａ１）処理空間に、スパッタガスと第１の量の酸素とを供給しつつ、前記反応性スパッタリングを進行させる工程と、
   ａ２）処理空間に、スパッタガスと前記第１の量よりも少ない第２の量の酸素とを供給しつつ、前記反応性スパッタリングを進行させる工程と、
   を備え、
   前記ａ１）工程と前記ａ２）工程とが、別の処理空間で行われる、膜形成方法。
6. 請求項１から３のいずれかに記載の膜形成方法であって、
   ｄ）内部空間が１個の処理空間を形成し、前記処理空間に１個のスパッタソースが配置されているチャンバー内において、前記対象物を、前記スパッタソースと対向する位置に保持する工程と、
   ｅ）前記処理空間に供給する酸素の量を変化させる工程と、
   を備え、
   前記処理空間へ酸素が供給されている状態で、前記ａ）工程が行われ、
   前記処理空間への酸素の供給が停止されている状態で、前記ｂ）工程が行われる、
   膜形成方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の膜形成方法であって、
   前記対象物がシリコン基板である、
   膜形成方法。

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