JPH11172444A

JPH11172444A - 回転電極を用いた薄膜形成方法

Info

Publication number: JPH11172444A
Application number: JP9334435A
Authority: JP
Inventors: Shingo Okamoto; 真吾岡本; Yuzo Mori; 勇藏森
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-29
Anticipated expiration: 2017-12-04
Also published as: JP3634605B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回転電極１を用いた薄膜形成方法において、
回転電極１によるコンタミネーションの影響を受けるこ
となく、薄膜の堆積または薄膜の処理を行うことがで
き、同一の回転電極１を用いて複数種の薄膜の堆積また
は薄膜の処理を行うことができる薄膜形成方法を得る。【解決手段】回転電極１の表面１ａの円周方向に複数
の領域Ｐａ及びＰｂを設定し、各領域Ｐａ、Ｐｂに応じ
て定められた薄膜の堆積または薄膜の処理を行うことを
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電極を用いた
薄膜形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アモルファスシリコン等の薄膜を比較的
高い圧力で形成する薄膜形成方法としては、反応容器内
に平行平板型電極を設置したプラズマＣＶＤ法が知られ
ている。この方法においては、一方の電極に高周波また
は直流電力を印加し、他方の電極を接地し、これらの電
極間でプラズマを発生させ、発生したプラズマ中に反応
ガスを供給し、反応ガスを分解することにより基板上に
所望の薄膜を形成させている。

【０００３】高速でかつ大きな面積の薄膜を形成するこ
とができる薄膜形成方法として、特開平９−１０４９８
５号公報では、回転電極を用いた薄膜形成方法が提案さ
れている。このような回転電極を用いた薄膜形成方法に
よれば、回転電極の回転によりプラズマ空間に反応ガス
を効率よく供給することができるので、反応ガスの利用
効率を大幅に向上させることができるとともに、速い速
度で均一な薄膜を形成することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回転電極を用いる薄膜形成方法においては、回転電極自
体にも薄膜が形成されるため、異なる種類の薄膜を形成
しようとすると、コンタミネーションが生じ、膜質が低
下した。

【０００５】従って、コンタミネーションの影響を抑え
て異なる種類の薄膜を形成するためには、薄膜の種類に
応じて複数個の回転電極を用意する必要があり、コスト
並びに設置面積の増大につながる。

【０００６】本発明の目的は、回転電極を用いた薄膜形
成方法において、回転電極によるコンタミネーションの
影響を受けることなく、薄膜の堆積または薄膜の処理を
行うことができ、また同一の回転電極を用いて複数種の
薄膜の堆積または薄膜の処理を行うことができる薄膜形
成方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜形成方法
は、回転電極に高周波または直流電力を印加することに
より、基板と回転電極の間にプラズマを発生させ、プラ
ズマの物理的作用または化学的作用を利用して基板上に
薄膜を堆積または基板上の薄膜を処理する薄膜形成方法
であり、回転電極表面の円周方向に分割して設定される
複数の領域において、各領域に応じて定められた異なる
プロセスが実施されることを特徴とする薄膜形成方法で
ある。

【０００８】本発明に従えば、回転電極の表面を、円周
方向に分割して複数の領域を設定し、各領域において異
なる薄膜形成におけるプロセスを実施する。各領域にお
いて実施されるプロセスとしては、回転電極に高周波ま
たは直流電力を印加して回転電極と基板の間にプラズマ
を発生させることができるので、プラズマを用いたプロ
セスが一般的に実施される。このようなプロセスとして
は、薄膜の堆積及び薄膜の処理が挙げられる。薄膜の堆
積としては、後述するようなＣＶＤ法による薄膜堆積や
スパッタリング法による薄膜堆積が挙げられる。薄膜の
処理としては、ドーピング元素のプラズマを用いる半導
体薄膜へのドーピング処理や、水素プラズマ処理、希ガ
スプラズマ処理、及び水素プラズマ処理と希ガスプラズ
マ処理の併用処理などが挙げられる。

【０００９】本発明に従う好ましい実施形態において
は、回転電極表面上の複数の領域の中の所定の領域が基
板表面の近傍を移動しながら通過する間の所定期間内、
回転電極に電力を印加して基板と回転電極の間にプラズ
マを発生させ、所定の領域に対して定められた薄膜の堆
積または薄膜の処理が行われる。

【００１０】すなわち、本発明の好ましい実施形態に従
う薄膜形成方法は、反応容器内でプラズマを発生させ、
プラズマの物理的作用または化学的作用を利用して基板
上に薄膜を堆積または基板上の薄膜を処理する薄膜形成
方法であり、回転することにより基板表面の近傍を移動
しながら通過する表面を有する回転電極を準備する工程
と、回転電極表面の円周方向に分割して設定される複数
の領域の中の所定の領域が基板表面の近傍を移動しなが
ら通過する間の所定期間内、回転電極に電力を印加して
基板と回転電極の間にプラズマを発生させ、所定の領域
に対して定められた薄膜の堆積または薄膜の処理を行う
工程とを備える薄膜形成方法である。

【００１１】回転電極表面上の複数の領域のうち同一の
プロセスが行われる領域がｎ個であるとき、回転電極に
電力パルスを印加する周期Ｔｐは、回転電極の回転周期
Ｔｒの１／ｎであることが好ましい。従って、この場
合、回転電極が１回転する間に、ｎ回電力パルスが印加
される。

【００１２】本発明においては、複数の領域における回
転電極表面の形状、及び回転電極表面の材質等がそれぞ
れ異なっていてもよい。また、回転電極表面の曲率が異
なることにより、基板表面を通過する際の基板表面との
間隔が異なっていてもよい。これにより、各領域におけ
るプラズマの条件等を変化させることが可能になる。

【００１３】本発明の第１の局面に従えば、薄膜形成に
おけるプロセスとして、プラズマ中に反応ガスを供給し
て分解するプラズマＣＶＤ法による薄膜の堆積が行われ
る。プラズマＣＶＤ法により薄膜を堆積する場合、上述
のようにプラズマ中に反応ガスを供給する必要がある。
例えば、シリコン薄膜を形成する場合、反応ガスとし
て、シラン、高次シランなどのガスが用いられる。ま
た、シリコン薄膜にドーピングする場合には、Ｂを含む
ボロンガスやＰを含むホスフィンガス等が用いられる。
本発明において堆積する薄膜は、シリコン薄膜に限定さ
れるものではなく、プラズマＣＶＤ法により堆積するこ
とができる薄膜であれば特に限定されるものではない。
シリコン薄膜以外に、例えば、Ｃ（ダイヤモンド及びダ
イヤモンド状薄膜を含む）、ＳｉＣ、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃
Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮなどの薄膜を堆積させること
ができる。プラズマ中に供給する反応ガスは、これらの
堆積する薄膜に応じて適宜選択される。

【００１４】また、一般にプラズマ中には、反応ガス以
外に希釈ガスが供給される。このような希釈ガスとして
は、水素ガス、希ガス、または水素ガスと希ガスの混合
ガスが挙げられる。希ガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｋｒ、及びＸｅなどが挙げられる。

【００１５】反応容器内の反応ガスの分圧としては、
０．０１Ｔｏｒｒ以上が好ましく、より好ましくは０．
１〜５０Ｔｏｒｒであり、さらに好ましくは５〜５０Ｔ
ｏｒｒである。

【００１６】反応容器内の全圧は１Ｔｏｒｒ以上が好ま
しく、さらに好ましくは１００Ｔｏｒｒ〜１ａｔｍであ
り、さらに好ましくは約１ａｔｍである。水素ガスを含
有させる場合には、水素ガスの分圧として、１Ｔｏｒｒ
以上が好ましく、より好ましくは１〜５０Ｔｏｒｒであ
る。

【００１７】回転電極表面の複数の領域において、プラ
ズマＣＶＤ法により同一の薄膜を堆積する領域がｎ個あ
る場合、上述のように、回転電極に電力パルスを印加す
る周期Ｔｐは、回転電極の回転周期Ｔｒの１／ｎである
ことが好ましい。例えば、複数の領域のうち１つの領域
で同一薄膜をプラズマＣＶＤ法により堆積する場合、回
転電極が１回転する間に１回の電力パルスが回転電極に
印加される。この電力パルスが印加されるタイミング
は、プラズマＣＶＤ法により薄膜を堆積させる領域が、
基板表面の近傍を移動しながら通過する間の所定期間内
である。このようなタイミングで、電力パルスを回転電
極に印加することにより、回転電極表面のこの特定の領
域が基板近傍を通過するときにのみ、回転電極表面と基
板間でプラズマが発生し、プラズマＣＶＤ法による薄膜
の堆積が行われる。従って、回転電極表面のこの特定の
領域のみで、該領域に対応した薄膜が堆積され、回転電
極表面の他の領域は、該薄膜の堆積に関与しないので、
それらの領域の電極表面に該薄膜が堆積することがな
く、コンタミネーションの発生を防止することができ
る。また、電力がパルス状に印加されるので、反応ガス
の過剰な分解が抑えられ、薄膜形成に関与しない分離し
た微粒子（フレーク）の析出を抑制することができる。

【００１８】本発明の第１の局面においては、回転電極
と基板との間に、プラズマ発生領域とその他の領域を空
間的に分離するための仕切り壁を設けてもよい。このよ
うな仕切り壁を設け、反応ガスをこの仕切り壁の内側の
プラズマ発生領域に供給する。通常、反応ガスは、希ガ
ス等により希釈した状態で仕切り壁の内側に供給する。
このような仕切り壁を設け、反応ガスをこの仕切り壁の
内側に供給することにより、プラズマ発生領域に集中的
に反応ガスを供給することができ、反応ガスの利用効率
を向上することができる。また薄膜の堆積に関与しない
分離した微粒子の析出を低減させることができる。ま
た、この場合において、仕切り壁の外側のプラズマが発
生しない領域には、希釈ガス等が供給されるが、その圧
力は、反応ガスが存在する仕切り壁の内側のプラズマ発
生領域の圧力よりもわずかに高くしておくことが好まし
い。例えば、０．００５気圧〜０．２気圧程度高くして
おくことが好ましい。これにより、反応ガスが仕切り壁
の外側に流出するのを防止することができ、さらに反応
ガスの利用効率を高めることができる。

【００１９】また、本発明の第１の局面においては、回
転電極にパルス状に印加される電力と同期して、反応ガ
スをパルス状に供給してもよい。この場合、回転電極と
基板との間に反応ガスが直接供給されるように、反応ガ
ス供給管の先端が回転電極と基板との間の近傍に配置さ
れていることが好ましい。

【００２０】本発明の第１の局面に従えば、１つの回転
電極を用いて、複数種類の薄膜を堆積させることができ
る。従って、例えば太陽電池におけるｐ型半導体層、ｉ
型半導体層、及びｎ型半導体層の積層構造の形成に適用
することができる。このような場合、回転電極表面の複
数の領域は、ｐ型半導体の薄膜を堆積するための領域、
ｉ型半導体の薄膜を堆積するための領域、及びｎ型半導
体の薄膜を堆積するための領域を含むように設定され
る。

【００２１】本発明の第２の局面に従えば、回転電極表
面の複数の領域のうちの少なくとも１つの領域におい
て、薄膜の処理が行われる。このような薄膜の処理とし
ては、プラズマとして水素プラズマまたは／及び希ガス
プラズマを発生させ、そのプラズマを薄膜に照射する処
理が挙げられる。水素プラズマは、水素ガスを含む雰囲
気中でプラズマを発生させることにより発生させること
ができる。また、希ガスプラズマは、希ガスを含む雰囲
気中でプラズマを発生させることにより発生することが
できる。このような水素プラズマ及び希ガスプラズマの
処理により、例えば、半導体薄膜の膜質の改善等を図る
ことができる。

【００２２】また、半導体薄膜に対して、ドーパントガ
スを含む雰囲気中でプラズマを発生させ、これを照射す
ることにより、半導体薄膜のドーピング処理を行うこと
ができる。

【００２３】本発明の第２の局面に従う薄膜処理は、１
つの回転電極を用いて本発明に従い堆積した薄膜に対し
行うことができるものである。従って、１つの回転電極
を用いて、薄膜を堆積した後、この堆積した薄膜を処理
することができる。

【００２４】本発明の第３の局面に従えば、薄膜の堆積
または薄膜の処理が、プラズマの近傍に配置されたター
ゲット材料をプラズマでスパッタリングするスパッタリ
ング法により行われる。

【００２５】ターゲット材料は、スパッタリングを行う
領域の回転電極表面の上に設けることができる。従っ
て、異なるターゲット材料を、回転電極表面の異なる領
域に設けることにより、異なる種類の薄膜を堆積するこ
とができ、また異なる薄膜の処理を行うことができる。
回転電極表面上のターゲット材料は、塗布やコーティン
グにより形成してもよいし、別体のターゲット材料をね
じ止めなどの固定方法で回転電極表面上に取り付けても
よい。

【００２６】このようにターゲット材料を所定領域の回
転電極表面上に設け、該領域が基板近傍に位置したとき
に回転電極に電力を印加することにより、該領域の回転
電極表面と基板との間でプラズマを発生させ、このプラ
ズマにより電極表面上のターゲット材料をスパッタリン
グし、薄膜の堆積または薄膜の処理を行うことができ
る。従って、回転電極表面上の所定の領域に異なるター
ゲット材料を設置し、回転電極に印加するパルス状の電
力のタイミングを調整することにより、所望のターゲッ
ト材料を用いて、所望の薄膜の堆積または所望の薄膜の
処理を行うことができる。

【００２７】また、本発明の第３の局面においては、タ
ーゲット材料として、プラズマの近傍に配置された線状
のターゲット材料を用いてもよい。この場合において、
異なる薄膜の堆積または薄膜の処理を行うには、線状の
ターゲット材料をプロセス毎に交換する必要がある。

【００２８】本発明の第３の局面においては、第１の局
面及び第２の局面と同様に、スパッタリングを行う領域
の回転電極表面が基板表面の近傍を通過する間の所定期
間内、回転電極に電力を印加する。回転電極表面の複数
の領域のうち同一のスパッタリングを行う領域がｎ個含
まれる場合には、回転電極に電力パルスを印加する周期
Ｔｐが、回転電極の回転周期Ｔｒの１／ｎとなるように
設定することが好ましい。ｎが１である場合には、回転
電極が１回転する間に、電力パルスが１回印加される。

【００２９】また、第３の局面における薄膜の処理とし
ては、例えば半導体薄膜のドーパントをターゲット材料
として用い、半導体薄膜にドーピングを行う処理が挙げ
られる。本発明の第３の局面においても、プラズマの原
料ガスとしては、水素ガス、希ガス、または水素ガスと
希ガスの混合ガスが挙げられる。

【００３０】本発明の第３の局面において用いられるタ
ーゲット材料としては、シリコンなどの半導体、半導体
のドーパントとして用いられる材料、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂
等の透明導電体、Ａｇ、Ａｌなどの金属等が挙げられ
る。これらの材料は、半導体装置の製造において頻繁に
用いられる材料である。従って、本発明の薄膜形成方法
は、半導体装置等の製造工程において有用な薄膜形成方
法である。

【００３１】本発明の第４の局面に従えば、薄膜の堆積
が、異なる種類の薄膜を堆積して積層しアロイ薄膜また
は超格子構造薄膜を形成するための薄膜の堆積である。
また、異なる種類の薄膜に対応するターゲット材料は、
該薄膜を堆積する対応の領域の回転電極表面上に設けら
れている。

【００３２】上記本発明の第１の局面〜第３の局面にお
いては、通常、回転電極を回転させながら所定の領域に
おいて同一のプロセスを繰り返すことにより薄膜の堆積
または薄膜の処理を行っている。これに対し、第４の局
面では、回転電極が１回転する間に、複数の異なるプロ
セスを行う。第４の局面に従えば、回転電極が１回転す
る間に、異なる種類の薄膜を堆積して積層することによ
り、アロイ薄膜または超格子構造薄膜を形成する。例え
ば、Ｓｉ薄膜とＣ薄膜を非常に薄い膜厚で交互に堆積さ
せることにより、ＳｉＣアロイ薄膜を形成することがで
きる。このような薄膜の堆積は、ターゲット材料を回転
電極表面上の対応の領域に設ける上記第３の局面と同様
のスパッタリング法により行うことができる。

【００３３】第４の局面において、シリコン系アロイ薄
膜またはシリコン系超格子構造薄膜を形成する場合、タ
ーゲット材料の一つとしてシリコンを含む材料を用いる
ことができ、他のターゲット材料の少なくとも一つとし
てシリコンのバンドギャップを広くする元素または狭く
する元素を含む材料を用いることができる。シリコンの
バンドギャップを広くする元素としては、例えば、Ｃ
（炭素）が挙げられ、シリコンのバンドギャップを狭く
する元素としては、例えば、Ｇｅ（ゲルマニウム）が挙
げられる。

【００３４】第４の局面において、アロイ薄膜及び超格
子構造薄膜における積層構造の１周期の膜厚は、薄膜堆
積の速度及び回転電極の回転速度等により調整すること
ができる。このような積層構造における１周期の膜厚を
調整することにより、実質的にアロイとなっている薄膜
から、いわゆる超格子構造薄膜まで、自由に制御するこ
とができる。

【００３５】以下、本発明の第１の局面〜第４の局面に
共通する事項について説明する。本発明において、回転
電極に高周波を印加する場合の高周波の周波数として
は、１３．５６ＭＨｚ以上が好ましく、さらに好ましく
は１５０ＭＨｚ以上である。

【００３６】本発明において、高周波の投入電力密度と
しては、１０Ｗ／ｃｍ²以上が好ましく、より好ましく
は１０〜１００Ｗ／ｃｍ²以上であり、さらに好ましく
は３０〜１００Ｗ／ｃｍ²である。

【００３７】また、本発明において直流電力を回転電極
に印加する場合には、従来の直流電力によるプラズマＣ
ＶＤ法条件を参考にして設定することができる。本発明
において、薄膜を堆積させる際の基板温度は、室温（２
０℃）〜５００℃が好ましく、より好ましくは室温（２
０℃）〜３００℃である。

【００３８】本発明において、回転電極と基板との間の
距離は、０．０１〜１ｍｍ程度が好ましい。しかしなが
ら、堆積させる薄膜の種類、薄膜の堆積方法、及び薄膜
の処理等に応じて適宜設定される。

【００３９】本発明において、回転電極の回転周期は、
特に限定されるものではなく、堆積する薄膜の種類、薄
膜の堆積方法、及び薄膜の処理方法等により適宜設定さ
れるが、一般には、回転周期Ｔｒとして、０．００５〜
１秒程度が好ましい。

【００４０】本発明において、回転電極にパルス状に印
加される電力のデューティー比及びパワーの絶対値を変
化させることにより、堆積させる薄膜の膜厚及び膜質、
並びに薄膜の処理状態を制御することができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の薄膜形成方法を
説明するための側面図である。円筒状の回転電極１の中
心には回転軸１ｂが設けられており、回転軸１ｂが回転
することにより回転電極１が図１に矢印で示す方向に回
転する。

【００４２】図３は、図１に示す回転電極１を備える薄
膜形成装置の一例を示す概略断面図である。回転電極１
は、チャンバー８内に設けられている。基板２は、基板
ホルダー４の上に載せられている。回転電極１の回転軸
１ｂには、回転電極１に高周波を印加するための高周波
電源５が接続されている。チャンバー８にはガス供給管
６及びガス排出管７が設けられており、ガス供給管６か
らは希ガスなどで希釈された反応ガスがチャンバー８内
に供給され、チャンバー８内のガスはガス排出管７によ
り排出される。

【００４３】図１に戻り、回転電極１に高周波が印加さ
れることにより、回転電極１の表面１ａと基板２との間
にプラズマ３が発生する。本発明の第１の局面に従え
ば、このようにして発生したプラズマ３に反応ガスを供
給することにより、プラズマＣＶＤ法による薄膜の堆積
が行われる。

【００４４】本発明の第２の局面に従えば、プラズマ３
として水素プラズマまたは希ガスプラズマ等を発生し、
そのプラズマを基板２上の薄膜に照射することにより薄
膜のプラズマ処理が行われる。

【００４５】本発明の第３の局面に従えば、プラズマ３
の近傍に、ターゲット材料を配置し、このターゲット材
料をプラズマ３でスパッタリングすることにより、スパ
ッタリング法による薄膜の堆積または薄膜の処理が行わ
れる。

【００４６】本発明の第４の局面に従えば、回転電極１
の表面１ａの上の分割された複数の領域の上に異なる種
類の薄膜に対応するターゲット材料を配置し、このター
ゲット材料をプラズマ３でスパッタリングすることによ
り、異なる種類の薄膜を堆積して積層しアロイ薄膜また
は超格子構造薄膜を形成する。

【００４７】薄膜の堆積または薄膜の処理を基板２上の
より広い面積で行うためには、基板２を回転電極１に対
して相対的に移動させながら薄膜の堆積または薄膜の処
理を行う。

【００４８】本発明においては、回転電極１の表面１ａ
の円周方向に分割して複数の領域が設定される。例え
ば、図１に示すように、領域Ｐａ及び領域Ｐｂが設定さ
れる。本発明においては、この領域Ｐａと領域Ｐｂで異
なるプロセスが実施される。

【００４９】図２は、図１に示す回転電極１の表面１ａ
上の領域Ｐａ及び領域Ｐｂが、基板２の表面近傍を通過
する際、回転電極１に高周波を印加してプラズマ３を発
生させるための電力パルスの印加のタイミングチャート
を示している。図２において、Ｔｒは回転電極１の回転
周期であり、Ｔｐはパルス状に印加する電力パルスの印
加の周期である。Ｔｏｎは、電力パルスが印加されてい
る時間を示し、Ｔｏｆｆは電力パルスが印加されていな
い時間を示している。また、Ｔｄは、開始時点から電力
パルスを印加するまでの位相差を示している。

【００５０】図１に示す回転電極１においては、表面１
ａに領域Ｐａ及び領域Ｐｂが設定されており、領域Ｐａ
と領域Ｐｂは互いに１８０度回転した位置となってい
る。図２に示すタイミングチャートでは、開始時点から
Ｔｄ経過したとき、高周波または直流電力のパルスが印
加される。印加時間はＴｏｎである。このとき、回転電
極１は図１に示す状態であり、領域Ｐａが基板２の表面
近傍を通過する状態となっている。従って、領域Ｐａと
基板２との間でプラズマ３が発生し、薄膜の堆積または
薄膜の処理などの所定のプロセスが行われる。

【００５１】次に、Ｔｐの期間が経過すると、回転電極
１の領域Ｐｂが基板２に近づき基板２の表面近傍を通過
する状態となる。ここで、図２に示すように、再び電力
パルスが印加され、領域Ｐｂと基板２との間にプラズマ
３が発生する。このプラズマ３を用いて、領域Ｐａと異
なるプロセスが実施される。電力をパルス状に印加する
方法としては、種々の方法を適用することができる。例
えば、回転電極の位置をセンサー等で検出し、回転電極
が所定の位置にある間電力を印加するように制御する方
法などが挙げられる。

【００５２】以上のように、本発明では異なるプロセス
が回転電極１の表面１ａの別の領域で行われるので、回
転電極によるコンタミネーションの影響を受けることな
く、薄膜の堆積または薄膜の処理等を行うことができ
る。

【００５３】図２に示すタイミングチャートでは、回転
電極１が１回転する間に、領域Ｐａと領域Ｐｂとでプラ
ズマを合計２回発生させているが、通常回転電極の１回
転の間で行われる薄膜の堆積等のプロセスでは、十分な
膜厚の薄膜を堆積することができない場合が多いので、
領域Ｐａを用いた薄膜堆積等のプロセスを連続して繰り
返した後に、領域Ｐｂを用いた薄膜堆積等のプロセスを
繰り返して行う場合が多い。このような場合には、図２
に示すタイミングチャートにおいて、回転電極１の回転
周期Ｔｒにおいて、１番目の電力パルスの印加のみを行
い、電力パルスの印加の周期を図２に示すＴｐの２倍に
して、領域Ｐａを用いたプロセスを複数回繰り返す。そ
の後、位相差を図２に示すＴｄ＋Ｔｐとし、領域Ｐｂが
基板２に近接した状態で電力パルスが印加されるように
し、領域Ｐｂを用いたプロセスのみを複数回繰り返す。

【００５４】図１及び図２に示す実施例では、回転電極
１の表面１ａに、領域Ｐａ及び領域Ｐｂの２つの領域を
設定しているが、後述の実施例で示すように、３つの領
域及び４つの領域を設定してもよいし、さらにはそれ以
上の領域を設定してもよい。

【００５５】図２に示す位相差Ｔｄ、電力パルスの印加
周期Ｔｐ、電力パルスの印加期間Ｔｏｎ、電力パルスを
印加しない期間Ｔｏｆｆ等は、これらの領域の数等に応
じて適宜変更されるものである。また、デューティー比
（Ｔｏｎ／Ｔｐ）は、薄膜の堆積における膜厚制御や薄
膜の処理における膜質制御等を考慮して適宜設定され
る。

【００５６】本発明の第１の局面に従い、プラズマＣＶ
Ｄ法により領域Ｐａと領域Ｐｂにおいて異なる薄膜を堆
積させる場合には、プラズマ３中に供給する反応ガスを
切り換えることにより行うことができる。例えば、反応
ガスＡを用いて領域Ｐａのみでプラズマ３が発生させる
ように電力パルスを印加し、この薄膜堆積を繰り返して
複数回行って薄膜Ａを形成した後、反応ガスを切り換え
て反応ガスＢを用い領域Ｐｂのみでプラズマ３が発生す
るように電力パルスを印加し、複数回薄膜を堆積させて
薄膜Ｂを形成することができる。

【００５７】本発明の第２の局面では、プラズマの原料
ガスを切り換えることにより、異なるプラズマ処理を行
うことができる。すなわち、領域Ｐａでプラズマ３を発
生させるときには、例えばガスＡを用いてガスＡによる
プラズマ処理を行い、領域Ｐｂのみでプラズマ３を発生
させるときにはガスＢを用いてガスＢによるプラズマ処
理を行うことができる。

【００５８】本発明の第３の局面においては、プラズマ
の近傍に配置するターゲット材料を代えることにより、
スパッタリング法により異なる薄膜を堆積することがで
きる。すなわち、領域Ｐａのみを用いてプラズマ３を発
生させるときのターゲット材料と、領域Ｐｂのみを用い
てプラズマ３を発生させるときのターゲット材料とを異
ならせる。この場合、上述のようにターゲット材料を対
応する領域の上に設置しておくことにより、使用する領
域に応じて自動的にターゲット材料を変更することがで
きる。具体的には、図１に示す回転電極１の領域Ｐａ及
び領域Ｐｂのそれぞれの上に、それぞれに対応するター
ゲット材料を設置する。

【００５９】本発明の第４の局面においては、領域Ｐａ
及び領域Ｐｂの上に異なる種類の薄膜に対応するターゲ
ット材料を設置し、異なる種類の薄膜を交互に堆積して
積層しアロイ薄膜または超格子構造薄膜を形成する。第
４の局面においては、堆積すべき薄膜の膜厚が非常に薄
いので、回転電極を１回転する間に領域Ｐａで薄膜を堆
積した後、領域Ｐｂで薄膜を堆積させることができる。
このような場合、図２に示すようなタイミングチャート
で印加することができる。

【００６０】

【実施例】以下、具体的な実施例により、本発明をさら
に詳細に説明する。実施例１本発明の第１の局面に従い、アモルファスシリコン太陽
電池の光電変換層を形成した。回転電極としては、直径
１００ｍｍ、回転軸方向の長さ（幅）１００ｍｍのアル
ミニウム製の円筒状の回転電極を用いた。従って、回転
電極は円周方向に連続した電極表面を有している。本実
施例では、回転電極の表面の円周方向に、３つの領域Ｐ
ａ、Ｐｂ、及びＰｃを設定した。領域Ｐａ、領域Ｐｂ、
及び領域Ｐｃは、互いに１２０度ずれた場所に位置して
いる。

【００６１】透明導電膜を表面に有したガラス基板の上
に、上記の回転電極を用いて、ｐ型のａ−ＳｉＣ：Ｈ１
００Å、ｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈ３０００Å、及びｎ型のａ
−Ｓｉ：Ｈ３００Åを順次形成した。

【００６２】まず回転電極の領域Ｐａを用いて、ｐ型の
ａ−ＳｉＣ：Ｈを形成した。成膜時間は３０秒であっ
た。回転電極の回転周期Ｔｒ、回転電極が１回転する間
に電力パルスを印加する回数ｎ、電力パルスの印加周期
Ｔｐ、電力パルスの印加の位相差Ｔｄ、電力パルスを印
加する期間Ｔｏｎ、並びにその他の薄膜形成条件等は表
１の通りである。回転電極に印加する高周波は、１５０
ＭＨｚの周波数とした。

【００６３】

【表１】

【００６４】次に、領域Ｐｂを用いて、ｉ型のａ−Ｓ
ｉ：Ｈを形成した。成膜時間は２分であった。薄膜形成
条件等は表２に示す通りである。

【００６５】

【表２】

【００６６】次に、領域Ｐｃを用いて、ｎ型のａ−Ｓ
ｉ：Ｈを形成した。成膜時間は３０秒であった。薄膜形
成条件等は表３に示す通りである。

【００６７】

【表３】

【００６８】以上のようにして３種類の薄膜を堆積し、
アモルファスシリコン太陽電池の光電変換層を形成し
た。薄膜形成後の回転電極の表面を観察したところ、３
つの領域Ｐａ、Ｐｂ、及びＰｃの３ヵ所に、薄膜が堆積
した跡が見られたが、それら以外の場所には全く薄膜堆
積の痕跡が認められなかった。従って、上記の３種類の
薄膜は、それぞれ回転電極表面の別個の領域でプラズマ
発生することにより形成されていることが確認された。

【００６９】得られた光電変換層からアモルファスシリ
コン太陽電池を作製し、その性能を評価したところ、安
定化後で９％の光電変換効率を示した。従って、非常に
良好な太陽電池を作製することができた。

【００７０】実施例２本発明の第３の局面に従い、スパッタリング法により微
結晶シリコン太陽電池の光電変換層を形成した。回転電
極としては、実施例１と同様の回転電極を用い、図４に
示すように、回転電極１の表面１ａの領域Ｐａの位置に
Ｐ（リン）ドープシリコンからなるターゲット材料１０
を設置し、領域Ｐａから１２０度時計周り方向にずれた
領域Ｐｂの上に、ノンドープのシリコンからなるターゲ
ット材料１１を設置し、領域Ｐａから時計周り方向に２
４０度ずれた領域Ｐｃの上に、Ｂ（ボロン）ドープシリ
コンからなるターゲット材料１２を設置した。それぞれ
のターゲット材料１０〜１２の幅は回転電極１の幅と同
じにし、円周方向の長さは、２０ｍｍとした。

【００７１】表面に凹凸形状を有する金属基板の上に、
ｎ型微結晶Ｓｉ層３００Å、ｉ型微結晶Ｓｉ層２０００
０Å、ｐ型微結晶Ｓｉ層１００Åを、以下のようにし
て、順次形成した。

【００７２】まず、領域Ｐａでプラズマを発生させて、
該プラズマによりＰドープＳｉのターゲット材料１０を
スパッタリングし、ｎ型微結晶Ｓｉ層を形成した。成膜
時間は３０秒であった。薄膜形成条件は表４に示す通り
である。

【００７３】

【表４】

【００７４】次に、領域Ｐｂでプラズマを発生させ、該
プラズマによりノンドープＳｉのターゲット材料１１を
スパッタリングし、ｉ型微結晶Ｓｉ層を形成した。成膜
時間は５分であった。薄膜形成条件は表５に示す通りで
ある。

【００７５】

【表５】

【００７６】次に、領域Ｐｃの領域でプラズマを発生さ
せ、該プラズマによりＢドープＳｉのターゲット材料１
２をスパッタリングし、ｐ型微結晶Ｓｉ層を形成した。
成膜時間は３０秒であった。薄膜形成条件は表６に示す
通りである。

【００７７】

【表６】

【００７８】以上のようにして得られた光電変換層を用
いて太陽電池を作製し、その性能を評価したところ、安
定後の光電変換効率が８．５％であり、良好な特性を示
した。

【００７９】なお、本実施例では、回転電極表面上に同
じ種類のターゲット材料を一つ配置しているが、同じ種
類のターゲット材料を複数個配置し、回転電極が１回転
する間に同じ種類のターゲット材料の数だけ電力パルス
を印加させてもよい。例えば、図４において、ターゲッ
ト材料１０と同じターゲット材料を領域Ｐａと１８０度
反対側に設け、同様にターゲット材料１１及び１２につ
いてもそれぞれ１８０度反対側に同じターゲット材料を
設け、回転電極が１回転する間に、同じターゲット材料
の領域でそれぞれプラズマが発生するように、電力パル
スを２回印加させてもよい。

【００８０】また、ターゲット材料の円周方向の長さ、
電力パルスを印加する時間等の条件は、適宜設定するこ
とができる。また、回転電極表面上に配置するターゲッ
ト材料の種類は、本実施例のように３種類に限定される
ものではなく、それ以上の種類のターゲット材料を配置
してもよい。

【００８１】実施例３本発明の第４の局面に従い、ｐ型微結晶ＳｉＣアロイ薄
膜をスパッタリング法で形成した。回転電極としては、
上記実施例１と同様の回転電極を用い、図５に示すよう
に、この回転電極１の表面１ａの領域Ｐａの上にノンド
ープＳｉからなるターゲット材料１３を配置し、領域Ｐ
ａから９０度時計周り方向にずれた領域Ｐｂの上にはＢ
ドープＳｉからなるターゲット材料１４を配置し、領域
Ｐａから１８０度時計周り方向にずれた領域Ｐｃの上に
は、ノンドープＳｉからなるターゲット材料１５を配置
し、領域Ｐａから２７０度時計周り方向にずれた領域Ｐ
ｄの上には、ノンドープＣからなるターゲット材料１６
を配置した。

【００８２】本実施例では、回転電極１が１回転する間
に、電力パルスを４回印加し各領域でプラズマを発生さ
せ、薄膜を堆積させた。ガラス基板上に、表７に示す薄
膜形成条件で、ｐ型微結晶ＳｉＣ層１０００Åを形成し
た。成膜時間は１００秒であった。

【００８３】

【表７】

【００８４】表７に示すように、ｎは４であり、回転電
極１回転の間に、各領域Ｐａ〜Ｐｄにおいてプラズマを
発生させ、対応のターゲット材料１３〜１６をスパッタ
リングすることにより薄膜を形成している。また、回転
電極の回転周期Ｔｒが１秒であるので、回転電極が１０
０回転することによりこの薄膜が形成されたことにな
り、回転電極１回転で形成される膜厚は約１０Åとな
る。従って、この約１０Åの積層構造が繰り返されるこ
とにより薄膜が形成されている。この約１０Åの１周期
の積層構造は、ノンドープＳｉ層、ＢドープＳｉ層、ノ
ンドープＳｉ層、ノンドープＣ層が順次積層され形成さ
れている。１つの層の膜厚が非常に薄いため、この繰り
返し構造からなる積層膜は、実質的にはＳｉＣアロイ薄
膜と同等であると考えることができる。

【００８５】本実施例では、回転電極が１回転する間に
各領域においてプラズマが発生するように４回電力パル
スを印加しているが、回転電極１回転の間に領域Ｐａ〜
領域Ｐｄにおいて順次プラズマを発生させるものである
ので、電力をパルス状に印加せずに、連続して電力を印
加しプラズマの発生を連続させてもよい。この場合、各
領域間には、ターゲット材料が設置されていない部分が
存在するので、この部分では雰囲気ガスによるプラズマ
処理が行われる。このようなプラズマ処理が生じないよ
うにすることが必要であれば、各ターゲット材料の円周
方向の長さを長くし、隣接するターゲット材料と接する
ように各ターゲット材料を配置すればよい。

【００８６】実施例４本発明の第３の局面に従い、金属薄膜をスパッタリング
法により形成した。回転電極としては、実施例１と同様
の回転電極を用い、図６に示すように、プラズマ３の発
生領域の近傍に、線状のターゲット１７を配置した。

【００８７】まず、ターゲット材料１７として、Ａｇ線
（線径１０ｍｍ）を用い、表８に示す薄膜形成条件で１
０秒間成膜を行い、厚み約５００ÅのＡｇ膜をガラスか
らなる基板上に形成した。次に、ターゲット材料１７と
して、同じ線径のＡｌ線を用い、表９に示す薄膜形成条
件で、１分間成膜を行い、厚み約６０００ÅのＡｌ膜を
Ａｇ膜の上に形成した。

【００８８】

【表８】

【００８９】

【表９】

【００９０】上記の金属薄膜形成後、回転電極１を観察
したところ、領域Ｐａには、Ａｇが付着しており、領域
Ｐｂの上にはＡｌが付着していた。従って、それぞれの
金属薄膜の形成の際、回転電極１の表面１ａ上の互いに
離れた領域Ｐａ及び領域Ｐｂ上でプラズマが発生し、薄
膜が形成されたことがわかる。

【００９１】実施例５本発明の第１の局面に従い、アモルファスシリコン太陽
電池の光電変換層をＣＶＤ法により形成した。回転電極
としては、実施例１と同様の回転電極を用いた。図７に
示すように、回転電極１の表面１ａと基板２との間に発
生するプラズマ３に直接反応ガスを吹き付けることがで
きるように、反応ガス供給管１８を設け、その先端１８
ａをプラズマ３の発生領域の近傍に配置した。また反応
ガスは、電力パルスの印加に同期して、パルス状に供給
した。

【００９２】透明導電膜が表面に形成されているガラス
基板の上に、ｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ１００Å、ｉ型ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ３０００Å、及びｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ３００Åを順
次形成して積層した。

【００９３】まず、領域Ｐａでプラズマを発生させ、ｐ
型ａ−ＳｉＣ：Ｈを形成した。成膜時間は３０秒であっ
た。薄膜形成条件は、表１０に示す通りである。反応ガ
スは、印加電力に同期して、プラズマ３に供給されるよ
うにパルス状に反応ガス供給管１８の先端１８ａから吹
き付けて供給した。

【００９４】

【表１０】

【００９５】次に、領域Ｐｂでプラズマを発生させ、ｉ
型ａ−Ｓｉ：Ｈを形成した。成膜時間は２分であった。
薄膜形成条件は、表１１に示す通りである。反応ガス
は、印加電力に同期して、プラズマ３に供給されるよう
にパルス状に反応ガス供給管１８の先端１８ａから吹き
付けて供給した。

【００９６】

【表１１】

【００９７】次に、領域Ｐｃでプラズマを発生させ、ｎ
型ａ−Ｓｉ：Ｈを形成した。成膜時間は３０秒であっ
た。薄膜形成条件は、表１２に示す通りである。反応ガ
スは、印加電力に同期して、プラズマ３に供給されるよ
うにパルス状に反応ガス供給管１８の先端１８ａから吹
き付けて供給した。

【００９８】

【表１２】

【００９９】以上のようにして薄膜を形成した後、回転
電極の表面を観察したところ、領域Ｐａ、領域Ｐｂ、及
び領域Ｐｃのそれぞれの箇所に成膜の痕跡が認められた
が、それら以外の場所は全く成膜の痕跡が認められず、
各成膜が回転電極表面上の離れた別個の領域でのプラズ
マ発生により形成されたことがわかる。

【０１００】得られた光電変換層を用いてアモルファス
シリコン太陽電池を作製し、その性能を評価したとこ
ろ、安定後において９％の光電変換効率を示し、非常に
良好な特性の太陽電池が得られた。また、実施例１では
３０％であった反応ガス利用効率が７０％に向上した。

【０１０１】実施例６本発明の第１の局面に従い、アモルファスシリコン太陽
電池の光電変換層をＣＶＤ法により形成した。回転電極
としては、上記実施例１と同様のものを用いた。図８に
示すように、回転電極１の表面１ａと基板２との間に、
プラズマ３の発生領域（放電領域）とその他の領域（非
放電領域）を空間的に分離するための仕切り壁２０及び
２１を設けた。また仕切り壁２０に孔を形成し、この孔
に、反応ガス供給管１９の先端１９ａを配置した。反応
ガス供給管１９の先端１９ａから供給された反応ガス
は、仕切り壁２０及び２１の内側に供給される。仕切り
壁２０及び２１の材質としては、ステンレスを用いた。

【０１０２】透明導電膜を表面に有するガラス基板の上
に、ｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ１００Å、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ３
０００Å、及びｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ３００Åを順次堆積し
た。なお、仕切り壁２０及び２１は、ｐ型層、ｉ型層、
ｎ型層の形成の際にそれぞれ取り換えて別のものを用い
た。

【０１０３】図９は、本実施例において用いた薄膜形成
装置を示す概略断面図である。図９に示すように、チャ
ンバー８内にガスを供給するガス供給管６及びチャンバ
ー８内のガスを排出するガス排出管７が設けられてい
る。仕切り壁２０及び２１の内側の放電領域には、反応
ガス供給管１９によりガスを供給し、仕切り壁２０及び
２１の外側のチャンバー８には、ガス供給管６からガス
を供給した。反応ガス供給管１９及びガス供給管６から
は、以下の各表に示すように、それぞれ別個のガスを供
給した。

【０１０４】まず、領域Ｐａでプラズマを発生させ、ｐ
型ａ−ＳｉＣ：Ｈを堆積させた。成膜時間は１０秒であ
った。薄膜形成条件等は、表１３に示す通りである。

【０１０５】

【表１３】

【０１０６】次に、領域Ｐｂでプラズマを発生させ、ｉ
型ａ−Ｓｉ：Ｈを堆積させた。成膜時間は１分であっ
た。薄膜形成条件等は、表１４に示す通りである。

【０１０７】

【表１４】

【０１０８】次に、領域Ｐｃでプラズマを発生させ、ｎ
型ａ−Ｓｉ：Ｈを堆積させた。成膜時間は１０秒であっ
た。薄膜形成条件等は、表１５に示す通りである。

【０１０９】

【表１５】

【０１１０】薄膜形成後、回転電極の表面を観察したと
ころ、領域Ｐａ、領域Ｐｂ、及び領域Ｐｃの上にそれぞ
れ薄膜形成の痕跡が認められたが、それら以外の場所は
全く痕跡が認められず、各薄膜は回転電極表面上の離れ
た別個の領域で発生したプラズマにより形成されている
ことが確認された。

【０１１１】得られた光電変換層を用いてアモルファス
シリコン太陽電池を作製し、その性能を評価したとこ
ろ、安定化後において９％の光電変換率を示し、非常に
良好な特性を示した。

【０１１２】また、本実施例における薄膜の堆積は、実
施例１に比べると、ほぼ同等の薄膜形成条件で、成膜時
間が短くなっていることがわかる。これは、反応ガスを
プラズマ放電領域に直接供給することにより、反応ガス
の利用効率が向上したことによるものと考えられる。

【０１１３】実施例７本発明の第１の局面及び第２の局面に従い、多結晶シリ
コン薄膜をＣＶＤ法により形成した。回転電極として
は、図１０に示すような領域Ｐａ、領域Ｐｂ、及び領域
Ｐｃで表面形状の異なる略円筒状の回転電極を用いた。
直径は１００ｍｍであり、回転軸方向の長さ（幅）は１
００ｍｍである。領域Ｐａにおいては、高さ１ｍｍ程度
の回転軸方向に連続して延びる凸部が多数形成され、こ
れによって電極表面に凹凸が形成されている。領域Ｐｂ
においては、通常の円筒の表面を有している。領域Ｐｃ
は、曲面で形成されているが、該曲面の曲率半径が、領
域Ｐｂの曲率半径の２倍程度大きな曲率半径で形成され
ている。また、領域Ｐｃが基板２と対向したときに、基
板との距離が領域Ｐｂの場合よりも長くなるように表面
形状が形成されている。

【０１１４】まず、領域Ｐａでプラズマを発生させ、ガ
ラス基板の表面を、Ａｒプラズマで前処理した。処理時
間は２分であった。処理条件は表１６に示す通りであ
る。なお、領域Ｐａでは、表面の凹凸のため、強いＡｒ
プラズマの処理が行われ、この後に形成する多結晶シリ
コンの種形成が生じ易くなる。

【０１１５】

【表１６】

【０１１６】次に、領域Ｐｂでプラズマを発生させ、多
結晶シリコン薄膜を形成した。膜厚は４００００Åとな
るように形成した。成膜時間は１０分であった。薄膜形
成条件等は表１７に示す通りである。

【０１１７】

【表１７】

【０１１８】次に、領域Ｐｃでプラズマを発生させ、水
素プラズマによる後処理を行った。処理時間は２分であ
った。処理条件は、表１８に示す通りである。なお、領
域Ｐｃにおいては、基板とのギャップ間隔が大きくなる
ため、プラズマが拡がり易くなり、実質的にイオン衝撃
の少ないソフトな水素プラズマ処理が可能となる。

【０１１９】

【表１８】

【０１２０】以上のようにして形成した多結晶シリコン
膜は、粒径が５〜６ミクロンと非常に良質な多結晶シリ
コン膜であった。本実施例では、領域Ｐｃを曲率半径の
大きな曲面としているが、領域Ｐｃの表面を完全な平面
とし、後処理においては、回転電極を回転させずに、こ
の平面である領域Ｐｃを、基板上に対向させた状態で固
定し、プラズマを発生させて水素プラズマ処理を行って
もよい。

【０１２１】以上のように、本発明は薄膜の堆積及び薄
膜の処理に適用することができるものであり、これらの
薄膜の堆積及び薄膜の処理を、同一の回転電極を用い、
各プロセスにおいてコンタミネーションを生じることな
く薄膜の堆積及び薄膜の処理を行うことができる。本発
明において形成する薄膜は、上記各実施例で示したもの
に限定されるものではなく、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ
のような透明導電膜、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄などの絶縁
膜、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃などのセラミック材料、ＣｕＩ
ｎＳｅ₂のような半導体薄膜、ＴｉＮ、ＺｒＯ₂のよう
な表面コーティング材料など種々の薄膜形成に適用する
ことができる。

【０１２２】

【発明の効果】本発明によれば、回転電極によるコンタ
ミネーションの影響を受けることなく、薄膜の堆積また
は薄膜の処理等を行うことができる。また、本発明に従
えば、同一の回転電極を用いて複数種の薄膜の堆積また
は薄膜の処理等を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う薄膜形成方法を説明するための側
面図。

【図２】本発明における電力パルスの印加のタイミング
を示すタイミングチャート。

【図３】本発明に従う薄膜形成方法を実施するための薄
膜形成装置の一例を示す概略断面図。

【図４】本発明の第３の局面に従う一実施例に用いる回
転電極を示す側面図。

【図５】本発明の第４の局面に従う一実施例において用
いる回転電極を示す側面図。

【図６】本発明の第３の局面に従う他の実施例において
用いる回転電極及びターゲット材料を示す側面図。

【図７】本発明の第１の局面に従う一実施例において用
いる回転電極を示す側面図。

【図８】本発明の第１の局面に従う他の実施例において
用いる回転電極及び反応ガス供給管を示す側面図。

【図９】図８に示す回転電極及び反応ガス供給管を設置
した薄膜形成装置の一例を示す概略断面図。

【図１０】本発明の第１の局面及び第２の局面に従う実
施例において用いる回転電極を示す側面図。

【符号の説明】

１…回転電極１ａ…回転電極の表面１ｂ…回転電極の回転軸Ｐａ〜Ｐｄ…回転電極表面の領域２…基板３…プラズマ４…基板ホルダー５…高周波電源６…ガス供給管７…ガス排出管８…チャンバー１０〜１６…ターゲット材料１７…線状のターゲット材料１８…反応ガス供給管１８ａ…反応ガス供給管の先端１９…反応ガス供給管１９ａ…反応ガス供給管の先端２０，２１…仕切り壁２２…回転電極表面に形成される凸部２３…回転電極表面に形成される曲率半径の大きな曲面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転電極に高周波または直流電力を印加
することにより、基板と回転電極の間にプラズマを発生
させ、プラズマの物理的作用または化学的作用を利用し
て基板上に薄膜を堆積または基板上の薄膜を処理する薄
膜形成方法であって、前記回転電極表面の円周方向に分割して設定される複数
の領域において、各領域に応じて定められた異なるプロ
セスが実施されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】前記異なるプロセスが、前記回転電極に
前記電力を印加することにより前記プラズマを発生させ
て行う薄膜の堆積または薄膜の処理である請求項１に記
載の薄膜形成方法。
【請求項３】前記回転電極表面上の複数の領域の中の
所定の領域が前記基板表面の近傍を移動しながら通過す
る間の所定期間内、前記回転電極に前記電力を印加して
前記基板と前記回転電極の間にプラズマを発生させ、前
記所定の領域に対して定められた薄膜の堆積または薄膜
の処理を行う請求項１または２に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】反応容器内でプラズマを発生させ、プラ
ズマの物理的作用または化学的作用を利用して基板上に
薄膜を堆積または基板上の薄膜を処理する薄膜形成方法
であって、回転することにより前記基板表面の近傍を移動しながら
通過する表面を有する回転電極を準備する工程と、前記回転電極の表面の円周方向に分割して設定される複
数の領域の中の所定の領域が前記基板表面の近傍を移動
しながら通過する間の所定期間内、前記回転電極に前記
電力を印加して前記基板と前記回転電極の間にプラズマ
を発生させ、前記所定の領域に対して定められた薄膜の
堆積または薄膜の処理を行う工程とを備える薄膜形成方
法。
【請求項５】前記複数の領域のうち同一のプロセスが
行われる領域がｎ個であるとき、前記回転電極に前記電
力のパルスを印加する周期が、前記回転電極の回転周期
の１／ｎである請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄
膜形成方法。
【請求項６】前記複数の領域において、回転電極表面
の形状、前記基板表面を通過する際の前記基板表面との
間隔、または回転電極表面の材質のうち少なくとも一つ
が異なる請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜形成
方法。
【請求項７】前記薄膜の堆積がプラズマ中に反応ガス
を供給して分解するプラズマＣＶＤ法による薄膜の堆積
である請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜形成方
法。
【請求項８】前記反応ガスが、水素ガス、希ガス、ま
たは水素ガスと希ガスの混合ガスにより希釈されている
請求項７に記載の薄膜形成方法。
【請求項９】前記反応ガスが、シリコン薄膜を形成す
るための反応ガスであり、シランもしくは高次シラン、
またはドーパントガスを含む請求項７または８に記載の
薄膜形成方法。
【請求項１０】前記回転電極と前記基板との間に、プ
ラズマ発生領域とその他の領域を空間的に分離するため
の仕切り壁が設けられており、反応ガスがこの仕切り壁
の内側のプラズマ発生領域に供給される請求項７〜９の
いずれか１項に記載の薄膜形成方法。
【請求項１１】前記回転電極に前記電力がパルス状に
印加されており、これと同期して前記反応ガスがパルス
状に供給される請求項７〜１０のいずれか１項に記載の
薄膜形成方法。
【請求項１２】前記複数の領域が、ｐ型半導体の薄膜
を堆積するための領域、ｉ型半導体の薄膜を堆積するた
めの領域、及びｎ型半導体の薄膜を堆積するための領域
を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の薄膜形成
方法。
【請求項１３】前記薄膜の処理が、プラズマとして水
素プラズマまたは／及び希ガスプラズマを発生させ、そ
のプラズマを薄膜に照射する処理である請求項１〜１２
のいずれか１項に記載の薄膜形成方法。
【請求項１４】前記薄膜の堆積または薄膜の処理が、
プラズマの近傍に配置されたターゲット材料をプラズマ
でスパッタリングするスパッタリング法による薄膜の堆
積または薄膜の処理である請求項１〜１３のいずれか１
項に記載の薄膜形成方法。
【請求項１５】前記ターゲット材料が、スパッタリン
グを行う領域の回転電極表面の上に設けられている請求
項１４に記載の薄膜形成方法。
【請求項１６】前記ターゲット材料が、プラズマの近
傍に配置された線状のターゲット材料である請求項１４
に記載の薄膜形成方法。
【請求項１７】前記プラズマの原料ガスが、水素ガ
ス、希ガス、または水素ガスと希ガスの混合ガスである
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の薄膜形成方
法。
【請求項１８】前記ターゲット材料が、半導体、半導
体のドーパント、透明導電体、または金属である請求項
１４〜１７のいずれか１項に記載の薄膜形成方法。
【請求項１９】前記薄膜の堆積が、異なる種類の薄膜
を堆積して積層しアロイ薄膜または超格子構造薄膜を形
成するための薄膜の堆積であり、前記異なる種類の薄膜
に対応するターゲット材料が、該薄膜を堆積する対応の
領域の回転電極表面上に設けられている請求項１５、１
７または１８に記載の薄膜形成方法。
【請求項２０】前記薄膜の堆積が、シリコン系アロイ
薄膜またはシリコン系超格子構造薄膜を形成するための
薄膜の堆積であり、ターゲット材料の一つがシリコンを
含み、他のターゲット材料の少なくとも一つがシリコン
のバンドギャップを広くする元素または狭くする元素を
含む請求項１９に記載の薄膜形成方法。