(57)【要約】【課題】スパッタリングによって、酸化アルミニウムを、酸化度を安定させつつ高い成膜速度で成膜する。【解決手段】酸化アルミニウムの成膜方法は、スパッタガスと反応性ガスとが導入された真空容器内にプラズマを発生させる第１のプラズマ発生ステップと、アルミニウムターゲットにスパッタ電圧を印加して、静磁場によりマグネトロンプラズマを発生させる第２のプラズマ発生ステップと、真空容器内への反応性ガスの導入量を制御する制御ステップとを備える。そして、第２のプラズマ発生ステップにおいて、スパッタ電圧が定電圧制御され、制御ステップにおいて、スパッタ電流値が目標電流値になるように第２のプラズマ発生ステップ中に反応性ガスの導入量が制御される。第１のプラズマ発生ステップは、巻数が一周未満の導体からなる高周波アンテナを用いて、少なくとも第２のプラズマ発生ステップ中に高周波誘導結合プラズマを発生させるステップである。【選択図】図１
2014189827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を形成するマグネトロンカソードが設けられた真空容器に、スパッタガスと、酸素の反応性ガスとを当該真空容器内の圧力が目標圧力になるように制御しつつ導入して当該カソードに設けられたアルミニウムターゲットをスパッタし、当該アルミニウムターゲットに対向するシリコン基板上に酸化膜を形成する酸化アルミニウムの成膜方法であって、
前記スパッタガスと前記反応性ガスとが導入された真空容器内にプラズマを発生させる第１のプラズマ発生ステップと、
前記アルミニウムターゲットに負電圧、負電圧と正電圧とからなる直流パルス、および交流の何れか１つのスパッタ電圧を印加して、前記静磁場によりマグネトロンプラズマを発生させる第２のプラズマ発生ステップと、
前記真空容器内への前記反応性ガスの導入量を制御する制御ステップと、
を備え、
前記第２のプラズマ発生ステップは、前記スパッタ電圧を定電圧制御するステップであり、
前記制御ステップは、前記マグネトロンカソードに流れるスパッタ電流値が目標電流値になるように前記第２のプラズマ発生ステップ中に前記反応性ガスの導入量を制御するステップであり、
前記第１のプラズマ発生ステップは、前記真空容器内に設けられ巻数が一周未満の導体からなる高周波アンテナを用いて、少なくとも前記第２のプラズマ発生ステップ中に高周波誘導結合プラズマを発生させるステップである酸化アルミニウムの成膜方法。
【請求項２】
請求項１に記載の酸化アルミニウムの成膜方法において、
前記目標電流値は、成膜される酸化アルミニウムの酸化度が、ストイキオメトリな酸化アルミニウムと、ストイキオメトリな酸化アルミニウムより低い酸化度の酸化アルミニウムとのそれぞれの酸化度の境界付近の酸化度となるときの前記スパッタ電流値である酸化アルミニウムの成膜方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の酸化アルミニウムの成膜方法において、
前記制御ステップは、
前記反応性ガスのプラズマの発光強度の変化から前記スパッタ電流値の変化を予測して、前記スパッタ電流値が前記目標電流値になるように前記反応性ガスの導入量を制御するステップである酸化アルミニウムの成膜方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の酸化アルミニウムの成膜方法において、前記スパッタ電圧は負電圧である酸化アルミニウムの成膜方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載の酸化アルミニウムの成膜方法において、前記目標圧力が０．２Ｐａ以上であり、かつ、７Ｐａ以下である酸化アルミニウムの成膜方法。
【請求項６】
請求項５に記載の酸化アルミニウムの成膜方法において、前記目標圧力が０．４Ｐａ以上であり、かつ、２Ｐａ以下である酸化アルミニウムの成膜方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の酸化アルミニウムの成膜方法において、前記スパッタ電圧の負電圧の絶対値が１００Ｖ以上であり、かつ、３００Ｖ以下である酸化アルミニウムの成膜方法。
【請求項８】
請求項７に記載の酸化アルミニウムの成膜方法において、前記スパッタ電圧の負電圧の絶対値が１５０Ｖ以上であり、かつ、２５０Ｖ以下である酸化アルミニウムの成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池シリコン基板のパッシべーション膜に用いられる酸化アルミニウムの反応性スパッタリングによる成膜技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池の高効率化が求められていることにともない、ｐ型シリコン表面の効果的なパッシベーション膜が求められている。そして、シリコンウェハｐ型面に関しては正電荷を擁しているＳｉＮｘは電界効果的には適当とは言えず、理想的には負電荷を擁する膜が求められる。
【０００３】
この負電荷を擁するパッシベーション膜としは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が好適であることが知られている。そして、従来、酸化アルミニウムをパッシベーション膜として利用するためにＡＬＤ法やＰＥ−ＣＶＤ法が用いられてきた。しかしながら、ＡＬＤ法は、成膜速度が極端に遅く、生産性が悪いために量産に向かないという問題がある。また、ＰＥ−ＣＶＤ法には、ＴＭＤ（トリメチルアルミニウム）液という引火性の液体を使用するため、装置設計と原料の取扱に細心の注意を要するという問題がある。
【０００４】
一方、マグネトロンスパッタ法による酸化アルミニウム膜の成膜も研究されている。マグネトロンスパッタ法は、薄膜形成手法の一つとして半導体、液晶表示装置、磁気記録装置、光学薄膜等の製造分野において広く実用化されている。マグネトロンスパッタ法には、酸化物、窒化物、フッ化物等の化合物ターゲットを用い、スパッタ電源として高周波電源を用いることで化合物の薄膜を形成する高周波マグネトロンスパッタ法（特許文献１）や、金属ターゲットを用い、スパッタ電源として直流電源を用いるとともに、反応性ガスを導入して金属の酸化物、窒化物、フッ化物等の薄膜を形成する反応性ＤＣマグネトロンスパッタ法（特許文献２）などがあり、どちらの手法も用途に合わせて広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１４９３号公報
【特許文献２】特開平８−２３２０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、酸化アルミニウムの硬度が非常に高いことや、ターゲット表面がアルミニウムの酸化物に覆われることに起因して、特許文献１、２の手法によっても、成膜速度を上げることが困難であるといった問題がある。また、スパッタ法においてｐ型Ｓｉ表面にパッシベーション効果の高い酸化アルミニウム膜を形成するためには，成膜される酸化アルミニウムの酸化度を高い精度で一定に制御する必要がある。しかしながら、特許文献１、２の手法により酸化アルミニウム膜を成膜する場合には、一般的に、スパッタ電源を電力一定モードで駆動させる制御（スパッタ電圧の定電力制御）が行われるので、酸化アルミニウムの酸化度は遷移モードにおける成膜のために不安定となる。このため、アルミニウムが酸化しすぎたり、酸化が不十分になったりすることを交互に繰り返して、成膜される酸化アルミニウムの酸化度が安定しないといった問題もある。
【０００７】
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、反応性スパッタリングにおいて、酸化アルミニウムを、酸化度を安定させつつ高い成膜速度で成膜できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、第１の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法は、静磁場を形成するマグネトロンカソードが設けられた真空容器に、スパッタガスと、酸素の反応性ガスとを当該真空容器内の圧力が目標圧力になるように制御しつつ導入して当該カソードに設けられたアルミニウムターゲットをスパッタし、当該アルミニウムターゲットに対向するシリコン基板上に酸化膜を形成する酸化アルミニウムの成膜方法であって、前記スパッタガスと前記反応性ガスとが導入された真空容器内にプラズマを発生させる第１のプラズマ発生ステップと、前記アルミニウムターゲットに負電圧、負電圧と正電圧とからなる直流パルス、および交流の何れか１つのスパッタ電圧を印加して、前記静磁場によりマグネトロンプラズマを発生させる第２のプラズマ発生ステップと、前記真空容器内への前記反応性ガスの導入量を制御する制御ステップとを備え、前記第２のプラズマ発生ステップは、前記スパッタ電圧を定電圧制御するステップであり、前記制御ステップは、前記マグネトロンカソードに流れるスパッタ電流値が目標電流値になるように前記第２のプラズマ発生ステップ中に前記反応性ガスの導入量を制御するステップであり、前記第１のプラズマ発生ステップは、前記真空容器内に設けられ巻数が一周未満の導体からなる高周波アンテナを用いて、少なくとも前記第２のプラズマ発生ステップ中に高周波誘導結合プラズマを発生させるステップである。
【０００９】
第２の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法は、第１の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法において、前記目標電流値は、成膜される酸化アルミニウムの酸化度が、ストイキオメトリな酸化アルミニウムと、ストイキオメトリな酸化アルミニウムより低い酸化度の酸化アルミニウムとのそれぞれの酸化度の境界付近の酸化度となるときの前記スパッタ電流値である。
【００１０】
第３の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法は、第１または第２の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法において、前記制御ステップは、前記反応性ガスのプラズマの発光強度の変化から前記スパッタ電流値の変化を予測して、前記スパッタ電流値が前記目標電流値になるように前記反応性ガスの導入量を制御するステップである。
【００１１】
第４の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法は、第１から第３の何れか１つの態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法において、前記スパッタ電圧は負電圧である。
【００１２】
第５の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法は、第１から第４の何れか１つの態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法において、前記目標圧力が０．２Ｐａ以上であり、かつ、７Ｐａ以下である。
【００１３】
第６の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法は、第５の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法において、前記目標圧力が０．４Ｐａ以上であり、かつ、２Ｐａ以下である。
【００１４】
第７の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法は、第１から第６の何れか１つの態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法において、前記スパッタ電圧の負電圧の絶対値が１００Ｖ以上であり、かつ、３００Ｖ以下である。
【００１５】
第８の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法は、第７の態様に係る酸化アルミニウムの成膜方法において、前記スパッタ電圧の負電圧の絶対値が１５０Ｖ以上であり、かつ、２５０Ｖ以下である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１のプラズマ発生ステップは、スパッタガスと酸素の反応性ガスとが導入された真空容器内に設けられ巻数が一周未満の導体からなる高周波アンテナを用いて、少なくとも第２のプラズマ発生ステップ中に真空容器内に高周波誘導結合プラズマを発生させる。そして、第２のプラズマ発生ステップは、スパッタ電圧をターゲットに印加してマグネトロンプラズマを発生させる。従って、酸素ラジカルの増加と、成膜対象基板上の酸化反応の促進、そして、それらに伴う酸化したターゲット表面の軟化の総合的な効果により、成膜速度が高速化される。また、本発明によれば、第２のプラズマ発生ステップにおいてスパッタ電圧が定電圧制御されるとともに、マグネトロンカソードに流れるスパッタ電流値が目標電流値になるように第２のプラズマ発生ステップ中に反応性ガスの導入量が制御される。スパッタ電圧が定電圧制御される場合、すなわちスパッタ電源が電圧一定モードで駆動される場合には、基板上に形成される酸化アルミニウム膜の酸化度は、真空容器内の酸素量、すなわち反応性ガス量に応じた安定した平衡点に落ち着こうとする。また、スパッタ電圧が定電圧制御される場合には、アルミニウムターゲット表面の酸化度が高い程、すなわち真空容器内の反応性ガス量が多いほど、スパッタ電流値は大きくなるとともに、基板上に成膜される酸化アルミニウムの酸化度も高くなる。従って、本発明によれば、スパッタ電流値が目標電流値になるように反応性ガスを真空容器内に導入することによって、例えば、基板に吸着していた水分などに起因して発生した反応性ガスなどの外乱因子に拘わらず、基板上に形成される酸化アルミニウム膜の酸化度を安定させることができる。すなわち、酸化アルミニウムを、酸化度を安定させつつ高い成膜速度で成膜できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法を実現するスパッタリング装置の要部の概略構成を例示する図である。
【図２】高周波アンテナの例を示す側面図である。
【図３】実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法による成膜の過程を説明するための模式図である。
【図４】実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法の効果を模式的に示す図である。
【図５】実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法を実験したときの時間ダイアグラムの一例である。
【図６】実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法の手順を例示するフローチャートである。
【図７】実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法の手順を例示するフローチャートである。
【図８】スパッタ電流値と反応性ガスのプラズマ発光強度との関係を模式的に示す図である。
【図９】スパッタ電流値の変化の予測を用いた反応性ガスの導入量の制御例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。また、各図面は模式的に示されたものであり、例えば、各図面における表示物のサイズおよび位置関係等は必ずしも正確に図示されたものではない。また、一部の図面には、方向を説明するためにＸＹＺ直交座標軸が附されている。該座標軸における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。
【００１９】
＜実施形態について：＞
＜１．スパッタリング装置の構成＞
図１は、実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法を実現するスパッタリング装置１０の要部の概略構成を例示する図である。図２は、高周波アンテナ８０の例を示す側面図である。以下に、図１、図２を参照しつつ、スパッタリング装置１０の構成について説明する。
【００２０】
スパッタリング装置１０は、板状の単金属のアルミニウムのターゲット（単に、「ターゲット」とも称する）６０をイオンによりスパッタし、基板７４の表面に所定の薄膜を形成するためのものである。アルミニウムは導電性である。
【００２１】
スパッタリング装置１０は、真空ポンプ（図示せず）により内部を真空にすることが可能なチャンバー（「真空容器」）１１と、真空排気されたチャンバー１１内にプラズマ生成ガスを導入するプラズマ生成ガス導入部１９と、チャンバー１１内に設けられ、ターゲット６０を保持するターゲット保持部２４と、成膜対象の基板７４を保持する基板ステージ１５と、スパッタ用電源１６２とを備える。また、スパッタリング装置１０は、コンピュータ等を備えてスパッタリング装置１０の各部の動作を統括制御する制御部２００と、酸素の反応性ガスをチャンバー１１内に供給する反応性ガス供給部１９１と、反応性ガス供給部１９１の配管経路中に設けられた流量コントローラ１９２と、光ファイバーのプローブに入射する光の分光強度を測定可能な分光器１１１とをさらに備える。制御部２００は、スパッタリング装置１０の各部と電気的に接続されており、後述する目標電流値などのスパッタリング装置１０の制御に必要な各種の情報は、制御部２００内の記憶部に予め記憶されている。
【００２２】
基板ステージ１５は、ターゲット保持部２４に保持されたターゲット６０の表面（＋Ｚ側の面）と、基板７４の表面（−Ｚ側の面）とが所定の距離を隔てて対向するように、基板７４を保持する。基板７４の直下（−Ｚ側の直ぐ近傍）には、開閉可能な図示省略の成膜シャッターが少なくとも基板７４の全域に亙って設けられている。また、スパッタ用電源１６２は、ベース板（「カソード」）１４に、負電圧の直流のスパッタ電圧（「カソード印加電圧」、「バイアス電圧」）または、負電圧と正電圧とからなるパルス状のスパッタ電圧（「パルス直流電圧」）、若しくは交流のスパッタ電圧を印加することにより、ターゲット６０と、基板ステージ１５に保持された基板７４との間にマグネトロンプラズマ用の電界を生成する。スパッタ用電源１６２は、電圧一定モードで駆動されて、スパッタ用電源１６２からの電圧出力は、定電圧になるように制御される。すなわち、スパッタ用電源１６２は、スパッタ電圧を定電圧制御する。後述するマグネトロンカソードに流れるスパッタ電流値（「バイアス電流値」）は、スパッタ用電源１６２に設けられた電流計１６４に検出されて制御部２００に供給される。酸化アルミニウムの成膜過程におけるアルミニウムのターゲット６０の表面の酸化度（「酸化率」、「酸化状態」）を安定させることにより高品質なパッシべーション膜が成膜できる。定電圧制御を行えば、定電力制御を行う場合に比べて容易に成膜される酸化アルミニウムの酸化度を安定させることができる。また、基板ステージ１５は、図示省略のヒーターもしくは冷却機構を備え、基板７４の温度を制御する。
【００２３】
また、スパッタリング装置１０は、チャンバー１１内に導入されたプラズマ生成ガスの高周波誘導結合プラズマを発生させるプラズマ発生部９０をさらに備える。基板ステージ１５は、チャンバー１１の上部の内壁に、取り付け部材を介して設けられている。
【００２４】
また、プラズマ発生部９０は、ターゲット６０の側面に接触することなく当該側面に沿って配置された線状の高周波アンテナ（「プラズマ源」）８０を備える。高周波アンテナ８０は、金属製パイプ状導体から構成される。そして、プラズマ発生部９０は、高周波アンテナ８０によって、スパッタガスと反応性ガスとのそれぞれの高周波誘導結合プラズマを発生させる。
【００２５】
そして、スパッタリング装置１０は、後述するマグネトロンスパッタ用磁石１２が形成する静磁場によってターゲット６０の表面部分に発生するプラズマ生成ガスのマグネトロンプラズマと、プラズマ発生部９０が発生させたプラズマ生成ガスの高周波誘導結合プラズマとの混合プラズマによるターゲット６０のスパッタリングによって基板７４上の二次元領域に成膜を行う。
【００２６】
チャンバー１１の側面には、開閉可能なゲート３５１が設けられている。成膜対象の基板７４は、ゲート３５１からチャンバー１１内に搬入されて、不図示の固定部材により基板ステージ１５に取り付けられた後、スパッタリングによる成膜を施されて、ゲート３５１からチャンバー１１の外部に搬出される。基板７４への成膜が行われるときには、成膜に先立って、基板７４がチャンバー１１内に搬入されて、ゲート３５１が閉鎖された状態で、不図示の真空ポンプによってチャンバー１１の内部空間である処理室１１３が真空排気される。
【００２７】
そして、ゲート３５１が閉じられた状態でプラズマ生成ガス導入部１９のガス導入口２０からプラズマ生成ガスがチャンバー１１内に導入されることにより、処理室１１３は、一定圧力下、一定のガス分圧下に維持される。ガス導入口２０は、例えば、高周波アンテナ８０とターゲット６０との間の部分などに形成される。プラズマ発生部９０が複数の高周波アンテナ８０を備える場合には、ガス導入口２０は、例えば、各高周波アンテナ８０に対応する位置にそれぞれ設けられる。
【００２８】
スパッタリング装置１０は、反応性スパッタリングによりアルミニウムの酸化物である酸化アルミニウムを成膜するため、プラズマ生成ガスとしては、不活性ガスであるＡｒガスまたはＫｒガスなどのスパッタガスと、酸素（Ｏ２）の反応性ガスとが用いられる。スパッタガスは、図示省略のスパッタガス供給部からプラズマ生成ガス導入部１９を介して供給される。また、プラズマ生成ガス導入部１９は、配管を介して流量コントローラ１９２と接続され、流量コントローラ１９２は、貯留した反応性ガスを供給する反応性ガス供給部１９１と配管を介して接続されている。そして、制御部２００が、スパッタ用電源１６２から供給されるスパッタ電流値をモニタして、制御部２００が流量コントローラ１９２を制御することで、反応性ガス供給部１９１からチャンバー１１内に供給される反応性ガスの導入量が制御される。また、チャンバー１１の側壁には、チャンバー１１内を密閉するとともにチャンバー１１内のプラズマ発光を透過可能な窓部１７が設けられており、窓部の近傍にはプラズマ発光が入射可能なように分光器１１１のプローブ１１２が設けられている。分光器１１１は、少なくとも酸素の反応性ガスのプラズマ発光の輝線の波長である波長７７７ｎｍの光を分光して、その強度を検出可能に構成されている。窓部１７を介して分光器１１１が検出する分光されたプラズマの発光強度は、制御部２００に供給される。制御部２００は、供給される発光強度のうち、酸素の反応性ガスのプラズマ発光の強度に基づいて、後述するように反応性ガスの導入量を制御することが出来る。
【００２９】
チャンバー１１の底部には、開口が設けられると共に、その開口を下側から塞ぐように、後述のベース板１４及びマグネトロンスパッタ用磁石（永久磁石）１２（併せてマグネトロンカソードという）、並びに高周波アンテナ８０を収容するためのターゲット・アンテナ配置部１８が取り付けられている。ターゲット・アンテナ配置部１８とチャンバー１１の底部との接続部はシール材により気密性が確保されている。従って、ターゲット・アンテナ配置部１８の壁はチャンバー１１の壁の一部としての役割を有する。ターゲット・アンテナ配置部１８には、基板ステージ１５の直下の位置にターゲット配置ブロック（ターゲット配置部）１８１が設けられている。それと共に、ターゲット・アンテナ配置部１８の壁内（即ちチャンバー１１の壁内）であってターゲット配置ブロック１８１の側方に、ターゲット配置ブロック１８１を挟むように１対のアンテナ固定ブロック１８２が設けられている。マグネトロンカソードは、ターゲット６０の表面近傍に静磁場を形成する。
【００３０】
ターゲット配置ブロック１８１の上部にはチャンバー１１の処理室１１３がある。ターゲット配置ブロック１８１内にはマグネトロンスパッタ用磁石１２が載置されている。マグネトロンスパッタ用磁石１２の上面にはベース板１４が設けられるとともに、ベース板１４に対向する基板ステージ１５がチャンバー１１の上側内壁に設けられる。基板ステージ１５は、アースされている。なお、基板ステージ１５は、アースされていないフローティング状態でも良い。マグネトロンスパッタ用磁石１２の上下方向の位置は、その上面に設けられたベース板１４に載置されるターゲット６０の上面がターゲット・アンテナ配置部１８の上端付近（上端と同じ位置である必要はない）に配置されるように調整されている。また、ターゲット６０は、ベース板１４と、ターゲット保持部２４とによってベース板１４の上面（＋Ｚ側の面）に保持されている。このようにマグネトロンスパッタ用磁石１２及びベース板１４（併せて、マグネトロンカソード）が設けられることにより、ターゲット６０はチャンバー１１の処理室１１３と面した空間内に配置される。
【００３１】
マグネトロンスパッタ用磁石１２は、ターゲット保持部２４に保持されたターゲット６０の表面を含む領域に静磁場（マグネトロン磁場）を形成して、ターゲット６０の表面部分のプラズマを形成できるようにする。ターゲット６０の表面部分におけるプラズマの広がり方は、チャンバー１１に導入されたプラズマ生成ガスの分圧や、マグネトロンスパッタ用磁石１２が発生させるマグネトロン磁場やターゲットに与える電圧の強度などによって変動する。
【００３２】
また、ターゲット配置ブロック１８１上端とチャンバー１１の処理室１１３との境界には、ターゲット配置ブロック１８１の側壁から内側に向かって延び、ターゲット６０の縁付近（縁を含む部分）に対して一定の距離を保つようにアノード１８９が設けられている。
【００３３】
アンテナ固定ブロック１８２内には高周波アンテナ８０が挿入されている。また、スパッタリング装置１０は、高周波アンテナ８０に高周波電力を供給する高周波電源１６１を備えている。高周波電源１６１は整合回路１６３を介して高周波アンテナ８０に接続されている。
【００３４】
高周波アンテナ８０は、マグネトロンカソードスパッタによるプラズマ発生を支援するためのもので、例えば、図２に示されるように、金属製のパイプ状導体をＵ字形に曲げたものであり、２つのアンテナ固定ブロック１８２内に１個ずつ、「Ｕ」の字を上下逆向きにした状態で立設されている。なお、高周波アンテナ８０の配置態様は、種々に変更可能である。高周波アンテナ８０の形状として、例えば、円弧状の形状が採用されても良い。また、高周波アンテナ８０の巻数は、一周未満である。定在波の発生を防止するために、高周波アンテナ８０の長さは、好ましくは、高周波電源１６１が供給する電力の波長の１／４以下の長さに設定される。高周波アンテナの一端から高周波電力が供給され、他端は接地される。これにより誘導結合プラズマが生成される。このような高周波アンテナ８０が採用されれば、コイル状（渦巻き状）のアンテナを用いて誘導結合プラズマを発生させる手法に比べて、アンテナのインダクタンスが低いためにアンテナの電圧を下げられるので、プラズマダメージを抑制できる。また、アンテナ長を、高周波の波長の１／４以下に短くすることで、定在波の影響によるプラズマのむらに起因したスパッタむら（不均一さ）を抑制することが出来る。また、アンテナをチャンバー内に収容できるのでスパッタ効率を向上できる。さらに、成膜対象の基板サイズに応じて、高周波アンテナ８０の個数を増加させるとともに、ターゲットのサイズを大きくすることにより基板サイズが大きい場合でも、スパッタリング速度の向上を図ることが出来る。
【００３５】
Ｕ字形の高周波アンテナは巻数が１周未満の誘導結合アンテナに相当し、巻数が1周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、高周波アンテナ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容量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、プラズマ電位が低減される。これにより、基板上での低イオンダメージの薄膜形成プロセスが可能となる。高周波アンテナ８０を構成する金属製パイプ状導体は、スパッタリング装置１０の使用時に水などの冷媒１５１をその内部に通過させることにより高周波アンテナ８０を冷却する機能を有する。高周波アンテナ８０の高さ方向の位置は、ターゲット６０の表面近傍のプラズマ密度がより高くなるように、「Ｕ」の字の底部がターゲット６０の上面が同程度の高さよりも数センチ程度高くなるように調整されている。なお、ターゲット６０およびベース板１４なども非常に高温になるため、好ましくは、高周波アンテナ８０と同様に、冷媒１５１によって冷却される。
【００３６】
高周波アンテナ８０の上端側の一部は、アンテナ固定ブロック１８２を貫通して、チャンバー１１の内部側に突設されている。高周波アンテナ８０の該突設部分は、石英などからなる誘電体の保護パイプ４１１により覆われている。
【００３７】
なお、マグネトロンスパッタ用磁石１２によるターゲット６０表面の水平磁束密度の最大値は、２０乃至５０ｍＴ（ミリテスラ）で、高周波誘導結合アンテナの支援がない場合の磁束密度（６０乃至１００ｍＴ）よりも低い磁束密度でも十分なプラズマを生成するこができる。
【００３８】
基板ステージ１５は、基板ステージ１５の下面に設けられた図示省略の爪状部材などによって基板７４を保持することが出来る。基板７４は、例えば、シリコンウエハなどにより構成される。
【００３９】
上記のように構成されたスパッタリング装置１０は、ベース板１４が設けられたチャンバー１１に、スパッタガスと、酸素の反応性ガスとを導入して当該カソードに設けられたアルミニウムのターゲット６０をスパッタし、当該ターゲット６０に対向する基板７４上に酸化アルミニウムを成膜する。
【００４０】
＜２．酸化アルミニウムの成膜過程について＞
図３は、実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法による成膜過程でより多く発生していると予測される現象を説明するための模式図である。図４は、実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法の効果を模式的に示す図である。図４のグラフＧ１は、通常（高周波誘導結合プラズマによるプラズマ発生の支援がなされていない場合）の反応性マグネトロンスパッタリングによる酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の成膜速度と酸素量との関係を示す。グラフＧ２、Ｇ３は、高周波誘導結合プラズマによるプラズマ発生の支援がなされている本実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法による成膜速度と酸素量との関係を示す。グラフＧ２は、スパッタ電圧として負電圧の直流電圧が印加される場合に対応し、グラフＧ３は、スパッタ電圧としてパルス直流電圧、若しくは交流電圧が印加される場合に対応している。
【００４１】
＜２−１．成膜速度の高速化について＞
通常（高周波誘導結合プラズマによるプラズマ発生の支援がなされていない場合）の反応性マグネトロンスパッタリングによる酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の成膜過程においては、チャンバー１１内の酸素分圧が増加すると、ターゲット６０の表面上での酸化反応が促進される。さらに酸素分圧を増加すると、その表面は、ほぼ、ストイキオメトリな酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）に覆われる。ストイキオメトリな酸化アルミニウムは硬度が高いためスパッタイールドが低下し、結果として成膜速度が低下する（図４のグラフＧ１の破線Ｌ１よりも紙面右側の点Ｓ１を含む領域）。
【００４２】
破線枠６０１〜６０３（図３）で囲まれた模式図は、実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法、すなわち、高周波アンテナ８０によって発生した高周波誘導結合プラズマによるプラズマ発生の支援がなされる反応性マグネトロンスパッタリングの際に発生していると予測される、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の成膜過程の一部をそれぞれ示している。なお、この場合も、通常の反応性マグネトロンスパッタリングにおける上述の生成過程も発生していると予測される。
【００４３】
高周波誘導結合プラズマによるプラズマ発生の支援がなされている本実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法によれば、スパッタ電圧として負電圧の直流電圧、負電圧と正電圧とからなるパルス直流電圧、若しくは交流電圧の何れが印加されたとしても、高周波誘導結合プラズマの密度を十分に高めることができる。そして、処理室１１３内には、イオンに比べてラジカルが非常に多くなる。そして、酸素ラジカルが成膜対象の基板７４表面に積極的に作用し、これにより、基板７４表面におけるストイキオメトリな酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の生成が促進される。このように、酸素ラジカルによる基板７４表面の酸化が促進される結果（破線枠６０２内の模式図）、ターゲット表面では低い酸素の添加量でのスパッタ条件を選択できるためストイキオメトリな酸化度よりも低い酸化度の酸化アルミニウム、すなわち非ストイキオメトリな酸化アルミニウム（ＡｌＯ）の状態でのスパッタが促進されターゲット表面は軟化される（破線枠６０１内の模式図）。つまり、ターゲット表面は、低い酸化度の軟化状態の酸化アルミニウムとなり、スパッタイールドが上がる一方、ターゲットからスパッタされたＡｌＯ粒子は、増加した酸素ラジカルにより成膜対象基板の表面上または基板―ターゲット間の真空空間においてストイキオメトリな酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）に変化し、基板上に成膜される（破線枠６０２内の模式図）。従って、成膜対象の基板表面における酸化アルミニウムの成膜速度が、高周波誘導結合プラズマによるプラズマ発生の支援が無い通常の反応性マグネトロンスパッタリングに比べて高速化する（図４のグラフＧ２の点Ｓ２を含む破線Ｌ２と破線Ｌ３との間の領域、およびグラフＧ３の点Ｓ３を含む破線Ｌ３と破線Ｌ４との間の領域）。
【００４４】
なお、スパッタ電圧としてパルス直流電圧、若しくは交流電圧が印加される本実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法によれば、負電圧と正電圧とからなる電圧がターゲットに印加される。負の直流電圧を印加した場合の効果に加えて、ターゲット表面への電子の引き込み効果に伴って、ターゲット表面における酸素ラジカルによってターゲット表面の化学反応による軟化がさらに促進され（破線枠６０３内の模式図）、ターゲット表面からの非ストイキオメトリなＡｌＯのスパッタがさらに促進される。これにより、ターゲットのスパッタイールドがさらに上がるとともに、ターゲット上で酸化膜の形成を抑制することができる。従って、スパッタ電圧としてパルス直流電圧、若しくは交流電圧が印加される本実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法によれば、高周波誘導結合プラズマによるプラズマ発生の支援があり、かつスパッタ電圧として負の直流電圧が印加される本実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法よりも成膜速度をさらに高速化することができる（図４のグラフＧ３の最速の成膜速度に対応した点Ｓ３を含む破線Ｌ３と破線Ｌ４との間の領域）。
【００４５】
＜２−２．酸化度の安定化について＞
スパッタリング装置１０においては、マグネトロンプラズマの発生処理においてスパッタ電圧が定電圧制御されるとともに、マグネトロンカソードに流れるスパッタ電流値が目標電流値になるようにマグネトロンプラズマの発生処理中に反応性ガスのチャンバー１１内への導入量が制御部２００により制御される。具体的には、検出されたスパッタ電流値から目標電流値を引いた差の値に基づいて、差の符号が正であれば、差の値に応じて反応性ガスの導入量を減らし、差の符号が負であれば、差の値に応じて、反応性ガスの導入量を増やす処理が行われる。加減する導入量の値は、例えば、制御部２００の記憶部に予め記憶された演算式や、対応関係を表すテーブルなどを参照することにより制御部２００が求める。
【００４６】
スパッタ電圧が定電圧制御される場合、すなわちスパッタ用電源１６２が電圧一定モードで駆動される場合には、基板７４上に形成される酸化アルミニウム膜の酸化度は、チャンバー１１内の酸素量、すなわち反応性ガス量に応じた安定した平衡点に落ち着こうとする。
【００４７】
また、ターゲット６０の表面の酸化度が高い程、ターゲット６０は、スパッタリングされる際に二次電子を多く放出する。これにより、スパッタ電圧が定電圧制御される場合には、ターゲット６０表面の酸化度が高い程、すなわちチャンバー１１内の反応性ガス量が多いほど、スパッタ電流値は大きくなるとともに、基板７４上に成膜される酸化アルミニウムの酸化度も高くなる。
【００４８】
従って、スパッタ電流値が目標電流値になるように反応性ガスをチャンバー１１内に導入することによって、例えば、基板７４に吸着していた水分などに起因して発生した反応性ガスなどの外乱因子に拘わらず、基板７４上に形成される酸化アルミニウム膜の酸化度を安定させることができる。すなわち、酸化アルミニウムを、酸化度を安定させつつ高い成膜速度で基板７４の表面に成膜できる。
【００４９】
また、反応性ガスの導入量の制御において参照される目標電流値は、好ましくは、成膜される酸化アルミニウムの酸化度が、ストイキオメトリな酸化アルミニウムと、ストイキオメトリな酸化アルミニウムより低い酸化度の酸化アルミニウムとのそれぞれの酸化度の境界付近の酸化度となるときのスパッタ電流値に設定される。
【００５０】
ここで、図４において、破線Ｌ３よりも紙面右側領域の酸素量では、基板７４表面においてストイキオメトリな酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の生成がなされ、破線Ｌ３よりも紙面左側領域の酸素量では、非ストイキオメトリな酸化アルミニウム（ＡｌＯ）が生成される。そして、基板７４の表面に成膜される酸化アルミニウムの酸化度が、例えば、図４の破線Ｌ３付近における点Ｓ２の成膜条件のように、ストイキオメトリな酸化アルミニウムと、ストイキオメトリな酸化アルミニウムより低い酸化度の酸化アルミニウムとのそれぞれの酸化度の境界付近の酸化度となるときに、高いパッシべーション効果を発揮する酸化アルミニウムが成膜されることが判っている。
【００５１】
従って、スパッタリング装置１０における目標電流値に対応した酸化アルミニウムの酸化度は、酸化アルミニウムのパッシべーション効果が高くなる酸化度であるとともに、成膜速度の速い酸化度でもある。従って、ｐ型シリコン基板のパッシべーション膜に好適な高いパッシべーション効果を発揮する酸化アルミニウムを、高い成膜速度で安定して成膜できる。
【００５２】
＜３．スパッタリング装置の動作＞
図６、図７は、実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法の手順を例示するフローチャートである。スパッタリング装置１０は、マグネトロンスパッタ用磁石（永久磁石）１２により、ターゲット６０の近傍に静磁場が形成されている。また、図５は、実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法を実験により実現したときの時間ダイアグラムの一例である。
【００５３】
先ず、図示省略の成膜シャッターを閉じた後、ターゲット６０と基板７４がゲート３５１からチャンバー１１の処理室１１３に搬入される。そして、基板７４が基板ステージ１５に、ターゲット６０がベース板１４に、それぞれ取り付けられて、ゲート３５１が閉鎖される（ステップＳ１１０、図５の時間ｔ０）。なお、ゲート３５１の閉鎖後に処理室１１３内の温度が所定の温度に調整される。
【００５４】
次に、真空ポンプによりチャンバー１１内を真空にした後、チャンバー１１の処理室１１３が目標圧力になるように、Ａｒ等の不活性ガスからなるスパッタガスのチャンバー１１内への導入がプラズマ生成ガス導入部１９を介して開始される（ステップＳ１２０、図５の時間ｔ１）。目標圧力としては、好ましくは、０．２Ｐａ以上であり、かつ、７Ｐａ以下の圧力が採用される。さらにより好ましくは、０．４Ｐａ以上であり、かつ、２Ｐａ以下の圧力が採用される。しかしながら、目標圧力は、これらの圧力に限定されず、より広範な圧力が採用されてもよい。また、目標圧力が３Ｐａ以下の場合には、この後、以降の高周波誘導結合プラズマを点火させるために、一時的に成膜室の圧力を３Ｐａ以上に高めるステップ追加する場合がある。これは当該アンテナをもちいた高周波誘導結合プラズマは、３Ｐａ以下の圧力では点火しづらい特性があるためである。なお、一度プラズマが点火してしまえば、その後、低い圧力（目標圧力）に戻してもプラズマは発生し続けることができる。
【００５５】
続いて、高周波電源１６１から高周波アンテナ８０に高周波電力を投入（ステップＳ１３０、図５の時間ｔ２）することにより、高周波アンテナ８０の周囲に高周波誘導磁界を形成し、スパッタガスの高周波誘導結合プラズマを発生させるプラズマ発生処理（「第１のプラズマ発生処理」）が行われる。後の処理ステップにおいて、酸素の反応性ガスがチャンバー１１内に供給されると、第１のプラズマ発生ステップは、反応性ガスの高周波誘導結合プラズマも発生させる。高周波電力の供給は、酸化アルミニウムの成膜処理が終了するまで継続される。
【００５６】
続いて、ベース板１４とスパッタ用電源１６２によって、負電圧の直流電圧からなるスパッタ電圧、負電圧と正電圧とからなるパルス状のスパッタ電圧、若しくは交流のスパッタ電圧を印加（バイアスの印加）することで、スパッタ電圧印加処理が行われる（ステップＳ１４０、図５の時間ｔ３）。これにより、マグネトロンプラズマ発生処理（「第２のプラズマ発生処理」）が行われる。なお、スパッタ電圧として負電圧の直流電圧が採用される場合には、界面におけるダメージをより抑制しつつ基板７４上に酸化アルミニウムを成膜できる。また、パルス直流電圧と交流電圧の周波数としては、例えば、２０〜１００ＫＨｚが採用されるが、他の周波数が採用されてもよい。スパッタ電圧は、好ましくは、その負電圧の絶対値が１００Ｖ以上であり、かつ、３００Ｖ以下（負電圧が−１００Ｖ以下であり、かつ、−３００Ｖ以上）に制御され、さらにより好ましくは、１５０Ｖ以上であり、かつ、２５０Ｖ以下（負電圧が−１５０Ｖ以下であり、かつ、−２５０Ｖ以上）に制御される。しかしながら、スパッタ電圧の範囲は、これらの範囲内に限定されず、より広い範囲における電圧が採用されてもよい。後の処理ステップにおいて、反応性ガスがチャンバー１１内に供給されると、第２のプラズマ発生ステップは、反応性ガスのマグネトロンプラズマも発生させる。また、スパッタ電圧の印加処理は、酸化アルミニウムの成膜処理が終了するまで継続される。
【００５７】
次に、制御部２００がモニタしているスパッタ電流値が所定の電流値よりも低い値になるまでスパッタガスのみによるプレスパッタを行い、ターゲット６０の表面についた初期酸化被膜を十分にスパッタ除去する（ステップＳ１５０）。
【００５８】
ターゲット６０の表面の初期酸化被膜が十分に除去されると、スパッタ電流値が低い値で略一定値になるので、この時点で反応性ガス供給部１９１からの酸素の反応性ガス（より正確には、５％の酸素ガスとＡｒ等の不活性ガスとの希釈混合ガスが望ましい）の供給が流量コントローラ１９２、プラズマ生成ガス導入部１９を介して開始される（ステップＳ１６０、図５の時間ｔ４）。なお、反応性ガスの供給が開始された後も、処理室１１３の圧力は目標圧力に維持される。また、スパッタの性質上、反応性ガスの供給が開始された後も、しばらくの間、スパッタ電流値が下がる。
【００５９】
そして、供給を開始した反応性ガスの導入量を徐々に増やし、スパッタ電流値を一旦、目標電流値以上に上げる。その後に今度は反応性ガスの導入量を徐々に減じてスパッタ電流値を下げ、スパッタ電流値が目標電流値になった時点で、成膜シャッターを開いて基板７４の表面への酸化アルミニウムの成膜処理を開始するとともに、スパッタ電流値が目標電流値に維持されるように反応性ガスの導入量の制御が開始される（ステップＳ１７０、図５の時間ｔ５）。なお、図５の実験結果では、時間ｔ３から時間ｔ５までの経過時間は５分である。
【００６０】
成膜処理が開始された後も、反応性ガスの導入量の制御は継続されて、スパッタ電流値が目標電流値に維持される。なお、図５に示される実験結果では、反応性ガスの導入量は、曲線Ｌ１１を挟んで増減を繰り返しつつ時間の経過とともに徐々に増加している。これは、例えば、基板７４に付着して残留していた水分などがプラズマ発生時に一気に分解されて酸素（反応性ガス）が急激に増加し、成膜処理の進行とともに残留した水分から生じた反応性ガスが減少するという外乱因子によるものである。スパッタ電流値が目標電流値になるように反応性ガス供給部１９１から供給される反応性ガスの導入量が制御された結果、当該導入量は、徐々に増加している。当該導入量の制御において、反応性ガスのプラズマ発光強度の変化からスパッタ電流値の変化を予測して、スパッタ電流値が目標電流値になるように反応性ガスの導入量を制御してもよい。これにより、スパッタ電流値を目標電流値に保つ精度がより高められる。
【００６１】
図８は、スパッタ電流値と反応性ガスのプラズマ発光強度との関係を模式的に示す図である。図９は、スパッタ電流値の変化の予測を用いた反応性ガスの導入量（酸素供給量）の制御例を模式的に示す図である。
【００６２】
スパッタ電流値は、既述したように、ターゲット６０表面のアルミニウムの酸化度に応じた電流値であるが、酸化反応の性質による時間遅れのために、処理室１１３内の酸素の反応性ガスのプラズマ発光強度の変化に対してスパッタ電流値が遅れて変化する。具体的には、目標電流値Ｉａに対して、例えば、スパッタ電流がグラフ５１のように変化する場合には、反応性ガスのプラズマ発光強度は、例えば、グラフ５２に示されるように変化する。このように、反応性ガスのプラズマ発光強度は、スパッタ電流値の変化に応じて、スパッタ電流値よりも時間的に早く変化する。
【００６３】
図９では、時間Ｔ２１に至る酸素の反応性ガスの処理室１１３への導入量（酸素供給量）がグラフ５５に示されるように、一定値に制御された場合において、目標電流値Ｉａに対してスパッタ電流値がグラフ５３で表され、反応性ガスのプラズマ発光強度がグラフ５４で表されている。時間Ｔ２１は、実験において最新のデータが得られた時間である。この場合には、時間Ｔ２１に至る直前の期間において、反応性ガスのプラズマ発光強度が小さくなっていることから、時間Ｔ２１以降は、時間の経過とともにスパッタ電流値も、例えば、図９に破線で示されるように小さくなることが予測される。この場合には、時間Ｔ２１以降に実際にスパッタ電流値が変化する前に、反応性ガスの導入量を、例えば、グラフ５５の破線で示された部分のように増加させることによって、スパッタ電流値の目標電流値Ｉａからのずれをより小さくすることが出来る。従って、成膜される酸化アルミニウムの酸化度をより安定させつつ酸化アルミニウムを基板７４に成膜することができる。なお、分光器１１１によって検出される反応性ガスのプラズマ発光強度は、窓部１７を透過した光であるため、窓部１７の汚れに起因して、分光器１１１が検出するプラズマ発光強度の絶対値に狂いが生ずる場合があるが、プラズマ発光強度の変化の方向は、正しくなるため、当該変化の方向に基づいて反応性ガスの導入量が制御されることが好ましい。
【００６４】
図７に戻って、成膜された酸化アルミニウムの膜厚が所定厚まで達する（または、所定時間経過する）と、成膜シャッタを閉じて成膜処理が終了される（ステップＳ１８０、図５の時間ｔ６）。なお、図５の実験結果では、時間ｔ５から時間ｔ６までの経過時間は２０分である。そして、スパッタ用電源１６２によるベース板１４へのスパッタ電圧（バイアス）の印加が停止され（ステップＳ１９０、図５の時間ｔ７）、当該停止後（または停止と同時）に高周波電源１６１から高周波アンテナ８０への高周波電力の供給が停止される（ステップＳ２００、図５の時間ｔ８）。次に、ガスの供給が停止され（ステップＳ２１０、図５の時間ｔ９）、ゲート３５１が解放されて、基板７４がチャンバー１１の処理室１１３から搬出される（ステップＳ２２０）。
【００６５】
以上のような本実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法によれば、第１のプラズマ発生ステップは、スパッタガスと酸素の反応性ガスとが導入されたチャンバー１１内に設けられ巻数が一周未満の導体からなる高周波アンテナ８０を用いて、少なくとも第２のプラズマ発生ステップ中にチャンバー１１内に高周波誘導結合プラズマを発生させる。そして、第２のプラズマ発生ステップは、スパッタ電圧をターゲット６０に印加してマグネトロンプラズマを発生させる。従って、酸素ラジカルの増加と、成膜対象の基板７４上の酸化反応の促進、そして、それらに伴う酸化したターゲット６０表面の軟化の総合的な効果により、成膜速度が高速化される。また、本発明によれば、第２のプラズマ発生ステップにおいてスパッタ電圧が定電圧制御されるとともに、マグネトロンカソードに流れるスパッタ電流値が目標電流値になるように第２のプラズマ発生ステップ中に反応性ガスの導入量が制御される。スパッタ電圧が定電圧制御される場合、すなわちスパッタ電源が電圧一定モードで駆動される場合には、基板７４上に形成される酸化アルミニウム膜の酸化度は、チャンバー１１内の酸素量、すなわち反応性ガス量に応じた安定した平衡点に落ち着こうとする。また、スパッタ電圧が定電圧制御される場合には、アルミニウムのターゲット６０表面の酸化度が高い程、すなわちチャンバー１１内の反応性ガス量が多いほど、スパッタ電流値は大きくなるとともに、基板７４上に成膜される酸化アルミニウムの酸化度も高くなる。従って、本発明によれば、スパッタ電流値が目標電流値になるように反応性ガスをチャンバー１１内に導入することによって、例えば、基板７４に吸着していた水分などに起因して発生した反応性ガスなどの外乱因子に拘わらず、基板７４上に形成される酸化アルミニウム膜の酸化度を安定させることができる。すなわち、酸化アルミニウムを、酸化度を安定させつつ高い成膜速度で成膜できる。
【００６６】
また、以上のような本実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法によれば、目標電流値は、成膜される酸化アルミニウムの酸化度が、ストイキオメトリな酸化アルミニウムと、ストイキオメトリな酸化アルミニウムより低い酸化度の酸化アルミニウムとのそれぞれの酸化度の境界付近の酸化度となるときのスパッタ電流値である。この酸化度は、成膜される酸化アルミニウムのパッシべーション効果が高くなる酸化度であるとともに、成膜速度の速い酸化度でもある。従って、ｐ型シリコン基板のパッシべーション膜に好適な高いパッシべーション効果を発揮する酸化アルミニウムを、高い成膜速度で安定して成膜できる。
【００６７】
また、以上のような本実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法によれば、制御ステップにおいて、実際のスパッタ電流値の変化に先立って当該変化に対応して変化する反応性ガスのプラズマの発光強度の変化からスパッタ電流値の変化を予測して、スパッタ電流値が目標電流値になるように反応性ガスの導入量が制御される。従って、酸化度をより安定させつつ酸化アルミニウムを成膜することができる。
【００６８】
また、以上のような本実施形態に係る酸化アルミニウムの成膜方法によれば、スパッタ電圧は負電圧である。従って、界面におけるダメージをより抑制しつつ基板７４上に酸化アルミニウムを成膜できるので、太陽電池シリコン基板のパッシベーション膜により好適な酸化アルミニウムを成膜できる。
【００６９】
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。例えば、高周波アンテナは、メンテナンス性能を向上させるため、そのＵ形状の中央部分の直線部分をアンテナ固定ブロック１８２から突設させることなく配置してもよいし、また、メンテナンス性とプラズマの生成能力のバランスから判断して、その直線部分の上側半分だけが、突設するように配置してもよい。また、複数の基板７４への成膜を連続して行う場合には、チャンバー１１の上部壁面を取り除いて、基板７４がそれぞれ取り付けられた複数の基板ステージ１５を、チャンバー１１の上部に隙間が出来ないように、隣り合う基板ステージ１５同士の前端と後端とを突き合わせて搬送方向に沿って並べた状態で、各基板ステージ１５を搬送しつつ、各基板７４に対する成膜処理を行っても良い。この場合において、プレスパッタによるターゲット６０の初期酸化被膜の除去を行う場合には、例えば、複数の基板ステージ１５のうち先頭の基板ステージ１５を基板７４が取り付けられていないダミー基板とすることにより成膜シャッターを用いることなく初期酸化被膜を除去できる。
【符号の説明】
【００７０】
１０  スパッタリング装置
１１  チャンバー
１２  マグネトロンスパッタ用磁石
１４  ベース板（カソード）
１５  基板ステージ
１６１  高周波電源
１６２  スパッタ用電源
１９  プラズマ生成ガス導入部
２４  ターゲット保持部
６０  ターゲット（アルミニウムターゲット）
７４  基板
８０  高周波アンテナ
９０  プラズマ発生部
１１１  分光器
１６４  電流計
１９１  反応性ガス供給部
１９２  流量コントローラ
２００  制御部
【図１】
2014189827.tif 000003
【図２】
2014189827.tif 000004
【図３】
2014189827.tif 000005
【図４】
2014189827.tif 000006
【図５】
2014189827.tif 000007
【図６】
2014189827.tif 000008
【図７】
2014189827.tif 000009
【図８】
2014189827.tif 000010
【図９】
2014189827.tif 000011