(57)【要約】  本発明は、パターン形成層を有するデバイスを製造するためのプラズマ発生装置であって、プラズマ反応装置チャンバ内に配置された第１の電極アセンブリ（１）および第２の電極アセンブリ（２）と、第１の電極アセンブリ（１）と第２の電極アセンブリ（２）との間で電圧差を発生させるための電源（６）と、を備えるプラズマ発生装置に関する。本発明によれば、第１の電極アセンブリ（１）は、複数の突部（１１）および複数の凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）を備え、突部（１１）および凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）はそれぞれ、前記第２の電極アセンブリ（２）と前記複数の凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）との間か、または前記第２の電極アセンブリ（２）と前記複数の突部（１１）との間のいずれかに選択的に位置する、空間的に隔離された複数のプラズマ区域（２１、２２）を生成するような、基板（５）の表面（５１）から距離（Ｄ１、Ｄ２）のところにある寸法および設定になっている。
2018533158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成されたデバイスを製造するためのプラズマ発生装置であって、
ａ）プラズマ反応装置チャンバと、
ｂ）選択された圧力（Ｐ）で前記プラズマ反応装置チャンバ内に入力ガスを導入するためのガス供給アセンブリと、
ｃ）前記プラズマ反応装置チャンバに配置された第１の電極アセンブリ（１）および第２の電極アセンブリ（２）であって、前記第１の電極アセンブリ（１）が、前記第２の電極アセンブリ（２）から電極間容積の分だけ間隔を置いて配置されている、前記第１の電極アセンブリ（１）および第２の電極アセンブリ（２）と、
ｄ）前記第１の電極アセンブリ（１）と前記第２の電極アセンブリ（２）との間で電圧差を発生させるための電源（６）と、
を備えるプラズマ発生装置において、
ｅ）前記第１の電極アセンブリ（１）が、複数の突部（１１）および複数の凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）を備え、
ｆ）前記第２の電極アセンブリ（２）が、前記複数の突部（１１）および前記複数の凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）に対向する表面（５１）を有する基板（５）を収容するように構成され、
ｇ）前記突部（１１）および前記凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）がそれぞれ、前記入力ガスの前記選択された圧力（Ｐ）で、前記基板（５）の前記表面と前記複数の凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）との間か、または前記基板（５）の前記表面と前記複数の突部（１１）との間のいずれかに選択的に位置する、空間的に隔離された複数のプラズマ区域（２１、２２）を生成するように、前記基板（５）の前記表面（５１）から距離（Ｄ１、Ｄ２）のところにある寸法および設定になっていることを特徴とする、プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記凹部（１２）が、印加された電圧差Ｖ（ｔ）に対して、前記選択された圧力と第２の距離との積が、第１のプラズマ点火閾値（Ｔ１）と第２のプラズマ消滅閾値（Ｔ２）との間に含まれるような、前記基板（５）の前記表面（５１）から前記第２の距離（Ｄ２）のところにある寸法および配置になっており、かつ、前記突部（１１）が、前記印加された電圧差Ｖ（ｔ）に対して、前記選択された圧力（Ｐ）と第１の距離（Ｄ１）との別の積が、前記第１のプラズマ点火閾値（Ｔ１）よりも小さくなっていることで、前記プラズマ発生装置が、前記基板（５）の前記表面と前記突部（１１）との間で局所的にプラズマを発生させずに、前記基板（５）の前記表面と前記凹部（１２）との間で空間的に隔離されたプラズマ区域（２２）を生成するように、前記基板（５）の前記表面（５１）から前記第１の距離（Ｄ１）のところにある寸法および配置になっている、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記突部（１１）が、前記印加された電圧差Ｖ（ｔ）に対して、前記圧力（Ｐ）と第１の距離（Ｄ１）との積が、第１のプラズマ点火閾値（Ｔ１）と第２のプラズマ消滅閾値（Ｔ２）との間に含まれるような、前記基板（５）の前記表面（５１）から前記第１の距離（Ｄ１）のところにある寸法および配置になっており、かつ、前記凹部（１２）が、前記印加された電圧差Ｖ（ｔ）に対して、前記選択された圧力（Ｐ）と第２の距離（Ｄ２）との積が、前記第２のプラズマ消滅閾値（Ｔ２）よりも大きくなっていることで、前記プラズマ発生装置が、前記基板（５）の前記表面と前記凹部（１２）との間で局所的にプラズマを発生させずに、前記基板（５）の前記表面と前記突部（１１）との間で空間的に隔離されたプラズマ区域（２１）を生成するように、前記基板（５）の前記表面（５１）から前記第２の距離（Ｄ２）のところにある寸法および配置になっている、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記第１の電極アセンブリ（１）が、少なくとも第１の部分（１１１）および第２の部分（１２１）であって、前記第１の部分（１１１）が、前記第２の部分（１２１）に対して第１の位置と第２の位置との間で可動性を有することで、前記第１の位置において前記第１の電極アセンブリ（１）が、複数の突部（１１）および複数の凹部（１２）を形成し、かつ、前記第２の位置において、前記第１の電極アセンブリ（１）が、前記基板（５）の前記表面に対向する平坦面を形成するようになっている前記第１の部分（１１１）および前記第２の部分（１２１）を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記複数の凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）が、複数のキャビティ（１５、１５１、１５２、１５３）であって、それぞれが、チャネル（１６、１６１、１６２、１６３）によって前記電極間容積に接続されているキャビティ（１５、１５１、１５２、１５３）を備え、前記キャビティ（１５、１５１、１５２、１５３）が、前記装置が前記選択された圧力（Ｐ）で、前記キャビティ（１５、１５１、１５２、１５３）内でプラズマ（２５）を発生させるような寸法になっており、かつ、前記チャネル（１６、１６１、１６２、１６３）が、前記キャビティ（１５、１５１、１５２、１５３）内で発生した前記プラズマ（２５）が前記電極間容積の方へ拡散するような寸法になっている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記複数の凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）が、共通のキャビティ（１９）に接続された複数のチャネル（１２）を備え、前記共通のキャビティ（１９）が、少なくとも１つのガス入口（４０）、および少なくとも１つのガス出口（４３）に接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記キャビティ（１５、１９、１５１、１５２、１５３）が、正方形、矩形、球状、もしくは円錐状のプロファイルを有し、かつ／または、前記チャネル（１２、１６）が、矩形、台形、円錐状、もしくは円筒状の形状の中から選択された断面形状か、または、前記基板（５）の前記表面（５１）上に、決められた空間プロファイルを有するパターンを生成するように選択された形状を有する、請求項５または６に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記第１の電極アセンブリ（１）が、少なくとも凹部（１７）の第１のサブセット、および凹部（１８）の第２のサブセットを備え、前記凹部（１７）の第１のサブセットが、前記凹部（１８）の第２のサブセットから電気的に絶縁されており、かつ、前記第１の電極アセンブリ（１）が、第１のサブ電極（４７）、および第２のサブ電極（４８）を備え、前記第１のサブ電極（４７）が、前記凹部（１７）の第１のサブセットを、前記第２のサブ電極（４８）が、前記凹部（１８）の第２のサブセットをそれぞれ電気的に接続しているとともに、前記電源（６）が前記第１のサブ電極（４７）と前記第２の電極アセンブリ（２）との間で第１の電圧差を、前記第２のサブ電極（７８）と前記第２の電極アセンブリ（２）との間で第２の電圧差を、それぞれ発生させるように構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
前記第１の電極アセンブリ（１）が、少なくとも凹部（１３）の第１のサブセット、および凹部（１４）の第２のサブセットを備えるとともに、前記ガス供給アセンブリが、第１の入力ガスライン（４１）、および第２の入力ガスライン（４２）を備え、前記第１のガスライン（４１）が、前記凹部（１３）の第１のサブセットと、前記第２のガスライン（４２）が、前記凹部（１４）の第２のサブセットと、それぞれ流体的に連通していることで、第１の入力ガスを前記凹部（１３）の第１のサブセット内に、第２の入力ガスを前記凹部（１４）の第２のサブセット内に、それぞれ注入するようにしている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記複数の突部（１１）、および前記複数の凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）が、一次元または二次元の周期的配列で並べられている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】
前記第１の電極アセンブリ（１）、および／または前記第２の電極アセンブリ（２）が、平行移動ステージまたは回転ステージ上に取り付けられた、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１２】
前記電源（６）が、前記第１の電極と前記第２の電極との間で印加される電圧差を発生させるように構成されており、前記電圧差が、時間が経過しても一定であるか、または前記電圧差が経時変化し、５００ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲の単一の基本周波数を含むか、または５００ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲の基本周波数の複数の高調波を含み、かつ、前記複数の高調波の振幅および位相がそれぞれ、振幅が非対称である波形、および／または傾きが非対称である波形を有する電圧差を発生させるように選択される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１３】
空間分解プラズマ処理を用いてパターン形成されたデバイスを製造する方法であって、
ａ）プラズマ発生装置のプラズマ反応装置チャンバ内に基板（５）であって、第２の電極アセンブリ（２）と接触し、かつ、複数の突部（１１）および複数の凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）を備える第１の電極アセンブリ（１）に対向する表面（５１）を有する基板（５）を配置するステップと、
ｂ）選択された圧力（Ｐ）の下で、前記プラズマ反応装置チャンバ内に入力ガスまたはガス混合物を注入するステップと、
ｃ）前記基板（５）の前記表面（５１）から第１の距離（Ｄ１）のところに前記突部（１１）があり、かつ、第２の距離（Ｄ２）のところに前記凹部（１２）があるように、前記第１の電極アセンブリ（１）を構成するステップと、
ｄ）前記第１の電極アセンブリ（１）と、前記第２の電極アセンブリ（２）との間で電圧差を印加するステップと、を含むとともに、前記突部（１１）および前記凹部（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８）がそれぞれ、前記基板（５）の前記表面（５１）と前記複数の凹部（１２）との間か、または前記基板（５）の前記表面（５１）と前記複数の突部（１１）との間のいずれかに選択的に位置する、空間的に隔離された複数のプラズマ区域（２１、２２）を生成するように、前記基板（５）の前記表面（５１）から距離（Ｄ１、Ｄ２）のところにある寸法および設定になっていることで、前記基板（５）の前記表面上にパターンを形成するようにする、パターン形成されたデバイスを製造する方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のパターン形成されたデバイスを製造する方法であって、
ｅ）前記第１の電極アセンブリ（１）の凹部（１７）の第１のサブセットを、凹部（１８）の第２のサブセットから電気的に絶縁するステップと、
ｆ）前記第２の電極アセンブリ（２）と前記凹部（１７）の第１のサブセットとの間で第１の電圧差を、前記第２の電極アセンブリ（２）と前記凹部（１８）の第２のサブセットとの間で第２の電圧差を、それぞれ印加するステップと、をさらに含む、パターン形成されたデバイスを製造する方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載のパターン形成されたデバイスを製造する方法であって、
ｇ）第１のガスライン（４１）を前記第１の電極アセンブリ（１）の凹部（１３）の第１のサブセットに、第２のガスライン（４２）を前記第１の電極アセンブリ（１）の凹部（１４）の第２のサブセットに、それぞれ流体的に接続するステップと、
ｈ）第１の入力ガスを前記凹部（１３）の第１のサブセット内に、第２の入力ガスを前記凹部（１４）の第２のサブセット内に、それぞれ注入するステップと、をさらに含む、パターン形成されたデバイスを製造する方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載のパターン形成されたデバイスを製造する方法であって、ステップａ）の前に、
ステップａ）において前記第１の電極アセンブリ（１）に対向するように意図された前記基板の前記表面（５１）上に、均質な層（３０）を堆積する最初のステップをさらに含むとともに、ステップｂ）において注入された前記入力ガスまたはガス混合物が、ステップｄ）において生成された前記空間的に隔離されたプラズマ区域（２６）が、空間的に選択的な前記均質な層（３０）のエッチングを生成するように選択されることで、前記均質な層（３０）で開口（３６）をエッチングすることによりパターン形成層（１３０）を形成するようにする、パターン形成されたデバイスを製造する方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のパターン形成されたデバイスを製造する方法であって、ステップｄ）の後に、
ｌ）前記開口（３６）上、および前記パターン形成層（１３０）上に別の均質な層（３８）を堆積する別のステップと、
ｍ）別の一連のステップａ、ｂ）、ｃ）およびｄ）を適用するステップと、をさらに含むとともに、前記別のステップｂ）において注入された前記入力ガスまたはガス混合物が、前記別のステップｄ）において生成された前記空間的に隔離されたプラズマ区域（２８）が、前記パターン形成層（１３０）上に、空間的に選択的な前記別の均質な層（３８）のエッチングを生成するように、かつ、前記パターン形成層（１３０）の前記開口（３６）内に別のパターン形成層（１３８）を形成するように選択される、パターン形成されたデバイスを製造する方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載のパターン形成されたデバイスを製造する方法であって、ステップｄ）の後に、
ｎ）別の一連のステップａ、ｂ）、ｃ）およびｄ）を適用するステップをさらに含むとともに、前記別のステップｂ）において注入された前記入力ガスまたはガス混合物が、前記別のステップｄ）において生成された前記空間的に隔離されたプラズマ区域（２９）が、前記パターン形成層（１３０）の前記開口（３６）内に空間的に選択的な別のパターン形成層（１３９）の堆積を生成するように選択される、パターン形成されたデバイスを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料の堆積および／またはエッチングに用いられるプラズマを発生させ、処理するための装置および方法に関する。
【０００２】
より正確には、本発明は、従来のマスキング、フォトリソグラフィ、またはレーザ処理ステップと比較して手ごろなコストで、プラズマ堆積および／またはプラズマエッチングによって生成された、パターン形成された薄膜を組み込んだデバイスを製造するための装置および方法に関する。
【０００３】
本発明は、製造コストを低減して高効率太陽電池を製造することにもまた関する。本発明は、特に、櫛型バックコンタクト（ＩＢＣ：ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ  ｂａｃｋ  ｃｏｎｔａｃｔ）太陽電池の製造に関する。
【背景技術】
【０００４】
多くの文献に、パターン形成された薄膜を組み込んだデバイス、特に太陽電池デバイスの製造のためのデバイスおよび方法が記載されている。
【０００５】
薄膜堆積および／またはエッチングのステップは、様々な技術によって、特にプラズマ促進化学蒸着（ＰＥＣＶＤ：ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、概して低温（３００℃未満）で実現することができる。
【０００６】
マイクロエレクトロニクスでは、パターン形成ステップは概して、フォトリソグラフィに基づいて、１マイクロメータ未満の限界寸法（ＣＤ：ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）、および非常に高いアスペクト比を有する、パターン形成された薄膜を生成する。しかしながら、フォトリソグラフィは追加の材料、処理ステップ、およびステッパなどの高価なツールを必要とし、したがって多大な製造コストにつながる。解像度がはるかに低い技術を用いることもできるが、これらもまた、複数のマスキングおよびエッチングステップを伴う。
【０００７】
レーザアブレーションを用いて、マスキングを伴わずに、薄膜積層体に穴を形成することもまた可能である。しかしながら、レーザ処理もやはり高価である。
【０００８】
高効率の産業用結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）太陽電池は、局所的な接触を用いて、金属と接触する表面積を縮小したり、または金属グリッド線によるシェーディングを低減したりしている。
【０００９】
最高効率の産業用ｃ−Ｓｉセルは、櫛型バックコンタクト（ＩＢＣ）構成を用いるが、これは、より多くの処理ステップ、すなわち、点接触のための誘電体開口を形成するためのレーザアブレーション、またはＩＢＣコンタクトを形成するためのリソグラフィを伴い、実装するには高価な設計である。とは言え、ＩＢＣ設計および点接触は、Ｒ．Ｓｗａｎｓｏｎらによって記載されているように、産業界において現在用いられている（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ３３ｒｄ  ＩＥＥＥ  ＰＶＳＣ，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ，ＵＳＡ，２００８）。
【００１０】
別の産業用高効率設計（ＨＩＴ技術）は、パッシベーション層としてＰＥＣＶＤによって堆積された、薄い真性水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層を用いている。ＨＩＴパッシベーションは、低温（約２５０℃未満）で有利に実現されることで、処理のサーマルバジェットを減少させ、ウェーハ表面に対して非常に良好なパッシベーション特性をもたらす。
【００１１】
Ｐａｎａｓｏｎｉｃ（ＭａｓｕｋｏらによるＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ  ４（２０１４）１４３３−１４３５）は最近、広面積ＨＩＴパッシベーションを用いたＩＢＣ太陽電池設計を実証した。しかしながら、ＩＢＣ構成において薄い真性ａ−Ｓｉ：Ｈパッシベーション層を用いることは、ドープされた層に対してフォトリソグラフィを用いて、パターン形成するステップがその後に必要になり、低温ＨＩＴパッシベーションのコスト効率が低下する。
【００１２】
シリコンウェーハの真新しい（酸化物を除去した）表面上でマスキング動作を実施する際の課題の１つは、この表面が、損傷および汚染に対して非常に敏感であることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の目的の１つは、パターン形成された構造、特に高効率太陽電池用途または半導体デバイスもしくは光電子デバイス用のパターン形成表面、またはパターン形成層などを有するデバイスを形成するための装置および方法を、製造コストを低減し、好ましくは低温で提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、ＩＢＣ太陽電池に櫛型コンタクトを形成するための、および／または太陽電池に点接触のための誘電体開口を形成するための、代替的な装置および方法を提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、単一の処理フローステップで、および／または単一の処理ツールチャンバ内で表面パッシベーションおよびパターン形成の両方を可能にする、完全に統合された方法および装置を提供することで、表面の損傷、汚染を防ぎ、追加のツール関連の資本コストを回避するようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的は、本発明により、パターン形成層または表面を有するデバイスを製造するためのプラズマ発生装置を提供することによって実現される。このプラズマ発生装置は、プラズマ反応装置チャンバと、選択された圧力でプラズマ反応装置チャンバ内に入力ガスを導入するためのガス供給アセンブリと、プラズマ反応装置チャンバ内に配置された第１の電極アセンブリおよび第２の電極アセンブリであって、第１の電極アセンブリが第２の電極アセンブリから電極間容積の分だけ間隔を置いて配置されている、第１の電極アセンブリおよび第２の電極アセンブリと、第１の電極アセンブリと第２の電極アセンブリとの間で、経時変化する電圧差または一定の電圧差Ｖ（ｔ）を発生させるための電源と、を備える。
【００１７】
本発明によれば、第１の電極アセンブリが、複数の突部および複数の凹部を備え、第２の電極アセンブリが、複数の突部および複数の凹部に対向する表面を有する基板を収容するように構成されている。突部および凹部がそれぞれ、入力ガスの選択された圧力で、基板の前記表面と前記複数の凹部との間か、または基板の前記表面と前記複数の突部との間のいずれかに選択的に位置する、空間的に隔離された複数のプラズマ区域を生成するような、基板の表面からの距離にある寸法および設定になっている。
【００１８】
このように、プラズマ発生装置により、突部および凹部によって概略的に境界が定められた、パターンを画定する領域で基板の表面上でプラズマ処理を行うことで、基板の表面上にパターンを形成することが可能になる。
【００１９】
本発明により、プラズマ促進化学蒸着を用いて、基板表面に触れずに、空間的に選択的なパターン形成層（複数可）の堆積が可能になる。プラズマ条件、特に入力ガスの化学組成によっては、本発明により、空間的に選択的な基板の表面のエッチングが可能になることで、プラズマ促進化学蒸着エッチングを用いて、基板表面に触れずに、開口を有するパターン形成された表面を形成することもまた可能になる。言いかえれば、本発明は、基板の表面上にマスクを施さずに、マスキング動作を実現する。
【００２０】
本開示は電力供給された第１の電極アセンブリを成形することに基づき、これにより第１の電極アセンブリの幾何学的寸法と同様にシャドーイング効果を用いて、プラズマの点火を、明確に画定された容積に横方向に制限する。これにより、概略的なマスキング動作の実施が可能になる。さらに、リアルタイムで電極構成を変更することにより、複数のパターンを実施することができる。さらに、電極を基板の表面から離すことにより、同じプラズマ反応装置チャンバ内で均一なマスクレス堆積、またはエッチング処理が実施可能であり、これによりプラズマ点火が、突部と凹部によって横方向に制限されるのではなく、電極間容積にわたって延在するようにしている。
【００２１】
動作の特定のレジームによれば、一定のＤＣ電位、または、理想的には５００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの無線周波数範囲の周波数成分を有する経時変化する電圧差とすることができる、所与の最適な印加電圧差Ｖ（ｔ）に対して、凹部が、印加電圧差Ｖ（ｔ）に対して、選択された圧力と第２の距離との積が、第１のプラズマ点火閾値と第２のプラズマ消滅閾値との間に含まれるような、基板の表面から第２の距離のところに配置される寸法になっており（これにより凹部と基板の表面との間で確実に局所的なプラズマが点火されるようにする）、かつ、突部が、印加電圧差Ｖ（ｔ）に対して、選択された圧力と第１の距離との別の積が、第１のプラズマ点火閾値よりも小さいような、基板の表面から第１の距離のところに配置される寸法になっており（これにより、突部と基板の表面との間で決してプラズマが点火されないようにする）、その結果、プラズマ発生装置が、基板の表面と突部との間で局所的にプラズマを発生させずに、基板の表面と凹部との間で空間的に隔離されたプラズマ区域を生成するようになっている。
【００２２】
本発明の特定の態様によれば、一定のＤＣ電位、または、理想的には無線周波数範囲（５００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ）の周波数成分を有する経時変化するＤＣ電位とすることができる、所与の最適な印加電圧差Ｖ（ｔ）に対して、突部が、印加電圧差Ｖ（ｔ）に対して、圧力と第１の距離との積が、第１のプラズマ点火閾値と第２のプラズマ消滅閾値との間に含まれるような、基板の表面から第１の距離のところに配置される寸法になっており（これにより、突部と基板の表面との間で確実に局所的なプラズマが点火されるようにする）、かつ、凹部が、印加電圧差Ｖ（ｔ）に対して、選択された圧力と第２の距離との別の積が、第２のプラズマ消滅閾値よりも大きいような、基板の表面から第２の距離のところに配置される寸法になっており（これにより、凹部と基板の表面との間で決して局所的にプラズマが点火されないようにする）、その結果、プラズマ発生装置が、基板の表面と凹部との間で局所的にプラズマを発生させずに、基板の表面と突部との間で空間的に隔離されたプラズマ区域を生成するようになっている。
【００２３】
さらに別の動作のレジームによれば、第１の電極アセンブリが、基板の表面から第１の距離のところに配置された矩形のプロファイルの複数の突部と、基板の表面から第２の距離のところに底部を有する矩形のプロファイルの複数の凹部と、を備える。
【００２４】
本発明の特定の実施形態によれば、第１の電極アセンブリが、少なくとも第１の部分および第２の部分を備え、この第１の部分は、第２の部分に対して第１の位置と第２の位置との間で可動性を有することで、第１の位置において、前記第１の電極アセンブリが、複数の突部および複数の凹部を形成し、かつ、第２の位置において、第１の電極アセンブリが、基板の表面に対向する平坦面を形成するようになっている。
【００２５】
本発明の別の実施形態によれば、複数の凹部が、複数のキャビティを備え、各キャビティは、チャネルによって電極間容積に接続されている。キャビティは、装置が、選択された圧力で、前記キャビティ内でプラズマを発生させるような寸法になっており、かつ、チャネルは、キャビティ内で発生したプラズマが、電極間容積の方へ拡散するような寸法になっている。
【００２６】
この実施形態の特定の態様によれば、複数の凹部または複数の凹部のサブセットが、共通のキャビティに接続されている。この共通のキャビティは、少なくとも１つのガス入口、および少なくとも１つのガス出口に接続されていることで、最適なガス流条件を確保するようにしている。
【００２７】
この実施形態の特定の態様によれば、前記キャビティは、正方形、矩形、球状、もしくは円錐状のプロファイルを有し、かつ／または、チャネルは、矩形、台形、円錐状、もしくは円筒状の形状の中から選択された断面形状か、または、決められた空間プロファイルを有するパターンを基板の表面上に生成するように選択された形状を有する。任意選択的に、共通のキャビティに相互接続されているチャネル、相互接続されたチャネルのチャネルはそれぞれ、決められたプロファイル形状を有するパターン形成された特徴部を形成するように、決められた形状を有するガス入口および／またはガス出口を有する。
【００２８】
特定の実施形態によれば、第１の電極アセンブリが、少なくとも凹部の第１のサブセット、および凹部の第２のサブセットを備え、凹部の第１のサブセットは、凹部の第２のサブセットから電気的に絶縁されており、かつ、第１の電極アセンブリは、第１のサブ電極、および第２のサブ電極を備え、第１のサブ電極が凹部の第１のサブセットを、第２のサブ電極が凹部の第２のサブセットを、それぞれ電気的に接続しているとともに、電源が、第１のサブ電極と第２の電極アセンブリとの間で第１の電圧差、第２のサブ電極と第２の電極アセンブリとの間で第２の電圧差を、それぞれを発生させるように構成されている。
【００２９】
特定の態様によれば、第１の電極アセンブリが、少なくとも凹部の第１のサブセット、および凹部の第２のサブセットを備えるとともに、ガス供給アセンブリが、第１の入力ガスライン、および第２の入力ガスラインを備え、第１のガスラインが凹部の第１のサブセットと、第２のガスラインが凹部の第２のサブセットと、それぞれ流体的に連通していることで、第１の入力ガスを凹部の第１のサブセット内に、第２の入力ガスを凹部の第２のサブセット内に、それぞれ注入するようにしている。
【００３０】
本発明の特定の有利な態様によれば、複数の突部および複数の凹部が、一次元または二次元の周期的配列で並べられている。
【００３１】
本発明の別の特定の有利な態様によれば、第１の電極アセンブリおよび／または第２の電極アセンブリが、平行移動ステージまたは回転ステージ上に取り付けられている。
【００３２】
本発明の別の実施形態によれば、プラズマ発生装置が、第１の電極と第２の電極との間で印加される電圧差を発生させるように構成された電源を備え、電圧差は、時間が経過しても一定であるか、または５００ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲の単一の基本周波数を含むか、または５００ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲の基本周波数の複数の高調波を含み、かつ、複数の高調波の振幅および位相がそれぞれ、振幅が非対称である（例えば、一連の山部または谷部に似た）波形、または傾きが非対称である（例えば、鋸歯状電圧波形に似た）波形を有する電圧差を発生させるように選択されている。
【００３３】
本発明は、空間分解プラズマ処理を用いてパターン形成されたデバイスを製造する方法にもまた関する。この方法は、
−プラズマ発生装置のプラズマ反応装置チャンバ内に、基板であって、第２の電極アセンブリと接触し、かつ、複数の突部および複数の凹部を備える第１の電極アセンブリに対向する表面を有する基板を配置するステップと、
−選択された圧力（Ｐ）の下で、プラズマ反応装置チャンバ内に入力ガスまたはガス混合物を注入するステップと、
−基板の表面から、第１の距離のところに突部があり、かつ、第２の最大距離のところに凹部があるように、第１の電極アセンブリを構成するステップと、
−第１の電極アセンブリと、第２の電極アセンブリとの間でＤＣ電圧差または無線周波数電圧差を印加するステップと、を含むとともに、突部および凹部がそれぞれ、入力ガスの選択された圧力で、基板の表面と複数の凹部との間か、または基板の表面と複数の突部との間のいずれかに選択的に位置する、空間的に隔離された複数のプラズマ区域を生成するような、基板の表面からの距離のところにある寸法および設定になっていることで、堆積またはエッチングにより基板の表面上にパターンを形成するようにしている。
【００３４】
特定の有利な態様によれば、パターン形成されたデバイスを製造する方法が、第２の電極アセンブリに対して第１の電極アセンブリを移動させることで、第１の距離、および／または第２の距離をそれぞれ、選択された圧力と第１の距離との積、ならびに選択された圧力と第２の距離との積がそれぞれいずれも、第１のプラズマ点火閾値と第２のプラズマ消滅閾値との間に含まれるように修正するようにすることにより、電極間容積にわたって延在する空間的に均一なプラズマ区域を生成するようにするステップをさらに含む。
【００３５】
別の特定の有利な態様によれば、パターン形成されたデバイスを製造する方法が、
−第１の電極アセンブリの凹部の第２のサブセットから凹部の第１のサブセットを電気的に絶縁するステップと、
−第２の電極アセンブリと凹部の第１のサブセットとの間で第１の電圧差を、第２の電極アセンブリと凹部の第２のサブセットとの間で第２の電圧差を、それぞれ印加するステップと、をさらに含む。
【００３６】
別の特定の有利な態様によれば、パターン形成されたデバイスを製造する方法が、
−第１のガスラインを第１の電極アセンブリの凹部の第１のサブセットに、第２のガスラインを第１の電極アセンブリの凹部の第２のサブセットに、それぞれ流体的に接続するステップと、
−第１の入力ガスを凹部の第１のサブセット内に、第２の入力ガスを凹部の第２のサブセット内に、それぞれ注入するステップ、および／または、
−凹部の第１のサブセットに接続された第１のガス流出口を、凹部の第２のサブセットに接続された第２のガス流出口をそれぞれ設けて、ガス組成の混合を防止し、凹部の第１のサブセットおよび凹部の第２のサブセットの下で様々な堆積／エッチング処理を実現するステップと、をさらに含む。
【００３７】
別の特定の有利な態様によれば、パターン形成されたデバイスを製造する方法が、ステップａ）の前に、
ステップａ）において第１の電極アセンブリに対向するように意図された基板の表面上に、均質な層を堆積する最初のステップをさらに含むとともに、ステップｂ）において注入された入力ガスまたはガス混合物が、ステップｄ）において生成された空間的に隔離されたプラズマ区域が、空間的に選択的な均質な層のエッチングを生成するように選択されることで、均質な層で開口をエッチングすることによりパターン形成層を形成するようにしている。
【００３８】
別の特定の有利な態様によれば、パターン形成されたデバイスを製造する方法が、ステップｄ）の後に、
ｉ）開口上、およびパターン形成層上に別の均質な層を堆積する別のステップと、
ｊ）別の一連のステップａ、ｂ、ｃ）およびｄ）を適用するステップをさらに含むとともに、前記別のステップｂ）において注入された入力ガスまたはガス混合物が、前記別のステップｄ）において生成された空間的に隔離されたプラズマ区域が、パターン形成層上に、空間的に選択的な前記別の均質な層のエッチングを生成するように選択されることで、パターン形成層の開口内に、別のパターン形成層を形成するようにしている。
【００３９】
別の特定の有利な態様によれば、パターン形成されたデバイスを製造する方法が、ステップｄ）の後に、
ｋ）別の一連のステップａ、ｂ、ｃ）およびｄ）を適用するステップをさらに含むとともに、前記別のステップｂ）において注入された入力ガスまたはガス混合物が、前記別のステップｄ）において生成された空間的に隔離されたプラズマ区域が、パターン形成層の開口内に、空間的に選択的な別のパターン形成層の堆積を生成するように選択される。
【００４０】
本発明は、プラズマ発生装置内での、および／または本明細書に開示されているようなパターン形成されたデバイスを製造する方法を用いた、太陽光電池デバイスの製造に特に当てはまる。
【００４１】
本明細書は、単に非限定的な例示の目的でのみ与えられ、添付の図面を参照すると、一層よく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態によるプラズマ処理装置の、第１の動作レジームにおける断面を概略的に表す。
【図２】プラズマ処理装置の第１の実施形態の、別の動作レジームにおける断面を概略的に表す。
【図３】一般にパッシェン（Ｐａｓｃｈｅｎ）曲線と呼ばれる、電極離隔距離による入力ガス圧力の積の関数としての、プラズマ処理装置の火花電圧曲線を概略的に表す。
【図４Ａ−４Ｂ】第１の実施形態の、２つの部分からなる電極を有するプラズマ処理装置の変形例の断面を概略的に表す。
【図５Ａ−５Ｃ】本発明の実施形態による、空間分解プラズマを用いてパターン形成されたデバイスの様々な製造ステップの例を概略的に表す。
【図６】図５の例示的な処理から得られた櫛型電極を概略的に図示する。
【図７Ａ−７Ｂ】本発明の様々な実施形態による空間分解プラズマ処理を用いて、点接触を形成する例を図示する。
【図８】プラズマ処理装置の第２の実施形態の断面を概略的に表す。
【図９】プラズマ処理装置の第２の実施形態による電極設計の変形例の断面を概略的に表す。
【図１０】プラズマ処理装置の第２の実施形態による様々なキャビティの断面を概略的に表す。
【図１１】ガス注入の構成のさらに別の変形例の断面を概略的に表し、チャンネルが共通のキャビティに接続されている。
【図１２】本発明の実施形態による電極構成の別の変形例の断面を概略的に表す。
【図１３】本発明の別の実施形態によるガス注入の構成のさらに別の変形例の断面を概略的に表す。
【図１４】試料の表面に対してプラズマ領域の近接度を調節するように構成された、様々な波形の印加電圧差のさらに別の変形例の断面を概略的に表す。
【図１５】基板上に均質な層を堆積するための処理ツール、および方法の一例を図示する。
【図１６】図１５で堆積された均質な層の選択的なプラズマエッチングを実現する処理ツール、および方法の一例を図示する。
【図１７】ＩＢＣ太陽電池用のｎ型フィンガおよびｐ型フィンガを堆積する処理フローの一例を示す。
【図１８】ＩＢＣ太陽電池用のｎ型フィンガおよびｐ型フィンガを堆積する処理フローの代替的な一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本開示は、プラズマ点火の領域を空間的に、より正確には横方向に制限することによって、ＰＥＣＶＤ堆積またはエッチングのようなプラズマ処理の非接触マスキングを行う技術に関する。
【００４４】
一実施形態では、これは、概して低圧（＜１０トル）で第１のレジームで動作している無線周波数ＰＥＣＶＤシステム用の電源電極設計により実現され、第１の電極アセンブリと基板との間の距離が、堆積に用いられるプラズマのシース幅よりも小さいことにより、第１の電極アセンブリの突部の近傍でプラズマの点火が抑制される。
【００４５】
様々な実施形態では、電極のチャネルまたは穴が、第１の動作レジームでのプラズマの着火場所を決定し、距離が小さいことにより、低圧でのプラズマ点火が防止される。
【００４６】
別の動作レジームでは、概して高圧（＞１０トル）で、第１の電極アセンブリのプラズマの点火は、第１の電極アセンブリと基板との間の距離が、プラズマに用いられる選択された圧力および電圧条件下で、凹部でプラズマを維持するには、大きすぎることにより、突部の近傍で可能になり、凹部の近傍で抑制される。
【００４７】
空間的に選択的なプラズマ点火により、表面と接触せずに薄膜を、所定の領域に堆積、またはエッチングすることで、非接触マスキングを実現することが可能になる。この技術によって得られるパターン形成層の限界寸法および特徴部の寸法は、１ミリメートル未満の範囲（１〜数百マイクロメートル）にあり、櫛型バックコンタクト（ＩＢＣ）太陽電池または太陽電池用の点接触の開口の製造に必要な寸法と矛盾しない。
【００４８】
デバイス
図１は、本発明の第１の実施形態による、第１のレジームで動作しているプラズマ処理装置の断面を概略的に表す。概して、プラズマ処理装置は、入力ガスを注入するための加圧ガスラインと流体的に接続している真空チャンバと、出力ガスを排出するための真空ポンプシステムと、を備える。真空チャンバは、基板ホルダと、反応チャンバ内のプラズマに電力を供給するための電極システムと、を封入している。
【００４９】
より具体的には、第１の電極アセンブリ１と、第２の電極アセンブリ２と、を備える無線周波数（ＲＦ）容量結合プラズマ反応装置の代表的な場合を検討する。ＲＦ電源６が、第１の電極アセンブリ１および第２の電極アセンブリ２に電気的に接続されていることで、第１の電極アセンブリと、第２の電極アセンブリとの間でＲＦ電圧差を印加するようにしている。この例では、第２の電極アセンブリ２は、第１の電極アセンブリ１が電源電極となるように、接地に電気的に接続されている。
【００５０】
基板５の表面５１が、第１の電極アセンブリ１に対向するように、基板５が第２の電極アセンブリ２上に配置されている。基板は、例えば、単結晶シリコンもしくは多結晶シリコン、またはガラス基板などの半導体である。あるいは、基板５は、表面５１を形成する薄膜積層体を含むことができる。基板５の表面５１は、平坦であってもよいし、パターンが形成された表面であってもよい。
【００５１】
図１の例では、第２の電極アセンブリ２は、従来の容量結合プラズマ反応装置のように、平坦である。対照的に、この第１の実施形態では、第１の電極アセンブリ１は、互いに分離された、または突部１１に取り囲まれた複数の凹部１２を備える。図１の例では、突部１１および凹部１２は、基板の表面に平行な軸Ｘに沿って、幅がそれぞれＷ１、Ｗ２である矩形形状を有する。突部１１は、基板の表面５１から第１の距離Ｄ１のところにあり、凹部１２は、基板の表面５１から第２の距離Ｄ２のところにある。ガス注入システム（図１には示されていない）は、入力ガスが第１の電極アセンブリと第２の電極アセンブリとの間の電極間容積を満たし、したがって凹部１２を満たすように構成されている。
【００５２】
より正確には、図１に図示された第１のレジームでは、第１の距離Ｄ１は、印加電圧、およびプラズマ反応装置チャンバ内の入力ガスの選択された圧力Ｐで、第１の距離Ｄ１が、プラズマ点火閾値に相当する第１の閾値よりも小さくなるように調節されている。この第１のレジームは、概して、低圧（＜１０トル）で動作される。第１のレジームの動作条件の一例として、入力ガスは、０．１〜１０トルの圧力で、最低限、堆積前駆体ガス（ＳｉＨ４など）またはエッチングガス（ＳＦ６など）および、場合によっては第２のバッファガス（Ｈ２など）の混合物であり、幅Ｗ１は、０．７５ｍｍ〜２ｍｍであり、第１の距離Ｄ１は０．１〜１．０ｍｍに設定されている。これにより、この第１の距離Ｄ１が、選択された印加ＲＦ電圧に対して、２００Ｖ〜８００Ｖの振幅で、突部１１と試料５の表面５１との間でプラズマ点火するには小さすぎるようにしている。
【００５３】
しかしながら、この第１のレジームでは、凹部１２は、第２の距離Ｄ２が、プラズマ点火閾値に相当する第１の閾値を上回るように寸法決めされている。このため、いくつかの局所的なプラズマ２２が、凹部１２内で点火し、凹部１２の前に基板５の表面５１まで延在する。しかしながら、突部１１が、消光効果をもたらし、局所的なプラズマ区域２２が合流してプラズマが拡張されるのを防ぐ。このため、局所的なプラズマ領域２２は、凹部１２と基板５の表面５１との間の空間的に隔離された空間内に閉じ込められたままである。第１のレジームの一例として、凹部１２の幅Ｗ２は、０．１ｍｍ〜５ｍｍであり、第２の距離Ｄ２は、少なくとも２ｍｍに設定され、突部１１の幅Ｗ１は、少なくとも０．１ｍｍである。
【００５４】
この第１のレジームにより、例えば、パターン形成層３２をＰＥＣＶＤによって局所的に堆積することが可能になり、軸Ｘに沿った、パターン形成薄層３２の横方向の寸法は、主として突部１１の幅Ｗ１、および凹部１２の幅Ｗ２によって決められる。
【００５５】
凹部１２は一次元の形状を有することができ、Ｙ軸に沿って試料の表面上に長手方向に延在するパターンを生成するために、同様のプロファイルでＹ軸に沿って延在することができる。
【００５６】
あるいは、凹部１２は、二次元の形状を有することができ、試料５の表面５１上にＸおよびＹの両方向に制限されたパターンを生成するために、例えば、図１にＹ軸に沿って図示されるものと同様のプロファイルを有することができる。
【００５７】
当然ながら、本開示の枠組みから逸脱することなく、もっと複雑な形状の突部１１および凹部１２もまた企図される。
【００５８】
図１の例におけるパターン形成層３２の堆積領域対非堆積領域の相対的な割合は、パターン形成層３２の間に別の層を堆積する領域を残す用途、例えば、櫛型コンタクトを生成する用途に合わせることになる。
【００５９】
凹部１２の幅Ｗ２を大きくし、突部１１の幅Ｗ１を相対的に小さくし、同様にこれらの凹部を二次元に形成することにより、小さな穴を有する連続した薄膜を堆積することが可能になる。誘電体材料からこのような薄膜が形成されれば、このような構成を用いて、例えば、点接触を実施することも可能であろう。
【００６０】
図２は、第２のレジームで動作している、プラズマ処理装置の第１の実施形態の断面を概略的に表す。同じ参照番号は、図１で表されているのと同じ要素を指す。この第２のレジームでは、第１の距離Ｄ１は、所与の印加電圧差について、およびプラズマ反応装置チャンバ内の入力ガスの選択された圧力Ｐで、概して相対的に高圧（＞１０トル）で、第１の距離Ｄ１が、プラズマ点火閾値に相当する第１の閾値よりも大きいように調節されている。このため、第２のレジームでは、局所的なプラズマ２１が、突部１１と基板５の表面５１との間で点火している。同時に、凹部１２は、プラズマ消滅閾値に相当する第２の閾値を上回る第２の距離Ｄ２のところに位置している。凹部１２は、消光効果によって、局所的なプラズマ区域２１が凹部内に延びるのを防止するように寸法決めされている。このため、局所的なプラズマ領域２１は、突部１１と基板５の表面５１との間の空間的に隔離された空間内に閉じ込められたままである。
【００６１】
第２のレジームの一例として、入力ガス混合物は、１０〜１００トルの圧力で、最低限、堆積前駆体ガス（ＳｉＨ４など）またはエッチングガス（ＳＦ６など）および、場合によってはバッファガス（Ｈｅなど）からなり、印加電圧は、１００Ｖ〜１ｋＶであり、第１の距離Ｄ１は０．１〜１ｍｍに設定されている。これにより、この第１の距離Ｄ１が、突部１１と試料５の表面５１との間でプラズマ点火するには十分な大きさであるようにしている。また、第２の距離Ｄ２は、２〜１０ｍｍに設定されており、これにより、この第２の距離Ｄ２が、凹部１２内でプラズマ点火するには大きすぎるようしている。
【００６２】
第２のレジームでは、圧力を大きな距離と組み合わせることで点火（通常高圧）を制限しているが、電極の表面からの突部１１が、堆積されるパターン３１を決定し、これにより、同じ第１の電極アセンブリを用いて、第１のレジームで堆積されたポジ型パターン層３２の、相補的な画像、すなわちネガ型の画像が得られる。
【００６３】
図３は、本発明に記載されている様々な動作レジームを説明するのに役立つ。図３は、一般にパッシェン曲線と呼ばれる、容量結合ＲＦプラズマ反応装置または直接結合ＤＣプラズマ反応装置の入力ガス圧力Ｐと電極離隔距離Ｄとの積の関数としての、プラズマ処理装置の火花電圧曲線Ｖｂを概略的に表す。火花電圧Ｖｂは、所与の電極間距離Ｄに対する圧力Ｐの関数として、または所与の圧力Ｐに対する電極間距離Ｄの関数として、プラズマ点火のために電極間で印加される最小電圧として規定されている。
【００６４】
プラズマを処理するための、圧力Ｐの範囲は、概して、数ミリトルから数十トルの間、または１００トル未満に含まれている。
【００６５】
第１の電極アセンブリ１に印加されるＲＦ電圧の振幅Ｖａについて検討する。このＲＦ電圧の振幅Ｖａは、火花電圧曲線の最小値よりも大きい。この印加電圧Ｖａと火花電圧曲線との交点が、第１の閾値Ｔ１および第２の閾値Ｔ２を規定する。
【００６６】
まず、圧力Ｐと電極間距離Ｄとの積ＰｘＤが第１の閾値Ｔ１を下回っているグラフの領域について検討する。これらの条件では、プラズマ点火はない。または、言いかえれば、選択された圧力Ｐおよび選択されたＲＦ電圧の振幅Ｖａに対して、電極離隔距離Ｄが第１の閾値距離を下回っている場合には、プラズマ点火がない。なぜなら、印加電圧Ｖａが火花電圧Ｖｂ曲線よりも低いからである。次に、積ＰｘＤが第１の閾値Ｔ１を上回り、かつ、第２の閾値Ｔ２を下回っているグラフの領域について検討する。これらの条件では、プラズマ点火がある。なぜなら、電極に対する印加電圧Ｖａが火花電圧Ｖｂ曲線よりも高いためである。または、言いかえれば、選択された圧力Ｐおよび選択された印加電圧Ｖａに対して、電極離隔距離Ｄが第１の閾値距離よりも大きく、かつ、第２の閾値距離を下回っている場合には、プラズマ点火が生じる。最後に、積ＰｘＤが第２の閾値Ｔ２を上回っているグラフの領域について検討する。これらの条件では、プラズマがない。なぜなら、印加電圧Ｖａが火花電圧Ｖｂ曲線よりも低いからである。または、言いかえれば、選択された圧力Ｐおよび選択された印加電圧Ｖａに対して、電極離隔距離Ｄが第２の閾値距離よりも大きい場合には、プラズマ点火がない。
【００６７】
本発明の第１の実施形態によるプラズマ発生装置の第１の動作レジームは、図１に図示されているように、第１の距離Ｄ１が所与の圧力Ｐおよび印加電圧Ｖａに対して図３で決定されたような第１の閾値距離Ｔ１／Ｐよりも小さい条件に相当し、そこでは、第２の距離Ｄ２は、同じ圧力Ｐおよび印加電圧Ｖａに対して、第１の閾値距離［Ｔ１／Ｐ］と、第２の閾値距離［Ｔ２／Ｐ］との間にある。
【００６８】
対照的に、本発明の第１の実施形態によるプラズマ発生装置の第２の動作レジームは、図２に図示されているように、第１の距離Ｄ１が第１の閾値距離と第２の閾値距離との間にある条件に相当し、そこでは、図３で決定されたような、第２の距離Ｄ２は第２の閾値距離よりも大きい。または、所与の距離Ｄ１およびＤ２に対して、積ＰｘＤ１がＴ１とＴ２との間に含まれ、かつ、積ＰｘＤ２がＴ２よりも大きくなるように、圧力Ｐを増加させる。
【００６９】
加えて、第３のレジームでは、第１の距離Ｄ１および第２の距離Ｄ２の両方が増加し、かつ／または圧力Ｐが増加することで、積ＰｘＤ１および積ＰｘＤ２がいずれも、第１の閾値Ｔ１と第２の閾値Ｔ２との間に位置するようになると、第１の電極アセンブリ全体にわたって、プラズマが点火することにより、凹部１２内のプラズマ領域２２が、突部に対向するプラズマ領域２１と合流することで、単一の拡張されたプラズマ領域を形成するようにする。
【００７０】
第１の電極アセンブリ１と、基板の表面との間の距離の変化に対して代替的に、または相補的に、当業者であれば、入力圧力Ｐおよび／または印加電圧Ｖａを制御することにより、上述した３つの異なるレジームが得られることが理解されよう。しかしながら、この技術は、所望のステップ、特に表面のパッシベーションまたは高品質のドープ層の堆積を実現するのに必要な処理条件制限によって制限される。
【００７１】
しかしながら、本開示をわかりやすくするために、印加電圧Ｖａおよび入力ガス圧力Ｐが一定に保たれており、かつ、第１の電極アセンブリ１と、基板の表面との間の距離が、適切なレジームで動作するように制御されていると仮定する。
【００７２】
これまで、プラズマ処理装置が、概して、第１の電極アセンブリと、基板の表面との間で、単一のプラズマ領域が生じる条件で動作していることを認めなければならない。その理由は、処理の均一性は通常、堆積、エッチングのいずれにとっても強い要件であるからである。従来の中空陰極型プラズマ発生システムにおいてさえも、陰極内の複数の空洞の下に単一のプラズマ領域が形成され、広面積基板が確実に均一に処理されるようになっている。これとは対照的に、本開示は、横方向に局所化され、隔離された複数のプラズマ領域２１または２２を有効に活用して、基板５の表面５１上で局所的なプラズマ処理を行い、これにより、空間分解された薄膜の堆積またはエッチング、したがってパターンの堆積を可能にしている。フォトリソグラフィより類推して、このプラズマ処理技術は、決められた限界寸法（ＣＤ）およびアスペクト比（ＡＲ：ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）でパターン形成された薄膜を堆積することが可能になるので、プラズマリソグラフィと呼ばれることもある。
【００７３】
プラズマリソグラフィ技術の主要な利点は、マスクを使用せずに、したがって、フォトリソグラフィを含めたリソグラフィに関連した複数の処理ステップを回避し、マスクと基板表面との接触のあらゆる有害な影響を回避して、パターン形成された薄膜を直接堆積することが可能になる点である。
【００７４】
このため、本明細書に開示されているプラズマリソグラフィにより、パターン形成層またはパターン形成されたデバイスを製造するための処理コストを、劇的に減らすことが可能になる。
【００７５】
性能の面では、プラズマリソグラフィによって、限界寸法が１ミリメートル未満、約１００マイクロメートルまでのパターンを、軸Ｘおよび／または軸Ｙに沿って形成することが可能になる。このような限界寸法は、産業用太陽電池の製造における現在の要件に良く適している。
【００７６】
第１の電極アセンブリは、単一の導電性部分から形成することができる。例えば、凹部１２は、バルク金属板に穴またはスリットとして機械加工される。
【００７７】
あるいは、第１の電極アセンブリ１は、互いに取り付けられた部分からなるアセンブリを備える。代替的な変形例では、第１の電極アセンブリ１は、数個の部分を備え、これらの部分うちの少なくとも１つは、他の部分（複数可）に対して可動性を有する。
【００７８】
一例として、図４は、第１の電極アセンブリ１が２つの部分に分かれている、プラズマ処理装置の第１の実施形態の変形例の断面を概略的に表す。より正確には、第１の電極アセンブリ１は、第１の部分１１１および第２の部分１２１を備える。第１の部分１１１および第２の部分１２１は、例えば、櫛のような相補的な形状を有することが好ましい。図４Ａでは、第１の部分１１１および第２の部分１２１は、第１の電極アセンブリ１が、基板５の表面５１から距離Ｄのところに、平坦面を形成するように嵌合されている。圧力Ｐ、距離Ｄおよび印加電圧は、第１の電極アセンブリ１と、基板５の表面５１との間でプラズマ２０を発生させるように調節される。この第１の構成により、例えば、基板５の表面５１上に均一な厚さを有する（すなわちパターン形成されていない）層３０を堆積することが可能になる。例えば、この構成は、真性水素化アモルファスシリコン（ｉ）ａ−Ｓｉ：Ｈのパッシベーション層を堆積するために用いることができる。オプションとして、入力ガスを変更することによって、図４Ａのこの第１の構成は、ｉ層３０の堆積の前に、基板５の表面５１から酸化物層を洗浄、または除去するために用いることもまた可能である。
【００７９】
図４Ｂに図示されている第２の位置では、第２の部分１２１がＺ軸に沿って試料表面５１の方向に平行移動される一方で、第１の部分１１１は固定されたままであることで、凹部１２および突部１１を形成するようにしている。図４Ｂに図示された例では、第２の部分は、突部１１が基板表面５１から距離Ｄ１のところにあり、かつ、凹部１２の底部が基板表面５１から距離Ｄ２のところにあるように、基板表面５１の近傍に引き出されている。第２の位置では、図１に関して説明したのと同様に、プラズマ発生装置は、圧力および電圧条件において、基板５の表面５１と凹部１２との間で、局所的なプラズマ領域２２が点火し、突部１１が、突部１１と基板５の表面５１との間で、プラズマの点火を防止するシャドーイング効果をもたらすように、動作する。あるいは、２つの部分からなる第１の電極アセンブリを有するプラズマ発生装置は、図２に関して説明したのと同様の圧力および電圧条件で動作することができる。
【００８０】
パターン形成された堆積層の厚さは、５ナノメートルから数百ナノメートルまで、限界寸法は、１ミリメートル未満とすることができる。
【００８１】
処理
ここで、図５Ａ〜図５Ｃの、本発明の第１の実施形態によるプラズマ発生装置を用いた、統合された処理の一例について説明することにする。
【００８２】
図５Ａでは、プラズマ発生装置は、第３のレジームで動作し、第１の電極アセンブリ１がある距離のところに配置されており、圧力Ｐが調節されることで、積ＰｘＤ１および積ＰｘＤ２がいずれも、第１の閾値Ｔ１と第２の閾値Ｔ２との間に位置し、またプラズマ２０が、第１の電極アセンブリと、基板表面５１との間の容積全体にわたって点火するようにしている。このステップは、例えば、真性水素化アモルファスシリコン（ｉ層）のパッシベーション層の堆積、または天然の酸化物層の除去に用いられる。
【００８３】
図５Ｂでは、プラズマ発生装置は第１のレジームで動作し、第１の電極アセンブリ１が距離Ｄ１のところに配置され、かつ／または圧力Ｐが調節されることで、積ＰｘＤ１が第１の閾値Ｔ１よりも小さくなり、かつ、積ＰｘＤ２が第１の閾値Ｔ１と、第２の閾値Ｔ２との間にあるようにしている。例えば、第１の電極アセンブリ１が基板表面５１の近傍に引き出されていることで、局所的なプラズマ領域２２が、凹部１２と、基板５の表面５１との間で点火する一方で、突部１１が、突部１１と基板５の表面５１との間の局所的なプラズマ点火を防止するようにしている。この第２のステップは、Ｈ２、ＳｉＨ４およびＰＨ３の混合物のような適切な入力ガス混合物を用いてｎドープされた、パターン形成層３２を堆積するのに用いることができる。
【００８４】
図５Ｃでは、第１の電極アセンブリ１は、試料表面５１に対して距離Ｘ１の分だけ回転および／または平行移動され、これにより、前のステップで堆積されたパターン形成層３２の中間に凹部１２を位置合わせするようにしている。入力ガスは、Ｈ２、ＳｉＨ４およびＢ２Ｈ６からなるガス混合物から別のパターン形成層、理想的にはこの例ではｐドープされた層を堆積するように切り替えられる。例えば、第１の電極アセンブリ１の移動は、１ミリメートル未満の精度で約０．５〜２ｍｍである。プラズマ発生装置は、再び第１のレジームで動作し、第１の電極アセンブリ１がある距離のところに配置されており、圧力Ｐが調節されることで、積ＰｘＤ１が第１の閾値Ｔ１よりも小さくなり、かつ、積ＰｘＤ２が第１の閾値Ｔ１と、第２の閾値Ｔ２との間にあるようにし、これにより、局所的なプラズマ領域２３が、凹部１２と、基板５の表面５１との間で点火する一方で、突部１１が、突部１１と基板５の表面５１との間の局所的なプラズマ点火を防止するようにしている。この第２のステップは、ｐドープされたパターン形成層３３を堆積するのに用いることができる。同様な意味合いで、回転または平行移動は、第２の電極アセンブリによって行うか、または単に基板によって行うか、相対運動を実際に行うのに最も適したいずれかによって行うことができる。
【００８５】
図５Ａ〜図５Ｃに図示されたステップは、必要な数の可動部品およびステップを用いて繰り返すことができる。ｎ層パターンおよびｐ層パターンは、同一であってもよいし、同一でなくてもよい。図５の処理フローにより、２つの異なるドーピングレベルを有するパッシベーション層、およびパターン形成層の堆積が可能になる。この処理は、第１の電極アセンブリ１と、基板表面５１との間の相対運動の費用を負担して、単一の処理フローで、また単一の反応装置チャンバ内で、例えば、ＩＢＣ太陽電池の製造に応用されている。
【００８６】
第１の電極アセンブリおよび処理条件により、順次処理ステップにおいて、複数のパターン形成層および／または非パターン形成層の堆積が可能になる。
【００８７】
図６は、上述したような処理およびプラズマ発生装置によって得られるような、例示的な、パターン形成されたデバイスの上面図を示す。パターン形成されたデバイスは、均一なパッシベーションｉ層３０と、ｎドープされたパターン形成層３２と、ｐドープされたパターン形成層３３と、を備える。パッシベーション層３０は、基板５の表面全体を覆っている。
【００８８】
図７Ａは、試料５の表面５１上の誘電体層３２に開口３２０を形成するために、空間分解プラズマエッチングを施すことによって得られる別の例示的な、パターン形成されたデバイスを示す。このパターン形成された構造は、２つのステップ、すなわち、ステップ１−誘電体層を均一に堆積するステップ、および、ステップ２−空間分解プラズマエッチングを行うステップにおいて実現することができる。任意選択的に、これらの２ステップは、同じ処理フローにおいて、および／または単一の反応装置チャンバ内で行われる。
【００８９】
図７Ｂは、試料５の表面５１上で開口３２０の（図７Ａに示されている）パターンを実現するのに必要な、突部３１０を備える例示的な電源電極設計を示す。図７Ａで図示されているこのパターン形成された構造は、図７Ｂで表されている電極設計を用いて単一のステップにおいて実現することができる。
【００９０】
図１５および図１６は、特定の実施形態による処理装置および方法を概略的に示す。この方法は、少なくとも、基板上に少なくとも１つの層を均一に堆積する第１のステップと、均一に堆積された層にエッチングされたパターンを生成するように、空間分解プラズマエッチングを行う第２のステップと、を含む。
【００９１】
図１５は、均一に堆積する第１のステップを実現する処理ツールおよび方法の一例を図示する。図１５は、従来のＰＥＣＶＤ処理ツール、例えば、無線周波数ＰＥＣＶＤシステム用の処理ツールを表す。このシステムは、プラズマ反応装置チャンバ内に配置された第１の電極１０および第２の電極２を備え、第１の電極１０は、第２の電極２から電極間容積の分だけ間隔を置いて配置されている。ＲＦ電源６は、第１の電極１０と第２の電極２との間で電気的に接続されていることで、第１の電極と第２の電極との間でＲＦ電圧差を印加するようにしている。この例では、第１の電極１０が電源電極となるように、第２の電極２が接地に電気的に接続されている。基板５の表面が、第１の電極１０に対向するように、基板５が第２の電極２上に配置されている。入力ガスが、選択された圧力Ｐでプラズマ反応装置チャンバ内に導入される一方で、第１の電極１０と第２の電極２との間でＲＦ電圧を印加する。圧力Ｐ、距離Ｄおよび印加電圧は、第１の電極アセンブリ１と、基板５の表面５１との間でプラズマ２０を発生させるように調節される。この第１のステップにより、例えば、基板５の上面上に均一な厚さを有する（すなわちパターン形成されていない）層３０を堆積することが可能になる。例えば、この第１のステップは、ｐドープまたはｎドープされた半導体層、誘電体層、および／または、真性水素化アモルファスシリコン（ｉ）ａ−Ｓｉ：Ｈのようなパッシベーション層を堆積するために用いることができる。オプションとして、入力ガスを変更することによって、図１５のこの第１のステップは、均質な層３０の堆積の前に、基板５の表面から酸化物層を洗浄、または除去するために用いることもまた可能である。
【００９２】
均質に堆積する第１のステップは、例えば、図４Ａまたは図５Ａに関して説明した構成を用いて、第２のステップと同じ反応チャンバ内で実現可能であることについて概説する。
【００９３】
物理蒸着（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの他の既知の堆積技術は、第１のステップを実現し、かつ、別の反応チャンバ内で基板５上に薄膜を均一に堆積するのに用いることができる。
【００９４】
図１６は、第２のステップを実現する処理ツールおよび方法の一例を図示する。第２のステップは、パターン形成された薄膜を生成するために、第１のステップの間に均一に堆積された薄膜にエッチングプラズマを印加するステップを含む。均一な層３０を有する基板５は、上述したように、突部１１および凹部１２を有する第１の電極アセンブリ１と、第２の電極アセンブリ２と、を備える無線周波数容量結合プラズマ（ＲＦ−ＣＣＰ：ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ）システム内に配置されている。第２のステップでは、プラズマ化学は、例えば、水素（Ｈ２）ガス、またはＳＦ６、および二酸素（Ｏ２）の混合物、もしくは、ＳｉＦ４およびアルゴンの混合物を使用する。第１の電極アセンブリ１の突部１１は、第２の電極アセンブリと、第１の電極アセンブリ１の突部１１との間でプラズマの点火が抑制されるように、第２の電極アセンブリからの閾値距離よりも小さい距離のところに配置されている。局所的なプラズマ区域２６が、閾値距離よりも大きな特性寸法を有するチャネルまたは穴の１２の中で点火する。空間的に選択的なプラズマ２６の点火により、表面に接触せずに先に堆積された薄膜３０を、所定の領域にエッチングすることで、非接触マスキングを実現することが可能になる。第２のステップは、均一な層３０に開口３６を形成し、これにより、第１のステップの間に均一に堆積された材料からなる、パターン形成された特徴部１３０を生成する。この技術からパターン形成された特徴部１３０のために利用可能な寸法および特徴部のサイズは、数百マイクロメートル程度である。このような寸法および特徴部のサイズは、太陽電池用の櫛型バックコンタクト（ＩＢＣ）または点接触の開口の製造に要求されるものと互換性を有する。
【００９５】
あるいは、第２のステップは、図２に関して開示されているような、第１の電極構成を用いて実現可能であり、ここでは、プラズマ領域が突部１１と試料の表面との間で生成されている一方で、プラズマが凹部１２で生成されるのを防止している。
【００９６】
均一な堆積および選択的なエッチング処理を用いて、ＩＢＣ太陽電池用の隔離されたｎ型フィンガおよびｐ型フィンガを堆積することが可能である。
【００９７】
図１７は、試料と接触するマスクを用いずに、ＩＢＣ太陽電池用のｎ型フィンガおよびｐ型フィンガを堆積する処理フローの一例を示す。図１７Ａは図１５に、図１７Ｂは図１６に、それぞれ類似している。
【００９８】
第１のステップ（図１７Ａ）において、ｎ型ドーパントガスを含むガス混合物中でプラズマ２０を印加することによって、薄層３０として、ｎ型材料が基板５上に均一に堆積される。第２のステップ（図１７Ｂ）において、ｎ型層３０は、チャネルまたは穴１２内に局在化されたプラズマ区域２６を点火することによって、パターン形成されてエッチングされる。第２のステップの終了時に、ｎ型パターン１３０が得られる。第３のステップ（図１７Ｃ）において、基板５上に、およびｎ型パターン１３０上に、ｐ型層３８を均一に堆積するように、別のプラズマ２００を発生させる。第４のステップ（図１７Ｄ）において、ｎ型パターン１３０をエッチングせずに、ｎ型パターン１３０上に堆積されたｐ型層を選択的に除去するように、かつ、ｎ型パターン１３０からこのように形成されたｐ型パターン１３８を隔離するように、ｐ型層３８がパターン形成されてエッチングされる。均質な層３０、３８を堆積し、その後にパターン形成エッチングを行うことの利点は、既知のＰＥＣＶＤ技術を用いて堆積された層３０、３８の品質が極めて高くなり得る、という点である。加えて、パターン形成層１３０、１３８のプロファイルは、仕様（例えば、アスペクト比、フィンガの離隔距離）に応じて調整することが可能である。
【００９９】
図１８は、試料と接触するマスクを用いずに、ＩＢＣ太陽電池用のｎ型フィンガおよびｐ型フィンガを堆積する代替的な処理フローの一例を示す。図１８Ａは図１７Ａに、図１８Ｂは図１７Ｂに、それぞれ類似している。第３のステップ（図１８Ｃ）は、第２のステップと同じ電極構成を用いて、第２のパターン形成されたｐ層を堆積するステップからなり、パターン形成されたｎ層１３０よりも、パターン形成されたｐ層１３９の堆積プロファイルが狭くなるように、処理条件が変更されていることが好ましい。より正確には、第３のステップでは、第２のステップと第３のステップとの間で第１の電極アセンブリを動かさずに、ｐ型材料を堆積するように、チャネルまたは穴１２内に局在化された別のプラズマ２９を点火することによって、パターン形成されたｐ層１３９が堆積される。第３のステップ（図１８Ｃ）の終了時に、ｐ型パターン１３９が、第２のステップの間にｎ型層内に形成された開口３６の内部に形成されている。この処理により、ＩＢＣ太陽電池用の隔離されたｎ型フィンガおよびｐ型フィンガを堆積することもまた可能になる。この代替的な処理フローは、処理ステップの数を減らすことにより、製造コストを低減するという利点を有する。しかしながら、この代替的な処理により、第３のステップ（図１８Ｃ）において高品質のパターン形成されたドープ層を実現し、かつ、第２のステップの副産物のエッチングからの汚染を回避するという課題が生じる。にもかかわらず、この代替的な処理を用いて、層のうちの少なくとも１つを、パターン形成された堆積を用いて高品質で堆積することができれば、エッチングステップの後に、同じ処理構成を用いてパターン形成された堆積ステップを用いることで、製造ステップを減らすことが可能になる。
【０１００】
図８は、本発明の第２の実施形態によるプラズマ処理装置の断面を概略的に表す。第１の電極アセンブリ１は、複数の突部１１、および複数のキャビティ１５を備え、各キャビティ１５は、チャネル１６によって電極間容積に接続されている。突部１１は、基板５の表面５１と突部１１との間の局所的なプラズマ点火を防止するように、距離Ｄ１のところに配置されている。キャビティは、それらの容積により、各キャビティ１５内部の局所的なプラズマ領域２５の点火が可能になるような寸法決めされている。チャネル１６の横方向の寸法は、概してキャビティ１５よりも小さい。チャネルの長さおよび幅は、キャビティ１５と試料５の表面５１との間で、プラズマ２５の拡散が可能であるような寸法になっている。このように、この第２の実施形態により、ほぼチャネル１６の横断寸法を有するパターン形成層３５の堆積が可能になる。
【０１０１】
当然ながら、第２の実施形態は、例えば、誘電体層に開口を生成するために、局所的なプラズマエッチングに用いることもまた可能である。
【０１０２】
キャビティ１５は、一次元構成または二次元構成を有することができる。
【０１０３】
例えば、キャビティ１５およびチャネル１６は、Ｙ軸に沿って試料の表面上を長手方向に延在するパターンを生成するために、Ｙ軸に沿って長手方向に延在する一次元形状を有する。別の例では、キャビティ１５およびチャネル１６は、二次元形状を有し、試料５の表面５１上のＸおよびＹの両方向に制限されたパターンを生成するために、例えば、図８でＹ軸に沿って図示されているものと同様のプロファイルを有する。第１の電極アセンブリは、用途に応じて、一次元および二次元のキャビティならびにチャネルの組み合わせを備えることができる。
【０１０４】
図８で図示されたキャビティ１５およびチャネル１６は、正方形または矩形のプロファイルを有する。
【０１０５】
第１の実施形態と比較して、第２の実施形態の方が、特徴部のサイズが小さいパターン、例えば、限界寸法がプラズマのシース幅の２倍未満であるパターンを形成することが可能である。
【０１０６】
図９は、球状（２Ｄ形状）または円筒状（１Ｄ形状）の形状を有する異なるキャビティ１５、および、円筒状（２Ｄ形状）またはスリット状（１Ｄ形状）の形状を有する異なるチャネルの断面を表す。
【０１０７】
図９で図示されているような第１の電極アセンブリが、水素およびシランガスの混合物（Ｈ２／ＳｉＨ４＝１００：２．５）の中で、１０６０ミリトルの圧力Ｐの下で、５０ワットの電力で、ａ−Ｓｉ：Ｈパターン形成層を堆積するために用いられる。得られたパターン形成層の幅は、およそ３００マイクロメートルである。
【０１０８】
さらにキャビティ１５は、堆積された膜のプロファイル、または処理されている領域へのフラックスの均一性を最適化する形状にすることができる。
【０１０９】
図１０は、限界寸法の形状、すなわち形成されたパターンの縁端部を調整するために検討される異なるキャビティのプロファイルを図示する。キャビティ１５１は、正方形または矩形のプロファイルを有し、チャネル１６１によって電極間容積に接続されている。キャビティ１５２は、球状または円筒状のプロファイルを有し、チャネル１６２によって接続されている。キャビティ１５３は、円錐形状のプロファイルを有し、チャネル１６３によって接続されている。円錐形状のキャビティ１５３は、パターンの限界寸法を調整するために、平坦な底部、凹状の底部、または凸状の底部を有することができる。
【０１１０】
図１１は、第１の電極設計の変形例を表し、そこでは、各チャネル１２の端部の空洞が、共通のキャビティ１９に流体的に接続されている。キャビティ１９は、ガス入口４０、および、１つまたは数個のガス出口４３に流体的に接続されている。この共通のキャビティ１９により、チャネル１２間の入力ガスのより良好な分布が可能になる。この構成により、パターン形成された特徴部の、気体抗力による広がりを回避するように、第２のガス出口チャネル４３を接続することもまた可能になる。共通のキャビティ１９およびチャネル１２の寸法は、プラズマ２２が近傍でのみ、またはチャネル１２内でのみ点火するように選択される。任意選択的に、チャネル１２は、試料の表面５１上で処理されたパターン形成領域３２のプロファイルを最適化する形状にすることができる。
【０１１１】
図１２および１３は、電極構成の変形例の断面を概略的に表す。
【０１１２】
図１２では、第１の電極アセンブリは、キャビティ１７の第１のサブセット、およびキャビティ１８の第２のサブセットを備える。キャビティ１７および１８はそれぞれ、チャネル１６によって電極間容積に流体的に接続されている。第１のサブセットのキャビティ１７はそれぞれ、第１のサブ電極４７を備える。別々に、キャビティの第２のサブセットのキャビティ１８はそれぞれ、第２のサブ電極４８を備える。例えば、図１１に図示されている特定の動作レジームでは、第１のサブ電極４７が接地線６１に電気的に接続されている一方で、第２のサブ電極４８は、ライン６２によってＲＦ発電機６に電気的に接続されている。ＲＦ発電機６は、第２の電極アセンブリ２にも電気的に接続されている。第１のサブ電極４７は、第２のサブ電極４８から電気的に絶縁されている。第１の電極アセンブリ１の第２のサブ電極４８は、第２の電極アセンブリ２と同じ電位にあるので、キャビティ１８の第２のサブセットではプラズマが発生しない。対照的に、第１の電極アセンブリ１の第１のサブ電極４７と、第２の電極アセンブリ２との間の電位差により、プラズマ２７がキャビティ１７の第１のサブセットで点火する。このため、ＲＦ発電機６は、キャビティ１８の第２のサブセットに電力を供給せずに、キャビティ１７の第１のサブセットに選択的に電力を供給する。一例として、この構成により、ｉ層３０の上に、パターン形成層３７であって、キャビティ１７の第１のサブセットに接続されているチャネル１６の前に選択的に形成されているパターン形成層３７を堆積することが可能になる。この構成には、キャビティ１８内でプラズマが着火しないレジームでシステムを動作させることが必要である。
【０１１３】
電気的接続が必要に応じて有利に修正することができることにより、ＲＦ発電機６が、キャビティ１７の第１のサブセットに電力を供給せずに、キャビティ１８の第２のサブセットに選択的に電力を供給するようにしている。あるいは、図１２のプラズマ発生装置は、ＲＦ発電機６が、キャビティ１７の第１のサブセット、およびキャビティ１８の第２のサブセットに同時に電力を供給するように構成することができる。より一般的には、図１１のプラズマ発生装置は、ＲＦ発電機６が、第１のサブ電極４７に第１の電圧差を印加し、第２のサブ電極４８に第２の電圧差を印加して、形成されたパターンを調整するように構成することができる。
【０１１４】
図１１で図示されているような第１の電極アセンブリの電気的な構成は、処理フロー中にリアルタイムで修正することができる。
【０１１５】
図１３は、キャビティ１３の第１のサブセット、およびキャビティ１４の第２のサブセットを備える別の第１の電極アセンブリ構成を示す。ガス供給アセンブリは、２つの独立した入力ガスラインを備える。第１の入力ガスライン４１は、キャビティ１３の第１のサブセットの中に第１の入力ガスを注入する。別々に、第２の入力ガスライン４２は、キャビティ１４の第２のサブセットの中に第２の入力ガスを注入する。ＲＦ発電機６は、第１の電極アセンブリ１に接続され、キャビティ１３の第１のサブセット、およびキャビティ１４の第２のサブセットによって同時に電力供給されている。
【０１１６】
図１３の構成によって、ＲＦ発電機６は、キャビティ１３の第１のサブセットで第１の入力ガスに基づいてプラズマ領域２３を、また同時に、キャビティ１４の第２のサブセットで第２の入力ガスに基づいて第２のプラズマ領域２４を、両方とも点火することが可能になる。この構成により、キャビティ１３の第１のサブセットの前で第１のパターン３３を、およびキャビティ１４の第２のサブセットの前で第２のパターン３４を、同時に堆積することが可能になる。例えば、異なるドーピングガス４１、４２が、交互に位置しているプラズマ区域２３、２４の中に注入され、ｐドープされたパターン形成層３３およびｎドープされたパターン形成層３４を同時に堆積することが可能になる。ガスの注入は、第１の電極アセンブリを通して、プラズマ点火が生じた容積内へと行われ、キャビティの各サブセットからのガスは、電極の縁端部にある追加の穴を通して出て行くので、チャネルを通るガスの流れが最小限になり、有利である。あるいは、クエンチガスをキャビティ１４内に注入して、これらのキャビティ１４内での点火を防止する一方で、他方のキャビティ１３内での点火および堆積ができるようにしてもよい。
【０１１７】
図１２および図１３に関して説明した第１の電極構成の変形例により、図５Ａ〜図５Ｃに関して説明したようなものと同様の処理フローが可能になるが、プラズマ反応装置チャンバ内での機械的移動をまったく必要としない。
【０１１８】
当業者であれば、キャビティまたは凹部のサブセットへの／に対する、選択的な電気制御および選択的なガス注入を組み合わせた構成もまた、本開示の枠組みから逸脱することなく企図されることが理解されよう。
【０１１９】
プラズマ発生装置の用法に関するさらなる変形例は、印加される電圧差の波形の選択を伴う。５００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの、単一の周波数からなる正弦波状に変化する電圧の用法を用いることができる。あるいは、複数の周波数を同時に使用することが検討される。特に有利な変形例では、複数の高調波の基本周波数（５００ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲の）を適用することが検討されている。高調波と、そのそれぞれの振幅との間のそれぞれの位相に応じて、このような波形が、一連の山部、谷部として、すなわち鋸歯状波形として現われることがある。例えば、図１４は、複数の凹部１２を備える第１の電極アセンブリ１を示す。凹部１２は、同じ形状、寸法を有し、基板５の表面５１から同じ距離のところに配置されている。図１４は、異なる電圧波形に対応するプラズマ領域２２０、２２１、２２２の位置を概略的に表すが、他のプラズマパラメータ（入力ガス、圧力）は同一である。鋸歯状波形は、図１４に示されるように、プラズマの最も強い領域の空間的分布を調整することができるので、本開示で説明されている電極設計にとって、このような波形の用法に対する関心はかなり高い。より正確には、第１の鋸歯状波形電圧を用いて生成された第１のプラズマ領域２２０が、試料表面から遠い凹部１２の底部に位置し、その一方で、第２の鋸歯状波形電圧を用いて生成されたプラズマ領域２２１が、凹部１２の内部の中央にあり、また第３の鋸歯状波形電圧を用いて生成された第３のプラズマ領域２２２が、試料表面に近い凹部１２の開口に位置していることが認められる。前駆体がプラズマから離れるにつれて、チャネル壁のシャドーイング効果は、プラズマ区域２２０、２２１、２２２それぞれの基板表面への近接度に応じて、処理領域の広がりに及ぼす影響も変化する。したがって、電極形状のすべての変形例と組み合わせてこのような鋸歯状波形の用法を用いて、表面における堆積／エッチングのプロファイルをさらに調整することができる。
【０１２０】
本明細書に開示されているプラズマ発生装置および処理の主な用途は、高効率の結晶シリコン太陽電池を製造するための櫛型バックコンタクトまたは誘電体開口の形成である。
【０１２１】
本発明により、産業界ですでに使用されている高性能素子の実装が、はるかに簡単、かつ、安価な処理で可能になる。プラズマリソグラフィ処理および装置を使用しても、性能の低下が予期されることはない。本発明は、プラズマ処理装置の電極のうちの１つを変更する費用を負担するだけで、既存のツールに容易に実装することができる。
【０１２２】
本開示により、単一の処理ステップで、低温で、そして場合によっては、同じプラズマ反応チャンバ内で薄い真性ａ−Ｓｉ：Ｈパッシベーション層を用いて、ＩＢＣコンタクトの形成が可能になる。本方法および本装置により、セル製造処理フローで追加の処理ステップを加えることなく、ＨＩＴパッシベーションステップと組み合わせた両方のＩＢＣ構成を用いることが可能になる。本方法は、非接触であるという利点があり、これにより重要な問題が解決される。というのは、（酸化物が除去された）清浄なウェーハの表面は、損傷および汚染に対して非常に敏感であるからである。
【０１２３】
プラズマによる種の活性化を必要とする任意のプラズマ処理ステップを本方法とともに利用することができる。この技術は、したがって、堆積、エッチング、洗浄、高密度化、および機能分化のような処理に等しく役立つが、これらに限定されるものではない。
【０１２４】
本発明の用途としては、櫛形バックコンタクト（ＩＢＣ）における櫛型コンタクトの堆積、および太陽電池の点接触用の誘電体開口に最適である。
【０１２５】
本明細書に開示されているようなプラズマリソグラフィは、他の光起電力デバイス、光検出器、およびセンサの製造にもまた適用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ−４Ｂ】
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【図５Ａ−５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ−７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ−１７Ｄ】
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【図１８Ａ−１８Ｃ】
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【国際調査報告】
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