特許 5659225 プラズマ堆積ソースおよび薄膜を堆積させるための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5659225

(24)【登録日】2014年12月5日

(45)【発行日】2015年1月28日

(54)【発明の名称】プラズマ堆積ソースおよび薄膜を堆積させるための方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/505 20060101AFI20150108BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20150108BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20150108BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20150108BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/505

   H01L21/205

   H01L21/31 C

   H05H1/46 M

【請求項の数】12

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-511305(P2012-511305)

(86)(22)【出願日】2010年5月25日

(65)【公表番号】特表2012-528242(P2012-528242A)

(43)【公表日】2012年11月12日

(86)【国際出願番号】EP2010057181

(87)【国際公開番号】WO2010136464

(87)【国際公開日】20101202

【審査請求日】2013年5月24日

(31)【優先権主張番号】09161034.5

(32)【優先日】2009年5月25日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100109726

【弁理士】

【氏名又は名称】園田 吉隆

(74)【代理人】

【識別番号】100101199

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義教

(72)【発明者】

【氏名】モリソン， ニール

(72)【発明者】

【氏名】ヘルツォーク， アンドレ

(72)【発明者】

【氏名】ハイン， シュテファン

(72)【発明者】

【氏名】スクーク， ペーター

【審査官】 田中 則充

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０６７９８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

堆積ガスをプラズマ相に転換し、真空チャンバ内で基板搬送方向に動いている基板上に薄膜を前記プラズマ相から堆積させるプラズマ堆積ソースであって、
前記真空チャンバ内に配置されるように適合され、前記基板搬送方向に平行な電極幅と直交する電極長さとを有する少なくとも１つのＲＦ電極を備え、且つ前記動いている基板に対向して配置される多領域電極デバイスであって、
規格化されたプラズマ体積が、電極表面と、これに対向する基板位置との間に画定されるプラズマ体積を前記電極長さで除算することによって与えられて、前記堆積ガスの欠乏長さに合わせて調節される多領域電極デバイスと、
前記ＲＦ電極にＲＦ電力を供給するＲＦ電力発生器とを備え、
前記ＲＦ電極は、前記ＲＦ電極の一方の端部に配置された少なくとも１つのガス注入部および前記ＲＦ電極の反対側の端部に配置された少なくとも１つのガス排出部を有し、
前記基板搬送方向に平行な前記ＲＦ電極の前記電極幅が、前記堆積ガスの欠乏プロファイルの臨界欠乏長さよりも小さく、前記臨界欠乏長さが前記堆積ガスの最大モル分率の約１０％に定義され、
前記規格化されたプラズマ体積が、５ｃｍ^２と５０ｃｍ^２との間の範囲内である、プラズマ堆積ソース。

【請求項2】

前記ＲＦ電極が、前記真空チャンバ内部の、電極表面と、これに対向する基板位置との間に、１２００ｃｍ^３から７２００ｃｍ^３までの範囲内のプラズマ体積を画定している、請求項１に記載のプラズマ堆積ソース。

【請求項3】

前記少なくとも１つのガス注入部が、前記基板搬送方向に関して、前記ＲＦ電極の最先端部のところに配置され、前記少なくとも１つのガス排出部が、前記ＲＦ電極の最後端部のところに配置される、請求項１または２に記載のプラズマ堆積ソース。

【請求項4】

少なくとも２つのＲＦ電極を互いに電気的に接続する少なくとも１つのコネクタをさらに備えた、請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ堆積ソース。

【請求項5】

少なくとも２つのＲＦ電極を互いに接続する少なくとも２つのコネクタをさらに備え、前記少なくとも２つのコネクタが、前記基板搬送方向に直交する前記電極長さに沿って配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ堆積ソース。

【請求項6】

少なくとも２つのＲＦ電極が共通発生器極に接続されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のプラズマ堆積ソース。

【請求項7】

前記ＲＦ電極の前記電極幅が、粒子滞在時間が０．０１ｓから１ｓまでの範囲内であるように設けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載のプラズマ堆積ソース。

【請求項8】

前記基板搬送方向に平行な前記電極幅が、１０ｃｍから１８ｃｍまでの範囲内である、請求項１から７のいずれか一項に記載のプラズマ堆積ソース。

【請求項9】

基板上に薄膜を堆積させるための方法であって、
少なくとも１つのＲＦ電極を備えた多領域電極デバイスを設けることと、
基板搬送方向に前記ＲＦ電極を通過させて基板を案内することと、
ガス注入部からガス排出部へ堆積ガスを流すことと、
前記ＲＦ電極にＲＦ電力を供給することと、
前記案内された基板上に前記薄膜を堆積させることであって、その場合に前記基板搬送方向に平行な前記ＲＦ電極の幅が前記堆積ガスの欠乏プロファイルに合わせて調節されることと
を含み、
前記基板搬送方向に平行な前記ＲＦ電極の前記幅が、前記堆積ガスの臨界欠乏長さよりも小さく、前記臨界欠乏長さが、堆積ガスモル分率が元の値の約１０％の値に低下する点のところに定義される、方法。

【請求項10】

少なくとも２つのＲＦ電極を同相で駆動する、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

電場均一性を、前記基板搬送方向に直交する電極長さに沿って少なくとも２つのＲＦ電極を互いに接続するために設けられた少なくとも２つのコネクタによって調節する、請求項９または１０に記載の方法。

【請求項12】

電極−基板ギャップ距離を、前記堆積ガスの前記欠乏長さが前記基板搬送方向に平行な前記ＲＦ電極の電極幅以上になるように調節する、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、基板上に薄膜を堆積させるためのプラズマエンハンス型化学気相堆積システムに関する。特に、実施形態は、ＲＦ（高周波）電極によって堆積ガスをプラズマ相へと転換させるためのプラズマ堆積ソースに関する。その上、本発明は、動いている基板上に薄膜を堆積させるための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＥＣＶＤ（プラズマエンハンス型化学気相堆積）は、様々な基板上に薄膜を堆積させるための有力な手段を提供する。このタイプの薄膜堆積は、例えば、マイクロエレクトロニック業界において、柔軟な基板上に光起電力層を堆積させるため、一般に基板表面を修正するため、等の、多くの用途を有する。シリコン系の堆積ガスが、例えば、光起電力セルを製造するために基板上に薄いシリコン膜を作製するために使用される。基板上にシリコン系の材料を堆積させるために使用する堆積ガスは、典型的にはシランまたはシラン系の前駆物質ガスを含む。

【0003】

ガス相からプラズマ相へと転換したときに、これらのガスの挙動が、堆積速度、薄膜の均一性（厚さ、組成）、ならびに望ましくない反応生成物および粉塵の形成に対しての問題点である。光起電力セルの生成のためにシランを使用するケースでは、シラン粉塵の形成は、堆積される薄膜にとって有害である。基板上への薄膜のより効率的な堆積は、堆積速度の増加および粉塵（シラン粉塵、等）の形成の低減に基づく。

【0004】

リニアＰＥＣＶＤソースを、光起電力堆積用途のためのシリコン系の材料のダイナミックな堆積のために使用することができる。それに加えて、プラズマ堆積システムが、望ましくない粉塵形成に起因して動作可能時間の減少を示す場合には、薄膜の堆積に基づく光起電力構成素子またはマイクロエレクトロニック構成素子を製造するためのコストが増加する。粉塵の形成が多いほど、全体のＰＥＣＶＤシステムにとって保守作業間の時間間隔が短くなる。

【発明の概要】

【0005】

上記を考慮して、独立請求項１にしたがった、堆積ガスをプラズマ相に転換し、真空チャンバ内で基板搬送方向に動いている基板上に薄膜をプラズマ相から堆積させるためのプラズマ堆積ソースを提供する。その上に、独立請求項１６にしたがった、基板上に薄膜を堆積させるための方法を提供する。

【0006】

一実施形態によれば、堆積ガスをプラズマ相に転換し、真空チャンバ内で基板搬送方向に動いている基板上に薄膜をプラズマ相から堆積させるためのプラズマ堆積ソースを提供する。本プラズマ堆積ソースは、真空チャンバ内に配置されるように適合されており、少なくとも１つのＲＦ電極を備え、ＲＦ電極が、基板搬送方向に平行な電極幅および直交する電極長さを有し、動いている基板の反対側に配置される多領域電極デバイスであって、規格化されたプラズマ体積が、電極表面と反対側の基板位置との間に画定されるプラズマ体積を、電極長さで除算することによって与えられ、規格化されたプラズマ体積が、堆積ガスの欠乏長さに合わせて調節される、多領域電極デバイスと、少なくとも１つのＲＦ電極にＲＦ電力を供給するＲＦ電力発生器とを含み、ＲＦ電極が、ＲＦ電極の一方の端部に配置された少なくとも１つのガス注入部およびＲＦ電極の反対側の端部に配置された少なくとも１つのガス排出部を有する。

【0007】

別の実施形態によれば、基板上に薄膜を堆積させるための方法を提供する。本方法は、少なくとも１つのＲＦ電極を含む多領域電極デバイスを設けることと、基板搬送方向にＲＦ電極を通過させて基板を案内することと、ガス注入部からガス排出部へ堆積ガスを流すことと、ＲＦ電極にＲＦ電力を供給することと、案内された基板上に薄膜を堆積させることであって、その場合に基板搬送方向に平行なＲＦ電極の幅を堆積ガスの欠乏プロファイルに合わせて調節することとを含む。

【0008】

したがって、本発明の上に記述した特徴を詳細に理解することが可能な方式で、上に簡潔に要約されている本発明のより詳しい説明を、実施形態を参照することによって知ることができる。添付した図面は、本発明の実施形態に関係し、下記に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本明細書において説明する実施形態によるプラズマ堆積ソースの概略図である。

【図2】コーティング対象である動いている基板の上方に配置された、図１に示したプラズマ堆積ソースの側面図である。

【図3】シラン系の堆積プロセスを実行したときに形成されるシラン欠乏プロファイルの図である。

【図4】本明細書において説明する実施形態によるプラズマ堆積ソースのＲＦ電極の幅寸法に関するプラズマ体積内で生じるシラン欠乏プロファイルおよびＳｉＨ_３濃度プロファイルを示すグラフである。

【図5】本明細書において説明するさらに別の実施形態によるＲＦ電極を駆動するためにＲＦ発生器に接続されたプラズマ堆積ソースの断面図である。

【図6】本明細書において説明する実施形態にしたがい、３つのＲＦ電極およびそれぞれガス供給デバイスを有するプラズマ堆積ソースの詳細な断面図である。

【図7】本明細書において説明する実施形態による、基板側から見たプラズマ堆積ソースの斜視図である。

【図8】本明細書において説明する実施形態によって基板上に薄膜を堆積させるための方法を図示する流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の様々な実施形態を詳細に参照し、その１つまたは複数の例を図に図示する。図面の下記の説明中では、同じ参照番号は、同じ構成要素を参照する。一般的に、個々の実施形態に関して相違点だけを説明する。各例は、本発明の説明のために提供され、本発明を限定するようには意味しない。例えば、一実施形態の一部として図示される特徴または説明される特徴を、さらに別の実施形態をもたらすように他の実施形態に使用するまたは他の実施形態とともに使用することができる。本発明が、かかる変更形態および変形形態を含むことを、意図している。

【0011】

本明細書において説明する実施形態は、とりわけ、動いている基板上に薄膜を、プラズマ相から堆積させるためのプラズマ堆積システムに言及する。堆積ガスをプラズマ相に転換し、動いている基板上に薄膜をプラズマ相から堆積させるためのプラズマ堆積ソースが置かれている真空チャンバ内の基板搬送方向に、基板は動くことができる。

【0012】

図１に示したように、本明細書において説明する実施形態によれば、プラズマ堆積ソース１００を、動いている基板５００の反対側に配置した３つのＲＦ電極３０１を含む多領域電極デバイス３００を有するリニアＰＥＣＶＤ（プラズマエンハンス型化学気相堆積）ソースとして設ける。図１では、多領域電極デバイス３００を、基板搬送方向５０１に動いている基板５００の上方に設置するように示している。

【0013】

一般的に、本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができる異なる実施形態によれば、プラズマ堆積ソースを、柔らかい基板、例えば、織布もしくは箔、ガラス基板、またはシリコン基板上に薄膜を堆積させるように適合させることができる。典型的には、例えば、柔軟なＰＶモジュールを形成するために、柔軟な基板上に薄膜を堆積させるように、プラズマ堆積ソースを適合させることができ、使用することができる。ＰＶモジュールに関して、効率的な堆積が、著しく異なる膜厚を持つ異なる層を堆積させるための機会を提供することができる。

【0014】

個々のＲＦ電極３０１は、各々電極幅３０４および電極長さ３０５を有し、ここでは、電極幅を基板搬送方向５０１に平行な方向に測定し、電極長さ３０５を動いている基板５００の基板搬送方向５０１に直交する方向に測定する。図１に示した典型的な実施形態では、すべての電極の電極面積が同じになるように、３つのＲＦ電極３０１は、同じ電極幅３０４および電極長さ３０５を有することができる。

【0015】

電極面積は、プラズマ領域に対応し、その結果、少なくとも２つの電極３０１のプラズマ領域が１つの真空チャンバ内に位置する統合されたプラズマ領域を形成する。それによって、１つの真空チャンバ内に置かれた多領域電極デバイス３００を形成する。典型的な実施形態によれば、真空システムの区域内に異なる圧力または異なる雰囲気を与えるための圧力アパーチャ、弁、または他の要素によって分離されない領域として、１つの真空チャンバを理解すべきである。本明細書において説明する典型的な実施形態によれば、圧力を、０．０１ｍｂａｒから４．０ｍｂａｒまでの範囲内とすることができる。

【0016】

堆積ガス流、プラズマ圧力、それぞれのＲＦ電極のところに供給されるＲＦ電力およびＲＦ周波数、ならびに堆積ガス欠乏プロファイルなどのプラズマパラメータに基づいて、電極幅３０４を決定することができる。個々のＲＦ電極の電極幅３０４の決定を、図３および図４に関して本明細書で以降に説明する。

【0017】

電極長さ３０５が、基板搬送方向５０１に直交し、動いている基板５００の横方向の寸法を超えるように、個々のＲＦ電極３０１の電極長さ３０５を調節することができる。典型的には、電極長さ３０５を、電極幅３０４よりも大きくすることができる。その上、電極幅３０４が、特定のプラズマ堆積プロセス用に使用するＲＦ周波数に依存することがある。

【0018】

主にプラズマ堆積プロセスを本開示において説明しているが、本明細書において説明する実施形態によるプラズマ堆積ソースを、やはり、プラズマエンハンス型エッチングプロセス、プラズマエンハンス型表面改質プロセス、プラズマエンハンス型表面活性化または不活性化プロセス、および当業者には知られている他のプラズマエンハンス型プロセス用に使用することができることが、理解されるはずである。

【0019】

図１に示したように、基板搬送方向５０１は、ガス流れ方向２０３に平行である。各ＲＦ電極３０１の２つの端部のところに、それぞれガス注入部およびガス排出部を配置する。本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができる異なる実施形態によれば、ガス注入部またはガス排出部を、ガスランス、ガスチャネル、ガスダクト、ガス流路、ガス管、導管、等として設けることができる。その上、ガス排出部を、プラズマ体積からガスを引き抜くポンプの一部として構成することができる。少なくとも１つのガス注入部２０１を、電極最先端部３０２のところに配置し、少なくとも１つのガス排出部２０２を、多領域電極デバイス３００の個々のＲＦ電極３０１の電極最後端部３０３のところに配置する。電極最先端部３０２および電極最後端部３０３を、基板搬送方向５０１に関して規定する。

【0020】

しかしながら、本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、ガス注入部２０１を最後端部のところに配置してよいはずであり、ガス排出部２０２を最先端部のところに配置してよいはずである。したがって、図１に示した実施形態が基板搬送方向５０１に平行なガス流れ方向２０３を明示してはいるが、本明細書において説明する実施形態と組み合わせることができる別の一実施形態によれば、それぞれのＲＦ電極３０１のガス注入部２０１およびガス排出部２０２のそれぞれの位置を交換することによって、ガス流れ方向２０３を基板搬送方向に対して反平行にすることが、可能である。その上、個々のＲＦ電極３０１について異なるガス流れ方向２０３を与えることが、可能である。図１には示していないが、１つのＲＦ電極３０１から隣接するＲＦ電極３０１への交互に代わるガス流れ方向２０３を与えることができる。

【0021】

用語「ガス注入部」が堆積領域（プラズマ体積１０１）中へのガス供給部を意味する一方で、用語「ガス排出部」が堆積領域の外への堆積ガスのガス放出部または排気部を意味することに、留意する。典型的な実施形態によるガス注入部２０１およびガス排出部２０２を、基板搬送方向５０１に対して基本的に直交して配置する。

【0022】

図２は、図１に示したプラズマ堆積ソース１００の概略的な横断面図である。動作では、すなわち、ＲＦ電力を個々のＲＦ電極のところに印加し、ガス流をガス注入部２０１とガス排出部２０２との間に供給する場合には、個々のＲＦ電極３０１の下側表面と、プラズマ発生用の対向電極４０６（図６参照）に隣接するコーティングしようとする基板表面５０２との間に位置するプラズマ体積１０１内に、プラズマを形成する。コーティングしようとする基板５００を、基板搬送方向５０１に左から右へ搬送する。個々のガス注入部２０１および個々のガス排出部２０２を、それぞれ各ＲＦ電極３０１に対して最先端部３０２（図２の左端）および最後端部３０３（図２の右端）に設ける。したがって、ガス流れ方向２０３（図１参照）が基板搬送方向５０１に対して基本的に平行になるように、ＲＦ電極の下側のガスの流れを、ガス注入部２０１からガス排出部２０２へ与える。その上、図２には示していないが、ガス流れ方向が、基板搬送方向５０１に対して反平行であることが可能である。個々のＲＦ電極３０１のところでかかる種類の反平行なガスの流れを与えるために、別の典型的な実施形態によれば、それぞれのＲＦ電極３０１のところでのガス注入部２０１およびガス排出部２０２を、相互に交換する。

【0023】

したがって、本明細書において説明する実施形態は、多電極デバイスに適合されて多電極デバイスを可能にし、そこでは、基板の搬送方向に関してガス流れ方向が、同じ方向または反対方向である、すなわち、ガス流れ方向および搬送方向が、基本的に平行であるまたは基本的に反平行である。これによって、全体の、組み合わせたプラズマ領域においてプラズマプロセスパラメータを著しく変えないで、多領域電極デバイスを、４電極、５電極、６電極、またはより多くの電極にさえ容易に拡大することができる。

【0024】

ガス注入部チャネルおよびガス排出部チャネルなどの、個々のＲＦ電極３０１に対して別々のガス注入部２０１およびガス排出部２０２を設けることのもう１つの利点は、異なるＲＦ電極３０１によって与えられる異なるプラズマ体積１０１に対して、異なる堆積ガスを供給することができるという選択肢である。したがって、少なくとも１つのＲＦ電極３０１を有するプラズマ堆積ソース１００を使用することによって、多種多様な薄膜堆積プロセスを実行することができる。プラズマ堆積プロセス（例えば、ＰＥＣＶＤ、プラズマエンハンス型化学気相堆積）中に、基板５００が基板搬送方向５０１に動きながら、基板表面５０２に薄膜を設けることができる。堆積ソース１００によってプラズマ相へと転換することができる任意の材料によって、薄膜を設けることができる。したがって、薄膜および薄く硬い膜を、基板表面５０２に堆積させることができる。

【0025】

図２の断面図が、コーティングしようとする基板表面５０２の反対側の平面電極表面を示しているが、電極断面形状は、平面形状に限定されない。本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、湾曲断面形状などの他の形状を与えることができるが、これに限定されない。有利には、少なくとも１つのＲＦ電極３０１の断面形状を、コーティングしようとする基板表面５０２の表面形状に適合させることができる。個々のＲＦ電極３０１と基板５００との間に設けられるプラズマ体積１０１を制御することができるように、個々のＲＦ電極３０１の下側表面は、コーティングしようとする基板表面５０２に面する。

【0026】

ＲＦ電極３０１の下側表面とコーティングしようとする基板表面５０２との間の距離を、図２の電極−基板ギャップ距離３０８と呼ぶ。プラズマ体積１０１は、電極長さ３０５、電極幅３０４（図１参照）および電極−基板ギャップ距離３０８の（幾何学的）積によって基本的に定義される。

【0027】

個々のＲＦ電極３０１は、動いている基板の少なくとも基板の幅である基板搬送方向５０１に直交する向きの電極長さ３０５を有する。下側電極表面と反対側の基板表面５０２との間に設けられるプラズマ体積１０１を、電極長さ３０５で除算することによって、規格化されたプラズマ体積を定義することができる。規格化されたプラズマ体積は、次に、堆積ガス流、プラズマ圧力、個々のＲＦ電極３０１のところに印加されるＲＦ電力、およびＲＦ電極３０１のところに供給されるＲＦ周波数に基づいて与えられる。かかるタイプの規格化されたプラズマ体積を使用すると、規格化されたプラズマ体積を図２に示した電極−基板ギャップ距離３０８で除算することによって、基板搬送方向５０１に平行な電極幅３０４が与えられるように、個々のＲＦ電極３０１の電極幅３０４を調節することができる。典型的な実施形態によれば、規格化されたプラズマ体積を、５ｃｍ^２から５０ｃｍ^２までの範囲内とすることができ、シリコン系のＰＥＣＶＤプロセスに対するプラズマ密度を１０^９ｃｍ^３から１０^１１ｃｍ^３までの範囲内とすることができ、電子温度を、それぞれ１ｅＶから３ｅＶまでの範囲とすることができる。シリコン系のＰＥＣＶＤプロセス用のシラン（ＳｉＨ_４）の流量は、１００ｓｃｃｍから２２００ｓｃｃｍまでの範囲内である。

【0028】

それぞれのガス注入部２０１を介してプラズマ体積１０１中に導入され、個々のＲＦ電極３０１のそれぞれのガス排出部２０２によってプラズマ体積１０１から送り出される堆積ガスは、ガス注入部２０１からそれぞれのガス排出部２０２までのプラズマ体積１０１を通る過程でプラズマ体積１０１中に導入された堆積ガスを分解しおよび／または変化させることができるプラズマプロセスを受ける。シリコン系の堆積プロセスのケースでは、シランをプラズマ体積１０１中に導入することができる。プラズマ体積１０１を通ってシラン堆積ガスを搬送するときに、シラン（ＳｉＨ_４）の欠乏が問題である。堆積ガスの欠乏は、堆積速度、薄膜組成、薄膜の品質、等に影響することがある。

【0029】

図３は、（任意単位（ａ．ｕ．）での）距離６０１の関数としてのシラン欠乏プロファイル６００を図示するグラフである。図３に示した距離６０１は、それぞれのガス注入部２０１と、コーティングしようとする基板表面５０２上の堆積場所との間の基板搬送方向５０１の隔りであり、任意単位（ａ．ｕ．）で与えられる。図３に示したように、堆積ガスの欠乏についての尺度を、シラン前駆物質ガス（堆積ガス）のＳｉＨ_４のモル分率によって与えることができる。

【0030】

シラン堆積ガスのモル分率が、０ａ．ｕ．の距離のところで約１．０の値（ガス注入部２０１を使用して、プラズマ体積１０１中への入り口位置のところの元々の値）を有し、その後、０．４ａ．ｕ．まで一定のレベルのままであると、仮定する。その後、シラン欠乏プロファイル６００はより低い値へ減少し、ガス注入部２０１から５ａ．ｕ．離れた距離のとことでほぼゼロである。シリコン系の堆積プロセスに関して、ＳｉＨ_４のモル分率は、図４に関して下記に本明細書において説明するように臨界モル分率より低くならない場合がある。個々のＲＦ電極３０１によって画定されるプラズマ体積１０１内の堆積ガスの低過ぎるＳｉＨ_４のモル分率６０２を回避するために、基板搬送方向５０１に平行なそれぞれの電極幅３０４を、ＳｉＨ_４のモル分率６０２が臨界モル分率より高い値に制限することができる。シランモル分率は、ガス注入部からの距離とともに減少し、ここでは、この減少は、プラズマ密度、滞在時間、電極のところに印加される電力、プラズマ圧力、注入シラン濃度、全流量、および規格化したソース体積からなる群のうちの少なくとも１つに基づく。図３に示した欠乏長さがプラズマ体積１０１内部のプラズマパラメータにやはり依存するので、堆積ガスの典型的な欠乏長さが基板搬送方向５０１に平行な電極幅３０４以上になるように、図２に示した電極−基板ギャップ距離３０８を調節することができる。

【0031】

これによって、本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、電極幅と電極−基板ギャップとの比率を、５から１８までの範囲内にすることができ、典型的には約１０になる。

【0032】

基板５００上に堆積させるシリコン系の材料に関して、前駆物質堆積ガスは、シラン（ＳｉＨ_４）である。シラン前駆物質ガスを堆積ガスとして使用し、堆積ガスがプラズマ体積１０１に一旦達すると、堆積ガスは分解される。このタイプの分解が、前駆物質ガスの欠乏に導き、その結果、図３に示したような欠乏プロファイル６００が得られる。図３に示したように、前駆物質ガスシランの欠乏の量は、ガス注入部２０１までの距離に依存する。したがって、前駆物質ガスの欠乏が指定したプラズマ体積１０１内の所定の限界を超えないように、個々のＲＦ電極３０１の電極幅３０４を適合させることができる。欠乏プロファイルが、堆積ガス流、プラズマ圧力、それぞれのＲＦ電極のところに供給されるＲＦ電力およびＲＦ周波数などの、しかしこれらには限定されない、１つまたは複数のプラズマパラメータに依存することがある。したがって、下側電極表面と反対側の基板表面５０２との間に設けられるプラズマ体積１０１を、電極長さ３０５で除算することによって定義することができる規格化されたプラズマ体積を、欠乏プロファイルに合わせて調節することができる。かかる種類の「最良の状態に調節すること」を、電極幅と電極−基板ギャップとの上に述べた比率を変えることによって実現することができる。例えば、固定のＲＦ電極面積に対して、すなわち、固定の電極幅および固定の電極長さに対して、所望の規格化されたプラズマ体積が得られるように、電極−基板ギャップを調節することができる。

【0033】

図４は、プラズマ体積１０１内部で起こっているプロセスのより詳細な図である。図４は、それ自体の左端にガス注入部２０１および右端にガス排出部２０２を有する１つのＲＦ電極３０１を図示する。ＲＦ電極３０１の断面図の下方のグラフは、ガス注入部２０１からの距離６０１の関数としてのモル分率ＳｉＨ_４６０２を図示する。参照番号６００は、ＲＦ電極３０１の電極幅３０４に沿ったシラン欠乏プロファイルを示す。シラン欠乏を、ＲＦ電極３０１の電極表面の下のプラズマ体積１０１中に位置するプラズマの所定のプラズマパラメータに対して示す。

【0034】

その上、ＳｉＨ_３濃度プロファイル６０４を図４に示す。ＳｉＨ_３濃度プロファイル６０４は、モル分率ＳｉＨ_４６０２の減少がモル分率ＳｉＨ_３６０５の増加をもたらすという点で、シラン欠乏プロファイル６００に関係する。図４に関して、モル分率ＳｉＨ_４６０２が曲線６００に対応し、モル分率ＳｉＨ_３６０５が曲線６０４に対応することに、ここでは留意する。図４は、ＲＦ電極３０１の幾何学的寸法に対する、すなわち、ＲＦ電極の電極幅３０４に対するシラン欠乏プロファイル６００およびＳｉＨ_３濃度プロファイル６０４に関係する。シラン欠乏が、図４中に水平の線（破線）によって示される臨界モル分率６０３を超えないことがあることを、ここでは仮定する。図４に示された欠乏よりも少ない欠乏が、許容されることがあり、すなわち、臨界モル分率値６０３より高いＳｉＨ_４のモル分率が、プラズマ体積１０１内に位置するプラズマにとって受容可能であり、その結果、膜組成、品質、等に関して所望の薄膜を得ることができる。もう１つの問題点は、シラン欠乏の増加とともに増加するシリコン粉塵などの反応生成物の形成である。

【0035】

典型的なプラズマ条件に関して、１０ｃｍから１８ｃｍまでの範囲内である電極幅３０４を、本明細書において説明するある実施形態に対して使用することができることが、見出されてきている。電極幅３０４についてのより典型的な範囲を、１２ｃｍから１７ｃｍまでとすることができ、例えば、１５ｃｍの電極幅３０４を設けることができる。１０ｃｍから１８ｃｍまでの範囲内の電極幅３０４を有する電極についての典型的なプラズマパラメータは、７０ｓｃｃｍから最大２２００ｓｃｃｍまでの、例えば、１００ｓｃｃｍの堆積ガス流（シランガス流）を含み、その結果、０．０１ｓから１ｓまでの範囲内の粒子滞在時間を実現する。別の１つの典型的な実施形態によれば、約０．４ｓの粒子滞在時間（すなわち、プラズマ粒子（例えば、原子、分子、イオン）がプラズマ中に留まる時間）を実現するように、ＲＦ電極３０１の電極幅３０４を調節する。典型的な実施形態によれば、シリコン系のＰＥＣＶＤプロセス用のプラズマ密度を、１０^９ｃｍ^３から１０^１１ｃｍ^３までの範囲内にすることができ、電子温度を、それぞれ１ｅＶから３ｅＶまでの範囲とすることができる。欠乏プロファイルおよび欠乏長さは、それぞれ、上に述べたプラズマパラメータを介して粒子の滞在時間に関係することに、ここでは留意する。

【0036】

その上、図面には明示的に示していないが、プラズマ体積１０１内部でプラズマ相へと転換することができる堆積ガスとして、シランおよび水素の混合物（ＳｉＨ_４／Ｈ_２混合物）を供給することが、可能である。欠乏長さ変動（図３参照）を実現することができるように、シラン−水素比を最良の状態に調節することができる。個々のＲＦ電極３０１の電極幅３０４を、したがって、所望の欠乏長さのために最良の状態に調節することができる。これによって、さらに別の実施形態によれば、シリコン層を、ＳｉＨ_４／Ｈ_２混合物に応じて非晶質またはマイクロ−結晶質／ナノ−結晶質になるように堆積させることができる。典型的には、ＳｉＨ_４／Ｈ_２混合物が、結晶質シリコンの堆積用には極めて多くのＨ_２を含む。

【0037】

図４に示した、臨界モル分率を、シラン欠乏プロファイル６００の典型的な値に基づいて決定することができ、例えば、臨界モル分率を、最大モル分率の１／１０になるように決定することができる。したがって、シランの最大モル分率が、例えば、相対単位（図３参照）で１である場合には、電極長さ（ａ．ｕ．での距離）がほぼ３ａ．ｕ．になるように、臨界モル分率６０３が、ほぼ０．１になるようにすることができる。

【0038】

前駆物質欠乏長さを広げるために、個々のＲＦ電極３０１の電極幅３０４を、最良の状態に調節することができる。基板搬送方向５０１に一列に配置した少なくとも２つの電極３０１を設けることによって、全体の電極面積を調節することができる。前駆物質ガスの欠乏長さに関係する電極幅３０４を最良の状態に調節することは、いくつかの利点を有する。第１に、実効的な堆積速度を増加させることができ、第２に、シラン粉塵形成のレベルを減少させることができる。シラン粉塵形成のレベルの減少は、結果としてソース使用可能時間の増加をもたらすことができる。欠乏長さに関係して電極幅３０４を最良の状態に調節することは、電極幅３０４が、堆積ガスの欠乏プロファイルの臨界欠乏長さよりも小さくなるように、基板搬送方向５０１に平行なＲＦ電極３０１の電極幅３０４を設計することを含み、上に示したように、堆積ガスモル分率が最大モル分率の約１０％まで低下する点のところで、臨界欠乏長さを定義する。

【0039】

その上、規格化されたプラズマ体積を規定することによって、個々のＲＦ電極３０１の電極幅３０４を与えることができる。規格化されたプラズマ体積は、電極表面と反対側の基板位置との間に画定されるプラズマ体積によって与えられる。プラズマ体積１０１を基板搬送方向５０１に直交する電極長さ３０５で除算することによって、規格化されたプラズマ体積を、次に求める。所望のプラズマパラメータに依存して、電極−基板ギャップ距離３０８（図２）は、堆積ガス流、プラズマ圧力、ＲＦ電極３０１のところに供給されるＲＦ電力、およびＲＦ電極３０１のところに供給されるＲＦ周波数からの、規格化されたプラズマ体積の依存性から結果としてもたらされる特定の値を有する。規格化されたプラズマ体積を、次に、電極−基板ギャップ距離３０８および電極幅３０４の（幾何学的な）積によって定義する。電極−基板ギャップ距離３０８が、プラズマパラメータおよび欠乏プロファイルに応じて特定の値を有するので、電極−基板ギャップ距離３０８で除算した規格化されたプラズマ体積に基づいて、電極幅３０４を決定することができる。

【0040】

上に説明したように、欠乏プロファイルそれ自体がプラズマパラメータに依存するので、個々のＲＦ電極３０１の電極幅３０４を、シラン欠乏プロファイル６００に基づいて決定することができる。プラズマ体積を、電極表面と反対側の基板表面との間の体積１０１であると定義することができる。電極長さ３０５が基板搬送方向５０１に直交する基板幅によって与えられるので、規格化されたプラズマ体積を、規定することができ、これは今度は、電極−基板ギャップ距離３０８および電極幅３０４に依存する。特定のプラズマパラメータに関して、およびしたがって特定の欠乏長さに関して、所定の電極−基板ギャップ距離３０８で除算した規格化されたプラズマ体積が電極幅３０４の大きさを与えるように、所定の電極−基板ギャップ距離３０８を設けることができる。少なくとも１つのＲＦ電極３０１に対してこの電極幅３０４を使用して、堆積速度を増加させることができ、そこではシラン粉塵形成を減少させることができる。

【0041】

図５は、別の実施形態による、３つのＲＦ電極３０１を有するプラズマ堆積ソース１００の断面側面図である。２つの隣接するＲＦ電極３０１は、互いにコネクタ４０１、例えば、電力ブラケットによって接続され、その結果、ＲＦ発生器４００に接続される場合には、隣接するＲＦ電極３０１を同相で駆動することができる。ＲＦ発生器４００は、第１の発生器極４０３と第２の発生器極４０４との間にＲＦ電力出力を供給する。典型的には、第２の発生器極４０４を、接地にまたは接地電極に接続する。

【0042】

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができる図５に示した実施形態では、接地電極または対向電極は、基板５００に対応する。したがって、基板５００を、例えば、電気的に導電性のローラ（図５には図示さず）によって、第２の発生器極４０４に電気的に接続する。さらに別の一実施形態によれば、接地電極または対向電極を、図５では基板５００の下方に設けるはずであり、すなわち、その結果、基板受け域が、電極３０１と接地電極または対向電極との間になる。整合ネットワーク４０２を、コネクタ４０１とＲＦ発生器４００との間に設けることができる。整合ネットワーク４０２を、ＲＦ電極３０１および基板５００のＲＦ配列のインピーダンスとＲＦ発生器４００のインピーダンスとの間のインピーダンス整合のために設ける。

【0043】

ＲＦ発生器４００は、固定の周波数を供給することができる、または、プラズマ体積１０１内でプラズマを励起するための周波数スペクトルを供給することができる。ＲＦ電極のところまたは個々のＲＦ電極３０１のところに印加されるＲＦ周波数を、１０ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの範囲内にすることができ、典型的には約４０．６８ＭＨｚになる。他の典型的な駆動周波数は、１３．５６ＭＨｚおよび９４．９２ＭＨｚである。プラズマ密度、プラズマ圧力、プラズマ組成、前駆物質ガスの分解、等などのプラズマ体積１０１内に与えられるプラズマパラメータは、ＲＦ周波数、電極幅３０４、および電極−基板ギャップ距離３０８に依存することがある。ＲＦ発生器４００を、一定のＲＦ電力密度で動作させることができる、またはＲＦ電力密度を、堆積プラズマに対する要求およびそのパラメータに基づいて変えることができる。

【0044】

コネクタ４０１を、ＲＦ発生器４００から整合ネットワーク４０２を介してコネクタ４０１へＲＦ電力密度を伝達するための電力ブラケットとして設けることができる。その上、ＲＦ発生器４００は、電極寸法に応じた周波数を供給することができる。

【0045】

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、プラズマ堆積ソース１００を対称的に、すなわち、１つのＲＦ発生器４００からコネクタ（電力ブラケット）４０１によって並列に接続されたＲＦ電極３０１を用いて、動作させることができる。その上、プラズマ堆積ソース１００をプッシュ−プル方式で交互に動作させることができ、その結果、典型的には１８０度の位相差を隣接するＲＦ電極３０１間に与えるように、隣接するＲＦ電極３０１を駆動する。

【0046】

ＲＦ電極３０１を、コネクタ４０１によって互いに接続することができ、別の接続デバイスによってＲＦ発生器４００へ直接接続することができる。その上、本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、ＲＦ発生器４００へ個別に各ＲＦ電極３０１を接続するために、コネクタ４０１を使用することができる。したがって、少なくとも１つのコネクタ４０１を、ＲＦ電極３０１を電気的に接続するために設ける。その上、本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、少なくとも２つのコネクタ４０１を、ＲＦ電極３０１を互いに接続するために設けることができ、そこでは、少なくとも２つのコネクタ４０１を、基板搬送方向５０１に直交するように電極長さ３０５に沿って配置する。ＲＦ電極３０１の長さ３０５に沿って少なくとも２つのコネクタ４０１を設けることは、基板搬送方向５０１に直交するＲＦ電極３０１の長さ３０５に沿ったプラズマ体積１０１内により均一なプラズマ分布をもたらすことができる。

【0047】

図５に示したように、シランなどの堆積ガスをガス注入部２０１へ供給するために、ガス供給デバイス２００を設ける。その上、ガス排出部２０２を介して排出されたガスを受け取る真空ポンプ６０６を設ける。１つのＲＦ電極３０１のガス注入部および排出ランス２０１、２０２だけを、ガス供給デバイス２００および真空ポンプ６０６に接続するように示しているが、すべてのガス注入部２０１を、同じまたは異なるガス供給デバイス２００に接続することができる。それに加えて、すべてのガス排出部２０２を、同じまたは異なる真空ポンプ６０６に接続することができる。その上、本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の一実施形態によれば、ガス注入部２０１からガス排出部２０２へのＲＦ電極３０１を横切る堆積ガス流を、各ＲＦ電極３０１に対して別々に制御することができる。

【0048】

真空ポンプ６０６との組合せでガス供給デバイス２００の動作は、０．０１ｍｂａｒから１０ｍｂａｒまでの範囲内であり、典型的には、０．０１ｍｂａｒから４．０ｍｂａｒまでの範囲内であり、より典型的には、約０．０５ｍｂａｒになる真空チャンバ内部の典型的な圧力をもたらすことができる。真空チャンバ内部の圧力は、他のプラズマパラメータに影響することがあり、その結果、所望のプラズマ堆積動作を維持するために、電極−基板ギャップ距離３０８（図２参照）を変更することができることに、ここでは留意する。電極−基板ギャップ距離３０８の変更は、今度は、例えば、プラズマ体積１０１および規格化されたプラズマ体積に影響することがある。

【0049】

その上、様々な堆積ガスを、ＲＦ電極３０１の下の各プラズマ体積１０１に対して供給することができる。したがって、異なる堆積ガスを、異なるＲＦ電極３０１に対して供給することができ、その結果、複雑な堆積層構造を、基板表面５０２のところに設けることができる。

【0050】

図６は、３つの場所的に分離されたＲＦ電極３０１を含むプラズマ堆積ソース１００の詳細な断面側面図である。各ＲＦ電極３０１は、ＲＦ発生器４００（図５参照）からＲＦ電力を入力するためのＲＦ入力部４０５を有する。その上、各ＲＦ電極３０１は、周囲に対してＲＦ電極３０１を分離するための電極分離部３０６を含む。例えば、周囲に対してＲＦ電極を分離することに加えて、電極３０１のうちの２つ以上を、例えばコネクタ、例えば、電力ブラケットを用いて互いに接続することができる。このことに加えて、電極表面コーティング３０７が、プラズマ曝露から各ＲＦ電極３０１を保護する。

【0051】

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、電極の表面コーティングを、例えば、ガラスまたは石英から作られたカバーとして設けることができる。典型的には、例えば、電極上にカバーをクランプすることによって、カバーを取り外し可能とすることができる。これが、薄膜堆積システムの保守中に、カバーの容易で早い交換を可能にする。典型的には、カバーは、電極に取り外し可能に固定され、低コスト設計のカバーの交換を可能にする。その上、ＲＦ電極の保護に加えて、電極カバーの高い二次電子放出係数が、高い圧力におけるプラズマ安定化を提供することができる。

【0052】

図６は、各電極に対して別々に、ガス注入部２０１を通る堆積ガスの注入およびガス排出部２０２を通る堆積ガスの排出を、より詳細に示す。ガス注入部２０１が、プラズマ体積１０１中に直接に堆積ガスを向けるのに対して、ガス排出部２０２は、プラズマ体積１０１の上部縁のところに設けられる。前に述べたように、プラズマ体積は、電極の幾何学的寸法によって、および電極−基板ギャップ距離３０８によって画定される、すなわち、プラズマ体積１０１は、電極−基板ギャップ距離３０８、電極幅３０４、および電極長さ３０５（図１参照）の積によって規定される。

【0053】

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、コーティングしようとする基板５００を、それぞれのＲＦ電極３０１と対向電極４０６との間に置く。対向電極４０６を接地することができ、ここでは、個々のＲＦ電極３０１のＲＦ入力部４０５を、ＲＦ発生器４００（図５参照）の他の極に接続する。図６に示した電極配置は、基板搬送方向５０１に動くコーティングしようとする基板５００が、プラズマ発生目的のためにガルバニ的に接続されないという利点を有する。特に、動いている基板５００のケースでは、図６に示した配置を、堆積プロセスのために使用することができる。

【0054】

図面には示していないが、低い雰囲気圧力でプラズマ堆積プロセスを実現するために、プラズマ堆積ソース１００を真空チャンバ内部に据え付けることができることに、ここでは留意する。

【0055】

堆積プロセスを本開示に関して説明しているが、本明細書において説明した実施形態のうちの少なくとも１つによるプラズマ堆積ソース１００を、プラズマエッチングプロセス、表面改質プロセス、プラズマエンハンス型表面活性化、プラズマエンハンス型表面不活性化、等の他のプラズマプロセスに対して使用することができるが、これらに限定されないことに、ここでは留意する。

【0056】

図面には示されていないさらに別の一実施形態によれば、電極は、湾曲した断面形状を有することができ、または電極がプラズマ堆積プロセス中に回転するように配置されることがある。ＲＦ電極３０１を、同相で駆動することができ、または位相をずらして駆動することができる。多領域電極デバイス３００内部のそれぞれのガス注入部およびガス排出部２０１、２０２を具備する各ＲＦ電極３０１を、別々に動作させることができる。したがって、ＲＦ電極３０１によって画定される個々の領域のところに、異なるガス、異なるＲＦ電力、異なるＲＦ周波数を供給することが可能である。したがって、少なくとも１つの異なる堆積ガスを、残りのＲＦ電極３０１に対して少なくとも１つのＲＦ電極３０１によって与えられるプラズマ体積１０１中に送り込むことができる。

【0057】

図７は、基板（図示せず）がＲＦ電極３０１を通過させて基板搬送方向５０１に搬送される底部側からの観察角度で見た、プラズマ堆積ソース１００の斜視図である。ＲＦ電極３０１は、プラズマ曝露からそれぞれのＲＦ電極３０１を保護するための電極表面コーティング３０７を各々有する。ＲＦ電極３０１は、基板搬送方向５０１に直交する端部のところにガスランス、すなわち、それぞれのガス注入部２０１およびそれぞれのガス排出部２０２を各々有する。ガス注入部２０１は、ガス注入部２０１の長さに沿って設けられたガス注入開口部２０４を有することができる。多領域電極デバイス３００の各ＲＦ電極３０１に、ＲＦ入力部４０５を介して別々にＲＦ電力を供給することができる。

【0058】

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、ガス排出部２０２および特にガス注入部２０１を、設定変更可能にまたは交換可能にすることができる。これによって、例えば、プラズマ領域内のガス分布を制御できるように、開口部２０４を具備するガス散布バーを設けることができる。典型的な実施形態によれば、ガス散布バーは、基板搬送方向５０１に平行な堆積ソースの中心線に関して対称的な設計を有することができる。例えば、電極の端部のところでの前駆物質ガスの損失を補償することができるように、電極の長さ方向についてのガス散布バーの端部領域に、追加の開口部またはより大きな開口部２０４を設けることができるであろう。その上、さらに別の典型的な一実施形態によれば、堆積前駆物質の蓄積を減少させるためにおよび／または堆積プロファイルをさらに平滑にするために、電極の長さ方向についてのガス散布バーの端部領域に、より少ない開口部またはより小さな開口部２０４を設けることができるであろう。そのことに加えて、ガス注入開口部２０４および／またはガス排出開口部２０５を、スロットの形で設けることができる。それぞれのスロットは、スロットの長さに沿って変化するスロット幅、例えば、ガス散布バーの端部領域のところでより大きなスロット幅またはより小さなスロット幅を示すことができる。

【0059】

同様に、本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、プラズマ領域からの真空排気を均一なプラズマ挙動、すなわち、基板の動く方向に対して直交する基板方向に沿った基板の全体にわたる均一な堆積のために制御するまたは適合させることができるように、開口部２０４またはスリットを具備するガスポンピングチャネルを設けることができる。これによって、典型的な実施形態によれば、ガスポンピングバーまたはガスポンピングチャネルは、基板の動く方向に平行な堆積ソースの中心線に関して対称的な設計を有することができる。一般的に、ポンピングチャネルの長さの既に存在する違いを補償し、ガス排出部の長さに沿って均一な流れ抵抗が実現されるように、ガスポンピングチャネルを、設定変更可能にまたは交換可能にすることができる。

【0060】

多領域電極デバイス３００を、１０ＭＨｚから１００ＭＨｚの範囲内の駆動ＲＦ周波数で動作させることができ、ここでは、典型的な周波数は、約１３．５６ＭＨｚから９４．９２ＭＨｚである。選択した駆動ＲＦ周波数は、とりわけ、電極寸法に依存する。より大きな基板５００上への薄膜のプラズマエンハンス型堆積を実現するために、多領域電極デバイス３００の寸法を、スケールアップすることができる。アップスケールするケースでは、コーティング均一性に本質的に影響を及ぼす定在波効果を回避するために、駆動ＲＦ周波数を変えることができる。図５に示してきており、上に本明細書において説明したコネクタ４０１（電力ブラケット）を、プラズマ体積内でプラズマの均一な励起をもたらすように、電極長さ３０５に沿って設けることができる。少なくとも２つのコネクタ４０１を、基板搬送方向５０１に直交する電極長さ３０５に沿って配置することができる。

【0061】

基板搬送方向５０１に直交する電極長さ３０５を、８０ｃｍから２００ｃｍまでの範囲内、典型的には、１２０ｃｍから１８０ｃｍまでの範囲内にすることができる。別の典型的な一実施形態によれば、電極長さ３０５は、約１５０ｃｍになる。

【0062】

個々のＲＦ電極３０１の電極長さ３０５に沿って設けられ、ＲＦ電極３０１を互いに接続するために使用することができる少なくとも２つのコネクタ４０１を、電場均一性、したがってプラズマ体積（図７には図示せず）内のプラズマ均一性を調節するために使用することができる。その上、少なくとも１つのＲＦ発生器４００へ別々に個々のＲＦ電極３０１を接続することによって、２つの隣接するＲＦ電極間にプッシュ−プルモードを提供することができる。

【0063】

図７に示したように、ガス流れ方向、すなわち、ＲＦ電極３０１を横切るガス注入部２０１からガス排出部２０２へのガス流は、基板搬送方向５０１に平行である。その上、ガス流れ方向が互いに反対になるように、２つの隣接するＲＦ電極を横切るガス流れ方向を合わせることが、可能である。その上、本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の一実施形態によれば、すべてのＲＦ電極３０１を横切るガス流れ方向が基板搬送方向５０１に対して反平行になるように、堆積ガスのガス流を調節することができる。

【0064】

上に説明した実施形態のうちのあるものによれば、ＲＦ電極３０１の電極幅３０４を、シラン粉塵形成が減少するように、前駆物質ガスの欠乏プロファイルに関連して調節することができる。その上、プラズマ体積１０１内へ供給されるプラズマのプラズマパラメータおよび前駆物質ガスの欠乏プロファイルに関して、電極幅３０４を最良の状態に調節する場合には、堆積速度を増加させることができる。さらなる利点は、堆積ガスのより効率的な利用である。

【0065】

したがって、有利には、動いている基板５００の基板表面５０２上に堆積した薄膜の品質を、改善する。本明細書において上に説明したように、多領域電極デバイス３００を含むプラズマ堆積ソース１００を、堆積プロセスのために使用することができる。その上、さらに別の実施形態によれば、多領域電極デバイス３００を、エッチングおよび、下記に限定しないが、表面活性化、表面不動態化、等、などの他の表面改質プロセスでの使用のために設計することができる。

【0066】

堆積速度を、動いている基板５００の基板表面５０２の直ぐ近くのガス相前駆物質の活性化の程度により増加させることができる。これらのガス相前駆物質を、ＲＦ電力密度、電極−表面ギャップ距離３０８、プロセスガス流２０３、およびプロセスガス組成によって制御する。シラン粉塵の形成を、前駆物質ガスシランの欠乏長さに関する電極幅３０４の調節に基づいて減少させることができる。したがって、所望の前駆物質欠乏長さプロファイルと一致させるように、電極幅３０４を最良の状態に調節することを、効率的に行うことができる。

【0067】

図８は、基板上に薄膜を堆積させるための方法を図示する流れ図である。この方法は、ステップＳ１からステップＳ７を含む。手順は、ステップＳ１において開始し、少なくとも２つの場所的に分離されたＲＦ電極を含む多領域電極デバイスを設けるステップＳ２へ進む。ステップＳ３においては、基板を、基板搬送方向にＲＦ電極を通過させて案内する。少なくとも２つの場所的に分離されたＲＦ電極の各々は、基板搬送方向に直交するＲＦ電極の端部に配置された別々のガス注入部および別々のガス排出部を有する。ステップＳ４では、堆積ガスを、個々のＲＦ電極のそれぞれのガス注入部からそれぞれのガス排出部へ案内する。ステップＳ５においては、ＲＦ電力を、少なくとも２つのＲＦ電極に供給する。これによって、ステップＳ６では、薄膜を、基板搬送方向に動く案内された基板上に堆積させる。手順は、ステップＳ７において終了する。

【0068】

上記を踏まえて、複数の実施形態を説明してきた。例えば、一実施形態によれば、堆積ガスをプラズマ相に転換し、真空チャンバ内で基板搬送方向に動いている基板上に薄膜をプラズマ相から堆積させるプラズマ堆積ソースを提供する。プラズマ堆積ソースは、真空チャンバ内に設置されて、動いている基板の反対側に配置された少なくとも１つのＲＦ電極を含む多領域電極デバイスと、ＲＦ電極にＲＦ電力を供給するＲＦ電力発生器とを含む。ＲＦ電極は、電極の一方の端部に配置された少なくとも１つのガス注入部およびＲＦ電極の反対側の端部に配置された少なくとも１つのガス排出部を有する。これの任意選択の変更形態によれば、基板搬送方向に平行なＲＦ電極の電極幅が、堆積ガスの臨界欠乏長さよりも小さく、臨界欠乏長さは、堆積ガスモル分率が元の値の約１０％の値に低下する点のところで定義される。さらに別の追加の変更形態または代替変更形態によれば、ＲＦ電極は、真空チャンバの内部の電極表面と反対側の基板位置との間にプラズマ体積を画定する。上記の他の実施形態および変更形態のうちのいずれかと組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、規格化されたプラズマ体積が、電極表面と反対側の基板位置との間に画定されるプラズマ体積を、電極長さで除算することによって与えられ、規格化されたプラズマ体積は、堆積ガス流、プラズマ圧力、ＲＦ電極のところに供給されるＲＦ電力およびＲＦ周波数に基づいて規定される。さらに別の追加の変更形態または代替変更形態によれば、プラズマ体積へ堆積ガスを供給するガス供給デバイスが、設けられる。上記の他の実施形態および変更形態のうちのいずれかと組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、少なくとも１つのガス注入部が、基板搬送方向に関して、ＲＦ電極の最先端部のところに配置され、少なくとも１つのガス排出部が、ＲＦ電極の最後端部のところに配置される。さらに別の一変更形態によれば、ガス注入部およびガス排出部が、基板搬送方向に基本的に直交して配置される。上記の他の実施形態および変更形態のうちのいずれかと組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、プラズマ堆積ソースは、ＲＦ電極を互いに電気的に接続する少なくとも１つのコネクタを含む。さらに別の一変形形態によれば、プラズマ堆積ソースは、ＲＦ電極を互いに接続する少なくとも２つのコネクタを含み、少なくとも２つのコネクタが、基板搬送方向に直交する電極長さに沿って配置される。少なくとも２つの電極が、共通発生器極に接続され得る。任意選択の変更形態によれば、整合ネットワークが、ＲＦ電力発生器を多領域電極デバイスに接続するために設けられる。その上、対向電極を、少なくともＲＦ電極の反対側の、動いている基板の側方のところに配置することができる。別の変形形態によれば、ＲＦ電極のところに印加されるＲＦ周波数は、１０ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの範囲内であり、典型的には、約４０．６８ＭＨｚになる。さらに別の変形形態によれば、電極幅は、１０ｃｍから１８ｃｍまでの範囲内、典型的には１２ｃｍから１７ｃｍまでの範囲内であり、より典型的には、約１５ｃｍになる。上記の他の実施形態および変更形態のうちのいずれかと組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、基板搬送方向に直交する電極長さは、８０ｃｍから２００ｃｍまでの範囲内、典型的には、１２０ｃｍから１８０ｃｍの範囲内であり、より典型的には、約１５０ｃｍになる。

【0069】

別の一実施形態によれば、基板上に薄膜を堆積させるための方法を提供する。本方法は、少なくとも１つのＲＦ電極を含む多領域電極デバイスを設けることと、基板搬送方向にＲＦ電極を通過させて基板を案内することと、ＲＦ電極のガス注入部からガス排出部へ堆積ガスを流すことと、ＲＦ電極にＲＦ電力を供給することと、案内された基板上に薄膜を堆積させることとを含む。これの任意選択の変更形態によれば、本方法は、各ＲＦ電極に対して別々に、ガス注入部からガス排出部へとＲＦ電極を横切る堆積ガス流を制御することをさらに含むことができる。上記の変更形態または上記の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、少なくとも２つのＲＦ電極が、同相で駆動される。さらに別の一変形形態によれば、２つの隣接する電極が、相互間の所定の位相差によって駆動される。さらに別の一変形形態によれば、電場均一性が、基板搬送方向に直交する電極長さに沿って、互いにＲＦ電極を接続するために設けられた少なくとも２つのコネクタによって調節される。上に説明した他の変更形態と組み合わせることができるさらに別の一変更形態によれば、電極−基板ギャップ距離は、堆積ガスの欠乏長さが基板搬送方向に平行な電極幅以上になるように調節される。さらに別の変形形態によれば、少なくとも１つの異なる堆積ガスが、残りのＲＦ電極に対して少なくとも１つのＲＦ電極によって設けられるプラズマ体積中に送り込まれる。その上、さらに別の一実施形態によれば、少なくとも２つのＲＦ電極が、プッシュ−プルモードで駆動される。ＲＦ電極の電極幅は、さらに別の一実施形態によれば、粒子滞在時間が０．０１ｓから１ｓまでの範囲内である、典型的には約０．４ｓになるように調節される。上に本明細書において説明した実施形態および変更形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、堆積ガスのガス流は、２つの隣接するＲＦ電極を横切るガス流れ方向が互いに反対になるように調節される。その上、堆積ガスのガス流を、すべてのＲＦ電極を横切るガス流れ方向が基板搬送方向に対して平行であるまたは反平行になるように、調節することができる。

【0070】

上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができ、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決められる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】