JP2008184625A - スパッタ方法及びスパッタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でありながら、低温・低ダメージ成膜が可能であり、且つ生産性の高いスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係るスパッタ方法及びスパッタ装置は、前記一対のターゲットの対向面のなす角を所定の角度にしてスパッタリングし、基板に所定の厚さまで成膜した後、前記対向面をそれぞれ基板側に方向転換させて対向面のなす角を前記所定の角度より大きくして成膜することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に薄膜を作製するのに用いられるスパッタ方法及びスパッタ装置に関し、特に、低温・低ダメージ成膜が必要とされる有機ＥＬ素子・有機物薄膜（有機半導体等）の上に、又は、基板が高分子材料であるフィルム、樹脂基板の上に金属、合金及び化合物の高機能薄膜等を作製するスパッタ方法及びスパッタ装置に関する。具体的な用途分野としては、有機ＥＬ（有機エレクトロ・ルミネッセンス）素子への透明導電膜、電極膜、保護膜・封止膜（ガスバリア膜）の作製、及び有機薄膜半導体の上に電極膜、保護膜を作製する。また、高分子フィルム、樹脂基板に薄膜を作製するスパッタ方法及びスパッタ装置、並びに汎用的な薄膜作製分野にも利用可能である。

有機ＥＬ素子や有機物薄膜（有機半導体等）等の成膜時にダメージを受けやすい基板（被成膜対象物）の上に、電極としての金属膜、透明導電性薄膜、保護膜・封止膜等を成膜（薄膜形成）する場合、成膜の際のダメージによって前記基板の特性が劣化したり、製品としての寿命が短くなること等を防止するため、有機物薄膜等の基板と該基板上に成膜される薄膜との膜界面におけるダメージの少ない低温・低ダメージ成膜が要求される。

そこで、低温・低ダメージ成膜が可能な成膜装置として、平行に一対のターゲットを配置し、該一対のターゲット間に一方のターゲットから他方のターゲットへ磁力線が向くようなターゲット間磁場空間を発生させ、前記一対のターゲット間の側方位置に基板を配置してスパッタリングを行う対向ターゲット型スパッタ装置が用いられていた。

前記対向ターゲット型スパッタ装置においては、ターゲット間へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め性能がよいことから、低温・低ダメージ成膜が可能である。しかし、各ターゲットのスパッタ面が基板の被成膜面に対して直交する方向を向いているため、基板に到達するスパッタ粒子の量が少なく、成膜速度が遅い。そのため、近年求められる生産性向上の要求に対し、十分な生産（成膜）速度を得難かった。

そのため、ターゲットを、そのスパッタ面が基板の被成膜面と平行となるように配置し、前記ターゲットのスパッタ面側に、磁力線が前記ターゲットの外周部と中心部とを弧状に結ぶような湾曲磁場空間を発生させてスパッタリングを行う平行平板型マグネトロンスパッタ装置を用いて成膜速度の大きい成膜を行うことが考えられる。しかし、平行平板型マグネトロンスパッタ装置においては、スパッタ面が基板と対向するように配置されているため、スパッタ粒子の基板への到達量は多く、成膜速度は大きくなるが、基板へのプラズマの影響や二次電子等の荷電粒子の飛来も多くなり、低温・低ダメージ成膜ができない。

このように、スパッタリングによる成膜においては、生産性の向上と低温・低ダメージ成膜とを同時に成立させることは、非常に困難であった。

そのため、前記対向ターゲット型スパッタ装置の一対のターゲットの対向面を、それぞれ基板側に傾斜させたＶ型の対向ターゲット型スパッタ装置が開発された（特許文献１参照）。かかるスパッタ装置によれば、対向ターゲット型スパッタ装置であるため、ターゲット間へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め性能がよく、且つターゲットのスパッタ面と基板の被成膜面とのなす角が直角よりも小さくなるため、即ち、スパッタ面がより基板方向に向いているため基板に到達（飛来）するスパッタ粒子の量が増加して成膜速度が向上した。

しかし、スパッタ面がより基板方向に向いているため、一対のターゲットが平行な対向ターゲット型スパッタ装置に比べて、基板へのプラズマの影響及び飛来する二次電子等の荷電粒子の量が増加するため、上記のような、有機ＥＬ素子や有機物薄膜（有機半導体等）等の極めて低温・低ダメージ成膜が必要な基板への成膜においては、成膜の際のダメージによって前記基板の特性が劣化したり、製品としての寿命が短くなるといった問題を十分には解消できなかった。

他方、マグネトロン方式のカソードを用いたスパッタリングでは、ターゲットの前面に負イオンや二次電子等の荷電粒子を補足するＲＦコイルを配置したスパッタ装置を用い、スパッタリングによって被成膜対象物に成膜する際に、スパッタリングが行われる真空容器（チャンバー）内の圧力を低く（１．３３×１０^-2Ｐａ以下）し、ターゲット表面のプラズマ密度を低くする。そうすることで、基板の被成膜面と成膜される薄膜との膜界面が形成されている時の基板側へ入射する負イオンや二次電子等の荷電粒子が少なくなって低温・低ダメージ成膜が可能となる。これ利用して、前記低温・低ダメージ成膜が必要な基板への成膜初期において、被成膜面上に初期層（第１層）が形成される。そして、このスパッタリング条件では成膜速度が小さく、生産性が極めて悪いため、前記初期層成膜後、真空容器内に導入するスパッタリングガス流量を増加させ、真空容器内の圧力を高く（６．６５×１０^-1Ｐａ以上）し、ターゲット表面のプラズマ密度を高めてスパッタリング量を増やし、成膜速度を大きくして第２層を成膜するスパッタ方法が提供されている（特許文献２参照）。尚、第１層（初期層）と第２層とは、薄膜の膜厚方向において、成膜速度が異なる部分を仮想面によって分けて説明しているだけであって、膜厚方向において、薄膜が層として分かれているのではなく、連続している。また、膜界面とは、被成膜面と薄膜とが接している境界面をいう。

かかる成膜方法によれば、低温・低ダメージ成膜が必要な有機ＥＬ素子等の基板の被成膜面に、上記低圧下での低温・低ダメージ成膜によって十分な厚さの初期層が形成され、該初期層によって、成膜速度の大きい第２層を成膜する際に生じ、スパッタリング量と共に増加するターゲットから放出される二次電子等の荷電粒子や、プラズマ密度が高くなることによる基板への影響を防ぐことができる。

そのため、前記低温・低ダメージ成膜が必要な基板への低温・低ダメージ成膜が可能となると共に、成膜の最後まで上記低温・低ダメージ成膜を行った場合に比べ、第２層を成膜する際の成膜速度を大きくすることで、成膜行程（第１層と第２層とを成膜する行程）全体での成膜速度を大きくし（成膜時間を短縮し）、生産性の向上を図ることができた。

特開２００４−２８５４４５号公報 特開２００５−３４０２２５号公報

しかしながら、上記スパッタリング方法によれば、第１層と第２層とを成膜する際に、それぞれ真空容器内の圧力が異なるため第１層を成膜後、第２層を成膜する前に真空容器内の圧力を変更（高く）しなければならない。

この真空容器内における圧力の変更は、真空容器内に導入するスパッタリングガス（例えば、アルゴンガス等）の流量を変更すること等によって行うが、真空容器内が所定の圧力になって安定し、圧力変更後のスパッタリングを行う迄には所定の時間が必要となる。

そのため、上記スパッタリング方法によれば、真空容器内の圧力変更による第２層を成膜する際の成膜速度の上昇率が低いことと、真空容器内の圧力変更に前記所定の時間が必要となるため、成膜開始時から必要な膜厚を得るまでの成膜行程全体として必要になる時間は、前記成膜行程全体を成膜速度の小さな前記低温・低ダメージ成膜を行った場合に比べ、あまり短縮できていない。具体的には、スパッタリングのためにカソードに投入される電力（投入電力）が同じで、真空容器内に流し込むスパッタガス流量を増加させて成膜時の真空容器内の圧力を高くすることによる成膜行程全体での成膜速度の向上は、数％〜１０％程度しか期待できない。また、近年においては、さらなる成膜行程全体の時間短縮による生産性の向上が求められている。

さらに、上記スパッタリング方法によれば、基板に入射する二次電子や負イオン等の荷電粒子を補足するためにターゲットの前にＲＦコイルを配置しなければならず、また、前記ＲＦコイルを駆動するためのＲＦ用電源や、ＲＦコイル及びＲＦ用電源を制御するための制御手段等を別途配置しなければならない。そのため、上記スパッタリング方法を行うためのスパッタ装置は複雑な構成となる。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成でありながら、低温・低ダメージ成膜が可能であり、且つ生産性の高いスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することを課題とする。

そこで、上記課題を解消すべく、本発明に係るスパッタ方法は、間隔をおいて互いに対向するように一対のターゲットを真空容器内に配置し、該一対のターゲットの対向面側に磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされたスパッタ粒子で前記一対のターゲット間の側方位置に配置される基板に成膜するスパッタ方法であって、前記一対のターゲットの対向面のなす角を所定の角度にしてスパッタリングし、基板に所定の厚さまで成膜した後、前記対向面をそれぞれ基板側に方向転換させて対向面のなす角を前記所定の角度より大きくしてスパッタリングし、必要な膜厚を二段階以上に分けて成膜することを特徴とし、
また、本発明に係るスパッタ装置は、間隔をおいて互いに対向するように配置される一対のターゲットと、該一対のターゲットの対向面側に磁場空間を発生させるターゲット対向面側磁場発生手段と、前記一対のターゲット間の側方位置に成膜対象となる基板を配置するための基板ホルダーとを真空容器内に備えるスパッタ装置であって、前記一対のターゲットは、互いに対向する対向面のなす角が大きくなるよう、前記基板ホルダー側に方向転換可能に配置されることを特徴とする。

一般に、前記一対のターゲットの対向面のなす角が小さいほど（対向面同士が平行に近づくほど）、基板に到達（飛来）する二次電子等の荷電粒子が減少すると共にプラズマのターゲット間への閉じ込め効果が向上するが、基板に到達するスパッタ粒子も減少するため、基板に対し低温・低ダメージ成膜が可能となるが、基板に形成される薄膜の成膜速度が小さくなる。

一方、前記一対のターゲットの対向面のなす角が大きいほど（対向面が基板方向へ向くほど）、基板に到達する二次電子等の荷電粒子が増加すると共にプラズマのターゲット間への閉じ込めが悪くなるが、基板に到達するスパッタ粒子も増加するため、基板に対しプラズマによる温度上昇及び荷電粒子によるダメージがより加わることになるが成膜速度は大きくなる。

そのため、上記構成によれば、前記対向面のなす角を所定の角度（小さい角度）にしてスパッタリングすることで、成膜速度は小さいが、基板に所定の厚さまで低温・低ダメージ成膜を行うことができ、該低温・低ダメージ成膜によって初期層（第１層）を成膜（形成）する。その後、真空容器内の圧力等のスパッタ条件を変更することなく、前記対向面をそれぞれ基板側に方向転換させて前記なす角を大きくし、スパッタリングすることで、基板に到達する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、成膜速度を大きくして第２層を成膜（形成）することができる。

即ち、低温・低ダメージ成膜により基板に十分な厚さの初期層が形成される。その後、一対のターゲットの各対向面を基板（基板ホルダー）側に方向転換して第２層を形成することで、各ターゲットの対向面（スパッタ面）がより基板方向を向くため、真空容器内の圧力を変更するよりも大幅な成膜速度の向上を図ることができる。そして、その際に増加する、基板に到達する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は、前記初期層が保護層として働くことで抑制することができる。さらに真空容器内の圧力等の変更するのに長い時間が必要なスパッタ条件を変更する必要もない。従って、低温・低ダメージ成膜を行うと共に成膜行程全体の大幅な成膜時間の短縮（成膜速度の向上）を図ることができる。具体的には、同じ投入電力で一対のターゲットの対向面のなす角を変更してスパッタリングすることによる、前記なす角の変更後の成膜速度の向上は、１０％以上となる。

さらに、本発明においては、低温・低ダメージ成膜を行うために、一対のターゲットの対向面側にＲＦコイルを配置したり、該ＲＦコイルを駆動するためのＲＦ用電源や、ＲＦコイル及びＲＦ用電源を制御するための制御手段等を別途配置する必要もないことから、簡単な構成とすることができる。

尚、前記なす角は、０°が対向面同士が平行な状態をいい、また、前記なす角が大きくなるとは、前記一対のターゲットの対向面がそれぞれ前記基板側に方向転換して基板方向を向く（方向転換する）ことをいい、前記なす角が小さくなるとは、前記対向面同士が平行に近づく方向に向くことをいう。

また、本発明に係るスパッタ方法において、前記一対のターゲットの対向面側に発生させる磁場空間は、磁力線が一方のターゲットから他方のターゲットへ向かうようなターゲット間磁場空間である構成であってもよく、本発明に係るスパッタ装置において、前記ターゲット対向面側磁場発生手段は、磁力線が一方のターゲットから他方のターゲットへ向かうようなターゲット間磁場空間を発生させるターゲット間磁場発生手段である構成であってもよい。

かかる構成によれば、一対のターゲット間に、磁力線が一方のターゲットから他方のターゲットへ向かうようなターゲット間磁場空間が形成されることで、該ターゲット間磁場空間内にプラズマが形成されて（閉じ込められて）スパッタリングが行われる、いわゆる、対向ターゲット型スパッタカソードによるスパッタリングによって、前記なす角が小さい状態で基板に初期層を形成し、その後、前記なす角を大きくして基板に第２層を形成して薄膜を形成する。

このように成膜することで、上記同様、低温・低ダメージ成膜により基板に初期層が形成され、該形成された初期層が保護層として働くことにより、第２層を成膜する際に基板へのプラズマや二次電子等の荷電粒子の影響を抑制しつつ成膜することができ、低温・低ダメージ成膜が必要な基板（被成膜対象物）への成膜が可能となる。

さらに、低温・低ダメージで初期層を成膜後、一対のターゲットの各対向面を基板側に方向転換して第２層を形成することで、真空容器内の圧力を変更するよりも成膜速度の向上を図ることができる。また、初期層成膜後から成膜速度の大きな第２層の成膜開始までの間は、一対のターゲットの前記なす角を変更するのみで真空容器内の圧力等の変更に長い時間が必要なスパッタ条件を変更する必要がない。従って、大幅な成膜時間の短縮を図ることができ、薄膜の生産性の向上を図ることができる。

また、本発明に係るスパッタ方法において、磁力線が同方向となるように前記ターゲット間磁場空間の外側を囲むと共に、該ターゲット間磁場空間よりも磁場強度の大きい筒状補助磁場空間をさらに発生させる構成であってもよく、本発明に係るスパッタ装置において、 磁力線が同方向となるように前記ターゲット間磁場空間の外側を囲むと共に該ターゲット間磁場空間よりも磁場強度の大きい筒状補助磁場空間を発生させる筒状補助磁場発生手段が前記一対のターゲットをそれぞれ囲むよう、さらに配置される構成であってもよい。

かかる構成によれば、ターゲット間磁場空間を囲むように筒状補助磁場空間が形成される（発生する）ことから、一対のターゲットの中心間距離を短く（小さく）することなく、ターゲット間磁場空間中央部の磁場強度を大きくすることができる。そのため、成膜速度を下げる（小さくする）ことなく、プラズマのターゲット間への閉じ込め効果、及び、二次電子等の荷電粒子のターゲット間への閉じ込め効果が良好となる。

即ち、ターゲット間磁場空間の外側を囲むように筒状補助磁場空間がさらに形成されるため、一方のターゲットの中心から他方のターゲットの中心までを結ぶターゲット間磁場空間における中心線から外側に向かって形成される磁束密度の大きい空間（後述する閉じ込め磁場空間）の端までの距離（閉じ込め磁場空間の幅）が大きくなり、プラズマがターゲット間磁場空間とその外側に形成されている筒状補助磁場空間とで構成される磁場空間（以下、単に「閉じ込め磁場空間」とも称する。）からはみ出すことなく該閉じ込め磁場空間内に閉じ込められる。このように、閉じ込め磁場空間内にプラズマが閉じ込められることで、該プラズマによる基板への影響を減少させることができる。尚、閉じ込め磁場空間は、ターゲット間磁場空間と筒状補助磁場空間との合成磁場空間であって、ターゲット間磁場空間と筒状補助磁場空間とが磁束密度の小さい空間を介するように形成されていてもよく、また、ターゲット間磁場空間と補助磁場空間とが一体的に（磁束密度が同一、若しくは連続的に変化するよう）形成されていてもよい。

また、前記ターゲット間磁場空間から基板側に飛び出してくる二次電子等の荷電粒子も前記閉じ込め磁場空間の幅がターゲット間磁場空間よりも筒状補助磁場空間の分だけ大きくなることから、外へ飛び出そうとする荷電粒子の閉じ込め磁場空間内での移動距離が大きくなる。そのため、該閉じ込め磁場空間内への荷電粒子の閉じ込め効果が大きくなる。即ち、荷電粒子の閉じ込め磁場空間内からの基板側への飛び出しが減少する。

さらに、ターゲット間磁場空間よりも筒状補助磁場空間の方が磁場強度が大きいことから、閉じ込め磁場空間における磁場強度が閉じ込め磁場空間（ターゲット間磁場空間）の中心線から離れるに従って大きくなるような磁場分布を得ることができる。

即ち、従来の各ターゲットの裏面側（対向面と反対側）のみに磁場発生手段を配置している対向ターゲット型スパッタカソードでは、カソードに投入する投入電力を大きくしていくと、ターゲット間のプラズマが中央部に集中し、それに伴ってターゲットのエロージョンも中央部が大きくなる。この現象は、ターゲットが磁性体の場合に該ターゲットがヨークとなるため、ターゲットが非磁性体の場合に比べ、より顕著に現れる。しかし、上記構成によれば、閉じ込め磁場空間は、その外側に向かって磁場強度が大きくなるような磁場分布となるように形成されていることから、ターゲットが磁性体であったとしても、カソードへの投入電力を大きくすることによるプラズマの閉じ込め磁場空間（ターゲット間磁場空間）中央部への集中を緩和でき、エロージョンの大きさも中央部が特に大きくなることもなくなる。そのため、ターゲットが磁性体で構成されていたとしても、ターゲットの利用効率の低下を抑制でき、基板上に成膜される薄膜の膜厚分布も一様となる（均一化される）。

従って、より低温・低ダメージ成膜が可能となり、より膜質の向上を図ることができるようになる。また、膜質が筒状補助磁場空間を発生させないスパッタリングにより形成する薄膜の膜質と同程度であれば、前記一対のターゲットの対向面のなす角を大きくすることができ、より成膜速度を大きくして生産性の向上を図ることができる。

また、本発明に係るスパッタ方法において、前記一対のターゲットの対向面側に発生させる磁場空間は、磁力線が前記ターゲットの対向面の外周部と中心部とを弧状に結ぶような湾曲磁場空間である構成であってもよく、本発明に係るスパッタ装置において、前記ターゲット対向面側磁場発生手段は、磁力線がターゲットの対向面の外周部と中心部とを弧状に結ぶうような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段である構成であってもよい。

かかる構成によれば、対向面上に磁力線が該対向面の外周部と中心部とを弧状に結ぶような湾曲磁場空間が形成されることで、該湾曲磁場空間内にプラズマが形成されて（閉じ込められて）スパッタリングが行われる、いわゆる、マグネトロン型スパッタカソードを用い、一対の前記マグネトロン型スパッタカソードを互いに対向させて行うスパッタリングによって、前記なす角が小さい状態で基板に初期層を形成し、その後、前記なす角を大きくして基板に第２層を形成することで薄膜を形成する。

このように成膜することで、上記同様、低温・低ダメージ成膜により基板に初期層が形成され、該形成された初期層が保護層として働くことにより、第２層を成膜する際に基板への二次電子等の荷電粒子やプラズマ等の影響を抑制しつつ成膜することができ、低温・低ダメージ成膜が必要な基板（被成膜対象物）への成膜が可能となる。

さらに、低温・低ダメージで第１層を成膜後、一対のターゲットの各対向面を基板側に方向転換して第２層を形成することで、真空容器内の圧力を変更するよりも成膜速度の向上を図ることができる。また、初期層成膜後から成膜速度の大きな第２層の成膜開始までの間は、一対のターゲットの前記なす角を変更するのみで真空容器内の圧力等の変更に長い時間が必要なスパッタ条件を変更する必要がない。従って、成膜時間の大幅な短縮を図ることができ、薄膜の生産性の向上を図ることができる。

また、本発明に係るスパッタ方法において、前記湾曲磁場空間は、一方のターゲットの対向面の磁力線が外周部から中心部に向かい、他方のターゲットの対向面の磁力線が中心部から外周部へ向かうような湾曲磁場空間であり、さらに、磁力線が一方のターゲット周辺から他方のターゲット周辺へ向かうよう、前記一対のターゲット間に形成されるターゲット間空間の外側を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させる構成であってもよく、本発明に係るスパッタ装置において、前記湾曲磁場発生手段は、一方のターゲットの対向面の磁力線が外周部から中心部に向かい、他方のターゲットの対向面の磁力線が中心部から外周部へ向かうような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段であり、さらに、磁力線が一方のターゲット周辺から他方のターゲット周辺へ向かうように前記一対のターゲット間に形成されるターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させる筒状補助磁場発生手段が前記一対のターゲットをそれぞれ囲むように配置される構成であってもよい。

かかる構成によれば、一方のターゲット周辺から他方のターゲット周辺までを筒状に結び、磁力線が一方のターゲット周辺から他方のターゲット周辺へ向くような筒状補助磁場空間が、形成される（発生する）ことから、スパッタリングの際にターゲット対向面上の湾曲磁場空間内からはみ出したプラズマ及び飛び出してくる二次電子等の荷電粒子は、前記筒状補助磁場空間内に閉じ込められる。

即ち、前記筒状補助磁場空間の両端に、対向面を内側にしたターゲットでそれぞれ蓋をしたような配置となるため、ターゲット表面（対向面）に形成される湾曲磁場空間からはみ出したプラズマが補助磁場空間によって閉じ込められ（基板側へはみ出すのを妨げられ）て、該プラズマ等による基板への影響を減少させることができる。

また、前記湾曲磁場空間から基板側に飛び出してくる二次電子等の荷電粒子も、前記筒状補助磁場空間の両端に、対向面（スパッタ面）を内側にしたターゲットでそれぞれ蓋をしたような配置となるため、筒状補助磁場空間内への荷電粒子の閉じ込めを行うことができ、基板へ到達する荷電粒子が減少する。

また、マグネトロン型スパッタカソードを使用することから、スパッタリングの際にカソードへ投入する電流値を大きくしても、対向ターゲット型スパッタカソードのように、プラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。

さらに、湾曲磁場空間よりも筒状補助磁場空間の方が磁場強度が大きいことから、対向面近傍における磁場強度は、ターゲットの中心側が小さく、ターゲット周辺部が最も大きくなるような磁場分布を得ることができ、筒状補助磁場空間内への湾曲磁場空間からはみ出したプラズマの閉じ込め効果、及び飛び出した二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果がより良好となる。

従って、一対のターゲットの中心間距離を短くすることなく、成膜対象である基板へのプラズマの影響及びスパッタ面（対向面）から飛来する二次電子等による影響を極めて小さくすることができる。その結果、より低温・低ダメージ成膜が可能となり、膜質の向上を図ることができるようになる。また、膜質が筒状補助磁場空間を発生させないスパッタリングにより形成される薄膜の膜質と同程度であれば、前記一対のターゲットの対向面のなす角をより大きくすることができ、その結果、成膜速度を大きくして生産性の向上を図ることができる。

また、本発明に係るスパッタ装置においては、前記一対のターゲットは、互いに対向する対向面のなす角が大きく、又は小さくなるよう、方向転換可能に配置され、基板ホルダーに基板が配置された際に、前記基板近傍で、且つ前記一対のターゲットの各ターゲットから前記基板へ飛来するスパッタ粒子の流路を臨む位置に設けられる膜厚又は温度の少なくとも一方を検出するための検出手段と、該検出手段で検出された値に基づいて各ターゲットを方向転換するように制御する制御部とをさらに備える構成であってもよい。

かかる構成によれば、基板近傍で、且つ前記スパッタ粒子の流路を臨む位置に膜厚を検出するための検出手段を備えることで、基板の被成膜面上に形成される薄膜の膜厚を検出することができる。このように、成膜しつつ膜厚を検出することで、単位時間当たりの膜厚変化（成膜速度）の値（検出値）を検出することができる。

そして、制御部は、検出手段で検出した前記検出値と初期層の第１成膜条件（低温・低ダメージ成膜が必要な基板の膜界面にダメージを与えない成膜速度と保護膜として機能する膜厚）とを比較し、前記検出値と前記初期層の第１成膜条件とが異なっていると判断すれば、前記一対のターゲットの対向面のなす角が前記初期層の第１成膜条件に適応した角度となるよう各ターゲットを方向転換（角度修正）し、初期層の成膜が完了したと判断すれば、第２層の第１成膜条件に適応するように各ターゲットを方向転換（姿勢変更）する。

その結果、形成される初期層が前記初期層の第１成膜条件通りに成膜され、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対し、より確実にダメージを与えることなく、且つ初期層が必要以上に厚く形成されることもなく、より最短の成膜時間で、基板上に成膜することができる。

また、基板近傍で、且つ前記スパッタ粒子の流路を臨む位置に温度を検出するための検出手段を備えることで、基板の被成膜面の温度を検出することができる。このように、成膜しつつ前記被成膜面の温度を検出することで、単位時間当たりの温度変化（温度上昇値）の値（検出値）を検出することができる。

そして、制御部は、検出手段で検出した前記検出値と初期層の第２成膜条件（低温・低ダメージ成膜が必要な基板の膜界面にダメージを与えない温度と成膜時間に伴う温度上昇値）とを比較し、前記検出値と前記初期層の第２成膜条件とが異なっていると判断すれば、前記一対のターゲットの対向面のなす角が前記初期層の第２成膜条件に適応した角度となるよう各ターゲットを方向転換（角度修正）し、初期層の成膜が完了したと判断すれば、第２層の第２成膜条件に適応するように各ターゲットを方向転換（方向転換）する。

その結果、形成される初期層が前記初期層の第２成膜条件通りに成膜され、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対し、より確実にダメージを与えることなく、且つ初期層が必要以上に厚く形成されることもなく、より最短の成膜時間で、基板上に成膜することができる。

さらに、基板近傍で、且つ前記スパッタ粒子の流路を臨む位置に膜厚及び温度を検出するための検出手段を備えることで、基板の被成膜面上に形成される薄膜の膜厚と共に基板の被成膜面の温度を検出することができる。このように、成膜しつつ膜厚及び前記被成膜面の温度を検出することで、上記同様、単位時間当たりの膜厚変化（成膜速度）の値（検出値）及び単位時間当たりの温度変化（温度上昇値）の値（検出値）を検出することができる。

そして、制御部は、検出手段で検出した前記膜厚変化の検出値と初期層の前記第１成膜条件とを比較すると共に、前記検出手段で検出した前記温度変化の検出値と前記初期層の第２成膜条件とを比較し、前記膜厚変化の検出値と前記初期層の第１成膜条件、又は前記温度変化の検出値と前記初期層の第２成膜条件の少なくとも一方が異なっていると判断すれば、前記一対のターゲットの対向面のなす角が前記初期層の第１又は第２条件の少なくとも一方に適応した角度となるよう各ターゲットを方向転換（角度修正）する。そして、初期層の成膜が完了したと判断すれば、第２層の第１及び２成膜条件に適応するように各ターゲットを方向転換（方向転換）する。

その結果、形成される初期層が前記初期層の第１及び第２成膜条件通りに成膜されるため、前記検出手段で膜厚又は温度しか検出できない場合に比べ、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対し、さらに確実にダメージを与えることなく、且つ初期層が必要以上に厚く形成されることもなく、さらに最短の成膜時間で、基板上に成膜することができる。

以上より、本発明によれば、簡単な構成でありながら、低温・低ダメージ成膜が可能であり、且つ生産性の高いスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することができるようになる。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２に示すように、スパッタ装置１は、一対のターゲット１０ａ，１０ｂを方向転換可能に固定、支持するターゲットホルダー１１ａ，１１ｂ、真空容器（チャンバー）２、スパッタ電力供給用電源３、基板ホルダー４、排気装置５、ガス供給装置６を備える。また、真空容器２の基板ホルダー４側端部（図１における下方側端部）の両側には連通路（基板搬送ラインバルブ）７，７を介してロードロック室又は他のプロセス室８，８が連設されている。

一対のターゲット１０ａ，１０ｂは、本実施形態においては、何れもインジウム錫合金（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）で構成されている。このターゲット１０ａ，１０ｂは、それぞれの大きさが幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形の板状体に形成されている。そして、このターゲット１０ａ，１０ｂは、真空容器２内に対向配置され、対向面（スパッタされる面）１０ａ’，１０ｂ’が所定の間隔（ここでは、対向面１０ａ’，１０ｂ’の中心Ｔａ，Ｔｂ間、図中ｄ＝１６０ｍｍの間隔）を有して配置されている。

ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂは、バッキングプレート１２ａ，１２ｂを介して、それぞれターゲット１０ａ，１０ｂを支持、固定するもので、ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’を基板ホルダー４側へ方向転換可能に、ターゲットホルダー回転機構９，９（図５参照）を介して真空容器２内部に配置されている。

詳細には、ターゲットホルダー１１ａ（１１ｂ）は、接続されているターゲットホルダー回転機構９（図５参照）によって、該ターゲットホルダー１１ａ（１１ｂ）に支持、固定されている一方のターゲット１０ａ（１０ｂ）の対向面１０ａ’（１０ｂ’）が他方のターゲット１０ｂ（１０ａ）の対向面１０ｂ’（１０ａ’）と平行な状態から、基板ホルダー４に固定されている基板Ｂの被成膜面Ｂ’方向に向くよう、対向面１０ａ’（１０ｂ’）の中心Ｔａ（Ｔｂ）若しくは該中心Ｔａ（Ｔｂ）近傍を回転中心にして方向転換可能（回転可能）に真空容器２内部に配置されている。尚、本実施形態においては、ターゲットホルダー１１ａ（１１ｂ）は、反対方向（基板Ｂから対向面１０ｂ’方向）への回転も可能である。

即ち、一対のターゲット１０ａ，１０ｂは、両対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ、より詳細にいえば、両対向面１０ａ’，１０ｂ’に沿う方向に伸びる面のなす角度θが０°以上、且つ１８０°より小さくなるように互いにリンクしつつ方向転換可能に真空容器２内部に配置されている。尚、本実施形態において、前記なす角θが０°とは、対向面１０ａ’，１０ｂ’同士が平行な状態をいい、また、前記なす角θが大きくなるとは、前記対向面１０ａ’，１０ｂ’がそれぞれ前記基板Ｂ側に方向転換することをいい、前記なす角θが小さくなるとは、前記対向面１０ａ’，１０ｂ’同士が平行状態に近づく方向に方向転換することをいう。

ターゲット１０ａ，１０ｂを固定しているバッキングプレート１２ａ，１２ｂの外側面（ターゲット１０ａ，１０ｂが固定されている面と反対側の面）には、湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂが配置されている。湾曲磁場発生手段は、ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面近傍に磁力線が弧状となるような磁場空間（湾曲磁場空間：図１及び図２の矢印Ｗ，Ｗ’参照）を発生させる（形成する）ための手段であり、本実施形態においては、永久磁石で構成されている。

湾曲磁場発生手段（永久磁石）２０ａ，２０ｂは、フェライト系、ネオジウム系（例えば、ネオジウム・鉄・ボロン）磁石やサマリウム・コバルト系磁石等の強磁性体で構成されており、本実施形態においては、フェライト系磁石で構成されている。また、図３にも示すように、湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂは、枠状磁石２１ａ，２１ｂと、該枠状磁石２１ａ，２１ｂと反対の磁極を有する中心磁石２２ａ，２２ｂとが、ヨーク２３ａ，２３ｂに配置されることで形成されている。より詳細には、湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂは、正面視矩形の枠状に形成された枠状磁石２１ａ，２１ｂと、その開口中心に位置する正面視矩形状の中心磁石２２ａ，２２ｂとが正面視枠状磁石２１ａ，２１ｂと外周縁が同形状である一定厚さの板状のヨーク２３ａ，２３ｂにそれぞれ固定されることで形成されている（図３（ロ）及び（ハ）参照）。

そして、一方の湾曲磁場発生手段２０ａは、バッキングプレート１２ａ側端部（ヨーク２３ａ側端部）において、枠状磁石２１ａがＮ極（Ｓ極）で中心磁石２２ａがＳ極（Ｎ極）となるようにバッキングプレート１２ａの外側面に配置され、他方の湾曲磁場発生手段２０ｂは、バッキングプレート１２ｂ側端部（ヨーク２３ｂ側端部）において、枠状磁石２１ｂがＳ極（Ｎ極）で中心磁石２２ｂがＮ極（Ｓ極）となるようにバッキングプレート１２ｂの外側面に配置されている。このようにして、一方のターゲット１０ａには、磁力線が該ターゲット１０ａ表面（対向面１０ａ’）の外周部から中心部に向かって弧状となるような湾曲磁場空間Ｗが形成され、他方のターゲット１０ｂには、磁力線が該ターゲット１０ｂ表面（対向面１０ｂ’）の中心部から外周部に向かって弧状となるような湾曲磁場空間Ｗ’が形成される。

ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂの先端側には、その外周に沿うような筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが配置されている。筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと同様に永久磁石で形成されており、図４にも示すように、ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂの外周に沿うような（外嵌可能な）角筒状に形成されている。本実施形態においては、ネオジウム系のネオジウム・鉄・ボロン磁石等で構成されている筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、正面視矩形の枠状に形成され、前後方向に沿った周壁の厚みが一定（図４（ロ）及び（ハ）参照）となるような角筒状に形成されている。そして、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを構成する周壁の厚みは、天壁３１が一番薄く、次いで側壁３２，３２が薄く、後述のように、ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂに外嵌した際に基板Ｂ側となる底壁３３が最も厚くなるように形成されている。尚、本実施形態においては、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、角筒状に形成されているが、円筒形状等であってもよく、ターゲット１０ａ，１０ｂを囲むように配置されていればよい。

この周壁の厚みは、後述する、基板Ｂの被成膜面Ｂ’へ薄膜の初期層を形成（成膜）する際に、各ターゲット１０ａ，１０ｂの中間点の磁場強度が一定となるように、その厚みが設定されている。従って、基板Ｂの被成膜面Ｂ’への初期層を形成する際の両対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１の値によって、厚みの差が変化する。そのため、前記初期層を形成する際のなす角θ１の値が大きくなる場合には、側壁３２，３２の厚みが天壁３１から底壁３３に向かって徐々に厚くなるように設定される場合もある（図４（イ）の点線参照）。

そして、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、先端側の磁極が湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂの枠状磁石２１ａ，２１ｂと同じとなるように、ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂの先端側外周に外嵌するように配置されている（図４（ニ）参照）。このように配置することで、ターゲット１０ａ，１０ｂ間に形成されるターゲット間空間Ｋを筒状に囲うと共に、磁力線の向きが前記一方のターゲット１０ａから他方のターゲット１０ｂへ向かうような筒状補助磁場空間が形成される（図１及び図２の矢印ｔ参照）。

ターゲットホルダー回転機構９は、図５に示すように、ターゲットホルダー１１ａ（１１ｂ）の端部に連接された軸部９１と係合することでターゲットホルダー１１ａ（１１ｂ）を回転駆動させている。該軸部９１は、機密性を保ちつつ、ターゲットホルダー１１ａ（１１ｂ）に取り付けられたターゲット１０ａ（１０ｂ）の中心Ｔａ（Ｔｂ）を通る軸Ｍ若しくは該中心Ｔａ（Ｔｂ）付近に位置するターゲットホルダー１１ａ（１１ｂ）の中心Ｍ’を中心にして回転可能（図５の矢印α方向）となるよう、シール部材９２及びベアリング９３が内設されている軸受け部材９４を介して真空容器壁２’を貫通するように配設されている。該軸部９１における真空容器２の外側端部には、ターゲットホルダー回転機構９を構成し、ターゲットホルダー１１ａ（１１ｂ）を軸Ｍを中心に回転駆動させるためのモータ９５がタイミングベルト９６を介して接続されている。さらに、該軸部９１の外側端部には、軸部９１の回転角度を検出するための角度確認センサー９７が備えられている。

尚、本実施形態においては、ターゲットホルダー回転機構９は、各ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂ毎に１つずつ接続されている、即ち、１つのターゲットホルダー１１ａ（１１ｂ）ーを１つのターゲットホルダー回転機構９（モータ９５）で回転駆動しているが、この構成に限定される必要はなく、一対のターゲットホルダー１１ａ，１１ｂを１つのターゲットホルダー回転機構９（モータ９５）で回転駆動するような構成でもよい。また、本実施形態においては、モータ９５やタイミングベルト９６、角度確認センサー９７等のターゲットホルダー回転機構９は、一部が真空容器２の外側に配置されているが、ターゲットホルダー回転機構９が全て真空容器２の内部に配置されてもよい。さらに、ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂの軸Ｍ，Ｍが平行を保ちつつ移動可能な構成とすることで（図５（ロ）の矢印参照）、前記ターゲット中心間距離ｄ及び各ターゲット１０ａ，１０ｂの中心Ｔａ，Ｔｂを結ぶ線（以下、単に「Ｔ−Ｔ線」と称することがある。）と基板との距離ｅを成膜条件等によって、適宜変更することが可能となる。

また、図６に示すように、ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂの軸部９１の下端部に該軸部９１の軸芯と直交する方向のアーム９８の一端側を接続し、該アーム９８の他端側にシリンダ等（本実施形態においては、エアーシリンダＳ）を接続して往復駆動することで、ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θを変更するように構成してもよい。この場合、図６（ａ）に示すように、各ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂにそれぞれエアーシリンダＳ，Ｓを接続してもよく、図６（ｂ）に示すように、１つのエアーシリンダＳを接続するだけで一対のターゲットホルダー１１ａ，１１ｂを駆動するようにリンクさせてもよい。このように、エアーシリンダＳを用いることで、モータ９５を用いるよりもコスト削減を図ることができる。

スパッタ電力供給用電源３は、ＤＣの定電力若しくは定電流を印加可能な電源であり、接地電位（アース電位）にある真空容器２を陽極（アノード）とし、ターゲット１０ａ，１０ｂを陰極（カソード）としてスパッタ電力を供給するものである。尚、本実施形態においては、スパッタ供給用電源３としてＤＣの定電力若しくは定電流を印加可能な電源としているが、これに限定される必要はない。即ち、スパッタ供給用電源３は、ターゲット１０ａ，１０ｂの材質と製作する薄膜の種類（金属膜、合金膜、化合物膜等）によって適宜変更可能である。変更可能な電源としては、ＡＣ電源、ＲＦ電源、ＭＦ電源、パルス型ＤＣ電源等があり、ＤＣ電源にＲＦ電源を重畳して用いることも可能である。さらに、各ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂにそれぞれＤＣ電源又はＲＦ電源を各１台ずつ接続してもよい。

基板ホルダー４は、基板Ｂを支持すると共に基板Ｂの被成膜面Ｂ’がターゲット１０ａ，１０ｂの両対向面１０ａ’，１０ｂ’間に形成される空間（ターゲット間空間）Ｋに向くように配置される。尚、ターゲット１０ａ，１０ｂの両対向面１０ａ’，１０ｂ’の中心Ｔａ，Ｔｂを結ぶ直線（Ｔ−Ｔ線）と被成膜面Ｂ’との最短距離は、本実施形態においては、図中ｅ＝１７５ｍｍとしている。

真空容器２には、排気装置５が接続されると共に、放電用ガスのガス供給装置６が接続されている。ガス供給装置６は、ターゲット１０ａ，１０ｂの近傍にそれぞれ配置される不活性ガス（本実施形態においては、アルゴン（Ａｒ）ガス）を供給するための不活性ガス導入パイプ６’，６’を含んでいる。

また、基板Ｂの近傍には、酸化物、窒化物等の誘電体薄膜を製作するために、反応性ガス供給装置（図示せず）によってＯ₂、Ｎ₂等の反応性ガスを基板Ｂの被成膜面Ｂ’に向かって導入する反応性ガス導入パイプＰ，Ｐを配設することも可能である。

基板Ｂは、その被成膜面Ｂ’上に薄膜が形成される被成膜対象物である。本実施形態において、通常、スパッタリングを行う基板Ｂの大きさとターゲット１０ａ，１０ｂ寸法との関係は、要求される基板面（被成膜面）Ｂ’内の膜厚分布均一性に関係する。膜厚分布均一性が膜厚分布±１０％以内程度の場合、基板Ｂにおけるターゲット１０ａ，１０ｂの長手方向の長さである基板幅Ｓ_W(ｍｍ）と、ターゲット１０ａ，１０ｂにおける基板Ｂの幅方向の長さである長手方向寸法Ｔ_L（ｍｍ）との関係は、Ｓ_W≦Ｔ_L×０．６〜０．７で示される。従って、本実施形態に係るスパッタ装置１においては、幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形ターゲットを使用していることから、基板Ｂ寸法は、上記関係より、基板幅Ｓ_Wが２００ｍｍ程度の大きさの基板Ｂに対して成膜可能である。また、スパッタ装置１は、基板通過成膜の（図１における左右方向に基板Ｂを搬送しつつ、スパッタリングする）装置構成から、基板Ｂの長さは、装置寸法の制約（制限）はあるが、基板幅以上の大きさまで成膜可能である。例えば、本実施形態においては、幅２００ｍｍ×長さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍ×長さ２５０ｍｍ、又は幅２００ｍｍ×長さ３００ｍｍの大きさの基板Ｂに対して、膜厚分布±１０％以内で成膜可能である。この時、スパッタリングにより被成膜面Ｂ’に薄膜を形成する基板Ｂとしては、有機ＥＬ素子、有機薄膜半導体等の低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂが用いられる。

尚、本実施形態においては、基板Ｂの幅は、ターゲット１０ａ，１０ｂの長手方向に沿った方向の長さとし、基板Ｂの長さは、ターゲット１０ａ，１０ｂの長手方向と直交する方向（図１における左右方向）の長さとする。

また、本実施形態において、スパッタリングにより被成膜面Ｂ’に薄膜を形成する基板Ｂとしては、有機ＥＬ素子、有機半導体等の低温・低ダメージ成膜が必要とされる基板を用いることができる。

本実施形態に係るスパッタ装置１は、以上の構成からなり、次に、スパッタ装置１における薄膜形成の動作について説明する。

基板Ｂにおける被成膜面Ｂ’への薄膜形成にあたり、本実施形態においては、低温・低ダメージ成膜可能な（成膜速度が小さな）スパッタリングにより初期層（第１層）を形成した後、成膜速度を大きくしたスパッタリングによって第２層を形成することで被成膜面Ｂ’上に薄膜が形成される。第１層（初期層）と第２層とは、形成する薄膜の膜厚方向において、成膜速度が異なる部分を仮想面によって分けて説明しているだけであって、膜厚方向において、薄膜が層として分かれているのではなく、連続して形成されている。

まず、初期層を形成するに際し、ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが所定のなす角θ１（後述するθ２よりも小さな角度）となるように、ターゲットホルダー回転機構９によってターゲット１０ａ，１０ｂが取り付けられたターゲットホルダー１１ａ，１１ｂを回転駆動させる（図１参照）。この時、対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１は、スパッタリングの際に発生するプラズマ及び二次電子等の荷電粒子が基板Ｂの被成膜面Ｂ’に許容量以上のダメージを与えないような小さな角度に設定される。本実施形態において、なす角θ１は、０°〜３０°で、好ましくは、０°〜１０°である。

次に、排気装置５により真空容器（チャンバー）２内を排気する。その後、ガス供給装置６により不活性ガス導入パイプ６’，６’からアルゴンガス（Ａｒ）を導入して所定のスパッタ操作圧力（ここでは、０．４Ｐａ）とする。

そして、スパッタ電力供給用電源３によってターゲット１０ａ，１０ｂにスパッタ電力を供給する。この時、永久磁石によって湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂ及び筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが構成されていることから、磁場発生手段２０ａ，２０ｂによってターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’にそれぞれ湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’が形成されており、さらに、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂにより該ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’間に形成される柱状の空間Ｋを囲む（包む）ように筒状の補助磁場空間ｔが形成されている。

すると、湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’内には、プラズマが形成され、ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’がスパッタされて、スパッタ粒子が飛散する。そして、該湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’からはみ出したプラズマや飛び出した二次電子等の荷電粒子は、筒状補助磁場空間ｔによって、該補助磁場空間ｔに囲まれた空間（ターゲット間空間）Ｋ内に閉じ込められる。

こうして、ターゲット１０ａ，１０ｂのスパッタ面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’から飛びだした（叩き出された）スパッタ粒子を、前記ターゲット間空間Ｋの側方位置において、該ターゲット間空間Ｋに被成膜面Ｂ’が向くように配置されている基板Ｂに付着させて薄膜（薄膜の初期層）が形成され始める。

この時、一般に、一対のターゲット１０ａ，１０ｂを対向するように配置して行うスパッタリングにおいては、一対のターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが小さいほど（対向面同士が平行に近づくほど）、ターゲット間空間Ｋの磁場強度が大きくなることから、基板Ｂに到達（飛散）する二次電子等の荷電粒子が減少すると共にプラズマのターゲット間空間Ｋへの閉じ込め効果が向上するが、対向面１０ａ’，１０ｂ’が平行に近づくことから、基板Ｂに到達するスパッタ粒子が減少するため、基板Ｂに対し低温・低ダメージ成膜が可能となるが、基板Ｂに形成される薄膜の成膜速度が小さくなる。

一方、一対のターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが大きいほど（対向面１０ａ’，１０ｂ’が基板Ｂ方向へ向くほど）、対向面１０ａ’，１０ｂ’の基板側端部間の距離が大きくなり、かかる部分のターゲット間空間Ｋの磁場強度が小さくなるため、基板Ｂに到達する二次電子等の荷電粒子が増加すると共にプラズマのターゲット間空間Ｋへの閉じ込めが悪くなるが、対向面１０ａ’，１０ｂ’が基板方向に向いていることから、基板Ｂに到達するスパッタ粒子が増加するため、基板Ｂの温度上昇及び基板に対する荷電粒子によるダメージが、なす角θが小さいときよりも加わることになるが成膜速度は大きくなる。

そのため、上記のように、対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１は、スパッタリングの際に、プラズマ及び二次電子等の荷電粒子が基板Ｂに許容量以上のダメージを与えないように平行又は平行に近い（小さな）角度に設定され、そうすることで、ターゲット間空間Ｋへのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果を良好にすることができる。

さらに、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが別途配置されることで、ターゲット間空間Ｋ外側には、筒状補助磁場空間ｔが形成される。そのため、ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’と基板Ｂとの間に筒状補助磁場空間ｔが形成され、湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’からはみ出したプラズマが筒状補助磁場空間ｔによって閉じ込められ（基板Ｂ側へはみ出すのを妨げられ）て、該プラズマによる基板Ｂへの影響をさらに減少させることができる。

また、前記湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’から基板Ｂ側に飛び出してくる二次電子等の荷電粒子も、前記筒状補助磁場空間ｔがターゲット間空間Ｋを囲うと共に、湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’と基板Ｂとの間に形成されているため、ターゲット間空間Ｋ内への荷電粒子の閉じ込め効果が大きくなる。即ち、荷電粒子のターゲット間空間Ｋ内からの基板Ｂ側への飛び出しがさらに減少する。

また、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、厚みの大きい底壁３３，３３が一対のターゲット１０ａ，１０ｂにおける互いに対向する面同士の距離が大きくなる側（基板Ｂ側）となるよう、配置されていることから、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂ近傍における磁場強度は、一対のターゲット１０ａ，１０ｂにおける互いに対向する面同士の距離が大きくなるに従って大きくなる。

これは、一対のターゲット１０ａ，１０ｂの周縁に沿って配置されている筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂ近傍における磁場強度が全て同じ磁場強度であれば、一対のターゲット１０ａ，１０ｂの互いに対向する対向面（スパッタ面）１０ａ’，１０ｂ’が前記基板Ｂの成膜面Ｂ’に向くように傾斜させてそれぞれ配置された際に（なす角θ＞０°の場合に）、一方のターゲット１０ａから他方のターゲット１０ｂまでの中間点の磁場強度は、対向する面同士の距離が大きくなるに従って小さくなる。そのため、この磁場強度が小さくなった部分（基板Ｂ側）からプラズマがはみ出し、また、二次電子等が飛び出してしまうことで基板Ｂにダメージが加わる。

しかし、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが上記構成であれば、前記対向する面同士の距離が大きくなるに従って筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂ近傍における磁場強度が大きくなるように設定されていることから、なす角θ１の場合に、前記中間点における磁場強度は、常に一定の磁場強度を得ることができる。

従って、基板側に傾斜させて配置した（いわゆる、Ｖ型対向配置の）ターゲット１０ａ，１０ｂであっても、対向面１０ａ’，１０ｂ’の距離が大きくなったところからのプラズマのはみ出しや二次電子等の荷電粒子が飛び出すことを抑制でき、ターゲット間のプラズマ及び二次電子等の閉じ込め効果が良好となり、低温・低ダメージ成膜が可能となる。

尚、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、アース電位、マイナス電位、プラス電位、フローティング（電気的に絶縁状態）の何れかに設定されていてもよく、或いは、アース電位とマイナス電位、又はアース電位とプラス電位を時間的に交互に切り替えるように設定されていてもよい。筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂの電位を上記の何れかに設定することで、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えていない一対のマグネトロンカソードを、ターゲットの対向面が基板側に傾斜するように配置したＶ型対向配置のマグネトロンスパッタ装置（従来のマグネトロンスパッタ装置）よりも放電電圧の低電圧化が実現できる。

以上より、ターゲット間空間Ｋへのスパッタリングにより発生するプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果が極めて良好な状態でスパッタリングを行うことができる。そのため、基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、プラズマの影響及びスパッタ面１０ａ，１０ｂから飛来する二次電子等による影響を極めて小さくすることができ、低温・低ダメージ成膜による薄膜の初期層の形成を行うことができる。本実施形態において、初期層は、１０〜２０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜される。

次に、第２層を成膜するに際し、一端、初期層を形成する際の成膜条件（対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１）でのスパッタリングを停止する。その後、ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θをθ１から、より大きなθ２となるよう、ターゲットホルダー回転機構９によってターゲットホルダー１１ａ，１１ｂを回転駆動（方向転換（姿勢変更））し、該ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂに取り付けられたターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’が基板Ｂの方向へ向くように方向転換を行う（図２参照）。この状態で（方向転換後）、スパッタリングを開始し、第２層を成膜し始める。本実施形態において、なす角θ２は、４５°〜１８０°で、好ましくは３０°〜４５°である。尚、初期層（第１層）を成膜することにより、第２層の成膜時の成膜ダメージに対して初期層（第１層）が保護膜の機能を持つことから、基板Ｂへの第２層の成膜によるダメージを抑制することができる。そのため、生産性の面において、角度θ２をより大きくして成膜することが好ましい。

なす角θを初期層を成膜する際のθ１から、より大きなθ２に変更して成膜することで、対向面１０ａ’，１０ｂ’の基板側端部間の距離が大きくなるため、基板側の筒状補助磁場空間ｔの磁場強度が小さくなり、ターゲット間空間Ｋへのプラズマ及び荷電粒子の閉じ込め効果は小さくなり、基板Ｂへのプラズマの影響及び到達する荷電粒子の量が増加する。しかし、対向面１０ａ’，１０ｂ’がより基板Ｂ側に向いていることから、スパッタ面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’がスパッタされて飛散するスパッタ粒子が、基板Ｂ（被成膜面Ｂ’）へ到達する量も増加するため、成膜速度は大きくなる。このようにして、初期層の成膜時よりも成膜速度を大きくして、第２層を初期層の上に形成する。本実施形態においては、第２層は、１００〜１５０ｎｍ程度の膜厚に成膜する。

こように、被成膜面Ｂ’に初期層（第１層）と第２層とをターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θを変更することで成膜速度を変えて成膜した場合、なす角がθ１＜θ２でターゲット１０ａ，１０ｂへ投入電力が同じであれば、第２層成膜時の成膜速度を第１層成膜時の成膜速度に比べ約２０％〜５０％増加させることができる。また、さらに、なす角θ２で投入電力を増加させることで、２倍以上の成膜速度を実現することができる。

以上より、対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θを所定の角度（小さい角度）θ１にしてスパッタリングすることで、成膜速度は小さいが、ターゲット間空間Ｋへのスパッタリングにより発生するプラズマ及び荷電粒子の閉じ込め効果が向上するため、基板Ｂに所定の厚さまで低温・低ダメージ成膜を行うことができ、該低温・低ダメージ成膜によって初期層（第１層）が成膜（形成）される。

その後、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件を変更することなく、ターゲットホルダー回転機構９によってターゲットホルダー１１ａ，１１ｂを回転駆動することで対向面１０ａ’，１０ｂ’をそれぞれ基板Ｂ側に方向転換させて前記なす角θをθ１からθ２まで大きくした後スパッタリングすることで、基板に到達する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、成膜速度を大きくして第２層を成膜（形成）することができる。

このように、低温・低ダメージ成膜により基板Ｂに初期層が形成されることで、該形成された初期層が保護層として働くことにより、即ち、基板に初期層という防弾チョッキを被せることで、第２層を形成する際の基板Ｂへの二次電子等の荷電粒子によるダメージやプラズマ等の影響が及ぶのを抑制しつつ成膜することができ、さらに、第２層を成膜する際（低温・低ダメージで第１層を成膜後、成膜速度の大きな第２層の成膜開始までの間）、一対のターゲット１０ａ，１０ｂの前記なす角θをθ１からθ２に変更するのみで真空容器２内の圧力等のスパッタ条件を変更する必要がないことから成膜時間（成膜行程全体）の短縮を図ることができる。具体的には、本実施形態の場合、同じ投入電力で一対のターゲット１０ａ，１０ｂにおける対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θを二段階以上に変更してスパッタリングすることによる成膜行程全体の成膜時間は、なす角θを変更しなでスパッタリングする場合に比べ、３０％以上短縮される。

また、ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂの先端部外側に外嵌するよう、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えることで、一方のターゲット１０ａ周辺から他方のターゲット１０ｂ周辺までを筒状に結び、磁力線が一方のターゲット１０ａ周辺から他方のターゲット１０ｂ周辺へ向くような筒状補助磁場空間ｔが形成される（発生する）。そのため、スパッタリングの際にターゲット対向面１０ａ’，１０ｂ’上の湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’内からはみ出したプラズマ及び飛び出してくる二次電子等の荷電粒子は、筒状補助磁場空間ｔ内に閉じ込められる。

即ち、筒状補助磁場空間ｔの両端に、対向面１０ａ’，１０ｂ’を内側にしたターゲット１０ａ，１０ｂでそれぞれ蓋をしたような配置となるため、ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’からはみ出したプラズマが補助磁場空間ｔによって閉じ込められ（基板側へはみ出すのを妨げられ）て、該プラズマ等による基板Ｂへの影響を減少させることができる。

また、湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’から基板側に飛び出してくる二次電子等の荷電粒子も、筒状補助磁場空間ｔの両端に、対向面（スパッタ面）１０ａ’，１０ｂ’を内側にしたターゲット１０ａ，１０ｂでそれぞれ蓋をしたような配置となるため、筒状補助磁場空間ｔ内への荷電粒子の閉じ込めを行うことができ、基板Ｂへ到達する荷電粒子が減少する。

また、マグネトロン型スパッタカソードを使用することから、スパッタリングの際にマグネトロンカソード（ターゲット）１０ａ，１０ｂへ投入する電流値を大きくしても、対向ターゲット型スパッタの様に、プラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。

さらに、湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’よりも筒状補助磁場空間ｔの方が磁場強度が大きいことから、対向面近傍における磁場強度は、ターゲット１０ａ，１０ｂの中心側が小さく、ターゲット１０ａ，１０ｂ周辺部が最も大きくなるような磁場分布を得ることができ、筒状補助磁場空間ｔ内への湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’からはみ出したプラズマの閉じ込め効果、及び飛び出した二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果がより良好となる。

そのため、一対のターゲット１０ａ，１０ｂの中心間距離を短くすることなく、被成膜対象である基板Ｂへのプラズマの影響及びスパッタ面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’から飛来する二次電子等による影響を極めて小さくすることができる。その結果、低温・低ダメージ成膜が可能となり、膜質の向上を図ることができるようになる。また、膜質が筒状補助磁場空間ｔを発生させないスパッタリングにより形成される薄膜の膜質と同程度であれば、前記一対のターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θをより大きくすることができる。

従って、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えることで、基板Ｂに対する低温・低ダメージ成膜を保ちつつ、より対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１の値を大きくすることができ、その結果、初期層を成膜する時間の短縮を図ることができる。また、第２層の成膜速度もより大きくすることができるため、成膜行程全体の時間をより短縮することができる。

尚、本発明のスパッタ方法及びスパッタ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本実施形態においては、カソードとして、ターゲット対向面１０ａ’，１０ｂ’に湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’を発生させて、該湾曲磁場空間Ｗ，Ｗ’内にプラズマを閉じ込めてスパッタリングを行うマグネトロンカソードを用い、その外周に筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂをさらに備えた、複合型カソードを対向配置させているが、これに限定される必要はない。

例えば、図７（イ）及び（ロ）に示すように、ターゲット１０ａ，１０ｂの裏面側に湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂを配置しただけで、筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えていない、一対のマグネトロンカソードを対向配置させてもよい。また、ターゲット１０ａ，１０ｂを対向配置し、その裏面側に一方のターゲット１０ａから他方のターゲット１０ｂへ磁力線が向かうように、ターゲット１０ａ，１０ｂ間にターゲット間磁場空間Ｓを発生させるターゲット間磁場発生手段２０’ａ，２０’ｂを配置した、対向ターゲット型カソードであってもよい。

このようなカソードを用いても、基板Ｂへの薄膜形成の際に、初期層の成膜段階でのターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１が、第２層の成膜段階での前記対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ２よりも小さく、且つ被成膜対象物である基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、スパッタリングの際のプラズマや二次電子等の荷電粒子のダメージが許容量以下となるような角度であればよい。このようにすることで、なす角θ１で形成された初期層が保護層として働き、成膜速度を大きくして第２層を形成する際に、スパッタリングにより発生するプラズマの影響や基板Ｂに到達する荷電粒子が増加しても、前記保護層としての初期層によって、基板Ｂの被成膜面Ｂ’がダメージを受けるのを防ぐことができる。

その結果、低温・低ダメージ成膜が必要な基板（例えば、ＥＬ素子）に対しても薄膜（電極膜、保護膜、封止膜等）を形成することができるようになる。さらに、初期層形成後、成膜速度を大きくすることができるため、成膜行程全体の時間の短縮を図ることができる。

また、図７（ハ）に示すように、対向ターゲット型カソードの外周に、磁力線が同方向となるように前記ターゲット間磁場空間Ｓの外側を囲むと共に、該ターゲット間磁場空間Ｓよりも磁場強度の大きい筒状補助磁場空間ｔを発生させる筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂがターゲット１０ａ，１０ｂを囲むよう、さらに備えられてもよい。

このようにすることで、ターゲット間磁場空間Ｓの外側を囲むように筒状補助磁場空間ｔがさらに形成されるため、ターゲット間磁場空間Ｓにおける中心線から外側に向かって形成される磁束密度の大きい空間の端までの距離が大きくなり、プラズマがターゲット間磁場空間Ｓとその外側に形成されている筒状補助磁場空間ｔとで構成される磁場空間（閉じ込め磁場空間）Ｓ＋ｔからはみ出すことなく該閉じ込め磁場空間Ｓ＋ｔ内に閉じ込められる。このように、閉じ込め磁場空間Ｓ＋ｔ内にプラズマが閉じ込められることで、該プラズマによる基板への影響を減少させることができる。

さらに、従来の各ターゲット１０ａ，１０ｂの裏面側（対向面と反対側）のみにターゲット間磁場発生手段２１’ａ，２１’ｂを配置している対向ターゲット型カソードは、該カソードに投入する投入電力を大きくしていくと、ターゲット間のプラズマが中央部に集中し、それに伴ってターゲット１０ａ，１０ｂのエロージョンも中央部が大きくなる。この現象は、ターゲット１０ａ，１０ｂが磁性体の場合に該ターゲット１０ａ，１０ｂがヨークとなるため、ターゲット１０ａ，１０ｂが非磁性体の場合に比べ、より顕著に現れる。しかし、上記構成によれば、閉じ込め磁場空間Ｓ＋ｔは、その外側に向かって磁場強度が大きくなるような磁場分布となるように形成されていることから、ターゲット１０ａ，１０ｂが磁性体であったとしても、カソードへの投入電力を大きくすることによるプラズマの閉じ込め磁場空間（ターゲット間磁場空間）Ｓ＋ｔ中央部への集中を緩和でき、エロージョンの大きさも中央部が特に大きくなることもなくなる。そのため、ターゲット１０ａ，１０ｂが磁性体で構成されていたとしても、ターゲットの利用効率の低下を抑制でき、基板Ｂ上に成膜される薄膜の膜厚分布も一様となる（均一化される）。

従って、より低温・低ダメージ成膜が可能となり、より膜質の向上を図ることができるようになる。また、膜質が筒状補助磁場空間ｔを発生させないスパッタリングにより形成する薄膜の膜質と同程度であれば、前記一対のターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θをより大きくすることができ、より成膜速度を大きくして生産性の向上を図ることができる。

また、本実施形態においては、ターゲット（カソード）１０ａ，１０ｂに印加される電力は、図８に示すように、ＡＣ電源、具体的には、記一対のターゲットにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能なＡＣ（交流）電源のみでもよい。

これは、酸化物、窒化物等の誘電体薄膜を作製する場合（例えば、有機ＥＬ素子の保護膜、封止膜等の用途として）、反応性ガス（Ｏ₂、Ｎ₂等）をターゲット１０ａ，１０ｂ間或いは基板Ｂ近傍に配設された反応性ガス導入パイプＰ，Ｐ（図１及び図２参照）から基板Ｂに向かって導入して、ターゲット１０ａ，１０ｂから飛来するスパッタ粒子と反応性ガスを反応させて酸化物・窒化物等の化合物薄膜を基板Ｂに堆積させる方法を利用するが、該反応性スパッタリングの場合、ターゲット１０ａ，１０ｂの表面１０ａ’，１０ｂ’が酸化され、また、防着板、アースシールド及びターゲット１０ａ，１０ｂの非エロージョン領域に酸化物、窒化物の反応生成物が付着して、異常アーク放電の発生が頻繁に起こり、安定放電ができなくなる。また、基板Ｂに堆積した膜質の劣化を引き起こす。さらに、透明導電膜としてＩＴＯターゲットによるＩＴＯ膜作製の場合にも、高品質のＩＴＯ膜を作製するために、少量のＯ₂ガスを導入してスパッタするが、この場合にも、長時間成膜していると、上記と同じ現象が現れる。

このような、異常アーク放電の発生の原因としては、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’の酸化物、窒化物によるチャージアップとターゲット（カソード）１０ａ，１０ｂに対するアノードとして作用するアースシールド、チャンバー壁、防着板等が酸化物、窒化物に覆われることにより、アノードの面積が小さくなる、若しくは均一でなくなることが考えられる。

そこで、これら問題を解消すべく、上記構成とすることで、一方のターゲット（カソード）１０ａに負の電位が印加された時に、他方のターゲット（カソード）１０ｂに正の電位又はアース電位が印加されることで該他方のターゲット（カソード）１０ｂがアノードの役割を果たし、これによって、負の電位が印加された一方のターゲット（カソード）１０ａがスパッタされる。また、他方のターゲット１０ｂに負の電位が印加された時に、一方のターゲット１０ａに正の電位又はアース電位が印加されることで該一方のターゲット１０ａがアノードの役割を果たし、他方のターゲット１０ｂがスパッタされる。このようにターゲット（カソード）印加電位を交互に切り替えることにより、ターゲット表面の酸化物、窒化物のチャージアップがなくなり、長時間、安定放電が可能になる。

例えば、ＩＴＯターゲットによる透明伝導膜を作製する場合に、低抵抗（基板加熱なしで比抵抗で６×１０^-4Ω・ｃｍ以下）で透過率の高い（５５０ｎｍ波長で８５％以上）高品質な膜を作製する際に、Ａｒ５０ｓｃｃｍに対してＯ₂ガスを２〜５ｓｃｃｍ導入する。この場合、長時間放電させても、ＡＣ電源により一対のターゲット１０ａ，１０ｂに印加した電位を交互に切り替えることにより、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’の酸化によるチャージアップがなくなると共に、各ターゲット１０ａ，１０ｂがカソードとアノードの役割を相互に果たすことで安定放電を行うことができる。

また、他の例として、有機ＥＬ素子用の保護膜、封止膜として、Ｓｉターゲットを使用し、反応性ガスＯ₂を導入して反応性スパッタリングを行い、ＳｉＯＸ膜を作製する。この場合、通常のＤＣ電源によるＤＣ反応性スパッタリングでは、ＩＴＯ膜作製の場合より異常アーク放電が発生する回数が多いが、ＡＣ電源を接続することにより、上記ＩＴＯ膜の場合と同様に、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’の酸化によるチャージアップがなくなり長時間安定放電ができるようになる。

また、本実施形態において、ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂは、固定、支持しているターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’の中心Ｔａ，Ｔｂを通る軸Ｍ、若しくは、ターゲットホルダー１１ａ，１１ｂの中心軸Ｍ’，Ｍ’を回転中心にターゲットホルダー回転機構９によって方向転換可能に構成されている（図５（イ）及び（ロ）参照）が、これに限定される必要はなく、図９に示すように、所定の仮想点Ｒを回転中心にして、ターゲット１０ａ，１０ｂが互いに接離するような構成であってもよい。即ち、なす角θが変化する際に、ターゲット１０ａ，１０ｂの中心間距離ｄが一定であってもよく、変化してもよい。

また、本実施形態において、一対のターゲット１０ａ，１０ｂは、同一の材質を使用する必要はなく、例えば、一方のターゲット１０ａがＡｌで構成され、他方のターゲット１０ｂがＬｉで構成されていてもよい。このように、材質を変えることで、基板Ｂに複合膜（この場合、Ｌｉ−Ａｌ膜）が成膜される。尚、この場合、各ターゲット１０ａ，１０ｂに各々個別の電源を接続して個別に投入電力を調節することにより、複合膜の膜組成比を変化させることができる。

また、本実施形態において、初期層形成後にスパッタリングを一端停止してからターゲットホルダー１１ａ，１１ｂを方向転換させてターゲット対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角をθ１からθ２に変更した後、再度スパッタリングを開始して第２層を形成し始めるが、これに限定される必要はない。例えば、初期層形成後にスパッタリングを続行しながら、徐々に前記なす角をθ１からθ２になるようにターゲットホルダー１１ａ，１１ｂを方向転換してもよい。

また、本実施形態においては、基板Ｂは、図１０（イ）に示すように、基板Ｂの被成膜面Ｂ’の成膜面積がスパッタ装置の成膜可能な面積範囲より大きい場合や成膜された膜の膜厚分布を均一化するため、被成膜面Ｂ’がＴ−Ｔ選に沿って移動（矢印β）するように構成されているが、長尺な基板Ｂに対しても均一に成膜することが可能であれば、これに限定される必要はない。即ち、図１０（ロ）に示すように、被成膜面Ｂ’がＴ−Ｔ線中央と直交する中央線Ｃ上の所定位置に設定された公転中心ｃを中心にし、且つ被成膜面Ｂ’がＴ−Ｔ線に向かって平行となった際、被成膜面Ｂ’の中心とＴ−Ｔ線の中間との距離が最短距離ｅとなるような公転軌道に沿って移動（矢印γ）するように配置されてもよい。このように構成しても、長尺な基板を成膜することが可能となる。また、前記被成膜面Ｂ’の移動方向（矢印β及びγ）は、一方向に移動してもよく、往復動（若しくは揺動）してもよい。

また、図１１に示すように、スパッタ装置１は、膜厚又は温度の少なくとも一方を検出するための検出手段（検出センサー）Ｄが、基板ホルダー４に基板Ｂが配置された際に、前記基板Ｂ近傍で、且つ前記一対のターゲット１０ａ，１０ｂの各ターゲット１０ａ，１０ｂから前記基板Ｂ（基板Ｂの被成膜面Ｂ’）へ飛来するスパッタ粒子の流路を臨む位置に設けられると共に、検出手段Ｄで検出された値（検出値）に基づいて各ターゲット１０ａ，１０ｂを方向転換するよう、ターゲットホルダー回転機構９，９（モータ９５，９５）の回転駆動を制御する制御部５０がさらに備えられてもよい。

このような構成とすることで、例えば、検出手段Ｄが水晶振動しを用いた膜厚検出センサーＤの場合、該膜厚検出センサーＤは、水晶振動子に付着したスパッタ粒子による振動数の変化から、付着したスパッタ粒子量（膜厚）と単位時間当たりの膜厚変化（成膜速度）の検出値を得ることができる。そして、かかる検出値に基づいて、制御部１５は、基板Ｂの被成膜面Ｂ’上に形成される薄膜の膜厚及び成膜速度を判断する。

そして、制御部１５は、膜厚検出センサーＤで検出した前記検出値と基板Ｂに成膜する初期層の第１成膜条件（低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂの膜界面Ｂ’にダメージを与えない成膜速度と保護膜として機能する膜厚）とを比較し、前記検出値と前記初期層の第１成膜条件とが異なっていると判断すれば、前記一対のターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’、１０ｂ’のなす角θが前記初期層の第１成膜条件に適応した角度θとなるよう各ターゲット１０ａ，１０ｂを方向転換（角度修正）するように制御し（ターゲットホルダー回転機構９，９（内のモータ９５，９５）を制御し）、初期層の成膜が完了したと判断すれば、第２層の第１成膜条件に適応するように各ターゲット１０ａ，１０ｂを方向転換（姿勢変更）する。

また、例えば、検出手段Ｄが温度計を用いた温度検出センサーＤの場合、該温度検出センサーＤは、基板Ｂ近傍の温度と単位時間当たりの温度変化（温度上昇値）の検出値を得ることができる。そして、かかる検出値に基づいて、制御部１５は、基板Ｂの被成膜面Ｂ’上の温度及び温度変化を判断する。

そして、制御部１５は、温度検出センサーＤで検出した前記検出値と基板Ｂに成膜する初期層の第２成膜条件（低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂの膜界面Ｂ’にダメージを与えない温度と成膜時間に伴う温度上昇値）とを比較し、前記検出値と前記初期層の第２成膜条件とが異なっていると判断すれば、前記一対のターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが前記初期層の第２成膜条件に適応した角度θとなるよう各ターゲット１０ａ，１０ｂを方向転換（角度修正）するように制御し（ターゲットホルダー回転機構９，９（内のモータ９５，９５）を制御し）、初期層の成膜が完了したと判断すれば、第２層の第２成膜条件に適応するように各ターゲットを方向転換（姿勢変更）する。

このように、検出手段Ｄでの検出値を制御部１５によって一対のターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θにフィードバックすることで、その結果、基板Ｂの被成膜面Ｂ’上に形成される初期層が前記初期層の第１又は第２成膜条件通りに成膜され、低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂに対し、より確実にダメージを与えることなく、且つ初期層が必要以上に厚く形成されることもなく、より最短の成膜時間で、基板Ｂ上に成膜することができる。

さらに、検出手段Ｄが前記膜厚検出センサーと前記温度検出センサーとを組み合わせた複合検出センサーＤの場合、該複合検出センサーＤは、水晶振動子に付着したスパッタ粒子量（膜厚）と単位時間当たりの膜厚変化（成膜速度）及び、基板Ｂ近傍の温度と単位時間当たりの温度変化（温度上昇値）の検出値を得ることができる。そして、かかる検出値に基づいて、上記同様、制御部１５は、基板Ｂの被成膜面Ｂ’上に形成される薄膜の膜厚及び成膜速度、及び基板Ｂの被成膜面Ｂ’上の温度及び温度変化を判断する。

そして、制御部１５は、複合検出センサーＤで検出した前記膜厚変化の検出値と初期層の前記第１成膜条件とを比較すると共に、複合検出センサーＤで検出した前記温度変化の検出値と前記初期層の第２成膜条件とを比較し、前記膜厚変化の検出値と前記初期層の第１成膜条件、又は前記温度変化の検出値と前記初期層の第２成膜条件の少なくとも一方が異なっていると判断すれば、前記一対のターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが前記初期層の第１又は第２条件の少なくとも一方に適応した角度θとなるよう各ターゲット１０ａ，１０ｂを方向転換（角度修正）するように制御（ターゲットホルダー回転機構９，９（内のモータ９５，９５）を制御）する。そして、初期層の成膜が完了したと判断すれば、第２層の第１及び２成膜条件に適応するように各ターゲットを方向転換（姿勢変更）する。

その結果、基板Ｂの被成膜面Ｂ’上に形成される初期層が前記初期層の第１及び第２成膜条件通りに成膜されるため、検出手段Ｄが前記膜厚検出センサー又は温度検出センサーの一方だけで構成されている場合に比べ、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対し、さらに確実にダメージを与えることなく、且つ初期層が必要以上に厚く形成されることもなく、さらに最短の成膜時間で、基板Ｂ上に成膜することができる。

以上のように、検出手段Ｄ及び制御部１５を用いて、基板Ｂでの成膜状況を検出し、検出した検出値をフィードバックして一対のターゲットの対向面のなす角θを制御

尚、検出手段Ｄは、膜厚又は温度の少なくとも一方を検出することができればよく、上記のように、膜厚センサーや温度センサー等の検出センサーを１つ又は複数組み合わせることで構成されていればよい。また、検出センサーＤは、１つに限定される必要もなく、複数配置されていてもよい。このようにすることで、より、正確な成膜状態（成膜速度や温度、温度上昇値等）を検出することができ、一対のターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θをより最適な角度θに制御することができるようになる。

さらに、制御部１５は、検出手段Ｄを制御する検出手段制御部１６と、検出値に基づいてターゲットホルダー回転機構９，９の回転駆動を制御するターゲットホルダー回転機構制御部１７とで構成されていてもよい。その場合、検出手段制御部１６とターゲットホルダー回転機構制御部１７とは、同一の躯体内に一体的に配置されてもよく、別々の躯体内にそれぞれ配置されていてもよい。

本実施形態に係るスパッタ装置のターゲット対向面のなす角が小さい状態の概略構成図を示す。 同実施形態に係るスパッタ装置のターゲット対向面のなす角が大きい状態の概略構成図を示す。 同実施形態に係るスパッタ装置における湾曲磁場発生手段の（イ）はバッキングプレートを介してターゲットを備えた状態の横断面図を示し、（ロ）は正面図を示し、（ハ）はＡ−Ａ断面図を示す。 同実施形態に係るスパッタ装置における補助磁場発生手段の（イ）は正面図を示し、（ロ）はＡ−Ａ断面図を示し、（ハ）はＢ−Ｂ断面図を示し、（ニ）は取り付け状態の部分拡大断面図を示す。 同実施形態に係るスパッタ装置におけるターゲットホルダー回転機構の（イ）は正面図を示し、（ロ）は、移動方向を示す概略平面図を示す。 他実施形態に係るターゲットホルダー回転機構であって、（イ）は、シリンダが２つの回転機構の概略構成図を示し、（ロ）は、シリンダが１つの回転機構の概略構成図を示す。 他実施形態に係る（イ）は、筒状補助磁場発生手段を備えないマグネトロンカソードで構成されたスパッタ装置の概略構成図を示し、（ロ）は、対向ターゲット型カソードで構成されたスパッタ装置の概略構成図を示し、（ハ）は、筒状補助磁場発生手段を備えた対向ターゲット型カソードで構成されたスパッタ装置の概略構成図を示す。 他実施形態に係るＡＣ電源を用いたスパッタ装置の概略構成図を示す。 他実施形態に係るターゲットの移動方向を示す概略平面図を示す。 他実施形態に係る（イ）は、被成膜面がＴ−Ｔ線に沿って移動するスパッタ装置の概略構成図を示し、（ロ）は、被成膜面が公転軌道に沿って移動するスパッタ装置の概略構成図を示す。 他実施形態に係る検出手段を備えたスパッタ装置の概略構成図を示す。

符号の説明

１…スパッタ装置、２…真空容器（チャンバー）、３…スパッタ電力供給用電源、４…基板ホルダー、５…排気装置、６…ガス供給装置、６’…不活性ガス導入パイプ、７…連通路、８…ロードロック室（又は他のプロセス室）、９…ターゲットホルダー回転機構、１０ａ，１０ｂ…ターゲット、１０ａ’，１０ｂ’…スパッタ面（対向面、表面）、１１ａ，１１ｂ…ターゲットホルダー、１２ａ，１２ｂ…バッキングプレート、１５…制御部、１６…検出手段制御部、１７…ターゲットホルダー回転機構制御部、２０ａ，２０ｂ…湾曲磁場発生手段、２０’ａ，２０’ｂ…ターゲット間磁場発生手段、２１ａ，２１ｂ…枠状磁石（永久磁石）、２２ａ，２２ｂ…中心磁石（永久磁石）、２３ａ，２３ｂ…ヨーク、３０ａ，３０ｂ…筒状補助磁場発生手段（永久磁石）、５０…制御部（制御装置）、Ｂ…基板、Ｂ’…被成膜面、Ｄ…検出手段（検出センサー）、ｄ…ターゲットの中心間距離、Ｋ…ターゲット間空間（空間）、Ｍ，Ｍ’…ターゲットホルダーのターゲットホルダー回転機構による回転軸、Ｐ…反応性ガス導入パイプ、Ｓ…ターゲット間磁場空間、Ｔａ，Ｔｂ…ターゲットの中心、ｔ…筒状補助磁場発空間、Ｗ…湾曲磁場空間

Claims (11)

1. 間隔をおいて互いに対向するように一対のターゲットを真空容器内に配置し、該一対のターゲットの対向面側に磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされたスパッタ粒子で前記一対のターゲット間の側方位置に配置される基板に成膜するスパッタ方法であって、
   前記一対のターゲットの対向面のなす角を所定の角度にしてスパッタリングし、基板に所定の厚さまで成膜した後、前記対向面をそれぞれ基板側に方向転換させて対向面のなす角を前記所定の角度より大きくしてスパッタリングし、必要な膜厚を二段階以上に分けて成膜することを特徴とするスパッタ方法。
2. 前記一対のターゲットの対向面側に発生させる磁場空間は、磁力線が一方のターゲットから他方のターゲットへ向かうようなターゲット間磁場空間であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ方法。
3. 磁力線が同方向となるように前記ターゲット間磁場空間の外側を囲むと共に、該ターゲット間磁場空間よりも磁場強度の大きい筒状補助磁場空間をさらに発生させることを特徴とする請求項２に記載のスパッタ方法。
4. 前記一対のターゲットの対向面側に発生させる磁場空間は、磁力線が前記ターゲットの対向面の外周部と中心部とを弧状に結ぶような湾曲磁場空間であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ方法。
5. 前記湾曲磁場空間は、一方のターゲットの対向面の磁力線が外周部から中心部に向かい、他方のターゲットの対向面の磁力線が中心部から外周部へ向かうような湾曲磁場空間であり、さらに、磁力線が一方のターゲット周辺から他方のターゲット周辺へ向かうよう、前記一対のターゲット間に形成されるターゲット間空間の外側を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させることを特徴とする請求項４に記載のスパッタ方法。
6. 間隔をおいて互いに対向するように配置される一対のターゲットと、該一対のターゲットの対向面側に磁場空間を発生させるターゲット対向面側磁場発生手段と、前記一対のターゲット間の側方位置に成膜対象となる基板を配置するための基板ホルダーとを真空容器内に備えるスパッタ装置であって、
   前記一対のターゲットは、互いに対向する対向面のなす角が大きくなるよう、前記基板ホルダー側に方向転換可能に配置されることを特徴とするスパッタ装置。
7. 前記ターゲット対向面側磁場発生手段は、磁力線が一方のターゲットから他方のターゲットへ向かうようなターゲット間磁場空間を発生させるターゲット間磁場発生手段であることを特徴とする請求項６に記載のスパッタ装置。
8. 磁力線が同方向となるように前記ターゲット間磁場空間の外側を囲むと共に該ターゲット間磁場空間よりも磁場強度の大きい筒状補助磁場空間を発生させる筒状補助磁場発生手段が前記一対のターゲットをそれぞれ囲むよう、さらに配置されることを特徴とする請求項７に記載のスパッタ装置。
9. 前記ターゲット対向面側磁場発生手段は、磁力線がターゲットの対向面の外周部と中心部とを弧状に結ぶうような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段であることを特徴とする請求項６に記載のスパッタ装置。
10. 前記湾曲磁場発生手段は、一方のターゲットの対向面の磁力線が外周部から中心部に向かい、他方のターゲットの対向面の磁力線が中心部から外周部へ向かうような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段であり、さらに、磁力線が一方のターゲット周辺から他方のターゲット周辺へ向かうように前記一対のターゲット間に形成されるターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させる筒状補助磁場発生手段が前記一対のターゲットをそれぞれ囲むように配置されることを特徴とする請求項９に記載のスパッタ装置。
11. 前記一対のターゲットは、互いに対向する対向面のなす角が大きく、又は小さくなるよう、方向転換可能に配置され、基板ホルダーに基板が配置された際に、前記基板近傍で、且つ前記一対のターゲットの各ターゲットから前記基板へ飛来するスパッタ粒子の流路を臨む位置に設けられる膜厚又は温度の少なくとも一方を検出するための検出手段と、該検出手段で検出された値に基づいて各ターゲットを方向転換するように制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項６乃至１０の何れか一項に記載のスパッタ装置。

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