JP2015193863A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターゲットのダメージを抑制しつつ、スパッタレートを向上させる。
【解決手段】スパッタリング装置は、内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給部と、処理空間に成膜対象の基材を対向させる機構と、処理空間に、中心軸線を中心に回転可能に設けられ、外周がターゲット材料により被覆されている円筒状の回転カソードと、回転カソードの内部に設けられ、回転カソードの外周面のうち基材に対向する部分の近傍に磁界を形成する磁界形成部と、中心軸線を中心に回転カソードを磁界形成部に対して回転させる回転駆動部と、回転カソードにスパッター電圧を印加するスパッター用電源と、処理空間のうち磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電源と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、スパッタリングにより成膜するスパッタリング装置に関する。

外周面にターゲット材料が被覆されたマグネトロン型回転カソードを備えるスパッタリング装置が、その高い成膜速度と、従来の平板型マグネトロンスパッタリング装置に比べて格段に高いターゲット使用効率から、注目を集めている。

特許文献１には、処理空間にマグネトロン型回転カソードを備え、処理空間に導入された反応性ガスと、回転カソードからスパッタされたターゲット材料とを反応させて基板上に成膜を行うスパッタリング装置が開示されている。

特許文献２には、第１処理空間（成膜プロセス領域）にマグネトロン型回転カソードを備えるとともに、第２処理空間（反応プロセス領域）の外部から第２処理空間に誘導結合プラズマを発生させるスパイラルアンテナを備えるスパッタリング装置が開示されている。当該スパッタリング装置は、第１処理空間においてマグネトロン型回転カソードからスパッタされたターゲット材料を基板上に付着させた後、基板を第２処理空間に搬送し、第２処理空間に誘導結合プラズマを発生させることにより、反応性ガスと基板上のターゲット材料とを反応させて、反応生成物の膜を基板上に形成する。

特許第３２８１３７１号公報 特開２００８−６９４０２号公報

しかしながら、特許文献１、２のスパッタリング装置においてスパッタレートを上げるためには、ターゲットに印加するターゲット電圧（「スパッタ電圧」）を上げる必要が有る。ターゲット電圧を上げることによってスパッタレートは改善するものの、カソードにおける電流密度の上昇に起因した発熱等によってターゲット材料がダメージを受ける、あるいは、ターゲット電圧に誘発されたイオンダメージが基板（「基材」）に及んでしまうといった問題がある。一方、ターゲットのダメージを抑制するためにターゲット電圧を抑制すると、スパッタレートが低下するといった問題がある。

本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、マグネトロン型回転カソードを備えるスパッタリング装置において、ターゲットあるいは基材のダメージを抑制しつつ、スパッタレートを向上できる技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、第１の態様に係るスパッタリング装置は、内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給部と、前記処理空間に成膜対象の基材を対向させる機構と、前記処理空間に、中心軸線を中心に回転可能に設けられ、外周がターゲット材料により被覆されている円筒状の回転カソードと、前記回転カソードの内部に設けられ、前記回転カソードの外周面のうち前記基材に対向する部分の近傍に磁界を形成する磁界形成部と、前記中心軸線を中心に前記回転カソードを前記磁界形成部に対して回転させる回転駆動部と、前記回転カソードにスパッター電圧を印加するスパッター用電源と、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電源と、を備える。

第２の態様に係るスパッタリング装置は、第１の態様に係るスパッタリング装置であって、前記高密度プラズマ源は、前記処理空間に突設されている。

第３の態様に係るスパッタリング装置は、第２の態様に係るスパッタリング装置であって、前記基材の表面と、前記高密度プラズマ源の前記基材側の端部との距離が、前記基材の表面と、前記回転カソードの周壁のうち前記磁界形成部と対向する部分の外周面との距離よりも長い。

第４の態様に係るスパッタリング装置は、第１から第３の何れか１つの態様に係るスパッタリング装置であって、前記高密度プラズマ源は、誘導結合プラズマを発生させる誘導結合プラズマ源である。

第５の態様に係るスパッタリング装置は、第４の態様に係るスパッタリング装置であって、前記誘導結合プラズマ源は、巻数が一周未満の誘導結合アンテナである。

第６の態様に係るスパッタリング装置は、第４の態様に係るスパッタリング装置であって、前記誘導結合プラズマ源は、巻数が一周の誘導結合アンテナである。

第７の態様に係るスパッタリング装置は、第４の態様に係るスパッタリング装置であって、前記誘導結合プラズマ源は、前記回転カソードの長手方向に延在するロッドアンテナである。

第８の態様に係るスパッタリング装置は、第１から第３の何れか１つの態様に係るスパッタリング装置であって、前記高密度プラズマ源は、表面波プラズマ源である。

第９の態様に係るスパッタリング装置は、第１から第３の何れか１つの態様に係るスパッタリング装置であって、前記高密度プラズマ源は、ＥＣＲプラズマ源である。

第１０の態様に係るスパッタリング装置は、第１から第９の何れか１つの態様に係るスパッタリング装置であって、前記機構は、前記回転カソードに対向する搬送経路に沿って前記基材を前記回転カソードに対して相対的に搬送する。

第１１の態様に係るスパッタリング装置は、第１から第１０の何れか１つの態様に係るスパッタリング装置であって、前記処理空間に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部をさらに備え、反応性スパッタリングによって前記基材上に成膜を行う。

第１の態様に係る発明によれば、スパッタリング装置は、処理空間のうち回転カソードの外周面の近傍の磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源を備えているので、スパッタ電圧を下げてもプラズマ密度を上げることができる。これにより、ターゲットや基材のダメージを抑制しつつ、スパッタレートを向上できる。

第２の態様に係る発明によれば、高密度プラズマ源が、処理空間に突設されているので、処理空間のプラズマ密度をさらに高めて、スパッタ電圧をさらに下げることができる。これにより、ターゲットや基材のダメージをさらに抑制しつつ、スパッタレートをさらに向上できる。

第３の態様に係る発明によれば、基材の表面と、高密度プラズマ源の基材側の端部との距離が、基材の表面と、回転カソードの周壁のうち磁界形成部と対向する部分の外周面との距離よりも長いので、高密度プラズマ源が放射する電磁波の基材に対する影響が抑制される。これにより、基材のダメージを抑制し、成膜される膜の品質を向上させることができる。

第１０の態様に係る発明によれば、基材を処理空間に対向させる機構は、回転カソードに対向する搬送経路に沿って基材を回転カソードに対して相対的に搬送するので、基材が大きい場合でも、基材上に成膜することができる。

第１１の態様に係る発明によれば、スパッタリング装置は、処理空間に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部をさらに備えるので、高密度プラズマ源が発生する高密度プラズマによって反応性ガスのラジカルを基材近傍で増加させることができ、さらに効率良く成膜することができる。

実施形態１に係るスパッタリング装置の構成例を示す断面模式図である。 図１のスパッタソースの周辺を示す断面模式図である。 図２の誘導結合アンテナを示す側面図である。 図１のスパッタソースの周辺を示す斜視図である。 図１のスパッタリング装置により発生する高密度プラズマの分布を説明するための図である。 図１のスパッタリング装置により発生する高密度プラズマの分布を説明するための図である。 図１のスパッタリング装置により発生する高密度プラズマの分布を説明するための図である。 実施形態２に係るスパッタリング装置のスパッタソースの周辺を示す断面模式図である。 実施形態３に係るスパッタリング装置のスパッタソースの周辺を示す断面模式図である。 図９のスパッタリング装置の誘導結合アンテナを示す上面模式図である。 実施形態４に係るスパッタリング装置のスパッタソースの周辺を示す断面模式図である。 図１１のスパッタリング装置の誘導結合アンテナを示す上面模式図である。 実施形態５に係るスパッタリング装置のスパッタソースの周辺を示す断面模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。また、図面においては、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。また、一部の図面には、方向を説明するためにＸＹＺ直交座標軸が附されている。該座標軸におけるＺ軸の方向は、鉛直線の方向を示し、ＸＹ平面は水平面である。

＜Ａ．実施形態１＞
＜Ａ−１．スパッタリング装置１の全体構成＞
図１は、実施形態１に係るスパッタリング装置１の概略構成を模式的に示す断面模式図である。スパッタリング装置１は、反応性スパッタリングによって膜付けの対象物（ここでは、例えば基材９１）に薄膜を形成する装置である。基材９１は、例えば、シリコンウェハなどにより構成される。

スパッタリング装置１は、チャンバー（「真空チャンバー」とも称する）１００と、その内部に配置されたスパッタソース５０と、基材９１を搬送する搬送機構３０と、スパッタリング装置１全体を統括制御する制御部１９０とを備える。チャンバー１００は、直方体形状の外形を呈する中空部材である。チャンバー１００は、その底板の上面が水平姿勢となるように配置されている。また、Ｘ軸およびＹ軸の各々は、チャンバー１００の側壁と平行な軸である。実施形態の説明において、上下方向は、鉛直方向（Ｚ方向）であり、基材９１側が上で、スパッタソース５０側が下である。

スパッタリング装置１は、さらに、スパッタソース５０の周囲を取り囲むように配置された筒状の遮蔽部材であるチムニー６０を備える。チムニー６０は、スパッタソース５０にて発生するプラズマや、ターゲットからスパッタされたスパッタ粒子の飛散範囲を制限するシールドとして機能する。処理空間Ｖは、チムニー６０に仕切られ、スパッタソース５０を囲む空間である。すなわち、チャンバー１００は、内部に処理空間Ｖを形成している。

チャンバー１００内には、水平な搬送経路（「処理経路」とも称される）Ｌがチムニー６０の上方に規定されている。搬送経路Ｌの延在方向は、Ｘ軸方向であり、搬送経路Ｌにおける基材９１の搬送方向は、＋Ｘ方向（矢印ＡＲ１方向）である。搬送経路Ｌの一部は、処理空間Ｖに対向している。また、スパッタリング装置１は、チャンバー１００内を搬送される基材９１を加熱する板状の加熱部４０を備える。加熱部４０は、例えば、セラミックヒータなどのヒータを内蔵している。加熱部４０は、例えば、搬送経路Ｌの上側に配置される。加熱部４０は、アースされている。なお、加熱部４０は、アースされていないフローティング状態でもよい。

搬送経路Ｌに沿ったチャンバー１００の両端部のうち搬送経路Ｌの上流側の端部には、基材９１をチャンバー１００内に搬入するためのゲート１６０が設けられ、搬送経路Ｌの下流側の端部には、基材９１をチャンバー１００外に搬出するためのゲート１６１が設けられている。また、チャンバー１００の搬送経路Ｌに沿った両端部には、ロードロックチャンバーや、アンロードロックチャンバーなどの他のチャンバーの開口部が気密を保った形態で接続可能に構成されている。各ゲート１６０、１６１は、開状態と、閉状態との間で切替可能となっている。また、チャンバー１００には、高真空排気系１７０が接続されており、チャンバー１００の内部空間を真空状態に減圧できるようになっている。

高真空排気系１７０は、例えば、それぞれ図示省略の真空ポンプと、排気配管と、排気バルブと備える。排気配管は、一端が真空ポンプに接続され、他端がチャンバー１００の内部空間に連通接続される。また、排気バルブは、排気配管の経路途中に設けられる。排気バルブは、具体的には、排気配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブである。この構成において、真空ポンプが作動された状態で、排気バルブが開放されると、チャンバー１００の内部空間が排気される。高真空排気系１７０は、処理空間Ｖを所定のプロセス圧に保つように制御部１９０により制御される。

搬送機構３０は、チャンバー１００の内部において、搬送経路Ｌと直交する水平方向（Ｙ方向）において搬送経路Ｌを挟んで対向配置された一対の搬送ローラ３１と、これらを同期させて回転駆動する駆動部（図示省略）とを含んで構成される。一対の搬送ローラ３１は、搬送経路Ｌの延在方向（Ｘ方向）に沿って複数組設けられる。基材９１は、キャリア９０の下面に設けられた図示省略の爪状部材などによってキャリア９０の下に着脱可能に保持されている。キャリア９０は、板状のトレーなどによって構成されている。

各搬送ローラ３１は、チャンバー１００のゲート１６０を介してチャンバー１００内に導入されたキャリア９０（すなわち、基材９１が配設されたキャリア９０）をキャリア９０の端縁（±Ｙ側の端縁）付近に下方から当接しつつ回転する。これにより、搬送機構３０は、キャリア９０を水平姿勢で支持しつつ、キャリア９０をチャンバー１００の天板の下面と平行な搬送経路Ｌに沿って、定められた搬送方向（＋Ｘ方向）に相対的に搬送する。すなわち、搬送機構３０は、基材９１を処理空間Ｖに対向させつつ、スパッタソース５０に対して相対移動させる。なお、スパッタリング装置１が搬送機構３０を備えておらず、キャリア９０が処理空間Ｖに対向して加熱部４０の下方に保持されることによって、基材９１が静止した状態で成膜が行われるとしても本発明の有用性を損なうものではない。

また、スパッタリング装置１は、処理空間Ｖに不活性ガスであるアルゴンガスあるいはキセノンガスなどのスパッターガスを供給するスパッターガス供給部５１０と、処理空間Ｖに酸素ガスあるいは窒素ガスなどの反応性ガスを供給する反応性ガス供給部５２０とを備える。これにより、基材９１は、処理空間Ｖに導入されたスパッターガスと酸素の反応性ガスとの混合雰囲気に晒される。

スパッタリング装置１は、反応性スパッタリングにより基材９１上にターゲット材料と反応性ガスとが反応した反応生成物（化合物）の膜を形成する。例えば、後述するターゲット１６としてＩＴＯを用いて基材９１上にＩＴＯ膜を成膜する場合には、反応性ガスとして酸素ガスが採用される。なお、スパッタリング装置１が反応性ガス供給部５２０を備えておらず、反応性ガスを処理空間Ｖに供給することなくターゲット１６をスパッタリングして基材９１上にターゲット材料の膜を形成してもよい。

スパッターガス供給部５１０は、具体的には、例えば、スパッターガスの供給源であるスパッターガス供給源５１１と、配管５１２とを備える。配管５１２は、一端がスパッターガス供給源５１１と接続され、他端が処理空間Ｖと連通する各ノズル５１４（図２参照）に接続される。また、配管５１２の経路途中には、バルブ５１３が設けられる。バルブ５１３は、制御部１９０の制御下で処理空間Ｖに供給されるスパッターガスの量を調整する。バルブ５１３は、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。

反応性ガス供給部５２０は、具体的には、例えば、反応性ガスの供給源である反応性ガス供給源５２１と、配管５２２とを備える。配管５２２は、一端が反応性ガス供給源５２１と接続され、他端が複数（図４の例では、６個）に分岐して、各分岐端が、処理空間Ｖに設けられた複数（図４の例では、搬送経路Ｌの上流側と下流側とにそれぞれ３個ずつ計６個）のノズル１２に接続される。配管５２２の経路途中には、バルブ５２３が設けられる。バルブ５２３は、制御部１９０の制御下で処理空間Ｖに供給される反応性ガスの量を調整する。

各ノズル１２は、平面形状が長方形の板状の外形を有している。各ノズル１２は、処理空間Ｖのうちスパッタソース５０に対して基材９１側の水平面内において搬送経路Ｌと垂直な方向（Ｙ方向）に延在するように設けられている。配管５２２の他端は、各ノズル１２の幅方向の両端面のうちチムニー６０の側壁側の一端面と接続されている。ノズル１２には、当該一端面に開口して配管５２２の他端と接続されるとともに、ノズル１２内部で複数の枝流路に分岐する流路が形成されている。各枝流路の先端は、ノズル１２の幅方向の他端面に達して開口し、複数の吐出口１１を形成している。

搬送経路Ｌの上流側の各ノズル１２の下方には、光ファイバーのプローブ１３を備え、プローブ１３に入射するプラズマ発光の分光強度を測定可能な各分光器１４が設けられている。各分光器１４は、制御部１９０と電気的に接続されており、分光器１４の測定値は、制御部１９０に供給される。制御部１９０は、分光器１４の出力に基づいて、プラズマエミッションモニター（ＰＥＭ）法によりバルブ５２３を制御することで、反応性ガス供給部５２０からチャンバー１００内に供給される反応性ガスの導入量を制御する。バルブ５２３は、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。

スパッタリング装置１が備える各構成要素は、スパッタリング装置１が備える制御部１９０と電気的に接続されており、当該各構成要素は制御部１９０により制御される。制御部１９０は、具体的には、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶するハードディスク、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部等がバスラインなどにより互いに接続された、一般的なＦＡコンピュータにより構成される。また、制御部１９０は、各種表示を行うディスプレイ、キーボードおよびマウスなどで構成される入力部等と接続されている。スパッタリング装置１においては、制御部１９０の制御下で、基材９１に対して定められた処理が実行される。

＜Ａ−２．スパッタソース５０＞
図２は、スパッタソース５０およびその周辺を示す断面模式図である。図３は、スパッタソース５０の誘導結合アンテナ１５１の例を示す側面図である。また、図４は、スパッタソース５０およびその周辺を示す斜視図である。次に、スパッタソース５０について図１〜図４を参照しながら説明する。

スパッタソース５０は、回転カソード５、６と、回転カソード５、６の内部にそれぞれ設けられた磁石ユニット（「磁界形成部」）２１、２２と、回転カソード５、６を回転させる各回転駆動部１９とを備える。回転カソード５、６は、処理空間Ｖにおいて、搬送経路Ｌに沿って配列されている。このように、回転カソード５、６を並設すれば、基材９１上の成膜領域にラジカルをより集中させて成膜レートをより向上させることができる。

また、スパッタソース５０は、回転カソード５、６にスパッター電圧を印加するスパッター用電源１６３と、複数の誘導結合アンテナ（「高密度プラズマ源」）１５１と、各誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を供給する高周波電源１５３とをさらに備える。後述の各ベース部材８および磁石ユニット２１（２２）は、併せて「マグネトロンカソード（円筒状マグネトロンカソード）」とも称される。磁石ユニット２１（２２）は、回転カソード５（６）の外周面のうち基材９１に対向する部分の近傍に磁界（静磁場）を形成する。また、各誘導結合アンテナ１５１は、処理空間Ｖのうち磁石ユニット２１（２２）によって磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマ（誘導結合型プラズマ）を発生する。なお、この高密度プラズマは、電子の空間密度が３×１０^１０個／ｃｍ^３以上のプラズマである。

回転カソード５（６）は、水平面内において搬送経路Ｌに垂直な方向（Ｙ方向）に延設された筒状のベース部材８と、ベース部材８の外周を被覆する筒状のターゲット（「ターゲット材料」）１６とを備えて構成されている。ベース部材８は、導電体である。ターゲット１６としては、例えば、ＩＴＯ、アルミニウム、あるいはＳｉ等が採用される。なお、回転カソード５（６）がベース部材８を含まず、円筒状のターゲット１６によって構成されてもよい。ターゲット１６の形成は、例えば、ターゲット材料の粉末を圧縮成型して筒状に形成し、その後、ベース部材８を挿入、ロー付けする手法などによって行われる。

各ベース部材８の中心軸線２（３）方向の両端部は、中央部に円状の開口が設けられた蓋部によってそれぞれ塞がれている。回転カソード５（６）の中心軸線２（３）方向の長さは、例えば、１，４００ｍｍに設定され、直径は、例えば、２５０ｍｍに設定される。

スパッタソース５０は、２対のシール軸受９、１０と、２つの円筒状の支持棒７とをさらに備えている。シール軸受９、１０の各対は、回転カソード５（６）の長手方向（Ｙ方向）において回転カソード５（６）を挟んで設けられており、シール軸受９、１０は、それぞれ、チャンバー１００の底板の上面から立設された台部と、台部の上部に設けられた略円筒状の円筒部とを備えている。

各支持棒７の一端はシール軸受９の円筒部に固定され、他端は、シール軸受１０の円筒部に固定されている。各支持棒７は、ベース部材８の一端の蓋部の開口から回転カソード５（６）内に挿入されて、回転カソード５（６）を中心軸線２（３）に沿って貫通し、ベース部材８の他端の蓋部の開口から回転カソード５（６）外に出されている。

磁石ユニット２１（２２）は、透磁鋼などの磁性材料により形成されたヨーク（「支持板」とも称される）２５と、ヨーク２５上に設けられた複数の磁石（後述する中央磁石２３ａ、周辺磁石２３ｂ）とを備えて構成されている。ヨーク２５は、平板状の部材であり、回転カソード５（６）の内周面に対向して回転カソード５の長手方向（Ｙ方向）に延在している。回転カソード５（６）の当該内周面に対応する外周面は、基材９１の処理空間Ｖに対向する部分のうち搬送方向における略中央部分に対向している。当該外周面は、回転カソード５（６）の外周面のうち磁石ユニット２１（２２）が発生する磁界が作用する部分である。回転カソード５（６）のターゲット１６からスパッタされたスパッタ粒子は、おおよそ飛翔経路１８１（１８２）に沿って基材９１の表面に向けて飛翔する。

回転カソード５、６の内周面に対向するヨーク２５の主面（上面）上には、ヨーク２５の長手方向に延在する中央磁石２３ａが、ヨーク２５の長手方向に沿った中心線上に配置されている。ヨーク２５の上面の外縁部には、中央磁石２３ａの周囲を囲む環状（無端状）の周辺磁石２３ｂが、さらに設けられている。中央磁石２３ａ、周辺磁石２３ｂは、例えば、永久磁石によって構成される。

中央磁石２３ａと周辺磁石２３ｂとのそれぞれのターゲット１６側の極性は、互いに異なっている。ヨーク２５の他方の主面（下面）には、固定部材２７の一端が接合されている。固定部材２７の他端は、支持棒７に接合されている。これにより、磁石ユニット２１、２２の位置は、処理空間Ｖに対して固定されている。また、磁石ユニット２１が回転カソード５の支持棒７の真上よりも回転カソード６側に位置するとともに、磁石ユニット２２が回転カソード６の支持棒７の真上よりも回転カソード５側に位置しており、磁石ユニット２１、２２のそれぞれのヨーク２５の上面は、基材９１に対して傾いている。そして、磁石ユニット２１、２２のそれぞれのヨーク２５の上面の２つ法線は、磁石ユニット２１、２２よりも基材９１側で互いに交差している。

回転カソード５、６は、ベース部材８の両端の蓋部の開口部において、封止可能な軸受けにより支持棒７と共通の中心軸線２、３を中心に回転可能に支持されている。また、これにより、回転カソード５、６の内部空間と、処理空間Ｖとは互いに遮断されている。

各シール軸受９の台部には、モータと、モータの回転を伝達するギア（それぞれ図示省略）を備えた回転駆動部１９が設けられている。また、回転カソード５、６のベース部材８のシール軸受９側（＋Ｙ側）の蓋部の開口部の周囲には、各回転駆動部１９のギアと噛み合うギア（図示省略）が設けられている。また、各支持棒７のうち回転カソード５（６）の内部に挿入されている部分には、磁石ユニット２１（２２）が固定されている。各回転駆動部１９は、モータの回転によって中心軸線２（３）を中心に回転カソード５（６）を磁石ユニット２１（２２）に対して回転させる。より詳細には、回転駆動部１９は、回転カソード５、６のそれぞれの外周面のうち互いに対向している部分が誘導結合アンテナ１５１側から基材９１側に向けてそれぞれ移動するように、中心軸線２、３を中心に互いに逆方向に回転カソード５、６を回転させる。回転速度は、例えば、２０〜３０回転／分に設定される。また、回転カソード５、６は、シール軸受１０および支持棒７を介して内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。

スパッター用電源１６３に接続される電線は、２つに分岐して処理空間Ｖに導入されて、回転カソード５、６の各シール軸受１０内に導かれている。各分岐電線の先端には、回転カソード５、６のベース部材８のシール軸受１０側の蓋部に接触するブラシが設けられている。スパッター用電源１６３は、このブラシを介してベース部材８に、負電圧を含むスパッタ電圧（「ターゲット電圧」、「カソード印加電圧」、「バイアス電圧」とも称する）を印加する。具体的には、スパッタ電圧として、負電圧、負電圧と正電圧とからなるパルス状の電圧（「直流パルス電圧」または「直流パルス」とも称される）、または交流のスパッタ電圧が印加される。スパッタ電圧として、パルス電圧または交流電圧を印加する場合には、並設された回転カソード５、６に交互にスパッタ電圧を印加して反応性スパッタを行ってもよい。この場合には、より長時間安定して成膜を行うことができる。

各ベース部材８（ひいては、ターゲット１６）にスパッタ電圧が印加されることによってターゲット１６と、キャリア９０に保持された基材９１との間にマグネトロンプラズマ用の電界が生成され、スパッターガスのプラズマが生成され、磁石ユニット２１、２２が形成する静磁場によって処理空間Ｖの各ターゲット１６の表面部分にスパッターガスのプラズマ（「マグネトロンプラズマ」）が集められる。すなわち、スパッター用電源１６３は、マグネトロンカソードが形成する静磁場によって処理空間Ｖにマグネトロンプラズマが発生するように、ターゲット１６に負電圧を含むスパッタ電圧を印加する。スパッター用電源１６３は、好ましくは、電圧一定モードで駆動される。すなわち、スパッター用電源１６３は、好ましくは、スパッタ電圧を定電圧制御する。なお、マグネトロンカソードにより発生するマグネトロンプラズマと、誘導結合アンテナ１５１によって発生する誘導結合プラズマとは、同じ処理空間Ｖにおいて互いに重なり合い混合プラズマを形成する。

なお、後述する誘導結合アンテナ１５１によるプラズマが作用するので、磁石ユニット２１、２２がターゲット１６の表面に形成する水平磁束密度の最大値は、２０ｍＴ〜５０ｍＴ（ミリテスラ）という比較的低い磁束密度であっても、誘導結合アンテナ１５１によるプラズマアシストがなされることによって、十分な密度のプラズマを生成できる。

複数（図４の例では、５個）の誘導結合アンテナ１５１は、チャンバー１００の底板のうち回転カソード５、６の間の部分において、間隔をあけて回転カソード５、６の長手方向（Ｙ方向）に沿って一列に配設されている。なお、誘導結合アンテナ１５１の個数は必ずしも５個である必要はなく、回転カソード５（６）の長さに応じて、適宜その個数を選択することができる。

誘導結合アンテナ１５１は、マグネトロンカソードのプラズマを増長する。誘導結合プラズマが作用する範囲に、マグネトロンプラズマも作用するように回転カソード５（６）、磁石ユニット２１（２２）、および各誘導結合アンテナ１５１を配置することが好ましい。なお、処理空間Ｖに発生する高密度プラズマの大部分は、誘導結合アンテナ１５１によって発生させられる。誘導結合アンテナ１５１が発生させた高密度の誘導結合プラズマも、磁石ユニット２１（２２）が回転カソード５（６）の外周面の近傍に形成する磁界に引き寄せられて、ターゲット１６のスパッタに寄与する。

各誘導結合アンテナ１５１は、チャンバー１００の底板を貫通して、処理空間Ｖに突出している状態で、チャンバー１００の底板に設けられた誘電体製のフィードスルー３９０によって固定されている。誘導結合アンテナ１５１のうち処理空間Ｖに突出している部分は、石英（石英硝子）などからなる誘電体の保護部材１５２によって覆われている。また、基材９１の搬送方向における各誘導結合アンテナ１５１の前後には、スパッターガス供給源５１１から供給されるスパッターガスを処理空間Ｖに導入する一対のノズル５１４がそれぞれ設けられている。

より詳細には、各誘導結合アンテナ１５１は、例えば、図３に示されるように、金属製のパイプ状導体をＵ字形に曲げたものであり、「Ｕ」の字を上下逆向きにした状態でチャンバー１００の底板を貫通して処理空間Ｖの内部に突設されている。誘導結合アンテナ１５１は、内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。誘導結合アンテナ１５１は、ＬＩＡ（Low Inductance Antenna：株式会社イー・エム・ディーの登録商標）とも称される。

基材９１の表面（回転カソード５、６に対向する成膜対象面）と、誘導結合アンテナ１５１の基材９１側の端部との距離は、好ましくは、基材９１の表面と、回転カソード５（６）の各周壁のうち磁石ユニット２１（２２）と対向する各部分の外周面との距離よりも長くなるように設定される。このような配置により、誘導結合アンテナ１５１が放射する電磁波の基材９１に対する影響が抑制されるので、基材９１のダメージを抑制し、基材９１上に成膜される膜の品質を向上させることができる。また、誘導結合アンテナ１５１が設けられない場合に比べて、回転カソード５（６）に印加するスパッタ電圧を、低くすることができる。これにより、ターゲット１６が受けるダメージを低下させ、かつ、高成膜レートで成膜することができる。さらに、誘導結合アンテナ１５１の基材９１側の端部が、回転カソード５（６）の外周面のうち磁石ユニット２１（２２）が形成する磁界が作用している部分、すなわち、回転カソード５（６）の周壁のうち磁石ユニット２１（２２）と対向する部分の外周面から直接見えないように、誘導結合アンテナ１５１が設けられてもよい。このように、誘導結合アンテナ１５１が設けられれば、回転カソード５（６）からスパッタされた粒子が保護部材１５２のうち誘導結合アンテナ１５１の周辺部分に付着することを抑制できる。これにより、保護部材１５２の清掃頻度や、交換頻度を下げることができ、スパッタリング装置１の稼働率を向上させることができる。

誘導結合アンテナ１５１の一端は、整合回路１５４を介して、高周波電源１５３に電気的に接続されている。また、誘導結合アンテナ１５１の他端は接地されている。高周波電源１５３は、処理空間Ｖに誘導結合プラズマが発生するように、各誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を供給する。

この構成において、高周波電源１５３から誘導結合アンテナ１５１に高周波電力（具体的には、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給されると、誘導結合アンテナ１５１の周囲に電界（高周波誘導電界）が生じ、処理空間Ｖにスパッターガスと反応性ガスとのそれぞれの誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ））（「高周波誘導結合プラズマ」とも称される）が発生する。発生した誘導結合プラズマは、マグネトロンプラズマとともに、磁石ユニット２１、２２が回転カソード５、６のターゲット１６の近傍に形成している静磁場によって、ターゲット１６の表面部分に閉じこめられる。また、誘導結合プラズマは、基材９１の近傍に供給される反応性ガスの分解を促進する。

上述したとおり、誘導結合アンテナ１５１は、Ｕ字形状を呈している。このようなＵ字形状の誘導結合アンテナ１５１は、巻数が一周未満の誘導結合アンテナに相当し、巻数が一周以上の誘導結合アンテナよりもインダクタンスが低いため、誘導結合アンテナ１５１の両端に発生する高周波電圧が低減され、生成するプラズマへの静電結合に伴うプラズマ電位の高周波揺動が抑制される。このため、対地電位へのプラズマ電位揺動に伴う過剰な電子損失が低減され、プラズマ電位が特に低く抑えられる。これにより、基材９１上での低イオンダメージの薄膜形成プロセスが可能となる。

誘導結合アンテナ１５１の形状として、例えば、円弧状の形状が採用されても良い。また、誘導結合アンテナ１５１の巻数は、一周未満である。定在波の発生を防止するために、誘導結合アンテナ１５１の長さは、好ましくは、高周波電源１５３が供給する電力の波長の１／４以下の長さに設定される。

このような誘導結合アンテナ１５１が採用されれば、コイル状（渦巻き状）のアンテナを用いて誘導結合プラズマを発生させる手法に比べて、アンテナのインダクタンスが低いためにアンテナの電圧を下げられるので、プラズマダメージを抑制できる。

低インダクタンスの誘導結合アンテナとして、誘導結合アンテナ１５１以外に、例えば、後述する実施形態２〜４に示される誘導結合アンテナなどの低インダクタンスアンテナが採用されてもよい。当該低インダクタンスアンテナは、その単体のインダクタンスが7.5 μＨ以下になるように、そのサイズ、形状等が設定される。

また、アンテナ長を、高周波の波長の１／４以下に短くすることで、定在波の影響によるプラズマのむらに起因したスパッタむら（不均一さ）を抑制することができる。また、アンテナを処理空間Ｖ内に収容できるのでスパッタ効率を向上できる。さらに、成膜対象の基板サイズに応じて回転カソード５、６を長くするとともに、誘導結合アンテナ１５１の個数を増加させることによって、基板サイズが大きい場合でも、スパッタリング速度の向上を図ることができる。

上述のように構成されたスパッタリング装置１は、チャンバー１００の処理空間Ｖに、スパッターガスと、酸素や窒素などの反応性ガスとを導入して回転カソード５、６の外周を被覆するアルミニウム、ＩＴＯ、Ｓｉ等のターゲット１６をスパッタし、当該ターゲット１６に対向する基材９１上にターゲット材料の膜やその酸化膜や窒化膜などを成膜する。

＜Ａ−３．高密度プラズマの分布＞
図５〜図７は、スパッタリング装置１により発生する高密度プラズマの分布を説明するための図である。図５〜図７においては、プラズマの濃度は、濃淡によって表見されており、濃い部分ほど、プラズマ濃度が高くなっている。

具体的には、図５は、磁石ユニット２１、２２が作用せず、スパッタ電圧も回転カソード５、６に印加されないと仮定した場合に、誘導結合アンテナ１５１によって処理空間Ｖに発生する高密度プラズマ（誘導結合プラズマ）Ｐ１の分布を模式的に示している。図５の高密度プラズマＰ１では、誘導結合アンテナ１５１の近傍のプラズマの濃度が濃くなっているが、回転カソード５、６の間の空間や基材９１表面に至る広い空間に高密度プラズマが生成されるようにしている。

図６は、磁石ユニット２１、２２が作用し、かつ、スパッタ電圧も印加される場合において、誘導結合アンテナ１５１に高周波電力が供給されない場合に、回転カソード５、６によって発生する高密度プラズマ（マグネトロンプラズマ）Ｐ２の分布を模式的に示している。図６の高密度プラズマＰ２では、回転カソード５、６の外周面のうち磁石ユニット２１、２２の近傍においてのみプラズマ濃度が濃くなっている。

図７は、磁石ユニット２１、２２が作用し、かつ、スパッタ電圧も印加され、かつ、誘導結合アンテナ１５１に高周波電力が供給される場合に、誘導結合アンテナ１５１および回転カソード５、６によって発生する高密度プラズマ（マグネトロンプラズマと誘導結合プラズマとの混合プラズマ）Ｐ３の分布を模式的に示す図である。すなわち、図７は、スパッタリング装置１の通常の動作によって発生する高密度プラズマの分布を示す。図７の高密度プラズマＰ３では、磁石ユニット２１、２２と、誘導結合アンテナ１５１とのそれぞれの近傍のプラズマ濃度が濃くなっている。さらに、高密度プラズマＰ３では、磁石ユニット２１、２２の近傍および基材９１の近傍のそれぞれにおけるプラズマ濃度が、高密度プラズマＰ１、Ｐ２の何れに対しても濃く（プラズマ密度が高く）なっている。

従って、スパッタリング装置１によってマグネトロンプラズマと誘導結合プラズマとの混合プラズマを発生させてスパッタリングを行えば、回転カソード５（６）のターゲット１６のスパッタレートをより高くできる。また、反応性スパッタリングにおいては、基材９１の近傍のラジカル等の活性種の濃度をより高めることができる。これにより、高スパッタレートで高成膜レートの成膜を行うことができる。

また、スパッタリング装置１によれば、誘導結合アンテナ１５１が高密度のプラズマを発生することにより、回転カソード５（６）に印加するスパッタ電圧をより下げることができるので、ターゲット１６や基材９１のダメージをより抑制できる。さらに、図７の高密度プラズマＰ３では、誘導結合アンテナ１５１が基材９１から離れていることにより、高密度プラズマＰ３を基材９１の近傍にも発生させつつ、誘導結合アンテナ１５１が発生する電磁波が基材９１におよぶことを抑制できるので、基材９１が電磁波によって受けるダメージを抑制できる。

＜Ａ−４．高周波電圧とスパッタ電圧の調整＞
スパッタリング装置１は、マグネトロンプラズマを発生させる円筒状のマグネトロンカソードに加えて、高密度の誘導結合プラズマを発生する誘導結合アンテナ１５１を併用する。ここで、磁石ユニット２１（２２）が形成する磁界の磁束密度が大きくなると、スパッタレートと、処理空間Ｖ内のプラズマ密度とが上昇する。また、回転カソード５（６）に印加されるスパッタ電圧が高くなると、スパッタレート、プラズマ密度、および基材９１表面のラジカル濃度とそのエネルギーが上昇する。また、スパッタ電圧が高くなると、基材９１が受けるダメージが増大すると共に、アーキングも発生しやすくなる。さらに、磁石ユニット２１（２２）が形成する磁束密度と、スパッタ電圧との上述したそれぞれの作用は、独立しておらず、相互作用を有している。

そこで、誘導結合アンテナ１５１に供給される高周波電力と、回転カソード５（６）に印加されるスパッタ電圧との調整においては、先ず、高周波電力の供給を開始して、高周波電力を調整することにより、基材９１の表面のラジカル濃度、およびプラズマのエネルギーを所望のレベルに調整する。その後、スパッタ電圧を印加し、成膜プロセスの状態が、低ダメージかつ高成膜レートになるようにスパッタ電圧を調整する。高周波電力とスパッタ電圧との上述した調整手順を１回行っただけでは、成膜プロセスが所望の状態に達しない場合には、当該調整手順を繰り返すことにより、高周波電力とスパッタ電圧とを所望の成膜プロセスを実現できる適切な値に追い込んでいく。

このように、高周波電力およびスパッタ電圧を調整すれば、成膜に対する要求を高度に満たすより高性能な品質の膜を容易に形成することができる。また、誘導結合アンテナ１５１、すなわち高密度プラズマ源が発生する高密度プラズマによって、分解が困難な反応性ガスをラジカル化することが容易となるため、スパッタリング装置１を、広範な成膜プロセスに適用することができる。さらに、スパッタリング装置１が反応性スパッタリングを行う場合には、反応性ガスのラジカルなどの活性種が基材９１の近傍で増加するので、より効率良く成膜できる。また、回転カソード５、６が回転することにより、ターゲット１６の利用効率を高めることができる。

＜Ｂ．実施形態２＞
図８は、実施形態２に係るスパッタリング装置１Ａのスパッタソース５０Ａの周辺を示す断面模式図である。スパッタリング装置１Ａとスパッタリング装置１との相違点は、スパッタリング装置１Ａが回転カソード５、６に代えて、回転カソード５Ａを備え、複数の誘導結合アンテナ１５１に代えて複数の誘導結合アンテナ（「高密度プラズマ源」）１５１Ａを備えることである。複数の誘導結合アンテナ１５１Ａは、回転カソード５Ａの長手方向に沿って、間隔を空けて配列されている。また、スパッタリング装置１Ａは、誘導結合アンテナ１５１Ａと回転カソード５Ａとの間にのみ各誘導結合アンテナ１５１Ａに対応する各ノズル５１４を備えている。

回転カソード５Ａは、磁石ユニット２１に代えて、磁石ユニット２９を備えることを除いて、回転カソード５と同様に構成されている。磁石ユニット２９は、磁石ユニット２１と同様の構成を備えているが、磁石ユニット２１と異なり、ヨーク２５の上面が基材９１に正対するように、支持棒７に固定されている。

誘導結合アンテナ１５１Ａは、誘導結合アンテナ１５１と同様の構成を備えている。誘導結合アンテナ１５１Ａは、チャンバー１００の底板を貫通して、フィードスルー３９０Ａに固定されており、その先端部分は、フィードスルー３９０Ａから処理空間Ｖに突出して、パイプ状の誘電体製の保護部材１５２Ａによって被覆されている。誘導結合アンテナ１５１Ａは、チャンバー１００の底板に対して傾いており、その先端側がチャンバー１００の底板側部分よりも、基材９１の搬送経路Ｌの上流側に位置している。また、スパッタリング装置１Ａにおいては、基材９１の表面と、誘導結合アンテナ１５１Ａの基材９１側の端部との距離が、基材９１の表面と、回転カソード５Ａの周壁のうち磁石ユニット２９と対向する部分の外周面との距離よりも長くなっている。さらに、回転カソード５Ａが遮ることで、誘導結合アンテナ１５１Ａから基材９１が直接見通せないようになっており、より一層、誘導結合アンテナ１５１Ａのダメージが基材９１へ及ばないようになっている。

＜Ｃ．実施形態３＞
図９は、実施形態３に係るスパッタリング装置１Ｂのスパッタソース５０Ｂの周辺を示す断面模式図である。図１０は、スパッタリング装置１Ｂの誘導結合アンテナ１５１Ｂを示す上面模式図である。

スパッタリング装置１Ｂとスパッタリング装置１との相違点は、スパッタリング装置１Ｂが複数の誘導結合アンテナ１５１に代えて、回転カソード５Ａの長手方向に沿って配列された複数（図示の例では、４つ）の誘導結合アンテナ１５１Ｂを備えているとともに、回転カソード５Ａに対して搬送経路Ｌの上流側にのみ複数のノズル１２を備えていることである。また、スパッタリング装置１Ｂでは、各誘導結合アンテナ１５１Ｂに対して、搬送経路Ｌの上流側と下流側に一対のノズル５１４が設けられると共に、一対のノズル５１４は、複数の誘導結合アンテナ１５１Ｂの配列方向（Ｙ軸方向）において、各誘導結合アンテナ１５１の前後（−Ｙ側と＋Ｙ側）に設けられている。

各誘導結合アンテナ１５１Ｂは、金属製のパイプ状導体によって構成されており、円筒状の基部と、基部の先端に一体的に形成された巻数がちょうど一周のコイル部とを備えている。誘導結合アンテナ１５１Ｂは、その基部をチャンバー１００の底板に設けられたフィードスルー３９０Ｂによって固定された状態で、チャンバー１００の底板を貫通して設けられている。コイル部は、処理空間Ｖに突出しており、その表面をパイプ状の誘電体製の保護部材１５２Ｂによって覆われている。

スパッタリング装置１Ｂにおいては、基材９１の表面と、誘導結合アンテナ１５１Ｂの基材９１側の端部との距離が、基材９１の表面と、回転カソード５（６）の周壁のうち磁石ユニット２１（２２）と対向する部分の外周面との距離よりも長くなっている。

＜Ｄ．実施形態４＞
図１１は、実施形態４に係るスパッタリング装置１Ｃのスパッタソース５０Ｃの周辺を示す断面模式図である。図１２は、スパッタリング装置１Ｃのロッドアンテナ（「誘導結合アンテナ」、「高密度プラズマ源」）１５１Ｃを示す上面模式図である。

スパッタリング装置１Ｃとスパッタリング装置１との相違点は、複数の誘導結合アンテナ１５１に代えて、回転カソード５Ａの長手方向に沿ってそれぞれ延設された複数（図示の例では、４つ）のロッドアンテナ１５１Ｃを備えていることである。各ロッドアンテナ１５１Ｃは、誘導結合プラズマを発生する。ロッドアンテナ１５１Ｃの長さは、回転カソード５（６）の軸方向の長さよりも長くなるように設定されている。また、スパッタリング装置１Ｃは、高周波電源１５３に代えて、チャンバー１００の外部に高周波電源１５３Ｃ１、１５３Ｃ２を備えている。

図１１の例では、４つのロッドアンテナ１５１Ｃは、処理空間Ｖにおいて基材９１の搬送方向に沿って間隔を空けて配設されると共に、配列の両端のロッドアンテナ１５１Ｃは、他の２つのロッドアンテナ１５１Ｃよりも基材９１の表面から離れて設けられている。各ロッドアンテナ１５１Ｃは、図示省略の支持部材によって処理空間Ｖに保持されている。

各ロッドアンテナ１５１Ｃは、金属製の直線上のパイプ状導体によって構成されており、その表面をパイプ状の誘電体製の保護部材１５２Ｃによって覆われている。

基材９１の搬送方向に配列された４つのロッドアンテナ１５１Ｃのうち上流側から第２、第４番目のロッドアンテナ１５１Ｃの長手方向の一端のそれぞれは、電線によって図示省略の整合回路を介して高周波電源１５３Ｃ１に接続され、高周波電源１５３Ｃ１から高周波電力を供給される。それぞれの他端は接地されている。また、４つのロッドアンテナ１５１Ｃのうち上流側から第１、第３番目のロッドアンテナ１５１Ｃの長手方向の一端のそれぞれは接地されており、それぞれの他端は、電線によって図示省略の整合回路を介して高周波電源１５３Ｃ２に接続されて高周波電源１５３Ｃ２から高周波電力を供給される。

このように、接地される端部と、高周波電源に接続される端部とが交互に並ぶように、複数のロッドアンテナ１５１Ｃが配列されていれば、各ロッドアンテナ１５１Ｃによって生ずる誘導電解が中和されて複数のロッドアンテナ１５１Ｃ全体のインダクタンスが下がる。

スパッタリング装置１Ｃにおいては、基材９１の表面と、各誘導結合アンテナ１５１Ｃの基材９１側の端部との距離が、基材９１の表面と、回転カソード５（６）の周壁のうち磁石ユニット２１（２２）と対向する部分の外周面との距離よりも長くなっている。

＜Ｅ．実施形態５＞
図１３は、実施形態５に係るスパッタリング装置１Ｄのスパッタソース５０Ｄの周辺を示す断面模式図である。

スパッタリング装置１Ｄとスパッタリング装置１Ｃとの相違点は、スパッタリング装置１Ｄが複数の誘導結合アンテナ１５１に代えて、平面波プラズマ源（「高密度プラズマ源」）１５１Ｄを備えていることである。

平面波プラズマ源１５１Ｄは、マイクロ波を伝播する導波管の上面にスロットアンテナを備え、当該上面は、石英などの誘電体層によって覆われている。導波管は、チャンバー１００の外部で高周波電力を供給されて所定周波数（例えば２．７５ＧＨｚ）マイクロ波を発生するマイクロ波源（図示省略）に接続されている。スロットアンテナからマイクロ波が放射されると、誘電体層に沿って表面波が伝播し、高密度プラズマが誘電体膜の近傍に生成する。生成された高密度プラズマが、回転カソード５、６および基材９１側に拡散することにより、反応性スパッタリングによる成膜が行われる。

スパッタリング装置１Ｄにおいては、基材９１の表面と、平面波プラズマ源１５１Ｄの基材９１側の端部との距離が、基材９１の表面と、回転カソード５（６）の周壁のうち磁石ユニット２１（２２）と対向する部分の外周面との距離よりも長くなっている。

また、スパッタリング装置１Ｄは、誘導結合アンテナ１５１に代えて平面波プラズマ源１５１Ｄを備えていたが、スパッタリング装置１Ｄが、誘導結合アンテナ１５１に代えてＥＣＲプラズマ源（「高密度プラズマ源」）を備えてもよい。この場合においても、基材９１の表面と、ＥＣＲプラズマ源の基材９１側の端部との距離が、基材９１の表面と、回転カソード５（６）の周壁のうち磁石ユニット２１（２２）と対向する部分の外周面との距離よりも長くなるようにＥＣＲプラズマ源が配置される。

上記のように構成された各実施形態に係るスパッタリング装置１、１Ａ〜１Ｄによれば、処理空間Ｖのうち回転カソード５、６（５Ａ）の外周面の近傍の磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する誘導結合アンテナ１５１、１５１Ａ〜１５１Ｂ、ロッドアンテナ１５１Ｃ、平面波プラズマ源１５１Ｄを備えているので、スパッタ電圧を下げてもプラズマ密度を上げることができる。これにより、ターゲット１６や基材９１のダメージを抑制しつつ、スパッタレートを向上できる。

また、上記のように構成された各実施形態に係るスパッタリング装置１、１Ａ〜１Ｄによれば、高密度プラズマを発生する誘導結合アンテナ１５１、１５１Ａ〜１５１Ｂ、ロッドアンテナ１５１Ｃ、平面波プラズマ源１５１Ｄが、処理空間Ｖに突設されているので、処理空間Ｖのプラズマ密度をさらに高めて、スパッタ電圧をさらに下げることができる。これにより、ターゲット１６や基材９１のダメージをさらに抑制しつつ、スパッタレートをさらに向上できる。

また、上記のように構成された各実施形態に係るスパッタリング装置１、１Ａ〜１Ｄによれば、基材９１の表面（成膜対象面）と、高密度プラズマを発生する誘導結合アンテナ１５１、１５１Ａ〜１５１Ｂ、ロッドアンテナ１５１Ｃ、平面波プラズマ源１５１Ｄ（それぞれ高密度プラズマ源）の基材９１側の端部との距離（第１距離）が、基材９１の表面と、回転カソード５、６（５Ａ）の周壁のうち磁石ユニット２１、２２（２９）と対向する部分の外周面との距離（第２距離）よりも長いので、高密度プラズマ源が放射する電磁波の基材９１に対する影響が抑制される。これにより、基材９１のダメージを抑制し、成膜される膜の品質を向上させることができる。なお、第１距離が、第２距離と同じであるか、あるいは第２距離よりも短いとしてもスパッタリング装置によって、ターゲット１６のダメージを抑制しつつ、高いスパッタレートでスパッタリングできるので、本発明の有用性を損なうものではない。

また、上記のように構成された各実施形態に係るスパッタリング装置１、１Ａ〜１Ｄによれば、基材９１を処理空間Ｖに対向させる機構は、回転カソード５、６（５Ａ）に対向する搬送経路Ｌに沿って基材９１を回転カソード５、６（５Ａ）に対して相対的に搬送するので、基材９１が大きい場合でも、基材９１上に成膜することができる。

また、上記のように構成された各実施形態に係るスパッタリング装置１、１Ａ〜１Ｄによれば、処理空間Ｖに反応性ガスを供給する反応性ガス供給部をさらに備えるので、誘導結合アンテナ１５１、１５１Ａ〜１５１Ｂ、ロッドアンテナ１５１Ｃ、平面波プラズマ源１５１Ｄが発生する高密度プラズマによって反応性ガスのラジカルなどの活性種を基材９１の近傍で増加させることができ、さらに効率良く成膜することができる。

本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１，１Ａ〜１Ｄ スパッタリング装置
５０，５０Ａ〜５０Ｄ スパッタソース
１２ ノズル
１３ プローブ
１４ 分光器
１００ チャンバー（真空チャンバー）
１５１，１５１Ａ，１５１Ｂ 誘導結合アンテナ（高密度プラズマ源）
１５１Ｃ ロッドアンテナ（高密度プラズマ源）
１５１Ｄ 平面波プラズマ源（高密度プラズマ源）
１５３，１５３Ｃ１，１５３Ｃ２ 高周波電源
１６０，１６１ ゲート
１６３ スパッター用電源
３０ 搬送機構
３１ 搬送ローラ
４０ 加熱部
５，６，５Ａ 回転カソード
７ 支持棒
８ ベース部材
９，１０ シール軸受
１６ ターゲット
１９ 回転駆動部
２１，２２ 磁石ユニット（磁界形成部）
６０ チムニー
９０ キャリア
９１ 基材
５１０ スパッターガス供給部
５２０ 反応性ガス供給部
Ｖ 処理空間

Claims (11)

1. 内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、
   前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給部と、
   前記処理空間に成膜対象の基材を対向させる機構と、
   前記処理空間に、中心軸線を中心に回転可能に設けられ、外周がターゲット材料により被覆されている円筒状の回転カソードと、
   前記回転カソードの内部に設けられ、前記回転カソードの外周面のうち前記基材に対向する部分の近傍に磁界を形成する磁界形成部と、
   前記中心軸線を中心に前記回転カソードを前記磁界形成部に対して回転させる回転駆動部と、
   前記回転カソードにスパッター電圧を印加するスパッター用電源と、
   前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、
   前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電源と、
   を備える、スパッタリング装置。
2. 請求項１に記載のスパッタリング装置であって、
   前記高密度プラズマ源は、前記処理空間に突設されている、スパッタリング装置。
3. 請求項２に記載のスパッタリング装置であって、
   前記基材の表面と、前記高密度プラズマ源の前記基材側の端部との距離が、前記基材の表面と、前記回転カソードの周壁のうち前記磁界形成部と対向する部分の外周面との距離よりも長い、スパッタリング装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載のスパッタリング装置であって、
   前記高密度プラズマ源は、誘導結合プラズマを発生させる誘導結合プラズマ源である、スパッタリング装置。
5. 請求項４に記載のスパッタリング装置であって、
   前記誘導結合プラズマ源は、巻数が一周未満の誘導結合アンテナである、スパッタリング装置。
6. 請求項４に記載のスパッタリング装置であって、
   前記誘導結合プラズマ源は、巻数が一周の誘導結合アンテナである、スパッタリング装置。
7. 請求項４に記載のスパッタリング装置であって、
   前記誘導結合プラズマ源は、前記回転カソードの長手方向に延在するロッドアンテナである、スパッタリング装置。
8. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載のスパッタリング装置であって、
   前記高密度プラズマ源は、表面波プラズマ源である、スパッタリング装置。
9. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載のスパッタリング装置であって、
   前記高密度プラズマ源は、ＥＣＲプラズマ源である、スパッタリング装置。
10. 請求項１から請求項９の何れか１つの請求項に記載のスパッタリング装置であって、
    前記機構は、
    前記回転カソードに対向する搬送経路に沿って前記基材を前記回転カソードに対して相対的に搬送する、スパッタリング装置。
11. 請求項１から請求項１０の何れか１つの請求項に記載のスパッタリング装置であって、
    前記処理空間に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部をさらに備え、
    反応性スパッタリングによって前記基材上に成膜を行う、スパッタリング装置。