JP4152982B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて成膜を行う成膜装置及び成膜方法に関し、特に、成膜レートの向上が図られた成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や自動二輪車等のフロントランプ、リヤーランプ等に用いられるリフレクタは、例えば、プラスチック等からなる基板上に、塗装やヘキサメチルジシロキサン等から構成されるアンダーコート膜と、Ａｌ等の金属からなる反射膜と、ヘキサメチルジシロキサン等からなるトップコート膜とがこの順で積層されて構成される。
【０００３】
このようなリフレクタの製造時には、まず、下地塗装をしてアンダーコート膜を成膜するか、又は、プラズマ重合成膜装置を用いて、基板上にアンダーコート膜をプラズマ重合成膜する。その後、スパッタ成膜装置を用いてマグネトロンスパッタを行い、前記アンダーコート膜上に反射膜を成膜する。続いて、再びプラズマ重合成膜装置を用いて、前記反射膜上にトップコート膜をプラズマ重合成膜する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにプラズマ重合によりアンダーコート膜及びトップコート膜を成膜する際には、重合反応の反応レートが小さいことから、所望の膜厚の膜を成膜するのに時間を要する。このため、リフレクタの製造では生産タクトが遅くなる。
【０００５】
また、リフレクタの製造時には、上記のように、プラズマ重合成膜とマグネトロンスパッタ成膜とを、それぞれ異なる装置を用いて行うため、装置間における基板の搬送等が必要となり生産タクトがさらに遅くなる。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、生産タクトの向上を図ることが可能な成膜装置及び成膜方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る成膜装置及び成膜方法は、真空チャンバ内でプラズマを発生させ、前記プラズマを用いて基板の表面にプラズマ重合により成膜を行う成膜装置及び成膜方法であって、前記プラズマ発生のための高周波電圧を発生させる高周波電源と、前記真空チャンバ内の排気を行う排気装置と、前記プラズマ発生に用いられるプラズマ源ガスを前記真空チャンバ内に供給するプラズマ源ガス供給装置と、第１モードの前記プラズマが発生するように、前記真空チャンバの前記プラズマ源ガスの圧力を調整する制御装置と、前記プラズマ重合の重合原料を前記真空チャンバ内に供給する原料供給装置と、前記高周波電源に接続され、前記プラズマ発生のための放電を行うカソード及びアノードと、前記カソードの周囲に磁界を発生させる磁界発生装置とを備え、前記カソードが前記真空チャンバ内にマグネトロンスパッタ成膜のためのターゲットとして配置され、
前記制御装置は、前記マグネトロンスパッタ成膜時に、前記真空チャンバ内における前記プラズマ源ガスの圧力を調整して第２モードのプラズマを発生させることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、成膜時にカソードの周囲に磁界が発生しているため、この磁界にプラズマの電子がトラップされるとともにイオンが集まる。それにより、プラズマの密度が高くなるので、プラズマ重合成膜の成膜レートを向上させることが可能となる。特に、この場合、印加電圧が低くても、高い成膜レートを実現することが可能となる。したがって、高い生産タクトを実現することが可能となる。かかる構成によれば、同一の装置内において、プラズマ重合成膜だけでなくマグネトロンスパッタ成膜を行うことが可能となり、かつ、マグネトロンスパッタ成膜においても、高い成膜レートを実現することが可能となる。また、プラズマ重合成膜とマグネトロンスパッタ成膜との切り替えは、真空チャンバ内におけるプラズマ源ガスの圧力を調整することにより、容易に行うことが可能である。このように両方の成膜を実施可能である装置では、装置コストの低減化を図ることが可能となるとともに、装置の小型化を図ることが可能となる。また、特に、プラズマ重合成膜とマグネトロンスパッタ成膜とを連続して行う場合に、同一の装置内において連続して異なる方法の成膜を行うことが可能となることから、各成膜を異なる装置で行う場合のように装置間で基板を搬送する必要がなくなり、よって、生産タクトの向上がさらに図られる。
【０００９】
前記制御装置は、前記プラズマ源ガス供給装置から前記真空チャンバに供給される前記プラズマ源ガスの流量を調整することにより、前記プラズマ源ガスの圧力を調整してもよく、あるいは、前記排気装置を制御して前記真空チャンバ内の真空度を調整することにより、前記プラズマ源ガスの相対圧力を調整してもよい。
【００１０】
かかる構成によれば、プラズマ源ガスの圧力を容易に調整することが可能となる。
【００１１】
削除
【００１２】
削除
【００１３】
前記カソードが対で設けられ、前記１対のカソードが共通の前記高周波電源に接続されてもよい。
【００１４】
かかる構成では、カソードが対で設けられているため、各カソードが交互に放電の正極と負極とを形成する。このため、高周波電源に投入する電力量を増加させることが可能となり、したがって、プラズマ重合成膜及びマグネトロンスパッタ成膜において、成膜レートの向上をさらに図ることが可能となる。
【００１５】
前記真空チャンバが導電性部材で構成されており、前記高周波電圧が前記一対のカソードの間に印加され、チャンバ接続回路により、前記一対のカソードのうち正極として機能するカソードを、前記高周波電圧の極性の変化に応じて選択して、前記真空チャンバに電気的に接続してもよい。
【００１６】
かかる構成では、正極の面積が大きくなるため、Ａｌ成膜時の黄変を防止することができる。
【００１７】
前記チャンバ接続回路は、前記一対のカソードと前記真空チャンバとの間を電気的に遮断可能なように構成されていることが好ましい。
【００１８】
かかる構成とすると、黄変防止に必要な第２モードにのみ、カソードと真空チャンバとを電気的に接続するようにすることができる。
複数の前記カソード対が設けられてもよい。かかる構成とすると、さらに成膜レートを向上することができる。
【００１９】
連続したフィルム状の前記基板を、前記カソードが配置されて前記成膜が行われる前記真空チャンバ内の反応部に連続して供給する巻き出しロール及び巻き取りロールをさらに備えてもよい。
【００２０】
かかる構成によれば、反応部に連続して基板を供給して連続成膜を行うことが可能となる。ここで、前述のように、かかる構成の装置では、プラズマ重合成膜及びマグネトロンスパッタ成膜において成膜レートの向上が図られているため、速い速度で基板の供給を行うことが可能となる。したがって、かかる装置では、基板全体に速やかに成膜することができ、生産タクトが向上する。
【００２１】
前記反応部は、前記基板の供給方向上流側の第１の反応部と、前記基板の供給方向下流側の第２の反応部とに区画され、第１の高周波電源に接続された前記カソードが前記第１の反応部に配設されるとともに、第２の前記高周波電源に接続された前記カソードが前記第２の反応部に配設され、前記制御装置により、前記第１の反応部及び前記第２の反応部における各前記プラズマ源ガスの圧力がそれぞれ独立して調整されることにより、前記第１及び前記第２の反応部において、それぞれ独立して第１モード又は第２モードの前記プラズマが発生してもよい。
【００２２】
かかる構成によれば、各反応部においてそれぞれ所望のモードのプラズマを発生させることにより、プラズマ重合成膜及びマグネトロンスパッタ成膜のいずれの成膜を行うかを任意に選択することが可能となる。そして、特に、各反応部において異なるモードのプラズマを発生させることにより、反応室毎に異なる成膜を行うことが可能となる。例えば、第１の反応部において第１モードのプラズマを発生させてプラズマ重合成膜を行い、第２の反応部において第２モードのプラズマを発生させてマグネトロンスパッタ成膜を行う場合には、第１の反応部でプラズマ重合成膜された第１の膜上に、第２の反応部において、マグネトロンスパッタ成膜により第２の膜が成膜される。したがって、成膜方法の異なる複数の膜を１つのラインで成膜することが可能となり、生産タクトの向上が図られる。
【００２３】
前記プラズマ源ガス供給装置は、前記第１及び第２の反応部にそれぞれ独立して前記プラズマ源ガスを供給し、前記制御装置は、前記プラズマ源ガス供給装置を制御することにより、前記第１及び第２の反応部に供給される前記プラズマ源ガスの供給流量を反応部毎にそれぞれ独立して調整し、それにより、各前記第１及び第２の反応部における前記プラズマ源ガスの圧力をそれぞれ独立して調整してもよい。また、前記排気装置は、前記第１及び前記第２の反応部の排気をそれぞれ独立して行い、前記制御装置は、前記排気装置を制御して前記第１及び前記第２の反応部の真空度を反応部毎にそれぞれ独立して調整し、それにより、各前記第１及び第２の反応部における前記プラズマ源ガスの圧力がそれぞれ独立して調整されてもよい。
【００２４】
かかる構成によれば、第１及び第２の反応部毎に、それぞれ独立してプラズマ源ガスの圧力を容易に調整することが可能となる。
【００２５】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は上記のような構成を有し、成膜装置及び成膜方法において、高い生産タクトを実現することが可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る成膜装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、成膜装置は、導電性部材からなる真空チャンバ１と、成膜原料及びプラズマ源ガスを真空チャンバ１に供給するための原料供給装置２及び供給経路３と、原料供給装置２を制御する制御装置２５と、チャンバ内の排気を行う排気装置１４及び排気経路４と、カソード５と、カソード５の裏面（チャンバ外部側の面）に配設された永久磁石１０と、基板ホルダ７とを有する。供給経路３及び排気経路４は、チャンバ内に連通している。また、排気装置１４としては、例えば、拡散ポンプ等が用いられる。
【００２８】
カソード５は、ここではＣｕから構成されており、一部がチャンバ外部に突出し、残りの部分がチャンバ内に配置されている。基板ホルダ７は真空チャンバ１内に配置されており、チャンバ底面に固定された支持構造（図示せず）により回転可能に支持されて、チャンバ底面に平行に配置されている。基板ホルダ７は、導電性部材から構成されてもよく、非導電性部材から構成されてもよい。導電性部材から構成される場合には、成膜時における異常放電を防止することが可能となる。
【００２９】
カソード５のチャンバ外部突出部（以下、裏面側と呼ぶ）にはケーブルが接続され、このケーブルを通じて、カソード５が高周波（ＨＦ）電源１１に接続されている。ここでは、真空チャンバ１とカソード５との間に絶縁部材（図示せず）が挿入されており、両者は絶縁されている。よって、この成膜装置では、真空チャンバ１がアノードとなる。また、ＨＦ電源１１及び真空チャンバ１は、それぞれ接地されている。なお、ここでは真空チャンバ１がアノードとして機能する場合について説明するが、これ以外の構成として、アノードを別に設けた構成であってもよい。例えば、真空チャンバ１内に、アノードとして平板状の電極を配設してもよい。あるいは、基板ホルダ７を真空チャンバ１から電気的に浮かせる（絶縁する）とともにこの基板ホルダ７に高周波のコールド端子を接続することにより、基板ホルダ７をアノードとして機能させてもよい。
【００３０】
カソード５の裏面には、永久磁石１０が配置されている。永久磁石１０の配置、具体的には、配置数、配置位置、磁石形状等は、特に限定されるものではなく、後述するプラズマ重合成膜時に、効果的にプラズマのイオンを集中させることが可能な磁力線をカソード５の周囲に形成するよう、適宜設定されるのが好ましい。例えば、リング状又は棒状の永久磁石１０が単独でカソード５の裏面中央に配置されてもよく、あるいは、カソード５の外周に沿って複数の永久磁石１０が分散配置されていてもよい。
【００３１】
次に、この成膜装置の成膜動作について説明する。ここでは、成膜装置を用いて、ヘキサメチルジシロキサン（以下、ＨＭＤＳＯと呼ぶ）をプラズマ重合させてプラズマ重合成膜を行い、ポリイミドからなる基板８上に、ＨＭＤＳＯ膜を成膜する場合について説明する。
【００３２】
図１に示すように、ＨＭＤＳＯ膜の成膜時には、まず、ポリイミド基板（以下、単に基
板と呼ぶ）８を基板ホルダ７に取り付ける。この時、原料供給装置２、排気装置１４、及び、ＨＦ電源１１は停止させた状態とする。なお、カソード５の裏面に永久磁石１０が配置されていることから、カソード５の周囲には、常時、磁界５０が発生している。続いて、排気装置１４を動作させ、排気経路４を通して真空チャンバ１内の排気を行い、チャンバ内を所定の真空状態（例えば５．０×１０^-3Ｐａ）とする。
【００３３】
上記のようにしてチャンバ内の排気を行った後、原料供給装置２から供給経路３を通して真空チャンバ１内に、プラズマ源たるＯ₂ガスを供給する。ここで、成膜装置では、チャンバ内のプラズマ源たるＯ₂ガスの圧力によって、チャンバ内で発生させたプラズマが、マグネトロンスパッタ及びプラズマ重合のいずれに用いられるものであるかが決まる。以下においては、マグネトロンスパッタに用いられるプラズマの状態を、第２モードと呼び、重合反応に用いられるプラズマの状態を、第１モードと呼ぶ。
【００３４】
図２は、チャンバ内のＯ₂ガスの圧力と、チャンバ内で行われるマグネトロンスパッタ成膜における成膜レートとの関係を模式的に示す図である。図２に示すように、チャンバ内のＯ₂ガスの圧力が所定圧力Ａ（例えば２．０×１０^-1Ｐａ）以下の場合には、チャンバ内にメタルモードのプラズマが発生し、それゆえ、カソード５を構成するＣｕがこのプラズマによりマグネトロンスパッタされて基板表面にＣｕ膜が成膜される。また、Ｏ²ガスの圧力が所定圧力Ｂ（例えば５．０Ｐａ）以上の場合には、チャンバ内に第１モードのプラズマが発生し、それゆえ、カソード５がスパッタされることはなく、このプラズマを用いてプラズマ重合のみが行われる。また、Ｏ₂ガスの圧力が所定圧力Ａと所定圧力Ｂとの間（例えば２．０×１０^-1〜５．０Ｐａ）の範囲の場合には、発生したプラズマが第２モード及び第１モードの両方の状態を取りうる。
【００３５】
このように、プラズマ源たるＯ₂ガスの圧力によって成膜方法が選択されることから、ここでは、チャンバ内においてプラズマ重合成膜が行われるように、チャンバ内のＯ₂ガスの圧力を所定圧力Ｂ以上に調整する。チャンバ内のＯ₂ガスの圧力を調整する方法として、具体的にここでは、Ｏ₂ガスの供給源たる原料供給装置２を制御装置２５によって制御することにより、チャンバ内に供給するＯ₂ガスの供給流量を調整している。なお、Ｏ₂ガスの供給量を調整する以外に、排気装置１４を制御してチャンバ内の真空度を調整してチャンバ内におけるＯ₂ガスの相対圧力を調整する方法等がある。このようにしてチャンバ内のＯ₂ガスの圧力を調整することにより、成膜装置では、後述するように、第１モードのプラズマを発生させることが可能となる。
【００３６】
続いて、基板ホルダ７を回転させてポリイミド基板８を回転させるとともに、ＨＦ電源１１を動作させ、ＨＦ電圧、すなわち２０ｋＨｚ以上３５０ｋＨｚ未満の高周波電圧をケーブルを介してカソード５及び真空チャンバ１に与える。それにより、カソード５と真空チャンバ１との間でグロー放電が起こり、真空チャンバ１内のＯ₂ガスが、イオンと電子に電離して、第１モードのプラズマが形成される。
【００３７】
次に、この第１モードのプラズマを用いて、プラズマ重合成膜を行う。プラズマ重合成膜では、まず、プラズマを発生させた状態で、原料供給装置２から供給経路３を通してチャンバ内に、プラズマ重合の反応原料たるＨＭＤＳＯガスを供給する。ＨＭＤＳＯガスが供給されたチャンバ内では、以下のようなプラズマ重合反応が進行する。
【００３８】
図３は、ＨＭＤＳＯのプラズマ重合反応の様子を示す模式図であり、図４は、重合の反応式である。図３及び図４に示すように、ＨＭＤＳＯモノマ粒子は、プラズマにより励起されてイオン化及びラジカル化（活性化）され、このラジカル化されたＨＭＤＳＯモノマが、ラジカル重合反応をへて、ＨＭＤＳＯのポリマとなる。このＨＭＤＳＯポリマが、基板８の表面で拡散して堆積する。それにより、基板８の表面に、ＨＭＤＳＯポリマからなるＨＭＤＳＯ膜が形成される。このラジカル重合反応では、ＨＭＤＳＯの主鎖方向（横方向）に重合が進行するとともに、分岐鎖方向（縦方向）にも重合が進行する。したがって、このように縦方向及び横方向の両方向に重合が進行することにより、成膜されたＨＭＤＳＯ膜では、膜厚が薄くても高い強度を実現できる。
【００３９】
ここで、上記の重合の際、カソード５の周囲には、永久磁石１０によって磁界５０が発生している。このため、この磁界５０によってプラズマの電子５１がトラップされ、これに伴ってイオンが集まりイオン濃度が高くなるので、プラズマの密度が高くなる。それにより、重合原料のイオン化及びラジカル化が効果的に促進され、その結果、磁界を発生させない場合に比べて、プラズマ重合成膜の成膜レートの向上が効果的に図られる。したがって、本実施の形態の装置では、生産タクトの向上が効果的に図られる。また、かかる構成では、カソード５に印加する電圧が低くても、高い成膜レートを実現することができるので、高い生産効率を実現することが可能となる。
【００４０】
なお、上記においては、ＨＦすなわち２０ｋＨｚ〜３５０ｋＨｚの高周波によりプラズマ重合成膜を行っているが、本実施の形態の変形例として、ＲＦ（すなわち１３．５６ＭＨｚ）の高周波によりプラズマ重合成膜を行ってもよい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る成膜装置は、実施の形態１の成膜装置と同様の構成を有する。それゆえ、図１を参照して本実施の形態を説明する。本実施の形態の成膜装置では、実施の形態１の成膜装置と同様にしてプラズマ重合が行われる。そしてさらに、この成膜装置では、チャンバ内に第２モードのプラズマを発生させることにより、以下のようにマグネトロンスパッタ成膜を行う。
【００４１】
すなわち、この成膜装置では、プラズマ重合成膜時に、実施の形態１において前述したように、チャンバ内のＯ₂ガスの圧力を調整して所定圧力Ｂ以上に設定することにより第１モードのプラズマを発生させ、それにより、プラズマ重合成膜を行ってＨＭＤＳＯ膜を成膜する。一方、マグネトロンスパッタ成膜を行う際には、ＨＭＤＳＯの供給を停止するとともに、チャンバ内で発生するプラズマが第２モードとなるように、チャンバ内のＯ₂ガスの圧力を調整して所定圧力Ａ以下に設定する（図２参照）。ここでは、例えば、原料供給装置２を制御装置２５で制御することにより、チャンバ内に供給されるＯ₂ガスの流量を、プラズマ重合成膜時よりも少ない量に調整してＯ₂ガスの圧力の調整を行う。
【００４２】
このようにしてチャンバ内に第２モードのプラズマを発生させることにより、このプラズマを用いてマグネトロンスパッタ成膜が行われる。ここでは、Ｃｕからなるカソード５が、電極として機能するだけではなく、マグネトロンスパッタ成膜のターゲットとして機能する。マグネトロンスパッタを詳細に説明すると、まず、第２モードのプラズマの電子５１が、カソード５の周囲に生じた磁界５０にトラップされ、それに伴って、カソード５の周囲にイオンが集中し、プラズマの密度が高くなる。そして、このイオンがターゲットたるカソード５に衝突することにより、カソード５からＣｕ原子がはじき出され、これが基板表面に拡散及び堆積してＣｕ膜が成膜される。
【００４３】
以上のように、本実施の形態の成膜装置は、プラズマ重合成膜とマグネトロンスパッタ成膜との両方に適用することが可能であり、かつ、両方の成膜において、高い成膜レートを実現することが可能となる。特に、ここでは、チャンバ内のＯ₂ガスの圧力を調整することにより、容易に成膜方法を切り替えることができるので、複雑な構成を必要としない。
【００４４】
かかる成膜装置では、プラズマ重合成膜のみを行う場合、及び、マグネトロンスパッタ成膜のみを行う場合にも有効であるが、プラズマ重合成膜とマグネトロンスパッタ成膜とを連続して行う場合、例えば、基板８上にＨＭＤＳＯ膜とＣｕ膜とを順次成膜する場合等に、特に有効である。この場合、１つの装置によって、異なる方法の成膜を連続して行うことができるので、各成膜をそれぞれ異なる装置を用いて行う場合のような装置間での基板搬送工程が不要となる。それゆえ、生産タクトの向上をさらに図ることが可能となるとともに、装置コストの低減化及び装置のコンパクト化を図ることが可能となる。また、共通のカソード５を用いてプラズマ重合成膜とマグネトロンスパッタ成膜とを行うと、プラズマ重合成膜時にカソード５に付着した汚れを、マグネトロンスパッタ成膜時に除去することが可能となる。このため、プラズマ重合成膜時にカソード５に付着した汚れが及ぼす電極への影響を抑制することが可能となり、良好な電極特性を保つことが可能となる。
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る成膜装置の構成を示す模式図である。本実施の形態の成膜装置は、実施の形態１の成膜装置と同様の構造を有するが、カソードが対になって配置されている点が異なっている。
【００４５】
すなわち、本実施の形態の成膜装置は、Ｃｕからなる一対のカソード５Ａ，５Ｂを有し、各カソード５Ａ，５Ｂは、一部がチャンバ内に配置されるとともに残りがチャンバ外部に配置されている。カソード５Ａ，５Ｂと真空チャンバ１とは、絶縁部材により絶縁されている。カソード５Ａ，５Ｂは、基板ホルダ７の直径の延長線４５に対して対称で、かつ、カソード５Ａ，５Ｂの主面の法線が前記延長線４５に対して所定の角度傾斜して配置される。このカソード５Ａ，５Ｂの傾斜角度θＡ，θＢは、プラズマ重合成膜及びマグネトロンスパッタ成膜に最適な角度に設定されており、例えば１５°程度である。各カソード５Ａ，５Ｂは、ケーブルを介して、共通のＨＦ電源１１に接続されている。なお、本実施の形態では、ＨＦ電源１１の一対の出力端子は、大地（接地端子）とは絶縁されている。また、各カソード５Ａ，５Ｂの裏面には、永久磁石１０ａ，１０ｂがそれぞれ配設されている。
【００４６】
この成膜装置では、実施の形態１の場合と同様にしてプラズマ重合成膜が行われるが、以下の点が実施の形態１とは異なっている。すなわち、ここでは、プラズマ重合成膜時に、ケーブルを通してＨＦ電源１１からＨＦ電圧がカソード５Ａ，５Ｂに与えられ、それにより、カソード５Ａ，５Ｂが交互に駆動して交互に放電の負極と正極とをなし、カソード５Ａ，５Ｂの間でグロー放電が行われて第１モードのプラズマが発生する。この第１モードのプラズマにより、プラズマ重合成膜のみが行われ、それにより、ＨＭＤＳＯ膜が成膜される。
【００４７】
ここで、上記のように、本実施の形態の装置では、カソード５Ａ，５Ｂが交互に駆動するため、カソードが１つの場合に比べて、ＨＦ電源１１に投入できる電力量（パワー）が増加する。したがって、ＨＦ電源１１に投入する電力を増加させることが可能となり、その結果、プラズマ重合成膜時における成膜レートをより効果的に向上させることが可能となる。それゆえ、成膜時間の短縮をさらに図ることが可能となり、よって、実施の形態１において前述した効果に加えて、装置の構成を大きく変化させることなく生産タクトの向上をさらに図ることが可能となる。また、対になったカソード５Ａ，５Ｂを用いることにより、絶縁物のスパッタも可能となる。
【００４８】
また、本実施の形態の成膜装置では、実施の形態２において前述したように、チャンバ内のＯ₂ガスの圧力を調整してチャンバ内に第２モードのプラズマを発生させることにより、カソード５Ａ，５Ｂをターゲットとしてマグネトロンスパッタ成膜を行うことが可能である。このようなマグネトロンスパッタ成膜時には、上記のプラズマ重合成膜の場合と同様、カソード５Ａ，５Ｂが交互に駆動して交互に放電の負極と正極とをなし、それにより、カソード５Ａ，５Ｂの間でマグネトロン放電が行われて第２モードのプラズマが発生する。このプラズマを用いて、ターゲットたるカソード５Ａ，５Ｂがスパッタされてマグネトロンスパッタ成膜が行われ、Ｃｕ膜が成膜される。このマグネトロンスパッタ成膜では、上記のプラズマ重合の場合と同様、カソード５Ａ，５Ｂが対で設けられているため、カソードが１つの場合に比べて、ＨＦ電源１１に投入できる電力量（パワー）が増加する。したがって、ＨＦ電源１１に投入する電力を増加させることが可能となり、その結果、マグネトロンスパッタ成膜時における成膜レートをより効果的に向上させることが可能となる。
【００４９】
このように、本実施の形態の成膜装置では、実施の形態２において前述した効果が得られるとともに、１対のカソード５Ａ，５Ｂを用いていることから、両成膜方法においてさらに高い成膜レートを実現することが可能である。それゆえ、カソードが１つの場合よりも、成膜時間の短縮がさらに図られ、より生産タクトの向上が図られる。
【００５０】
本実施の形態の変形例として、ターゲットたるカソード５Ａ及びカソード５Ｂが、それぞれ異なる材料から構成されてもよい。この場合には、異なる元素を含む多元素膜を、マグネトロンスパッタにより成膜することが可能となる。
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４に係る成膜装置の構成を示す模式図である。図６に示すように、本実施の形態の成膜装置は、カソードが対になって配設された実施の形態３と同様の構成を有するが、カソード対が複数組配置された点が異なっている。
【００５１】
すなわち、本実施の形態の成膜装置では、真空チャンバ１の外部に、ＨＦ電源１１の他にＨＦ電源１１'が配設され、ＨＦ電源１１に接続される１対のカソード５Ａ，５Ｂと、ＨＦ電源１１'に接続される１対のカソード５Ｃ，５Ｄとが配設される。これらのカソード５Ａ〜５Ｄは、Ｃｕからなり、裏面に永久磁石１０ａ，１０ｂ，１０'ｃ，１０'ｄがそれぞれ配置されている。
【００５２】
カソード５Ｃとカソード５Ｄとは、カソード５Ａとカソード５Ｂとの対称軸である前述の基板ホルダ７の直径の延長線４５に対して対称である。そして、カソード５Ａ，５Ｂと同様に、一部がチャンバ内に配置されるとともに残りがチャンバ外部に配置され、かつ、カソード５Ｃ，５Ｄの主面の法線が前記延長線４５に対して所定の角度傾斜して配置される。その傾斜角度は、プラズマ重合成膜及びマグネトロンスパッタ成膜において最適な角度に設定され、例えば１５°程度である。ここでは、カソード５Ａ，５Ｂの前記傾斜角度と、カソード５Ｃ，５Ｄの前記傾斜角度とが等しい。また、カソード５Ｃ，５Ｄと真空チャンバ１とは、絶縁部材により絶縁されている。そして、各カソード５Ｃ，５Ｄは、ケーブルを介して、ＨＦ電源１１'に接続されている。
【００５３】
カソード５Ａとカソード５Ｃとは、前述のカソード５Ｃ，５Ｄの対称軸と直交する基板ホルダ７の直径の延長線に対して対称である。また、カソード５Ｂとカソード５Ｄとは、前述のカソード５Ａ，５Ｃの対称軸に対して対称となっている。したがって、２対のカソード５Ａ，５Ｂと５Ｃ，５Ｄとは、基板ホルダ７を挟んで対向して配置されている。
【００５４】
本実施の形態の成膜装置においては、以下のようにして、プラズマ重合成膜が行われる。まず、プラズマ重合成膜時には、ＨＦ電源１１からケーブルを通してカソード５Ａ，５Ｂに高周波電圧を与えるとともに、ＨＦ電源１１'からケーブルを通してカソード５Ｃ，５Ｄに高周波電圧を与える。それにより、カソード５Ａ，５Ｂが交互に駆動して交互に放電の正極と負極とをなし、カソード５Ａ，５Ｂでグロー放電が行われて第１モードのプラズマが発生する。また、カソード５Ｃ，５Ｄが交互に駆動して交互に放電の正極と負極とをなし、カソード５Ｃ，５Ｄでグロー放電が行われて第１モードのプラズマが発生する。そして、この第１モードのプラズマを用いてプラズマ重合成膜が行われ、ＨＭＤＳＯ膜が成膜される。このようなプラズマ重合成膜においては、実施の形態３において前述したように、カソード５Ａ，５Ｂが対になっているため、ＨＦ電源１１に投入する電力量を増加させることが可能となり、また、カソード５Ｃ，５Ｄについても、同様に電力量を増加させることが可能となる。このため、複数組のカソード対を用いたプラズマ重合成膜においては、成膜レートの向上をさらに図ることが可能となり、例えば、膜厚の大きな膜を短時間で作製することが可能となる。
【００５５】
また、本実施の形態の成膜装置では、実施の形態３の場合と同様、以下のようにして、各カソード５Ａ〜５Ｄをターゲットとしてマグネトロンスパッタ成膜を行うことが可能である。すなわち、この成膜装置におけるマグネトロンスパッタ成膜時には、上記のプラズマ重合成膜の場合と同様、カソード５Ａ，５Ｂが交互に駆動して交互に放電の負極と正極とをなし、それにより、カソード５Ａ，５Ｂの間でマグネトロン放電が行われて第２モードのプラズマが発生し、また、カソード５Ｃ，５Ｄが交互に駆動して交互に放電の負極と正極とをなし、それにより、カソード５Ｃ，５Ｄの間でマグネトロン放電が行われて第２モードのプラズマが発生する。そして、この第２モードのプラズマを用いて、ターゲットたるカソード５Ａ〜５Ｄがスパッタされてマグネトロンスパッタ成膜が行われ、Ｃｕ膜が成膜される。このようなマグネトロンスパッタ成膜においては、実施の形態３において前述したように、カソード５Ａ，５Ｂが対になっているため、ＨＦ電源１１に投入する電力量を増加させることが可能となり、また、カソード５Ｃ，５Ｄについても、同様に電力量を増加させることが可能となる。このため、複数組のカソード対を用いたマグネトロンスパッタ成膜においては、成膜レートの向上をさらに図ることが可能となる。
【００５６】
このように、本実施の形態の成膜装置では、カソード対を用いるので実施の形態３において前述した効果が得られ、さらに、ここでは複数組のカソード対を用いるので、プラズマ重合成膜及びマグネトロンスパッタ成膜の両方において、さらに高い成膜レートを実現することが可能である。それゆえ、成膜時間の短縮がさらに図られ、より生産タクトの向上が図られる。
【００５７】
なお、上記においては２組のカソード対が配設される場合について説明したが、２組以上のカソード対を配設してよい。また、本実施の形態の変形例として、ターゲットたるカソード５Ａ〜５Ｄがそれぞれ異なる材料から構成されてもよく、この場合には、マグネトロンスパッタ成膜により、異なる元素を含む多元素膜、あるいは、異なる材料からなる膜が積層された多層膜を成膜することができる。
【００５８】
上記の実施の形態１〜４において、カソードの配置位置は、これに限定されるものではない。また、これらの実施の形態１〜４では、基板ホルダ７を配置してこれに基板８を取り付ける構成について説明したが、基板ホルダ７を配設せずに、例えば、基板自体に回転軸を取り付けて基板８を回転可能とした構成としてもよい。
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５に係る成膜装置の構成を模式的に示す側方断面図である。図７に示すように、本実施の形態の成膜装置は、２組のカソード対を備えたロールコータ式の装置であり、内部に基板搬送構造１３が配設された真空チャンバ１と、基板搬送構造１３を回転駆動させる回転駆動装置１２と、成膜原料及びプラズマ源ガスをチャンバ内の反応室２０に供給するための原料供給装置２及び供給経路３と、原料供給装置２を制御する制御装置２５と、チャンバ内を排気するための排気装置１４及び排気経路４と、反応室２０に配置されたカソード対５Ａ，５Ｂと５Ｃ，５Ｄがケーブルを介してそれぞれ接続されるＨＦ電源１１，１１'とを備える。ＨＦ電源１１，１１'及び真空チャンバ１は、それぞれ接地されている。
【００５９】
真空チャンバ１の内部は隔壁２２によって区画されており、それにより、反応室２０が形成されている。反応室２０は、供給経路３を介して原料供給装置２に接続され、２組のカソード対５Ａ，５Ｂと５Ｃ，５Ｄとが配置されている。この反応室２０において、後述のようにプラズマ重合成膜が行われる。反応室２０に配置された各カソード５Ａ〜５Ｄは、Ｃｕからなり、後述のキャンロール１７の回転軸に沿って延びる矩形状を有する。このようなカソード５Ａ〜５Ｄが、キャンロール１７のロール面に沿うように配置され、例えば、支持構造（図示せず）によってチャンバ１の側壁に支持されている。各カソード５Ａ〜５Ｄの裏面（すなわち、キャンロール１７と反対側の面）には、永久磁石１０ａ，１０ｂ，１０'ｃ，１０'ｄが配置されている。永久磁石１０ａ，１０ｂ，１０'ｃ，１０'ｄの配置は、特に限定はされないが、プラズマ中の電子を効率よくトッラプしてプラズマ密度を高めることが可能な磁力線をカソード５Ａ〜５Ｄの周囲に形成するように、適宜配置されるのが好ましい。
【００６０】
また、チャンバ内には、巻回されたフィルム状の連続基板８'を反応室２０に通流させる基板搬送構造１３が設けられている。基板搬送構造１３は、具体的には、基板８'を反応室２０に送り出すように回転する巻き出しロール１５と、巻き出しロール１５から送り出された基板８'をキャンロール１７に導く回転自在な送り側ガイドロール１６と、反応室２０と対向するように配置され、基板８'の表面（成膜面）がカソード５Ａ〜５Ｄと対向するように基板８'を裏面（すなわち、成膜面の反対側の面）から接触支持する、回転自在なキャンロール１７と、キャンロール１７を挟んで送り側ガイドロール１６と水平方向で対向し、キャンロール１７を通過した基板８'を巻き取りロール１９に導く回転自在な巻き取り側ガイドロール１８と、キャンロール１７を挟んで巻き出しロール１５と水平方向で対向し、基板８'を巻き取るように回転する巻き取りロール１９とから構成されている。
【００６１】
巻き出しロール１５と巻き取りロール１９とは同一形状を有し、送り側ガイドロール１６と巻き取り側ガイドロール１８とは同一形状を有する。キャンロール１７は、反応室２０と基板８'との対向する面積が広くなるように、反応室２０に対応して大径に形成されている。また、巻き出しロール１５及び巻き取りロール１９は、チャンバ外部に設けられた回転駆動装置１２に接続されている。回転駆動装置１２はモータ（図示せず）を備え、このモータの回転を制御することにより、巻き出しロール１５及び巻き取りロール１９の回転が制御される。それにより、基板８'の搬送速度や張力が調整される。送り側及び巻き取り側ガイドロール１６，１８とキャンロール１７とは、巻き出し及び巻き取りロール１５，１９の回転によって搬送される基板８'の動作に応じて回転する。キャンロール１７の内部には、基板８'を冷却するためのクーリングコイル２１が配置されている。これらの各ロール１５〜１９は、絶縁性部材から構成され、両端部が、例えば支持構造（図示せず）によって真空チャンバ１の側壁に支持されている。各ロール１５〜１９は、回転軸が水平となるように配置されている。
【００６２】
次に、この成膜装置を用いてプラズマ重合成膜を行う場合について説明する。プラズマ重合成膜時には、まず、基板８'を巻き出しロール１５に配置するとともに、この基板８'を、送り側ガイドロール１６、キャンロール１７、及び、巻き取り側ガイドロール１８をへて、巻き取りロール１９に張架する。この時、原料供給装置２、排気装置１４、及び、ＨＦ電源１１，１１'は停止させた状態とする。続いて、排気装置１４を動作させ、排気経路４を通じて排気を行い、チャンバ内を所定の真空状態（例えば５．０×１０^-3Ｐａ）とする。
【００６３】
続いて、原料供給装置２から供給経路３を通して、プラズマ源たるＯ２ガスを反応室２０に供給する。ここでは、前述のように、プラズマ重合に用いられる第１モードのプラズマを発生させるため、反応室２０内のＯ２ガスの圧力が所定圧力Ｂ以上となるように、制御装置２５が原料供給装置２を制御してＯ２ガスの供給流量を調整する。
【００６４】
続いて、ＨＦ電源１１，１１'を動作させ、ＨＦ電圧をケーブルを介して各カソード５Ａ〜５Ｄに与える。それにより、反応室２０において、実施の形態４の場合と同様に、カソード５Ａ，５Ｂ間及びカソード５Ｄ，５Ｃ間でグロー放電が起こり、第１モードのプラズマが発生する。そして、このようなプラズマ発生下において、原料供給装置２から供給経路３を通して、反応室２０内に、ＨＭＤＳＯガスを供給する。そして、回転駆動装置１２を動作させることにより巻き出しロール１５と巻き取りロール１９とを回転させ、巻き出しロール１５側から巻き取りロール１９側に連続的に基板８'を搬送する。
【００６５】
前述のように、反応室２０では、第１モードのプラズマが発生していることから、反応室２０にＨＭＤＳＯガスを供給することにより、プラズマ重合成膜が行われる。それにより、反応室２０を通過する基板８'の表面に、ＨＭＤＳＯ膜が成膜される。そして、プラズマ重合成膜が行われる反応室２０に、基板搬送構造１３によって基板８'が連続的に供給されることにより、フィルム状の基板８'に連続してＨＭＤＳＯ膜を成膜することが可能となる。
【００６６】
ここで、上記のような基板搬送構造１３を用いて連続成膜を行う（具体的にはロールコータ式）構成は、反応室２０におけるプラズマ重合成膜時の成膜レートが高くないと適用できないが、本実施の形態の成膜装置では、実施の形態４において前述したように、カソード５Ａ〜５Ｄの裏面に配置された永久磁石１０ａ，１０ｂ，１０'ｃ，１０'ｄによって成膜レートの向上が図られるとともに、対になったカソードを複数組用いることによっても成膜レートの向上が図られているため、かかる構成の適用が可能である。そして、このように連続成膜が可能となることから、本実施の形態の成膜装置では、生産効率の向上が効果的に図られる。
【００６７】
さらに、本実施の形態の成膜装置では、実施の形態４の場合と同様、上記のプラズマ重合成膜に限らず、マグネトロンスパッタ成膜を行うことが可能である。例えば、上記のプラズマ重合成膜によりＨＭＤＳＯ膜を連続して形成した基板８'を、巻き取りロール１９側で一旦巻き取り、その後、再び、巻き出しロール１５に配置する。この場合、ＨＭＤＳＯ膜が成膜された面が反応室２０と対向するように、基板８'を配置する。そして、排気装置１４を動作させてチャンバ内の排気を行った後、原料供給装置２を動作させてＯ₂ガスの供給を行う。ここで、マグネトロンスパッタ成膜時には、反応室２０内において第２モードのプラズマが発生するように、制御装置２５による原料供給装置２の制御を行い、Ｏ２ガスの供給流量を調整して反応室２０内のＯ₂ガスの圧力を所定圧力Ａ以下にする。
【００６８】
続いて、ＨＦ電源１１，１１'を動作させ、ＨＦ電圧をケーブルを介して各カソード５Ａ〜５Ｄに与える。それにより、反応室２０において、実施の形態４の場合と同様に、カソード５Ａ，５Ｂ間及びカソード５Ｄ，５Ｃ間でマグネトロン放電が起こり、第２モードのプラズマが形成される。そして、このプラズマ発生下において、回転駆動装置１２を動作させることにより巻き出しロール１５と巻き取りロール１９とを回転させ、巻き出しロール１５側から巻き取りロール１９側に連続的に基板８'を搬送する。反応室２０では、第２モードのプラズマによりターゲットたるカソード５Ａ〜５Ｄがスパッタされ、それにより、前述のＨＭＤＳＯ膜上に、さらにＣｕ膜がマグネトロンスパッタ成膜される。そして、マグネトロンスパッタ成膜が行われる反応室２０に、連続的に基板８'が供給されることにより、フィルム状の基板８'に連続してＣｕ膜を成膜することが可能となる。
【００６９】
ここで、実施の形態４において前述したように、カソード５Ａ〜５Ｄの裏面に永久磁石１０ａ，１０ｂ，１０'ｃ，１０'ｄが配置されるとともに複数組のカソード対５Ａ，５Ｂと５Ｃ，５Ｄが配設された装置の構成では、上記のマグネトロンスパッタ成膜において、成膜レートの向上が効果的に図られているため、高い成膜レートが要求されるロールコータ式の構成を適用することが可能である。そして、ロールコータ式の成膜装置では、フィルム状の基板８'に連続して成膜を行うことが可能となることから、生産効率の向上が効果的に図られる。
【００７０】
以上のように、本実施の形態の成膜装置によれば、同一の装置を用いてプラズマ重合成膜とマグネトロンスパッタ成膜とを行うことが可能となり、かつ、両成膜方法において、高い成膜レートを実現することが可能となる。特に、このようなロールコータ式構成では、基板搬送構造１３によって基板８'を連続して反応室２０に供給し成膜を行うことができるため、高い生産効率を実現することが可能となる。
【００７１】
上記においては、２対のカソード５Ａ，５Ｂ、５Ｃ，５Ｄを同時に用いてプラズマ重合成膜、又は、マグネトロンスパッタ成膜を行う場合について説明したが、これ以外に、本実施の形態の変形例として、例えば、基板搬送方向上流側のカソード対５Ａ，５Ｂを用いてプラズマ重合成膜によりＨＭＤＳＯ膜を成膜し、かつ、これと同時に、下流側のカソード対５Ｃ，５Ｄを用いて、上流側（すなわちカソード５Ａ，５Ｂ側）から搬送されてきた基板８'のＨＭＤＳＯ膜上に、マグネトロンスパッタ成膜によりＣｕ膜を成膜してもよい。以下、変形例の詳細について説明する。
【００７２】
図８は、本実施の形態の変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す側部断面図である。図８に示すように、本例の成膜装置は、図７の成膜装置と同様の構成を有するが、以下の点が異なっている。すなわち、本例では、チャンバ内に、基板搬送方向上流側に位置する第１の反応室２０ａと、下流側に位置する第２の反応室２０ｂとが設けられており、第１の反応室２０ａに一対のカソード５Ａ，５Ｂが配置され、第２の反応室２０ｂに一対のカソード５Ｃ，５Ｄが配置されている。また、チャンバ内全体の排気を行う排気装置１４及び排気経路４の他に、第１の反応室２０ａの排気を行う排気装置１４ａ及び排気経路４ａと、第２の反応室２０ｂの排気を行う排気装置１４ｂ及び排気経路４ｂとがそれぞれ配設されている。排気装置１４ａ，１４ｂとしては、例えば、ターボ分子ポンプ等が用いられる。また、第１の反応室２０ａにＨＭＤＳＯとＯ２ガスとを供給する原料供給装置２ａ及び供給経路３ａが設けられるとともに、第２の反応室２０ｂにＯ２ガスを供給する原料供給装置２ｂ及び供給経路３ｂが設けられている。そして、原料供給装置２ａ，２ｂ及び排気装置１４ａ，１４ｂは、制御装置２５によって制御される。
【００７３】
上記構成の成膜装置では、第１及び第２の反応室２０ａ，２０ｂにおいて、以下のようにそれぞれ独立にＯ２ガスの圧力を調整することが可能であり、それにより、第１の反応室２０ａで第１モードのプラズマを発生させ、第２の反応室２０ｂで第２モードのプラズマを発生させることが可能となる。すなわち、本例の装置では、第１及び第２の反応室２０ａ，２０ｂにそれぞれ排気装置１４ａ，１４ｂが配設されているため、各排気装置１４ａ，１４ｂをそれぞれ制御装置２５で独立制御することにより、反応室毎に真空度を調整することが可能であり、また、第１及び第２の反応室２０ａ，２０ｂにそれぞれ原料供給装置２ａ，２ｂが配設されているため、各原料供給装置２ａ，２ｂを制御装置２５によりそれぞれ独立に制御することで、反応室毎にＯ₂ガスの供給流量を調整することが可能である。このように、第１及び第２の反応室２０ａ，２０ｂにおいて、それぞれ独立して真空度及びＯ₂ガス供給流量を調整することにより、各反応室２０ａ，２０ｂにおいて、それぞれ独立してＯ₂ガスの圧力を調整することが可能となる。したがって、ここでは、第１の反応室２０ａでは、第１モードのプラズマが発生するようにＯ₂ガスの圧力を所定圧力Ｂ以上とし、一方、第２の反応室２０ｂでは、第２モードのプラズマが発生するようにＯ₂ガスの圧力を所定圧力Ａ以下とする。
【００７４】
かかる構成によれば、第１の反応室２０ａにおいて、第１モードのプラズマを用いたプラズマ重合成膜により、ＨＭＤＳＯ膜を成膜することができ、一方、第２の反応室２０ｂにおいて、第２モードのプラズマを用いたマグネトロンスパッタ成膜により、Ｃｕ膜を成膜することが可能となる。そして、第１の反応室２０ａを通過した基板８'が第２の反応室２０ｂに連続して供給されることにより、第１の反応室２０ａにおいて成膜されたＨＭＤＳＯ膜上に、第２の反応室２０ｂにおいて、Ｃｕ膜を成膜することが可能となる。それゆえ、本例の装置によれば、ＨＭＤＳＯ膜とＣｕ膜とが積層された多層膜を、１つのラインによって成膜することが可能となる。
【００７５】
本実施の形態及びその変形例において、カソードの配置（位置や配置数等）は、上記に限定されるものではない。例えば、カソードを、基板よりも装置の中心側に配置した構成であってもよく、この場合には、カソードが配置された側の基板表面に、膜が成膜される。また、カソードを対で設けずに、実施の形態１のように単独で配置してもよい。あるいは、２組以上のカソード対を配置してもよい。さらに、基板搬送方向に沿って、２つ以上の反応室を設けてもよい。
（実施の形態６）
実施の形態３によれば高い成膜レートが得られることは前述の通りである。ところが、実施の形態３では、第２モードにおいて、Ａｌ膜を成膜した場合に、形成された膜が黄変するという問題が生じた。正確には、黄変を生じることなく成膜することは可能であるが、そのような黄変を生じない成膜条件の範囲が狭いため、その成膜条件を外れて黄変を生じ易いということである。
【００７６】
本件発明者は、この黄変の原因を検討した結果、通常のＤＣスパッタ成膜（１つのカソードを用い、カソード及び真空チャンバをそれぞれ負極及び正極として機能させるスパッタ成膜）では黄変が発生せず、実施の形態３では黄変が発生するという事実から、この黄変は、通常のＤＣスパッタ成膜と実施の形態３との構成上の相違、すなわち、放電時における正極の面積が小さいことに起因するという結論に達した。正極の面積が小さいと、正極として機能しているカソード５Ａ，５Ｂの反応性が発現されやすいため、黄変を生じるのであると考えられる。従って、第２モードの放電時における正極の面積を大きくすることにより黄変を防止することができる。
【００７７】
本発明の実施の形態６はこの黄変を防止する実施の形態を例示するものである。
【００７８】
図９は本発明の実施の形態６に係る成膜装置の構成を示す模式図である。図９において、図５と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００７９】
図９において、本実施の形態では、一対のカソード５Ａ，５Ｂを、その正極時に真空チャンバ１に、それぞれ、電気的に接続するチャンバ接続回路３１が設けられている。その他の点は実施の形態３と同様である。
【００８０】
チャンバ接続回路３１は、一対のダイオードＤ１，Ｄ２とオン・オフスイッチＳＷとで構成されている。具体的には、ＨＦ電源１１の一方の出力端子とカソード５Ａとの間の配線にダイオードＤ１のｐ側端子が接続され、ＨＦ電源１１の他方の出力端子とカソード５Ｂとの間の配線にダイオードＤ２のｐ側端子が接続されている。そして、ダイオードＤ１及びダイオードＤ２のｎ側端子がオン・オフスイッチＳＷを介して真空チャンバ１に接続されている。オン・オフスイッチＳＷは、手動又は図示されない制御装置の制御により動作させられる。
【００８１】
次に、以上のように構成された真空成膜装置の動作を説明する。
第１モードの全期間中、オン・オフＳＷはオフ状態に維持される。これにより、カソード５Ａ，５Ｂは真空チャンバ１とは電気的に遮断される。
一方、第２モードの全期間中、オン・オフＳＷはオン状態に維持される。そして、ＨＦ電源１１によりＨＦ電圧がカソード５Ａ，５Ｂに印加されると、カソード５Ａが正極でカソード５Ｂが負極のときには、ダイオードＤ１が導通するともにダイオードＤ２が遮断し、それにより、カソード５Ａが真空チャンバ１と電気的に接続され、カソード５Ｂが真空チャンバ１と電気的に遮断される。それより、カソード５Ａ及び真空チャンバ１が正極として機能する一方、カソード５Ｂが負極として機能して、カソード５Ａ及び真空チャンバ１とカソード５Ｂとの間で放電が発生する。
一方、カソード５Ｂが正極でカソード５Ａが負極のときには、ダイオードＤ２が導通するともにダイオードＤ１が遮断し、それにより、カソード５Ｂが真空チャンバ１と電気的に接続され、カソード５Ａが真空チャンバ１と電気的に遮断される。それより、カソード５Ｂ及び真空チャンバ１が正極として機能する一方、カソード５Ａが負極として機能して、カソード５Ｂ及び真空チャンバ１とカソード５Ａとの間で放電が発生する。
【００８２】
これにより、カソード５Ａ及びカソード５Ｂは、いずれも、正極として機能するときには、真空チャンバ１も同時に正極として機能する。従って、第２モードにおける放電時においては、正極は大きな面積を有することとなり、その結果、Ａｌを成膜しても、その黄変を防止することができる。
【００８３】
なお、チャンバ接続回路３１は、上記の構成には限定されず、一対のカソード５Ａ，５Ｂを、その正極時に真空チャンバ１に、それぞれ電気的に接続するものであればよい。例えば、一対のオン・オフＳＷを介してカソード５Ａ，５Ｂを真空チャンバ１に接続し、この一対のオン・オフＳＷをＨＦ電圧の極性に応じて交互にオン・オフ制御するようチャンバ接続回路３１を構成してもよい。
【００８４】
上記の実施の形態１〜６においては、カソードの裏面に永久磁石を配設しているが、例えば、カソードの内部に永久磁石が配置された構成であってもよい。また、磁界を発生させる手段は、永久磁石に限定されるものではなく、例えば電磁石を用いてもよい。また、永久磁石や電磁石等の磁界発生手段は、マグネトロンスパッタ成膜において、ターゲットの消耗した部分（エロージョン）の形状が均等になるように配置されるのが好ましい。
【００８５】
また、上記の実施の形態１〜６においては、プラズマ源ガスとしてＯ₂ガスを用いる場合について説明したが、Ｏ₂ガス以外に、Ａｒガス等をプラズマ源ガスとして供給してもよく、この場合には、供給されたプラズマ源ガスの圧力を調整することにより、発生するプラズマのモードを選択することが可能となる。
【００８６】
さらに、上記においては、本発明に係る成膜装置を用いて、プラズマ重合成膜によりＨＭＤＳＯ膜を成膜する場合について説明したが、これ以外のプラズマ重合膜、例えば、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳＮ）、及び、トリメトキシシラン（ＴＭＳ）等のプラズマ重合体から構成される有機ケイ素化合物膜を形成する場合においても、本発明に係る成膜装置は有効である。また、本発明に係る成膜装置は、マグネトロンスパッタ成膜によりＣｕ膜を成膜する以外に、例えば、Ａｌ膜、Ｔｉ膜、Ｃｒ膜、ＳＵＳ膜等を成膜する場合においても有効である。さらに、上記においては、プラズマ重合成膜を行った後にマグネトロンスパッタ成膜を行う場合について説明したが、プラズマ重合成膜とマグネトロンスパッタ成膜との順序は、これに限定されるものではなく、マグネトロンスパッタ成膜を行った後にプラズマ重合成膜を行ってもよい。また、これらの成膜を交互に繰り返し行ってもよい。
【００８７】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである
。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係る成膜装置は、プラズマを用いて成膜する成膜装置として有用である。
【００８９】
本発明に係る成膜方法は、プラズマを用いて成膜する成膜方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は真空チャンバ内におけるＯ₂ガスの圧力と、マグネトロンスパッタ成膜の成膜レートとの関係を示す図である。
【図３】図３は図１の成膜装置におけるプラズマ重合の様子を示す模式図である。
【図４】図４は図３のプラズマ重合の反応式である。
【図５】図５は本発明の実施の形態３に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態４に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態５に係る成膜装置の構成を模式的に示す側部断面図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態５の変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す側部断面図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態６に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 真空チャンバ
２ 原料供給装置
３ 供給経路
４ 排気経路
５，５Ａ〜５Ｄ カソード
７ 基板ホルダ
８ 基板
９ ホルダ中心
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 永久磁石
１１，１１' 高周波（ＨＦ）電源
１４ 排気装置
１５ 巻き出しロール
１６，１８ ガイドロール
１７ キャンロール
１９ 巻き取りロール
２０ 反応室
２０ａ 第１の反応室
２０ｂ 第２の反応室
２５ 制御装置
３１ チャンバ接続回路
５０ 磁界
５１ 電子
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
ＳＷ オン・オフスイッチ

Claims (22)

1. 真空チャンバ内でプラズマを発生させ、前記プラズマを用いて基板の表面にプラズマ重合により成膜を行う成膜装置であって、
   前記プラズマ発生のための高周波電圧を発生させる高周波電源と、
   前記真空チャンバ内の排気を行う排気装置と、
   前記プラズマ発生に用いられるプラズマ源ガスを前記真空チャンバ内に供給するプラズマ源ガス供給装置と、
   第１モードの前記プラズマが発生するように、前記真空チャンバの前記プラズマ源ガスの圧力を調整する制御装置と、
   前記プラズマ重合の重合原料を前記真空チャンバ内に供給する原料供給装置と、
   前記高周波電源に接続され、前記プラズマ発生のための放電を行うカソード及びアノードと、
   前記カソードの周囲に磁界を発生させる磁界発生装置と、を備え、
   前記カソードが前記真空チャンバ内にマグネトロンスパッタ成膜のためのターゲットとして配置され、
   前記制御装置は、前記マグネトロンスパッタ成膜時に、前記真空チャンバ内における前記プラズマ源ガスの圧力を調整して第２モードのプラズマを発生させることを特徴とする成膜装置。
2. 前記制御装置は、前記プラズマ源ガス供給装置から前記真空チャンバに供給される前記プラズマ源ガスの流量を調整することにより、前記プラズマ源ガスの圧力を調整する請求項１記載の成膜装置。
3. 前記制御装置は、前記排気装置を制御して前記真空チャンバ内の真空度を調整することにより、前記プラズマ源ガスの相対圧力を調整する請求項１記載の成膜装置。
4. 前記カソードが対で設けられ、前記１対のカソードが共通の前記高周波電源に接続された請求項１記載の成膜装置。
5. 前記真空チャンバが導電性部材で構成され、
   前記高周波電圧が前記一対のカソードの間に印加され、
   前記一対のカソードのうち正極として機能するカソードを、前記高周波電圧の極性の変化に応じて選択して、前記真空チャンバに電気的に接続するチャンバ接続回路が設けられた請求項４記載の成膜装置。
6. 前記チャンバ接続回路は、前記一対のカソードと前記真空チャンバとの間を電気的に遮断可能なように構成されている請求項５記載の成膜装置。
7. 複数の前記カソード対が設けられた請求項４記載の成膜装置。
8. 連続したフィルム状の前記基板を、前記カソードが配置されて前記成膜が行われる前記真空チャンバ内の反応部に連続して供給する巻き出しロール及び巻き取りロールをさらに備えた請求項１記載の成膜装置。
9. 前記反応部は、前記基板の供給方向上流側の第１の反応部と、前記基板の供給方向下流側の第２の反応部とに区画され、第１の高周波電源に接続された前記カソードが前記第１の反応部に配設されるとともに、第２の前記高周波電源に接続された前記カソードが前記第２の反応部に配設され、
   前記制御装置により、前記第１の反応部及び前記第２の反応部における各前記プラズマ源ガスの圧力がそれぞれ独立して調整されることにより、前記第１及び前記第２の反応部において、それぞれ独立して第１モード又は第２モードの前記プラズマが発生する請求項８記載の成膜装置。
10. 前記プラズマ源ガス供給装置は、前記第１及び第２の反応部にそれぞれ独立して前記プラズマ源ガスを供給し、
    前記制御装置は、前記プラズマ源ガス供給装置を制御することにより、前記第１及び第２の反応部に供給される前記プラズマ源ガスの供給流量を反応部毎にそれぞれ独立して調整し、それにより、各前記第１及び第２の反応部における前記プラズマ源ガスの圧力がそれぞれ独立して調整される請求項９記載の成膜装置。
11. 前記排気装置は、前記第１及び前記第２の反応部の排気をそれぞれ独立して行い、
    前記制御装置は、前記排気装置を制御して前記第１及び前記第２の反応部の真空度を反応部毎にそれぞれ独立して調整し、それにより、各前記第１及び第２の反応部における前記プラズマ源ガスの圧力がそれぞれ独立して調整される請求項９記載の成膜装置。
12. 真空チャンバ内にプラズマを発生させ、前記プラズマを用いて基板の表面にプラズマ重合により成膜を行う成膜方法であって、
    前記真空チャンバ内に前記基板を配設する工程と、
    前記真空チャンバ内の排気を行う工程と、
    前記プラズマ発生のためのプラズマ源ガスを前記真空チャンバ内に供給するとともに、第１モードのプラズマが発生するように、前記真空チャンバ内における該ガスの圧力を調整する工程と、
    前記真空チャンバ内に配設されたカソード及びアノードに高周波電圧を与えて前記プラズマ源ガスから前記第１モードのプラズマを発生させる工程と、
    前記プラズマ重合の重合原料を前記真空チャンバ内に供給する工程と、
    前記カソードの周囲に磁界を発生させつつ、前記第１モードのプラズマを用いて前記プラズマ重合により前記成膜を行う工程と、
    第２モードのプラズマが発生するように、前記真空チャンバ内における前記プラズマ源ガスの圧力を調整する工程と、
    前記真空チャンバ内に配設された前記カソード及びアノードに高周波電圧を与えて前記プラズマ源ガスから前記第２モードのプラズマを発生させる工程と、
    前記カソードの周囲に磁界を発生させつつ、前記第２モードのプラズマを用いて、前記カソードをターゲットとしてスパッタしてマグネトロンスパッタ成膜を行う工程と、を備えたことを特徴とする成膜方法。
13. 前記プラズマ源ガスの圧力を調整する工程では、前記プラズマ源ガスの供給流量を調整することにより、前記圧力調整を行う請求項１２記載の成膜方法。
14. 前記プラズマ源ガスの圧力を調整する工程では、前記排気工程における排気量を制御して前記真空チャンバ内の真空度を調整することにより、前記真空チャンバ内における前記プラズマ源ガスの相対圧力の調整を行う請求項１２記載の成膜方法。
15. 前記カソードを対で設け、前記１対のカソードを共通の前記高周波電源に接続する請求項１２記載の成膜方法。
16. 前記真空チャンバが導電性部材で構成されており、
    前記高周波電圧が前記一対のカソードの間に印加され、
    チャンバ接続回路により、前記一対のカソードのうち正極として機能するカソードを、前記高周波電圧の極性の変化に応じて選択して、前記真空チャンバに電気的に接続する請求項１５記載の成膜方法。
17. 前記チャンバ接続回路は、前記一対のカソードと前記真空チャンバとの間を電気的に遮断可能なように構成されている請求項１６記載の成膜方法。
18. 複数の前記カソード対を設ける請求項１５記載の成膜方法。
19. 前記基板は連続したフィルム状であり、前記カソードが配置されて前記成膜が行われる前記真空チャンバ内の反応部に前記基板を連続して供給する基板供給工程をさらに備えた請求項１２記載の成膜方法。
20. 前記反応部を、前記基板の供給方向上流側の第１の反応部と、前記基板の供給方向下流側の第２の反応部とに区画し、第１の前記高周波電源に接続された前記カソードを前記第１の反応部に配設するとともに第２の前記高周波電源に接続された前記カソードを前記第２の反応部に配設し、
    前記プラズマ源ガスの圧力を調整する工程では、前記第１及び第２の反応部毎に該ガスの圧力をそれぞれ独立して調整する請求項１９記載の成膜方法。
21. 前記プラズマ源ガスの圧力を調整する工程では、前記第１及び第２の反応部に供給する前記プラズマ源ガスの供給流量を前記第１及び第２の反応部毎に独立して調整し、それにより、前記第１及び第２の反応部における各前記プラズマ源ガスの圧力を前記第１及び第２の反応部毎に独立して調整する請求項２０記載の成膜方法。
22. 前記排気工程では、前記第１及び第２の反応部における排気をそれぞれ独立して行い、
    前記プラズマ源ガスの圧力を調整する工程では、前記排気工程における前記第１及び第２の反応部毎の排気量をそれぞれ独立して制御して前記第１及び第２の反応部毎に独立して真空度を調整することにより、前記真空チャンバ内における前記プラズマ源ガスの相対圧力の調整を行う請求項２０記載の成膜方法。

Images