JP5829045B2

JP5829045B2 - Microwave plasma generating apparatus and magnetron sputtering film forming apparatus using the same

Info

Publication number: JP5829045B2
Application number: JP2011100736A
Authority: JP
Inventors: 建典笹井; 浩孝豊田
Original assignee: Nagoya University NUC; Sumitomo Riko Co Ltd; Tokai National Higher Education and Research System NUC
Current assignee: Nagoya University NUC; Sumitomo Riko Co Ltd; Tokai National Higher Education and Research System NUC
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: JP2012234643A

Description

本発明は、低圧下でマイクロ波プラズマを生成可能なマイクロ波プラズマ生成装置、およびそれを用いたマグネトロンスパッタ成膜装置に関する。 The present invention relates to a microwave plasma generation apparatus capable of generating microwave plasma under a low pressure, and a magnetron sputtering film forming apparatus using the same.

スパッタによる成膜方法としては、二極スパッタ法や、マグネトロンスパッタ法等がある。例えば、高周波（ＲＦ）を利用した二極スパッタ法においては、成膜速度が遅い、ターゲットから飛び出した二次電子の照射で基材の温度が上昇しやすい、という問題がある。成膜速度が遅いため、ＲＦ二極スパッタ法は、量産には適さない。一方、マグネトロンスパッタ法によると、ターゲット表面に発生した磁界により、ターゲットから飛び出した二次電子が捕らえられる。このため、基材の温度が上昇しにくい。また、捕らえた二次電子でガスのイオン化が促進されるため、成膜速度を速くすることができる。（例えば、特許文献１、２参照）。 Examples of the film forming method by sputtering include a bipolar sputtering method and a magnetron sputtering method. For example, in the bipolar sputtering method using high frequency (RF), there is a problem that the film forming speed is slow and the temperature of the substrate is likely to rise due to irradiation of secondary electrons jumping out of the target. Since the deposition rate is slow, the RF bipolar sputtering method is not suitable for mass production. On the other hand, according to the magnetron sputtering method, secondary electrons jumping out of the target are captured by the magnetic field generated on the target surface. For this reason, the temperature of the substrate is unlikely to rise. In addition, since ionization of the gas is promoted by the captured secondary electrons, the deposition rate can be increased. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2).

特開平６−５７４２２号公報JP-A-6-57422 特開２０１０−３７６５６号公報JP 2010-37656 A 特開２００５−１９７３７１号公報JP-A-2005-197371

マグネトロンスパッタ法のなかでは、ＤＣ（直流）マグネトロンスパッタ法（ＤＣパルス方式を含む）が、成膜速度等の観点から多用されている。しかし、ＤＣマグネトロンスパッタ法には、一定の高電圧を印加しないと、プラズマが安定しなかったり、プラズマが生成しないという不具合がある。このため、数百ボルトの高電圧を印加するが、高電圧を印加すると、ターゲットから、クラスター粒子のような粒子径の大きな粒子が飛び出す場合がある。粒子径の大きな粒子が基材に付着すると、形成された膜の表面に凹凸が生じてしまう。膜の表面の凹凸が大きい場合、凹部に酸素等が吸着しやすくなり、膜や相手材を劣化させるおそれがある。また、凸部により、相手材を劣化させるおそれがある。 Among the magnetron sputtering methods, a DC (direct current) magnetron sputtering method (including a DC pulse method) is frequently used from the viewpoint of film formation speed and the like. However, the DC magnetron sputtering method has a problem that plasma is not stabilized or plasma is not generated unless a constant high voltage is applied. For this reason, a high voltage of several hundred volts is applied, but when a high voltage is applied, particles having a large particle size such as cluster particles may be ejected from the target. When particles having a large particle diameter adhere to the substrate, irregularities are generated on the surface of the formed film. When the unevenness on the surface of the film is large, oxygen or the like is easily adsorbed in the recessed part, which may cause deterioration of the film or the counterpart material. Moreover, there exists a possibility that a counterpart material may deteriorate by a convex part.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、表面の凹凸が小さい薄膜を形成することができるマグネトロンスパッタ成膜装置、および当該成膜装置に必要であり、低圧下でマイクロ波プラズマを生成可能なマイクロ波プラズマ生成装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is necessary for a magnetron sputter film forming apparatus capable of forming a thin film having a small surface unevenness, and the film forming apparatus. It is an object of the present invention to provide a microwave plasma generation apparatus capable of generating plasma.

（１）本発明者は、ＤＣマグネトロンスパッタ法による成膜について鋭意研究を重ねた結果、マグネトロン放電で生成したプラズマ（以下、適宜「マグネトロンプラズマ」と称す）による成膜を、マイクロ波プラズマを照射しながら行えば、印加電圧を下げることができ、上記課題を解決できるという見地に至った。しかしながら、通常、マグネトロンスパッタは、不純物の侵入を抑制し、膜質を維持するために、平均自由工程が比較的長くプラズマが安定な一定の低圧下で行われる。成膜時の圧力としては、０．５〜１．０Ｐａ程度が望ましい。一方、一般的なマイクロ波プラズマ生成装置は、５Ｐａ以上の比較的高圧下でマイクロ波プラズマを生成する（例えば、特許文献３参照）。このため、従来のマイクロ波プラズマ生成装置を用いた場合、マグネトロンスパッタを行う１Ｐａ以下の低圧下では、マイクロ波プラズマを生成することが難しい。この理由は、次のように考えられる。 (1) As a result of extensive research on film formation by DC magnetron sputtering, the present inventor irradiates microwave plasma on film formation by plasma generated by magnetron discharge (hereinafter referred to as “magnetron plasma” as appropriate). However, the application voltage could be lowered and the above problem could be solved. However, in general, magnetron sputtering is performed under a constant low pressure in which the mean free process is relatively long and the plasma is stable in order to suppress the entry of impurities and maintain the film quality. The pressure during film formation is preferably about 0.5 to 1.0 Pa. On the other hand, a general microwave plasma generator generates microwave plasma under a relatively high pressure of 5 Pa or more (see, for example, Patent Document 3). For this reason, when a conventional microwave plasma generator is used, it is difficult to generate microwave plasma under a low pressure of 1 Pa or less in which magnetron sputtering is performed. The reason is considered as follows.

図４に、従来のマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図を示す。図４に示すように、プラズマ生成部９は、導波管９０と、スロットアンテナ９１と、誘電体部９２と、を有している。スロットアンテナ９１は、導波管９０の前方開口部を塞ぐように配置されている。すなわち、スロットアンテナ９１は、導波管９０の前壁を形成している。スロットアンテナ９１には、複数の長孔状のスロット９１０が形成されている。誘電体部９２は、スロット９１０を覆うように、スロットアンテナ９１の前面（真空容器側）に配置されている。導波管９０の右端から伝送されたマイクロ波は、図中前後方向の白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット９１０を通過して、誘電体部９２に入射する。誘電体部９２に入射したマイクロ波は、図中左右方向の白抜き矢印Ｙ２で示すように、誘電体部９２の前面９２０に沿って伝播する。これにより、マイクロ波プラズマＰが生成される。 FIG. 4 is a perspective view of a plasma generation unit in a conventional microwave plasma generation apparatus. As shown in FIG. 4, the plasma generation unit 9 includes a waveguide 90, a slot antenna 91, and a dielectric unit 92. The slot antenna 91 is disposed so as to close the front opening of the waveguide 90. That is, the slot antenna 91 forms the front wall of the waveguide 90. The slot antenna 91 is formed with a plurality of slot-like slots 910. The dielectric portion 92 is disposed on the front surface (vacuum container side) of the slot antenna 91 so as to cover the slot 910. The microwave transmitted from the right end of the waveguide 90 passes through the slot 910 and is incident on the dielectric portion 92 as indicated by a white arrow Y1 in the front-rear direction in the drawing. The microwave incident on the dielectric portion 92 propagates along the front surface 920 of the dielectric portion 92 as indicated by the white arrow Y2 in the left-right direction in the drawing. Thereby, the microwave plasma P is generated.

ここで、スロット９１０から誘電体部９２へ入射するマイクロ波の入射方向（矢印Ｙ１）と、誘電体部９２の前面９２０と、は直交する。このため、誘電体部９２に入射したマイクロ波は、生成したマイクロ波プラズマＰに遮られ、進行方向を９０°変えて、誘電体部９２の前面９２０を伝播する（矢印Ｙ２）。このように、生成したマイクロ波プラズマＰに対して垂直にマイクロ波が入射するため、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマＰに伝播しにくい。このため、低圧下でのプラズマ生成が難しいと考えられる。 Here, the incident direction (arrow Y1) of the microwave that enters the dielectric portion 92 from the slot 910 and the front surface 920 of the dielectric portion 92 are orthogonal to each other. For this reason, the microwave incident on the dielectric part 92 is blocked by the generated microwave plasma P and propagates through the front surface 920 of the dielectric part 92 by changing the traveling direction by 90 ° (arrow Y2). As described above, since the microwave is perpendicularly incident on the generated microwave plasma P, the microwave that is the plasma source is difficult to propagate to the microwave plasma P. For this reason, it is considered that plasma generation under low pressure is difficult.

そこで、本発明者は、マイクロ波の入射方向に着目し、低圧下でもマイクロ波プラズマを生成することができるマイクロ波プラズマ生成装置を開発した。すなわち、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置は、真空容器内にマイクロ波プラズマを生成するマイクロ波プラズマ生成装置であって、マイクロ波を伝送する矩形導波管と、該矩形導波管の一面に配置され、該マイクロ波が通過するスロットを有するスロットアンテナと、該スロットを覆うように該スロットアンテナに積層して配置され、該スロットを通過した該マイクロ波が入射する誘電体部と、を備え、該スロットから該誘電体部へ入射する該マイクロ波の入射方向は、該マイクロ波プラズマが生成される該誘電体部の表面に平行であることを特徴とする。 Accordingly, the present inventor has focused on the direction of incidence of microwaves and has developed a microwave plasma generation apparatus that can generate microwave plasma even under low pressure. That is, the microwave plasma generation apparatus of the present invention is a microwave plasma generation apparatus that generates microwave plasma in a vacuum vessel, and includes a rectangular waveguide that transmits microwaves and one surface of the rectangular waveguide. A slot antenna having a slot through which the microwave passes, and a dielectric part disposed so as to be stacked on the slot antenna so as to cover the slot and receiving the microwave through the slot. The incident direction of the microwave incident on the dielectric part from the slot is parallel to the surface of the dielectric part where the microwave plasma is generated.

図３に、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図を示す。なお、図３は、プラズマ生成部の一実施形態を示す図である（後述する実施形態参照）。図３は、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置を、何ら限定するものではない。 FIG. 3 is a perspective view of a plasma generation unit in the microwave plasma generation apparatus of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the plasma generation unit (see the embodiment described later). FIG. 3 is not intended to limit the microwave plasma generation apparatus of the present invention.

図３に示すように、プラズマ生成部４０は、導波管４１と、スロットアンテナ４２と、誘電体部４３と、誘電体部固定板４４と、を有している。導波管４１の左端後方には、マイクロ波を伝送する管体部５１が接続されている。スロットアンテナ４２は、導波管４１の上方開口部を塞ぐように配置されている。すなわち、スロットアンテナ４２は、導波管４１の上壁を形成している。スロットアンテナ４２には、複数の長孔状のスロット４２０が形成されている。誘電体部４３は、スロット４２０を覆うように、スロットアンテナ４２の上面に配置されている。管体部５１から伝送されたマイクロ波は、図中上下方向の白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット４２０を通過して、誘電体部４３に入射する。誘電体部４３に入射したマイクロ波は、図中左右方向の白抜き矢印Ｙ２で示すように、主に誘電体部４３の前面４３０に沿って伝播する。これにより、マイクロ波プラズマＰ１が生成される。 As shown in FIG. 3, the plasma generation unit 40 includes a waveguide 41, a slot antenna 42, a dielectric part 43, and a dielectric part fixing plate 44. A tubular body 51 that transmits microwaves is connected to the left end of the waveguide 41. The slot antenna 42 is disposed so as to close the upper opening of the waveguide 41. That is, the slot antenna 42 forms the upper wall of the waveguide 41. The slot antenna 42 is formed with a plurality of slots 420 having a long hole shape. The dielectric portion 43 is disposed on the upper surface of the slot antenna 42 so as to cover the slot 420. The microwave transmitted from the tube part 51 passes through the slot 420 and enters the dielectric part 43 as indicated by the vertical arrow Y1 in the vertical direction in the drawing. The microwave incident on the dielectric portion 43 propagates mainly along the front surface 430 of the dielectric portion 43 as indicated by the white arrow Y2 in the left-right direction in the drawing. Thereby, the microwave plasma P1 is generated.

このように、生成したマイクロ波プラズマＰ１に沿ってマイクロ波を入射させるため、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマＰ１に伝播しやすい。このため、１Ｐａ以下の低圧下においてもプラズマ生成が可能になると考えられる。したがって、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置によると、低圧下においてもマイクロ波プラズマを生成することができる。よって、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置を用いると、マイクロ波プラズマを照射しながら、マグネトロンプラズマによる成膜を行うことができる。マグネトロンプラズマによる成膜については、後の（３）にて詳しく説明する。 Thus, since the microwave is incident along the generated microwave plasma P1, the microwave that is the plasma source easily propagates to the microwave plasma P1. For this reason, it is considered that plasma can be generated even under a low pressure of 1 Pa or less. Therefore, according to the microwave plasma generation apparatus of the present invention, microwave plasma can be generated even under a low pressure. Therefore, when the microwave plasma generation apparatus of the present invention is used, film formation by magnetron plasma can be performed while irradiating microwave plasma. The film formation by magnetron plasma will be described in detail in (3) below.

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、０．５Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力下で前記マイクロ波プラズマを生成可能な構成とする方がよい。本構成によると、マグネトロンスパッタに好適な０．５〜１．０Ｐａ程度の低圧下でも、マイクロ波プラズマを生成することができる。 (2) Preferably, in the configuration of the above (1), the microwave plasma may be generated under a pressure of 0.5 Pa to 100 Pa. According to this configuration, microwave plasma can be generated even under a low pressure of about 0.5 to 1.0 Pa suitable for magnetron sputtering.

（３）本発明のマグネトロンスパッタ成膜装置は、基材と、ターゲットと、該ターゲットの表面に磁界を形成するための磁界形成手段と、を備え、マグネトロン放電で生成したプラズマにより該ターゲットをスパッタし、飛び出したスパッタ粒子を該基材の表面に付着させて薄膜を形成するマグネトロンスパッタ成膜装置であって、さらに、上記（１）または（２）の構成のマイクロ波プラズマ生成装置を備え、該マイクロ波プラズマ生成装置は、該基材と該ターゲットとの間にマイクロ波プラズマを照射することを特徴とする。 (3) A magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention includes a base material, a target, and a magnetic field forming means for forming a magnetic field on the surface of the target, and the target is sputtered by plasma generated by magnetron discharge. And a magnetron sputtering film forming apparatus for forming a thin film by attaching sputtered sputtered particles to the surface of the substrate, and further comprising a microwave plasma generating apparatus having the configuration of (1) or (2), The microwave plasma generation apparatus irradiates microwave plasma between the substrate and the target.

本発明のマグネトロンスパッタ成膜装置においては、マグネトロンプラズマによる成膜を、マイクロ波プラズマを照射しながら行う。基材とターゲットとの間にマイクロ波プラズマを照射すると、印加電圧を下げても、マグネトロンプラズマを安定に維持することができる。これにより、クラスター粒子のような粒子径の大きな粒子のターゲットからの飛び出しを、抑制することができる。その結果、スパッタ粒子の粒子径のばらつきが抑制され、形成される薄膜の表面の凹凸を、小さくすることができる。 In the magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention, film formation by magnetron plasma is performed while irradiating microwave plasma. When microwave plasma is irradiated between the substrate and the target, the magnetron plasma can be stably maintained even when the applied voltage is lowered. Thereby, jumping out of a target having a large particle diameter such as cluster particles from the target can be suppressed. As a result, the variation in the particle diameter of the sputtered particles is suppressed, and the unevenness on the surface of the formed thin film can be reduced.

また、上述したように、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置によると、１Ｐａ以下の低圧下でも、マイクロ波プラズマを生成、照射することが可能である。したがって、本発明のマグネトロンスパッタ成膜装置によると、膜質を維持したまま、表面の凹凸が小さい薄膜を形成することができる。 Further, as described above, according to the microwave plasma generation apparatus of the present invention, it is possible to generate and irradiate microwave plasma even under a low pressure of 1 Pa or less. Therefore, according to the magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention, it is possible to form a thin film having a small surface irregularity while maintaining the film quality.

（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記薄膜の形成は、０．５Ｐａ以上３Ｐａ以下の圧力下で行われる構成とする方がよい。 (4) Preferably, in the configuration of (3), the thin film is formed under a pressure of 0.5 Pa or more and 3 Pa or less.

真空容器内を３Ｐａ以下の高真空状態にすることにより、マグネトロンプラズマが安定すると共に、不純物侵入の抑制や平均自由工程を長くすることができる。これにより、形成される薄膜の膜質が向上する。 By setting the inside of the vacuum vessel to a high vacuum state of 3 Pa or less, the magnetron plasma can be stabilized, the impurity penetration can be suppressed, and the mean free path can be lengthened. Thereby, the film quality of the formed thin film improves.

本発明の一実施形態であるマグネトロンスパッタ成膜装置の左右方向断面図である。1 is a cross-sectional view in the left-right direction of a magnetron sputtering film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 同マグネトロンスパッタ成膜装置の前後方向断面図である。It is a front-back direction sectional drawing of the same magnetron sputter film-forming apparatus. 同マグネトロンスパッタ成膜装置を構成するマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図である。It is a perspective view of the plasma production | generation part in the microwave plasma production | generation apparatus which comprises the same magnetron sputter film-forming apparatus. 従来のマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図である。It is a perspective view of the plasma generation part in the conventional microwave plasma generation apparatus.

以下、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置、およびそれを備えた本発明のマグネトロンスパッタ成膜装置の実施の形態について説明する。 Embodiments of a microwave plasma generating apparatus of the present invention and a magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention having the same will be described below.

＜マグネトロンスパッタ成膜装置＞
まず、本実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置の構成について説明する。図１に、本実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置の左右方向断面図を示す。図２に、同マグネトロンスパッタ成膜装置の前後方向断面図を示す。図３に、同マグネトロンスパッタ成膜装置を構成するマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図を示す。 <Magnetron sputtering deposition system>
First, the configuration of the magnetron sputtering film forming apparatus of this embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view in the left-right direction of the magnetron sputtering film forming apparatus of this embodiment. FIG. 2 shows a cross-sectional view in the front-rear direction of the magnetron sputtering film forming apparatus. FIG. 3 is a perspective view of a plasma generation unit in the microwave plasma generation apparatus constituting the magnetron sputtering film forming apparatus.

図１〜図３に示すように、マグネトロンスパッタ成膜装置１は、真空容器８と、基材２０と、基材保持板２１と、ターゲット３０と、バッキングプレート３１と、磁石３２ａ〜３２ｃと、カソード３３と、マイクロ波プラズマ生成装置４と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the magnetron sputtering film forming apparatus 1 includes a vacuum vessel 8, a base material 20, a base material holding plate 21, a target 30, a backing plate 31, magnets 32 a to 32 c, A cathode 33 and a microwave plasma generator 4 are provided.

真空容器８は、アルミ鋼製であって、直方体箱状を呈している。真空容器８の左壁には、ガス供給孔８０が穿設されている。ガス供給孔８０には、アルゴン（Ａｒ）ガスを真空容器８内に供給するためのガス供給管（図略）の下流端が接続されている。真空容器８の下壁には、排気孔８２が穿設されている。排気孔８２には、真空容器８の内部のガスを排出するための真空排気装置（図略）が接続されている。 The vacuum vessel 8 is made of aluminum steel and has a rectangular parallelepiped box shape. A gas supply hole 80 is formed in the left wall of the vacuum vessel 8. The gas supply hole 80 is connected to a downstream end of a gas supply pipe (not shown) for supplying argon (Ar) gas into the vacuum vessel 8. An exhaust hole 82 is formed in the lower wall of the vacuum vessel 8. A vacuum exhaust device (not shown) for exhausting the gas inside the vacuum vessel 8 is connected to the exhaust hole 82.

基材保持板２１は、ステンレス鋼製であって、中空の長方形板状を呈している。基材保持板２１は、内部を冷却液が循環することにより冷却されている。基材保持板２１の上面には、左右方向に一対の脚部２１０が配置されている。一対の脚部２１０は、各々、ステンレス鋼製であって、円柱状を呈している。基材保持板２１は、一対の脚部２１０を介して、真空容器８の上壁に取り付けられている。 The substrate holding plate 21 is made of stainless steel and has a hollow rectangular plate shape. The substrate holding plate 21 is cooled by circulating a coolant inside. A pair of leg portions 210 are disposed on the upper surface of the base material holding plate 21 in the left-right direction. Each of the pair of leg portions 210 is made of stainless steel and has a cylindrical shape. The substrate holding plate 21 is attached to the upper wall of the vacuum vessel 8 through a pair of leg portions 210.

基材２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムであり、長方形状を呈している。基材２０は、基材保持板２１の下面に貼り付けられている。 The substrate 20 is a polyethylene terephthalate (PET) film and has a rectangular shape. The substrate 20 is affixed to the lower surface of the substrate holding plate 21.

カソード３３は、ステンレス鋼製であって、上方に開口する直方体箱状を呈している。カソード３３、ターゲット３０、およびバッキングプレート３１の周囲には、アースシールド３４が配置されている。カソード３３は、アースシールド３４を介して、真空容器８の下面に配置されている。カソード３３は、直流パルス電源３５に接続されている。 The cathode 33 is made of stainless steel and has a rectangular parallelepiped box shape opening upward. Around the cathode 33, the target 30, and the backing plate 31, an earth shield 34 is disposed. The cathode 33 is disposed on the lower surface of the vacuum vessel 8 via the earth shield 34. The cathode 33 is connected to a DC pulse power source 35.

磁石３２ａ〜３２ｃは、カソード３３の内側に配置されている。磁石３２ａ〜３２ｃは、各々、長尺直方体状を呈している。磁石３２ａ〜３２ｃは、前後方向に離間して、互いに平行になるように配置されている。磁石３２ａおよび磁石３２ｃについては、上側がＳ極、下側がＮ極である。磁石３２ｂについては、上側がＮ極、下側がＳ極である。磁石３２ａ〜３２ｃにより、ターゲット３０の表面に磁界が形成される。磁石３２ａ〜３２ｃは、本発明における磁界形成手段に含まれる。 The magnets 32 a to 32 c are disposed inside the cathode 33. Each of the magnets 32a to 32c has a long rectangular parallelepiped shape. The magnets 32a to 32c are arranged so as to be separated from each other in the front-rear direction and in parallel with each other. Regarding the magnet 32a and the magnet 32c, the upper side is the S pole and the lower side is the N pole. As for the magnet 32b, the upper side is an N pole and the lower side is an S pole. A magnetic field is formed on the surface of the target 30 by the magnets 32a to 32c. The magnets 32a to 32c are included in the magnetic field forming means in the present invention.

バッキングプレート３１は、銅製であって、長方形板状を呈している。バッキングプレート３１は、カソード３３の上部開口を覆うように配置されている。 The backing plate 31 is made of copper and has a rectangular plate shape. The backing plate 31 is disposed so as to cover the upper opening of the cathode 33.

ターゲット３０は、酸化インジウム−酸化錫の複合酸化物（ＩＴＯ）であり、長方形薄板状を呈している。ターゲット３０は、バッキングプレート３１の上面に配置されている。ターゲット３０は、基材２０と対向して配置されている。 The target 30 is a complex oxide (ITO) of indium oxide-tin oxide and has a rectangular thin plate shape. The target 30 is disposed on the upper surface of the backing plate 31. The target 30 is disposed to face the base material 20.

マイクロ波プラズマ生成装置４は、プラズマ生成部４０と、マイクロ波伝送部５０と、を備えている。マイクロ波伝送部５０は、管体部５１と、マイクロ波電源５２と、マイクロ波発振器５３と、アイソレータ５４と、パワーモニタ５５と、ＥＨ整合器５６と、を有している。マイクロ波発振器５３、アイソレータ５４、パワーモニタ５５、およびＥＨ整合器５６は、管体部５１により連結されている。管体部５１は、真空容器８の後壁に穿設された導波孔を通って、プラズマ生成部４０の導波管４１の後側に接続されている。 The microwave plasma generation apparatus 4 includes a plasma generation unit 40 and a microwave transmission unit 50. The microwave transmission unit 50 includes a tube unit 51, a microwave power source 52, a microwave oscillator 53, an isolator 54, a power monitor 55, and an EH matching unit 56. The microwave oscillator 53, the isolator 54, the power monitor 55, and the EH matching unit 56 are connected by the tube part 51. The tube unit 51 is connected to the rear side of the waveguide 41 of the plasma generation unit 40 through a waveguide hole formed in the rear wall of the vacuum vessel 8.

プラズマ生成部４０は、導波管４１と、スロットアンテナ４２と、誘電体部４３と、誘電体部固定板４４と、を有している。図３に示すように、導波管４１は、アルミニウム製であって、上方に開口する直方体箱状を呈している。導波管４１は、左右方向に延在している。スロットアンテナ４２は、アルミニウム製であって、長方形板状を呈している。スロットアンテナ４２は、導波管４１の開口部を上方から塞いでいる。すなわち、スロットアンテナ４２は、導波管４１の上壁を形成している。スロットアンテナ４２には、スロット４２０が四つ形成されている。スロット４２０は、左右方向に伸びる長孔状を呈している。スロット４２０は、電界が強い位置に配置されている。 The plasma generation unit 40 includes a waveguide 41, a slot antenna 42, a dielectric part 43, and a dielectric part fixing plate 44. As shown in FIG. 3, the waveguide 41 is made of aluminum and has a rectangular parallelepiped box shape opening upward. The waveguide 41 extends in the left-right direction. The slot antenna 42 is made of aluminum and has a rectangular plate shape. The slot antenna 42 closes the opening of the waveguide 41 from above. That is, the slot antenna 42 forms the upper wall of the waveguide 41. Four slots 420 are formed in the slot antenna 42. The slot 420 has a long hole shape extending in the left-right direction. The slot 420 is disposed at a position where the electric field is strong.

誘電体部４３は、石英製であって、直方体状を呈している。誘電体部４３は、スロットアンテナ４２の上面前側に配置されている。誘電体部４３は、スロット４２０を上方から覆っている。 The dielectric portion 43 is made of quartz and has a rectangular parallelepiped shape. The dielectric part 43 is disposed on the front side of the upper surface of the slot antenna 42. The dielectric part 43 covers the slot 420 from above.

誘電体部固定板４４は、ステンレス鋼製であって、平板状を呈している。誘電体部固定板４４は、スロットアンテナ４２の上面後側に配置されている。誘電体部固定板４４は、誘電体部４３を後方から支持している。 The dielectric portion fixing plate 44 is made of stainless steel and has a flat plate shape. The dielectric portion fixing plate 44 is disposed on the rear side of the upper surface of the slot antenna 42. The dielectric part fixing plate 44 supports the dielectric part 43 from behind.

＜マグネトロンスパッタ成膜方法＞
次に、マグネトロンスパッタ成膜装置１による成膜方法について説明する。本実施形態の成膜方法は、まず、真空排気装置（図略）を作動させて、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部を減圧状態にする。次に、ガス供給管から、アルゴンガスを真空容器８内へ供給する。この際、真空容器８内の圧力が、約１０〜１００Ｐａになるように、アルゴンガスの流量を調整する。続いて、マイクロ波電源５２をオンにする。マイクロ波電源５２をオンにすると、マイクロ波発振器５３がマイクロ波を発生する。発生したマイクロ波は、管体部５１内を伝播する。ここで、アイソレータ５４は、プラズマ生成部４０から反射されたマイクロ波が、マイクロ波発振器５３に戻るのを抑制する。パワーモニタ５５は、発生したマイクロ波の出力と、反射したマイクロ波の出力と、をモニタリングする。ＥＨ整合器５６は、マイクロ波の反射量を調整する。管体部５１内を通過したマイクロ波は、導波管４１の内部を伝播する。導波管４１の内部を伝播するマイクロ波は、スロットアンテナ４２のスロット４２０に進入する。そして、図３中白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット４２０を通過して、誘電体部４３に入射する。誘電体部４３に入射したマイクロ波は、同図中白抜き矢印Ｙ２で示すように、主に誘電体部４３の前面４３０に沿って伝播する。このマイクロ波の強電界により、真空容器８内のアルゴンガスが電離して、誘電体部４３の前方にマイクロ波プラズマＰ１が生成される。この後、マイクロ波プラズマＰ１の生成を維持したまま、真空容器８内の圧力が約０．７Ｐａになるように、アルゴンガスの流量を調整する。 <Magnetron sputtering deposition method>
Next, a film forming method using the magnetron sputter film forming apparatus 1 will be described. In the film forming method of the present embodiment, first, an evacuation device (not shown) is operated to discharge the gas inside the vacuum vessel 8 from the exhaust hole 82, thereby bringing the inside of the vacuum vessel 8 into a reduced pressure state. Next, argon gas is supplied into the vacuum vessel 8 from the gas supply pipe. At this time, the flow rate of the argon gas is adjusted so that the pressure in the vacuum vessel 8 is about 10 to 100 Pa. Subsequently, the microwave power source 52 is turned on. When the microwave power source 52 is turned on, the microwave oscillator 53 generates a microwave. The generated microwave propagates in the tubular body portion 51. Here, the isolator 54 suppresses the microwave reflected from the plasma generation unit 40 from returning to the microwave oscillator 53. The power monitor 55 monitors the output of the generated microwave and the output of the reflected microwave. The EH matching device 56 adjusts the amount of reflected microwaves. The microwaves that have passed through the tube part 51 propagate inside the waveguide 41. The microwave propagating inside the waveguide 41 enters the slot 420 of the slot antenna 42. Then, as indicated by a hollow arrow Y 1 in FIG. 3, the light passes through the slot 420 and enters the dielectric portion 43. The microwave that has entered the dielectric portion 43 propagates mainly along the front surface 430 of the dielectric portion 43, as indicated by a hollow arrow Y2 in FIG. Due to the strong electric field of the microwave, the argon gas in the vacuum vessel 8 is ionized, and the microwave plasma P <b> 1 is generated in front of the dielectric portion 43. Thereafter, while maintaining the generation of the microwave plasma P1, the flow rate of the argon gas is adjusted so that the pressure in the vacuum vessel 8 becomes about 0.7 Pa.

次に、直流パルス電源３５をオンにして、カソード３３に電圧を印加する。これにより生じたマグネトロン放電で、アルゴンガスが電離して、ターゲット３０の上方にマグネトロンプラズマＰ２が生成される。そして、マグネトロンプラズマＰ２（アルゴンイオン）によりターゲット３０をスパッタし、ターゲット３０からスパッタ粒子を叩き出す。ターゲット３０から飛び出したスパッタ粒子は、基材２０に向かって飛散して、基材２０の下面に付着することにより、薄膜を形成する。この際、基材２０とターゲット３０との間（マグネトロンプラズマＰ２生成領域を含む）には、マイクロ波プラズマＰ１が照射される。 Next, the DC pulse power supply 35 is turned on and a voltage is applied to the cathode 33. The magnetron discharge generated thereby ionizes the argon gas, and magnetron plasma P <b> 2 is generated above the target 30. Then, the target 30 is sputtered by magnetron plasma P2 (argon ions), and sputtered particles are sputtered from the target 30. The sputtered particles that have jumped out of the target 30 scatter toward the base material 20 and adhere to the lower surface of the base material 20, thereby forming a thin film. At this time, the microwave plasma P1 is irradiated between the base material 20 and the target 30 (including the magnetron plasma P2 generation region).

＜作用効果＞
次に、本実施形態のマイクロ波プラズマ生成装置、およびマグネトロンスパッタ成膜装置の作用効果について説明する。本実施形態によると、マイクロ波プラズマ生成装置４において、誘電体部４３の前面４３０は、スロットアンテナ４２に対して垂直に配置されている。これにより、スロット４２０から誘電体部４３へ入射するマイクロ波の入射方向が、誘電体部４３の前面４３０に対して平行になる。このように、生成したマイクロ波プラズマＰ１に沿ってマイクロ波を入射させるため、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマＰ１に伝播しやすい。したがって、マイクロ波プラズマ生成装置４によると、０．７Ｐａ程度の低圧下でも、マイクロ波プラズマＰ１を生成することができる。 <Effect>
Next, functions and effects of the microwave plasma generation apparatus and the magnetron sputtering film forming apparatus of the present embodiment will be described. According to the present embodiment, in the microwave plasma generation apparatus 4, the front surface 430 of the dielectric portion 43 is disposed perpendicular to the slot antenna 42. Thereby, the incident direction of the microwave incident from the slot 420 to the dielectric part 43 is parallel to the front surface 430 of the dielectric part 43. Thus, since the microwave is incident along the generated microwave plasma P1, the microwave that is the plasma source easily propagates to the microwave plasma P1. Therefore, according to the microwave plasma generator 4, the microwave plasma P1 can be generated even under a low pressure of about 0.7 Pa.

マグネトロンスパッタ成膜装置１によると、マグネトロンプラズマＰ２によるスパッタ成膜を、マイクロ波プラズマＰ１を照射しながら行うことができる。マイクロ波プラズマＰ１を照射することにより、印加電圧を下げても、マグネトロンプラズマＰ２を安定に維持することができる。これにより、クラスター粒子のような粒子径の大きな粒子のターゲット３０からの飛び出しを、抑制することができる。その結果、スパッタ粒子の粒子径のばらつきが抑制され、形成される薄膜の表面の凹凸を、小さくすることができる。また、真空容器８内を１Ｐａ以下の高真空状態にすることにより、マグネトロンプラズマが安定すると共に、不純物侵入の抑制や平均自由工程を長くすることができる。これにより、形成される薄膜の膜質が向上する。 According to the magnetron sputter film forming apparatus 1, sputter film formation by the magnetron plasma P2 can be performed while irradiating the microwave plasma P1. By irradiating the microwave plasma P1, the magnetron plasma P2 can be stably maintained even when the applied voltage is lowered. Thereby, jumping out from the target 30 of particles having a large particle diameter such as cluster particles can be suppressed. As a result, the variation in the particle diameter of the sputtered particles is suppressed, and the unevenness on the surface of the formed thin film can be reduced. Further, by setting the inside of the vacuum vessel 8 to a high vacuum state of 1 Pa or less, the magnetron plasma can be stabilized, the impurity penetration can be suppressed, and the mean free path can be lengthened. Thereby, the film quality of the formed thin film improves.

＜その他＞
以上、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置、およびマグネトロンスパッタ成膜装置の一実施形態について説明した。しかしながら、マイクロ波プラズマ生成装置、およびマグネトロンスパッタ成膜装置の実施の形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。 <Others>
The embodiments of the microwave plasma generation apparatus and the magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention have been described above. However, the embodiments of the microwave plasma generating apparatus and the magnetron sputtering film forming apparatus are not limited to the above-described forms. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.

例えば、上記実施形態では、ターゲットとしてＩＴＯを使用した。しかし、ターゲットの材料は、特に限定されるものではなく、形成する薄膜の種類に応じて適宜決定すればよい。同様に、薄膜が形成される基材についても、用途に応じて、適宜選択すればよい。上記実施形態のＰＥＴフィルムの他、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリアミド（ＰＡ）６フィルム、ＰＡ１１フィルム、ＰＡ１２フィルム、ＰＡ４６フィルム、ポリアミドＭＸＤ６フィルム、ＰＡ９Ｔフィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、フッ素樹脂フィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）フィルム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シクロオレフィンポリマー等のポリオレフィンフィルム等を使用することができる。 For example, in the above embodiment, ITO is used as the target. However, the target material is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the type of thin film to be formed. Similarly, the substrate on which the thin film is formed may be appropriately selected according to the application. In addition to the PET film of the above embodiment, for example, polyethylene naphthalate (PEN) film, polyphenylene sulfide (PPS) film, polyamide (PA) 6 film, PA11 film, PA12 film, PA46 film, polyamide MXD6 film, PA9T film, polyimide (PI) film, polycarbonate (PC) film, fluororesin film, ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) film, polyvinyl alcohol (PVA) film, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyolefin such as cycloolefin polymer A film or the like can be used.

スロットアンテナの材質、スロットの数、形状、配置等は、特に限定されない。例えば、スロットアンテナの材質は、非磁性の金属であればよく、アルミニウムの他、ステンレス鋼や真鍮等でも構わない。また、スロットは、一列ではなく、二列以上に配置されていてもよい。スロットの数は、奇数個でも偶数個でもよい。また、スロットの配置角度を変えて、ジグザグ状に配置してもよい。誘電体部の材質、形状についても、特に限定されない。誘電体部の材質としては、誘電率が低く、マイクロ波を吸収しにくい材料が望ましい。例えば、石英の他、酸化アルミニウム（アルミナ）等が好適である。 The material of the slot antenna, the number of slots, the shape, the arrangement, etc. are not particularly limited. For example, the material of the slot antenna may be a nonmagnetic metal, and may be stainless steel or brass in addition to aluminum. Further, the slots may be arranged in two or more rows instead of one row. The number of slots may be odd or even. Further, the slots may be arranged in a zigzag shape by changing the arrangement angle of the slots. The material and shape of the dielectric part are not particularly limited. As a material of the dielectric portion, a material having a low dielectric constant and hardly absorbing microwaves is desirable. For example, aluminum oxide (alumina) other than quartz is suitable.

真空容器、基材保持板、バッキングプレート、およびカソードの材質や形状についても、特に限定されない。例えば、真空容器は金属製であればよく、なかでも導電性の高い材料を採用することが望ましい。バッキングプレートには、非磁性の導電性材料を用いればよい。なかでも、導電性および熱伝導性が高い銅等の金属材料が望ましい。カソードには、ステンレス鋼の他、アルミニウム等の金属を用いることができる。また、磁石の種類や配置についても、特に限定されない。例えば、各々の磁石のＮ極とＳ極とが、上記実施形態と逆でもよい。 The materials and shapes of the vacuum vessel, the substrate holding plate, the backing plate, and the cathode are not particularly limited. For example, the vacuum vessel may be made of metal, and it is desirable to employ a highly conductive material among them. A nonmagnetic conductive material may be used for the backing plate. Among these, a metal material such as copper having high conductivity and heat conductivity is desirable. For the cathode, metals such as aluminum can be used in addition to stainless steel. Moreover, it does not specifically limit about the kind and arrangement | positioning of a magnet. For example, the N pole and S pole of each magnet may be the reverse of the above embodiment.

上記実施形態では、約０．７Ｐａ下で成膜を行った。しかし、成膜処理の圧力は、当該圧力に限定されず、適宜最適な圧力を採用すればよい。また、供給するガスとしては、アルゴンの他、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガス、窒素（Ｎ_２）、酸素（Ｏ_２）、水素（Ｈ_２）等を使用してもよい。なお、二種類以上のガスを混合して使用してもよい。 In the above embodiment, the film was formed at about 0.7 Pa. However, the pressure of the film forming process is not limited to the pressure, and an optimal pressure may be adopted as appropriate. As the gas to be supplied, in addition to argon, helium (He), neon (Ne), krypton (Kr), xenon (Xe) and other rare gases, nitrogen (N ₂ ), oxygen (O ₂ ), hydrogen ( H ₂ ) or the like may be used. Two or more kinds of gases may be mixed and used.

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

＜低圧下におけるマイクロ波プラズマ生成＞
［実施例］
上記実施形態のマイクロ波プラズマ生成装置４の低圧下でのマイクロ波プラズマ生成について検討した。以下の処理における部材の符号は、前出図１〜図３に対応している。 <Microwave plasma generation under low pressure>
[Example]
The microwave plasma generation under the low pressure of the microwave plasma generation apparatus 4 of the above embodiment was examined. The code | symbol of the member in the following processes respond | corresponds to above-mentioned FIGS. 1-3.

まず、真空排気装置（図略）を作動させて、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部圧力を８×１０^−３Ｐａとした。次に、アルゴンガスを真空容器８内へ供給し、真空容器８の内部圧力を１００Ｐａとした。続いて、マイクロ波電源５２をオンにして、発振された出力１．４ｋＷのマイクロ波により、マイクロ波プラズマＰ１を生成した。その後、アルゴンガスの流量を絞り、真空容器８の内部圧力を５０Ｐａ→２５Ｐａ→１３Ｐａ→７Ｐａ→４Ｐａ→２Ｐａ→１Ｐａ→０．５Ｐａとし、各々の圧力下においてマイクロ波プラズマＰ１の生成状態を目視確認した。その結果、いずれの圧力下においても、安定してマイクロ波プラズマＰ１が生成した。なお、その時にマイクロ波発振器５３方向に戻るマイクロ波の反射は、いずれも０．１ｋＷ以下であった。 First, an evacuation apparatus (not shown) was operated to discharge the gas inside the vacuum vessel 8 from the exhaust hole 82, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 8 × 10 ⁻³ Pa. Next, argon gas was supplied into the vacuum vessel 8, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 100 Pa. Subsequently, the microwave power source 52 was turned on, and the microwave plasma P1 was generated by the oscillated microwave having an output of 1.4 kW. Thereafter, the flow rate of the argon gas is reduced, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 is changed from 50 Pa → 25 Pa → 13 Pa → 7 Pa → 4 Pa → 2 Pa → 1 Pa → 0.5 Pa, and the generation state of the microwave plasma P1 is visually confirmed under each pressure. did. As a result, the microwave plasma P1 was stably generated under any pressure. At that time, the reflection of the microwave returning toward the microwave oscillator 53 was 0.1 kW or less.

［比較例］
マイクロ波プラズマ生成装置４のプラズマ生成部４０を、従来のプラズマ生成部９（前出図４参照）に変更し、上記実施例と同様に、低圧下でのマイクロ波プラズマ生成について検討した。その結果、真空容器８の内部圧力が４Ｐａで、生成したマイクロ波プラズマＰが不安定となり、点滅をはじめた。その際、マイクロ波発振器５３方向に戻るマイクロ波の反射は、０．５ｋＷ以上となった。また、真空容器８の内部圧力が２Ｐａになると、プラズマ生成を持続することができず、マイクロ波プラズマＰが消失した。無論、１Ｐａ以下では、マイクロ波プラズマＰを生成することができなかった。 [Comparative example]
The plasma generation unit 40 of the microwave plasma generation apparatus 4 was changed to a conventional plasma generation unit 9 (see FIG. 4), and microwave plasma generation under low pressure was examined in the same manner as in the above example. As a result, when the internal pressure of the vacuum vessel 8 was 4 Pa, the generated microwave plasma P became unstable and started blinking. At that time, the reflection of the microwave returning toward the microwave oscillator 53 was 0.5 kW or more. Moreover, when the internal pressure of the vacuum vessel 8 became 2 Pa, plasma generation could not be continued and the microwave plasma P disappeared. Of course, the microwave plasma P could not be generated at 1 Pa or less.

＜マグネトロンスパッタ成膜装置による薄膜形成＞
［実施例］
上記実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１により、ＰＥＴフィルムの表面にＩＴＯ膜を形成した。以下の成膜処理における部材の符号は、前出図１〜図３に対応している。まず、真空排気装置（図略）を作動させて、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部圧力を８×１０^−３Ｐａとした。次に、アルゴンガスを真空容器８内へ供給し、真空容器８の内部圧力を２５Ｐａとした。続いて、マイクロ波電源５２をオンにして、発振された出力１．４ｋＷのマイクロ波により、マイクロ波プラズマＰ１を生成した。その後、直ちにアルゴンガスの流量を絞り、真空容器８の内部圧力を０．６５Ｐａとした。さらに、酸素ガスを真空容器８内へ微量供給し、真空容器８の内部圧力を０．６７Ｐａとした。この際マイクロ波プラズマＰ１は安定して生成しており、マイクロ波の反射も０．１ｋＷ以下であった。 <Thin film formation by magnetron sputter deposition system>
[Example]
An ITO film was formed on the surface of the PET film by the magnetron sputtering film forming apparatus 1 of the above embodiment. The reference numerals of members in the following film forming process correspond to those in FIGS. First, an evacuation apparatus (not shown) was operated to discharge the gas inside the vacuum vessel 8 from the exhaust hole 82, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 8 × 10 ⁻³ Pa. Next, argon gas was supplied into the vacuum vessel 8, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 25 Pa. Subsequently, the microwave power source 52 was turned on, and the microwave plasma P1 was generated by the oscillated microwave having an output of 1.4 kW. Thereafter, the flow rate of argon gas was immediately reduced, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 0.65 Pa. Further, a small amount of oxygen gas was supplied into the vacuum vessel 8, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 0.67 Pa. At this time, the microwave plasma P1 was stably generated, and the reflection of the microwave was 0.1 kW or less.

その状態で、直流パルス電源３５（日本ＭＫＳ（株）製ＲＰＧ−１００、ＰｕｌｓｅｄＤＣＰｌａｓｍａＧｅｎｅｒａｔｏｒ）を、出力１５００Ｗ、周波数１００ｋＨｚ、パルス幅３０５６ｎｓの設定条件にてオンにして、カソード３３に電圧を印加して、マグネトロンプラズマＰ２を生成した。そして、マグネトロンプラズマＰ２により、ターゲット３０をスパッタすると共に、マイクロ波プラズマＰ１を照射して、基材２０（ＰＥＴフィルム）の表面にＩＴＯ膜を形成した。成膜時の電圧は、２６０Ｖとなり（電圧は、直流パルス電源３５により自動的に制御されている）、下記比較例と比較して、印加電圧を約２０％低減することができた。 In this state, the DC pulse power supply 35 (RPG-100, Pulsed DC Plasma Generator, manufactured by Nippon MKS Co., Ltd.) is turned on under the setting conditions of output 1500 W, frequency 100 kHz, pulse width 3056 ns, and voltage is applied to the cathode 33. Thus, magnetron plasma P2 was generated. Then, the target 30 was sputtered by the magnetron plasma P2, and the microwave plasma P1 was irradiated to form an ITO film on the surface of the substrate 20 (PET film). The voltage at the time of film formation was 260 V (the voltage was automatically controlled by the DC pulse power supply 35), and the applied voltage could be reduced by about 20% compared to the following comparative example.

［比較例］
上記実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１において、マイクロ波プラズマ生成装置４のプラズマ生成部４０を、従来のプラズマ生成部９（前出図４参照）に変更し、上記実施例と同様の条件でマイクロ波プラズマの生成を試みた。しかし、低圧下におけるマイクロ波プラズマ生成の検討時と同様に、真空容器８の内部圧力が０．６５Ｐａでは、プラズマが消失してしまった。 [Comparative example]
In the magnetron sputter deposition apparatus 1 of the above embodiment, the plasma generation unit 40 of the microwave plasma generation apparatus 4 is changed to the conventional plasma generation unit 9 (see FIG. 4), and under the same conditions as in the above example. We tried to generate microwave plasma. However, the plasma disappeared when the internal pressure of the vacuum vessel 8 was 0.65 Pa, as in the study of microwave plasma generation under low pressure.

そこで、酸素ガスを、真空容器８内へ微量供給し、真空容器８の内部圧力を０．６７Ｐａとし、直流パルス電源３５（同上）を出力１５００Ｗ、周波数１００ｋＨｚ、パルス幅３０５６ｎｓの設定条件にてオンにした後、マイクロ波プラズマの生成を試みたが、プラズマを生成することはできなかった。 Therefore, a small amount of oxygen gas is supplied into the vacuum vessel 8, the internal pressure of the vacuum vessel 8 is set to 0.67 Pa, the DC pulse power supply 35 (same as above) is turned on under the setting conditions of output 1500 W, frequency 100 kHz, pulse width 3056 ns. After that, an attempt was made to generate microwave plasma, but plasma could not be generated.

このため、マイクロ波プラズマ生成装置４を作動せずに（マイクロ波プラズマＰ１を生成せずに）、上記実施例と同様の条件にてマグネトロンプラズマＰ２を生成した。そして、マグネトロンプラズマＰ２により、ターゲット３０をスパッタし、基材２０（ＰＥＴフィルム）の表面にＩＴＯ膜を形成した。成膜時の電圧は、３１０Ｖであった（電圧は、直流パルス電源３５により自動的に制御されている）。 For this reason, the magnetron plasma P2 was generated under the same conditions as in the above example without operating the microwave plasma generator 4 (without generating the microwave plasma P1). And the target 30 was sputtered | spattered with magnetron plasma P2, and the ITO film | membrane was formed in the surface of the base material 20 (PET film). The voltage at the time of film formation was 310 V (the voltage was automatically controlled by the DC pulse power supply 35).

本発明のマイクロ波プラズマ生成装置、およびそれを用いたマグネトロンスパッタ成膜装置は、例えば、タッチパネル、ディスプレイ、ＬＥＤ（発光ダイオード）照明、太陽電池、電子ペーパー等に用いられる透明導電膜等の形成に有用である。 The microwave plasma generating apparatus of the present invention and the magnetron sputtering film forming apparatus using the same are used for forming a transparent conductive film used for, for example, a touch panel, a display, LED (light emitting diode) illumination, a solar battery, electronic paper, and the like. Useful.

１：マグネトロンスパッタ成膜装置
２０：基材２１：基材保持板２１０：脚部
３０：ターゲット３１：バッキングプレート３２ａ〜３２ｃ：磁石（磁界形成手段）
３３：カソード３４：アースシールド３５：直流パルス電源
４：マイクロ波プラズマ生成装置４０：プラズマ生成部４１：導波管
４２：スロットアンテナ４３：誘電体部４４：誘電体部固定板
４２０：スロット４３０：前面
５０：マイクロ波伝送部５１：管体部５２：マイクロ波電源
５３：マイクロ波発振器５４：アイソレータ５５：パワーモニタ５６：ＥＨ整合器
８：真空容器８０：ガス供給孔８２：排気孔
Ｐ１：マイクロ波プラズマＰ２：マグネトロンプラズマ 1: magnetron sputter deposition apparatus 20: base material 21: base material holding plate 210: leg 30: target 31: backing plate 32a to 32c: magnet (magnetic field forming means)
33: Cathode 34: Earth shield 35: DC pulse power supply 4: Microwave plasma generator 40: Plasma generator 41: Waveguide 42: Slot antenna 43: Dielectric part 44: Dielectric part fixing plate 420: Slot 430: Front 50: Microwave transmission part 51: Tube part 52: Microwave power supply 53: Microwave oscillator 54: Isolator 55: Power monitor 56: EH matching device 8: Vacuum vessel 80: Gas supply hole 82: Exhaust hole P1: Micro Wave plasma P2: Magnetron plasma

Claims

A microwave plasma generation apparatus for generating microwave plasma by ionizing a gas in a vacuum vessel,
A rectangular waveguide disposed in the vacuum vessel and transmitting a microwave and extending linearly ;
A plate-like slot antenna disposed on one surface of the rectangular waveguide that is exposed in the vacuum vessel and having a plurality of slots through which the microwaves pass;
A dielectric part disposed on the one side of the rectangular waveguide so as to cover the slot and stacked on the slot antenna, and to which the microwave that has passed through the slot is incident;
Generating the microwave plasma on the surface of the dielectric portion arranged perpendicular to the slot antenna and parallel to the incident direction of the microwave incident from the slot to the dielectric portion. A microwave plasma generator characterized by this.

A gas supply pipe is connected to the vacuum vessel,
The microwave plasma generation apparatus according to claim 1, wherein the pressure of the gas in the vacuum vessel is adjusted to 0.5 Pa or more and 100 Pa or less by adjusting a flow rate of the gas supplied from the gas supply pipe .

A gas supply pipe is connected to the vacuum vessel,
The microwave plasma generation apparatus according to claim 1, wherein the pressure of the gas in the vacuum vessel is adjusted to 0.5 Pa or more and 1 Pa or less by adjusting a flow rate of the gas supplied from the gas supply pipe .

A vacuum vessel, a base material, a target, and a magnetic field forming means for forming a magnetic field on the surface of the target, and the target is formed by plasma generated by ionizing a gas in the vacuum vessel by magnetron discharge. A magnetron sputtering film forming apparatus for forming a thin film by spattering and spattering sputtered particles attached to the surface of the substrate,
Furthermore, the microwave plasma generation apparatus according to claim 1 is provided,
The microwave plasma generation apparatus irradiates microwave plasma between the base material and the target.

A gas supply pipe is connected to the vacuum container , and when forming the thin film, the flow rate of the gas supplied from the gas supply pipe is adjusted so that the pressure of the gas in the vacuum container is 0.5 Pa or more. The magnetron sputtering film forming apparatus according to claim 4 , wherein the pressure is 3 Pa or less.