JP7150364B1 - スパッタリング成膜源および成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被成膜体に与えるダメージの低減および成膜レートの向上を同時に実現することができるスパッタリング成膜源およびこのスパッタリング成膜源を用いた成膜装置を提供する。【解決手段】スパッタリング成膜源は、空間２０を介して対向配置されたターゲット２１ａ、２１ｂのそれぞれの裏面に永久磁石２２ａ、２３ａおよびヨーク２４ａからなる磁気回路ならびに永久磁石２２ｂ、２３ｂおよびヨーク２４ｂからなる磁気回路がそれぞれ設けられ、ターゲット２１ａ、２１ｂの一端側にプラズマを遮蔽するための磁力線２７を発生させるための永久磁石２８ａ、２８ｂが互いに対向して設けられ、これらの永久磁石２８ａ、２８ｂを互いに結合するヨーク２９ａ、２９ｂ、２９ｃがターゲット２１ａ、２１ｂおよびそれらの裏面の磁気回路を取り囲むように設けられる。空間２０の開口部側に空間２０に面するように被成膜体１が配置され、成膜が行われる。【選択図】図１Ａ

Description

この発明は、スパッタリング成膜源および成膜装置に関し、スパッタリング法により薄膜を成膜する各種のデバイス等の製造に適用して好適なものである。

一般的なスパッタリング成膜源は、ターゲット上のスパッタ領域が被成膜体の方向を向いているため、プラズマのみならず、ターゲット表面で反射されるスパッタガス原子あるいは分子が当該被成膜体へ大きな運動エネルギーで衝突するため、被成膜体へ多大なダメージを与えてしまい、ダメージに弱い材料、例えば有機物の発光材料や発電材料あるいは半導体シリコンのパッシベーション膜等の直上にスパッタリング法で薄膜を形成することが不可能であった。

対向ターゲット式スパッタリング成膜源は、上記のダメージに弱い材料へのダメージを軽減させて薄膜を形成する目的で開発された成膜源である。従来の対向ターゲット式スパッタリング成膜源としては特許文献１、２に記載されたものが知られている。特許文献１には、所定の間隔を隔てて一対のターゲットを対向配置し、各ターゲットの外周に沿って永久磁石からなる磁界発生手段を設けて該ターゲット間の対向空間を囲むターゲットに垂直な対向モードの磁界と該ターゲットの外周の前方近傍から中心寄りの表面に至るマグネトロンモードの磁界を形成した対向ターゲット部を備え、該対向空間内にプラズマを形成し、該対向空間の側方に配置した基板上に薄膜を形成するようにした対向ターゲット式スパッタ装置において、マグネトロンモードの磁界を調整する磁界調整手段としての永久磁石をその磁路中に設けることが記載されている。特許文献２に記載された対向ターゲット式スパッタ装置においては、対向空間を介して一対のターゲットを配置し、その側面部に、Ｎ極とＳ極とが向き合うように一対の永久磁石を配置し、この一対の永久磁石の対向空間と反対側の磁極同士を磁気的に接続するためにヨークを配置する。ヨークは、一方の永久磁石の背面に配置されるコア部と、他方の永久磁石の背面に配置されるコア部と、これらの二つのコア部を接続する連結部とから構成される。これらのコア部と連結部とは強磁性体により形成される。

しかし、本発明者の検討によれば、特許文献１、２に記載された従来の対向ターゲット式スパッタリング成膜源においては、次のような問題が存在する。すなわち、図２１は、特許文献１、２に記載されている対向ターゲット式スパッタリング成膜源の代表的な実施の形態を模式的に示したものである。図２１中、符号１は被成膜体、１０は対向空間、１１ａ、１１ｂはターゲット、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂは永久磁石、１４ａ、１４ｂ、１４ｃはヨーク、１６ａ、１６ｂ、１６ａ’、１６ｂ’、１７、１７’は磁力線を示す。この従来の対向ターゲット式スパッタリング成膜源においては、被成膜体１に面している対向空間１０から被成膜体１に向かって図示しないスパッタ粒子が飛び出していくが、磁力線１７の磁束密度が不十分だと、当該対向空間１０に存在するプラズマも被成膜体１の方向に漏れ出してしまい、低ダメージの下での成膜ができない。ヨーク１４ａとヨーク１４ｂとをヨーク１４ｃで結合することにより、本従来技術よりも以前に用いられていた技術と比べると、磁力線１７の磁束密度が大きくなり被成膜体１の方向に漏れ出すプラズマの量は減少したが、低ダメージ性の効果は十分でなかった。その技術的な理由は、永久磁石の外側の磁力線はＮ極からＳ極に向かうため、図２１において永久磁石１２ａを起点とすると、そのＮ極から出た磁力線１７は永久磁石１２ｂのＳ極に入り、さらにヨーク１４ｂからヨーク１４ｃを経てヨーク１４ａに入って永久磁石１２ａのＳ極に戻る。しかし、前記した磁力線の流れは、ヨーク１４ｂからヨーク１４ｃを経てヨーク１４ａに入っていく途中で、磁力線１６ｂ’の向きと磁力線１６ａ’の向きとがヨーク１４ａ、１４ｂ中で反対向きのため、前記した磁力線の流れの強さが全体的に弱まってしまい、結果的に磁力線１７の磁束密度も小さくなって、当該対向空間１０に存在するプラズマの被成膜体１の方向に漏れ出す量が増えてしまい、低ダメージ成膜の効果が減少してしまうという問題点が存在した。

特開２００３－１５５５６４号公報 特開２００４－１０７７３３号公報

そこで、この発明が解決しようとする課題は、被成膜体に与えるダメージの低減および成膜レートの向上を同時に実現することができるスパッタリング成膜源およびこのスパッタリング成膜源を用いた成膜装置を提供することである。

この発明が解決しようとする他の課題は、被成膜体に与えるダメージの低減および成膜レートの向上に加えて良好な膜厚分布をも同時に実現することができるスパッタリング成膜源およびこのスパッタリング成膜源を用いた成膜装置を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明は、
互いに対向して配置された第１ターゲットおよび第２ターゲットと、
上記第１ターゲットの裏面に設けられた、上記第１ターゲットの外周部に対応する部分に磁化方向が上記第１ターゲットに対して垂直となるように設けられた第１永久磁石と上記第１ターゲットの中央部に対応する部分に上記第１永久磁石と逆極性となるように設けられた第２永久磁石と上記第１永久磁石および上記第２永久磁石を互いに結合する第１ヨークとにより形成された第１磁気回路と、
上記第２ターゲットの裏面に設けられた、上記第２ターゲットの外周部に対応する部分に磁化方向が上記第２ターゲットに対して垂直となり、かつ上記第１永久磁石と逆極性となるように設けられた第３永久磁石と上記第２ターゲットの中央部に対応する部分に上記第３永久磁石と逆極性となるように設けられた第４永久磁石と上記第３永久磁石および上記第４永久磁石を互いに結合する第２ヨークとにより形成された第２磁気回路と、
上記第１ターゲットの一端側に上記第１永久磁石に平行に上記第１永久磁石と同一の極性となるように設けられた第５永久磁石と、
上記第２ターゲットの一端側に上記第３永久磁石に平行に、かつ上記第５永久磁石に対向して上記第３永久磁石と同一の極性となるように設けられた第６永久磁石と、
上記第５永久磁石および上記第６永久磁石を上記第１磁気回路および上記第２磁気回路の外部で互いに結合する第３ヨークと、
を有するスパッタリング成膜源である。

このスパッタリング成膜源においては、第１磁気回路により第１ターゲットの表面にマグネトロン磁場が形成され、第２磁気回路により第２ターゲットの表面にマグネトロン磁場が形成されるようになっている。これらのマグネトロン磁場により、第１ターゲットおよび第２ターゲットの近傍にプラズマを拘束することができ、第１ターゲットおよび第２ターゲットをそれぞれ効率的にスパッタして被成膜体に薄膜を形成することができる。第３ヨークは、第１磁気回路および第２磁気回路を取り囲むように設けられることもあるし、第１磁気回路および第２磁気回路を取り囲まないように設けられることもあるし、双方に設けられることもある。

このスパッタリング成膜源においては、被成膜体の位置における漏洩磁束密度の低減を図る観点から、好適には、第５永久磁石の第１永久磁石側の面に磁化方向が第５永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第１補助永久磁石および第２補助永久磁石が第５永久磁石の先端に向かって順に設けられ、第１補助永久磁石の第５永久磁石と反対側の磁極は第１永久磁石の第１ヨーク側の磁極と同じ極性であり、第６永久磁石の第３永久磁石側の面に磁化方向が第６永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第３補助永久磁石および第４補助永久磁石が第６永久磁石の先端に向かって順に設けられ、第３補助永久磁石の第６永久磁石と反対側の磁極は第３永久磁石の第２ヨーク側の磁極と同じ極性である。また、被成膜体側でのスパッタ量の増加を図る観点から、好適には、第２永久磁石および第４永久磁石が第３ヨーク側に寄って配置される。

このスパッタリング成膜源においては、必要に応じて、第１ターゲットと第１永久磁石および第２永久磁石との間および第２ターゲットと第３永久磁石および第４永久磁石との間にそれぞれバッキングプレートが設けられる。これらのバッキングプレートを冷却することにより第１ターゲットおよび第２ターゲットを冷却することができる。必要に応じて、第１ターゲットの外周の近傍および第２ターゲットの外周の近傍にそれぞれターゲットシールドが設けられる。第３ヨークは、必要に応じて、スパッタリング成膜源の筐体を兼用することもある。

このスパッタリング成膜源は、従来技術と比較してプラズマ発生機構およびスパッタ成膜源の特性が大きく異なっており、従来技術の対向ターゲット式スパッタリング成膜源はターゲット間の空間を囲むターゲットに垂直な対向モードの磁界によって発生するプラズマが当該成膜源の主なスパッタ現象を引き起こしていたが、このスパッタリング成膜源はマグネトロンモードの磁界によって発生するプラズマが当該成膜源における殆ど全てのスパッタ現象を引き起こすことに特徴があり、なおかつターゲット間の空間における被成膜体に面した側のみにおいてターゲットに垂直な対向モードの磁界を有するという特徴も併せ持つことで被成膜体方向へ漏れ出るプラズマを殆ど無くすことができ、成膜レートの向上と同時に低ダメージ性を実現することができる。また、スパッタ現象を引き起こすマグネトロンモードのプラズマは高速成膜を実現すると同時に、そのプラズマの均一性から良好な膜厚分布も同時に実現できる。

このスパッタリング成膜源によれば、従来の対向ターゲット式スパッタリング成膜源と比較して大幅に成膜レートが向上し、かつ同時に極めて低温で成膜できる。この理由は下記の通りである。従来の対向ターゲット式スパッタリング成膜源は、図２１に示す磁界分布から分かるように、対向させて設けた１対のターゲットの外周に沿って配置した永久磁石から成る磁力線、すなわち当該ターゲットに垂直な対向モードの磁力線による磁界が支配的であったため、当該磁界で発生するプラズマと当該ターゲットの界面に生じるイオンシースの厚さが大きく、そこに発生する電界強度が弱くなってしまい、十分なスパッタ成膜レートが得られなかった。同時に、当該プラズマは１対の当該ターゲットと当該磁力線で囲まれる領域の中央に集まる特性を有するため、当該ターゲットの中央付近のプラズマ密度が高くなる反面、当該ターゲットの両端部付近のプラズマ密度が低くなることで、当該ターゲット中央付近からスパッタされる成膜量が多く、かたや当該ターゲット両端部付近からスパッタされる成膜量が少ないため、膜厚分布の悪さが顕著に現れていた。さらにターゲット間の空間における被成膜体に面さないヨークで結合されてはいるものの、被成膜体に面している当該空間において対向モードの磁界が点線で示されるように弱まってしまうため、プラズマ遮蔽能力が小さくなり当該ヨークの効果の発現としては十分でなく、低ダメージ性に問題があった。これに対し、このスパッタリング成膜源によれば、後述の図１Ａに示す磁界分布から明らかなように、対向モードのプラズマは殆ど有しないため、マグネトロンモードのプラズマが支配的であり、そのプラズマ密度が均一なことから、膜厚分布の良好なスパッタリング成膜源を実現することができる。さらに、被成膜体に面している第１ターゲットおよび第２ターゲットの間の空間における対向モードの磁界発生手段として１対の永久磁石が独立に存在しており、かつ当該空間における被成膜体に面さないヨークで当該１対の永久磁石が結合されているため、被成膜体に面している当該空間において対向モードの磁界が強くなり、プラズマ遮蔽能力が十分に大きいため、低ダメージ性にも優れている。

また、この発明は、
互いに対向して配置されたターゲットおよびスパッタ粒子捕集シールドと、
上記ターゲットの裏面に設けられた、上記ターゲットの外周部に対応する部分に磁化方向が上記ターゲットに対して垂直となるように設けられた第７永久磁石と上記ターゲットの中央部に対応する部分に上記第７永久磁石と逆極性となるように設けられた第８永久磁石と上記第７永久磁石および上記第８永久磁石を互いに結合する第４ヨークとにより形成された磁気回路と、
上記ターゲットの一端側に上記第７永久磁石に平行に上記第７永久磁石と同一の極性となるように設けられた第９永久磁石と、
上記スパッタ粒子捕集シールドの一端側に上記第７永久磁石に平行に、かつ上記第９永久磁石に対向して上記第９永久磁石と同一の極性となるように設けられた第１０永久磁石と、
上記第９永久磁石および上記第１０永久磁石を上記磁気回路および上記スパッタ粒子捕集シールドの外部で互いに結合する第５ヨークと、
を有するスパッタリング成膜源である。

このスパッタリング成膜源においては、被成膜体の位置における漏洩磁束密度の低減を図る観点から、好適には、被成膜体の位置における漏洩磁束密度の低減を図る観点から、好適には、第９永久磁石の第７永久磁石側の面に磁化方向が第９永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第５補助永久磁石および第６補助永久磁石が第９永久磁石の先端に向かって順に設けられ、第５補助永久磁石の第９永久磁石と反対側の磁極は第７永久磁石の上記第４ヨーク側の磁極と同じ極性である。また、被成膜体側でのスパッタ量の増加を図る観点から、好適には、第８永久磁石が第５ヨーク側に寄って配置される。第５ヨークは磁気回路およびスパッタ粒子捕集シールドを取り囲むように設けられることもあるし、磁気回路およびスパッタ粒子捕集シールドを取り囲まないように設けられることもあるし、双方に設けられることもある。

このスパッタリング成膜源においては、必要に応じて、スパッタ粒子捕集シールドの裏面にヒーターが設けられる。このヒーターによりスパッタ粒子捕集シールドを加熱することにより、ターゲットからスパッタ粒子捕集シールドに到達するスパッタ粒子の付着確率が低下し、それによってターゲットに再付着するスパッタ粒子を増加させることができ、ひいてはターゲットの利用率の向上を図ることができる。スパッタ粒子捕集シールドは、ターゲットに平行に設けられることもあるし、スパッタ粒子捕集シールドとターゲットとの間の距離が第９永久磁石および第１０永久磁石に向かって直線的に増加するようにターゲットに対して傾斜して設けられることもあるし、スパッタ粒子捕集シールドとターゲットとの間の距離が第９永久磁石および第１０永久磁石に向かって増加するようにターゲットに向かって凸の湾曲した曲線状の断面形状を有するように設けられることもある。必要に応じて、ターゲットと第７永久磁石および第８永久磁石との間にバッキングプレートが設けられる。また、必要に応じて、ターゲットの外周の近傍にターゲットシールドが設けられる。必要に応じて、第５ヨークがスパッタリング成膜源の筐体を兼用することもある。

このスパッタリング成膜源は、第１ターゲットおよび第２ターゲットを用いる上述のスパッタリング成膜源における一方のターゲットを除外し、当該除外されたターゲットの裏面に存在したマグネトロン磁場形成用の磁気回路も除外し、代わりに被成膜体に面した側のみに、除外してないターゲット裏面に設けた磁気回路の被成膜体に面した外周部永久磁石と同じ磁極の向きで永久磁石を配置したものに相当する。さらに、プラズマ発生機構とスパッタ成膜源の特性も従来技術と大きく異なっている。すなわち、従来技術の対向ターゲット式スパッタリング源では、ターゲット間の空間を囲むターゲットに垂直な対向モードの磁界によって発生するプラズマが当該成膜源の主なスパッタ現象を引き起こしていたが、このスパッタリング成膜源は、マグネトロンモードの磁界によって発生するプラズマが当該成膜源における全てのスパッタ現象を引き起こすことに特徴があり、なおかつターゲット間における被成膜体に面した側のみにおいて、ターゲットに垂直な対向モードの磁界を有するという特徴も併せ持つことで、被成膜体方向へ漏れ出るプラズマを殆ど無くすことができ、低ダメージ性を重視したスパッタ成膜を実現することができる。また、スパッタ現象を引き起こすマグネトロンモードのプラズマは、そのプラズマの均一性から良好な膜厚分布も同時に実現できる。さらに、ターゲットが片側にのみ存在する特徴から、ロールツーロール法によるフィルム成膜装置に適用することで、その効果が大きく発揮される。すなわち、当該ターゲットを上側にして当該成膜源を配置した場合、当該ターゲットのスパッタ領域近傍に存在する非スパッタ領域すなわち非エロージョン部から発生する異物が下側のターゲット上に落下した際に発生するアーク現象が、構造的に全く起こらないため、被成膜体に形成される膜中への異物混入頻度が極めて小さくなり、良好な品質のスパッタ成膜が可能になる。

このスパッタリング成膜源によれば、後述の図２に示す磁界分布から明らかなように、マグネトロンモードのプラズマが全てであり、対向モードのプラズマは存在しないため、マグネトロンモードのプラズマ密度が均一なことから、膜厚分布の良好なスパッタリング成膜源を実現することができる。さらに、被成膜体に面しているターゲットとスパッタ粒子捕集シールドとの間の空間における対向モードの磁界発生手段として１対の永久磁石が独立に存在しており、かつ当該空間における被成膜体に面さないヨークで当該１対の永久磁石が結合されているため、被成膜体に面している当該空間において対向モードの磁界が強くなり、プラズマ遮蔽能力が十分に大きいため、優れた低ダメージ性も同時に得ることができる。

また、この発明は、
互いに平行に対向して配置された第１円筒形ターゲットおよび第２円筒形ターゲットと、
上記第１円筒形ターゲットの内部に設けられた、一方の磁極が上記第１円筒形ターゲットの内周面に対向するように、かつ上記第１円筒形ターゲットの中心軸方向に延在して設けられた第１１永久磁石と上記第１１永久磁石の外周を取り囲むように上記第１１永久磁石から離れてかつ上記第１１永久磁石と逆極性に設けられた第１２永久磁石と上記第１１永久磁石および上記第１２永久磁石を互いに結合する第６ヨークとにより形成された第３磁気回路と、
上記第２円筒形ターゲットの内部に設けられた、一方の磁極が上記第２円筒形ターゲットの内周面に対向するように、かつ上記第２円筒形ターゲットの中心軸方向に延在して設けられた第１３永久磁石と上記第１３永久磁石の外周を取り囲むように上記第１３永久磁石から離れてかつ上記第１３永久磁石と逆極性に設けられた第１４永久磁石と上記第１３永久磁石および上記第１４永久磁石を互いに結合する第７ヨークとにより形成された第４磁気回路と、
上記第１円筒形ターゲットに対向して上記第１円筒形ターゲットの中心軸と上記第２円筒形ターゲットの中心軸とを含む平面に平行に設けられた第１５永久磁石と、
上記第２円筒形ターゲットに対向して上記平面に平行に、かつ上記第１５永久磁石に対向して設けられた上記第１５永久磁石と同じ極性の第１６永久磁石と、
上記第１５永久磁石および上記第１６永久磁石を上記第３磁気回路および上記第４磁気回路の外部で互いに結合する第８ヨークと、
を有するスパッタリング成膜源である。

このスパッタリング成膜源においては、被成膜体の位置における漏洩磁束密度の低減を図る観点から、好適には、第１５永久磁石の第１円筒形ターゲット側の面に磁化方向が第１５永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第７補助永久磁石および第８補助永久磁石が第１５永久磁石の先端に向かって順に設けられ、第７補助永久磁石の第１５永久磁石と反対側の磁極は第１５永久磁石の第８ヨーク側の磁極と同じ極性であり、第１６永久磁石の第２円筒形ターゲット側の面に磁化方向が第１６永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第９補助永久磁石および第１０補助永久磁石が第１６永久磁石の先端に向かって順に設けられ、第９補助永久磁石の第１６永久磁石と反対側の磁極は第１６永久磁石の第８ヨーク側の磁極と同じ極性である。必要に応じて、第８ヨークがスパッタリング成膜源の筐体を兼用することもある。第８ヨークは第３磁気回路および第４磁気回路を取り囲むように設けられることもあるし、第３磁気回路および第４磁気回路を取り囲まないように設けられることもあるし、双方に設けられることもある。

また、この発明は、
互いに対向して配置された円筒形ターゲットおよびスパッタ粒子捕集シールドと、
上記円筒形ターゲットの内部に設けられた、一方の磁極が上記円筒形ターゲットの内周面に対向するように、かつ上記円筒形ターゲットの中心軸方向に延在して設けられた第１７永久磁石と上記第１７永久磁石の外周を取り囲むように上記第１７永久磁石から離れてかつ上記第１７永久磁石と逆極性に設けられた第１８永久磁石と上記第１７永久磁石および上記第１８永久磁石を互いに結合する第９ヨークとにより形成された磁気回路と、
上記円筒形ターゲットに対向して上記円筒形ターゲットの中心軸を含む平面に平行に設けられた第１９永久磁石と、
上記スパッタ粒子捕集シールドに対向して上記平面に平行に、かつ上記第１９永久磁石に対向して設けられた上記第１９永久磁石と同じ極性の第２０永久磁石と、
上記第１９永久磁石および上記第２０永久磁石を上記磁気回路および上記スパッタ粒子捕集シールドの外部で互いに結合する第１０ヨークと、
を有するスパッタリング成膜源である。

このスパッタリング成膜源においては、被成膜体の位置における漏洩磁束密度の低減を図る観点から、好適には、第１９永久磁石の円筒形ターゲット側の面に互いに逆極性の第１１補助永久磁石および第１２補助永久磁石が第１９永久磁石の先端に向かって順に設けられる。必要に応じて、スパッタ粒子捕集シールドの裏面にヒーターが設けられる。スパッタ粒子捕集シールドは、上記の円筒形ターゲットの中心軸を含む平面に垂直に設けられることもあるし、その平面に対して傾斜して設けられることもある。必要に応じて、第１０ヨークがスパッタリング成膜源の筐体を兼用することもある。第１０ヨークは磁気回路およびスパッタ粒子捕集シールドを取り囲むように設けられることもあるし、磁気回路およびスパッタ粒子捕集シールドを取り囲まないように設けられることもあるし、双方に設けられることもある。

上記のいずれかのスパッタリング成膜源に電力を供給する電源としては、直流電源、直流パルス電源、高周波電源、高周波パルス電源等が用いられ、必要に応じてこれらの中から選択される。

上記のいずれか一つまたは二つ以上のスパッタリング成膜源を用いて様々なタイプの成膜装置を構成することができる。成膜装置は、特に制限はないが、例えば、被成膜体、典型的には基板を一方向に搬送しながら、あるいは往復運動を繰り返しながら、あるいはこれらの両方を繰り返しながら成膜を行うタイプの成膜装置、被成膜体を静止させて成膜を行うタイプの成膜装置、被成膜体を一方向に回転させながら、あるいはこの一方向の回転と逆方向の回転とを繰り返しながら、あるいはこれらの両方を繰り返しながら成膜を行うタイプの成膜装置、ロール状の被成膜体フィルムを一方向に搬送しながら、あるいは往復運動を繰り返しながら、あるいはこれらの両方を繰り返しながら成膜を行うロールツーロールタイプの成膜装置等である。

この発明によれば、被成膜体に与えるダメージの低減および成膜レートの向上に加えて良好な膜厚分布をも同時に実現することができるスパッタリング成膜源を得ることができ、この優れたスパッタリング成膜源を用いて高性能の成膜装置を実現することができる。

この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング成膜源のターゲットの裏面に設けられている磁気回路を示す正面図である。 この発明の第２の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第３の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第４の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第５の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第７の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第８の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第９の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第１０の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第１１の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第１２の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第１３の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第１４の実施の形態による成膜装置を示す正面図である。 この発明の第１５の実施の形態による成膜装置を示す正面図である。 この発明の第１６の実施の形態による成膜装置を示す正面図である。 この発明の第１７の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第１８の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第１９の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 この発明の第２０の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す正面図である。 従来の対向ターゲット式スパッタリング成膜源の課題を説明するための正面図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）について図面を参照しながら説明する。

〈第１の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図１Ａは第１の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図１Ａに示すように、このスパッタリング成膜源においては、空間２０を隔てて互いに対向する一対のターゲット２１ａ、２１ｂが互いに平行に設けられている。ターゲット２１ａ、２１ｂは図１Ａに垂直な方向に延びた長方形の形状を有する。ターゲット２１ａの裏面の外周部には磁化方向がこの裏面に垂直となるように永久磁石２２ａが設けられ、中央部にはターゲット２１ａの長辺に平行に永久磁石２２ａと逆極性の永久磁石２３ａが設けられている。これらの永久磁石２２ａ、２３ａのターゲット２１ａと反対側にはターゲット２１ａと同一の形状のヨーク２４ａが設けられている。そして、これらのターゲット２１ａ、永久磁石２２ａ、２３ａおよびヨーク２４ａにより磁気回路が形成されている。この磁気回路には磁力線２６ａ、２６ａ’、２５ａ’が形成される。図１Ｂに永久磁石２２ａ、２３ａおよびヨーク２４ａの正面図の一例を示す。図１Ａにおいては、永久磁石２２ａのターゲット２１ａ側の磁極がＮ極、ターゲット２１ａと反対側の磁極がＳ極である場合が示されているが、永久磁石２２ａ、２３ａの極性は逆であってもよい。同様に、ターゲット２１ｂの裏面の外周部には磁化方向がこの裏面に垂直となるように永久磁石２２ｂが設けられ、中央部にはターゲット２１ｂの長辺に平行に永久磁石２２ｂと逆極性の永久磁石２３ｂが設けられている。これらの永久磁石２２ｂ、２３ｂのターゲット２１ａと反対側にはターゲット２１ｂと同一の形状のヨーク２４ｂが設けられている。そして、これらのターゲット２１ｂ、永久磁石２２ｂ、２３ｂおよびヨーク２４ｂにより磁気回路が形成されている。この磁気回路には磁力線２６ｂ、２６ｂ’、２５ｂ’が形成される。ターゲット２１ａ、永久磁石２２ａ、２３ａおよびヨーク２４ａとターゲット２１ｂ、永久磁石２２ｂ、２３ｂおよびヨーク２４ｂとは、空間２０のターゲット２１ａ、２１ｂに平行な二等分面に関して互いに対称に配置されている。

ヨーク２４ａの空間２０と反対側に、このヨーク２４ａと十分に距離をとって独立な状態になっているヨーク２９ａがこのヨーク２４ａに平行に設けられている。このヨーク２９ａはヨーク２４ａよりも大きい長方形状の形状を有し、ヨーク２４ａを完全に覆っている。同様に、ヨーク２４ｂの空間２０と反対側に、このヨーク２４ｂと十分に距離をとって独立な状態になっているヨーク２９ｂがこのヨーク２４ｂと平行に設けられている。このヨーク２９ｂはヨーク２４ｂよりも大きい長方形状の形状を有し、ヨーク２４ｂを完全に覆っている。ヨーク２９ａの空間２０側の面の一端部には磁化方向がこの面に垂直な永久磁石２８ａが永久磁石２２ａと所定の距離隔てて対向して設けられている。永久磁石２８ａの先端はターゲット２１ａの表面とほぼ同一面に位置している。永久磁石２８ａの磁極はヨーク２９ａ側がＳ極となっている。同様に、ヨーク２９ｂの空間２０側の面の一端部には磁化方向がこの面に垂直な永久磁石２８ｂが永久磁石２２ｂと所定の距離隔てて対向して設けられている。永久磁石２８ｂの先端はターゲット２１ｂの表面とほぼ同一面に位置している。永久磁石２８ｂの磁極はヨーク２９ｂ側がＮ極となっている。ヨーク２９ａの永久磁石２８ａが設けられている一端部とは反対側の端部とヨーク２９ｂの永久磁石２８ｂが設けられている一端部とは反対側の端部との間にはヨーク２９ｃがヨーク２９ａとヨーク２９ｂとを結合するように設けられている。ヨーク２９ｃは、永久磁石２２ａの磁力線２５ａ’および永久磁石２２ｂの磁力線２５ｂ’がヨーク２９ｃの中に入り込まないようこれらの永久磁石２２ａ、２２ｂから十分に離れた位置に設けられている。そして、ヨーク２９ａ、２９ｂ、２９ｃおよび永久磁石２８ａ、２８ｂにより磁気回路が形成されている。この磁気回路には、磁力線２８ａ、２７が形成される。ヨーク２９ａ、２９ｂ、２９ｃおよび永久磁石２８ａ、２８ｂは空間２０のターゲット２１ａ、２１ｂに平行な二等分面に関して互いに対称に配置されている。

図１Ａに示すように、このスパッタリング成膜源においては、成膜が行われる被成膜体１は空間２０に面する位置に配置される。

このように、第１の実施の形態によれば、ターゲット２１ａの裏面に設けてある磁気回路のヨーク２４ａおよびターゲット２１ｂの裏面に設けてある磁気回路のヨーク２４ｂと十分に距離をとって独立な状態にしたヨーク２９ａ、ヨーク２９ｂを設け、ターゲット２１ａ、２１ｂの被成膜体１側の一端側に永久磁石２８ａおよび永久磁石２８ｂを各々配置し、さらにヨーク２９ａ、２９ｂの空間２０を介して反対側にヨーク２９ｃを設けているので、空間２０の被成膜体１側に発生するプラズマを遮蔽する磁力線２７が、ターゲット２１ａ、２１ｂ上に発生する図示しないマグネトロンプラズマを有効に遮蔽することができる。このため、被成膜体１の方向にプラズマが漏れ出すことがなくなり、低ダメージでの成膜を効果的に実現することができる。このスパッタリング成膜源は、従来技術では成膜が困難な被成膜体、すなわち有機フィルム基材、有機発光層、有機発電層、有機電子注入層、有機正孔注入層等の、低いプラズマ耐性や低い耐熱性や低い高エネルギー粒子耐性を特徴として持つ材料から成る被成膜体にも成膜を行うことができる。また、パルス出力が可能なスパッタリング用電源を使用することにより、アークが発生しやすいターゲット材料でもスパッタリング成膜が、被成膜体へのダメージを殆ど無くした状態かつ高い成膜速度で実現できることから、新たな材料の薄膜形成技術を提供することができ、新素材の薄膜形成が可能となる。このスパッタリング成膜源は、例えば、半導体デバイス、太陽電池、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ等の各種のデバイス等において電極材料等の成膜に適用して好適なものである。

〈第２の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図２は第２の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図２に示すように、このスパッタリング成膜源においては、永久磁石２８ａの永久磁石２２ａ側の面に磁化方向が永久磁石２８ａの磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の補助永久磁石Ｍ₁ 、Ｍ₂ が永久磁石２８ａの先端に向かって順に設けられている。補助永久磁石Ｍ₁ の永久磁石２８ａと反対側の磁極は永久磁石２２ａのヨーク２４ａ側の磁極と同じＳ極であり、補助永久磁石Ｍ₂ の永久磁石２８ａと反対側の磁極は永久磁石２２ａのターゲット２１ａ側の磁極と同じＮ極である。同様に、永久磁石２８ｂの永久磁石２２ｂ側の面に磁化方向が永久磁石２８ｂの磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の補助永久磁石Ｍ₃ 、Ｍ₄ が永久磁石２８ａの先端に向かって順に設けられている。補助永久磁石Ｍ₃ の永久磁石２８ｂと反対側の磁極は永久磁石２２ｂのヨーク２４ｂ側の磁極と同じＮ極であり、補助永久磁石Ｍ₄ の永久磁石２８ａと反対側の磁極は永久磁石２２ａのターゲット２１ａ側の磁極と同じＳ極である。その他のことは、第１の実施の形態と同様である。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができることに加えて、次のような利点を得ることができる。すなわち、補助永久磁石Ｍ₁ 、Ｍ₂ 、Ｍ₃ 、Ｍ₄ が設けられていることにより、被成膜体１への漏洩磁束密度を減少させることができ、それによって被成膜体１へのプラズマダメージの低減を図ることができる。

〈第３の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図３は第３の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図３に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第１の実施の形態によるスパッタリング成膜源におけるターゲット２１ｂ、永久磁石２２ｂ、２３ｂおよびヨーク２４ｂが設けられておらず、代わりにターゲット２１ｂがあった位置にスパッタ粒子捕集シールド３１０が設けられている。ただし、図３においては、第１の実施の形態によるスパッタリング成膜源における空間２０、ターゲット２１ａ、永久磁石２２ａ、２３ａ、２８ａ、２８ｂ、ヨーク２４ａ、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、磁力線２６ａ、２６ａ’、２５ａ’、２７はそれぞれ空間３０、ターゲット３１、永久磁石３２、３３、３８ａ、３８ｂ、ヨーク３４、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、磁力線３６、３６ａ’、３５ａ’、３７と表されている。その他のことは、その性質に反しない限り、第１の実施の形態と同様である。

第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、次のような利点を得ることができる。すなわち、第１の実施の形態によるスパッタリング成膜源においては、例えば図１Ａの上下方向が重力方向となるように設置する場合、言い換えるとターゲット２１ａ、２１ｂが水平となるように設置する場合には、上側のターゲット２１ａ上でスパッタされない部位に発生する非エロージョン部から付着物が剥がれて、下側のターゲット２１ｂの上へ落下した際にアーク放電が起き、それと同時に異物が飛散して被成膜体１を汚染してしまう。これに対し、この第２の実施の形態によるスパッタリング成膜源においては、下側のターゲット２１ｂがあった位置にスパッタ粒子捕集シールド３１０が設けられていることにより、ターゲット３１上でスパッタされない部位に発生する非エロージョン部から付着物が剥がれてもスパッタ粒子捕集シールド３１０で捕集されるため、上述のアーク放電を防止することができ、それによって異物の飛散による被成膜体１の汚染を防止することができる。

〈第４の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図４は第４の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図４に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第３の実施の形態によるスパッタリング成膜源において、第２の実施の形態と同様に、永久磁石３８ａの永久磁石３２側の面に補助永久磁石Ｍ₁ 、Ｍ₂ が設けられている。その他のことは、その性質に反しない限り、第３の実施の形態と同様である。

この第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様な利点に加えて、第２の実施の形態と同様な利点を得ることができる。

〈第５の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図５は第５の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図５に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第３の実施の形態によるスパッタリング成膜源におけるスパッタ粒子捕集シールド３１０の裏側にヒーター４１が設けられており、このヒーター４１によりスパッタ粒子捕集シールド３１０を加熱することができるようになっている。この加熱温度は、ヒーター用電源４２からヒーター４１に供給される電流を制御することにより調整することができ、適温に保つことができる。

この第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、次のような利点を得ることができる。すなわち、ヒーター４１によりスパッタ粒子捕集シールド３１０を加熱することができることにより、ターゲット３１からスパッタ粒子捕集シールド３１０に到達したスパッタ粒子の付着確率が低下し、言い換えると離脱確率が向上し、その値に比例するスパッタ粒子がターゲット３１に再付着することで、ターゲット３１の利用効率の向上を図ることができる。

〈第６の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図６は第６の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図６に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第３の実施の形態によるスパッタリング成膜源においては、ターゲット２１ａの裏面に設けられた磁気回路を構成する中央部の永久磁石３３’が中心線上に位置していたのに対し、永久磁石３３’がプラズマを遮蔽する磁力線３７の反対側に中心線から所定の距離だけシフトしていることが異なる。その他のことは、第３の実施の形態と同様である。

この第６の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様な利点に加えて、次のような利点を得ることができる。すなわち、ターゲット２１ａの裏面に設けられた磁気回路を構成する永久磁石３３’がプラズマを遮蔽する磁力線３７の反対側に中心線から所定の距離だけシフトしていることにより、空間３０の被成膜体１側でのスパッタ量が増え、これによって低ダメージ性を維持したまま成膜レートを向上させることができる。

〈第７の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図７は第７の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図７に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第１の実施の形態によるスパッタリング成膜源においては、ターゲット２１ａの裏面に設けられた磁気回路を構成する中央部の永久磁石２３ａがターゲット２１ａの中心線上に位置し、同様にターゲット２１ｂの裏面に設けられた磁気回路を構成する中央部の永久磁石２３ｂがターゲット２１ｂの中心線上に位置していたのに対し、永久磁石２３ａ、２３ｂがプラズマを遮蔽する磁力線２７の反対側に中心線から所定の距離だけシフトしていることが異なる。その他のことは、第１の実施の形態と同様である。

この第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、第６の実施の形態と同様な利点を得ることができる。

〈第８の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図８は第８の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図８に示すように、このスパッタリング成膜源においては、ターゲット２１ａがバッキングプレート７１ａに良熱伝導体のインジウム（図示せず）で固定されており、さらにこのバッキングプレート７１ａは水冷される構造になっており、筐体を兼ねるヨーク２９ｃに対し、絶縁体から成る接続部品７２ａを介して電気絶縁性が確保されたボルト（図示せず）で固定されている。ターゲット２１ｂに関しても同様であり、ターゲット２１ｂがバッキングプレート７１ｂに良熱伝導体のインジウムで固定されており、さらにこのバッキングプレート７１ｂは水冷される構造になっており、筐体を兼ねるヨーク２９ｃに対し、絶縁体から成る接続部品７２ｂを介して電気絶縁性が確保されたボルトで固定されている。バッキングプレート７１ａおよび７１ｂの材質は、好適には、熱伝導性と電気伝導性および耐腐食性のいずれにも優れている無酸素銅が使用されるが、クロム銅やリン青銅、ニッケル青銅あるいはベリリウム銅、場合によってはアルミニウムや非磁性のステンレス鋼を使用しても良い。

また、ヨーク２４ａはヨーク２９ｃに対し、非磁性体から成る接続部品７４ａを介して電気導通性のボルトで固定されており、電位は当該筐体を兼ねたヨーク２９ｃとともにアース電位を確保している。バッキングプレート７１ａと磁気回路との間には、フッ素樹脂等からなる電気絶縁シート７３ａが挿入されており、電気絶縁性を高い状態で確保することができる。ターゲット２１ｂ側に関しても同様な構成になっており、ヨーク２４ｂはヨーク２９ｃに対し、非磁性体から成る接続部品７４ｂを介して電気導通性のボルトで固定されており、電位は当該筐体を兼ねたヨーク２９ｃとともにアース電位を確保している。バッキングプレート７１ｂと磁気回路との間には、フッ素樹脂等からなる電気絶縁シート７３ｂが挿入されており、電気絶縁性を高い状態で確保することができる。

ターゲット２１ａの外周四辺端部およびそれらの外側は、ターゲットシールド７５ａ、７６ａおよび図示しない二枚のターゲットシールドで囲まれており、ターゲット２１ａからスパッタされたスパッタ粒子が、このターゲット２１ａ以外の部位に付着することを防ぐとともに、これらのターゲットシールドがターゲット２１ａおよびバッキングプレート７１ａから電気的に絶縁されて配置され、かつアース電位を確保されていることで、マグネトロン放電プラズマ中の過剰電子がこれらのターゲットシールドを介してプラズマ発生用直流電源７７の正極に戻る構成になっている。ターゲット２１ｂ側に関しても同様であり、ターゲット２１ｂの外周四辺端部およびそれらの外側は、ターゲットシールド７５ｂ、７６ｂおよび図示しない二枚のターゲットシールドで囲まれており、これらのターゲットシールドはアース電位が確保され、ターゲット２１ｂおよびバッキングプレート７１ｂから電気的に絶縁されて配置され、かつアース電位を確保されていることで、マグネトロン放電プラズマ中の過剰電子がこれらのターゲットシールドを介してプラズマ発生用直流電源７７の正極に戻る構成になっている。

また、スパッタリング成膜を施すためのプラズマ発生用直流電源７７は、負極がバッキングプレート７１ａ、７１ｂに電気的に接続されている。ただし、この際、ヨーク２９ｃおよび上記のターゲットシールドとは電気的な絶縁が確保されている。ここで、バッキングプレート７１ａ、７１ｂへ接続するプラズマ発生用直流電源７７は、各々一台ずつ独立させて接続しても良い。さらに、プラズマ発生用直流電源７７は高周波電源に置き換えても良く、その際は、バッキングプレート７１ａ、７１ｂと高周波電源の間にインピーダンス整合器を挿入し調整することで、高周波電力をターゲット２１ａ、ターゲット２１ｂへ確実に伝搬させる。高周波電源をバッキングプレート７１ａ、７１ｂに各々独立させて接続する際は、各々にインピーダンス整合器を挿入し、さらに、各々の高周波の発振器を共通とし、位相に１８０°の差を設けることで、各々の高周波が干渉して発生する不具合を未然に防止することができる。

なお、バッキングプレート７１ａ、７１ｂの片方に直流電源を、もう一方に高周波電源とインピーダンス整合器を接続して使用しても構わず、このようにすることで、導電性材料と絶縁性材料の合成薄膜を低ダメージで成膜できる。さらには、前記した直流電源および高周波電源には、パルス出力するものを使用しても構わず、このようにすることで、アーク放電がターゲット上で発生しやすい材料に関して、アーク放電による薄膜中への異物混入を未然に防ぎ、良品率を向上させることができる。

ターゲット２１ａを冷却するため、熱伝導性が良好な状態でターゲット２１ａと接続
されたバッキングプレート７１ａが冷却水で冷却される構造になっている。典型的には、、バッキングプレート７１ａの内部に冷却水が流れるチャネルが構成されており、ヨーク２９ｃおよび絶縁体から成る接続部品７２ａを介して、冷却水がバッキングプレート７１ａの内部に流入し排出する構成になっている。ターゲット２１ｂ側も同様であり、ターゲット２１ｂを冷却するため、熱伝導性が良好な状態でターゲット２１ｂと接続されたバッキングプレート７１ｂが冷却水で冷却される構造になっている。典型的には、バッキングプレート７１ｂの内部に冷却水が流れるチャネルが構成されており、ヨーク２９ｃおよび絶縁体から成る接続部品７２ｂを介して、冷却水がバッキングプレート７１ｂの内部に流入し排出されるようになっている。ここでは、バッキングプレート７１ａ、７１ｂへ冷却水を流すチャネルは並列接続としたが、冷却能力が確保されていれば直列接続でも構わない。

ところで、特許文献２に開示されている従来例の主要点を総括して図２１に示した成膜源と比較して、図１Ａに示す第１の実施の形態によるスパッタリング成膜源においては、各々の磁気回路の基本構成とその効果が大きく異なっている。具体的には、図１Ａに示すように、プラズマを遮蔽する磁力線２７を発生させる磁気回路が、ターゲット表面とヨークに発生して成膜に関与する磁力線、すなわちターゲット上にマグネトロンプラズマを起生する磁力線を発生させる磁気回路が各々独立して存在することから、プラズマを遮蔽する磁力線２７の磁束密度を十分に高く確保できるため、高いプラズマ遮蔽効果を得ることができ、被成膜体１へのダメージをより低減することができる。さらに、図８に示すように、プラズマを遮蔽する磁力線を発生させる磁気回路の永久磁石２８ａのＮ極と永久磁石２８ｂのＳ極と間の距離を、ターゲット表面とヨークに発生して成膜に関与する磁力線を発生させる永久磁石２２ａのＮ極と永久磁石２２ｂのＳ極との間の距離よりも短くすることで、各々の目的として発生する磁力線の有効性が極めて効果的に実現し、より優位な低ダメージ成膜が実現できる。

なお、特許文献２に開示されている従来例では、電子反射手段なるものがターゲト外周部に設けられており、磁界発生手段の磁極を兼ねるように強磁性体からなり、磁界発生手段の収納部となる周壁部の前面を覆い、ターゲットの周辺部に臨む幅の電子反射プレート部を、側断面がＬ字状の熱良導体の銅からなる取着部で支持した構成としている。このターゲットの周辺部に臨む幅の電子反射プレート部は、このスパッタリング成膜源において設けているターゲットシールド７５ａ、７６ａ、７５ｂ、７６ｂ等と比較して、形状的には類似しているが、その機能は大きく異なっている。すなわち、従来例における電子反射プレート部の電位はターゲットと同電位であり、その機能はプラズマ中の電子を反射することで対向モードによるプラズマを維持することに貢献するが、このスパッタリング成膜源において設けているターゲットシールド７５ａ、７６ａ、７５ｂ、７６ｂ等はアース電位であり、その機能はマグネトロンモードによるプラズマ中の過剰な電子をスパッタ電源に戻すことで当該プラズマを維持することである。

特許文献２に開示されている従来例では、成膜源の被成膜体側開口部付近に発生する対向モード磁界によって、被成膜体へ到達するプラズマを遮蔽する構成になっているが、この対向モード磁界は対向モードプラズマを発生させる磁界を兼ねているため、マグネトロンモードの比率を高めて成膜速度を上げると、前記した被成膜体側開口部付近に発生する対向モード磁界が弱まって、被成膜体へ到達するプラズマを遮蔽する効果が減じてしまう問題点が存在する。しかし、このスパッタリング成膜源においては、成膜に係るプラズマはマグネトロンモード磁界によるプラズマのみで、被成膜体１へ到達するプラズマを遮蔽する磁界は、そのマグネトロンモード磁界と独立して発生し、かつ被成膜体１側開口部付近のみに発生する対向モード磁界であるため、効果的かつ確実に被成膜体１へ到達するプラズマを遮蔽することができる。

〈第９の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図９は第９の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図９に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第８の実施の形態において、第２の実施の形態と同様に、永久磁石２８ａの永久磁石２２ａ側の面に補助永久磁石Ｍ₁ 、Ｍ₂ が設けられ、永久磁石２８ｂの永久磁石２２ｂ側の面に補助永久磁石Ｍ₃ 、Ｍ₄ が設けられている。その他のことは、その性質に反しない限り、第２の実施の形態と同様である。

この第９の実施の形態によれば、第８の実施の形態と同様な利点に加えて、第２の実施の形態と同様な利点を得ることができる。

〈第１０の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図１０は第１０の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図１０に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第８の実施の形態におけるターゲット２１ｂ、永久磁石２２ｂ、２３ｂ、ヨーク２４ｂ、バッキングプレート７１ｂ、７３ｂ等が設けられておらず、代わりにターゲット２１ｂがあった位置にスパッタ粒子捕集シールド３１０が設けられている。その他のことは、その性質に反しない限り、第８の実施の形態と同様である。

この第１０の実施の形態によれば、第８の実施の形態において、第３の実施の形態と同様な利点を得ることができる。

〈第１１の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図１１は第１１の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図１１に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第１０の実施の形態において、第２の実施の形態と同様に、永久磁石３８ａの永久磁石３２側の面に補助永久磁石Ｍ₁ 、Ｍ₂ が設けられている。その他のことは、その性質に反しない限り、第２の実施の形態と同様である。

この第１１の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様な利点に加えて、第２の実施の形態と同様な利点を得ることができる。

〈第１２の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図１２は第１２の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図１２に示すように、このスパッタリング成膜源においては、スパッタ粒子捕集シールド３１０ａがターゲット２１ａに対して、ターゲット２１ａとスパッタ粒子捕集シールド３１０ａとの間の距離が永久磁石３８ａ、３８ｂ側に向かって直線的に増加するように傾斜していることが異なる。その他のことは、第１０の実施の形態と同様である。

この第１２の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様な利点に加えて、次のような利点を得ることができる。すなわち、スパッタ粒子捕集シールド３１０ａが永久磁石３８ａ、３８ｂ側に向かって増加するように直線的に傾斜しているため、このスパッタ粒子捕集シールド３１０ａに付着したスパッタ粒子の一部が離脱する際に、被成膜体１の方向へ進む離脱スパッタ粒子の確率が増えることで、成膜速度を向上させることができる。また、このスパッタ粒子捕集シールド３１０ａは、第５の実施の形態におけるスパッタ粒子捕集シールド３１０のように裏面からヒーターで加熱することにより、被成膜体１の方向へ進む離脱スパッタ粒子の生成の確率をさらに増やすことができ、成膜速度の更なる向上が実現される。

〈第１３の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図１３は第１３の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図１３に示すように、このスパッタリング成膜源においては、スパッタ粒子捕集シールド３１０ｂがターゲット２１ａに対して、ターゲット２１ａとスパッタ粒子捕集シールド３１０ｂとの間の距離が永久磁石３８ａ、３８ｂ側に向かって増加するように上方に凸の曲線状の断面形状を有するように湾曲していることが異なる。その他のことは、第１０の実施の形態と同様である。

この第１３の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様な利点に加えて、次のような利点を得ることができる。すなわち、スパッタ粒子捕集シールド３１０ｂがターゲット２１ａに対して、ターゲット２１ａとスパッタ粒子捕集シールド３１０との間の距離が永久磁石３８ａ、３８ｂ側に向かって増加するように上方に凸の曲線状の断面形状を有するように湾曲しているため、このスパッタ粒子捕集シールド３１０ｂへ付着したスパッタ粒子の一部が離脱する際に、被成膜体１の方向へ進む離脱スパッタ粒子の確率が増えることで、成膜速度を向上させることができる。また、このスパッタ粒子捕集シールド３１０ｂは、第５の実施の形態におけるスパッタ粒子捕集シールド３１０のように裏面からヒーターで加熱することにより、被成膜体１の方向へ進む離脱スパッタ粒子の生成の確率をさらに増やすことができ、成膜速度の更なる向上が実現される。

〈第１４の実施の形態〉
［成膜装置］
図１４は第１４の実施の形態による成長装置を示す。この成長装置は、第８の実施の形態によるスパッタリング成膜源を用いたものである。この成膜装置は、主に、被成膜体が基板状のものであるときに多く使用される真空成膜装置であり、また、被成膜体を搬送させながら成膜を行う成膜装置である。この成膜装置は真空槽１１０を有する。真空槽１１０内は分子流排気用ポンプのターボ分子ポンプ１１１、１１１’により高真空と呼ばれる真空圧力まで排気される。このターボ分子ポンプ１１１、１１１’の排気側には図示しない粘性流排気用ポンプが各々接続されており、真空槽１１０が大気圧の状態の際は、まず初めに当該粘性流排気用ポンプを起動させて１０Ｐａ前後の低圧力まで排気し、その後ターボ分子ポンプ１１１、１１１’を起動して、高真空と呼ばれる真空圧力のまで排気する構成になっている。なお、ターボ分子ポンプ１１１、１１１の代わりにクライオポンプあるいは拡散ポンプを使用しても良い。

第１の実施の形態によるスパッタリング成膜源Ｓ₁ は、その空間２０の開口部が被成膜体１に向いて少なくとも一台が真空槽１１０の中に配置されている。スパッタリング成膜源Ｓ₁ の空間２０にスパッタリングガス１１２が導入される。被成膜体１は、搬送駆動機構（図示せず）によって矢印２で示す方向あるいはその逆方向に、一定の搬送速度で空間２０に面した領域を通過する構成になっていることで、所望の膜厚を膜厚分布が良好な状態かつ低ダメージで成膜することができる。この搬送速度の制御は、駆動力を発生する電気モーターの回転速度を当該電気モーターに内蔵されたエンコーダーからの信号によりフィードバック制御を行った上で、ウォームギヤ、あるいはボールネジ、あるいはラックアンドピニオンギヤ等の変換機構で直線運動に変換することで行われる。ここで、被成膜体が搬送される直線運動の速度と電気モーターの回転運動の速度との関係は、前記した変換機構の構成により正確に決定される。なお、真空槽１１０内に設置するスパッタリング成膜源Ｓ₁ は他のスパッタリング成膜源であっても構わず、その際には、空間２０あるいは空間３０が被成膜体１に向いて、少なくとも一台が設置されていれば良い。この結果として、従来よりも被成膜体１へダメージを与えずにスパッタリング成膜することが可能になる。

加えて、被成膜体１の基板がスパッタリング成膜源の被成膜領域と比較して小さい場合は、図１４における当該被成膜領域に、被成膜体１の基板を静止させて成膜することで成膜速度が向上し生産性が高くなる。加えて、被成膜領域を一定の速度で被成膜体を通過させるための機構を備えないで良いため、成長装置の大きさを小型化することができ、経済性を高めることができた。さらに、従来よりも被成膜体１へダメージを与えず、かつ高い成膜速度でスパッタリング成膜することが可能になる。

この第１４の実施の形態によれば、第８の実施の形態と同様な利点を得ることができる。

〈第１５の実施の形態〉
［成膜装置］
図１５は第１５の実施の形態による成長装置を示す。この成長装置は、第８の実施の形態によるスパッタリング成膜源と第１０の実施の形態によるスパッタリング成膜源とを用いたものである。この成膜装置は真空槽１２０を有する。真空槽１２０内は分子流排気用ポンプのターボ分子ポンプ１２１、１２１’により高真空と呼ばれる真空圧力まで排気される。ターボ分子ポンプ１２１、１２１’の排気側には図示しない粘性流排気用ポンプが各々接続されており、真空槽１２０が大気圧の状態の際は、まず初めに当該粘性流排気用ポンプを起動させて１０Ｐａ前後の低圧力まで排気し、その後ターボ分子ポンプ１２１、１２１’を起動して、高真空と呼ばれる真空圧力のまで排気する構成になっている。なお、ターボ分子ポンプ１２１、１２１’の代わりにクライオポンプあるいは拡散ポンプを使用しても良い。

真空槽１２０の下部には、第１４の実施の形態と同様なスパッタリング成膜源Ｓ₁ が配置されている。真空槽１２０内には、スパッタリング成膜源Ｓ₁ の上方に被成膜体支持ローラー４が設けられている。この場合、被成膜体支持ローラー４の回転軸は重力と平行な方向で設置されている。被成膜体３はこの被成膜体支持ローラー４に密着または固定される。真空槽１２０内にはさらに、被成膜体支持ローラー４の両側に、第１０の実施の形態によるスパッタリング成膜源Ｓ₂ 、Ｓ₃ が被成膜体支持ローラー４に対向して配置されている。スパッタリング成膜源Ｓ₁ の空間２０にスパッタリングガス１１２が導入され、スパッタリング成膜源Ｓ₂ 、Ｓ₃ の空間３０にそれぞれスパッタリングガス１２２、１２２' が導入される。被成膜体３は、回転駆動機構（図示せず）によって矢印５で示す回転方向あるいはその逆回転方向に、一定の角速度でスパッタリング成膜源Ｓ₁ の空間２０、スパッタリング成膜源Ｓ₂ 、Ｓ₃ の空間３０に面した領域を通過する構成になっていることで、所望の膜厚を膜厚分布が良好な状態かつ低ダメージで成膜することができる。この角速度の制御は、駆動力を発生する電気モーターの回転角速度を当該電気モーターに内蔵されたエンコーダーからの信号によりフィードバック制御を行った上で、被成膜体３を支持する被成膜体支持ローラー４へギヤの組み合わせ、タイミングベルト等により伝達される。なお、被成膜体３が搬送され周速度は、被成膜体支持ローラー４の直径と、前記した電気モーターの回転角速度制御により正確に決定される。この結果として、従来よりも被成膜体３へダメージを与えずにスパッタリング成膜することが可能になる。

なお、この第１５の実施の形態では、被成膜体支持ローラー４の回転軸が重力と平行な方向で設置されている場合を挙げたが、被成膜体支持ローラー４の回転軸が重力と垂直な方向で設置されていても差し支えない。

第１５の実施の形態によれば、被成膜体３が密着または固定される被成膜体支持ローラー４を回転しながら被成膜体３に成膜を行うタイプの成長装置において、第８および第１０の実施の形態と同様な利点を得ることができることに加えて、三つのスパッタリング成膜源Ｓ₁ 、Ｓ₂ 、Ｓ₃ を用いて成膜を高速で行うことができ、あるいは二種類または三種類の膜の成膜を行うことができるという利点を得ることもできる。

〈第１６の実施の形態〉
［成膜装置］
図１６は第１６の実施の形態による成膜装置を示す。この成膜装置は被成膜体３としてロール状のフィルムを用いるロールツーロール型成長装置である。図１６に示すように、この成膜装置は真空槽１３０を有する。真空槽１３０は仕切板１３１、１３１’により上下の部屋に分けられている。真空槽１３０の下部の部屋には、第１５の実施の形態による成膜装置と同様に、被成膜体支持ローラー４および三つのスパッタリング成膜源Ｓ₁ 、Ｓ₂ 、Ｓ₃ が設置されている。スパッタリング成膜源Ｓ₁ の空間２０にスパッタリングガス１１２が導入され、スパッタリング成膜源Ｓ₂ 、Ｓ₃ の空間３０にそれぞれスパッタリングガス１２２、１２２' が導入される。仕切板１３１と仕切板１３１’との間には開口が設けられており、被成膜体支持ローラー７の最上部はこの開口に入り込んでいる。真空槽１３０の上部の部屋には、巻き出し側ロール１３２、巻き取り側ロール１３３、ガイドローラー１３４、１３４’が被成膜体支持ローラー４と平行に設置されている。フィルム状の被成膜体３はロールの状態で巻き出し側ロール１３２の部位に取り付けられ、このフィルム状の被成膜体３は巻き出し側ロール１３２から巻き出されて、ガイドローラー１３４を介して被成膜体支持ローラー４に密着しながら一定の周速度で回転している際に、前記した各々のスパッタリング成膜源Ｓ₁ 、Ｓ₂ 、Ｓ₃ によって低ダメージで成膜される。その後、連続的にガイドローラー１３４’を介して巻き取り側ロール１３３で巻き取られることで、所望の膜厚を膜厚分布が良好な状態かつ低ダメージで成膜されたロール状のフィルムが完成する。なお、被成膜領域から漏れ出てくるスパッタリング粒子すなわち成膜材料は、仕切板１３１、１３１’によって遮蔽されることで、巻き出し側ロール１３２および巻き取り側ロール１３３の部位には到達しないため、余分な成膜材料が当該フィルム状の被成膜体３へ付着することを防止している。ここで、当該周速度の制御は、駆動力を発生する電気モーターの回転角速度を当該電気モーターに内蔵されたエンコーダーからの信号によりフィードバック制御を行なった上で、被成膜体を支持する被成膜体支持ローラー４へギヤの組み合わせ、タイミングベルト等により伝達される。ここで、被成膜体が搬送される周速度は、被成膜体支持ローラー４の直径と、前記した電気モーターの回転角速度制御により正確に決定される。巻き出し側ロール１３２および巻き取り側ロール１３３は電気モーターによって駆動されており、この電気モーターに掛かるトルクが常時モニターされており、当該トルクが常に前もって設定した一定の値になるように制御されている。ガイドローラー１３４、１３４’はフリーローラーであるので電気モーター等による駆動はされておらず、密着して搬送するフィルム状の被成膜体３の搬送周速度に準じて回転する機構になっている。なお、矢印５と逆向き回転の場合は、巻き出し側ロール１３２および巻き取り側ロール１３３はそれぞれの機能が逆になり、巻き出し側ロール１３２が巻き取り側ロール、巻き取り側ロール１３３が巻き出し側ロールになる。

第１６の実施の形態によれば、第１５の実施の形態と同様な利点を得ることができることに加えて、従来よりも被成膜体３へダメージを与えずにスパッタリング成膜することが可能になるという利点を得ることができる。

〈第１７の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図１７は第１７の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。このスパッタリング成膜源はロータリー型のターゲットを用いたものである。図１７に示すように、このスパッタリング成膜源においては、空間１４０を介して互いに対向して配置されたターゲット１４１ａ、１４１ｂを円筒型に構成し、各々を常時一定の角速度で回転させることによって、ターゲット１４１ａ、１４１ｂの長寿命化を図っている。そして、ターゲット１４１ａ、１４１ｂそれぞれに内蔵される磁気回路は、各々外周部永久磁石１４２ａ、１４２ｂと、中央部永久磁石１４３a 、１４３ｂと、ヨーク１４４ａ、１４４ｂとから成り、当該ターゲットの表面に各々につきマグネトロンプラズマを発生させる磁力線１４５ａ、１４５ｂを形成させる。また、ターゲット１４１ａの裏面に設けてある磁気回路のヨーク１４４ａおよびターゲット１４１ｂの裏面に設けてある磁気回路のヨーク１４４ｂと、十分に距離をとって独立な状態にしたヨーク２９ａ、２９ｂを設け、空間１４０側に永久磁石２８ａ、永久磁石２８ｂを各々配置し、さらにヨーク２９ａ、２９ｂの空間１４０の反対側にヨーク２９ｃを設けることで、空間１４０の被成膜体１側に発生するプラズマを遮蔽する磁力線２７が、被成膜体１の方向に漏れ出す図示しないプラズマを有効に遮蔽することができるため、低ダメージでの成膜を効果的に実現することができる。

第１７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができることに加えて、ターゲット１４１ａ、１４１ｂの長寿命化を図ることができるという利点を得ることができる。

〈第１８の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図１８は第１８の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図１８に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第１７の実施の形態において、第２の実施の形態と同様に、永久磁石２８ａのターゲット１４１ａ側の面に補助永久磁石Ｍ₁ 、Ｍ₂ が設けられ、永久磁石２８ｂのターゲット１４１ｂ側の面に補助永久磁石Ｍ₃ 、Ｍ₄ が設けられている。その他のことは、その性質に反しない限り、第１７の実施の形態と同様である。

この第１８の実施の形態によれば、第１７の実施の形態と同様な利点に加えて、第２の実施の形態と同様な利点を得ることができる。

〈第１９の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図１９は第１９の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。このスパッタリング成膜源は円筒形ターゲットを用いたものである。図１９に示すように、このスパッタリング成膜源においては、円筒形ターゲット１５１を常時一定の角速度で回転させることにより、長寿命化を図っている。そして、円筒形ターゲット１５１に内蔵される磁気回路は、外周部永久磁石１５２と中央部永久磁石１５３とヨーク１５４とから成り、円筒形ターゲット１５１の表面にマグネトロンプラズマを発生させる磁力線１５５を形成させる。この場合、円筒形ターゲット１５１と対向したターゲットは存在せず、代わりにスパッタ粒子捕集シールド３１０ａが空間１５０を介して配置されているため、上部に配置された円筒形ターゲット１４１からスパッタ成膜中に堆積物が落下してもアーク放電が発生しないので、アーク発生時に飛散する異物が被成膜体１を汚染してしまうことが皆無であるという利点を有している。さらにこのスパッタ粒子捕集シールド３１０ａは、第１２の実施の形態と同様に、空間１５０の被成膜体１側の開口部に向かって傾斜させても良く、その場合、このスパッタ粒子捕集シールド３１０ａへ付着したスパッタ粒子の一部が離脱する際に、被成膜体１の方向へ進む離脱スパッタ粒子の生成の確率が増えることで、成膜速度を向上させることができる。また、このスパッタ粒子捕集シールド３１０ａは、第５の実施の形態と同様に裏面からヒーターで加熱しても良く、その場合、被成膜体１の方向へ進む離脱スパッタ粒子の生成の確率をさらに増やすことができ、成膜速度の更なる向上が実現できる。

〈第２０の実施の形態〉
［スパッタリング成膜源］
図２０は第２０の実施の形態によるスパッタリング成膜源を示す。図２０に示すように、このスパッタリング成膜源においては、第１９の実施の形態において、第２の実施の形態と同様に、永久磁石３８ａの円筒形ターゲット１５１側の面に補助永久磁石Ｍ₁ 、Ｍ₂ が設けられている。その他のことは、その性質に反しない限り、第１９の実施の形態と同様である。

この第２０の実施の形態によれば、第１９の実施の形態と同様な利点に加えて、第２の実施の形態と同様な利点を得ることができる。

［スパッタリング成膜源の評価結果］
スパッタリング成膜源を試作し、評価を行った結果を説明する。

図１Ａ、図７、図８および図１７に示すスパッタリング成膜源を試作し、成膜を行った。比較例として、図２１に示す従来の対向ターゲット式スパッタリング成膜源を試作し、成膜を行った。実施例のスパッタリング成膜源と比較例のスパッタリング成膜源とにより、以下に説明するように酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を形成した際の、成膜中の基板温度上昇を測定することにより、基板が受けるダメージ量を比較評価した。具体的には、図１Ａ、図７、図８および図１７に示すスパッタリング成膜源においては、ターゲット２１ａ、２１ｂに酸化インジウム錫ターゲットを用い、基板には無アルカリガラス基板を用いた。効果評価用の成膜装置には、図１４に示すような被成膜体搬送成膜型成膜装置を使用した。その上で、被成膜体１とした無アルカリ基板をスパッタリング成膜源の空間２０の被成膜体１側の外側を一定の搬送速度で通過させて成膜を行った。搬送ラインの位置は、ターゲット２１ａ、２１ｂの被成膜体１側端部から１００ｍｍ隔てた平面とした。

同様に、図２１に示すスパッタリング成膜源を用いた比較例においても、以下のように酸化インジウム錫膜を形成した際の、成膜中の基板温度上昇を測定することにより、基板が受けるダメージ量を比較評価した。具体的には、ターゲット１１ａ、１１ｂに酸化インジウム錫ターゲットを用い、基板には無アルカリガラス基板を用いた。効果評価用の成膜装置には、図１４に示すような被成膜体搬送成膜型成膜装置を使用した。その上で、被成膜体とした無アルカリ基板をこのスパッタリング成膜源の空間１０の被成膜体１側の外側を一定の搬送速度で通過させて成膜した。搬送ラインの位置は、ターゲット１１ａ、１１ｂの被成膜体１側端部から１００ｍｍ隔てた平面とした。

成膜および評価の手順は前記した両例を含め、後述する他の実施例においても共通とし以下の手順とした。まず、図１４に示すように、スパッタリング成膜源および被成膜体１としての基板を配置した真空槽１１０内の内部を１. ５×１０^-4Ｐａまで排気した後、スパッタガスとしてＡｒガスとＯ₂ ガスの流量比が２０：１になる条件で、各々図示しない独立したマスフローコントローラーを介して、スパッタ圧力が０. ５Ｐａになるようにスパッタリング成膜源に設けたスパッタリングガス導入口から導入し、２Ｗ／ｃｍ² の直流電力密度にて、基板を６０ｍｍ／分の搬送速度でスパッタリング成膜し、その間に成膜エリアを通過する際の基板温度上昇を当該基板に取り付けた熱電対で測定し、当該成膜エリアを通過し終えた直後の基板温度から、当該成膜エリアを通過する直前の基板温度を差し引いた温度を被成膜体の温度上昇幅とした。上述した手順による成膜方法および測定方法による各々の評価結果は表１に示す。なお、上述の実施例ではスパッタリング用電源に直流電源を使用したが、直流パルス電源、高周波電源、高周波パルス電源のいずれかを使用しても構わない。

次に、図３、図５、図６、図１０、図１２、図１３および図１９に示すスパッタリング成膜源においても同様に、酸化インジウム錫膜を形成した際の、成膜中の基板温度上昇を測定することにより、基板が受けるダメージ量を比較評価した。具体的には、ターゲット３１に酸化インジウム錫ターゲットを用い、被成膜体としての基板には無アルカリガラス基板を用いた。効果評価用の成膜装置には、図１４に示すような被成膜体搬送成膜型成膜装置を使用した。その上で、無アルカリ基板をスパッタリング成膜源の空間３０の被成膜体１側の外側を一定の搬送速度で通過させて成膜した。搬送ラインの位置は、ターゲット３１の被成膜体側端部から１００ｍｍ隔てた平面とした。

成膜および評価の手順も、図１Ａ、図７、図８および図１７に示すスパッタリング成膜源を用いた場合と共通とし、以下の手順とした。先ず、図１４に示すように、スパッタリング成膜源および基板を配置した真空槽１１０内の内部を１. ５×１０^-4Ｐａまで排気した後、スパッタガスとしてＡｒガスとＯ₂ ガスの流量比が２０：１になる条件で、各々図示しない独立したマスフローコントローラーを介して、スパッタ圧力が０. ５Ｐａになるように当該成膜源に設けたスパッタリングガス導入口から導入し、２Ｗ／ｃｍ² の直流電力密度にて、被成膜体を６０ｍｍ／分の搬送速度でスパッタリング成膜し、その間に成膜エリアを通過する際の基板温度上昇を当該基板に取り付けた熱電対で測定し、当該成膜エリアを通過し終えた直後の基板温度から、当該成膜エリアを通過する直前の基板温度を差し引いた温度を被成膜体の温度上昇幅とした。上述した手順による成膜方法および測定方法による各々の評価結果は表１に示す。なお、上述の実施例ではスパッタリング用電源に直流電源を使用したが、直流パルス電源、高周波電源、高周波パルス電源のいずれかを使用しても構わない。

図１Ａ、図７、図８および図１７にそれぞれ示すスパッタリング成膜源を用いた場合を実施例１、２、３、４とした。図３、図５および図６にそれぞれ示すスパッタリング成膜源を用いた場合を実施例５、６、７とした。図５に示すスパッタリング成膜源においてスパッタ粒子捕集シールド３１０の裏面にヒーターを設けたものを用いた場合を実施例８とした。図１０に示すスパッタリング成膜源を用いた場合を実施例９とした。図１２に示すスパッタリング成膜源を用いた場合を実施例１０、図１２に示すスパッタリング成膜源においてスパッタ粒子捕集シールド３１０ａの裏面にヒーターを設けたものを用いた場合を実施例１１とした。図１３に示すスパッタリング成膜源を用いた場合を実施例１２、図１３に示すスパッタリング成膜源においてスパッタ粒子捕集シールド３１０ａの裏面にヒーターを設けたものを用いた場合を実施例１３とした。図１９に示すスパッタリング成膜源を用いた場合を実施例１４とした。図２１に示すスパッタリング成膜源を用いた場合を比較例とした。

表１は、実施例１～１４および比較例について成膜の評価結果をまとめたものである。本結果から明らかなように、実施例１～４では比較例と比較して、被成膜体の温度上昇幅が小さく、明らかに低ダメージ性で優位なことが示されている。これは、プラズマ遮蔽の効果の表れである。さらに、成膜速度を比較しても実施例１～４では比較例と比較して明らかに高く優位なことが示されている。この理由は、比較例の従来技術は対向プラズマモードをベースにしているため、ターゲットとプラズマ間に生じるイオンシースが長くなり、当該イオンシースに掛かる電界強度が低下して、アルゴンイオンがターゲットに衝突する際の運動量が小さくなることでスパッタ率が低下して成膜速度が減少するためである。一方、実施例１～４ではいずれもマグネトロンプラズマモードのみを使用しているため、ターゲットとプラズマ間に生じるイオンシースが短くなり、当該イオンシースに掛かる電界強度が上昇して、アルゴンイオンがターゲットに衝突する際の運動量が大きくなることでスパッタ率が上昇して成膜速度が増加するためである。また、実施例５～１４では、全ての例で比較例と比較して、被成膜体の温度上昇幅が更に小さく、明らかに低ダメージ性で優位なことが示されている。なお、成膜速度を比較すると、実施例５～１４では全例について、比較例よりも低くなっているが、スパッタリング成膜源の構成によっては１０％程度しか低下しておらず、図１５に示すようにスパッタリング成膜源を横向きに配置した構成では、アークの発生がなく良品率を大きく向上させることができることから、実施例５～１４も使い方によって大いに優位なことが示されている。

表１
被成膜体の温度上昇幅（℃） 成膜速度（ｎｍ／ｍｉｎ）
実施例１ ６．２ ３．９
実施例２ ６．５ ４．３
実施例３ ６．２ ３．９
実施例４ ６．６ ４．５
実施例５ ３．０ ２．０
実施例６ ３．６ ２．２
実施例７ ３．１ ２．２
実施例８ ３．８ ２．４
実施例９ ３．０ ２．０
実施例１０ ３．２ ２．２
実施例１１ ４．０ ２．４
実施例１２ ３．４ ２．２
実施例１３ ４．２ ２．５
実施例１４ ４．１ ２．５
比較例 １０．４ ２．８

以上、この発明の実施の形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、材料、構造、形状等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状等を用いてもよい。

１、３…被成膜体、４…被成膜体支持ローラー、２０、３０、１４０、１５０…空間、２１ａ、２１ｂ、３１…ターゲット、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２８ａ、２８ｂ、３２、３３、３８ａ、３８ｂ、１４２ａ、１４２ｂ、１４３ａ、１４３ｂ、１４５ａ、１４５ｂ…永久磁石、２４ａ、２４ｂ、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３４、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、１４４ａ、１４４ｂ…ヨーク、２６ａ、２６ａ’、２６ｂ、２６ｂ’、２７、３６、３６’、３７、１４５ａ、１４５ｂ…磁力線、４１、４１ａ…ヒーター、４２…ヒーター用電源、７１ａ、７１ｂ…バッキングプレート、７３ａ、７３ｂ…電気絶縁シート、７７…プラズマ発生用直流電源、１１０、１２０、１３０…真空槽、１４１ａ、１４１ｂ…円筒形ターゲット、３１０、３１０ａ…スパッタ粒子捕集シールド

Claims (26)

1. 互いに対向して配置された第１ターゲットおよび第２ターゲットと、
   上記第１ターゲットの裏面に設けられた、上記第１ターゲットの外周部に対応する部分に磁化方向が上記第１ターゲットに対して垂直となるように設けられた第１永久磁石と上記第１ターゲットの中央部に対応する部分に上記第１永久磁石と逆極性となるように設けられた第２永久磁石と上記第１永久磁石および上記第２永久磁石を互いに結合する第１ヨークとにより形成された第１磁気回路と、
   上記第２ターゲットの裏面に設けられた、上記第２ターゲットの外周部に対応する部分に磁化方向が上記第２ターゲットに対して垂直となり、かつ上記第１永久磁石と逆極性となるように設けられた第３永久磁石と上記第２ターゲットの中央部に対応する部分に上記第３永久磁石と逆極性となるように設けられた第４永久磁石と上記第３永久磁石および上記第４永久磁石を互いに結合する第２ヨークとにより形成された第２磁気回路と、
   上記第１ターゲットの一端側に上記第１永久磁石に平行に上記第１永久磁石と同一の極性となるように設けられた第５永久磁石と、
   上記第２ターゲットの一端側に上記第３永久磁石に平行に、かつ上記第５永久磁石に対向して上記第３永久磁石と同一の極性となるように設けられた第６永久磁石と、
   上記第５永久磁石および上記第６永久磁石を上記第１磁気回路および上記第２磁気回路の外部で互いに結合する第３ヨークと、
   を有するスパッタリング成膜源。
2. 上記第５永久磁石の上記第１永久磁石側の面に磁化方向が上記第５永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第１補助永久磁石および第２補助永久磁石が上記第５永久磁石の先端に向かって順に設けられ、上記第１補助永久磁石の上記第５永久磁石と反対側の磁極は上記第１永久磁石の上記第１ヨーク側の磁極と同じ極性であり、上記第６永久磁石の上記第３永久磁石側の面に磁化方向が上記第６永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第３補助永久磁石および第４補助永久磁石が上記第６永久磁石の先端に向かって順に設けられ、上記第３補助永久磁石の上記第６永久磁石と反対側の磁極は上記第３永久磁石の上記第２ヨーク側の磁極と同じ極性である請求項１記載のスパッタリング成膜源。
3. 上記第２永久磁石および上記第４永久磁石が上記第３ヨーク側に寄って配置されている請求項１または２記載のスパッタリング成膜源。
4. 上記第１ターゲットと上記第１永久磁石および上記第２永久磁石との間および上記第２ターゲットと上記第３永久磁石および上記第４永久磁石との間にそれぞれバッキングプレートが設けられている請求項１～３のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
5. 上記第１ターゲットの外周の近傍および上記第２ターゲットの外周の近傍にそれぞれターゲットシールドが設けられている請求項１～４のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
6. 上記第３ヨークが上記スパッタリング成膜源の筐体を兼用する請求項１～５のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
7. 互いに対向して配置されたターゲットおよびスパッタ粒子捕集シールドと、
   上記ターゲットの裏面に設けられた、上記ターゲットの外周部に対応する部分に磁化方向が上記ターゲットに対して垂直となるように設けられた第７永久磁石と上記ターゲットの中央部に対応する部分に上記第７永久磁石と逆極性となるように設けられた第８永久磁石と上記第７永久磁石および上記第８永久磁石を互いに結合する第４ヨークとにより形成された磁気回路と、
   上記ターゲットの一端側に上記第７永久磁石に平行に上記第７永久磁石と同一の極性となるように設けられた第９永久磁石と、
   上記スパッタ粒子捕集シールドの一端側に上記第７永久磁石に平行に、かつ上記第９永久磁石に対向して上記第９永久磁石と同一の極性となるように設けられた第１０永久磁石と、
   上記第９永久磁石および上記第１０永久磁石を上記磁気回路および上記スパッタ粒子捕集シールドの外部で互いに結合する第５ヨークと、
   を有するスパッタリング成膜源。
8. 上記第９永久磁石の上記第７永久磁石側の面に磁化方向が上記第９永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第５補助永久磁石および第６補助永久磁石が上記第９永久磁石の先端に向かって順に設けられ、上記第５補助永久磁石の上記第９永久磁石と反対側の磁極は上記第７永久磁石の上記第４ヨーク側の磁極と同じ極性である請求項７記載のスパッタリング成膜源。
9. 上記第８永久磁石が上記第５ヨーク側に寄って配置されている請求項７または８記載のスパッタリング成膜源。
10. 上記スパッタ粒子捕集シールドの裏面にヒーターが設けられている請求項７～９のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
11. 上記スパッタ粒子捕集シールドは上記ターゲットに平行に設けられている請求項７～１０のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
12. 上記スパッタ粒子捕集シールドは、上記スパッタ粒子捕集シールドと上記ターゲットとの間の距離が上記第９永久磁石および上記第１０永久磁石に向かって直線的に増加するように上記ターゲットに対して傾斜している請求項７～１０のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
13. 上記スパッタ粒子捕集シールドは、上記スパッタ粒子捕集シールドと上記ターゲットとの間の距離が上記第９永久磁石および上記第１０永久磁石に向かって増加するように上記ターゲットに向かって凸の湾曲した曲線状の断面形状を有する請求項７～１０のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
14. 上記ターゲットと上記第７永久磁石および上記第８永久磁石との間にバッキングプレートが設けられている請求項７～１３のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
15. 上記ターゲットの外周の近傍にターゲットシールドが設けられている請求項７～１４のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
16. 上記第５ヨークが上記スパッタリング成膜源の筐体を兼用する請求項７～１５のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
17. 互いに平行に対向して配置された第１円筒形ターゲットおよび第２円筒形ターゲットと、
    上記第１円筒形ターゲットの内部に設けられた、一方の磁極が上記第１円筒形ターゲットの内周面に対向するように、かつ上記第１円筒形ターゲットの中心軸方向に延在して設けられた第１１永久磁石と上記第１１永久磁石の外周を取り囲むように上記第１１永久磁石から離れてかつ上記第１１永久磁石と逆極性に設けられた第１２永久磁石と上記第１１永久磁石および上記第１２永久磁石を互いに結合する第６ヨークとにより形成された第３磁気回路と、
    上記第２円筒形ターゲットの内部に設けられた、一方の磁極が上記第２円筒形ターゲットの内周面に対向するように、かつ上記第２円筒形ターゲットの中心軸方向に延在して設けられた第１３永久磁石と上記第１３永久磁石の外周を取り囲むように上記第１３永久磁石から離れてかつ上記第１３永久磁石と逆極性に設けられた第１４永久磁石と上記第１３永久磁石および上記第１４永久磁石を互いに結合する第７ヨークとにより形成された第４磁気回路と、
    上記第１円筒形ターゲットに対向して上記第１円筒形ターゲットの中心軸と上記第２円筒形ターゲットの中心軸とを含む平面に平行に設けられた第１５永久磁石と、
    上記第２円筒形ターゲットに対向して上記平面に平行に、かつ上記第１５永久磁石に対向して設けられた上記第１５永久磁石と同じ極性の第１６永久磁石と、
    上記第１５永久磁石および上記第１６永久磁石を上記第３磁気回路および上記第４磁気回路の外部で互いに結合する第８ヨークと、
    を有するスパッタリング成膜源。
18. 上記第１５永久磁石の上記第１円筒形ターゲット側の面に磁化方向が上記第１５永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第７補助永久磁石および第８補助永久磁石が上記第１５永久磁石の先端に向かって順に設けられ、上記第７補助永久磁石の上記第１５永久磁石と反対側の磁極は上記第１５永久磁石の上記第８ヨーク側の磁極と同じ極性であり、上記第１６永久磁石の上記第２円筒形ターゲット側の面に磁化方向が上記第１６永久磁石の磁化方向と垂直となるように互いに逆極性の第９補助永久磁石および第１０補助永久磁石が上記第１６永久磁石の先端に向かって順に設けられ、上記第９補助永久磁石の上記第１６永久磁石と反対側の磁極は上記第１６永久磁石の上記第８ヨーク側の磁極と同じ極性である請求項１７記載のスパッタリング成膜源。
19. 上記第８ヨークが上記スパッタリング成膜源の筐体を兼用する請求項１７または１８記載のスパッタリング成膜源。
20. 互いに対向して配置された円筒形ターゲットおよびスパッタ粒子捕集シールドと、
    上記円筒形ターゲットの内部に設けられた、一方の磁極が上記円筒形ターゲットの内周面に対向するように、かつ上記円筒形ターゲットの中心軸方向に延在して設けられた第１７永久磁石と上記第１７永久磁石の外周を取り囲むように上記第１７永久磁石から離れてかつ上記第１７永久磁石と逆極性に設けられた第１８永久磁石と上記第１７永久磁石および上記第１８永久磁石を互いに結合する第９ヨークとにより形成された磁気回路と、
    上記円筒形ターゲットに対向して上記円筒形ターゲットの中心軸を含む平面に平行に設けられた第１９永久磁石と、
    上記スパッタ粒子捕集シールドに対向して上記平面に平行に、かつ上記第１９永久磁石に対向して設けられた上記第１９永久磁石と同じ極性の第２０永久磁石と、
    上記第１９永久磁石および上記第２０永久磁石を上記磁気回路および上記スパッタ粒子捕集シールドの外部で互いに結合する第１０ヨークと、
    を有するスパッタリング成膜源。
21. 上記第１９永久磁石の上記円筒形ターゲット側の面に互いに逆極性の第１１補助永久磁石および第１２補助永久磁石が上記第１９永久磁石の先端に向かって順に設けられている請求項２０記載のスパッタリング成膜源。
22. 上記スパッタ粒子捕集シールドの裏面にヒーターが設けられている請求項２０または２１記載のスパッタリング成膜源。
23. 上記スパッタ粒子捕集シールドは上記平面に垂直に設けられている請求項２０～２２のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
24. 上記スパッタ粒子捕集シールドは上記平面に対して傾斜している請求項２０～２２のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
25. 上記第１０ヨークが上記スパッタリング成膜源の筐体を兼用する請求項２０～２４のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源。
26. 請求項１～２５のいずれか一項記載のスパッタリング成膜源を有する成膜装置。

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