JPH04304365A - 帯状部材対応マイクロ波スパッタリング方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続的に搬送されるフ
レキシブルな帯状部材上にマイクロ波を利用したスパッ
タリングを行うことによって効率的に堆積膜を形成する
、マイクロ波によるターゲット式スパッタリング方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、スパッタリングは太陽電池や光磁
気ディスク、ディジタルオーディオディスク等の生産プ
ロセスの一部に採用されている。ここで、スパッタリン
グの基本性能である放電に関する装置技術という観点か
らみると、二極スパッタリング、マグネトロン・スパッ
タリング、対向ターゲット式スパッタリングがこの順に
工業的に実用化されている。特に、成膜速度およびター
ゲットの利用効率という製造コストに大きく関わる装置
性能に関しては、対向ターゲット式スパッタリングが有
利である。そこで「応用物理」（第４８巻第６号（１９
７９）ｐ．５５８〜ｐ．５５９）に記載された対向ター
ゲット式スパッタリング装置について簡単に説明する。

【０００３】この対向ターゲット式スパッタリング装置
は、真空排気し得るチャンバー、チャンバー内に平行に
配置された一対のカソードおよびカソード上のターゲッ
ト、両ターゲットを貫通するような磁束を発生する磁界
発生手段、カソードに放電電力を供給する電源、チャン
バー内部に両カソードと垂直に配置された基板およびガ
ス導入系で概略構成されている。この対向ターゲット式
スパッタリング装置を作動させると、２つの同電位とな
るカソード電極を介してチャンバー内部に投入された電
力で導入ガスがプラズマ状態となる。プラズマ中の電子
は磁界によるトロコイド運動でアルゴン・ガスのイオン
化を促進し、このアルゴンイオンはターゲット原子をた
たき出す。その結果、このターゲット原子は基板上に堆
積し、前記基板上に所望の薄膜を形成することができる
。

【０００４】次に、マグネトロン・スパッタリング装置
について簡単に説明する。

【０００５】図７は、特開昭４９−１０１２７３号公報
に開示された、連続的に搬送される帯状部材へスパッタ
リングを行うスパッタリング装置の概略斜視図である。

【０００６】このスパッタリング装置７００は、帯状部
材７０１の保持供給ローラ７０２、巻き取りローラ７０
３、誘導ローラ７０５、搬送ローラ７０４がほぼ平行に
設けられ、円筒状にカーブした帯状部材７０１の周囲に
同軸の円筒状になるように複数の円弧状のカソード７０
６〜７０９が配置され、このカソード裏面に不図示の磁
界発生手段が、そしてカソード表面にターゲットが各々
設けられ、同じ不図示の真空チャンバー、電源、ガス導
入系および真空排気系等で構成されている。

【０００７】この連続的に搬送される帯状部材へスパッ
タリングを行うスパッタリング装置７００を作動させる
と、各カソード電極を介してチャンバーに投入された電
力で導入ガスがプラズマ状態となる。このプラズマは、
円弧状のカソード７０６〜７０９に倣ってほぼ円弧状と
なるが、より詳しくは磁界発生手段で作られた磁力線に
拘束されて（いわゆるマグネトロン方式）、連続的に搬
送され、帯状部材に所望の薄膜が形成される。

【０００８】次に、「応用物理」第５７巻（第９号（１
９８８）ｐ．１３０１〜ｐ．１３１３）に記載され、か
つ特開平１−２１２７５８号公報に開示された発散磁場
型電子サイクロトロン共鳴スパッタリング装置（以下Ｅ
ＣＲスパッタリング装置と略す。）について説明する。

【０００９】図８はＥＣＲスパッタリング装置を示す模
式断面図である。

【００１０】このＥＣＲスパッタリング装置８００は、
真空に排気できる円筒形のプラズマ発生室８０１と、プ
ラズマ発生室８０１内にマイクロ波導入窓８０２を介し
て円筒共振モードＴＭ０１２　で放電電力を供給するマ
イクロ波給電回路８０３と、プラズマ発生室８０１にス
パッタリング・ガスを供給するガスパイプ８０４と、プ
ラズマ発生室８０１内に電子サイクロトン共鳴を起こさ
せる、プラズマ発生室８０１の周囲に同軸状に配置され
た電磁石８０５と、プラズマ発生室８０１に隣接し、基
板８０６が置かれた成膜室８０７と、プラズマ発生室８
０１と成膜室８０７の間であってプラズマ発生室８０１
の軸上に配置された中空円筒状ターゲット８０８とから
概ね構成されている。

【００１１】このＥＣＲスパッタリング装置８００を作
動させると、マイクロ波導入窓８０２からプラズマ発生
室８０１に投入されたマイクロ波電力によってスパッタ
リング・ガスすなわちＡｒガスがプラズマ状態となる。 プラズマ中の電子は移動度が高いため磁界にローレンツ
力で拘束されて円運動いわゆるサイクロトロン運動を起
こす。プラズマ発生室８０１を貫通する磁界は発散する
分布であるため、磁界方向に電子は加速される。プラズ
マ中の電荷保存により、加速される電子と一緒にＡｒイ
オンも加速され、いわゆる両極性拡散を起こす。そして
このＡｒイオンで中空円筒状のターゲット８０８がスパ
ッタリングされ、基板８０６上に所望の薄膜を形成する
ことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のスパッ
タリング装置は、以下のような欠点があった。

【００１３】（１）対向ターゲット式スパッタリング装
置は、ターゲットは有効に使われるが、スパッタリング
によって叩き出されたターゲットを構成する原子・分子
状の粒子、すなわちスパッタ粒子を所望の基板上に効率
よく捕捉できない。

【００１４】（２）連続的に搬送される帯状部材へスパ
ッタリングを行うスパッタリング装置は、帯状部材の面
積が通常のスパッタリング装置の成膜空間に載置される
基板の面積よりもはるかに大きいため、単位面積当たり
の成膜速度が低下する。

【００１５】（３）ＥＣＲスパッタリング装置は多くの
性能上の利点はあるもののそれらの性能は小面積の基板
に対してスパッタリング処理を施す場合に限定され、大
面積の帯状部材等へ適用できる段階ではない。

【００１６】本発明の目的は、上記（１），（２），（
３）の欠点を解消し、ターゲットを有効に利用しながら
スパッタ粒子を効率よく捕捉し、連続的に搬送される大
面積のフレキシブルな帯状部材上に成膜速度を低下させ
ることなく均一な堆積膜を形成することができる、マイ
クロ波スパッタリング方法および装置を提供することで
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の、帯状部材対応
マイクロ波スパッタリング方法は、前記帯状部材をその
長手方向に連続的に搬送する工程と、搬送中の前記帯状
部材をその途中でループさせて前記帯状部材の幅方向に
延び、該幅方向に間隙を有し、前記帯状部材で囲まれる
柱状空間を形成し、該柱状空間の長手方向両端に、互い
に対向するターゲットを含む端面部材を配置してほぼ密
閉された成膜室を形成する工程と、前記ターゲットを貫
通する磁界を発生する工程と、前記成膜室にスパッタリ
ングガスを導入する工程と、前記成膜室にマイクロ波電
力を投入する工程とを含む。

【００１８】また、本発明の、帯状部材対応マイクロ波
スパッタリング装置は、前記帯状部材をその長手方向に
連続的に搬送する搬送手段と、前記帯状部材の一方の側
に前記帯状部材の幅にほぼ等しい間隔をおいて中心線が
互いに同心で前記帯状部材の幅方向と平行になるように
互いに対向して配置され、前記帯状部材が巻き付けられ
る支持搬送用リングと、前記支持搬送用リングに対して
前記帯状部材の搬送方向手前に前記帯状部材の幅方向と
平行に配置されて前記帯状部材が巻き付けられて前記支
持搬送用リングの方へ折り返す第１の支持搬送用ローラ
と、前記支持搬送用リングに対して前記帯状部材の搬送
方向後方に第１の支持搬送用ローラと平行に配置されて
前記両支持搬送用リングに巻き付けられた前記帯状部材
が巻き付けられ前記帯状部材を折り返す第２の支持搬送
用ローラと、前記各支持搬送用リングの内側に取り付け
られたターゲットと、前記各ターゲットを貫通するよう
に第１、第２の支持搬送用ローラとほぼ平行な磁界を発
生する磁界発生手段と、前記支持搬送用リングと第１、
第２の支持搬送用ローラと前記帯状部材で形成された成
膜室内にスパッタリングガスを供給し、排出するガス供
給、排出手段と、前記成膜室内にマイクロ波電力を投入
する、マイクロ波電力投入手段と、前記第１、第２の支
持搬送用ローラ間の間隙に近接してこれとほぼ平行に設
けられ、前記マイクロ波電力投入手段を収納する分離管
と、搬送中の前記帯状部材を一定温度に保つための温度
制御手段とを有する。

【００１９】

【作用】本発明の、帯状部材対応マイクロ波スパッタリ
ング方法が従来のスパッタリング方法と客観的に区別さ
れる点は、成膜室を、帯状部材で構成された空間とし、
この空間の内壁が連続的に移動しつつも成膜室を構成す
る構造材としての機能を果たし、かつ堆積膜が形成され
る成膜用の支持体をも兼ねるようにした点である。ここ
で、構造材としての機能とは、特に、成膜室と成膜には
関与しない空間とを物理的・化学的に隔離する機能であ
って、具体的には、例えばガスの混合比・分解効率・活
性化度やプラズマ密度・プラズマ温度等の状態の異なる
雰囲気を形成したり、ガスの流れる方向を制限したり、
圧力の異なる雰囲気を形成したりする機能を意味するも
のである。

【００２０】一方、従来のスパッタリング方法において
は、成膜用の支持体は成膜室内部に設けられるが、本発
明の方法におけるように成膜室を構成する構造材として
機能させるものではない。また、従来のスパッタリング
方法においては、成膜用の支持体は放電電極を兼ねるこ
とはあっても、支持体がプラズマとスパッタ粒子を同時
に閉じ込めることはほとんど不可能であって、支持体が
構造材として機能しているとは言い難い。さらに、従来
のスパッタリング方法においては、磁界を利用してプラ
ズマ中の電子を閉じ込めることはあっても、スパッタ粒
子も同時に閉じ込めるという概念のものは知られておら
ず、この点からも本発明の帯状部材対応マイクロ波スパ
ッタリング方法は従来のスパッタリング方法から客観的
に区別される。したがって、本発明の帯状部材対応マイ
クロ波スパッタリング方法は、成膜用の支持体として機
能する帯状部材を成膜室の側壁として用いることによっ
て構造材としての機能を発揮させ、プラズマとスパッタ
粒子とを同時に閉じ込めて帯状部材へ堆積膜を連続して
形成することを可能にしたものである。

【００２１】本発明の装置によれば、連続的に移動する
帯状部材をループさせ、ターゲットからスパッタリング
されたスパッタ粒子をこの帯状部材が囲む空間、すなわ
ち成膜室に閉じ込めることにより、成膜室内側の帯状部
材表面にスパッタ粒子を高い収率で捕捉し、堆積膜を連
続して形成することができる。さらに、本発明の装置に
おいてマイクロ波電力投入手段を用いることにより、成
膜室内に均一なマイクロ波電力が投入されてプラズマの
均一性が高められるため、帯状部材の幅方向に形成され
る堆積膜の均一性が優れているのは勿論のこと、帯状部
材をマイクロ波電力投入手段の長手方向に対してほぼ直
角方向に連続的に搬送することにより、帯状部材の長手
方向に形成される堆積膜の均一性も優れたものとなる。

【００２２】本発明の装置において、帯状部材を構造材
として機能させるにあたり、成膜室の外部は大気であっ
てもよいが、成膜室内への大気の流入によって、形成さ
れる機能性堆積膜の特性に影響を及ぼす場合には適宜の
大気流入防止手段を設ければよい。具体的にはＯリング
、ガスケット、ヘリコフレックス、磁性流体等を用いた
機械的封止構造とするか、または、形成される堆積膜の
特性に影響が少ないかあるいは効果的な希釈ガス雰囲気
、または適宜の真空雰囲気を形成するための隔離容器を
周囲に設けることが望ましい。機械的封止構造とする場
合には、帯状部材が連続的に移動しながら封止状態を維
持できるように特別配慮される必要がある。本発明の装
置と他の複数の堆積膜形成装置を連結させて、帯状部材
上に連続して堆積膜を積層させる場合には、ガスゲート
手段等を用いて各装置を連結させるのが望ましい。また
、本発明の装置のみを複数連結させる場合には、各装置
において成膜室は独立した成膜雰囲気となっているため
、隔離容器は単一でもよいし、各々の装置に設けてもよ
い。

【００２３】本発明の装置において、成膜室の外部の圧
力は減圧状態でも加圧状態でもよいが、成膜室内との圧
力差によって帯状部材が大きく変形するような場合には
適宜の補助構造材を成膜室内に配設すればよい。補助構
造材としては、成膜室の側壁とほぼ同一の形状を、適宜
の強度を有する金属、セラミックスまたは強化樹脂等で
構成される線材、薄板等で形成したものであることが望
ましい。また、補助構造材のマイクロ波プラズマに曝さ
れない側の面に対向する帯状部材上は、実質的に補助構
造材の影となるため堆積膜の形成はほとんどなされない
ので補助構造材の帯状部材上への投影面積は可能な限り
小さくなるように設計されるのが望ましい。また、補助
構造材を帯状部材に密着させ、かつ帯状部材の搬送速度
に同期させて回転または移動させることにより、補助構
造材上に施されれたメッシュパターン等を帯状部材上に
形成させることもできる。

【００２４】本発明の方法および装置において好適に用
いられる帯状部材の材質としては、マイクロ波スパッタ
リング法による堆積膜形成時に必要とされる温度におい
て変形、歪が少なく、所望の強度を有するものであるこ
とが好ましく、具体的にはステンレススチール、アルミ
ニウムおよびその合金鉄およびその合金、銅およびその
合金等の金属の薄板およびその複合体、およびポリイミ
ド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エポキ
シ等の耐熱性樹脂性シートまたはこれらとガラスファイ
バー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊
維等との複合体、およびこれらの金属の薄板、樹脂シー
ト等の表面に異種材質の金属薄膜および／またはＳｉＯ
２　，Ｓｉ３　Ｎ４　，Ａｌ２　Ｏ３　，ＡｌＮ等の絶
縁性薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍金法等により表面コ
ーティング処理を行ったものが挙げれれる。また、帯状
部材の厚さとしては、支持搬送用ローラによる搬送時に
形成される柱形状が維持できる強度を有する範囲内であ
れば、コスト、収納スペース等を考慮して可能な限り薄
い方が望ましい。具体的には、好ましくは０．０１ｍｍ
ないし５ｍｍ、最適には０．１ｍｍ〜１ｍｍであること
が望ましいが金属等の薄板を用いた方が厚さを薄くして
も所望の強度が得られやすい。帯状部材の幅寸法につい
ては、本発明の装置におけるマイクロ波電力投入手段を
用いる限りその長手方向に対するプラズマの均一性が保
たれるが、スパッタリングによる均一な膜厚が維持され
成膜室の形状も維持されることが望ましい。したがって
、種々の条件を勘案すると、具体的には好ましくは５ｃ
ｍないし２００ｃｍ、より好ましくは１０ｃｍないし１
５０ｃｍであることが望ましい。

【００２５】さらに、帯状部材の長さについては、特に
制限されることはなく、ロール状に巻き取られる程度の
長さであってもよく、長尺のものを溶接等によってさら
に長尺化したものであってもよい。

【００２６】本発明の装置において、帯状部材を連続的
に搬送してカーブさせながら支持する手段としては、搬
送時に帯状部材がたるみ、シワ、横ズレ等を生ずること
なく、そのカーブした形状を一定に保つことが必要であ
る。例えば、カーブさせて得ようとする形状と同一の断
面形状を有する支持搬送用リングを２個設け支持搬送用
リングにて帯状部材の好ましくは両端を支持し、またそ
の形状に沿わせてカーブさせ、帯状部材の長手方向に設
けられた支持搬送用ローラにて絞り込み、柱状にカーブ
させ、さらに支持搬送用リングおよび支持搬送用ローラ
の少なくとも一方に駆動力を与えて、成膜室形状を維持
しつつ帯状部材をその長手方向に搬送させる。なお、支
持搬送用リングにて帯状部材を支持搬送する方法として
は単なる滑り摩擦のみによってもよいし、あるいは帯状
部材にスプロケット穴等の加工を施し、また支持搬送用
リングについてもその周囲に鋸刃状の突起を設けたいわ
ゆるギア状のものも用いたりしてもよい。支持搬送用リ
ングは、円形状であることが望ましいが、楕円状、方形
状、多角形状であっても連続的に一定してその形状を保
つ機構を有するものであれば特に支障はない。搬送速度
を一定に保つことが、帯状部材にたるみ、シワ、横ズレ
等を生じることなく搬送する上で重要なポイントとなる
。したがって、支持搬送用ローラまたは支持搬送用リン
グは帯状部材の搬送速度の検出機構およびそれによるフ
ィードバックのかけられた搬送速度調整機構が設けられ
ることが望ましい。また、これらの機構は半導体デバイ
スを作製する上での膜厚制御に対しても多大な効果をも
たらす。

【００２７】また、支持搬送用リングはその目的上プラ
ズマに曝され、程度の差はあれ、マイクロ波プラズマ領
域内に設けられることとなる。したがって、マイクロ波
プラズマに対して耐え得る材質、すなわち耐熱性、耐腐
食性等に優れたものであることが望ましく、また、その
表面には堆積膜が付着し、長時間の堆積操作時には付着
膜が剥離、飛散し、形成しつつある堆積膜上に付着して
、堆積膜にピンホール等の欠陥が発生する原因となり、
結果的には作製される半導体デバイスの特性悪化や歩留
まり低下の原因となるので、堆積膜の付着係数が低い材
質もしくは付着しても相当の膜厚まで強い付着力を保持
し得る材質および表面形状のもので構成されることが望
ましい。具体的材質としては、ステンレススチール、ニ
ッケル、チタン、バナジウム、タングステン、モリブデ
ン、ニオブおよびその合金を用いて加工されたもの、ま
たはその表面にアルミナ、石英、マグネシア、ジルコニ
ア、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等のセ
ラミックス材料を溶射法、蒸着法、スパッタ法、イオン
プレーティング法、ＣＶＤ法等によりコーティング処理
したもの、またはセラミックス材料の単体もしくは複合
体で成形加工したもの等を挙げることができる。 また、表面形状としては鏡面加工、凹凸加工等堆積され
る膜の応力等を考慮して適宜選択される。また、支持搬
送用リングに付着した堆積膜は剥離、飛散等が発生する
前に除去されることが好ましく、真空中にてドライエッ
チングするか、または分解取出し後大気中にてウエット
エッチング、ビーズブラスト等の化学的、物理的手法に
よって除去されることが望ましい。

【００２８】支持搬送用ローラは、支持搬送用リングに
比較して帯状部材に接触する面積が大きく設計されるの
で、帯状部材との熱交換率は大きい。したがって、支持
搬送用ローラで帯状部材の温度が極端に上昇または低下
することのないように適宜温度調整がなされる機構を有
するものであることが望ましい。２個設けられる支持搬
送用ローラの設定温度が異なるということもあり得る。 さらに、支持搬送用ローラには帯状部材の搬送張力検出
機構が内蔵されることも搬送速度を一定に保持する上で
効果的である。さらに、支持搬送用ローラには帯状部材
の搬送時のたわみ、ねじれ、横ズレ等を防ぐためのクラ
ウン機構が設けられることが好ましい。本発明の装置に
よって形成される、帯状部材による成膜室周囲長を決め
ると成膜室内のプラズマ領域の体積が決まる。そして搬
送速度を一定に保持すると帯状部材がプラズマに曝され
る時間が決まり、それと相関する堆積膜の膜厚が決定さ
れる。そして分離管の、プラズマに曝される部分の長さ
と、帯状部材の長手方向の周囲長との比が、スパッタリ
ングガスの利用効率を決定する。したがって、帯状部材
による成膜室の周囲長は、分離管の周囲長の好ましくは
５倍以内、より好ましくは４倍以内に設定されることが
望ましい。そして、プラズマ領域において、安定したプ
ラズマを維持するためのマイクロ波電力密度（Ｗ／ｃｍ
３　）は用いられるガスの種類および流量、圧力、マイ
クロ波電力投入手段のマイクロ波の放射能力、およびプ
ラズマ領域の絶対体積等の相関によって決まり、一概に
定義することは困難である。

【００２９】本発明の装置における分離管は、成膜室に
近接して設けられ、成膜室内にマイクロ波電力を投入す
るためのマイクロ波電力投入手段をその内部に含む構造
を有するものである。したがって成膜室内の真空雰囲気
とマイクロ波電力投入手段の設置されている外気とを分
離し、その内外間に存在している圧力差に耐え得るよう
な構造に設計される。具体的には、好ましくは円筒形ま
たは半円筒形であることが望ましく、他に全体的に滑ら
かな曲面もつ形状のものであってもよい。

【００３０】また、分離管の周壁の厚さは、用いられる
材質によって多少の差はあるが、好ましくは０．５ｍｍ
から５ｍｍであることが望ましい。その材質としては、
マイクロ波電力投入手段から放射されるマイクロ波を最
小の損失で成膜室中へ透過させることができ、また、成
膜室内への大気の流入が生じない気密性の優れたものが
好ましく、具体的には石英、アルミナ、窒化ケイ素、ベ
リリア、マグネシア、ジルコニア、窒化ホウ素、炭化ケ
イ素等のガラスまたはファインセラミックス等が挙げら
れる。分離管が円筒形または半円筒形である場合にはそ
の直径（内径）は、用いられるマイクロ波電力投入手段
がその内部に含まれ、かつマイクロ波電力投入手段が分
離管の内周壁に接することがない必要最低限の寸法に設
定されることが望ましい。また、分離管において、マイ
クロ波電力投入手段が挿入される側と反対側の端部には
マイクロ波閉じ込め手段もしくはダミーロードを設ける
ことが望ましい。前者の手段においては帯状部材の端部
から突出している部分のほとんどを金属、金網等の導電
性部材で覆い、アースすることが好ましく、特に高パワ
ーレベルでマイクロ波の整合に不都合が生じる可能性が
ある場合には、後者の手段を設けることが好ましい。さ
らに、分離管において、マイクロ波電力投入手段が挿入
される側に突出している部分についても金属、金網等の
導電性部材で覆い、導波管および隔離容器等にアースす
ることが安全上好ましい。また、分離管はマイクロ波エ
ネルギーおよび／またはプラズマエネルギーによる加熱
によって熱劣化（ヒビ割れ、破壊）等を起こすことを防
止するため均一に冷却されることが好ましい。このため
冷却手段は、具体的には、分離管の内周面に沿って流れ
る空気流であってもよいし、分離管とほぼ相似の形状で
、分離管の内部に同心状に形成された囲いで分離管との
間に導管を構成し、導管に水、オイル、フレオンのよう
な冷却流体を流すものであってもよい。

【００３１】また、本発明の装置において、分離管の外
周面のうち少なくともプラズマ領域に接している部分に
は、帯状部材と同様に膜堆積が起こる。したがって、堆
積する膜の種類、特性にもよるが、堆積膜によってマイ
クロ波電力投入手段から放射されるマイクロ波電力が吸
収または反射され、帯状部材によって形成され得る成膜
室内へのマイクロ波電力の投入量が減少し、放電開始直
後に比較して著しくその変化量が増大した場合には、プ
ラズマの維持そのものが困難になるばかりでなく、形成
される堆積膜の堆積速度の減少や特性等の変化を生じる
ことがある。このような場合には、分離管に堆積される
膜をドライエッチング、ウエットエッチング、機械的方
法等により除去すれば初期状態を復元できる。特に真空
状態を維持したまま堆積膜の除去を行う方法としてはド
ライエッチングが好適に用いられる。また、分離管を真
空保持のまま回転させ、プラズマに曝された部分をプラ
ズマ領域外へ移動させ、プラズマ領域とは異なる領域で
、堆積した膜を除去し、再びプラズマ領域まで回転させ
て用いるといった連続的手法を採用することもできる。 さらには、分離管の外周面に沿って、分離管とほぼ同等
のマイクロ波透過性を有する材質からなるシートを連続
的に送ることによって、シートの表面上に堆積膜を付着
、形成させ、プラズマ領域外へ排出するといった手法を
採用することもできる。

【００３２】マイクロ波電力投入手段は、マイクロ波電
源より供給されるマイクロ波電力を成膜室の内部に投入
して、ガス供給、排出手段から導入されるスパッタリン
グガスをプラズマ化し維持させることができる構造を有
するものである。具体的には、末端部が閉口端となって
いる導波管に小アンテナが取り付けられたものが好まし
く用いられる。導波管としては、具体的には、円形導波
管、矩形導波管、楕円導波管等のマイクロ波伝送用導波
管を挙げることができる。

【００３３】本発明の装置において、マイクロ波電力投
入手段に好適に用いられる矩形導波管の寸法としては、
使用されるマイクロ波の周波数帯（バンド）およびモー
ドによって適宜設計される。設計にあたっては、矩形導
波管内での伝送ロスが少なく、また、なるべく多重モー
ドが発生しないように配慮されることが好ましく、具体
的には、ＥＩＡＪ規格円形導波管等の他、２．４５ＧＨ
ｚ用の自社規格として、９６ｍｍ×２４ｍｍのものを挙
げることができる。

【００３４】磁界発生手段は、マイクロ波電力投入手段
により成膜室内部に投入されたマイクロ波電力がスパッ
タリングガスを電離して電子を放出するプロセスを促進
する効果をもつ。そして、磁界発生手段より発生させた
磁界とマイクロ波電力投入手段より放射されたマイクロ
波の電界とが互いに直交するように、磁界発生手段とマ
イクロ波電力投入手段を配置する。これによって、スパ
ッタリングガスが電離して生成された電子が磁界にまと
わりつくように、かつ帯状部材とほぼ平行に運動を拘束
され、対向するターゲット間をらせん形状を描きながら
往復運動する。（直交電磁界中でのローレンツ力による
電子の運動）具体的には帯状部材の幅方向の両端に互い
に対向させて２つの磁界発生手段を磁界の方向が等しく
なるように設ける。帯状部材の中央、すなわち２つの磁
界発生手段の中間の位置において、この磁界の方向を帯
状部材の幅方向とほぼ平行に維持するため、２つの磁界
発生手段をつなぐようにして、かつ帯状部材のカーブし
た部分の外側にできるだけ近接させて帯状部材を取り囲
むようにして中空状のヨークを配設する。このヨークは
、高透磁率の材質が望ましく、パーロマイ・鉄・ニッケ
ル・コバルト等が好ましい。そして、このヨークを帯状
部材のカーブした部分に極力近接させて配置するために
、ヨークの、帯状部材が通過する部分に帯状部材が通過
するための帯状部材用間隙を、２ケ所設けることが望ま
しい。このような考えのもとに設計されていれば磁界発
生手段は電磁石でも永久磁石でもかまわない。またヨー
クの形状は、２つの磁界発生手段と係合している部分と
そうでない部分とで同一形状である必要はなく、段付の
形状としても良いし、さらに複雑な形状でも良い。

【００３５】本発明の装置に用いられるマイクロ波電力
投入手段は２本の支持搬送用ローラ間の間隙に近接させ
て設ける。このマイクロ波電力投入手段は、マイクロ波
を放射する、複数の小アンテナ列とマイクロ波導波管か
ら構成され、マイクロ波導波管内のマイクロ波の進行方
向に対して垂直な一方向に小アンテナを介してマイクロ
波を放射させ、成膜室内にマイクロ波電力を投入する。

【００３６】この複数の小アンテナとしては、公知の漏
れ波アンテナ、スロットアンテナアレイ、ロッドアンテ
ナアレイあるいはこれらの複合体が利用できる。マイク
ロ波導波管としては、断面が矩形・円形または楕円形の
ものが利用できる。このようなマイクロ波電力投入手段
において、均一なマイクロ波電力を複数の小アンテナを
介して、成膜室内部に投入する給電方法について説明す
る。簡単のため、４個の小アンテナを有する場合につい
て説明するが、本発明はこれに制約されるものではない
。この４個の小アンテナから均一なマイクロ波電力を成
膜室内部に投入する給電方法は、次の［給電方法１］［
給電方法２］の２通りである。［給電方法１］（調整に
よりインピーダンス整合可能な場合）（１）　マイクロ
波導波管内部のマイクロ波と、小アンテナより放射され
る小アンテナ近辺でのマイクロ波との振幅比を振幅透過
率Ｔｋ（（ｋ＝１，２，３，４）と定義するとマイクロ
波導波管内部のマイクロ波の進行方向の順にＴ１　＝１
／４，Ｔ２　＝１／３，Ｔ３　＝１／２，Ｔ４　＝１／
１とする。

【００３７】（２）　４個の小アンテナとマイクロ波導
波管とのインピーダンスを整合させ、マイクロ波の反射
を打ち消す。

【００３８】（３）　マイクロ波電力投入手段内部にマ
イクロ波の吸収体を配設しない。 ［給電方法２］（調整してもインピーダンス整合不能な
場合） （１）　第ｋ番目の小アンテナからの反射率（測定値）
をＲｋ　（ｋ＝１，２，３，４） 第ｋ番目以降の全小アンテナに達するマイクロ波のうち
第ｋ番目の小アンテナに分配する比率をＤｋ　（ｋ＝１
，２，３，４）とすると振幅透過率ＴＫ　は、Ｔ１＝Ｄ
１　×（１−Ｒ１） Ｔ２＝Ｄ２　×（１−Ｄ１）×（１−Ｒ１）×（１−Ｒ
２）Ｔ３＝Ｄ３　×（１−Ｄ１）×（１−Ｄ２）×（１
−Ｒ１）×（１−Ｒ２）×（１−Ｒ３）Ｔ４＝Ｄ４　×
（１−Ｄ１）×（１−Ｄ２）×（１−Ｄ３）×（１−Ｒ
１）×（１−Ｒ２）×（１−Ｒ３）×（１−Ｒ４） で与えられるので、Ｔ１　＝Ｔ２　＝Ｔ３　＝Ｔ４　と
なるように小アンテナに分配する比率ＤＫ　を計算で求
める。

【００３９】（２）　マイクロ波電力投入手段内部にマ
イクロ波の吸収体を配設しない。

【００４０】まず、［給電方法１］の均一なマイクロ波
電力を投入する機能について説明する。

【００４１】『第１番目の小アンテナへのマイクロ波の
振幅透過率』は、Ｔ１　＝１／４よりマイクロ波導波管
内部を伝搬するマイクロ波の振幅の１／４である。ここ
で小アンテナからの反射波は予め調整によって打ち消さ
れており、マイクロ波電力投入手段内部にマイクロ波の
吸収体もないことから、第１番目の小アンテナに伝搬し
た残りであるマイクロ波の振幅（１−Ｔ１　）のすべて
を第２番目以降の小アンテナに伝搬することができる。 そして、『第２番目の小アンテナへのマイクロ波の振幅
透過率』は、『第１番目の小アンテナに吸収されずにマ
イクロ波導波管内部を伝搬するマイクロ波』（１−Ｔ１
　）＝３／４のうち『第２番目の小アンテナに伝搬する
マイクロ波』（Ｔ２＝１／３）であるから最初のマイク
ロ波導波管内部を伝搬するマイクロ波を基準に考えると
、『第２番目の小アンテナへのマイクロ波振幅透過率』
＝（３／４）　×（１／３）＝１／４ 『第３番目の小アンテナへのマイクロ波振幅透過率』＝
（３／４）　×（２／３）　×（１／２）＝１／４『第
４番目の小アンテナへのマイクロ波振幅透過率』＝（３
／４）　×（２／３）　×（１／２）×１＝１／４以上
のように、各小アンテナに同一の振幅のマイクロ波が伝
搬する。したがって、複数の小アンテナ列を介して成膜
室内部に均一なマイクロ波電力が投入され、その結果プ
ラズマを均一化することができる。

【００４２】以上より、小アンテナの総数がｎ個である
場合第ｋ番目の小アンテナへのマイクロ波振幅透過率：
Ｔｋ　＝１／（ｎ＋１−ｋ）となるように調整すればよ
い。

【００４３】次に［給電方法１の組立・調整方法］につ
いて説明する。 （１）第４番目の小アンテナの設置 マイクロ波導波管内部のマイクロ波の進行方向に対して
一番奥即ち第４番目の小アンテナを配設する方法につい
て説明する。ここでＴ４　＝１の意味は、この第４番目
の小アンテナまで伝搬してきたマイクロ波は、マイクロ
波導波管内部から外部へ全て放射され、同時に反射が完
全に打ち消されることである。これは、マイクロ波導波
管と小アンテナとの結合度を十分よくすると同時に、マ
イクロ波導波管内部にインピーダンス整合素子を設けて
整合することによって達成できる。例えば後述する第１
の実施例において、矩形のＴＥ１０モードでマイクロ波
を伝搬させるマイクロ波導波管内部に小ループ・アンテ
ナを配設する方法は次の通りである。

【００４４】即ち、 （１）　マイクロ波導波管の末端部から管内波長の１／
４の距離であって、矩形のマイクロ波導波管の短辺を構
成する壁面のほぼ中央に円穴をあける。

【００４５】（２）　この円穴より一回り小さい孔をも
つリング状の誘電体を壁面上の円穴に挿入する。

【００４６】（３）　この誘電体リングの孔に、一端が
ループ状であって他端が棒状の金属部材で構成された小
ループアンテナを、ループ状の部分がマイクロ波導波管
内部に配置されるように挿入する。

【００４７】（４）　マイクロ波導波管内部を伝搬する
マイクロ波の磁束に対して、ループ状の部分が作る面を
垂直に配置する。

【００４８】（５）　マイクロ波導波管内部を伝搬する
マイクロ波の全磁束を囲むように小ループアンテナのル
ープの大きさを決める。

【００４９】このようにすれば、マイクロ波導波管と小
ループアンテナとの結合度を十分よくすることができる
。そして、反射を完全に打ち消すには、引き続き次の調
整を行う。

【００５０】（６）　マイクロ波導管の末端部から管内
波長の１／２の距離であって、マイクロ波導波管内部に
マイクロ波反射部材で構成された開口面積可変の絞り板
を設ける。

【００５１】（７）　絞り板の開口面積の調整方法は、
マイクロ波導波管の端部と反対側に適当な変換マイクロ
波導波管を介してネットワーク・アナイライザー（ヒュ
ーレット・パッカード社製）と接続し、開口面積を変化
させながら反射波をモニターすることで反射損失が０の
状態を探り当てることができる。

【００５２】なお、この第４番目の小アンテナに限って
は、矩形のマイクロ波導波管の一種であるＥコーナーの
端面を塞ぐ端面板上にスリットを設けた、いわゆるスロ
ット・アンテナでもよいし、この端面板を壁面に穴を開
けアンテナを取り付ける位置を測定する基準面とする。 （２）第３番目の小アンテナの設置 上記の第４番目の小アンテナの設置・調整を終えた状態
で、第３番目の小アンテナを設置する。その設置・調整
方法は、第４番目の小アンテナの設置で説明した（１）
　〜（７）　のうち　（４）（５）（６）のみ異なるの
でこの点について説明する。

【００５３】（６）　は（４）（５）の状態に影響を受
けるため、まず（４）（５）から説明する。

【００５４】第３番目の小アンテナについてＴ３　＝１
／２とする方法は、ループを横切る磁束を制御すればよ
いことが知られている。本発明では、マイクロ波導波管
内部において磁束を制御した結果ループより生ずる反射
波の大きさによって、（６）　の調整位置が変化する。 これについて表１に示すような実験条件で反射損失の測
定を行った結果を図６に示す。

【００５５】

【表１】 　　この結果は、ループより生ずる反射波が小さくなる
とマイクロ波反射部材で構成された絞り板の開口面積は
大きくなり、それにつれて反射が最小となる周波数が低
い周波数側に移動していることを示している。即ち、マ
イクロ波導波管の末端部から管内波長に相当する距離よ
りも短い位置にマイクロ波反射部材で構成された絞り板
を設置しなければならないことが判明した。したがって
、上記のような実験を行い、その結果をもとにマイクロ
波反射部材で構成された絞り板を設置する位置を決定す
る。 （３）第２番目、第１番目の小アンテナの設置上記３番
目の小アンテナの設置・調整と同じ手順にしたがって調
整すればよい。上記のように、成膜室内部に投入された
マイクロ波電力は、側壁を構成する帯状部材にて反射・
散乱され、成膜室内部に一様に充満し、同時にガス供給
、排出手段にて導入されたスパッタリングガスに効率よ
く吸収されるため、均一なプラズマを形成することがで
きる。

【００５６】次に、［給電方法２］について説明する。

【００５７】この方法は［給電方法１］を発展させたも
のであり、調整してもインピーダンス整合が取れない場
合に適用できる。

【００５８】『第１番目の小アンテナへのマイクロ波の
振幅透過率』は、『第１番目の小アンテナで反射損失し
なかったマイクロ波導波管内部を伝搬するマイクロ波』
（１−Ｒ１　）のうち『第１番目の小アンテナに伝搬す
るマイクロ波』（Ｄ１　）であるから『第１番目の小ア
ンテナへのマイクロ波の振幅透過率』＝Ｄ１　×（１−
Ｒ１　）また、『第２番目の小アンテナへのマイクロ波
の振幅透過率』は、『第１番目の小アンテナで反射損失
しなかったマイクロ波導波管内部を伝搬するマイクロ波
』（１−Ｒ１　）のうち『第１番目の小アンテナに伝搬
しないマクロ波』（１−Ｄ１　）であって、同時に『第
２番目の小アンテナで反射損失しなかったマイクロ波導
波管内部を伝搬するマイクロ波』（１−Ｒ１　）のうち
『第２番目の小アンテナに伝搬するマイクロ波』（Ｄ２
　）であるから、『第２番目の小アンテナへのマイクロ
波の振幅透過率』＝（１−Ｄ１）×Ｄ２×（１−Ｒ１）
×（１−Ｒ２）したがって、『第ｋ番目の小アンテナへ
のマイクロ波の振幅透過率』

【００５９】

【数１】 ここでＴ１　＝Ｔ２　＝Ｔ３　＝・・・＝Ｔｋとなるよ
うに各小アンテナに分配する比率Ｄｋ　を計算で求める
。

【００６０】例えば、簡単のため、Ｒ１　＝Ｒ２　＝Ｒ
３　＝Ｒ４　＝０．１　　Ｄ１　＝０．２とすると　　
　　　　Ｔ１　＝Ｔ２　より　　　　Ｄ２　＝Ｄ１　／
（（１−Ｄ１　）×０．９）　　　　　　Ｔ２　＝Ｔ３
　より　　　　Ｄ３　＝Ｄ２　／（（１−Ｄ２　）×０
．９）　　　　　　Ｔ３　＝Ｔ４　より　　　　Ｄ４　
＝Ｄ３　／（（１−Ｄ３　）×０．９）であるから Ｄ１＝０．２　　　　　　　Ｄ２＝０．２７７７　　　
　　Ｄ３＝０．４２７４　　　　　Ｄ４＝０．８２９２
Ｔ１＝０．１８００　　　　Ｔ２＝０．１７９９　　　
　　Ｔ３＝０．１８００　　　　　Ｔ４＝０．１８００
となる。実際のマイクロ波電力投入手段を上記Ｄｋ　（
ｋ＝１〜４）の値にするには、マイクロ波を放射する小
アンテナについて、それぞれ公知のマイクロ波電力測定
をマイクロ波導波管内部とマイクロ波導波管外部とで行
うことによって、試行錯誤的に調整する方法が挙げられ
る。

【００６１】本発明では、マイクロ波電力投入手段に堆
積膜が付着して反射損失によって成膜室へのマイクロ波
投入電力が減少することを回避することが望ましい。こ
のため、マイクロ波電力投入手段と成膜室との間にマイ
クロ波透過性部材からなる分離管を設ける。そして、こ
のマイクロ波透過性部材は気密を保持させることにより
、開口面積可変の絞り板の調整が容易になる。

【００６２】本発明の方法では、成膜室内部にマイクロ
波電力を効率よく投入し、一旦投入されたマイクロ波電
力が成膜室外部に漏洩しないよう配慮する必要がある。 まず、マイクロ波電力を成膜室内部に効率よく投入する
方法について説明する。 ［効率的なマイクロ波電力投入方法］この方法において
は、 （１）　マイクロ波が２個の支持搬送用ローラ間の間隙
を容易に通過できるように、マイクロ波電力投入手段か
ら放射されるマイクロ波の主ビームの半値幅が絞り込ま
れており、主ビームから派生的に生ずるサイドローブが
抑制されていること。

【００６３】（２）　マイクロ波の主ビームの方向が、
２個の支持搬送用ローラ間の間隙に向いていること。

【００６４】（３）　複数の小アンテナ間でクロストー
クが無いこと。 が同時に必要である。ここで、マイクロ波電力投入手段
から放射されるマイクロ波の主ビームの半値幅を絞りサ
イドロープを抑制するためには、複数の小アンテナの周
囲にマイクロ波の反射板を設け、マイクロ波の主ビーム
の発散を抑制すればよい。また、マイクロ波の主ビーム
の方向が２個の支持搬送用ローラ間の間隙に向いていれ
ば、反射損失を低減することができるのは明らかである
。さらに、クロストークを防止するためにはマイクロ波
反射板によって小アンテナ間が分離されていればよい。 したがって、クロストークを防止し同時に小アンテナか
ら放射されるマイクロ波の主ビームの半値幅を絞るには
、小アンテナをそれぞれループ状に取り囲むようにマイ
クロ波反射板を配設し、マイクロ波反射板の取り付け方
向がマイクロ波導波間内部のマイクロ波の進行方向に対
して垂直な一方向に平行であるようにする。

【００６５】次に、マイクロ波電力漏洩防止方法につい
て説明する。 ［マイクロ波電力漏洩防止方法］成膜室内部に一旦投入
されたマイクロ波電力を成膜室外部に漏洩しないように
するには、投入されたマイクロ波電力が吸収しやすいよ
う２個の対向するターゲット間に磁界を印加する。その
磁界の印加方法は次の通りである。即ち、成膜室内部に
は比較的強い均一な磁界を印加し、マイクロ波電力が投
入される部分は磁界を弱くする。これはマイクロ波電力
が投入される部分で磁界が強いと、マイクロ波が強く反
射されるためである。また、磁界の制御に加えて、スパ
ッタリングガスの排気口を狭くして排気コンダクタンス
を小さくし成膜室内部の圧力を成膜室外部の圧力より高
くすることが望ましい。つまり、この排気口は２個の支
持搬送用ローラ間の間隙と分離管とにより形成される。 したがって、この間隙と分離管であるマイクロ波透過性
部材との間隙をできるだけ接近させればよい。

【００６６】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００６７】図１は本発明の第１の実施例を示す、帯状
部材対応マイクロ波スパッタリング装置の斜視図、図２
は図１の装置の成膜室内部の斜視図、図３（ａ）〜（ｄ
）はマイクロ波電力投入手段を構成する小ループアンテ
ナの例を示す図、同図（ｅ）はマイクロ波電力投入手段
全体の模式図である。

【００６８】帯状部材１０１の幅方向に第１、第２の支
持搬送ローラである支持搬送用ローラ１０２，１０３が
ほぼ平行に近接して設けられている。また、２個の支持
搬送用リング１０４，１０５が帯状部材１０１の幅方向
の長さにほぼ等しい間隔をおいて中心線が支持搬送用ロ
ーラ１０２，１０３とほぼ平行にまた外周面どうしが当
接するようにして互いに対向して設けられている。支持
搬送用リング１０４，１０５の内側にはそれぞれ円形の
ターゲット１１１ａ，１１１ｂが取り付けられている。 帯状部材１０１が支持搬送用ローラ１０２によって折り
返され、帯状部材１０１の長手方向に支持搬送用リング
１０４，１０５に巻き付けられて支持搬送用ローラ１０
３によって再び折り返されてできた、帯状部材１０１が
囲む柱状の成膜室内がマイクロ波プラズマ領域１１３で
あり、スパッタリングガスをマイクロ波プラズマ領域１
１３内に導入するためのガス供給、排出手段であるガス
導入管１１２が、不図示のガス供給装置から支持搬送用
ローラ１０２，１０３間の間隙を通してマイクロ波プラ
ズマ領域１１３内に挿入されており、ノズルが一列に形
成された部分が支持搬送用ローラ１０２，１０３とほぼ
平行になっている。マイクロ波透過性部材で形成された
円筒形状の分離管２０１が、支持搬送用ローラ１０２，
１０３間の間隙に近接してこれとほぼ平行に設けられて
いる。分離管２０１の中には、マイクロ波電力投入手段
を構成するマイクロ波導波管２０２が分離管２０１の内
周面に接触しないようにして挿入されている。マイクロ
波電力投入手段については後述する。

【００６９】磁界の向きが同一で、コアがリング形状の
電磁石１０６，１０７が、支持搬送用リング１０４，１
０５に近接してこれらと中心線が等しくなるようにして
帯状部材１０１の幅方向に対称に設けられている。ただ
し、図１、図２においては、内部を説明するため、電磁
石１０６が所定の位置より移動して描かれている。そし
て電磁石１０６，１０７とともに磁気回路を構成する鉄
製の中空状ヨーク１１４，１１５が、マイクロ波プラズ
マ領域１１３を左右から取り囲むようにして帯状部材１
０１に近接して設けられている。この中空状ヨーク１１
４には帯状部材１０１が通過するための帯状部材用間隙
１１６が、中空状ヨーク１１５には同じく帯状部材用間
隙１１７が形成されている。そしてさらに分離管２０１
を支持搬送用ローラ１０２，１０３間の間隙に近接した
位置に設けるために必要な分離管用間隙１１８が、中空
状ヨーク１１４，１１５の下方の接合部に設けられてい
る。本実施例では、支持搬送用リング１０４，１０５が
支持搬送用ローラ１０２，１０３と外周面どうしが当接
する構造としたが、これらが互いに当接していない構造
でもよい。

【００７０】マイクロ波導波管２０２は縦長の矩形断面
で、図３に示すように末端部２０３を有し、上面に４個
の小ループアンテナ２０４〜２０７が長手方向に並んで
挿入されている。小ループアンテナ２０４〜２０６はそ
れぞれ実効長が異なっており、これら小ループアンテナ
の、ループを形成していない方の端部はロッド形状をな
し、テフロン２０８を介してマイクロ波導波管２０２に
形成された円形の孔に挿入されている。各ループアンテ
ナ２０４〜２０７の周囲にはマイクロ波の同軸線路を構
成するマイクロ波管２０９が、一端がマイクロ波導波管
２０２に取り付けられ、他端が緩い角度で拡がりながら
開口し、電磁ホーンを形成するようにして設けられてい
る。そして、マイクロ波導波管２０２の内部には開口面
積が漸次変化した金属絞り２１０が３個形成され、イン
ピーダンス整合がとれるようになっている。さらに、各
小ループアンテナ２０４〜２０７は、そのループの作る
面がマイクロ波導波管２０２を伝搬するマイクロ波の進
行方向に対して、それぞれ９０°，５５°，４５°，３
０°の角度θになるように取り付けられている。これら
小ループアンテナ２０４〜２０７の実効長と上記角度θ
を調整することによって、マイクロ波導波管２０２の長
手方向に配列された各小ループアンテナ２０４〜２０７
の一端から放射されるマイクロ波が均一化される。

【００７１】図４は、マイクロ波電力投入手段の他の例
を示す図で、同図（ａ）は矩形導波管を側面から、同図
（ｂ）は上面から見た模式図である。本例のマイクロ波
導波管３０２は断面が横長の矩形状であり、上面には長
手方向に円形の孔が形成され、ここにロッドアンテナ３
０４〜３０７が挿入されている。各ロッドアンテナ３０
４〜３０７は、マイクロ波導波管３０２の内部にその一
端の突出する長さがそれぞれ異なるように取り付けられ
ている。

【００７２】その他の部材であるテフロン３０８、マイ
クロ波管３０９は図３の例と同様にマイクロ波導波管３
０２の上面に取り付けられており、金属絞り３１０も図
３の例と同様にマイクロ波導波管３０２の内部に設けら
れている。本例では、マイクロ波導波管３０２の内部に
突出する各ロッドアンテナ３０４〜３０７の一端の長さ
を調整することによって放射されるマイクロ波を均一化
する。

【００７３】次に、本実施例の動作について説明する。

【００７４】矢印Ａ方向に移動する帯状部材１０１が支
持搬送用ローラ１０２によって折り返され、支持搬送用
リング１０４，１０５に巻き付けられてほぼ１周した後
に支持搬送用ローラ１０３によって再び折り返され、マ
イクロ波プラズマ領域１１３が形成される。ガス導入管
１１２によってスッパッタリングガスをマイクロ波プラ
ズマ領域１１３内へ供給し、分離管２０１によってマイ
クロ波プラズマ領域１１３から物理的に隔離されている
マイクロ波電力投入手段により、マイクロ波給電方法１
または２に示す方法で伝搬モードＴＥ１０によりマイク
ロ波プラズマ領域１１３内にマイクロ波電力を投入する
。 そして電磁石１０６，１０７によってターゲット１１１
ａ，１１１ｂを貫く磁界を発生させ、プラズマを起こし
てスパッタ粒子とプラズマをマイクロ波プラズマ領域１
１３内に同時に閉じ込め、マイクロ波プラズマ領域１１
３を取り囲む成膜室の内側の壁の大部分を構成する帯状
部材１０１表面に均一な堆積膜を形成する。

【００７５】図５は本発明の第２の実施例を示す、帯状
部材対応マイクロ波スパッタリング装置の斜視図である
。本実施例は第１の実施例における電磁石１０６，１０
７を永久磁石に置き換えたものである。８個のサマリウ
ムコバルト磁石４０１が、磁極の方向を揃えてアルミニ
ウム製の円筒形磁石ホルダ４０２に環状に形成された８
個の穴に挿入されている。磁石ホルダ４０２は不図示の
水冷機構を介してターゲット１１１ａに接している。 磁石ホルダ４０２の周囲には鉄製ヨーク４０３が磁石ホ
ルダ４０２を包み込むようにして設けられている。そし
て鉄製ヨーク４０３には、支持搬送用ローラ１０２，１
０３の端部が当たる場所に切欠き４０４を形成してこれ
ら端部を通すための逃げにしている。これら磁石４０１
、磁石ホルダ４０２、鉄製ヨーク４０３から構成されて
いる永久磁石４００が、支持搬送用リング１０４の外側
に、互いに中心線がほぼ等しくなるように取り付けられ
ている。この永久磁石４００と同一の不図示の永久磁石
が、矢印Ｃ方向に永久磁石４００と同様にして取り付け
られている。なお、本実施例では、磁石４０１を８個と
したが、これに限定されるものではない。本実施例は、
これら磁界発生手段以外は第１の実施例と同一構成であ
り、動作も共通であるので説明は省略する。

【００７６】また、第１、第２の実施例ともにマイクロ
波電力投入手段としては第１、第２の例のどちらを用い
てもよく、マイクロ波電力投入手段として第１の例を用
いた場合は各小ループアンテナの実効長を揃えてループ
面の取り付け角度θを変化させることで調整することと
したものや、角度θを全てマイクロ波の進行方向に対し
て９０°に統一して実効長のみに違いを持たせたものを
用いることもできる。さらに、マイクロ波導波管は、断
面が矩形のもののみではなく、だ円や円のものでもよい
。なお、この場合にはマイクロ波の伝搬モードとしてＴ
Ｅ１１モードを採用する。

【００７７】

【製造例】以下、本発明の帯状部材対応マイクロ波スパ
ッタリング装置を用いての具体的製造例を示す。 製造例１ 図１、図２に示す帯状部材対応マイクロ波スパッタリン
グ装置を用いて、酸化亜鉛ＺｎＯの連続堆積を行った。 最初にＺｎＯターゲット１１１ａと１１１ｂ（φ２００
ｍｍ×　ｔ１０μｍ）を所定の位置に対向して２個取り
付けた。そして、十分に脱脂、洗浄を行ったＳＵＳ４３
０　　ＢＡ製帯状部材（幅３００ｍｍ×長さ１００ｍ×
厚さ０．２ｍｍ）を帯状部材対応マイクロ波スパッタリ
ング装置に装着し、不図示の搬送巻上げ機構を用いて搬
送する。そして、帯状部材で構成される成膜室および成
膜室を取り囲み大気圧に耐え得る不図示の真空チャンバ
ーとを不図示のロータリ・ポンプで粗引きし、不図示の
メカニカル・ブースター・ポンプで１０−３Ｔｏｒｒ付
近まで真空引きした後不図示の油拡散ポンプ（バリアン
製ＨＳ−１６）にて５×１０−６Ｔｏｒｒまで真空引き
した。十分に脱ガスが行われた時点でガス導入管１１２
よりＡｒ２５０ｓｃｃｍを導入し、油拡散ポンプに取り
付けられたスロットル・バルブの開口率を調整して成膜
室内部の圧力を２ｍＴｏｒｒに保持した。このとき成膜
室外部で真空チャンバー内部の圧力は０．８ｍＴｏｒｒ
であった。次いで、電磁石のコイルに１３Ａの電流を流
し、成膜室内部に８００ガウスの磁界が得られるように
した。 磁界と圧力とが安定した後、不図示の定格出力５ｋＷの
マイクロ波電源より３．０ｋＷのマイクロ波電力をマイ
クロ波電力投入手段により成膜室内部に投入した。導入
されたＡｒガスは直ちにプラズマ化してマイクロ波プラ
ズマ領域１１３を形成した。そして、放電中の帯状部材
の温度を３５０℃に保つように不図示の温度制御手段で
制御した。

【００７８】また、放電が生起した状態で前述の金属絞
り２１０または３１０の開口面積を再調整しインピーダ
ンスを整合させた。このときマイクロ波プラズマ領域１
１３から支持搬送用ローラ１０２，１０３間の間隙を通
って漏洩するマイクロ波電力はほとんど認められなかっ
た。搬送を開始してから３０分間、連続してスパッタリ
ングによる堆積膜の形成を行った。本製造例において形
成された帯状部材上の堆積膜厚分布を幅方向および長手
方向について測定したところ５％以内に納まっており、
堆積速度は平均１１０Å／ｓｅｃであった。この時の帯
状部材上の堆積した膜の厚さと面積を乗じて体積を求め
、また別の方法でこの堆積膜の密度を測定することによ
り、ターゲットの捕捉効率を求めたところ、本製造例に
おいてはこのターゲットの捕捉効率は８２％であり、タ
ーゲットの侵食形状も均一であるため、ターゲットの交
換頻度は従来のＤＣマグネトロンスパッタに比較して１
／５程度となった。 製造例２ 製造例１では幅３００ｍｍのＳＵＳ４３０　　ＢＡ製帯
状部材を用いたが、本製造例では、幅４５０ｍｍ，６０
０ｍｍ，８００ｍｍの３種類の帯状部材が使えるように
装置を改造し、前述と同じようなＺｎＯの堆積膜を形成
した。その成膜条件とターゲット捕捉効率とを表２に示
す。

【００７９】

【表２】 以上のように幅３００ｍｍの帯状部材に比べてターゲッ
ト捕捉効率はさらに向上している。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、以下のよ
うな効果がある。

【００８１】請求項１または３の発明は、連続的に移動
する帯状部材がループして取り囲む空間を、ターゲット
を含む部材と帯状部材のループした部分とでほぼ密閉し
、ターゲットを貫通するような磁界をかけるとともに成
膜室内にマイクロ波電力を投入してプラズマを発生させ
、このプラズマでスパッタリングを起こし、スパッタ粒
子とプラズマを帯状部材が大部分の壁を構成する成膜室
内に閉じ込めることにより、スパッタ粒子はそのほとん
どが帯状部材に衝突して捕捉されるので、高速の成膜が
行え、かつターゲットの利用効率を上げることができる
。

【００８２】請求項２の発明は、連続的に移動する帯状
部材の幅方向に垂直な方向にマイクロ波電力を投入する
ので、帯状部材の幅方向に均一な厚みの堆積膜が形成で
きる。

【００８３】請求項４および６の発明は、分離管がマイ
クロ波透過性部材で形成され、マイクロ波電力投入手段
と成膜室との機密を保持するようにしてあるので、マイ
クロ波電力投入手段をプラズマに曝すことなく、成膜室
内にマイクロ波電力を投入することができる。

【００８４】請求項１０の発明は、ターゲットを貫く磁
界が分離管の近傍で弱まるように磁界発生手段を調節し
てあるので、マイクロ波が成膜室の入口近傍で磁界に乱
されることなくマイクロ波電力を成膜室内に投入できる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す、帯状部材対応マ
イクロ波スパッタリング装置の斜視図である。

【図２】図１の装置における成膜室内部の斜視図である
。

【図３】マイクロ波電力投入手段の１例を示す、同図（
ａ）〜（ｄ）は小ループアンテナの模式図、同図（ｅ）
は全体の模式図である。

【図４】マイクロ波電力投入手段の他の例を示す、同図
（ａ）は矩形導波管を側面からみた模式図、同図（ｂ）
は矩形導波管を上面からみた模式図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す、帯状部材対応マ
イクロ波スパッタリング装置の斜視図である。

【図６】本発明の装置における、マイクロ波電力投入手
段の反射損失の測定結果を示す図である。

【図７】従来の帯状部材対応スパッタリング装置を示す
斜視図である。

【図８】従来のＥＣＲスパッタリング装置を示す模式断
面図である。

【符号の説明】

１０１　　　　帯状部材 １０２　　　　支持搬送用ローラ １０３　　　　支持搬送用ローラ １０４　　　　支持搬送用リング １０５　　　　支持搬送用リング １０６　　　　電磁石 １０７　　　　電磁石 １１１ａ　　　　ターゲット １１１ｂ　　　　ターゲット １１２　　　　ガス導入管 １１３　　　　マイクロ波プラズマ領域１１４　　　　
中空状ヨーク １１５　　　　中空状ヨーク １１６　　　　帯状部材用間隙 １１７　　　　帯状部材用間隙 １１８　　　　分離管用間隙 ２０１　　　　分離管 ２０２　　　　マイクロ波導波管 ２０３　　　　末端部 ２０４　　　　小ループアンテナ ２０５　　　　小ループアンテナ ２０６　　　　小ループアンテナ ２０７　　　　小ループアンテナ ２０８　　　　テフロン ２０９　　　　マイクロ波管 ２１０　　　　金属絞り ３０２　　　　マイクロ波導波管 ３０３　　　　末端部 ３０４　　　　ロッドアンテナ ３０５　　　　ロッドアンテナ ３０６　　　　ロッドアンテナ ３０７　　　　ロッドアンテナ ３０８　　　　テフロン ３０９　　　　マイクロ波管 ３１０　　　　金属絞り ４００　　　　永久磁石 ４０１　　　　磁石 ４０２　　　　磁石ホルダ ４０３　　　　鉄製ヨーク ４０４　　　　切欠き ７０１　　　　帯状部材 ７０２　　　　基板保持供給ローラ ７０３　　　　巻き取りローラ ７０４　　　　搬送ローラ ７０５　　　　誘導ローラ ７０６　　　　カソード ７０７　　　　カソード ７０８　　　　カソード ７０９　　　　カソード ８００　　　　ＥＣＲスッパッタリング装置８０１　　
　　プラズマ発生室 ８０２　　　　マイクロ波導入窓 ８０３　　　　マイクロ波給電回路 ８０４　　　　ガスパイプ ８０５　　　　電磁石 ８０６　　　　基板 ８０７　　　　成膜室 ８０８　　　　ターゲット

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電性部材を含むフレキシブルな帯状
   部材を該帯状部材の長手方向に連続的に搬送し、移動中
   の前記帯状部材にプラズマを利用してスパッタリングを
   行う、帯状部材対応スパッタリング方法であって、前記
   帯状部材をその長手方向に連続的に搬送する工程と、搬
   送中の前記帯状部材をその途中でループさせて前記帯状
   部材の幅方向に延び、該幅方向に間隙を有し、前記帯状
   部材で囲まれる柱状空間を形成し、該柱状空間の長手方
   向両端に、互いに対向するターゲットを含む端面部材を
   配置してほぼ密閉された成膜室を形成する工程と、前記
   ターゲットを貫通する磁界を発生する工程と、前記成膜
   室にスパッタリングガスを導入する工程と、前記成膜室
   にマイクロ波電力を投入する工程とを含む、帯状部材対
   応マイクロ波スパッタリング方法。
2. 【請求項２】　　前記マイクロ波電力を投入する工程が
   、マイクロ波を前記間隙に垂直に前記帯状部材の幅方向
   にわたって均一に前記成膜室内部に放射するものである
   、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】　　連続的に搬送される、導電性部材を含
   むフレキシブルな帯状部材にマイクロ波によりスパッタ
   リングを行う装置であって、前記帯状部材をその長手方
   向に連続的に搬送する搬送手段と、前記帯状部材の一方
   の側に前記帯状部材の幅にほぼ等しい間隔をおいて中心
   線が互いに同心で前記帯状部材の幅方向と平行になるよ
   うに互いに対向して配置され、前記帯状部材が巻き付け
   られる支持搬送用リングと、前記支持搬送用リングに対
   して前記帯状部材の搬送方向手前に前記帯状部材の幅方
   向と平行に配置されて前記帯状部材が巻き付けられて前
   記支持搬送用リングの方へ折り返す第１の支持搬送用ロ
   ーラと、前記支持搬送用リングに対して前記帯状部材の
   搬送方向後方に第１の支持搬送用ローラと平行に配置さ
   れて前記両支持搬送用リングに巻き付けられた前記帯状
   部材が巻き付けられ前記帯状部材を折り返す第２の支持
   搬送用ローラと、前記各支持搬送用リングの内側に取り
   付けられたターゲットと、前記各ターゲットを貫通する
   ように第１、第２の支持搬送用ローラとほぼ平行な磁界
   を発生する磁界発生手段と、前記支持搬送用リングと第
   １、第２の支持搬送用ローラと前記帯状部材で形成され
   た成膜室内にスパッタリングガスを供給し、排出するガ
   ス供給、排出手段と、前記成膜室内にマイクロ波電力を
   投入する、マイクロ波電力投入手段と、前記第１、第２
   の支持搬送用ローラ間の間隙に近接してこれとほぼ平行
   に設けられ、前記マイクロ波電力投入手段を収納する分
   離管と、搬送中の前記帯状部材を一定温度に保つための
   温度制御手段とを有する、帯状部材対応マイクロ波スパ
   ッタリング装置。
4. 【請求項４】　　前記分離管が、マイクロ波透過性部材
   で形成されている、請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】　　前記分離管が、第１、第２の支持搬送
   用ローラ間の間隙にほぼ平行に近接して前記成膜室外部
   に設けられている、請求項３または４に記載の装置。
6. 【請求項６】　　前記分離管が、前記マイクロ波電力投
   入手段と前記成膜室との気密を保持するようにして設け
   られている、請求項３から５のいずれか１項に記載の装
   置。
7. 【請求項７】　　前記マイクロ波電力投入手段が、マイ
   クロ波を放射するｎ個の小アンテナ列とマイクロ波導波
   管とで構成され、該マイクロ波導波管中を伝搬するマイ
   クロ波の進行方向順に数えて第ｋ番目の前記小アンテナ
   において、該マイクロ波導波管内部から該マイクロ波導
   波管外部へ伝搬する比率を振幅透過率Ｔｋ　としたとき
   に　　　　　　　　　　Ｔｋ　＝１／（ｎ＋１−ｋ）　
   　　　（ｋ＝１，２，・・・，ｎ）となるように調整さ
   れている、請求項３から６のいずれか１項記載の装置。
8. 【請求項８】　　前記磁界発生手段が、２個の前記ター
   ゲットの外側から該ターゲットを挟むようにして互いに
   対向して設けられた２個の電磁石と、前記支持搬送用リ
   ングと第１、第２の支持搬送用ローラに巻き付けられた
   前記帯状部材を囲み、該帯状部材が通過するための少な
   くとも２ケ所の帯状部材用間隙を有する、高透磁性材料
   から成る２個の中空状ヨークとを含み、前記電磁石と前
   記中空状ヨークが一体化されている、請求項３から７の
   いずれか１項に記載の装置。
9. 【請求項９】　　前記磁界発生手段が、複数の孔が円周
   状に配列された磁石ホルダと、前記各孔に磁極の向きを
   揃えて挿入された磁石とを含み、前記磁石ホルダが前記
   成膜室の両側に磁界の向きが等しくなるようにして取り
   付けられている、請求項３から７のいずれか１項に記載
   の装置。
10. 【請求項１０】　　前記成膜室外部において、磁界が前
    記分離管の近傍で弱まるように前記磁界発生手段が調節
    されている、請求項３から９のいずれか１項に記載の装
    置。