JPWO2018190268A1 - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

本発明は成膜装置を開示している。成膜装置は、真空容器と、前記真空容器内部に連通する排気機構と、複数の基板を保持可能な基板保持手段と、前記真空容器内部に位置し、スパッタによってターゲットからスパッタイオンを放出し、前記基板に到達させ得る成膜領域と、前記真空容器内に位置し、前記成膜領域を前記真空容器内の他の領域から隔離する隔離手段と、を備え、前記隔離手段は、前記成膜領域が前記成膜領域の外部に連通するように配置される。

Description

本発明は、スパッタを行うことで基板に薄膜を形成する成膜装置に関する。
本出願は、２０１７年４月１０日に出願された中国特許出願の２０１７１０２２８５８４．１に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。

現在、真空容器内でプラズマ化された反応性ガスを用いて、基板上の薄膜の形成、形成された薄膜の表面改質、エッチングなどのプラズマ処理が行われている。例えば、スパッタ技術を使用して、金属の不完全反応物からなる薄膜を基板上に形成し、この不完全反応物からなる薄膜とプラズマ化されたガスとを接触させ、金属化合物からなる薄膜を形成するという技術が知られている。

図１には、従来構造であるスパッタ成膜装置における成膜処理区（成膜領域）１００の構造の概略図が示されている。従来構造である成膜装置の真空容器内では、成膜領域と反応領域とを有する。成膜領域１００では、動作ガスの雰囲気下で、金属からなるターゲット１０２をスパッタリングし、スパッタ粒子の堆積とスパッタリングプラズマによるプラズマ処理を行い、金属または金属の不完全反応物からなる連続した中間薄膜または不連続の中間薄膜を形成し、反応領域では、反応性ガスを含む雰囲気下で発生させたプラズマ中の、電気的に中性な反応性ガスの活性種を、移動してきた基板Ｓの中間薄膜に接触させて反応させ、金属の完全反応物からなる連続した超薄膜に膜変換させる。

真空容器の内部で、反応領域と成膜領域１００とがそれぞれが空間的、圧力的に分離するために、真空容器の内壁面に、通常、セパレータ１０１（又はカバーと称する）が設けられている。真空容器の内部で相対的に独立しているように、反応領域と成膜領域１００にはいずれもセパレータが設けられる。また、異なる２つの物質をスパッタリングするように、異なる成膜領域１００が真空容器に設けられることがある。同様に、真空容器の内部で、２つの成膜領域１００をそれぞれ空間的、圧力的に分離するために、真空容器の内部で、セパレータ１０１により反応領域を独立させる必要もある。

図１に示すように、現在のセパレータ１０１は閉塞板状である。この構造は、真空容器の内部の領域（反応領域と成膜領域１００、又は異なる成膜領域１００間）を分離して、各工程間の独立した動作を維持して、異なる工程間の相互干渉による成膜の品質への影響を避けるために、このような形状が採用されている。

成膜領域１００では、ターゲット１０２をスパッタリングすることで形成されたスパッタ粒子の堆積とスパッタリングプラズマによるプラズマ処理によって、基板Ｓの被成膜面上に金属または金属の不完全反応物からなる連続した中間薄膜または不連続の中間薄膜が形成される。薄膜の散乱増大を抑制するために、成膜領域１００で斜入射成分を低減させる必要がある。セパレータ１０１を採用することで、セパレータ１０１は、直進するスパッタ粒子が、薄膜へ斜入射成分として混入することを遮断して、薄膜の散乱増大を抑制することができる。

上記の考えに基づいて、従来のスパッタ技術を採用する成膜装置は依然として閉塞式セパレータ１０１又は閉塞式カバー１０１を踏襲して用いている。本発明の発明者は、閉塞式セパレータ１０１の存在により、斜入射成分として直進するスパッタ粒子を低減できるが、成膜領域１００内において、閉塞式セパレータ１０１により形成された密閉環境（相対的な密閉）によって、内部の圧力が増大し、粒子間で衝撃、衝突の発生が起こりやすくなり、スパッタ粒子の粒子衝突による斜入射成分が多くなり、薄膜の低散乱化の効果が低減されることを見出した。

上記の技術的課題に基づいて、本発明は薄膜の低散乱化の効果を改善できるように、成膜装置を提供する必要がある。

［１］本発明に係る成膜装置は、真空容器と、前記真空容器内部に連通する排気機構と、
複数の基板を保持可能な基板保持手段と、前記真空容器内部に位置し、スパッタによってターゲットからスパッタイオンを放出し、前記基板に到達させることを可能とする成膜領域と、前記真空容器内に位置し、前記成膜領域を前記真空容器内の領域から隔離する隔離手段と、を備え、前記隔離手段は前記成膜領域と前記成膜領域の外部とを連通する機構を有する。
［２］また本発明に係る成膜装置において、前記隔離手段は前記真空容器の内壁に設けられてもよい。
［３］また本発明に係る成膜装置において、前記隔離手段は、前記真空容器の内壁の所定の位置で、前記隔離手段の延在方向が前記内壁に送付方向と直交するように設けられてもよい。
［４］また本発明に係る成膜装置において、前記隔離手段は、前記真空容器の内壁から前記基板保持手段に向かう直線に沿って延在してもよい。
［５］また本発明に係る成膜装置において、前記隔離手段は、対向して設けられた２つのセパレータを含み、前記成膜領域は、前記２つの前記セパレータの間に位置してもよい。
［６］また本発明に係る成膜装置において、少なくとも１つの前記セパレータには、前記成膜領域と前記成膜領域の外部との間を連通させる連通隙間が設けられてもよい。
［７］また本発明に係る成膜装置において、前記少なくとも１つの前記セパレータは、前記真空容器の内壁から前記基板保持手段への方向に沿って配列された複数のバッフルを含み、前記連通隙間は隣接する２つの前記バッフルの間に位置してもよい。
［８］また本発明に係る成膜装置において、複数の前記バッフルは、前記真空容器の内壁から前記基板保持手段への方向に沿って平行に配列されてもよい。
［９］また本発明に係る成膜装置において、前記バッフルは、前記バッフルの一方の端部から他方の端部にかけて前記基板保持手段に向かって傾斜してもよい。
［１０］また本発明に係る成膜装置において、前記真空容器の内壁に沿う面に対する前記バッフルの傾斜角度θが０＜θ≦９０°でもよい。
［１１］また本発明に係る成膜装置において、前記バッフルは、前記バッフルの一方の端部から他方の端部までの長さが、前記ターゲットの幅よりも短く、または、前記ターゲットから前記基板までの距離よりも短くてもよい。
［１２］また本発明に係る成膜装置において、少なくとも２つの前記バッフルは、前記バッフルの一方の端部から他方の端部までの長さが等しく、または、前記ターゲットから前記基板への方向に沿って小さくてもよい。
［１３］また本発明に係る成膜装置において、隣接する２つの前記バッフルの間の距離は、前記バッフルの一方の端部から他方の端部までの長さよりも短くてもよい。
［１４］また本発明に係る成膜装置において、隣接する２つの前記バッフルの間の距離は等しくてもよい。
［１５］また本発明に係る成膜装置において、前記基板保持手段に最も近い前記バッフルの前記一方の端部は、前記基板保持手段までの距離が０超え、前記ターゲットから前記基板までの距離の０．９倍未満でもよい。
［１６］また本発明に係る成膜装置において、少なくとも１つの前記セパレータは、少なくとも一部の面が粗面でもよい。
［１７］また本発明に係る成膜装置において、前記粗面は、ツインワイヤーアークスプレーにより形成され、前記粗面の粗さはツインワイヤーアークスプレー処理層の厚さの１０分の１以下でもよい。
これにより、粒子衝突による斜入射成分を低減することができる。従って、本発明の成膜装置を採用することによって、斜入射成分が大幅に抑制され、薄膜の低散乱化効果を良好に改善することができる。

後述の説明と添付図面に従って、本発明の特定の実施形態が詳しく開示されており、本発明の原理が採用され得る方式が明示されている。本発明の実施形態は範囲上で制限されないと考えられるべきである。添付した請求の範囲内で、本発明の実施形態には、多くの変更、修正及び同一が含まれる。一つの実施形態に記載及び／又は示される特徴について、同一又は類似の方式で、一つ又は複数のほかの実施形態で使用され、ほかの実施形態における特徴と組み合わせ、又はほかの実施形態における特徴を代替することができる。なお、用語「含む／含める」は本文で使用される場合、特徴、インテグラル、ステップ又はモジュールの存在を指すが、１つ又は複数のほかの特徴、インテグラル、ステップ又はモジュールの存在又は付加を除外しない。

本発明によれば薄膜の低散乱化を実現できる。

図１は従来構造であるスパッタ成膜装置における成膜領域の構造の概略図である。 図２は本発明のある実施形態における成膜装置の部分横断面図である。 図３は図２におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った部分縦断面図である。 図４は図２における成膜領域の構造図である。 図５はある実施形態における成膜装置の構造概略図である。 図６は図２におけるあるセパレータの構造図である。

当業者が、本発明における技術内容をより良好に理解するために、以下、本発明の実施形態における添付図面を参照しつつ、本発明実施形態の実施形態における技術内容を説明する。説明する実施形態は必ずしも本発明の全部の実施形態ではなく、実施形態の一部してもよい。

なお、素子がほかの素子に「設けられる」と称される場合、ほかの素子に直接に位置することもでき、又は間接的に素子が存在することもできる。１つの素子がほかの素子に「接続される」と考えられる場合、ほかの素子に直接に接続されることができ、又は間接的に素子が存在することも含まれる。本文で使用される用語である「垂直な」、「水平な」、「左」、「右」及び類似する記載は説明のためのものに過ぎず、唯一の実施形態であることを表すものではない。

特に定義のない限り、本文で使用される全ての技術と科学用語は、当業者が一般的に理解する意味と同一である。本文において、本発明の明細書で使用される用語は、具体的な実施形態を説明することを目的とするだけで、本発明を制限するためではない。本文で使用される用語である「及び／又は」は、１つ又は複数の関連の列記された項目の任意及び全部の組み合わせを含む。

本発明の実施形態に係る成膜装置１を、図２〜図６を参照して説明する。本実施形態において、成膜装置１は、真空容器１１と、真空容器１１内部に連通する排気機構と、複数の基板Ｓを保持可能な基板保持手段１３と、真空容器１１内部に位置し、スパッタによってターゲット２９からスパッタイオンを放出し、基板Ｓに到達させ得る成膜領域２０，４０と、真空容器１１内に位置し、成膜領域２０，４０を真空容器１１内の他の領域から隔離する隔離手段と、を備え、隔離手段は、成膜領域２０，４０が成膜領域２０，４０の外部に連通するように配置される。

本実施形態に係る成膜装置１に隔離手段が設けられることによって、直進するスパッタ粒子による薄膜への斜入射成分を低減することができる。また隔離手段によって、成膜領域２０，４０と成膜領域２０，４０の外部とが連通し、真空容器１１内で成膜領域２０，４０の内部と外部が連通し、成膜領域２０，４０内部のガスが隔離手段を介して流すことができ、成膜領域２０，４０内部の圧力上昇を抑制できる。これにより、粒子衝突による斜入射成分を低減できる。従って、本実施形態の成膜装置１により、斜入射成分が大幅に抑制され、薄膜の低散乱化を実現できる。本実施形態において、成膜装置１には、反応領域６０、カソード電極、スパッタ電源、プラズマ発生手段が更に設けられてもよい。反応領域６０が真空容器１１内に形成され、且つ成膜領域２０，４０に対して空間的に分離して配置されている。通常、成膜領域２０，４０及び反応領域６０は基板保持手段１３の移動方向に上下流に配列されている。基板保持手段１３の移動は通常循環又は往復運動であることを考慮するので、成膜領域２０，４０及び反応領域６０の具体的な上下流の配列順序について、本実施形態では特に限定されない。

本実施形態において、カソード電極はターゲット２９を搭載するために用いられる。スパッタ電源は、ターゲット２９の被スパッタ面を臨む成膜領域２０，４０内にスパッタ放電を生じさせるために用いられる。プラズマ発生手段は、成膜領域２０，４０内に生じさせたスパッタ放電によるスパッタプラズマとは別のプラズマを反応領域６０内に発生させるために用いられる。

本実施形態において、成膜装置１は、カソード電極にターゲット２９を搭載してスパッタ電源を入れ、プラズマ発生手段を作動させるとともに、基板保持手段１３の外周面に複数の基板Ｓを保持させ、基板保持手段１３を回転させることにより、成膜領域２０，４０に移動してきた基板Ｓに対し、ターゲット２９から放出されたスパッタ粒子を到達させ堆積させると同時に、スパッタリングプラズマ中のイオンを基板Ｓもしくはスパッタ粒子の堆積物に衝突させるプラズマ処理を行い、中間薄膜を形成した後、反応領域６０に移動してきた基板Ｓの中間薄膜に対し、スパッタリングプラズマとは別のプラズマ中のイオンを衝突させるプラズマ再処理を行い超薄膜に膜変換し、その後、該超薄膜を複数、積層させて薄膜を形成するように構成されている。

本実施形態において、成膜装置１は駆動手段を更に含むことができる。該駆動手段は、基板保持手段１３を回転させることができる。駆動手段により基板保持手段１３を回転させることにより、スパッタリングプラズマによってターゲット２９から放出されるスパッタ粒子が到達する成膜領域２０，４０内の所定位置と、スパッタリングプラズマとは別のプラズマに暴露される反応領域６０内の所定位置との間で、基板Ｓを繰り返し移動させるようにすることができる。

上記発明でいう「移動」には、曲線的な移動（例えば円周移動）の他に直線移動も含む。従って、「成膜領域２０，４０から反応領域６０に基板Ｓを移動」には、ある中心軸の回りに公転移動する形態の他に、ある２点を結ぶ直線軌道上を往復移動する形態も含む。
上記実施形態でいう「回転」には自転の他に公転も含む。従って、単に「中心軸の回りに回転する」と言う場合には、ある中心軸の回りに自転する形態の他に、公転する形態も含む。

上記実施形態でいう「中間薄膜」とは、成膜領域２０，４０を通過することで形成される膜のことである。また「超薄膜」とは、超薄膜が複数回堆積されて最終的な薄膜となることから、この「薄膜」との混同を防止するために用いた用語であり、最終的な「薄膜」より十分薄いという意味である。

具体的には、図２、図３に示すように、真空容器１１は、１つ本実施形態では鉛直方向（図３の紙面の上下方向。以下同様）に沿った側壁で、平面方向（鉛直方向に直交する方向。図２の上下左右方向及び図３の垂直紙面方向。以下同様）を取り囲むチャンバー本体を有する。本実施形態では、チャンバー本体の平面方向の断面を矩形状としてあるが、その他の形状（例えば円状など）であってもよく、形状は特に限定されない。真空容器１１は、例えばステンレスなどの金属で構成されることができる。

本実施形態では、真空容器１１には、上方にシャフト１５（図３参照）を貫通させるための孔が形成されており、電気的に接地されて接地電位とされている。シャフトを回転させるように駆動手段が駆動することにより、基板保持手段を一体化して回すことができる。基板保持手段はシャフトの周りに回転し、基板が成膜領域と反応領域との間で移動を繰り返すことができる。具体的には、駆動手段はモータ１７であってもよい。

本実施形態では、シャフト１５は略パイプ状部材で形成されており、真空容器１１の上方に形成された孔部分に配設された絶縁部材（不図示）を介して、真空容器１１に対して回転可能に支持されている。碍子や樹脂などで構成する絶縁部材を介して真空容器１１に支持することで、シャフト１５は、真空容器１１に対して電気的に絶縁された状態で、真空容器１１に対して回転可能となる。

本実施形態では、真空容器１１の外側に位置するシャフト１５の上端側には、第１歯車（不図示）が固着されている。この第１歯車は、モータ１７の出力側の第２歯車（不図示）と歯合している。モータ１７の駆動により、第２歯車を介して第１歯車に回転駆動力が伝達され、シャフト１５が回転することとなる。

図１に示す実施形態では、真空容器１１の内側に位置するシャフト１５の下端部には、筒状の回転体（回転ドラム）が取り付けられている。本実施形態では、回転ドラムは、その筒方向に延びる軸線Ｚが真空容器１１の鉛直方向（Ｙ方向）へ向くように真空容器１１内に配設されている。回転ドラムは、本実施形態では円筒状をしているが、この形状に限定されず横断面が多角形をした多角柱状や、円錐状であってもよい。回転ドラムは、モータ１７の駆動によるシャフト１５の回転を通じて軸線Ｚを中心に回転する。

回転ドラムの外側（外周）には、基板保持手段１３が装着されている。基板保持手段１３の外周面には、複数の基板保持部（例えば凹部。図示省略）が設けてあり、この基板保持部によって、成膜対象としての基板Ｓを、複数、裏面（成膜面とは反対側の面を意味する。）から支持可能となっている。

本実施形態では、基板保持手段１３の軸線（図示省略：回転軸）と回転ドラムの軸線Ｚ（回転軸）は一致する。このため、基板保持手段１３は、軸線Ｚを中心に回転ドラムを回転させることにより、この回転に同期し、回転ドラムと一体となって、該ドラムの軸線Ｚを中心に回転する。

本実施形態では、排気機構は真空ポンプ１０を備えている。真空容器１１には、排気用の配管１５ａが接続される。配管１５ａには真空容器１１内を排気するための真空ポンプ１０が接続され、この真空ポンプ１０とコントローラ（図示省略）とによって真空容器１１内の真空度を調節できるようになっている。真空ポンプ１０は、例えば、ロータリポンプやターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：ｔｕｒｂｏ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｐｕｍｐ）などで構成することができる。

真空容器１１内に配置される基板保持手段１３の周りには、スパッタ源とプラズマ源８０が配設されている（上記プラズマ発生手段の１つの具体的な実施形態）。図１に示す本実施形態では、２つのスパッタ源と、１つのプラズマ源８０とを配設したが、本発明においてスパッタ源は少なくとも１つあればよく、これに準ずると、後述する成膜領域も少なくとも１つあればよい。

本実施形態において、各スパッタ源の前面には、それぞれ成膜領域２０，４０が形成されている。同じく、プラズマ源８０の前面には、反応領域６０が形成されている。成膜領域２０，４０は、真空容器１１の内壁面１１１と、仕切手段（真空容器１１の内壁面１１１から基板保持手段に向けて突出した仕切壁に相当）と、基板保持手段１３の外周面と、各スパッタ源の前面とにより囲繞された領域に形成されており、これにより成膜領域２０，４０は、仕切手段によりそれぞれが真空容器１１の内部で、空間的、圧力的に分離しており、それぞれに独立した空間が確保される。そして、この成膜領域２０、４０を囲う構成が隔離手段に相当する。なお、図２では、異なる２種類の物質をスパッタリングすることを想定して一対のマグネトロン電極を２つ設ける場合（２１ａ，２１ｂと、４１ａ，４１ｂ）を例示している。

反応領域６０も領域２０，４０と同様に、真空容器１１の内壁面１１１と、該内壁面１１１から基板保持手段１３に向けて突出する仕切壁１６と、基板保持手段１３の外周面と、プラズマ源８０の前面とにより囲繞された領域に形成されており、これにより領域６０についても真空容器１１の内部で、空間的、圧力的に成膜領域２０，４０とは分離しており、独立した空間が確保される。本実施形態において、各領域２０，４０，６０での処理は、それぞれが独立して制御可能となるように構成されている。

各スパッタ源の構成は特に限定されないが、本実施形態では、常用のものとして、各スパッタ源とも、それぞれ、２つのマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）を備えたデュアルカソードタイプ（上記カソード電極の１つの具体的な実施形態）で構成されている。成膜の際（後述）に、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）の一端側表面には、それぞれ、ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）が着脱自在に保持される。各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）の他端側には、電力量を調整する電力制御手段としてのトランス２４（又は４４）を介して、電力供給手段としての交流電源２３（又は４３）が接続されており、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）に、例えば１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の周波数をもつ交流電圧が印加されるように構成されている。

各スパッタ源の前面（成膜領域２０，４０）には、スパッタ用ガス供給手段が接続されている。スパッタ用ガス供給手段は、本実施形態では、スパッタ用ガスを貯蔵するガスボンベ２６（又は４６）と、ボンベ２６（又は４６）より供給されるスパッタ用ガスの流量を調整するマスフローコントローラ２５（又は４５）とを含む。スパッタ用ガスは、配管を通じてそれぞれ領域２０（又は４０）に導入される。マスフローコントローラ２５（又は４５）はスパッタ用ガスの流量を調節する装置である。ボンベ２６（又は４６）からのスパッタ用ガスは、マスフローコントローラ２５（又は４５）により流量を調節されて領域２０（又は４０）に導入される。

プラズマ源８０の構成も特に限定されないが、本実施形態では、真空容器１１の壁面に形成された開口を外部から塞ぐように固定されたケース体８１と、このケース体８１の前面に固定された誘電体板８３とを有する。そして、誘電体板８３がケース体８１に固定されることで、ケース体８１と誘電体板８３により囲まれる領域にアンテナ収容室８２が形成されるように構成されている。

アンテナ収容室８２は、真空容器１１の内部と分離している。すなわち、アンテナ収容室８２と真空容器１１の内部は、誘電体板８３で仕切られた状態で独立した空間を形成している。また、アンテナ収容室８２と真空容器１１の外部は、ケース体８１で仕切られた状態で独立の空間を形成している。アンテナ収容室８２は配管１５ａを介して真空ポンプ１０に連通しており、真空ポンプ１０で真空引きすることでアンテナ収容室８２の内部を排気して真空状態にすることができる。

アンテナ収容室８２には、アンテナ８５ａ，８５ｂが設置されている。アンテナ８５ａ，８５ｂは、マッチング回路を収容するマッチングボックス８７を介して交流電源８９に接続されている。アンテナ８５ａ，８５ｂは、交流電源８９から電力の供給を受けて真空容器１１の内部（特に領域６０）に誘導電界を発生させ、領域６０にプラズマを発生させる。本実施形態では、交流電源８９からアンテナ８５ａ，８５ｂに交流電圧を印加して、領域６０に反応処理用ガスのプラズマを発生させるように構成されている。マッチングボックス８７内には、可変コンデンサが設けられており、交流電源８９からアンテナ８５ａ，８５ｂに供給される電力を変更できるようになっている。

プラズマ源８０の前面（反応領域６０）には、反応処理用ガス供給手段が接続されている。反応処理用ガス供給手段は、本実施形態では、反応処理用ガスを貯蔵するガスボンベ６８と、ボンベ６８より供給される反応処理用ガスの流量を調整するマスフローコントローラ６７とを含む。反応処理用ガスは、配管を通じて領域６０に導入される。マスフローコントローラ６７は反応処理用ガスの流量を調節する装置である。ボンベ６８からの反応処理用ガスは、マスフローコントローラ６７により流量を調節されて領域６０に導入される。

なお、反応処理用ガス供給手段は、上記構成（つまり、１つのボンベと１つのマスフローコントローラを含む構成）に限らず、複数のボンベとマスフローコントローラを含む構成（例えば、不活性ガスと反応性ガスを別々に貯蔵する２つのガスボンベと、各ボンベから供給される各ガスの流量を調整する２つのマスフローコントローラを含む構成）とすることもできる。

本実施形態では、隔離手段は真空容器１１内に位置している。そのうち、好ましい実施形態として、隔離手段は真空容器１１の内壁上に設けられる。このとき、隔離手段と真空容器１１のケース体（上記のチャンバー本体）は一体的な構造であってもよく、真空容器１１に接続されてもよい。

真空容器１１の内壁（隔離手段が設けられる内壁）は、真空容器１１の頂部と底部との間に位置する内壁１１１（上記内壁面１１１であると考えられてもよい）であってもよい。もちろん、本実施形態では、隔離手段は真空容器１１の頂部及び／または底部に接続され、真空容器１１内に固定されてもよい。

また、隔離手段は真空容器１１内に架け渡されてもよく、例えば、あるブラケットが上記シャフト１５に装着されており、このブラケットとシャフト１５とは軸受によって接続されることができ、このブラケットは真空容器に対して静止しながら、シャフト１５の回転に影響しないことが可能になり、隔離手段はこのブラケットに組み付けられてもよい。また、図５に示すように、このブラケットは隔離手段の装着のために、真空容器１１の内壁１１１に取り付けられることもできる。

上記のように、隔離手段の真空容器１１内に位置する方法は複数種があり、実際の製造装着において、柔軟に設置することができ、隔離手段によって真空容器１１内で成膜領域２０，４０を他の領域から隔離（又は仕切）されればよい。隔離手段を真空容器１１内壁に設置する構造は着脱不可能な接続、例えば溶接、かしめ等の接続方式であってもよい。また、隔離手段を真空容器１１内壁に設置する構造は着脱可能な接続、例えば、ボルト締結、螺合、バックル締結等であってもよい。ここから分かるように、隔離手段を真空容器１１内に設置する構造は複数種があり、本発明では何ら制限もされない。

本実施形態では、隔離手段は一部の真空容器１１の内壁が突出して延在することによって形成される。このとき、隔離手段と真空容器１１は一体的な構造である。なお、隔離手段と真空容器１１は一体的な構造であることは以下の場合を含んでもよい。隔離手段全体は一部の真空容器１１の内壁が突出して延在することによって形成されることができ、隔離手段自体は一体的な構造である。また、隔離手段自体は複数接続して係合している部品を有し、一部の部品は一部の真空容器１１の内壁が突出して延在することによって形成され、ほかの部品はこの一部の部品に組み立てて隔離手段を形成する。

成膜領域２０，４０が密閉空間となるように、隔離手段は成膜領域２０，４０の周りを囲むことができ、同時に、隔離手段は、基板保持手段１３と真空容器１１の内壁の間に位置する。図１に示すように、真空容器１１の内壁から離れる、隔離手段の一端（又は一方側）は、基板保持手段１３上の基板Ｓに近づいているが、基板Ｓの基板保持手段１３に追従した往復運動、及び、薄膜の形成に対して干渉を避けるように、基板Ｓとの間に一定の隙間が形成されている。成膜領域２０、４０の所在密閉空間は相対的な密閉であり、空間的、圧力的にほかの領域とは分離すればよい。

隔離手段は、真空容器１１の内壁１１１から基板保持手段１３にかけて延在しており、隔離手段は、例示的には直線に沿って延在してもよく、曲線に沿って延在してもよい。隔離手段は基板保持手段１３と真空容器１１の内壁との間で、真空容器１１の内壁の面に対して斜めに延在してもよい。例えば、図４、図５に示すように、隔離手段の延在方向と紙面の上下方向（Ａ−Ａ軸の方向であってもよい）との間の角度は、０度より大きく９０度未満となっている。

本実施形態では、隔離手段は真空容器１１の内壁１１１から基板保持手段１３にかけて直線に沿って延在する。このとき、隔離手段の水平面における横断面はほぼ図２、図４に示すように、長尺状である。該長尺状の横断面の長手方向に平行な直線が存在する。

隔離手段の真空容器１１の内壁１１１から基板保持手段１３にかけて延在する方向と、紙面の上下方向（Ａ−Ａ軸の方向でもある）とは、平行であってもよく、延在方向と紙面の上下方向との間に一定の角度が存在してもよい。本実施形態では、隔離手段は真空容器１１の内壁１１１または内壁面１１１の所定の位置で直交してもよい。図２、図４に示すように、このとき、隔離手段の真空容器１１の内壁から基板保持手段１３にかけて延在する方向と、紙面の上下方向とは、平行している。

本実施形態では、隔離手段は、対向して設けられた２つのセパレータ１２，１４を有してもよい。成膜領域２０，４０は２つのセパレータ１２，１４の間に位置する。セパレータ１２，１４は１つの部品からなることもでき、複数の部品によって組み立てて形成されることもできる。例えば、セパレータ１２，１４は矩形板であってもよく、又は、セパレータ１２，１４は下記のように、複数のバッフル１２１により配列して形成されてもよい。

なお、本実施形態では、隔離手段はほかの隔離部分を有することを除外しない。図２に示すように、２つのセパレータ１２，１４の上端及び下端はともにセパレータ１２（又は筋状に隔離された構造。同様に隔離手段の一部であるため、図２における番号も１２である）により接続され、「口」字形構造の隔離手段が形成されてもよい。図２に示すように、セパレータ１２、１４の一部は、筋状に隔離された構造（筋状隔離構造）を有している。筋状に隔離された構造は、隔離手段で隔てて、隔離手段の内部と外部とを連通する通路を有している。セパレータ１２、１４の上端部（隔離手段の延在方向で、基板保持手段１３側に位置する、セパレータ１２、１４の端部）と、セパレータの下端部（隔離手段の延在方向で、真空容器１１の内壁１１１側に位置する端部）は、セパレータ１２、１４の筋状隔離構造で接続されている。隔離手段により成膜領域２０，４０が囲まれることで、成膜領域２０，４０は真空容器１１内でほかの領域から仕切られる。真空容器１１内で、筋状に隔離された構造１２は成膜領域２０，４０を成膜領域２０，４０の外部に連通させるように配置される。

本実施形態では、真空容器１１内で、セパレータ１２，１４は成膜領域２０，４０を成膜領域２０，４０の外部に連通させるように配置されることで、成膜領域２０，４０外よりも成膜領域２０，４０内の圧力が高くなると、セパレータ１２，１４によって、成膜領域２０，４０内のガスが排出され、成膜領域２０，４０内の圧力を低減することができる。具体的には、本実施形態における少なくとも１つのセパレータ１２，１４は、成膜領域２０，４０と成膜領域２０，４０の外部とを連通させる連通隙間１２２が設けられる。本実施形態では、連通隙間１２２はスリット、貫通孔、ギャップなどであってもよく、成膜領域２０，４０と成膜領域２０，４０の外部とを連通させることができればよい。

例えば、セパレータ１２，１４は矩形板で形成されてもよく、連通隙間は矩形板に設けられた複数の貫通孔であってもよく、貫通孔の配列は特に限定されない。また、この貫通孔は斜め孔であってもよく、直孔であってもよく、同様に限定されない。

本実施形態では、少なくとも１つのセパレータ１２，１４は複数の真空容器１１の内壁１１１から基板保持手段１３への方向に沿って配列されたバッフル１２１を含む。連通隙間１２２は隣接する２つのバッフル１２１の間に位置する。隣接する２つのバッフル１２１ごとに、その間にいずれも連通隙間１２２が設けられ、少なくとも一対の隣接するバッフル１２１の間に連通隙間１２２が存在すればよい。

好ましくは、本実施形態では、２つのセパレータ１２，１４にはいずれも複数のバッフル１２１が設けられてもよい。各セパレータ１２，１４には、隣接する２つのバッフル１２１ごとに、その間にいずれも連通隙間１２２が設けられる。バッフル１２１の形状について、本実施形態では、矩形板、楕円板、ほかの多角形板、（略）湾曲板などであってもよい。好ましくは、製作の便利とコストの面から、バッフル１２１は本実施形態では矩形板が好ましい。隣接する２つのバッフル１２１は接触してもよく、接触しなくてもよく、隣接する２つのバッフル１２１の間に少なくとも一部の隙間が存在すればよい。例示的には、隣接する２つバッフル１２１は「Ｎ」字形状（上記軸線Ｚと平行している垂直面における断面）に配列されて、真ん中のバッフル１２１の２つの側辺は近傍のバッフル１２１と接触してもよい。また隣接する複数のバッフル１２１は「ｌ ｌ ｌ」の形状に配列されて、互いに接触しないことなどが挙げられる。

隣接する２つのバッフル１２１は平行に並べられてもよく、必ずしも平行に並べなくてもよく、隣接する２つのバッフル１２１の間に隙間が存在すればよい。バッフル１２１の成膜領域２０、４０に近接（又は位置）する側は内端（一方の端部：成膜領域２０、４０に近い側の端部を内端とも称す。なお、内端は、隔離手段で隔離された部分を境界として内側に位置する端部に相当する）１２１ｂであってもよく、成膜領域２０、４０から離れる側は外端（他方の端部：成膜領域２０、４０から遠い側の端部を外端とも称す。外端は、隔離手段で隔離された部分を境界として外側に位置する端部に相当する）１２１ａであってもよい。隣接する２つのバッフル１２１は平行していることについて、隣接する２つのバッフル１２１は内端１２１ｂから外端１２１ａにかけて延在する方向に互いに平行してもよい。このとき、隣接する２つのバッフル１２１は互いに接触しない。

また、隣接する２つのバッフル１２１は平行しなくてもよいことについて、隣接する２つのバッフル１２１は内端１２１ｂから外端１２１ａにかけて、バッフル１２が延在する方向に互いに平行していなくてもよい。このとき、隣接する２つのバッフル１２１の長さを長くして延在すると、交差する可能性もあるが、隣接する２つのバッフル１２１の長さによって、両者は接触してもよく、接触しなくてもよい。

本実施形態では、複数のバッフル１２１は真空容器１１の内壁１１１から基板保持手段１３への方向に沿って平行に配列されている。セパレータ１２、１４におけるバッフル１２１は互いに平行に配列されており、隣接する２つのバッフル１２１の間に連通隙間１２２が形成される。バッフル１２１の主面が矩形形状に形成される場合に、バッフル１２１の主面の長手方向に沿う辺が、隔離手段の延在方向（内壁１１１から基板保持手段１３に向かって延在する方向、図６の紙面上で左右方向）が垂直の関係となっており、バッフル１２１の主面の短手方向が、隔離手段の延在方向と平行方向になる。連通隙間１２２は、２つのバッフル１２１の間に形成される通孔である。

バッフル１２１は内端１２１ｂから外端１２１ａにかけて延在する方向（バッフル１２１の軸線Ｚに直交する水平面に位置する横断面の長手方向であってもよい）は、図４、図５における左右方向と平行してもよく、図１における左右方向と一定の角度が存在してもよく、本発明では何ら制限もされない。

本実施形態では、斜め方向への入射成分（斜入射成分）を更に低減して、薄膜の低散乱化の効果を改善するために、バッフル１２１はその外端１２１ａからその内端１２１ｂにかけて基板保持手段１３に向かって傾斜する。このとき、斜入射成分が低減するように、バッフル１２１は、成膜領域２０，４０に向かって基板Ｓを背にする傾斜面を有する。すなわち、バッフル１２１の主面が、外端１２１ａから、基板Ｓを背にする端部（内端１２１ｂ）に向かって沿うように、バッフル１２１が傾斜している。

図５に示すように、バッフル１２１の外端１２１ａから内端１２１ｂにかけて延在する方向は、図５における左右方向と角度を有するように設置される。具体的には、バッフル１２１の傾斜角度θ（内壁１１１に沿う面に対するバッフル１２１の主面の角度）は０＜θ≦９０°である。バッフル１２１の主面と内壁１１１に沿う面との間の角が鋭角になっている。

図６に示すように、セパレータ１２，１４は、一端が真空容器１１の内壁１１１に固着され、他端が自由端であり、平行している２つのフレーム板１２３ａ，１２３ｂを有するフレームを更に含んでもよい。

図６に示すように、２つのフレーム板１２３ａ，１２３ｂは上下平行に設置されており、複数のバッフル１２１は平行に２つのフレーム板１２３ａ，１２３ｂに装着されており、２つのフレーム板１２３ａ，１２３ｂにより支持されている。バッフル１２１の傾斜角度が調節可能になるように、バッフル１２１はフレーム板１２３ａ，１２３に回転可能に接続されてもよい。

セパレータ１２，１４において、隣接する２つのバッフル１２１間の距離（バッフル１２１の配列方向に沿った距離）は、同一であってもよい、異なってもよい。例えば、隣接する２つのバッフル１２１間の距離は配列方向に沿って段階的に増大又は減少し、或いは、隣接する２つのバッフル１２１間の距離はいずれも同一ではなく、本発明では特に限定されない。

本実施形態では、好ましくは、隣接する２つのバッフル１２１間の距離は同一である。具体的には、バッフル１２１の内端１２１ｂから外端１２１ａまでの長さよりも、隣接する２つのバッフル１２１間の距離は小さい。
本実施形態では、以上記載したように、基板保持手段１３の運動への干渉と、薄膜の形成への影響を防止するために、基板保持手段１３に最も近いバッフル１２１の内端１２１ｂは、基板保持手段１３までの距離が０より大きく、ターゲット２９から基板Ｓまでの距離の０．９倍未満である。

セパレータ１２、１４において、隣接する２つのバッフル１２１の形状は、同一であってもよく、異なってもよい。例えば、隣接する２つのバッフル１２１の厚さ、幅、又は高さ（長さ）の中の少なくとも１つのパラメータが異なり、もしくは一方のバッフル１２１は矩形板、他方のバッフル１２１は湾曲板であってもよい。

なお、バッフル１２１の幅は、バッフル１２１の軸線Ｚに直交する面でバッフル１２１を切った時のバッフル１２１の断面の長さであってもよく、上記バッフル１２１の内端１２１ｂから外端１２１ａまで（又は外端１２１ａから内端１２１ｂまで）の長さでもある。バッフル１２１の厚さは、バッフル１２１の軸線Ｚに直交する水平面に位置する横断面の幅であってもよく、バッフル１２１の互いに背にする２つの面積が最も大きい側面の間の間隔距離でもある。バッフル１２１の高さ（長さ）は、バッフル１２１の軸線Ｚに直交する水平面に位置する横断面の長さであってもよい。

本実施形態では、少なくとも２つのバッフル１２１の内端１２１ｂから外端１２１ａまでの長さは同一であり、又は、少なくとも２つのバッフル１２１の内端１２１ｂから外端１２１ａまでの長さは、ターゲット２９から基板Ｓまでの方向に沿って小さくなる。即ち、少なくとも２つのバッフル１２１の幅は同一であり、又は少なくとも２つのバッフル１２１の幅は、ターゲット２９から基板Ｓまでの方向に沿って小さくなる。更に、バッフル１２１の内端１２１ｂから外端１２１ａまでの長さは、ターゲット２９の幅よりも小さく、或いは、バッフル１２１の内端１２１ｂから外端１２１ａまでの長さは、ターゲット２９から基板Ｓまでの距離よりも小さい。

本実施形態では、少なくとも１つのセパレータ１２，１４の主面は、少なくとも一部の面が粗面になっている。粗面により、セパレータ１２、１４の外面上の微小凹凸構造を増大させることができる。発明者が試験によって検証したように、粗面を有するシールドが真空容器１１内の斜入射成分の発生の抑制に対して有効であり、凹凸が大きい表面構造によって、散乱粒子に対する吸着効果が向上できる。

更に、粗面はツインワイヤーアークスプレー（ＴＷＡＳ，Ｔｗｉｎ ｗｉｒｅ ａｒｃ ｓｐｒａｙ）によって形成され、粗面の粗さはツインワイヤーアークスプレー処理層の厚さの１０分の１以下である。そのうち、薄膜の散乱効果を最大限に改善するように、バッフル１２１の成膜領域２０，４０を臨む側面は粗面に処理して形成されることが好ましい。

図１（従来例様式、比較例と称す）と図２（本発明の実施形態に相当）に示す成膜装置１を採用して、数が同一の基板Ｓを基板保持手段１３に設置して、同一の条件で成膜領域２０で行うスパッタと反応領域６０で行うプラズマ曝露を繰り返し、基板Ｓに同一の厚さを有するＳｉＯ_２薄膜が形成される複数の実験例サンプルを得た。そのうち、本発明の実施形態と比較例の（基材）基板は、いずれもコーニング（ｃｏｒｎｉｎｇ）製化学強化ガラスＧｏｒｉｌｌａ ２（ゴリラガラスともいう）を採用する。基板の表面粗さＲａは０．２ｎｍであり、ヘーズ値が０．０６％である。反射防止膜（コーティングした膜）は、シンクロン（ｓｈｉｎｃｒｏｎ）製ＲＡＳ装置で基板上に作成され、その膜厚は約５００ｎｍである。

比較例及び本発明の実施形態で形成されたＳｉＯ_２薄膜の表面粗さ及びヘーズ値を測定して比較した。そのうち、ブルカー（ＢＲＵＫＥＲ）製ＤＩＭＥＮＳＩＯＮ Ｉｃｏｎのタッピングモードである測定環境で、サンプル表面の粗さを測定し、測定エリアは１μｍ×１μｍである。また、日本電色工業製Ｈａｚｅ ｍｅｔｅｒ ＮＤＨ２０００でヘーズ値を測定する。その結果は、下記表に示される。

上記結果から分かるように、比較例（従来例）の表面粗さは０．９５ｎｍであり、本発明の実施形態では、０．６１ｎｍが示された。同時に、ヘーズ値が０．２０％から０．０７％に低減した。ここから分かるように、本発明の実施形態の成膜装置により、形成された薄膜の表面粗さが大きく低減され、表面がより滑らかになり、しかも薄膜の低散乱化の効果が確認できた。

この文で引用されるいかなるデジタル値は、いずれも下限値ないし上限値の間の、１単位で逓増する下値と上値という全ての値を含み、任意の下値と任意のより高い値の間に、少なくとも２単位の間隔が存在すればよい。例えば、１つの部品の数量又はプロセス変数（例えば、温度、圧力、時間など）の値が１〜９０、好ましくは２０〜８０、より好ましくは３０〜７０であると述べると、該明細書には、例えば１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などの値も明確に列挙されることを説明することを目的とする。１未満の値について、１単位が０．０００１、０．００１、０．０１、０．１であると適切に考えられる。これらは明確に表現するための例示に過ぎず、最低値と最高値の間に列挙される数値の全ての可能な組み合わせは、ともに類似の方式で該明細書で明確に述べられていると考えられることができる。

特に説明のない限り、全ての範囲はエンドポイント及びエンドポイントの間の全ての数字を含む。範囲とともに使用される「約」又は「ほぼ」は、該範囲の２つのエンドポイントに適用可能である。従って、「約２０〜３０」は、「約２０〜約３０」を覆うことを図り、少なくとも明示されたエンドポイントを含む。

開示された全ての文章及び参考資料（特許出願と出版物を含む）は、種々の目的のために引用によってここに記載されている。組み合わせを説明するための用語である「基本的に…からなる」は、確定した素子、成分、部品又はステップ及び実質的に該組み合わせの基本的な新規性要件に影響を及ぼさないほかの素子、成分、部品又はステップを含むと考えられる。用語である「含む」又は「含める」などでここの素子、成分、部品又はステップの組合せを説明することについて、基本的にこれらの素子、成分、部品又はステップからなる実施形態も考えられる。ここで、用語である「できる（であってもよい、可能）」を使用することによって、含む「できる（であってもよい、可能な）」説明したいかなる属性も選択可能であると説明することを図る。

複数の素子、成分、部品又はステップは単独な集積素子、成分、部品又はステップによって提供されることができる。又は、単独な集積素子、成分、部品又はステップは分離した複数の素子、成分、部品又はステップに分けることができる。素子、成分、部品又はステップを説明するために開示した「ある」又は「１つ」は、ほかの素子、成分、部品又はステップを除外するものではない。

以上の説明は制限するためのものではなく、図示を説明するためのものであると考えられることができる。上記説明を閲覧することによって、提供された例示以外の多くの実施形態及び多くの応用は、当業者にとって自明なものである。従って、本教示の範囲については、上記説明を参照して確定すべきではなく、添付した請求項及びこれらの請求項に記載の相当物の範囲の全てを参照して確定すべきである。全面的になる目的のために、全ての文章及び参考資料（特許出願と出版物を含む）は、引用によってここに記載されている。請求項で省略され、ここで開示された主題のいかなる面は、該主体内容を放棄するためのものではなく、発明者が該主題を開示された発明主題の一部に考慮しないと考えてもならない。

１…成膜装置
２…コーニング（ｃｏｒｎｉｎｇ）製化学強化ガラスＧｏｒｉｌｌａ
１０…真空ポンプ
１１…真空容器
１２…セパレータ
１３…基板保持手段
１４…セパレータ
１６…仕切壁
２０…成膜領域
２１ａ…マグネトロンスパッタ電極
２１ｂ…マグネトロンスパッタ電極
２３…交流電源
２４…トランス
２５…マスフローコントローラ
２６…ボンベ
２６…ガスボンベ
２９…ターゲット
２９ａ、２９ｂ…ターゲット
４０…成膜領域
６０…反応領域
６７…マスフローコントローラ
６８…ガスボンベ
８０…プラズマ源
８９…交流電源
１００…成膜領域
１０１…セパレータ
１０２…ターゲット
１１１…内壁面
１２１…バッフル
１２１ａ…外端
１２１ｂ…内端
１２２…連通隙間

Claims (17)

1. 真空容器と、
   前記真空容器内部に連通する排気機構と、
   複数の基板を保持可能な基板保持手段と、
   前記真空容器内部に位置し、スパッタによってターゲットからスパッタイオンを放出し、前記基板に到達させることを可能とする成膜領域と、
   前記真空容器内に位置し、前記成膜領域を前記真空容器内の領域から隔離する隔離手段と、
   を備え、
   前記隔離手段は、前記成膜領域と前記成膜領域の外部とを連通する機構を有することを特徴とする成膜装置。
2. 前記隔離手段は、前記真空容器の内壁に設けられることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記隔離手段は、前記真空容器の内壁の所定の位置で、前記隔離手段の延在方向が前記内壁に送付方向と直交するように設けられることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記隔離手段は、前記真空容器の内壁から前記基板保持手段に向かう直線に沿って延在することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
5. 前記隔離手段は、対向して設けられた２つのセパレータを含み、前記成膜領域は、前記２つのセパレータの間に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜装置。
6. 少なくとも１つの前記セパレータには、前記成膜領域と前記成膜領域の外部との間を連通させる連通隙間が設けられることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
7. 前記少なくとも１つの前記セパレータは、前記真空容器の内壁から前記基板保持手段への方向に沿って配列された複数のバッフルを含み、前記連通隙間は隣接する２つの前記バッフルの間に位置することを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
8. 複数の前記バッフルは、前記真空容器の内壁から前記基板保持手段への方向に沿って平行に配列されていることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
9. 前記バッフルは、前記バッフルの一方の端部から他方の端部にかけて前記基板保持手段に向かって傾斜することを特徴とする請求項７又は８に記載の成膜装置。
10. 前記真空容器の内壁に沿う面に対する前記バッフルの傾斜角度θが０＜θ≦９０°であることを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
11. 前記バッフルは、前記バッフルの一方の端部から他方の端部までの長さが、前記ターゲットの幅よりも短い、または、前記ターゲットから前記基板までの距離よりも短いことを特徴とする請求項７又は８に記載の成膜装置。
12. 少なくとも２つの前記バッフルは、前記バッフルの一方の端部から他方の端部までの長さが等しい、または、前記ターゲットから前記基板への方向に沿って小さくなることを特徴とする請求項７又は８に記載の成膜装置。
13. 隣接する２つの前記バッフルの間の距離は、前記バッフルの一方の端部から他方の端部までの長さよりも短いことを特徴とする請求項７又は８に記載の成膜装置。
14. 隣接する２つの前記バッフルの間の距離は等しいことを特徴とする請求項７又は８に記載の成膜装置。
15. 前記基板保持手段に最も近い前記バッフルの一方の端部は、前記基板保持手段までの距離が０超え、前記ターゲットから前記基板までの距離の０．９倍未満であることを特徴とする請求項７又は８に記載の成膜装置。
16. 少なくとも１つの前記セパレータは、少なくとも一部の面が粗面であることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
17. 前記粗面は、ツインワイヤーアークスプレーにより形成され、前記粗面の粗さはツインワイヤーアークスプレー処理層の厚さの１０分の１以下であることを特徴とする請求項１６に記載の成膜装置。

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