WO2010047235A1 - マグネトロンスパッタ装置 - Google Patents

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WO2010047235A1
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columnar
magnetron sputtering
magnetic field
magnet group
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PCT/JP2009/067601
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大見　忠弘
後藤　哲也
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国立大学法人東北大学
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a magnetron sputtering method using a magnetron discharge in a sputtering process, and more particularly to a magnetron sputtering apparatus using a strip-shaped target.
  • Sputtering is a physical vapor deposition (PVD: Physical Vapor Deposition) thin film formation technique in which a target (thin film base material) is sputtered by ion bombardment to deposit target material atoms on a substrate. It is used.
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • Magnetron sputtering is generally a parallel plate type bipolar sputtering apparatus in which a magnet is disposed on the back side of a target on the cathode side to form a magnetic field that leaks to the front side of the target.
  • the polarity N pole / S pole
  • the leakage magnetic field has a component parallel to the target surface and the parallel magnetic field component is distributed in a loop shape in a direction parallel to the target surface and perpendicular to the magnetic field lines.
  • the magnetron sputtering method when a typical parallel plate type bipolar sputtering is used, a disk-shaped or square-plate-shaped target is used. In this case, if the leakage magnetic field formed on the target surface is stationary, the target surface is eroded locally only at the portion facing the loop, that is, the plasma ring, and the effective utilization rate of the target is low. It is not desirable in terms of uniformity of sputter film formation. Therefore, a mechanism for appropriately moving (rotating, rectilinearly, swinging, etc.) the magnet on the back side of the target is provided so that the plasma ring traces the target surface as much as possible.
  • Patent Document 1 a relatively elongated rectangular plate-shaped or strip-shaped target is used, and the erosion area of the target surface is moved in the longitudinal direction of the target, so that the utilization rate and consumption uniformity of the target and the uniformity of sputter film formation are disclosed. There is disclosed a magnetron sputtering apparatus with improved performance.
  • an N-pole plate magnet and an S-pole plate magnet are spirally arranged at a certain interval in the axial direction on the outer periphery of a columnar rotating shaft extending in parallel with the target longitudinal direction behind the target.
  • a fixed outer peripheral plate magnet is provided.
  • a large number of substantially elliptical plasma rings having a minor axis substantially equal to the helical pitch and a major axis substantially equal to the width of the target are arranged in the axial direction on the front surface of the target. can do. Then, by rotating the rotating magnet group integrally with the columnar rotating shaft, these many plasma rings are moved in the longitudinal direction of the target.
  • the structure of magnetic coupling between the rotating magnet group attached to the columnar rotating shaft and the fixed outer peripheral plate magnet arranged around the rotating magnet group is as described above.
  • the size of the strip target is not particularly limited in the axial direction, but is limited to about 120 to 130 mm in the width direction. Therefore, in order to form a sputtered film on the entire surface of a substrate using a single rectangular target, not only a general FPD substrate but also a large-diameter semiconductor wafer (for example, 300 mm), a method of making both the target and the substrate stationary A method of scanning the sputter film formation from one end of the substrate to the other end by relatively moving both in one direction is not available. Usually, the target side is fixed, and the substrate is moved so that the substrate passes across the sputtering space in front of the target.
  • the apparatus can be operated continuously and the operating rate can be maximized.
  • a magnetron sputtering apparatus into an in-line system composed of various decompression processing apparatuses in an FPD manufacturing line or a semiconductor manufacturing line
  • the production efficiency per apparatus becomes an important requirement for the adoption of the apparatus. . That is, if the production efficiency is low, as a result of increasing the number of devices to compensate for it, there is a disadvantage that the footprint increases as well as the device cost, and the evaluation of the device performance is lowered.
  • the present invention has been made in view of the actual situation and problems of the prior art as described above, and provides a magnetron sputtering apparatus that realizes a dramatic improvement in sputtering processing efficiency or production efficiency in the magnetron sputtering method. With the goal.
  • the magnetron sputtering apparatus is a rotating magnet group consisting of a plurality of plate magnets attached in a predetermined arrangement pattern to the outer peripheral surface of one columnar rotating shaft.
  • a magnetic field generating mechanism for rotating and rotating the rotating magnet group integrally with the columnar rotating shaft, each extending parallel to the columnar rotating shaft with a back to the rotating magnet group, and a radial direction of the columnar rotating shaft A plurality of target holding mechanisms provided around the rotating magnet group so as not to overlap each other, and a substrate to be processed can be individually loaded / removed facing the front surfaces of the plurality of target holding mechanisms.
  • a plurality of processing chambers that can be depressurized, a gas supply mechanism for supplying sputtering gas into each of the processing chambers, and generating plasma of the sputtering gas in each of the processing chambers
  • each of the targets has a power supply mechanism for supplying electric power for discharge, a magnetic field for confining the plasma of the sputtering gas is formed by the magnetic field generation mechanism, and sputtering treatment is performed in the plurality of processing chambers.
  • the magnetron sputtering apparatus with the above configuration, thin films of the same material or different materials are simultaneously applied to a plurality of substrates by a plurality of targets in a plurality of processing chambers using a single or common magnetic field generation mechanism. It can be formed, and the throughput or production efficiency of two devices can be realized with one compact device.
  • the magnetic field generation mechanism that most affects the magnetron discharge characteristics is common to a plurality of processing chambers, it is possible to eliminate machine differences between the processing chambers.
  • the two target holding mechanisms When there are two target holding mechanisms provided around the columnar rotation axis, the two target holding mechanisms may be arranged in parallel with each other with the columnar rotation axis interposed therebetween.
  • the magnetic field generating mechanism has a circular or elliptical shape extending in a direction intersecting with the axial direction of the columnar rotation axis on the front surface of the target held by the plurality of target holding mechanisms. These plasma rings are formed, and the plasma ring is moved in parallel with the axial direction of the columnar rotation axis by rotating the rotating magnet group.
  • the magnetic field generating mechanism has a plurality of fixed outer peripheral plate magnets or ferromagnetic bodies arranged so as to surround each of the rotating magnet groups.
  • the plate-like magnets constituting the rotating magnet group are magnetized to one of the N and S poles, and the other plate magnet whose surface is magnetized to the other of the N and S poles.
  • it attaches to the said columnar rotating shaft by the arrangement pattern which is wound, translating to a ferromagnetic body and along the outer peripheral surface of the said columnar rotating shaft in a strip
  • the fixed outer peripheral plate magnet is magnetized in the plate thickness direction, and may be arranged such that either one of the N poles or the S poles faces the target holding mechanism.
  • the plate-like magnets constituting the rotary magnet group are magnetized in the plate thickness direction, and the N-pole and the S-pole are each formed in a strip shape along the outer peripheral surface of the columnar rotation shaft.
  • a magnetic pole ring that makes one turn or is spirally wound while changing its position in the direction is attached to the columnar rotation shaft in an array pattern in which one or a plurality are formed at a constant pitch in the axial direction of the columnar rotation shaft.
  • the fixed outer peripheral plate magnet is magnetized in the plate thickness direction, and is arranged so that either one of the N pole or the S pole faces the target holding mechanism.
  • the power supply mechanism includes a plurality of DC power supplies and / or a plurality of high-frequency power supplies that are individually electrically connected to the plurality of target holding mechanisms.
  • the high-frequency power feeding units on the back side of the plurality of target holding mechanisms are individually electrically grounded.
  • An electrically conductive cover is provided.
  • Each of the plurality of target holding mechanisms has a plurality of conductive backing plates that support the target from the rear side, and each target is electrically connected to the power supply mechanism via the corresponding backing plate.
  • a plurality of magnetic field spaces individually covering the magnetic field spaces on the back side of the plurality of target holding mechanisms are provided.
  • a magnetic cover is provided.
  • the substrate in each processing chamber, is parallel to the target holding mechanism and orthogonal to the axial direction of the columnar rotation axis so that the substrate passes through a sputtering space provided in front of the target holding mechanism.
  • a substrate moving mechanism is provided for moving the substrate in the direction in which the substrate moves.
  • each part of the apparatus may be arranged vertically so that the substrate moving mechanism moves the substrate in a posture substantially parallel to the direction of gravity.
  • each part of the apparatus may be arranged so that the axial direction of the columnar rotation axis substantially coincides with the direction of gravity.
  • the magnetron sputtering apparatus of the present invention provides a transfer chamber for transferring a substrate under reduced pressure between a plurality of processing chambers, and transfers each substrate between the plurality of processing chambers via the transfer chamber. Further, it is possible to adopt a configuration in which the film forming process for each processing chamber is continuously performed in-line with respect to each substrate.
  • a magnetron sputtering apparatus includes a first rotating magnet group including a plurality of plate magnets attached to an outer peripheral surface of a first columnar rotating shaft in a predetermined arrangement pattern, A first magnetic field generating mechanism for rotating and rotating the rotating magnet group integrally with the first columnar rotating shaft, and extending in parallel with the first columnar rotating shaft with the back to the first rotating magnet group, A first target holding mechanism disposed on one side of the first rotating magnet group; and a first target holding mechanism extending in parallel with the first columnar rotating shaft with a back to the first rotating magnet group.
  • a second target holding mechanism disposed in parallel to the holding mechanism and on the opposite side of the first rotating magnet group; and a second columnar rotating shaft extending away from the first columnar rotating shaft and extending in parallel therewith.
  • Attached to the outer peripheral surface of the A second magnetic field generating mechanism that includes a second rotary magnet group composed of a plurality of plate-shaped magnets, and that rotates the second rotary magnet group integrally with the second columnar rotary shaft;
  • a third target holding member that extends in parallel with the second columnar rotating shaft with its back to the rotating magnet group and is substantially flush with the first target holding mechanism and is disposed on one side of the second rotating magnet group.
  • the fourth target holding mechanism disposed on the opposite side of the second rotating magnet group and the front surface of the first, second, third and fourth target holding mechanisms are opposed to each other.
  • a fourth processing chamber a gas supply mechanism for supplying a sputtering gas into the first, second, third and fourth processing chambers, and the first, second, third and fourth processing
  • a power supply mechanism for supplying electric power for discharge to the first, second, third, and fourth target holding mechanisms to generate plasma of the sputtering gas in a room, and the first magnetic field
  • the generation mechanism forms a magnetic field for confining the plasma of the sputtering gas with respect to the first and second target holding mechanisms, thereby enabling the sputtering process in the first and second processing chambers.
  • a magnetic field for confining the plasma of the sputtering gas is formed with respect to the third and fourth target holding mechanisms by the magnetic field generation mechanism, thereby enabling the sputtering process in the third and fourth processing chambers.
  • the parallel arrangement of the first and second processing chambers with respect to the first magnetic field generation mechanism and the parallel arrangement of the third and fourth processing chambers with respect to the second magnetic field generation mechanism thus, it is possible to simultaneously form thin films of the same material or different materials on four substrates using four targets in the four processing chambers, and the second arrangement of the first and third processing chambers and the second one.
  • the series arrangement of the fourth processing chambers enables smooth and efficient lamination of the same or different thin films on the same substrate.
  • the first and third sputtering spaces respectively provided in front of the first and third target holding mechanisms in the first and third processing chambers are treated as the first target.
  • the first substrate to be moved is moved in a direction parallel to the first and third target holding mechanisms and perpendicular to the axial direction of the first and second columnar rotation axes so that the substrates sequentially pass across the substrate.
  • the second substrate to be processed traverses the second and fourth sputtering spaces respectively provided in front of the second and fourth target holding mechanisms in the first substrate moving mechanism and the second and fourth processing chambers.
  • a mechanism is provided.
  • a magnetron sputtering apparatus includes a rotating magnet group composed of a plurality of plate magnets attached to an outer peripheral surface of one columnar rotating shaft in a predetermined arrangement pattern, and the rotating magnet group is formed into the columnar shape.
  • a magnetic field generating mechanism that rotates and rotates integrally with the rotating shaft, and each of the rotating magnets extends in parallel with the columnar rotating shaft with a back to the rotating magnet group and does not overlap each other in the radial direction of the columnar rotating shaft.
  • a plurality of target holding mechanisms provided around a magnet group; a plurality of target holding mechanisms that collectively accommodate the plurality of target holding mechanisms; In order to align a desired one as an operation target holding mechanism with a predetermined operation position facing a normal sputtering space set in the processing chamber, the plurality of targets are arranged.
  • An index feed mechanism for integrally moving the support holding mechanism around the columnar rotation shaft in a circumferential direction, a gas supply mechanism for supplying a sputtering gas into the processing chamber, and discharging the sputtering gas in the regular sputtering space.
  • a power supply mechanism for supplying electric power for discharge to the working target holding mechanism in the processing chamber, and confining the sputtering gas plasma to the working target holding mechanism by the magnetic field generation mechanism. This magnetic field is formed to enable the sputtering process in the regular sputtering space.
  • an operating target holding mechanism used for the sputter film forming process is arbitrarily selected or switched by the index feed mechanism from a plurality of target holding mechanisms on one substrate. Thin films of different materials or of the same material can be continuously formed by sputtering.
  • a dummy sputter space is provided in a processing chamber at a position facing one or a plurality of target holding mechanisms other than the active target holding mechanism in the plurality of target holding mechanisms, and a power supply mechanism
  • power for discharging is also supplied to the non-operating target holding mechanism, and the sputtering gas plasma is confined to the non-operating target holding mechanism by the magnetic field generation mechanism.
  • a magnetic field is formed to enable dummy sputtering in the dummy sputtering space.
  • a dummy spatter deposition preventing portion that receives and deposits sputter particles released from the target held by the non-working target holding mechanism into the dummy sputter space may be provided.
  • the sputter processing efficiency or production efficiency in the magnetron sputtering method can be greatly improved by the configuration and operation as described above.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the magnetron sputtering device in the 1st Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the general
  • FIG. 1 shows a configuration of a magnetron sputtering apparatus 10 in this embodiment.
  • the magnetron sputtering apparatus 10 is a vertical-pass type that performs sputter film formation while moving (passing) a substrate P, which is a substrate to be processed, standing vertically (that is, in a substrate posture substantially parallel to the direction of gravity).
  • the sputtering apparatus is configured as a two-sheet simultaneous processing type sputtering apparatus including targets 12L and 12R that are symmetrical bilateral targets (upper and lower in FIG. 1).
  • FIGS. 2A and 2B schematically show the external configuration (particularly left-right symmetry) of the double-headed sputter gun attached to the magnetron sputtering apparatus 10.
  • strip-like long and narrow rectangular flat targets 12L and 12R are attached to the left side surface 14L and the right side surface 14R of one sputter gun unit 14 in a state of being attached to the backing plates 16L and 16R, respectively.
  • Both targets 12L and 12R are made of an arbitrary material (metal, insulator, etc.) used as a thin film raw material, and the material and size of both may be the same or different.
  • the backing plates 16L and 16R are made of an arbitrary conductor and usually use a copper-based metal.
  • a magnetic field generating mechanism 42 (FIG. 1) including a magnetron discharge movable magnet (rotary magnet group 48) to be described later is provided.
  • vacuum chambers 18L and 18R that can be depressurized are coupled to the left and right sides of the sputter gun unit 14. These chambers 18L and 18R are made of, for example, aluminum and are electrically grounded for safety.
  • the chambers 18L and 18R have corridor-like processing chambers 20L and 20R that extend straight in the horizontal direction (X direction) parallel to the plate surfaces of the targets 12L and 12R. Each is formed.
  • Chamber 18L, the inside 18R, schematically as indicated by the dotted line, the substrate conveying path 22L for moving the substrate P L as a substrate to be processed, the P R in the X direction, 22R are laid respectively.
  • the substrate P L, vertical vertical tray 24L to hold the P R in the vertical position, 24R substrate transport path 22L, and movable on 22R the conveyance drive unit consisting of a linear motor (not shown) vertical tray 24L, 24R of the substrate P L, and drives conveyed integrally with the P R.
  • both chambers 18L, 18R lead to gas supply ports 30L, 30R connected to gas supply pipes 28L, 28R from the sputtering gas supply units 26L, 26R, respectively, and exhaust devices 32L, 32R.
  • Exhaust ports 36L, 36R and the like connected to the exhaust pipes 34L, 34R are provided.
  • a loading / unloading port for opening and closing the substrate P is provided at both ends in the longitudinal direction (X direction) of both the chambers 18L and 18R.
  • the backing plates 16L and 16R arranged on the left and right side surfaces of the sputter gun unit 14 close the rectangular openings 40L and 40R on the inner side walls of the chambers 18L and 18R through the rectangular frame insulators 38L and 38R. Each can be attached. Although not shown in the drawings, both the backing plates 16L and 16R are formed with passages for flowing a cooling medium circulated from a chiller device or the like.
  • the magnetic field generating mechanism 42 includes a rotating magnet group 48 including a plurality of plate magnets 46 attached to the outer peripheral surface of one columnar rotating shaft 44 in a predetermined arrangement pattern, and the rotating magnet group 48 is connected to the columnar rotating shaft 44.
  • a part of the leakage magnetic field is formed on the front surfaces of the targets 12L and 12R between a rotary drive unit (not shown) that rotates and rotates integrally with a part of the magnets in the rotary magnet group 48.
  • Fixed outer peripheral plate magnets 50L and 50R Fixed outer peripheral plate magnets 50L and 50R. The configuration and operation of each part of the magnetic field generation mechanism 42 will be described in detail later.
  • the cylindrical magnetic body covers 52L and 52R that individually cover the magnetic field spaces on the back side of the targets 12L and 12R are attached to the back surfaces of the backing plates 16L and 16R, respectively.
  • These magnetic body covers 52L and 52R confine the magnetic fields applied to the targets 12L and 12R from the magnetic field generating mechanism 42 to isolate them from each other, and prevent (block) the influence from the surrounding external magnetic field. Functions as a magnetic shield.
  • cylindrical power supply bodies 54L and 54R made of aluminum, for example, which constitute a power supply path or a transmission path for introducing electric power for discharge outside the magnetic body covers 52L and 52R as viewed from the magnetic field generating mechanism 42 are backing plates. Attached to the back surfaces of 16L and 16R, respectively.
  • the power supply mechanism 56 for supplying power for discharge includes a dedicated high-frequency / DC power supply for each of the left and right targets 12L and 12R.
  • the high frequency power source 58L is electrically connected to the left backing plate 16L via the matching unit 60L, the feeder line 62L, and the feeder body 54L.
  • the first DC power supply 64L is also electrically connected to the left backing plate 16L via the feeder line 62L and the feeder body 54L.
  • the target 12L is a dielectric
  • only the high frequency power supply 58L is used.
  • the target 12L is a metal
  • only the DC power source 64L is used, or the DC power source 64L and the high frequency power source 58L are used in combination.
  • the high frequency power source 58R is electrically connected to the right backing plate 16R via the matching unit 60R, the feeder line 62R, and the feeder 54R.
  • the second DC power supply 64R is also electrically connected to the right backing plate 16R via the feeder line 62R and the feeder 54R.
  • the target 12R is a dielectric
  • only the high frequency power supply 58R is used.
  • the target 12R is a metal
  • only the DC power source 64R is used, or the DC power source 64R and the high frequency power source 58R are used in combination.
  • a conductor cover 66 is attached to the chambers 18L and 18R outside the power feeding bodies 54L and 54R as viewed from the magnetic field generation mechanism 42.
  • the conductor cover 66 extends between the left and right power supply bodies 54L and 54R and further between the left and right magnetic body covers 52L and 52R.
  • the conductor cover 66 is made of, for example, aluminum, and is electrically grounded via the chambers 18L and 18R.
  • the conductor cover 66 functions to isolate the high frequencies applied to the targets 12L and 12R from the power supply mechanism 56 from each other. To do.
  • Both chambers 18L, in the 18R, both targets 12L, sputtering space 68L in front of the 12R, with 68R are respectively set, to be processed of the substrate P L, P R passing across the sputtering space 68L, the 68R in the X direction
  • Slits 70L and 70R are provided for limiting the sputter region on the surface to a desired shape and size, respectively.
  • Plate member 72 to form slits 70L, the 70R is made of, for example, a conductor such as aluminum, physically and electrically chamber 18L, is coupled to 18R, the substrate P L, P R is a an electrically floating state However, it also has a function as a ground plate for efficiently exciting the plasma.
  • FIG. 3 shows a columnar rotating shaft 44, a rotating magnet group 48 and a large number of plate magnets 46, a fixed outer peripheral plate magnet 50L (50R), and a paramagnetic body 74L (74R) constituting the magnetic field generating mechanism 42.
  • the bird's-eye view and a plan view of the state seen from the backing plate 16L (16R) side are shown.
  • the columnar rotating shaft 44 is made of, for example, a Ni—Fe-based high magnetic permeability alloy, is connected to a motor via a transmission mechanism (not shown), and is driven to rotate at a desired rotational speed (for example, 600 rpm).
  • the outer peripheral surface of the columnar rotating shaft 44 is a polygon, for example, a regular octagon, and a large number of rhombus plate-like magnets 46 are attached to each surface of the octahedron in a predetermined arrangement.
  • a polygon for example, a regular octagon
  • rhombus plate-like magnets 46 are attached to each surface of the octahedron in a predetermined arrangement.
  • an Sm—Co sintered magnet having a residual magnetic flux density of approximately 1.1 T or an Nd—Fe—B sintered magnet having a residual magnetic flux density of approximately 1.3 T can be suitably used.
  • the plate magnet 46 is magnetized in a direction perpendicular to the plate surface (plate thickness direction), and is affixed in a spiral manner to the columnar rotation shaft 44 to form a plurality of spirals, which are adjacent to each other in the axial direction of the columnar rotation shaft 44.
  • the matching spirals form different magnetic poles, that is, an N pole and an S pole, on the radially outer side of the columnar rotating shaft 44.
  • a belt-like N pole and a belt-like S pole are wound spirally while being translated along the outer peripheral surface of a common columnar rotating shaft 44.
  • the fixed outer peripheral plate magnet 50L (50R) is formed in a rectangular frame shape so as to surround the rotating magnet group 48 at a position close to the target 12L (12R), and the target 12L (12R) or the backing plate 16L (16R).
  • the surface on the opposite side is the S pole and the opposite surface is the N pole.
  • This fixed outer peripheral plate magnet 50L (50R) may also be composed of, for example, an Nd—Fe—B based sintered magnet.
  • the secondary electrons or the plasma electrons are formed on the front surface of the target 12L (12R) on the plasma ring 76 having an elliptical loop pattern as shown by dotted lines in FIGS. 4A and 4B.
  • a large number of plasma rings 76 having the same shape can be arranged in the axial direction.
  • These plasma rings 76 have a major axis corresponding to the width dimension of the fixed outer peripheral plate magnet 50L (50R) and a minor axis corresponding to the helical pitch.
  • each plasma ring 76 can be moved in the axial direction, that is, the target longitudinal direction with the traveling direction and traveling speed corresponding to the rotational direction and rotational speed.
  • a paramagnetic body 74L (74R) of the same shape is attached to the back surface of the fixed outer peripheral plate magnet 50L (50R) when viewed from the target 12L (12R) side, and the paramagnetic bodies 74L and 74R are plates made of a paramagnetic body. Are connected to the backing plate 16L (16R) or the magnetic body cover 52L (52R) via the joints 78L and 78R. The lines of magnetic force emitted from the back surface (N pole) of the fixed outer peripheral plate magnet 50L (50R) enter the paramagnetic body 74L (74R) and do not diffuse outside.
  • FIG. 5A shows another configuration example of the rotating magnet group 48.
  • the magnetic pole ring 80 in which the N pole and the S pole make one round along the outer peripheral surface of the columnar rotating shaft 44 while changing the position of the columnar rotating shaft 44 in the axial direction. are arranged in a large number at a constant pitch in the axial direction of the columnar rotating shaft 44, and a large number of plate magnets 46 are attached to the outer peripheral surface of the columnar rotating shaft 44.
  • the magnetic pole rings (ring-shaped plate magnet group) 80 adjacent to each other in the axial direction of the columnar rotation shaft 44 have the magnetic poles on the front side opposite in polarity (N pole, S pole).
  • the position of each magnetic pole ring 80 in the axial direction changes in a predetermined pattern during one round in the circumferential direction of 44.
  • FIG. 5B shows a development view of the surface of the columnar rotating shaft 44 and the rotating magnet group 48.
  • each magnetic pole ring 80 is displaced in the axial direction along the circumferential direction of the columnar rotating shaft 44, is displaced by a predetermined amount (for example, one pitch) at 180 °, and returns to the original position at 360 °. It is a pattern.
  • the width size and pitch are different between the N pole spiral part (or N pole ring) and the S pole spiral part (or S pole ring) constituting the rotating magnet group 48. It is also possible to configure the N pole spiral part (or N pole ring) and the S pole spiral part (or S pole ring) constituting the rotating magnet group 48. It is also possible to configure the N pole spiral part (or N pole ring) and the S pole spiral part (or S pole ring) constituting the rotating magnet group 48. It is also possible to configure the
  • the fixed outer peripheral plate magnet 50L (50R) can be made of a ferromagnetic material, and the paramagnetic material 74L (74R) can be replaced with another magnetic material such as a ferromagnetic material. It is.
  • this magnetron sputtering apparatus When this magnetron sputtering apparatus is operated, sputtering gas (for example, Ar gas) is introduced into the airtight chambers 18L and 18R from the sputtering gas supply units 26L and 26R at a predetermined flow rate, and the chamber 18L is exhausted by the exhaust apparatuses 32L and 32R. , 18R is set to the set value.
  • sputtering gas for example, Ar gas
  • the high frequency power supplies 58L, 58R and / or the DC power supplies 64L, 64R are turned on, and a high frequency and / or DC voltage of a predetermined frequency (for example, 13.56 MHz) is applied to the cathode targets 12L, 12R with a predetermined power, respectively. To do.
  • a predetermined frequency for example, 13.56 MHz
  • the magnetic field generating mechanism 42 in the sputter gun unit 14 is turned on to confine the plasma generated by the magnetron discharge in the vicinity of the front surfaces of the targets 12L and 12R in a ring shape, and the ring-shaped plasma (plasma ring) ) In a predetermined direction (target longitudinal direction, that is, Z direction). Sputtered particles are emitted from the front surfaces of the targets 12L and 12R by the incidence of ions from the plasma ring.
  • the chamber 18L, Within 18R, vertical tray 24L, 24R are moved substrate P L, P R retention to the substrate transport path 22L in the vertical position, the 22R in the X direction, the substrate P L, is P R sputtering It passes through the spaces 68L and 68R across the X direction.
  • the target 12L, released from 12R with slits 70L, sputtered particles passing through the 70R, the substrate P L that passes through the sputtering space 68L, the 68R, deposited thereon enters the target surface of the P R.
  • targets 12L, the material of the 12R are each capable chosen independently, it is possible to simultaneously form a thin film of the same material or different materials into two substrates P L, the P R by a single device.
  • the magnetic field generating mechanism 42 that most affects the magnetron discharge characteristics is common to the left and right chambers 18L and 18R, it is possible to eliminate the machine difference between the chambers 18L and 18R.
  • the magnetron sputtering apparatus of this embodiment includes twin targets 12L and 12R on two opposing surfaces (left side surface / right side surface) of a single sputter gun unit 14 having a substantially rectangular parallelepiped shape, It is possible to simultaneously form thin films of the same material or different materials on the two substrates P i , P j on both the left and right sides of the sputter gun unit 14. The throughput or production efficiency for two units can be realized.
  • the doubling effect of the production efficiency according to the present invention can be further enhanced.
  • this inline system has a pair of loaders 100L and 100R, a pair of cleaning devices 102L and 102R, and a pair of multilayer organic layer deposition devices 104L and 104R in two rows on the left and right in one direction (X direction).
  • Posture changing devices 110L (1), 110R (1), a pair of etching devices 112L, 112R, a pair of first sealing film CVD (Chemical Vapor Deposition) devices 114L (1), 114R (1), a pair of second horizontal / Vertical posture conversion devices 108L (2) and 108R (2), a vertical second magnetron sputtering device 10 (2), a pair of second vertical / horizontal posture conversion devices 110L (2) and 110R (2), a pair of Second sealing film CVD apparatus 11 4L (2), 114R (2) and a pair of unloaders 116L, 116R are arranged in this order.
  • the devices from the cleaning devices 102L and 102R to the second sealing film CVD devices 114L (2) and 114R (2) are all reduced pressure processing devices or reduced pressure attitude changing devices.
  • the unloaders 116L and 116R at the last stage receive the substrates P L and P R that have been processed under reduced pressure from the second sealing film CVD devices 114L (2) and 114R (2), and the chamber is changed from the reduced pressure state to the atmospheric pressure state. After that, the substrates P L and P R are carried out under atmospheric pressure.
  • P L represents a substrate for receiving a series of processes on the left side of the process line (100L ⁇ 116L)
  • P R is the substrate for receiving a series of processes on the right side of the process line (100R ⁇ 116R) Show.
  • the substrates P L and P R carried into the loaders 100L and 100R are made of, for example, a transparent plate material such as glass or a sheet.
  • ITO Indium Tin
  • a positive electrode 122 made of a transparent conductive material such as Oxide) and a lead line 124 of the negative electrode 128 formed in a later step are formed in advance.
  • the substrates P L and P R are loaded into the loaders 100L and 100R in a horizontal posture, and the surfaces to be processed are cleaned by, for example, the dry cleaning method with the cleaning devices 102L and 102R in the adjacent chamber while maintaining the horizontal posture.
  • the substrates P L and P R are transported in the X direction while maintaining a horizontal posture in the interior of the multilayer organic layer deposition apparatuses 104L and 104R, and during that time, organic layers are formed on the substrate by a deposition method (for example, six layers). ). That is, as shown in FIG. 8B, the positive electrode 122, lead wire 124 and the substrate P L, so as to cover the exposed portion of the element formation surface 120 of the P R, the organic layers of six layers including a light-emitting layer (organic EL layer) 126 is formed. In the vapor deposition process, the organic layer 126 is deposited on substantially the entire surface of the substrate without using a mask.
  • a deposition method for example, six layers.
  • multilayered organic layer deposition device 104L, 104R is a film-forming raw material gas composed of gas is first transported to the substrate P, the film-forming raw material substrate P L, from the P R It is configured to supply gas.
  • the substrates P L and P R are deposited on the entire surface of the multilayer organic layer 126 by the multilayer organic layer deposition apparatuses 104L and 104R, and then transferred to the Li deposition apparatuses 106L and 106R.
  • a Li film (not shown) that functions as a function adjusting layer is deposited by vapor deposition. Thereafter, the substrates P L and P R change from the horizontal posture to the vertical posture in the first horizontal / vertical posture conversion devices 108L (1) and 108R (1), and the first vertical magnetron sputtering device 10 according to the present embodiment. Sent to (1).
  • negative electrode 128 is formed on the substrate P L, P R, for example made of Ag film.
  • the substrates P L and P R change from the vertical posture to the horizontal posture in the first vertical / horizontal posture changing devices 110L (1) and 110R (1), and are carried into the etching devices 112L and 112R in the horizontal posture.
  • the etching apparatuses 112L and 112R use the patterned negative electrode 128 as a mask to etch the organic layer 126 by, for example, plasma etching, and pattern the organic layer 126 as shown in FIG. 9A. This etching process may be performed face up with the processing surfaces of the substrates P L and P R facing up.
  • the substrate P L, P R is the first sealing film CVD device 114L (1), transferred to 114R (1), where by a CVD method using a pattern mask substrate P L in a face-up, on a P R A protective film is formed. That is, as shown in FIG. 9B, an insulating protective film 130 made of, for example, silicon nitride (SiN) is patterned so as to cover a part of the positive electrode 122 and the organic layer 126 and the negative electrode 128.
  • SiN silicon nitride
  • the substrates P L and P R change from the horizontal posture to the vertical posture in the second horizontal / vertical posture conversion devices 108L (2) and 108R (2), and the second vertical magnetron sputtering device according to this embodiment. 10 (2).
  • connection line 132 that electrically connects the negative electrode 128 and the lead wire 124 through the opening. Is formed by patterning.
  • the substrates P L and P R change from the vertical posture to the horizontal posture in the second vertical / horizontal posture conversion devices 110L (2) and 110R (2), and the second sealing film CVD device 114L (2 in the horizontal posture). ), 114R (2).
  • the second sealing film CVD device 114L (2), the 114R (2), the substrate P L in a face-up by the CVD method using a pattern mask, protective film on P R is formed. That is, as shown in FIG. 9D, an insulating protective film 134 made of, for example, silicon nitride (SiN) is formed so as to cover a part of the connection line 132 and the lead line 124.
  • SiN silicon nitride
  • two vertical magnetron sputtering apparatuses 10 (1) and 10 (2) are simultaneously operated on the left and right two rows of process lines, respectively, and one unit works for two units. I am doing.
  • the layout of the process line is modified so that the tact times are aligned. be able to.
  • the time required for the organic layer film forming process for one substrate P in the organic layer film forming unit is 6 minutes
  • the time required for the sputter film forming process for one substrate P in the magnetron sputtering apparatus 10 is 3 minutes.
  • four lines of organic layer deposition processing units are provided in parallel, and one magnetron sputtering apparatus 10 can be used for these four lines.
  • the magnetron sputtering apparatus 10 since the magnetron sputtering apparatus 10 according to the embodiment performs the film forming process with the substrate P placed in a vertical (standing) position, the footprint is small in this respect as well, and the inside of the sputter gun unit 14 (particularly the magnetic field).
  • the generating mechanism 42) can be easily accessed and has excellent maintainability. Furthermore, it is easy to manage the amount of warping of the large substrate, and there is an advantage that the productivity of the organic EL display using the large substrate is improved.
  • FIG. 10 shows another layout of an in-line system for manufacturing an organic EL display including the magnetron sputtering apparatus 10 of the present embodiment.
  • This system includes a loader 100, a cleaning device 102, a first horizontal / vertical posture converting device 108 (1), a vertical magnetron sputtering device 10 (especially the right chamber 18R), and a first vertical / horizontal posture converting device.
  • the multi-layer organic layer deposition apparatus 104 is arranged in a line in one direction in the X direction in this order, and is folded back as indicated by an arrow 140, so that the Li deposition apparatus 106 is reversed in the X direction.
  • Second horizontal / vertical posture conversion device 108 (2), magnetron sputtering device 10 (particularly left chamber 18L), second vertical / horizontal posture conversion device 110 (2),..., Unloader 116 are arranged in a line in this order. ing.
  • the substrate P without the ITO film is carried into the loader 100, and the positive electrode 122 (ITO film) is formed on the substrate P using the pattern mask in the right chamber 18R of the magnetron sputtering apparatus 10.
  • ITO is used for the base material of the target 12R (FIG. 1) which is the right target.
  • the orientation of the substrate P is changed from vertical to horizontal by the first vertical / horizontal orientation conversion device 110 (1), and the multilayer organic layer deposition device 104 forms a multilayer organic layer.
  • a substrate reversing device (not shown)
  • a multilayer organic layer and a Li layer are sequentially formed on the substrate P by the Li vapor deposition device 106.
  • the posture of the substrate P is changed from horizontal to vertical by the second horizontal / vertical posture conversion device 108 (2), and the Ag negative electrode 128 is formed on the substrate P by using the pattern mask in the left chamber 18L of the magnetron sputtering device 10.
  • Ag is used for the base material of the target 12L (FIG. 1) which is the left target.
  • the sputtering process for forming the ITO film and the sputtering process for forming the Ag negative electrode are performed on different substrates P and P in different processes for each substrate P. It can be applied in parallel or simultaneously.
  • FIG. 11 shows another layout of an in-line system for manufacturing an organic EL display including the magnetron sputtering apparatus 10 of the present embodiment.
  • an Ag film is formed as a negative electrode 128 on the substrate P in the right chamber 18R of the vertical magnetron sputtering apparatus 10, and then the orientation of the substrate P is changed as indicated by an arrow 142 by a substrate inversion device (not shown).
  • a substrate inversion device not shown
  • an Al film is laminated on the Ag film in the left chamber 18L of the magnetron sputtering apparatus 10.
  • forming a multilayer film of Ag / Al in separate sputter deposition chambers (18R, 18L) can form a multilayer film with clearly separated layers, rather than laminating a single sputter chamber. it can.
  • this in-line system has a pair of loaders 150L and 150R and a pair of first horizontal / vertical posture conversion devices 152L (1) and 152R (1) in two rows on the left and right in one direction (X direction).
  • any of the devices from the first horizontal / vertical posture conversion devices 152L (1), 152R (1) to the sealing film CVD devices 158L, 158R is a decompression processing device or a decompression posture conversion device. It is.
  • P L denotes a substrate for receiving a series of processes on the left side of the process line (150L ⁇ 160L)
  • P R represents the substrate for receiving a series of processes on the right side of the process line (150R ⁇ 160R).
  • the substrates P L and P R carried into the loaders 150L and 150R are made of a transparent plate material or sheet such as glass, for example.
  • Ge is added on the element formation surface of the glass substrate 162, for example.
  • a transparent conductive film 164 made of ZnO is formed in advance.
  • the substrates P L and P R are loaded into the loaders 150L and 150R in a horizontal posture, and then changed from a horizontal posture to a vertical posture in the first horizontal / vertical posture conversion devices 152L (1) and 152R (1) in the adjacent room. Subsequently, the first, second and third magnetron sputtering apparatuses 10 (1), 10 (2) and 10 (3) are successively subjected to the sputter film forming process. As shown in FIG. 13B, a p-type amorphous silicon layer 166p is formed in the first magnetron sputtering apparatus 10 (1), and an intrinsic (i-type) amorphous film is formed in the second magnetron sputtering apparatus 10 (2).
  • a porous silicon layer 166i is formed, and an n-type amorphous silicon layer 166n is formed in the third magnetron sputtering apparatus 10 (3).
  • the pin-structured amorphous silicon layers (166p, 166i, 166n) thus stacked constitute a power generation layer.
  • the substrates P L and P R change from the vertical posture to the horizontal posture in the first vertical / horizontal posture changing devices 154L (1) and 154R (1), and the first etching devices 156L (1) and 156R in the horizontal posture. It is carried into (1).
  • the first etching apparatuses 156L (1) and 156R (1) open the contact hole 168 in the power generation layer (166p, 166i, 166n), for example, by laser etching.
  • the substrates P L and P R change from the horizontal posture to the vertical posture in the second horizontal / vertical posture changing devices 152L (1) and 152R (1), and then the fourth and fifth magnetron sputtering devices 10 (4 ), 10 (5), the sputter film forming process is performed in succession.
  • an Mg film 170 functioning as a low work function metal is formed in the fourth magnetron sputtering apparatus 10 (4), and an Al electrode 172 is formed in the fifth magnetron sputtering apparatus 10 (5). .
  • Al is buried in the contact hole 168.
  • the substrates P L and P R change from the vertical posture to the horizontal posture in the second vertical / horizontal posture changing devices 154L (2) and 154R (2), and the second etching devices 156L (2) and 156R in the horizontal posture. It is carried into (2).
  • the second etching apparatuses 156L (2) and 156R (2) perform element isolation and passivation that penetrate the electrode layers (170 and 172) and the power generation layers (166p, 166i, and 166n) by laser etching, for example.
  • a groove 174 is formed.
  • the substrates P L and P R are carried into the second sealing film CVD apparatuses 114L (2) and 114R (2) in a horizontal posture.
  • a film 176 is formed.
  • the protective film 176 is also embedded in the groove 174.
  • the present invention is also applicable to a multi-junction (tandem) solar cell.
  • the power generation layer of the tandem solar cell shown in FIG. 14 is formed by laminating an amorphous silicon layer 180 pin, a microcrystalline silicon germanium layer 182 pin, and a microcrystalline germanium layer 184 pin having a pin structure in order from the bottom. It consists of nine layers of semiconductor thin films. These three types of pin junctions 180pin, 182pin, and 184pin have different forbidden band widths or light absorption spectra, and can convert sunlight energy into electric power more efficiently.
  • an in-line system having the same layout as FIG. 12 has nine vertical magnetron sputtering apparatuses 10 (1) to 10 (9) arranged in series to form a power generation layer having a nine-layer structure. May be operated simultaneously on two right and left process lines. Further, in order to form the upper electrode layer (170, 172) having a two-layer structure, two vertical magnetron sputtering apparatuses 10 (10) to 10 (11) are arranged in series as in the above example, May be operated simultaneously on two right and left process lines. Therefore, in the entire system, the eleven vertical magnetron sputtering apparatuses 10 (1) to 10 (11) can be operated for 22 units, and the throughput can be significantly improved over the single junction type.
  • FIG. 15 shows a modification of the in-line system (FIG. 12) for manufacturing the single junction solar cell.
  • This in-line system includes a loader 150, a first horizontal / vertical posture converting device 152 (1), vertical first, second and third magnetron sputtering devices 10 (1), 10 (2), 10 (3) ( In particular, the right chamber 18R), the first vertical / horizontal posture changing device 154 (1), and the first etching device 156 (1) are arranged in a line in this order in one direction in the X direction and indicated by an arrow 186. 2nd vertical / horizontal posture conversion device 154 (2), first, second and third magnetron sputtering devices 10 (1), 10 (2), 10 (3) in the direction opposite to the X direction. (Especially, each left chamber 18L), the second etching device 156 (2), the sealing film CVD device 158 and the unloader 160 are arranged in a line in this order.
  • the right chamber 18R of each of the first, second, and third magnetron sputtering apparatuses 10 (1), 10 (2), 10 (3) has a p for forming a single power generation layer.
  • a type amorphous silicon layer 166p, an intrinsic (i type) amorphous silicon layer 166i, and an n type amorphous silicon layer 166n are formed.
  • a low work function metal Mg film 170 is formed in the left chamber 18L of the third magnetron sputtering apparatus 10 (3).
  • the left chamber 18L Of the second and first magnetron sputtering apparatus 10 (2), 10 (1).
  • An Al electrode 172 is formed at 18L.
  • this embodiment or a multi-unit structure connected in series as shown in FIG. 6 is adopted. As a result, the tact time per unit can be shortened.
  • FIG. 16 shows a configuration of a magnetron sputtering apparatus 190 in another embodiment.
  • the magnetron sputtering apparatus 190 assembles a plurality of, for example, four targets 12A, 12B, 12C, and 12D into an integral polyhedron (tetrahedron) so as to surround the magnetic field generating mechanism 42, and assembles the target assembly into the magnetic field generating mechanism 42.
  • the columnar rotation shaft 44 can be index fed in the circumferential ( ⁇ ) direction.
  • any one of the four targets 12A, 12B, 12C, and 12D is arbitrarily selected to face the sputtering processing space 68 (facing the substrate P), and sputter deposition is performed. And can be arbitrarily switched to another target by index feed. Therefore, for example, for a single substrate P, an Al target 12A is first selected as an operation target to form an Al layer, and then the Ti target 12B is switched by index feed, and a Ti layer is formed on the Al layer. It is possible to use such as stacking. In this way, by switching the operation target by index feed, a thin film of a different material or the same material can be continuously formed by sputtering.
  • the targets 12A, 12B, 12C, and 12D are respectively coupled to backing plates 16A, 16B, 16C, and 16D that are connected via a dielectric frame material 192.
  • Individual power supplies (power supply mechanisms) 56A, 56B, 56C, and 56D are electrically connected to the backing plates 16A, 16B, 16C, and 16D via switches 194A, 194B, 194C, and 194D.
  • the housing 196 is made of aluminum, for example, and has a surface (lower surface in the drawing) facing the sputtering processing space 68 that is electrically grounded.
  • the interior of the housing 196 and the sputtering processing space 68 are maintained in a reduced pressure state, and a sputtering gas (for example, Ar gas) is supplied from the sputtering gas supply unit 26.
  • a sputtering gas for example, Ar gas
  • any of the targets 12B, 12C, and 12D which are non-operating targets, and perform dummy sputtering toward the inner wall 196a of the housing 196.
  • the oxide film can be removed by dummy sputtering, and after cleaning, it may be formally used for sputtering film formation.
  • the interior of the housing 196 can be used as a dummy sputter space.
  • the inner wall 196a of the housing 196 may be formed with an appropriate rough surface so that the film is not peeled off due to adhesion by dummy sputtering.
  • a deposition preventing plate (not shown) may be detachably attached to the inner wall 196a of the housing 196.
  • the substrate P may be stationary and may be stationary in the sputter process space 68, or may be moved through the sputter process space 68 in a scanning manner.
  • the magnetron sputtering apparatus in the above-described embodiment is a vertical apparatus that performs the sputtering process in a posture in which the substrate is raised vertically, but a horizontal apparatus that performs the sputtering process in a posture in which the substrate is laid down horizontally, for example, a horizontal position. It is also possible to configure.
  • a mechanism that keeps the distance between the target and the magnetic field generation mechanism (especially the rotating magnet) constant so that the magnetic field strength on the target surface is kept constant regardless of the target erosion state (for example, each target holding mechanism is independent) May be provided.

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Abstract

　本発明の課題は、短冊形ターゲットを用いるマグネトロンスパッタ法においてスパッタ処理効率ないし生産効率の向上を実現することにある。本発明のマグネトロンスパッタ装置１０は、基板ＰL，ＰRを垂直に立てて移動（通過）させながらスパッタ成膜処理を行う縦型通過式のスパッタ装置であって、単一または共通の磁界発生機構４２と、左右（図では上下）対称のターゲット１２Ｌ，１２Ｒとを備える二枚同時処理型のスパッタ装置として構成されている。

Description

マグネトロンスパッタ装置
　本発明は、スパッタプロセスにマグネトロン放電を利用するマグネトロンスパッタ法に係り、特に短冊形のターゲットを用いるマグネトロンスパッタ装置に関する。
　半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display）の製造では、被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）上に所定の薄膜を形成する工程とその薄膜をリソグラフィでパターニングしてエッチング加工する工程とが数多く繰り返される。スパッタ法は、ターゲット（薄膜母材）をイオン衝撃でスパッタしてターゲット材料原子を基板上に堆積させる物理的気相成長法（ＰＶＤ: Physical Vapor Deposition）の薄膜形成技術であり、半導体プロセスで広く用いられている。中でも、マグネトロンスパッタ法が最も実用的でスパッタ法の主流になっている。
　マグネトロンスパッタ法は、一般に平行平板型の２極スパッタ装置において、カソード側のターゲットの裏側に磁石を配置して、ターゲットの表側に漏れる磁界を形成する。ここで、漏れ磁界がターゲット表面と平行になる成分を有し、その平行磁界成分がターゲット表面と平行でかつ磁力線と直交する方向でループ状に分布するように、両極性（Ｎ極／Ｓ極）の磁石を配置する。そうすると、イオンの入射によってターゲット表面からたたき出された二次電子がローレンツ力を受けて上記ループに沿ってサイクロイドの閉じた軌跡を描いて運動しながらターゲット表面付近に束縛され、マグネトロン放電によりスパッタガスのプラズマ化ないしイオン化を促進する。この技法によれば、低い圧力でも大きな電流密度が得られ、低温・高速のスパッタ成膜が可能である。
　マグネトロンスパッタ法において、典型的な平行平板型２極スパッタの形態を採る場合は円板形または角板形のターゲットが用いられている。この場合、ターゲット表面に形成される漏れ磁界が静止していると、上記ループつまりプラズマリングと対向する部分でのみ局所的にターゲット表面が侵食されてしまい、ターゲットの有効利用率が低いばかりか、スパッタ成膜の均一性の面でも望ましくない。そこで、プラズマリングがターゲット表面を出来るだけ広い範囲に亘ってなぞるように、ターゲットの裏側で磁石を適宜移動（回転・直進・揺動等）させる機構を設けている。
　特許文献１には、比較的細長い角板形つまり短冊形のターゲットを使用し、ターゲット表面の侵食領域をターゲット長手方向で移動させて、ターゲットの利用率および消耗均一性ならびにスパッタ成膜の均一性を向上させたマグネトロンスパッタ装置が開示されている。
　このマグネトロンスパッタ装置においては、ターゲットの背後で、ターゲット長手方向と平行に延びる柱状回転軸の外周にＮ極の板磁石およびＳ極の板磁石を軸方向に一定の間隔を空けてそれぞれ螺旋状に貼り付けてなる回転磁石群を構成するとともに、ターゲットと略同等の外郭寸法（幅寸法・長さ寸法）を有し、ターゲットの背面に近接した位置でそれら回転磁石群の周囲を取り囲む矩形の枠状固定外周板磁石を設ける。かかる磁界発生機構によれば、ターゲットのおもて面上に螺旋のピッチに略等しい短軸とターゲットの幅寸法に略等しい長軸とを有する略楕円形のプラズマリングを軸方向に並べて多数形成することができる。そして、回転磁石群を柱状回転軸と一体に回転させることにより、それら多数のプラズマリングをターゲット長手方向で移動させるようにしている。
国際公開ＷＯ２００７／０４３４７６
　特許文献１で開示されたマグネトロンスパッタ装置においては、上記のような柱状回転軸に取り付けられる回転磁石群とその周囲に配置される固定外周板磁石との磁気的結合の構造上、原理的には、短冊形ターゲットのサイズが、軸方向では特に限界はないが、幅方向では１２０～１３０ｍｍ位が限界であるとされている。したがって、一般のＦＰＤ用基板はもちろん大口径（たとえば３００ｍｍ）の半導体ウエハでも、１つの短冊形ターゲットを用いて基板の全面にスパッタ膜を形成するには、ターゲットおよび基板の両者を静止させる方式は使えず、両者を一方向で相対的に移動させて基板の一端から他端までスパッタ成膜の走査を行う方式が採られる。通常は、ターゲット側を固定し、ターゲット正面のスパッタ空間を基板が横切って通過するように基板を移動させるようにしている。
　このような走査方式を採ることによって、装置を連続的に動作させ、稼動率を最大限に上げることはできる。しかしながら、ＦＰＤ製造ラインあるいは半導体製造ラインにおいて、様々な減圧処理装置からなるインラインシステムにマグネトロンスパッタ装置を組み込む場合は、稼動率だけでなく装置１台当たりの生産効率が装置採用の重要な要件になる。すなわち、生産効率が低ければ、それを補うために装置台数を増やす結果、装置コストはもちろんフットプリントが増大するという不利点があり、装置性能の評価は下がる。
　本発明は、上記のような従来技術の実状および問題点に鑑みてなされたものであって、マグネトロンスパッタ法におけるスパッタ処理効率ないし生産効率の飛躍的な向上を実現するマグネトロンスパッタ装置を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点におけるマグネトロンスパッタ装置は、１本の柱状回転軸の外周面に所定の配列パターンで取り付けられた複数の板状磁石からなる回転磁石群を含み、前記回転磁石群を前記柱状回転軸と一体に回転駆動する磁界発生機構と、各々が前記回転磁石群に背を向けて前記柱状回転軸と平行に延び、前記柱状回転軸の半径方向で相互に重なり合わないように前記回転磁石群の周囲に設けられる複数のターゲット保持機構と、前記複数のターゲット保持機構のおもて面に対向させて被処理基板をそれぞれ個別に出し入れ可能に収容する減圧可能な複数の処理室と、各々の前記処理室内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、各々の前記処理室内で前記スパッタガスのプラズマを生成するために、各々前記ターゲットに放電用の電力を供給する電力供給機構とを有し、前記磁界発生機構により前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成し、前記複数の処理室内でスパッタ処理を可能とする。
　上記第１の観点におけるマグネトロンスパッタ装置においては、上記の構成により、単一または共通の磁界発生機構を用いて複数の処理室で複数のターゲットにより複数の基板に同一材質あるいは異種材質の薄膜を同時形成することが可能であり、コンパクトな装置一台で装置二台分のスループットないし生産効率を実現することができる。また、マグネトロン放電特性に最も影響する磁界発生機構が複数の処理室に対して共通であるため、処理室間の機差をなくすことも可能である。
　柱状回転軸の周囲に設けられるターゲット保持機構が２つの場合は、それら２つのターゲット保持機構は柱状回転軸を挟んで互いに平行に配置されてよい。
　本発明の好適な一態様においては、磁界発生機構が、複数のターゲット保持機構に保持されるターゲットのおもて面上において、柱状回転軸の軸方向に対して交わる方向に延びる円形または楕円形のプラズマリングを形成し、回転磁石群を回転させることによりプラズマリングを柱状回転軸の軸方向と平行に移動させる。
　別の好適な一態様においては、磁界発生機構が、回転磁石群の各々を取り囲むようにそれぞれ配置された複数の固定外周板磁石または強磁性体を有する。この場合、好ましくは、回転磁石群を構成する板状磁石が、表面がＮ極およびＳ極の一方に磁化されており、表面がＮ極およびＳ極の他方に磁化された他の板状磁石または強磁性体と前記柱状回転軸の外周面に沿って帯状に並進しながら巻かれるような配列パターンで前記柱状回転軸に取り付けられる。また、好ましくは、固定外周板磁石は、板厚方向で磁化されており、そのＮ極またはＳ極のいずれか一方の磁極がターゲット保持機構と対向するように配置されてよい。
　好適な一態様において、回転磁石群を構成する板状磁石は、板厚方向で磁化されており、Ｎ極とＳ極とがそれぞれ帯状に柱状回転軸の外周面に沿って柱状回転軸の軸方向の位置を変化させながら一周するかまたは螺旋状に巻かれるような磁極リングが柱状回転軸の軸方向に一定のピッチで１つまたは複数形成される配列パターンで前記柱状回転軸に取り付けられる。そして、固定外周板磁石は、板厚方向で磁化されており、そのＮ極またはＳ極のいずれか一方の磁極が前記ターゲット保持機構と対向するように配置される。
　別の好適な一態様においては、電力供給機構が、複数のターゲット保持機構にそれぞれ個別的に電気的に接続される複数の直流電源および／または複数の高周波電源を有する。この場合、好ましくは、電力供給機構より複数のターゲット保持機構にそれぞれ与えられる高周波を相互に隔離するために、複数のターゲット保持機構の背面側の高周波給電部をそれぞれ個別的に覆う電気的に接地された導電体カバーが設けられる。そして、複数のターゲット保持機構がターゲットを背面側から支持する複数の導電性バッキングプレートをそれぞれ有し、各々のターゲットは各対応するバッキングプレートを介して電力供給機構に電気的に接続される。
　別の好適な一態様においては、磁界発生機構より複数のターゲット保持機構にそれぞれ与えられる磁界を相互に隔離するために、複数のターゲット保持機構の背面側の磁界空間をそれぞれ個別的に覆う複数の磁性体カバーが設けられる。
　別の好適な一態様においては、各々の処理室内で、ターゲット保持機構の正面に設けられるスパッタ空間を基板が横切って通過するように、ターゲット保持機構と平行でかつ柱状回転軸の軸方向と直交する方向に基板を移動させる基板移動機構が備えられる。好ましくは、基板移動機構が基板を重力の方向に略平行な姿勢で移動させるように、装置各部が縦型に配置されてよい。典型的には、柱状回転軸の軸方向が重力の方向に略一致するように、装置各部が配置されてよい。
　また、本発明のマグネトロンスパッタ装置は、複数の処理室の間に基板を減圧下で搬送するための搬送室を設けて、搬送室を介して各々の基板を複数の処理室の間で転送し、各々の基板に対して各処理室毎の成膜処理をインラインで連続的に施す構成を採ることができる。
　本発明の第２の観点におけるマグネトロンスパッタ装置は、第１の柱状回転軸の外周面に所定の配列パターンで取り付けられた複数の板状磁石からなる第１の回転磁石群を含み、前記第１の回転磁石群を前記第１の柱状回転軸と一体に回転駆動する第１の磁界発生機構と、前記第１の回転磁石群に背を向けて前記第１の柱状回転軸と平行に延び、前記第１の回転磁石群の片側に配置される第１のターゲット保持機構と、前記第１の回転磁石群に背を向けて前記第１の柱状回転軸と平行に延び、前記第１のターゲット保持機構と平行に向かい合って前記第１の回転磁石群の反対側に配置される第２のターゲット保持機構と、前記第１の柱状回転軸から離間してそれと平行に延びる第２の柱状回転軸の外周面に所定の配列パターンで取り付けられた複数の板状磁石からなる第２の回転磁石群を含み、前記第２の回転磁石群を前記第２の柱状回転軸と一体に回転駆動する第２の磁界発生機構と、前記第２の回転磁石群に背を向けて前記第２の柱状回転軸と平行に延び、前記第１のターゲット保持機構と略面一で前記第２の回転磁石群の片側に配置される第３のターゲット保持機構と、前記第２の回転磁石群に背を向けて前記第２の柱状回転軸と平行に延び、前記第３のターゲット保持機構と平行に向かい合い、かつ前記第２のターゲット保持機構と略面一で前記第２の回転磁石群の反対側に配置される第４のターゲット保持機構と、前記第１、第２、第３および第４のターゲット保持機構のおもて面に対向させて被処理基板を出し入れ可能にそれぞれ収容する減圧可能な第１、第２、第３および第４の処理室と、前記第１、第２、第３および第４の処理室内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、前記第１、第２、第３および第４の処理室内で前記スパッタガスのプラズマを生成するために、前記第１、第２、第３および第４のターゲット保持機構に放電用の電力を供給する電力供給機構とを有し、前記第１の磁界発生機構により第１および第２のターゲット保持機構に対して前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成して、前記第１および第２の処理室内でスパッタ処理を可能とし、前記第２の磁界発生機構により第３および第４のターゲット保持機構に対して前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成して、前記第３および第４の処理室内でスパッタ処理を可能とする。
　上記第２の観点におけるマグネトロンスパッタ装置においては、第１の磁界発生機構に対する第１および第２の処理室の並列配置と第２の磁界発生機構に対する第３および第４の処理室の並列配置とにより、４つの処理室で４つのターゲットを用いて４枚の基板に同一材質あるいは異種材質の薄膜を同時形成することが可能であるとともに、第１および第３の処理室の直列配置と第２および第４の処理室の直列配置とにより同一基板に対する同種または異種の薄膜の積層形成をスムースに効率よく行うことができる。
　本発明の好適な一態様によれば、第１および第３の処理室内で、第１および第３のターゲット保持機構の正面にそれぞれ設けられる第１および第３のスパッタ空間を第１の被処理基板が横切って順次通過するように、第１および第３のターゲット保持機構と平行でかつ第１および第２の柱状回転軸の軸方向と直交する方向に第１の被処理基板を移動させる第１の基板移動機構と、第２および第４の処理室内で、第２および第４のターゲット保持機構の正面にそれぞれ設けられる第２および第４のスパッタ空間を第２の被処理基板が横切って順次通過するように、第２および第４のターゲット保持機構と平行でかつ第１および第２の柱状回転軸の軸方向と直交する方向に第２の被処理基板を移動させる第２の基板移動機構とが設けられる。
　本発明の第３の観点におけるマグネトロンスパッタ装置は、１本の柱状回転軸の外周面に所定の配列パターンで取り付けられた複数の板磁石からなる回転磁石群を含み、前記回転磁石群を前記柱状回転軸と一体に回転駆動する磁界発生機構と、各々が前記回転磁石群に背を向けて前記柱状回転軸と平行に延び、前記柱状回転軸の半径方向で相互に重なり合わないように前記回転磁石群の周囲に設けられる複数のターゲット保持機構と、前記複数のターゲット保持機構を一括収容し、被処理基板を出し入れ可能に収容する減圧可能な処理室と、前記複数のターゲット保持機構の中の所望の一つを稼動ターゲット保持機構として前記処理室内に設定された正規スパッタ空間と対向する所定の稼動位置に位置合わせするために、前記複数のターゲット保持機構を前記柱状回転軸の周囲で周回方向に一体的に移動させるインデックス送り機構と、前記処理室内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、前記正規スパッタ空間で前記スパッタガスを放電させるために、前記処理室内で前記稼動ターゲット保持機構に放電用の電力を供給する電力供給機構とを有し、前記磁界発生機構により前記稼動ターゲット保持機構に対して前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成し、前記正規スパッタ空間でスパッタ処理を可能とする。
　上記第３の観点におけるマグネトロンスパッタ装置においては、複数のターゲット保持機構の中からスパッタ成膜処理に供される稼動ターゲット保持機構をインデックス送り機構により任意に選択ないし切り替えることにより、１つの基板上に異種材質または同種材質の薄膜を連続的にスパッタ成膜することができる。
　本発明の好適な一態様においては、処理室内で、複数のターゲット保持機構の中の稼動ターゲット保持機構以外の１つまたは複数のターゲット保持機構と対向する位置にダミースパッタ空間を設け、電力供給機構が、ダミースパッタ空間でスパッタガスを放電させるために、非稼動ターゲット保持機構にも放電用の電力を供給し、磁界発生機構により非稼動ターゲット保持機構に対して前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成し、ダミースパッタ空間でダミースパッタを可能とする。
　好適には、非稼動ターゲット保持機構に保持されるターゲットよりダミースパッタ空間に放出されたスパッタ粒子を受け止めて堆積させるダミースパッタ防着部を設けてよい。
　本発明のマグネトロンスパッタ装置によれば、上記のような構成および作用により、マグネトロンスパッタ法におけるスパッタ処理効率ないし生産効率を大幅に向上させることができる。
本発明の第１の実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置の構成を示す略断面図である。 実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置に組み込まれるスパッタガン・ユニットの（主に左側面の）概観構成を示す斜視図である。 実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置に組み込まれるスパッタガン・ユニットの（主に右側面の）概観構成を示す斜視図である。 実施形態のマグネトロンスパッタ装置における磁界発生機構の主要部についてその鳥瞰図とターゲット側から矢視した図である。 実施形態のマグネトロンスパッタ装置におけるプラズマリング生成領域を示す斜視図である。 実施形態のマグネトロンスパッタ装置におけるプラズマリング生成領域を示す斜視図である。 実施形態のマグネトロンスパッタ装置における回転磁石群の別の構成例を示す図である。 実施形態のマグネトロンスパッタ装置における回転磁石群の別の構成例を示す図である。 実施形態のマグネトロンスパッタ装置において複数のスパッタガン・ユニットを一列に並べる構成の一例を模式的に示す図である。 一実施形態における有機ＥＬディスプレイ製造用インラインシステムのレイアウトを示す略平面図である。 有機ＥＬディスプレイの製造工程を段階的に示す略断面図である。 有機ＥＬディスプレイの製造工程を段階的に示す略断面図である。 有機ＥＬディスプレイの製造工程を段階的に示す略断面図である。 有機ＥＬディスプレイの製造工程を段階的に示す略断面図である。 有機ＥＬディスプレイの製造工程を段階的に示す略断面図である。 有機ＥＬディスプレイの製造工程を段階的に示す略断面図である。 有機ＥＬディスプレイの製造工程を段階的に示す略断面図である。 別の実施形態における有機ＥＬディスプレイ製造用インラインシステムのレイアウトを示す略平面図である。 別の実施形態における有機ＥＬディスプレイ製造用インラインシステムの別のレイアウトを示す略平面図である。 一実施形態における太陽電池製造用インラインシステムのレイアウトを示す略平面図である。 太陽電池の製造工程を段階的に示す略断面図である。 太陽電池の製造工程を段階的に示す略断面図である。 太陽電池の製造工程を段階的に示す略断面図である。 太陽電池の製造工程を段階的に示す略断面図である。 太陽電池の製造工程を段階的に示す略断面図である。 太陽電池の製造工程を段階的に示す略断面図である。 タンデム型太陽電池の一例の構造を示す略断面図である。 別の実施形態における太陽電池製造用インラインシステムのレイアウトを示す略平面図である。 別の実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置の構成を示す略断面図である。
　以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
［第１の実施形態］
　図１～図６につき、本発明の第１の実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置を説明する。
　図１に、この実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置１０の構成を示す。
　このマグネトロンスパッタ装置１０は、被処理基板である基板Ｐを垂直に立てて（つまり重力の方向に略平行な基板姿勢にして）移動（通過）させながらスパッタ成膜処理を行う縦型通過式のスパッタ装置であって、左右（図１では上下）対称の双子ターゲットであるターゲット１２Ｌ，１２Ｒを備える二枚同時処理型のスパッタ装置として構成されている。
　ここで、図２Ａおよび図２Ｂに、このマグネトロンスパッタ装置１０に装着される双頭型スパッタガンの外観構成（特に左右対称性）を模式的に示す。図示のように、１つのスパッタガン・ユニット１４の左側面１４Ｌおよび右側面１４Ｒに、短冊形の細長い矩形平板型のターゲット１２Ｌ，１２Ｒがバッキングプレート１６Ｌ，１６Ｒに貼り付けられた状態でそれぞれ取り付けられる。両ターゲット１２Ｌ，１２Ｒは薄膜原料となる任意の材質（金属、絶縁物等）からなり、両者の材質・サイズは同一であっても異なっていてもよい。バッキングプレート１６Ｌ，１６Ｒは、任意の導電体からなり、通常は銅系の金属を用いる。スパッタガン・ユニット１４の内側には、後述するマグネトロン放電用の可動磁石（回転磁石群４８）を含む磁界発生機構４２（図１）が設けられる。
　図１において、スパッタガン・ユニット１４の左右両側に減圧可能な真空チャンバ１８Ｌ，１８Ｒが結合される。これらのチャンバ１８Ｌ，１８Ｒは、たとえばアルミニウムからなり、電気的に保安接地されており、ターゲット１２Ｌ，１２Ｒの板面と平行な水平方向（Ｘ方向）にまっすぐ延びる廊下状の処理室２０Ｌ，２０Ｒをそれぞれ形成している。
　チャンバ１８Ｌ，１８Ｒ内には、模式的に点線で示すように、被処理基板である基板ＰL，ＰRをＸ方向で移動させるための基板搬送路２２Ｌ，２２Ｒがそれぞれ敷設されている。たとえば、基板ＰL，ＰRを垂直姿勢に保持する縦型の縦型トレイ２４Ｌ，２４Ｒを基板搬送路２２Ｌ，２２Ｒ上で移動可能とし、リニアモータ（図示せず）等からなる搬送駆動部が縦型トレイ２４Ｌ，２４Ｒを基板ＰL，ＰRと一体に搬送駆動するようになっている。
　両チャンバ１８Ｌ，１８Ｒの側壁、底壁あるいは天井壁には、スパッタガス供給部２６Ｌ，２６Ｒからのガス供給管２８Ｌ，２８Ｒとそれぞれ接続するガス供給口３０Ｌ，３０Ｒや、排気装置３２Ｌ，３２Ｒに通じる排気管３４Ｌ，３４Ｒとそれぞれ接続する排気口３６Ｌ，３６Ｒ等が設けられている。また、図示省略するが、両チャンバ１８Ｌ，１８Ｒの長手方向（Ｘ方向）の両端には基板Ｐを出し入れするための開閉可能な搬入出口が設けられている。
　スパッタガン・ユニット１４の左右両側面に配置されるバッキングプレート１６Ｌ，１６Ｒは、矩形枠状の絶縁体３８Ｌ，３８Ｒを介してチャンバ１８Ｌ，１８Ｒの内側壁の矩形開口４０Ｌ，４０Ｒを閉塞するようにそれぞれ取り付けられる。両バッキングプレート１６Ｌ，１６Ｒには、図示省略するが、チラー装置等より循環供給される冷却媒体を流すための通路が形成されている。
　両バッキングプレート１６Ｌ，１６Ｒの裏側スペース、つまり両者（１６Ｌ，１６Ｒ）の間のスペースに、両ターゲット１２Ｌ，１２Ｒのおもて面上にマグネトロン放電用の漏れ磁界を形成するための磁界発生機構４２が設けられている。この磁界発生機構４２は、１本の柱状回転軸４４の外周面に所定の配列パターンで取り付けられた複数の板状磁石４６からなる回転磁石群４８と、この回転磁石群４８を柱状回転軸４４と一体に回転駆動する回転駆動部（図示せず）と、回転磁石群４８の中の一部の磁石との間で両ターゲット１２Ｌ，１２Ｒのおもて面上に漏れ磁界の一部を形成するための固定外周板磁石５０Ｌ，５０Ｒとを有する。磁界発生機構４２の各部の構成および作用は後に詳述する。
　バッキングプレート１６Ｌ，１６Ｒの裏面には、ターゲット１２Ｌ，１２Ｒの背面側の磁界空間をそれぞれ個別的に覆う筒状の磁性体カバー５２Ｌ，５２Ｒが取り付けられている。これらの磁性体カバー５２Ｌ，５２Ｒは、磁界発生機構４２より両ターゲット１２Ｌ，１２Ｒにそれぞれ与えられる磁界を内側に閉じ込めて相互に隔離するとともに、周囲の外部磁界からの影響を防止（遮断）するための磁気シールドとして機能する。
　さらに、磁界発生機構４２からみて磁性体カバー５２Ｌ，５２Ｒの外側で、放電用の電力を導入するための給電路または伝送路を構成するたとえばアルミニウムからなる筒状の給電体５４Ｌ，５４Ｒがバッキングプレート１６Ｌ，１６Ｒの裏面にそれぞれ取り付けられている。
　放電用の電力を供給する電力供給機構５６は、左右の両ターゲット１２Ｌ，１２Ｒに対してそれぞれ専用の高周波／直流電源を備えている。
　高周波電源５８Ｌは、整合器６０Ｌ、給電線６２Ｌおよび給電体５４Ｌを介して左側のバッキングプレート１６Ｌに電気的に接続されている。第１の直流電源６４Ｌも、給電線６２Ｌおよび給電体５４Ｌを介して左側バッキングプレート１６Ｌに電気的に接続されている。ターゲット１２Ｌが誘電体であるときは、高周波電源５８Ｌのみが使用される。ターゲット１２Ｌが金属であるときは、直流電源６４Ｌのみが使用され、あるいは直流電源６４Ｌと高周波電源５８Ｌが併用される。
　高周波電源５８Ｒは、整合器６０Ｒ、給電線６２Ｒおよび給電体５４Ｒを介して右側のバッキングプレート１６Ｒに電気的に接続されている。第２の直流電源６４Ｒも、給電線６２Ｒおよび給電体５４Ｒを介して右側のバッキングプレート１６Ｒに電気的に接続されている。ターゲット１２Ｒが誘電体であるときは、高周波電源５８Ｒのみが使用される。ターゲット１２Ｒが金属であるときは、直流電源６４Ｒのみが使用され、あるいは直流電源６４Ｒと高周波電源５８Ｒが併用される。
　また、磁界発生機構４２からみて給電体５４Ｌ，５４Ｒの外側でチャンバ１８Ｌ，１８Ｒに導電体カバー６６が取り付けられている。この導電体カバー６６は、左右の給電体５４Ｌ，５４Ｒの間に、さらには左右の磁性体カバー５２Ｌ，５２Ｒの間に割り込むように延びている。この導電体カバー６６は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１８Ｌ，１８Ｒを介して電気的に接地されており、電力供給機構５６より両ターゲット１２Ｌ，１２Ｒにそれぞれ与えられる高周波を相互に隔離するように機能する。
　両チャンバ１８Ｌ，１８Ｒ内において、両ターゲット１２Ｌ，１２Ｒの正面にスパッタ空間６８Ｌ，６８Ｒがそれぞれ設定されるとともに、スパッタ空間６８Ｌ，６８ＲをＸ方向に横切って通過する基板ＰL，ＰRの被処理面上のスパッタ領域を所望の形状・サイズに限定するためのスリット７０Ｌ，７０Ｒがそれぞれ設けられる。スリット７０Ｌ，７０Ｒを形成する板体７２は、たとえばアルミニウム等の導体からなり、物理的かつ電気的にチャンバ１８Ｌ，１８Ｒに結合されており、基板ＰL，ＰRが電気的にフローティング状態にあってもプラズマを効率よく励起させるためのグランドプレートとしての機能も有している。
　図３に、磁界発生機構４２を構成する柱状回転軸４４、回転磁石群４８およびこれを構成する多数の板状磁石４６、固定外周板磁石５０Ｌ（５０Ｒ）、常磁性体７４Ｌ（７４Ｒ）について、その鳥瞰図とバッキングプレート１６Ｌ（１６Ｒ）側から見た状態の平面図を示す。
　柱状回転軸４４は、たとえばNi-Fe系高透磁率合金からなり、図示しない伝動機構を介してモータに接続され、所望の回転数（たとえば６００ｒｐｍ）で回転駆動されるようになっている。
　柱状回転軸４４の外周面は多角形たとえば正八角形となっており、八面体の各面に菱形の板状磁石４６が所定の配列で多数取り付けられている。これらの板状磁石４６には、残留磁束密度が１．１Ｔ程度のSm-Co系焼結磁石あるいは残留磁束密度が１．３Ｔ程度のNd-Fe-Ｂ系焼結磁石を好適に使用できる。板状磁石４６はその板面の垂直方向（板厚方向）に磁化されており、柱状回転軸４４に螺旋状に貼り付けられて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸４４の軸方向に隣り合う螺旋同士が柱状回転軸４４の径方向外側に互いに異なる磁極、すなわちＮ極とＳ極を形成している。いわば、帯状のＮ極と帯状のＳ極とが共通の柱状回転軸４４の外周面に沿って並進しながら螺旋状に巻かれた構造になっている。
　固定外周板磁石５０Ｌ（５０Ｒ）は、ターゲット１２Ｌ（１２Ｒ）に近接した位置で回転磁石群４８を取り囲むように矩形の枠状に形成されており、ターゲット１２Ｌ（１２Ｒ）あるいはバッキングプレート１６Ｌ（１６Ｒ）と対向する側の面がＳ極で反対側の面がＮ極になっている。この固定外周板磁石５０Ｌ（５０Ｒ）も、たとえばNd-Fe-Ｂ系焼結磁石で構成されてよい。
　上記のように柱状回転軸４４に多数の板状磁石４６を螺旋状に配置した場合、図４Ａに示すように、近似的にはターゲット１２Ｌ（１２Ｒ）側と対向する面で帯状に延びる板状磁石４６のＮ極の周りを付近の他の板状磁石４６および固定外周板磁石５０Ｌ（５０Ｒ）のＳ極が囲んでいる。これにより、板状磁石４６のＮ極から出た磁力線の一部は、曲線を描いて、バッキングプレート１６Ｌ（１６Ｒ）２を貫通してターゲット１２Ｌ（１２Ｒ）のおもて面上にいったん抜け出た後、そこから反対方向にバッキングプレート１６Ｌ（１６Ｒ）を通り抜けて付近のＳ極で終端する。ここで、ターゲット１２Ｌ（１２Ｒ）おもて面上の漏れ磁界の中の水平成分が二次電子をローレンツ力で補足するのに寄与する。
　かかる構成の磁界発生機構４２によれば、ターゲット１２Ｌ（１２Ｒ）のおもて面上に、図４Ａ，図４Ｂに点線で示すような楕円ループ状のパターンを有するプラズマリング７６に二次電子ないしプラズマを閉じ込めて、同形状のプラズマリング７６を軸方向に並べて多数生成することができる。これらのプラズマリング７６は、固定外周板磁石５０Ｌ（５０Ｒ）の幅寸法に応じた長軸と螺旋ピッチに応じた短軸とを有する。したがって、ターゲット１２Ｌ（１２Ｒ）の幅寸法に応じて固定外周板磁石５０Ｌ（５０Ｒ）の幅寸法を選定することで、プラズマリング７６の長軸がターゲットの一端から他端までカバーするサイズに調整できる。そして、柱状回転軸４４を回転駆動することにより、その回転方向および回転速度に応じた進行方向および進行速度で各プラズマリング７６を軸方向つまりターゲット長手方向で移動させることができる。
　なお、ターゲット１２Ｌ（１２Ｒ）側から見て固定外周板磁石５０Ｌ（５０Ｒ）の背面には同形の常磁性体７４Ｌ（７４Ｒ）が取り付けられ、この常磁性体７４Ｌ，７４Ｒは常磁性体からなる板状のジョイント７８Ｌ，７８Ｒを介してバッキングプレート１６Ｌ（１６Ｒ）ないし磁性体カバー５２Ｌ（５２Ｒ）に接続されている。固定外周板磁石５０Ｌ（５０Ｒ）の背面（Ｎ極）から出た磁力線は常磁性体７４Ｌ（７４Ｒ）に入り、外部に拡散しないようになっている。
　図５Ａに、回転磁石群４８の別の構成例を示す。この構成例の回転磁石群４８は、Ｎ極とＳ極とがそれぞれ帯状に柱状回転軸４４の外周面に沿って柱状回転軸４４の軸方向の位置を変化させながら一周するような磁極リング８０が柱状回転軸４４の軸方向に一定のピッチで多数形成される配列パターンで、多数の板状磁石４６を柱状回転軸４４の外周面に貼り付けている。
　より詳細には、柱状回転軸４４の軸方向に隣り合う磁極リング（リング状板磁石群）８０同士がおもて面側の磁極を逆極性（Ｎ極，Ｓ極）としており、柱状回転軸４４の周回方向で一周する間に各磁極リング８０の軸方向の位置が所定のパターンで変化している。
　図５Ｂに、柱状回転軸４４の表面および回転磁石群４８の展開図を示す。図示のように、各々の磁極リング８０は、柱状回転軸４４の周回方向に沿って軸方向に変位し、１８０°で所定量（たとえば１ピッチ分）変位し、３６０°で元の位置に戻るパターンとなっている。
　この構成例においては、回転磁石群４８を柱状回転軸４４と一緒に一方向（たとえば時計回り）に回転させると、ターゲット１２Ｌ（１２Ｒ）のおもて面上でプラズマリング７６がターゲット長手方向に往復運動（揺動）する。
　なお、この実施形態の磁界発生機構４２において、回転磁石群４８を構成するＮ極螺旋部（あるいはＮ極リング）とＳ極螺旋部（あるいはＳ極リング）との間で幅サイズやピッチを異ならせる構成も可能である。
　なお、磁界発生機構４２において、固定外周板磁石５０Ｌ（５０Ｒ）を強磁性体で構成することも可能であり、常磁性体７４Ｌ（７４Ｒ）を他の磁性体たとえば強磁性体に置き換える構成も可能である。
　次に、このマグネトロンスパッタ装置の全体的な動作を説明する。このマグネトロンスパッタ装置を稼動させるときは、スパッタガス供給部２６Ｌ，２６Ｒよりスパッタガス（たとえばＡｒガス）を所定の流量で気密状態のチャンバ１８Ｌ，１８Ｒ内に導入し、排気装置３２Ｌ，３２Ｒによりチャンバ１８Ｌ，１８Ｒ内の圧力を設定値にする。さらに、高周波電源５８Ｌ，５８Ｒおよび／または直流電源６４Ｌ，６４Ｒをオンにして、所定周波数（たとえば１３．５６ＭＨｚ）の高周波および／または直流電圧を所定のパワーでカソードの両ターゲット１２Ｌ，１２Ｒにそれぞれ印加する。
　また、スパッタガン・ユニット１４内の磁界発生機構４２をオンにして、ターゲット１２Ｌ，１２Ｒのおもて面付近にマグネトロン放電によって生成されるプラズマをリング状に閉じ込め、かつリング状のプラズマ（プラズマリング）を所定方向（ターゲット長手方向つまりＺ方向）で移動させる。プラズマリングからのイオンの入射によってターゲット１２Ｌ，１２Ｒのおもて面からそれぞれスパッタ粒子が放出される。
　一方、チャンバ１８Ｌ，１８Ｒ内では、縦型トレイ２４Ｌ，２４Ｒが基板ＰL，ＰRを垂直姿勢に保持して基板搬送路２２Ｌ，２２ＲをＸ方向に移動し、基板ＰL，ＰRがスパッタ空間６８Ｌ，６８ＲをＸ方向に横切って通過する。これにより、ターゲット１２Ｌ，１２Ｒから放出されてスリット７０Ｌ，７０Ｒを通り抜けたスパッタ粒子は、スパッタ空間６８Ｌ，６８Ｒを通過する基板ＰL，ＰRの被処理面に入射してそこに堆積する。
　このような走査方式によりＸ方向で基板ＰL，ＰRの一端から他端までスパッタ成膜が同時に施され、基板ＰL，ＰRの被処理面全体に同時に薄膜が形成される。上記したようにターゲット１２Ｌ，１２Ｒの材質は各々独立に選定可能であり、一台の装置で２枚の基板ＰL，ＰR上に同一材質あるいは異種材質の薄膜を同時形成することができる。
　また、マグネトロン放電特性に最も影響する磁界発生機構４２が左右のチャンバ１８Ｌ，１８Ｒに対して共通であるため、チャンバ１８Ｌ，１８Ｒ間の機差をなくすことも可能である。
　なお、左右のチャンバ１８Ｌ，１８Ｒ内の基板搬送路２２Ｌ，２２Ｒ上で基板ＰL，ＰRを移動させる向きを互いに逆にすることも可能である。
　上述したように、この実施形態のマグネトロンスパッタ装置は、略直方体形状を有する単一のスパッタガン・ユニット１４の相対向する２面（左側面／右側面）に双子のターゲット１２Ｌ，１２Ｒを備え、スパッタガン・ユニット１４の左右両側で２枚の基板Ｐi，Ｐj上に同一材質あるいは異種材質の薄膜を同時形成することが可能であり、コンパクトな装置構造でありながら、装置一台で装置二台分のスループットないし生産効率を実現することができる。
　この実施形態の一応用例として、図６に示すように、基板Ｐi，Ｐjの移動方向（Ｘ方向）に沿って複数台のスパッタガン・ユニット１４(1)，１４(2)，・・を一列または直列に配置する構成により、本発明による生産効率の倍増効果を一層高めることができる。
［第２の実施形態］
　次に、図７～図９Ｄにつき、本実施形態のマグネトロンスパッタ装置１０の好適な一適用例として有機ＥＬディスプレイ製造用のインラインシステムを説明する。
　図７に示すように、このインラインシステムは、一方向（Ｘ方向）に左右２列で、一対のローダ１００Ｌ，１００Ｒ、一対のクリーニング装置１０２Ｌ，１０２Ｒ、一対の多層式有機層蒸着装置１０４Ｌ，１０４Ｒ、一対のＬi蒸着装置１０６Ｌ，１０６Ｒ、一対の第１横／縦姿勢変換装置１０８Ｌ(1)，１０８Ｒ(1)、縦型の第１マグネトロンスパッタ装置１０(1)、一対の第１縦／横姿勢変換装置１１０Ｌ(1)，１１０Ｒ(1)、一対のエッチング装置１１２Ｌ，１１２Ｒ、一対の第１封止膜ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置１１４Ｌ(1)，１１４Ｒ(1)、一対の第２横／縦姿勢変換装置１０８Ｌ(2)，１０８Ｒ(2)、縦型の第２マグネトロンスパッタ装置１０(2)、一対の第２縦／横姿勢変換装置１１０Ｌ(2)，１１０Ｒ(2)、一対の第２封止膜ＣＶＤ装置１１４Ｌ(2)，１１４Ｒ(2)および一対のアンローダ１１６Ｌ，１１６Ｒをこの順に並べて配置している。
　上記ライン上の装置群の中で、初段のローダ１００Ｌ，１００Ｒは、大気圧の下で未処理の基板ＰL，ＰRを導入し、室内を大気圧状態から減圧状態にしたうえで、基板ＰL，ＰRを後段のクリーニング装置１０２Ｌ，１０２Ｒへ送る。クリーニング装置１０２Ｌ，１０２Ｒから第２封止膜ＣＶＤ装置１１４Ｌ(2)，１１４Ｒ(2)までの装置は、いずれも減圧処理装置または減圧姿勢変換装置である。最後段のアンローダ１１６Ｌ，１１６Ｒは、減圧下で処理済の基板ＰL，ＰRを第２封止膜ＣＶＤ装置１１４Ｌ(2)，１１４Ｒ(2)から受け取り、室内を減圧状態から大気圧状態にしたうえで、基板ＰL，ＰRを大気圧下の外に搬出する。
　なお、図７において、ＰLは左側のプロセスライン（１００Ｌ～１１６Ｌ）上で一連の処理を受ける基板を示し、ＰRは右側のプロセスライン（１００Ｒ～１１６Ｒ）上で一連の処理を受ける基板を示す。
　図８Ａ～図９Ｄにつき、このインラインシステムにおける有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する。
　先ず、ローダ１００Ｌ，１００Ｒに搬入される基板ＰL，ＰRは、たとえばガラスなどの透明な板材またはシート等からなり、図８Ａに示すように、その素子形成面１２０上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明な導電性材料からなる陽電極１２２と、後の工程で形成される陰電極１２８の引き出し線１２４とを予め形成している。
　基板ＰL，ＰRは、水平な姿勢でローダ１００Ｌ，１００Ｒに搬入され、水平姿勢を保ったまま隣室のクリーニング装置１０２Ｌ，１０２Ｒで被処理面をたとえばドライクリーニング法でクリーニングされる。
　次に、基板ＰL，ＰRは多層式有機層蒸着装置１０４Ｌ，１０４Ｒの室内で水平姿勢を保ったままＸ方向に搬送され、その間に蒸着法により基板上に有機層が多層（たとえば６層）に重ねて形成される。すなわち、図８Ｂに示すように、陽電極１２２、引き出し線１２４および基板ＰL，ＰRの素子形成面１２０の露出部を覆うように、発光層（有機ＥＬ層）を含む６層の有機層１２６が形成される。なお、この蒸着処理にあたっては、マスクは用いず、実質的に基板の全面に有機層１２６を被着する。
　また、この蒸着プロセスは、基板ＰL，ＰRの被処理面を上に向けて、つまりフェースアップで行われる。このフェースアップ方式の蒸着を行うために、多層式有機層蒸着装置１０４Ｌ，１０４Ｒは、気体からなる成膜原料ガスを先ず基板Ｐ上まで輸送し、基板ＰL，ＰR上からその成膜原料ガスを供給するように構成されている。
　基板ＰL，ＰRは、多層式有機層蒸着装置１０４Ｌ，１０４Ｒで多層構造の有機層１２６を全面被着された後、Ｌi蒸着装置１０６Ｌ，１０６Ｒに移され、そこで有機層１２６の上に仕事関数調整層として機能するＬi膜（図示せず）を蒸着法で被着される。その後、基板ＰL，ＰRは、第１横／縦姿勢変換装置１０８Ｌ(1)，１０８Ｒ(1)内で水平姿勢から垂直姿勢に変わり、本実施形態による第１の縦型マグネトロンスパッタ装置１０(1)へ送られる。
　このマグネトロンスパッタ装置１０(1)では、たとえばパターンマスクを用いたスパッタリング法により、図８Ｃに示すように、たとえばＡg膜からなる陰電極１２８が基板ＰL，ＰR上に形成される。
　次いで、基板ＰL，ＰRは、第１縦／横姿勢変換装置１１０Ｌ(1)，１１０Ｒ(1)内で垂直姿勢から水平姿勢に変わり、水平姿勢でエッチング装置１１２Ｌ，１１２Ｒに搬入される。エッチング装置１１２Ｌ，１１２Ｒは、パターニングされている陰電極１２８をマスクにして、たとえばプラズマエッチング法により有機層１２６をエッチング加工して、図９Ａに示すように、有機層１２６をパターニングする。このエッチング工程は、基板ＰL，ＰRの被処理面を上に向けてフェースアップで行われてよい。
　次に、基板ＰL，ＰRは第１封止膜ＣＶＤ装置１１４Ｌ(1)，１１４Ｒ(1)に移され、そこでパターンマスクを用いたＣＶＤ法によりフェースアップで基板ＰL，ＰR上に保護膜が形成される。すなわち、図９Ｂに示すように、陽電極１２２の一部と、有機層１２６および陰電極１２８を覆うように、たとえば窒化シリコン（ＳiＮ）からなる絶縁性の保護膜１３０がパターニング形成される。
　次に、基板ＰL，ＰRは、第２横／縦姿勢変換装置１０８Ｌ(2)，１０８Ｒ(2)内で水平姿勢から垂直姿勢に変わり、本実施形態による第２の縦型マグネトロンスパッタ装置１０(2)に搬入される。
　このマグネトロンスパッタ装置１０(2)では、たとえばパターンマスクを用いたスパッタリング法により、図９Ｃに示すように、陰電極１２８と引き出し線１２４とを当該開口部を介して電気的に接続する接続線１３２がパターニング形成される。
　次いで、基板ＰL，ＰRは、第２縦／横姿勢変換装置１１０Ｌ(2)，１１０Ｒ(2)内で垂直姿勢から水平姿勢に変わり、水平姿勢で第２封止膜ＣＶＤ装置１１４Ｌ(2)，１１４Ｒ(2)に搬入される。第２封止膜ＣＶＤ装置１１４Ｌ(2)，１１４Ｒ(2)では、パターンマスクを用いたＣＶＤ法によりフェースアップで基板ＰL，ＰR上に保護膜が形成される。すなわち、図９Ｄに示すように、接続線１３２と引き出し線１２４の一部を覆うように、たとえば窒化シリコン（ＳiＮ）からなる絶縁性の保護膜１３４が形成される。
　これで、このインラインシステムにおける一連の処理工程が終了し、処理済の基板ＰL，ＰRはアンローダ１１６Ｌ，１１６Ｒより搬出される。
　上記のように、このインラインシステムでは、２台の縦型マグネトロンスパッタ装置１０(1)，１０(2)がそれぞれ左右２列のプロセスライン上で同時に稼動し、各々一台で２台分の働きをしている。
　また、たとえば、実施形態のマグネトロンスパッタ装置１０の１台当たりのタクトタイムが他の処理装置の１台当たりのタクトタイムよりも著しく短い場合は、タクトタイムを揃えるようにプロセスラインのレイアウトを変形することができる。たとえば、有機層成膜処理部における基板Ｐ一枚分の有機層成膜処理に要する時間が６分であり、マグネトロンスパッタ装置１０における基板Ｐ一枚分のスパッタ成膜処理に要する時間が３分であるとする。この場合は、有機層成膜処理部を並列に４ライン設け、それら４ラインに対してマグネトロンスパッタ装置１０を１台で済ますことができる。
　また、実施形態のマグネトロンスパッタ装置１０は、基板Ｐを垂直（起立）姿勢にして成膜処理を行うため、この点でもフットプリントが小さくなっており、さらにはスパッタガン・ユニット１４内部（特に磁界発生機構４２）に容易にアクセス可能であり、メンテナンス性もすぐれている。さらに、大型基板の反り量の管理も容易であり、大型基板を用いる有機ＥＬディスプレイの生産性が向上するという利点もある。
［第３の実施形態］
　図１０に、本実施形態のマグネトロンスパッタ装置１０を含む有機ＥＬディスプレイ製造用のインラインシステムの別のレイアウトを示す。
　このシステムは、各一台のローダ１００、クリーニング装置１０２、第１横／縦姿勢変換装置１０８(1)、縦型のマグネトロンスパッタ装置１０（特に右側チャンバ１８Ｒ）、第１縦／横姿勢変換装置１１０(1)、多層式有機層蒸着装置１０４をこの順にＸ方向の一方の向きに一列に並べて配置するとともに、矢印１４０で示すように折り返して、Ｘ方向の逆の向きにＬi蒸着装置１０６、第２横／縦姿勢変換装置１０８(2)、マグネトロンスパッタ装置１０（特に左側チャンバ１８Ｌ）、第２縦／横姿勢変換装置１１０(2)、・・、アンローダ１１６をこの順に一列に並べて配置している。
　このシステムにおいては、ＩＴＯ膜の無い基板Ｐをローダ１００に搬入し、マグネトロンスパッタ装置１０の右側チャンバ１８Ｒでパターンマスクを用いて基板Ｐ上に陽電極１２２（ＩＴＯ膜）を形成する。この場合、右側のターゲットであるターゲット１２Ｒ（図１）の母材にはＩＴＯが用いられる。
　次いで、第１縦／横姿勢変換装置１１０(1)で基板Ｐの姿勢を垂直から水平に変えて、多層式有機層蒸着装置１０４で多層構造の有機層を形成する。次いで、基板反転装置（図示せず）により矢印１４０で示すように基板Ｐの向きを反転してから、Ｌi蒸着装置１０６で多層構造の有機層およびＬi層を基板Ｐ上に順次形成する。そして、第２横／縦姿勢変換装置１０８(2)で基板Ｐの姿勢を水平から垂直に変え、マグネトロンスパッタ装置１０の左側チャンバ１８Ｌでパターンマスクを用いて基板Ｐ上にＡg陰電極１２８を形成する。この場合、左側のターゲットであるターゲット１２Ｌ（図１）の母材にはＡgが用いられる。
　このように、このシステムでは、１台のマグネトロンスパッタ装置１０において、ＩＴＯ膜形成のスパッタ処理とＡg陰電極形成のスパッタ処理とを各基板Ｐに対しては異なる工程で、異なる基板Ｐ，Ｐに対しては並列的または同時的に施すことができる。
［第４の実施形態］
　図１１に、本実施形態のマグネトロンスパッタ装置１０を含む有機ＥＬディスプレイ製造用のインラインシステムの別のレイアウトを示す。
　このシステムでは、縦型マグネトロンスパッタ装置１０の右側チャンバ１８Ｒで基板Ｐ上に陰電極１２８としてＡg膜を形成し、次いで基板反転装置（図示せず）により矢印１４２で示すように基板Ｐの向きを反転してから、マグネトロンスパッタ装置１０の左側チャンバ１８Ｌで上記Ａg膜上にＡl膜を積層形成する。このように別々のスパッタ成膜室（１８Ｒ，１８Ｌ）でＡg／Ａlの多層膜を形成するほうが、１つのスパッタ室で積層成膜するよりもはっきりと層の分かれた多層膜を形成することができる。
［第５の実施形態］
　次に、図１２および図１３Ａ～図１３Ｆにつき、本実施形態のマグネトロンスパッタ装置１０を太陽電池製造用のインラインシステムに適用した実施形態について説明する。
　図１２に示すように、このインラインシステムは、一方向（Ｘ方向）に左右２列で、一対のローダ１５０Ｌ，１５０Ｒ、一対の第１横／縦姿勢変換装置１５２Ｌ(1)，１５２Ｒ(1)、第１、第２および第３の縦型マグネトロンスパッタ装置１０(1)，１０(2)，１０(3)、一対の第１縦／横姿勢変換装置１５４Ｌ(1)，１５４Ｒ(1)、一対の第１エッチング装置１５６Ｌ(1)，１５６Ｒ(1)、一対の第２横／縦姿勢変換装置１５２Ｌ(2)，１５２Ｒ(2)、第４および第５の縦型マグネトロンスパッタ装置１０(4)，１０(5)、一対の第２縦／横姿勢変換装置１５４Ｌ(2)，１５４Ｒ(2)、一対の第２エッチング装置１５６Ｌ(2)，１５６Ｒ(2)、一対の封止膜ＣＶＤ装置１５８Ｌ，１５８Ｒおよび一対のアンローダ１６０Ｌ，１６０Ｒをこの順に並べて配置している。
　上記ライン上の装置群の中で、第１横／縦姿勢変換装置１５２Ｌ(1)，１５２Ｒ(1)から封止膜ＣＶＤ装置１５８Ｌ，１５８Ｒまでの装置はいずれも減圧処理装置または減圧姿勢変換装置である。
　図１２において、ＰLは左側のプロセスライン（１５０Ｌ～１６０Ｌ）上で一連の処理を受ける基板を示し、ＰRは右側のプロセスライン（１５０Ｒ～１６０Ｒ）上で一連の処理を受ける基板を示す。
　図１３Ａ～図１３Ｆにつき、このインラインシステムにおける太陽電池の製造工程を説明する。
　先ず、ローダ１５０Ｌ，１５０Ｒに搬入される基板ＰL，ＰRは、たとえばガラスなどの透明な板材またはシートからなり、図１３Ａに示すように、ガラス基板１６２の素子形成面上に、たとえばＧe添加のＺnＯからなる透明導電膜１６４を予め形成している。
　基板ＰL，ＰRは、水平な姿勢でローダ１５０Ｌ，１５０Ｒに搬入された後、隣室の第１横／縦姿勢変換装置１５２Ｌ(1)，１５２Ｒ(1)内で水平姿勢から垂直姿勢に変わり、次いで第１、第２および第３のマグネトロンスパッタ装置１０(1)，１０(2)，１０(3)で立て続けにスパッタ成膜処理を受ける。図１３Ｂに示すように、第１のマグネトロンスパッタ装置１０(1)ではｐ型の非晶質シリコン層１６６ｐが形成され、第２のマグネトロンスパッタ装置１０(2)では真性（ｉ型）の非晶質シリコン層１６６ｉが形成され、第３のマグネトロンスパッタ装置１０(3)ではｎ型の非晶質シリコン層１６６ｎが形成される。こうして積層形成されたｐｉｎ構造の非晶質シリコン層（１６６ｐ，１６６ｉ，１６６ｎ）は発電層を構成する。
　次いで、基板ＰL，ＰRは、第１縦／横姿勢変換装置１５４Ｌ(1)，１５４Ｒ(1)内で垂直姿勢から水平姿勢に変わり、水平姿勢で第１エッチング装置１５６Ｌ(1)，１５６Ｒ(1)に搬入される。第１エッチング装置１５６Ｌ(1)，１５６Ｒ(1)は、図１３Ｃに示すように、たとえばレーザエッチングによって発電層（１６６ｐ，１６６ｉ，１６６ｎ）にコンタクトホール１６８を開ける。
　次いで、基板ＰL，ＰRは、第２横／縦姿勢変換装置１５２Ｌ(1)，１５２Ｒ(1)内で水平姿勢から垂直姿勢に変わり、次いで第４および第５のマグネトロンスパッタ装置１０(4)，１０(5)で立て続けにスパッタ成膜処理を受ける。図１３Ｄに示すように、第４のマグネトロンスパッタ装置１０(4)では低仕事関数金属として機能するＭg膜１７０が形成され、第５のマグネトロンスパッタ装置１０(5)ではＡｌ電極１７２が形成される。その際、コンタクトホール１６８にＡｌが埋め込まれる。
　次いで、基板ＰL，ＰRは、第２縦／横姿勢変換装置１５４Ｌ(2)，１５４Ｒ(2)内で垂直姿勢から水平姿勢に変わり、水平姿勢で第２エッチング装置１５６Ｌ(2)，１５６Ｒ(2)に搬入される。第２エッチング装置１５６Ｌ(2)，１５６Ｒ(2)は、図１３Ｅに示すように、たとえばレーザエッチングによって電極層（１７０，１７２）および発電層（１６６ｐ，１６６ｉ，１６６ｎ）を貫通する素子分離およびパッシベーション用の溝１７４を形成する。
　次いで、基板ＰL，ＰRは、水平姿勢のまま第２封止膜ＣＶＤ装置１１４Ｌ(2)，１１４Ｒ(2)に搬入される。第２封止膜ＣＶＤ装置１１４Ｌ(2)，１１４Ｒ(2)では、図１３Ｆに示すように、基板ＰL，ＰRの表面を覆うように、たとえば窒化シリコン（ＳiＮ）からなる絶縁性の保護膜１７６が形成される。その際、溝１７４にも保護膜１７６が埋め込まれる。
　これで、このインラインシステムにおける一連の処理工程が終了し、処理済の基板ＰL，ＰRはアンローダ１６０Ｌ，１６０Ｒより大気圧下の外へ搬出される。
　上記のように、この太陽電池製造用のインラインシステムでも、５台の縦型マグネトロンスパッタ装置１０(1)～１０(5)がいずれも左右２列のプロセスライン上で同時に稼動し、各々一台で２台分の働き（全体では５台で１０台分の働き）をしており、スループットの大幅な向上が図られている。
　上記の例はシングル接合型の太陽電池に係るものであったが、本発明は多接合型（タンデム）型の太陽電池にも適用可能である。
　たとえば、図１４に示すタンデム型太陽電池の発電層は、下から順に、それぞれｐｉｎ構造の非晶質シリコン層１８０pin，微結晶シリコンゲルマニウム層１８２pinおよび微結晶ゲルマニウム層１８４pinを積層形成しており、計９層の半導体薄膜からなる。これら３種類のｐｉｎ接合体１８０pin，１８２pin，１８４pinの禁制帯幅または光吸収スペクトルは異なり、太陽光のエネルギーをより無駄なく電力に変換することができる。
　この場合、図１２と同様のレイアウトを採るインラインシステムは、９層構造の発電層を形成するために９台の縦型マグネトロンスパッタ装置１０(1)～１０(９)を直列配置して、各々に左右２列のプロセスライン上で同時に稼動させてよい。また、２層構造の上部電極層（１７０，１７２）を形成するために、上記の例と同様に２台の縦型マグネトロンスパッタ装置１０(10)～１０(11)を直列配置して、各々に左右２列のプロセスライン上で同時に稼動させてよい。したがって、システム全体では、１１台の縦型マグネトロンスパッタ装置１０(1)～１０(11)に２２台分の働きをさせることが可能であり、シングル接合型以上にスループットの大幅な向上が図れる。
［第６の実施形態］
　図１５に、上記シングル接合型太陽電池製造用のインラインシステム（図１２）の一変形例を示す。
　このインラインシステムは、ローダ１５０、第１横／縦姿勢変換装置１５２(1)、縦型の第１、第２および第３マグネトロンスパッタ装置１０(1)，１０(2)，１０(3)（特にそれぞれの右側チャンバ１８Ｒ）、第１縦／横姿勢変換装置１５４(1)、第１エッチング装置１５６(1)をこの順にＸ方向の一方の向きに一列に並べて配置するとともに、矢印１８６で示すように折り返して、Ｘ方向の逆の向きに第２縦／横姿勢変換装置１５４(2)、第１、第２および第３マグネトロンスパッタ装置１０(1)，１０(2)，１０(3)（特にそれぞれの左側チャンバ１８Ｌ）、第２エッチング装置１５６(2)、封止膜ＣＶＤ装置１５８およびアンローダ１６０をこの順に一列に並べて配置している。
　往路のプロセスラインでは、第１、第２および第３マグネトロンスパッタ装置１０(1)，１０(2)，１０(3)のそれぞれの右側チャンバ１８Ｒで、単一の発電層を構成するためのｐ型の非晶質シリコン層１６６ｐ、真性（ｉ型）の非晶質シリコン層１６６ｉおよびｎ型の非晶質シリコン層１６６ｎがそれぞれ形成される。
　復路のプロセスラインでは、第３マグネトロンスパッタ装置１０(3)の左側チャンバ１８Ｌで低仕事関数金属のＭg膜１７０が形成され。第２および第１マグネトロンスパッタ装置１０(2)，１０(1)の左側チャンバ１８Ｌ．１８ＬでＡｌ電極１７２が形成される。
　なお、マグネトロンスパッタ装置１０で形成されるべき一層分の膜厚が比較的大きくて薄膜形成に比較的長い時間を要する場合は、この実施形態あるいは図６のような直列接続のマルチユニット構造を採ることによって１台当たりのタクトタイムを短縮化することができる。
［第７の実施形態］
　図１６に、別の実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置１９０の構成を示す。
　このマグネトロンスパッタ装置１９０は、磁界発生機構４２を取り囲むように複数個たとえば４個のターゲット１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを一体的な多面体（四面体）に組み立て、このターゲット組立体を磁界発生機構４２の柱状回転軸４４の回りに周回（θ）方向でインデックス送りできる構成を有している。
　このマグネトロンスパッタ装置１９０においては、４個のターゲット１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの中のいずれか１つを任意に選択してスパッタ処理空間６８に臨ませ（基板Ｐに対向させ）、スパッタ成膜に供することができるとともに、インデックス送りによって別のターゲットに任意に切り替えることもできる。したがって、たとえば、１枚の基板Ｐに対し、稼動ターゲットとして最初にＡlのターゲット１２Ａを選んでＡｌ層を形成し、次いでインデックス送りによりＴiのターゲット１２Ｂに切り替えて上記Ａｌ層の上にＴi層を積層形成するといった使い方が可能である。このように稼動ターゲットをインデックス送りで切り替えることにより、異種材質または同種材質の薄膜を連続的にスパッタ成膜することができる。
　ターゲット１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、誘電体のフレーム材１９２を介して連結されているバッキングプレート１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄにそれぞれ結合されている。バッキングプレート１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄには、個別の電源（電力供給機構）５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄがスイッチ１９４Ａ，１９４Ｂ，１９４Ｃ，１９４Ｄを介して電気的に接続されている。
　ハウジング１９６は、たとえばアルミニウムからなり、スパッタ処理空間６８に臨む面（図の下面）が開口しており、電気的に接地されている。ハウジング１９６の室内およびスパッタ処理空間６８は減圧状態に保たれており、スパッタガス供給部２６よりスパッタガス（たとえばＡrガス）が供給される。
　通常の使い方において、たとえばターゲット１２Ａが稼動ターゲットに選ばれているときは、スパッタ処理中にスイッチ１９４Ａだけがオンして、他のスイッチ１９４Ｂ，１９４Ｃ，１９４Ｄはすべてオフ状態に置かれ、非稼動ターゲットであるターゲット１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに電力は供給されない。
　しかし、使い方の１つとして、非稼動ターゲットであるターゲット１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのいずれかにも電力を投入して、ハウジング１９６の内壁１９６ａに向けてダミーのスパッタをさせることも可能である。たとえば、部品交換されたばかりの新規ターゲットの表面が酸化している場合は、ダミースパッタによってその酸化膜を除去することが可能であり、このクリーニングの後にスパッタ成膜処理に正式使用してよい。
　このように、ハウジング１９６の室内をダミースパッタ空間に利用することができる。ハウジング１９６の内壁１９６ａは、ダミースパッタによって付着して膜が剥がれないように適度な粗面に形成されてよい。あるいは、ハウジング１９６の内壁１９６ａに防着板（図示せず）を着脱可能に取り付けてもよい。
　なお、スパッタ成膜処理中に、基板Ｐは固定式でスパッタ処理空間６８内で静止していてもよく、あるいは走査式でスパッタ処理空間６８を通過移動してもよい。
［他の実施形態］
　以上好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。
　たとえば、上記した実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置は基板を垂直に起てた姿勢でスパッタ処理を行う縦型装置であったが、基板を他の姿勢たとえば水平に寝かせた姿勢でスパッタ処理を行う横型装置に構成することも可能である。
　また、ターゲットの侵食状態に依らずにターゲット表面の磁場強度が一定に維持されるように、ターゲットと磁界発生機構（特に回転磁石）との距離を一定に保つ機構（たとえば各ターゲット保持機構を独立に変位させる機構）を設けてもよい。
　　１０　　マグネトロンスパッタ装置
　　１２Ｌ，１２Ｒ　　ターゲット
　　１４　　スパッタガン・ユニット
　　１６Ｌ，１６Ｒ　　バッキングプレート
　　１８Ｌ，１８Ｒ　　チャンバ
　　２０Ｌ，２０Ｒ　　処理室
　　２２Ｌ，２２Ｒ　　基板搬送路
　　２４Ｌ，２４Ｒ　　縦型トレイ
　　２６Ｌ，２６Ｒ　　スパッタガス供給部
　　３２Ｌ，３２Ｒ　　排気装置
　　４２　　磁界発生機構
　　４４　　柱状回転軸
　　４６　　板状磁石
　　４８　　回転磁石群
　　５０Ｌ，５０Ｒ　　固定外周磁石
　　５２Ｌ，５２Ｒ　　磁性体カバー
　　５４Ｌ，５４Ｒ　　給電体　
　　５６　　電力供給機構
　　５８Ｌ，５８Ｒ　　高周波電源
　　６４Ｌ，６４Ｒ　　直流電源
　　６８Ｌ，６８Ｒ　　スパッタ空間　
　　１９０　　マグネトロンスパッタ装置
　　１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ　　ターゲット
　　１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ　　バッキングプレート

Claims (20)

  1. 　１本の柱状回転軸の外周面に所定の配列パターンで取り付けられた複数の板状磁石からなる回転磁石群を含み、前記回転磁石群を前記柱状回転軸と一体に回転駆動する磁界発生機構と、
    　各々が前記回転磁石群に背を向けて前記柱状回転軸と平行に延び、前記柱状回転軸の半径方向で相互に重なり合わないように前記回転磁石群の周囲に設けられる複数のターゲット保持機構と、
    　前記複数のターゲット保持機構のおもて面に対向させて被処理基板をそれぞれ個別に出し入れ可能に収容する減圧可能な複数の処理室と、
    　各々の前記処理室内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、
    　各々の前記処理室内で前記スパッタガスのプラズマを生成するために、各々前記ターゲットに放電用の電力を供給する電力供給機構と
    　を有し、
    　前記磁界発生機構により前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成し、前記複数の処理室内でスパッタ処理を可能にした、
    　マグネトロンスパッタ装置。
  2. 　前記柱状回転軸の周囲に設けられる前記ターゲット保持機構は２つであり、それら２つのターゲット保持機構は前記柱状回転軸を挟んで互いに平行に配置される、請求項１に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  3. 　前記磁界発生機構が、前記複数のターゲット保持機構に保持されるターゲットのそれぞれのおもて面上において、前記柱状回転軸の軸方向に対して交わる方向に延びる円形または楕円形のプラズマリングを形成し、前記回転磁石群を回転させることにより前記プラズマリングを前記柱状回転軸の軸方向と平行に移動させる、請求項１または請求項２に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  4. 　前記磁界発生機構が、前記回転磁石群の各々を取り囲むようにそれぞれ配置された複数の固定外周板磁石または強磁性体を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  5. 　前記回転磁石群を構成する板状磁石は、表面がＮ極およびＳ極の一方に磁化されており、表面がＮ極およびＳ極の他方に磁化された他の板状磁石または強磁性体と前記柱状回転軸の外周面に沿って帯状に並進しながら巻かれるような配列パターンで前記柱状回転軸に取り付けられる、請求項４に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  6. 　前記回転磁石群を構成する板状磁石は、板厚方向で磁化されており、Ｎ極とＳ極とがそれぞれ帯状に前記柱状回転軸の外周面に沿って前記柱状回転軸の軸方向の位置を変化させながら一周するかまたは螺旋状に巻かれるような磁極リングが前記柱状回転軸の軸方向に一定のピッチで１つまたは複数形成される配列パターンで前記柱状回転軸に取り付けられ、
    　前記固定外周板磁石は、板厚方向で磁化されており、そのＮ極またはＳ極のいずれか一方の磁極が前記ターゲット保持機構と対向するように配置される、請求項４に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  7. 　前記電力供給機構が、前記複数のターゲット保持機構にそれぞれ個別的に電気的に接続される複数の直流電源を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  8. 　前記電力供給機構が、前記複数のターゲット保持機構にそれぞれ個別的に電気的に接続される複数の高周波電源を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  9. 　前記電力供給機構より前記複数のターゲット保持機構にそれぞれ与えられる高周波を相互に隔離するために、前記複数のターゲット保持機構の背面側の高周波給電部をそれぞれ個別的に覆う電気的に接地された導電体カバーを有する、請求項８に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  10. 　前記複数のターゲット保持機構が、ターゲットを背面側から支持するための複数の導電性バッキングプレートをそれぞれ有し、各々のターゲットを各対応するバッキングプレートを介して前記電力供給機構に電気的に接続する、請求項１～９のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  11. 　前記磁界発生機構より前記複数のターゲット保持機構にそれぞれ与えられる磁界を相互に隔離するために、前記複数のターゲット保持機構の背面側の磁界空間をそれぞれ個別的に覆う複数の磁性体カバーを有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  12. 　各々の前記処理室内で、前記ターゲット保持機構の正面に設けられるスパッタ空間を前記基板が横切って通過するように、前記ターゲット保持機構と平行でかつ前記柱状回転軸の軸方向と交わる方向に前記基板を移動させる基板移動機構を有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  13. 　前記基板移動機構が前記基板を重力の方向に略平行な姿勢で移動させるように、装置各部が配置される、請求項１２に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  14. 　前記柱状回転軸の軸方向が重力の方向に略一致するように、装置各部が配置される、請求項１３に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  15. 　前記複数の処理室の間に前記基板を減圧下で搬送するための搬送室を設けて、前記搬送室を介して各々の前記基板を前記複数の処理室の間で転送し、各々の前記基板に対して各処理室毎の成膜処理をインラインで連続的に施す、請求項１～１４のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  16. 　第１の柱状回転軸の外周面に所定の配列パターンで取り付けられた複数の板状磁石からなる第１の回転磁石群を含み、前記第１の回転磁石群を前記第１の柱状回転軸と一体に回転駆動する第１の磁界発生機構と、
    　前記第１の回転磁石群に背を向けて前記第１の柱状回転軸と平行に延び、前記第１の回転磁石群の片側に配置される第１のターゲット保持機構と、
    　前記第１の回転磁石群に背を向けて前記第１の柱状回転軸と平行に延び、前記第１のターゲット保持機構と平行に向かい合って前記第１の回転磁石群の反対側に配置される第２のターゲット保持機構と、
    　前記第１の柱状回転軸から離間してそれと平行に延びる第２の柱状回転軸の外周面に所定の配列パターンで取り付けられた複数の板状磁石からなる第２の回転磁石群を含み、前記第２の回転磁石群を前記第２の柱状回転軸と一体に回転駆動する第２の磁界発生機構と、
    　前記第２の回転磁石群に背を向けて前記第２の柱状回転軸と平行に延び、前記第１のターゲット保持機構と略面一で前記第２の回転磁石群の片側に配置される第３のターゲット保持機構と、
    　前記第２の回転磁石群に背を向けて前記第２の柱状回転軸と平行に延び、前記第３のターゲット保持機構と平行に向かい合い、かつ前記第２のターゲット保持機構と略面一で前記第２の回転磁石群の反対側に配置される第４のターゲット保持機構と、
    　前記第１、第２、第３および第４のターゲット保持機構のおもて面に対向させて被処理基板を出し入れ可能にそれぞれ収容する減圧可能な第１、第２、第３および第４の処理室と、
    　前記第１、第２、第３および第４の処理室内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、
    　前記第１、第２、第３および第４の処理室内で前記スパッタガスのプラズマを生成するために、前記第１、第２、第３および第４のターゲット保持機構に放電用の電力を供給する電力供給機構と
    　を有し、
    　前記第１の磁界発生機構により第１および第２のターゲット保持機構に対して前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成して、前記第１および第２の処理室内でスパッタ処理を可能にし、
    　前記第２の磁界発生機構により第３および第４のターゲット保持機構に対して前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成して、前記第３および第４の処理室内でスパッタ処理を可能にした、マグネトロンスパッタ装置。
  17. 　前記第１および第３の処理室内で、前記第１および第３のターゲット保持機構の正面にそれぞれ設けられる第１および第３のスパッタ空間を前記第１の被処理基板が横切って順次通過するように、前記第１および第３のターゲット保持機構と平行でかつ前記第１および第２の柱状回転軸の軸方向と直交する方向に前記第１の被処理基板を移動させる第１の基板移動機構と、
    　前記第２および第４の処理室内で、前記第２および第４のターゲット保持機構の正面にそれぞれ設けられる第２および第４のスパッタ空間を前記第２の被処理基板が横切って順次通過するように、前記第２および第４のターゲット保持機構と平行でかつ前記第１および第２の柱状回転軸の軸方向と直交する方向に前記第２の被処理基板を移動させる第２の基板移動機構と、
    　を有する、請求項１６に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  18. 　１本の柱状回転軸の外周面に所定の配列パターンで取り付けられた複数の板磁石からなる回転磁石群を含み、前記回転磁石群を前記柱状回転軸と一体に回転駆動する磁界発生機構と、
    　各々が前記回転磁石群に背を向けて前記柱状回転軸と平行に延び、前記柱状回転軸の半径方向で相互に重なり合わないように前記回転磁石群の周囲に設けられる複数のターゲット保持機構と、
    　前記複数のターゲット保持機構を一括収容し、被処理基板を出し入れ可能に収容する減圧可能な処理室と、
    　前記複数のターゲット保持機構の中の所望の一つを稼動ターゲット保持機構として前記処理室内に設定された正規スパッタ空間と対向する所定の稼動位置に位置合わせするために、前記複数のターゲット保持機構を前記柱状回転軸の周囲で周回方向に一体的に移動させるインデックス送り機構と、
    　前記処理室内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、
    　前記正規スパッタ空間で前記スパッタガスを放電させるために、前記処理室内で前記稼動ターゲット保持機構に放電用の電力を供給する電力供給機構と
    　を有し、
    　前記磁界発生機構により前記稼動ターゲット保持機構に対して前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成し、前記正規スパッタ空間でスパッタ処理を可能にした、マグネトロンスパッタ装置。
  19. 　前記処理室内で、前記複数のターゲット保持機構の中の前記稼動ターゲット保持機構以外の１つまたは複数のターゲット保持機構と対向する位置にダミースパッタ空間を設け、
    　前記電力供給機構が、前記ダミースパッタ空間で前記スパッタガスを放電させるために、前記非稼動ターゲット保持機構にも放電用の電力を供給し、
    　前記磁界発生機構により前記非稼動ターゲット保持機構に対して前記スパッタガスのプラズマを閉じ込めるための磁界を形成し、前記ダミースパッタ空間でダミースパッタを可能にした、請求項１８に記載のマグネトロンスパッタ装置。
  20. 　前記非稼動ターゲットに保持されるターゲットより前記ダミースパッタ空間に放出されたスパッタ粒子を受け止めて堆積させるダミースパッタ防着部を有する、請求項１９に記載のマグネトロンスパッタ装置。
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