WO2012147771A1 - マイクロ波プラズマ生成装置、およびそれを用いたマグネトロンスパッタ成膜装置 - Google Patents

マイクロ波プラズマ生成装置、およびそれを用いたマグネトロンスパッタ成膜装置 Download PDF

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microwave plasma
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建典 笹井
浩孝 豊田
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東海ゴム工業株式会社
国立大学法人名古屋大学
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    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Definitions

  • the present invention relates to a microwave plasma generation apparatus capable of generating microwave plasma under a low pressure, and a magnetron sputtering film forming apparatus using the same.
  • Examples of the film forming method by sputtering include a bipolar sputtering method and a magnetron sputtering method.
  • a bipolar sputtering method using high frequency (RF) there is a problem that the film forming speed is slow and the temperature of the substrate is likely to rise due to irradiation of secondary electrons jumping out of the target. Since the deposition rate is slow, the RF bipolar sputtering method is not suitable for mass production.
  • the magnetron sputtering method secondary electrons ejected from the target are captured by the magnetic field generated on the target surface. For this reason, it is difficult for the temperature of the base material to rise.
  • the deposition rate can be increased.
  • a DC (direct current) magnetron sputtering method (including a DC pulse method) is frequently used from the viewpoint of film forming speed and the like.
  • the DC magnetron sputtering method has a problem that plasma is not stabilized or plasma is not generated unless a constant high voltage is applied to the target. For this reason, usually, a high voltage of several hundred volts is applied to the target. When the applied voltage is high, particles having a large particle size such as cluster particles may be ejected from the target. When particles having a large particle diameter adhere to the substrate, irregularities are generated on the surface of the formed film.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a magnetron sputtering film forming apparatus capable of forming a thin film having a small surface roughness, and a microwave plasma used in the film forming apparatus under low pressure. It is an object of the present invention to provide a microwave plasma generation apparatus capable of generating a plasma.
  • microwave plasma As a result of extensive research on film formation by DC magnetron sputtering, the present inventor irradiates microwave plasma on film formation by plasma generated by magnetron discharge (hereinafter referred to as “magnetron plasma” as appropriate).
  • magnetron sputtering is performed under a constant low pressure where the magnetron plasma is stable in order to suppress the intrusion of impurities and maintain the film quality.
  • the pressure during film formation is preferably about 0.5 to 1.0 Pa.
  • a general microwave plasma generator generates microwave plasma under a relatively high pressure of 5 Pa or more (see, for example, Patent Document 3). For this reason, when a conventional microwave plasma generator is used, it is difficult to generate microwave plasma under a low pressure of 1 Pa or less in which magnetron sputtering is performed. The reason is considered as follows.
  • FIG. 6 is a perspective view of a plasma generation unit in a conventional microwave plasma generation apparatus.
  • the plasma generation unit 9 includes a waveguide 90, a slot antenna 91, and a dielectric unit 92.
  • the slot antenna 91 is disposed so as to close the front opening of the waveguide 90. That is, the slot antenna 91 forms the front wall of the waveguide 90.
  • the slot antenna 91 is formed with a plurality of slot-like slots 910.
  • the dielectric portion 92 is disposed on the front surface (vacuum container side) of the slot antenna 91 so as to cover the slot 910.
  • the microwave transmitted from the right end of the waveguide 90 passes through the slot 910 and is incident on the dielectric portion 92 as indicated by a white arrow Y1 in the front-rear direction in the drawing.
  • the microwave incident on the dielectric portion 92 propagates along the front surface 920 of the dielectric portion 92 as indicated by the white arrow Y2 in the left-right direction in the drawing. Thereby, the microwave plasma P is generated.
  • the incident direction (arrow Y1) of the microwave that enters the dielectric portion 92 from the slot 910 and the front surface 920 of the dielectric portion 92 are orthogonal to each other. For this reason, the microwave incident on the dielectric part 92 is blocked by the generated microwave plasma P and propagates through the front surface 920 of the dielectric part 92 by changing the traveling direction by 90 ° (arrow Y2). As described above, since the microwave is perpendicularly incident on the generated microwave plasma P, the microwave that is the plasma source is difficult to propagate to the microwave plasma P. For this reason, it is considered that plasma generation under low pressure is difficult.
  • the microwave plasma generation apparatus of the present invention is a microwave plasma generation apparatus that generates microwave plasma in a vacuum vessel, and includes a rectangular waveguide that transmits microwaves and one surface of the rectangular waveguide.
  • a slot antenna having a slot through which the microwave passes, and a slot antenna covering the slot, the surface on the plasma generation region side being parallel to the incident direction of the microwave incident from the slot And a dielectric part.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a plasma generation unit in the microwave plasma generation apparatus of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the plasma generation unit (see the first embodiment described later).
  • FIG. 3 is not intended to limit the microwave plasma generation apparatus of the present invention.
  • the plasma generation unit 40 includes a waveguide 41, a slot antenna 42, a dielectric part 43, and a dielectric part fixing plate 44.
  • a tubular body 51 that transmits microwaves is connected to the left end of the waveguide 41.
  • the slot antenna 42 is disposed so as to close the upper opening of the waveguide 41. That is, the slot antenna 42 forms the upper wall of the waveguide 41.
  • the slot antenna 42 is formed with a plurality of slots 420 having a long hole shape.
  • the dielectric portion 43 is disposed on the upper surface of the slot antenna 42 so as to cover the slot 420.
  • the microwave transmitted from the tube part 51 passes through the slot 420 and enters the dielectric part 43 as indicated by the vertical arrow Y1 in the vertical direction in the drawing.
  • the microwave incident on the dielectric portion 43 propagates mainly along the front surface 430 of the dielectric portion 43 as indicated by the white arrow Y2 in the left-right direction in the drawing. Thereby, the microwave plasma P1 is generated.
  • the incident direction of the microwave incident on the dielectric part 43 from the slot 420 is parallel to the front surface 430 (surface on the plasma generation region side) of the dielectric part 43. Since the microwave is incident along the generated microwave plasma P1, the microwave that is the plasma source easily propagates to the microwave plasma P1. For this reason, it is considered that plasma can be generated even under a low pressure of 1 Pa or less. Therefore, according to the microwave plasma generation apparatus of the present invention, microwave plasma can be generated even under a low pressure. Therefore, when the microwave plasma generation apparatus of the present invention is used, film formation by magnetron plasma can be performed while irradiating microwave plasma. The film formation by magnetron plasma will be described in detail in (6) below.
  • microwave plasma generation apparatus of the present invention generates the microwave plasma under a pressure of 0.5 Pa to 100 Pa.
  • microwave plasma can be generated under a low pressure of about 0.5 to 1.0 Pa suitable for magnetron sputtering.
  • a support plate disposed on the back surface of the dielectric portion and supporting the dielectric portion, and a plasma disposed on the back surface of the support plate.
  • a permanent magnet that forms a magnetic field in the generation region, and it is preferable to generate ECR plasma while generating electron cyclotron resonance (ECR) by the microwave propagating from the dielectric portion into the magnetic field.
  • ECR electron cyclotron resonance
  • the surface on the plasma generation region side is referred to as “front surface”, and the surface facing away from the surface is referred to as “back surface”.
  • microwaves are incident along the generated microwave plasma (configuration (1) above), and ECR plasma is generated while generating electron cyclotron resonance (ECR).
  • ECR electron cyclotron resonance
  • FIG. 5 shows a perspective view of a plasma generation unit in the microwave plasma generation apparatus of this configuration.
  • members corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 5 is a figure which shows one Embodiment of a plasma production
  • FIG. 5 is not intended to limit the microwave plasma generation apparatus of the present invention.
  • the plasma generation unit 40 includes a waveguide 41, a slot antenna 42, a dielectric part 43, a support plate 45, and a permanent magnet 46.
  • a tubular body 51 that transmits microwaves is connected to the left end of the waveguide 41.
  • the slot antenna 42 is disposed so as to close the upper opening of the waveguide 41. That is, the slot antenna 42 forms the upper wall of the waveguide 41.
  • the slot antenna 42 is formed with a plurality of slots 420 having a long hole shape.
  • the dielectric portion 43 is disposed on the upper surface of the slot antenna 42 so as to cover the slot 420.
  • the microwave transmitted from the tube part 51 passes through the slot 420 and enters the dielectric part 43 as indicated by the vertical arrow Y1 in the vertical direction in the figure.
  • the microwave incident on the dielectric portion 43 propagates mainly along the front surface 430 of the dielectric portion 43 as indicated by the white arrow Y2 in the left-right direction in the drawing. Thereby, microwave plasma is generated.
  • the incident direction of the microwave incident on the dielectric part 43 from the slot 420 is parallel to the front surface 430 (surface on the plasma generation region side) of the dielectric part 43. Since the microwave is incident along the generated microwave plasma, the microwave that is the plasma source easily propagates to the microwave plasma.
  • each of the eight permanent magnets 46 is arranged behind the dielectric portion 43 via the support plate 45.
  • Each of the eight permanent magnets 46 has an N pole on the front side and an S pole on the rear side.
  • Magnetic field lines M are generated from each permanent magnet 46 toward the front. Thereby, a magnetic field is formed in front of the dielectric part 43 (plasma generation region).
  • Electrons in the generated microwave plasma perform a clockwise turning motion with respect to the direction of the magnetic force line M in accordance with the cyclotron angular frequency ⁇ ce .
  • the microwave propagating in the microwave plasma excites a clockwise circular polarization called an electron cyclotron wave.
  • the electron cyclotron wave propagates forward and its angular frequency ⁇ matches the cyclotron angular frequency ⁇ ce , the electron cyclotron wave is attenuated and wave energy is absorbed by the electrons. That is, ECR occurs.
  • ECR occurs when the frequency of the microwave is 2.45 GHz, ECR occurs at a magnetic flux density of 0.0875T.
  • Electrons whose energy has been increased by ECR collide with surrounding neutral particles while being restrained by the magnetic lines of force M. Thereby, neutral particles are ionized one after another. Electrons generated by ionization are also accelerated by ECR and further ionize neutral particles. In this way, high-density ECR plasma P1 ECR is generated in front of the dielectric portion 43.
  • the microwave is incident along the generated microwave plasma and the plasma density is increased by using the ECR.
  • Patent Document 4 discloses an ECR plasma generation apparatus using a microwave.
  • a magnetic field is formed by an air-core coil.
  • an air-core coil is used, it is restricted by the coil diameter or the like, and thus plasma cannot be generated over a long and wide area.
  • a long ECR plasma can be generated by arranging slots in the longitudinal direction using a long rectangular waveguide. Therefore, a large-area thin film can be formed by incorporating it into a magnetron sputtering film forming apparatus.
  • the magnetron sputtering film forming apparatus will be described in detail in (8) below.
  • the support plate may have a cooling means for suppressing a temperature increase of the permanent magnet.
  • the permanent magnet is arranged on the back side of the dielectric part via the support plate. For this reason, when generating plasma, the temperature of the permanent magnet is likely to rise. When the temperature of the permanent magnet is equal to or higher than the Curie temperature, the magnetism is lost. According to this structure, the temperature rise of a permanent magnet is suppressed by the cooling means of a support plate. For this reason, there is little possibility that the magnetism of a permanent magnet will be lost. Therefore, according to this configuration, a stable magnetic field can be formed.
  • the microwave plasma generation apparatus having the above configuration (3) or (4) can generate the plasma under a pressure of 0.05 Pa to 100 Pa. In order to spread the generated plasma, it is desirable to generate the plasma under a pressure of 0.05 Pa to 10 Pa.
  • a first magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention comprises a substrate, a target, and magnetic field forming means for forming a magnetic field on the surface of the target, and the plasma is generated by plasma generated by magnetron discharge.
  • the first magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention film formation by magnetron plasma is performed while irradiating microwave plasma.
  • microwave plasma is irradiated between the substrate and the target, the magnetron plasma can be stably maintained even when the applied voltage is lowered.
  • jumping out of a target having a large particle diameter such as cluster particles from the target can be suppressed.
  • the variation in the particle diameter of the sputtered particles is suppressed, and the unevenness on the surface of the formed thin film can be reduced.
  • the microwave plasma generation apparatus having the above configuration (1) or (2), it is possible to generate and irradiate microwave plasma even under a low pressure of 1 Pa or less. Therefore, according to the first magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention, it is possible to form a thin film having a small surface irregularity while maintaining the film quality.
  • the thin film is preferably formed under a pressure of 0.5 Pa or more and 3 Pa or less.
  • the magnetron plasma By making the inside of the vacuum vessel a high vacuum state of 3 Pa or less, the magnetron plasma can be stabilized, the impurity penetration can be suppressed, and the mean free path can be lengthened. Thereby, the film quality of the formed thin film improves.
  • a second magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention comprises a base material, a target, and a magnetic field forming means for forming a magnetic field on the surface of the target, and the plasma is generated by plasma generated by magnetron discharge.
  • a microwave generation device is provided, and the microwave plasma generation device irradiates ECR plasma between the substrate and the target.
  • the second magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention film formation by magnetron plasma is performed while irradiating ECR plasma.
  • the ECR plasma is irradiated between the substrate and the target, the magnetron plasma can be stably maintained even when the applied voltage is lowered.
  • jumping out of a target having a large particle diameter such as cluster particles from the target can be suppressed.
  • the variation in the particle diameter of the sputtered particles is suppressed, and the unevenness on the surface of the formed thin film can be reduced.
  • ECR plasma is irradiated, sputtered particles are miniaturized. For this reason, a finer thin film can be formed.
  • microwave plasma generation apparatus having any one of the above configurations (3) to (5), plasma can be generated even under a low pressure of 1 Pa or less, and even under an extremely low pressure of 0.1 Pa or less. . Therefore, by performing magnetron sputtering under a lower pressure, it is possible to suppress the intrusion of impurities and to increase the mean free path of the target particles. Thereby, the film quality of the formed thin film improves.
  • the above-mentioned patent document 5 discloses a magnetron sputtering film forming apparatus using ECR.
  • a magnet is disposed on the back side of a base material to be formed, and ECR plasma is generated near the surface of the base material.
  • the thickness of the thin film formed tends to vary.
  • the thin film is easily colored.
  • the microwave is radiated
  • a permanent magnet is disposed on the back surface side of the dielectric portion, and the microwave is passed along the surface of the dielectric portion. Propagate. That is, no permanent magnet is disposed in the vicinity of the base material. Therefore, according to the second magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention, the above problem in the magnetron sputtering film forming apparatus of Patent Document 5 does not occur.
  • the thin film is formed under a pressure of 0.05 Pa or more and 3 Pa or less.
  • the magnetron plasma is stabilized, the intrusion of impurities can be suppressed, and the average free path of the target particles can be lengthened. Thereby, the film quality of the formed thin film improves.
  • generation apparatus which comprises the same magnetron sputter film-forming apparatus. It is sectional drawing of the front-back direction of the magnetron sputtering film-forming apparatus of 2nd embodiment. It is a perspective view of the plasma production
  • FIG. 1 is a cross-sectional view in the left-right direction of the magnetron sputtering film forming apparatus of this embodiment.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view in the front-rear direction of the magnetron sputtering film forming apparatus.
  • FIG. 3 is a perspective view of a plasma generation unit in the microwave plasma generation apparatus constituting the magnetron sputtering film forming apparatus.
  • the magnetron sputtering film forming apparatus 1 includes a vacuum vessel 8, a base material 20, a base material support member 21, a target 30, a backing plate 31, and permanent magnets 32a to 32c.
  • the cathode 33 and the microwave plasma generator 4 are provided.
  • the magnetron sputtering film forming apparatus 1 is included in the first magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention.
  • the vacuum vessel 8 is made of aluminum steel and has a rectangular parallelepiped box shape.
  • a gas supply hole 80 is formed in the left wall of the vacuum vessel 8.
  • the gas supply hole 80 is connected to a downstream end of a gas supply pipe (not shown) for supplying argon (Ar) gas into the vacuum vessel 8.
  • An exhaust hole 82 is formed in the lower wall of the vacuum vessel 8.
  • a vacuum exhaust device (not shown) for exhausting the gas inside the vacuum vessel 8 is connected to the exhaust hole 82.
  • the base material support member 21 has a table portion 210 and a pair of leg portions 211.
  • the table part 210 is made of stainless steel and has a hollow rectangular plate shape.
  • the table portion 210 is filled with a cooling liquid.
  • the table unit 210 is cooled by circulating the coolant.
  • the pair of leg portions 211 are arranged on the upper surface of the table portion 210 so as to be separated in the left-right direction.
  • Each of the pair of leg portions 211 is made of stainless steel and has a cylindrical shape.
  • the outer peripheral surfaces of the pair of leg portions 211 are covered with an insulating layer.
  • the table part 210 is attached to the upper wall of the vacuum vessel 8 via a pair of leg parts 211.
  • the substrate 20 is a polyethylene terephthalate (PET) film and has a rectangular shape.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the base material 20 is attached to the lower surface of the table unit 210.
  • the cathode 33 is made of stainless steel and has a rectangular parallelepiped box shape opening upward.
  • an earth shield 34 is disposed around the cathode 33, the target 30, and the backing plate 31, an earth shield 34 is disposed.
  • the cathode 33 is disposed on the lower surface of the vacuum vessel 8 via the earth shield 34.
  • the cathode 33 is connected to a DC pulse power source 35.
  • the permanent magnets 32a to 32c are arranged inside the cathode 33. Each of the permanent magnets 32a to 32c has a long rectangular parallelepiped shape. The permanent magnets 32a to 32c are spaced apart in the front-rear direction and are arranged in parallel to each other. As for the permanent magnet 32a and the permanent magnet 32c, the upper side is the S pole and the lower side is the N pole. As for the permanent magnet 32b, the upper side is the N pole and the lower side is the S pole. A magnetic field is formed on the surface of the target 30 by the permanent magnets 32a to 32c. The permanent magnets 32a to 32c are included in the magnetic field forming means in the present invention.
  • the backing plate 31 is made of copper and has a rectangular plate shape.
  • the backing plate 31 is disposed so as to cover the upper opening of the cathode 33.
  • the target 30 is a composite oxide (ITO) of indium oxide and tin oxide, and has a rectangular thin plate shape.
  • the target 30 is disposed on the upper surface of the backing plate 31.
  • the target 30 is disposed to face the base material 20.
  • the microwave plasma generation apparatus 4 includes a plasma generation unit 40 and a microwave transmission unit 50.
  • the microwave transmission unit 50 includes a tube unit 51, a microwave power source 52, a microwave oscillator 53, an isolator 54, a power monitor 55, and an EH matching unit 56.
  • the microwave oscillator 53, the isolator 54, the power monitor 55, and the EH matching unit 56 are connected by the tube part 51.
  • the tube unit 51 is connected to the rear side of the waveguide 41 of the plasma generation unit 40 through a waveguide hole formed in the rear wall of the vacuum vessel 8.
  • the plasma generation unit 40 includes a waveguide 41, a slot antenna 42, a dielectric part 43, and a dielectric part fixing plate 44.
  • the waveguide 41 is made of aluminum and has a rectangular parallelepiped box shape opening upward.
  • the waveguide 41 extends in the left-right direction.
  • the waveguide 41 is included in the rectangular waveguide in the present invention.
  • the slot antenna 42 is made of aluminum and has a rectangular plate shape.
  • the slot antenna 42 closes the opening of the waveguide 41 from above. That is, the slot antenna 42 forms the upper wall of the waveguide 41.
  • Four slots 420 are formed in the slot antenna 42.
  • the slot 420 has a long hole shape extending in the left-right direction.
  • the slot 420 is disposed at a position where the electric field is strong.
  • the dielectric part 43 is made of quartz and has a rectangular parallelepiped shape.
  • the dielectric part 43 is disposed on the front side of the upper surface of the slot antenna 42.
  • the dielectric part 43 covers the slot 420 from above.
  • the front surface 430 of the dielectric portion 43 is disposed in parallel to the incident direction Y1 of the microwave incident from the slot 420.
  • the front surface 430 is included in the surface on the plasma generation region side in the dielectric portion.
  • the dielectric portion fixing plate 44 is made of stainless steel and has a flat plate shape.
  • the dielectric portion fixing plate 44 is disposed on the upper surface of the slot antenna 42 so as to be in contact with the rear surface (back surface) of the dielectric portion 43.
  • the dielectric part fixing plate 44 supports the dielectric part 43 from behind.
  • the generated microwave propagates in the tubular body portion 51.
  • the isolator 54 suppresses the microwave reflected from the plasma generation unit 40 from returning to the microwave oscillator 53.
  • the power monitor 55 monitors the output of the generated microwave and the output of the reflected microwave.
  • the EH matching device 56 adjusts the amount of reflected microwaves.
  • the microwaves that have passed through the tube part 51 propagate inside the waveguide 41.
  • the microwave propagating inside the waveguide 41 enters the slot 420 of the slot antenna 42.
  • the light passes through the slot 420 and enters the dielectric portion 43.
  • the microwave that has entered the dielectric portion 43 propagates mainly along the front surface 430 of the dielectric portion 43, as indicated by a hollow arrow Y2 in FIG. Due to the strong electric field of the microwave, the argon gas in the vacuum vessel 8 is ionized, and the microwave plasma P ⁇ b> 1 is generated in front of the dielectric portion 43. Thereafter, while maintaining the generation of the microwave plasma P1, the flow rate of the argon gas is adjusted so that the pressure in the vacuum vessel 8 becomes about 0.7 Pa.
  • the DC pulse power supply 35 is turned on and a voltage is applied to the cathode 33.
  • the magnetron discharge generated thereby ionizes the argon gas, and magnetron plasma P ⁇ b> 2 is generated above the target 30.
  • the target 30 is sputtered by magnetron plasma P2 (argon ions), and sputtered particles are sputtered from the target 30.
  • the sputtered particles that have jumped out of the target 30 scatter toward the base material 20 and adhere to the lower surface of the base material 20, thereby forming a thin film.
  • the microwave plasma P1 is irradiated between the base material 20 and the target 30 (including the magnetron plasma P2 generation region).
  • the microwave plasma generation apparatus 4 in the microwave plasma generation apparatus 4, the front surface 430 of the dielectric portion 43 is disposed perpendicular to the slot antenna 42. Thereby, the incident direction Y1 of the microwave that enters the dielectric portion 43 from the slot 420 is parallel to the front surface 430 of the dielectric portion 43. Thus, since the microwave is incident along the generated microwave plasma P1, the microwave that is the plasma source easily propagates to the microwave plasma P1. Therefore, according to the microwave plasma generator 4, the microwave plasma P1 can be generated even under a low pressure of about 0.7 Pa.
  • the waveguide 41 has a long box shape extending in the left-right direction.
  • the slots 420 are arranged in series in the left-right direction. Therefore, according to the microwave plasma generator 4, the long microwave plasma P1 can be generated.
  • the sputter film formation by the magnetron plasma P2 can be performed while irradiating the microwave plasma P1.
  • the magnetron plasma P2 can be stably maintained even when the applied voltage is lowered.
  • jumping out from the target 30 of particles having a large particle diameter such as cluster particles can be suppressed.
  • the variation in the particle diameter of the sputtered particles is suppressed, and the unevenness on the surface of the formed thin film can be reduced.
  • the magnetron plasma can be stabilized, the impurity penetration can be suppressed, and the mean free path can be lengthened. Thereby, the film quality of the formed thin film improves.
  • the microwave plasma generator 4 can generate a long microwave plasma P1. For this reason, according to the magnetron sputtering film-forming apparatus 1, a long and large-area thin film can be formed.
  • ⁇ Second embodiment> [Magnetron sputtering deposition system]
  • the difference between the magnetron sputtering film forming apparatus of the present embodiment and the magnetron sputtering film forming apparatus of the first embodiment is that the configuration of the plasma generating unit of the microwave plasma generating apparatus is changed and microwave plasma using ECR is used. It is a point to generate. Therefore, the difference will be mainly described here.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view in the front-rear direction of the magnetron sputtering film forming apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of a plasma generation unit in the microwave plasma generation apparatus constituting the magnetron sputtering film forming apparatus. 4, members corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 5, the members corresponding to those in FIG.
  • the magnetron sputtering film forming apparatus 1 includes a vacuum vessel 8, a base material 20, a base material support member 21, a target 30, a backing plate 31, and permanent magnets 32a to 32c.
  • the cathode 33 and the microwave plasma generator 4 are provided.
  • the magnetron sputter film forming apparatus 1 is included in the second magnetron sputter film forming apparatus of the present invention.
  • the configuration other than the plasma generation unit 40 of the microwave plasma generation apparatus 4 is the same as that of the first embodiment. Therefore, the description is omitted here.
  • the plasma generation unit 40 includes a waveguide 41, a slot antenna 42, a dielectric unit 43, a support plate 45, and a permanent magnet 46.
  • the configurations of the waveguide 41, the slot antenna 42, and the dielectric part 43 are the same as those in the first embodiment.
  • the support plate 45 is made of stainless steel and has a flat plate shape.
  • the support plate 45 is disposed on the upper surface of the slot antenna 42 so as to be in contact with the rear surface (back surface) of the dielectric portion 43.
  • a refrigerant passage 450 is formed inside the support plate 45.
  • the refrigerant passage 450 has a U shape extending in the left-right direction.
  • the right end of the refrigerant passage 450 is connected to the cooling pipe 451.
  • the refrigerant passage 450 is connected to a heat exchanger and a pump (both not shown) outside the vacuum vessel 8 via a cooling pipe 451.
  • the coolant circulates in the path of the refrigerant passage 450 ⁇ the cooling pipe 451 ⁇ the heat exchanger ⁇ the pump ⁇ the cooling pipe 451 ⁇ the refrigerant passage 450 again.
  • the support plate 45 is cooled by the circulation of the coolant.
  • the coolant passage 450 and the coolant are included in the cooling means for suppressing the temperature increase of the permanent magnet 46.
  • the permanent magnet 46 is a neodymium magnet and has a rectangular parallelepiped shape. Eight permanent magnets 46 are arranged on the rear surface (back surface) of the support plate 45. The eight permanent magnets 46 are arranged in series continuously in the left-right direction. Each of the eight permanent magnets 46 has an N pole on the front side and an S pole on the rear side. Magnetic field lines M are generated from each permanent magnet 46 toward the front. Thereby, a magnetic field is formed in the plasma generation region in front of the dielectric part 43.
  • the vacuum exhaust device (not shown) is operated to exhaust the gas inside the vacuum vessel 8 from the exhaust hole 82, and Reduce the pressure inside.
  • argon gas is supplied into the vacuum vessel 8 from the gas supply pipe, and the pressure in the vacuum vessel 8 is set to 0.2 Pa.
  • the microwave power source 52 is turned on.
  • the microwave oscillator 53 generates a microwave having a frequency of 2.45 GHz. The generated microwave propagates in the tubular body portion 51.
  • the isolator 54 suppresses the microwave reflected from the plasma generation unit 40 from returning to the microwave oscillator 53.
  • the power monitor 55 monitors the output of the generated microwave and the output of the reflected microwave.
  • the EH matching device 56 adjusts the amount of reflected microwaves.
  • the microwaves that have passed through the tube part 51 propagate inside the waveguide 41.
  • the microwave propagating inside the waveguide 41 enters the slot 420 of the slot antenna 42.
  • the microwave that has entered the dielectric portion 43 propagates mainly along the front surface 430 of the dielectric portion 43, as indicated by a hollow arrow Y2 in FIG. Due to the strong electric field of the microwave, the argon gas in the vacuum vessel 8 is ionized, and microwave plasma is generated in front of the dielectric portion 43.
  • Electrons in the generated microwave plasma perform a clockwise turning motion with respect to the direction of the magnetic force line M in accordance with the cyclotron angular frequency.
  • the microwave propagating through the microwave plasma excites the electron cyclotron wave.
  • the angular frequency of the electron cyclotron wave is a magnetic flux density of 0.0875T, which matches the cyclotron angular frequency. This causes ECR.
  • Electrons whose energy has been increased by ECR collide with surrounding neutral particles while being restrained by magnetic field lines M. Thereby, neutral particles are ionized one after another. Electrons generated by ionization are also accelerated by ECR and further ionize neutral particles. In this way, high-density ECR plasma P1 ECR is generated in front of the dielectric portion 43.
  • the DC pulse power supply 35 is turned on and a voltage is applied to the cathode 33.
  • the magnetron discharge generated thereby ionizes the argon gas, and magnetron plasma P ⁇ b> 2 is generated above the target 30.
  • the target 30 is sputtered by magnetron plasma P2 (argon ions), and sputtered particles are sputtered from the target 30.
  • the sputtered particles that have jumped out of the target 30 scatter toward the base material 20 and adhere to the lower surface of the base material 20, thereby forming a thin film.
  • the ECR plasma P1 ECR is irradiated between the substrate 20 and the target 30 (including the magnetron plasma P2 generation region).
  • the microwave plasma generating apparatus and magnetron sputtering film forming apparatus of the present embodiment have the same operational effects as the microwave plasma generating apparatus and magnetron sputtering film forming apparatus of the first embodiment with respect to the parts having the same configuration.
  • the incident direction Y1 of the microwave that enters the dielectric part 43 from the slot 420 is parallel to the front surface 430 of the dielectric part 43. In this case, the microwave is incident along the generated microwave plasma. Therefore, the microwave that is the plasma source is easily propagated to the microwave plasma.
  • a magnetic field is formed in front of the dielectric portion 43.
  • the magnetic field lines M extend forward from the dielectric part 43.
  • ECR is generated.
  • a high-density ECR plasma P1 ECR is generated in front of the dielectric portion 43.
  • the microwave is incident along the generated microwave plasma, and the plasma density is increased by using ECR, so that even under a low pressure of about 0.2 Pa.
  • ECR plasma P1 ECR can be generated.
  • the eight permanent magnets 46 are disposed on the rear surface of the support plate 45.
  • a refrigerant passage 450 is formed inside the support plate 45.
  • the support plate 45 is cooled by circulating the coolant through the coolant passage 450. For this reason, it is difficult for the temperature of the permanent magnet 46 to rise. Therefore, the possibility that the magnetism of the permanent magnet 46 is lost due to the temperature rise is small. Therefore, a stable magnetic field is formed even during plasma generation.
  • sputtering film formation by the magnetron plasma P2 can be performed while irradiating the ECR plasma P1 ECR .
  • the magnetron plasma P2 can be stably maintained even when the applied voltage is lowered.
  • jumping out from the target 30 of particles having a large particle diameter such as cluster particles can be suppressed.
  • the variation in the particle diameter of the sputtered particles is suppressed, and the unevenness on the surface of the formed thin film can be reduced.
  • the ECR plasma P1 ECR is irradiated, the sputtered particles are miniaturized. For this reason, a finer thin film can be formed.
  • the magnetron plasma P2 can be stabilized, the intrusion of impurities can be suppressed, and the average free path of the target particles can be lengthened. Thereby, the film quality of the formed thin film improves.
  • the ECR plasma P1 ECR can be stably generated even under a low pressure. For this reason, in the state which made the pressure in the vacuum vessel 8 0.2 Pa, the production
  • the eight permanent magnets 46 are disposed behind the dielectric part 43. Then, the microwave is propagated in the magnetic field formed in front of the dielectric part 43. For this reason, the microwave easily propagates uniformly throughout the plasma generation region. Further, compared to the case where the permanent magnet 46 is disposed on the back side of the substrate 20 (the upper surface of the table unit 210), the variation in the thickness of the thin film formed is small. Moreover, coloring of the thin film is also suppressed.
  • the target material is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the type of thin film to be formed.
  • the substrate on which the thin film is formed may be appropriately selected according to the application.
  • the material of the slot antenna, the number of slots, shape, arrangement, etc. are not particularly limited.
  • the material of the slot antenna may be a nonmagnetic metal, and may be stainless steel or brass in addition to aluminum.
  • the slots may be arranged in two or more rows instead of one row.
  • the number of slots may be odd or even.
  • the slots may be arranged in a zigzag shape by changing the arrangement angle of the slots.
  • the material and shape of the dielectric part are not particularly limited.
  • a material of the dielectric portion a material having a low dielectric constant and hardly absorbing microwaves is desirable.
  • aluminum oxide (alumina) other than quartz is suitable.
  • the material and shape of the support plate are not particularly limited.
  • the coolant passage and the coolant are arranged as the cooling means for the support plate.
  • the structure of the cooling means for the support plate is not particularly limited.
  • the support plate does not need to have a cooling means.
  • the shape, type, number, arrangement form, etc. of the permanent magnet that forms a magnetic field in front of the dielectric are not particularly limited as long as ECR can be generated.
  • only one permanent magnet may be disposed, or a plurality of permanent magnets may be disposed in two or more rows.
  • another permanent magnet may be arranged so as to face the plasma generation unit with the plasma generation region interposed therebetween.
  • the permanent magnets may be arranged on the front wall of the vacuum vessel 8 in FIG. 4 so as to face the eight permanent magnets 46.
  • the permanent magnet to be added is arranged so that the front side is an N pole and the rear side is an S pole.
  • the N poles of the eight permanent magnets 46 and the S poles of the additional permanent magnets face each other. Therefore, it is possible to generate the ECR plasma P1 ECR having more directivity.
  • the support plate of the second embodiment having the coolant passage and the coolant may be disposed on the rear side (plasma generation region side) of the permanent magnet.
  • a microwave with a frequency of 2.45 GHz was used.
  • the frequency of the microwave is not limited to the 2.45 GHz band, and any frequency band may be used as long as it is a frequency band of 300 MHz to 100 GHz. Examples of the frequency band in this range include 8.35 GHz, 1.98 GHz, 915 MHz, and the like.
  • the material and shape of the vacuum vessel, the substrate support member, the backing plate, and the cathode are not particularly limited.
  • the vacuum vessel may be made of metal, and it is desirable to employ a highly conductive material among them.
  • the table portion of the substrate support member may not be cooled.
  • a nonmagnetic conductive material may be used for the backing plate.
  • a metal material such as copper having high conductivity and heat conductivity is desirable.
  • metals such as aluminum can be used in addition to stainless steel.
  • the configuration of the magnetic field forming means for forming the magnetic field on the surface of the target is not limited to the above embodiment.
  • the type and arrangement of the permanent magnet may be determined as appropriate.
  • the N pole and S pole of each permanent magnet may be the reverse of the above embodiment.
  • the film was formed under a pressure of 0.7 Pa
  • the film was formed under a pressure of 0.2 Pa
  • the pressure of the film forming process is not limited to the pressure.
  • the film forming process may be performed under an optimum pressure as appropriate.
  • 0.5 Pa to 3 Pa is suitable.
  • 2nd embodiment which irradiates with ECR plasma 0.05 Pa or more and 3 Pa or less are suitable.
  • gas to be supplied in addition to argon, helium (He), neon (Ne), krypton (Kr), xenon (Xe) and other rare gases, nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), hydrogen ( H 2 ) or the like may be used. Two or more kinds of gases may be mixed and used.
  • Example 1 The microwave plasma generation under the low pressure of the microwave plasma generation apparatus 4 of the first embodiment was examined.
  • the reference numerals of the members in the following processing correspond to those shown in FIGS.
  • the evacuation device (not shown) was operated to exhaust the gas inside the vacuum vessel 8 from the exhaust hole 82, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 8 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa.
  • argon gas was supplied into the vacuum vessel 8, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 100 Pa.
  • the microwave power source 52 was turned on, and the microwave plasma P1 was generated by the oscillated microwave having an output of 1.4 kW.
  • the flow rate of the argon gas is reduced, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 is changed from 50 Pa ⁇ 25 Pa ⁇ 13 Pa ⁇ 7 Pa ⁇ 4 Pa ⁇ 2 Pa ⁇ 1 Pa ⁇ 0.5 Pa, and the generation state of the microwave plasma P1 is visually confirmed under each pressure. did.
  • the microwave plasma P1 was stably generated under any pressure.
  • the reflection of the microwave returning toward the microwave oscillator 53 was 0.1 kW or less.
  • Example 2 The ECR plasma generation under the low pressure of the microwave plasma generation apparatus 4 of the second embodiment was examined.
  • the reference numerals of the members in the following processing correspond to those shown in FIGS.
  • the evacuation device (not shown) was operated to exhaust the gas inside the vacuum vessel 8 from the exhaust hole 82, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 8 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa.
  • argon gas was supplied into the vacuum vessel 8, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 100 Pa.
  • the microwave power source 52 was turned on, and ECR plasma P1 ECR was generated by the oscillated microwave having an output of 1.4 kW.
  • the plasma generation unit 40 of the microwave plasma generation apparatus 4 was changed to a conventional plasma generation unit 9 (see FIG. 6), and microwave plasma generation under a low pressure was examined in the same manner as in the first embodiment.
  • the internal pressure of the vacuum vessel 8 was 4 Pa
  • the generated microwave plasma P became unstable and started blinking.
  • the reflection of the microwave returning toward the microwave oscillator 53 was 0.5 kW or more.
  • the internal pressure of the vacuum vessel 8 became 2 Pa, plasma generation could not be continued and the microwave plasma P disappeared.
  • the microwave plasma P could not be generated at 1 Pa or less.
  • Example 1 An ITO film was formed on the surface of the PET film by the magnetron sputtering film forming apparatus 1 of the first embodiment.
  • the reference numerals of members in the following film forming process correspond to those in FIGS.
  • the evacuation device (not shown) was operated to exhaust the gas inside the vacuum vessel 8 from the exhaust hole 82, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 8 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa.
  • argon gas was supplied into the vacuum vessel 8, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 25 Pa.
  • the microwave power source 52 was turned on, and the microwave plasma P1 was generated by the oscillated microwave having an output of 1.4 kW.
  • the flow rate of argon gas was immediately reduced, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 0.65 Pa. Further, a small amount of oxygen gas was supplied into the vacuum vessel 8, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 0.67 Pa. At this time, the microwave plasma P1 was stably generated, and the reflection of the microwave was 0.1 kW or less.
  • the DC pulse power supply 35 (RPG-100, Pulsed DC Plasma Generator, manufactured by Nippon MKS Co., Ltd.) is turned on under the setting conditions of output 1500 W, frequency 100 kHz, pulse width 3056 ns, and voltage is applied to the cathode 33.
  • magnetron plasma P2 was generated.
  • the target 30 was sputtered by the magnetron plasma P2, and the microwave plasma P1 was irradiated to form an ITO film on the surface of the substrate 20 (PET film).
  • the voltage at the time of film formation is 260 V (the voltage is automatically controlled by the DC pulse power supply 35. The same applies hereinafter), and the applied voltage can be reduced by about 20% compared to Comparative Example 1 below. did it.
  • the internal pressure of the vacuum vessel 8 is set to 0.67 Pa
  • the DC pulse power supply 35 (same as above) is turned on under the setting conditions of output 1500 W, frequency 100 kHz, pulse width 3056 ns. After that, an attempt was made to generate microwave plasma, but plasma could not be generated.
  • the magnetron plasma P2 was generated under the same conditions as in Example 1 without operating the microwave plasma generator 4 (without generating the microwave plasma P1). And the target 30 was sputtered
  • Example 2 An ITO film was formed on the surface of the PET film by the magnetron sputtering film forming apparatus 1 of the second embodiment.
  • the reference numerals of members in the following film forming process correspond to those shown in FIGS.
  • the evacuation device (not shown) was operated to exhaust the gas inside the vacuum vessel 8 from the exhaust hole 82, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 8 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa.
  • argon gas was supplied into the vacuum vessel 8 so that the internal pressure of the vacuum vessel 8 was 0.2 Pa.
  • the microwave power source 52 was turned on, and ECR plasma P1 ECR was generated by the oscillated microwave having an output of 1.4 kW.
  • the DC pulse power source 35 was turned on under the setting conditions of an output of 1500 W, a frequency of 100 kHz, and a pulse width of 3056 ns, and a voltage was applied to the cathode 33 to generate a magnetron plasma P2. Then, the target 30 was sputtered with the magnetron plasma P2, and the ECR plasma P1 ECR was irradiated to form an ITO film on the surface of the substrate 20 (PET film). The voltage during film formation was 270 V, and the applied voltage could be reduced by about 10% compared to Comparative Example 2 below.
  • the magnetron plasma P2 was generated under the same conditions as in Example 2 without operating the microwave plasma generator 4 (without generating the ECR plasma P1 ECR ). And the target 30 was sputtered
  • Example 3 ECR plasma P1 An ITO film was formed on the surface of the PET film in the same manner as in Example 2 except that the internal pressure of the vacuum vessel 8 when generating ECR was reduced to 0.1 Pa. That is, first, the gas inside the vacuum vessel 8 was discharged from the exhaust hole 82, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 8 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa. Next, argon gas was supplied into the vacuum vessel 8, and the internal pressure of the vacuum vessel 8 was set to 0.1 Pa. Subsequently, the microwave power source 52 was turned on, and ECR plasma P1 ECR was generated by the oscillated microwave having an output of 1.4 kW.
  • the DC pulse power source 35 was turned on and a voltage was applied to the cathode 33 to generate magnetron plasma P2. Then, the target 30 was sputtered with the magnetron plasma P2, and the ECR plasma P1 ECR was irradiated to form an ITO film on the surface of the substrate 20 (PET film). The voltage during film formation was 290 V, and the magnetron plasma P2 did not disappear as in Comparative Example 3 below.
  • the microwave plasma generator 4 was not operated (the ECR plasma P1 ECR was not generated), and the generation of the magnetron plasma P2 was tried under the same conditions as in Example 3. However, magnetron plasma could not be generated.
  • the microwave plasma generating apparatus of the present invention and the magnetron sputtering film forming apparatus using the same are used for forming a transparent conductive film used for, for example, a touch panel, a display, LED (light emitting diode) illumination, a solar battery, electronic paper, and the like. Useful.

Abstract

　マイクロ波プラズマ生成装置（４）は、マイクロ波を伝送する矩形導波管（４１）と、該マイクロ波が通過するスロット（４２０）を有するスロットアンテナ（４２）と、スロット（４２０）を覆うように配置され、プラズマ生成領域側の表面はスロット（４２０）から入射する該マイクロ波の入射方向に平行である誘電体部（４３）と、を備える。マイクロ波プラズマ生成装置（４）は、１Ｐａ以下の低圧下でマイクロ波プラズマ（Ｐ１）を生成可能である。マグネトロンスパッタ成膜装置（１）は、マイクロ波プラズマ生成装置（４）を備え、基材（２０）とターゲット（３０）との間にマイクロ波プラズマ（Ｐ１）を照射しながら、マグネトロンプラズマ（Ｐ２）による成膜を行う。マグネトロンスパッタ成膜装置（１）によると、表面の凹凸が小さい薄膜を形成することができる。

Description

マイクロ波プラズマ生成装置、およびそれを用いたマグネトロンスパッタ成膜装置
　本発明は、低圧下でマイクロ波プラズマを生成可能なマイクロ波プラズマ生成装置、およびそれを用いたマグネトロンスパッタ成膜装置に関する。
　スパッタによる成膜方法としては、二極スパッタ法や、マグネトロンスパッタ法等がある。例えば、高周波（ＲＦ）を利用した二極スパッタ法においては、成膜速度が遅い、ターゲットから飛び出した二次電子の照射で基材の温度が上昇しやすい、という問題がある。成膜速度が遅いため、ＲＦ二極スパッタ法は、量産には適さない。一方、マグネトロンスパッタ法によると、ターゲット表面に発生した磁場により、ターゲットから飛び出した二次電子が捕らえられる。このため、基材の温度が上昇しにくい。また、捕らえた二次電子でガスのイオン化が促進されるため、成膜速度を速くすることができる。（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平６－５７４２２号公報 特開２０１０－３７６５６号公報 特開２００５－１９７３７１号公報 特開平７－６９９８号公報 特開２００３－３０１２６８号公報
　マグネトロンスパッタ法のなかでは、ＤＣ（直流）マグネトロンスパッタ法（ＤＣパルス方式を含む）が、成膜速度等の観点から多用されている。しかし、ＤＣマグネトロンスパッタ法には、ターゲットに一定の高電圧を印加しないと、プラズマが安定しなかったり、プラズマが生成しないという不具合がある。このため、通常は、ターゲットに数百ボルトの高電圧を印加する。印加電圧が高いと、ターゲットから、クラスター粒子のような粒子径の大きな粒子が飛び出す場合がある。粒子径の大きな粒子が基材に付着すると、形成された膜の表面に凹凸が生じてしまう。膜の表面の凹凸が大きい場合、凹部に酸素等が吸着しやすくなり、膜自身や、膜と接する相手材を劣化させるおそれがある。また、凸部により、相手材を劣化させるおそれがある。
　本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、表面の凹凸が小さい薄膜を形成することができるマグネトロンスパッタ成膜装置、および当該成膜装置に用いられ、低圧下でマイクロ波プラズマを生成可能なマイクロ波プラズマ生成装置を提供することを課題とする。
　（１）本発明者は、ＤＣマグネトロンスパッタ法による成膜について鋭意研究を重ねた結果、マグネトロン放電で生成したプラズマ（以下、適宜「マグネトロンプラズマ」と称す）による成膜を、マイクロ波プラズマを照射しながら行えば、印加電圧を下げることができ、上記課題を解決できるという見地に至った。しかしながら、通常、マグネトロンスパッタは、不純物の侵入を抑制して膜質を維持するために、マグネトロンプラズマが安定な一定の低圧下で行われる。成膜時の圧力としては、０．５～１．０Ｐａ程度が望ましい。一方、一般的なマイクロ波プラズマ生成装置は、５Ｐａ以上の比較的高圧下でマイクロ波プラズマを生成する（例えば、特許文献３参照）。このため、従来のマイクロ波プラズマ生成装置を用いた場合、マグネトロンスパッタを行う１Ｐａ以下の低圧下では、マイクロ波プラズマを生成することが難しい。この理由は、次のように考えられる。
　図６に、従来のマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図を示す。図６に示すように、プラズマ生成部９は、導波管９０と、スロットアンテナ９１と、誘電体部９２と、を有している。スロットアンテナ９１は、導波管９０の前方開口部を塞ぐように配置されている。すなわち、スロットアンテナ９１は、導波管９０の前壁を形成している。スロットアンテナ９１には、複数の長孔状のスロット９１０が形成されている。誘電体部９２は、スロット９１０を覆うように、スロットアンテナ９１の前面（真空容器側）に配置されている。導波管９０の右端から伝送されたマイクロ波は、図中前後方向の白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット９１０を通過して、誘電体部９２に入射する。誘電体部９２に入射したマイクロ波は、図中左右方向の白抜き矢印Ｙ２で示すように、誘電体部９２の前面９２０に沿って伝播する。これにより、マイクロ波プラズマＰが生成される。
　ここで、スロット９１０から誘電体部９２へ入射するマイクロ波の入射方向（矢印Ｙ１）と、誘電体部９２の前面９２０と、は直交する。このため、誘電体部９２に入射したマイクロ波は、生成したマイクロ波プラズマＰに遮られ、進行方向を９０°変えて、誘電体部９２の前面９２０を伝播する（矢印Ｙ２）。このように、生成したマイクロ波プラズマＰに対して垂直にマイクロ波が入射するため、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマＰに伝播しにくい。このため、低圧下でのプラズマ生成が難しいと考えられる。
　そこで、本発明者は、生成するマイクロ波プラズマに対するマイクロ波の入射方向に着目し、１Ｐａ以下の低圧下でもマイクロ波プラズマを生成することができるマイクロ波プラズマ生成装置を開発した。すなわち、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置は、真空容器内にマイクロ波プラズマを生成するマイクロ波プラズマ生成装置であって、マイクロ波を伝送する矩形導波管と、該矩形導波管の一面に配置され、該マイクロ波が通過するスロットを有するスロットアンテナと、該スロットアンテナの該スロットを覆うように配置され、プラズマ生成領域側の表面は該スロットから入射する該マイクロ波の入射方向に平行である誘電体部と、を備えることを特徴とする。
　図３に、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図を示す。なお、図３は、プラズマ生成部の一実施形態を示す図である（後述する第一実施形態参照）。図３は、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置を、何ら限定するものではない。
　図３に示すように、プラズマ生成部４０は、導波管４１と、スロットアンテナ４２と、誘電体部４３と、誘電体部固定板４４と、を有している。導波管４１の左端後方には、マイクロ波を伝送する管体部５１が接続されている。スロットアンテナ４２は、導波管４１の上方開口部を塞ぐように配置されている。すなわち、スロットアンテナ４２は、導波管４１の上壁を形成している。スロットアンテナ４２には、複数の長孔状のスロット４２０が形成されている。誘電体部４３は、スロット４２０を覆うように、スロットアンテナ４２の上面に配置されている。管体部５１から伝送されたマイクロ波は、図中上下方向の白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット４２０を通過して、誘電体部４３に入射する。誘電体部４３に入射したマイクロ波は、図中左右方向の白抜き矢印Ｙ２で示すように、主に誘電体部４３の前面４３０に沿って伝播する。これにより、マイクロ波プラズマＰ１が生成される。ここで、スロット４２０から誘電体部４３に入射するマイクロ波の入射方向は、誘電体部４３の前面４３０（プラズマ生成領域側の表面）に平行である。生成したマイクロ波プラズマＰ１に沿ってマイクロ波を入射させるため、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマＰ１に伝播しやすい。このため、１Ｐａ以下の低圧下においてもプラズマ生成が可能になると考えられる。したがって、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置によると、低圧下においてもマイクロ波プラズマを生成することができる。よって、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置を用いると、マイクロ波プラズマを照射しながら、マグネトロンプラズマによる成膜を行うことができる。マグネトロンプラズマによる成膜については、後の（６）において詳しく説明する。
　（２）上記（１）の構成において、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置は、０．５Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力下で前記マイクロ波プラズマを生成することが望ましい。本構成によると、マグネトロンスパッタに好適な０．５～１．０Ｐａ程度の低圧下で、マイクロ波プラズマを生成することができる。
　（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、さらに、前記誘電体部の裏面に配置され該誘電体部を支持する支持板と、該支持板の裏面に配置され前記プラズマ生成領域に磁場を形成する永久磁石と、を備え、該誘電体部から該磁場中に伝播する前記マイクロ波により電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を発生させながらＥＣＲプラズマを生成する構成とする方がよい。
　本構成のマイクロ波プラズマ生成装置においては、プラズマ生成領域側の面を「表面」とし、表面に背向する面を「裏面」と称する。本構成においては、生成するマイクロ波プラズマに沿ってマイクロ波を入射させる（上記（１）の構成）と共に、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を発生させながらＥＣＲプラズマを生成する。以下に、本構成のマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の一例を説明する。
　図５に、本構成のマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図を示す。図５中、図３と対応する部材は、同じ符号で示す。なお、図５は、プラズマ生成部の一実施形態を示す図である（後述する第二実施形態参照）。図５は、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置を、何ら限定するものではない。
　図５に示すように、プラズマ生成部４０は、導波管４１と、スロットアンテナ４２と、誘電体部４３と、支持板４５と、永久磁石４６と、を有している。導波管４１の左端後方には、マイクロ波を伝送する管体部５１が接続されている。スロットアンテナ４２は、導波管４１の上方開口部を塞ぐように配置されている。すなわち、スロットアンテナ４２は、導波管４１の上壁を形成している。スロットアンテナ４２には、複数の長孔状のスロット４２０が形成されている。誘電体部４３は、スロット４２０を覆うように、スロットアンテナ４２の上面に配置されている。
　管体部５１から伝送されたマイクロ波は、図中上下方向の白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット４２０を通過して、誘電体部４３に入射する。誘電体部４３に入射したマイクロ波は、図中左右方向の白抜き矢印Ｙ２で示すように、主に誘電体部４３の前面４３０に沿って伝播する。これにより、マイクロ波プラズマが生成される。ここで、スロット４２０から誘電体部４３に入射するマイクロ波の入射方向は、誘電体部４３の前面４３０（プラズマ生成領域側の表面）に平行である。生成したマイクロ波プラズマに沿ってマイクロ波が入射するため、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマに伝播しやすい。
　また、誘電体部４３の後方には、支持板４５を介して、永久磁石４６が八つ配置されている。八つの永久磁石４６は、いずれも前側がＮ極、後側がＳ極である。各々の永久磁石４６から前方に向かって、磁力線Ｍが生じている。これにより、誘電体部４３の前方（プラズマ生成領域）には、磁場が形成されている。
　生成したマイクロ波プラズマ中の電子は、サイクロトロン角周波数ωｃｅに従って、磁力線Ｍ方向に対して右回りの旋回運動を行う。一方、マイクロ波プラズマ中を伝播するマイクロ波は、電子サイクロトロン波と呼ばれる右回りの円偏波を励起する。電子サイクロトロン波が前方に伝播し、その角周波数ωがサイクロトロン角周波数ωｃｅに一致すると、電子サイクロトロン波が減衰し、波動エネルギーが電子に吸収される。すなわち、ＥＣＲが生じる。例えば、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合、磁束密度０．０８７５Ｔで、ＥＣＲが生じる。ＥＣＲによりエネルギーが増大した電子は、磁力線Ｍに拘束されながら、周辺の中性粒子と衝突する。これにより、中性粒子が次々に電離する。電離により生じた電子も、ＥＣＲにより加速され、さらに中性粒子を電離させる。このようにして、誘電体部４３の前方に、高密度のＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲが生成される。
　このように、本構成のマイクロ波プラズマ生成装置によると、生成するマイクロ波プラズマに沿ってマイクロ波を入射させると共に、ＥＣＲを利用してプラズマ密度を大きくすることにより、１Ｐａ以下の低圧下、さらには０．１Ｐａ以下の極低圧下においても、プラズマを生成することができる。したがって、本構成のマイクロ波プラズマ生成装置を用いると、低圧下あるいは極低圧下でＥＣＲプラズマを照射しながら、マグネトロンプラズマによる成膜を行うことが可能になる。
　なお、上記特許文献４には、マイクロ波を用いたＥＣＲプラズマ生成装置が開示されている。特許文献４のＥＣＲプラズマ生成装置においては、空芯コイルにより磁場を形成している。しかしながら、空芯コイルを用いると、コイル径等に規制されるため、長尺状の広範囲にプラズマを生成することができない。この点、本構成のマイクロ波プラズマ生成装置によると、長尺状の矩形導波管を用いて、長手方向にスロットを配置することにより、長尺状のＥＣＲプラズマを生成することができる。したがって、マグネトロンスパッタ成膜装置に組み込むことにより、大面積の薄膜を形成することができる。マグネトロンスパッタ成膜装置については、後の（８）において詳しく説明する。
　（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記支持板は、前記永久磁石の温度上昇を抑制するための冷却手段を有する構成とする方がよい。
　永久磁石は、支持板を介して誘電体部の裏面側に配置される。このため、プラズマを生成する際、永久磁石の温度が上昇しやすい。永久磁石の温度がキュリー温度以上になると、磁性が失われてしまう。本構成によると、支持板の冷却手段により、永久磁石の温度上昇が抑制される。このため、永久磁石の磁性が失われるおそれは小さい。したがって、本構成によると、安定した磁場を形成することができる。
　（５）上記（３）または（４）の構成のマイクロ波プラズマ生成装置は、０．０５Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力下で前記プラズマを生成可能である。なお、生成したプラズマを広げるためには、０．０５Ｐａ以上１０Ｐａ以下の圧力下で前記プラズマを生成することが望ましい。
　（６）本発明の第一のマグネトロンスパッタ成膜装置は、基材と、ターゲットと、該ターゲットの表面に磁界を形成するための磁界形成手段と、を備え、マグネトロン放電で生成したプラズマにより該ターゲットをスパッタし、飛び出したスパッタ粒子を該基材の表面に付着させて薄膜を形成するマグネトロンスパッタ成膜装置であって、さらに、上記（１）または（２）の構成のマイクロ波プラズマ生成装置を備え、該マイクロ波プラズマ生成装置は、該基材と該ターゲットとの間にマイクロ波プラズマを照射することを特徴とする。
　本発明の第一のマグネトロンスパッタ成膜装置においては、マグネトロンプラズマによる成膜を、マイクロ波プラズマを照射しながら行う。基材とターゲットとの間にマイクロ波プラズマを照射すると、印加電圧を下げても、マグネトロンプラズマを安定に維持することができる。これにより、クラスター粒子のような粒子径の大きな粒子のターゲットからの飛び出しを、抑制することができる。その結果、スパッタ粒子の粒子径のばらつきが抑制され、形成される薄膜の表面の凹凸を、小さくすることができる。
　また、上記（１）または（２）の構成のマイクロ波プラズマ生成装置によると、１Ｐａ以下の低圧下でも、マイクロ波プラズマを生成、照射することが可能である。したがって、本発明の第一のマグネトロンスパッタ成膜装置によると、膜質を維持したまま、表面の凹凸が小さい薄膜を形成することができる。
　（７）好ましくは、上記（６）の構成において、前記薄膜の形成は、０．５Ｐａ以上３Ｐａ以下の圧力下で行われる構成とする方がよい。
　真空容器内を３Ｐａ以下の高真空状態にすることにより、マグネトロンプラズマが安定すると共に、不純物侵入の抑制や平均自由工程を長くすることができる。これにより、形成される薄膜の膜質が向上する。
　（８）本発明の第二のマグネトロンスパッタ成膜装置は、基材と、ターゲットと、該ターゲットの表面に磁場を形成するための磁場形成手段と、を備え、マグネトロン放電で生成したプラズマにより該ターゲットをスパッタし、飛び出したスパッタ粒子を該基材の表面に付着させて薄膜を形成するマグネトロンスパッタ成膜装置であって、さらに、上記（３）ないし（５）のいずれかの構成のマイクロ波プラズマ生成装置を備え、該マイクロ波プラズマ生成装置は、該基材と該ターゲットとの間にＥＣＲプラズマを照射することを特徴とする。
　本発明の第二のマグネトロンスパッタ成膜装置においては、マグネトロンプラズマによる成膜を、ＥＣＲプラズマを照射しながら行う。基材とターゲットとの間にＥＣＲプラズマを照射すると、印加電圧を下げても、マグネトロンプラズマを安定に維持することができる。これにより、クラスター粒子のような粒子径の大きな粒子のターゲットからの飛び出しを、抑制することができる。その結果、スパッタ粒子の粒子径のばらつきが抑制され、形成される薄膜の表面の凹凸を、小さくすることができる。また、ＥＣＲプラズマを照射すると、スパッタ粒子が微細化される。このため、よりきめ細やかな薄膜を形成することができる。
　また、上記（３）ないし（５）のいずれかの構成のマイクロ波プラズマ生成装置によると、１Ｐａ以下の低圧下、さらには０．１Ｐａ以下の極低圧下においても、プラズマを生成することができる。したがって、より低圧下でマグネトロンスパッタを行うことにより、不純物の侵入を抑制すると共に、ターゲット粒子の平均自由行程を長くすることができる。これにより、形成される薄膜の膜質が向上する。
　なお、上記特許文献５には、ＥＣＲを利用したマグネトロンスパッタ成膜装置が開示されている。特許文献５のマグネトロンスパッタ成膜装置においては、成膜する基材の裏側に、磁石を配置して、基材の表面近傍にＥＣＲプラズマを生成している。しかしながら、基材の裏側に磁石を配置すると、形成される薄膜の厚さにばらつきが生じやすい。加えて、薄膜が着色しやすいという問題もある。また、特許文献５のマグネトロンスパッタ成膜装置においては、ヘリカルアンテナからマイクロ波を放射している。このため、マイクロ波が、プラズマ生成領域の全体に均一に伝播しにくい。また、磁場による、アンテナからプラズマ生成領域への指向性もない。
　この点、上記（３）ないし（５）のいずれかの構成のマイクロ波プラズマ生成装置においては、誘電体部の裏面側に永久磁石を配置して、マイクロ波を誘電体部の表面に沿って伝播させる。つまり、基材の近傍には、永久磁石を配置しない。したがって、本発明の第二のマグネトロンスパッタ成膜装置によると、特許文献５のマグネトロンスパッタ成膜装置における上記問題は生じない。
　（９）好ましくは、上記（８）の構成において、前記薄膜の形成は、０．０５Ｐａ以上３Ｐａ以下の圧力下で行われる構成とする方がよい。
　真空容器内を０．０５Ｐａ以上３Ｐａ以下の高真空状態にすることにより、マグネトロンプラズマが安定すると共に、不純物の侵入を抑制し、ターゲット粒子の平均自由行程を長くすることができる。これにより、形成される薄膜の膜質が向上する。
第一実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置の左右方向断面図である。 同マグネトロンスパッタ成膜装置の前後方向断面図である。 同マグネトロンスパッタ成膜装置を構成するマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図である。 第二実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置の前後方向断面図である。 同マグネトロンスパッタ成膜装置を構成するマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図である。 従来のマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図である。
１：マグネトロンスパッタ成膜装置。
２０：基材、２１：基材支持部材、２１０：テーブル部、２１１：脚部。
３０：ターゲット、３１：バッキングプレート、３２ａ～３２ｃ：永久磁石（磁場形成手段）、３３：カソード、３４：アースシールド、３５：直流パルス電源。
４：マイクロ波プラズマ生成装置、４０：プラズマ生成部、４１：導波管（矩形導波管）、４２：スロットアンテナ、４３：誘電体部、４４：誘電体部固定板、４５：支持板、４６：永久磁石、４２０：スロット、４３０：前面、４５０：冷媒通路（冷却手段）、４５１：冷却管。
５０：マイクロ波伝送部、５１：管体部、５２：マイクロ波電源、５３：マイクロ波発振器、５４：アイソレータ、５５：パワーモニタ、５６：ＥＨ整合器。
８：真空容器、８０：ガス供給孔、８２：排気孔。
Ｍ：磁力線、Ｐ１：マイクロ波プラズマ、Ｐ１ＥＣＲ：ＥＣＲプラズマ、Ｐ２：マグネトロンプラズマ。
　以下、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置、およびそれを備えた本発明のマグネトロンスパッタ成膜装置の実施の形態について説明する。
　＜第一実施形態＞
　［マグネトロンスパッタ成膜装置］
　まず、本実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置の構成について説明する。図１に、本実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置の左右方向断面図を示す。図２に、同マグネトロンスパッタ成膜装置の前後方向断面図を示す。図３に、同マグネトロンスパッタ成膜装置を構成するマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図を示す。
　図１～図３に示すように、マグネトロンスパッタ成膜装置１は、真空容器８と、基材２０と、基材支持部材２１と、ターゲット３０と、バッキングプレート３１と、永久磁石３２ａ～３２ｃと、カソード３３と、マイクロ波プラズマ生成装置４と、を備えている。マグネトロンスパッタ成膜装置１は、本発明の第一のマグネトロンスパッタ成膜装置に含まれる。
　真空容器８は、アルミ鋼製であって、直方体箱状を呈している。真空容器８の左壁には、ガス供給孔８０が穿設されている。ガス供給孔８０には、アルゴン（Ａｒ）ガスを真空容器８内に供給するためのガス供給管（図略）の下流端が接続されている。真空容器８の下壁には、排気孔８２が穿設されている。排気孔８２には、真空容器８の内部のガスを排出するための真空排気装置（図略）が接続されている。
　基材支持部材２１は、テーブル部２１０と一対の脚部２１１とを有する。テーブル部２１０は、ステンレス鋼製であって、中空の長方形板状を呈している。テーブル部２１０の内部には、冷却液が充填されている。テーブル部２１０は、冷却液が循環することにより、冷却されている。一対の脚部２１１は、テーブル部２１０の上面に、左右方向に離間して配置されている。一対の脚部２１１は、各々、ステンレス鋼製であって、円柱状を呈している。一対の脚部２１１の外周面は、絶縁層で被覆されている。テーブル部２１０は、一対の脚部２１１を介して、真空容器８の上壁に取り付けられている。
　基材２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムであり、長方形状を呈している。基材２０は、テーブル部２１０の下面に貼り付けられている。
　カソード３３は、ステンレス鋼製であって、上方に開口する直方体箱状を呈している。カソード３３、ターゲット３０、およびバッキングプレート３１の周囲には、アースシールド３４が配置されている。カソード３３は、アースシールド３４を介して、真空容器８の下面に配置されている。カソード３３は、直流パルス電源３５に接続されている。
　永久磁石３２ａ～３２ｃは、カソード３３の内側に配置されている。永久磁石３２ａ～３２ｃは、各々、長尺直方体状を呈している。永久磁石３２ａ～３２ｃは、前後方向に離間して、互いに平行になるように配置されている。永久磁石３２ａおよび永久磁石３２ｃについては、上側がＳ極、下側がＮ極である。永久磁石３２ｂについては、上側がＮ極、下側がＳ極である。永久磁石３２ａ～３２ｃにより、ターゲット３０の表面に磁界が形成される。永久磁石３２ａ～３２ｃは、本発明における磁界形成手段に含まれる。
　バッキングプレート３１は、銅製であって、長方形板状を呈している。バッキングプレート３１は、カソード３３の上部開口を覆うように配置されている。
　ターゲット３０は、酸化インジウム－酸化錫の複合酸化物（ＩＴＯ）であり、長方形薄板状を呈している。ターゲット３０は、バッキングプレート３１の上面に配置されている。ターゲット３０は、基材２０と対向して配置されている。
　マイクロ波プラズマ生成装置４は、プラズマ生成部４０と、マイクロ波伝送部５０と、を備えている。マイクロ波伝送部５０は、管体部５１と、マイクロ波電源５２と、マイクロ波発振器５３と、アイソレータ５４と、パワーモニタ５５と、ＥＨ整合器５６と、を有している。マイクロ波発振器５３、アイソレータ５４、パワーモニタ５５、およびＥＨ整合器５６は、管体部５１により連結されている。管体部５１は、真空容器８の後壁に穿設された導波孔を通って、プラズマ生成部４０の導波管４１の後側に接続されている。
　プラズマ生成部４０は、導波管４１と、スロットアンテナ４２と、誘電体部４３と、誘電体部固定板４４と、を有している。図３に示すように、導波管４１は、アルミニウム製であって、上方に開口する直方体箱状を呈している。導波管４１は、左右方向に延在している。導波管４１は、本発明における矩形導波管に含まれる。スロットアンテナ４２は、アルミニウム製であって、長方形板状を呈している。スロットアンテナ４２は、導波管４１の開口部を上方から塞いでいる。すなわち、スロットアンテナ４２は、導波管４１の上壁を形成している。スロットアンテナ４２には、スロット４２０が四つ形成されている。スロット４２０は、左右方向に伸びる長孔状を呈している。スロット４２０は、電界が強い位置に配置されている。
　誘電体部４３は、石英製であって、直方体状を呈している。誘電体部４３は、スロットアンテナ４２の上面前側に配置されている。誘電体部４３は、スロット４２０を上方から覆っている。前述したように、誘電体部４３の前面４３０は、スロット４２０から入射するマイクロ波の入射方向Ｙ１に対して平行に配置されている。前面４３０は、誘電体部におけるプラズマ生成領域側の表面に含まれる。
　誘電体部固定板４４は、ステンレス鋼製であって、平板状を呈している。誘電体部固定板４４は、スロットアンテナ４２の上面において、誘電体部４３の後面（裏面）に接するように配置されている。誘電体部固定板４４は、誘電体部４３を後方から支持している。
　［マグネトロンスパッタ成膜方法］
　次に、マグネトロンスパッタ成膜装置１による成膜方法について説明する。本実施形態の成膜方法は、まず、真空排気装置（図略）を作動させて、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部を減圧状態にする。次に、ガス供給管から、アルゴンガスを真空容器８内へ供給する。この際、真空容器８内の圧力が、約１０～１００Ｐａになるように、アルゴンガスの流量を調整する。続いて、マイクロ波電源５２をオンにする。マイクロ波電源５２をオンにすると、マイクロ波発振器５３が、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。発生したマイクロ波は、管体部５１内を伝播する。ここで、アイソレータ５４は、プラズマ生成部４０から反射されたマイクロ波が、マイクロ波発振器５３に戻るのを抑制する。パワーモニタ５５は、発生したマイクロ波の出力と、反射したマイクロ波の出力と、をモニタリングする。ＥＨ整合器５６は、マイクロ波の反射量を調整する。管体部５１内を通過したマイクロ波は、導波管４１の内部を伝播する。導波管４１の内部を伝播するマイクロ波は、スロットアンテナ４２のスロット４２０に進入する。そして、図３中白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット４２０を通過して、誘電体部４３に入射する。誘電体部４３に入射したマイクロ波は、同図中白抜き矢印Ｙ２で示すように、主に誘電体部４３の前面４３０に沿って伝播する。このマイクロ波の強電界により、真空容器８内のアルゴンガスが電離して、誘電体部４３の前方にマイクロ波プラズマＰ１が生成される。この後、マイクロ波プラズマＰ１の生成を維持したまま、真空容器８内の圧力が約０．７Ｐａになるように、アルゴンガスの流量を調整する。
　次に、直流パルス電源３５をオンにして、カソード３３に電圧を印加する。これにより生じたマグネトロン放電で、アルゴンガスが電離して、ターゲット３０の上方にマグネトロンプラズマＰ２が生成される。そして、マグネトロンプラズマＰ２（アルゴンイオン）によりターゲット３０をスパッタし、ターゲット３０からスパッタ粒子を叩き出す。ターゲット３０から飛び出したスパッタ粒子は、基材２０に向かって飛散して、基材２０の下面に付着することにより、薄膜を形成する。この際、基材２０とターゲット３０との間（マグネトロンプラズマＰ２生成領域を含む）には、マイクロ波プラズマＰ１が照射される。
　［作用効果］
　次に、本実施形態のマイクロ波プラズマ生成装置、およびマグネトロンスパッタ成膜装置の作用効果について説明する。本実施形態によると、マイクロ波プラズマ生成装置４において、誘電体部４３の前面４３０は、スロットアンテナ４２に対して垂直に配置されている。これにより、スロット４２０から誘電体部４３へ入射するマイクロ波の入射方向Ｙ１が、誘電体部４３の前面４３０に対して平行になる。このように、生成したマイクロ波プラズマＰ１に沿ってマイクロ波を入射させるため、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマＰ１に伝播しやすい。したがって、マイクロ波プラズマ生成装置４によると、０．７Ｐａ程度の低圧下でも、マイクロ波プラズマＰ１を生成することができる。
　導波管４１は、左右方向に延びる長尺の箱状を呈している。スロット４２０は、左右方向に直列に配置されている。したがって、マイクロ波プラズマ生成装置４によると、長尺状のマイクロ波プラズマＰ１を生成することができる。
　マグネトロンスパッタ成膜装置１によると、マグネトロンプラズマＰ２によるスパッタ成膜を、マイクロ波プラズマＰ１を照射しながら行うことができる。マイクロ波プラズマＰ１を照射することにより、印加電圧を下げても、マグネトロンプラズマＰ２を安定に維持することができる。これにより、クラスター粒子のような粒子径の大きな粒子のターゲット３０からの飛び出しを、抑制することができる。その結果、スパッタ粒子の粒子径のばらつきが抑制され、形成される薄膜の表面の凹凸を、小さくすることができる。また、真空容器８内を１Ｐａ以下の高真空状態にすることにより、マグネトロンプラズマが安定すると共に、不純物侵入の抑制や平均自由工程を長くすることができる。これにより、形成される薄膜の膜質が向上する。
　また、マイクロ波プラズマ生成装置４は、長尺状のマイクロ波プラズマＰ１を生成することができる。このため、マグネトロンスパッタ成膜装置１によると、長尺状の大面積の薄膜を形成することができる。
　＜第二実施形態＞
　［マグネトロンスパッタ成膜装置］
　本実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置と、第一実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置と、の相違点は、マイクロ波プラズマ生成装置のプラズマ生成部の構成を変更し、ＥＣＲを利用したマイクロ波プラズマを生成させる点である。したがって、ここでは相違点を中心に説明する。
　まず、本実施形態において使用したマイクロ波プラズマ生成装置の構成について説明する。図４に、本実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置の前後方向断面図を示す。また、図５に、同マグネトロンスパッタ成膜装置を構成するマイクロ波プラズマ生成装置におけるプラズマ生成部の斜視図を示す。図４中、図２と対応する部材は、同じ符号で示す。図５中、図３と対応する部材は、同じ符号で示す。
　図４、図５に示すように、マグネトロンスパッタ成膜装置１は、真空容器８と、基材２０と、基材支持部材２１と、ターゲット３０と、バッキングプレート３１と、永久磁石３２ａ～３２ｃと、カソード３３と、マイクロ波プラズマ生成装置４と、を備えている。マグネトロンスパッタ成膜装置１は、本発明の第二のマグネトロンスパッタ成膜装置に含まれる。マイクロ波プラズマ生成装置４のプラズマ生成部４０以外の構成は、第一実施形態と同じである。よって、ここでは説明を割愛する。
　プラズマ生成部４０は、導波管４１と、スロットアンテナ４２と、誘電体部４３と、支持板４５と、永久磁石４６と、を有している。導波管４１、スロットアンテナ４２、および誘電体部４３の構成は、第一実施形態と同じである。
　支持板４５は、ステンレス鋼製であって、平板状を呈している。支持板４５は、スロットアンテナ４２の上面において、誘電体部４３の後面（裏面）に接するように配置されている。支持板４５の内部には、冷媒通路４５０が形成されている。冷媒通路４５０は、左右方向に延在するＵ字状を呈している。冷媒通路４５０の右端は、冷却管４５１に接続されている。冷媒通路４５０は、冷却管４５１を介して、真空容器８の外部において、熱交換器およびポンプ（共に図略）に接続されている。冷却液は、冷媒通路４５０→冷却管４５１→熱交換器→ポンプ→冷却管４５１→再び冷媒通路４５０という経路を循環している。冷却液の循環により、支持板４５は冷却されている。冷媒通路４５０および冷却液は、永久磁石４６の温度上昇を抑制するための冷却手段に含まれる。
　永久磁石４６は、ネオジム磁石であり、直方体状を呈している。永久磁石４６は、支持板４５の後面（裏面）に八つ配置されている。八つの永久磁石４６は、左右方向に連続して直列に配置されている。八つの永久磁石４６は、いずれも前側がＮ極、後側がＳ極である。各々の永久磁石４６から前方に向かって、磁力線Ｍが生じている。これにより、誘電体部４３の前方のプラズマ生成領域に、磁場が形成されている。
　［マグネトロンスパッタ成膜方法］
　次に、マグネトロンスパッタ成膜装置１による成膜方法について説明する。本実施形態の成膜方法は、第一実施形態と同様に、まず、真空排気装置（図略）を作動させて、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部を減圧状態にする。次に、ガス供給管から、アルゴンガスを真空容器８内へ供給して、真空容器８内の圧力を０．２Ｐａにする。続いて、マイクロ波電源５２をオンにする。マイクロ波電源５２をオンにすると、マイクロ波発振器５３が、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。発生したマイクロ波は、管体部５１内を伝播する。ここで、アイソレータ５４は、プラズマ生成部４０から反射されたマイクロ波が、マイクロ波発振器５３に戻るのを抑制する。パワーモニタ５５は、発生したマイクロ波の出力と、反射したマイクロ波の出力と、をモニタリングする。ＥＨ整合器５６は、マイクロ波の反射量を調整する。管体部５１内を通過したマイクロ波は、導波管４１の内部を伝播する。導波管４１の内部を伝播するマイクロ波は、スロットアンテナ４２のスロット４２０に進入する。そして、図５中白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット４２０を通過して、誘電体部４３に入射する。誘電体部４３に入射したマイクロ波は、同図中白抜き矢印Ｙ２で示すように、主に誘電体部４３の前面４３０に沿って伝播する。このマイクロ波の強電界により、真空容器８内のアルゴンガスが電離して、誘電体部４３の前方にマイクロ波プラズマが生成される。
　生成したマイクロ波プラズマ中の電子は、サイクロトロン角周波数に従って、磁力線Ｍ方向に対して右回りの旋回運動を行う。一方、マイクロ波プラズマ中を伝播するマイクロ波は、電子サイクロトロン波を励起する。電子サイクロトロン波の角周波数は、磁束密度０．０８７５Ｔで、サイクロトロン角周波数に一致する。これにより、ＥＣＲが生じる。ＥＣＲによりエネルギーが増大した電子は、磁力線Ｍに拘束されながら、周辺の中性粒子と衝突する。これにより、中性粒子が次々に電離する。電離により生じた電子も、ＥＣＲにより加速され、さらに中性粒子を電離させる。このようにして、誘電体部４３の前方に、高密度のＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲが生成される。
　次に、直流パルス電源３５をオンにして、カソード３３に電圧を印加する。これにより生じたマグネトロン放電で、アルゴンガスが電離して、ターゲット３０の上方にマグネトロンプラズマＰ２が生成される。そして、マグネトロンプラズマＰ２（アルゴンイオン）によりターゲット３０をスパッタし、ターゲット３０からスパッタ粒子を叩き出す。ターゲット３０から飛び出したスパッタ粒子は、基材２０に向かって飛散して、基材２０の下面に付着することにより、薄膜を形成する。この際、基材２０とターゲット３０との間（マグネトロンプラズマＰ２生成領域を含む）には、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲが照射される。
　［作用効果］
　次に、本実施形態のマイクロ波プラズマ生成装置、およびマグネトロンスパッタ成膜装置の作用効果について説明する。本実施形態のマイクロ波プラズマ生成装置、およびマグネトロンスパッタ成膜装置は、構成が共通する部分に関しては、第一実施形態のマイクロ波プラズマ生成装置、およびマグネトロンスパッタ成膜装置と同様の作用効果を奏する。また、本実施形態においては、スロット４２０から誘電体部４３へ入射するマイクロ波の入射方向Ｙ１は、誘電体部４３の前面４３０に対して平行である。この場合、マイクロ波は、生成するマイクロ波プラズマに沿うように入射される。したがって、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマに伝播しやすい。また、誘電体部４３の前方には、磁場が形成されている。磁力線Ｍは、誘電体部４３から前方に延びている。誘電体部４３からマイクロ波が磁場中に伝播することにより、ＥＣＲが発生する。これにより、誘電体部４３の前方に、高密度のＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲが生成される。このように、マイクロ波プラズマ生成装置４によると、生成するマイクロ波プラズマに沿ってマイクロ波を入射させると共に、ＥＣＲを利用してプラズマ密度を大きくすることにより、０．２Ｐａ程度の低圧下においても、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを生成することができる。
　また、八つの永久磁石４６は、支持板４５の後面に配置されている。支持板４５の内部には、冷媒通路４５０が形成されている。冷却液が冷媒通路４５０を通って循環することにより、支持板４５は冷却されている。このため、永久磁石４６の温度が上昇しにくい。したがって、温度上昇により、永久磁石４６の磁性が失われるおそれは小さい。よって、プラズマ生成時においても、安定した磁場が形成される。
　本実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１によると、マグネトロンプラズマＰ２によるスパッタ成膜を、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを照射しながら行うことができる。ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを照射することにより、印加電圧を下げても、マグネトロンプラズマＰ２を安定に維持することができる。これにより、クラスター粒子のような粒子径の大きな粒子のターゲット３０からの飛び出しを、抑制することができる。その結果、スパッタ粒子の粒子径のばらつきが抑制され、形成される薄膜の表面の凹凸を、小さくすることができる。また、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを照射すると、スパッタ粒子が微細化される。このため、よりきめ細やかな薄膜を形成することができる。
　また、真空容器８内を０．２Ｐａ程度の高真空状態にすることにより、マグネトロンプラズマＰ２が安定すると共に、不純物の侵入を抑制し、ターゲット粒子の平均自由行程を長くすることができる。これにより、形成される薄膜の膜質が向上する。
　また、マイクロ波プラズマ生成装置４によると、低圧下においても、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを安定に生成することができる。このため、真空容器８内の圧力を０．２Ｐａにした状態で、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲの生成およびマグネトロンスパッタによる成膜を行うことができる。つまり、最初に１０～１００Ｐａ程度の圧力下でマイクロ波プラズマを発生させ、安定化させた後、圧力を所定の値まで低下させて、マグネトロンスパッタを行う必要がない。したがって、真空容器８内の圧力の操作が簡略化できる。
　また、マイクロ波プラズマ生成装置４において、八つの永久磁石４６は、誘電体部４３の後方に配置されている。そして、誘電体部４３の前方に形成された磁場中に、マイクロ波を伝播させる。このため、マイクロ波が、プラズマ生成領域の全体に均一に伝播しやすい。また、基材２０の裏側（テーブル部２１０の上面）に永久磁石４６を配置した場合と比較して、形成される薄膜の厚さのばらつきが小さい。また、薄膜の着色も抑制される。
　＜その他＞
　以上、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置、およびマグネトロンスパッタ成膜装置の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明のマイクロ波プラズマ生成装置、およびマグネトロンスパッタ成膜装置の実施の形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
　例えば、上記実施形態では、ターゲットとしてＩＴＯを使用した。しかし、ターゲットの材料は、特に限定されるものではなく、形成する薄膜の種類に応じて適宜決定すればよい。同様に、薄膜が形成される基材についても、用途に応じて、適宜選択すればよい。上記実施形態のＰＥＴフィルムの他、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリアミド（ＰＡ）６フィルム、ＰＡ１１フィルム、ＰＡ１２フィルム、ＰＡ４６フィルム、ポリアミドＭＸＤ６フィルム、ＰＡ９Ｔフィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、フッ素樹脂フィルム、エチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）フィルム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シクロオレフィンポリマー等のポリオレフィンフィルム等を使用することができる。
　スロットアンテナの材質、スロットの数、形状、配置等は、特に限定されない。例えば、スロットアンテナの材質は、非磁性の金属であればよく、アルミニウムの他、ステンレス鋼や真鍮等でも構わない。また、スロットは、一列ではなく、二列以上に配置されていてもよい。スロットの数は、奇数個でも偶数個でもよい。また、スロットの配置角度を変えて、ジグザグ状に配置してもよい。誘電体部の材質、形状についても、特に限定されない。誘電体部の材質としては、誘電率が低く、マイクロ波を吸収しにくい材料が望ましい。例えば、石英の他、酸化アルミニウム（アルミナ）等が好適である。
　上記第二実施形態において、支持板の材質や形状は、特に限定されない。上記第二実施形態では、支持板の冷却手段として、冷媒通路および冷却液を配置した。しかし、支持板の冷却手段の構成は、特に限定されない。また、支持板は、冷却手段を有していなくてもよい。
　誘電体の前方（プラズマ生成領域）に磁場を形成する永久磁石は、ＥＣＲを発生させることができれば、その形状、種類、個数、配置形態等は特に限定されない。例えば、永久磁石を一つだけ配置してもよく、複数個を二列以上に配置してもよい。
　また、これとは別の永久磁石を、プラズマ生成領域を挟んでプラズマ生成部に対向するように、配置してもよい。具体的には、前出図４における真空容器８の前壁に、八つの永久磁石４６と向かい合うように、永久磁石を配置すればよい。この際、追加する永久磁石は、前側がＮ極、後側がＳ極になるように配置される。こうすることにより、八つの永久磁石４６のＮ極と、追加する永久磁石のＳ極と、が対向する。したがって、より指向性を有するＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを生成することができる。また、追加される永久磁石についても、温度上昇を抑制するため、冷却手段を備えることが望ましい。この場合、例えば、冷媒通路および冷却液を有する上記第二実施形態の支持板を、永久磁石の後側（プラズマ生成領域側）に配置すればよい。
　上記実施形態では、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用した。しかし、マイクロ波の周波数は、２．４５ＧＨｚ帯に限定されるものではなく、３００ＭＨｚ～１００ＧＨｚの周波数帯であれば、いずれの周波数帯を用いてもよい。この範囲の周波数帯としては、例えば、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ、９１５ＭＨｚ等が挙げられる。
　真空容器、基材支持部材、バッキングプレート、およびカソードの材質や形状についても、特に限定されない。例えば、真空容器は金属製であればよく、なかでも導電性の高い材料を採用することが望ましい。基材支持部材のテーブル部は、冷却されなくてもよい。バッキングプレートには、非磁性の導電性材料を用いればよい。なかでも、導電性および熱伝導性が高い銅等の金属材料が望ましい。カソードには、ステンレス鋼の他、アルミニウム等の金属を用いることができる。また、ターゲットの表面に磁場を形成するための磁場形成手段の構成も、上記実施形態に限定されない。磁場形成手段として永久磁石を用いる場合、永久磁石の種類や配置形態については、適宜決定すればよい。例えば、各々の永久磁石のＮ極とＳ極とが、上記実施形態と逆でもよい。
　上記第一実施形態では０．７Ｐａの圧力下で、上記第二実施形態では０．２Ｐａの圧力下で、各々、成膜を行った。しかし、成膜処理の圧力は、当該圧力に限定されない。成膜処理は、適宜最適な圧力下で行えばよい。例えば、マイクロ波プラズマを照射する第一実施形態においては、０．５Ｐａ以上３Ｐａ以下が好適である。また、ＥＣＲプラズマを照射する第二実施形態においては、０．０５Ｐａ以上３Ｐａ以下が好適である。また、供給するガスとしては、アルゴンの他、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガス、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）等を使用してもよい。なお、二種類以上のガスを混合して使用してもよい。
　次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
　＜低圧下におけるマイクロ波プラズマ生成＞
　［実施例１］
　上記第一実施形態のマイクロ波プラズマ生成装置４の低圧下でのマイクロ波プラズマ生成について検討した。以下の処理における部材の符号は、前出図１～図３に対応している。
　まず、真空排気装置（図略）を作動させて、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部圧力を８×１０－３Ｐａとした。次に、アルゴンガスを真空容器８内へ供給し、真空容器８の内部圧力を１００Ｐａとした。続いて、マイクロ波電源５２をオンにして、発振された出力１．４ｋＷのマイクロ波により、マイクロ波プラズマＰ１を生成した。その後、アルゴンガスの流量を絞り、真空容器８の内部圧力を５０Ｐａ→２５Ｐａ→１３Ｐａ→７Ｐａ→４Ｐａ→２Ｐａ→１Ｐａ→０．５Ｐａとし、各々の圧力下においてマイクロ波プラズマＰ１の生成状態を目視確認した。その結果、いずれの圧力下においても、安定してマイクロ波プラズマＰ１が生成した。なお、その時にマイクロ波発振器５３方向に戻るマイクロ波の反射は、いずれも０．１ｋＷ以下であった。
　［実施例２］
　上記第二実施形態のマイクロ波プラズマ生成装置４の低圧下でのＥＣＲプラズマ生成について検討した。以下の処理における部材の符号は、前出図４、図５に対応している。
　まず、真空排気装置（図略）を作動させて、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部圧力を８×１０－３Ｐａとした。次に、アルゴンガスを真空容器８内へ供給し、真空容器８の内部圧力を１００Ｐａとした。続いて、マイクロ波電源５２をオンにして、発振された出力１．４ｋＷのマイクロ波により、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを生成した。その後、アルゴンガスの流量を絞り、真空容器８の内部圧力を１３Ｐａ→５Ｐａ→１Ｐａ→０．７Ｐａ→０．５Ｐａ→０．３Ｐａ→０．１Ｐａとし、各々の圧力下においてＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲの生成状態を目視確認した。その結果、いずれの圧力下においても、安定してＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲが生成した。なお、その時にマイクロ波発振器５３方向に戻るマイクロ波の反射は、いずれも０．１ｋＷ以下であった。
　［比較例］
　マイクロ波プラズマ生成装置４のプラズマ生成部４０を、従来のプラズマ生成部９（前出図６参照）に変更し、上記実施例１と同様に、低圧下でのマイクロ波プラズマ生成について検討した。その結果、真空容器８の内部圧力が４Ｐａで、生成したマイクロ波プラズマＰが不安定となり、点滅をはじめた。その際、マイクロ波発振器５３方向に戻るマイクロ波の反射は、０．５ｋＷ以上となった。また、真空容器８の内部圧力が２Ｐａになると、プラズマ生成を持続することができず、マイクロ波プラズマＰが消失した。無論、１Ｐａ以下では、マイクロ波プラズマＰを生成することができなかった。
　＜マグネトロンスパッタ成膜装置による薄膜形成＞
　［実施例１］
　上記第一実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１により、ＰＥＴフィルムの表面にＩＴＯ膜を形成した。以下の成膜処理における部材の符号は、前出図１～図３に対応している。まず、真空排気装置（図略）を作動させて、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部圧力を８×１０－３Ｐａとした。次に、アルゴンガスを真空容器８内へ供給し、真空容器８の内部圧力を２５Ｐａとした。続いて、マイクロ波電源５２をオンにして、発振された出力１．４ｋＷのマイクロ波により、マイクロ波プラズマＰ１を生成した。その後、直ちにアルゴンガスの流量を絞り、真空容器８の内部圧力を０．６５Ｐａとした。さらに、酸素ガスを真空容器８内へ微量供給し、真空容器８の内部圧力を０．６７Ｐａとした。この際、マイクロ波プラズマＰ１は安定して生成しており、マイクロ波の反射も０．１ｋＷ以下であった。
　その状態で、直流パルス電源３５（日本ＭＫＳ（株）製ＲＰＧ－１００、Ｐｕｌｓｅｄ　ＤＣ　Ｐｌａｓｍａ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を、出力１５００Ｗ、周波数１００ｋＨｚ、パルス幅３０５６ｎｓの設定条件にてオンにして、カソード３３に電圧を印加して、マグネトロンプラズマＰ２を生成した。そして、マグネトロンプラズマＰ２により、ターゲット３０をスパッタすると共に、マイクロ波プラズマＰ１を照射して、基材２０（ＰＥＴフィルム）の表面にＩＴＯ膜を形成した。成膜時の電圧は、２６０Ｖとなり（電圧は、直流パルス電源３５により自動的に制御されている。以下同じ。）、下記比較例１と比較して、印加電圧を約２０％低減することができた。
　［比較例１］
　上記第一実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１において、マイクロ波プラズマ生成装置４のプラズマ生成部４０を、従来のプラズマ生成部９（前出図６参照）に変更し、上記実施例１と同様の条件でマイクロ波プラズマの生成を試みた。しかし、低圧下におけるマイクロ波プラズマ生成の検討時と同様に、真空容器８の内部圧力が０．６５Ｐａでは、プラズマが消失してしまった。
　そこで、酸素ガスを、真空容器８内へ微量供給し、真空容器８の内部圧力を０．６７Ｐａとし、直流パルス電源３５（同上）を出力１５００Ｗ、周波数１００ｋＨｚ、パルス幅３０５６ｎｓの設定条件にてオンにした後、マイクロ波プラズマの生成を試みたが、プラズマを生成することはできなかった。
　このため、マイクロ波プラズマ生成装置４を作動せずに（マイクロ波プラズマＰ１を生成せずに）、上記実施例１と同様の条件にてマグネトロンプラズマＰ２を生成した。そして、マグネトロンプラズマＰ２により、ターゲット３０をスパッタし、基材２０（ＰＥＴフィルム）の表面にＩＴＯ膜を形成した。成膜時の電圧は、３１０Ｖであった。
　［実施例２］
　上記第二実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１により、ＰＥＴフィルムの表面にＩＴＯ膜を形成した。以下の成膜処理における部材の符号は、前出図４、図５に対応している。まず、真空排気装置（図略）を作動させて、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部圧力を８×１０－３Ｐａとした。次に、アルゴンガスを真空容器８内へ供給し、真空容器８の内部圧力を０．２Ｐａとした。続いて、マイクロ波電源５２をオンにして、発振された出力１．４ｋＷのマイクロ波により、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを生成した。その後、さらに、酸素ガスを真空容器８内へ微量供給すると共に、アルゴンガスの流量を調整して、真空容器８の内部圧力を、同じく０．２Ｐａとした。この際、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲは安定して生成しており、マイクロ波の反射も０．１ｋＷ以下であった。
　その状態で、直流パルス電源３５を、出力１５００Ｗ、周波数１００ｋＨｚ、パルス幅３０５６ｎｓの設定条件にてオンにして、カソード３３に電圧を印加して、マグネトロンプラズマＰ２を生成した。そして、マグネトロンプラズマＰ２により、ターゲット３０をスパッタすると共に、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを照射して、基材２０（ＰＥＴフィルム）の表面にＩＴＯ膜を形成した。成膜時の電圧は、２７０Ｖとなり、下記比較例２と比較して、印加電圧を約１０％低減することができた。
　［比較例２］
　上記第二実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１において、マイクロ波プラズマ生成装置４のプラズマ生成部４０を、従来のプラズマ生成部９（前出図６参照）に変更し、上記実施例２と同様の条件でマイクロ波プラズマの生成を試みた。しかし、低圧下におけるマイクロ波プラズマ生成の検討時と同様に、真空容器８の内部圧力が０．２Ｐａでは、プラズマが消失してしまった。
　このため、マイクロ波プラズマ生成装置４を作動せずに（ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを生成せずに）、上記実施例２と同様の条件にてマグネトロンプラズマＰ２を生成した。そして、マグネトロンプラズマＰ２により、ターゲット３０をスパッタし、基材２０（ＰＥＴフィルム）の表面にＩＴＯ膜を形成した。成膜時の電圧は、３００Ｖであった。
　［実施例３］
　ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを生成する際の真空容器８の内部圧力を、０．１Ｐａに低下した以外は、上記実施例２と同様にして、ＰＥＴフィルムの表面にＩＴＯ膜を形成した。すなわち、まず、真空容器８の内部のガスを排気孔８２から排出し、真空容器８の内部圧力を８×１０－３Ｐａとした。次に、アルゴンガスを真空容器８内へ供給し、真空容器８の内部圧力を０．１Ｐａとした。続いて、マイクロ波電源５２をオンにして、発振された出力１．４ｋＷのマイクロ波により、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを生成した。その後、さらに、酸素ガスを真空容器８内へ微量供給すると共に、アルゴンガスの流量を調整して、真空容器８の内部圧力を、同じく０．１Ｐａとした。この際、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲは安定して生成しており、マイクロ波の反射も０．１ｋＷ以下であった。
　その状態で、直流パルス電源３５をオンにして、カソード３３に電圧を印加して、マグネトロンプラズマＰ２を生成した。そして、マグネトロンプラズマＰ２により、ターゲット３０をスパッタすると共に、ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを照射して、基材２０（ＰＥＴフィルム）の表面にＩＴＯ膜を形成した。成膜時の電圧は、２９０Ｖとなり、下記比較例３のように、マグネトロンプラズマＰ２が消失することはなかった。
　［比較例３］
　上記第二実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１において、マイクロ波プラズマ生成装置４のプラズマ生成部４０を、従来のプラズマ生成部９（前出図６参照）に変更し、上記実施例３と同様の条件でマイクロ波プラズマの生成を試みた。しかし、上記比較例２と同様に、真空容器８の内部圧力が０．１Ｐａでは、プラズマが消失してしまった。
　このため、マイクロ波プラズマ生成装置４を作動せずに（ＥＣＲプラズマＰ１ＥＣＲを生成せずに）、上記実施例３と同様の条件にてマグネトロンプラズマＰ２の生成を試みた。しかし、マグネトロンプラズマを生成することはできなかった。
　本発明のマイクロ波プラズマ生成装置、およびそれを用いたマグネトロンスパッタ成膜装置は、例えば、タッチパネル、ディスプレイ、ＬＥＤ（発光ダイオード）照明、太陽電池、電子ペーパー等に用いられる透明導電膜等の形成に有用である。

Claims (9)

  1. 　真空容器内にマイクロ波プラズマを生成するマイクロ波プラズマ生成装置であって、
    　マイクロ波を伝送する矩形導波管と、
    　該矩形導波管の一面に配置され、該マイクロ波が通過するスロットを有するスロットアンテナと、
    　該スロットアンテナの該スロットを覆うように配置され、プラズマ生成領域側の表面は該スロットから入射する該マイクロ波の入射方向に平行である誘電体部と、
    を備えることを特徴とするマイクロ波プラズマ生成装置。
  2. 　０．５Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力下で前記マイクロ波プラズマを生成可能な請求項１に記載のマイクロ波プラズマ生成装置。
  3. 　さらに、前記誘電体部の裏面に配置され該誘電体部を支持する支持板と、
    　該支持板の裏面に配置され前記プラズマ生成領域に磁場を形成する永久磁石と、
    を備え、
    　該誘電体部から該磁場中に伝播する前記マイクロ波により電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を発生させながらＥＣＲプラズマを生成する請求項１または請求項２に記載のマイクロ波プラズマ生成装置。
  4. 　前記支持板は、前記永久磁石の温度上昇を抑制するための冷却手段を有する請求項３に記載のマイクロ波プラズマ生成装置。
  5. 　０．０５Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力下で前記ＥＣＲプラズマを生成可能な請求項３または請求項４に記載のマイクロ波プラズマ生成装置。
  6. 　基材と、ターゲットと、該ターゲットの表面に磁界を形成するための磁界形成手段と、を備え、マグネトロン放電で生成したプラズマにより該ターゲットをスパッタし、飛び出したスパッタ粒子を該基材の表面に付着させて薄膜を形成するマグネトロンスパッタ成膜装置であって、
    　さらに、請求項１または請求項２に記載のマイクロ波プラズマ生成装置を備え、
    　該マイクロ波プラズマ生成装置は、該基材と該ターゲットとの間にマイクロ波プラズマを照射することを特徴とするマグネトロンスパッタ成膜装置。
  7. 　前記薄膜の形成は、０．５Ｐａ以上３Ｐａ以下の圧力下で行われる請求項６に記載のマグネトロンスパッタ成膜装置。
  8. 　基材と、ターゲットと、該ターゲットの表面に磁場を形成するための磁場形成手段と、を備え、マグネトロン放電で生成したプラズマにより該ターゲットをスパッタし、飛び出したスパッタ粒子を該基材の表面に付着させて薄膜を形成するマグネトロンスパッタ成膜装置であって、
    　さらに、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ生成装置を備え、
    　該マイクロ波プラズマ生成装置は、該基材と該ターゲットとの間にＥＣＲプラズマを照射することを特徴とするマグネトロンスパッタ成膜装置。
  9. 　前記薄膜の形成は、０．０５Ｐａ以上３Ｐａ以下の圧力下で行われる請求項８に記載のマグネトロンスパッタ成膜装置。
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