シートプラズマ成膜装置
【課題】 シートプラズマ成膜装置を大型化することなく、基板により均一な膜厚の膜を効果的に形成することが可能なシートプラズマ成膜装置を提供する。
【解決手段】 シートプラズマ成膜装置１００が、成膜槽３０と、シートプラズマ発生機構６０と、多重リングターゲット３３及び基板ホルダ３４と、電源装置Ｖ２〜Ｖ６と、を備え、前記多重リングターゲットは、センターターゲット及び複数のリングターゲットを備え、前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目にバイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目が少なくとも接地可能に構成され、その奇数番目にバイアス電圧が印加されるように構成されている場合には偶数番目が少なくとも接地可能に構成されている。
【解決手段】 シートプラズマ成膜装置１００が、成膜槽３０と、シートプラズマ発生機構６０と、多重リングターゲット３３及び基板ホルダ３４と、電源装置Ｖ２〜Ｖ６と、を備え、前記多重リングターゲットは、センターターゲット及び複数のリングターゲットを備え、前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目にバイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目が少なくとも接地可能に構成され、その奇数番目にバイアス電圧が印加されるように構成されている場合には偶数番目が少なくとも接地可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状に変形されたプラズマを用いて成膜を行うシートプラズマ成膜装置に関し、特に、均一な成膜を行うシートプラズマ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シート状に形成されたプラズマを用いて成膜を行うシートプラズマ成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このシートプラズマ成膜装置では、プラズマの発生源により発生された円柱状のプラズマが永久磁石の作用によりシート状に変形され、このように形成されたシート状のプラズマ（以下、「シートプラズマ」という）が用いられてターゲットからそのターゲットを構成する材料（以下、「ターゲット材料」という）がスパッタされ、このスパッタされたターゲット材料からなる膜が基板上に形成される。
【０００４】
しかし、シートプラズマ成膜装置を用いて基板に膜を形成する場合においては、基板に形成される膜の膜厚が、基板の中心付近と外縁付近とで均一にならないという問題があった。具体的には、シートプラズマ成膜装置を用いる場合、ターゲットからスパッタされたターゲット材料は、ｃｏｓnθで表される放射状の角度分布をもって放出される。そのため、基板上へのターゲット材料の到達量は、その中心部では多く、その外縁部では少なくなるという、不均一な到達量となる。従って、基板に形成される膜の膜厚は、基板の中心付近と外縁付近とで均一にならない。ここで、このような、基板面内における膜厚の不均一に係る問題は、大型の基板に膜を形成する場合において、特に顕著な問題となる。そのため、シートプラズマ成膜装置を用いる場合には、基板面内の膜厚の均一性を好適に保つことが重要になる。
【０００５】
一方、シートプラズマ成膜装置以外の成膜装置においては、基板に形成される膜の膜厚を均一にするために、さまざまな工夫がなされている。
【０００６】
例えば、円形ターゲットと、この円形ターゲットを中心に有する環状リング形状ターゲットとを備え、円形ターゲットには電源から通電されると共に、環状リング形状ターゲットには外側陰極電源から通電され、円形ターゲット及び環状リング形状ターゲットの相対電力及び他のオペレーティングパラメータが別々に制御されるスパッタリング装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、処理チャンバ内に配置された基板にターゲット材料を成膜するスパッタリング装置であって、処理チャンバ内で基板に対向して配置されたターゲットを同心状に複数に分割し、その分割された各ターゲットのスパッタ率を調整する手段を設けたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
さらには、表面が被スパッタ物質からなるターゲット材料と、そのターゲット材料から出て該ターゲット材料に戻る磁力線を発生させる磁場形成手段とを有し、磁力線と該ターゲット材料とで囲まれる領域に電子を閉じ込めてスパッタを行うようにしたマグネトロンスパッタ電極において、電子を閉じ込める領域に面したターゲット材料を互いに電気的に絶縁された複数のターゲット材料に分割して配置したマグネトロンスパッタ電極が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
このような、特許文献２，３に示されたスパッタリング装置及び特許文献４に示されたマグネトロンスパッタ電極を用いると、被処理体（基板）上の面内において、ほぼ均一な膜厚で所望の膜を形成することができる。
【特許文献１】特開２００５−１７９７６７号公報
【特許文献２】特表２００２−５３８３０９号公報
【特許文献３】特開２０００−１４４３９９号公報
【特許文献４】特開平５−５９５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献２乃至４に記載の構成を、特許文献１に記載のシートプラズマ成膜装置にそのまま適用しても、基板に形成される膜の膜厚を、その基板の中心付近と外縁付近とで均一にすることができない場合がある。
【００１１】
すなわち、シートプラズマ成膜装置は、形成されるシートプラズマの面積が大きく、それに伴って、大面積のターゲット及び基板を用いることを可能とする。その一方で、このシートプラズマ成膜装置が用いられる場合には、目標とする膜厚や、基板の形状等が考慮されて、ターゲットと基板との間隔が適切に設定される。この場合、基板に形成される膜の厚みをその全面に渡り均一にするためには、ターゲットと基板との間隔やその基板の大きさの程度に応じて、基板上へのターゲット材料の到達量の面内分布を適切に設定する必要がある。つまり、シートプラズマ成膜装置を用いて基板への成膜を行う場合には、その基板上へのターゲット材料の到達量の面内分布を精密に制御する必要がある。
【００１２】
これに対して、特許文献２乃至４は、ターゲットが単に同心状に分割され、この分割されたターゲットのそれぞれに電力が供給される構成を開示しているのみである。
【００１３】
従って、特許文献２乃至４に記載の構成を特許文献１に記載のシートプラズマ成膜装置に単純に適用しても、この特許文献２乃至４に記載の構成は基板上へのターゲット材料の到達量の面内分布を精密に制御可能とするものではないため、基板に形成される膜の膜厚を、その基板の中心付近と外縁付近とで均一にすることができない場合がある。
【００１４】
また、特許文献２乃至４に記載の上記技術をシートプラズマ成膜装置に単純に適用しても、スパッタ材料の回り込みにより各ターゲット同士を絶縁するための絶縁部材の絶縁性が劣化することや、各ターゲット間にシートプラズマが回り込むことでそのシートプラズマを安定に維持することが困難となるため、基板に形成される膜の厚みを所望の均一度に制御することは困難である。
【００１５】
なお、シートプラズマ成膜装置において、基板に形成される膜の膜厚を均一にするためには、ターゲットの面積を基板の面積の約１．５倍以上にすることが考えられる。しかしながら、このような構成では、成膜槽の大型化や真空ポンプの大型化を招くため、シートプラズマ成膜装置の大型化を招いてしまう。
【００１６】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたもので、シートプラズマ成膜装置を大型化することなく、基板により均一な膜厚の膜を効果的に形成することが可能なシートプラズマ成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで、上記従来の課題を解決するため、本発明のシートプラズマ成膜装置は、その内部空間を減圧可能に構成された成膜槽と、前記成膜槽を通過するようにシートプラズマを発生させるシートプラズマ発生機構と、前記成膜槽の内部空間に、前記通過するシートプラズマを該シートプラズマの厚み方向において挟むように配置された多重リングターゲット及び基板ホルダと、前記多重リングターゲットにバイアス電圧を印加する電源装置と、を備え、前記多重リングターゲットは、前記シートプラズマの厚み方向から見て該多重リングターゲットの中央に配置されたセンターターゲットと、該センターターゲットの周囲に同心状に配置された複数のリングターゲットと、を備え、前記複数のリングターゲットのそれぞれは、互いに絶縁して配設されると共に、前記センターターゲットと絶縁して配設され、前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目を接地可能又は該奇数番目の電位を浮動電位とすることができるように構成され、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの奇数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその偶数番目を接地可能又は該偶数番目の電位を浮動電位とすることができるように構成されている。
【００１８】
このような構成とすると、基板上へのターゲット材料の到達量の面内分布を自由に制御することができるので、装置を大型化することなく、基板の中心付近と外縁付近との膜厚の不均衡が是正された、より均一な膜厚の膜を効果的に形成することができるシートプラズマ成膜装置を提供することが可能になる。
【００１９】
この場合、シートプラズマ成膜装置において、前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目が接地されるように構成され、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの奇数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその偶数番目が接地されるように構成されている。
【００２０】
また、上記の場合、シートプラズマ成膜装置において、前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目及び奇数番目の全てに前記バイアス電圧が印加されるように構成されている。
【００２１】
一方、上記の場合、シートプラズマ成膜装置において、前記シートプラズマの厚み方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれが、互いに５ｍｍ以下の間隔を構成するように配置されている。
【００２２】
また、上記の場合、シートプラズマ成膜装置において、前記シートプラズマの厚み方向と直交する方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの下面が、同一平面上に位置するように構成されている。
【００２３】
この場合、シートプラズマ成膜装置において、前記シートプラズマの厚み方向と直交する方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの下面が、同一平面上に位置しかつ前記シートプラズマに対して平行となるように構成されている。
【００２４】
このような構成とすると、各ターゲット間の距離がシートプラズマの回り込みを防止するための適切な距離とされていると共に、各ターゲットの下面が同一平面上に位置するように構成されているので、成膜槽の内部空間を通過するシートプラズマが多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの側面に回り込むことや、スパッタ材料の回り込みにより各ターゲット同士を絶縁するための絶縁部材の絶縁性が劣化することを、確実に防止することが可能になる。
【００２５】
また、このような構成とすると、シートプラズマ発生機構が成膜槽を通過するように発生させたシートプラズマが、その成膜槽の内部空間を通過する際に乱されることを防止することが可能になる。
【００２６】
また、上記の場合、シートプラズマ成膜装置が、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれを冷却する冷却器を更に備えている。
【００２７】
このような構成とすると、基板に膜を形成する際、温度上昇する多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれを、任意にそれぞれ独立して冷却することが可能になる。
【００２８】
また、上記の場合、シートプラズマ成膜装置が、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれに任意の前記バイアス電圧を独立して印加可能に構成されている。
【００２９】
このような構成とすると、多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれに、任意のバイアス電圧を独立して印加することができるので、通常の円盤状のターゲットを用いる場合と比べて、より一層均一な膜厚の膜を基板上に形成することが可能になる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るシートプラズマ成膜装置によれば、シートプラズマ成膜装置を大型化することなく、基板により均一な膜厚の膜を効果的に形成することができるシートプラズマ成膜装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、全図面を通じて同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の説明では、便宜上、実施の形態１として多重リングターゲットの一部が接地されている形態を説明し、実施の形態２として多重リングターゲットの全てにバイアス電圧が印加される形態について説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を模式的に示す正面図である。なお、本実施の形態では、便宜上、シートプラズマ成膜装置のＸ，Ｙ，Ｚ軸を図１に示すように定義する。
【００３３】
また、図２は、図１のシートプラズマ成膜装置に用いる多重リングターゲットの構成を模式的に示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は斜視図であり、（ｃ）は側面図である。
【００３４】
また、図３は、図１のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【００３５】
以下、図１乃至図３を参照しながら、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置について説明する。
【００３６】
＜構成＞
まず、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置の一般的な構成について説明する。
【００３７】
図１に示すように、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００は、プラズマ発生源１０（プラズマガン）と、シートプラズマ形成槽２０と、成膜槽３０と、アノード槽５０と、を備えている。ここで、プラズマガン１０と、シートプラズマ形成槽２０と、アノード槽５０とが、シートプラズマ発生機構６０を構成する。なお、これらのプラズマガン１０，シートプラズマ形成槽２０，成膜槽３０，アノード槽５０と、後述する第１及び第２フランジ２９，４７とは、プラズマを輸送する通路を介して、互いに気密状態を保って連通されている。
【００３８】
プラズマ発生源１０は、公知の圧力勾配型プラズマガンで構成されているので、簡単に説明する。
【００３９】
プラズマガン１０は、カソードマウント１１と、このカソードマウント１１に設けられたカソード１２と、筒状部材１３と、この筒状部材１３と同心状に配設された第１中間電極Ｇ１及び第２中間電極Ｇ２と、をその主な構成要素として備えている。
【００４０】
筒状部材１３は、その内部に放電ガス導入管１７を通じて放電ガスとしてのアルゴンガスが導入されるように構成されている。カソード１２（カソードマウント１１）と後述するアノード５１とには、可変抵抗体ＲＶを介して、主バイアス電圧印加装置Ｖ１の負極端子及び正極端子がそれぞれ接続されている。
【００４１】
第１中間電極Ｇ１には、抵抗体Ｒ１を介して、主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子が接続されている。第２中間電極Ｇ２には、抵抗体Ｒ２を介して、主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子が接続されている。主バイアス電圧印加装置Ｖ１と可変抵抗体ＲＶ，Ｒ１，Ｒ２との組み合わせによって、カソード１２とアノード５１との間に所定のバイアス電圧が印加される。これにより、プラズマガン１０のカソード１２の近傍において、円柱状プラズマ２２が発生する。
【００４２】
プラズマガン１０の前端には、シートプラズマ形成槽２０の後端が接続されている。シートプラズマ形成槽２０は、筒状部材１９の後端及び前端が、それぞれ、中央部が開口した絶縁蓋部材１５及び中央部が開口した第１フランジ２９によって閉鎖されて形成されている。ここで、筒状部材１９は、非磁性体で構成されている。また、筒状部材１９の後端側の周囲には、導入された円柱状プラズマ２２の形状を整える第１環状コイル２３が配設されている。筒状部材１９における第１環状コイル２３が配設された位置の前方には、一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂが配設されている。これらの一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂは、それぞれのＮ極を対向させるようにして配設されている。一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂは、導入された円柱状プラズマ２２をシートプラズマ２７に形成する。さらに、筒状部材１９の前端側の周囲には、形成されたシートプラズマ２７の形状を整える第２環状コイル２８が配設されている。
【００４３】
シートプラズマ形成槽２０の前端には、成膜槽３０の後端が接続されている。シートプラズマ形成槽２０において形成されたシートプラズマ２７は、成膜槽３０の内部に導入される。
【００４４】
成膜槽３０は、第１チャンバ６１と、第２チャンバ６７と、を備えている。第１チャンバ６１及び第２チャンバ６７は、非磁性の材料、例えば、ステンレス、アルミニウム等で構成される。第１チャンバ６１には、その高さ方向（Ｙ方向）のほぼ中間に、シートプラズマ２７が通過する第１通路４２が設けられている。第１通路４２の内部空間は、形成されたシートプラズマ２７がその第１通路４２を通り抜けることができる大きさに形成されている。第１通路４２の上流側には、第１絶縁部材７１を介して、第１通路４２と接合する第１フランジ２９が配設されている。シートプラズマ形成槽２０と成膜槽３０とは、第１チャンバ６１の側面に形成された第１通路４２、第１フランジ２９、及び第１絶縁部材７１を介して連結されている。
【００４５】
成膜槽３０の内部には、成膜空間３１が形成されている。成膜空間３１は、ターゲット収容部３１Ａと基板収容部３１Ｂとからなっている。
【００４６】
第１チャンバ６１の上側には、円柱状空間６１Ａが形成されている。第１チャンバ６１の下側には、円柱状空間６１Ｂが形成されている。第１チャンバ６１の上端には、絶縁部材６５が設けられている。絶縁部材６５は、第１チャンバ６１の上側開口の大きさに対応する短円筒状に形成されていて、上側開口に対して同心状に設けられている。絶縁部材６５の上面には、上蓋３５が設けられている。なお、絶縁部材６５及び上蓋３５は、第１チャンバ６１に対して気密的に取り付けられている。そして、第１チャンバ６１の上側の円柱状空間６１Ａと、絶縁部材６５と上蓋３５とで囲まれた空間と、を合わせたものが、ターゲット収容部３１Ａを構成する。
【００４７】
ターゲット収容部３１Ａには、多重リングターゲット３３を保持する多重リング状のバッキングプレート６３が配設されている。多重リングターゲット３３は、シートプラズマ２７の一方の主面からターゲット収容部３１Ａ側に後退した位置に配置されている。ここで、バッキングプレート６３は、導電性材料により、多重リング状に形成されている。また、このバッキングプレート６３のそれぞれには、冷却機構（図示せず）が設けられている。例えば、バッキングプレート６３のそれぞれの内部に冷却水流路（図示せず）を形成し、この冷却水流路と成膜槽３０の外部において成膜槽３０に対して気密的に設けられた冷却水循環装置（図示せず）とを接続し、バッキングプレート６３のそれぞれの内部に冷却水を循環させる。この冷却機構により、バッキングプレート６３に保持された多重リングターゲット３３のスパッタによる温度上昇が適切に抑制される。
【００４８】
また、バッキングプレート６３は、絶縁部材３９Ａ〜３９Ｅを介して上蓋３５に取り付けられている。ここで、絶縁部材３９Ａ〜３９Ｅは、上蓋３５に設けられた貫通穴（図示せず）に挿通されている。さらに、バッキングプレート６３と上蓋３５との間に介在するように、図示しない絶縁部材が設けられている。すなわち、本実施の形態において、バッキングプレート６３は、成膜槽３０と短絡しないよう、成膜槽３０（上蓋３５）に対して電気的に絶縁されている。
【００４９】
また、絶縁部材３９Ａ〜３９Ｅは、成膜槽３０の内部の成膜空間３１の真空度を保つことができるよう、上蓋３５に対して気密的に配設されている。多重リングターゲット３３の材料としては、単体の金属材料や誘電体等の絶縁物材料その他の材料を用いることができる。この材料は、後述する基板３４Ａに形成される膜に応じて適宜選択される。
【００５０】
バッキングプレート６３の、多重リングターゲット３３の中央からその周囲に向けて１番目、３番目、５番目に対応する部分には、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６が接続されている。バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６は、絶縁部材３９Ａ，３９Ｃ，３９Ｅに設けられた貫通孔４０Ａ，４０Ｃ，４０Ｅを介して、バッキングプレート６３のそれぞれに接続されている。そして、このバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６により、バッキングプレート６３を介して多重リングターゲット３３の中央からその周囲に向けて１番目、３番目、５番目に、アース電位に対する負の直流バイアス電圧が印加される。なお、このバイアス電圧印加装置Ｖ２は、高周波電圧により負のバイアス電圧が印加されるものであってもよい。
【００５１】
また、バッキングプレート６３の、多重リングターゲット３３の中央からその周囲に向けて２番目、４番目に対応する部分は、接地されている。具体的には、絶縁部材３９Ｂ，３９Ｄに設けられた貫通孔４０Ｂ，４０Ｄを介して、バッキングプレート６３の中央からその周囲に向けて２番目及び４番目が、それぞれ接地されている。これにより、バッキングプレート６３を介して多重リングターゲット３３の中央からその周囲に向けて２番目及び４番目が、それぞれ接地されている。
【００５２】
なお、多重リングターゲット３３の詳細な構成、および、多重リングターゲット３３へのバイアス電圧の詳細な印加形態、ならびに、多重リングターゲット３３の詳細な接地形態については、後に具体的に説明する。
【００５３】
第１チャンバ６１の下側開口には、第２チャンバ６７が設けられている。第２チャンバ６７は、第１チャンバ６１の下側開口の大きさに対応した円筒状に形成されていて、下側開口に対して同軸状に設けられている。第２チャンバ６７の下端には、下蓋３６が設けられている。なお、第１チャンバ６１と第２チャンバ６７、及び第２チャンバ６７と下蓋３６とは、互いに気密的に取り付けられている。そして、第１チャンバ６１の下側の円柱状空間６１Ｂと、第２チャンバ６７と下蓋３６とで囲まれた空間と、を合わせたものが、基板収容部３１Ｂを構成する。
【００５４】
基板収容部３１Ｂには、基板３４Ａを保持する導電性の基板ホルダ３４が配設されている。基板３４Ａは、シートプラズマ２７の他方の主面から基板収容部３１Ｂ側に後退した位置に配置されている。ここで、基板ホルダ３４は、円板状の導電性のホルダ３４Ｂを備えている。このホルダ３４Ｂには、Ｙ方向に延びる円柱状の導電性の支軸３４Ｃが接続されている。そして、支軸３４Ｃは、前記成膜槽３０の下蓋３６に設けられた貫通穴（図示せず）に挿通されている。支軸３４Ｃは、絶縁部材３４Ｄを介して下蓋３６に取り付けられている。すなわち、支軸３４Ｃは、成膜槽３０と短絡しないよう、成膜槽３０に対して電気的に絶縁されている。基板ホルダ３４は、形成されたシートプラズマ２７を挟んで前記多重リングターゲット３３と対向するよう（ここでは、共に水平に）配設されている。支軸３４Ｃは、成膜槽３０内部の成膜空間３１の真空度を保つことができるよう、成膜槽３０に対して気密的に配設されている。
【００５５】
基板ホルダ３４には、バイアス電圧印加装置Ｖ７が接続されている。このバイアス電圧印加装置Ｖ７により、基板ホルダ３４を介して基板３４Ａに、アース電位に対する負の直流バイアス電圧が印加される。なお、このバイアス電圧印加装置Ｖ７は、高周波電圧により負のバイアス電圧が印加されるものであってもよい。
【００５６】
成膜槽３０の適所には、成膜空間３１を真空引きするための排気口３２が設けられている。排気口３２は、バルブ３７により開閉可能に構成されている。排気口３２には、真空ポンプ３８が接続されている。真空ポンプ３８は、シートプラズマ２７が輸送できるレベルにまで、成膜空間３１の内部を速やかに減圧する。
【００５７】
また、第１チャンバ６１の第２通路４５の下流側には、第２絶縁部材７３を介して、第２通路４５に接合する第２フランジ４７が配設されている。成膜槽３０と後述するアノード槽５０とは、第２通路４５、第２絶縁部材７３、及び第２フランジ４７を介して連結されている。
【００５８】
アノード槽５０は、筒状部材５３を備えている。筒状部材５３は、本実施の形態ではガラスにより構成されている。アノード槽５０は、上記の第２フランジ４７に筒状部材５３の一端が接続され、この筒状部材５３の他端がアノード５１により閉鎖されて形成されている。筒状部材５３の周囲には、第３電磁コイル４８（プラズマ流動手段）が配設されている。第３電磁コイル４８は、形成されたシートプラズマ２７の幅方向の形状を整えるために用いられる。ここで、筒状部材５３とアノード５１とは、絶縁物（図示せず）を介して接続されている。アノード５１の裏面には、永久磁石５２が配設されている。永久磁石５２は、そのＳ極がアノード５１と接触するように配設されている。永久磁石５２は、シートプラズマ２７のＺ方向の末端の形状を整える。本実施の形態では、アノード５１が接地されている。
【００５９】
また、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００は、制御装置９０を備えている。この制御装置９０は、主バイアス電圧印加装置Ｖ１、真空ポンプ３８、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ７等の動作を制御する。制御装置９０は、マイコン等の演算装置で構成され、シートプラズマ成膜装置１００の所要の構成要素を制御して、シートプラズマ成膜装置１００の動作を制御する。ここで、本明細書においては、制御装置９０とは、単独の制御器だけではなく、複数の制御器が協働して制御を実行する制御器群をも意味する。よって、制御装置９０は、必ずしも単独の制御器で構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置されていて、それらが協働してシートプラズマ成膜装置１００の動作を制御するよう構成されていてもよい。
【００６０】
次に、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００の特徴的な構成について説明する。
【００６１】
図１に示すように、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００においては、通常は円盤状のターゲットが配設されているのに対して、成膜槽３０におけるターゲット収容部３１Ａに、多重リングターゲット３３が配設されている。
【００６２】
図１，２を参照しながら説明すれば、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００は、その内部空間を減圧可能に構成された成膜槽３０と、この成膜槽３０を通過するようにシートプラズマを発生させるシートプラズマ発生機構６０と、成膜槽３０の内部空間に、シートプラズマ２７を該シートプラズマ２７の厚み方向において挟むように配置された多重リングターゲット３３及び基板ホルダ３４と、多重リングターゲット３３にアース電位に対する負のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６と、を備えている。ここで、多重リングターゲット３３は、シートプラズマ２７の厚み方向から見て該多重リングターゲット３３の中央に配置されたセンターターゲット３３Ａと、該センターターゲット３３Ａの周囲に同心状に配置された複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅとを備えている。また、本実施の形態では、複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれは、互いに絶縁して配設されると共に、センターターゲット３３Ａと絶縁して配設されている。そして、本実施の形態では、多重リングターゲット３３の中央から周囲に向けて、センターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの奇数番目に負のバイアス電圧が印加されるように構成され、センターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの偶数番目が接地されるように構成されている。なお、本発明において、センターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの偶数番目に負のバイアス電圧が印加されるように構成されている場合には、その奇数番目が接地されるように構成されている。また、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６は、高周波電圧により負のバイアス電圧が印加されるものであってもよい。
【００６３】
ここで、図１に示すように、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００は、第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄを接地可能、または、第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄの電位を浮動電位とすることができるように、第１，２スイッチＳＷ１，ＳＷ２を備えている。ここで、第１スイッチＳＷ１は、接地状態とされた端子ａと、浮動電位状態とされた端子ｂと、バイアス電圧印加装置Ｖ３の負極と接続された端子ｃと、第１リングターゲット３３Ｂと接続された端子ｄと、を備えている。また、第２スイッチＳＷ２は、接地状態とされた端子ａと、浮動電位状態とされた端子ｂと、バイアス電圧印加装置Ｖ５の負極と接続された端子ｃと、第３リングターゲット３３Ｄと接続された端子ｄと、を備えている。そして、本実施の形態では、第１スイッチＳＷ１の端子ａと端子ｄとが電気的に接続されることにより、第１リングターゲット３３Ｂが接地されるように構成されている。また、第２スイッチＳＷ２の端子ａと端子ｄとが電気的に接続されることにより、第３リングターゲット３３Ｄが接地されるように構成されている。
【００６４】
なお、図１に示すように、第１，２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のそれぞれにおける端子ｃと端子ｄとを電気的に接続すれば、第１リングターゲット３３Ｂにバイアス電圧印加装置Ｖ３から負のバイアス電圧が印加されるとともに、第３リングターゲット３３Ｄにバイアス電圧印加装置Ｖ５から負のバイアス電圧が印加される。この実施の形態については、実施の形態２において説明する。
【００６５】
また、図２（ａ）に示すように、本実施の形態では、シートプラズマ２７の厚み方向から見て、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれが、互いに５ｍｍ以下の間隔ｄを構成するように配置されている。
【００６６】
また、図２（ｃ）に示すように、本実施の形態では、シートプラズマ２７の厚み方向と直交する方向から見て、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれの下面が、同一平面Ｓ上に位置するように構成されている。そして、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれの下面が、シートプラズマ２７に対して平行となるように構成されている。
【００６７】
また、本実施の形態では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれを冷却する冷却機構を更に備えている。この冷却機構により、スパッタによる多重リングターゲット３３の温度上昇が抑制される。
【００６８】
また、本実施の形態では、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６等により、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれに、任意のバイアス電圧を独立して印加可能に構成されている。例えば、本実施の形態では、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６によって、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅのそれぞれに、任意のバイアス電圧を独立して印加可能に構成されている。
【００６９】
なお、本実施の形態では、多重リングターゲット３３が、センターターゲット３３Ａに加えて、第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅを備えている形態を例示しているが、このような形態に限定されることはない。すなわち、多重リングターゲット３３の分割形態は、基板の大きさ及び要求される被膜の均一度等に応じて、適宜設定される。また、図１に示すように、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａにバイアス電圧が印加されるように構成されている場合には、多重リングターゲット３３の分割数は奇数となるが、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａが接地されるように構成されている場合には、多重リングターゲット３３の分割数は偶数となる。
【００７０】
また、多重リングターゲット３３においては、基板３４Ａ上に成膜される薄膜への不純物の混入を防止するために、センターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれを同一の材料により構成することが望ましい。
【００７１】
＜動作＞
次に、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００の動作を説明する。ここで、シートプラズマ成膜装置１００の動作は、制御装置９０によって遂行される。
【００７２】
本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００においては、成膜槽３０の内部を、真空ポンプ３８により１×１０-6Ｐａのオーダーにまで真空引きする。次に、シートプラズマ形成槽２０の内部に、プラズマガン１０により形成された円柱状プラズマ２２を導入する。そして、この円柱状プラズマ２２は、一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂにより、シートプラズマ２７に変形され、成膜槽３０の内部に導入される。その後、成膜槽３０の内部の圧力は、１×１０-3Ｐａ〜１０Ｐａのオーダーとされる。
【００７３】
成膜槽３０内においては、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６から負のバイアス電圧が多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに印加されている。一方、バイアス電圧印加装置Ｖ７から負のバイアス電圧が基板ホルダ３４を介して基板３４Ａに印加されている。そして、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅが負バイアスに帯電することにより、シートプラズマ２７中のアルゴンイオンが多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅへと引き付けられる。多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、および、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに引き付けられたアルゴンイオンは、多重リングターゲット３３を構成するターゲット材料（ターゲット原子）をスパッタする。すると、スパッタされたターゲット原子は、シートプラズマ２７をその厚み方向へ通過して、その際にイオンへと変換される。変換されたイオンは、基板３４Ａの表面に堆積することによって膜を形成する。
【００７４】
この基板３４上への膜の形成の際、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板３４Ａ上に形成される膜の膜厚は、図３（ａ）の曲線ａに示すように、基板３４Ａの中心付近では厚くなり、基板３４Ａの中心からの距離が離れ基板３４Ａの外縁に近づくに連れて薄くなる。すなわち、基板３４Ａの中心における膜の膜厚を１００％と仮定すると、基板３４Ａの外縁付近では例えば約６５％の厚みの膜厚となる。従って、このように、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板３４Ａの中心と基板３４Ａの外縁とに形成される膜の膜厚に不均衡が生じる。
【００７５】
これに対して、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに負のバイアス電圧が印加されると共に、多重リングターゲット３３の複数の第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄが接地され、これにより、センターターゲット３３Ａおよび複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅを構成するターゲット材料が、シートプラズマ２７によってスパッタされる。そして、このようにスパッタされたターゲット材料が、基板３４Ａ上に堆積して、その基板３４Ａ上に膜を形成する。その際、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅには、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６から負のバイアス電圧がそれぞれ独立して適切な電圧で印加されているので、多重リングターゲット３３を構成するターゲット材料は、基板３４Ａの上面に均一に堆積するようにスパッタされる。これにより、図３（ｂ）の曲線ｂに示すように、基板３４Ａの上面にはスパッタ材料が均一に堆積される。そのため、基板３４Ａの中心付近と外縁付近とに形成される膜の膜厚の不均衡が解消される。
【００７６】
なお、本実施の形態では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに負のバイアス電圧が印加され、多重リングターゲット３３の第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄが接地される形態を例示したが、このような形態に限定されることはない。例えば、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに負のバイアス電圧が印加される一方で、第１，２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が操作されて、多重リングターゲット３３の第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄが接地されずにそれらの電位が浮動電位とされるように構成されていてもよい。このような構成としても、本実施の形態により得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
（実施の形態２）
以下の説明では、便宜上、第１〜４リングターゲット３３Ｂ〜３３Ｅを単に「リングターゲット３３Ｂ〜３３Ｅ」と記載する。
【００７８】
図４は、本発明の実施の形態２に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を模式的に示す正面図である。
【００７９】
また、図５は、図４のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【００８０】
図４に示すように、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の構成は、実施の形態１に示すシートプラズマ成膜装置１００の構成と基本的に同じである。しかし、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の構成は、多重リングターゲット３３を構成するセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの全てにバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧が印加されるように構成されている点で、実施の形態１に示すシートプラズマ成膜装置１００の構成とは異なっている。
【００８１】
以下、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の特徴的な構成及びその動作について説明する。
【００８２】
＜構成＞
先ず、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の特徴的な構成を説明する。
【００８３】
本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００においては、実施の形態１の場合と同様にして、成膜槽３０におけるターゲット収容部３１Ａに、多重リングターゲット３３が配設されている。
【００８４】
そして、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００は、その内部空間を減圧可能に構成された成膜槽３０と、この成膜槽３０を通過するようにシートプラズマ２７を発生させるシートプラズマ発生機構６０と、成膜槽３０の内部空間に、シートプラズマ２７を該シートプラズマ２７の厚み方向において挟むように配置された多重リングターゲット３３及び基板ホルダ３４と、多重リングターゲット３３にアース電位に対して負のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６と、を備え、多重リングターゲット３３は、シートプラズマ２７の厚み方向から見て該多重リングターゲット３３の中央に配置されたセンターターゲット３３Ａと、該センターターゲット３３Ａの周囲に同心状に配置された複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅと、を備え、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれは、互いに絶縁して配設されると共に、センターターゲット３３Ａと絶縁して配設され、多重リングターゲット３３の中央から周囲に向けて、センターターゲット３３Ａ及び複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの偶数番目及び奇数番目の全てに負のバイアス電圧が印加されるように構成されている。
【００８５】
ここで、図４に示すように、本実施の形態では、第１スイッチＳＷ１の端子ｃと端子ｄとが電気的に接続されることにより、第１リングターゲット３３Ｂにバイアス電圧印加装置Ｖ３から負のバイアス電圧が印加されるように構成されている。また、第２スイッチＳＷ２の端子ｃと端子ｄとが電気的に接続されることにより、第３リングターゲット３３Ｄにバイアス電圧印加装置Ｖ５から負のバイアス電圧が印加されるように構成されている。これにより、センターターゲット３３Ａ及び複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの偶数番目及び奇数番目の全てに、負のバイアス電圧が印加されるように構成されている。
【００８６】
バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅに印加されるバイアス電圧の値は、基板３４Ａの大きさや、基板３４Ａ上に形成する薄膜に要求される膜厚の均一度等に応じて、それぞれ独立して適切に設定される。勿論、この設定される負のバイアス電圧の値のそれぞれは、ここでは詳細には説明しないが、基板３４Ａの大きさ等を自動的に検出して、この検出される基板３４Ａの大きさに応じて自動的に設定される構成としてもよい。なお、このバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から高周波電圧により負のバイアス電圧が印加される構成としてもよい。
【００８７】
なお、本実施の形態においても、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅは、それぞれ冷却されることが望ましい。そして、所定の冷媒を通流させる冷媒管を設け、この冷媒管を多重リングターゲット３３へのバイアス電圧の印加経路として用いることも可能である。この場合、冷媒管は成膜槽３０に対して電気的に絶縁されていなければならない。かかる構成とすると、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれを冷却するための冷媒管が、バイアス電圧の印加経路としても機能するので、シートプラズマ成膜装置２００の構成をより一層簡略化することが可能になる。
【００８８】
なお、その他の点については、実施の形態１の場合と同様である。
【００８９】
＜動作＞
次に、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の動作を説明する。
【００９０】
本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００においても、基板３４Ａ上に膜を形成する場合には、成膜槽３０の内部を、真空ポンプ３８により１×１０-6Ｐａのオーダーにまで真空引きする。そして、シートプラズマ形成槽２０の内部に、プラズマガン１０により形成された円柱状プラズマ２２を導入する。すると、この円柱状プラズマ２２は、一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂにより、シートプラズマ２７に変形され、成膜槽３０の内部に導入される。その後、成膜槽３０の内部の圧力は、１×１０-3Ｐａ〜１０Ｐａのオーダーとされる。
【００９１】
成膜槽３０内においては、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧が多重リングターゲット３３に印加されていると共に、実施の形態１の場合と同様、バイアス電圧印加装置Ｖ７から負のバイアス電圧が基板ホルダ３４を介して基板３４Ａに印加されている。そして、多重リングターゲット３３が負バイアスに帯電することにより、シートプラズマ２７中のアルゴンイオンが多重リングターゲット３３へと引き付けられる。多重リングターゲット３３に引き付けられたアルゴンイオンは、多重リングターゲット３３を構成するターゲット原子をスパッタする。すると、スパッタされたターゲット原子は、シートプラズマ２７をその厚み方向へ通過して、その際にイオンへと変換される。この変換されたイオンは、基板３４Ａの表面に堆積することによって膜を形成する。
【００９２】
また、このシートプラズマ成膜装置２００では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれに、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧が独立して印加される。これにより、多重リングターゲット３３を構成するターゲット材料が、シートプラズマ２７によって適切にスパッタされる。この適切にスパッタされたターゲット材料が、基板３４Ａの全面に渡り堆積する。
【００９３】
この際、多重リングターゲット３３を具備していない場合には、基板３４Ａにおける面内膜厚分布が悪化する場合がある。従って、このように、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板中心と基板外縁とに形成される膜の膜厚に不均衡が生じる場合がある。
【００９４】
そこで、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００では、多重リングターゲット３３にバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧が適切に印加される。これにより、基板３４Ａにおける面内膜厚分布がより一層改善される。つまり、基板３４Ａの中心付近と外縁付近とに形成される膜の膜厚の不均衡が好適に解消される。また、基板３４Ａが備える微細な孔や溝へのターゲット原子のカバレッジ性が好適に改善される。
【００９５】
図５は、図４のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【００９６】
図５（ａ）の曲線ａに示すように、基板３４上への膜の形成の際、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板３４Ａ上に形成される膜の膜厚は、基板３４Ａの中心付近では厚くなり、基板３４Ａの中心からの距離が離れ基板３４Ａの外縁に近づくに連れて薄くなる。このように、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板３４Ａの中心と基板３４Ａの外縁とに形成される膜の膜厚に不均衡が生じる。
【００９７】
これに対して、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅに負のバイアス電圧が印加される。これにより、センターターゲット３３Ａおよび複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅを構成するターゲット材料が、シートプラズマ２７によってスパッタされる。そして、このようにスパッタされたターゲット材料が、基板３４Ａ上に堆積することにより、その基板３４Ａ上に膜が形成される。この際、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれには、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧がそれぞれ独立して適切な電圧で印加されているので、ターゲット材料は、基板３４Ａの上面に均一に堆積するようにスパッタされる。これにより、図５（ｂ）の曲線ｂに示すように、基板３４Ａの上面にはスパッタ材料が均一に堆積される。そのため、基板３４Ａの中心付近と外縁付近とに形成される膜の膜厚の不均衡が解消される。
【００９８】
なお、その他の点については、実施の形態１の場合と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係るシートプラズマ成膜装置は、シートプラズマ成膜装置を大型化することなく、基板により一層均一な膜厚の膜を効果的に形成することが可能なシートプラズマ成膜装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図２】図２は、図１のシートプラズマ成膜装置に用いる多重リングターゲットの構成を模式的に示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は斜視図であり、（ｃ）は側面図である。
【図３】図３は、図１のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図５】図５は、図４のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０ プラズマガン
１１ フランジ
１２ カソード
１３ 筒状部材
１４ 放電空間
１５ 絶縁体
１７ 放電ガス導入管
１９ 筒状部材
２０ シートプラズマ形成槽
２１ 輸送空間
２２ 円柱状プラズマ
２２Ａ 円柱状プラズマの中心
２３ 第１電磁コイル
２４Ａ，２４Ｂ 永久磁石
２７ シートプラズマ（シートプラズマの可視部）
２８ 第２電磁コイル
２９ 第１フランジ
３０ 成膜槽
３１ 成膜空間
３１Ａ ターゲット収容部
３１Ｂ 基板収容部
３２ 排気口
３３ 多重リングターゲット
３３Ａ センターターゲット
３３Ｂ 第１リングターゲット
３３Ｃ 第２リングターゲット
３３Ｄ 第３リングターゲット
３３Ｅ 第４リングターゲット
３４ 基板ホルダ
３４Ａ 基板
３４Ｂ ホルダ
３４Ｃ 支軸
３４Ｄ 絶縁部材
３５ 上蓋
３６ 下蓋
３７ バルブ
３８ 真空ポンプ
３９Ａ〜３９Ｅ 絶縁部材
４０Ａ〜４０Ｅ 貫通孔
４２ 第１通路
４５ 第２通路
４７ 第２フランジ
４８ 第３電磁コイル
５０ アノード槽
５１ アノード
５２ 永久磁石
５３ 筒状部材
６０ シートプラズマ発生機構
６１ 第１チャンバ
６１Ａ 上側の円柱状空間
６１Ｂ 下側の円柱状空間
６３ 多重リングバッキングプレート
６５ 絶縁部材
６７ 第２チャンバ
７１ 第１絶縁部材
７３ 第２絶縁部材
９０ 制御装置
１００，２００ シートプラズマ成膜装置
Ｇ１ 第１中間電極
Ｇ２ 第２中間電極
Ｖ１ 主バイアス電圧印加装置
Ｖ２〜Ｖ７ バイアス電圧印加装置
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗体
ＲＶ 可変抵抗体
ｄ 間隙
ｓ 平面
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ
ａ〜ｄ 端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状に変形されたプラズマを用いて成膜を行うシートプラズマ成膜装置に関し、特に、均一な成膜を行うシートプラズマ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シート状に形成されたプラズマを用いて成膜を行うシートプラズマ成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このシートプラズマ成膜装置では、プラズマの発生源により発生された円柱状のプラズマが永久磁石の作用によりシート状に変形され、このように形成されたシート状のプラズマ（以下、「シートプラズマ」という）が用いられてターゲットからそのターゲットを構成する材料（以下、「ターゲット材料」という）がスパッタされ、このスパッタされたターゲット材料からなる膜が基板上に形成される。
【０００４】
しかし、シートプラズマ成膜装置を用いて基板に膜を形成する場合においては、基板に形成される膜の膜厚が、基板の中心付近と外縁付近とで均一にならないという問題があった。具体的には、シートプラズマ成膜装置を用いる場合、ターゲットからスパッタされたターゲット材料は、ｃｏｓnθで表される放射状の角度分布をもって放出される。そのため、基板上へのターゲット材料の到達量は、その中心部では多く、その外縁部では少なくなるという、不均一な到達量となる。従って、基板に形成される膜の膜厚は、基板の中心付近と外縁付近とで均一にならない。ここで、このような、基板面内における膜厚の不均一に係る問題は、大型の基板に膜を形成する場合において、特に顕著な問題となる。そのため、シートプラズマ成膜装置を用いる場合には、基板面内の膜厚の均一性を好適に保つことが重要になる。
【０００５】
一方、シートプラズマ成膜装置以外の成膜装置においては、基板に形成される膜の膜厚を均一にするために、さまざまな工夫がなされている。
【０００６】
例えば、円形ターゲットと、この円形ターゲットを中心に有する環状リング形状ターゲットとを備え、円形ターゲットには電源から通電されると共に、環状リング形状ターゲットには外側陰極電源から通電され、円形ターゲット及び環状リング形状ターゲットの相対電力及び他のオペレーティングパラメータが別々に制御されるスパッタリング装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、処理チャンバ内に配置された基板にターゲット材料を成膜するスパッタリング装置であって、処理チャンバ内で基板に対向して配置されたターゲットを同心状に複数に分割し、その分割された各ターゲットのスパッタ率を調整する手段を設けたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
さらには、表面が被スパッタ物質からなるターゲット材料と、そのターゲット材料から出て該ターゲット材料に戻る磁力線を発生させる磁場形成手段とを有し、磁力線と該ターゲット材料とで囲まれる領域に電子を閉じ込めてスパッタを行うようにしたマグネトロンスパッタ電極において、電子を閉じ込める領域に面したターゲット材料を互いに電気的に絶縁された複数のターゲット材料に分割して配置したマグネトロンスパッタ電極が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
このような、特許文献２，３に示されたスパッタリング装置及び特許文献４に示されたマグネトロンスパッタ電極を用いると、被処理体（基板）上の面内において、ほぼ均一な膜厚で所望の膜を形成することができる。
【特許文献１】特開２００５−１７９７６７号公報
【特許文献２】特表２００２−５３８３０９号公報
【特許文献３】特開２０００−１４４３９９号公報
【特許文献４】特開平５−５９５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献２乃至４に記載の構成を、特許文献１に記載のシートプラズマ成膜装置にそのまま適用しても、基板に形成される膜の膜厚を、その基板の中心付近と外縁付近とで均一にすることができない場合がある。
【００１１】
すなわち、シートプラズマ成膜装置は、形成されるシートプラズマの面積が大きく、それに伴って、大面積のターゲット及び基板を用いることを可能とする。その一方で、このシートプラズマ成膜装置が用いられる場合には、目標とする膜厚や、基板の形状等が考慮されて、ターゲットと基板との間隔が適切に設定される。この場合、基板に形成される膜の厚みをその全面に渡り均一にするためには、ターゲットと基板との間隔やその基板の大きさの程度に応じて、基板上へのターゲット材料の到達量の面内分布を適切に設定する必要がある。つまり、シートプラズマ成膜装置を用いて基板への成膜を行う場合には、その基板上へのターゲット材料の到達量の面内分布を精密に制御する必要がある。
【００１２】
これに対して、特許文献２乃至４は、ターゲットが単に同心状に分割され、この分割されたターゲットのそれぞれに電力が供給される構成を開示しているのみである。
【００１３】
従って、特許文献２乃至４に記載の構成を特許文献１に記載のシートプラズマ成膜装置に単純に適用しても、この特許文献２乃至４に記載の構成は基板上へのターゲット材料の到達量の面内分布を精密に制御可能とするものではないため、基板に形成される膜の膜厚を、その基板の中心付近と外縁付近とで均一にすることができない場合がある。
【００１４】
また、特許文献２乃至４に記載の上記技術をシートプラズマ成膜装置に単純に適用しても、スパッタ材料の回り込みにより各ターゲット同士を絶縁するための絶縁部材の絶縁性が劣化することや、各ターゲット間にシートプラズマが回り込むことでそのシートプラズマを安定に維持することが困難となるため、基板に形成される膜の厚みを所望の均一度に制御することは困難である。
【００１５】
なお、シートプラズマ成膜装置において、基板に形成される膜の膜厚を均一にするためには、ターゲットの面積を基板の面積の約１．５倍以上にすることが考えられる。しかしながら、このような構成では、成膜槽の大型化や真空ポンプの大型化を招くため、シートプラズマ成膜装置の大型化を招いてしまう。
【００１６】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたもので、シートプラズマ成膜装置を大型化することなく、基板により均一な膜厚の膜を効果的に形成することが可能なシートプラズマ成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで、上記従来の課題を解決するため、本発明のシートプラズマ成膜装置は、その内部空間を減圧可能に構成された成膜槽と、前記成膜槽を通過するようにシートプラズマを発生させるシートプラズマ発生機構と、前記成膜槽の内部空間に、前記通過するシートプラズマを該シートプラズマの厚み方向において挟むように配置された多重リングターゲット及び基板ホルダと、前記多重リングターゲットにバイアス電圧を印加する電源装置と、を備え、前記多重リングターゲットは、前記シートプラズマの厚み方向から見て該多重リングターゲットの中央に配置されたセンターターゲットと、該センターターゲットの周囲に同心状に配置された複数のリングターゲットと、を備え、前記複数のリングターゲットのそれぞれは、互いに絶縁して配設されると共に、前記センターターゲットと絶縁して配設され、前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目を接地可能又は該奇数番目の電位を浮動電位とすることができるように構成され、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの奇数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその偶数番目を接地可能又は該偶数番目の電位を浮動電位とすることができるように構成されている。
【００１８】
このような構成とすると、基板上へのターゲット材料の到達量の面内分布を自由に制御することができるので、装置を大型化することなく、基板の中心付近と外縁付近との膜厚の不均衡が是正された、より均一な膜厚の膜を効果的に形成することができるシートプラズマ成膜装置を提供することが可能になる。
【００１９】
この場合、シートプラズマ成膜装置において、前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目が接地されるように構成され、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの奇数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその偶数番目が接地されるように構成されている。
【００２０】
また、上記の場合、シートプラズマ成膜装置において、前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目及び奇数番目の全てに前記バイアス電圧が印加されるように構成されている。
【００２１】
一方、上記の場合、シートプラズマ成膜装置において、前記シートプラズマの厚み方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれが、互いに５ｍｍ以下の間隔を構成するように配置されている。
【００２２】
また、上記の場合、シートプラズマ成膜装置において、前記シートプラズマの厚み方向と直交する方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの下面が、同一平面上に位置するように構成されている。
【００２３】
この場合、シートプラズマ成膜装置において、前記シートプラズマの厚み方向と直交する方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの下面が、同一平面上に位置しかつ前記シートプラズマに対して平行となるように構成されている。
【００２４】
このような構成とすると、各ターゲット間の距離がシートプラズマの回り込みを防止するための適切な距離とされていると共に、各ターゲットの下面が同一平面上に位置するように構成されているので、成膜槽の内部空間を通過するシートプラズマが多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの側面に回り込むことや、スパッタ材料の回り込みにより各ターゲット同士を絶縁するための絶縁部材の絶縁性が劣化することを、確実に防止することが可能になる。
【００２５】
また、このような構成とすると、シートプラズマ発生機構が成膜槽を通過するように発生させたシートプラズマが、その成膜槽の内部空間を通過する際に乱されることを防止することが可能になる。
【００２６】
また、上記の場合、シートプラズマ成膜装置が、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれを冷却する冷却器を更に備えている。
【００２７】
このような構成とすると、基板に膜を形成する際、温度上昇する多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれを、任意にそれぞれ独立して冷却することが可能になる。
【００２８】
また、上記の場合、シートプラズマ成膜装置が、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれに任意の前記バイアス電圧を独立して印加可能に構成されている。
【００２９】
このような構成とすると、多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれに、任意のバイアス電圧を独立して印加することができるので、通常の円盤状のターゲットを用いる場合と比べて、より一層均一な膜厚の膜を基板上に形成することが可能になる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るシートプラズマ成膜装置によれば、シートプラズマ成膜装置を大型化することなく、基板により均一な膜厚の膜を効果的に形成することができるシートプラズマ成膜装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、全図面を通じて同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の説明では、便宜上、実施の形態１として多重リングターゲットの一部が接地されている形態を説明し、実施の形態２として多重リングターゲットの全てにバイアス電圧が印加される形態について説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を模式的に示す正面図である。なお、本実施の形態では、便宜上、シートプラズマ成膜装置のＸ，Ｙ，Ｚ軸を図１に示すように定義する。
【００３３】
また、図２は、図１のシートプラズマ成膜装置に用いる多重リングターゲットの構成を模式的に示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は斜視図であり、（ｃ）は側面図である。
【００３４】
また、図３は、図１のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【００３５】
以下、図１乃至図３を参照しながら、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置について説明する。
【００３６】
＜構成＞
まず、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置の一般的な構成について説明する。
【００３７】
図１に示すように、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００は、プラズマ発生源１０（プラズマガン）と、シートプラズマ形成槽２０と、成膜槽３０と、アノード槽５０と、を備えている。ここで、プラズマガン１０と、シートプラズマ形成槽２０と、アノード槽５０とが、シートプラズマ発生機構６０を構成する。なお、これらのプラズマガン１０，シートプラズマ形成槽２０，成膜槽３０，アノード槽５０と、後述する第１及び第２フランジ２９，４７とは、プラズマを輸送する通路を介して、互いに気密状態を保って連通されている。
【００３８】
プラズマ発生源１０は、公知の圧力勾配型プラズマガンで構成されているので、簡単に説明する。
【００３９】
プラズマガン１０は、カソードマウント１１と、このカソードマウント１１に設けられたカソード１２と、筒状部材１３と、この筒状部材１３と同心状に配設された第１中間電極Ｇ１及び第２中間電極Ｇ２と、をその主な構成要素として備えている。
【００４０】
筒状部材１３は、その内部に放電ガス導入管１７を通じて放電ガスとしてのアルゴンガスが導入されるように構成されている。カソード１２（カソードマウント１１）と後述するアノード５１とには、可変抵抗体ＲＶを介して、主バイアス電圧印加装置Ｖ１の負極端子及び正極端子がそれぞれ接続されている。
【００４１】
第１中間電極Ｇ１には、抵抗体Ｒ１を介して、主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子が接続されている。第２中間電極Ｇ２には、抵抗体Ｒ２を介して、主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子が接続されている。主バイアス電圧印加装置Ｖ１と可変抵抗体ＲＶ，Ｒ１，Ｒ２との組み合わせによって、カソード１２とアノード５１との間に所定のバイアス電圧が印加される。これにより、プラズマガン１０のカソード１２の近傍において、円柱状プラズマ２２が発生する。
【００４２】
プラズマガン１０の前端には、シートプラズマ形成槽２０の後端が接続されている。シートプラズマ形成槽２０は、筒状部材１９の後端及び前端が、それぞれ、中央部が開口した絶縁蓋部材１５及び中央部が開口した第１フランジ２９によって閉鎖されて形成されている。ここで、筒状部材１９は、非磁性体で構成されている。また、筒状部材１９の後端側の周囲には、導入された円柱状プラズマ２２の形状を整える第１環状コイル２３が配設されている。筒状部材１９における第１環状コイル２３が配設された位置の前方には、一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂが配設されている。これらの一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂは、それぞれのＮ極を対向させるようにして配設されている。一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂは、導入された円柱状プラズマ２２をシートプラズマ２７に形成する。さらに、筒状部材１９の前端側の周囲には、形成されたシートプラズマ２７の形状を整える第２環状コイル２８が配設されている。
【００４３】
シートプラズマ形成槽２０の前端には、成膜槽３０の後端が接続されている。シートプラズマ形成槽２０において形成されたシートプラズマ２７は、成膜槽３０の内部に導入される。
【００４４】
成膜槽３０は、第１チャンバ６１と、第２チャンバ６７と、を備えている。第１チャンバ６１及び第２チャンバ６７は、非磁性の材料、例えば、ステンレス、アルミニウム等で構成される。第１チャンバ６１には、その高さ方向（Ｙ方向）のほぼ中間に、シートプラズマ２７が通過する第１通路４２が設けられている。第１通路４２の内部空間は、形成されたシートプラズマ２７がその第１通路４２を通り抜けることができる大きさに形成されている。第１通路４２の上流側には、第１絶縁部材７１を介して、第１通路４２と接合する第１フランジ２９が配設されている。シートプラズマ形成槽２０と成膜槽３０とは、第１チャンバ６１の側面に形成された第１通路４２、第１フランジ２９、及び第１絶縁部材７１を介して連結されている。
【００４５】
成膜槽３０の内部には、成膜空間３１が形成されている。成膜空間３１は、ターゲット収容部３１Ａと基板収容部３１Ｂとからなっている。
【００４６】
第１チャンバ６１の上側には、円柱状空間６１Ａが形成されている。第１チャンバ６１の下側には、円柱状空間６１Ｂが形成されている。第１チャンバ６１の上端には、絶縁部材６５が設けられている。絶縁部材６５は、第１チャンバ６１の上側開口の大きさに対応する短円筒状に形成されていて、上側開口に対して同心状に設けられている。絶縁部材６５の上面には、上蓋３５が設けられている。なお、絶縁部材６５及び上蓋３５は、第１チャンバ６１に対して気密的に取り付けられている。そして、第１チャンバ６１の上側の円柱状空間６１Ａと、絶縁部材６５と上蓋３５とで囲まれた空間と、を合わせたものが、ターゲット収容部３１Ａを構成する。
【００４７】
ターゲット収容部３１Ａには、多重リングターゲット３３を保持する多重リング状のバッキングプレート６３が配設されている。多重リングターゲット３３は、シートプラズマ２７の一方の主面からターゲット収容部３１Ａ側に後退した位置に配置されている。ここで、バッキングプレート６３は、導電性材料により、多重リング状に形成されている。また、このバッキングプレート６３のそれぞれには、冷却機構（図示せず）が設けられている。例えば、バッキングプレート６３のそれぞれの内部に冷却水流路（図示せず）を形成し、この冷却水流路と成膜槽３０の外部において成膜槽３０に対して気密的に設けられた冷却水循環装置（図示せず）とを接続し、バッキングプレート６３のそれぞれの内部に冷却水を循環させる。この冷却機構により、バッキングプレート６３に保持された多重リングターゲット３３のスパッタによる温度上昇が適切に抑制される。
【００４８】
また、バッキングプレート６３は、絶縁部材３９Ａ〜３９Ｅを介して上蓋３５に取り付けられている。ここで、絶縁部材３９Ａ〜３９Ｅは、上蓋３５に設けられた貫通穴（図示せず）に挿通されている。さらに、バッキングプレート６３と上蓋３５との間に介在するように、図示しない絶縁部材が設けられている。すなわち、本実施の形態において、バッキングプレート６３は、成膜槽３０と短絡しないよう、成膜槽３０（上蓋３５）に対して電気的に絶縁されている。
【００４９】
また、絶縁部材３９Ａ〜３９Ｅは、成膜槽３０の内部の成膜空間３１の真空度を保つことができるよう、上蓋３５に対して気密的に配設されている。多重リングターゲット３３の材料としては、単体の金属材料や誘電体等の絶縁物材料その他の材料を用いることができる。この材料は、後述する基板３４Ａに形成される膜に応じて適宜選択される。
【００５０】
バッキングプレート６３の、多重リングターゲット３３の中央からその周囲に向けて１番目、３番目、５番目に対応する部分には、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６が接続されている。バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６は、絶縁部材３９Ａ，３９Ｃ，３９Ｅに設けられた貫通孔４０Ａ，４０Ｃ，４０Ｅを介して、バッキングプレート６３のそれぞれに接続されている。そして、このバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６により、バッキングプレート６３を介して多重リングターゲット３３の中央からその周囲に向けて１番目、３番目、５番目に、アース電位に対する負の直流バイアス電圧が印加される。なお、このバイアス電圧印加装置Ｖ２は、高周波電圧により負のバイアス電圧が印加されるものであってもよい。
【００５１】
また、バッキングプレート６３の、多重リングターゲット３３の中央からその周囲に向けて２番目、４番目に対応する部分は、接地されている。具体的には、絶縁部材３９Ｂ，３９Ｄに設けられた貫通孔４０Ｂ，４０Ｄを介して、バッキングプレート６３の中央からその周囲に向けて２番目及び４番目が、それぞれ接地されている。これにより、バッキングプレート６３を介して多重リングターゲット３３の中央からその周囲に向けて２番目及び４番目が、それぞれ接地されている。
【００５２】
なお、多重リングターゲット３３の詳細な構成、および、多重リングターゲット３３へのバイアス電圧の詳細な印加形態、ならびに、多重リングターゲット３３の詳細な接地形態については、後に具体的に説明する。
【００５３】
第１チャンバ６１の下側開口には、第２チャンバ６７が設けられている。第２チャンバ６７は、第１チャンバ６１の下側開口の大きさに対応した円筒状に形成されていて、下側開口に対して同軸状に設けられている。第２チャンバ６７の下端には、下蓋３６が設けられている。なお、第１チャンバ６１と第２チャンバ６７、及び第２チャンバ６７と下蓋３６とは、互いに気密的に取り付けられている。そして、第１チャンバ６１の下側の円柱状空間６１Ｂと、第２チャンバ６７と下蓋３６とで囲まれた空間と、を合わせたものが、基板収容部３１Ｂを構成する。
【００５４】
基板収容部３１Ｂには、基板３４Ａを保持する導電性の基板ホルダ３４が配設されている。基板３４Ａは、シートプラズマ２７の他方の主面から基板収容部３１Ｂ側に後退した位置に配置されている。ここで、基板ホルダ３４は、円板状の導電性のホルダ３４Ｂを備えている。このホルダ３４Ｂには、Ｙ方向に延びる円柱状の導電性の支軸３４Ｃが接続されている。そして、支軸３４Ｃは、前記成膜槽３０の下蓋３６に設けられた貫通穴（図示せず）に挿通されている。支軸３４Ｃは、絶縁部材３４Ｄを介して下蓋３６に取り付けられている。すなわち、支軸３４Ｃは、成膜槽３０と短絡しないよう、成膜槽３０に対して電気的に絶縁されている。基板ホルダ３４は、形成されたシートプラズマ２７を挟んで前記多重リングターゲット３３と対向するよう（ここでは、共に水平に）配設されている。支軸３４Ｃは、成膜槽３０内部の成膜空間３１の真空度を保つことができるよう、成膜槽３０に対して気密的に配設されている。
【００５５】
基板ホルダ３４には、バイアス電圧印加装置Ｖ７が接続されている。このバイアス電圧印加装置Ｖ７により、基板ホルダ３４を介して基板３４Ａに、アース電位に対する負の直流バイアス電圧が印加される。なお、このバイアス電圧印加装置Ｖ７は、高周波電圧により負のバイアス電圧が印加されるものであってもよい。
【００５６】
成膜槽３０の適所には、成膜空間３１を真空引きするための排気口３２が設けられている。排気口３２は、バルブ３７により開閉可能に構成されている。排気口３２には、真空ポンプ３８が接続されている。真空ポンプ３８は、シートプラズマ２７が輸送できるレベルにまで、成膜空間３１の内部を速やかに減圧する。
【００５７】
また、第１チャンバ６１の第２通路４５の下流側には、第２絶縁部材７３を介して、第２通路４５に接合する第２フランジ４７が配設されている。成膜槽３０と後述するアノード槽５０とは、第２通路４５、第２絶縁部材７３、及び第２フランジ４７を介して連結されている。
【００５８】
アノード槽５０は、筒状部材５３を備えている。筒状部材５３は、本実施の形態ではガラスにより構成されている。アノード槽５０は、上記の第２フランジ４７に筒状部材５３の一端が接続され、この筒状部材５３の他端がアノード５１により閉鎖されて形成されている。筒状部材５３の周囲には、第３電磁コイル４８（プラズマ流動手段）が配設されている。第３電磁コイル４８は、形成されたシートプラズマ２７の幅方向の形状を整えるために用いられる。ここで、筒状部材５３とアノード５１とは、絶縁物（図示せず）を介して接続されている。アノード５１の裏面には、永久磁石５２が配設されている。永久磁石５２は、そのＳ極がアノード５１と接触するように配設されている。永久磁石５２は、シートプラズマ２７のＺ方向の末端の形状を整える。本実施の形態では、アノード５１が接地されている。
【００５９】
また、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００は、制御装置９０を備えている。この制御装置９０は、主バイアス電圧印加装置Ｖ１、真空ポンプ３８、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ７等の動作を制御する。制御装置９０は、マイコン等の演算装置で構成され、シートプラズマ成膜装置１００の所要の構成要素を制御して、シートプラズマ成膜装置１００の動作を制御する。ここで、本明細書においては、制御装置９０とは、単独の制御器だけではなく、複数の制御器が協働して制御を実行する制御器群をも意味する。よって、制御装置９０は、必ずしも単独の制御器で構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置されていて、それらが協働してシートプラズマ成膜装置１００の動作を制御するよう構成されていてもよい。
【００６０】
次に、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００の特徴的な構成について説明する。
【００６１】
図１に示すように、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００においては、通常は円盤状のターゲットが配設されているのに対して、成膜槽３０におけるターゲット収容部３１Ａに、多重リングターゲット３３が配設されている。
【００６２】
図１，２を参照しながら説明すれば、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００は、その内部空間を減圧可能に構成された成膜槽３０と、この成膜槽３０を通過するようにシートプラズマを発生させるシートプラズマ発生機構６０と、成膜槽３０の内部空間に、シートプラズマ２７を該シートプラズマ２７の厚み方向において挟むように配置された多重リングターゲット３３及び基板ホルダ３４と、多重リングターゲット３３にアース電位に対する負のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６と、を備えている。ここで、多重リングターゲット３３は、シートプラズマ２７の厚み方向から見て該多重リングターゲット３３の中央に配置されたセンターターゲット３３Ａと、該センターターゲット３３Ａの周囲に同心状に配置された複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅとを備えている。また、本実施の形態では、複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれは、互いに絶縁して配設されると共に、センターターゲット３３Ａと絶縁して配設されている。そして、本実施の形態では、多重リングターゲット３３の中央から周囲に向けて、センターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの奇数番目に負のバイアス電圧が印加されるように構成され、センターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの偶数番目が接地されるように構成されている。なお、本発明において、センターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの偶数番目に負のバイアス電圧が印加されるように構成されている場合には、その奇数番目が接地されるように構成されている。また、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６は、高周波電圧により負のバイアス電圧が印加されるものであってもよい。
【００６３】
ここで、図１に示すように、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００は、第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄを接地可能、または、第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄの電位を浮動電位とすることができるように、第１，２スイッチＳＷ１，ＳＷ２を備えている。ここで、第１スイッチＳＷ１は、接地状態とされた端子ａと、浮動電位状態とされた端子ｂと、バイアス電圧印加装置Ｖ３の負極と接続された端子ｃと、第１リングターゲット３３Ｂと接続された端子ｄと、を備えている。また、第２スイッチＳＷ２は、接地状態とされた端子ａと、浮動電位状態とされた端子ｂと、バイアス電圧印加装置Ｖ５の負極と接続された端子ｃと、第３リングターゲット３３Ｄと接続された端子ｄと、を備えている。そして、本実施の形態では、第１スイッチＳＷ１の端子ａと端子ｄとが電気的に接続されることにより、第１リングターゲット３３Ｂが接地されるように構成されている。また、第２スイッチＳＷ２の端子ａと端子ｄとが電気的に接続されることにより、第３リングターゲット３３Ｄが接地されるように構成されている。
【００６４】
なお、図１に示すように、第１，２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のそれぞれにおける端子ｃと端子ｄとを電気的に接続すれば、第１リングターゲット３３Ｂにバイアス電圧印加装置Ｖ３から負のバイアス電圧が印加されるとともに、第３リングターゲット３３Ｄにバイアス電圧印加装置Ｖ５から負のバイアス電圧が印加される。この実施の形態については、実施の形態２において説明する。
【００６５】
また、図２（ａ）に示すように、本実施の形態では、シートプラズマ２７の厚み方向から見て、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれが、互いに５ｍｍ以下の間隔ｄを構成するように配置されている。
【００６６】
また、図２（ｃ）に示すように、本実施の形態では、シートプラズマ２７の厚み方向と直交する方向から見て、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれの下面が、同一平面Ｓ上に位置するように構成されている。そして、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれの下面が、シートプラズマ２７に対して平行となるように構成されている。
【００６７】
また、本実施の形態では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれを冷却する冷却機構を更に備えている。この冷却機構により、スパッタによる多重リングターゲット３３の温度上昇が抑制される。
【００６８】
また、本実施の形態では、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６等により、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれに、任意のバイアス電圧を独立して印加可能に構成されている。例えば、本実施の形態では、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６によって、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅのそれぞれに、任意のバイアス電圧を独立して印加可能に構成されている。
【００６９】
なお、本実施の形態では、多重リングターゲット３３が、センターターゲット３３Ａに加えて、第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅを備えている形態を例示しているが、このような形態に限定されることはない。すなわち、多重リングターゲット３３の分割形態は、基板の大きさ及び要求される被膜の均一度等に応じて、適宜設定される。また、図１に示すように、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａにバイアス電圧が印加されるように構成されている場合には、多重リングターゲット３３の分割数は奇数となるが、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａが接地されるように構成されている場合には、多重リングターゲット３３の分割数は偶数となる。
【００７０】
また、多重リングターゲット３３においては、基板３４Ａ上に成膜される薄膜への不純物の混入を防止するために、センターターゲット３３Ａ及び複数の第１〜第４リングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれを同一の材料により構成することが望ましい。
【００７１】
＜動作＞
次に、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００の動作を説明する。ここで、シートプラズマ成膜装置１００の動作は、制御装置９０によって遂行される。
【００７２】
本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００においては、成膜槽３０の内部を、真空ポンプ３８により１×１０-6Ｐａのオーダーにまで真空引きする。次に、シートプラズマ形成槽２０の内部に、プラズマガン１０により形成された円柱状プラズマ２２を導入する。そして、この円柱状プラズマ２２は、一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂにより、シートプラズマ２７に変形され、成膜槽３０の内部に導入される。その後、成膜槽３０の内部の圧力は、１×１０-3Ｐａ〜１０Ｐａのオーダーとされる。
【００７３】
成膜槽３０内においては、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６から負のバイアス電圧が多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに印加されている。一方、バイアス電圧印加装置Ｖ７から負のバイアス電圧が基板ホルダ３４を介して基板３４Ａに印加されている。そして、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅが負バイアスに帯電することにより、シートプラズマ２７中のアルゴンイオンが多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅへと引き付けられる。多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、および、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに引き付けられたアルゴンイオンは、多重リングターゲット３３を構成するターゲット材料（ターゲット原子）をスパッタする。すると、スパッタされたターゲット原子は、シートプラズマ２７をその厚み方向へ通過して、その際にイオンへと変換される。変換されたイオンは、基板３４Ａの表面に堆積することによって膜を形成する。
【００７４】
この基板３４上への膜の形成の際、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板３４Ａ上に形成される膜の膜厚は、図３（ａ）の曲線ａに示すように、基板３４Ａの中心付近では厚くなり、基板３４Ａの中心からの距離が離れ基板３４Ａの外縁に近づくに連れて薄くなる。すなわち、基板３４Ａの中心における膜の膜厚を１００％と仮定すると、基板３４Ａの外縁付近では例えば約６５％の厚みの膜厚となる。従って、このように、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板３４Ａの中心と基板３４Ａの外縁とに形成される膜の膜厚に不均衡が生じる。
【００７５】
これに対して、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置１００では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに負のバイアス電圧が印加されると共に、多重リングターゲット３３の複数の第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄが接地され、これにより、センターターゲット３３Ａおよび複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅを構成するターゲット材料が、シートプラズマ２７によってスパッタされる。そして、このようにスパッタされたターゲット材料が、基板３４Ａ上に堆積して、その基板３４Ａ上に膜を形成する。その際、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅには、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６から負のバイアス電圧がそれぞれ独立して適切な電圧で印加されているので、多重リングターゲット３３を構成するターゲット材料は、基板３４Ａの上面に均一に堆積するようにスパッタされる。これにより、図３（ｂ）の曲線ｂに示すように、基板３４Ａの上面にはスパッタ材料が均一に堆積される。そのため、基板３４Ａの中心付近と外縁付近とに形成される膜の膜厚の不均衡が解消される。
【００７６】
なお、本実施の形態では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数の第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに負のバイアス電圧が印加され、多重リングターゲット３３の第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄが接地される形態を例示したが、このような形態に限定されることはない。例えば、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、第２，４リングターゲット３３Ｃ，３３Ｅに負のバイアス電圧が印加される一方で、第１，２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が操作されて、多重リングターゲット３３の第１，３リングターゲット３３Ｂ，３３Ｄが接地されずにそれらの電位が浮動電位とされるように構成されていてもよい。このような構成としても、本実施の形態により得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
（実施の形態２）
以下の説明では、便宜上、第１〜４リングターゲット３３Ｂ〜３３Ｅを単に「リングターゲット３３Ｂ〜３３Ｅ」と記載する。
【００７８】
図４は、本発明の実施の形態２に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を模式的に示す正面図である。
【００７９】
また、図５は、図４のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【００８０】
図４に示すように、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の構成は、実施の形態１に示すシートプラズマ成膜装置１００の構成と基本的に同じである。しかし、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の構成は、多重リングターゲット３３を構成するセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの全てにバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧が印加されるように構成されている点で、実施の形態１に示すシートプラズマ成膜装置１００の構成とは異なっている。
【００８１】
以下、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の特徴的な構成及びその動作について説明する。
【００８２】
＜構成＞
先ず、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の特徴的な構成を説明する。
【００８３】
本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００においては、実施の形態１の場合と同様にして、成膜槽３０におけるターゲット収容部３１Ａに、多重リングターゲット３３が配設されている。
【００８４】
そして、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００は、その内部空間を減圧可能に構成された成膜槽３０と、この成膜槽３０を通過するようにシートプラズマ２７を発生させるシートプラズマ発生機構６０と、成膜槽３０の内部空間に、シートプラズマ２７を該シートプラズマ２７の厚み方向において挟むように配置された多重リングターゲット３３及び基板ホルダ３４と、多重リングターゲット３３にアース電位に対して負のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６と、を備え、多重リングターゲット３３は、シートプラズマ２７の厚み方向から見て該多重リングターゲット３３の中央に配置されたセンターターゲット３３Ａと、該センターターゲット３３Ａの周囲に同心状に配置された複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅと、を備え、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれは、互いに絶縁して配設されると共に、センターターゲット３３Ａと絶縁して配設され、多重リングターゲット３３の中央から周囲に向けて、センターターゲット３３Ａ及び複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの偶数番目及び奇数番目の全てに負のバイアス電圧が印加されるように構成されている。
【００８５】
ここで、図４に示すように、本実施の形態では、第１スイッチＳＷ１の端子ｃと端子ｄとが電気的に接続されることにより、第１リングターゲット３３Ｂにバイアス電圧印加装置Ｖ３から負のバイアス電圧が印加されるように構成されている。また、第２スイッチＳＷ２の端子ｃと端子ｄとが電気的に接続されることにより、第３リングターゲット３３Ｄにバイアス電圧印加装置Ｖ５から負のバイアス電圧が印加されるように構成されている。これにより、センターターゲット３３Ａ及び複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅの偶数番目及び奇数番目の全てに、負のバイアス電圧が印加されるように構成されている。
【００８６】
バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅに印加されるバイアス電圧の値は、基板３４Ａの大きさや、基板３４Ａ上に形成する薄膜に要求される膜厚の均一度等に応じて、それぞれ独立して適切に設定される。勿論、この設定される負のバイアス電圧の値のそれぞれは、ここでは詳細には説明しないが、基板３４Ａの大きさ等を自動的に検出して、この検出される基板３４Ａの大きさに応じて自動的に設定される構成としてもよい。なお、このバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から高周波電圧により負のバイアス電圧が印加される構成としてもよい。
【００８７】
なお、本実施の形態においても、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅは、それぞれ冷却されることが望ましい。そして、所定の冷媒を通流させる冷媒管を設け、この冷媒管を多重リングターゲット３３へのバイアス電圧の印加経路として用いることも可能である。この場合、冷媒管は成膜槽３０に対して電気的に絶縁されていなければならない。かかる構成とすると、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれを冷却するための冷媒管が、バイアス電圧の印加経路としても機能するので、シートプラズマ成膜装置２００の構成をより一層簡略化することが可能になる。
【００８８】
なお、その他の点については、実施の形態１の場合と同様である。
【００８９】
＜動作＞
次に、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００の動作を説明する。
【００９０】
本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００においても、基板３４Ａ上に膜を形成する場合には、成膜槽３０の内部を、真空ポンプ３８により１×１０-6Ｐａのオーダーにまで真空引きする。そして、シートプラズマ形成槽２０の内部に、プラズマガン１０により形成された円柱状プラズマ２２を導入する。すると、この円柱状プラズマ２２は、一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂにより、シートプラズマ２７に変形され、成膜槽３０の内部に導入される。その後、成膜槽３０の内部の圧力は、１×１０-3Ｐａ〜１０Ｐａのオーダーとされる。
【００９１】
成膜槽３０内においては、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧が多重リングターゲット３３に印加されていると共に、実施の形態１の場合と同様、バイアス電圧印加装置Ｖ７から負のバイアス電圧が基板ホルダ３４を介して基板３４Ａに印加されている。そして、多重リングターゲット３３が負バイアスに帯電することにより、シートプラズマ２７中のアルゴンイオンが多重リングターゲット３３へと引き付けられる。多重リングターゲット３３に引き付けられたアルゴンイオンは、多重リングターゲット３３を構成するターゲット原子をスパッタする。すると、スパッタされたターゲット原子は、シートプラズマ２７をその厚み方向へ通過して、その際にイオンへと変換される。この変換されたイオンは、基板３４Ａの表面に堆積することによって膜を形成する。
【００９２】
また、このシートプラズマ成膜装置２００では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれに、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧が独立して印加される。これにより、多重リングターゲット３３を構成するターゲット材料が、シートプラズマ２７によって適切にスパッタされる。この適切にスパッタされたターゲット材料が、基板３４Ａの全面に渡り堆積する。
【００９３】
この際、多重リングターゲット３３を具備していない場合には、基板３４Ａにおける面内膜厚分布が悪化する場合がある。従って、このように、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板中心と基板外縁とに形成される膜の膜厚に不均衡が生じる場合がある。
【００９４】
そこで、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００では、多重リングターゲット３３にバイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧が適切に印加される。これにより、基板３４Ａにおける面内膜厚分布がより一層改善される。つまり、基板３４Ａの中心付近と外縁付近とに形成される膜の膜厚の不均衡が好適に解消される。また、基板３４Ａが備える微細な孔や溝へのターゲット原子のカバレッジ性が好適に改善される。
【００９５】
図５は、図４のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【００９６】
図５（ａ）の曲線ａに示すように、基板３４上への膜の形成の際、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板３４Ａ上に形成される膜の膜厚は、基板３４Ａの中心付近では厚くなり、基板３４Ａの中心からの距離が離れ基板３４Ａの外縁に近づくに連れて薄くなる。このように、多重リングターゲット３３が配設されていないと仮定した場合には、基板３４Ａの中心と基板３４Ａの外縁とに形成される膜の膜厚に不均衡が生じる。
【００９７】
これに対して、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置２００では、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅに負のバイアス電圧が印加される。これにより、センターターゲット３３Ａおよび複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅを構成するターゲット材料が、シートプラズマ２７によってスパッタされる。そして、このようにスパッタされたターゲット材料が、基板３４Ａ上に堆積することにより、その基板３４Ａ上に膜が形成される。この際、多重リングターゲット３３のセンターターゲット３３Ａ、複数のリングターゲット３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅのそれぞれには、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６から負のバイアス電圧がそれぞれ独立して適切な電圧で印加されているので、ターゲット材料は、基板３４Ａの上面に均一に堆積するようにスパッタされる。これにより、図５（ｂ）の曲線ｂに示すように、基板３４Ａの上面にはスパッタ材料が均一に堆積される。そのため、基板３４Ａの中心付近と外縁付近とに形成される膜の膜厚の不均衡が解消される。
【００９８】
なお、その他の点については、実施の形態１の場合と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係るシートプラズマ成膜装置は、シートプラズマ成膜装置を大型化することなく、基板により一層均一な膜厚の膜を効果的に形成することが可能なシートプラズマ成膜装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図２】図２は、図１のシートプラズマ成膜装置に用いる多重リングターゲットの構成を模式的に示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は斜視図であり、（ｃ）は側面図である。
【図３】図３は、図１のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図５】図５は、図４のシートプラズマ成膜装置により基板上に形成される膜の膜厚分布を模式的に示すグラフであって、（ａ）は多重リングターゲットを用いない場合の膜厚分布であり、（ｂ）は多重リングターゲットを用いる場合の膜厚分布である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０ プラズマガン
１１ フランジ
１２ カソード
１３ 筒状部材
１４ 放電空間
１５ 絶縁体
１７ 放電ガス導入管
１９ 筒状部材
２０ シートプラズマ形成槽
２１ 輸送空間
２２ 円柱状プラズマ
２２Ａ 円柱状プラズマの中心
２３ 第１電磁コイル
２４Ａ，２４Ｂ 永久磁石
２７ シートプラズマ（シートプラズマの可視部）
２８ 第２電磁コイル
２９ 第１フランジ
３０ 成膜槽
３１ 成膜空間
３１Ａ ターゲット収容部
３１Ｂ 基板収容部
３２ 排気口
３３ 多重リングターゲット
３３Ａ センターターゲット
３３Ｂ 第１リングターゲット
３３Ｃ 第２リングターゲット
３３Ｄ 第３リングターゲット
３３Ｅ 第４リングターゲット
３４ 基板ホルダ
３４Ａ 基板
３４Ｂ ホルダ
３４Ｃ 支軸
３４Ｄ 絶縁部材
３５ 上蓋
３６ 下蓋
３７ バルブ
３８ 真空ポンプ
３９Ａ〜３９Ｅ 絶縁部材
４０Ａ〜４０Ｅ 貫通孔
４２ 第１通路
４５ 第２通路
４７ 第２フランジ
４８ 第３電磁コイル
５０ アノード槽
５１ アノード
５２ 永久磁石
５３ 筒状部材
６０ シートプラズマ発生機構
６１ 第１チャンバ
６１Ａ 上側の円柱状空間
６１Ｂ 下側の円柱状空間
６３ 多重リングバッキングプレート
６５ 絶縁部材
６７ 第２チャンバ
７１ 第１絶縁部材
７３ 第２絶縁部材
９０ 制御装置
１００，２００ シートプラズマ成膜装置
Ｇ１ 第１中間電極
Ｇ２ 第２中間電極
Ｖ１ 主バイアス電圧印加装置
Ｖ２〜Ｖ７ バイアス電圧印加装置
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗体
ＲＶ 可変抵抗体
ｄ 間隙
ｓ 平面
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ
ａ〜ｄ 端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部空間を減圧可能に構成された成膜槽と、
前記成膜槽を通過するようにシートプラズマを発生させるシートプラズマ発生機構と、
前記成膜槽の内部空間に、前記通過するシートプラズマを該シートプラズマの厚み方向において挟むように配置された多重リングターゲット及び基板ホルダと、
前記多重リングターゲットにバイアス電圧を印加する電源装置と、を備え、
前記多重リングターゲットは、前記シートプラズマの厚み方向から見て該多重リングターゲットの中央に配置されたセンターターゲットと、該センターターゲットの周囲に同心状に配置された複数のリングターゲットと、を備え、
前記複数のリングターゲットのそれぞれは、互いに絶縁して配設されると共に、前記センターターゲットと絶縁して配設され、
前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目を接地可能又は該奇数番目の電位を浮動電位とすることができるように構成され、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの奇数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその偶数番目を接地可能又は該偶数番目の電位を浮動電位とすることができるように構成されている、シートプラズマ成膜装置。
【請求項２】
前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目が接地されるように構成され、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの奇数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその偶数番目が接地されるように構成されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項３】
前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目及び奇数番目の全てに前記バイアス電圧が印加されるように構成されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項４】
前記シートプラズマの厚み方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれが、互いに５ｍｍ以下の間隔を構成するように配置されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項５】
前記シートプラズマの厚み方向と直交する方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの下面が、同一平面上に位置するように構成されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項６】
前記シートプラズマの厚み方向と直交する方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの下面が、同一平面上に位置しかつ前記シートプラズマに対して平行となるように構成されている、請求項５記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項７】
前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれを冷却する冷却器を更に備えている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項８】
前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれに任意の前記バイアス電圧を独立して印加可能に構成されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項１】
その内部空間を減圧可能に構成された成膜槽と、
前記成膜槽を通過するようにシートプラズマを発生させるシートプラズマ発生機構と、
前記成膜槽の内部空間に、前記通過するシートプラズマを該シートプラズマの厚み方向において挟むように配置された多重リングターゲット及び基板ホルダと、
前記多重リングターゲットにバイアス電圧を印加する電源装置と、を備え、
前記多重リングターゲットは、前記シートプラズマの厚み方向から見て該多重リングターゲットの中央に配置されたセンターターゲットと、該センターターゲットの周囲に同心状に配置された複数のリングターゲットと、を備え、
前記複数のリングターゲットのそれぞれは、互いに絶縁して配設されると共に、前記センターターゲットと絶縁して配設され、
前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目を接地可能又は該奇数番目の電位を浮動電位とすることができるように構成され、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの奇数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその偶数番目を接地可能又は該偶数番目の電位を浮動電位とすることができるように構成されている、シートプラズマ成膜装置。
【請求項２】
前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその奇数番目が接地されるように構成され、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの奇数番目に前記バイアス電圧が印加されるように構成されている場合にはその偶数番目が接地されるように構成されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項３】
前記多重リングターゲットの中央から周囲に向けて、前記センターターゲット及び前記複数のリングターゲットの偶数番目及び奇数番目の全てに前記バイアス電圧が印加されるように構成されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項４】
前記シートプラズマの厚み方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれが、互いに５ｍｍ以下の間隔を構成するように配置されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項５】
前記シートプラズマの厚み方向と直交する方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの下面が、同一平面上に位置するように構成されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項６】
前記シートプラズマの厚み方向と直交する方向から見て、前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれの下面が、同一平面上に位置しかつ前記シートプラズマに対して平行となるように構成されている、請求項５記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項７】
前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれを冷却する冷却器を更に備えている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【請求項８】
前記多重リングターゲットのセンターターゲット及び複数のリングターゲットのそれぞれに任意の前記バイアス電圧を独立して印加可能に構成されている、請求項１記載のシートプラズマ成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−６５２５１（Ｐ２０１０−６５２５１Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３０８５４（Ｐ２００８−２３０８５４）
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００００２３５８）新明和工業株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００００２３５８）新明和工業株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
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