スパッタリング装置
【課題】装置のダウンタイムを低減し生産性を向上するスパッタリング装置を提供する。
【解決手段】スパッタリング装置１０は、外部より低圧な雰囲気に維持可能なチャンバ１２と、チャンバ１２内で基材１４を保持する保持部１６と、保持部１６で保持された基材１４に周面が対向するように設けられた回転可能な回転陰極１８であって、表面のターゲット材料をスパッタリングするための電力が供給される筒状の回転陰極１８と、回転陰極１８の表面に金属材料を供給可能な金属材料供給手段と、成膜室２２と金属材料供給室２４との間のガスの移動を規制するガス遮蔽部材１３０と、を備える。金属材料供給手段は、化学反応により回転陰極１８の表面にターゲット材料として成膜される原料を外部から供給可能な原料供給路２２０を有する。
【解決手段】スパッタリング装置１０は、外部より低圧な雰囲気に維持可能なチャンバ１２と、チャンバ１２内で基材１４を保持する保持部１６と、保持部１６で保持された基材１４に周面が対向するように設けられた回転可能な回転陰極１８であって、表面のターゲット材料をスパッタリングするための電力が供給される筒状の回転陰極１８と、回転陰極１８の表面に金属材料を供給可能な金属材料供給手段と、成膜室２２と金属材料供給室２４との間のガスの移動を規制するガス遮蔽部材１３０と、を備える。金属材料供給手段は、化学反応により回転陰極１８の表面にターゲット材料として成膜される原料を外部から供給可能な原料供給路２２０を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関し、特に回転陰極を有するスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置は、真空中においてターゲット材料を高いエネルギーを持つ粒子により気相中に蒸発させ、これを基材あるいは基板上に堆積する薄膜形成装置である。またスパッタリング装置の一種に、磁場によりプラズマを閉じこめることでスパッタリングの効率を上げることが可能なマグネトロンスパッタリング装置が知られている。このようなマグネトロンスパッタリング装置においてターゲットが固定されている場合、ターゲットの消耗が一様でないため、いわゆるレーストラックが生じる。このようなレーストラックを解消するスパッタリング装置として、シリンダ状の陰極の表面にターゲットを担持し軸方向を回転中心としたマグネトロンスパッタリング装置が知られている（特許文献１乃至５参照）。
【０００３】
このようなスパッタリング装置で基材上に薄膜を製造する場合、ターゲットとして例えば厚さ５〜１０ｍｍの金属板が用いられる。しかしながら、成膜を繰り返すことでターゲットは消耗するため、適当なタイミングで装置を停止し、消耗したターゲットを新規なターゲットと交換する必要がある。その際、真空に近い圧力に保持されていたチャンバを開放し大気圧に戻すと、チャンバ内壁に堆積された薄膜が薄片状となり、真空室内壁から剥離することがある。ターゲットの交換の際、通常はチャンバの内壁に設置された金属防着板をも装置から取り外し交換する。そのため、これらの交換作業に例えば６〜１２時間が費やされることで、装置の停止時間が増大し、ひいては生産性の低下を招くことになる。
【特許文献１】特開平６−１５８３１２号公報
【特許文献２】米国特許第４４１７９６８号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０１１９６３１号明細書
【特許文献４】国際公開第９１／０７５１９号パンフレット
【特許文献５】国際公開第９１／０７５２１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のスパッタリング法を用いずに気体あるいは液体の金属材料から直接的に薄膜を形成する技術として、いわゆる化学気相成長法やスプレー法が知られている。しかしながら、これらの方法では、例えば、高密度の薄膜を形成するためには、基材あるいは基板の温度を高くする必要がある。また、スプレー法においては、膜厚や膜物性の制御性に劣るという問題があった。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置のダウンタイムを低減し生産性を向上するスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のスパッタリング装置は、外部より低圧な雰囲気に維持可能なチャンバと、チャンバ内で基材を保持する保持部と、保持部で保持された基材に周面が対向するように設けられた回転可能な回転陰極であって、表面のターゲット材料をスパッタリングするための電力が供給される筒状の回転陰極と、回転陰極の表面に薄膜材料を供給可能な材料供給手段と、保持部が設けられた成膜室と材料供給手段が設けられた材料供給室との間のガスの移動を規制するとともに、回転陰極が回転可能な隙間を有して該回転陰極が配置される開口部が形成されたガス遮蔽部材と、を備える。材料供給手段は、化学反応により回転陰極の表面にターゲット材料として成膜される原料を外部から供給可能な原料供給路を有する。
【０００７】
この態様によると、回転陰極の表面のターゲット材料が基材への成膜により消耗しても、原料供給路から材料供給室へ気体や液体の状態で原料を供給し、その原料が新たに回転陰極の表面にターゲットとして供給されるため、装置を停止せずにスパッタリングによる基材上への成膜を続けることができる。ここで、薄膜材料とは、薄膜として形成されうる材料を含み、例えば、純金属、合金、金属酸化物、金属窒化物、半導体材料（シリコン、ゲルマニウム、化合物半導体）、炭素系材料、有機高分子材料（ポリイミド、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン）等が例示される。
【０００８】
回転陰極の表面が室温より高温となるように加熱する加熱手段を更に備えてもよい。これにより、原料の分解や反応が促進され、回転陰極の表面に十分な速度でターゲット材料が形成される。
【０００９】
材料供給室の内部でプラズマを発生させるプラズマ発生手段を更に備えてもよい。これにより、原料の分解や反応が促進され、成膜温度をさげることができる。
【００１０】
プラズマ発生手段は、容量結合型であってもよい。ここで、容量結合型プラズマ（CCP：Capacitively Coupled Plasma）は、例えば、平行平板の間に高周波電力を供給することで発生するものである。これにより、比較的低温であっても原料の分解や反応が促進される。
【００１１】
プラズマ発生手段は、誘導結合型であってもよい。ここで、誘導結合型プラズマ（IPC：Inductively Coupled Plasma）は、例えば、誘導コイルに高周波電流を流すことで発生するものである。これにより、比較的低温であっても原料の分解や反応が促進される。
【００１２】
原料供給路は、気相成長により回転陰極の表面にターゲット材料として成膜される、炭化水素、金属フッ化物、金属塩化物、金属水素化物および有機金属化合物の少なくとも一つを含む原料を供給してもよい。
【００１３】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置のダウンタイムを低減し生産性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の全体構成の概略断面図である。本実施の形態に係るスパッタリング装置１０は、外部より低圧な雰囲気に維持可能なチャンバ１２と、チャンバ１２内でガラス基板やシリコンウェーハなどの基材１４を保持するとともに陽極を兼ねる保持部１６と、保持部１６で保持された基材１４に周面が対向するように設けられた回転可能な回転陰極１８と、回転陰極１８の表面に金属等の薄膜材料を供給可能な金属材料供給手段としての原料供給路２２０と、原料供給路２２０から供給された原料ガスを加熱するヒーター２２２と、保持部１６が設けられた成膜室２２と原料供給路２２０が設けられた金属材料供給室２４との間のガスの移動を規制するとともに、回転陰極１８が回転可能な隙間２６を有して回転陰極が配置される方形の開口部２８が形成されたガス遮蔽部材１３０と、を備える。成膜室２２には、アルゴンなどの不活性ガスが供給される不活性ガス供給路４６が設けられている。
【００１７】
回転陰極１８は、表面のターゲット材料をスパッタリングするための電力が供給される円筒形状のスリーブ３４と、スリーブ３４を回転駆動する不図示の駆動部と、スリーブ３４の内周側に設けられ磁場を発生する磁石３６と、を有している。このような磁石３６によりプラズマが生じる領域を規制することで、プラズマがターゲット付近に封じ込められ、スパッタ速度の向上が図られる。また、高周波でも使用できるとともに、プラズマが基材付近で発生しないように制御することが可能となり、保持部１６における基材１４上の金属化合物膜にダメージを与えずに、スパッタリングが可能となる。
【００１８】
なお、スリーブ３４の表面に予めターゲット材料が形成された回転陰極１８を用いてもよいが、アルミニウムやＳＵＳからなるスリーブ３４の露出した面に原料供給路２２０から供給される原料ガスによりターゲット材料を形成して回転陰極１８として用いてもよい。ターゲット材料としては、チタニウム、インジウム、スズ、亜鉛、セリウム、ビスマス、ジルコニウム、ニオブ、タンタル等の高屈折率材料の成分となりうるものが例示される。また、必要に応じてシリコンなどをターゲット材料として用いてもよい。
【００１９】
回転陰極１８は、スパッタリングを実質的に行う際に印加される電圧が負であるパルス状の電力が供給されている。これにより、ターゲット３８の表面に電荷が蓄積することが緩和され、異常放電が抑制される。なお、回転陰極に電力を供給する電源は、直流方式でも交流方式でもよい。
【００２０】
原料供給路２２０は、原料ガスが回転陰極１８に向かうようにノズルが配置されている。原料ガスとしては、金属フッ化物、金属塩化物、金属水素化物、有機金属化合物等が用いられる。具体的には塩化チタニウムや六フッ化モリブデンが例示される。原料供給路２２０から供給された液体または気体の原料は、ヒーター２２２により加熱され、回転陰極１８の表面における化学反応によって還元、分解され、回転陰極１８上に金属として堆積する。原料供給路２２０から回転陰極１８への原料の供給は、回転陰極１８上のターゲット３８の厚み等に応じて連続的にあるいは断続的に行われるようにすればよい。また、スリーブ３４の表面に予めターゲット材料が形成された回転陰極１８を用いてもよいが、アルミニウムやＳＵＳからなるスリーブ３４の露出した面に原料供給路２２０から供給される原料によりターゲット材料を形成して回転陰極１８として用いてもよい。
【００２１】
上述のように、本実施の形態に係るスパッタリング装置２１０は、原料供給路２２０により外部から連続的な原料の供給が可能なため、ガス遮蔽部材１３０により隔てられている成膜室２２で基材１４を交換するだけで複数の基材に対する連続的な成膜が行える。また、原料供給路２２０が設けられている金属材料供給室２４から気相成長の際の原料となる気体が成膜室２２へ流出することが抑制される。
【００２２】
換言すると、回転陰極１８の表面のターゲット３８が基材１４への成膜により消耗しても、原料供給路２２０から金属材料供給室２４へ気体や液体の状態で原料を供給し、その原料が新たに回転陰極１８の表面にターゲットとして供給されるため、装置を停止せずにスパッタリングによる基材１４上への成膜を続けることができる。
【００２３】
なお、成膜室２２および金属材料供給室２４には、内部に導入された不活性ガスや反応性ガス、原料ガスを外部に排出する排出口５０，５２が設けられている。排出口５０，５２にはそれぞれ別個の真空排気装置が接続されている。これにより、成膜室２２と金属材料供給室２４との圧力をそれぞれ制御することが可能となり、例えば、成膜室２２の圧力を金属材料供給室２４の圧力より僅かに高くすることで金属材料供給室２４内の原料ガスが成膜室２２に流入することが抑制される。
【００２４】
上述のようにスパッタリング装置１０は、ターゲット３８の表面に、連続的に金属あるいは金属化合物等の材料を供給することを可能とすべく、回転陰極１８に加えて金属材料供給源として原料供給路２２０を備えている。また、ガス遮蔽部材１３０により、成膜室２２に導入された不活性ガスと金属材料供給室２４の原料ガスとが混合することが抑制される。そのため、原料供給路２２０から回転陰極１８への金属の供給が可能となる。そして、回転陰極１８を常にあるいは間欠的に回転することにより、回転陰極１８のターゲット３８上に常に金属薄膜を形成することができるため、ターゲットの交換による装置のダウンタイムを抑え、生産性を向上することができる。
【００２５】
（チタニウム金属薄膜の成膜方法）
スパッタリング装置１０を用いてチタニウム金属薄膜を基材上に形成する方法について詳述する。はじめに、アルゴンガスをキャリアとしてバブリング装置により気化された塩化チタニウムが原料供給路２２０から金属材料供給室２４に導入される。そして、赤外線のヒーター２２２により、３〜３０ｒｐｍにて回転している回転陰極１８の表面を塩化チタニウムが十分に分解される３５０℃程度に加熱する。これにより、回転陰極１８の表面に金属のチタニウムが堆積する。
【００２６】
一方、放電ガスとして機能するアルゴンガスを、不活性ガス供給路４６より回転陰極１８が設けられている成膜室２２へ導入する。その際のアルゴンガスの圧力を０．４Ｐａとする。次に、長さ５００ｍｍの回転陰極１８を回転させた状態で、回転陰極１８に約３ｋＷの直流電力を供給し、基材１４側の磁気回路を含む領域に放電を起こし、基材１４上にチタニウム薄膜を形成する。
【００２７】
（シリコン金属薄膜の成膜方法）
スパッタリング装置１０を用いたシリコン金属薄膜を基材上に形成する方法について詳述する。はじめに、アルゴンガスをキャリアとしてシラン（ＳｉＨ４）が原料供給路２２０から金属材料供給室２４に導入される。その際、ドーパントガスとしてホスフィン（ＰＨ３）ガスを混合する。シランの圧力はおおよそ１．０Ｐａ、ホスフィンの分圧は０．０３Ｐａ程度とする。そして、赤外線のヒーター２２２により３〜３０ｒｐｍにて回転している回転陰極１８の表面をシランが十分に分解される３００℃程度に加熱する。これにより、回転陰極１８の表面に金属のシリコンが堆積する。
【００２８】
一方、アルゴンガスを、不活性ガス供給路４６より回転陰極１８が設けられている成膜室２２へ導入する。その際の混合ガスの圧力を１．０Ｐａとする。次に、長さ５００ｍｍの回転陰極１８を回転させた状態で、回転陰極１８に１００ｋＨｚの逆バイアスのパルスを有する約３ｋＷの直流電力を供給し、基材１４側の磁気回路を含む領域に放電を起こし、基材１４上にリンドープされたシリコン薄膜を形成する。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係るスパッタリング装置１１０の全体構成の概略断面図である。本実施の形態に係るスパッタリング装置１１０は、金属材料供給室２４に原料の分解を促進するプラズマ発生手段を設けた点が第１の実施の形態と異なる大きな点である。以下では、第１の実施の形態と異なる点について詳述し、同じ点については同じ符号を付し適宜説明を省略する。
【００３０】
本実施の形態に係るスパッタリング装置１１０は、金属材料供給室２４に設けられた金属材料供給源としての原料供給路２２０と、原料供給路２２０から供給された原料ガスを加熱するヒーター２２２と、原料供給路２２０が設けられた金属材料供給室２４と成膜室２２との間のガスの移動を規制するとともに、回転陰極１８が回転可能な隙間２６を有して回転陰極１８が配置される方形の開口部２８が形成されたガス遮蔽部材１３０と、金属材料供給室２４の内部においてプラズマを発生するプラズマ発生手段２５０と、を備える。本実施の形態に係るプラズマ発生手段２５０は、高周波電流を流す誘導コイル２５２を有する誘導結合型の装置であるが、例えば、平行平板の間に高周波電力を供給することでプラズマを発生させる容量結合型プラズマ装置であってもよい。
【００３１】
（チタニウム金属薄膜の成膜方法）
金属材料供給室２４にプラズマ発生手段２５０が設けられているスパッタリング装置１１０を用いてチタニウム金属薄膜を基材上に形成する方法について詳述する。はじめに、アルゴンガスをキャリアとしてバブリング装置により気化された塩化チタニウムが原料供給路２２０から金属材料供給室２４に導入される。そして、赤外線のヒーター２２２により３〜３０ｒｐｍにて回転している回転陰極１８の表面を２５０℃程度に加熱するとともに、プラズマ発生手段２５０の誘導コイル２５２に５００Ｗの高周波電力を供給する。これにより、より低温環境において塩化チタニウムが十分に分解され、回転陰極１８の表面に金属のチタニウムが堆積する。
【００３２】
一方、アルゴンガスを、不活性ガス供給路４６より回転陰極１８が設けられている成膜室２２へ導入する。その際のアルゴンガスの圧力を０．４Ｐａとする。次に、長さ５００ｍｍの回転陰極１８を回転させた状態で、回転陰極１８に約３ｋＷの直流電力を供給し、基材１４側の磁気回路を含む領域に放電を起こし、基材１４上にチタニウム薄膜を形成する。
【００３３】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、第１の実施の形態に係るスパッタリング装置１０を用いて二酸化チタニウム薄膜を基材上に形成する方法について詳述する。はじめに、アルゴンガスをキャリアとしてバブリング装置により気化された塩化チタニウムが原料供給路２２０から金属材料供給室２４に導入される。そして、赤外線のヒーター２２２により、３〜３０ｒｐｍにて回転している回転陰極１８の表面を塩化チタニウムが十分に分解される３５０℃程度に加熱する。これにより、回転陰極１８の表面に金属のチタニウムが堆積する。
【００３４】
一方、アルゴンガスと反応性ガスとしての酸素ガスを、不活性ガス供給路４６より回転陰極１８が設けられている成膜室２２へ導入する。その際、アルゴンガスの圧力を０．４Ｐａ、酸素ガスの分圧を０．０８Ｐａとする。次に、長さ５００ｍｍの回転陰極１８を回転させた状態で約３ｋＷの直流電力を供給し、基材１４側の磁気回路を含む領域に放電を起こし、基材１４上に二酸化チタニウム薄膜を形成する。
【００３５】
（第４の実施の形態）
本実施の形態では、上述のような各実施の形態に係るスパッタリング装置を用いて太陽電池用シリコン薄膜を形成する方法について詳述する。
【００３６】
従来、薄膜シリコン太陽電池のシリコン層は主にシラン（ＳｉＨ４）ガスを原料とするプラズマ化学気相成長法により作製されていた。プラズマ化学気相成長法においては、プラズマ中においてシランガスがＳｉＨ３あるいはＳｉＨ２などの形に分解され、その活性を高めることにより基板上における反応を促進し、薄膜を形成していた。１００℃程度の基板温度においても電池動作が可能な微結晶薄膜を得ることは可能であったが、より効率のよい電池セルを得る場合には基板温度を４００℃〜５００℃まで高くする必要があった。同時に薄膜品質を高めるためには、いわゆる高次副生成物の生成を抑制するとともにこれを成膜室より速やかに除去する必要があった。
【００３７】
スパッタリング法を用いてシリコン層を形成すると、当然スパッタリング法の特長としての基板温度の低温化、大面積基板への膜厚および特性の均一化、プロセス再現性の向上等が期待される。さらに、高次副生成物による薄膜品質の低下という問題も抑制される。しかしながら、大面積ターゲットの形成の困難さ、およびスパッタリング時におけるシリコンターゲットからの微小のシリコン片が応力等により異物として飛散し、基板上に付着することによるシリコン層における欠点の発生などにより、スパッタリング法によるシリコン層形成は工業的には実用化されるに至っていなかった。
【００３８】
そこで、スパッタリング法の利点を生かす共に、ターゲットの交換によるダウンタイムを抑制することが可能な上述のスパッタリング装置を用いることで、薄膜シリコンを生産する方法について説明する。図１に示すスパッタリング装置１０において、シリコン原料を気体として原料供給路２２０から供給するとともに、これをいったん回転陰極１８表面において固体ターゲットとし、これをスパッタリングすることにより基板上に最終的なシリコン薄膜を得る。ターゲットとして用いられる回転陰極１８表面に堆積したシリコンは薄層であり、熱応力やスパッタリング時に誘起される応力により異物として飛散することはなく、基材上の層に欠点を形成することはない。
【００３９】
このように、スパッタリング法によりシリコン層が形成されることにより、大きな運動量を持ったスパッタリング粒子が、温度が低い基板上において高密度の薄膜を形成するというスパッタリング法本来の特長を生かすことが可能となる。これは、プラズマ化学気相成長法において薄膜の高密度に対する物理的な運動量の寄与がないことに比較するとスパッタリング法による薄膜形成の大きな利点となる。また、シランから生成される高次副生成物は薄膜形成室に流入することなく排気され、薄膜品質に影響することはない。さらに、本発明の特徴である薄膜原料を連続的に供給できることも生産におけるメンテナンスのための装置停止時間の低減という利点をもたらす。
【００４０】
具体的には、Ｈ２をキャリアガスとしてシランＳｉＨ４を金属材料供給室２４に供給する。ドーパントとして同時に所定量のジボラン（Ｂ２Ｈ６）を供給する。そして、ヒーター２２２により回転陰極１８の温度を２００℃程度にまで加熱し、表面上にシリコンを堆積する。回転陰極１８に直流あるいはパルス電力を供給し、薄膜形成室側に放電を発生させ、スパッタリングにより基板上にシリコン薄膜を形成する。基板温度は、２００℃とする。必要に応じて更に基板温度を上げてもよい。生成されたシリコン層は微結晶であり、シリコン片の飛散による欠点の発生等はみられなかった。
【００４１】
このように、本発明は、スパッタリング法による高速、緻密な膜生成という特徴と、ＣＶＤやスプレー法等の原料を連続的に供給できるという特徴を組み合わせることで今までにない斬新なスパッタリング装置を実現するものである。そして、熱分解反応あるいはプラズマに支援された熱分解反応により、供給された原料がターゲット上に金属として連続的あるいは断続的に堆積される。
【００４２】
そして、ターゲットがスパッタリングされることで基材あるいは基板上に形成された薄膜は、薄膜となる材料自身のエネルギーが高いという特徴を持つため、基材あるいは基板の温度を高くすることなく、膜密度が高い、あるいは膜の基材あるいは基板への付着力が大きい薄膜を形成することができる。その結果、従来の化学気相成長法あるいはスプレー法において必要とされた基板温度よりも低い温度での成膜が可能となる。
【００４３】
また、ターゲットの交換のためのスパッタリング装置の停止時間（ダウンタイム）の低減が達成される。また、基板上に堆積される薄膜は、スパッタリング法により形成されるため、スパッタリング法の特徴である、機械的、光学的、あるいは電気的物性に優れた薄膜を堆積でき、また、大面積化も容易となる。
【００４４】
以上、本発明を上述の実施の形態や各実施例を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態や各実施例に限定されるものではなく、実施の形態や各実施例の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態や各実施の形態における組合せや工程の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態や各実施例も本発明の範囲に含まれうる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、電気・電子機器、電子デバイス、車両、建築、装飾品などの多岐にわたる分野における利用が可能である。例えば、電気機器用に用いられる、金属を被覆したプラスチックフィルムの作製においては、金属薄膜を連続的にかつ基材であるプラスチックフィルムを低温に保ったまま形成することが可能となる。車両用あるいは建築用板ガラスへの薄膜形成においては、例えば、ステンレススチール薄膜の連続的な形成が可能となる。なお、本発明は、これらのスパッタリング法の特徴を生かしながら連続的あるいは断続的に薄膜を形成するプロセスに適宜利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の全体構成の概略断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係るスパッタリング装置の全体構成の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ スパッタリング装置、 １２ チャンバ、 １４ 基材、 １６ 保持部、 １８ 回転陰極、 ２２ 成膜室、 ２４ 金属材料供給室、 ２６ 隙間、 ２８ 開口部、 ３４ スリーブ、 ３６ 磁石、 ３８ ターゲット、 ４６ 不活性ガス供給路、 ５０ 排出口、 １１０ スパッタリング装置、 １３０ ガス遮蔽部材、 ２１０ スパッタリング装置、 ２２０ 原料供給路、 ２２２ ヒーター、 ２５０ プラズマ発生手段、 ２５２ 誘導コイル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関し、特に回転陰極を有するスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置は、真空中においてターゲット材料を高いエネルギーを持つ粒子により気相中に蒸発させ、これを基材あるいは基板上に堆積する薄膜形成装置である。またスパッタリング装置の一種に、磁場によりプラズマを閉じこめることでスパッタリングの効率を上げることが可能なマグネトロンスパッタリング装置が知られている。このようなマグネトロンスパッタリング装置においてターゲットが固定されている場合、ターゲットの消耗が一様でないため、いわゆるレーストラックが生じる。このようなレーストラックを解消するスパッタリング装置として、シリンダ状の陰極の表面にターゲットを担持し軸方向を回転中心としたマグネトロンスパッタリング装置が知られている（特許文献１乃至５参照）。
【０００３】
このようなスパッタリング装置で基材上に薄膜を製造する場合、ターゲットとして例えば厚さ５〜１０ｍｍの金属板が用いられる。しかしながら、成膜を繰り返すことでターゲットは消耗するため、適当なタイミングで装置を停止し、消耗したターゲットを新規なターゲットと交換する必要がある。その際、真空に近い圧力に保持されていたチャンバを開放し大気圧に戻すと、チャンバ内壁に堆積された薄膜が薄片状となり、真空室内壁から剥離することがある。ターゲットの交換の際、通常はチャンバの内壁に設置された金属防着板をも装置から取り外し交換する。そのため、これらの交換作業に例えば６〜１２時間が費やされることで、装置の停止時間が増大し、ひいては生産性の低下を招くことになる。
【特許文献１】特開平６−１５８３１２号公報
【特許文献２】米国特許第４４１７９６８号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０１１９６３１号明細書
【特許文献４】国際公開第９１／０７５１９号パンフレット
【特許文献５】国際公開第９１／０７５２１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のスパッタリング法を用いずに気体あるいは液体の金属材料から直接的に薄膜を形成する技術として、いわゆる化学気相成長法やスプレー法が知られている。しかしながら、これらの方法では、例えば、高密度の薄膜を形成するためには、基材あるいは基板の温度を高くする必要がある。また、スプレー法においては、膜厚や膜物性の制御性に劣るという問題があった。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置のダウンタイムを低減し生産性を向上するスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のスパッタリング装置は、外部より低圧な雰囲気に維持可能なチャンバと、チャンバ内で基材を保持する保持部と、保持部で保持された基材に周面が対向するように設けられた回転可能な回転陰極であって、表面のターゲット材料をスパッタリングするための電力が供給される筒状の回転陰極と、回転陰極の表面に薄膜材料を供給可能な材料供給手段と、保持部が設けられた成膜室と材料供給手段が設けられた材料供給室との間のガスの移動を規制するとともに、回転陰極が回転可能な隙間を有して該回転陰極が配置される開口部が形成されたガス遮蔽部材と、を備える。材料供給手段は、化学反応により回転陰極の表面にターゲット材料として成膜される原料を外部から供給可能な原料供給路を有する。
【０００７】
この態様によると、回転陰極の表面のターゲット材料が基材への成膜により消耗しても、原料供給路から材料供給室へ気体や液体の状態で原料を供給し、その原料が新たに回転陰極の表面にターゲットとして供給されるため、装置を停止せずにスパッタリングによる基材上への成膜を続けることができる。ここで、薄膜材料とは、薄膜として形成されうる材料を含み、例えば、純金属、合金、金属酸化物、金属窒化物、半導体材料（シリコン、ゲルマニウム、化合物半導体）、炭素系材料、有機高分子材料（ポリイミド、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン）等が例示される。
【０００８】
回転陰極の表面が室温より高温となるように加熱する加熱手段を更に備えてもよい。これにより、原料の分解や反応が促進され、回転陰極の表面に十分な速度でターゲット材料が形成される。
【０００９】
材料供給室の内部でプラズマを発生させるプラズマ発生手段を更に備えてもよい。これにより、原料の分解や反応が促進され、成膜温度をさげることができる。
【００１０】
プラズマ発生手段は、容量結合型であってもよい。ここで、容量結合型プラズマ（CCP：Capacitively Coupled Plasma）は、例えば、平行平板の間に高周波電力を供給することで発生するものである。これにより、比較的低温であっても原料の分解や反応が促進される。
【００１１】
プラズマ発生手段は、誘導結合型であってもよい。ここで、誘導結合型プラズマ（IPC：Inductively Coupled Plasma）は、例えば、誘導コイルに高周波電流を流すことで発生するものである。これにより、比較的低温であっても原料の分解や反応が促進される。
【００１２】
原料供給路は、気相成長により回転陰極の表面にターゲット材料として成膜される、炭化水素、金属フッ化物、金属塩化物、金属水素化物および有機金属化合物の少なくとも一つを含む原料を供給してもよい。
【００１３】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置のダウンタイムを低減し生産性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の全体構成の概略断面図である。本実施の形態に係るスパッタリング装置１０は、外部より低圧な雰囲気に維持可能なチャンバ１２と、チャンバ１２内でガラス基板やシリコンウェーハなどの基材１４を保持するとともに陽極を兼ねる保持部１６と、保持部１６で保持された基材１４に周面が対向するように設けられた回転可能な回転陰極１８と、回転陰極１８の表面に金属等の薄膜材料を供給可能な金属材料供給手段としての原料供給路２２０と、原料供給路２２０から供給された原料ガスを加熱するヒーター２２２と、保持部１６が設けられた成膜室２２と原料供給路２２０が設けられた金属材料供給室２４との間のガスの移動を規制するとともに、回転陰極１８が回転可能な隙間２６を有して回転陰極が配置される方形の開口部２８が形成されたガス遮蔽部材１３０と、を備える。成膜室２２には、アルゴンなどの不活性ガスが供給される不活性ガス供給路４６が設けられている。
【００１７】
回転陰極１８は、表面のターゲット材料をスパッタリングするための電力が供給される円筒形状のスリーブ３４と、スリーブ３４を回転駆動する不図示の駆動部と、スリーブ３４の内周側に設けられ磁場を発生する磁石３６と、を有している。このような磁石３６によりプラズマが生じる領域を規制することで、プラズマがターゲット付近に封じ込められ、スパッタ速度の向上が図られる。また、高周波でも使用できるとともに、プラズマが基材付近で発生しないように制御することが可能となり、保持部１６における基材１４上の金属化合物膜にダメージを与えずに、スパッタリングが可能となる。
【００１８】
なお、スリーブ３４の表面に予めターゲット材料が形成された回転陰極１８を用いてもよいが、アルミニウムやＳＵＳからなるスリーブ３４の露出した面に原料供給路２２０から供給される原料ガスによりターゲット材料を形成して回転陰極１８として用いてもよい。ターゲット材料としては、チタニウム、インジウム、スズ、亜鉛、セリウム、ビスマス、ジルコニウム、ニオブ、タンタル等の高屈折率材料の成分となりうるものが例示される。また、必要に応じてシリコンなどをターゲット材料として用いてもよい。
【００１９】
回転陰極１８は、スパッタリングを実質的に行う際に印加される電圧が負であるパルス状の電力が供給されている。これにより、ターゲット３８の表面に電荷が蓄積することが緩和され、異常放電が抑制される。なお、回転陰極に電力を供給する電源は、直流方式でも交流方式でもよい。
【００２０】
原料供給路２２０は、原料ガスが回転陰極１８に向かうようにノズルが配置されている。原料ガスとしては、金属フッ化物、金属塩化物、金属水素化物、有機金属化合物等が用いられる。具体的には塩化チタニウムや六フッ化モリブデンが例示される。原料供給路２２０から供給された液体または気体の原料は、ヒーター２２２により加熱され、回転陰極１８の表面における化学反応によって還元、分解され、回転陰極１８上に金属として堆積する。原料供給路２２０から回転陰極１８への原料の供給は、回転陰極１８上のターゲット３８の厚み等に応じて連続的にあるいは断続的に行われるようにすればよい。また、スリーブ３４の表面に予めターゲット材料が形成された回転陰極１８を用いてもよいが、アルミニウムやＳＵＳからなるスリーブ３４の露出した面に原料供給路２２０から供給される原料によりターゲット材料を形成して回転陰極１８として用いてもよい。
【００２１】
上述のように、本実施の形態に係るスパッタリング装置２１０は、原料供給路２２０により外部から連続的な原料の供給が可能なため、ガス遮蔽部材１３０により隔てられている成膜室２２で基材１４を交換するだけで複数の基材に対する連続的な成膜が行える。また、原料供給路２２０が設けられている金属材料供給室２４から気相成長の際の原料となる気体が成膜室２２へ流出することが抑制される。
【００２２】
換言すると、回転陰極１８の表面のターゲット３８が基材１４への成膜により消耗しても、原料供給路２２０から金属材料供給室２４へ気体や液体の状態で原料を供給し、その原料が新たに回転陰極１８の表面にターゲットとして供給されるため、装置を停止せずにスパッタリングによる基材１４上への成膜を続けることができる。
【００２３】
なお、成膜室２２および金属材料供給室２４には、内部に導入された不活性ガスや反応性ガス、原料ガスを外部に排出する排出口５０，５２が設けられている。排出口５０，５２にはそれぞれ別個の真空排気装置が接続されている。これにより、成膜室２２と金属材料供給室２４との圧力をそれぞれ制御することが可能となり、例えば、成膜室２２の圧力を金属材料供給室２４の圧力より僅かに高くすることで金属材料供給室２４内の原料ガスが成膜室２２に流入することが抑制される。
【００２４】
上述のようにスパッタリング装置１０は、ターゲット３８の表面に、連続的に金属あるいは金属化合物等の材料を供給することを可能とすべく、回転陰極１８に加えて金属材料供給源として原料供給路２２０を備えている。また、ガス遮蔽部材１３０により、成膜室２２に導入された不活性ガスと金属材料供給室２４の原料ガスとが混合することが抑制される。そのため、原料供給路２２０から回転陰極１８への金属の供給が可能となる。そして、回転陰極１８を常にあるいは間欠的に回転することにより、回転陰極１８のターゲット３８上に常に金属薄膜を形成することができるため、ターゲットの交換による装置のダウンタイムを抑え、生産性を向上することができる。
【００２５】
（チタニウム金属薄膜の成膜方法）
スパッタリング装置１０を用いてチタニウム金属薄膜を基材上に形成する方法について詳述する。はじめに、アルゴンガスをキャリアとしてバブリング装置により気化された塩化チタニウムが原料供給路２２０から金属材料供給室２４に導入される。そして、赤外線のヒーター２２２により、３〜３０ｒｐｍにて回転している回転陰極１８の表面を塩化チタニウムが十分に分解される３５０℃程度に加熱する。これにより、回転陰極１８の表面に金属のチタニウムが堆積する。
【００２６】
一方、放電ガスとして機能するアルゴンガスを、不活性ガス供給路４６より回転陰極１８が設けられている成膜室２２へ導入する。その際のアルゴンガスの圧力を０．４Ｐａとする。次に、長さ５００ｍｍの回転陰極１８を回転させた状態で、回転陰極１８に約３ｋＷの直流電力を供給し、基材１４側の磁気回路を含む領域に放電を起こし、基材１４上にチタニウム薄膜を形成する。
【００２７】
（シリコン金属薄膜の成膜方法）
スパッタリング装置１０を用いたシリコン金属薄膜を基材上に形成する方法について詳述する。はじめに、アルゴンガスをキャリアとしてシラン（ＳｉＨ４）が原料供給路２２０から金属材料供給室２４に導入される。その際、ドーパントガスとしてホスフィン（ＰＨ３）ガスを混合する。シランの圧力はおおよそ１．０Ｐａ、ホスフィンの分圧は０．０３Ｐａ程度とする。そして、赤外線のヒーター２２２により３〜３０ｒｐｍにて回転している回転陰極１８の表面をシランが十分に分解される３００℃程度に加熱する。これにより、回転陰極１８の表面に金属のシリコンが堆積する。
【００２８】
一方、アルゴンガスを、不活性ガス供給路４６より回転陰極１８が設けられている成膜室２２へ導入する。その際の混合ガスの圧力を１．０Ｐａとする。次に、長さ５００ｍｍの回転陰極１８を回転させた状態で、回転陰極１８に１００ｋＨｚの逆バイアスのパルスを有する約３ｋＷの直流電力を供給し、基材１４側の磁気回路を含む領域に放電を起こし、基材１４上にリンドープされたシリコン薄膜を形成する。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係るスパッタリング装置１１０の全体構成の概略断面図である。本実施の形態に係るスパッタリング装置１１０は、金属材料供給室２４に原料の分解を促進するプラズマ発生手段を設けた点が第１の実施の形態と異なる大きな点である。以下では、第１の実施の形態と異なる点について詳述し、同じ点については同じ符号を付し適宜説明を省略する。
【００３０】
本実施の形態に係るスパッタリング装置１１０は、金属材料供給室２４に設けられた金属材料供給源としての原料供給路２２０と、原料供給路２２０から供給された原料ガスを加熱するヒーター２２２と、原料供給路２２０が設けられた金属材料供給室２４と成膜室２２との間のガスの移動を規制するとともに、回転陰極１８が回転可能な隙間２６を有して回転陰極１８が配置される方形の開口部２８が形成されたガス遮蔽部材１３０と、金属材料供給室２４の内部においてプラズマを発生するプラズマ発生手段２５０と、を備える。本実施の形態に係るプラズマ発生手段２５０は、高周波電流を流す誘導コイル２５２を有する誘導結合型の装置であるが、例えば、平行平板の間に高周波電力を供給することでプラズマを発生させる容量結合型プラズマ装置であってもよい。
【００３１】
（チタニウム金属薄膜の成膜方法）
金属材料供給室２４にプラズマ発生手段２５０が設けられているスパッタリング装置１１０を用いてチタニウム金属薄膜を基材上に形成する方法について詳述する。はじめに、アルゴンガスをキャリアとしてバブリング装置により気化された塩化チタニウムが原料供給路２２０から金属材料供給室２４に導入される。そして、赤外線のヒーター２２２により３〜３０ｒｐｍにて回転している回転陰極１８の表面を２５０℃程度に加熱するとともに、プラズマ発生手段２５０の誘導コイル２５２に５００Ｗの高周波電力を供給する。これにより、より低温環境において塩化チタニウムが十分に分解され、回転陰極１８の表面に金属のチタニウムが堆積する。
【００３２】
一方、アルゴンガスを、不活性ガス供給路４６より回転陰極１８が設けられている成膜室２２へ導入する。その際のアルゴンガスの圧力を０．４Ｐａとする。次に、長さ５００ｍｍの回転陰極１８を回転させた状態で、回転陰極１８に約３ｋＷの直流電力を供給し、基材１４側の磁気回路を含む領域に放電を起こし、基材１４上にチタニウム薄膜を形成する。
【００３３】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、第１の実施の形態に係るスパッタリング装置１０を用いて二酸化チタニウム薄膜を基材上に形成する方法について詳述する。はじめに、アルゴンガスをキャリアとしてバブリング装置により気化された塩化チタニウムが原料供給路２２０から金属材料供給室２４に導入される。そして、赤外線のヒーター２２２により、３〜３０ｒｐｍにて回転している回転陰極１８の表面を塩化チタニウムが十分に分解される３５０℃程度に加熱する。これにより、回転陰極１８の表面に金属のチタニウムが堆積する。
【００３４】
一方、アルゴンガスと反応性ガスとしての酸素ガスを、不活性ガス供給路４６より回転陰極１８が設けられている成膜室２２へ導入する。その際、アルゴンガスの圧力を０．４Ｐａ、酸素ガスの分圧を０．０８Ｐａとする。次に、長さ５００ｍｍの回転陰極１８を回転させた状態で約３ｋＷの直流電力を供給し、基材１４側の磁気回路を含む領域に放電を起こし、基材１４上に二酸化チタニウム薄膜を形成する。
【００３５】
（第４の実施の形態）
本実施の形態では、上述のような各実施の形態に係るスパッタリング装置を用いて太陽電池用シリコン薄膜を形成する方法について詳述する。
【００３６】
従来、薄膜シリコン太陽電池のシリコン層は主にシラン（ＳｉＨ４）ガスを原料とするプラズマ化学気相成長法により作製されていた。プラズマ化学気相成長法においては、プラズマ中においてシランガスがＳｉＨ３あるいはＳｉＨ２などの形に分解され、その活性を高めることにより基板上における反応を促進し、薄膜を形成していた。１００℃程度の基板温度においても電池動作が可能な微結晶薄膜を得ることは可能であったが、より効率のよい電池セルを得る場合には基板温度を４００℃〜５００℃まで高くする必要があった。同時に薄膜品質を高めるためには、いわゆる高次副生成物の生成を抑制するとともにこれを成膜室より速やかに除去する必要があった。
【００３７】
スパッタリング法を用いてシリコン層を形成すると、当然スパッタリング法の特長としての基板温度の低温化、大面積基板への膜厚および特性の均一化、プロセス再現性の向上等が期待される。さらに、高次副生成物による薄膜品質の低下という問題も抑制される。しかしながら、大面積ターゲットの形成の困難さ、およびスパッタリング時におけるシリコンターゲットからの微小のシリコン片が応力等により異物として飛散し、基板上に付着することによるシリコン層における欠点の発生などにより、スパッタリング法によるシリコン層形成は工業的には実用化されるに至っていなかった。
【００３８】
そこで、スパッタリング法の利点を生かす共に、ターゲットの交換によるダウンタイムを抑制することが可能な上述のスパッタリング装置を用いることで、薄膜シリコンを生産する方法について説明する。図１に示すスパッタリング装置１０において、シリコン原料を気体として原料供給路２２０から供給するとともに、これをいったん回転陰極１８表面において固体ターゲットとし、これをスパッタリングすることにより基板上に最終的なシリコン薄膜を得る。ターゲットとして用いられる回転陰極１８表面に堆積したシリコンは薄層であり、熱応力やスパッタリング時に誘起される応力により異物として飛散することはなく、基材上の層に欠点を形成することはない。
【００３９】
このように、スパッタリング法によりシリコン層が形成されることにより、大きな運動量を持ったスパッタリング粒子が、温度が低い基板上において高密度の薄膜を形成するというスパッタリング法本来の特長を生かすことが可能となる。これは、プラズマ化学気相成長法において薄膜の高密度に対する物理的な運動量の寄与がないことに比較するとスパッタリング法による薄膜形成の大きな利点となる。また、シランから生成される高次副生成物は薄膜形成室に流入することなく排気され、薄膜品質に影響することはない。さらに、本発明の特徴である薄膜原料を連続的に供給できることも生産におけるメンテナンスのための装置停止時間の低減という利点をもたらす。
【００４０】
具体的には、Ｈ２をキャリアガスとしてシランＳｉＨ４を金属材料供給室２４に供給する。ドーパントとして同時に所定量のジボラン（Ｂ２Ｈ６）を供給する。そして、ヒーター２２２により回転陰極１８の温度を２００℃程度にまで加熱し、表面上にシリコンを堆積する。回転陰極１８に直流あるいはパルス電力を供給し、薄膜形成室側に放電を発生させ、スパッタリングにより基板上にシリコン薄膜を形成する。基板温度は、２００℃とする。必要に応じて更に基板温度を上げてもよい。生成されたシリコン層は微結晶であり、シリコン片の飛散による欠点の発生等はみられなかった。
【００４１】
このように、本発明は、スパッタリング法による高速、緻密な膜生成という特徴と、ＣＶＤやスプレー法等の原料を連続的に供給できるという特徴を組み合わせることで今までにない斬新なスパッタリング装置を実現するものである。そして、熱分解反応あるいはプラズマに支援された熱分解反応により、供給された原料がターゲット上に金属として連続的あるいは断続的に堆積される。
【００４２】
そして、ターゲットがスパッタリングされることで基材あるいは基板上に形成された薄膜は、薄膜となる材料自身のエネルギーが高いという特徴を持つため、基材あるいは基板の温度を高くすることなく、膜密度が高い、あるいは膜の基材あるいは基板への付着力が大きい薄膜を形成することができる。その結果、従来の化学気相成長法あるいはスプレー法において必要とされた基板温度よりも低い温度での成膜が可能となる。
【００４３】
また、ターゲットの交換のためのスパッタリング装置の停止時間（ダウンタイム）の低減が達成される。また、基板上に堆積される薄膜は、スパッタリング法により形成されるため、スパッタリング法の特徴である、機械的、光学的、あるいは電気的物性に優れた薄膜を堆積でき、また、大面積化も容易となる。
【００４４】
以上、本発明を上述の実施の形態や各実施例を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態や各実施例に限定されるものではなく、実施の形態や各実施例の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態や各実施の形態における組合せや工程の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態や各実施例も本発明の範囲に含まれうる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、電気・電子機器、電子デバイス、車両、建築、装飾品などの多岐にわたる分野における利用が可能である。例えば、電気機器用に用いられる、金属を被覆したプラスチックフィルムの作製においては、金属薄膜を連続的にかつ基材であるプラスチックフィルムを低温に保ったまま形成することが可能となる。車両用あるいは建築用板ガラスへの薄膜形成においては、例えば、ステンレススチール薄膜の連続的な形成が可能となる。なお、本発明は、これらのスパッタリング法の特徴を生かしながら連続的あるいは断続的に薄膜を形成するプロセスに適宜利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の全体構成の概略断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係るスパッタリング装置の全体構成の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ スパッタリング装置、 １２ チャンバ、 １４ 基材、 １６ 保持部、 １８ 回転陰極、 ２２ 成膜室、 ２４ 金属材料供給室、 ２６ 隙間、 ２８ 開口部、 ３４ スリーブ、 ３６ 磁石、 ３８ ターゲット、 ４６ 不活性ガス供給路、 ５０ 排出口、 １１０ スパッタリング装置、 １３０ ガス遮蔽部材、 ２１０ スパッタリング装置、 ２２０ 原料供給路、 ２２２ ヒーター、 ２５０ プラズマ発生手段、 ２５２ 誘導コイル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部より低圧な雰囲気に維持可能なチャンバと、
前記チャンバ内で基材を保持する保持部と、
前記保持部で保持された基材に周面が対向するように設けられた回転可能な回転陰極であって、表面のターゲット材料をスパッタリングするための電力が供給される筒状の回転陰極と、
前記回転陰極の表面に薄膜材料を供給可能な材料供給手段と、
前記保持部が設けられた成膜室と前記材料供給手段が設けられた材料供給室との間のガスの移動を規制するとともに、前記回転陰極が回転可能な隙間を有して該回転陰極が配置される開口部が形成されたガス遮蔽部材と、を備え、
前記材料供給手段は、化学反応により前記回転陰極の表面にターゲット材料として成膜される原料を外部から供給可能な原料供給路を有する、
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記回転陰極の表面が室温より高温となるように加熱する加熱手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記材料供給室の内部でプラズマを発生させるプラズマ発生手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記プラズマ発生手段は、容量結合型であることを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記プラズマ発生手段は、誘導結合型であることを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記原料供給路は、気相成長により前記回転陰極の表面にターゲット材料として成膜される、炭化水素、金属フッ化物、金属塩化物、金属水素化物および有機金属化合物の少なくとも一つを含む原料を供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項１】
外部より低圧な雰囲気に維持可能なチャンバと、
前記チャンバ内で基材を保持する保持部と、
前記保持部で保持された基材に周面が対向するように設けられた回転可能な回転陰極であって、表面のターゲット材料をスパッタリングするための電力が供給される筒状の回転陰極と、
前記回転陰極の表面に薄膜材料を供給可能な材料供給手段と、
前記保持部が設けられた成膜室と前記材料供給手段が設けられた材料供給室との間のガスの移動を規制するとともに、前記回転陰極が回転可能な隙間を有して該回転陰極が配置される開口部が形成されたガス遮蔽部材と、を備え、
前記材料供給手段は、化学反応により前記回転陰極の表面にターゲット材料として成膜される原料を外部から供給可能な原料供給路を有する、
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記回転陰極の表面が室温より高温となるように加熱する加熱手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記材料供給室の内部でプラズマを発生させるプラズマ発生手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記プラズマ発生手段は、容量結合型であることを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記プラズマ発生手段は、誘導結合型であることを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記原料供給路は、気相成長により前記回転陰極の表面にターゲット材料として成膜される、炭化水素、金属フッ化物、金属塩化物、金属水素化物および有機金属化合物の少なくとも一つを含む原料を供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−５２１４９（Ｐ２０１２−５２１４９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３４３１２（Ｐ２００８−３３４３１２）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【Ｆターム（参考）】
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