スパッタ方法及びスパッタ装置
【課題】簡単な構成でありながら、低温・低ダメージ成膜が可能であり、且つ複数枚の基板を連続的に成膜処理する際にも生産性の高いスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係るスパッタ方法及びスパッタ装置は、第１成膜領域Ｆ１の第１成膜部Ｐ１において低温・低ダメージ成膜を行い基板Ｂに所定の厚さの初期層を成膜した後、前記基板Ｂを第２成膜領域Ｆ２の第２成膜部Ｐ２に移動させ、その後、成膜速度の速い成膜を行って第２層を成膜して薄膜形成することを特徴とする。
【解決手段】本発明に係るスパッタ方法及びスパッタ装置は、第１成膜領域Ｆ１の第１成膜部Ｐ１において低温・低ダメージ成膜を行い基板Ｂに所定の厚さの初期層を成膜した後、前記基板Ｂを第２成膜領域Ｆ２の第２成膜部Ｐ２に移動させ、その後、成膜速度の速い成膜を行って第２層を成膜して薄膜形成することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に薄膜を作製するのに用いられるスパッタ方法及びスパッタ装置に関し、特に、低温・低ダメージ成膜が必要とされる有機ＥＬ素子・有機物薄膜（有機半導体等）の上に、又は、基板が高分子材料であるフィルム、樹脂基板の上に金属、合金及び化合物の高機能薄膜等を作製するスパッタ方法及びスパッタ装置に関する。具体的な用途分野としては、有機ＥＬ（有機エレクトロ・ルミネッセンス）素子への透明導電膜、電極膜、保護膜・封止膜（ガスバリア膜）の作製、及び有機薄膜半導体の上に電極膜、保護膜を作製する。また、高分子フィルム、樹脂基板に薄膜を作製するスパッタ方法及びスパッタ装置、並びに汎用的な薄膜作製分野にも利用可能である。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子や有機物薄膜（有機半導体等）等の成膜時にダメージを受けやすい基板（被成膜対象物）の上に、電極としての金属膜、透明導電性薄膜、保護膜・封止膜等を成膜（薄膜形成）する場合、成膜の際のダメージによって前記基板の特性が劣化したり、製品としての寿命が短くなること等を防止するため、有機物薄膜等の基板と該基板上に成膜される薄膜との膜界面におけるダメージの少ない低温・低ダメージ成膜が要求される。
【０００３】
そこで、低温・低ダメージ成膜が可能な成膜装置として、平行に一対のターゲットを配置し、該一対のターゲット間に一方のターゲットから他方のターゲットへ磁力線が向くようなターゲット間磁場空間を発生させ、前記一対のターゲット間の側方位置に基板を配置してスパッタリングを行う対向ターゲット型スパッタ装置が用いられていた。
【０００４】
前記対向ターゲット型スパッタ装置においては、ターゲット間へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め性能がよいことから、低温・低ダメージ成膜が可能である。しかし、各ターゲットのスパッタ面が基板の被成膜面に対して直交する方向を向いているため、基板に到達するスパッタ粒子の量が少なく、成膜速度が遅い。そのため、近年求められる生産性向上の要求に対し、十分な生産（成膜）速度を得難かった。
【０００５】
そのため、ターゲットを、そのスパッタ面が基板の被成膜面と平行となるように配置し、前記ターゲットのスパッタ面側に、磁力線が前記ターゲットの外周部と中心部とを弧状に結ぶような湾曲磁場空間を発生させてスパッタリングを行う平行平板型マグネトロンスパッタ装置を用いて成膜速度の大きい成膜をおこなうことが考えられる。しかし、平行平板型マグネトロンスパッタ装置においては、スパッタ面が基板と対向するように配置されているため、スパッタ粒子の基板への到達量は多く、成膜速度は大きくなるが、基板へのプラズマの影響や二次電子等の荷電粒子の飛来も多くなり、低温・低ダメージ成膜ができない。
【０００６】
このように、スパッタリングによる成膜においては、生産性の向上と低温・低ダメージ成膜とを同時に成立させることは、非常に困難であった。
【０００７】
そのため、前記対向ターゲット型スパッタ装置の一対のターゲットの対向面を、それぞれ基板側に傾斜させたＶ型の対向ターゲット型スパッタ装置が開発された（特許文献１参照）。かかるスパッタ装置によれば、対向ターゲット型スパッタ装置であるため、ターゲット間へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め性能がよく、且つターゲットのスパッタ面と基板の被成膜面とのなす角が直角よりも小さくなるため、即ち、スパッタ面がより基板方向に向いているため基板に到達（飛来）するスパッタ粒子の量が増加して成膜速度が向上した。
【０００８】
しかし、スパッタ面がより基板方向に向いているため、一対のターゲットが平行な対向ターゲット型スパッタ装置に比べて、基板へのプラズマの影響及び飛来する二次電子等の荷電粒子の量が増加するため、上記のような、有機ＥＬ素子や有機物薄膜（有機半導体等）等の極めて低温・低ダメージ成膜が必要な基板への成膜においては、成膜の際のダメージによって前記基板の特性が劣化したり、製品としての寿命が短くなるといった問題を十分には解消できなかった。
【０００９】
他方、マグネトロン方式のカソードを用いたスパッタリングでは、ターゲットの前面に負イオンや二次電子等の荷電粒子を補足するＲＦコイルを配置したスパッタ装置を用い、スパッタリングによって被成膜対象物に成膜する際に、スパッタリングが行われる真空容器（チャンバー）内の圧力を低く（１．３３×１０-2Ｐａ以下）し、ターゲット表面のプラズマ密度を低くする。そうすることで、基板の被成膜面と成膜される薄膜との膜界面が形成されている時の基板側へ入射する負イオンや二次電子等の荷電粒子が少なくなって低温・低ダメージ成膜が可能となる。これ利用して、前記低温・低ダメージ成膜が必要な基板への成膜初期において、被成膜面上に初期層（第１層）が形成される。そして、このスパッタリング条件では成膜速度が小さく、生産性が極めて悪いため、前記初期層成膜後、真空容器内に導入するスパッタリングガス流量を増加させ、真空容器内の圧力を高く（６．６５×１０-1Ｐａ以上）し、ターゲット表面のプラズマ密度を高めてスパッタリング量を増やし、成膜速度を大きくして第２層を成膜するスパッタ方法が提供されている（特許文献２参照）。尚、第１層（初期層）と第２層とは、薄膜の膜厚方向において、成膜速度が異なる部分を仮想面によって分けて説明しているだけであって、膜厚方向において、薄膜が層として分かれているのではなく、連続している。また、膜界面とは、被成膜面と薄膜とが接している境界面をいう。
【００１０】
かかる成膜方法によれば、低温・低ダメージ成膜が必要な有機ＥＬ素子等の基板の被成膜面に、上記低圧下での低温・低ダメージ成膜によって十分な厚さの初期層が形成され、該初期層によって、成膜速度の大きい第２層を成膜する際に生じ、スパッタリング量と共に増加するターゲットから放出される二次電子等の荷電粒子や、プラズマ密度が高くなることによる基板への影響を防ぐことができる。
【００１１】
そのため、前記低温・低ダメージ成膜が必要な基板への低温・低ダメージ成膜が可能となると共に、成膜の最後まで上記低温・低ダメージ成膜を行った場合に比べ、第２層を成膜する際の成膜速度を大きくすることで、成膜行程（第１層と第２層とを成膜する行程）全体での成膜速度を大きくし（成膜時間を短縮し）、生産性の向上を図ることができた。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−２８５４４５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４０２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記スパッタリング方法によれば、第１層と第２層とを成膜する際に、それぞれ真空容器内の圧力が異なるため第１層を成膜後、第２層を成膜する前に真空容器内の圧力を変更（高く）しなければならない。
【００１４】
この真空容器内における圧力の変更は、真空容器内に導入するスパッタリングガス（例えば、アルゴンガス等）の流量を変更すること等によって行うが、真空容器内が所定の圧力になって安定し、圧力変更後のスパッタリングを行う迄には所定の時間が必要となる。
【００１５】
そのため、上記スパッタリング方法によれば、真空容器内の圧力変更による第２層を成膜する際の成膜速度の上昇率が低いことと、真空容器内の圧力変更に所定の時間が必要となるため、成膜開始時から必要な膜厚を得るまでの成膜行程全体として必要になる時間は、成膜速度の小さな前記低温・低ダメージ成膜を行った場合に比べ、あまり短縮できていない。具体的には、スパッタリングのためにカソードに投入される電力（投入電力）が同じで、真空容器内に流し込むスパッタガス流量を増加させて成膜時の真空容器内の圧力を高くすることによる成膜行程全体での成膜速度の向上は、数％〜１０％程度しか期待できない。また、近年においては、さらなる成膜行程全体の時間短縮による生産性の向上が求められている。
【００１６】
また、上記スパッタリング方法によれば、基板に入射する二次電子や負イオン等の荷電粒子を補足するためにターゲットの前にＲＦコイルを配置しなければならず、また、前記ＲＦコイルを駆動するためのＲＦ用電源や、ＲＦコイル及びＲＦ用電源を制御するための制御手段等を別途配置しなければならない。そのため、上記スパッタリング方法を行うためのスパッタ装置は複雑な構成となる。
【００１７】
さらに、上記スパッタリング方法によれば、複数枚の基板を連続的に成膜処理する場合、先ず、最初の基板に対して第１層を成膜した後、真空容器内の圧力を変更（高く）して第２層を成膜する。そして、次の基板に対して成膜するために、再度、真空容器内の圧力を第１層を成膜するための圧力に戻して成膜し、その後、第２層を成膜するための圧力に変更（高く）して成膜する。この過程を繰り返すことで複数の基板を連続的に成膜処理することができる。
【００１８】
このように、上記スパッタリング方法によれば、複数枚の基板を連続的に成膜処理するためには真空容器内の圧力を次々に変更しなければならず、前記圧力の変更に必要な時間だけでも相当な時間が必要となり、成膜行程全体の時間としては、生産性の面において時間がかかり過ぎる。
【００１９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成でありながら、低温・低ダメージ成膜が可能であり、且つ複数枚の基板を連続的に成膜処理する際にも生産性の高いスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明に係るスパッタ方法は、内部空間が、第１成膜部を配設するための第１成膜領域と第２成膜部を配設するための第２成膜領域とで構成される真空容器内に、被成膜対象物に成膜するための第１成膜部と第２成膜部とを並設し、第１成膜部で被成膜対象物に成膜した後、第１成膜部における被成膜対象物が成膜される第１成膜位置から第２成膜部における被成膜対象物が成膜される第２成膜位置まで前記被成膜対象物を移動させ、第２成膜部でさらに被成膜対象物に成膜するスパッタ方法であって、第１成膜部において、一対の第１ターゲットを、その表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ該表面が第１ターゲット間の側方に位置する前記第１成膜位置に向かって傾斜するように配置し、一方の第１ターゲットの表面側に、磁力線がその外周部から中心部に向かって弧状となるような内向湾曲磁場空間を発生させると共に、他方の第１ターゲットの表面側に、磁力線がその中心部から外周部に向かって弧状となるような外向湾曲磁場空間を発生させ、さらに、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かい、且つ第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲むと共に前記湾曲磁場よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされた第１スパッタ粒子で被成膜対象物に成膜し、第２成膜部において、第２ターゲットの表面側に前記内向又は外向湾曲磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされた第２スパッタ粒子で前記第１成膜部における成膜速度よりも速い成膜速度で被成膜対象物に成膜することを特徴とし、
また、本発明に係るスパッタ装置は、内部空間が、第１成膜部を配設するための第１成膜領域と第２成膜部を配設するための第２成膜領域とで構成される真空容器内に、被成膜対象物に成膜するための第１成膜部と第２成膜部とが並設され、被成膜対象物を保持するための基板ホルダーが、第１成膜部における被成膜対象物が成膜される第１成膜位置から第２成膜部における被成膜対象物が成膜される第２成膜位置まで前記真空容器内を被成膜対象物を保持した状態で移動可能に備えられるスパッタ装置であって、前記第１成膜部は、第１ターゲットと、該第１ターゲットの表面に磁力線が弧状となるような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段と、前記第１ターゲットを囲むように設けられる筒状補助磁場発生手段とをそれぞれに有する一対の第１複合型カソードを備え、該一対の第１複合型カソードは、第１ターゲットの表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ前記表面が第１ターゲット間の側方に位置する第１成膜位置に向かって傾斜するように配置され、前記一対の第１複合型カソードの一方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第１ターゲット外周部から中心部に向かうように極性が設定される内向湾曲磁場発生手段であり、他方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第１ターゲットの中心部から外周部に向かうように極性が設定される外向湾曲磁場発生手段であり、前記筒状補助磁場発生手段は、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かい、且つ第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させ、前記第２成膜部は、第２ターゲットと、該第２ターゲットの表面側に前記内向又は外向湾曲磁場空間を発生させる内向又は外向湾曲磁場発生手段とを有し、第２成膜位置に向かってスパッタ粒子を飛散させることが可能で且つ前記第１成膜部よりも成膜速度が速いスパッタカソードを備えることを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、第１成膜領域の第１成膜部において、筒状補助磁場空間は、一対の第１ターゲットの各第１ターゲット周辺にそれぞれ設けられる前記筒状補助磁場発生手段によって、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かうよう、第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲み且つ湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間が形成される（発生する）。
【００２２】
このように筒状補助磁場発生手段が湾曲磁場発生手段（第１ターゲット）の周辺に別途設けられ、第１ターゲット間空間を囲むように前記筒状補助磁場空間が形成されることで、一対の第１ターゲットの中心間距離を短く（小さく）することなく、第１ターゲット間空間と基板との間に磁場強度の大きな空間を形成することができる。そのため、第１成膜部において、成膜速度を遅くすることなく、プラズマの第１ターゲット（第１複合型カソード）間への閉じ込め効果、及び、二次電子等の荷電粒子の第１ターゲット（第１複合型カソード）間への閉じ込め効果が良好となる。
【００２３】
即ち、第１ターゲット表面に形成される湾曲磁場空間が前記筒状補助磁場空間に囲まれる（包まれる）ため、プラズマが湾曲磁場空間からはみ出した場合でも、筒状補助磁場空間によって閉じ込められ（基板側へはみ出すのを妨げられ）、前記プラズマによる基板側への影響を抑制することができる。
【００２４】
また、第１成膜部において、前記湾曲磁場空間から基板側に飛び出して（飛来して）くる二次電子等の荷電粒子も、湾曲磁場空間が筒状補助磁場空間に囲まれているため、第１ターゲット間空間内への荷電粒子の閉じ込め効果が大きくなる。即ち、前記荷電粒子の基板側への飛び出しが減少する。
【００２５】
さらに、第１複合型カソードは、筒状補助磁場発生手段を備えたマグネトロン方式のカソード（マグネトロンカソード）であるため、該カソードへ投入する電流値を大きくしても、対向ターゲット式カソードの様にプラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。
【００２６】
そのため、第１成膜部においては、一対の第１ターゲットの中心間距離を短くすることなく、長時間安定して、被成膜対象物である基板に対するプラズマの影響及びスパッタ面から飛来する二次電子等の荷電粒子による影響（ダメージ）を極めて小さくすることができ、その結果、基板への低温・低ダメージ成膜が可能となる。換言すると、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対しても成膜可能となる。
【００２７】
従って、第１成膜部において、上記のようにスパッタリングすることで、基板に所定の厚さまで低温・低ダメージ成膜することができ、初期層（第１層）が形成される。その後、真空容器内の圧力等のスパッタ条件を変更することなく、基板を第１成膜部における第１成膜位置から第２成膜部における第２成膜位置へと基板ホルダーによって移動させる。そして、第２成膜部において第１成膜部よりも成膜速度が速いスパッタリングを開始する。このとき、第２成膜部において成膜速度が速いスパッタリングをすることで、第２層を短時間で成膜（形成）することができるが、基板側に飛来する二次電子等の荷電粒子や、基板側へのプラズマの影響が第１成膜部におけるスパッタリングよりも増加する。
【００２８】
しかし、第１成膜部において低温・低ダメージ成膜により基板に初期層が形成されることで、該形成された初期層が保護層として働くことにより、第２層を形成する際の基板への二次電子等の荷電粒子によるダメージやプラズマの影響を抑制しつつ、速い成膜速度で成膜（薄膜形成）することができる。即ち、基板に初期層という防弾チョッキを被せることで、荷電粒子が飛来することによるダメージやプラズマの影響による温度上昇から基板を守ることができるようになる。
【００２９】
さらに、初期層を形成した後、第２層を形成する際に、基板の位置を変更するだけでよく、真空容器内の圧力等のような条件変更に多くの時間が必要となるスパッタ条件の変更を行う必要がないため必要な膜厚を短時間で成膜できる。特に、複数枚の基板に対して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を変更する必要はなく、順次、第１及び第２成膜部へ基板を基板ホルダーによって搬送するだけでよいことから、複数枚の基板に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【００３０】
以上より、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対して成膜可能であると共に、複数枚の基板を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
また、第１複合型カソードは、筒状補助磁場発生手段を備えたマグネトロンカソードであることから、長尺な基板に対しても成膜することができる。即ち、対向ターゲット式カソードでは、ターゲットの対向面における縦横比が約３：１よりも長尺となると、ターゲット間の放電が不安定となるため高品質な薄膜形成が困難となる。また、長尺の基板に薄膜形成するために、縦横比が３：１であるが大型のターゲットを使用した対向ターゲット式カソードを使用することも考えられる。しかし、その場合、経済性が極めて悪化する。これに対し、マグネトロンカソードでは、ターゲットの対向面における縦横比が５：１以上に長尺化することができるため、このターゲットに対応した長尺の基板に対し薄膜形成することができる。そのため、第１複合型カソードにおいても、経済性を悪化させることなく、長尺の基板に対し薄膜形成することができる。しかも、第１複合型カソードは、通常のマグネトロンカソードに比べ、筒状補助磁場発生手段をさらに備えることで、より低温・低ダメージ成膜が可能となる。
【００３２】
さらに、本発明においては、低温・低ダメージ成膜を行うために、第１成膜部の一対の第１ターゲットの対向面側にＲＦコイルを配置したり、該ＲＦコイルを駆動するためのＲＦ用電源や、ＲＦコイル及びＲＦ用電源を制御するための制御手段等を別途配置する必要もないことから、簡単な構成とすることができる。
【００３３】
また、本発明に係るスパッタ方法において、前記第１成膜領域において、前記第１成膜部が複数並設され、被成膜対象物を前記複数並設される第１成膜部で順次、若しくは同時に成膜する構成であってもよく、本発明に係るスパッタ装置において、前記第１成膜部は、前記第１領域に複数並設される構成であってもよい。
【００３４】
かかる構成によれば、第１成膜領域において複数の第１成膜部が並設され、被成膜対象物がかかる複数の第１成膜部によって、順次、若しくは同時に成膜されるため、成膜速度を向上させることができ、第１成膜領域での成膜時間の短縮によって、より生産性の向上を図ることができる。
【００３５】
また、本発明に係るスパッタ方法において、前記第２成膜領域において、前記第２成膜部が複数並設され、被成膜対象物を前記複数並設される第２成膜部で順次、若しくは同時に成膜される構成であってもよく、本発明に係るスパッタ装置において、前記第２成膜部は、前記第２領域に複数並設される構成であってもよい。
【００３６】
かかる構成によれば、第２成膜領域において複数の第２成膜部が並設され、被成膜対象物がかかる複数の第２成膜部によって、順次、若しくは同時に成膜されるため、上記同様、成膜速度を向上させることができ、第２成膜領域での成膜時間の短縮によって、より生産性の向上を図ることができる。
【００３７】
また、本発明に係るスパッタ装置において、前記第２成膜部は、第２ターゲットの表面が第２成膜位置を向くように配設された前記スパッタカソードで構成される平行平板マグネトロンカソードを備える構成であってもよい。
【００３８】
かかる構成によれば、第２成膜部は、第２成膜位置に基板が配置された場合に、表面側に湾曲磁場空間が形成される前記スパッタカソード（マグネトロンカソード）を、該スパッタカソードが備える第２ターゲットと基板とが対向し、且つ前記第２ターゲットの表面（スパッタ面）と前記基板の被成膜面とが平行となるように配置した、所謂、平行平板マグネトロンカソード（プレーナマグネトロンカソード）を備えるため、前記基板の被成膜面と第２ターゲットの表面とが所定の角度を有するように傾斜配置した場合より、同じ投入電力に対して基板に飛来するスパッタ粒子が増加するため、第２成膜部における成膜速度を速くすることができる。
【００３９】
その結果、第２成膜領域において第２層の形成に必要な時間を短縮でき、それに伴って、基板に必要な膜厚の薄膜を形成する際の成膜行程全体の成膜時間も短縮され、よって、薄膜の生産性の向上を図ることができる。
【００４０】
また、本発明に係るスパッタ装置において、前記第２成膜部は、第２ターゲットの表面が第２成膜位置を向くように前記スパッタカソードを一対並設し、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続されるデュアルマグネトロンカソードを備える構成であってもよい。
【００４１】
かかる構成によれば、第２成膜部は、第２成膜位置に基板が配置された場合に、表面側に湾曲磁場空間が形成される前記スパッタカソード（マグネトロンカソード）を一対（二台で一組として）並設すると共に各スパッタカソードが備える前記第２ターゲットの表面（スパッタ面）と前記基板の被成膜面とが平行若しくは略平行となるように配設し、且つ一対のスパッタカソードにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続される、所謂、デュアルマグネトロンカソードを備える。
【００４２】
このデュアルマグネトロンカソードは、一方のマグネトロンカソードに負の電位が印加されたときに、他方のマグネトロンカソードに正の電位又はアース電位が印加されることで該他方のマグネトロンカソードがアノードの役割を果たし、これによって、負の電位が印加された一方のマグネトロンカソードに備えられる第２ターゲットがスパッタされる。また、他方のマグネトロンカソードに負の電位が印加されたときに、一方のマグネトロンカソードに正の電位又はアース電位が印加されることで該一方のマグネトロンカソードがアノードの役割を果たし、他方のマグネトロンカソードに備えられる第２ターゲットがスパッタされる。
【００４３】
このように一対のマグネトロンカソードへの印加電位を交互に切り換えることにより、第２ターゲット表面の酸化物、窒化物のチャージアップがなくなり、長時間、安定放電が可能になる。そのため、ＳｉＯｘ等絶縁性薄膜の長時間成膜が可能となる。
【００４４】
また、前記同様、マグネトロンカソードへは投入電力を大きくすることができるため、該カソードへの投入電力を大きくすることで高速スパッタリングを行い、第２成膜部における成膜速度を速くすることができる。
【００４５】
その結果、高品質な第２層を形成することができると共に第２層の形成に必要な時間を短縮でき、よって、薄膜の高品質化及び生産性の向上を図ることができる。
【００４６】
また、前記第２成膜部は、第２ターゲットと、該第２ターゲットの表面に磁力線が弧状となるような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段と、前記第２ターゲットを囲むように設けられる筒状補助磁場発生手段とをそれぞれに有する一対の第２複合型カソードを備え、該一対の第２複合型カソードは、第２ターゲットの表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ前記表面が第２ターゲット間の側方に位置する第２成膜位置に向かって傾斜するように配置され、前記一対の第２複合型カソードの一方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第２ターゲット外周部から中心部に向かうように極性が設定される内向湾曲磁場発生手段であり、他方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第２ターゲットの中心部から外周部に向かうように極性が設定される外向湾曲磁場発生手段であり、前記筒状補助磁場発生手段は、磁力線が一方の第２ターゲット周辺から他方の第２ターゲット周辺へ向かい、且つ第２ターゲット間に形成される第２ターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させ、第１成膜部が備える前記一対の第１複合型カソードにおける第１ターゲットの表面同士のなす角よりも、第２ターゲットの表面同士のなす角が大きい一対の前記第２複合型カソードを備える構成であってもよい。
【００４７】
かかる構成によれば、第１成膜部が備える一対の第１複合型カソードにおける第１ターゲットの表面同士のなす角が、第２成膜部が備える一対の第２複合型カソードにおける第２ターゲットの表面同士のなす角よりも小さい（表面同士がより平行に近い）。そのため、第１成膜部においては、第２成膜部よりもスパッタリングによって発生するプラズマや二次電子等の荷電粒子のターゲット間への閉じ込め効果が向上するため、基板側へ飛来する荷電粒子が減少すると共にプラズマによる影響も減少することから、基板に対し低温・低ダメージ成膜が可能となる。
【００４８】
一方、第２成膜部が備える一対の第２複合型カソードにおける第２ターゲットの表面同士のなす角は、第一成膜部が備える一対の第１複合型カソードにおける第１ターゲットの表面同士のなす角よりも大きい（ターゲット表面がより基板方向へ向く）。そのため、第２成膜部においては、第１成膜部よりもスパッタリングによって発生するプラズマや二次電子等の荷電粒子のターゲット間への閉じ込め効果が減少し、基板側に飛来する荷電粒子が増加すると共にプラズマによる影響が増加するため、基板に対しプラズマの影響による温度上昇及び荷電粒子の飛来によるダメージがより加わわり易くなる。しかし、基板側に飛来する第２スパッタ粒子も増加するため、第１成膜部よりも成膜速度は非常に速く（大きく）なる。
【００４９】
そのため、第１成膜部において、上記のようにスパッタリングすることで、基板に所定の厚さまで低温・低ダメージ成膜を行うことができ、初期層（第１層）が成膜（形成）される。その後、真空容器内の圧力等のスパッタ条件を変更することなく、基板を第１成膜部における第１成膜位置から第２成膜部における第２成膜位置へと基板ホルダーによって移動し、第２成膜部において第１成膜部よりも成膜速度が速いスパッタリングを行う。このように、第２成膜部において、成膜速度が速いスパッタリングを行うことで、第１成膜部に比べて基板側に飛来する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、短時間で第２層を形成することができる。
【００５０】
以上より、第１成膜部において、基板上に低温・低ダメージ成膜により初期層が形成されることで、該形成された初期層が保護層として働き、第２成膜部において第２層を形成する際に基板側への二次電子等の荷電粒子の飛来やプラズマの影響等による基板へのダメージを抑制（防御）しつつ、成膜速度の速い成膜（薄膜形成）を行うことができる。さらに、初期層を形成した後、第２層を形成する際に、基板の位置を変更するだけでよく、真空容器内の圧力等の条件変更に時間のかかるスパッタ条件を変更する必要がないことから、必要な膜厚を短時間で成膜できる。特に、複数枚の基板に対して連続して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、上記同様、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を変更する必要はなく、順次、第１及び第２成膜部へ基板を基板ホルダーによって搬送するだけでよいことから、複数枚の基板に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【００５１】
その結果、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対して成膜可能であると共に、複数枚の基板を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。即ち、成膜行程全体の時間短縮ができ、薄膜の生産性の向上を図ることができる。従って、低温・低ダメージ成膜が必要な基板において成膜可能であり、且つ成膜時間の短縮により生産性の向上も図ることができる。
【００５２】
また、前記一対の第１複合カソードは、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続される構成であってもよい。
【００５３】
かかる構成によれば、前記一対の第１複合カソードは、筒状補助磁場発生手段を備えたマグネトロン方式のカソード（マグネトロンカソード）であるため、一方のマグネトロンカソードに負の電位が印加されたときに、他方のマグネトロンカソードに正の電位又はアース電位が印加されることで該他方のマグネトロンカソードがアノードの役割を果たし、これによって、負の電位が印加された一方のマグネトロンカソードに備えられる第１ターゲットがスパッタされる。また、他方のマグネトロンカソードに負の電位が印加されたときに、一方のマグネトロンカソードに正の電位又はアース電位が印加されることで該一方のマグネトロンカソードがアノードの役割を果たし、他方のマグネトロンカソードに備えられる第１ターゲットがスパッタされる。
【００５４】
このように一対のマグネトロンカソードへの印加電位を交互に切り換えることにより、上記同様、第１ターゲット表面の酸化物、窒化物のチャージアップがなくなり、長時間、安定放電が可能になる。そのため、ＳｉＯｘ等絶縁性薄膜の長時間成膜が可能となる。
【００５５】
その結果、高品質な初期層（第１層）を形成することができ、よって、薄膜の高品質化を図ることができる。
【発明の効果】
【００５６】
以上より、本発明によれば、簡単な構成でありながら、低温・低ダメージ成膜が可能であり、且つ複数枚の基板を連続的に成膜処理する際にも生産性の高いスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
【００５８】
図１に示すように、スパッタ装置１は、内部空間Ｓを有する真空容器（チャンバー）２と、被成膜対象物である基板Ｂの被成膜面Ｂ’に成膜するための第１成膜部Ｐ１及び第２成膜部Ｐ２と、基板Ｂを保持した状態で、少なくとも第１成膜部Ｐ１における基板Ｂへの成膜位置である第１成膜位置Ｌ１から、第２成膜部Ｐ２における基板Ｂへの成膜位置である第２成膜位置Ｌ２まで、真空容器２内を移動可能な（矢印Ａ方向）基板ホルダー３とを備える。
【００５９】
また、スパッタ装置１は、第１成膜部Ｐ１にスパッタ電力を供給するための第１スパッタ電力供給用電源４ａと、第２成膜部Ｐ２にスパッタ電力を供給するための第２スパッタ電力供給用電源４ｂと、真空容器２内（内部空間Ｓ）の排気を行うための排気装置５と、真空容器２内にスパッタガスを供給するためのスパッタガス供給装置６とを備える。尚、真空容器２は、基板Ｂ近傍に反応性ガスを供給するための反応性ガス供給装置７を備える場合もある。
【００６０】
真空容器２は、基板ホルダー３側（図中下端側）端部の両側に連絡通路（基板搬送ラインバルブ）８，８’を介して他のプロセス室又はロードロック室９，９’が連接されている。
【００６１】
真空容器２の内部空間Ｓは、第１成膜部Ｐ１を配設するための第１成膜領域Ｆ１と、第２成膜部Ｐ２を配設するための第２成膜領域Ｆ２とで構成され、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ２とが並設されている。
【００６２】
第１成膜部Ｐ１は、第１ターゲット１０ａ，１０ｂをそれぞれ先端に有する一対の第１カソード（第１ターゲットホルダー）１１ａ，１１ｂを備え、該一対の第１カソード１１ａ，１１ｂは、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの表面１０ａ’，１０ｂ’が間隔をおいて互いに対向するように配設されている。
【００６３】
第１カソード１１ａ，１１ｂは、該第１カソード１１ａ，１１ｂの先端部にバッキングプレート１２ａ，１２ｂを介して固定される第１ターゲット１０ａ，１０ｂと、バッキングプレート１２ａ，１２ｂの裏面側（第１ターゲット１０ａ，１０ｂが固定されている面と反対の面側）に配設されると共に第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’側に弧状に湾曲した磁場空間を発生させる第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと、一方の第１カソード１１ａ（１１ｂ）の先端部に外嵌されると共に、他方の第１カソード１１ｂ（１１ａ）の先端部周辺との間に筒状の磁場空間を発生させる第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂと、を備える。
【００６４】
詳細には、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの両対向面１０ａ’，１０ｂ’は、何れも、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂ間の側方位置で、且つ後述する第１成膜部Ｐ１において基板Ｂに成膜する位置である第１成膜位置Ｌ１方向を向いて傾斜するように配設されている。このとき、両対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１、詳細には、両対向面１０ａ’，１０ｂ’に沿う方向に伸びる面のなす角θ１が０°〜６０°となるように配設される。かかる角度（なす角）θ１は、スパッタリングの際に発生するプラズマ及び二次電子等の荷電粒子が基板Ｂの被成膜面Ｂ’に許容量以上のダメージを与えないような小さな角度に設定される。本実施形態において、なす角θ１は、０°〜４５°で、好ましくは、５°〜２０°である。
【００６５】
尚、第１実施形態及び後述の他実施形態において、ターゲット対向面に湾曲磁場空間を発生させるカソードを「マグネトロンカソード」と称し、前記マグネトロンカソードに前記筒状補助磁場発生手段を備えたカソードを「複合型カソード」と称し、また、前記複合型カソードに配置されたターゲットの両対向面が略Ｖ字状となる配置の一対のカソードを「複合Ｖ型カソード」と称することがある。
【００６６】
一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂは、本実施形態においては、何れもインジウム錫合金（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）で構成されている。この第１ターゲット１０ａ，１０ｂは、それぞれの大きさが幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形の板状体に形成されている。そして、この第１ターゲット１０ａ，１０ｂは、真空容器２内の第１成膜部Ｐ１（第１成膜領域Ｆ１）に対向配置され、対向面（スパッタされる面）１０ａ’，１０ｂ’が所定の間隔（ここでは、対向面１０ａ’，１０ｂ’の中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ間距離がｄ１＝１６０ｍｍの間隔）を有して配置されている。
【００６７】
第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂは、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’近傍に磁力線が弧状となるような磁場空間（湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’：図１の矢印Ｗ１，Ｗ１’参照）を発生させる（形成する）ための手段であり、本実施形態においては、永久磁石で構成されている。
【００６８】
第１湾曲磁場発生手段（永久磁石）２０ａ，２０ｂは、フェライト系、ネオジウム系（例えば、ネオジウム、鉄、ボロン）磁石やサマリウム・コバルト系磁石等の強磁性体で構成されており、本実施形態においては、フェライト系磁石で構成されている。
【００６９】
第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂは、図２にも示すように、枠状磁石２１ａ，２１ｂと、該枠状磁石２１ａ，２１ｂと反対の磁極を有する中心磁石２２ａ，２２ｂとが、ヨーク２３ａ，２３ｂに配置されることで形成されている。より詳細には、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂは、正面視矩形の枠状に形成された枠状磁石２１ａ，２１ｂと、その開口中心に位置する正面視矩形状の中心磁石２２ａ，２２ｂとが正面視枠状磁石２１ａ，２１ｂと外周縁が同形状である一定厚さの板状のヨーク２３ａ，２３ｂにそれぞれ固定されることで形成されている（図２（ロ）及び（ハ）参照）。
【００７０】
そして、一方の第１湾曲磁場発生手段２０ａは、バッキングプレート１２ａ側端部（ヨーク２３ａ側端部）において、枠状磁石２１ａがＮ極（Ｓ極）で中心磁石２２ａがＳ極（Ｎ極）となるようにバッキングプレート１２ａの裏面に配置され、他方の第１湾曲磁場発生手段２０ｂは、バッキングプレート１２ｂ側端部（ヨーク２３ｂ側端部）において、枠状磁石２１ｂがＳ極（Ｎ極）で中心磁石２２ｂがＮ極（Ｓ極）となるようにバッキングプレート１２ｂの裏面に配置されている。このようにして、一方の第１ターゲット１０ａには、磁力線が該第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’の外周部から中心部に向かって弧状となるような内向湾曲磁場空間Ｗ１が形成され、他方の第１ターゲット１０ｂには、磁力線が該第１ターゲット表面（対向面）１０ｂ’の中心部から外周部に向かって弧状となるような外向湾曲磁場空間Ｗ１’が形成される。尚、内向湾曲磁場空間Ｗ１と外向湾曲磁場空間Ｗ１’とを併せて、単に、「湾曲磁場空間Ｗ」と称する場合がある。
【００７１】
第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと同様に永久磁石で形成されており、図３にも示すように、第１カソード（ターゲットホルダー）１１ａ，１１ｂ先端部の外周に沿うような（外嵌可能な）角筒状に形成されている。本実施形態においては、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、ネオジウム系のネオジウム・鉄・ボロン磁石等で構成され、正面視矩形の枠状に形成されると共に前後方向に沿った周壁の厚みが一定（図３（ロ）及び（ハ）参照）となるような角筒状に形成されている。そして、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを構成する周壁の厚みは、天壁３１が一番薄く、次いで側壁３２，３２が薄く、後述のように、第１カソード１１ａ，１１ｂに外嵌した際に基板Ｂ側となる底壁３３が最も厚くなるように形成されている。尚、本実施形態においては、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、角筒状に形成されているが、円筒形状等であってもよく、第１ターゲット１０ａ，１０ｂを囲むように配置されていればよい。
【００７２】
この周壁の厚みは、一対の第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂの先端の対応する部分同士の中間位置における磁場強度が一定となるよう、その厚みが設定されている。従って、両対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１の値によって、厚みの差が変化する。そのため、前記なす角θ１の値が大きくなる場合には、側壁３２，３２の厚みが天壁３１から底壁３３に向かって徐々に厚くなるように設定される場合もある（図３（イ）の点線参照）。
【００７３】
そして、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、先端側の磁極が第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂの枠状磁石２１ａ，２１ｂと同じとなるように、第１カソード１１ａ，１１ｂの先端側外周に外嵌するように配置されている（図３（ニ）参照）。このように配置することで、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ間に形成される空間（ターゲット間空間）Ｋ１を筒状に囲うと共に、磁力線の向きが前記一方の第１ターゲット１０ａから他方の第１ターゲット１０ｂへ向かうような筒状補助磁場空間ｔ１が形成される（図１の矢印ｔ１参照）。
【００７４】
第２成膜部Ｐ２は、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂをそれぞれ先端に有する一対の第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１ａ，１１１ｂを備え、該一対の第２カソード１１１ａ，１１１ｂは、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの表面１１０ａ’，１１０ｂ’が間隔をおいて互いに対向するように配設されている。
【００７５】
第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１ａ，１１１ｂは、第１成膜部Ｐ１における第１カソード１１ａ，１１ｂと同様に、第２カソード１１１ａ，１１１ｂの先端部にバッキングプレート１１２ａ，１１２ｂを介して固定される第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂと、バッキングプレート１１２ａ，１１２ｂの裏面側に配設されると共に第２ターゲット表面（対向面）１１０ａ’，１１０ｂ’側に弧状に湾曲した磁場空間を発生させる第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂと、一方の第２カソード１１１ａ（１１１ｂ）の先端部に外嵌されると共に他方の第２カソード１１１ｂ（１１１ａ）の先端部周辺との間に筒状の磁場空間を発生させる第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂと、を備える。
【００７６】
詳細には、一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの両対向面１１０ａ’，１１０ｂ’は、何れも、一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂ間の側方位置で、且つ後述する第２成膜部Ｐ２において基板Ｂに成膜する位置である第２成膜位置Ｌ２を向いて傾斜するように配設されている。このとき、両対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２が、４５°〜１８０°且つ第１ターゲット１０ａ，１０ｂの両対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１よりも大きな値（即ち、θ１＜θ２）となるように配設（設定）される。かかる角度（なす角）θ２は、スパッタリングした際に、なす角θ１よりも、基板Ｂ側へのプラズマの影響及び基板Ｂ側に飛来する二次電子等の荷電粒子が増加するが、成膜速度がなす角θ１の場合よりも速くなるような角度であって、６０°〜１２０°（θ１が５°〜２０°且つθ１＜θ２の場合）がより好ましく、本実施形態においては、４５°（θ１が２０°の場合）である。
【００７７】
一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂは、本実施形態においては、第１成膜部Ｐ１における一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂ同様、何れもインジウム錫合金（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）で構成されている。また、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの大きさも第１ターゲット１０ａ，１０ｂ同様に幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形の板状体に形成されている。そして、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂは、真空容器２内の第２成膜部Ｐ２（第２成膜領域Ｆ２）に対向配置され、対向面（スパッタされる面）１１０ａ’，１１０ｂ’が所定の間隔（ここでは、対向面１１０ａ’，１１０ｂ’の中心Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ間距離が図中ｄ２＝１６０ｍｍ（＝ｄ１）の間隔）を有して配置されている。尚、本実施形態においては、第１ターゲット１０ａ，１０ｂと第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂとが同一形状となるように構成されているが、これに限定される必要はなく、大きさ若しくは形状が互いに相違してもよい。また、本実施形態においては、ｄ１＝ｄ２となるように第１及び第２ターゲット１０ａ，１０ｂ，１１０ａ，１１０ｂが第１及び第２カソード１１ａ，１１ｂ，１１１ａ，１１１ｂによって第１及び第２成膜領域Ｆ１，Ｆ２にそれぞれ配置されているが、ｄ１とｄ２とが異なる距離となるよう、配置されてもよい。
【００７８】
第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂは、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’近傍に磁力線が弧状となるような磁場空間（湾曲磁場空間Ｗ２，Ｗ２’：図１の矢印Ｗ２，Ｗ２’参照）を発生させる（形成する）ための手段であり、本実施形態においては、永久磁石で構成されている。
【００７９】
第２湾曲磁場発生手段（永久磁石）１２０ａ，１２０ｂも、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと同様、フェライト系、ネオジウム系磁石やサマリウム・コバルト系磁石等の強磁性体で構成されており、本実施形態においては、フェライト系磁石で構成されている。
【００８０】
第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂは、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと同様の構成であり、枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと、該枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと反対の磁極を有する中心磁石１２２ａ，１２２ｂとが、ヨーク１２３ａ，１２３ｂに配置されることで形成されている。より詳細には、第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂは、正面視矩形の枠状に形成された枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと、その開口中心に位置する正面視矩形状の中心磁石１２２ａ，１２２ｂとが正面視枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと外周縁が同形状である一定厚さの板状のヨーク１２３ａ，１２３ｂにそれぞれ固定されることで形成されている。
【００８１】
そして、一方の第２湾曲磁場発生手段１２０ａは、バッキングプレート１１２ａ側端部（ヨーク１２３ａ側端部）において、枠状磁石１２１ａがＮ極（Ｓ極）で中心磁石１２２ａがＳ極（Ｎ極）となるようにバッキングプレート１１２ａの裏面に配置され、他方の第２湾曲磁場発生手段１２０ｂは、バッキングプレート１１２ｂ側端部（ヨーク１２３ｂ側端部）において、枠状磁石１２１ｂがＳ極（Ｎ極）で中心磁石１２２ｂがＮ極（Ｓ極）となるようにバッキングプレート１１２ｂの裏面に配置されている。このようにして、一方の第２ターゲット１１０ａには、磁力線が該第２ターゲット表面（対向面）１１０ａ’の外周部から中心部に向かって弧状となるような内向湾曲磁場空間Ｗ２が形成され、他方の第２ターゲット１１０ｂには、磁力線が該第２ターゲット表面（対向面）１１０ｂ’の中心部から外周部に向かって弧状となるような外向湾曲磁場空間Ｗ２’が形成される。
【００８２】
第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂは、第１成膜部Ｐ１における第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと同様に永久磁石で形成され、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂと同様の構成であり、第２カソード（ターゲットホルダー）１１１ａ，１１１ｂ先端部の外周に沿うような（外嵌可能な）角筒状に形成されている。本実施形態においては、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂは、ネオジウム系のネオジウム・鉄・ボロン磁石等で構成され、正面視矩形の枠状に形成されると共に前後方向に沿った周壁の厚みが一定となるような角筒状に形成されている。そして、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂを構成する周壁の厚みは、天壁が一番薄く、次いで側壁が薄く、底壁が最も厚くなるように形成されている。尚、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂは、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂと同様に、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂを囲むように配置されていれば角筒状でなく、他の形状であってもよい。
【００８３】
この周壁の厚みは、第１成膜部Ｐ１における一対の第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂと同様に、一対の第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂの先端の対応する部分同士の中間位置における磁場強度が一定となるよう、その厚みが設定されている。
【００８４】
そして、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂは、先端側の磁極が第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂの枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと同じとなるように、第２カソード１１１ａ，１１１ｂの先端側外周に外嵌するように配置されている。このように配置することで、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂ間に形成される空間（ターゲット間空間）Ｋ２を筒状に囲うと共に、磁力線の向きが前記一方の第２ターゲット１１０ａから他方の第２ターゲット１１０ｂへ向かうような筒状補助磁場空間ｔ２が形成される（図１の矢印ｔ２参照）。
【００８５】
以上のように、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ２とは、一対のターゲット１０ａ，１０ｂ（１１１ａ，１１１ｂ）の両対向面１０ａ’，１０ｂ’（１１０ａ’，１１０ｂ’）のなす角θ１（θ２）以外は、同一の構成である。このような構成の第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ２とが真空容器２内に並設されている。詳細には、第１成膜部Ｐ１の第１カソード１１ａ，１１ｂと第２成膜部Ｐ２の第２カソード１１１ａ，１１１ｂとが真空容器２内に一列となるように並設されている。より詳細には、各第１及び第２ターゲット１０ａ，１０ｂ，１１０ａ，１１０ｂの中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂが同一線上に位置し、且つ、傾斜して対向配置された一対のターゲット１０ａ，１０ｂ（１１１ａ，１１１ｂ）の後述する第１中央面Ｃ１と第２中央面Ｃ２とが平行若しくは略平行となるように並設されている。
【００８６】
第１スパッタ電力供給用電源４ａは、ＤＣの定電力若しくは定電流を印加可能な電源であり、接地電位（アース電位）にある真空容器２を陽極（アノード）とし、第１ターゲット１０ａ，１０ｂを陰極（カソード）としてスパッタ電力を供給するものである。また、第２スパッタ電力供給用電源４ｂは、ＤＣの定電力若しくは定電流を印加可能な電源であり、接地電位（アース電位）にある真空容器２を陽極（アノード）とし、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂを陰極（カソード）としてスパッタ電力を供給するものである。
【００８７】
尚、本実施形態において、第１及び第２スパッタ電力供給用電源４ａ，４ｂは、共にＤＣの定電力を印加可能な電源としているが、これに限定される必要はない。即ち、スパッタ電力供給用電源４ａ，４ｂは、ターゲットの材質と製作する薄膜の種類（金属膜、合金膜、化合物膜等）によって適宜変更可能である。変更可能な電源としては、ＲＦ電源、ＭＦ電源等があり、ＤＣ電源にＲＦ電源を重畳して用いることも可能である。また、各カソードにそれぞれＤＣ電源又はＲＦ電源を各１台ずつ接続してもよい。さらに、第１及び第２スパッタ電力供給用電源４ａ，４ｂは、同一種類の電源である必要はなく、互いに異なる種類の電源であってもよい。
【００８８】
基板ホルダー３は、基板Ｂを保持すると共にその状態（保持状態）で、少なくとも第１成膜部Ｐ１から第２成膜部Ｐ２まで、詳細には、第１成膜部Ｐ１において基板Ｂが成膜される位置である第１成膜位置Ｌ１から、第２成膜部Ｐ２において基板Ｂが成膜される位置である第２成膜位置Ｌ２まで移動可能な移動手段（図示せず）を備える。また、前記移動手段によって基板ホルダー３が移動する際、第１及び第２成膜位置Ｌ１，Ｌ２においては、基板ホルダー３は、保持した基板Ｂの被成膜面Ｂ’が第１成膜部Ｐ１の一対の第１カソード１１ａ，１１ｂ、第２成膜部Ｐ２の一対の第２カソード１１１ａ，１１１ｂ方向をそれぞれ向くように移動する。
【００８９】
本実施形態の場合、基板ホルダー３は、真空容器２の一方側の他のプロセス室（ロードロック室）９から基板Ｂを真空容器２内に搬入し、第１及び第２成膜部Ｐ１，Ｐ２において被成膜面Ｂ’に成膜した後、他方側の他のプロセス室（ロードロック室）９’へ基板Ｂを搬出する。そのため、基板ホルダー３は、真空容器２の内部空間Ｓを、第１成膜領域Ｆ１から第２成膜領域Ｆ２方向へ横断するように、一方側の他のプロセス室９と他方側の他のプロセス室９’とを結ぶ線上を移動する。
【００９０】
第１成膜位置Ｌ１及び第２成膜位置Ｌ２は、真空容器２の両側部に連接された他のプロセス室９，９’をそれぞれ結ぶ線上に位置（存在）する。詳細には、第１成膜位置Ｌ１は、基板Ｂを保持した基板ホルダー３が配置された場合、基板Ｂの被成膜面Ｂ’が、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ間の中央を向くと共に、対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１を２等分する面（第１中央面）Ｃ１と直交し、且つ第１ターゲット１０ａ，１０ｂの両対向面１０ａ’，１０ｂ’の中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂを結ぶ直線（Ｔ１−Ｔ１線）と被成膜面Ｂ’中央との最短距離がｅ１＝１７５ｍｍとなるような位置である。
【００９１】
また、第２成膜位置Ｌ２は、基板Ｂを保持した基板ホルダー３が配置された場合、基板Ｂの被成膜面Ｂ’が、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂ間の中央を向くと共に、対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２を２等分する面（第２中央面）Ｃ２と直交し、且つ第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの両対向面１１０ａ’，１１０ｂ’の中心Ｔ２ａ，Ｔ２ｂを結ぶ直線（Ｔ２−Ｔ２線）と被成膜面Ｂ’中央との最短距離がｅ２＝１７５ｍｍ（＝ｅ１）となるような位置である。
【００９２】
排気装置５は、真空容器２内を排気できるように真空容器２に接続され、真空容器２内を排気することで内部空間Ｓの圧力を下げるために用いられる。
【００９３】
スパッタガス供給装置６は、ターゲット間に放電用ガス（スパッタガス）を供給するために真空容器２に接続されている。スパッタガス供給装置６は、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの近傍に配置される不活性ガス（本実施形態においては、アルゴン（Ａｒ）ガス）を供給するための第１不活性ガス導入パイプ６’と第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの近傍に配置される第２不活性ガス導入パイプ６”とを含んでいる。尚、スパッタガス供給装置６は、不活性ガスを第１不活性ガス導入パイプ６’及び第２不活性ガス導入パイプ６”の両方へ供給することができると共に不活性ガスを第１不活性ガス導入パイプ６’又は第２不活性ガス導入パイプ６”のどちらか一方だけへ切換可能に供給することもできる。
【００９４】
また、第１成膜位置Ｌ１及び第２成膜位置Ｌ２それぞれの近傍には、酸化物、窒化物等の誘電体薄膜を製作するために、反応性ガス供給装置７と、該反応性ガス供給装置７からＯ2、Ｎ2等の反応性ガスを第１成膜位置Ｌ１に向かって導入する第１反応性ガス導入パイプ７’，７’及び第２成膜位置Ｌ２に向かって導入する第２反応性ガス供給パイプ７”，７”とを配設することも可能である。尚、反応性ガス供給装置７は、反応性ガスを第１反応性ガス導入パイプ７’，７’及び第２反応性ガス導入パイプ７”，７”の両方へ供給することができると共に、反応性ガスを第１反応性ガス導入パイプ７’，７’又は第２反応性ガス導入パイプ７”，７”のどちらか一方だけへ切換可能に供給することができる。
【００９５】
基板Ｂは、その被成膜面Ｂ’上に薄膜が形成される被成膜対象物である。本実施形態において、通常、スパッタリングを行う基板Ｂの大きさとターゲット１０ａ，１０ｂ寸法との関係は、要求される基板面（被成膜面）Ｂ’内の膜厚分布均一性に関係する。膜厚分布均一性が膜厚分布±１０％以内程度の場合、基板Ｂにおけるターゲット１０ａ，１０ｂの長手方向の長さである基板幅ＳW(ｍｍ）と、ターゲット１０ａ，１０ｂにおける基板Ｂの幅方向の長さである長手方向寸法ＴL（ｍｍ）との関係は、ＳW≦ＴL×０．６〜０．７で示される。従って、本実施形態に係るスパッタ装置１においては、幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形ターゲットを使用していることから、基板Ｂ寸法は、上記関係より、基板幅ＳWが２００ｍｍ程度の大きさの基板Ｂに対して成膜可能である。また、スパッタ装置１は、基板通過成膜の（図１における左右方向に基板Ｂを搬送しつつ、スパッタリングする）装置構成から、基板Ｂの長さは、装置寸法の制約（制限）はあるが、基板幅以上の大きさまで成膜可能である。例えば、本実施形態においては、幅２００ｍｍ×長さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍ×長さ２５０ｍｍ、又は幅２００ｍｍ×長さ３００ｍｍの大きさの基板Ｂに対して、膜厚分布±１０％以内で成膜可能である。この時、スパッタリングにより被成膜面Ｂ’に薄膜を形成する基板Ｂとしては、有機ＥＬ素子、有機薄膜半導体等の低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂが用いられる。
【００９６】
尚、本実施形態においては、基板Ｂの幅は、ターゲット１０ａ，１０ｂの長手方向に沿った方向の長さとし、基板Ｂの長さは、ターゲット１０ａ，１０ｂの長手方向と直交する方向（図１における左右方向）の長さとする。
【００９７】
また、本実施形態において、スパッタリングにより被成膜面Ｂ’に薄膜を形成する基板Ｂとしては、有機ＥＬ素子、有機半導体等の低温・低ダメージ成膜が必要とされる基板を用いることができる。
【００９８】
第１実施形態に係るスパッタ装置１は、以上の構成からなり、次に、スパッタ装置１における薄膜形成の動作について説明する。
【００９９】
基板Ｂにおける被成膜面Ｂ’への薄膜形成にあたり、本実施形態においては、低温・低ダメージ成膜可能な（成膜速度が遅い）スパッタリングにより初期層（第１層）を形成した後、成膜速度を速くしたスパッタリングによって第２層を形成することで被成膜面Ｂ’上に必要な膜厚の薄膜が形成される。以下、詳細に説明する。尚、初期層（第１層）と第２層とは、形成する薄膜の膜厚方向において、成膜速度が異なる部分を仮想面によって分けて説明しているだけであって、膜厚方向において、薄膜が層として分かれているのではなく、連続した一体の薄膜として形成されている。
【０１００】
先ず、初期層を形成するに際し、基板Ｂを基板ホルダー３に保持させ、その状態で基板ホルダー３を第１成膜位置Ｌ１（図１の実線で描かれた基板Ｂ及び基板ホルダー３の位置）に配置する。
【０１０１】
次に、排気装置５により真空容器（チャンバー）２内を排気する。その後、スパッタガス供給装置６により第１不活性ガス導入パイプ６’及び第２不活性ガス導入パイプ６”からアルゴンガス（Ａｒ）を導入して所定のスパッタ操作圧力（ここでは、０．４Ｐａ）とする。
【０１０２】
そして、第１スパッタ電力供給用電源４ａによって第１ターゲット１０ａ，１０ｂにスパッタ電力を供給する。この時、永久磁石によって第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂ及び第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが構成されていることから、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂによって第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’にそれぞれ第１湾曲磁場空間（第１内向及び外向湾曲磁場空間）Ｗ１，Ｗ１’が形成されており、さらに、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂにより該第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’間に形成される柱状の空間Ｋ１を囲む（包む）ように筒状の補助磁場空間ｔ１が形成されている。
【０１０３】
すると、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’内には、プラズマが形成され、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’がスパッタされて、（第１）スパッタ粒子が飛散する。そして、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマや飛び出した二次電子等の荷電粒子は、第１筒状補助磁場空間ｔ１によって、該第１筒状補助磁場空間ｔ１に囲まれた空間（第１ターゲット間空間）Ｋ１内に閉じ込められる。
【０１０４】
こうして、第１ターゲット１０ａ，１０ｂのスパッタ面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’から飛び出した（叩き出された）スパッタ粒子（第１スパッタ粒子）を、前記第１ターゲット間空間Ｋ１の側方位置（第１成膜位置Ｌ１）において、該第１ターゲット間空間Ｋ１に被成膜面Ｂ’が向くように基板ホルダー３によって配置されている基板Ｂに付着させて薄膜（薄膜の初期層）が形成される。
【０１０５】
このとき、一般に、一対のターゲットを対向するように配置して行うスパッタリングにおいては、ターゲットの中心間距離が同一であれば、一対のターゲットの対向面のなす角θが小さいほど（対向面同士が平行に近づくほど）、ターゲット間空間の磁場強度が大きく（強く）なることから、基板側に飛来する二次電子等の荷電粒子が減少すると共にプラズマのターゲット間空間への閉じ込め効果も向上する。しかし、両対向面が平行に近づくことから、基板側に飛来するスパッタ粒子も減少する。そのため、基板に対し低温・低ダメージ成膜が可能となるが、基板に形成される薄膜の成膜速度が遅く（小さく）なる。
【０１０６】
一方、一対のターゲットの対向面のなす角θが大きいほど（対向面が基板方向へ向くほど）、対向面の基板側端部間の距離が大きくなり、かかる部分のターゲット間空間の磁場強度が小さく（弱く）なるため、かかる磁場強度が小さくなった部分からプラズマや二次電子等の荷電粒子が飛び出しやすくなり、基板側に飛来する二次電子等の荷電粒子が増加すると共にプラズマのターゲット間空間への閉じ込め効果が悪くなる。しかし、対向面が基板方向に向いていることから、基板に到達するスパッタ粒子も増加するため、基板Ｂの温度上昇及び基板に対する荷電粒子によるダメージが、なす角θが小さいときよりも増加するが成膜速度は大きくなる。
【０１０７】
そのため、上記のように、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１は、スパッタリングの際に、プラズマ及び二次電子等の荷電粒子が基板Ｂに許容量以上のダメージを与えないような平行に近い（小さな）角度に設定され、そうすることで、第１ターゲット間空間Ｋ１へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果を良好にすることができる。
【０１０８】
さらに、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが第１カソード１１ａ，１１ｂに配置されていることで、第１ターゲット間空間Ｋ１の外側には、第１筒状補助磁場空間ｔ１が形成される。そのため、第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’と基板Ｂとの間に第１筒状補助磁場空間ｔ１が形成され、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマは、第１筒状補助磁場空間ｔ１によって閉じ込められ（基板Ｂ側へはみ出すのを妨げられ）て、該プラズマによる基板Ｂへの影響をさらに減少させることができる。
【０１０９】
また、前記第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’から基板Ｂ側に飛び出してくる二次電子等の荷電粒子も、前記第１筒状補助磁場空間ｔ１が第１ターゲット間空間Ｋ１を囲うと共に、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’と基板Ｂとの間に形成されているため、第１ターゲット間空間Ｋ１内への荷電粒子の閉じ込め効果が大きくなる。即ち、荷電粒子の第１ターゲット間空間Ｋ１内からの基板Ｂ側への飛び出しがさらに減少する。
【０１１０】
また、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、厚みの大きい底壁３３，３３が一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂにおける互いに対向する面同士の距離が大きくなる側（基板Ｂ側）となるよう、配置されていることから、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂ近傍における磁場強度は、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂにおける互いに対向する面同士の距離が大きくなるに従って強くなる。
【０１１１】
これは、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの周縁に沿って配置されている第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂ近傍における磁場強度が全て同じ磁場強度であれば、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの互いに対向する対向面（スパッタ面）１０ａ’，１０ｂ’が前記基板Ｂの成膜面Ｂ’に向くように傾斜させてそれぞれ配置された際に（なす角θ＞０°の場合に）、一方の第１ターゲット１０ａから他方の第１ターゲット１０ｂまでの中間点の磁場強度は、対向する面同士の距離が大きくなるに従って弱くなる。そのため、この磁場強度が小さくなった部分（基板Ｂ側）からプラズマがはみ出し、また、二次電子等の荷電粒子が飛び出してしまうことで基板Ｂにダメージが加わる。
【０１１２】
しかし、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが上記構成であれば、前記対向する面同士の距離が大きくなるに従って第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂ近傍における磁場強度が大きくなるように設定されているため、前記中間点における磁場強度は、常に一定の磁場強度を得ることができる。
【０１１３】
従って、基板Ｂ側（第１成膜位置Ｌ１側）に傾斜させて配置した（所謂、Ｖ型対向配置の）第１ターゲット１０ａ，１０ｂであっても、対向面１０ａ’，１０ｂ’の距離が大きくなったところからのプラズマのはみ出しや二次電子等の荷電粒子が飛び出すことを効果的に抑制でき、ターゲット間のプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果が良好となる。
【０１１４】
尚、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、アース電位、マイナス電位、プラス電位、フローティング（電気的に絶縁状態）の何れかに設定されていてもよく、或いは、アース電位とマイナス電位、又はアース電位とプラス電位を時間的に交互に切り換えように設定されていてもよい。第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂの電位を上記の何れかに設定することで、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えていない一対のマグネトロンカソードを、ターゲットの対向面が基板側に傾斜するように配置したＶ型対向配置のマグネトロンスパッタ装置（従来のマグネトロンスパッタ装置）よりも放電電圧の低電圧化が実現できる。
【０１１５】
以上より、第１成膜部Ｐ１においては、第１ターゲット間空間Ｋ１への、スパッタリングにより発生するプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果が極めて良好な状態でスパッタリングを行うことができる。そのため、基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、プラズマの影響及びスパッタ面１０ａ’，１０ｂ’から飛来する二次電子等の荷電粒子による影響を極めて小さくすることができ、低温・低ダメージ成膜による薄膜の初期層の形成を行うことができる。本実施形態において、初期層は、１０〜２０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜される。
【０１１６】
次に、第２層を成膜するが、その前に第１成膜部Ｐ１におけるスパッタリングを停止する。このスパッタリング停止後、基板ホルダー３を、被成膜面Ｂ’に初期層が成膜された基板Ｂを保持した状態で、第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ２まで移動手段によって移動させる。基板ホルダー３が第２成膜位置Ｌ２に移動後、第２成膜部Ｐ２において、第２層を成膜するためにスパッタリングを開始する。このとき、真空容器２内の気圧等のスパッタ条件は変更する必要がないため、基板ホルダー３が第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ２に移動後、直ぐに第２成膜位置Ｌ２において、スパッタリングを開始することができる。
【０１１７】
第２成膜部Ｐ２おいて、第１成膜部Ｐ１と同に、第２スパッタ電力供給用電源４ｂによって第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂにスパッタ電力を供給する。この時、永久磁石によって第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂ及び第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂが構成されていることから、第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂによって第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’にそれぞれ第２湾曲磁場空間（第２内向及び外向湾曲磁場空間）Ｗ２，Ｗ２’が形成されており、さらに、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂにより該第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’間に形成される柱状の空間Ｋ２を囲む（包む）ように筒状の補助磁場空間ｔ２が形成されている。
【０１１８】
すると、第２湾曲磁場空間Ｗ２，Ｗ２’内には、プラズマが形成され、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’がスパッタされて、（第２）スパッタ粒子が飛散する。そして、該第２湾曲磁場空間Ｗ２，Ｗ２’からはみ出したプラズマや飛び出した二次電子等の荷電粒子は、第２筒状補助磁場空間ｔ２によって、該第２補助磁場空間ｔ２に囲まれた空間（第２ターゲット間空間）Ｋ２内に閉じ込められる。
【０１１９】
こうして、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂのスパッタ面（対向面）１１０ａ’，１１０ｂ’から飛び出した（叩き出された）スパッタ粒子（第二スパッタ粒子）を、前記第２ターゲット間空間Ｋ２の側方位置（第２成膜位置Ｌ２）において、該第２ターゲット間空間Ｋ２に被成膜面Ｂ’が向くように基板ホルダー３によって配置されている基板Ｂに付着させて薄膜（薄膜の第２層）が形成される。
【０１２０】
このとき、第２成膜部Ｐ２における一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの両対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２は、第１成膜部Ｆ１におけるなす角θ１よりも大きな角度、即ち、より対向面１１０ａ’，１１０ｂ’が基板Ｂ側に向いているため、基板Ｂへのプラズマの影響及び飛来する荷電粒子の量が増加する。
【０１２１】
しかし、上記のように、対向面１１０ａ’，１１０ｂ’がより基板Ｂ側に向いていることから、スパッタ面（対向面）１１０ａ’，１１０ｂ’がスパッタされて飛散する（第２）スパッタ粒子が基板Ｂ（被成膜面Ｂ’）へ到達する量も増加するため、成膜速度が速くなる。
【０１２２】
このようにして、第２成膜部Ｐ２においては、初期層の成膜時よりも成膜速度を速くして、第２層を初期層の上に形成する。本実施形態においては、第２層は、１００〜１５０ｎｍ程度の膜厚に成膜する。
【０１２３】
このように、被成膜面Ｂ’に初期層（第１層）と第２層とを、一対のターゲットの対向面のなす角θを変更することで成膜速度を変えた第１成膜部Ｐ１（対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１）と第２成膜部Ｐ２（対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２）とで順に成膜した場合、なす角がθ１＜θ２で、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ及び第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂへの投入電力が同じであれば、第２層成膜時の成膜速度を第１層成膜時の成膜速度に比べ約２０％〜５０％増加させることができる。また、さらに、なす角θ２での第２カソード１１１ａ，１１１ｂへの投入電力を増加させることで、２倍以上の成膜速度を実現することができる。
【０１２４】
以上より、第１成膜領域Ｆ１の第１成膜部Ｐ１において、第１カソード１１ａ，１１ｂの先端部外側に外嵌するよう、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えることで、一方の第１ターゲット１０ａ周辺から他方の第１ターゲット１０ｂ周辺までを筒状に結び、磁力線が一方の第１ターゲット１０ａ周辺から他方の第１ターゲット１０ｂ周辺へ向くような第１筒状補助磁場空間ｔ１が形成されるため、スパッタリングの際に第１ターゲット対向面１０ａ’，１０ｂ’上の第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’内からはみ出したプラズマ及び飛び出してくる二次電子等の荷電粒子は、該第１筒状補助磁場空間ｔ１内に閉じ込められる。
【０１２５】
即ち、筒状の第１筒状補助磁場空間ｔ１の両端を、対向面１０ａ’，１０ｂ’を内側にした第１ターゲット１０ａ，１０ｂでそれぞれ蓋をしたような配置となるため、第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマが第１筒状補助磁場空間ｔ１によって閉じ込められ（基板側へはみ出すのを妨げられ）て、該プラズマ等による基板Ｂへの影響を減少させることができる。
【０１２６】
また、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’から基板Ｂ側に飛び出してくる二次電子等の荷電粒子も、第１筒状補助磁場空間ｔ１内への前記基板Ｂ側に飛び出してくる荷電粒子の閉じ込めを行うことができ、基板Ｂへ到達する荷電粒子が減少する。
【０１２７】
また、第１カソード１１ａ，１１ｂは、マグネトロンカソードの先端部外周に第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えた複合型カソードであるため、マグネトロンカソードと同様に、スパッタリングの際に第１カソード（複合型カソード）１１ａ，１１ｂへ投入する電流値を大きくしても、対向ターゲット型カソードの様に、プラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。
【０１２８】
さらに、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’よりも第１筒状補助磁場空間ｔ１の方が磁場強度が大きいことから、対向面１０ａ’，１０ｂ’近傍における磁場強度は、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの中心側が弱く、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ周辺部が最も強くなるような磁場分布を得ることができ、第１筒状補助磁場空間ｔ１内への湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマの閉じ込め効果、及び飛び出した二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果がより良好となる。
【０１２９】
そのため、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの中心間距離を短くすることなく、被成膜対象である基板Ｂへのプラズマの影響及びスパッタ面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’から飛来する二次電子等の荷電粒子による影響を極めて小さくすることができる。また、膜質が第１筒状補助磁場空間ｔ１を発生させないスパッタリングにより形成される薄膜の膜質と同程度であれば、前記一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θをより大きくすることができる。
【０１３０】
従って、第１成膜部Ｐ１において、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが小さい角度θ１に設定された第１カソード（複合Ｖ型カソード）１１ａ，１１ｂを用いてスパッタリングすることで、スパッタリングにより発生するプラズマ及び荷電粒子の第１ターゲット間空間Ｋ１への閉じ込め効果が非常に向上する。そのため、成膜速度は遅いが、基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、低温・低ダメージ成膜を行うことができ、所定の厚さの初期層（第１層）を形成することができる。
【０１３１】
そして、真空容器２内の圧力等の条件変更に時間のかかるスパッタ条件を変更することなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１の第１成膜位置Ｌ１から第２成膜部Ｐ２の第２成膜位置Ｌ２に移動させることで、第２成膜部において、一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θが、θ１より大きなθ２に設定された第２カソード１１１ａ，１１１ｂを用いてスパッタリングすることで、基板Ｂ側に飛来する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、成膜速度を速くして短時間で第２層を成膜（形成）することができる。
【０１３２】
このように、第１成膜部Ｐ１において、低温・低ダメージ成膜により基板Ｂに初期層が形成されることで、該形成された初期層が保護層として働くため、第２成膜部Ｐ２において、成膜時間を短縮するために基板Ｂ側へのプラズマの影響や二次電子等の荷電粒子の飛来が増加するが成膜速度を速くした成膜を行っても、前記初期層（保護層）が該プラズマの影響や二次電子等の荷電粒子による基板Ｂへのダメージを抑制しつつ成膜することができる。さらに、初期層成膜後から第２層を成膜する際に、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件を変更する必要がなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１から第２成膜位置Ｐ２へ移動させるだけでよいことから成膜時間（成膜行程全体の時間）の短縮を図ることができる。特に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対して連続して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を基板Ｂ毎に変更する必要はなく、一定の前記スパッタ条件の状態で、基板Ｂ，Ｂ，…を、順次、第１及び第２成膜部へ基板ホルダー３によって次々に搬送するだけでよいことから、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【０１３３】
その結果、低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂに対して成膜可能であると共に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。
【０１３４】
次に、本発明の第２実施形態について、図４を参照しつつ説明する。尚、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、図４において同一符号を用いて示すと共に説明を一部省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
【０１３５】
スパッタ装置１’は、内部空間Ｓを有する真空容器（チャンバー）２と、被成膜対象物である基板Ｂの被成膜面Ｂ’に成膜するための第１成膜部Ｐ１及び第２成膜部Ｐ’２と、基板Ｂを保持した状態で、少なくとも第１成膜部Ｐ１における基板Ｂへの成膜位置である第１成膜位置Ｌ１から、第２成膜部Ｐ’２における基板Ｂへの成膜位置である第２成膜位置Ｌ’２まで、真空容器２内を移動可能な（矢印Ａ）基板ホルダー３とを備える。
【０１３６】
また、スパッタ装置１’は、第１成膜部Ｐ１にスパッタ電力を供給するための第１スパッタ電力供給用電源４ａと、第２成膜部Ｐ’２にスパッタ電力を供給するための第２スパッタ電力供給用電源４’ｂと、真空容器２内（内部空間Ｓ）の排気を行うための排気装置５と、真空容器２内にスパッタガスを供給するためのスパッタガス供給装置６とを備える。尚、真空容器２は、基板Ｂ近傍に反応性ガスを供給するための反応性ガス供給装置７を備える場合もある。
【０１３７】
真空容器２は、基板ホルダー３側（図中下端側）端部の両側に連絡通路（基板搬送ラインバルブ）８，８’を介して他のプロセス室又はロードロック室９，９’が連接されている。
【０１３８】
真空容器２の内部空間Ｓは、第１成膜部Ｐ１を配設するための第１成膜領域Ｆ１と、第２成膜部Ｐ’２を配設するための第２成膜領域Ｆ２とで構成され、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ’２とが並設されている。
【０１３９】
第２成膜部Ｐ’２は、第２ターゲット１１０’を先端に有する第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１’を備え、該第２カソード１１１’は、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’が、第２成膜位置Ｌ’２に位置する基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行に対向するよう、配設されている。
【０１４０】
第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１’は、第１成膜部Ｐ１における第１カソード１１ａ，１１ｂと同様に、該第２カソード１１１’の先端部にバッキングプレート１１２’を介して固定される第２ターゲット１１０’と、バッキングプレート１１２’の裏面側に配設されると共に第２ターゲット表面１１０’ａ’側に弧状に湾曲した磁場空間を発生させる第２湾曲磁場発生手段１２０’と、を備える。該第２湾曲磁場発生手段１２０’は、第１実施形態における第２湾曲磁場発生手段１２０ａと同様に構成されており、第２ターゲット表面１１０’ａ’側に内向湾曲磁場空間Ｗ’２’を形成する。
【０１４１】
尚、第２及び後述の他の実施形態において、マグネトロンカソードを、該マグネトロンカソードが備えるターゲットの表面が基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行になるように配置したカソードを「平行平板マグネトロンカソード」と称することがある。
【０１４２】
第２ターゲット１１０’は、本実施形態においては、第１実施形態と同様に、インジウム錫合金で構成されている。また、第２ターゲット１１０’の大きさは、幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形の板状体に形成されている。そして、第２ターゲット１１０’は、真空容器２内の第２成膜部Ｐ’２における第２成膜位置Ｌ’２に基板Ｂが位置する際に、該基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行に対向し、表面（スパッタされる面）１１０’ａ’が被成膜面Ｂ’から所定の距離となるように配置されている。
【０１４３】
以上のように、第２カソード１１１’は、第１実施形態の第２成膜部Ｐ２における第２カソード１１１ａから第２筒状補助磁場発生手段１３０ａを除いたカソードと同様に構成されている。そして、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ’２とは、真空容器２内に並設されている。詳細には、第１成膜部Ｐ１の第１カソード１１ａ，１１ｂと第２成膜部Ｐ’２の第２カソード１１１’とが真空容器２内に一列となるように並設されている。より詳細には、各第１及び第２ターゲット１０ａ，１０ｂ，１１１’の中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ’２とが同一線上に位置し、且つ、傾斜して対向配置された一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの第１中央面Ｃ１と第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’とが直交若しくは略直交方向となるように並設されている。
【０１４４】
第２成膜位置Ｌ’２は、真空容器２の両側部に連接された他のプロセス室９，９’をそれぞれ結ぶ線上に位置する。詳細には、第２成膜位置Ｌ’２は、基板Ｂを保持した基板ホルダー３が配置された場合、基板Ｂの被成膜面Ｂ’が、第２ターゲット１１０’の正面に位置すると共に表面１１０’ａ’と被成膜面Ｂ’とが平行に対向し、且つ第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’における中心Ｔ’２と被成膜面Ｂ’中央との距離がｅ’２＝１７５ｍｍ（＝ｅ１）となるような位置である。尚、本実施形態においては、ｅ’２＝ｅ１となるように配置されているが、これに限定される必要はなく、ｅ’２とｅ１とは、異なる値に設定されてもよい。
【０１４５】
第２不活性ガス導入パイプ６”，６”は、第２ターゲット１１０’の基板Ｂ側近傍に設けられており、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’近傍にスパッタガス供給装置６から不活性ガスを導入できるように構成されている。
【０１４６】
本実施形態に係るスパッタ装置１’は、以上の構成からなり、次に、スパッタ装置１’における薄膜形成の動作について説明する。
【０１４７】
先ず、第１実施形態同様に、初期層を形成するに際し、基板Ｂを基板ホルダー３に保持させ、その状態で基板ホルダー３を第１成膜位置Ｌ１（図４の実線で描かれた基板Ｂ及び基板ホルダー３の位置）に配置し、排気装置５により真空容器（チャンバー）２内を排気すると共にスパッタガス供給装置６により真空容器２内に第１不活性ガス導入パイプ６’及び第２不活性ガス導入パイプ６”，６”からアルゴンガス（Ａｒ）を導入して所定のスパッタ操作圧力（本実施形態においては、０．４Ｐａ）とする。
【０１４８】
その後、第１実施形態同様にして、第１成膜部Ｐ１において基板Ｂに薄膜の形成（成膜）を行う。即ち、低温・低ダメージ成膜によって、基板Ｂに薄膜の初期層の形成を行う。本実施形態においても、初期層は、１０〜２０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜される。
【０１４９】
次に、第２層を成膜する前に、第１成膜部Ｐ１におけるスパッタリングを停止する。その後、基板ホルダー３を、被成膜面Ｂ’に初期層が成膜された基板Ｂを保持した状態で、第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ’２まで移動手段によって移動させる。基板ホルダー３が第２成膜位置Ｌ’２に移動後、第２成膜部Ｐ’２において、第２層を成膜するためにスパッタリングを開始する。このとき、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件は、第１実施形態同様、変更する必要がないため、基板ホルダー３が第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ’２に移動後、直ぐにスパッタリングを開始することができる。
【０１５０】
第２成膜部Ｐ’２おいて、第２スパッタ電力供給用電源４’ｂによって第２ターゲット１１０’にスパッタ電力を供給する。この時、永久磁石によって第２湾曲磁場発生手段１２０’が構成されていることから、第２湾曲磁場発生手段１２０’によって第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’に第２湾曲磁場空間Ｗ’２’が形成されている。
【０１５１】
すると、第２湾曲磁場空間Ｗ’２’内には、プラズマが形成され、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’がスパッタされて、（第２）スパッタ粒子が飛散する。
【０１５２】
こうして、第２ターゲット１１０’のスパッタ面（表面）１１０’ａ’から飛びだした（叩き出された）スパッタ粒子（第２スパッタ粒子）を、第２膜位置Ｌ’２において、該第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’と平行に対向するよう、配置されている基板Ｂに付着させて薄膜（薄膜の第２層）が形成される。
【０１５３】
このとき、第２成膜部Ｐ’２における第２カソード１１１’は、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’が基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行となるように対向した平行平板マグネトロンカソード１１１’である。そして、一般に、マグネトロンカソードは、ターゲット表面側に形成される磁場空間（湾曲磁場空間）の形状により、ターゲット中心部の磁場強度が小さくなるため、かかる部分からターゲット表面と直交する方向にプラズマや二次電子等の荷電粒子が飛び出し（はみ出し）易くなる。そのため、第２成膜位置Ｐ’２においては、平行平板マグネトロンカソード１１１’から基板Ｂ側へのプラズマの影響及び飛来する荷電粒子の量が増加する。
【０１５４】
しかし、上記のように、平行平板マグネトロンカソード１１１’は、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’が基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行に対向するよう、配置されている。そのため、スパッタ面（表面）１１０’ａ’がスパッタされて飛散するスパッタ粒子の基板Ｂ（被成膜面Ｂ’）へ到達する量は、基板Ｂに対してスパッタ面が傾斜して配置されるターゲット（所謂、Ｖ型対向配置のターゲット）に比べて極めて多いため、成膜速度が著しく増加する。
【０１５５】
このようにして、第２成膜部Ｐ’２においては、初期層の成膜時よりも成膜速度を速くして、第２層を初期層の上に形成する。本実施形態においては、第２層は、１００〜１５０ｎｍ程度の膜厚に成膜する。
【０１５６】
このように、被成膜面Ｂ’に初期層（第１層）と第２層とを、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂと、平行平板型マグネトロンカソード１１１’とで順に成膜した場合、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ及び第２ターゲット１１０’への投入電力が同じであれば、第２層成膜時の成膜速度を第１層成膜時の成膜速度に比べ約８０％〜１００％増加させることができる。また、さらに、平行平板マグネトロンカソード１１１’への投入電力を増加させることで、３倍以上の成膜速度を実現することができる。
【０１５７】
以上より、第１成膜部Ｐ１において、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂを用いることで、第１実施形態同様、第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマ及び基板Ｂ側に飛び出してくる荷電粒子の閉じ込め効果が極めて向上する。
【０１５８】
また、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂは、スパッタリングの際に複合型カソード１１ａ，１１ｂへ投入する電流値を大きくしても、プラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。
【０１５９】
さらに、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’よりも外磁場空間（第１筒状補助磁場空間）ｔ１の方が磁場強度が大きいことから、より効果的に、第１筒状補助磁場空間ｔ１内へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込めが可能となる。
【０１６０】
そのため、第１実施形態同様、第１成膜部Ｐ１において、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが小さい角度θ１に設定された第１カソード（複合Ｖ型カソード）１１ａ，１１ｂを用いてスパッタリングすることで、スパッタリングにより発生するプラズマ及び荷電粒子の第１ターゲット間空間Ｋ１への閉じ込め効果が非常に向上する。そのため、成膜速度は遅いが、基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、低温・低ダメージ成膜を行うことができ、所定の厚さの初期層（第１層）を形成することができる。
【０１６１】
そして、真空容器２内の圧力等の条件変更に時間のかかるスパッタ条件を変更することなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１の第１成膜位置Ｌ１から第２成膜部Ｐ’２の第２成膜位置Ｌ’２に移動させる。そして、第２成膜部Ｐ’２において、平行平板マグネトロンカソード１１１’を用いてスパッタリングすることで、基板Ｂ側に飛来する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、成膜速度を速くして短時間で第２層を成膜（形成）することができる。
【０１６２】
このように、第１実施形態同様、第１成膜部Ｐ１において、低温・低ダメージ成膜により基板Ｂに初期層を形成し、該形成した初期層を保護層として働かせることで、第２成膜部Ｐ’２において、第２層を形成する際の基板Ｂへの二次電子等の荷電粒子によるダメージやプラズマ等の影響が基板Ｂへ及ぶのを抑制しつつ成膜することができるようになる。さらに、第１実施形態同様、第２層を成膜する際、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件を変更する必要がなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１から第２成膜位置Ｐ’２へ移動させるだけでよいことから成膜時間（成膜行程全体の時間）の短縮を図ることができ、特に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対して連続して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を基板Ｂ毎に変更する必要はなく、一定の前記スパッタ条件の状態で、基板Ｂ，Ｂ，…を、順次、第１及び第２成膜部へ基板ホルダー３によって次々に搬送するだけでよいことから、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【０１６３】
その結果、低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂに対して成膜可能であると共に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。
【０１６４】
次に、本発明の第３実施形態について、図５を参照しつつ説明する。尚、第３実施形態において、第１又は第２実施形態と同様の構成については、図５において同一符号を用いて示すと共に説明を一部省略し、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。
【０１６５】
スパッタ装置１”は、内部空間Ｓを有する真空容器（チャンバー）２と、被成膜対象物である基板Ｂの被成膜面Ｂ’に成膜するための第１成膜部Ｐ１及び第２成膜部Ｐ”２と、基板Ｂを保持した状態で、少なくとも第１成膜部Ｐ１における基板Ｂへの成膜位置である第１成膜位置Ｌ１から、第２成膜部Ｐ”２における基板Ｂへの成膜位置である第２成膜位置Ｌ”２まで、真空容器２内を移動可能な（矢印Ａ方向）基板ホルダー３とを備える。
【０１６６】
また、スパッタ装置１”は、第１成膜部Ｐ１にスパッタ電力を供給するための第１スパッタ電力供給用電源４ａと、第２成膜部Ｐ”２にスパッタ電力を供給するための第２スパッタ電力供給用電源４”ｂと、真空容器２内（内部空間Ｓ）の排気を行うための排気装置５と、真空容器２内にスパッタガスを供給するためのスパッタガス供給装置６とを備える。尚、真空容器２は、基板Ｂ近傍に反応性ガスを供給するための反応性ガス供給装置７を備える場合もある。
【０１６７】
真空容器２は、基板ホルダー３側（図中下端側）端部の両側に連絡通路（基板搬送ラインバルブ）８，８’を介して他のプロセス室又はロードロック室９，９’が連接されている。
【０１６８】
真空容器２の内部空間Ｓは、第１成膜部Ｐ１を配設するための第１成膜領域Ｆ１と、第２成膜部Ｐ”２を配設するための第２成膜領域Ｆ２とで構成され、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ”２とが並設されている。
【０１６９】
第２成膜部Ｐ”２は、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂをそれぞれ先端に有する第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１”ａ，１１１”ｂを備え、該第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂは、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’が、第２成膜位置Ｌ”２に位置する基板Ｂの被成膜面Ｂ’とそれぞれ平行若しくは略平行になるよう、並設されている。
【０１７０】
第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１”ａ，１１１”ｂは、第１カソード１１ａと同様に、該第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂの先端部にバッキングプレート１１２”ａ，１１２”ｂを介して固定される第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂと、バッキングプレート１１２”ａ，１１２”ｂの裏面側に配設されると共に第２ターゲット表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’側に備える第２湾曲磁場発生手段１２０”ａ，１２０”ｂと、を備える。尚、第２湾曲磁場発生手段１２０”ａ，１２０”ｂは、第１実施形態における第２湾曲磁場発生手段１２０ａと同様に構成されており、第２ターゲット表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’側に内向湾曲磁場空間を形成する。
【０１７１】
尚、第３実施形態において、一対の平行平板マグネトロンカソードをターゲット表面が同一平面に沿うと共に同方向を向くように並設し、各平行平板マグネトロンカソードに後述する１８０°位相がずれた交流電源を接続したカソードを「デュアルマグネトロンカソード」と称することがある。
【０１７２】
第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂは、本実施形態においては、第１実施形態と同様、インジウム錫合金で構成されている。また、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの大きさは、それぞれ幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形の板状体に形成されている。そして、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂは、真空容器２内の第２成膜部Ｐ”２における第２成膜位置Ｌ”２に基板Ｂが位置する際に、該基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行若しくは略平行（わずかに基板Ｂ方向を向くように）に配置され、表面（スパッタされる面）１１０”ａ’，１１０”ｂ’が被成膜面Ｂ’から所定の距離をおいて配置されている。
【０１７３】
以上のように、第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂは、第１実施形態の第２成膜部Ｐ２における第２カソード１１１ａ，１１１ｂから第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂを除き、対向面（表面）１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２を１８０°としたものと同様の構成（但し、第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂの第２湾曲磁場発生手段は、共に第１実施形態の１２０ａと同様の構成）である。そして、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ”２とは、真空容器２内に並設されている。詳細には、第１成膜部Ｐ１の第１カソード１１ａ，１１ｂと第２成膜部Ｐ”２の第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂとが真空容器２内に一列となるように並設されている。より詳細には、各第１及び第２ターゲット１０ａ，１０ｂの中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ”２ａ，Ｔ”２ｂとが同一線上に位置し、且つ、傾斜して対向配置された一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの第１中央面Ｃ１と第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’とが直交若しくは略直交方向となるように並設されている。
【０１７４】
第２成膜位置Ｌ”２は、真空容器２の両側部に連接された他のプロセス室９，９’をそれぞれ結ぶ線上に位置する。詳細には、第２成膜位置Ｌ”２は、基板Ｂを保持した基板ホルダー３が配置された場合、基板Ｂの被成膜面Ｂ’が、並設された第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの中間と対向する位置であると共に表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’と被成膜面Ｂ’とが平行に対向し、且つ第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’の中心Ｔ”２ａ，Ｔ”２ｂと被成膜面Ｂ’の延長面との最短距離がｅ”２＝１７５ｍｍ（＝ｅ１）となるような位置である。
【０１７５】
第２スパッタ電力供給用電源４”ｂは、第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能なＡＣ（交流）電源である。
【０１７６】
第２不活性ガス導入パイプ６”，６”，６”，６”は、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの基板Ｂ側近傍にそれぞれ設けられており、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’近傍に不活性ガスを導入できるように構成されている。
【０１７７】
本実施形態に係るスパッタ装置１”は、以上の構成からなり、次に、スパッタ装置１”における薄膜形成の動作について説明する。
【０１７８】
先ず、第１実施形態同様に、初期層を形成するに際し、基板Ｂを基板ホルダー３に保持させ、その状態で基板ホルダー３を第１成膜位置Ｌ１（図５の実線で描かれた基板Ｂ及び基板ホルダー３の位置）に配置し、排気装置５により真空容器（チャンバー）２内を排気すると共にスパッタガス供給装置６により真空容器２内に第１不活性ガス導入パイプ６’及び第２不活性ガス導入パイプ６”，６”，６”，６”からアルゴンガス（Ａｒ）を導入して所定のスパッタ操作圧力（本実施形態においては、０．４Ｐａ）とする。
【０１７９】
その後、第１実施形態同様にして、第１成膜部Ｐ１において基板Ｂに薄膜の形成（成膜）を行う。即ち、低温・低ダメージ成膜によって、基板Ｂに薄膜の初期層の形成を行う。本実施形態においても、初期層は、１０〜２０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜される。
【０１８０】
次に、第２層を成膜する前に、第１成膜部Ｐ１におけるスパッタリングを停止する。その後、基板ホルダー３を、被成膜面Ｂ’に初期層が成膜された基板Ｂを保持した状態で、第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ”２まで移動手段によって移動させる。基板ホルダー３が第２成膜位置Ｌ”２に移動後、第２成膜部Ｐ”２において、第２層を成膜するためにスパッタリングを開始する。このとき、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件は、第１実施形態同様、変更する必要がないため、基板ホルダー３が第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ”２に移動後、直ぐにスパッタリングを開始することができる。
【０１８１】
第２成膜部Ｐ”２おいて、第２スパッタ電力供給用電源４ｂによって第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加。この時、永久磁石によって第２湾曲磁場発生手段１２０”ａ，１２０”ｂが構成されていることから、第２湾曲磁場発生手段１２０”ａ，１２０”ｂによって第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂに、それぞれ第２湾曲磁場空間（内向湾曲磁場空間）Ｗ”２’，Ｗ”２’が形成されている。
【０１８２】
すると、第２湾曲磁場空間Ｗ”２’，Ｗ”２’内には、プラズマが形成され、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’がそれぞれスパッタされて、（第２）スパッタ粒子が飛散する。
【０１８３】
このとき、第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加されることで、一方の第２ターゲット１１０”ａ（第２カソード１１１”ａ）に負の電位が印加されたときに、他方の第２ターゲット１１０”ｂ（第２カソード１１１”ｂ）に正の電位又はアース電位が印加されることで該他方の第２ターゲット１１０”ｂ（第２カソード１１１”ｂ）がアノードの役割を果たし、これによって、負の電位が印加された一方の第２ターゲット１１０”ａ（第２カソード１１１”ａ）がスパッタされる。また、他方の第２ターゲット１１０”ｂに負の電位が印加されたときに、一方の第２ターゲット１１０”ａに正の電位又はアース電位が印加されることで該一方の第２ターゲット１１０”ａがアノードの役割を果たし、他方の第２ターゲット１１０”ｂがスパッタされる。このようにターゲット（カソード）印加電位を交互に切り換えることにより、ターゲット表面の酸化物、窒化物のチャージアップがなくなり、長時間、安定放電が可能になる。
【０１８４】
こうして、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂのスパッタ面（表面）１１０”ａ’，１１０”ｂから飛び出した（叩き出された）スパッタ粒子（第２スパッタ粒子）を、第２膜位置Ｌ”２において、該第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’と平行若しくは略平行に対向するよう、配置されている被成膜面Ｂ’に付着させて薄膜（薄膜の第２層）が形成される。
【０１８５】
このとき、第２成膜部Ｐ”２における第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’は、第２実施形態における第２成膜部Ｐ’２の第２カソード１１１’同様に、基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行若しくは略平行となるように対向している。そのため、第２成膜位置Ｐ”２においては、基板Ｂ側へのプラズマの影響及び飛来する荷電粒子の量が増加するが、スパッタ面（表面）１１０”ａ’，１１０”ｂ’がスパッタされて飛散するスパッタ粒子が基板Ｂ（被成膜面Ｂ’）へ到達する量が、基板Ｂに対してスパッタ面が傾斜して配置されるターゲットに比べ、極めて多いため、成膜速度が著しく増加する。
【０１８６】
このようにして、第２成膜部Ｐ”２において、初期層の成膜時よりも成膜速度を速くして、第２層を初期層の上に形成する。本実施形態においては、第２層は、１００〜１５０ｎｍ程度の膜厚に成膜する。
【０１８７】
このように、被成膜面Ｂ’に初期層（第１層）と第２層とを、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂと、デュアルマグネトロンカソード１１１”ａ，１１１”ｂとで順に成膜した場合、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ及び第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂへの投入電力が同じであれば、第２層成膜時の成膜速度を第１層成膜時の成膜速度に比べ約４０％〜５０％増加させることができる。また、さらに、デュアルマグネトロンカソード１１１”ａ，１１１”ｂへの投入電力を増加させることで、２倍以上の成膜速度を実現することができる。
【０１８８】
以上より、第３実施形態の第１成膜部Ｐ１において、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂを用いることで、第１実施形態同様、第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマ及び基板Ｂ側に飛び出してくる荷電粒子の閉じ込め効果が極めて向上する。
【０１８９】
また、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂは、スパッタリングの際に複合型カソード１１ａ，１１ｂへ投入する電流値を大きくしても、プラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。
【０１９０】
さらに、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’よりも外磁場空間（第１筒状補助磁場空間）ｔ１の方が磁場強度が大きいことから、より効果的に、第１筒状補助磁場空間ｔ１内へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込めが可能となる。
【０１９１】
そのため、第１及び第２実施形態同様、第１成膜部Ｐ１において、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが小さい角度θ１に設定された第１カソード（複合Ｖ型カソード）１１ａ，１１ｂを用いてスパッタリングすることで、スパッタリングにより発生するプラズマ及び荷電粒子の第１ターゲット間空間Ｋ１への閉じ込め効果が非常に向上する。そのため、成膜速度は遅いが、基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、低温・低ダメージ成膜を行うことができ、所定の厚さの初期層（第１層）を形成することができる。
【０１９２】
そして、真空容器２内の圧力等の条件変更に時間のかかるスパッタ条件を変更することなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１の第１成膜位置Ｌ１から第２成膜部Ｐ”２の第２成膜位置Ｌ”２に移動させる。そして、第２成膜部Ｐ”２において、デュアルマグネトロンカソード１１１”ａ，１１１”ｂを用いてスパッタリングすることで、基板Ｂ側に飛来する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、成膜速度を速くして短時間で第２層を成膜（形成）することができる。
【０１９３】
このように、第１実施形態同様、第１成膜部Ｐ１において、低温・低ダメージ成膜により基板Ｂに初期層を形成し、該形成した初期層を保護層として働かせることで、第２成膜部Ｐ”２において、第２層を形成する際の基板Ｂへの二次電子等の荷電粒子によるダメージやプラズマ等の影響が基板Ｂへ及ぶのを抑制しつつ成膜することができるようになる。さらに、第２層成膜する際、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件を変更する必要がなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１から第２成膜位置Ｐ”２へ移動させるだけでよいことから成膜時間（成膜行程全体の時間）の短縮を図ることができる。特に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対して連続して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を基板Ｂ毎に変更する必要はなく、一定の前記スパッタ条件の状態で、基板Ｂ，Ｂ，…を、順次、第１及び第２成膜部へ基板ホルダー３によって次々に搬送するだけでよいことから、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【０１９４】
その結果、低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂに対して成膜可能であると共に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。
【０１９５】
尚、本発明のスパッタ方法及びスパッタ装置は、上記第１乃至第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１９６】
上記施形態においては、第１成膜領域Ｆ１と第２成膜領域Ｆ２とには、それぞれ第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ２（Ｐ’２，Ｐ”２）とがそれぞれ一つずつ配設されているが、これに限定される必要はない。即ち、図６に示すように、第１成膜領域Ｆ１に複数の第１成膜部Ｐ１，Ｐ１，…が並設されてもよく、図６乃至図８に示すように、第２成領域Ｆ２に複数の第２成膜部Ｐ２，Ｐ２，…（Ｐ’２，Ｐ’２，…又はＰ”２，Ｐ”２，…）が並設されてもよい。このように第１又は第２成膜領域Ｆ１，Ｆ２に複数の成膜部が並設されることで、該複数の成膜部によって基板Ｂに薄膜形成するため、基板Ｂに対してプラズマの影響や荷電粒子によるダメージを増加させることなく、成膜速度を速くすることができる。この場合、基板ホルダー３は、保持する被成膜面Ｂ’が、対向ターゲット（一対のターゲット）間又は、平行に対向するターゲット表面方向を常に向くような軌道上を移動する。尚、複数の成膜部は、他のプロセス室９，９’を結ぶ一本の直線上又は曲線上に所定間隔をおいて並設されている。
【０１９７】
また、複数の成膜部が並設されている第１又は第２成膜領域Ｆ１，Ｆ２において基板Ｂに成膜する際、長尺な基板Ｂを移動方向Ａ’（成膜部の並設方向）に対して長手方向が直交する方向に基板ホルダー３に取り付けて、該基板ホルダー３を移動させつつスパッタリング（成膜）してもよく、また、図９に示すように、長尺な基板Ｂを長手方向が移動方向（成膜部の並設方向）に沿った方向に基板ホルダー３’に取り付けて、スパッタリングしてもよい。この場合、上記同様、基板ホルダー３を移動させつつスパッタリングしてもよく、停止状態でスパッタリングしてもよい。このようにしても、複数の成膜部によって同時にスパッタリングされることから、基板Ｂに対するプラズマや荷電粒子によるダメージを増加させることなく、成膜速度を速くして生産性の向上を図ることができる。
【０１９８】
また、第１実施形態において、第２成膜領域Ｆ２（第２成膜部Ｐ２）は、複合Ｖ型カソード１１１ａ，１１１ｂを用いているが、これに限定される必要もなく、筒状補助磁場発生手段１３０ａ、１３０ｂを備えない、単なるマグネトロンカソードをＶ型対向配置したカソードを用いても、第１成膜領域Ｆ１よりも成膜速度の速い成膜が行われればよい。即ち、第１成膜領域Ｆ１において、低温・低ダメージ成膜により基板Ｂに初期層が形成されるようにすることで、第２成膜領域Ｆ２での成膜において、プラズマや荷電粒子の影響が増加しても前記初期層が保護層（防弾チョッキ）の役目を果たすため、基板Ｂにダメージが伝わらない。そのため、プラズマや荷電粒子からのダメージを受けやすい基板Ｂであっても、第２成膜領域Ｆ２での成膜において生産性の向上を図るため、基板側に対するプラズマや荷電粒子の影響を考慮することなく成膜速度を速くすることができる。
【０１９９】
また、上記施形態において、第１成膜領域Ｆ１の第１成膜部Ｐ１におけるカソード１０ａ，１０ｂに印加される電力は、図１０に示すように、ＡＣ電源、具体的には、第３実施形態における第２成膜部Ｐ”２で用いられているような、一対のターゲット（カソード）にそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能なＡＣ（交流）電源４’ａであってもよい。
【０２００】
これは、酸化物、窒化物等の誘電体薄膜を作製する場合（例えば、有機ＥＬ素子の保護膜、封止膜等の用途として）、反応性ガス（Ｏ2、Ｎ2等）を基板Ｂ（或いはターゲット１０ａ，１０ｂ間）近傍に配設された反応性ガス導入パイプ７’，７’から基板Ｂに向かって導入して、ターゲット１０ａ，１０ｂから飛来するスパッタ粒子と反応性ガスを反応させて酸化物・窒化物等の化合物薄膜を基板Ｂに堆積させる方法を利用するが、該反応性スパッタリングの場合、ターゲット１０ａ，１０ｂの表面１０ａ’，１０ｂ’が酸化され、また、防着板、アースシールド及びターゲット１０ａ，１０ｂの非エロージョン領域に酸化物、窒化物の反応生成物が付着して、異常アーク放電の発生が頻繁に起こり、安定放電ができなくなる。また、基板Ｂに堆積した膜質の劣化を引き起こす。さらに、透明導電膜としてＩＴＯターゲットによるＩＴＯ膜作製の場合にも、高品質のＩＴＯ膜を作製するために、少量のＯ2ガスを導入してスパッタするが、この場合にも、長時間成膜していると、上記と同じ現象が現れる。
【０２０１】
このような、異常アーク放電の発生の原因としては、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’の酸化物、窒化物によるチャージアップとターゲット１０ａ，１０ｂに対するアノードとして作用するアースシールド、チャンバー壁、防着板等が酸化物、窒化物に覆われることにより、アノードの面積が小さくなる、若しくは均一でなくなることが考えられる。
【０２０２】
そこで、これら問題を解消すべく、上記構成とすることで、一方のターゲット１０ａに負の電位が印加されたときに、他方のターゲット１０ｂに正の電位又はアース電位が印加されることで該他方のターゲット１０ｂがアノードの役割を果たし、これによって、負の電位が印加された一方のターゲット１０ａがスパッタされる。また、他方のターゲット１０ｂに負の電位が印加されたときに、一方のターゲット１０ａに正の電位又はアース電位が印加されることで該一方のターゲット１０ａがアノードの役割を果たし、他方のターゲット１０ｂがスパッタされる。このようにターゲット（カソード）印加電位を交互に切り換えることにより、ターゲット表面の酸化物、窒化物のチャージアップがなくなり、長時間、安定放電が可能になる。
【０２０３】
例えば、ＩＴＯターゲットによる透明伝導膜を作製する場合に、低抵抗（基板加熱なしで比抵抗で６×１０-4Ω・ｃｍ以下）で透過率の高い（５５０ｎｍ波長で８５％以上）高品質な膜を作製する際に、Ａｒ５０ｓｃｃｍに対してＯ2ガスを２〜５ｓｃｃｍ導入する。この場合、長時間放電させても、ＡＣ電源により一対のターゲット１０ａ，１０ｂに印加した電位を交互に切り換えることにより、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’の酸化によるチャージアップがなくなると共に、各ターゲット１０ａ，１０ｂがカソードとアノードの役割を相互に果たすことで安定放電を行うことができる。
【０２０４】
また、他の例として、有機ＥＬ素子用の保護膜、封止膜として、Ｓｉターゲットを使用し、反応性ガスＯ2を導入して反応性スパッタリングを行い、ＳｉＯｘ膜を作製する。この場合、通常のＤＣ電源によるＤＣ反応性スパッタリングでは、ＩＴＯ膜作製の場合より異常アーク放電が発生する回数が多いが、ＡＣ電源を接続することにより、上記ＩＴＯ膜の場合と同様に、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’の酸化によるチャージアップがなくなり長時間安定放電ができるようになる。
【０２０５】
尚、第１実施形態において、第２成膜領域の第２成膜部Ｐ２におけるカソード１１０ａ，１１０ｂに印加される電力も、上記同様、一対のターゲット１１０ａ，１１０ｂにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能なＡＣ（交流）電源４’ａでもよい。このようにすることで、第２成膜領域Ｆ２においても、上記と同様の効果が生じる。
【０２０６】
また、第１施形態において、第１及び第２成膜領域Ｆ１，Ｆ２の第１及び第２成膜部Ｐ１，Ｐ２における一対のターゲット１０ａ，１０ｂ（１１０ａ，１１０ｂ）は、同一の材質を使用する必要はなく、例えば、一方のターゲット１０ａ（１１０ａ）がＡｌで構成され、他方のターゲット１０ｂ（１１０ｂ）がＬｉで構成されていてもよい。このように、材質を変えることで、基板Ｂに複合膜（この場合、Ｌｉ−Ａｌ膜）が成膜される。尚、この場合、各ターゲット１０ａ，１０ｂ（１１０ａ，１１０ｂ）に各々個別の電源を接続して個別に投入電力を調節することにより、複合膜の膜組成比を変化させることができる。
【０２０７】
また、本実施形態においては、基板Ｂは、第１又は第２成膜位置Ｌ１，Ｌ２において成膜時には固定されているがこれに限定される必要はない。即ち、基板Ｂの被成膜面Ｂ’の成膜面積がスパッタ装置の成膜可能な面積範囲より大きい場合や成膜された膜の膜厚分布を均一化するため、図１１（イ）に示すように、被成膜面Ｂ’がＴ−Ｔ選に沿って移動（矢印Ａ方向）しつつ成膜する構成でもよい。このように構成することで、長尺な基板Ｂに対しても均一に成膜することが可能となる。また、図１１（ロ）に示すように、被成膜面Ｂ’がＴ−Ｔ線中央と直交する中央線Ｐ上の所定位置に設定された公転中心ｐを中心にし、且つ被成膜面Ｂ’がＴ−Ｔ線に向かって平行となった際、被成膜面Ｂ’の中心とＴ−Ｔ線の中間との距離が最短距離ｅとなるような公転軌道に沿って移動（矢印α）するように構成されてもよい。このように構成しても、長尺な基板Ｂに対して均一に成膜することが可能となる。また、前記被成膜面Ｂ’の移動方向（矢印Ａ及びα）は、一方向に移動してもよく、往復動（若しくは揺動）してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】第１実施形態に係るスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図２】同実施形態に係るスパッタ装置における湾曲磁場発生手段の（イ）はバッキングプレートを介してターゲットを備えた状態の横断面図を示し、（ロ）は正面図を示し、（ハ）はＡ−Ａ断面図を示す。
【図３】同実施形態に係るスパッタ装置における補助磁場発生手段の（イ）は正面図を示し、（ロ）はＡ−Ａ断面図を示し、（ハ）はＢ−Ｂ断面図を示し、（ニ）は取り付け状態の部分拡大断面図を示す。
【図４】第２実施形態に係るスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図５】第３実施形態に係るスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図６】第１成膜領域及び第２成膜領域に第１実施形態における第１成膜部と第２成膜部とをそれぞれ複数並設させたスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図７】第２成膜領域に第２実施形態における第２成膜部を複数並設させたスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図８】第２成膜領域に第３実施形態における第２成膜部を複数並設させたスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図９】第２成膜領域に第２実施形態における第２成膜部を複数並設させ、長尺な基板の長手方向を第２成膜部の並設方向に沿うように基板ホルダーに取り付けるスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図１０】第２実施形態において、第１成膜部の一対のカソードに、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能なＡＣ交流電源を接続したスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図１１】（イ）は、基板の被成膜面がＴ−Ｔ線に沿って移動するスパッタ装置の概略構成図を示し、（ロ）は、基板の被成膜面が公転軌道に沿って移動するスパッタ装置の概略構成図を示す。
【符号の説明】
【０２０９】
１，１’，１”…スパッタ装置、２…真空容器（チャンバー）、３…基板ホルダー、４ａ，４’ａ，４ｂ，４’ｂ，４”ｂ…スパッタ電力供給用電源、５…排気装置、６…スパッタガス供給装置、６’，６”…不活性ガス導入パイプ、７…反応性ガス供給装置、７’，７”…反応性ガス導入パイプ、８，８’…連通路、９，９’…他のプロセス室（又はロードロック室）、１０ａ，１０ｂ，１１０ａ，１１０ｂ，１１０’，１１０”ａ，１１０”ｂ…ターゲット、１０ａ’，１０ｂ’，１１０ａ’，１１０ｂ’，１１０’ａ’，１１０”ａ’，１１０”ｂ’…スパッタ面（対向面、表面）、１１ａ，１１ｂ、１１１ａ，１１１ｂ，１１１’，１１１”ａ，１１１”ｂ…カソード（ターゲットホルダー）、１２ａ，１２ｂ，１１２ａ，１１２ｂ，１１２’，１１２”ａ，１１２”ｂ…バッキングプレート、２０ａ，２０ｂ，１２０ａ，１２０ｂ，１２０’，１２０”ａ，１２０”ｂ…湾曲磁場発生手段、２１ａ，２１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ，１２１’，１２１”ａ，１２１”ｂ…枠状磁石（永久磁石）、２２ａ，２２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，１２２’，１２２”ａ，１２２”ｂ…中心磁石（永久磁石）、２３ａ，２３ｂ，１２３ａ，１２３ｂ，１２３’，１２３”ａ，１２３”ｂ…ヨーク、３０ａ，３０ｂ，１３０ａ，１３０ｂ…筒状補助磁場発生手段（永久磁石）、Ｂ…基板、Ｂ’…被成膜面、ｄ１，ｄ２…ターゲットの中心間距離、Ｆ１…第１成膜領域、Ｆ２…第２成膜領域、Ｋ１，Ｋ２…ターゲット間空間（空間）、Ｌ１…第１成膜位置、Ｌ２，Ｌ’２，Ｌ”２…第２成膜位置、Ｐ１…第１成膜部、Ｐ２，Ｐ’２，Ｐ”２…第２成膜部、Ｓ…内部空間、Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ’２、Ｔ”２ａ，Ｔ”２ｂ…ターゲットの中心、ｔ１，ｔ２…筒状補助磁場発空間、Ｗ１，Ｗ１’，Ｗ２，Ｗ２’，Ｗ’２，Ｗ”２，Ｗ”２’…湾曲磁場空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に薄膜を作製するのに用いられるスパッタ方法及びスパッタ装置に関し、特に、低温・低ダメージ成膜が必要とされる有機ＥＬ素子・有機物薄膜（有機半導体等）の上に、又は、基板が高分子材料であるフィルム、樹脂基板の上に金属、合金及び化合物の高機能薄膜等を作製するスパッタ方法及びスパッタ装置に関する。具体的な用途分野としては、有機ＥＬ（有機エレクトロ・ルミネッセンス）素子への透明導電膜、電極膜、保護膜・封止膜（ガスバリア膜）の作製、及び有機薄膜半導体の上に電極膜、保護膜を作製する。また、高分子フィルム、樹脂基板に薄膜を作製するスパッタ方法及びスパッタ装置、並びに汎用的な薄膜作製分野にも利用可能である。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子や有機物薄膜（有機半導体等）等の成膜時にダメージを受けやすい基板（被成膜対象物）の上に、電極としての金属膜、透明導電性薄膜、保護膜・封止膜等を成膜（薄膜形成）する場合、成膜の際のダメージによって前記基板の特性が劣化したり、製品としての寿命が短くなること等を防止するため、有機物薄膜等の基板と該基板上に成膜される薄膜との膜界面におけるダメージの少ない低温・低ダメージ成膜が要求される。
【０００３】
そこで、低温・低ダメージ成膜が可能な成膜装置として、平行に一対のターゲットを配置し、該一対のターゲット間に一方のターゲットから他方のターゲットへ磁力線が向くようなターゲット間磁場空間を発生させ、前記一対のターゲット間の側方位置に基板を配置してスパッタリングを行う対向ターゲット型スパッタ装置が用いられていた。
【０００４】
前記対向ターゲット型スパッタ装置においては、ターゲット間へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め性能がよいことから、低温・低ダメージ成膜が可能である。しかし、各ターゲットのスパッタ面が基板の被成膜面に対して直交する方向を向いているため、基板に到達するスパッタ粒子の量が少なく、成膜速度が遅い。そのため、近年求められる生産性向上の要求に対し、十分な生産（成膜）速度を得難かった。
【０００５】
そのため、ターゲットを、そのスパッタ面が基板の被成膜面と平行となるように配置し、前記ターゲットのスパッタ面側に、磁力線が前記ターゲットの外周部と中心部とを弧状に結ぶような湾曲磁場空間を発生させてスパッタリングを行う平行平板型マグネトロンスパッタ装置を用いて成膜速度の大きい成膜をおこなうことが考えられる。しかし、平行平板型マグネトロンスパッタ装置においては、スパッタ面が基板と対向するように配置されているため、スパッタ粒子の基板への到達量は多く、成膜速度は大きくなるが、基板へのプラズマの影響や二次電子等の荷電粒子の飛来も多くなり、低温・低ダメージ成膜ができない。
【０００６】
このように、スパッタリングによる成膜においては、生産性の向上と低温・低ダメージ成膜とを同時に成立させることは、非常に困難であった。
【０００７】
そのため、前記対向ターゲット型スパッタ装置の一対のターゲットの対向面を、それぞれ基板側に傾斜させたＶ型の対向ターゲット型スパッタ装置が開発された（特許文献１参照）。かかるスパッタ装置によれば、対向ターゲット型スパッタ装置であるため、ターゲット間へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め性能がよく、且つターゲットのスパッタ面と基板の被成膜面とのなす角が直角よりも小さくなるため、即ち、スパッタ面がより基板方向に向いているため基板に到達（飛来）するスパッタ粒子の量が増加して成膜速度が向上した。
【０００８】
しかし、スパッタ面がより基板方向に向いているため、一対のターゲットが平行な対向ターゲット型スパッタ装置に比べて、基板へのプラズマの影響及び飛来する二次電子等の荷電粒子の量が増加するため、上記のような、有機ＥＬ素子や有機物薄膜（有機半導体等）等の極めて低温・低ダメージ成膜が必要な基板への成膜においては、成膜の際のダメージによって前記基板の特性が劣化したり、製品としての寿命が短くなるといった問題を十分には解消できなかった。
【０００９】
他方、マグネトロン方式のカソードを用いたスパッタリングでは、ターゲットの前面に負イオンや二次電子等の荷電粒子を補足するＲＦコイルを配置したスパッタ装置を用い、スパッタリングによって被成膜対象物に成膜する際に、スパッタリングが行われる真空容器（チャンバー）内の圧力を低く（１．３３×１０-2Ｐａ以下）し、ターゲット表面のプラズマ密度を低くする。そうすることで、基板の被成膜面と成膜される薄膜との膜界面が形成されている時の基板側へ入射する負イオンや二次電子等の荷電粒子が少なくなって低温・低ダメージ成膜が可能となる。これ利用して、前記低温・低ダメージ成膜が必要な基板への成膜初期において、被成膜面上に初期層（第１層）が形成される。そして、このスパッタリング条件では成膜速度が小さく、生産性が極めて悪いため、前記初期層成膜後、真空容器内に導入するスパッタリングガス流量を増加させ、真空容器内の圧力を高く（６．６５×１０-1Ｐａ以上）し、ターゲット表面のプラズマ密度を高めてスパッタリング量を増やし、成膜速度を大きくして第２層を成膜するスパッタ方法が提供されている（特許文献２参照）。尚、第１層（初期層）と第２層とは、薄膜の膜厚方向において、成膜速度が異なる部分を仮想面によって分けて説明しているだけであって、膜厚方向において、薄膜が層として分かれているのではなく、連続している。また、膜界面とは、被成膜面と薄膜とが接している境界面をいう。
【００１０】
かかる成膜方法によれば、低温・低ダメージ成膜が必要な有機ＥＬ素子等の基板の被成膜面に、上記低圧下での低温・低ダメージ成膜によって十分な厚さの初期層が形成され、該初期層によって、成膜速度の大きい第２層を成膜する際に生じ、スパッタリング量と共に増加するターゲットから放出される二次電子等の荷電粒子や、プラズマ密度が高くなることによる基板への影響を防ぐことができる。
【００１１】
そのため、前記低温・低ダメージ成膜が必要な基板への低温・低ダメージ成膜が可能となると共に、成膜の最後まで上記低温・低ダメージ成膜を行った場合に比べ、第２層を成膜する際の成膜速度を大きくすることで、成膜行程（第１層と第２層とを成膜する行程）全体での成膜速度を大きくし（成膜時間を短縮し）、生産性の向上を図ることができた。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−２８５４４５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４０２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記スパッタリング方法によれば、第１層と第２層とを成膜する際に、それぞれ真空容器内の圧力が異なるため第１層を成膜後、第２層を成膜する前に真空容器内の圧力を変更（高く）しなければならない。
【００１４】
この真空容器内における圧力の変更は、真空容器内に導入するスパッタリングガス（例えば、アルゴンガス等）の流量を変更すること等によって行うが、真空容器内が所定の圧力になって安定し、圧力変更後のスパッタリングを行う迄には所定の時間が必要となる。
【００１５】
そのため、上記スパッタリング方法によれば、真空容器内の圧力変更による第２層を成膜する際の成膜速度の上昇率が低いことと、真空容器内の圧力変更に所定の時間が必要となるため、成膜開始時から必要な膜厚を得るまでの成膜行程全体として必要になる時間は、成膜速度の小さな前記低温・低ダメージ成膜を行った場合に比べ、あまり短縮できていない。具体的には、スパッタリングのためにカソードに投入される電力（投入電力）が同じで、真空容器内に流し込むスパッタガス流量を増加させて成膜時の真空容器内の圧力を高くすることによる成膜行程全体での成膜速度の向上は、数％〜１０％程度しか期待できない。また、近年においては、さらなる成膜行程全体の時間短縮による生産性の向上が求められている。
【００１６】
また、上記スパッタリング方法によれば、基板に入射する二次電子や負イオン等の荷電粒子を補足するためにターゲットの前にＲＦコイルを配置しなければならず、また、前記ＲＦコイルを駆動するためのＲＦ用電源や、ＲＦコイル及びＲＦ用電源を制御するための制御手段等を別途配置しなければならない。そのため、上記スパッタリング方法を行うためのスパッタ装置は複雑な構成となる。
【００１７】
さらに、上記スパッタリング方法によれば、複数枚の基板を連続的に成膜処理する場合、先ず、最初の基板に対して第１層を成膜した後、真空容器内の圧力を変更（高く）して第２層を成膜する。そして、次の基板に対して成膜するために、再度、真空容器内の圧力を第１層を成膜するための圧力に戻して成膜し、その後、第２層を成膜するための圧力に変更（高く）して成膜する。この過程を繰り返すことで複数の基板を連続的に成膜処理することができる。
【００１８】
このように、上記スパッタリング方法によれば、複数枚の基板を連続的に成膜処理するためには真空容器内の圧力を次々に変更しなければならず、前記圧力の変更に必要な時間だけでも相当な時間が必要となり、成膜行程全体の時間としては、生産性の面において時間がかかり過ぎる。
【００１９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成でありながら、低温・低ダメージ成膜が可能であり、且つ複数枚の基板を連続的に成膜処理する際にも生産性の高いスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明に係るスパッタ方法は、内部空間が、第１成膜部を配設するための第１成膜領域と第２成膜部を配設するための第２成膜領域とで構成される真空容器内に、被成膜対象物に成膜するための第１成膜部と第２成膜部とを並設し、第１成膜部で被成膜対象物に成膜した後、第１成膜部における被成膜対象物が成膜される第１成膜位置から第２成膜部における被成膜対象物が成膜される第２成膜位置まで前記被成膜対象物を移動させ、第２成膜部でさらに被成膜対象物に成膜するスパッタ方法であって、第１成膜部において、一対の第１ターゲットを、その表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ該表面が第１ターゲット間の側方に位置する前記第１成膜位置に向かって傾斜するように配置し、一方の第１ターゲットの表面側に、磁力線がその外周部から中心部に向かって弧状となるような内向湾曲磁場空間を発生させると共に、他方の第１ターゲットの表面側に、磁力線がその中心部から外周部に向かって弧状となるような外向湾曲磁場空間を発生させ、さらに、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かい、且つ第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲むと共に前記湾曲磁場よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされた第１スパッタ粒子で被成膜対象物に成膜し、第２成膜部において、第２ターゲットの表面側に前記内向又は外向湾曲磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされた第２スパッタ粒子で前記第１成膜部における成膜速度よりも速い成膜速度で被成膜対象物に成膜することを特徴とし、
また、本発明に係るスパッタ装置は、内部空間が、第１成膜部を配設するための第１成膜領域と第２成膜部を配設するための第２成膜領域とで構成される真空容器内に、被成膜対象物に成膜するための第１成膜部と第２成膜部とが並設され、被成膜対象物を保持するための基板ホルダーが、第１成膜部における被成膜対象物が成膜される第１成膜位置から第２成膜部における被成膜対象物が成膜される第２成膜位置まで前記真空容器内を被成膜対象物を保持した状態で移動可能に備えられるスパッタ装置であって、前記第１成膜部は、第１ターゲットと、該第１ターゲットの表面に磁力線が弧状となるような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段と、前記第１ターゲットを囲むように設けられる筒状補助磁場発生手段とをそれぞれに有する一対の第１複合型カソードを備え、該一対の第１複合型カソードは、第１ターゲットの表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ前記表面が第１ターゲット間の側方に位置する第１成膜位置に向かって傾斜するように配置され、前記一対の第１複合型カソードの一方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第１ターゲット外周部から中心部に向かうように極性が設定される内向湾曲磁場発生手段であり、他方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第１ターゲットの中心部から外周部に向かうように極性が設定される外向湾曲磁場発生手段であり、前記筒状補助磁場発生手段は、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かい、且つ第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させ、前記第２成膜部は、第２ターゲットと、該第２ターゲットの表面側に前記内向又は外向湾曲磁場空間を発生させる内向又は外向湾曲磁場発生手段とを有し、第２成膜位置に向かってスパッタ粒子を飛散させることが可能で且つ前記第１成膜部よりも成膜速度が速いスパッタカソードを備えることを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、第１成膜領域の第１成膜部において、筒状補助磁場空間は、一対の第１ターゲットの各第１ターゲット周辺にそれぞれ設けられる前記筒状補助磁場発生手段によって、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かうよう、第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲み且つ湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間が形成される（発生する）。
【００２２】
このように筒状補助磁場発生手段が湾曲磁場発生手段（第１ターゲット）の周辺に別途設けられ、第１ターゲット間空間を囲むように前記筒状補助磁場空間が形成されることで、一対の第１ターゲットの中心間距離を短く（小さく）することなく、第１ターゲット間空間と基板との間に磁場強度の大きな空間を形成することができる。そのため、第１成膜部において、成膜速度を遅くすることなく、プラズマの第１ターゲット（第１複合型カソード）間への閉じ込め効果、及び、二次電子等の荷電粒子の第１ターゲット（第１複合型カソード）間への閉じ込め効果が良好となる。
【００２３】
即ち、第１ターゲット表面に形成される湾曲磁場空間が前記筒状補助磁場空間に囲まれる（包まれる）ため、プラズマが湾曲磁場空間からはみ出した場合でも、筒状補助磁場空間によって閉じ込められ（基板側へはみ出すのを妨げられ）、前記プラズマによる基板側への影響を抑制することができる。
【００２４】
また、第１成膜部において、前記湾曲磁場空間から基板側に飛び出して（飛来して）くる二次電子等の荷電粒子も、湾曲磁場空間が筒状補助磁場空間に囲まれているため、第１ターゲット間空間内への荷電粒子の閉じ込め効果が大きくなる。即ち、前記荷電粒子の基板側への飛び出しが減少する。
【００２５】
さらに、第１複合型カソードは、筒状補助磁場発生手段を備えたマグネトロン方式のカソード（マグネトロンカソード）であるため、該カソードへ投入する電流値を大きくしても、対向ターゲット式カソードの様にプラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。
【００２６】
そのため、第１成膜部においては、一対の第１ターゲットの中心間距離を短くすることなく、長時間安定して、被成膜対象物である基板に対するプラズマの影響及びスパッタ面から飛来する二次電子等の荷電粒子による影響（ダメージ）を極めて小さくすることができ、その結果、基板への低温・低ダメージ成膜が可能となる。換言すると、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対しても成膜可能となる。
【００２７】
従って、第１成膜部において、上記のようにスパッタリングすることで、基板に所定の厚さまで低温・低ダメージ成膜することができ、初期層（第１層）が形成される。その後、真空容器内の圧力等のスパッタ条件を変更することなく、基板を第１成膜部における第１成膜位置から第２成膜部における第２成膜位置へと基板ホルダーによって移動させる。そして、第２成膜部において第１成膜部よりも成膜速度が速いスパッタリングを開始する。このとき、第２成膜部において成膜速度が速いスパッタリングをすることで、第２層を短時間で成膜（形成）することができるが、基板側に飛来する二次電子等の荷電粒子や、基板側へのプラズマの影響が第１成膜部におけるスパッタリングよりも増加する。
【００２８】
しかし、第１成膜部において低温・低ダメージ成膜により基板に初期層が形成されることで、該形成された初期層が保護層として働くことにより、第２層を形成する際の基板への二次電子等の荷電粒子によるダメージやプラズマの影響を抑制しつつ、速い成膜速度で成膜（薄膜形成）することができる。即ち、基板に初期層という防弾チョッキを被せることで、荷電粒子が飛来することによるダメージやプラズマの影響による温度上昇から基板を守ることができるようになる。
【００２９】
さらに、初期層を形成した後、第２層を形成する際に、基板の位置を変更するだけでよく、真空容器内の圧力等のような条件変更に多くの時間が必要となるスパッタ条件の変更を行う必要がないため必要な膜厚を短時間で成膜できる。特に、複数枚の基板に対して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を変更する必要はなく、順次、第１及び第２成膜部へ基板を基板ホルダーによって搬送するだけでよいことから、複数枚の基板に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【００３０】
以上より、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対して成膜可能であると共に、複数枚の基板を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
また、第１複合型カソードは、筒状補助磁場発生手段を備えたマグネトロンカソードであることから、長尺な基板に対しても成膜することができる。即ち、対向ターゲット式カソードでは、ターゲットの対向面における縦横比が約３：１よりも長尺となると、ターゲット間の放電が不安定となるため高品質な薄膜形成が困難となる。また、長尺の基板に薄膜形成するために、縦横比が３：１であるが大型のターゲットを使用した対向ターゲット式カソードを使用することも考えられる。しかし、その場合、経済性が極めて悪化する。これに対し、マグネトロンカソードでは、ターゲットの対向面における縦横比が５：１以上に長尺化することができるため、このターゲットに対応した長尺の基板に対し薄膜形成することができる。そのため、第１複合型カソードにおいても、経済性を悪化させることなく、長尺の基板に対し薄膜形成することができる。しかも、第１複合型カソードは、通常のマグネトロンカソードに比べ、筒状補助磁場発生手段をさらに備えることで、より低温・低ダメージ成膜が可能となる。
【００３２】
さらに、本発明においては、低温・低ダメージ成膜を行うために、第１成膜部の一対の第１ターゲットの対向面側にＲＦコイルを配置したり、該ＲＦコイルを駆動するためのＲＦ用電源や、ＲＦコイル及びＲＦ用電源を制御するための制御手段等を別途配置する必要もないことから、簡単な構成とすることができる。
【００３３】
また、本発明に係るスパッタ方法において、前記第１成膜領域において、前記第１成膜部が複数並設され、被成膜対象物を前記複数並設される第１成膜部で順次、若しくは同時に成膜する構成であってもよく、本発明に係るスパッタ装置において、前記第１成膜部は、前記第１領域に複数並設される構成であってもよい。
【００３４】
かかる構成によれば、第１成膜領域において複数の第１成膜部が並設され、被成膜対象物がかかる複数の第１成膜部によって、順次、若しくは同時に成膜されるため、成膜速度を向上させることができ、第１成膜領域での成膜時間の短縮によって、より生産性の向上を図ることができる。
【００３５】
また、本発明に係るスパッタ方法において、前記第２成膜領域において、前記第２成膜部が複数並設され、被成膜対象物を前記複数並設される第２成膜部で順次、若しくは同時に成膜される構成であってもよく、本発明に係るスパッタ装置において、前記第２成膜部は、前記第２領域に複数並設される構成であってもよい。
【００３６】
かかる構成によれば、第２成膜領域において複数の第２成膜部が並設され、被成膜対象物がかかる複数の第２成膜部によって、順次、若しくは同時に成膜されるため、上記同様、成膜速度を向上させることができ、第２成膜領域での成膜時間の短縮によって、より生産性の向上を図ることができる。
【００３７】
また、本発明に係るスパッタ装置において、前記第２成膜部は、第２ターゲットの表面が第２成膜位置を向くように配設された前記スパッタカソードで構成される平行平板マグネトロンカソードを備える構成であってもよい。
【００３８】
かかる構成によれば、第２成膜部は、第２成膜位置に基板が配置された場合に、表面側に湾曲磁場空間が形成される前記スパッタカソード（マグネトロンカソード）を、該スパッタカソードが備える第２ターゲットと基板とが対向し、且つ前記第２ターゲットの表面（スパッタ面）と前記基板の被成膜面とが平行となるように配置した、所謂、平行平板マグネトロンカソード（プレーナマグネトロンカソード）を備えるため、前記基板の被成膜面と第２ターゲットの表面とが所定の角度を有するように傾斜配置した場合より、同じ投入電力に対して基板に飛来するスパッタ粒子が増加するため、第２成膜部における成膜速度を速くすることができる。
【００３９】
その結果、第２成膜領域において第２層の形成に必要な時間を短縮でき、それに伴って、基板に必要な膜厚の薄膜を形成する際の成膜行程全体の成膜時間も短縮され、よって、薄膜の生産性の向上を図ることができる。
【００４０】
また、本発明に係るスパッタ装置において、前記第２成膜部は、第２ターゲットの表面が第２成膜位置を向くように前記スパッタカソードを一対並設し、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続されるデュアルマグネトロンカソードを備える構成であってもよい。
【００４１】
かかる構成によれば、第２成膜部は、第２成膜位置に基板が配置された場合に、表面側に湾曲磁場空間が形成される前記スパッタカソード（マグネトロンカソード）を一対（二台で一組として）並設すると共に各スパッタカソードが備える前記第２ターゲットの表面（スパッタ面）と前記基板の被成膜面とが平行若しくは略平行となるように配設し、且つ一対のスパッタカソードにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続される、所謂、デュアルマグネトロンカソードを備える。
【００４２】
このデュアルマグネトロンカソードは、一方のマグネトロンカソードに負の電位が印加されたときに、他方のマグネトロンカソードに正の電位又はアース電位が印加されることで該他方のマグネトロンカソードがアノードの役割を果たし、これによって、負の電位が印加された一方のマグネトロンカソードに備えられる第２ターゲットがスパッタされる。また、他方のマグネトロンカソードに負の電位が印加されたときに、一方のマグネトロンカソードに正の電位又はアース電位が印加されることで該一方のマグネトロンカソードがアノードの役割を果たし、他方のマグネトロンカソードに備えられる第２ターゲットがスパッタされる。
【００４３】
このように一対のマグネトロンカソードへの印加電位を交互に切り換えることにより、第２ターゲット表面の酸化物、窒化物のチャージアップがなくなり、長時間、安定放電が可能になる。そのため、ＳｉＯｘ等絶縁性薄膜の長時間成膜が可能となる。
【００４４】
また、前記同様、マグネトロンカソードへは投入電力を大きくすることができるため、該カソードへの投入電力を大きくすることで高速スパッタリングを行い、第２成膜部における成膜速度を速くすることができる。
【００４５】
その結果、高品質な第２層を形成することができると共に第２層の形成に必要な時間を短縮でき、よって、薄膜の高品質化及び生産性の向上を図ることができる。
【００４６】
また、前記第２成膜部は、第２ターゲットと、該第２ターゲットの表面に磁力線が弧状となるような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段と、前記第２ターゲットを囲むように設けられる筒状補助磁場発生手段とをそれぞれに有する一対の第２複合型カソードを備え、該一対の第２複合型カソードは、第２ターゲットの表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ前記表面が第２ターゲット間の側方に位置する第２成膜位置に向かって傾斜するように配置され、前記一対の第２複合型カソードの一方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第２ターゲット外周部から中心部に向かうように極性が設定される内向湾曲磁場発生手段であり、他方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第２ターゲットの中心部から外周部に向かうように極性が設定される外向湾曲磁場発生手段であり、前記筒状補助磁場発生手段は、磁力線が一方の第２ターゲット周辺から他方の第２ターゲット周辺へ向かい、且つ第２ターゲット間に形成される第２ターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させ、第１成膜部が備える前記一対の第１複合型カソードにおける第１ターゲットの表面同士のなす角よりも、第２ターゲットの表面同士のなす角が大きい一対の前記第２複合型カソードを備える構成であってもよい。
【００４７】
かかる構成によれば、第１成膜部が備える一対の第１複合型カソードにおける第１ターゲットの表面同士のなす角が、第２成膜部が備える一対の第２複合型カソードにおける第２ターゲットの表面同士のなす角よりも小さい（表面同士がより平行に近い）。そのため、第１成膜部においては、第２成膜部よりもスパッタリングによって発生するプラズマや二次電子等の荷電粒子のターゲット間への閉じ込め効果が向上するため、基板側へ飛来する荷電粒子が減少すると共にプラズマによる影響も減少することから、基板に対し低温・低ダメージ成膜が可能となる。
【００４８】
一方、第２成膜部が備える一対の第２複合型カソードにおける第２ターゲットの表面同士のなす角は、第一成膜部が備える一対の第１複合型カソードにおける第１ターゲットの表面同士のなす角よりも大きい（ターゲット表面がより基板方向へ向く）。そのため、第２成膜部においては、第１成膜部よりもスパッタリングによって発生するプラズマや二次電子等の荷電粒子のターゲット間への閉じ込め効果が減少し、基板側に飛来する荷電粒子が増加すると共にプラズマによる影響が増加するため、基板に対しプラズマの影響による温度上昇及び荷電粒子の飛来によるダメージがより加わわり易くなる。しかし、基板側に飛来する第２スパッタ粒子も増加するため、第１成膜部よりも成膜速度は非常に速く（大きく）なる。
【００４９】
そのため、第１成膜部において、上記のようにスパッタリングすることで、基板に所定の厚さまで低温・低ダメージ成膜を行うことができ、初期層（第１層）が成膜（形成）される。その後、真空容器内の圧力等のスパッタ条件を変更することなく、基板を第１成膜部における第１成膜位置から第２成膜部における第２成膜位置へと基板ホルダーによって移動し、第２成膜部において第１成膜部よりも成膜速度が速いスパッタリングを行う。このように、第２成膜部において、成膜速度が速いスパッタリングを行うことで、第１成膜部に比べて基板側に飛来する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、短時間で第２層を形成することができる。
【００５０】
以上より、第１成膜部において、基板上に低温・低ダメージ成膜により初期層が形成されることで、該形成された初期層が保護層として働き、第２成膜部において第２層を形成する際に基板側への二次電子等の荷電粒子の飛来やプラズマの影響等による基板へのダメージを抑制（防御）しつつ、成膜速度の速い成膜（薄膜形成）を行うことができる。さらに、初期層を形成した後、第２層を形成する際に、基板の位置を変更するだけでよく、真空容器内の圧力等の条件変更に時間のかかるスパッタ条件を変更する必要がないことから、必要な膜厚を短時間で成膜できる。特に、複数枚の基板に対して連続して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、上記同様、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を変更する必要はなく、順次、第１及び第２成膜部へ基板を基板ホルダーによって搬送するだけでよいことから、複数枚の基板に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【００５１】
その結果、低温・低ダメージ成膜が必要な基板に対して成膜可能であると共に、複数枚の基板を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。即ち、成膜行程全体の時間短縮ができ、薄膜の生産性の向上を図ることができる。従って、低温・低ダメージ成膜が必要な基板において成膜可能であり、且つ成膜時間の短縮により生産性の向上も図ることができる。
【００５２】
また、前記一対の第１複合カソードは、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続される構成であってもよい。
【００５３】
かかる構成によれば、前記一対の第１複合カソードは、筒状補助磁場発生手段を備えたマグネトロン方式のカソード（マグネトロンカソード）であるため、一方のマグネトロンカソードに負の電位が印加されたときに、他方のマグネトロンカソードに正の電位又はアース電位が印加されることで該他方のマグネトロンカソードがアノードの役割を果たし、これによって、負の電位が印加された一方のマグネトロンカソードに備えられる第１ターゲットがスパッタされる。また、他方のマグネトロンカソードに負の電位が印加されたときに、一方のマグネトロンカソードに正の電位又はアース電位が印加されることで該一方のマグネトロンカソードがアノードの役割を果たし、他方のマグネトロンカソードに備えられる第１ターゲットがスパッタされる。
【００５４】
このように一対のマグネトロンカソードへの印加電位を交互に切り換えることにより、上記同様、第１ターゲット表面の酸化物、窒化物のチャージアップがなくなり、長時間、安定放電が可能になる。そのため、ＳｉＯｘ等絶縁性薄膜の長時間成膜が可能となる。
【００５５】
その結果、高品質な初期層（第１層）を形成することができ、よって、薄膜の高品質化を図ることができる。
【発明の効果】
【００５６】
以上より、本発明によれば、簡単な構成でありながら、低温・低ダメージ成膜が可能であり、且つ複数枚の基板を連続的に成膜処理する際にも生産性の高いスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
【００５８】
図１に示すように、スパッタ装置１は、内部空間Ｓを有する真空容器（チャンバー）２と、被成膜対象物である基板Ｂの被成膜面Ｂ’に成膜するための第１成膜部Ｐ１及び第２成膜部Ｐ２と、基板Ｂを保持した状態で、少なくとも第１成膜部Ｐ１における基板Ｂへの成膜位置である第１成膜位置Ｌ１から、第２成膜部Ｐ２における基板Ｂへの成膜位置である第２成膜位置Ｌ２まで、真空容器２内を移動可能な（矢印Ａ方向）基板ホルダー３とを備える。
【００５９】
また、スパッタ装置１は、第１成膜部Ｐ１にスパッタ電力を供給するための第１スパッタ電力供給用電源４ａと、第２成膜部Ｐ２にスパッタ電力を供給するための第２スパッタ電力供給用電源４ｂと、真空容器２内（内部空間Ｓ）の排気を行うための排気装置５と、真空容器２内にスパッタガスを供給するためのスパッタガス供給装置６とを備える。尚、真空容器２は、基板Ｂ近傍に反応性ガスを供給するための反応性ガス供給装置７を備える場合もある。
【００６０】
真空容器２は、基板ホルダー３側（図中下端側）端部の両側に連絡通路（基板搬送ラインバルブ）８，８’を介して他のプロセス室又はロードロック室９，９’が連接されている。
【００６１】
真空容器２の内部空間Ｓは、第１成膜部Ｐ１を配設するための第１成膜領域Ｆ１と、第２成膜部Ｐ２を配設するための第２成膜領域Ｆ２とで構成され、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ２とが並設されている。
【００６２】
第１成膜部Ｐ１は、第１ターゲット１０ａ，１０ｂをそれぞれ先端に有する一対の第１カソード（第１ターゲットホルダー）１１ａ，１１ｂを備え、該一対の第１カソード１１ａ，１１ｂは、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの表面１０ａ’，１０ｂ’が間隔をおいて互いに対向するように配設されている。
【００６３】
第１カソード１１ａ，１１ｂは、該第１カソード１１ａ，１１ｂの先端部にバッキングプレート１２ａ，１２ｂを介して固定される第１ターゲット１０ａ，１０ｂと、バッキングプレート１２ａ，１２ｂの裏面側（第１ターゲット１０ａ，１０ｂが固定されている面と反対の面側）に配設されると共に第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’側に弧状に湾曲した磁場空間を発生させる第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと、一方の第１カソード１１ａ（１１ｂ）の先端部に外嵌されると共に、他方の第１カソード１１ｂ（１１ａ）の先端部周辺との間に筒状の磁場空間を発生させる第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂと、を備える。
【００６４】
詳細には、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの両対向面１０ａ’，１０ｂ’は、何れも、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂ間の側方位置で、且つ後述する第１成膜部Ｐ１において基板Ｂに成膜する位置である第１成膜位置Ｌ１方向を向いて傾斜するように配設されている。このとき、両対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１、詳細には、両対向面１０ａ’，１０ｂ’に沿う方向に伸びる面のなす角θ１が０°〜６０°となるように配設される。かかる角度（なす角）θ１は、スパッタリングの際に発生するプラズマ及び二次電子等の荷電粒子が基板Ｂの被成膜面Ｂ’に許容量以上のダメージを与えないような小さな角度に設定される。本実施形態において、なす角θ１は、０°〜４５°で、好ましくは、５°〜２０°である。
【００６５】
尚、第１実施形態及び後述の他実施形態において、ターゲット対向面に湾曲磁場空間を発生させるカソードを「マグネトロンカソード」と称し、前記マグネトロンカソードに前記筒状補助磁場発生手段を備えたカソードを「複合型カソード」と称し、また、前記複合型カソードに配置されたターゲットの両対向面が略Ｖ字状となる配置の一対のカソードを「複合Ｖ型カソード」と称することがある。
【００６６】
一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂは、本実施形態においては、何れもインジウム錫合金（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）で構成されている。この第１ターゲット１０ａ，１０ｂは、それぞれの大きさが幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形の板状体に形成されている。そして、この第１ターゲット１０ａ，１０ｂは、真空容器２内の第１成膜部Ｐ１（第１成膜領域Ｆ１）に対向配置され、対向面（スパッタされる面）１０ａ’，１０ｂ’が所定の間隔（ここでは、対向面１０ａ’，１０ｂ’の中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ間距離がｄ１＝１６０ｍｍの間隔）を有して配置されている。
【００６７】
第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂは、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’近傍に磁力線が弧状となるような磁場空間（湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’：図１の矢印Ｗ１，Ｗ１’参照）を発生させる（形成する）ための手段であり、本実施形態においては、永久磁石で構成されている。
【００６８】
第１湾曲磁場発生手段（永久磁石）２０ａ，２０ｂは、フェライト系、ネオジウム系（例えば、ネオジウム、鉄、ボロン）磁石やサマリウム・コバルト系磁石等の強磁性体で構成されており、本実施形態においては、フェライト系磁石で構成されている。
【００６９】
第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂは、図２にも示すように、枠状磁石２１ａ，２１ｂと、該枠状磁石２１ａ，２１ｂと反対の磁極を有する中心磁石２２ａ，２２ｂとが、ヨーク２３ａ，２３ｂに配置されることで形成されている。より詳細には、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂは、正面視矩形の枠状に形成された枠状磁石２１ａ，２１ｂと、その開口中心に位置する正面視矩形状の中心磁石２２ａ，２２ｂとが正面視枠状磁石２１ａ，２１ｂと外周縁が同形状である一定厚さの板状のヨーク２３ａ，２３ｂにそれぞれ固定されることで形成されている（図２（ロ）及び（ハ）参照）。
【００７０】
そして、一方の第１湾曲磁場発生手段２０ａは、バッキングプレート１２ａ側端部（ヨーク２３ａ側端部）において、枠状磁石２１ａがＮ極（Ｓ極）で中心磁石２２ａがＳ極（Ｎ極）となるようにバッキングプレート１２ａの裏面に配置され、他方の第１湾曲磁場発生手段２０ｂは、バッキングプレート１２ｂ側端部（ヨーク２３ｂ側端部）において、枠状磁石２１ｂがＳ極（Ｎ極）で中心磁石２２ｂがＮ極（Ｓ極）となるようにバッキングプレート１２ｂの裏面に配置されている。このようにして、一方の第１ターゲット１０ａには、磁力線が該第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’の外周部から中心部に向かって弧状となるような内向湾曲磁場空間Ｗ１が形成され、他方の第１ターゲット１０ｂには、磁力線が該第１ターゲット表面（対向面）１０ｂ’の中心部から外周部に向かって弧状となるような外向湾曲磁場空間Ｗ１’が形成される。尚、内向湾曲磁場空間Ｗ１と外向湾曲磁場空間Ｗ１’とを併せて、単に、「湾曲磁場空間Ｗ」と称する場合がある。
【００７１】
第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと同様に永久磁石で形成されており、図３にも示すように、第１カソード（ターゲットホルダー）１１ａ，１１ｂ先端部の外周に沿うような（外嵌可能な）角筒状に形成されている。本実施形態においては、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、ネオジウム系のネオジウム・鉄・ボロン磁石等で構成され、正面視矩形の枠状に形成されると共に前後方向に沿った周壁の厚みが一定（図３（ロ）及び（ハ）参照）となるような角筒状に形成されている。そして、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを構成する周壁の厚みは、天壁３１が一番薄く、次いで側壁３２，３２が薄く、後述のように、第１カソード１１ａ，１１ｂに外嵌した際に基板Ｂ側となる底壁３３が最も厚くなるように形成されている。尚、本実施形態においては、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、角筒状に形成されているが、円筒形状等であってもよく、第１ターゲット１０ａ，１０ｂを囲むように配置されていればよい。
【００７２】
この周壁の厚みは、一対の第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂの先端の対応する部分同士の中間位置における磁場強度が一定となるよう、その厚みが設定されている。従って、両対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１の値によって、厚みの差が変化する。そのため、前記なす角θ１の値が大きくなる場合には、側壁３２，３２の厚みが天壁３１から底壁３３に向かって徐々に厚くなるように設定される場合もある（図３（イ）の点線参照）。
【００７３】
そして、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、先端側の磁極が第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂの枠状磁石２１ａ，２１ｂと同じとなるように、第１カソード１１ａ，１１ｂの先端側外周に外嵌するように配置されている（図３（ニ）参照）。このように配置することで、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ間に形成される空間（ターゲット間空間）Ｋ１を筒状に囲うと共に、磁力線の向きが前記一方の第１ターゲット１０ａから他方の第１ターゲット１０ｂへ向かうような筒状補助磁場空間ｔ１が形成される（図１の矢印ｔ１参照）。
【００７４】
第２成膜部Ｐ２は、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂをそれぞれ先端に有する一対の第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１ａ，１１１ｂを備え、該一対の第２カソード１１１ａ，１１１ｂは、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの表面１１０ａ’，１１０ｂ’が間隔をおいて互いに対向するように配設されている。
【００７５】
第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１ａ，１１１ｂは、第１成膜部Ｐ１における第１カソード１１ａ，１１ｂと同様に、第２カソード１１１ａ，１１１ｂの先端部にバッキングプレート１１２ａ，１１２ｂを介して固定される第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂと、バッキングプレート１１２ａ，１１２ｂの裏面側に配設されると共に第２ターゲット表面（対向面）１１０ａ’，１１０ｂ’側に弧状に湾曲した磁場空間を発生させる第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂと、一方の第２カソード１１１ａ（１１１ｂ）の先端部に外嵌されると共に他方の第２カソード１１１ｂ（１１１ａ）の先端部周辺との間に筒状の磁場空間を発生させる第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂと、を備える。
【００７６】
詳細には、一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの両対向面１１０ａ’，１１０ｂ’は、何れも、一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂ間の側方位置で、且つ後述する第２成膜部Ｐ２において基板Ｂに成膜する位置である第２成膜位置Ｌ２を向いて傾斜するように配設されている。このとき、両対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２が、４５°〜１８０°且つ第１ターゲット１０ａ，１０ｂの両対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１よりも大きな値（即ち、θ１＜θ２）となるように配設（設定）される。かかる角度（なす角）θ２は、スパッタリングした際に、なす角θ１よりも、基板Ｂ側へのプラズマの影響及び基板Ｂ側に飛来する二次電子等の荷電粒子が増加するが、成膜速度がなす角θ１の場合よりも速くなるような角度であって、６０°〜１２０°（θ１が５°〜２０°且つθ１＜θ２の場合）がより好ましく、本実施形態においては、４５°（θ１が２０°の場合）である。
【００７７】
一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂは、本実施形態においては、第１成膜部Ｐ１における一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂ同様、何れもインジウム錫合金（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）で構成されている。また、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの大きさも第１ターゲット１０ａ，１０ｂ同様に幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形の板状体に形成されている。そして、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂは、真空容器２内の第２成膜部Ｐ２（第２成膜領域Ｆ２）に対向配置され、対向面（スパッタされる面）１１０ａ’，１１０ｂ’が所定の間隔（ここでは、対向面１１０ａ’，１１０ｂ’の中心Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ間距離が図中ｄ２＝１６０ｍｍ（＝ｄ１）の間隔）を有して配置されている。尚、本実施形態においては、第１ターゲット１０ａ，１０ｂと第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂとが同一形状となるように構成されているが、これに限定される必要はなく、大きさ若しくは形状が互いに相違してもよい。また、本実施形態においては、ｄ１＝ｄ２となるように第１及び第２ターゲット１０ａ，１０ｂ，１１０ａ，１１０ｂが第１及び第２カソード１１ａ，１１ｂ，１１１ａ，１１１ｂによって第１及び第２成膜領域Ｆ１，Ｆ２にそれぞれ配置されているが、ｄ１とｄ２とが異なる距離となるよう、配置されてもよい。
【００７８】
第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂは、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’近傍に磁力線が弧状となるような磁場空間（湾曲磁場空間Ｗ２，Ｗ２’：図１の矢印Ｗ２，Ｗ２’参照）を発生させる（形成する）ための手段であり、本実施形態においては、永久磁石で構成されている。
【００７９】
第２湾曲磁場発生手段（永久磁石）１２０ａ，１２０ｂも、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと同様、フェライト系、ネオジウム系磁石やサマリウム・コバルト系磁石等の強磁性体で構成されており、本実施形態においては、フェライト系磁石で構成されている。
【００８０】
第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂは、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと同様の構成であり、枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと、該枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと反対の磁極を有する中心磁石１２２ａ，１２２ｂとが、ヨーク１２３ａ，１２３ｂに配置されることで形成されている。より詳細には、第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂは、正面視矩形の枠状に形成された枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと、その開口中心に位置する正面視矩形状の中心磁石１２２ａ，１２２ｂとが正面視枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと外周縁が同形状である一定厚さの板状のヨーク１２３ａ，１２３ｂにそれぞれ固定されることで形成されている。
【００８１】
そして、一方の第２湾曲磁場発生手段１２０ａは、バッキングプレート１１２ａ側端部（ヨーク１２３ａ側端部）において、枠状磁石１２１ａがＮ極（Ｓ極）で中心磁石１２２ａがＳ極（Ｎ極）となるようにバッキングプレート１１２ａの裏面に配置され、他方の第２湾曲磁場発生手段１２０ｂは、バッキングプレート１１２ｂ側端部（ヨーク１２３ｂ側端部）において、枠状磁石１２１ｂがＳ極（Ｎ極）で中心磁石１２２ｂがＮ極（Ｓ極）となるようにバッキングプレート１１２ｂの裏面に配置されている。このようにして、一方の第２ターゲット１１０ａには、磁力線が該第２ターゲット表面（対向面）１１０ａ’の外周部から中心部に向かって弧状となるような内向湾曲磁場空間Ｗ２が形成され、他方の第２ターゲット１１０ｂには、磁力線が該第２ターゲット表面（対向面）１１０ｂ’の中心部から外周部に向かって弧状となるような外向湾曲磁場空間Ｗ２’が形成される。
【００８２】
第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂは、第１成膜部Ｐ１における第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂと同様に永久磁石で形成され、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂと同様の構成であり、第２カソード（ターゲットホルダー）１１１ａ，１１１ｂ先端部の外周に沿うような（外嵌可能な）角筒状に形成されている。本実施形態においては、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂは、ネオジウム系のネオジウム・鉄・ボロン磁石等で構成され、正面視矩形の枠状に形成されると共に前後方向に沿った周壁の厚みが一定となるような角筒状に形成されている。そして、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂを構成する周壁の厚みは、天壁が一番薄く、次いで側壁が薄く、底壁が最も厚くなるように形成されている。尚、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂは、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂと同様に、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂを囲むように配置されていれば角筒状でなく、他の形状であってもよい。
【００８３】
この周壁の厚みは、第１成膜部Ｐ１における一対の第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂと同様に、一対の第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂの先端の対応する部分同士の中間位置における磁場強度が一定となるよう、その厚みが設定されている。
【００８４】
そして、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂは、先端側の磁極が第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂの枠状磁石１２１ａ，１２１ｂと同じとなるように、第２カソード１１１ａ，１１１ｂの先端側外周に外嵌するように配置されている。このように配置することで、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂ間に形成される空間（ターゲット間空間）Ｋ２を筒状に囲うと共に、磁力線の向きが前記一方の第２ターゲット１１０ａから他方の第２ターゲット１１０ｂへ向かうような筒状補助磁場空間ｔ２が形成される（図１の矢印ｔ２参照）。
【００８５】
以上のように、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ２とは、一対のターゲット１０ａ，１０ｂ（１１１ａ，１１１ｂ）の両対向面１０ａ’，１０ｂ’（１１０ａ’，１１０ｂ’）のなす角θ１（θ２）以外は、同一の構成である。このような構成の第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ２とが真空容器２内に並設されている。詳細には、第１成膜部Ｐ１の第１カソード１１ａ，１１ｂと第２成膜部Ｐ２の第２カソード１１１ａ，１１１ｂとが真空容器２内に一列となるように並設されている。より詳細には、各第１及び第２ターゲット１０ａ，１０ｂ，１１０ａ，１１０ｂの中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂが同一線上に位置し、且つ、傾斜して対向配置された一対のターゲット１０ａ，１０ｂ（１１１ａ，１１１ｂ）の後述する第１中央面Ｃ１と第２中央面Ｃ２とが平行若しくは略平行となるように並設されている。
【００８６】
第１スパッタ電力供給用電源４ａは、ＤＣの定電力若しくは定電流を印加可能な電源であり、接地電位（アース電位）にある真空容器２を陽極（アノード）とし、第１ターゲット１０ａ，１０ｂを陰極（カソード）としてスパッタ電力を供給するものである。また、第２スパッタ電力供給用電源４ｂは、ＤＣの定電力若しくは定電流を印加可能な電源であり、接地電位（アース電位）にある真空容器２を陽極（アノード）とし、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂを陰極（カソード）としてスパッタ電力を供給するものである。
【００８７】
尚、本実施形態において、第１及び第２スパッタ電力供給用電源４ａ，４ｂは、共にＤＣの定電力を印加可能な電源としているが、これに限定される必要はない。即ち、スパッタ電力供給用電源４ａ，４ｂは、ターゲットの材質と製作する薄膜の種類（金属膜、合金膜、化合物膜等）によって適宜変更可能である。変更可能な電源としては、ＲＦ電源、ＭＦ電源等があり、ＤＣ電源にＲＦ電源を重畳して用いることも可能である。また、各カソードにそれぞれＤＣ電源又はＲＦ電源を各１台ずつ接続してもよい。さらに、第１及び第２スパッタ電力供給用電源４ａ，４ｂは、同一種類の電源である必要はなく、互いに異なる種類の電源であってもよい。
【００８８】
基板ホルダー３は、基板Ｂを保持すると共にその状態（保持状態）で、少なくとも第１成膜部Ｐ１から第２成膜部Ｐ２まで、詳細には、第１成膜部Ｐ１において基板Ｂが成膜される位置である第１成膜位置Ｌ１から、第２成膜部Ｐ２において基板Ｂが成膜される位置である第２成膜位置Ｌ２まで移動可能な移動手段（図示せず）を備える。また、前記移動手段によって基板ホルダー３が移動する際、第１及び第２成膜位置Ｌ１，Ｌ２においては、基板ホルダー３は、保持した基板Ｂの被成膜面Ｂ’が第１成膜部Ｐ１の一対の第１カソード１１ａ，１１ｂ、第２成膜部Ｐ２の一対の第２カソード１１１ａ，１１１ｂ方向をそれぞれ向くように移動する。
【００８９】
本実施形態の場合、基板ホルダー３は、真空容器２の一方側の他のプロセス室（ロードロック室）９から基板Ｂを真空容器２内に搬入し、第１及び第２成膜部Ｐ１，Ｐ２において被成膜面Ｂ’に成膜した後、他方側の他のプロセス室（ロードロック室）９’へ基板Ｂを搬出する。そのため、基板ホルダー３は、真空容器２の内部空間Ｓを、第１成膜領域Ｆ１から第２成膜領域Ｆ２方向へ横断するように、一方側の他のプロセス室９と他方側の他のプロセス室９’とを結ぶ線上を移動する。
【００９０】
第１成膜位置Ｌ１及び第２成膜位置Ｌ２は、真空容器２の両側部に連接された他のプロセス室９，９’をそれぞれ結ぶ線上に位置（存在）する。詳細には、第１成膜位置Ｌ１は、基板Ｂを保持した基板ホルダー３が配置された場合、基板Ｂの被成膜面Ｂ’が、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ間の中央を向くと共に、対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１を２等分する面（第１中央面）Ｃ１と直交し、且つ第１ターゲット１０ａ，１０ｂの両対向面１０ａ’，１０ｂ’の中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂを結ぶ直線（Ｔ１−Ｔ１線）と被成膜面Ｂ’中央との最短距離がｅ１＝１７５ｍｍとなるような位置である。
【００９１】
また、第２成膜位置Ｌ２は、基板Ｂを保持した基板ホルダー３が配置された場合、基板Ｂの被成膜面Ｂ’が、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂ間の中央を向くと共に、対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２を２等分する面（第２中央面）Ｃ２と直交し、且つ第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの両対向面１１０ａ’，１１０ｂ’の中心Ｔ２ａ，Ｔ２ｂを結ぶ直線（Ｔ２−Ｔ２線）と被成膜面Ｂ’中央との最短距離がｅ２＝１７５ｍｍ（＝ｅ１）となるような位置である。
【００９２】
排気装置５は、真空容器２内を排気できるように真空容器２に接続され、真空容器２内を排気することで内部空間Ｓの圧力を下げるために用いられる。
【００９３】
スパッタガス供給装置６は、ターゲット間に放電用ガス（スパッタガス）を供給するために真空容器２に接続されている。スパッタガス供給装置６は、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの近傍に配置される不活性ガス（本実施形態においては、アルゴン（Ａｒ）ガス）を供給するための第１不活性ガス導入パイプ６’と第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの近傍に配置される第２不活性ガス導入パイプ６”とを含んでいる。尚、スパッタガス供給装置６は、不活性ガスを第１不活性ガス導入パイプ６’及び第２不活性ガス導入パイプ６”の両方へ供給することができると共に不活性ガスを第１不活性ガス導入パイプ６’又は第２不活性ガス導入パイプ６”のどちらか一方だけへ切換可能に供給することもできる。
【００９４】
また、第１成膜位置Ｌ１及び第２成膜位置Ｌ２それぞれの近傍には、酸化物、窒化物等の誘電体薄膜を製作するために、反応性ガス供給装置７と、該反応性ガス供給装置７からＯ2、Ｎ2等の反応性ガスを第１成膜位置Ｌ１に向かって導入する第１反応性ガス導入パイプ７’，７’及び第２成膜位置Ｌ２に向かって導入する第２反応性ガス供給パイプ７”，７”とを配設することも可能である。尚、反応性ガス供給装置７は、反応性ガスを第１反応性ガス導入パイプ７’，７’及び第２反応性ガス導入パイプ７”，７”の両方へ供給することができると共に、反応性ガスを第１反応性ガス導入パイプ７’，７’又は第２反応性ガス導入パイプ７”，７”のどちらか一方だけへ切換可能に供給することができる。
【００９５】
基板Ｂは、その被成膜面Ｂ’上に薄膜が形成される被成膜対象物である。本実施形態において、通常、スパッタリングを行う基板Ｂの大きさとターゲット１０ａ，１０ｂ寸法との関係は、要求される基板面（被成膜面）Ｂ’内の膜厚分布均一性に関係する。膜厚分布均一性が膜厚分布±１０％以内程度の場合、基板Ｂにおけるターゲット１０ａ，１０ｂの長手方向の長さである基板幅ＳW(ｍｍ）と、ターゲット１０ａ，１０ｂにおける基板Ｂの幅方向の長さである長手方向寸法ＴL（ｍｍ）との関係は、ＳW≦ＴL×０．６〜０．７で示される。従って、本実施形態に係るスパッタ装置１においては、幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形ターゲットを使用していることから、基板Ｂ寸法は、上記関係より、基板幅ＳWが２００ｍｍ程度の大きさの基板Ｂに対して成膜可能である。また、スパッタ装置１は、基板通過成膜の（図１における左右方向に基板Ｂを搬送しつつ、スパッタリングする）装置構成から、基板Ｂの長さは、装置寸法の制約（制限）はあるが、基板幅以上の大きさまで成膜可能である。例えば、本実施形態においては、幅２００ｍｍ×長さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍ×長さ２５０ｍｍ、又は幅２００ｍｍ×長さ３００ｍｍの大きさの基板Ｂに対して、膜厚分布±１０％以内で成膜可能である。この時、スパッタリングにより被成膜面Ｂ’に薄膜を形成する基板Ｂとしては、有機ＥＬ素子、有機薄膜半導体等の低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂが用いられる。
【００９６】
尚、本実施形態においては、基板Ｂの幅は、ターゲット１０ａ，１０ｂの長手方向に沿った方向の長さとし、基板Ｂの長さは、ターゲット１０ａ，１０ｂの長手方向と直交する方向（図１における左右方向）の長さとする。
【００９７】
また、本実施形態において、スパッタリングにより被成膜面Ｂ’に薄膜を形成する基板Ｂとしては、有機ＥＬ素子、有機半導体等の低温・低ダメージ成膜が必要とされる基板を用いることができる。
【００９８】
第１実施形態に係るスパッタ装置１は、以上の構成からなり、次に、スパッタ装置１における薄膜形成の動作について説明する。
【００９９】
基板Ｂにおける被成膜面Ｂ’への薄膜形成にあたり、本実施形態においては、低温・低ダメージ成膜可能な（成膜速度が遅い）スパッタリングにより初期層（第１層）を形成した後、成膜速度を速くしたスパッタリングによって第２層を形成することで被成膜面Ｂ’上に必要な膜厚の薄膜が形成される。以下、詳細に説明する。尚、初期層（第１層）と第２層とは、形成する薄膜の膜厚方向において、成膜速度が異なる部分を仮想面によって分けて説明しているだけであって、膜厚方向において、薄膜が層として分かれているのではなく、連続した一体の薄膜として形成されている。
【０１００】
先ず、初期層を形成するに際し、基板Ｂを基板ホルダー３に保持させ、その状態で基板ホルダー３を第１成膜位置Ｌ１（図１の実線で描かれた基板Ｂ及び基板ホルダー３の位置）に配置する。
【０１０１】
次に、排気装置５により真空容器（チャンバー）２内を排気する。その後、スパッタガス供給装置６により第１不活性ガス導入パイプ６’及び第２不活性ガス導入パイプ６”からアルゴンガス（Ａｒ）を導入して所定のスパッタ操作圧力（ここでは、０．４Ｐａ）とする。
【０１０２】
そして、第１スパッタ電力供給用電源４ａによって第１ターゲット１０ａ，１０ｂにスパッタ電力を供給する。この時、永久磁石によって第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂ及び第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが構成されていることから、第１湾曲磁場発生手段２０ａ，２０ｂによって第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’にそれぞれ第１湾曲磁場空間（第１内向及び外向湾曲磁場空間）Ｗ１，Ｗ１’が形成されており、さらに、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂにより該第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’間に形成される柱状の空間Ｋ１を囲む（包む）ように筒状の補助磁場空間ｔ１が形成されている。
【０１０３】
すると、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’内には、プラズマが形成され、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’がスパッタされて、（第１）スパッタ粒子が飛散する。そして、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマや飛び出した二次電子等の荷電粒子は、第１筒状補助磁場空間ｔ１によって、該第１筒状補助磁場空間ｔ１に囲まれた空間（第１ターゲット間空間）Ｋ１内に閉じ込められる。
【０１０４】
こうして、第１ターゲット１０ａ，１０ｂのスパッタ面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’から飛び出した（叩き出された）スパッタ粒子（第１スパッタ粒子）を、前記第１ターゲット間空間Ｋ１の側方位置（第１成膜位置Ｌ１）において、該第１ターゲット間空間Ｋ１に被成膜面Ｂ’が向くように基板ホルダー３によって配置されている基板Ｂに付着させて薄膜（薄膜の初期層）が形成される。
【０１０５】
このとき、一般に、一対のターゲットを対向するように配置して行うスパッタリングにおいては、ターゲットの中心間距離が同一であれば、一対のターゲットの対向面のなす角θが小さいほど（対向面同士が平行に近づくほど）、ターゲット間空間の磁場強度が大きく（強く）なることから、基板側に飛来する二次電子等の荷電粒子が減少すると共にプラズマのターゲット間空間への閉じ込め効果も向上する。しかし、両対向面が平行に近づくことから、基板側に飛来するスパッタ粒子も減少する。そのため、基板に対し低温・低ダメージ成膜が可能となるが、基板に形成される薄膜の成膜速度が遅く（小さく）なる。
【０１０６】
一方、一対のターゲットの対向面のなす角θが大きいほど（対向面が基板方向へ向くほど）、対向面の基板側端部間の距離が大きくなり、かかる部分のターゲット間空間の磁場強度が小さく（弱く）なるため、かかる磁場強度が小さくなった部分からプラズマや二次電子等の荷電粒子が飛び出しやすくなり、基板側に飛来する二次電子等の荷電粒子が増加すると共にプラズマのターゲット間空間への閉じ込め効果が悪くなる。しかし、対向面が基板方向に向いていることから、基板に到達するスパッタ粒子も増加するため、基板Ｂの温度上昇及び基板に対する荷電粒子によるダメージが、なす角θが小さいときよりも増加するが成膜速度は大きくなる。
【０１０７】
そのため、上記のように、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１は、スパッタリングの際に、プラズマ及び二次電子等の荷電粒子が基板Ｂに許容量以上のダメージを与えないような平行に近い（小さな）角度に設定され、そうすることで、第１ターゲット間空間Ｋ１へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果を良好にすることができる。
【０１０８】
さらに、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが第１カソード１１ａ，１１ｂに配置されていることで、第１ターゲット間空間Ｋ１の外側には、第１筒状補助磁場空間ｔ１が形成される。そのため、第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’と基板Ｂとの間に第１筒状補助磁場空間ｔ１が形成され、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマは、第１筒状補助磁場空間ｔ１によって閉じ込められ（基板Ｂ側へはみ出すのを妨げられ）て、該プラズマによる基板Ｂへの影響をさらに減少させることができる。
【０１０９】
また、前記第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’から基板Ｂ側に飛び出してくる二次電子等の荷電粒子も、前記第１筒状補助磁場空間ｔ１が第１ターゲット間空間Ｋ１を囲うと共に、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’と基板Ｂとの間に形成されているため、第１ターゲット間空間Ｋ１内への荷電粒子の閉じ込め効果が大きくなる。即ち、荷電粒子の第１ターゲット間空間Ｋ１内からの基板Ｂ側への飛び出しがさらに減少する。
【０１１０】
また、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、厚みの大きい底壁３３，３３が一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂにおける互いに対向する面同士の距離が大きくなる側（基板Ｂ側）となるよう、配置されていることから、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂ近傍における磁場強度は、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂにおける互いに対向する面同士の距離が大きくなるに従って強くなる。
【０１１１】
これは、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの周縁に沿って配置されている第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂ近傍における磁場強度が全て同じ磁場強度であれば、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの互いに対向する対向面（スパッタ面）１０ａ’，１０ｂ’が前記基板Ｂの成膜面Ｂ’に向くように傾斜させてそれぞれ配置された際に（なす角θ＞０°の場合に）、一方の第１ターゲット１０ａから他方の第１ターゲット１０ｂまでの中間点の磁場強度は、対向する面同士の距離が大きくなるに従って弱くなる。そのため、この磁場強度が小さくなった部分（基板Ｂ側）からプラズマがはみ出し、また、二次電子等の荷電粒子が飛び出してしまうことで基板Ｂにダメージが加わる。
【０１１２】
しかし、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂが上記構成であれば、前記対向する面同士の距離が大きくなるに従って第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂ近傍における磁場強度が大きくなるように設定されているため、前記中間点における磁場強度は、常に一定の磁場強度を得ることができる。
【０１１３】
従って、基板Ｂ側（第１成膜位置Ｌ１側）に傾斜させて配置した（所謂、Ｖ型対向配置の）第１ターゲット１０ａ，１０ｂであっても、対向面１０ａ’，１０ｂ’の距離が大きくなったところからのプラズマのはみ出しや二次電子等の荷電粒子が飛び出すことを効果的に抑制でき、ターゲット間のプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果が良好となる。
【０１１４】
尚、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂは、アース電位、マイナス電位、プラス電位、フローティング（電気的に絶縁状態）の何れかに設定されていてもよく、或いは、アース電位とマイナス電位、又はアース電位とプラス電位を時間的に交互に切り換えように設定されていてもよい。第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂの電位を上記の何れかに設定することで、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えていない一対のマグネトロンカソードを、ターゲットの対向面が基板側に傾斜するように配置したＶ型対向配置のマグネトロンスパッタ装置（従来のマグネトロンスパッタ装置）よりも放電電圧の低電圧化が実現できる。
【０１１５】
以上より、第１成膜部Ｐ１においては、第１ターゲット間空間Ｋ１への、スパッタリングにより発生するプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果が極めて良好な状態でスパッタリングを行うことができる。そのため、基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、プラズマの影響及びスパッタ面１０ａ’，１０ｂ’から飛来する二次電子等の荷電粒子による影響を極めて小さくすることができ、低温・低ダメージ成膜による薄膜の初期層の形成を行うことができる。本実施形態において、初期層は、１０〜２０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜される。
【０１１６】
次に、第２層を成膜するが、その前に第１成膜部Ｐ１におけるスパッタリングを停止する。このスパッタリング停止後、基板ホルダー３を、被成膜面Ｂ’に初期層が成膜された基板Ｂを保持した状態で、第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ２まで移動手段によって移動させる。基板ホルダー３が第２成膜位置Ｌ２に移動後、第２成膜部Ｐ２において、第２層を成膜するためにスパッタリングを開始する。このとき、真空容器２内の気圧等のスパッタ条件は変更する必要がないため、基板ホルダー３が第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ２に移動後、直ぐに第２成膜位置Ｌ２において、スパッタリングを開始することができる。
【０１１７】
第２成膜部Ｐ２おいて、第１成膜部Ｐ１と同に、第２スパッタ電力供給用電源４ｂによって第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂにスパッタ電力を供給する。この時、永久磁石によって第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂ及び第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂが構成されていることから、第２湾曲磁場発生手段１２０ａ，１２０ｂによって第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’にそれぞれ第２湾曲磁場空間（第２内向及び外向湾曲磁場空間）Ｗ２，Ｗ２’が形成されており、さらに、第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂにより該第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’間に形成される柱状の空間Ｋ２を囲む（包む）ように筒状の補助磁場空間ｔ２が形成されている。
【０１１８】
すると、第２湾曲磁場空間Ｗ２，Ｗ２’内には、プラズマが形成され、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’がスパッタされて、（第２）スパッタ粒子が飛散する。そして、該第２湾曲磁場空間Ｗ２，Ｗ２’からはみ出したプラズマや飛び出した二次電子等の荷電粒子は、第２筒状補助磁場空間ｔ２によって、該第２補助磁場空間ｔ２に囲まれた空間（第２ターゲット間空間）Ｋ２内に閉じ込められる。
【０１１９】
こうして、第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂのスパッタ面（対向面）１１０ａ’，１１０ｂ’から飛び出した（叩き出された）スパッタ粒子（第二スパッタ粒子）を、前記第２ターゲット間空間Ｋ２の側方位置（第２成膜位置Ｌ２）において、該第２ターゲット間空間Ｋ２に被成膜面Ｂ’が向くように基板ホルダー３によって配置されている基板Ｂに付着させて薄膜（薄膜の第２層）が形成される。
【０１２０】
このとき、第２成膜部Ｐ２における一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの両対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２は、第１成膜部Ｆ１におけるなす角θ１よりも大きな角度、即ち、より対向面１１０ａ’，１１０ｂ’が基板Ｂ側に向いているため、基板Ｂへのプラズマの影響及び飛来する荷電粒子の量が増加する。
【０１２１】
しかし、上記のように、対向面１１０ａ’，１１０ｂ’がより基板Ｂ側に向いていることから、スパッタ面（対向面）１１０ａ’，１１０ｂ’がスパッタされて飛散する（第２）スパッタ粒子が基板Ｂ（被成膜面Ｂ’）へ到達する量も増加するため、成膜速度が速くなる。
【０１２２】
このようにして、第２成膜部Ｐ２においては、初期層の成膜時よりも成膜速度を速くして、第２層を初期層の上に形成する。本実施形態においては、第２層は、１００〜１５０ｎｍ程度の膜厚に成膜する。
【０１２３】
このように、被成膜面Ｂ’に初期層（第１層）と第２層とを、一対のターゲットの対向面のなす角θを変更することで成膜速度を変えた第１成膜部Ｐ１（対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θ１）と第２成膜部Ｐ２（対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２）とで順に成膜した場合、なす角がθ１＜θ２で、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ及び第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂへの投入電力が同じであれば、第２層成膜時の成膜速度を第１層成膜時の成膜速度に比べ約２０％〜５０％増加させることができる。また、さらに、なす角θ２での第２カソード１１１ａ，１１１ｂへの投入電力を増加させることで、２倍以上の成膜速度を実現することができる。
【０１２４】
以上より、第１成膜領域Ｆ１の第１成膜部Ｐ１において、第１カソード１１ａ，１１ｂの先端部外側に外嵌するよう、第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えることで、一方の第１ターゲット１０ａ周辺から他方の第１ターゲット１０ｂ周辺までを筒状に結び、磁力線が一方の第１ターゲット１０ａ周辺から他方の第１ターゲット１０ｂ周辺へ向くような第１筒状補助磁場空間ｔ１が形成されるため、スパッタリングの際に第１ターゲット対向面１０ａ’，１０ｂ’上の第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’内からはみ出したプラズマ及び飛び出してくる二次電子等の荷電粒子は、該第１筒状補助磁場空間ｔ１内に閉じ込められる。
【０１２５】
即ち、筒状の第１筒状補助磁場空間ｔ１の両端を、対向面１０ａ’，１０ｂ’を内側にした第１ターゲット１０ａ，１０ｂでそれぞれ蓋をしたような配置となるため、第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマが第１筒状補助磁場空間ｔ１によって閉じ込められ（基板側へはみ出すのを妨げられ）て、該プラズマ等による基板Ｂへの影響を減少させることができる。
【０１２６】
また、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’から基板Ｂ側に飛び出してくる二次電子等の荷電粒子も、第１筒状補助磁場空間ｔ１内への前記基板Ｂ側に飛び出してくる荷電粒子の閉じ込めを行うことができ、基板Ｂへ到達する荷電粒子が減少する。
【０１２７】
また、第１カソード１１ａ，１１ｂは、マグネトロンカソードの先端部外周に第１筒状補助磁場発生手段３０ａ，３０ｂを備えた複合型カソードであるため、マグネトロンカソードと同様に、スパッタリングの際に第１カソード（複合型カソード）１１ａ，１１ｂへ投入する電流値を大きくしても、対向ターゲット型カソードの様に、プラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。
【０１２８】
さらに、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’よりも第１筒状補助磁場空間ｔ１の方が磁場強度が大きいことから、対向面１０ａ’，１０ｂ’近傍における磁場強度は、第１ターゲット１０ａ，１０ｂの中心側が弱く、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ周辺部が最も強くなるような磁場分布を得ることができ、第１筒状補助磁場空間ｔ１内への湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマの閉じ込め効果、及び飛び出した二次電子等の荷電粒子の閉じ込め効果がより良好となる。
【０１２９】
そのため、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの中心間距離を短くすることなく、被成膜対象である基板Ｂへのプラズマの影響及びスパッタ面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’から飛来する二次電子等の荷電粒子による影響を極めて小さくすることができる。また、膜質が第１筒状補助磁場空間ｔ１を発生させないスパッタリングにより形成される薄膜の膜質と同程度であれば、前記一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θをより大きくすることができる。
【０１３０】
従って、第１成膜部Ｐ１において、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが小さい角度θ１に設定された第１カソード（複合Ｖ型カソード）１１ａ，１１ｂを用いてスパッタリングすることで、スパッタリングにより発生するプラズマ及び荷電粒子の第１ターゲット間空間Ｋ１への閉じ込め効果が非常に向上する。そのため、成膜速度は遅いが、基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、低温・低ダメージ成膜を行うことができ、所定の厚さの初期層（第１層）を形成することができる。
【０１３１】
そして、真空容器２内の圧力等の条件変更に時間のかかるスパッタ条件を変更することなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１の第１成膜位置Ｌ１から第２成膜部Ｐ２の第２成膜位置Ｌ２に移動させることで、第２成膜部において、一対の第２ターゲット１１０ａ，１１０ｂの対向面１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θが、θ１より大きなθ２に設定された第２カソード１１１ａ，１１１ｂを用いてスパッタリングすることで、基板Ｂ側に飛来する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、成膜速度を速くして短時間で第２層を成膜（形成）することができる。
【０１３２】
このように、第１成膜部Ｐ１において、低温・低ダメージ成膜により基板Ｂに初期層が形成されることで、該形成された初期層が保護層として働くため、第２成膜部Ｐ２において、成膜時間を短縮するために基板Ｂ側へのプラズマの影響や二次電子等の荷電粒子の飛来が増加するが成膜速度を速くした成膜を行っても、前記初期層（保護層）が該プラズマの影響や二次電子等の荷電粒子による基板Ｂへのダメージを抑制しつつ成膜することができる。さらに、初期層成膜後から第２層を成膜する際に、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件を変更する必要がなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１から第２成膜位置Ｐ２へ移動させるだけでよいことから成膜時間（成膜行程全体の時間）の短縮を図ることができる。特に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対して連続して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を基板Ｂ毎に変更する必要はなく、一定の前記スパッタ条件の状態で、基板Ｂ，Ｂ，…を、順次、第１及び第２成膜部へ基板ホルダー３によって次々に搬送するだけでよいことから、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【０１３３】
その結果、低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂに対して成膜可能であると共に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。
【０１３４】
次に、本発明の第２実施形態について、図４を参照しつつ説明する。尚、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、図４において同一符号を用いて示すと共に説明を一部省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
【０１３５】
スパッタ装置１’は、内部空間Ｓを有する真空容器（チャンバー）２と、被成膜対象物である基板Ｂの被成膜面Ｂ’に成膜するための第１成膜部Ｐ１及び第２成膜部Ｐ’２と、基板Ｂを保持した状態で、少なくとも第１成膜部Ｐ１における基板Ｂへの成膜位置である第１成膜位置Ｌ１から、第２成膜部Ｐ’２における基板Ｂへの成膜位置である第２成膜位置Ｌ’２まで、真空容器２内を移動可能な（矢印Ａ）基板ホルダー３とを備える。
【０１３６】
また、スパッタ装置１’は、第１成膜部Ｐ１にスパッタ電力を供給するための第１スパッタ電力供給用電源４ａと、第２成膜部Ｐ’２にスパッタ電力を供給するための第２スパッタ電力供給用電源４’ｂと、真空容器２内（内部空間Ｓ）の排気を行うための排気装置５と、真空容器２内にスパッタガスを供給するためのスパッタガス供給装置６とを備える。尚、真空容器２は、基板Ｂ近傍に反応性ガスを供給するための反応性ガス供給装置７を備える場合もある。
【０１３７】
真空容器２は、基板ホルダー３側（図中下端側）端部の両側に連絡通路（基板搬送ラインバルブ）８，８’を介して他のプロセス室又はロードロック室９，９’が連接されている。
【０１３８】
真空容器２の内部空間Ｓは、第１成膜部Ｐ１を配設するための第１成膜領域Ｆ１と、第２成膜部Ｐ’２を配設するための第２成膜領域Ｆ２とで構成され、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ’２とが並設されている。
【０１３９】
第２成膜部Ｐ’２は、第２ターゲット１１０’を先端に有する第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１’を備え、該第２カソード１１１’は、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’が、第２成膜位置Ｌ’２に位置する基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行に対向するよう、配設されている。
【０１４０】
第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１’は、第１成膜部Ｐ１における第１カソード１１ａ，１１ｂと同様に、該第２カソード１１１’の先端部にバッキングプレート１１２’を介して固定される第２ターゲット１１０’と、バッキングプレート１１２’の裏面側に配設されると共に第２ターゲット表面１１０’ａ’側に弧状に湾曲した磁場空間を発生させる第２湾曲磁場発生手段１２０’と、を備える。該第２湾曲磁場発生手段１２０’は、第１実施形態における第２湾曲磁場発生手段１２０ａと同様に構成されており、第２ターゲット表面１１０’ａ’側に内向湾曲磁場空間Ｗ’２’を形成する。
【０１４１】
尚、第２及び後述の他の実施形態において、マグネトロンカソードを、該マグネトロンカソードが備えるターゲットの表面が基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行になるように配置したカソードを「平行平板マグネトロンカソード」と称することがある。
【０１４２】
第２ターゲット１１０’は、本実施形態においては、第１実施形態と同様に、インジウム錫合金で構成されている。また、第２ターゲット１１０’の大きさは、幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形の板状体に形成されている。そして、第２ターゲット１１０’は、真空容器２内の第２成膜部Ｐ’２における第２成膜位置Ｌ’２に基板Ｂが位置する際に、該基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行に対向し、表面（スパッタされる面）１１０’ａ’が被成膜面Ｂ’から所定の距離となるように配置されている。
【０１４３】
以上のように、第２カソード１１１’は、第１実施形態の第２成膜部Ｐ２における第２カソード１１１ａから第２筒状補助磁場発生手段１３０ａを除いたカソードと同様に構成されている。そして、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ’２とは、真空容器２内に並設されている。詳細には、第１成膜部Ｐ１の第１カソード１１ａ，１１ｂと第２成膜部Ｐ’２の第２カソード１１１’とが真空容器２内に一列となるように並設されている。より詳細には、各第１及び第２ターゲット１０ａ，１０ｂ，１１１’の中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ’２とが同一線上に位置し、且つ、傾斜して対向配置された一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの第１中央面Ｃ１と第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’とが直交若しくは略直交方向となるように並設されている。
【０１４４】
第２成膜位置Ｌ’２は、真空容器２の両側部に連接された他のプロセス室９，９’をそれぞれ結ぶ線上に位置する。詳細には、第２成膜位置Ｌ’２は、基板Ｂを保持した基板ホルダー３が配置された場合、基板Ｂの被成膜面Ｂ’が、第２ターゲット１１０’の正面に位置すると共に表面１１０’ａ’と被成膜面Ｂ’とが平行に対向し、且つ第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’における中心Ｔ’２と被成膜面Ｂ’中央との距離がｅ’２＝１７５ｍｍ（＝ｅ１）となるような位置である。尚、本実施形態においては、ｅ’２＝ｅ１となるように配置されているが、これに限定される必要はなく、ｅ’２とｅ１とは、異なる値に設定されてもよい。
【０１４５】
第２不活性ガス導入パイプ６”，６”は、第２ターゲット１１０’の基板Ｂ側近傍に設けられており、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’近傍にスパッタガス供給装置６から不活性ガスを導入できるように構成されている。
【０１４６】
本実施形態に係るスパッタ装置１’は、以上の構成からなり、次に、スパッタ装置１’における薄膜形成の動作について説明する。
【０１４７】
先ず、第１実施形態同様に、初期層を形成するに際し、基板Ｂを基板ホルダー３に保持させ、その状態で基板ホルダー３を第１成膜位置Ｌ１（図４の実線で描かれた基板Ｂ及び基板ホルダー３の位置）に配置し、排気装置５により真空容器（チャンバー）２内を排気すると共にスパッタガス供給装置６により真空容器２内に第１不活性ガス導入パイプ６’及び第２不活性ガス導入パイプ６”，６”からアルゴンガス（Ａｒ）を導入して所定のスパッタ操作圧力（本実施形態においては、０．４Ｐａ）とする。
【０１４８】
その後、第１実施形態同様にして、第１成膜部Ｐ１において基板Ｂに薄膜の形成（成膜）を行う。即ち、低温・低ダメージ成膜によって、基板Ｂに薄膜の初期層の形成を行う。本実施形態においても、初期層は、１０〜２０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜される。
【０１４９】
次に、第２層を成膜する前に、第１成膜部Ｐ１におけるスパッタリングを停止する。その後、基板ホルダー３を、被成膜面Ｂ’に初期層が成膜された基板Ｂを保持した状態で、第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ’２まで移動手段によって移動させる。基板ホルダー３が第２成膜位置Ｌ’２に移動後、第２成膜部Ｐ’２において、第２層を成膜するためにスパッタリングを開始する。このとき、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件は、第１実施形態同様、変更する必要がないため、基板ホルダー３が第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ’２に移動後、直ぐにスパッタリングを開始することができる。
【０１５０】
第２成膜部Ｐ’２おいて、第２スパッタ電力供給用電源４’ｂによって第２ターゲット１１０’にスパッタ電力を供給する。この時、永久磁石によって第２湾曲磁場発生手段１２０’が構成されていることから、第２湾曲磁場発生手段１２０’によって第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’に第２湾曲磁場空間Ｗ’２’が形成されている。
【０１５１】
すると、第２湾曲磁場空間Ｗ’２’内には、プラズマが形成され、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’がスパッタされて、（第２）スパッタ粒子が飛散する。
【０１５２】
こうして、第２ターゲット１１０’のスパッタ面（表面）１１０’ａ’から飛びだした（叩き出された）スパッタ粒子（第２スパッタ粒子）を、第２膜位置Ｌ’２において、該第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’と平行に対向するよう、配置されている基板Ｂに付着させて薄膜（薄膜の第２層）が形成される。
【０１５３】
このとき、第２成膜部Ｐ’２における第２カソード１１１’は、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’が基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行となるように対向した平行平板マグネトロンカソード１１１’である。そして、一般に、マグネトロンカソードは、ターゲット表面側に形成される磁場空間（湾曲磁場空間）の形状により、ターゲット中心部の磁場強度が小さくなるため、かかる部分からターゲット表面と直交する方向にプラズマや二次電子等の荷電粒子が飛び出し（はみ出し）易くなる。そのため、第２成膜位置Ｐ’２においては、平行平板マグネトロンカソード１１１’から基板Ｂ側へのプラズマの影響及び飛来する荷電粒子の量が増加する。
【０１５４】
しかし、上記のように、平行平板マグネトロンカソード１１１’は、第２ターゲット１１０’の表面１１０’ａ’が基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行に対向するよう、配置されている。そのため、スパッタ面（表面）１１０’ａ’がスパッタされて飛散するスパッタ粒子の基板Ｂ（被成膜面Ｂ’）へ到達する量は、基板Ｂに対してスパッタ面が傾斜して配置されるターゲット（所謂、Ｖ型対向配置のターゲット）に比べて極めて多いため、成膜速度が著しく増加する。
【０１５５】
このようにして、第２成膜部Ｐ’２においては、初期層の成膜時よりも成膜速度を速くして、第２層を初期層の上に形成する。本実施形態においては、第２層は、１００〜１５０ｎｍ程度の膜厚に成膜する。
【０１５６】
このように、被成膜面Ｂ’に初期層（第１層）と第２層とを、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂと、平行平板型マグネトロンカソード１１１’とで順に成膜した場合、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ及び第２ターゲット１１０’への投入電力が同じであれば、第２層成膜時の成膜速度を第１層成膜時の成膜速度に比べ約８０％〜１００％増加させることができる。また、さらに、平行平板マグネトロンカソード１１１’への投入電力を増加させることで、３倍以上の成膜速度を実現することができる。
【０１５７】
以上より、第１成膜部Ｐ１において、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂを用いることで、第１実施形態同様、第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマ及び基板Ｂ側に飛び出してくる荷電粒子の閉じ込め効果が極めて向上する。
【０１５８】
また、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂは、スパッタリングの際に複合型カソード１１ａ，１１ｂへ投入する電流値を大きくしても、プラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。
【０１５９】
さらに、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’よりも外磁場空間（第１筒状補助磁場空間）ｔ１の方が磁場強度が大きいことから、より効果的に、第１筒状補助磁場空間ｔ１内へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込めが可能となる。
【０１６０】
そのため、第１実施形態同様、第１成膜部Ｐ１において、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが小さい角度θ１に設定された第１カソード（複合Ｖ型カソード）１１ａ，１１ｂを用いてスパッタリングすることで、スパッタリングにより発生するプラズマ及び荷電粒子の第１ターゲット間空間Ｋ１への閉じ込め効果が非常に向上する。そのため、成膜速度は遅いが、基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、低温・低ダメージ成膜を行うことができ、所定の厚さの初期層（第１層）を形成することができる。
【０１６１】
そして、真空容器２内の圧力等の条件変更に時間のかかるスパッタ条件を変更することなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１の第１成膜位置Ｌ１から第２成膜部Ｐ’２の第２成膜位置Ｌ’２に移動させる。そして、第２成膜部Ｐ’２において、平行平板マグネトロンカソード１１１’を用いてスパッタリングすることで、基板Ｂ側に飛来する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、成膜速度を速くして短時間で第２層を成膜（形成）することができる。
【０１６２】
このように、第１実施形態同様、第１成膜部Ｐ１において、低温・低ダメージ成膜により基板Ｂに初期層を形成し、該形成した初期層を保護層として働かせることで、第２成膜部Ｐ’２において、第２層を形成する際の基板Ｂへの二次電子等の荷電粒子によるダメージやプラズマ等の影響が基板Ｂへ及ぶのを抑制しつつ成膜することができるようになる。さらに、第１実施形態同様、第２層を成膜する際、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件を変更する必要がなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１から第２成膜位置Ｐ’２へ移動させるだけでよいことから成膜時間（成膜行程全体の時間）の短縮を図ることができ、特に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対して連続して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を基板Ｂ毎に変更する必要はなく、一定の前記スパッタ条件の状態で、基板Ｂ，Ｂ，…を、順次、第１及び第２成膜部へ基板ホルダー３によって次々に搬送するだけでよいことから、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【０１６３】
その結果、低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂに対して成膜可能であると共に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。
【０１６４】
次に、本発明の第３実施形態について、図５を参照しつつ説明する。尚、第３実施形態において、第１又は第２実施形態と同様の構成については、図５において同一符号を用いて示すと共に説明を一部省略し、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。
【０１６５】
スパッタ装置１”は、内部空間Ｓを有する真空容器（チャンバー）２と、被成膜対象物である基板Ｂの被成膜面Ｂ’に成膜するための第１成膜部Ｐ１及び第２成膜部Ｐ”２と、基板Ｂを保持した状態で、少なくとも第１成膜部Ｐ１における基板Ｂへの成膜位置である第１成膜位置Ｌ１から、第２成膜部Ｐ”２における基板Ｂへの成膜位置である第２成膜位置Ｌ”２まで、真空容器２内を移動可能な（矢印Ａ方向）基板ホルダー３とを備える。
【０１６６】
また、スパッタ装置１”は、第１成膜部Ｐ１にスパッタ電力を供給するための第１スパッタ電力供給用電源４ａと、第２成膜部Ｐ”２にスパッタ電力を供給するための第２スパッタ電力供給用電源４”ｂと、真空容器２内（内部空間Ｓ）の排気を行うための排気装置５と、真空容器２内にスパッタガスを供給するためのスパッタガス供給装置６とを備える。尚、真空容器２は、基板Ｂ近傍に反応性ガスを供給するための反応性ガス供給装置７を備える場合もある。
【０１６７】
真空容器２は、基板ホルダー３側（図中下端側）端部の両側に連絡通路（基板搬送ラインバルブ）８，８’を介して他のプロセス室又はロードロック室９，９’が連接されている。
【０１６８】
真空容器２の内部空間Ｓは、第１成膜部Ｐ１を配設するための第１成膜領域Ｆ１と、第２成膜部Ｐ”２を配設するための第２成膜領域Ｆ２とで構成され、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ”２とが並設されている。
【０１６９】
第２成膜部Ｐ”２は、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂをそれぞれ先端に有する第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１”ａ，１１１”ｂを備え、該第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂは、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’が、第２成膜位置Ｌ”２に位置する基板Ｂの被成膜面Ｂ’とそれぞれ平行若しくは略平行になるよう、並設されている。
【０１７０】
第２カソード（第２ターゲットホルダー）１１１”ａ，１１１”ｂは、第１カソード１１ａと同様に、該第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂの先端部にバッキングプレート１１２”ａ，１１２”ｂを介して固定される第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂと、バッキングプレート１１２”ａ，１１２”ｂの裏面側に配設されると共に第２ターゲット表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’側に備える第２湾曲磁場発生手段１２０”ａ，１２０”ｂと、を備える。尚、第２湾曲磁場発生手段１２０”ａ，１２０”ｂは、第１実施形態における第２湾曲磁場発生手段１２０ａと同様に構成されており、第２ターゲット表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’側に内向湾曲磁場空間を形成する。
【０１７１】
尚、第３実施形態において、一対の平行平板マグネトロンカソードをターゲット表面が同一平面に沿うと共に同方向を向くように並設し、各平行平板マグネトロンカソードに後述する１８０°位相がずれた交流電源を接続したカソードを「デュアルマグネトロンカソード」と称することがある。
【０１７２】
第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂは、本実施形態においては、第１実施形態と同様、インジウム錫合金で構成されている。また、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの大きさは、それぞれ幅１２５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み５ｍｍの矩形の板状体に形成されている。そして、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂは、真空容器２内の第２成膜部Ｐ”２における第２成膜位置Ｌ”２に基板Ｂが位置する際に、該基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行若しくは略平行（わずかに基板Ｂ方向を向くように）に配置され、表面（スパッタされる面）１１０”ａ’，１１０”ｂ’が被成膜面Ｂ’から所定の距離をおいて配置されている。
【０１７３】
以上のように、第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂは、第１実施形態の第２成膜部Ｐ２における第２カソード１１１ａ，１１１ｂから第２筒状補助磁場発生手段１３０ａ，１３０ｂを除き、対向面（表面）１１０ａ’，１１０ｂ’のなす角θ２を１８０°としたものと同様の構成（但し、第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂの第２湾曲磁場発生手段は、共に第１実施形態の１２０ａと同様の構成）である。そして、第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ”２とは、真空容器２内に並設されている。詳細には、第１成膜部Ｐ１の第１カソード１１ａ，１１ｂと第２成膜部Ｐ”２の第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂとが真空容器２内に一列となるように並設されている。より詳細には、各第１及び第２ターゲット１０ａ，１０ｂの中心Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ”２ａ，Ｔ”２ｂとが同一線上に位置し、且つ、傾斜して対向配置された一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの第１中央面Ｃ１と第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’とが直交若しくは略直交方向となるように並設されている。
【０１７４】
第２成膜位置Ｌ”２は、真空容器２の両側部に連接された他のプロセス室９，９’をそれぞれ結ぶ線上に位置する。詳細には、第２成膜位置Ｌ”２は、基板Ｂを保持した基板ホルダー３が配置された場合、基板Ｂの被成膜面Ｂ’が、並設された第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの中間と対向する位置であると共に表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’と被成膜面Ｂ’とが平行に対向し、且つ第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’の中心Ｔ”２ａ，Ｔ”２ｂと被成膜面Ｂ’の延長面との最短距離がｅ”２＝１７５ｍｍ（＝ｅ１）となるような位置である。
【０１７５】
第２スパッタ電力供給用電源４”ｂは、第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能なＡＣ（交流）電源である。
【０１７６】
第２不活性ガス導入パイプ６”，６”，６”，６”は、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの基板Ｂ側近傍にそれぞれ設けられており、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’近傍に不活性ガスを導入できるように構成されている。
【０１７７】
本実施形態に係るスパッタ装置１”は、以上の構成からなり、次に、スパッタ装置１”における薄膜形成の動作について説明する。
【０１７８】
先ず、第１実施形態同様に、初期層を形成するに際し、基板Ｂを基板ホルダー３に保持させ、その状態で基板ホルダー３を第１成膜位置Ｌ１（図５の実線で描かれた基板Ｂ及び基板ホルダー３の位置）に配置し、排気装置５により真空容器（チャンバー）２内を排気すると共にスパッタガス供給装置６により真空容器２内に第１不活性ガス導入パイプ６’及び第２不活性ガス導入パイプ６”，６”，６”，６”からアルゴンガス（Ａｒ）を導入して所定のスパッタ操作圧力（本実施形態においては、０．４Ｐａ）とする。
【０１７９】
その後、第１実施形態同様にして、第１成膜部Ｐ１において基板Ｂに薄膜の形成（成膜）を行う。即ち、低温・低ダメージ成膜によって、基板Ｂに薄膜の初期層の形成を行う。本実施形態においても、初期層は、１０〜２０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜される。
【０１８０】
次に、第２層を成膜する前に、第１成膜部Ｐ１におけるスパッタリングを停止する。その後、基板ホルダー３を、被成膜面Ｂ’に初期層が成膜された基板Ｂを保持した状態で、第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ”２まで移動手段によって移動させる。基板ホルダー３が第２成膜位置Ｌ”２に移動後、第２成膜部Ｐ”２において、第２層を成膜するためにスパッタリングを開始する。このとき、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件は、第１実施形態同様、変更する必要がないため、基板ホルダー３が第１成膜位置Ｌ１から第２成膜位置Ｌ”２に移動後、直ぐにスパッタリングを開始することができる。
【０１８１】
第２成膜部Ｐ”２おいて、第２スパッタ電力供給用電源４ｂによって第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加。この時、永久磁石によって第２湾曲磁場発生手段１２０”ａ，１２０”ｂが構成されていることから、第２湾曲磁場発生手段１２０”ａ，１２０”ｂによって第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂに、それぞれ第２湾曲磁場空間（内向湾曲磁場空間）Ｗ”２’，Ｗ”２’が形成されている。
【０１８２】
すると、第２湾曲磁場空間Ｗ”２’，Ｗ”２’内には、プラズマが形成され、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’がそれぞれスパッタされて、（第２）スパッタ粒子が飛散する。
【０１８３】
このとき、第２カソード１１１”ａ，１１１”ｂにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加されることで、一方の第２ターゲット１１０”ａ（第２カソード１１１”ａ）に負の電位が印加されたときに、他方の第２ターゲット１１０”ｂ（第２カソード１１１”ｂ）に正の電位又はアース電位が印加されることで該他方の第２ターゲット１１０”ｂ（第２カソード１１１”ｂ）がアノードの役割を果たし、これによって、負の電位が印加された一方の第２ターゲット１１０”ａ（第２カソード１１１”ａ）がスパッタされる。また、他方の第２ターゲット１１０”ｂに負の電位が印加されたときに、一方の第２ターゲット１１０”ａに正の電位又はアース電位が印加されることで該一方の第２ターゲット１１０”ａがアノードの役割を果たし、他方の第２ターゲット１１０”ｂがスパッタされる。このようにターゲット（カソード）印加電位を交互に切り換えることにより、ターゲット表面の酸化物、窒化物のチャージアップがなくなり、長時間、安定放電が可能になる。
【０１８４】
こうして、第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂのスパッタ面（表面）１１０”ａ’，１１０”ｂから飛び出した（叩き出された）スパッタ粒子（第２スパッタ粒子）を、第２膜位置Ｌ”２において、該第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’と平行若しくは略平行に対向するよう、配置されている被成膜面Ｂ’に付着させて薄膜（薄膜の第２層）が形成される。
【０１８５】
このとき、第２成膜部Ｐ”２における第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂの表面１１０”ａ’，１１０”ｂ’は、第２実施形態における第２成膜部Ｐ’２の第２カソード１１１’同様に、基板Ｂの被成膜面Ｂ’と平行若しくは略平行となるように対向している。そのため、第２成膜位置Ｐ”２においては、基板Ｂ側へのプラズマの影響及び飛来する荷電粒子の量が増加するが、スパッタ面（表面）１１０”ａ’，１１０”ｂ’がスパッタされて飛散するスパッタ粒子が基板Ｂ（被成膜面Ｂ’）へ到達する量が、基板Ｂに対してスパッタ面が傾斜して配置されるターゲットに比べ、極めて多いため、成膜速度が著しく増加する。
【０１８６】
このようにして、第２成膜部Ｐ”２において、初期層の成膜時よりも成膜速度を速くして、第２層を初期層の上に形成する。本実施形態においては、第２層は、１００〜１５０ｎｍ程度の膜厚に成膜する。
【０１８７】
このように、被成膜面Ｂ’に初期層（第１層）と第２層とを、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂと、デュアルマグネトロンカソード１１１”ａ，１１１”ｂとで順に成膜した場合、第１ターゲット１０ａ，１０ｂ及び第２ターゲット１１０”ａ，１１０”ｂへの投入電力が同じであれば、第２層成膜時の成膜速度を第１層成膜時の成膜速度に比べ約４０％〜５０％増加させることができる。また、さらに、デュアルマグネトロンカソード１１１”ａ，１１１”ｂへの投入電力を増加させることで、２倍以上の成膜速度を実現することができる。
【０１８８】
以上より、第３実施形態の第１成膜部Ｐ１において、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂを用いることで、第１実施形態同様、第１ターゲット表面（対向面）１０ａ’，１０ｂ’に形成される第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’からはみ出したプラズマ及び基板Ｂ側に飛び出してくる荷電粒子の閉じ込め効果が極めて向上する。
【０１８９】
また、複合Ｖ型カソード１１ａ，１１ｂは、スパッタリングの際に複合型カソード１１ａ，１１ｂへ投入する電流値を大きくしても、プラズマが中心部に集中する現象が現れて放電が不安定とならず、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’近傍に形成されるプラズマが長時間安定放電することができる。
【０１９０】
さらに、第１湾曲磁場空間Ｗ１，Ｗ１’よりも外磁場空間（第１筒状補助磁場空間）ｔ１の方が磁場強度が大きいことから、より効果的に、第１筒状補助磁場空間ｔ１内へのプラズマ及び二次電子等の荷電粒子の閉じ込めが可能となる。
【０１９１】
そのため、第１及び第２実施形態同様、第１成膜部Ｐ１において、一対の第１ターゲット１０ａ，１０ｂの対向面１０ａ’，１０ｂ’のなす角θが小さい角度θ１に設定された第１カソード（複合Ｖ型カソード）１１ａ，１１ｂを用いてスパッタリングすることで、スパッタリングにより発生するプラズマ及び荷電粒子の第１ターゲット間空間Ｋ１への閉じ込め効果が非常に向上する。そのため、成膜速度は遅いが、基板Ｂの被成膜面Ｂ’に対し、低温・低ダメージ成膜を行うことができ、所定の厚さの初期層（第１層）を形成することができる。
【０１９２】
そして、真空容器２内の圧力等の条件変更に時間のかかるスパッタ条件を変更することなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１の第１成膜位置Ｌ１から第２成膜部Ｐ”２の第２成膜位置Ｌ”２に移動させる。そして、第２成膜部Ｐ”２において、デュアルマグネトロンカソード１１１”ａ，１１１”ｂを用いてスパッタリングすることで、基板Ｂ側に飛来する二次電子等の荷電粒子やプラズマの影響は増加するが、成膜速度を速くして短時間で第２層を成膜（形成）することができる。
【０１９３】
このように、第１実施形態同様、第１成膜部Ｐ１において、低温・低ダメージ成膜により基板Ｂに初期層を形成し、該形成した初期層を保護層として働かせることで、第２成膜部Ｐ”２において、第２層を形成する際の基板Ｂへの二次電子等の荷電粒子によるダメージやプラズマ等の影響が基板Ｂへ及ぶのを抑制しつつ成膜することができるようになる。さらに、第２層成膜する際、真空容器２内の圧力等のスパッタ条件を変更する必要がなく、基板ホルダー３を第１成膜部Ｐ１から第２成膜位置Ｐ”２へ移動させるだけでよいことから成膜時間（成膜行程全体の時間）の短縮を図ることができる。特に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対して連続して薄膜を形成する（成膜処理する）場合、真空容器内における圧力等の前記スパッタ条件を基板Ｂ毎に変更する必要はなく、一定の前記スパッタ条件の状態で、基板Ｂ，Ｂ，…を、順次、第１及び第２成膜部へ基板ホルダー３によって次々に搬送するだけでよいことから、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…に対する成膜時間を大幅に短縮することができる。
【０１９４】
その結果、低温・低ダメージ成膜が必要な基板Ｂに対して成膜可能であると共に、複数枚の基板Ｂ，Ｂ，…を連続的に成膜処理する際にも成膜時間の短縮を図ることができる。
【０１９５】
尚、本発明のスパッタ方法及びスパッタ装置は、上記第１乃至第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１９６】
上記施形態においては、第１成膜領域Ｆ１と第２成膜領域Ｆ２とには、それぞれ第１成膜部Ｐ１と第２成膜部Ｐ２（Ｐ’２，Ｐ”２）とがそれぞれ一つずつ配設されているが、これに限定される必要はない。即ち、図６に示すように、第１成膜領域Ｆ１に複数の第１成膜部Ｐ１，Ｐ１，…が並設されてもよく、図６乃至図８に示すように、第２成領域Ｆ２に複数の第２成膜部Ｐ２，Ｐ２，…（Ｐ’２，Ｐ’２，…又はＰ”２，Ｐ”２，…）が並設されてもよい。このように第１又は第２成膜領域Ｆ１，Ｆ２に複数の成膜部が並設されることで、該複数の成膜部によって基板Ｂに薄膜形成するため、基板Ｂに対してプラズマの影響や荷電粒子によるダメージを増加させることなく、成膜速度を速くすることができる。この場合、基板ホルダー３は、保持する被成膜面Ｂ’が、対向ターゲット（一対のターゲット）間又は、平行に対向するターゲット表面方向を常に向くような軌道上を移動する。尚、複数の成膜部は、他のプロセス室９，９’を結ぶ一本の直線上又は曲線上に所定間隔をおいて並設されている。
【０１９７】
また、複数の成膜部が並設されている第１又は第２成膜領域Ｆ１，Ｆ２において基板Ｂに成膜する際、長尺な基板Ｂを移動方向Ａ’（成膜部の並設方向）に対して長手方向が直交する方向に基板ホルダー３に取り付けて、該基板ホルダー３を移動させつつスパッタリング（成膜）してもよく、また、図９に示すように、長尺な基板Ｂを長手方向が移動方向（成膜部の並設方向）に沿った方向に基板ホルダー３’に取り付けて、スパッタリングしてもよい。この場合、上記同様、基板ホルダー３を移動させつつスパッタリングしてもよく、停止状態でスパッタリングしてもよい。このようにしても、複数の成膜部によって同時にスパッタリングされることから、基板Ｂに対するプラズマや荷電粒子によるダメージを増加させることなく、成膜速度を速くして生産性の向上を図ることができる。
【０１９８】
また、第１実施形態において、第２成膜領域Ｆ２（第２成膜部Ｐ２）は、複合Ｖ型カソード１１１ａ，１１１ｂを用いているが、これに限定される必要もなく、筒状補助磁場発生手段１３０ａ、１３０ｂを備えない、単なるマグネトロンカソードをＶ型対向配置したカソードを用いても、第１成膜領域Ｆ１よりも成膜速度の速い成膜が行われればよい。即ち、第１成膜領域Ｆ１において、低温・低ダメージ成膜により基板Ｂに初期層が形成されるようにすることで、第２成膜領域Ｆ２での成膜において、プラズマや荷電粒子の影響が増加しても前記初期層が保護層（防弾チョッキ）の役目を果たすため、基板Ｂにダメージが伝わらない。そのため、プラズマや荷電粒子からのダメージを受けやすい基板Ｂであっても、第２成膜領域Ｆ２での成膜において生産性の向上を図るため、基板側に対するプラズマや荷電粒子の影響を考慮することなく成膜速度を速くすることができる。
【０１９９】
また、上記施形態において、第１成膜領域Ｆ１の第１成膜部Ｐ１におけるカソード１０ａ，１０ｂに印加される電力は、図１０に示すように、ＡＣ電源、具体的には、第３実施形態における第２成膜部Ｐ”２で用いられているような、一対のターゲット（カソード）にそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能なＡＣ（交流）電源４’ａであってもよい。
【０２００】
これは、酸化物、窒化物等の誘電体薄膜を作製する場合（例えば、有機ＥＬ素子の保護膜、封止膜等の用途として）、反応性ガス（Ｏ2、Ｎ2等）を基板Ｂ（或いはターゲット１０ａ，１０ｂ間）近傍に配設された反応性ガス導入パイプ７’，７’から基板Ｂに向かって導入して、ターゲット１０ａ，１０ｂから飛来するスパッタ粒子と反応性ガスを反応させて酸化物・窒化物等の化合物薄膜を基板Ｂに堆積させる方法を利用するが、該反応性スパッタリングの場合、ターゲット１０ａ，１０ｂの表面１０ａ’，１０ｂ’が酸化され、また、防着板、アースシールド及びターゲット１０ａ，１０ｂの非エロージョン領域に酸化物、窒化物の反応生成物が付着して、異常アーク放電の発生が頻繁に起こり、安定放電ができなくなる。また、基板Ｂに堆積した膜質の劣化を引き起こす。さらに、透明導電膜としてＩＴＯターゲットによるＩＴＯ膜作製の場合にも、高品質のＩＴＯ膜を作製するために、少量のＯ2ガスを導入してスパッタするが、この場合にも、長時間成膜していると、上記と同じ現象が現れる。
【０２０１】
このような、異常アーク放電の発生の原因としては、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’の酸化物、窒化物によるチャージアップとターゲット１０ａ，１０ｂに対するアノードとして作用するアースシールド、チャンバー壁、防着板等が酸化物、窒化物に覆われることにより、アノードの面積が小さくなる、若しくは均一でなくなることが考えられる。
【０２０２】
そこで、これら問題を解消すべく、上記構成とすることで、一方のターゲット１０ａに負の電位が印加されたときに、他方のターゲット１０ｂに正の電位又はアース電位が印加されることで該他方のターゲット１０ｂがアノードの役割を果たし、これによって、負の電位が印加された一方のターゲット１０ａがスパッタされる。また、他方のターゲット１０ｂに負の電位が印加されたときに、一方のターゲット１０ａに正の電位又はアース電位が印加されることで該一方のターゲット１０ａがアノードの役割を果たし、他方のターゲット１０ｂがスパッタされる。このようにターゲット（カソード）印加電位を交互に切り換えることにより、ターゲット表面の酸化物、窒化物のチャージアップがなくなり、長時間、安定放電が可能になる。
【０２０３】
例えば、ＩＴＯターゲットによる透明伝導膜を作製する場合に、低抵抗（基板加熱なしで比抵抗で６×１０-4Ω・ｃｍ以下）で透過率の高い（５５０ｎｍ波長で８５％以上）高品質な膜を作製する際に、Ａｒ５０ｓｃｃｍに対してＯ2ガスを２〜５ｓｃｃｍ導入する。この場合、長時間放電させても、ＡＣ電源により一対のターゲット１０ａ，１０ｂに印加した電位を交互に切り換えることにより、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’の酸化によるチャージアップがなくなると共に、各ターゲット１０ａ，１０ｂがカソードとアノードの役割を相互に果たすことで安定放電を行うことができる。
【０２０４】
また、他の例として、有機ＥＬ素子用の保護膜、封止膜として、Ｓｉターゲットを使用し、反応性ガスＯ2を導入して反応性スパッタリングを行い、ＳｉＯｘ膜を作製する。この場合、通常のＤＣ電源によるＤＣ反応性スパッタリングでは、ＩＴＯ膜作製の場合より異常アーク放電が発生する回数が多いが、ＡＣ電源を接続することにより、上記ＩＴＯ膜の場合と同様に、ターゲット表面１０ａ’，１０ｂ’の酸化によるチャージアップがなくなり長時間安定放電ができるようになる。
【０２０５】
尚、第１実施形態において、第２成膜領域の第２成膜部Ｐ２におけるカソード１１０ａ，１１０ｂに印加される電力も、上記同様、一対のターゲット１１０ａ，１１０ｂにそれぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能なＡＣ（交流）電源４’ａでもよい。このようにすることで、第２成膜領域Ｆ２においても、上記と同様の効果が生じる。
【０２０６】
また、第１施形態において、第１及び第２成膜領域Ｆ１，Ｆ２の第１及び第２成膜部Ｐ１，Ｐ２における一対のターゲット１０ａ，１０ｂ（１１０ａ，１１０ｂ）は、同一の材質を使用する必要はなく、例えば、一方のターゲット１０ａ（１１０ａ）がＡｌで構成され、他方のターゲット１０ｂ（１１０ｂ）がＬｉで構成されていてもよい。このように、材質を変えることで、基板Ｂに複合膜（この場合、Ｌｉ−Ａｌ膜）が成膜される。尚、この場合、各ターゲット１０ａ，１０ｂ（１１０ａ，１１０ｂ）に各々個別の電源を接続して個別に投入電力を調節することにより、複合膜の膜組成比を変化させることができる。
【０２０７】
また、本実施形態においては、基板Ｂは、第１又は第２成膜位置Ｌ１，Ｌ２において成膜時には固定されているがこれに限定される必要はない。即ち、基板Ｂの被成膜面Ｂ’の成膜面積がスパッタ装置の成膜可能な面積範囲より大きい場合や成膜された膜の膜厚分布を均一化するため、図１１（イ）に示すように、被成膜面Ｂ’がＴ−Ｔ選に沿って移動（矢印Ａ方向）しつつ成膜する構成でもよい。このように構成することで、長尺な基板Ｂに対しても均一に成膜することが可能となる。また、図１１（ロ）に示すように、被成膜面Ｂ’がＴ−Ｔ線中央と直交する中央線Ｐ上の所定位置に設定された公転中心ｐを中心にし、且つ被成膜面Ｂ’がＴ−Ｔ線に向かって平行となった際、被成膜面Ｂ’の中心とＴ−Ｔ線の中間との距離が最短距離ｅとなるような公転軌道に沿って移動（矢印α）するように構成されてもよい。このように構成しても、長尺な基板Ｂに対して均一に成膜することが可能となる。また、前記被成膜面Ｂ’の移動方向（矢印Ａ及びα）は、一方向に移動してもよく、往復動（若しくは揺動）してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】第１実施形態に係るスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図２】同実施形態に係るスパッタ装置における湾曲磁場発生手段の（イ）はバッキングプレートを介してターゲットを備えた状態の横断面図を示し、（ロ）は正面図を示し、（ハ）はＡ−Ａ断面図を示す。
【図３】同実施形態に係るスパッタ装置における補助磁場発生手段の（イ）は正面図を示し、（ロ）はＡ−Ａ断面図を示し、（ハ）はＢ−Ｂ断面図を示し、（ニ）は取り付け状態の部分拡大断面図を示す。
【図４】第２実施形態に係るスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図５】第３実施形態に係るスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図６】第１成膜領域及び第２成膜領域に第１実施形態における第１成膜部と第２成膜部とをそれぞれ複数並設させたスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図７】第２成膜領域に第２実施形態における第２成膜部を複数並設させたスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図８】第２成膜領域に第３実施形態における第２成膜部を複数並設させたスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図９】第２成膜領域に第２実施形態における第２成膜部を複数並設させ、長尺な基板の長手方向を第２成膜部の並設方向に沿うように基板ホルダーに取り付けるスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図１０】第２実施形態において、第１成膜部の一対のカソードに、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能なＡＣ交流電源を接続したスパッタ装置の概略構成図を示す。
【図１１】（イ）は、基板の被成膜面がＴ−Ｔ線に沿って移動するスパッタ装置の概略構成図を示し、（ロ）は、基板の被成膜面が公転軌道に沿って移動するスパッタ装置の概略構成図を示す。
【符号の説明】
【０２０９】
１，１’，１”…スパッタ装置、２…真空容器（チャンバー）、３…基板ホルダー、４ａ，４’ａ，４ｂ，４’ｂ，４”ｂ…スパッタ電力供給用電源、５…排気装置、６…スパッタガス供給装置、６’，６”…不活性ガス導入パイプ、７…反応性ガス供給装置、７’，７”…反応性ガス導入パイプ、８，８’…連通路、９，９’…他のプロセス室（又はロードロック室）、１０ａ，１０ｂ，１１０ａ，１１０ｂ，１１０’，１１０”ａ，１１０”ｂ…ターゲット、１０ａ’，１０ｂ’，１１０ａ’，１１０ｂ’，１１０’ａ’，１１０”ａ’，１１０”ｂ’…スパッタ面（対向面、表面）、１１ａ，１１ｂ、１１１ａ，１１１ｂ，１１１’，１１１”ａ，１１１”ｂ…カソード（ターゲットホルダー）、１２ａ，１２ｂ，１１２ａ，１１２ｂ，１１２’，１１２”ａ，１１２”ｂ…バッキングプレート、２０ａ，２０ｂ，１２０ａ，１２０ｂ，１２０’，１２０”ａ，１２０”ｂ…湾曲磁場発生手段、２１ａ，２１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ，１２１’，１２１”ａ，１２１”ｂ…枠状磁石（永久磁石）、２２ａ，２２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，１２２’，１２２”ａ，１２２”ｂ…中心磁石（永久磁石）、２３ａ，２３ｂ，１２３ａ，１２３ｂ，１２３’，１２３”ａ，１２３”ｂ…ヨーク、３０ａ，３０ｂ，１３０ａ，１３０ｂ…筒状補助磁場発生手段（永久磁石）、Ｂ…基板、Ｂ’…被成膜面、ｄ１，ｄ２…ターゲットの中心間距離、Ｆ１…第１成膜領域、Ｆ２…第２成膜領域、Ｋ１，Ｋ２…ターゲット間空間（空間）、Ｌ１…第１成膜位置、Ｌ２，Ｌ’２，Ｌ”２…第２成膜位置、Ｐ１…第１成膜部、Ｐ２，Ｐ’２，Ｐ”２…第２成膜部、Ｓ…内部空間、Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ’２、Ｔ”２ａ，Ｔ”２ｂ…ターゲットの中心、ｔ１，ｔ２…筒状補助磁場発空間、Ｗ１，Ｗ１’，Ｗ２，Ｗ２’，Ｗ’２，Ｗ”２，Ｗ”２’…湾曲磁場空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間が、第１成膜部を配設するための第１成膜領域と第２成膜部を配設するための第２成膜領域とで構成される真空容器内に、被成膜対象物に成膜するための第１成膜部と第２成膜部とを並設し、第１成膜部で被成膜対象物に成膜した後、第１成膜部における被成膜対象物が成膜される第１成膜位置から第２成膜部における被成膜対象物が成膜される第２成膜位置まで前記被成膜対象物を移動させ、第２成膜部でさらに被成膜対象物に成膜するスパッタ方法であって、
第１成膜部において、一対の第１ターゲットを、その表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ該表面が第１ターゲット間の側方に位置する前記第１成膜位置に向かって傾斜するように配置し、
一方の第１ターゲットの表面側に、磁力線がその外周部から中心部に向かって弧状となるような内向湾曲磁場空間を発生させると共に、他方の第１ターゲットの表面側に、磁力線がその中心部から外周部に向かって弧状となるような外向湾曲磁場空間を発生させ、
さらに、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かい、且つ第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲むと共に前記湾曲磁場よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされた第１スパッタ粒子で被成膜対象物に成膜し、
第２成膜部において、第２ターゲットの表面側に前記内向又は外向湾曲磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされた第２スパッタ粒子で前記第１成膜部における成膜速度よりも速い成膜速度で被成膜対象物に成膜することを特徴とするスパッタ方法。
【請求項２】
前記第１成膜領域において、前記第１成膜部が複数並設され、被成膜対象物を前記複数並設される第１成膜部で順次、若しくは同時に成膜することを特徴とする請求項１に記載のスパッタ方法。
【請求項３】
前記第２成膜領域において、前記第２成膜部が複数並設され、被成膜対象物を前記複数並設される第２成膜部で順次、若しくは同時に成膜されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタ方法。
【請求項４】
内部空間が、第１成膜部を配設するための第１成膜領域と第２成膜部を配設するための第２成膜領域とで構成される真空容器内に、被成膜対象物に成膜するための第１成膜部と第２成膜部とが並設され、被成膜対象物を保持するための基板ホルダーが、第１成膜部における被成膜対象物が成膜される第１成膜位置から第２成膜部における被成膜対象物が成膜される第２成膜位置まで前記真空容器内を被成膜対象物を保持した状態で移動可能に備えられるスパッタ装置であって、
前記第１成膜部は、第１ターゲットと、該第１ターゲットの表面に磁力線が弧状となるような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段と、前記第１ターゲットを囲むように設けられる筒状補助磁場発生手段とをそれぞれに有する一対の第１複合型カソードを備え、
該一対の第１複合型カソードは、第１ターゲットの表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ前記表面が第１ターゲット間の側方に位置する第１成膜位置に向かって傾斜するように配置され、
前記一対の第１複合型カソードの一方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第１ターゲット外周部から中心部に向かうように極性が設定される内向湾曲磁場発生手段であり、他方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第１ターゲットの中心部から外周部に向かうように極性が設定される外向湾曲磁場発生手段であり、
前記筒状補助磁場発生手段は、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かい、且つ第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させ、
前記第２成膜部は、第２ターゲットと、該第２ターゲットの表面側に前記内向又は外向湾曲磁場空間を発生させる内向又は外向湾曲磁場発生手段とを有し、第２成膜位置に向かってスパッタ粒子を飛散させることが可能で且つ前記第１成膜部よりも成膜速度が速いスパッタカソードを備えることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項５】
前記第１成膜部は、前記第１領域に複数並設されることを特徴とする請求項４に記載のスパッタ装置。
【請求項６】
前記第２成膜部は、前記第２領域に複数並設されることを特徴とする請求項４又は５に記載のスパッタ装置。
【請求項７】
前記第２成膜部は、第２ターゲットの表面が第２成膜位置を向くように配設された前記スパッタカソードで構成される平行平板マグネトロンカソードを備えることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のスパッタ装置。
【請求項８】
前記第２成膜部は、第２ターゲットの表面が第２成膜位置を向くように前記スパッタカソードを一対並設し、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続されるデュアルマグネトロンカソードを備えることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のスパッタ装置。
【請求項９】
前記第２成膜部は、第２ターゲットと、該第２ターゲットの表面に磁力線が弧状となるような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段と、前記第２ターゲットを囲むように設けられる筒状補助磁場発生手段とをそれぞれに有する一対の第２複合型カソードを備え、
該一対の第２複合型カソードは、第２ターゲットの表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ前記表面が第２ターゲット間の側方に位置する第２成膜位置に向かって傾斜するように配置され、
前記一対の第２複合型カソードの一方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第２ターゲット外周部から中心部に向かうように極性が設定される内向湾曲磁場発生手段であり、他方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第２ターゲットの中心部から外周部に向かうように極性が設定される外向湾曲磁場発生手段であり、
前記筒状補助磁場発生手段は、磁力線が一方の第２ターゲット周辺から他方の第２ターゲット周辺へ向かい、且つ第２ターゲット間に形成される第２ターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させ、
第１成膜部が備える前記一対の第１複合型カソードにおける第１ターゲットの表面同士のなす角よりも、第２ターゲットの表面同士のなす角が大きい一対の前記第２複合型カソードを備えることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のスパッタ装置。
【請求項１０】
前記一対の第１複合カソードは、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続されることを特徴とする請求項４乃至９の何れか一項に記載のスパッタ装置。
【請求項１】
内部空間が、第１成膜部を配設するための第１成膜領域と第２成膜部を配設するための第２成膜領域とで構成される真空容器内に、被成膜対象物に成膜するための第１成膜部と第２成膜部とを並設し、第１成膜部で被成膜対象物に成膜した後、第１成膜部における被成膜対象物が成膜される第１成膜位置から第２成膜部における被成膜対象物が成膜される第２成膜位置まで前記被成膜対象物を移動させ、第２成膜部でさらに被成膜対象物に成膜するスパッタ方法であって、
第１成膜部において、一対の第１ターゲットを、その表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ該表面が第１ターゲット間の側方に位置する前記第１成膜位置に向かって傾斜するように配置し、
一方の第１ターゲットの表面側に、磁力線がその外周部から中心部に向かって弧状となるような内向湾曲磁場空間を発生させると共に、他方の第１ターゲットの表面側に、磁力線がその中心部から外周部に向かって弧状となるような外向湾曲磁場空間を発生させ、
さらに、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かい、且つ第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲むと共に前記湾曲磁場よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされた第１スパッタ粒子で被成膜対象物に成膜し、
第２成膜部において、第２ターゲットの表面側に前記内向又は外向湾曲磁場空間を発生させてスパッタリングし、該スパッタリングされた第２スパッタ粒子で前記第１成膜部における成膜速度よりも速い成膜速度で被成膜対象物に成膜することを特徴とするスパッタ方法。
【請求項２】
前記第１成膜領域において、前記第１成膜部が複数並設され、被成膜対象物を前記複数並設される第１成膜部で順次、若しくは同時に成膜することを特徴とする請求項１に記載のスパッタ方法。
【請求項３】
前記第２成膜領域において、前記第２成膜部が複数並設され、被成膜対象物を前記複数並設される第２成膜部で順次、若しくは同時に成膜されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタ方法。
【請求項４】
内部空間が、第１成膜部を配設するための第１成膜領域と第２成膜部を配設するための第２成膜領域とで構成される真空容器内に、被成膜対象物に成膜するための第１成膜部と第２成膜部とが並設され、被成膜対象物を保持するための基板ホルダーが、第１成膜部における被成膜対象物が成膜される第１成膜位置から第２成膜部における被成膜対象物が成膜される第２成膜位置まで前記真空容器内を被成膜対象物を保持した状態で移動可能に備えられるスパッタ装置であって、
前記第１成膜部は、第１ターゲットと、該第１ターゲットの表面に磁力線が弧状となるような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段と、前記第１ターゲットを囲むように設けられる筒状補助磁場発生手段とをそれぞれに有する一対の第１複合型カソードを備え、
該一対の第１複合型カソードは、第１ターゲットの表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ前記表面が第１ターゲット間の側方に位置する第１成膜位置に向かって傾斜するように配置され、
前記一対の第１複合型カソードの一方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第１ターゲット外周部から中心部に向かうように極性が設定される内向湾曲磁場発生手段であり、他方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第１ターゲットの中心部から外周部に向かうように極性が設定される外向湾曲磁場発生手段であり、
前記筒状補助磁場発生手段は、磁力線が一方の第１ターゲット周辺から他方の第１ターゲット周辺へ向かい、且つ第１ターゲット間に形成される第１ターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させ、
前記第２成膜部は、第２ターゲットと、該第２ターゲットの表面側に前記内向又は外向湾曲磁場空間を発生させる内向又は外向湾曲磁場発生手段とを有し、第２成膜位置に向かってスパッタ粒子を飛散させることが可能で且つ前記第１成膜部よりも成膜速度が速いスパッタカソードを備えることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項５】
前記第１成膜部は、前記第１領域に複数並設されることを特徴とする請求項４に記載のスパッタ装置。
【請求項６】
前記第２成膜部は、前記第２領域に複数並設されることを特徴とする請求項４又は５に記載のスパッタ装置。
【請求項７】
前記第２成膜部は、第２ターゲットの表面が第２成膜位置を向くように配設された前記スパッタカソードで構成される平行平板マグネトロンカソードを備えることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のスパッタ装置。
【請求項８】
前記第２成膜部は、第２ターゲットの表面が第２成膜位置を向くように前記スパッタカソードを一対並設し、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続されるデュアルマグネトロンカソードを備えることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のスパッタ装置。
【請求項９】
前記第２成膜部は、第２ターゲットと、該第２ターゲットの表面に磁力線が弧状となるような湾曲磁場空間を発生させる湾曲磁場発生手段と、前記第２ターゲットを囲むように設けられる筒状補助磁場発生手段とをそれぞれに有する一対の第２複合型カソードを備え、
該一対の第２複合型カソードは、第２ターゲットの表面同士が間隔をおいて互いに対向し且つ前記表面が第２ターゲット間の側方に位置する第２成膜位置に向かって傾斜するように配置され、
前記一対の第２複合型カソードの一方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第２ターゲット外周部から中心部に向かうように極性が設定される内向湾曲磁場発生手段であり、他方の湾曲磁場発生手段は、磁力線が第２ターゲットの中心部から外周部に向かうように極性が設定される外向湾曲磁場発生手段であり、
前記筒状補助磁場発生手段は、磁力線が一方の第２ターゲット周辺から他方の第２ターゲット周辺へ向かい、且つ第２ターゲット間に形成される第２ターゲット間空間を囲むと共に湾曲磁場空間よりも磁場強度が大きい筒状補助磁場空間を発生させ、
第１成膜部が備える前記一対の第１複合型カソードにおける第１ターゲットの表面同士のなす角よりも、第２ターゲットの表面同士のなす角が大きい一対の前記第２複合型カソードを備えることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のスパッタ装置。
【請求項１０】
前記一対の第１複合カソードは、それぞれ１８０°位相がずれた交流電場を印加可能な交流電源が接続されることを特徴とする請求項４乃至９の何れか一項に記載のスパッタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１８４６２４（Ｐ２００８−１８４６２４Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６７２３（Ｐ２００７−１６７２３）
【出願日】平成１９年１月２６日（２００７．１．２６）
【出願人】（０００１４９１７０）株式会社大阪真空機器製作所 (38)
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２６日（２００７．１．２６）
【出願人】（０００１４９１７０）株式会社大阪真空機器製作所 (38)
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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