薄膜形成装置
【課題】 プラズマ中のある程度の割合のイオンを薄膜に接触させて成膜の形成を行うことができる薄膜形成装置を提供する。
【解決手段】 薄膜形成装置１は、真空槽１１の前記開口１１ａに対応する位置に設けられ真空槽１１内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段８０と、真空槽１１内で基体を保持する基体保持手段１３と、プラズマ発生手段８０と基体保持手段１３との間に設けられたイオン消滅手段９０を備える。プラズマ発生手段８０から基板ホルダ１３を臨んだときの、イオン消滅手段９０がプラズマ発生手段８０に対して基体保持手段１３を遮蔽する面積は、プラズマ発生手段８０から基板ホルダ１３を臨む残余の面積よりも狭く構成されている。
【解決手段】 薄膜形成装置１は、真空槽１１の前記開口１１ａに対応する位置に設けられ真空槽１１内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段８０と、真空槽１１内で基体を保持する基体保持手段１３と、プラズマ発生手段８０と基体保持手段１３との間に設けられたイオン消滅手段９０を備える。プラズマ発生手段８０から基板ホルダ１３を臨んだときの、イオン消滅手段９０がプラズマ発生手段８０に対して基体保持手段１３を遮蔽する面積は、プラズマ発生手段８０から基板ホルダ１３を臨む残余の面積よりも狭く構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学薄膜や光学デバイス、オプトエレクトロニクス用デバイス、半導体デバイス等に用いる薄膜を製造するための薄膜形成装置に係り、特にプラズマ発生手段を備える薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から真空槽内でプラズマ化させた反応性ガスを用いて基板上への薄膜の形成、形成した薄膜の表面改質、エッチング等のプラズマ処理が行われている。例えば、スパッタ技術を用いて基板上に金属の不完全反応物からなる薄膜を形成し、この不完全反応物からなる薄膜にプラズマ化した反応性ガスを接触させ、金属化合物からなる薄膜を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この技術では、薄膜形成装置の真空槽内で反応性ガスをプラズマ化するためにプラズマ発生手段が用いられている。プラズマ発生手段でプラズマ化したガスには、イオン，電子，ラジカル等の活性種が含まれる。
【０００４】
プラズマ化したガスに含まれる電子やイオンは、ときには薄膜へ悪影響を与えることがあると考えられている。特に、高エネルギー（３０ｅＶ程度以上）の状態で電子やイオンが基板へ向けて飛来すると、基板に形成される薄膜に損傷を与える場合があると考えられる。一方で、電気的に中性な反応性ガスのラジカルは薄膜の形成（反応）に寄与する場合が多いと考えられる。このため、この従来の技術では、電子，イオンが基板上の薄膜へ向かうのを阻止して、ラジカルを選択的に薄膜に接触させるためにグリッドが用いられていた。
【０００５】
図９は、従来のグリッドの構成を説明する説明図である。図９（Ａ）に示すグリッド１０１は、金属あるいは絶縁物からなる平板に、直径０．１〜３．０ｍｍ程度の多数の穴１０３が設けられた構成を備える。図９（Ｂ）に示すグリッド１１１は、金属あるいは絶縁物からなる平板に、幅０．１〜１．０ｍｍ程度の複数のスリット１１３が設けられた構成を備える。
【０００６】
このようなグリッド１０１，１１１を用いることで、反応性ガスのプラズマ中の電気的に中性なラジカル、原子、分子などが選択的ないし優先的に反応プロセスゾーン６０に導かれ、荷電粒子である電子、イオンの大半は、グリッド１０１，１１１の通過を阻止されていた。すなわち、グリッド１０１，１１１の表面で、プラズマ中のイオンと電子との間に電荷交換が行なわれて、電子やイオンが電気的に中和され、消滅していた。このように、電子や、イオンの大半を、グリッド１０１，１１１で消滅させることで、従来は、プラズマガス中におけるラジカルの相対的な密度を向上させて、プラズマ処理の効率化を図っていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１―２３４３３８号公報（第６−９頁、図１、図２、図６、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、プラズマ化したガスに含まれるイオンが、薄膜の形成（反応）に寄与することも少なくない。特に、３０ｅＶ程度未満の低エネルギーのイオンは、薄膜に損傷を与えることも少ないため、薄膜の形成（反応）に寄与する場合も少なくない。
【０００９】
しかしながら、従来のグリッド１０１，１１１では、平板状の部材（穴１０３や、スリット１１３の面積も含む）の面積に対する穴１０３や、スリット１１３が占める割合（開口率）が小さい（例えば、開効率＜０．３）ため、イオンの大半が、グリッド１０１，１１１で消滅してしまい、反応性ガスのイオンを薄膜の反応にほとんど寄与させることができなかった。
【００１０】
以上の問題点に鑑みて、本発明の目的は、反応性ガスプラズマ中のラジカルの相対的な密度を高めながら、プラズマ中のある程度の割合のイオンを薄膜に接触させて成膜の形成を行うことができる薄膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために請求項１に記載の薄膜形成装置は、開口を有する真空槽と、該真空槽の前記開口に対応する位置に設けられ前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記真空槽内で基体を保持する基体保持手段と、前記プラズマ発生手段と前記基体保持手段との間に設けられ前記プラズマ発生手段で発生させたイオンを消滅させるイオン消滅手段と、を備え、前記プラズマ発生手段から前記基板ホルダを臨んだときの、前記イオン消滅手段が前記プラズマ発生手段に対して前記基体保持手段を遮蔽する面積は、前記プラズマ発生手段から前記基板ホルダを臨む残余の面積よりも狭く構成されてなることを特徴とする。
【００１２】
このように、イオン消滅手段がプラズマ発生手段に対して基体保持手段を遮蔽する面積が、プラズマ発生手段から基板ホルダを臨む残余の面積よりも狭く構成されているため、イオン消滅手段で消滅させるイオンの量を抑えることが可能となる。したがって、イオン消滅手段で消滅されないイオンがプラズマ発生手段から基体保持手段の方へ移動することが可能となる。これにより、基体に形成される薄膜にイオンを接触させてイオンを膜の形成に寄与させることが可能となる。
【００１３】
このとき、前記イオン消滅手段は導電体で構成され、アースされた状態で前記真空槽内に設けられていると好適である。
このように構成することで、プラズマ発生手段で発生させたイオンの一部や電子の一部を、アースされたイオン消滅手段で電気的に中和することで消滅させることが可能となる。
【００１４】
また、前記イオン消滅手段は中空部材で形成されると好適である。
このように構成することで、中空部材で形成されたイオン消滅手段の内部に冷却媒を通すことが可能となり、イオン消滅手段の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００１５】
また、前記イオン消滅手段は絶縁体で構成されていると好適である。
このように構成することで、プラズマ発生手段で発生させたイオンの一部をイオン消滅手段に衝突させることで消滅させることが可能となる。
【００１６】
また、前記基板保持手段は、前記真空槽と絶縁され、電位的にフローティングされた状態で前記真空槽内に設けられていると好適である。
このように基板保持手段が電位的にフローティングされた構成とすると、基板保持手段の電位状態によって、プラズマ発生手段で発生させたイオンが基板保持手段へ向けて加速されることがない。したがって、プラズマ発生手段で発生させたイオンが、高エネルギーの状態で基板保持手段へ向けて飛翔することを抑制することが可能となる。
【００１７】
また、前記プラズマ発生手段は、高周波電源に接続され、同一平面上で渦を成すアンテナを有して構成され、前記アンテナに対して前記高周波電源により２ｋＷ以上４ｋＷ以下の電力が供給されると好適である。
このように構成することで、プラズマ発生手段によって発生する高エネルギーの反応性ガスのイオンや電子の量を抑制して、減衰係数の小さい薄膜を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の薄膜形成装置によれば、反応性ガスプラズマ中のラジカルの相対的な密度をある程度高めながら、ある程度の割合のイオンを薄膜に接触させて成膜の形成を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
【００２０】
図１乃至図５は、スパッタ装置１について説明する説明図である。図１が理解の容易のために一部断面をとったスパッタ装置１の上面の説明図、図２が、図１の線Ａ−Ｂ−Ｃに沿って一部断面をとった側面の説明図である。図３は、本発明のプラズマ発生手段及びイオン消滅手段を説明する要部説明図である。図４は、図３のＤ−Ｄ断面図である。スパッタ装置１は本発明の薄膜形成装置の一例である。図５は、イオン消滅手段を説明する要部説明図である。
【００２１】
本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行うスパッタ装置１を用いているが、これに限定されるものでなく、マグネトロン放電を用いない２極スパッタ等、他の公知のスパッタを行うスパッタ装置を用いることもできる。
【００２２】
本実施形態のスパッタ装置１によれば、目的の膜厚よりもかなり薄い薄膜をスパッタで基板上に形成し、形成した薄膜に対するプラズマ処理を繰り返すことで目的の膜厚の薄膜を基板上に形成できる。本実施形態では、スパッタとプラズマ処理によって平均０．０１〜１.５ｎｍの膜厚の薄膜を形成する工程を繰り返すことで、目的とする数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の膜厚の薄膜を形成する。
【００２３】
本実施形態のスパッタ装置１は、真空槽１１と、薄膜を形成させる基板を真空槽１１内で保持するための基板ホルダ１３と、基板ホルダ１３を駆動するためのモータ１７と、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂと、プラズマを発生するためのプラズマ発生手段８０とを備えている。なお、基板は、本発明の基体に相当する。本実施形態では、基体として、板状の基板を用いているが、レンズ等を基体として用いてもよい。
【００２４】
真空槽１１は、公知のスパッタ装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、アースされている。真空容器１１は、略直方体形状を備える中空体である。真空槽１１の形状は中空の円柱状であってもよい。
【００２５】
基板ホルダ１３は、真空槽１１内の略中央に配置されている。基板ホルダ１３の形状は円筒状であり、その外周面に複数の基板（不図示）を保持する。なお、基板ホルダ１３は、本発明の基体保持手段に相当する。基体保持手段としては、本実施形態のように円筒状のものではなく、中空の多角柱状や、円錐状であってもよい。基板ホルダ１３は、真空槽１３に軸支された回転駆動軸１７ａで下方から支持されるとともに、真空槽１３に軸支された回転支持軸１７ｂで上方から回転可能に支持されている。モータ１７からの回転駆動力が、回転駆動軸１７ａを介して基板ホルダ１３へ伝達され、基板ホルダ１３は、真空槽１１内の真空状態を維持した状態で、中心軸線Ｚを中心に回転駆動される。基板ホルダ１３は、円筒の筒方向の中心軸線Ｚ（図２参照）が真空槽１１の上下方向になるように真空槽１１内に配設される。
【００２６】
回転駆動軸１７ａと基板ホルダ１３、回転支持軸１７ｂと基板ホルダ１３との接触部にはフッ素樹脂（テフロン（登録商標））等の絶縁体からなる絶縁部材１８ａ，１８ｂが被覆されている。これにより、基板ホルダ１３は、真空槽１１から電気的に絶縁され、電位的にフローティングされた状態となっている。このように、基板ホルダ１３がフローティングされた状態に構成されることで、基板における異常放電を防止することが可能となる。また、高エネルギー（３０ｅＶ程度以上）の電子やイオンが基板へ向けて飛来して、基板に形成される薄膜に悪影響を与えたり、基板ホルダ１３が加熱されたりすることを抑制することができる。
【００２７】
基板ホルダ１３の外周面には、多数の基板（不図示）が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚに沿った方向（上下方向）に所定間隔を保ちながら整列された状態で保持される。本実施形態では、基板の薄膜を形成させる面（以下「膜形成面」という）が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚと垂直な方向を向くように、基板が基板ホルダ１３に保持されている。
【００２８】
仕切壁１２，１６は、真空槽１１の側壁面から基板ホルダ１３へ向けて立設する部材であり、溶接又はボルトで真空槽１１に固定されている。本実施形態における仕切壁１２，１６は、真空槽１１と同じステンレス製の部材である。仕切壁１２，１６は、真空槽１１の側壁面から基板ホルダ１３へ向けて、四方を囲んだ状態で設けられている。
【００２９】
真空槽１１の内壁面，仕切壁１２，基板ホルダ１３の外周面に囲繞されて、スパッタを行うための成膜プロセスゾーン２０が形成されている。また、真空槽１１の内壁面，後述のプラズマ発生手段８０，仕切壁１６，基板ホルダ１３の外周面に囲繞されて、プラズマを発生させて基板上の薄膜に対してプラズマ処理を行うための反応プロセスゾーン６０が形成されている。
【００３０】
本実施形態では、真空槽１１の仕切壁１２が固定されている位置から、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚを中心にして約９０度回転させた位置に仕切壁１６が固定されている。このため、成膜プロセスゾーン２０と反応プロセスゾーン６０が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚに対して約９０度ずれた位置に形成される。したがって、モータ１７によって基板ホルダ１３が回転駆動されると、基板ホルダ１３の外周面に保持された基板が、成膜プロセスゾーン２０に面する位置と反応プロセスゾーン６０に面する位置との間で搬送されることになる。真空槽１１の成膜プロセスゾーン２０と反応プロセスゾーン６０との間の位置には、排気用の配管１５ａが接続され、この配管には真空槽１１内を排気するための真空ポンプ１５が接続されている。
【００３１】
仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面には、絶縁体からなる保護層Ｐが被覆されている。さらに、真空槽１１の内壁面の反応プロセスゾーン６０に面する部分にも絶縁体からなる保護層Ｐが被覆されている。保護層Ｐを構成する絶縁体としては、例えば、熱分解窒化硼素（ＰＢＮ：Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や、窒化ホウ素（ＢＮ）を用いることができる。保護層Ｐは、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や、蒸着法、溶射法等によって、仕切壁１６や真空槽１１の内壁面へ被覆される。熱分解窒化硼素の場合には、化学的気相成長法を利用した熱分解法によって仕切壁１６や真空容器１１の内壁面へ被覆するとよい。
【００３２】
成膜プロセスゾーン２０には、マスフローコントローラ２５，２６が配管を介して連結されている。マスフローコントローラ２５は、不活性ガスを貯留するスパッタガスボンベ２７に接続されている。マスフローコントローラ２６は、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ２８に接続されている。不活性ガスと反応性ガスは、マスフローコントローラ２５，２６で制御されて成膜プロセスゾーン２０に導入される。成膜プロセスゾーン２０に導入する不活性ガスとしては、例えばアルゴンガスや、ヘリウムガスや、ネオンガスや、クリプトンガスや、キセノンガスを用いることができる。また、成膜プロセスゾーン２０に導入する反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等を用いることができる。
【００３３】
成膜プロセスゾーン２０には、基板ホルダ１３の外周面に対向するように、真空槽１１の壁面にマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂが配置されている。このマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、不図示の絶縁部材を介して接地電位にある真空槽１１に固定されている。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、トランス２４を介して、中周波交流電源２３に接続され、交番電界が印加可能に構成されている。本実施形態の中周波交流電源２３は、１ｋ〜１００ｋＨｚの交番電界を印加するものである。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂには、ターゲット２９ａ，２９ｂが保持される。ターゲット２９ａ，２９ｂの形状は平板状であり、ターゲット２９ａ，２９ｂの基板ホルダ１３の外周面と対向する面が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚと垂直な方向を向くように保持される。
【００３４】
真空槽１１の反応プロセスゾーン６０に対応する壁面には、プラズマ発生手段８０を設置するための開口１１ａが形成されている。また、反応プロセスゾーン６０には、マスフローコントローラ７５を介して不活性ガスボンベ７７内の不活性ガスを導入するための配管や、マスフローコントローラ７６を介して反応性ガスボンベ７８内の反応性ガスを導入するための配管が接続されている。反応プロセスゾーン６０に導入する不活性ガスとして、例えばアルゴンガスや、ヘリウムガスや、ネオンガスや、クリプトンガスや、キセノンガスを用いることができる。また、反応プロセスゾーン６０に導入する反応性ガスとして、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等を用いることができる。
【００３５】
図１乃至図４を用いて、本実施形態のプラズマ発生手段８０を説明する。
プラズマ発生手段８０は、反応プロセスゾーン６０に面して、前記開口１１ａに対応する位置に設けられている。本実施形態のプラズマ発生手段８０は、蓋体としてのケース体８１と、誘電体壁としての誘電体板８３と、固定枠８４と、アンテナ８５ａ,８５ｂと、固定具８８と、減圧手段としての配管１５ａ，真空ポンプ１５を有して構成されている。
【００３６】
ケース体８１は、真空槽１１の壁面に形成された開口１１ａを塞ぐ形状を備え、ボルト（不図示）で真空槽１１の開口１１ａを塞ぐように固定されている。ケース体８１が真空槽１１の壁面に固定されることで、プラズマ発生手段８０は真空槽１１に接続されている。本実施形態において、ケース体８１はステンレスで形成されている。誘電体板８３は、板状の誘電体で形成されている。本実施形態において、誘電体板８３は石英で形成されている。なお、誘電体板８３は石英ではなくＡｌ２Ｏ３等のセラミックス材料で形成されたものでもよい。
【００３７】
固定枠８４は、ケース体８１に誘電体板８３を固定するために用いられるもので、ロの字形状を備えた枠体である。固定枠８４とケース体８１がボルト（不図示）で連結されることで、固定枠８４とケース体８１の間に誘電体板８３が挟持され、これにより誘電体板８３がケース体８１に固定されている。誘電体板８３がケース体８１に固定されることで、ケース体８１と誘電体板８３によってアンテナ収容室８０Ａが形成されている。すなわち、本実施形態では、ケース体８１と誘電体板８３に囲まれてアンテナ収容室８０Ａが形成されている。
【００３８】
ケース体８１に固定された誘電体板８３は、開口１１ａを介して真空槽１１の内部（反応プロセスゾーン６０）に臨んで設けられている。このとき、アンテナ収容室８０Ａは、真空槽１１の内部と分離している。すなわち、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の内部とは、誘電体板８３で仕切られた状態で独立した空間を形成している。また、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の外部は、ケース体８１で仕切られた状態で独立の空間を形成している。本実施形態では、このように独立の空間として形成されたアンテナ収容室８０Ａの中に、アンテナ８５ａ，８５ｂが設置されている。なお、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１内部の反応プロセスゾーン６０、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１外部との間は、Ｏリングで気密が保たれている。
【００３９】
本実施形態では、アンテナ収容室８０Ａの内部を排気して真空状態にするために、アンテナ収容室８０Ａに排気用の配管１５ａが接続されている。配管１５ａには、真空ポンプ１５が接続されている。本実施形態において、配管１５ａは真空槽１１の内部へも連通している。配管１５ａには、真空ポンプ１５から真空槽１１の内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ２が設けられている。また、配管１５ａには、真空ポンプ１５からアンテナ収容室８０Ａの内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ３が設けられている。バルブＶ２，Ｖ３のいずれかを閉じることで、アンテナ収容室８０Ａの内部と真空槽１１の内部との間での気体の移動は阻止される。真空槽１１の内部の圧力や、アンテナ収容室８０Ａの内部の圧力は、真空計（不図示）で測定される。
【００４０】
本実施形態では、スパッタ装置１に制御装置（不図示）を備えている。この制御装置には、真空計の出力が入力される。制御装置は、入力された真空計の測定値に基づいて、真空ポンプ１５による排気を制御して、真空槽１１の内部やアンテナ収容室８０Ａの内部の真空度を調整する機能を備える。本実施形態では、制御装置がバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の開閉を制御することで、真空槽１１の内部とアンテナ収容室８０Ａの内部を同時に、又は独立して排気できる。
【００４１】
アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂは、高周波電源８９から電力の供給を受けて、真空槽１１の内部（反応プロセスゾーン６０）に誘導電界を発生させ、プラズマを発生させるためのものである。本実施形態のアンテナ８５ａ，８５ｂは、銅で形成された円管状の本体部と、本体部の表面を被覆する銀で形成された被覆層を備えている。アンテナ８５ａのインピーダンスを低下するためには、電気抵抗の低い材料でアンテナ８５ａ，８５ｂを形成するのが好ましい。そこで、高周波の電流がアンテナの表面に集中するという特性を利用して、アンテナ８５ａ，８５ｂの本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い銅で円管状に形成し、アンテナ８５ａ，８５ｂの表面を銅よりも電気抵抗の低い銀で被覆している。このように構成することで、高周波に対するアンテナ８５ａ，８５ｂのインピーダンスを低減して、アンテナ８５ａに電流を効率よく流して、プラズマを発生させる効率を高めている。
【００４２】
アンテナ８５ａ及びアンテナ８５ｂは、平面上で渦を成した形状を備える。アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂとは、ケース体８１と誘電体板８３との間に形成されたアンテナ収容室８０Ａの中に、渦を成す面が反応プロセスゾーン６０を向いた状態で誘電体板８３に隣接して設置される。言い換えれば、アンテナ８５ａ及びアンテナ８５ｂは、アンテナ８５ａ及びアンテナ８５ｂの渦を成す面が板状の誘電体板８３の壁面に対向した状態で、アンテナ８５ａ及びアンテナ８５ｂの渦の中心軸線と垂直な方向で上下（中心軸線Ｚと平行な方向）に隣り合って設置されている。
【００４３】
すなわち、図２乃至図４に示したように、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂの渦を成す面（誘電体壁６３）に対する垂線に垂直な方向に所定の間隔Ｄを保って、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂが固定されている。したがって、モータ１７を作動させて、基板ホルダ１３を中心軸線Ｚ周りに回転させると、基板ホルダの外周に保持された基板は、基板の膜形成面がアンテナ８５ａ，８５ｂの渦を成す面と対向するように、上下に並んだアンテナ８５ａ，８５ｂに対して横方向に搬送される。
【００４４】
アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂは、高周波電源８９に対して並列に接続されている。アンテナ８５ａ，８５ｂは、マッチング回路を収容するマッチングボックス８７を介して高周波電源８９に接続されている。マッチングボックス８７内には、図４に示すように、可変コンデンサ８７ａ，８７ｂが設けられている。本実施形態では、アンテナ８５ａに対してアンテナ８５ｂが並列に接続されているため、従来のマッチング回路でマッチング用コイルが果たす役目の全部又は一部を、アンテナ８５ｂが果たす。したがって、マッチングボックス内での電力損失を軽減し、高周波電源８９から供給される電力をアンテナ８５ａ，８５ｂでプラズマの発生に有効に活用することができる。また、インピーダンスマッチングもとりやすくなる。
【００４５】
渦状のアンテナ８５ａ，８５ｂは、導線部８６ａ，８６ｂを介してマッチングボックス８７に接続されている。導線部８６ａ，８６ｂは、アンテナ８５ａ，８５ｂと同様の素材からなる。ケース体８１には、導線部８６ａ，８６ｂを挿通するための挿通孔８１ａが形成されている。アンテナ収容室８０Ａ内側のアンテナ８５ａ，８５ｂと、アンテナ収容室８０Ａ外側のマッチングボックス８７，高周波電源８９とは、挿通孔８１ａに挿通される導線部８６ａを介して接続される。導線部８６ａ，８６ｂと挿通孔８１ａとの間にはシール部材８１ｂが設けられ、アンテナ収容室８０Ａの内外で気密が保たれる。
【００４６】
本実施形態では、導線部８６ａ，８６ｂの長さに余裕をもたせて、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂとの間隔Ｄを調整できるようになっている。本実施形態のスパッタ装置１では、アンテナ８５ａ，８５ｂを固定具８８によって固定する際に、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄを調整することができる。
【００４７】
固定具８８は、アンテナ８５ａ，８５ｂをアンテナ収容室８０Ａに設置するためのものである。本実施形態の固定具８８は、固定板８８ａ，８８ｂと、固定ボルト８８ｃ，８８ｄで構成される。固定板８８ａ，８８ｂには、アンテナ８５ａ，８５ｂが嵌合されている。アンテナ８５ａ，８５ｂが嵌合された固定板８８ａ，８８ｂは、固定ボルト８８ｃ，８８ｄでケース体８１に取り付けられている。ケース体８１には上下方向に複数のボルト穴が形成され、固定板８８ａ，８８ｂは、いずれかのボルト穴を用いてケース体８１に取り付けられている。すなわち、使用されるボルト穴の位置によって、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄが調整されている。なお、アンテナ８５ａ，８５ｂと固定板８８ａ，８８ｂとを絶縁するために、少なくとも、アンテナ８５ａ，８５ｂと固定板８８ａ，８８ｂとの接触面が絶縁材で形成されている。
【００４８】
以上の構成を備えるプラズマ発生手段８０が、真空槽１１に組み付けられる手順を説明する。
まず、固定具８８を用いてアンテナ８５ａ，８５ｂをケース体８１に固定する。このとき、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄや、アンテナ８５ａの径Ｒａや、アンテナ８５ｂの径Ｒｂに合わせた固定具８８を用いる。続いて、固定枠８４を用いて、ケース体８１に誘電体板８３を固定する。これにより、アンテナ８５ａ，８５ｂは、誘電体板８３と固定板８８ａ，８８ｂとの間に挟持された状態となる。また、ケース体８１、誘電体板８３、アンテナ８５ａ，８５ｂ、固定具８８が一体的になる。続いて、真空槽１１の開口１１ａを塞ぐように、ケース体８１を真空槽１１に対してボルト（不図示）で固定する。以上によって、プラズマ発生手段８０が、真空槽１１に組み付けられ、アンテナ収容室８０Ａと、反応プロセスゾーン６０（真空槽１１の内部）と、真空槽１１の外側が、それぞれ独立の空間として形成され、アンテナ８５ａ，８５ｂがアンテナ収容室８０Ａに設置される。
【００４９】
本実施形態では、ケース体８１、誘電体板８３、アンテナ８５ａ，８５ｂ、固定具８８を一体的にした状態で、ケース体８１と真空槽１１をボルトで固定することでプラズマ発生手段８０を真空槽１１と接続できるため、プラズマ発生手段８０を真空槽１１に着脱するのが容易である。
【００５０】
さらに、本実施形態では、プラズマ発生手段８０と基板ホルダ１３との間に、図１乃至図３、図５に示すグリッド９０が設けられている。グリッド９０は、本発明のイオン消滅手段に相当するものであり、プラズマ発生手段８０で発生させたイオンの一部や電子の一部を消滅させるためのものである。
【００５１】
図５は、プラズマ発生手段８０から基板ホルダ１３を臨んだときに、開口１１ａを通じてみた、グリッド９０の正面図である。
図５に示すように、グリッド９０は、導電体からなる中空部材であり、アースされている。中空部材からなるグリッド９０の内部に冷却媒（例えば冷却水）を流すために、グリッドの端部には冷却媒を供給するホース（図示せず）が接続されている。
【００５２】
本実施形態のグリッド９０は、縦グリッド９０ａと、横グリッド９０ｂで構成されている。縦グリッド９０ａは、中心軸線Ｚと平行な方向（縦方向）の筋が複数並ぶように、中空部材を配置したものである。横グリッド９０ｂは、基板ホルダ１３の回転方向に平行な方向（横方向）の筋が複数並ぶように、中空部材を配置したものである。グリッド９０を構成する導電体としては、銅や、銅合金や、アルミや、ステンレススチール等が用いられる。
【００５３】
本実施形態では、図５に示すように銅管が網目状に屈曲して、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂが構成されている。縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂは、真空容器１１に固定される。本実施形態では、真空容器１１にボルトで固定される固定板９１と真空容器１１との間に横グリッド９０ｂを挟持することで、横グリッド９０ｂを真空容器１１に固定している。縦グリッド９０ａは、横グリッド９０ｂと溶接又は接着剤により固定することで固定されている。縦グリッド９０ａを固定板９１で固定するようにしてもよい。
【００５４】
図５に示すように、本実施形態のグリッド９０では、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０がプラズマ発生手段８０に対して基板ホルダ１３を遮蔽する面積を、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨む残余の面積よりも狭くして、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。すなわち、本実施形態では、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０により開口１１ａが塞がれる面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くして、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。
【００５５】
次に、本実施形態のスパッタ装置１を用いて、反応プロセスゾーン６０にプラズマを発生させる手順を説明する。
まず、真空ポンプ１５を作動させて、真空槽１１の内部と、アンテナ収容室８０Ａを減圧する。このとき、制御装置は配管１５ａに設けられたバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３を総て開放し、真空槽１１の内部と、アンテナ収容室８０Ａの内部を同時に排気して、真空槽１１の内部及びアンテナ収容室８０Ａの内部を真空状態にする。制御装置は、真空計の測定値を監視して、真空槽１１の内部とアンテナ収容室８０Ａの内部の圧力差が大きくならないように（例えば、１０４Ｐａ以上の圧力差が生じないように）、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の開閉を適宜制御する。その後、制御装置は、真空槽１１の内部が１０−２Ｐａ〜１０Ｐａになったところで一旦バルブＶ２を閉じる。アンテナ収容室８０Ａは、さらに１０−３Ｐａ以下にまで減圧される。つづいて、アンテナ収容室８０Ａ内部が１０−３Ｐａ以下になったところでバルブＶ３を閉じる。続いて、真空槽１１の内部が１０−２Ｐａ〜１０Ｐａを保持した状態で、反応性ガスボンベ７８内の反応性ガスを、マスフローコントローラ７６を介して反応プロセスゾーン６０へ導入する。
【００５６】
真空槽１１の内部とアンテナ収容室８０Ａの内部を上記所定の圧力に保持した状態で、高周波電源８９からアンテナ８５ａ,８５ｂに１３．５６ＭＨｚの電圧を印加して、反応プロセスゾーン６０に反応性ガスのプラズマを発生させる。このとき、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄや、アンテナ８５ａの径Ｒａや、アンテナ８５ｂの径Ｒｂ等に応じた分布のプラズマが発生する。
【００５７】
このように発生した反応性ガスのプラズマ中のイオン，電子，ラジカル等の活性種によって、基板ホルダ１３に配置された基板に形成されている薄膜のプラズマ処理が行われる。本実施形態では、プラズマ中のイオン，電子，ラジカル等の活性種のうち、イオンの一部や電子の一部の電荷は、プラズマ発生手段８０と基板ホルダ１３との間に設けられたグリッド９０によって中和される。本実施形態では、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０がプラズマ発生手段８０に対して基板ホルダ１３を遮蔽する面積を、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨む残余の面積よりも狭くして、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。このように縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置することで、プラズマ発生手段８０で発生させた反応性ガスのイオンがグリッド９０で電気的に中和されて消滅する量を抑えている。
【００５８】
すなわち、グリッド９０によって開口１１ａが塞がれる面積を広くし過ぎると、プラズマ発生手段８０で発生させた反応性ガスのイオンの大半がグリッド９０で中和され、基板に形成された薄膜へ接触するイオンの量が極めて少なくなってしまう。これに対して、本実施形態のように、グリッド９０が開口１１ａを塞ぐ面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くすることで、グリッド９０で電気的に中和される反応性ガスのイオンの量を抑え、薄膜へ接触するイオンの量が極端に少なくなりすぎないようにしている。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、薄膜を形成または処理する空間を形成する真空槽１１の内部をプラズマが発生する圧力に保持して、真空槽１１の内部とは独立した空間を形成するアンテナ収容室８０Ａの内部を真空槽１１の内部よりも低いプラズマが発生しにくい圧力に保持して、真空槽１１内にプラズマを発生させている。このため、アンテナ収容室８０Ａにプラズマが発生することを抑制して、真空槽１１の内部に効率的にプラズマを発生させることができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の内部とは、誘電体板８３で仕切られた状態で独立した空間とされ、アンテナ収容室８０Ａの内部にアンテナ８５ａ，８５ｂを設け、アンテナ収容室８０Ａを減圧した状態で真空槽１１の内部にプラズマを発生させる構成となっている。このため、大気中にアンテナ８５ａ，８５ｂを設置した状態でプラズマを発生させる従来の場合に比べて、アンテナ８５ａ，８５ｂの酸化を抑制することができる。したがって、アンテナ８５ａ，８５ｂの長寿命化を図ることができる。また、アンテナ８５ａ，８５ｂが酸化することにより、プラズマが不安定化することを抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、真空槽１１の内部及びアンテナ収容室８０Ａの内部の圧力を監視して、真空槽１１の内部と、アンテナ収容室８０Ａの内部で大きな圧力差が生じないように減圧を行い、真空槽１１の内部を１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空に保持し、アンテナ収容室８０Ａを１０−３Ｐａ以下に保持して、真空槽１１の内部にプラズマを発生させる構成にしている。そして、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の内部が誘電体板８３で仕切られ、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１外部がケース体８１で仕切られている。このため、大気中にアンテナ１８５を設置して、真空槽１１の内部と真空槽の外部とを誘電体板１８３で仕切る場合に比べて、本実施形態では、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の内部の圧力差を小さく保つことができるため、誘電体板８３の厚みを薄く設計することができ、効率的にプラズマを発生させることが可能となるとともに、安価な誘電体板８３を使用して低コスト化を図ることができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄを調整することで、基板ホルダ１３に配置される基板に対するプラズマの分布を調整することができる。また、アンテナ８５ａの径Ｒａや、アンテナ８５ｂの径Ｒｂ、又はアンテナ８５ａ，８５ｂの太さ等を独立に変更することができるため、アンテナ８５ａの径Ｒａや、アンテナ８５ｂの径Ｒｂ又は太さ等を調整することでも、プラズマの分布を調整することができる。また、本実施形態では、図４に示すように、アンテナ８５ａやアンテナ８５ｂが大小の半円から構成される全体形状を備えているが、アンテナ８５ａやアンテナ８５ｂの全体形状を、矩形などの形状に変更して、プラズマの分布を調整することも可能である。
【００６３】
特に、横方向に搬送される基板の搬送方向と交差する上下方向にアンテナ８５ａとアンテナ８５ｂを並べて、アンテナ８５ａ，８５ｂ両者の間隔も調整することができるため、基板の搬送方向に交差する方向で広範囲にプラズマ処理を行う必要がある場合に、プラズマの密度分布を容易に調整することができる。例えば、本実施形態のようなカルーセル型のスパッタ装置１を用いてプラズマ処理を行う場合には、基板ホルダ１３での基板の配置，スパッタ条件等により、基板ホルダの上方に位置する薄膜と、中間に位置する薄膜の膜厚に違いが生じている場合がある。このような場合でも、本実施形態のプラズマ発生手段８０を用いれば、膜厚の違いに対応してプラズマの密度分布を適宜調整することができるという利点がある。
【００６４】
また、本実施形態では、上述のように、仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面や、真空槽１１の内壁面の反応プロセスゾーン６０に面する部分に絶縁体を被覆することで、反応プロセスゾーン６０のラジカルの相対的な密度を高く維持して、より多くのラジカルを基板上の薄膜と接触させてプラズマ処理の効率化を図っている。すなわち、仕切壁１６や真空槽１１の内壁面に化学的に安定な熱分解窒化硼素を被覆することで、プラズマ発生手段８０によって反応プロセスゾーン６０に発生したラジカル又は励起状態のラジカルが仕切壁１６や真空槽１１の内壁面と反応して消滅することを抑制している。また、仕切壁１６で反応プロセスゾーン６０に発生するラジカルが基板ホルダの方向へ向くようにコントロールできる。
【００６５】
さらに、上述のようにプラズマの分布の調整と、ラジカルの相対密度の向上を行いながら、グリッド９０が開口１１ａを塞ぐ面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くすることで、グリッド９０で電気的に中和される反応性ガスのイオンの量を抑え、薄膜へ接触するイオンの量を調整することができる。
【００６６】
以下に、上述のスパッタ装置１を用いたプラズマ処理の方法として、基板上にスパッタで形成した不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））の薄膜に対してプラズマ処理を行い、その不完全酸化チタンよりも酸化が進んだ酸化チタン（ＴｉＯｘ２（ｘ１＜ｘ２≦２））の薄膜を形成する方法について例示する。なお、不完全酸化チタンとは、酸化チタンＴｉＯ２の構成元素である酸素が欠乏した不完全な酸化チタンＴｉＯｘ（ｘ＜２）のことである。
【００６７】
まず、基板及びターゲット２９ａ，２９ｂをスパッタ装置１に配置する。基板は基板ホルダ１３に保持させる。ターゲット２９ａ，２９ｂは、それぞれマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに保持させる。ターゲット２９ａ，２９ｂの材料としてチタン（Ｔｉ）を用いる。
次に、真空槽１１の内部，アンテナ収容室８０Ａの内部を上述の所定の圧力に減圧し、モータ１７を作動させて、基板ホルダ１３を回転させる。その後、真空槽１１の内部，アンテナ収容室８０Ａの内部の圧力が安定した後に、成膜プロセスゾーン２０の圧力を、０．１Ｐａ〜１．３Ｐａに調整する。
【００６８】
次に、成膜プロセスゾーン２０内に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガスと、反応性ガスである酸素ガスを、スパッタガスボンベ２７、反応性ガスボンベ２８からマスフローコントローラ２５，２６で流量を調整しながら導き、成膜プロセスゾーン２０のスパッタを行うための雰囲気を調整する。
【００６９】
次に、中周波交流電源２３からトランス２４を介して、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加し、ターゲット２９ａ，２９ｂに、交番電界が掛かるようにする。これにより、ある時点においてはターゲット２９ａがカソード（マイナス極）となり、その時ターゲット２９ｂは必ずアノード（プラス極）となる。次の時点において交流の向きが変化すると、今度はターゲット２９ｂがカソード（マイナス極）となり、ターゲット２９ａがアノード（プラス極）となる。このように一対のターゲット２９ａ，２９ｂが、交互にアノードとカソードとなることにより、プラズマが形成され、カソード上のターゲットに対してスパッタを行う。
【００７０】
スパッタを行っている最中には、アノード上には非導電性あるいは導電性の低い酸化チタン（ＴｉＯｘ（ｘ≦２））が付着する場合もあるが、このアノードが交番電界によりカソードに変換された時に、これら酸化チタン（ＴｉＯｘ（ｘ≦２））がスパッタされ、ターゲット表面は元の清浄な状態となる。そして、一対のターゲット２９ａ，２９ｂが、交互にアノードとカソードとなることを繰り返すことにより、常に安定なアノード電位状態が得られ、プラズマ電位（通常アノード電位とほぼ等しい）の変化が防止され、基板の膜形成面に安定してチタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））からなる薄膜が形成される。
【００７１】
なお、成膜プロセスゾーン２０で形成する薄膜の組成は、成膜プロセスゾーン２０に導入する酸素ガスの流量を調整することや、基板ホルダ１３の回転速度を制御することで、チタン（Ｔｉ）にしたり、酸化チタン（ＴｉＯ２）にしたり、或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））にしたりできる。
【００７２】
成膜プロセスゾーン２０で、基板の膜形成面にチタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））からなる薄膜を形成させた後には、基板ホルダ１３の回転駆動によって基板を、成膜プロセスゾーン２０に面する位置から反応プロセスゾーン６０に面する位置に搬送する。反応プロセスゾーン６０には、反応性ガスボンベ７８から反応性ガスとして酸素ガスを導入するとともに、不活性ガスボンベ７７から不活性ガス（例えばアルゴンガス）を導入する。このように、反応プロセスゾーン６０に反応性ガスとしての酸素ガスだけではなく、不活性ガスを導入することで、プラズマ中における反応性ガスのラジカルの密度を向上させることができる。
【００７３】
次に、アンテナ８５ａ，８５ｂに、１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加して、プラズマ発生手段８０によって反応プロセスゾーン６０にプラズマを発生させる。反応プロセスゾーン６０の圧力は、０．７Ｐａ〜１Ｐａに維持する。また、少なくとも反応プロセスゾーン６０にプラズマを発生させている際中は、アンテナ収容室８０Ａの内部の圧力は、１０−３Ｐａ以下を保持する。
【００７４】
次に、基板ホルダ１３が回転して、チタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））からなる薄膜が形成された基板が反応プロセスゾーン６０に面する位置に搬送されてくると、反応プロセスゾーン６０では、チタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））からなる薄膜をプラズマ処理によって酸化反応させる工程を行う。すなわち、プラズマ発生手段８０によって反応プロセスゾーン６０に発生させた酸素ガスのプラズマでチタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））を酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ2（ｘ１＜ｘ２＜２））或いは酸化チタン（ＴｉＯ２）に変換させる。
【００７５】
以上の工程によって、本実施形態では、所望の組成の酸化チタン（ＴｉＯｘ（ｘ≦２））薄膜を作成することができる。さらに、以上の工程を繰り返すことで、薄膜を積層させて所望の膜厚の薄膜を作成することができる。
【００７６】
ところで、反応プロセスゾーン６０では、反応性ガスのプラズマにより、二つの効果が現れていると考えられる。一つ目の効果は、反応性ガスのプラズマにより薄膜に対する酸化反応が行われ、スパッタにより形成された金属あるいは不完全酸化物からなる薄膜が、完全酸化物あるいはそれに近い不完全酸化物に変換されるという効果である。二つ目の効果は、スパッタにより形成された金属あるいは不完全酸化物からなる薄膜に、反応性ガスのプラズマの中の高エネルギーイオン又は電子が衝突し、これにより薄膜からの脱酸素が行われ、薄膜の組成に悪影響を与えるという効果である。反応プロセスゾーン６０を通過してプラズマ処理が行われた薄膜の組成は、このような二つの効果の競合により決められると考えられる。
【００７７】
図６は、ＴｉＯ２薄膜を形成した場合のアンテナ８５ａ，８５ｂに供給する電力と、ＴｉＯ２薄膜の光学定数（屈折率ｎ及び減衰係数ｋ）との関係を示している。図６の横軸はアンテナ８５ａ，８５ｂに供給する電力を示し、図６の縦軸（左側）は形成した薄膜の屈折率ｎを示し、図６の縦軸（右側）は形成した薄膜の減衰係数ｋを示している。
【００７８】
図６から判るように、４ｋＷより大きい電力を供給した場合には、減衰係数ｋが大きくなってしまう（例えば、５ｋＷの電力を供給した場合には、減衰係数ｋが１．０×１０−3を超えてしまう）のに対して、２ｋＷ以上４ｋＷ以下で電力を供給した場合には、屈折率ｎが２．４７〜２．４９で、減衰係数ｋが１．０×１０−３以下であるＴｉＯ２薄膜を形成することができる。
【００７９】
アンテナ８５ａ，８５ｂに対して４ｋＷより大きい電力を供給した場合に、減衰係数ｋが大きくなってしまう原因としては、アンテナ８５ａ，８５ｂに対して大きな電力を供給することで、高エネルギーの反応性ガスのイオンや電子が多く発生し、上記二つ目の効果が顕著になるためであると考えられる。
【００８０】
したがって、高エネルギーの反応性ガスのイオンや電子の量を抑制して、減衰係数ｋを小さくするためには、アンテナ８５ａ，８５ｂに対する、高周波電源８９からの電力の供給を、２ｋＷ以上４ｋＷ以下で行うとよい。さらに、減衰係数ｋを１．０×１０−４程度に小さくするためには、アンテナ８５ａ，８５ｂに対する、高周波電源８９からの電力の供給を、２ｋＷ以上３．５ｋＷ以下で行うとよい。
【００８１】
以上に説明した実施の形態は、例えば、次の（ａ）〜（ｌ）のように、改変することもできる。また、（ａ）〜（ｌ）を適宜組合せて改変することもできる。なお、以下の説明では、上記の実施形態と同一の部材は同一の符号を用いて説明している。
【００８２】
（ａ） 上記の実施形態では、グリッド９０を、導電体からなる中空部材で構成した例を説明したが、グリッド９０を、絶縁体からなる棒状部材で構成することもできる。この場合も、上記の実施形態と同様に、グリッド９０を縦グリッド９０ａと横グリッド９０ｂで構成するとよい。本実施形態の縦グリッド９０ａは、中心軸線Ｚと平行な方向（縦方向）の筋が複数並ぶように、棒状材を配置したものである。また、横グリッド９０ｂは、基板ホルダ１３の回転方向に平行な方向（横方向）の筋が複数並ぶように、棒状部材を配置したものである。
【００８３】
そして、本実施形態においても、上記の実施形態と同様に、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０がプラズマ発生手段８０に対して基板ホルダ１３を遮蔽する面積を、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨む残余の面積よりも狭くして、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。すなわち、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０により開口１１ａが塞がれる面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くなるように、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。
【００８４】
このように、絶縁体からなるグリッド９０を設けることで、プラズマ発生手段８０で発生させたプラズマ中のイオンの一部をグリッド９０に衝突させて消滅させることが可能となる。そして、上記の実施形態と同様に、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０により開口１１ａが塞がれる面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くなるようにすることで、グリッド９０で消滅する反応性ガスのイオンの量を抑え、薄膜へ接触するイオンの量が極端に少なくなりすぎないようにしている。
【００８５】
なお、グリッド９０を構成する絶縁体としては、熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や、窒化ホウ素（ＢＮ）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。また、グリッド９０を構成する絶縁体からなる棒状部材は、必ずしも全体が絶縁体で構成されている必要はない。中空の導電体（例えば、ステンレススチールや、銅や、銅合金や、アルミ等）の表面を、熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や、窒化ホウ素（ＢＮ）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁体で被覆したもので、グリッド９０を構成することもできる。絶縁体による導電体の被覆は、上記の保護層Ｐの被覆方法と同様に、化学的気相成長法や、蒸着法、溶射法等によって行うとよい。
【００８６】
（ｂ） 上記の実施形態では、薄膜形成装置の一例として、スパッタ装置について説明したが、本発明のプラズマ発生手段は、他のタイプの薄膜形成装置にも適用できる。薄膜形成装置としては、例えば、プラズマを用いたエッチングを行うエッチング装置、プラズマを用いたＣＶＤを行うＣＶＤ装置等でもよい。また、プラスチックの表面処理をプラズマを用いて行う表面処理装置にも適用できる。
【００８７】
（ｃ） 上記の実施形態では、所謂カルーセル型のスパッタ装置を用いているが、これに限定されるものではない。本発明は、基板がプラズマを発生させる領域に面して搬送される他のスパッタ装置にも適用できる。
【００８８】
（ｄ） 上記の実施形態では、固定枠８４を用いて、ケース体８１に誘電体板８３を固定して、ケース体８１、誘電体板８３、アンテナ８５ａ，８５ｂ、固定具８８を一体的にした状態で、ケース体８１と真空槽１１をボルトで固定することでプラズマ発生手段を真空槽１１と接続していた。しかし、誘電体板８３の固定の方法、プラズマ発生手段の接続の方法はこれに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、改変することもできる。図７は、プラズマ発生手段の他の実施形態を説明する要部説明図である。図７に示した実施形態では、真空槽１１と固定枠１８４をボルト（不図示）で連結することで、真空槽１１と固定枠１８４との間に、本発明の誘電体壁としての誘電体板１８３を挟持させて、誘電体板１８３を真空槽１１に固定している。そして、真空槽１１に固定された誘電体板１８３を覆うように、本発明の蓋体としてのケース体１８１が真空槽１１にボルトで固定され、プラズマ発生手段1８０が真空槽１１に固定されている。
【００８９】
そして、ケース体１８１と誘電体板１８３で囲まれてアンテナ収容室１８０Ａが形成されている。アンテナ収容室１８０Ａの内部を減圧できるように、アンテナ収容室１８０Ａに配管１５ａが接続され、配管１５ａの先に真空ポンプ１５が接続されている。なお、上記の実施形態においてアンテナ８５ａ，８５ｂが固定具８８を用いてケース体８１に固定されていたのと同様に、アンテナ８５ａ，８５ｂは、固定具１８８を用いてケース体１８１に固定されている。ケース体１８１を真空槽１１から取り外せば、アンテナ８５ａ，８５ｂの着脱や、アンテナ８５ａ，８５ｂの形状の変更等を容易に行うことができる。
【００９０】
（ｅ） 上記の実施形態では、プラズマ発生手段として、図１乃至図４に示すような、板状の誘電体板８３に対して同一平面状で渦をなすアンテナ８５ａ，８５ｂを固定した誘導結合型（平板型）のプラズマ発生手段を用いているが、本発明は、他のタイプのプラズマ発生手段を備えた薄膜形成装置にも適用される。すなわち、誘電体で形成された円筒形の誘電体壁の周囲に渦状に巻回させたアンテナに高周波の電力を印加して、円筒形の誘電体壁に囲まれた領域に誘導電界を発生させてプラズマを発生させる誘導結合型（円筒型）のプラズマ発生手段に対しても本発明を適用できる。
【００９１】
図８は誘導結合型（円筒型）のプラズマ発生手段を説明する要部説明図である。図８に示した実施形態では、本発明の誘電体壁として誘電体板２８３を備える。誘電体板２８３は円筒形状を備えている。真空槽１１と固定枠２８４をボルト（不図示）で連結することで、真空槽１１と固定枠２８４との間に、本発明の誘電体壁としての誘電体板２８３を挟持させて、誘電体板２８３を真空槽１１に固定している。そして、真空槽１１に固定された誘電体板２８３を覆うように、本発明の蓋体としてのケース体２８１が真空槽１１にボルトで固定され、プラズマ発生手段２８０が真空槽１１に固定されている。
【００９２】
そして、ケース体２８１と誘電体板２８３で囲まれてアンテナ収容室２８０Ａが形成されている。アンテナ収容室２８０Ａの内部を減圧できるように、アンテナ収容室２８０Ａに配管１５ａが接続され、配管１５ａの先に真空ポンプ１５が接続されている。アンテナ２８５は、円筒状の誘電体板の外周に巻回されている。上記の実施形態においてアンテナ８５ａ，８５ｂが固定具８８を用いてケース体８１に固定されていたのと同様に、アンテナ２８５は、固定具２８８を用いてケース体２８１に固定されている。ケース体２８１を真空槽１１から取り外せば、アンテナ２８５の着脱や、アンテナ２８５の形状の変更等を容易に行うことができる。
【００９３】
なお、図８に示した実施形態において、ケース体２８１と固定枠８４の間に誘電体板２８３を挟持させることで、ケース体２８１に誘電体板２８３を固定して、ケース体２８１、誘電体板２８３、アンテナ２８５、固定具２８８を一体的にした構成とすることもできる。このように構成すれば、ケース体２８１と真空槽１１をボルトで固定することでプラズマ発生手段２８０を真空槽１１と接続できるため、プラズマ発生手段２８０を真空槽１１に着脱するのが容易となる。
【００９４】
（ｆ） 上記の実施形態では、配管１５ａが真空槽１１の内部と、アンテナ収容室８０Ａの内部と、両方に接続され、配管１５ａに接続された真空ポンプ１５で、真空槽１１の内部およびアンテナ収容室８０Ａの排気を行っていた。しかし、真空槽１１の内部、アンテナ収容室８０Ａの内部それぞれに独立の配管を接続して、各配管に接続した独立の真空ポンプで、真空槽１１の内部およびアンテナ収容室８０Ａの内部を排気するようにしてもよい。
【００９５】
（ｇ） 上記の実施形態では、固定板８８ａ，８８ｂに誘電体板８３を嵌合し、固定ボルト８８ｃ，８８ｄで固定板８８ａ，８８ｂをケース体８１に固定することで、アンテナ８５ａ，８５ｂをアンテナ収容室８０Ａに設置したが、要は、間隔Ｄを調整してアンテナ８５ａ，８５ｂを固定できれば他の方法でもよい。
【００９６】
（ｈ） 上記の実施形態では、仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面や、真空槽１１の内壁面の反応プロセスゾーン６０に面に絶縁体からなる保護層Ｐを形成したが、他の部分にも絶縁体からなる保護層Ｐを形成してもよい。例えば、仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面だけではなく、仕切壁１６の他の部分にも絶縁体を被覆してもよい。これにより、ラジカルが仕切壁１６と反応して、ラジカルが減少するのを最大限回避することができる。また、例えば、真空槽１１の内壁面の反応プロセスゾーン６０に面する部分だけではなく、真空槽１１の内壁面における他の部分、例えば内壁面の全体に絶縁体を被覆してもよい。これにより、ラジカルが真空槽１１の内壁面と反応して、ラジカルが減少するのを最大限回避することができる。仕切壁１２に絶縁体を被覆してもよい。
【００９７】
（ｉ） 上記の実施形態では、アンテナ８５ａの円管状の本体部を銅で、被覆層を銀で形成したが、本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い材料で形成し、電流が集中する被覆層を本体部よりも電気抵抗の低い材料で形成すればよいため、他の材料の組合せでもよい。例えば、本体部をアルミニウム又はアルミニウム−銅合金で形成したり、被覆層を銅，金で形成したりしてもよい。アンテナ８５ｂの本体部，被覆層も同様に改変できる。また、アンテナ８５ａと、アンテナ８５ｂを、異なる材料で形成してもよい。
【００９８】
（ｊ） 上記の実施形態では、反応プロセスゾーン６０に反応性ガスとして酸素を導入しているが、その他に、オゾン，一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）等の酸化性ガス、窒素等の窒化性ガス、メタン等の炭化性ガス、弗素，四弗化炭素（ＣＦ４）等の弗化性ガスなどを導入することで、本発明を酸化処理以外のプラズマ処理にも適用することができる。
【００９９】
（ｋ） 上記の実施形態では、ターゲット２９ａ，２９ｂの材料としてチタンを用いているが、これに限定されるものでなく、これらの酸化物を用いることもできる。また、アルミニウム（Ａｌ），ケイ素（Ｓｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），スズ（Ｓｎ），クロム（Ｃｒ），タンタル（Ｔａ），テルル（Ｔｅ），鉄（Ｆｅ），マグネシウム（Ｍｇ），ハフニウム（Ｈｆ），ニオブ（Ｎｂ），ニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ），インジウム・スズ（Ｉｎ−Ｓｎ）などの金属を用いることができる。また、これらの金属の化合物，例えば、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＨｆＯ２等を用いることもできる。
【０１００】
これらのターゲットを用いた場合、反応プロセスゾーン６０におけるプラズマ処理により、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＳｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＨｆＯ２，ＭｇＦ２等の光学膜ないし絶縁膜、ＩＴＯ等の導電膜、Ｆｅ２Ｏ３などの磁性膜、ＴｉＮ，ＣｒＮ，ＴｉＣなどの超硬膜を作成できる。ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＳｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５のような絶縁性の金属化合物は、金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｉ）に比べスパッタ速度が極端に遅く生産性が悪いので、特に本発明の薄膜形成装置を用いてプラズマ処理すると有効である。
【０１０１】
（ｌ） 上記の実施形態では、ターゲット２９ａとターゲット２９ｂは同一の材料で構成されているが、異種の材料で構成してもよい。同一の金属ターゲットを用いた場合は、上述のように、スパッタを行うことによって単一金属の不完全反応物が基板に形成され、異種の金属ターゲットを用いた場合は合金の不完全反応物が基板に形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の薄膜形成装置について説明する一部断面をとった上面の説明図である。
【図２】本発明の薄膜形成装置について説明する一部断面をとった側面の説明図である。
【図３】本発明のプラズマ発生手段及びイオン消滅手段を説明する要部説明図である。
【図４】本発明のプラズマ発生手段を説明する要部説明図である。
【図５】イオン消滅手段を説明する要部説明図である。
【図６】アンテナに供給する電力と、ＴｉＯ２薄膜の光学定数との関係を示している。
【図７】プラズマ発生手段の他の実施形態を説明する要部説明図である。
【図８】プラズマ発生手段の他の実施形態を説明する要部説明図である。
【図９】従来のグリッド（イオン消滅手段）の構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１・・・スパッタ装置
１１・・・真空槽
１１ａ・・・開口
１２，１６・・・仕切壁
１３・・・基板ホルダ
１５・・・真空ポンプ
１５ａ・・・配管
１７・・・モータ
１７ａ・・・回転駆動軸
１７ｂ・・・回転支持軸
１８ａ，１８ｂ・・・絶縁部材
２０・・・成膜プロセスゾーン
２１ａ，２１ｂ・・・マグネトロンスパッタ電極
２３・・・中周波交流電源
２４・・・トランス
２５，２６，７５，７６・・・マスフローコントローラ
２７・・・スパッタガスボンベ
２８，７８・・・反応性ガスボンベ
２９ａ，２９ｂ・・・ターゲット
６０・・・反応プロセスゾーン
７７・・・不活性ガスボンベ
８０，１８０，２８０・・・プラズマ発生手段
８０Ａ，１８０Ａ，２８０Ａ・・・アンテナ収容室
８１，１８１，２８１・・・ケース体、８１ａ・・・挿通孔
８１ｂ・・・シール部材
８３，１８３，２８３・・・誘電体板
８４，１８４，２８４・・・固定枠
８５ａ，８５ｂ，２８５・・・アンテナ
８６ａ，８６ｂ・・・導線部
８７・・・マッチングボックス
８７ａ，８７ｂ・・・可変コンデンサ
８８，１８８，２８８・・・固定具
８８ａ，８８ｂ・・・固定板
８８ｃ，８８ｄ・・・固定ボルト
８９・・・高周波電源
９０・・・グリッド（イオン消滅手段）
９０ａ・・・縦グリッド
９０ｂ・・・横グリッド
９１・・・固定板
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３・・・バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学薄膜や光学デバイス、オプトエレクトロニクス用デバイス、半導体デバイス等に用いる薄膜を製造するための薄膜形成装置に係り、特にプラズマ発生手段を備える薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から真空槽内でプラズマ化させた反応性ガスを用いて基板上への薄膜の形成、形成した薄膜の表面改質、エッチング等のプラズマ処理が行われている。例えば、スパッタ技術を用いて基板上に金属の不完全反応物からなる薄膜を形成し、この不完全反応物からなる薄膜にプラズマ化した反応性ガスを接触させ、金属化合物からなる薄膜を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この技術では、薄膜形成装置の真空槽内で反応性ガスをプラズマ化するためにプラズマ発生手段が用いられている。プラズマ発生手段でプラズマ化したガスには、イオン，電子，ラジカル等の活性種が含まれる。
【０００４】
プラズマ化したガスに含まれる電子やイオンは、ときには薄膜へ悪影響を与えることがあると考えられている。特に、高エネルギー（３０ｅＶ程度以上）の状態で電子やイオンが基板へ向けて飛来すると、基板に形成される薄膜に損傷を与える場合があると考えられる。一方で、電気的に中性な反応性ガスのラジカルは薄膜の形成（反応）に寄与する場合が多いと考えられる。このため、この従来の技術では、電子，イオンが基板上の薄膜へ向かうのを阻止して、ラジカルを選択的に薄膜に接触させるためにグリッドが用いられていた。
【０００５】
図９は、従来のグリッドの構成を説明する説明図である。図９（Ａ）に示すグリッド１０１は、金属あるいは絶縁物からなる平板に、直径０．１〜３．０ｍｍ程度の多数の穴１０３が設けられた構成を備える。図９（Ｂ）に示すグリッド１１１は、金属あるいは絶縁物からなる平板に、幅０．１〜１．０ｍｍ程度の複数のスリット１１３が設けられた構成を備える。
【０００６】
このようなグリッド１０１，１１１を用いることで、反応性ガスのプラズマ中の電気的に中性なラジカル、原子、分子などが選択的ないし優先的に反応プロセスゾーン６０に導かれ、荷電粒子である電子、イオンの大半は、グリッド１０１，１１１の通過を阻止されていた。すなわち、グリッド１０１，１１１の表面で、プラズマ中のイオンと電子との間に電荷交換が行なわれて、電子やイオンが電気的に中和され、消滅していた。このように、電子や、イオンの大半を、グリッド１０１，１１１で消滅させることで、従来は、プラズマガス中におけるラジカルの相対的な密度を向上させて、プラズマ処理の効率化を図っていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１―２３４３３８号公報（第６−９頁、図１、図２、図６、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、プラズマ化したガスに含まれるイオンが、薄膜の形成（反応）に寄与することも少なくない。特に、３０ｅＶ程度未満の低エネルギーのイオンは、薄膜に損傷を与えることも少ないため、薄膜の形成（反応）に寄与する場合も少なくない。
【０００９】
しかしながら、従来のグリッド１０１，１１１では、平板状の部材（穴１０３や、スリット１１３の面積も含む）の面積に対する穴１０３や、スリット１１３が占める割合（開口率）が小さい（例えば、開効率＜０．３）ため、イオンの大半が、グリッド１０１，１１１で消滅してしまい、反応性ガスのイオンを薄膜の反応にほとんど寄与させることができなかった。
【００１０】
以上の問題点に鑑みて、本発明の目的は、反応性ガスプラズマ中のラジカルの相対的な密度を高めながら、プラズマ中のある程度の割合のイオンを薄膜に接触させて成膜の形成を行うことができる薄膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために請求項１に記載の薄膜形成装置は、開口を有する真空槽と、該真空槽の前記開口に対応する位置に設けられ前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記真空槽内で基体を保持する基体保持手段と、前記プラズマ発生手段と前記基体保持手段との間に設けられ前記プラズマ発生手段で発生させたイオンを消滅させるイオン消滅手段と、を備え、前記プラズマ発生手段から前記基板ホルダを臨んだときの、前記イオン消滅手段が前記プラズマ発生手段に対して前記基体保持手段を遮蔽する面積は、前記プラズマ発生手段から前記基板ホルダを臨む残余の面積よりも狭く構成されてなることを特徴とする。
【００１２】
このように、イオン消滅手段がプラズマ発生手段に対して基体保持手段を遮蔽する面積が、プラズマ発生手段から基板ホルダを臨む残余の面積よりも狭く構成されているため、イオン消滅手段で消滅させるイオンの量を抑えることが可能となる。したがって、イオン消滅手段で消滅されないイオンがプラズマ発生手段から基体保持手段の方へ移動することが可能となる。これにより、基体に形成される薄膜にイオンを接触させてイオンを膜の形成に寄与させることが可能となる。
【００１３】
このとき、前記イオン消滅手段は導電体で構成され、アースされた状態で前記真空槽内に設けられていると好適である。
このように構成することで、プラズマ発生手段で発生させたイオンの一部や電子の一部を、アースされたイオン消滅手段で電気的に中和することで消滅させることが可能となる。
【００１４】
また、前記イオン消滅手段は中空部材で形成されると好適である。
このように構成することで、中空部材で形成されたイオン消滅手段の内部に冷却媒を通すことが可能となり、イオン消滅手段の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００１５】
また、前記イオン消滅手段は絶縁体で構成されていると好適である。
このように構成することで、プラズマ発生手段で発生させたイオンの一部をイオン消滅手段に衝突させることで消滅させることが可能となる。
【００１６】
また、前記基板保持手段は、前記真空槽と絶縁され、電位的にフローティングされた状態で前記真空槽内に設けられていると好適である。
このように基板保持手段が電位的にフローティングされた構成とすると、基板保持手段の電位状態によって、プラズマ発生手段で発生させたイオンが基板保持手段へ向けて加速されることがない。したがって、プラズマ発生手段で発生させたイオンが、高エネルギーの状態で基板保持手段へ向けて飛翔することを抑制することが可能となる。
【００１７】
また、前記プラズマ発生手段は、高周波電源に接続され、同一平面上で渦を成すアンテナを有して構成され、前記アンテナに対して前記高周波電源により２ｋＷ以上４ｋＷ以下の電力が供給されると好適である。
このように構成することで、プラズマ発生手段によって発生する高エネルギーの反応性ガスのイオンや電子の量を抑制して、減衰係数の小さい薄膜を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の薄膜形成装置によれば、反応性ガスプラズマ中のラジカルの相対的な密度をある程度高めながら、ある程度の割合のイオンを薄膜に接触させて成膜の形成を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
【００２０】
図１乃至図５は、スパッタ装置１について説明する説明図である。図１が理解の容易のために一部断面をとったスパッタ装置１の上面の説明図、図２が、図１の線Ａ−Ｂ−Ｃに沿って一部断面をとった側面の説明図である。図３は、本発明のプラズマ発生手段及びイオン消滅手段を説明する要部説明図である。図４は、図３のＤ−Ｄ断面図である。スパッタ装置１は本発明の薄膜形成装置の一例である。図５は、イオン消滅手段を説明する要部説明図である。
【００２１】
本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行うスパッタ装置１を用いているが、これに限定されるものでなく、マグネトロン放電を用いない２極スパッタ等、他の公知のスパッタを行うスパッタ装置を用いることもできる。
【００２２】
本実施形態のスパッタ装置１によれば、目的の膜厚よりもかなり薄い薄膜をスパッタで基板上に形成し、形成した薄膜に対するプラズマ処理を繰り返すことで目的の膜厚の薄膜を基板上に形成できる。本実施形態では、スパッタとプラズマ処理によって平均０．０１〜１.５ｎｍの膜厚の薄膜を形成する工程を繰り返すことで、目的とする数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の膜厚の薄膜を形成する。
【００２３】
本実施形態のスパッタ装置１は、真空槽１１と、薄膜を形成させる基板を真空槽１１内で保持するための基板ホルダ１３と、基板ホルダ１３を駆動するためのモータ１７と、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂと、プラズマを発生するためのプラズマ発生手段８０とを備えている。なお、基板は、本発明の基体に相当する。本実施形態では、基体として、板状の基板を用いているが、レンズ等を基体として用いてもよい。
【００２４】
真空槽１１は、公知のスパッタ装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、アースされている。真空容器１１は、略直方体形状を備える中空体である。真空槽１１の形状は中空の円柱状であってもよい。
【００２５】
基板ホルダ１３は、真空槽１１内の略中央に配置されている。基板ホルダ１３の形状は円筒状であり、その外周面に複数の基板（不図示）を保持する。なお、基板ホルダ１３は、本発明の基体保持手段に相当する。基体保持手段としては、本実施形態のように円筒状のものではなく、中空の多角柱状や、円錐状であってもよい。基板ホルダ１３は、真空槽１３に軸支された回転駆動軸１７ａで下方から支持されるとともに、真空槽１３に軸支された回転支持軸１７ｂで上方から回転可能に支持されている。モータ１７からの回転駆動力が、回転駆動軸１７ａを介して基板ホルダ１３へ伝達され、基板ホルダ１３は、真空槽１１内の真空状態を維持した状態で、中心軸線Ｚを中心に回転駆動される。基板ホルダ１３は、円筒の筒方向の中心軸線Ｚ（図２参照）が真空槽１１の上下方向になるように真空槽１１内に配設される。
【００２６】
回転駆動軸１７ａと基板ホルダ１３、回転支持軸１７ｂと基板ホルダ１３との接触部にはフッ素樹脂（テフロン（登録商標））等の絶縁体からなる絶縁部材１８ａ，１８ｂが被覆されている。これにより、基板ホルダ１３は、真空槽１１から電気的に絶縁され、電位的にフローティングされた状態となっている。このように、基板ホルダ１３がフローティングされた状態に構成されることで、基板における異常放電を防止することが可能となる。また、高エネルギー（３０ｅＶ程度以上）の電子やイオンが基板へ向けて飛来して、基板に形成される薄膜に悪影響を与えたり、基板ホルダ１３が加熱されたりすることを抑制することができる。
【００２７】
基板ホルダ１３の外周面には、多数の基板（不図示）が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚに沿った方向（上下方向）に所定間隔を保ちながら整列された状態で保持される。本実施形態では、基板の薄膜を形成させる面（以下「膜形成面」という）が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚと垂直な方向を向くように、基板が基板ホルダ１３に保持されている。
【００２８】
仕切壁１２，１６は、真空槽１１の側壁面から基板ホルダ１３へ向けて立設する部材であり、溶接又はボルトで真空槽１１に固定されている。本実施形態における仕切壁１２，１６は、真空槽１１と同じステンレス製の部材である。仕切壁１２，１６は、真空槽１１の側壁面から基板ホルダ１３へ向けて、四方を囲んだ状態で設けられている。
【００２９】
真空槽１１の内壁面，仕切壁１２，基板ホルダ１３の外周面に囲繞されて、スパッタを行うための成膜プロセスゾーン２０が形成されている。また、真空槽１１の内壁面，後述のプラズマ発生手段８０，仕切壁１６，基板ホルダ１３の外周面に囲繞されて、プラズマを発生させて基板上の薄膜に対してプラズマ処理を行うための反応プロセスゾーン６０が形成されている。
【００３０】
本実施形態では、真空槽１１の仕切壁１２が固定されている位置から、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚを中心にして約９０度回転させた位置に仕切壁１６が固定されている。このため、成膜プロセスゾーン２０と反応プロセスゾーン６０が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚに対して約９０度ずれた位置に形成される。したがって、モータ１７によって基板ホルダ１３が回転駆動されると、基板ホルダ１３の外周面に保持された基板が、成膜プロセスゾーン２０に面する位置と反応プロセスゾーン６０に面する位置との間で搬送されることになる。真空槽１１の成膜プロセスゾーン２０と反応プロセスゾーン６０との間の位置には、排気用の配管１５ａが接続され、この配管には真空槽１１内を排気するための真空ポンプ１５が接続されている。
【００３１】
仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面には、絶縁体からなる保護層Ｐが被覆されている。さらに、真空槽１１の内壁面の反応プロセスゾーン６０に面する部分にも絶縁体からなる保護層Ｐが被覆されている。保護層Ｐを構成する絶縁体としては、例えば、熱分解窒化硼素（ＰＢＮ：Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や、窒化ホウ素（ＢＮ）を用いることができる。保護層Ｐは、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や、蒸着法、溶射法等によって、仕切壁１６や真空槽１１の内壁面へ被覆される。熱分解窒化硼素の場合には、化学的気相成長法を利用した熱分解法によって仕切壁１６や真空容器１１の内壁面へ被覆するとよい。
【００３２】
成膜プロセスゾーン２０には、マスフローコントローラ２５，２６が配管を介して連結されている。マスフローコントローラ２５は、不活性ガスを貯留するスパッタガスボンベ２７に接続されている。マスフローコントローラ２６は、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ２８に接続されている。不活性ガスと反応性ガスは、マスフローコントローラ２５，２６で制御されて成膜プロセスゾーン２０に導入される。成膜プロセスゾーン２０に導入する不活性ガスとしては、例えばアルゴンガスや、ヘリウムガスや、ネオンガスや、クリプトンガスや、キセノンガスを用いることができる。また、成膜プロセスゾーン２０に導入する反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等を用いることができる。
【００３３】
成膜プロセスゾーン２０には、基板ホルダ１３の外周面に対向するように、真空槽１１の壁面にマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂが配置されている。このマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、不図示の絶縁部材を介して接地電位にある真空槽１１に固定されている。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、トランス２４を介して、中周波交流電源２３に接続され、交番電界が印加可能に構成されている。本実施形態の中周波交流電源２３は、１ｋ〜１００ｋＨｚの交番電界を印加するものである。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂには、ターゲット２９ａ，２９ｂが保持される。ターゲット２９ａ，２９ｂの形状は平板状であり、ターゲット２９ａ，２９ｂの基板ホルダ１３の外周面と対向する面が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚと垂直な方向を向くように保持される。
【００３４】
真空槽１１の反応プロセスゾーン６０に対応する壁面には、プラズマ発生手段８０を設置するための開口１１ａが形成されている。また、反応プロセスゾーン６０には、マスフローコントローラ７５を介して不活性ガスボンベ７７内の不活性ガスを導入するための配管や、マスフローコントローラ７６を介して反応性ガスボンベ７８内の反応性ガスを導入するための配管が接続されている。反応プロセスゾーン６０に導入する不活性ガスとして、例えばアルゴンガスや、ヘリウムガスや、ネオンガスや、クリプトンガスや、キセノンガスを用いることができる。また、反応プロセスゾーン６０に導入する反応性ガスとして、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等を用いることができる。
【００３５】
図１乃至図４を用いて、本実施形態のプラズマ発生手段８０を説明する。
プラズマ発生手段８０は、反応プロセスゾーン６０に面して、前記開口１１ａに対応する位置に設けられている。本実施形態のプラズマ発生手段８０は、蓋体としてのケース体８１と、誘電体壁としての誘電体板８３と、固定枠８４と、アンテナ８５ａ,８５ｂと、固定具８８と、減圧手段としての配管１５ａ，真空ポンプ１５を有して構成されている。
【００３６】
ケース体８１は、真空槽１１の壁面に形成された開口１１ａを塞ぐ形状を備え、ボルト（不図示）で真空槽１１の開口１１ａを塞ぐように固定されている。ケース体８１が真空槽１１の壁面に固定されることで、プラズマ発生手段８０は真空槽１１に接続されている。本実施形態において、ケース体８１はステンレスで形成されている。誘電体板８３は、板状の誘電体で形成されている。本実施形態において、誘電体板８３は石英で形成されている。なお、誘電体板８３は石英ではなくＡｌ２Ｏ３等のセラミックス材料で形成されたものでもよい。
【００３７】
固定枠８４は、ケース体８１に誘電体板８３を固定するために用いられるもので、ロの字形状を備えた枠体である。固定枠８４とケース体８１がボルト（不図示）で連結されることで、固定枠８４とケース体８１の間に誘電体板８３が挟持され、これにより誘電体板８３がケース体８１に固定されている。誘電体板８３がケース体８１に固定されることで、ケース体８１と誘電体板８３によってアンテナ収容室８０Ａが形成されている。すなわち、本実施形態では、ケース体８１と誘電体板８３に囲まれてアンテナ収容室８０Ａが形成されている。
【００３８】
ケース体８１に固定された誘電体板８３は、開口１１ａを介して真空槽１１の内部（反応プロセスゾーン６０）に臨んで設けられている。このとき、アンテナ収容室８０Ａは、真空槽１１の内部と分離している。すなわち、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の内部とは、誘電体板８３で仕切られた状態で独立した空間を形成している。また、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の外部は、ケース体８１で仕切られた状態で独立の空間を形成している。本実施形態では、このように独立の空間として形成されたアンテナ収容室８０Ａの中に、アンテナ８５ａ，８５ｂが設置されている。なお、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１内部の反応プロセスゾーン６０、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１外部との間は、Ｏリングで気密が保たれている。
【００３９】
本実施形態では、アンテナ収容室８０Ａの内部を排気して真空状態にするために、アンテナ収容室８０Ａに排気用の配管１５ａが接続されている。配管１５ａには、真空ポンプ１５が接続されている。本実施形態において、配管１５ａは真空槽１１の内部へも連通している。配管１５ａには、真空ポンプ１５から真空槽１１の内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ２が設けられている。また、配管１５ａには、真空ポンプ１５からアンテナ収容室８０Ａの内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ３が設けられている。バルブＶ２，Ｖ３のいずれかを閉じることで、アンテナ収容室８０Ａの内部と真空槽１１の内部との間での気体の移動は阻止される。真空槽１１の内部の圧力や、アンテナ収容室８０Ａの内部の圧力は、真空計（不図示）で測定される。
【００４０】
本実施形態では、スパッタ装置１に制御装置（不図示）を備えている。この制御装置には、真空計の出力が入力される。制御装置は、入力された真空計の測定値に基づいて、真空ポンプ１５による排気を制御して、真空槽１１の内部やアンテナ収容室８０Ａの内部の真空度を調整する機能を備える。本実施形態では、制御装置がバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の開閉を制御することで、真空槽１１の内部とアンテナ収容室８０Ａの内部を同時に、又は独立して排気できる。
【００４１】
アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂは、高周波電源８９から電力の供給を受けて、真空槽１１の内部（反応プロセスゾーン６０）に誘導電界を発生させ、プラズマを発生させるためのものである。本実施形態のアンテナ８５ａ，８５ｂは、銅で形成された円管状の本体部と、本体部の表面を被覆する銀で形成された被覆層を備えている。アンテナ８５ａのインピーダンスを低下するためには、電気抵抗の低い材料でアンテナ８５ａ，８５ｂを形成するのが好ましい。そこで、高周波の電流がアンテナの表面に集中するという特性を利用して、アンテナ８５ａ，８５ｂの本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い銅で円管状に形成し、アンテナ８５ａ，８５ｂの表面を銅よりも電気抵抗の低い銀で被覆している。このように構成することで、高周波に対するアンテナ８５ａ，８５ｂのインピーダンスを低減して、アンテナ８５ａに電流を効率よく流して、プラズマを発生させる効率を高めている。
【００４２】
アンテナ８５ａ及びアンテナ８５ｂは、平面上で渦を成した形状を備える。アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂとは、ケース体８１と誘電体板８３との間に形成されたアンテナ収容室８０Ａの中に、渦を成す面が反応プロセスゾーン６０を向いた状態で誘電体板８３に隣接して設置される。言い換えれば、アンテナ８５ａ及びアンテナ８５ｂは、アンテナ８５ａ及びアンテナ８５ｂの渦を成す面が板状の誘電体板８３の壁面に対向した状態で、アンテナ８５ａ及びアンテナ８５ｂの渦の中心軸線と垂直な方向で上下（中心軸線Ｚと平行な方向）に隣り合って設置されている。
【００４３】
すなわち、図２乃至図４に示したように、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂの渦を成す面（誘電体壁６３）に対する垂線に垂直な方向に所定の間隔Ｄを保って、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂが固定されている。したがって、モータ１７を作動させて、基板ホルダ１３を中心軸線Ｚ周りに回転させると、基板ホルダの外周に保持された基板は、基板の膜形成面がアンテナ８５ａ，８５ｂの渦を成す面と対向するように、上下に並んだアンテナ８５ａ，８５ｂに対して横方向に搬送される。
【００４４】
アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂは、高周波電源８９に対して並列に接続されている。アンテナ８５ａ，８５ｂは、マッチング回路を収容するマッチングボックス８７を介して高周波電源８９に接続されている。マッチングボックス８７内には、図４に示すように、可変コンデンサ８７ａ，８７ｂが設けられている。本実施形態では、アンテナ８５ａに対してアンテナ８５ｂが並列に接続されているため、従来のマッチング回路でマッチング用コイルが果たす役目の全部又は一部を、アンテナ８５ｂが果たす。したがって、マッチングボックス内での電力損失を軽減し、高周波電源８９から供給される電力をアンテナ８５ａ，８５ｂでプラズマの発生に有効に活用することができる。また、インピーダンスマッチングもとりやすくなる。
【００４５】
渦状のアンテナ８５ａ，８５ｂは、導線部８６ａ，８６ｂを介してマッチングボックス８７に接続されている。導線部８６ａ，８６ｂは、アンテナ８５ａ，８５ｂと同様の素材からなる。ケース体８１には、導線部８６ａ，８６ｂを挿通するための挿通孔８１ａが形成されている。アンテナ収容室８０Ａ内側のアンテナ８５ａ，８５ｂと、アンテナ収容室８０Ａ外側のマッチングボックス８７，高周波電源８９とは、挿通孔８１ａに挿通される導線部８６ａを介して接続される。導線部８６ａ，８６ｂと挿通孔８１ａとの間にはシール部材８１ｂが設けられ、アンテナ収容室８０Ａの内外で気密が保たれる。
【００４６】
本実施形態では、導線部８６ａ，８６ｂの長さに余裕をもたせて、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂとの間隔Ｄを調整できるようになっている。本実施形態のスパッタ装置１では、アンテナ８５ａ，８５ｂを固定具８８によって固定する際に、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄを調整することができる。
【００４７】
固定具８８は、アンテナ８５ａ，８５ｂをアンテナ収容室８０Ａに設置するためのものである。本実施形態の固定具８８は、固定板８８ａ，８８ｂと、固定ボルト８８ｃ，８８ｄで構成される。固定板８８ａ，８８ｂには、アンテナ８５ａ，８５ｂが嵌合されている。アンテナ８５ａ，８５ｂが嵌合された固定板８８ａ，８８ｂは、固定ボルト８８ｃ，８８ｄでケース体８１に取り付けられている。ケース体８１には上下方向に複数のボルト穴が形成され、固定板８８ａ，８８ｂは、いずれかのボルト穴を用いてケース体８１に取り付けられている。すなわち、使用されるボルト穴の位置によって、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄが調整されている。なお、アンテナ８５ａ，８５ｂと固定板８８ａ，８８ｂとを絶縁するために、少なくとも、アンテナ８５ａ，８５ｂと固定板８８ａ，８８ｂとの接触面が絶縁材で形成されている。
【００４８】
以上の構成を備えるプラズマ発生手段８０が、真空槽１１に組み付けられる手順を説明する。
まず、固定具８８を用いてアンテナ８５ａ，８５ｂをケース体８１に固定する。このとき、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄや、アンテナ８５ａの径Ｒａや、アンテナ８５ｂの径Ｒｂに合わせた固定具８８を用いる。続いて、固定枠８４を用いて、ケース体８１に誘電体板８３を固定する。これにより、アンテナ８５ａ，８５ｂは、誘電体板８３と固定板８８ａ，８８ｂとの間に挟持された状態となる。また、ケース体８１、誘電体板８３、アンテナ８５ａ，８５ｂ、固定具８８が一体的になる。続いて、真空槽１１の開口１１ａを塞ぐように、ケース体８１を真空槽１１に対してボルト（不図示）で固定する。以上によって、プラズマ発生手段８０が、真空槽１１に組み付けられ、アンテナ収容室８０Ａと、反応プロセスゾーン６０（真空槽１１の内部）と、真空槽１１の外側が、それぞれ独立の空間として形成され、アンテナ８５ａ，８５ｂがアンテナ収容室８０Ａに設置される。
【００４９】
本実施形態では、ケース体８１、誘電体板８３、アンテナ８５ａ，８５ｂ、固定具８８を一体的にした状態で、ケース体８１と真空槽１１をボルトで固定することでプラズマ発生手段８０を真空槽１１と接続できるため、プラズマ発生手段８０を真空槽１１に着脱するのが容易である。
【００５０】
さらに、本実施形態では、プラズマ発生手段８０と基板ホルダ１３との間に、図１乃至図３、図５に示すグリッド９０が設けられている。グリッド９０は、本発明のイオン消滅手段に相当するものであり、プラズマ発生手段８０で発生させたイオンの一部や電子の一部を消滅させるためのものである。
【００５１】
図５は、プラズマ発生手段８０から基板ホルダ１３を臨んだときに、開口１１ａを通じてみた、グリッド９０の正面図である。
図５に示すように、グリッド９０は、導電体からなる中空部材であり、アースされている。中空部材からなるグリッド９０の内部に冷却媒（例えば冷却水）を流すために、グリッドの端部には冷却媒を供給するホース（図示せず）が接続されている。
【００５２】
本実施形態のグリッド９０は、縦グリッド９０ａと、横グリッド９０ｂで構成されている。縦グリッド９０ａは、中心軸線Ｚと平行な方向（縦方向）の筋が複数並ぶように、中空部材を配置したものである。横グリッド９０ｂは、基板ホルダ１３の回転方向に平行な方向（横方向）の筋が複数並ぶように、中空部材を配置したものである。グリッド９０を構成する導電体としては、銅や、銅合金や、アルミや、ステンレススチール等が用いられる。
【００５３】
本実施形態では、図５に示すように銅管が網目状に屈曲して、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂが構成されている。縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂは、真空容器１１に固定される。本実施形態では、真空容器１１にボルトで固定される固定板９１と真空容器１１との間に横グリッド９０ｂを挟持することで、横グリッド９０ｂを真空容器１１に固定している。縦グリッド９０ａは、横グリッド９０ｂと溶接又は接着剤により固定することで固定されている。縦グリッド９０ａを固定板９１で固定するようにしてもよい。
【００５４】
図５に示すように、本実施形態のグリッド９０では、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０がプラズマ発生手段８０に対して基板ホルダ１３を遮蔽する面積を、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨む残余の面積よりも狭くして、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。すなわち、本実施形態では、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０により開口１１ａが塞がれる面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くして、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。
【００５５】
次に、本実施形態のスパッタ装置１を用いて、反応プロセスゾーン６０にプラズマを発生させる手順を説明する。
まず、真空ポンプ１５を作動させて、真空槽１１の内部と、アンテナ収容室８０Ａを減圧する。このとき、制御装置は配管１５ａに設けられたバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３を総て開放し、真空槽１１の内部と、アンテナ収容室８０Ａの内部を同時に排気して、真空槽１１の内部及びアンテナ収容室８０Ａの内部を真空状態にする。制御装置は、真空計の測定値を監視して、真空槽１１の内部とアンテナ収容室８０Ａの内部の圧力差が大きくならないように（例えば、１０４Ｐａ以上の圧力差が生じないように）、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の開閉を適宜制御する。その後、制御装置は、真空槽１１の内部が１０−２Ｐａ〜１０Ｐａになったところで一旦バルブＶ２を閉じる。アンテナ収容室８０Ａは、さらに１０−３Ｐａ以下にまで減圧される。つづいて、アンテナ収容室８０Ａ内部が１０−３Ｐａ以下になったところでバルブＶ３を閉じる。続いて、真空槽１１の内部が１０−２Ｐａ〜１０Ｐａを保持した状態で、反応性ガスボンベ７８内の反応性ガスを、マスフローコントローラ７６を介して反応プロセスゾーン６０へ導入する。
【００５６】
真空槽１１の内部とアンテナ収容室８０Ａの内部を上記所定の圧力に保持した状態で、高周波電源８９からアンテナ８５ａ,８５ｂに１３．５６ＭＨｚの電圧を印加して、反応プロセスゾーン６０に反応性ガスのプラズマを発生させる。このとき、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄや、アンテナ８５ａの径Ｒａや、アンテナ８５ｂの径Ｒｂ等に応じた分布のプラズマが発生する。
【００５７】
このように発生した反応性ガスのプラズマ中のイオン，電子，ラジカル等の活性種によって、基板ホルダ１３に配置された基板に形成されている薄膜のプラズマ処理が行われる。本実施形態では、プラズマ中のイオン，電子，ラジカル等の活性種のうち、イオンの一部や電子の一部の電荷は、プラズマ発生手段８０と基板ホルダ１３との間に設けられたグリッド９０によって中和される。本実施形態では、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０がプラズマ発生手段８０に対して基板ホルダ１３を遮蔽する面積を、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨む残余の面積よりも狭くして、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。このように縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置することで、プラズマ発生手段８０で発生させた反応性ガスのイオンがグリッド９０で電気的に中和されて消滅する量を抑えている。
【００５８】
すなわち、グリッド９０によって開口１１ａが塞がれる面積を広くし過ぎると、プラズマ発生手段８０で発生させた反応性ガスのイオンの大半がグリッド９０で中和され、基板に形成された薄膜へ接触するイオンの量が極めて少なくなってしまう。これに対して、本実施形態のように、グリッド９０が開口１１ａを塞ぐ面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くすることで、グリッド９０で電気的に中和される反応性ガスのイオンの量を抑え、薄膜へ接触するイオンの量が極端に少なくなりすぎないようにしている。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、薄膜を形成または処理する空間を形成する真空槽１１の内部をプラズマが発生する圧力に保持して、真空槽１１の内部とは独立した空間を形成するアンテナ収容室８０Ａの内部を真空槽１１の内部よりも低いプラズマが発生しにくい圧力に保持して、真空槽１１内にプラズマを発生させている。このため、アンテナ収容室８０Ａにプラズマが発生することを抑制して、真空槽１１の内部に効率的にプラズマを発生させることができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の内部とは、誘電体板８３で仕切られた状態で独立した空間とされ、アンテナ収容室８０Ａの内部にアンテナ８５ａ，８５ｂを設け、アンテナ収容室８０Ａを減圧した状態で真空槽１１の内部にプラズマを発生させる構成となっている。このため、大気中にアンテナ８５ａ，８５ｂを設置した状態でプラズマを発生させる従来の場合に比べて、アンテナ８５ａ，８５ｂの酸化を抑制することができる。したがって、アンテナ８５ａ，８５ｂの長寿命化を図ることができる。また、アンテナ８５ａ，８５ｂが酸化することにより、プラズマが不安定化することを抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、真空槽１１の内部及びアンテナ収容室８０Ａの内部の圧力を監視して、真空槽１１の内部と、アンテナ収容室８０Ａの内部で大きな圧力差が生じないように減圧を行い、真空槽１１の内部を１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空に保持し、アンテナ収容室８０Ａを１０−３Ｐａ以下に保持して、真空槽１１の内部にプラズマを発生させる構成にしている。そして、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の内部が誘電体板８３で仕切られ、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１外部がケース体８１で仕切られている。このため、大気中にアンテナ１８５を設置して、真空槽１１の内部と真空槽の外部とを誘電体板１８３で仕切る場合に比べて、本実施形態では、アンテナ収容室８０Ａと真空槽１１の内部の圧力差を小さく保つことができるため、誘電体板８３の厚みを薄く設計することができ、効率的にプラズマを発生させることが可能となるとともに、安価な誘電体板８３を使用して低コスト化を図ることができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、アンテナ８５ａとアンテナ８５ｂの上下方向の間隔Ｄを調整することで、基板ホルダ１３に配置される基板に対するプラズマの分布を調整することができる。また、アンテナ８５ａの径Ｒａや、アンテナ８５ｂの径Ｒｂ、又はアンテナ８５ａ，８５ｂの太さ等を独立に変更することができるため、アンテナ８５ａの径Ｒａや、アンテナ８５ｂの径Ｒｂ又は太さ等を調整することでも、プラズマの分布を調整することができる。また、本実施形態では、図４に示すように、アンテナ８５ａやアンテナ８５ｂが大小の半円から構成される全体形状を備えているが、アンテナ８５ａやアンテナ８５ｂの全体形状を、矩形などの形状に変更して、プラズマの分布を調整することも可能である。
【００６３】
特に、横方向に搬送される基板の搬送方向と交差する上下方向にアンテナ８５ａとアンテナ８５ｂを並べて、アンテナ８５ａ，８５ｂ両者の間隔も調整することができるため、基板の搬送方向に交差する方向で広範囲にプラズマ処理を行う必要がある場合に、プラズマの密度分布を容易に調整することができる。例えば、本実施形態のようなカルーセル型のスパッタ装置１を用いてプラズマ処理を行う場合には、基板ホルダ１３での基板の配置，スパッタ条件等により、基板ホルダの上方に位置する薄膜と、中間に位置する薄膜の膜厚に違いが生じている場合がある。このような場合でも、本実施形態のプラズマ発生手段８０を用いれば、膜厚の違いに対応してプラズマの密度分布を適宜調整することができるという利点がある。
【００６４】
また、本実施形態では、上述のように、仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面や、真空槽１１の内壁面の反応プロセスゾーン６０に面する部分に絶縁体を被覆することで、反応プロセスゾーン６０のラジカルの相対的な密度を高く維持して、より多くのラジカルを基板上の薄膜と接触させてプラズマ処理の効率化を図っている。すなわち、仕切壁１６や真空槽１１の内壁面に化学的に安定な熱分解窒化硼素を被覆することで、プラズマ発生手段８０によって反応プロセスゾーン６０に発生したラジカル又は励起状態のラジカルが仕切壁１６や真空槽１１の内壁面と反応して消滅することを抑制している。また、仕切壁１６で反応プロセスゾーン６０に発生するラジカルが基板ホルダの方向へ向くようにコントロールできる。
【００６５】
さらに、上述のようにプラズマの分布の調整と、ラジカルの相対密度の向上を行いながら、グリッド９０が開口１１ａを塞ぐ面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くすることで、グリッド９０で電気的に中和される反応性ガスのイオンの量を抑え、薄膜へ接触するイオンの量を調整することができる。
【００６６】
以下に、上述のスパッタ装置１を用いたプラズマ処理の方法として、基板上にスパッタで形成した不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））の薄膜に対してプラズマ処理を行い、その不完全酸化チタンよりも酸化が進んだ酸化チタン（ＴｉＯｘ２（ｘ１＜ｘ２≦２））の薄膜を形成する方法について例示する。なお、不完全酸化チタンとは、酸化チタンＴｉＯ２の構成元素である酸素が欠乏した不完全な酸化チタンＴｉＯｘ（ｘ＜２）のことである。
【００６７】
まず、基板及びターゲット２９ａ，２９ｂをスパッタ装置１に配置する。基板は基板ホルダ１３に保持させる。ターゲット２９ａ，２９ｂは、それぞれマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに保持させる。ターゲット２９ａ，２９ｂの材料としてチタン（Ｔｉ）を用いる。
次に、真空槽１１の内部，アンテナ収容室８０Ａの内部を上述の所定の圧力に減圧し、モータ１７を作動させて、基板ホルダ１３を回転させる。その後、真空槽１１の内部，アンテナ収容室８０Ａの内部の圧力が安定した後に、成膜プロセスゾーン２０の圧力を、０．１Ｐａ〜１．３Ｐａに調整する。
【００６８】
次に、成膜プロセスゾーン２０内に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガスと、反応性ガスである酸素ガスを、スパッタガスボンベ２７、反応性ガスボンベ２８からマスフローコントローラ２５，２６で流量を調整しながら導き、成膜プロセスゾーン２０のスパッタを行うための雰囲気を調整する。
【００６９】
次に、中周波交流電源２３からトランス２４を介して、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加し、ターゲット２９ａ，２９ｂに、交番電界が掛かるようにする。これにより、ある時点においてはターゲット２９ａがカソード（マイナス極）となり、その時ターゲット２９ｂは必ずアノード（プラス極）となる。次の時点において交流の向きが変化すると、今度はターゲット２９ｂがカソード（マイナス極）となり、ターゲット２９ａがアノード（プラス極）となる。このように一対のターゲット２９ａ，２９ｂが、交互にアノードとカソードとなることにより、プラズマが形成され、カソード上のターゲットに対してスパッタを行う。
【００７０】
スパッタを行っている最中には、アノード上には非導電性あるいは導電性の低い酸化チタン（ＴｉＯｘ（ｘ≦２））が付着する場合もあるが、このアノードが交番電界によりカソードに変換された時に、これら酸化チタン（ＴｉＯｘ（ｘ≦２））がスパッタされ、ターゲット表面は元の清浄な状態となる。そして、一対のターゲット２９ａ，２９ｂが、交互にアノードとカソードとなることを繰り返すことにより、常に安定なアノード電位状態が得られ、プラズマ電位（通常アノード電位とほぼ等しい）の変化が防止され、基板の膜形成面に安定してチタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））からなる薄膜が形成される。
【００７１】
なお、成膜プロセスゾーン２０で形成する薄膜の組成は、成膜プロセスゾーン２０に導入する酸素ガスの流量を調整することや、基板ホルダ１３の回転速度を制御することで、チタン（Ｔｉ）にしたり、酸化チタン（ＴｉＯ２）にしたり、或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））にしたりできる。
【００７２】
成膜プロセスゾーン２０で、基板の膜形成面にチタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））からなる薄膜を形成させた後には、基板ホルダ１３の回転駆動によって基板を、成膜プロセスゾーン２０に面する位置から反応プロセスゾーン６０に面する位置に搬送する。反応プロセスゾーン６０には、反応性ガスボンベ７８から反応性ガスとして酸素ガスを導入するとともに、不活性ガスボンベ７７から不活性ガス（例えばアルゴンガス）を導入する。このように、反応プロセスゾーン６０に反応性ガスとしての酸素ガスだけではなく、不活性ガスを導入することで、プラズマ中における反応性ガスのラジカルの密度を向上させることができる。
【００７３】
次に、アンテナ８５ａ，８５ｂに、１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加して、プラズマ発生手段８０によって反応プロセスゾーン６０にプラズマを発生させる。反応プロセスゾーン６０の圧力は、０．７Ｐａ〜１Ｐａに維持する。また、少なくとも反応プロセスゾーン６０にプラズマを発生させている際中は、アンテナ収容室８０Ａの内部の圧力は、１０−３Ｐａ以下を保持する。
【００７４】
次に、基板ホルダ１３が回転して、チタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））からなる薄膜が形成された基板が反応プロセスゾーン６０に面する位置に搬送されてくると、反応プロセスゾーン６０では、チタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））からなる薄膜をプラズマ処理によって酸化反応させる工程を行う。すなわち、プラズマ発生手段８０によって反応プロセスゾーン６０に発生させた酸素ガスのプラズマでチタン或いは不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ１（ｘ１＜２））を酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化チタン（ＴｉＯｘ2（ｘ１＜ｘ２＜２））或いは酸化チタン（ＴｉＯ２）に変換させる。
【００７５】
以上の工程によって、本実施形態では、所望の組成の酸化チタン（ＴｉＯｘ（ｘ≦２））薄膜を作成することができる。さらに、以上の工程を繰り返すことで、薄膜を積層させて所望の膜厚の薄膜を作成することができる。
【００７６】
ところで、反応プロセスゾーン６０では、反応性ガスのプラズマにより、二つの効果が現れていると考えられる。一つ目の効果は、反応性ガスのプラズマにより薄膜に対する酸化反応が行われ、スパッタにより形成された金属あるいは不完全酸化物からなる薄膜が、完全酸化物あるいはそれに近い不完全酸化物に変換されるという効果である。二つ目の効果は、スパッタにより形成された金属あるいは不完全酸化物からなる薄膜に、反応性ガスのプラズマの中の高エネルギーイオン又は電子が衝突し、これにより薄膜からの脱酸素が行われ、薄膜の組成に悪影響を与えるという効果である。反応プロセスゾーン６０を通過してプラズマ処理が行われた薄膜の組成は、このような二つの効果の競合により決められると考えられる。
【００７７】
図６は、ＴｉＯ２薄膜を形成した場合のアンテナ８５ａ，８５ｂに供給する電力と、ＴｉＯ２薄膜の光学定数（屈折率ｎ及び減衰係数ｋ）との関係を示している。図６の横軸はアンテナ８５ａ，８５ｂに供給する電力を示し、図６の縦軸（左側）は形成した薄膜の屈折率ｎを示し、図６の縦軸（右側）は形成した薄膜の減衰係数ｋを示している。
【００７８】
図６から判るように、４ｋＷより大きい電力を供給した場合には、減衰係数ｋが大きくなってしまう（例えば、５ｋＷの電力を供給した場合には、減衰係数ｋが１．０×１０−3を超えてしまう）のに対して、２ｋＷ以上４ｋＷ以下で電力を供給した場合には、屈折率ｎが２．４７〜２．４９で、減衰係数ｋが１．０×１０−３以下であるＴｉＯ２薄膜を形成することができる。
【００７９】
アンテナ８５ａ，８５ｂに対して４ｋＷより大きい電力を供給した場合に、減衰係数ｋが大きくなってしまう原因としては、アンテナ８５ａ，８５ｂに対して大きな電力を供給することで、高エネルギーの反応性ガスのイオンや電子が多く発生し、上記二つ目の効果が顕著になるためであると考えられる。
【００８０】
したがって、高エネルギーの反応性ガスのイオンや電子の量を抑制して、減衰係数ｋを小さくするためには、アンテナ８５ａ，８５ｂに対する、高周波電源８９からの電力の供給を、２ｋＷ以上４ｋＷ以下で行うとよい。さらに、減衰係数ｋを１．０×１０−４程度に小さくするためには、アンテナ８５ａ，８５ｂに対する、高周波電源８９からの電力の供給を、２ｋＷ以上３．５ｋＷ以下で行うとよい。
【００８１】
以上に説明した実施の形態は、例えば、次の（ａ）〜（ｌ）のように、改変することもできる。また、（ａ）〜（ｌ）を適宜組合せて改変することもできる。なお、以下の説明では、上記の実施形態と同一の部材は同一の符号を用いて説明している。
【００８２】
（ａ） 上記の実施形態では、グリッド９０を、導電体からなる中空部材で構成した例を説明したが、グリッド９０を、絶縁体からなる棒状部材で構成することもできる。この場合も、上記の実施形態と同様に、グリッド９０を縦グリッド９０ａと横グリッド９０ｂで構成するとよい。本実施形態の縦グリッド９０ａは、中心軸線Ｚと平行な方向（縦方向）の筋が複数並ぶように、棒状材を配置したものである。また、横グリッド９０ｂは、基板ホルダ１３の回転方向に平行な方向（横方向）の筋が複数並ぶように、棒状部材を配置したものである。
【００８３】
そして、本実施形態においても、上記の実施形態と同様に、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０がプラズマ発生手段８０に対して基板ホルダ１３を遮蔽する面積を、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨む残余の面積よりも狭くして、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。すなわち、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０により開口１１ａが塞がれる面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くなるように、縦グリッド９０ａ，横グリッド９０ｂを配置している。
【００８４】
このように、絶縁体からなるグリッド９０を設けることで、プラズマ発生手段８０で発生させたプラズマ中のイオンの一部をグリッド９０に衝突させて消滅させることが可能となる。そして、上記の実施形態と同様に、プラズマ発生手段８０から基体ホルダ１３を臨んだときの、グリッド９０により開口１１ａが塞がれる面積を、開口１１ａの残余の面積よりも狭くなるようにすることで、グリッド９０で消滅する反応性ガスのイオンの量を抑え、薄膜へ接触するイオンの量が極端に少なくなりすぎないようにしている。
【００８５】
なお、グリッド９０を構成する絶縁体としては、熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や、窒化ホウ素（ＢＮ）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。また、グリッド９０を構成する絶縁体からなる棒状部材は、必ずしも全体が絶縁体で構成されている必要はない。中空の導電体（例えば、ステンレススチールや、銅や、銅合金や、アルミ等）の表面を、熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や、窒化ホウ素（ＢＮ）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁体で被覆したもので、グリッド９０を構成することもできる。絶縁体による導電体の被覆は、上記の保護層Ｐの被覆方法と同様に、化学的気相成長法や、蒸着法、溶射法等によって行うとよい。
【００８６】
（ｂ） 上記の実施形態では、薄膜形成装置の一例として、スパッタ装置について説明したが、本発明のプラズマ発生手段は、他のタイプの薄膜形成装置にも適用できる。薄膜形成装置としては、例えば、プラズマを用いたエッチングを行うエッチング装置、プラズマを用いたＣＶＤを行うＣＶＤ装置等でもよい。また、プラスチックの表面処理をプラズマを用いて行う表面処理装置にも適用できる。
【００８７】
（ｃ） 上記の実施形態では、所謂カルーセル型のスパッタ装置を用いているが、これに限定されるものではない。本発明は、基板がプラズマを発生させる領域に面して搬送される他のスパッタ装置にも適用できる。
【００８８】
（ｄ） 上記の実施形態では、固定枠８４を用いて、ケース体８１に誘電体板８３を固定して、ケース体８１、誘電体板８３、アンテナ８５ａ，８５ｂ、固定具８８を一体的にした状態で、ケース体８１と真空槽１１をボルトで固定することでプラズマ発生手段を真空槽１１と接続していた。しかし、誘電体板８３の固定の方法、プラズマ発生手段の接続の方法はこれに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、改変することもできる。図７は、プラズマ発生手段の他の実施形態を説明する要部説明図である。図７に示した実施形態では、真空槽１１と固定枠１８４をボルト（不図示）で連結することで、真空槽１１と固定枠１８４との間に、本発明の誘電体壁としての誘電体板１８３を挟持させて、誘電体板１８３を真空槽１１に固定している。そして、真空槽１１に固定された誘電体板１８３を覆うように、本発明の蓋体としてのケース体１８１が真空槽１１にボルトで固定され、プラズマ発生手段1８０が真空槽１１に固定されている。
【００８９】
そして、ケース体１８１と誘電体板１８３で囲まれてアンテナ収容室１８０Ａが形成されている。アンテナ収容室１８０Ａの内部を減圧できるように、アンテナ収容室１８０Ａに配管１５ａが接続され、配管１５ａの先に真空ポンプ１５が接続されている。なお、上記の実施形態においてアンテナ８５ａ，８５ｂが固定具８８を用いてケース体８１に固定されていたのと同様に、アンテナ８５ａ，８５ｂは、固定具１８８を用いてケース体１８１に固定されている。ケース体１８１を真空槽１１から取り外せば、アンテナ８５ａ，８５ｂの着脱や、アンテナ８５ａ，８５ｂの形状の変更等を容易に行うことができる。
【００９０】
（ｅ） 上記の実施形態では、プラズマ発生手段として、図１乃至図４に示すような、板状の誘電体板８３に対して同一平面状で渦をなすアンテナ８５ａ，８５ｂを固定した誘導結合型（平板型）のプラズマ発生手段を用いているが、本発明は、他のタイプのプラズマ発生手段を備えた薄膜形成装置にも適用される。すなわち、誘電体で形成された円筒形の誘電体壁の周囲に渦状に巻回させたアンテナに高周波の電力を印加して、円筒形の誘電体壁に囲まれた領域に誘導電界を発生させてプラズマを発生させる誘導結合型（円筒型）のプラズマ発生手段に対しても本発明を適用できる。
【００９１】
図８は誘導結合型（円筒型）のプラズマ発生手段を説明する要部説明図である。図８に示した実施形態では、本発明の誘電体壁として誘電体板２８３を備える。誘電体板２８３は円筒形状を備えている。真空槽１１と固定枠２８４をボルト（不図示）で連結することで、真空槽１１と固定枠２８４との間に、本発明の誘電体壁としての誘電体板２８３を挟持させて、誘電体板２８３を真空槽１１に固定している。そして、真空槽１１に固定された誘電体板２８３を覆うように、本発明の蓋体としてのケース体２８１が真空槽１１にボルトで固定され、プラズマ発生手段２８０が真空槽１１に固定されている。
【００９２】
そして、ケース体２８１と誘電体板２８３で囲まれてアンテナ収容室２８０Ａが形成されている。アンテナ収容室２８０Ａの内部を減圧できるように、アンテナ収容室２８０Ａに配管１５ａが接続され、配管１５ａの先に真空ポンプ１５が接続されている。アンテナ２８５は、円筒状の誘電体板の外周に巻回されている。上記の実施形態においてアンテナ８５ａ，８５ｂが固定具８８を用いてケース体８１に固定されていたのと同様に、アンテナ２８５は、固定具２８８を用いてケース体２８１に固定されている。ケース体２８１を真空槽１１から取り外せば、アンテナ２８５の着脱や、アンテナ２８５の形状の変更等を容易に行うことができる。
【００９３】
なお、図８に示した実施形態において、ケース体２８１と固定枠８４の間に誘電体板２８３を挟持させることで、ケース体２８１に誘電体板２８３を固定して、ケース体２８１、誘電体板２８３、アンテナ２８５、固定具２８８を一体的にした構成とすることもできる。このように構成すれば、ケース体２８１と真空槽１１をボルトで固定することでプラズマ発生手段２８０を真空槽１１と接続できるため、プラズマ発生手段２８０を真空槽１１に着脱するのが容易となる。
【００９４】
（ｆ） 上記の実施形態では、配管１５ａが真空槽１１の内部と、アンテナ収容室８０Ａの内部と、両方に接続され、配管１５ａに接続された真空ポンプ１５で、真空槽１１の内部およびアンテナ収容室８０Ａの排気を行っていた。しかし、真空槽１１の内部、アンテナ収容室８０Ａの内部それぞれに独立の配管を接続して、各配管に接続した独立の真空ポンプで、真空槽１１の内部およびアンテナ収容室８０Ａの内部を排気するようにしてもよい。
【００９５】
（ｇ） 上記の実施形態では、固定板８８ａ，８８ｂに誘電体板８３を嵌合し、固定ボルト８８ｃ，８８ｄで固定板８８ａ，８８ｂをケース体８１に固定することで、アンテナ８５ａ，８５ｂをアンテナ収容室８０Ａに設置したが、要は、間隔Ｄを調整してアンテナ８５ａ，８５ｂを固定できれば他の方法でもよい。
【００９６】
（ｈ） 上記の実施形態では、仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面や、真空槽１１の内壁面の反応プロセスゾーン６０に面に絶縁体からなる保護層Ｐを形成したが、他の部分にも絶縁体からなる保護層Ｐを形成してもよい。例えば、仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面だけではなく、仕切壁１６の他の部分にも絶縁体を被覆してもよい。これにより、ラジカルが仕切壁１６と反応して、ラジカルが減少するのを最大限回避することができる。また、例えば、真空槽１１の内壁面の反応プロセスゾーン６０に面する部分だけではなく、真空槽１１の内壁面における他の部分、例えば内壁面の全体に絶縁体を被覆してもよい。これにより、ラジカルが真空槽１１の内壁面と反応して、ラジカルが減少するのを最大限回避することができる。仕切壁１２に絶縁体を被覆してもよい。
【００９７】
（ｉ） 上記の実施形態では、アンテナ８５ａの円管状の本体部を銅で、被覆層を銀で形成したが、本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い材料で形成し、電流が集中する被覆層を本体部よりも電気抵抗の低い材料で形成すればよいため、他の材料の組合せでもよい。例えば、本体部をアルミニウム又はアルミニウム−銅合金で形成したり、被覆層を銅，金で形成したりしてもよい。アンテナ８５ｂの本体部，被覆層も同様に改変できる。また、アンテナ８５ａと、アンテナ８５ｂを、異なる材料で形成してもよい。
【００９８】
（ｊ） 上記の実施形態では、反応プロセスゾーン６０に反応性ガスとして酸素を導入しているが、その他に、オゾン，一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）等の酸化性ガス、窒素等の窒化性ガス、メタン等の炭化性ガス、弗素，四弗化炭素（ＣＦ４）等の弗化性ガスなどを導入することで、本発明を酸化処理以外のプラズマ処理にも適用することができる。
【００９９】
（ｋ） 上記の実施形態では、ターゲット２９ａ，２９ｂの材料としてチタンを用いているが、これに限定されるものでなく、これらの酸化物を用いることもできる。また、アルミニウム（Ａｌ），ケイ素（Ｓｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），スズ（Ｓｎ），クロム（Ｃｒ），タンタル（Ｔａ），テルル（Ｔｅ），鉄（Ｆｅ），マグネシウム（Ｍｇ），ハフニウム（Ｈｆ），ニオブ（Ｎｂ），ニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ），インジウム・スズ（Ｉｎ−Ｓｎ）などの金属を用いることができる。また、これらの金属の化合物，例えば、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＨｆＯ２等を用いることもできる。
【０１００】
これらのターゲットを用いた場合、反応プロセスゾーン６０におけるプラズマ処理により、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＳｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＨｆＯ２，ＭｇＦ２等の光学膜ないし絶縁膜、ＩＴＯ等の導電膜、Ｆｅ２Ｏ３などの磁性膜、ＴｉＮ，ＣｒＮ，ＴｉＣなどの超硬膜を作成できる。ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＳｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５のような絶縁性の金属化合物は、金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｉ）に比べスパッタ速度が極端に遅く生産性が悪いので、特に本発明の薄膜形成装置を用いてプラズマ処理すると有効である。
【０１０１】
（ｌ） 上記の実施形態では、ターゲット２９ａとターゲット２９ｂは同一の材料で構成されているが、異種の材料で構成してもよい。同一の金属ターゲットを用いた場合は、上述のように、スパッタを行うことによって単一金属の不完全反応物が基板に形成され、異種の金属ターゲットを用いた場合は合金の不完全反応物が基板に形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の薄膜形成装置について説明する一部断面をとった上面の説明図である。
【図２】本発明の薄膜形成装置について説明する一部断面をとった側面の説明図である。
【図３】本発明のプラズマ発生手段及びイオン消滅手段を説明する要部説明図である。
【図４】本発明のプラズマ発生手段を説明する要部説明図である。
【図５】イオン消滅手段を説明する要部説明図である。
【図６】アンテナに供給する電力と、ＴｉＯ２薄膜の光学定数との関係を示している。
【図７】プラズマ発生手段の他の実施形態を説明する要部説明図である。
【図８】プラズマ発生手段の他の実施形態を説明する要部説明図である。
【図９】従来のグリッド（イオン消滅手段）の構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１・・・スパッタ装置
１１・・・真空槽
１１ａ・・・開口
１２，１６・・・仕切壁
１３・・・基板ホルダ
１５・・・真空ポンプ
１５ａ・・・配管
１７・・・モータ
１７ａ・・・回転駆動軸
１７ｂ・・・回転支持軸
１８ａ，１８ｂ・・・絶縁部材
２０・・・成膜プロセスゾーン
２１ａ，２１ｂ・・・マグネトロンスパッタ電極
２３・・・中周波交流電源
２４・・・トランス
２５，２６，７５，７６・・・マスフローコントローラ
２７・・・スパッタガスボンベ
２８，７８・・・反応性ガスボンベ
２９ａ，２９ｂ・・・ターゲット
６０・・・反応プロセスゾーン
７７・・・不活性ガスボンベ
８０，１８０，２８０・・・プラズマ発生手段
８０Ａ，１８０Ａ，２８０Ａ・・・アンテナ収容室
８１，１８１，２８１・・・ケース体、８１ａ・・・挿通孔
８１ｂ・・・シール部材
８３，１８３，２８３・・・誘電体板
８４，１８４，２８４・・・固定枠
８５ａ，８５ｂ，２８５・・・アンテナ
８６ａ，８６ｂ・・・導線部
８７・・・マッチングボックス
８７ａ，８７ｂ・・・可変コンデンサ
８８，１８８，２８８・・・固定具
８８ａ，８８ｂ・・・固定板
８８ｃ，８８ｄ・・・固定ボルト
８９・・・高周波電源
９０・・・グリッド（イオン消滅手段）
９０ａ・・・縦グリッド
９０ｂ・・・横グリッド
９１・・・固定板
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３・・・バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する真空槽と、該真空槽の前記開口に対応する位置に設けられ前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記真空槽内で基体を保持する基体保持手段と、前記プラズマ発生手段と前記基体保持手段との間に設けられ前記プラズマ発生手段で発生させたイオンを消滅させるイオン消滅手段と、を備え、
前記プラズマ発生手段から前記基板ホルダを臨んだときの、前記イオン消滅手段が前記プラズマ発生手段に対して前記基体保持手段を遮蔽する面積は、前記プラズマ発生手段から前記基板ホルダを臨む残余の面積よりも狭く構成されてなることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記イオン消滅手段は導電体で構成され、アースされた状態で前記真空槽内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記イオン消滅手段は中空部材で形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記イオン消滅手段は絶縁体で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記基板保持手段は、前記真空槽と絶縁され、電位的にフローティングされた状態で前記真空槽内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記プラズマ発生手段は、高周波電源に接続され、同一平面上で渦を成すアンテナを有して構成され、
前記アンテナに対して前記高周波電源により２ｋＷ以上４ｋＷ以下の電力が供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【請求項１】
開口を有する真空槽と、該真空槽の前記開口に対応する位置に設けられ前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記真空槽内で基体を保持する基体保持手段と、前記プラズマ発生手段と前記基体保持手段との間に設けられ前記プラズマ発生手段で発生させたイオンを消滅させるイオン消滅手段と、を備え、
前記プラズマ発生手段から前記基板ホルダを臨んだときの、前記イオン消滅手段が前記プラズマ発生手段に対して前記基体保持手段を遮蔽する面積は、前記プラズマ発生手段から前記基板ホルダを臨む残余の面積よりも狭く構成されてなることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記イオン消滅手段は導電体で構成され、アースされた状態で前記真空槽内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記イオン消滅手段は中空部材で形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記イオン消滅手段は絶縁体で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記基板保持手段は、前記真空槽と絶縁され、電位的にフローティングされた状態で前記真空槽内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記プラズマ発生手段は、高周波電源に接続され、同一平面上で渦を成すアンテナを有して構成され、
前記アンテナに対して前記高周波電源により２ｋＷ以上４ｋＷ以下の電力が供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−４５６３３（Ｐ２００６−４５６３３Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２９８９２（Ｐ２００４−２２９８９２）
【出願日】平成１６年８月５日（２００４．８．５）
【出願人】（３９０００７２１６）株式会社シンクロン (52)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月５日（２００４．８．５）
【出願人】（３９０００７２１６）株式会社シンクロン (52)
【Ｆターム（参考）】
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