(57)【要約】  本発明は、帯状基板に対するマグネトロンスパッタリングにおいて、ターゲット利用率を向上可能なスパッタリング装置を提供する。本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置は、アースされた金属の帯状基板をチャンバ内で連続的に搬送し、帯状基板にスパッタリングを行うスパッタリング装置である。該スパッタリング装置は、チャンバ内の帯状基板に対向して設けられ、ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、ターゲットホルダーに電力を供給することで、チャンバ内にプラズマを発生させる電圧印加手段と、ターゲットホルダーの裏面側に配置され長尺状の第１の磁石と該第１の磁石を囲むように配置された第２の磁石とを有する磁石ユニットと、チャンバの、磁石ユニットから帯状基板に向かう方向に存在する壁面と帯状基板との間に設けられ、プラズマから壁面を遮蔽する、フローティング電位の第１シールドと、を備える。
2013099061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アースされた金属の帯状基板をチャンバ内で連続的に搬送し、該帯状基板にスパッタリングを行うスパッタリング装置であって、
前記チャンバ内を搬送される前記帯状基板に対向するよう設けられ、ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、
前記ターゲットホルダーに電圧を印加することで、前記チャンバ内にプラズマを発生させる電圧印加手段と、
前記ターゲットホルダーの、前記ターゲットが保持される面と反対側に配置され、長尺状の第１の磁石と、該第１の磁石を囲むように配置された第２の磁石とを有する磁石ユニットと、
前記チャンバの、前記磁石ユニットから前記帯状基板に向かう方向に存在する壁面と前記帯状基板との間に設けられ、前記プラズマから前記壁面を遮蔽する第１シールドと、を備え、
前記第１シールドはフローティング電位となっていることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記ターゲットホルダーから前記帯状基板に向かって延在する第２シールドであって、前記ターゲットホルダーと前記帯状基板との間の領域を少なくとも囲む第２シールドをさらに備え、
前記第２シールドはフローティング電位であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記第１シールドと前記壁面との間において、前記プラズマから隠れた位置に設けられ、前記第１シールドを支持する支持部をさらに備え、
前記支持部は絶縁物であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記磁石ユニットを揺動させる揺動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記ターゲットホルダーに搭載されたターゲットのエロージョンの長手方向の幅は、前記帯状基板の幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記帯状基板をロール状に巻いた巻き出しロールと、
前記帯状基板を巻き取る巻き取りロールとをさらに備え、
前記巻き出しロールと前記巻き取りロールの少なくともいずれか一方は、アースされていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関し、特に帯状基板にスパッタ成膜を施すスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜太陽電池の製造に際し、ガラス基板を１枚毎搬送して、該ガラス基板に対して、所望の薄膜をマグネトロンスパッタリング法により形成していた。しかし、近年、生産性の向上や製造コストの低減を目的として、帯状基板を用いた、いわゆるロールトゥーロール方式が採用されるようになってきている。特許文献１には、帯状基板をその長手方向に連続的に成膜室を通過させることで、帯状基板上に膜を形成する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５０６３５号公報
【特許文献２】特開平６−１３６５１１号公報
【特許文献３】特開平９−７９４９号公報
【特許文献４】特開２０００−１４４４０７号公報
【特許文献５】特開２００７−３２１２２６号公報
【特許文献６】特開平１１−３５０１３０号公報
【発明の概要】
【０００４】
近年、ＣＩＧＳ系薄膜太陽電池等の製造工程では、５００℃以上のアニール工程に耐えられるように、帯状基板として金属を用いている。さらに，装置構成を簡略化する目的で、帯状基板は電位的にアースとなっていることが多い。例えば、基板をフローティングにしようとすると、基板搬送系の全てに絶縁対策をする必要がある。また，金属基板は電気を通しやすいので、基板が通る付近の装置構成物と基板とのクリアランスも充分に考慮する必要が出てくる。このように、基板をフローティングにするのは、基板をアース電位にするよりも手間とコストが必要になるため、装置構成を簡略化するために、帯状基板をアース電位にすることが多い。
【０００５】
また、マグネトロンスパッタリング法において、ターゲットの裏面に配置された矩形マグネットにより形成されたプラズマリングは、ターゲットの長手方向の両端部において、プラズマ密度が高くなり、結果として、ターゲットの長手方向の両端部では、ターゲットの中央部に比べて、エロージョンが深く形成されてしまう。こうしてターゲットの両端部にエロージョンの最深部が形成されてしまうことにより、全体としてターゲット利用率が低下してしまうことになる。これまでも，ターゲット利用率の改善は色々と試されてきているが、幸いなことに多くの場合は低抵抗（主に金属）のターゲットが使われてきており，結果としてあまり顕著なターゲット利用率の低下は見られなかった。そのため、これらの問題があまり大きく取り上げられることは少なかった。
【０００６】
しかしながら、ＣＩＧＳ系薄膜太陽電池などで、高抵抗なターゲットを使用し始めたところ、低抵抗なものに比べて顕著にターゲット利用率が低下する現象が確認されたため、特にマグネトロンスパッタリングにおいてターゲット利用率の改善が更に求められるようになってきた。
本発明の目的は、帯状基板に対するマグネトロンスパッタリングにおいて、ターゲット利用率を向上可能なスパッタリング装置を提供するものである。
【０００７】
帯状基板でのターゲット利用率低下の問題を解決するため、本発明者らは、ターゲットの裏面に配置された矩形マグネットの改良を主としてさまざま試みたが、満足のいく十分な成果は得られなかった。
そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、ターゲット利用率を改善する手法を発見した。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、アースされた金属の帯状基板をチャンバ内で連続的に搬送し、該帯状基板にスパッタリングを行うスパッタリング装置であって、前記チャンバ内を搬送される前記帯状基板に対向するよう設けられ、ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、前記ターゲットホルダーに電圧を印加することで、前記チャンバ内にプラズマを発生させる電圧印加手段と、前記ターゲットホルダーの、前記ターゲットが保持される面と反対側に配置され、長尺状の第１の磁石と、該第１の磁石を囲むように配置された第２の磁石とを有する磁石ユニットと、前記チャンバの、前記磁石ユニットから前記帯状基板に向かう方向に存在する壁面と前記帯状基板との間に設けられ、前記プラズマから前記壁面を遮蔽する第１シールドと、を備え、前記第１シールドはフローティング電位となっていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、帯状基板に対するマグネトロンスパッタリングにおいて、ターゲット利用率を向上可能なスパッタリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る連続成膜装置の概略側断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る連続成膜装置の透視上面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の矩形磁石ユニット１０の詳細説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態の成膜室３の正面断面図である。
【図５】比較例１の成膜室３の正面断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る連続成膜装置の概略側断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る連続成膜装置の透視上面図である。
【図８Ａ】本発明の第２実施形態に係るロータリーカソード４０内部にある磁石ユニット１０の詳細を説明する上面図である。
【図８Ｂ】本発明の第２実施形態に係るロータリーカソード４０内部にある磁石ユニット１０の詳細を説明する断面図である。
【図９】比較例２の装置の正面図である。
【図１０】比較例３の装置の構成図である。
【図１１】比較例４の装置の断面図である。
【図１２】比較例５の装置の断面図である。
【図１３】比較例６の装置の断面図である。
【図１４】比較例６の装置の概略配置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は本実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下で説明する図面において、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１２】
（第１実施形態）
以下に、本発明の代表的な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る連続成膜装置の概略側断面図である。
連続成膜装置は、いわゆるロールトゥーロール方式と呼ばれる装置である。連続成膜装置は、帯状基板１をロール状に巻いた巻き出しロール３０を有する基板供給室２と、該巻き出しロール３０から巻き出された帯状基板１に薄膜を形成する成膜室３と、薄膜が形成された帯状基板１を巻き取る巻き取りロール３１であって、アースされた巻き取りロール３１を有する基板巻取り室４とを備えている。本実施形態では、巻き取りロール３１がアースされているので、巻き出しロール３０から供給され、巻き取りロール３１に巻き取られる帯状基板１はアース状態となる。なお、巻き出しロール３０をアースしても良い。すなわち、巻き出しロール３０および巻き取りロール３１の少なくともいずれか一方をアースすれば良い。
【００１３】
巻き出しロール３０及び巻き取りロール３１が回転することにより、帯状基板１は、図１の右側から左側へ連続的に搬送される。成膜室３の巻き出しロール３０側の側面には該巻き出しロール３０から供給されてきた帯状基板１を成膜室３内に導入するための導入口が設けられており、成膜室３の巻き取りロール３１側の側面には成膜室３内を通過する帯状基板１を巻き取りロール３１に導出するための導出口が設けられている。
【００１４】
成膜室３の天井壁には、ターゲットホルダー１２に保持されたターゲット１９と、別のターゲットホルダーに保持されたターゲット１９とが、帯状基板１の表面に対向し、かつ帯状基板１の長手方向に沿って並んで設けられている。各ターゲットホルダー１２には、ターゲットホルダー１２に電圧を印加する電圧印加部１１が設けられている。電圧印加部１１は、ターゲット１９にＤＣ電圧を印加することにより、アースされた導電性の表面を有する帯状基板１とターゲット１９との間にプラズマ２２を発生させるものであるが、高周波電圧を印加するものであってもよい。また、成膜室３には、アルゴンなどの不活性ガスや酸素などの反応性ガスなどのプロセスガスを導入するためのガス導入部（不図示）と、成膜室３を排気する排気部（不図示）とが設けられている。ターゲットホルダー１２は、バッキングプレートとも呼ばれ、金属製の板である。
【００１５】
さらに、成膜室３の外部で、各ターゲット１９の裏面側（ターゲットホルダー１２のターゲット保持面と反対側、すなわち放電空間（プラズマ生成領域）と反対側）には、それぞれ矩形磁石ユニット１０が配置されている。これらの矩形磁石ユニット１０は、不図示の揺動部により、帯状基板１の長手方向に沿って往復移動が可能となっている。
【００１６】
帯状基板１の材質としては、５００℃程度のアニール処理が可能な耐熱性を有する導電性部材が好ましく、アルミニウムなどの比較的安価な金属が用いられる。本例では、金属の帯状基板１を用い、巻き取りロール３１を接地することで、帯状基板１をアースしている。こうすることで、電圧が印加されたターゲット１９とアースされた帯状基板１との間で生じる電位差によって、成膜室３内に供給されたプロセスガスをプラズマ化することができる。
【００１７】
なお、本例では、成膜室３として、１つのスパッタリング装置を用いたが、複数の成膜室を備えるようにしてもよい。
【００１８】
成膜室３を構成するチャンバは、アースに接続されている。また、ターゲットシールド１４は、アースに接続されている。一方、成膜室３の内壁を、該成膜室３内にて生成されたプラズマから遮蔽するためのシールド１５は、フローティング電位になっている。フローティング電位のシールド１５は、チャンバ３の底壁をプラズマ２２から遮蔽する底面シールド（第１シールド）１５ａと、ターゲットホルダー１２から帯状基板１（成膜室３の底面）に向かって延在し、ターゲットホルダー１２と帯状基板１との間の領域を少なくとも囲むように構成され、チャンバ３の側壁をプラズマ２２から遮蔽する側面シールド（第２シールド）１５ｂと、チャンバ３の天井壁（ターゲット１９を除く）をプラズマ２２から遮蔽する天井シールド１５ｃと、を備える。底面シールド１５ａは、絶縁物１６により支持されている。側面シールド１５ｂは底面シールド１５ａに接続されており、天井シールド１５ｃは側面シールド１５ｂに接続されている。上記底面シールド１５ａは、成膜室３の底面３ａ（矩形磁石ユニット１０から帯状基板１に向かう方向に存在する成膜室３の壁面）と帯状基板１との間に設けられたシールドである。また、上記側面シールド１５ｂは、矩形磁石ユニット１０から帯状基板１（成膜室３の底面）に向かって延在し、ターゲットホルダー１２と帯状基板１との間の領域を少なくとも囲むシールドである。天井シールド１５ｃは、ターゲット１９の周囲を覆うシールドであって、ターゲット１９を、プラズマ２２が生成される空間である放電空間に露出させるための開口１５ｄを有する。天井シールド１５ｃは、天井を覆うように配置された板状のシールドであり、開口１５ｄが形成されるように板状のシールドを継ぎ足して形成されている。なお、天井シールド１５ｃは、天井をプラズマ２２から遮蔽しつつも、ターゲット１９をプラズマ２２に露出できれば良く、リング状シールド等の環状シールドであっても良い。
【００１９】
シールド１５ａ、１５ｂ、１５ｃの材質としては、一般的にステンレスが用いられる。すなわち、本実施形態では、それぞれフローティング電位である、底面シールド１５ａ、側面シールド１５ｂ、ターゲット１９をプラズマ２２に曝すための開口１５ｄを有する天井シールド１５ｃにより、プラズマ２２が生成される放電空間を少なくとも含む領域を囲んでおり、開口１５ｄにおいて、ターゲット１９がプラズマ２２に曝される。よって、実質、ターゲット１９（ターゲットホルダー１２）、底面シールド１５ａ、側面シールド１５ｂ、および天井シールド１５ｃとによって区画された領域内にプラズマ２２が生成されることになると言える。なお、該領域内をアースされた導電性の表面を有する帯状基板１が通過することになるので、側面シールド１５ｂの、巻き出しロール３０側および巻き取りロール３１側の領域にはそれぞれ、帯状基板１を通過させるための開口が設けられている。
【００２０】
帯状基板１は、厚さ２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下の薄い金属であり、巻き出しロール３０や巻き取りロール３１、不図示のローラーなどの支持部材により、所定のテンションをかけつつ、巻き取られながら搬送される。帯状基板１は、プラズマ空間に晒されると、熱で拡張する可能性があるので、支持部材で帯状基板１にテンションをかけすぎると、シワや熱変形を起こす恐れがある。そのため、帯状基板１には、ある程度しかテンションをかけることができず、通常、帯状基板１は、自重により下方に撓んでいる。そのため、アースされた帯状基板１とフローティング電位の底面シールド１５ａとが接触しないように、帯状基板１を支持する支持部材と底面シールド１５ａとの距離は、２０ｍｍ以上に設計されている。また、プラズマ生成領域を確保するため、ターゲットホルダー１２と帯状基板１との距離は、３０ｍｍ以上、より好ましくは、５０ｍｍ以上あることが望ましい。なお、本例では、ターゲットホルダー１２と帯状基板１との距離Ｄ１は、７０ｍｍとし、ターゲットホルダー１２と底面シールド１５ａとの距離Ｄ２は、１２０ｍｍとする。
【００２１】
図２は、本発明の第１実施形態に係る連続成膜装置の透視上面図である。
図２に示すように、矩形のターゲット１９の上方には、矩形の磁石ユニット１０が配置されている。矩形のターゲット１９の長手方向のエロージョンは、帯状基板１の川幅より、長くなるように設計されている。つまり、矩形磁石ユニット１０は、帯状基板１の川幅より長くなるようになっている。矩形磁石ユニット１０は、不図示の揺動部により、帯状基板１の長手方向に沿って往復移動が可能となっている。
【００２２】
図３は、本発明の第１実施形態の矩形磁石ユニット１０の詳細説明図である。
図３に示すように、矩形磁石ユニット１０は、中央磁石２０ｂと、中央磁石２０ｂの周囲に配置された周囲磁石２０ａと、ヨーク板２１とを有している。中央磁石２０ｂと周囲磁石２０ａのターゲット側の面は、互いに極性が異なるようになっている。なお、磁石ユニット１０は、図３に示すような矩形のものに限らず、長尺状の第１の磁石と該第１の磁石を囲むように配置された第２の磁石とを有する磁石ユニットであれば、周囲磁石２０ａは楕円状のものであってもよい。
【００２３】
図４は、本発明の第１実施形態の成膜室３の正面断面図である。
図４では、帯状基板１は、紙面上の奥側から手前側へ搬送され、矩形磁石ユニット１０は、紙面上の奥側から手前側方向に沿って、往復移動する。図４に示すように、ターゲット１９の長手方向の幅は、基板全体に均一な膜厚の薄膜を形成できるように、帯状基板１の川幅より長くなっている。チャンバ３の内壁を遮蔽するためのシールド１５は、アースされたチャンバ３との間に、絶縁物１６を介することで、フローティング電位になるようになっている。本実施形態では、シールド１５の支持部であり、かつシールド１５のフローティング状態を維持するための絶縁物１６は底面シールド１５ａによってプラズマ２２から隠れている。すなわち、絶縁物１６はプラズマ２２に臨まないように底面シールド１５ａを支持しているので、ターゲット１９が導電性部材である場合において、絶縁物１６にスパッタ粒子が付着することは無い。すなわち、シールド１５のフローティング状態を確保するための絶縁物１６にスパッタ粒子が付着することを防止、ないしは低減することができ、長時間スパッタリングを行っても、シールド１５のフローティング電位を良好に保つことができる。
【００２４】
本実施形態では、シールド１５は、チャンバ３の底壁（底面３ａ）だけでなく、両側の側壁及びターゲット１９を除く天井壁を遮蔽できるように構成されている。このような構成の場合、矩形磁石ユニット１０よりターゲット１９のプラズマ面に形成された漏れ磁束が、プラズマ密度が高い部分、即ちプラズマリングを発生させる。こうしたプラズマ中の電子は、フローティング電位のシールド１５には、流入されず、アースされた帯状基板１だけに流入するため、ターゲット１９と帯状基板１との間にプラズマ２２を集中させることができる。結果的に、ターゲットの長手方向の両端部に形成されるエロージョンが軽減され、ターゲットの利用率を向上させることができる。
【００２５】
本実施形態では、矩形磁石ユニット１０の長軸方向の両端部（図４における、左右の端）においてプラズマ密度がなるべく高くならないようにすることが重要である。これを達成するために、プラズマ２２を囲むようにフローティング電位のシールド１５を設けることにより、プラズマ２２の長手方向の両端部側への電子の拡散を低減することができる。すなわち、フローティング電位のシールド１５により電子の拡散が低減できるので、矩形磁石ユニット１０の長軸方向の両端部における高いプラズマ密度分布を緩和することができる。このことを考慮すると、少なくとも底面シールド１５ａをフローティング電位にすることにより、上記本実施形態の効果を得ることができると言える。何故ならば、底面シールド１５ａがフローティング電位であることにより、拡散しようとする電子をターゲット１９とアースされた導電性表面を有する帯状基板１との間の領域に追いやる作用が奏されるからである。
【００２６】
（比較例１）
図５は、比較例１の成膜室３の正面断面図である。
図４に示す成膜室と異なり、チャンバ３の内壁を遮蔽するためのシールド１８は、アースされたチャンバ３との間に、導電物１７を介することで、アース電位になるようになっている。こうした場合も、ターゲット１９と帯状基板１との間に形成されたプラズマ中の電子の多くは、アースされた帯状基板１に流入される。しかしながら、比較例１のように、アースされたシールド１８を用いた場合、ターゲット１９と帯状基板１との間に形成されたプラズマ中の電子のごく一部が、アースされたシールド１８に流入し、プラズマが若干拡散してしまう。これが、プラズマリングの長手方向の両端部においてプラズマの偏在をもたらし、結果的に、ターゲットの利用率低下の原因となると考えられる。
【００２７】
（比較例２）
図９は、比較例２の装置の正面図である（特許文献２）。比較例２の装置は、金属帯板１０２の表面に吸着した水分、炭化水素、酸化膜等をスパッタリングの前に除去するための前処理であるボンバードメント処理を行うための装置である。すなわち、上記比較例２の装置は、真空チャンバ１０１内に金属帯板１０２を連続的に走行させ、真空チャンバ１０１内においてアノード電極１０７と金属帯板１０２との間にグロー放電を生じさせて金属帯板１０２に対して連続的にコーティング前処理（ボンバードメント処理）を施す。
【００２８】
特許文献２では、ボンバードメント処理を行う処理チャンバにおいてチャンバ自体を初めとしてアース電位に保持される部品が多く、これらもアノード電極に対して相対的に負電位となるため、チャンバ内の至るところで異常放電が発生してしまうことを課題としている。図９に記載の装置では、アノード電極１０７と処理領域にある金属帯板１０２とを互いに近接して設けられた内側シールド１０５及び外側シールド１０６からなる二重の金属シールドで覆い、これらのうち内側シールド１０５をアノード電位又はフローティング電位とし、外側シールド１０６をアース電位としてグロー放電を生じさせている。よって、内側シールド１０５はアノード電位に保持され、放電空間がアノード電位の内側シールド１０５により囲まれることになり、放電空間に存在する陰極は金属帯板１０２のみとなる。従って、アノード電極１０７および内側シールド１０５と、金属帯板１０２との間に安定なグロー放電を形成することができる。なお、コーティングが例えば真空蒸着によって行われる場合金属帯板２がアース電位であることが設備上望ましい。
【００２９】
このように、特許文献２に開示された比較例２の装置は、金属帯板２がアース電位である点、および内側シールド１０５がフローティング電位である点で、図４に示す本実施形態に係る成膜室３と共通する。しかし、比較例２の装置は、図４に示す成膜室３と異なり、矩形磁石ユニット１０やターゲット１９を備えていないため、ターゲットの利用効率を図るという本発明の課題を意図するものではない。また、比較例２の装置の、フローティング電位である内側シールド１０５は、上述のように、放電プラズマに対して陰極となる部材を金属帯板１０２に限定するように機能するものである。
【００３０】
（比較例３）
図１０は、比較例３の装置の構成図である（特許文献３）。比較例３の装置は、スパッタリング成膜チャンバ２２４内部に配置されるコリメータ２２１を有するＲＦ電極２３０と、このＲＦ電極２３０に接続されるＲＦ電源２２２と、スパッタリング成膜チャンバ２２４内壁に設けられたスパッタリング成膜チャンバ２２４とは絶縁されたシールド板２１５とを備えている。更に、比較例３の装置は、スイッチ２１４を介してシリコン基板２１０を接地できるよう構成されている。また、比較例３の装置は、ターゲット２２６は接地されていて、シールド板２１５はフローティング状態になるよう構成されている。特許文献３では、コリメータおよびチャンバ内壁へのスパッタリングされた物質の付着等をなくし、点検のための装置の停止を不要とすることを課題としている。図１０に記載の装置では、シールド板２１５を設けることにより、スパッタリング成膜チャンバ２２４の内壁にスパッタリングされた物質が付着するのをふせぐことができる。さらに、シールド板２１５をフローティング状態としているので、コリメータ２２１に生じる自己バイアスと同程度の負のバイアスが生じる。このため、シールド２１５に付着したスパッタリングされた物質を容易にスパッタリングすることができ、シールド板２１５をクリーニングすることができる。
【００３１】
このように、比較例３の装置は、ターゲット２２６を備えている点、シールド板２１５がフローティング状態である点、基板が接地されている点で、図４に示す本実施形態に係る成膜室３と共通する。しかし、比較例３の装置は、図４に示す成膜室３と異なり、円形のシリコン基板２１０にスパッタすることを意図したものであるため、ターゲット２２６は、矩形状でなく円形状となる。また、図１０に示す比較例３の装置に磁石ユニットを設ける場合は、該磁石ユニットも円形状となる。よって、特許文献３においては、ターゲットの長手方向の両端部において、プラズマ密度が高くなり、結果として、ターゲットの長手方向の両端部で、ターゲットの中央部に比べて、エロージョンが深く形成されてしまうという本発明に特有の課題は存在しない。また、比較例３の、フローティング状態であるシールド板２１５は、上述のように、スパッタリング成膜チャンバ２２４の内壁にスパッタリングされた物質が付着することを防止し、かつ自身に付着したスパッタリングされた物質をクリーニングするように機能するものである。
【００３２】
（比較例４）
図１１は、比較例４の装置の断面図である（特許文献４）。比較例４の装置は、チャンバ３０２と、チャンバ３０２内に相互に対向して配置されたアノード３０５及びカソード３０３と、チャンバ３０２内においてアノード３０５とカソード３０３との間の放電領域を取り囲んで配置された、フローティング電位の内側防着部材３０８と、チャンバ３０２内における内側防着部材３０８の外側に配置されたチャンバ３０２と同電位の外側防着部材７と、を備える。特許文献４では、スパッタリングにより飛散した粒子がチャンバの内壁へ付着することを防止できると共に、防着部材に堆積した粒子の絶縁破壊を防止することができ、更に、チャンバ内での不要なプラズマ放電を防止することを課題としている。図１１に記載の装置では、内側防着部材３０８を設けているので、スパッタ粒子がチャンバの内壁へ付着することを防止することができる。また、内側防着部材３０８をフローティング電位としているので、該内側防着部材３０８に付着したスパッタ粒子に電荷がチャージされても絶縁破壊することが無い。よって、ゴミまたはパーティクルの発生を防止することができると共に、絶縁破壊の場合に生じるアーキング等の異常放電を防止することができる。
【００３３】
このように、比較例４の装置は、フローティング電位の内側防着部材３０８を備えている点、ターゲット３０３を備えている点で、図４に示す本実施形態に係る成膜室３と共通する。しかし、比較例４の装置は、図４に示す成膜室３と異なり、矩形磁石ユニット１０を備えていないため、ターゲットの利用効率を図るという本発明の課題を意図するものではない。また、比較例４の装置の、フローティング電位である内側防着部材３０８は、上述のように、チャンバ３０２の内壁にスパッタ粒子が付着することを防止し、かつ自身の絶縁破壊の防止と、チャンバ内での不要なプラズマ放電を防止するように機能する。
【００３４】
（比較例５）
図１２は、比較例５の装置の断面図である（特許文献５）。比較例５の装置は、ターゲット４０４近傍に配置され、接地電位である第１の防着シールド４１１と、基板４０６近傍に配置され、フローティング電位である第２の防着シールド４１２と、第１の防着シールド４１１の外側、すなわちプラズマ放電空間の外側に常に安定してアース電位面を提供し続けるための安定放電用アノード４１４とを備えている。図１２に示す装置では、第２の防着シールド４１２をフローティング電位としているので、該第２の防着シールド４１２に付着した膜表面にたまったチャージにより絶縁破壊を起こすことは無い。
【００３５】
このように、比較例５の装置は、基板４０６近傍に第２の防着シールド４１２をフローティング電位で配置している点、ターゲット４０４を備えている点で、図４に示す本実施形態に係る成膜室３と共通する。しかし、比較例５の装置は、ターゲット４０４近傍に第１の防着シールド４１１を接地電位で配置し、基板４０６がフローティング電位になっているため、図４に示す成膜室と異なり、ターゲット４０４と基板４０６との間にプラズマを集中させることができない。更に、プラズマ中の電子が接地電位に配置された第１の防着シールド４１１にも流入するため、ターゲット４０４の長手方向の両端部に形成されるエロージョンを軽減させることはできない。また、比較例５の、フローティング電位である第２の防着シールド４１２は、自身の絶縁破壊を防止するように機能する。
【００３６】
（比較例６）
図１３は、比較例６の装置の断面図であり、図１４は比較例６の装置の概略配置を示す斜視図である（特許文献６）。比較例６の装置は、均一の成膜と材料利用効率あるいは膜の付着効率向上を図り、材料コスト低減や生産性向上を実現することを目的としている。比較例６の装置は、絶縁体であるガラス基板にスパッタ成膜することを想定しているため、ガラス基板領域では放電しにくい。よって、プラズマリングの中の電子はガラス基板を避け、アース電位のマスク部材に流入し、端部へのプラズマ集中を引き起こすという問題が生じるが、比較例６の装置は、この問題を解決するべく提案されたものである。即ち、比較例６の装置は、金属製基板に成膜して使用することを想定していない。比較例６の装置では、上記目的を達成するため、ガラス基板５０５に隣接するマスク部材５０４のうち、磁気回路ユニット５０１の長手方向の両端部と対向する領域を一定の幅Ｘだけアース電位から絶縁してフローティング領域５０４ａとする。また、ガラス基板５０５およびマスク部材５０４に一方の面を対向させて長方形のターゲット５０２が配置され、ターゲット５０２の他方の面には５つの磁気回路ユニット５０１が配置されている。
【００３７】
このように、比較例６の装置は、長方形のターゲット５０２が配置されている点、磁気回路ユニット５０１の長手方向の両端部と対向する領域付近をフローティング領域５０４ａとする点で、図４に示す成膜室と共通する。しかし、比較例６の装置では、フローティング領域５０４ａにより、電子が端部に流入できなくなり、その結果として、端部へのプラズマの集中を抑えることを可能としている。よって、フローティング領域５０４ａへの着膜が進むことで、フローティング領域５０４ａがアースとなり、電子が端部に流入しやすくなり、端部へのプラズマの集中を抑えることが不可能となり、長時間の運用には適さない。
【００３８】
これに対して、図４に示す本実施形態に係る成膜装置３は、アースされた金属の帯状基板１がチャンバ内を連続的に搬送するよう構成されているため、ターゲット１９は絶えずスパッタ成膜されていないアースされた金属の帯状基板１と対向することになる。また、図４に示す成膜装置３は、シールド１５への着膜が進んでも、シールド１５はアースされたチャンバ３との間に、絶縁物１６を介することで常にフローティング電位に維持することが可能である。そのため、図４に示す成膜装置は、チャンバ内に基板が連続的に搬送されている間は、ターゲット１９と基板１との間にプラズマを集中させることができるため、長時間の運用には適する。
【００３９】
（実施例１）
図４に示した本実施形態に係る装置と、図５に示した比較例１に係る装置とを用いて、金属ターゲットのエロージョンの結果を比較した。
成膜条件は、いずれも、ターゲットとしてアルミニウム（Ａｌ）、内部圧力は１．０[Ｐａ]、ターゲットへの印加電力は１５[ｋｗ]、電圧は３９０〜４１０[Ｖ]，プロセスガスとしてのＡｒガスを使用し、それぞれ長時間放電させエロージョン形状を実際に測定及び比較した。磁石ユニット１０は所定の周期で揺動させた。比較例１では、ターゲット利用率は４０％であったのに対し、実施例１では、ターゲット利用率は４４％であった。実施例１では、比較例より、マグネット端部付近のターゲットのエロージョンの最深部が浅くなった。つまり、実施例１では、比較例１より、ターゲットの中央付近と、ターゲット端部付近とのエロージョンの差が小さくなったため、結果的に、ターゲット利用率が約４％向上した。このことから、アースされたシールド１８を、フローティング電位のシールド１５に変更することで、プラズマリングの長手方向の両端部におけるプラズマの偏在を解消でき、金属ターゲットの利用率が向上したと考えられる。
【００４０】
（実施例２）
図４に示した本実施形態に係る装置と、図５に示した比較例１に係る装置とを用いて、高抵抗ターゲットのエロージョンの結果を比較した。成膜条件は、いずれも、ターゲットとして酸化亜鉛（ＺｎＯ）、内部圧力は１．０[Ｐａ]、ターゲットへの印加電力は１５[ｋｗ]、電圧は３９０〜４１０[Ｖ]，プロセスガスとしてのＡｒガスを使用し、それぞれ長時間放電させエロージョン形状を実際に測定及び比較した。磁石ユニット１０は所定の周期で揺動させた。なお、ここでいう高抵抗ターゲットとは、アースされている面（例えばシールド）に、成膜されることでグラウンド（接地）との電位差が生じる全てのターゲットをいう。比較例１では、ターゲット利用率は３０％であったのに対し、実施例２では、ターゲット利用率は３６％であった。つまり、高抵抗なターゲットにおいても、本実施形態では、マグネット端部付近におけるターゲットのエロージョン深さが浅くなった。つまり、ターゲットの中央付近と、ターゲット端部付近とのエロージョンの差が小さくなったため、結果的にターゲット利用率が約６％改善された。このことから、アースされたシールド１８を、フローティング電位のシールド１５に変更することで、プラズマリングの長手方向の両端部におけるプラズマの偏在を解消でき、高抵抗ターゲットの利用率が向上したと考えられる。尚、本構成においては，既存装置とは異なり，チャンバーやシールドを主たるアースとして利用していない。つまり帯状基板１をアースとして，常に新しいアース面が維持されるので，これまでのように、絶縁膜の付着によりアースが隠されて電位構成が経時変化するということがなく，長期に渡り安定的な電位構成が維持できる。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、チャンバの内壁を遮蔽した、フローティング電位のシールドを備えることにより、プラズマリングの長手方向の両端部においてプラズマが拡散することを防止、ないしは低減することができ、ターゲット利用率を向上させることができる。なお、本実施形態では、矩形の磁石ユニット１０を所定の周期で往復移動させたが、矩形の磁石ユニット１０を固定したままでも、ターゲット利用率を向上させることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図６は，本発明の第２実施形態に係る連続成膜装置の概略側断面図である。
本実施形態の連続成膜装置は、図１に示した連続成膜装置と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、成膜室３の天井壁には、円筒状のターゲットを搭載し、回転可能なロータリーカソード４０が、帯状基板１の長手方向に沿って並んで設けられている。各ロータリーカソード４０には、電圧印加部１１が設けられている。電圧印加部１１は、ＤＣ電圧を印加するものでもよいし、高周波電圧を印加するものであってもよい。なお、本例では、ロータリーカソード４０がターゲットホルダーとして機能する。また、成膜室３には、アルゴンなどのプロセスガスを導入するためのガス導入部（不図示）と、成膜室３を排気する排気部（不図示）が設けられている。さらに、ロータリーカソード４０の内部には、それぞれ磁石ユニット１０が配置されている。ロータリーカソード４０は、帯状基板１の幅方向に平行な回転軸に対して、回転可能に構成されている。一方、磁石ユニット１０は、帯状基板１の方向に向けて、磁力線が出るように、固定されている。
【００４３】
図７は、本発明の第２実施形態に係る連続成膜装置の透視上面図である。
図７に示すように、ロータリーカソード４０の長手幅は、帯状基板１の川幅より、長くなるように設計されている。
【００４４】
図８Ａ、８Ｂは、本発明の第２実施形態に係るロータリーカソード４０内部にある磁石ユニット１０の詳細説明図である。図８Ａ、８Ｂに示すように、磁石ユニット１０は、長尺状の中央磁石２０ｂと、中央磁石２０ｂの周囲に配置された周囲磁石２０ａと、ヨーク板２１を有している。中央磁石２０ｂと周囲磁石２０ａのターゲット側の面は、互いに極性が異なるようになっている。
【００４５】
以上、添付図面を参照して本願の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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