(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される基材の主面にＩＴＯ（Indiuｍ Tin Oxide）膜をスパッター成膜するスパッタリング装置であって、
その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、
前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給部と、
前記処理空間に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、
前記処理空間内でプラズマ処理を実行する少なくとも１つのプラズマ処理部と、
前記少なくとも１つのプラズマ処理部に対向した少なくとも１つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を搬送する搬送機構と、
を備え、
前記少なくとも１つのプラズマ処理部のそれぞれは、
円筒状でその外周面がインジウム（In）、スズ（Sn）、および、酸素（O）を含むターゲット材料で被覆された２つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、
前記２つの回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる回転部と、
前記２つの回転カソードにそれぞれ１．５ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給するスパッター電力供給手段と、
前記２つの回転カソードの内部にそれぞれ収容されて前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する２つの磁界形成部と、
前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する少なくとも１つの誘導結合アンテナと、
前記少なくとも１つの誘導結合アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
を有することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスパッタリング装置であって、
前記少なくとも１つの誘導結合アンテナは平面視において前記２つの回転カソードの間に位置することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスパッタリング装置であって、
前記スパッター電力供給手段は、前記２つの回転カソードに１．０ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のスパッタリング装置であって、
前記スパッター電力供給手段は、前記２つの回転カソードに０．５ｋＷ／ｍ以上のスパッター電力を供給することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のスパッタリング装置であって、
前記基材を２００℃以上に加熱する加熱部をさらに備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のスパッタリング装置であって、
前記ＩＴＯ膜は有機ＥＬ素子の陽極として用いられることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のスパッタリング装置であって、
前記真空チャンバー内における前記反応性ガスの濃度を測定する第１測定部と、
前記処理空間に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
前記真空チャンバー内における前記水蒸気の濃度を測定する第２測定部と、
スパッター成膜中の前記反応性ガスの濃度が予め設定された第１目標値となるように前記第１測定部による測定結果を基に前記反応性ガス供給部をフィードバック制御し、かつ、スパッター成膜中の前記水蒸気の濃度が予め設定された第２目標値となるように前記第２測定部による測定結果を基に前記水蒸気供給部をフィードバック制御する制御部と、
を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項８】
請求項７に記載のスパッタリング装置であって、
前記反応性ガスの濃度が異なる条件下で行われた各成膜結果を基に、成膜されたＩＴＯ膜の抵抗率が第１閾値よりも小さくなる際の前記反応性ガスの濃度を前記第１目標値として設定する第１工程と、
前記反応性ガスの濃度を前記第１目標値とするフィードバック制御下でかつ前記水蒸気の濃度が異なる条件下で行われた各成膜結果を基に、成膜されたＩＴＯ膜の平坦度が第２閾値よりも高くなる際の前記水蒸気の濃度を前記第２目標値として設定する第２工程と、
が実行されることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項９】
請求項８に記載のスパッタリング装置であって、
前記第１目標値は、前記第１工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の抵抗率が最も小さくなる際の前記反応性ガスの濃度であることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のスパッタリング装置であって、
前記第２目標値は、前記第２工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の平坦度が最も高くなる際の前記水蒸気の濃度であることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項１１】
その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、前記処理空間内でプラズマ処理を実行する少なくとも１つのプラズマ処理部と、を備える装置を用いて、搬送される基材の主面にＩＴＯ（Indiuｍ Tin Oxide）膜をスパッター成膜するスパッタリング方法であって、
前記少なくとも１つのプラズマ処理部のそれぞれは、円筒状でその外周面がインジウム（In）、スズ（Sn）、および、酸素（O）を含むターゲット材料で被覆された２つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、前記２つの回転カソードの内部にそれぞれ収容されて前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する２つの磁界形成部と、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する少なくとも１つの誘導結合アンテナと、
を備え、
前記方法は、
前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給工程と、
前記処理空間に反応性ガスを供給する反応性ガス供給工程と、
各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる回転工程と、
前記各回転カソードに１．５ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給するスパッター電力供給工程と、
前記少なくとも１つの誘導結合アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給工程と、
前記少なくとも１つのプラズマ処理部に対向した少なくとも１つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を搬送する搬送工程と、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のスパッタリング方法であって、
前記少なくとも１つの誘導結合アンテナは平面視において前記２つの回転カソードの間に位置することを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載のスパッタリング方法であって、
前記スパッター電力供給工程は、前記各回転カソードに１．０ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給することを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項１４】
請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載のスパッタリング方法であって、
前記スパッター電力供給工程は、前記各回転カソードに０．５ｋＷ／ｍ以上のスパッター電力を供給することを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項１５】
請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載のスパッタリング方法であって、
前記基材を２００℃以上に加熱する加熱工程、をさらに備えることを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項１６】
請求項１１ないし請求項１５のいずれかに記載のスパッタリング方法であって、
前記ＩＴＯ膜は有機ＥＬ素子の陽極として用いられることを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項１７】
請求項１１ないし請求項１６のいずれかに記載のスパッタリング方法であって、
前記真空チャンバー内における前記反応性ガスの濃度を測定する第１測定工程と、
前記処理空間に水蒸気を供給する水蒸気供給工程と、
前記真空チャンバー内における前記水蒸気の濃度を測定する第２測定工程と、
を備え、
前記反応性ガス供給工程では、スパッター成膜中の前記反応性ガスの濃度が予め設定された第１目標値となるように、前記第１測定工程による測定結果を基に前記反応性ガスの供給がフィードバック制御され、
前記水蒸気供給工程では、スパッター成膜中の前記水蒸気の濃度が予め設定された第２目標値となるように、前記第２測定工程による測定結果を基に前記水蒸気の供給がフィードバック制御されることを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のスパッタリング方法であって、
前記第１目標値および前記第２目標値を設定する準備工程として、
前記反応性ガスの濃度が異なる条件下で行われた各成膜結果を基に、成膜されたＩＴＯ膜の抵抗率が第１閾値よりも小さくなる際の前記反応性ガスの濃度を前記第１目標値として設定する第１工程と、
前記反応性ガスの濃度を前記第１目標値とするフィードバック制御下でかつ前記水蒸気の濃度が異なる条件下で行われた各成膜結果を基に、成膜されたＩＴＯ膜の平坦度が第２閾値よりも高くなる際の前記水蒸気の濃度を前記第２目標値として設定する第２工程と、
を備えることを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のスパッタリング方法であって、
前記第１目標値は、前記第１工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の抵抗率が最も小さくなる際の前記反応性ガスの濃度であることを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載のスパッタリング方法であって、
前記第２目標値は、前記第２工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の平坦度が最も高くなる際の前記水蒸気の濃度であることを特徴とするスパッタリング方法。
【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およびスパッタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子の透明電極（陽極）としては一般にＩＴＯ（Indiuｍ Tin Oxide）膜が用いられる。
【０００３】
ＩＴＯ膜の平坦度が低い場合、ＩＴＯ膜の突起部分が有機ＥＬ形成層の一部をその厚さ方向に穿つことがある。その結果、穿たれた箇所が有機ＥＬ発光面のダークスポットとなり、該ダークスポットにおいて光量が減るか又はなくなる事態が生じる。ＩＴＯ膜の平坦度が特に低い場合、ＩＴＯ膜の突起部分が有機ＥＬ形成層（複層）の全部を貫通することがある。その結果、この貫通箇所において有機ＥＬ素子の陽極と陰極との短絡が発生する事態が生じる。
【０００４】
また、ＩＴＯ膜の電気抵抗率が高い場合、ＩＴＯ膜の電気抵抗率が低い場合よりも厚い膜厚でＩＴＯ膜を成膜する必要が生じる。その結果、ＩＴＯ膜における光の透過率が低下し、有機ＥＬ発光面全体の光量が低下する事態が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８６５３５８号公報
【特許文献２】特許第３７９７３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの観点から、高平坦度でかつ低抵抗率なＩＴＯ膜の成膜技術が求められている。例えば、特許文献１には、アモルファスＩＴＯ膜の成膜後に大気中で結晶化アニールを行って低抵抗率化し平坦度の良いＩＴＯ膜を生成する技術が開示されている。また、特許文献２には、酸化インジウム粉末と酸化タングステン粉末とを調合して得られる特殊なスパッタリング・ターゲット材を利用して、高平坦度でかつ低抵抗率な透明導電膜を生成する技術が開示されている。
【０００７】
なお、上記では有機ＥＬの分野を例に挙げて説明したが、高平坦度でかつ低抵抗率なＩＴＯ膜の成膜技術は、半導体の分野、フラットパネルディスプレイの分野、太陽電池の分野など、有機ＥＬ以外の種々の分野においても求められる技術である。
【０００８】
そこで、本発明は、高平坦度かつ低抵抗率なＩＴＯ膜を成膜するスパッタリング装置およびスパッタリング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様にかかるスパッタリング装置は、搬送される基材の主面にＩＴＯ（Indiuｍ Tin Oxide）膜をスパッター成膜するスパッタリング装置であって、その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給部と、前記処理空間に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、前記処理空間内でプラズマ処理を実行する少なくとも１つのプラズマ処理部と、前記少なくとも１つのプラズマ処理部に対向した少なくとも１つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を搬送する搬送機構と、を備え、前記少なくとも１つのプラズマ処理部のそれぞれは、円筒状でその外周面がインジウム（In）、スズ（Sn）、および、酸素（O）を含むターゲット材料で被覆された２つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、前記２つの回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる回転部と、前記２つの回転カソードにそれぞれ１．５ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給するスパッター電力供給手段と、前記２つの回転カソードの内部にそれぞれ収容されて前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する２つの磁界形成部と、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する少なくとも１つの誘導結合アンテナと、前記少なくとも１つの誘導結合アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、を有することを特徴とする。
本発明の第２の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第１の態様にかかるスパッタリング装置であって、前記少なくとも１つの誘導結合アンテナは平面視において前記２つの回転カソードの間に位置することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第１の態様または第２の態様にかかるスパッタリング装置であって、前記スパッター電力供給手段は、前記２つの回転カソードに１．０ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第１の態様ないし第３の態様のいずれかにかかるスパッタリング装置であって、前記スパッター電力供給手段は、前記２つの回転カソードに０．５ｋＷ／ｍ以上のスパッター電力を供給することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第５の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第１の態様ないし第４の態様のいずれかにかかるスパッタリング装置であって、前記基材を２００℃以上に加熱する加熱部をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第６の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第１の態様ないし第５の態様のいずれかにかかるスパッタリング装置であって、前記ＩＴＯ膜は有機ＥＬ素子の陽極として用いられることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第７の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第１の態様ないし第６の態様のいずれかにかかるスパッタリング装置であって、前記真空チャンバー内における前記反応性ガスの濃度を測定する第１測定部と、前記処理空間に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、前記真空チャンバー内における前記水蒸気の濃度を測定する第２測定部と、スパッター成膜中の前記反応性ガスの濃度が予め設定された第１目標値となるように前記第１測定部による測定結果を基に前記反応性ガス供給部をフィードバック制御し、かつ、スパッター成膜中の前記水蒸気の濃度が予め設定された第２目標値となるように前記第２測定部による測定結果を基に前記水蒸気供給部をフィードバック制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第８の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第７の態様にかかるスパッタリング装置であって、前記反応性ガスの濃度が異なる条件下で行われた各成膜結果を基に、成膜されたＩＴＯ膜の抵抗率が第１閾値よりも小さくなる際の前記反応性ガスの濃度を前記第１目標値として設定する第１工程と、前記反応性ガスの濃度を前記第１目標値とするフィードバック制御下でかつ前記水蒸気の濃度が異なる条件下で行われた各成膜結果を基に、成膜されたＩＴＯ膜の平坦度が第２閾値よりも高くなる際の前記水蒸気の濃度を前記第２目標値として設定する第２工程と、が実行されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第９の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第８の態様にかかるスパッタリング装置であって、前記第１目標値は、前記第１工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の抵抗率が最も小さくなる際の前記反応性ガスの濃度であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１０の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第８の態様または第９の態様にかかるスパッタリング装置であって、前記第２目標値は、前記第２工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の平坦度が最も高くなる際の前記水蒸気の濃度であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１１の態様にかかるスパッタリング方法は、その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、前記処理空間内でプラズマ処理を実行する少なくとも１つのプラズマ処理部と、を備える装置を用いて、搬送される基材の主面にＩＴＯ（Indiuｍ Tin Oxide）膜をスパッター成膜するスパッタリング方法であって、前記少なくとも１つのプラズマ処理部のそれぞれは、円筒状でその外周面がインジウム（In）、スズ（Sn）、および、酸素（O）を含むターゲット材料で被覆された２つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、前記２つの回転カソードの内部にそれぞれ収容されて前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する２つの磁界形成部と、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する少なくとも１つの誘導結合アンテナと、を備え、前記方法は、前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給工程と、前記処理空間に反応性ガスを供給する反応性ガス供給工程と、各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる回転工程と、前記各回転カソードに１．５ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給するスパッター電力供給工程と、前記少なくとも１つの誘導結合アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給工程と、前記少なくとも１つのプラズマ処理部に対向した少なくとも１つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を搬送する搬送工程と、を有することを特徴とする。
本発明の第１２の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第１１の態様にかかるスパッタリング方法であって、前記少なくとも１つの誘導結合アンテナは平面視において前記２つの回転カソードの間に位置することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１３の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第１１の態様または第１２の態様にかかるスパッタリング方法であって、前記スパッター電力供給工程は、前記各回転カソードに１．０ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給することを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１４の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第１１の態様ないし第１３の態様のいずれかにかかるスパッタリング方法であって、前記スパッター電力供給工程は、前記各回転カソードに０．５ｋＷ／ｍ以上のスパッター電力を供給することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１５の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第１１の態様ないし第１４の態様のいずれかにかかるスパッタリング方法であって、前記基材を２００℃以上に加熱する加熱工程、をさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１６の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第１１の態様ないし第１５の態様のいずれかにかかるスパッタリング方法であって、前記ＩＴＯ膜は有機ＥＬ素子の陽極として用いられることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１７の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第１１の態様ないし第１６の態様のいずれかにかかるスパッタリング方法であって、前記真空チャンバー内における前記反応性ガスの濃度を測定する第１測定工程と、前記処理空間に水蒸気を供給する水蒸気供給工程と、前記真空チャンバー内における前記水蒸気の濃度を測定する第２測定工程と、を備え、前記反応性ガス供給工程では、スパッター成膜中の前記反応性ガスの濃度が予め設定された第１目標値となるように、前記第１測定工程による測定結果を基に前記反応性ガスの供給がフィードバック制御され、前記水蒸気供給工程では、スパッター成膜中の前記水蒸気の濃度が予め設定された第２目標値となるように、前記第２測定工程による測定結果を基に前記水蒸気の供給がフィードバック制御されることを特徴とする。
【００２４】
本発明の第１８の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第１７の態様にかかるスパッタリング方法であって、前記第１目標値および前記第２目標値を設定する準備工程として、前記反応性ガスの濃度が異なる条件下で行われた各成膜結果を基に、成膜されたＩＴＯ膜の抵抗率が第１閾値よりも小さくなる際の前記反応性ガスの濃度を前記第１目標値として設定する第１工程と、前記反応性ガスの濃度を前記第１目標値とするフィードバック制御下でかつ前記水蒸気の濃度が異なる条件下で行われた各成膜結果を基に、成膜されたＩＴＯ膜の平坦度が第２閾値よりも高くなる際の前記水蒸気の濃度を前記第２目標値として設定する第２工程と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の第１９の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第１８の態様にかかるスパッタリング方法であって、前記第１目標値は、前記第１工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の抵抗率が最も小さくなる際の前記反応性ガスの濃度であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第２０の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第１８の態様または第１９の態様にかかるスパッタリング方法であって、前記第２目標値は、前記第２工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の平坦度が最も高くなる際の前記水蒸気の濃度であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、ロータリー型のマグネトロンカソード対が用いられる。ロータリー型のマグネトロンカソード対では、プレーナー型のマグネトロンカソードに比べて成膜処理の過程でノジュールが発生し難い。このため、本発明では、ノジュールの発生に起因する種々の問題（ＩＴＯ膜の抵抗率が高くなること、アーキング発生に伴ってＩＴＯ膜中にパーティクルが生じること、等の問題）が生じ難い。
【００２８】
また、本発明では、ＬＩＡ（Low Inductance Antenna：株式会社イー・エム・ディーの登録商標）が処理空間のうち磁界形成部によって磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する。これにより、ＬＩＡによる誘導結合プラズマがマグネトロンカソード対によるスパッター処理に寄与する。このため、成膜速度が向上し、かつ、より抵抗率の低いＩＴＯ膜を成膜することができ、望ましい。
【００２９】
また、本発明では、ロータリー型のマグネトロンカソード対に供給されるスパッター電力が１．５ｋＷ／ｍ以下である。このため、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様で成膜されるＩＴＯ膜の平坦度は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様で成膜されるＩＴＯ膜の平坦度に比べて高くなる。その結果、本発明では、高平坦度のＩＴＯ膜を成膜でき、望ましい。また、ＩＴＯ膜の抵抗率が１２０μΩｃｍ以下の低抵抗率となり、望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】スパッタリング装置の構成例を示す断面模式図である。
【図２】プラズマ処理部の周辺を示す断面模式図である。
【図３】誘導結合アンテナを示す側面図である。
【図４】プラズマ処理部の周辺を示す斜視図である。
【図５】スパッター電力とＩＴＯ膜の抵抗率との関係を示す図である。
【図６】ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様において５通りのスパッター電力を供給した場合と、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様において５通りのスパッター電力を供給した場合とにおける、ＩＴＯ膜表面を拡大して示す図である。
【図７】ＩＴＯ膜の堆積厚さとキャリア密度との関係、ＩＴＯ膜の堆積厚さとホール移動度との関係、および、ＩＴＯ膜の堆積厚さと抵抗率との関係、を示す図である。
【図８】ロータリー型のマグネトロンカソード対に供給される直流スパッター電力とＩＴＯ膜表面の平坦度との関係を示す図である。
【図９】加熱部による基材の加熱温度とＩＴＯ膜表面の平坦度との関係を示す図である。
【図１０】第２実施形態にかかるスパッタリング装置の構成例を示す断面模式図である。
【図１１】ＩＴＯ膜の抵抗率およびＩＴＯ膜表面の平坦度と処理空間における各ガスの濃度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、重複説明が省略される。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。また、図面においては、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。また、図面には、方向を説明するためにＸＹＺ直交座標軸がふされる場合がある。座標軸における＋Ｚ方向は鉛直上方向であり、ＸＹ平面は水平面である。
【００３２】
＜１  実施形態＞
＜１．１  スパッタリング装置１の全体構成＞
図１は、スパッタリング装置１の概略構成を模式的に示す断面模式図である。図２は、プラズマ処理部５０およびその周辺を示す断面模式図である。図３は、プラズマ処理部５０の誘導結合アンテナ１５１の例を示す側面図である。また、図４は、プラズマ処理部５０およびその周辺を示す斜視図である。
【００３３】
スパッタリング装置１は、搬送される基材９１の主面にＩＴＯ膜をスパッター成膜する装置である。基材９１は、例えば、ガラス基板などにより構成される。
【００３４】
スパッタリング装置１は、チャンバー１００（真空チャンバー）と、その内部に配置されたプラズマ処理部５０と、基材９１を搬送する搬送機構３０と、スパッタリング装置１の各部を統括制御する制御部１９０とを備える。チャンバー１００は、直方体形状の外形を呈する中空部材である。チャンバー１００は、その底板の上面が水平姿勢となるように配置されている。また、Ｘ軸およびＹ軸の各々は、チャンバー１００の側壁と平行な軸である。
【００３５】
スパッタリング装置１は、さらに、プラズマ処理部５０の周囲を取り囲むように配置された筒状の遮蔽部材であるチムニー６０を備える。チムニー６０は、プラズマ処理部５０にて発生するプラズマ範囲やターゲットからスパッタされたスパッタ粒子の飛散範囲を制限するシールドとしての機能と、チムニー内部の雰囲気を外部と遮断する雰囲気遮断機能と、を有する。処理空間Ｖは、チムニー６０に仕切られてプラズマ処理部５０を囲む空間である。このため、チャンバー１００は内部に処理空間Ｖを有する。
【００３６】
チャンバー１００内には、水平な搬送経路面Ｌがチムニー６０の上方に規定されている。搬送経路面Ｌの延在方向はＸ軸方向であり、基材９１はＸ軸方向に沿って搬送される。
【００３７】
また、スパッタリング装置１は、チャンバー１００内を搬送される基材９１を加熱する板状の加熱部４０を備える。加熱部４０は、例えば、搬送経路面Ｌの上側に配置されたシースヒータによって構成される。
【００３８】
チャンバー１００のうち搬送経路面Ｌの−Ｘ側の端部には、基材９１をチャンバー１００内に搬入するためのゲート１６０が設けられる。他方、チャンバー１００のうち搬送経路面Ｌの＋Ｘ側の端部には、基材９１をチャンバー１００外に搬出するためのゲート１６１が設けられている。また、チャンバー１００のＸ方向両端部には、ロードロックチャンバーや、アンロードロックチャンバーなどの他のチャンバーの開口部が気密を保った形態で接続可能に構成されている。各ゲート１６０、１６１は、開閉の切替可能に構成される。
【００３９】
また、チャンバー１００には、高真空排気系１７０が接続されており、チャンバー１００の内部空間を真空状態に減圧できるようになっている。高真空排気系１７０は、例えば、それぞれ図示省略の真空ポンプと、排気配管と、排気バルブと備える。排気配管は、一端が真空ポンプに接続され、他端がチャンバー１００の内部空間に連通接続される。また、排気バルブは、排気配管の経路途中に設けられる。排気バルブは、具体的には、排気配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブである。この構成において、真空ポンプが作動された状態で、排気バルブが開放されると、チャンバー１００の内部空間が排気される。高真空排気系１７０は、処理空間Ｖ内の圧力を所定のプロセス圧に保つように制御部１９０により制御される。
【００４０】
搬送機構３０は、チャンバー１００の内部において、Ｙ方向において搬送経路面Ｌを挟んで対向配置された搬送ローラ３１の複数の対と、これらを同期させて回転駆動する駆動部（図示省略）とを含んで構成される。搬送ローラ３１は、搬送経路面Ｌの延在方向であるＸ方向に沿って複数対設けられる。なお、図１では、２対の搬送ローラ３１の図示手前側（−Ｙ側）に位置する２つのローラが描かれている。
【００４１】
基材９１は、キャリア９０の下面に設けられた図示省略の爪状部材などによってキャリア９０の下に着脱可能に保持されている。キャリア９０は、板状のトレーなどによって構成されている。なお、キャリア９０における基材９１の保持態様は、本実施形態の態様の他にも種々の態様を採用しうる。例えば、上下方向に貫通する中空部を有する板状トレーの該中空部に基材９１を嵌めこむことによって、基材９１の下面を成膜可能な状態で該基材９１を保持する態様であっても構わない。
【００４２】
基材９１が配設されたキャリア９０がゲート１６０を介してチャンバー１００内に導入されると、各搬送ローラ３１が該キャリア９０の端縁（±Ｙ側の端縁）付近に下方から当接する。そして、駆動部（図示省略）によって各搬送ローラ３１が同期回転されることによって、キャリア９０およびキャリア９０に保持される基材９１が搬送経路面Ｌに沿って搬送される。本実施形態では、各搬送ローラ３１が時計回りおよび反時計回りの双方に回転可能であり、キャリア９０およびキャリア９０に保持される基材９１が双方向（±Ｘ方向）に搬送される態様について説明する。搬送経路面Ｌは、プラズマ処理部５０に対向した被成膜箇所Ｐを含む。このため、搬送機構３０によって搬送される基材９１の主面のうち被成膜箇所Ｐに配される箇所に成膜処理が行われる。
【００４３】
スパッタリング装置１は、処理空間Ｖに不活性ガスであるアルゴンガスなどのスパッターガスを供給するスパッターガス供給部５１０と、処理空間Ｖに酸素ガスなどの反応性ガスを供給する反応性ガス供給部５２０とを備える。これにより、処理空間Ｖ内には、スパッターガスと酸素などの反応性ガスとの混合雰囲気が形成される。
【００４４】
スパッターガス供給部５１０は、具体的には、例えば、スパッターガスの供給源であるスパッターガス供給源５１１と、配管５１２とを備える。配管５１２は、一端がスパッターガス供給源５１１と接続され、他端が処理空間Ｖと連通する各ノズル５１４に接続される。また、配管５１２の経路途中には、バルブ５１３が設けられる。バルブ５１３は、制御部１９０の制御下で処理空間Ｖに供給されるスパッターガスの量を調整する。バルブ５１３は、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。
【００４５】
反応性ガス供給部５２０は、具体的には、例えば、反応性ガスの供給源である反応性ガス供給源５２１と、配管５２２とを備える。配管５２２は、一端が反応性ガス供給源５２１と接続され、他端が複数（図４の例では、６つ）に分岐して処理空間Ｖに設けられた複数のノズル１２（図４の例では、＋Ｘ側と−Ｘ側とにそれぞれ３つずつ計６つのノズル１２）に接続される。配管５２２の経路途中には、バルブ５２３が設けられる。バルブ５２３は、制御部１９０の制御下で処理空間Ｖに供給される反応性ガスの量を調整する。
【００４６】
各ノズル１２は、処理空間Ｖのうち＋Ｚ側の領域においてＹ方向に延在するように設けられている。配管５２２の各他端は、各ノズル１２のＸ方向両端面のうち外側の各端面と接続されている。各ノズル１２には、当該各端面に開口して配管５２２の他端と接続されるとともにノズル内部で複数に分岐する各流路が形成されている。各流路の先端はノズル１２のＸ方向両端面のうち内側の各端面に達して開口し、この各端面には複数の吐出口１１が形成される。
【００４７】
−Ｘ側の各ノズル１２の下方には、光ファイバーのプローブ１３が設けられる。また、プローブ１３に入射するプラズマ発光の分光強度を測定可能な分光器１４が設けられている。分光器１４は制御部１９０と電気的に接続されており、分光器１４の測定値は制御部１９０に供給される。制御部１９０は、分光器１４の出力に基づいて、プラズマエミッションモニター（ＰＥＭ）法によりバルブ５２３を制御することで、反応性ガス供給部５２０からチャンバー１００内に供給される反応性ガスの導入量を制御する。バルブ５２３は、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。
【００４８】
スパッタリング装置１が備える各構成要素は、スパッタリング装置１が備える制御部１９０と電気的に接続されており、当該各構成要素は制御部１９０により制御される。制御部１９０は、具体的には、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶するハードディスク、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部等がバスラインなどにより互いに接続された、一般的なＦＡコンピュータにより構成される。また、制御部１９０は、各種表示を行うディスプレイ、キーボードおよびマウスなどで構成される入力部等と接続されている。スパッタリング装置１では、制御部１９０の制御下でスパッタリング処理が実行される。
【００４９】
＜１．２  プラズマ処理部５０＞
以下、処理空間Ｖ内でプラズマ処理を実行するプラズマ処理部５０について詳細に説明する。
【００５０】
プラズマ処理部５０は、２つの回転カソード５、６と、２つの回転カソード５、６をそれぞれの中心軸線回りに回転させる２つの回転部１９と、２つの回転カソード５、６の内部にそれぞれ収容される２つの磁石ユニット２１、２２（磁界形成部）と、を備える。
【００５１】
回転カソード５、６は、処理空間ＶにおいてＸ方向に一定距離を隔てて対向配置されて、カソード対として構成される。このように回転カソード５、６が並設されることにより、基材９１上の被成膜箇所Ｐにラジカルがより集中して成膜される膜質が向上しうる。
【００５２】
また、プラズマ処理部５０は、２つの回転カソード５、６にそれぞれスパッター電力を供給するスパッター用電源１６３（スパッター電力供給手段）と、複数の誘導結合アンテナ１５１と、各誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を供給する高周波電源１５３（高周波電力供給手段）とをさらに備える。
【００５３】
磁石ユニット２１（２２）は、回転カソード５（６）の外周面のうち自身の近傍で磁界（静磁場）を形成する。各誘導結合アンテナ１５１は、処理空間Ｖのうち磁石ユニット２１、２２によって磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生するＬＩＡである。なお、この誘導結合プラズマは、電子の空間密度が３×１０１０個／ｃｍ３以上の高密度プラズマである。
【００５４】
回転カソード５（６）は、水平面内において搬送方向に垂直なＹ方向に延設された筒状のベース部材８と、ベース部材８の外周を被覆する筒状のターゲット１６とを備えて構成されている。ベース部材８は導電体であり、ターゲット１６の材料としてはＩＴＯ成膜用のインジウム（In）、スズ（Sn）、および、酸素（O）を含む材料が用いられる。なお、回転カソード５（６）がベース部材８を含まず、円筒状のターゲット１６によって構成されてもよい。ターゲット１６の形成は、例えば、ターゲット材料の粉末を圧縮成型して筒状に形成し、その後、ベース部材８を挿入、ロー付けする手法などによって行われる。
【００５５】
本明細書では、並設される回転カソード５、６およびそれぞれの内部に配される磁石ユニット２１、２２を一体的に表現する場合には、マグネトロンカソード対と呼ぶ。
【００５６】
各ベース部材８の中心軸線２（３）方向の両端部は、中央部に円状の開口が設けられた蓋部によってそれぞれ塞がれている。回転カソード５（６）の中心軸線２（３）方向の長さは、例えば、１，４００ｍｍに設定され、直径は、例えば、１５０ｍｍに設定される。
【００５７】
プラズマ処理部５０は、２対のシール軸受９、１０と、２つの円筒状の支持棒７とをさらに備えている。シール軸受９、１０の各対は、回転カソード５（６）の長手方向（Ｙ方向）において回転カソード５（６）を挟んで設けられている。シール軸受９、１０は、それぞれ、チャンバー１００の底板の上面から立設された台部と、台部の上部に設けられた略円筒状の円筒部とを備えている。
【００５８】
各支持棒７の一端はシール軸受９の円筒部に軸受けされ、他端はシール軸受１０の円筒部に軸受けされている。各支持棒７は、ベース部材８の一端の蓋部の開口から回転カソード５（６）内に挿入されて、回転カソード５（６）を中心軸線２（３）に沿って貫通し、ベース部材８の他端の蓋部の開口から回転カソード５（６）外に出されている。
【００５９】
磁石ユニット２１（２２）は、透磁鋼などの磁性材料により形成されたヨーク２５（支持板）と、ヨーク２５上に設けられた複数の磁石（後述する中央磁石２３ａ、周辺磁石２３ｂ）とを備えて構成されている。
【００６０】
ヨーク２５は、平板状の部材であり、回転カソード５（６）の内周面に対向して回転カソード５の長手方向（Ｙ方向）に延在している。回転カソード５、６の内周面に対向するヨーク２５の表面上には、ヨーク２５の長手方向に延在する中央磁石２３ａが、ヨーク２５の長手方向に沿った中心線上に配置されている。ヨーク２５の表面の外縁部には、中央磁石２３ａの周囲を囲む環状（無端状）の周辺磁石２３ｂが、さらに設けられている。中央磁石２３ａ、周辺磁石２３ｂは、例えば、永久磁石によって構成される。
【００６１】
中央磁石２３ａと周辺磁石２３ｂとのそれぞれのターゲット１６側の極性は、互いに異なっている。また、２つの磁石ユニット２１、２２におけるそれぞれの極性は相補的に構成される。例えば、磁石ユニット２１ではターゲット１６側における中央磁石２３ａの極性がＮ極とされ周辺磁石２３ｂの極性がＳ極とされる一方で、磁石ユニット２２ではターゲット１６側における中央磁石２３ａの極性がＳ極とされ周辺磁石２３ｂの極性がＮ極とされる。
【００６２】
ヨーク２５の裏面には、固定部材２７の一端が接合されている。固定部材２７の他端は、支持棒７に接合されている。これにより、磁石ユニット２１、２２は支持棒７に連結される。本実施形態では、マグネトロンカソード対を構成する磁石ユニット２１、２２が、互いに向き合う位置から被成膜箇所Ｐに近づく＋Ｚ方向に所定角度だけ回転された状態で固定されている。このため、回転カソード５、６の間でかつ被成膜箇所Ｐ側の空間には、磁石ユニット２１、２２間によって相対的に強い静磁場が形成される。
【００６３】
各シール軸受９の台部には、モータと、モータの回転を伝達するギア（それぞれ図示省略）を備えた回転部１９が設けられている。また、回転カソード５、６のベース部材８の＋Ｙ側の蓋部の開口部の周囲には、各回転部１９のギアと噛み合うギア（図示省略）が設けられている。
【００６４】
各回転部１９は、モータの回転によって中心軸線２（３）を中心に回転カソード５（６）を回転させる。より詳細には、回転部１９は、回転カソード５、６のそれぞれの外周面のうち互いに対向している部分が誘導結合アンテナ１５１側から基材９１側に向けてそれぞれ移動するように、中心軸線２、３回りで互いに逆方向に回転カソード５、６を回転させる。回転速度は例えば１０〜２０回転／分に設定され、成膜処理の期間中は上記した回転速度および回転方向で定速回転される。また、回転カソード５、６は、シール軸受１０および支持棒７を介して内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。
【００６５】
スパッター用電源１６３に接続される電線は、２つに分岐して回転カソード５、６の各シール軸受１０内に導かれている。各電線の先端には、回転カソード５、６のベース部材８の−Ｙ側の蓋部に接触するブラシが設けられている。スパッター用電源１６３は、このブラシを介してベース部材８に、スパッター電力を供給する。本実施形態では、スパッター用電源１６３が回転カソード５、６に負電位の直流電力を供給する。この他にも、例えば、スパッター用電源１６３が回転カソード５、６に相互に逆位相の交流スパッター電力を供給する態様であっても構わないし、スパッター用電源１６３が回転カソード５、６に負電位と正電位とからなるパルス状の電力を供給する態様であっても構わない。
【００６６】
各ベース部材８（ひいては、各ターゲット１６）にスパッター電力が供給されると、処理空間Ｖの各ターゲット１６の表面にスパッターガスのプラズマが生成される。このプラズマは、磁石ユニット２１、２２が形成する静磁場によって、回転カソード５、６間でかつ被成膜箇所Ｐ側の空間に高密度に閉じ込められる。本明細書では、このように磁界閉じ込め効果によって高密度化されたプラズマをマグネトロンプラズマと呼ぶ。本実施形態のようにマグネトロンカソード対がマグネトロンプラズマを生成する態様では、１つのマグネトロンカソードがマグネトロンプラズマを生成する場合よりもプラズマが高密度化される。このため、本実施形態の態様は成膜レート向上の観点から望ましい。
【００６７】
複数の誘導結合アンテナ１５１は、チャンバー１００の底板のうち回転カソード５、６の間の部分において、間隔をあけて回転カソード５、６の長手方向（Ｙ方向）に沿って一列に配設されている。なお、図４の例では誘導結合アンテナ１５１の個数が５個の場合について説明しているが、該個数は回転カソード５（６）の長さに応じて適宜変更することができる。
【００６８】
各誘導結合アンテナ１５１は、石英硝子などからなる誘電体の保護部材１５２によって覆われて、チャンバー１００の底板を貫通して設けられる。また、各誘導結合アンテナ１５１の±Ｘ側には、スパッターガス供給源５１１から供給されるスパッターガスを処理空間Ｖに導入する一対のノズル５１４がそれぞれ設けられている。
【００６９】
各誘導結合アンテナ１５１は、例えば、図３に示されるように、金属製のパイプ状導体をＵ字形に曲げたものであり、「Ｕ」の字を上下逆向きにした状態でチャンバー１００の底板を貫通して処理空間Ｖの内部に突設されている。誘導結合アンテナ１５１は、内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。
【００７０】
各誘導結合アンテナ１５１の一端は、整合回路１５４を介して、高周波電源１５３に電気的に接続されている。また、各誘導結合アンテナ１５１の他端は接地されている。高周波電源１５３は、処理空間Ｖに誘導結合プラズマが発生するように、各誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を供給する。
【００７１】
この構成において、高周波電源１５３から誘導結合アンテナ１５１に高周波電力が供給されると、誘導結合アンテナ１５１の周囲に高周波誘導磁界が生じ、処理空間Ｖにスパッターガスと反応性ガスとのそれぞれの誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasｍa：ＩＣＰ）が発生する。
【００７２】
各誘導結合アンテナ１５１は、処理空間Ｖのうち磁石ユニット２１、２２によって磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する。その結果、マグネトロンカソード対により発生するマグネトロンプラズマと誘導結合アンテナ１５１によって発生する誘導結合プラズマとが互いに重なり合い、混合プラズマが形成される。誘導結合アンテナ１５１が発生させた高密度の誘導結合プラズマも、磁石ユニット２１、２２が回転カソード５、６の外周面の近傍に形成する磁界によるマグネトロンプラズマとともに、ターゲット１６のスパッターに寄与する。
【００７３】
このように誘導結合プラズマをスパッターに寄与させる場合、誘導結合プラズマの寄与がない場合に比べて、回転カソード５、６に供給するスパッター電力の大きさが同一でもスパッター電圧を低くすることができる（インピーダンスを低くすることができる）。これにより、ターゲット１６から飛翔する反跳アルゴンや負イオンが基材９１の被成膜面に与えるダメージが低下しつつ、高成膜レートで成膜処理が実行される。
【００７４】
上述したとおり、誘導結合アンテナ１５１は、Ｕ字形状を呈している。このようなＵ字形状の誘導結合アンテナ１５１は、巻数が一周未満の誘導結合アンテナに相当し、巻数が一周以上の誘導結合アンテナよりもインダクタンスが低い。このため、誘導結合アンテナ１５１の両端に発生する高周波電圧が低減され、生成するプラズマへの静電結合に伴うプラズマ電位の高周波揺動が抑制される。このため、対地電位へのプラズマ電位揺動に伴う過剰な電子損失が低減され、プラズマ電位が特に低く抑えられる。これにより、基材９１上へのダメージを低減することが可能となる。
【００７５】
以上説明したスパッタリング装置１は、チャンバー１００の処理空間Ｖにスパッターガスと反応性ガスとを導入して、回転カソード５、６の外周を被覆するＩＴＯのターゲット１６をスパッターし、当該ターゲット１６に対向する基材９１上にＩＴＯ膜を成膜する。
【００７６】
＜１．３  成膜処理＞
成膜処理では、まず、スパッターガス供給部５１０が、処理空間Ｖに不活性ガスであるアルゴンガスなどのスパッターガスを供給する（スパッターガス供給工程）。
【００７７】
また、反応性ガス供給部５２０が、処理空間Ｖに酸素ガスなどの反応性ガスを供給する（反応性ガス供給工程）。これにより、処理空間Ｖには、スパッターガスと反応性ガスとの混合雰囲気が形成される。
【００７８】
各回転部１９は、モータの回転によって回転カソード５、６をそれぞれの中心軸線２、３まわりに回転させる（回転工程）。より詳細には、回転部１９は、回転カソード５、６のそれぞれの外周面のうち互いに対向している部分が誘導結合アンテナ１５１側から基材９１側に向けてそれぞれ移動するように、中心軸線２、３回りで互いに逆方向に回転カソード５、６を回転させる。
【００７９】
スパッター用電源１６３は、回転カソード５、６に１．５ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給する（スパッター電力供給工程）。このスパッター電力は、例えば、０．６ｋＷ／ｍの電力である。ここで、ｋＷ／ｍは、回転カソード５、６におけるスパッター電力の単位であり、回転カソード５、６の外周に巻かれたターゲット１６の軸方向の長さ１メートルあたりにかけるワット数を意味する。回転カソード５、６にスパッター電力が供給されることにより、マグネトロンプラズマが生成される。
【００８０】
高周波電源１５３は、各誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を供給する（高周波電力供給工程）。この高周波電力は、例えば、周波数１３．５６ＭＨｚの電力である。これにより、誘導結合プラズマが生成される。そして、回転カソード５、６間でかつ被成膜箇所Ｐ側の空間において、マグネトロンプラズマと誘導結合プラズマとの混合プラズマが形成される。
【００８１】
搬送機構３０が搬送経路面Ｌに沿って基材９１を搬送する（搬送工程）。より具体的には、搬送機構３０は、基材９１が被成膜箇所Ｐを複数回通過するように、基材９１を搬送経路面Ｌに沿って±Ｘ方向に移動させる。
【００８２】
また、加熱部４０が搬送される基材９１を加熱する（加熱工程）。加熱部４０は、例えば、基材９１を３００℃に加熱する。基材９１の加熱温度が２００℃以上であれば、基材９１に対してＩＴＯ膜が低抵抗率で結晶化成膜される。
【００８３】
その結果、搬送される基材９１の−Ｚ側の主面には、回転カソード５、６のターゲット１６からスパッターされたＩＴＯ粒子が結晶化して堆積し、ＩＴＯ膜が成膜される。このＩＴＯ膜は、例えば、有機ＥＬ素子の陽極として用いられる。
【００８４】
＜１．４  ＩＴＯ膜の抵抗率および平坦度＞
図５は、スパッター電力と生成されたＩＴＯ膜の抵抗率との関係を示す図である。図示上側の横軸である「Planar DC-Bias power」は、プレーナー型のマグネトロンカソードに印加される直流スパッター電力値を示す。図示下側の横軸である「Rotary DC-Bias power」は、ロータリー型のマグネトロンカソード対に印加される直流スパッター電力値を示す。図中の縦軸である「Bottoｍ Resistivity」は、成膜処理で得られたＩＴＯ膜の最低抵抗率を示す。
【００８５】
図中の白四角印は、マグネトロンカソードがプレーナー型でかつＬＩＡがスパッター処理を支援しない場合における抵抗率のプロットである。図中の黒四角印は、マグネトロンカソードがプレーナー型でかつＬＩＡがスパッター処理を支援する場合における抵抗率のプロットである。図中の白丸印は、マグネトロンカソード対がロータリー型でかつＬＩＡがスパッター処理を支援しない場合における抵抗率のプロットである。図中の黒丸印は、マグネトロンカソード対がロータリー型でかつＬＩＡがスパッター処理を支援する場合における抵抗率のプロットである。ここで、「ＬＩＡがスパッター処理を支援する」とは、本実施形態のように、ＬＩＡによる誘導結合プラズマがマグネトロンカソード対によるスパッター処理に寄与することを意味する。
【００８６】
なお、図５のグラフを描いた際の各処理条件において、プレーナー型のマグネトロンカソードに対するスパッター電力が２．０Ｗ／ｃｍ２である場合のＩＴＯ膜の成膜速度と、ロータリー型のマグネトロンカソード対に対するスパッター電力が１．４ｋＷ／ｍである場合のＩＴＯ膜の成膜速度と、が略同一であった。このため、図５においては、スパッター電力２．０Ｗ／ｃｍ２の横軸位置とスパッター電力１．４ｋＷ／ｍの横軸位置とを略同一の位置関係としている。
【００８７】
図５における四角印と丸印とを比較して分かるように、成膜速度を略同一とした場合、ロータリー型のマグネトロンカソード対で成膜されたＩＴＯ膜は、プレーナー型のマグネトロンカソードで成膜されたＩＴＯ膜に比べて、低い抵抗率となる。ロータリー型のマグネトロンカソード対では、プレーナー型のマグネトロンカソードに比べて、マグネトロンプラズマが高密度となり、更に、ＩＴＯターゲットのエロージョンがより均一に進行する。これにより、ロータリー型のマグネトロンカソード対では、プレーナー型のマグネトロンカソード対に比べて、成膜処理の過程で、成膜面においてはＳｎイオンの活性化が促進され（Ｓｎのドーピング効率が高まり）、ターゲット面においてはノジュールが発生し難い。Ｓｎのドーピング効率が高まることは成膜されたＩＴＯ膜の抵抗率を下げることにつながる。ノジュールの存在は成膜されるＩＴＯ膜の抵抗率を高くする原因となる。このため、ロータリー型のマグネトロンカソード対を用いることにより抵抗率の低いＩＴＯ膜が安定的に成膜される。また、ノジュールの存在はアーキングを発生させる原因となるため、ロータリー型のマグネトロンカソード対を用いることによりアーキングに伴ってＩＴＯ膜中にパーティクルが生じることが抑制される。
【００８８】
本実施形態では、回転カソード５、６を含むロータリー型のマグネトロンカソード対が用いられるため、より抵抗率が低く低パーティクル数のＩＴＯ膜を安定的に成膜することができ望ましい。
【００８９】
また、図５における黒丸印の推移から分かるように、スパッター電力が０．８〜３．０ｋＷ／ｍの範囲ではスパッター電力が小さくなるに連れて抵抗率が低くなり、スパッター電力が０．５〜０．８ｋＷ／ｍの範囲ではスパッター電力がほぼ一定となる。このため、ＩＴＯ膜の抵抗率に関していえば、０．８〜３．０ｋＷ／ｍの範囲ではスパッター電力が小さいほど望ましく、０．５〜０．８ｋＷ／ｍの範囲ではいずれのスパッター電力でも望ましい。
【００９０】
なお、図５では省略されているが、スパッター電力が０．５より小さくなると、成膜速度の低下に起因して成膜されるＩＴＯ膜内の不純物比率が高まることや、マグネトロンプラズマ密度の低下に伴ってＳｎイオンの活性化率が低下することによって、ＩＴＯ膜の抵抗率が上昇してしまう。したがって、ＩＴＯ膜の成膜速度および抵抗率に関していえば、スパッター電力は０．５ｋＷ／ｍ以上であることが望ましい。
【００９１】
ＩＴＯ膜に求められる抵抗率の低さは該ＩＴＯ膜を用いる製品によって異なるが、一例として、ＩＴＯ膜に求められる抵抗率が１２０μΩｃｍ（マイクロオームセンチメートル）以下であれば望ましい。したがって、図５から分かるように、スパッター電力が２．１ｋＷ／ｍ以下であれば、ＩＴＯ膜の抵抗率が１２０μΩｃｍ以下の低抵抗率となり、望ましい。
【００９２】
本実施形態では、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様であり、かつ、ロータリー型のマグネトロンカソード対に供給されるスパッター電力が０．６ｋＷ／ｍである。このため、本実施形態では、十分に抵抗率が低いＩＴＯ膜を成膜することができ望ましい。
【００９３】
図６は、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様において５通りのスパッター電力を供給した場合と、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様において５通りのスパッター電力を供給した場合とにおける、ＩＴＯ膜表面を拡大して示す図である。また、図６には、合計１０通りの場合について、それぞれ、抵抗率（Res.）、平均粗さ（Ra）、および、最大粗さ（R ｍax）が示される。なお、平均粗さおよび最大粗さについては図８と合わせて後ほど詳細に説明する。
【００９４】
図７は、ＩＴＯ膜の堆積厚さとキャリア密度との関係、ＩＴＯ膜の堆積厚さとホール移動度との関係、および、ＩＴＯ膜の堆積厚さと抵抗率との関係、を示す図である。図中の横軸である「Deposition thickness」は、ＩＴＯ膜の堆積厚さを示す。図示右側の縦軸である「Carrier density」は、ＩＴＯ膜のキャリア密度を示す。図示左側の縦軸である「Hall Ｍobility」は、ＩＴＯ膜のホール移動度を示す。図示左側の縦軸である「Resistivity」は、ＩＴＯ膜の抵抗率を示す。
【００９５】
図中の白四角印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない場合におけるキャリア密度のプロットである。図中の黒四角印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援する場合におけるキャリア密度のプロットである。図中の白丸印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない場合におけるホール移動度のプロットである。図中の黒丸印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援する場合におけるホール移動度のプロットである。図中の白三角印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない場合における抵抗率のプロットである。図中の黒三角印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援する場合における抵抗率のプロットである。
【００９６】
図７における白四角印と黒四角印とを比較して分かるように、ＬＩＡがスパッター処理を支援する場合におけるＩＴＯ膜のキャリア密度は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない場合におけるＩＴＯ膜のキャリア密度よりも大きい。
【００９７】
図７における白丸印と黒丸印とを比較して分かるように、ＬＩＡがスパッター処理を支援する場合におけるＩＴＯ膜のホール移動度は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない場合におけるＩＴＯ膜のホール移動度と略同一である。厳密には、ＬＩＡがスパッター処理を支援する場合におけるＩＴＯ膜のホール移動度は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない場合におけるＩＴＯ膜のホール移動度よりも僅かに小さい。
【００９８】
キャリア密度およびホール移動度の積は抵抗率と反比例するため、図７における白三角と黒三角とを比較して分かるように、ＬＩＡがスパッター処理を支援する場合におけるＩＴＯ膜の抵抗率は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない場合におけるＩＴＯ膜の抵抗率よりも低くなる。また、図５における黒四角印と白四角印とを比較した場合、および、図５における黒丸印と白丸印とを比較した場合にも、ＬＩＡがスパッター処理を支援することでＩＴＯ膜の抵抗率が低くなるという効果が分かる。
【００９９】
本実施形態では、誘導結合アンテナ１５１（ＬＩＡ）がスパッター処理を支援するので、より抵抗率の低いＩＴＯ膜を成膜することができ、望ましい。
【０１００】
図８は、ロータリー型のマグネトロンカソード対に供給される直流スパッター電力と５μｍ以内のＩＴＯ膜表面の平坦度との関係を示す図である。図中の横軸である「DC-Bias power」は、ロータリー型のマグネトロンカソード対に供給される直流スパッター電力を示す。図示右側の縦軸である「R ｍax」は、ＩＴＯ膜表面の最大粗さであり、ＩＴＯ膜表面のうち厚さ方向に関して最も高い位置（山）と最も低い位置（谷）との高低差を示す。図示左側の縦軸である「Ra」は、ＩＴＯ膜表面の平均粗さであり、ＩＴＯ膜表面のうち厚さ方向に関して基準高さから見たズレ量の平均値を示す。最大粗さおよび平均粗さが小さいほどＩＴＯ膜の平坦度が高くなる。すなわち、本明細書において、「ＩＴＯ膜の平坦度が高い」とはＩＴＯ膜の最大粗さおよび平均粗さが小さいことを意味し、「ＩＴＯ膜の平坦度が低い」とはＩＴＯ膜の最大粗さおよび平均粗さが大きいことを意味する。
【０１０１】
図中の白四角印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様における最大粗さのプロットである。図中の黒四角印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様における最大粗さのプロットである。図中の白丸印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様における平均粗さのプロットである。図中の黒丸印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様における平均粗さのプロットである。
【０１０２】
図８における白四角印と黒四角印とを比較して分かるように、スパッター電力が１．５ｋＷ／ｍより大きい場合、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様におけるＩＴＯ膜の最大粗さが、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様におけるＩＴＯ膜の最大粗さよりも大きい。他方、スパッター電力が１．５ｋＷ／ｍ以下の場合、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様におけるＩＴＯ膜の最大粗さが、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様におけるＩＴＯ膜の最大粗さよりも小さい。
【０１０３】
図８における白丸印と黒丸印とを比較して分かるように、スパッター電力が１．５ｋＷ／ｍより大きい場合、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様におけるＩＴＯ膜の平均粗さが、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様におけるＩＴＯ膜の平均粗さよりも大きい。他方、スパッター電力が１．５ｋＷ／ｍ以下の場合、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様におけるＩＴＯ膜の平均粗さが、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様におけるＩＴＯ膜の平均粗さよりも小さい。
【０１０４】
このように、ロータリー型のマグネトロンカソード対に供給されるスパッター電力が１．５ｋＷ／ｍ以下の場合、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様で成膜されるＩＴＯ膜の平坦度は、ＬＩＡがスパッター処理を支援しない態様で成膜されるＩＴＯ膜の平坦度に比べて高くなる。このため、スパッター電力が１．５ｋＷ／ｍ以下であれば望ましい。
【０１０５】
ＩＴＯ膜に求められる平坦度の高さは該ＩＴＯ膜を用いる製品によって異なるが、一例として、ＩＴＯ膜に求められる平均粗さが１．５ｎｍ（ナノメートル）以下であれば望ましい。したがって、図８から分かるように、スパッター電力が１．３ｋＷ／ｍ以下であれば、ＩＴＯ膜の平均粗さが１．５ｎｍ以下の高平坦度となり、望ましい。
【０１０６】
本実施形態では、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様であり、かつ、ロータリー型のマグネトロンカソード対に供給されるスパッター電力が０．６ｋＷ／ｍである。このため、本実施形態では、十分に最大粗さおよび平均粗さが小さい（すなわち、十分に平坦度が高い）ＩＴＯ膜を成膜することができ、望ましい。
【０１０７】
図９は、ロータリー型のマグネトロンカソード対を用いてＩＴＯ膜の成膜処理を行う場合において、加熱部４０による基材９１の加熱温度とＩＴＯ膜表面の平坦度との関係を示す図である。図中の横軸である「Substrate depo.Teｍp」は、ＩＴＯ膜が成膜される基材９１の温度を示す。図示右側の縦軸である「R ｍax」は、ＩＴＯ膜表面の最大粗さであり、ＩＴＯ膜表面のうち厚さ方向に関して最も高い位置（山）と最も低い位置（谷）との高低差を示す。図示左側の縦軸である「Ra」は、ＩＴＯ膜表面の平均粗さであり、ＩＴＯ膜表面のうち厚さ方向に関して基準高さから見たズレ量の平均値を示す。
【０１０８】
図中の黒四角印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様における最大粗さのプロットである。図中の黒丸印は、ＬＩＡがスパッター処理を支援する態様における平均粗さのプロットである。
【０１０９】
図９における黒四角印の推移から分かるように、加熱温度が２３０〜３００℃の範囲では温度が高くなるに連れて最大粗さが小さくなり、加熱温度が３００〜３３０℃の範囲では最大粗さがほぼ一定となる。このため、ＩＴＯ膜表面の最大粗さに関していえば、２３０〜３００℃の範囲では温度が高いほど望ましく、３００〜３３０℃の範囲ではいずれの温度でも望ましい。
【０１１０】
本実施形態では、ロータリー型のマグネトロンカソード対が用いられＬＩＡがスパッター処理を支援する態様であり、加熱部４０による基材９１の加熱温度が３００℃である。このため、本実施形態では、十分に最大粗さが低いＩＴＯ膜を成膜することができ、望ましい。
【０１１１】
＜２  第２実施形態＞
＜２．１  スパッタリング装置１Ａの全体構成＞
図１０は、第２実施形態にかかるスパッタリング装置１Ａの構成例を示す断面模式図である。以下では、第２実施形態のスパッタリング装置１Ａについて説明するが、第１実施形態のスパッタリング装置１と同一の要素については同一の符号を付し重複説明を省略する。
【０１１２】
第２実施形態のスパッタリング装置１Ａは、第１実施形態のスパッタリング装置１の各構成に加え、処理空間Ｖに水蒸気を供給する水蒸気供給部５３０と、処理空間Ｖにおける反応性ガスの濃度（本実施形態では、酸素濃度）および水蒸気の濃度（水分濃度）を測定可能な測定部１８と、を備える。また、スパッタリング装置１Ａは、スパッタリング装置１の制御部１９０に代えて、水蒸気供給部５３０および測定部１８を含むスパッタリング装置１Ａの各部と通信可能な制御部１９０Ａを備える。以下では、スパッタリング装置１とスパッタリング装置１Ａとの相違点について主に説明する。
【０１１３】
水蒸気供給部５３０は、例えば、水蒸気の供給源である水蒸気供給源５３１と、配管５３２とを備える。配管５３２は、一端が水蒸気供給源５３１と接続され、他端が反応性ガス供給部５２０の配管５２２と接続される。また、配管５３２の経路途中には、バルブ５３３が設けられる。バルブ５３３は、制御部１９０Ａの制御下で処理空間Ｖに供給される水蒸気の量を調整する。バルブ５３３は、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。
【０１１４】
水蒸気供給源５３１から供給される水蒸気および反応性ガス供給源５２１から供給される反応性ガスは、配管内で合流して複数のノズル１２から処理空間Ｖ内に放出される。このように水蒸気および反応性ガスが共通の経路を通って処理空間Ｖ内に放出されることで、処理空間Ｖ内における水蒸気および反応性ガスの分布がより均一になる。
【０１１５】
測定部１８は、四重極形質量分析計で構成され、処理空間Ｖにおけるガスの全圧や各ガスの分圧を測定することが可能である。このため、測定部１８は、処理空間Ｖ中の全圧および反応性ガスの分圧を測定することにより処理空間Ｖにおける反応性ガスの濃度を測定する第１測定部としての機能と、処理空間Ｖ中の全圧および水蒸気の分圧を測定することにより処理空間Ｖにおける水蒸気の濃度を測定する第２測定部としての機能と、を備える。ここで、ガスの濃度とは、処理空間Ｖ中の全圧に対するそのガスの分圧比で表される。
【０１１６】
制御部１９０Ａは、スパッター成膜中の反応性ガスの濃度が予め設定された第１目標値となるように、測定部１８による測定結果を基に反応性ガス供給部５２０のバルブ５２３をフィードバック制御する。また、制御部１９０Ａは、スパッター成膜中の水蒸気の濃度が予め設定された第２目標値となるように、測定部１８による測定結果を基に水蒸気供給部５３０のバルブ５３３をフィードバック制御する。
【０１１７】
スパッター成膜の期間中は、測定部１８が一定周期で（例えば、４秒間隔で）複数回の測定を行い、測定部１８からの測定結果が得られる度に制御部１９０Ａが反応性ガス供給部５２０および水蒸気供給部５３０に制御信号を発信する。これにより、上記のフィードバック制御が実現される。
【０１１８】
＜２．２  スパッタリング装置１Ａでの処理＞
図１１は、ロータリー型のマグネトロンカソード対を用いてＩＴＯ膜の成膜処理を行う場合において、ＩＴＯ膜の抵抗率およびＩＴＯ膜表面の平坦度と処理空間Ｖにおける測定部１８で測定された各ガスの濃度との関係を示す図である。図１１中の横軸である「O2/Total pressure」は、処理空間Ｖ中の全圧に対する反応性ガス（酸素）の圧力の割合をパーセント表示で示す。図示右側中央の縦軸である「Ra」は、成膜されるＩＴＯ膜表面の平均粗さであり、ＩＴＯ膜表面のうち厚さ方向に関して基準高さから見たズレ量の平均値を示す。図示右側上方の縦軸である「R ｍax」は、成膜されるＩＴＯ膜表面の最大粗さであり、ＩＴＯ膜表面のうち厚さ方向に関して最も高い位置（山）と最も低い位置（谷）との高低差を示す。図示左側の縦軸である「Resistivity」は、成膜されるＩＴＯ膜の抵抗率を示す。
【０１１９】
図１１は、基材９１が２８０℃に加熱され、ＬＩＡには１．６ｋＷのＲＦ電力が供給され、マグネトロンカソード対には０．６ｋＷ／ｍのスパッター電力が供給され、処理空間Ｖ内の全圧が０．５Ｐａとされる条件下での各値を示す。図中の白三角印は、水蒸気の濃度が０．３％の場合における抵抗率のプロットである。図中の黒三角印は、水蒸気の濃度が１．０％の場合における抵抗率のプロットである。図中の白丸印は、水蒸気の濃度が０．３％の場合における平均粗さのプロットである。図中の黒丸印は、水蒸気の濃度が１．０％の場合における平均粗さのプロットである。図中の白四角印は、水蒸気の濃度が０．３％の場合における最大粗さのプロットである。図中の黒四角印は、水蒸気の濃度が１．０％の場合における最大粗さのプロットである。
【０１２０】
以下では、図１０および図１１を参照しつつ、スパッタリング装置１Ａでの処理について説明する。
【０１２１】
スパッタリング装置１Ａでの処理においては、まず、第１目標値および第２目標値を設定する準備工程（後述する第１工程および第２工程）が実行される。
【０１２２】
第１工程では、水蒸気の濃度が０．３％とされた状態で、かつ、反応性ガスの濃度が異なる条件下で（例えば、酸素ガスの濃度が０．１５％、０．１９％、０．２３％、０．２５％、０．２９％という５つの濃度の条件下で）スパッタリング装置１Ａによるスパッター成膜が行われる。こうして得られたＩＴＯ膜の抵抗率および平坦度を調べることにより、図１１における白三角印の各プロット、白丸印の各プロット、および、白四角印の各プロットが得られる。
【０１２３】
この各成膜結果を基に、成膜されたＩＴＯ膜の抵抗率が第１閾値よりも小さくなる際の反応性ガスの濃度を第１目標値として設定する。このとき、ＩＴＯ膜の抵抗率として最終製品に求められる閾値（例えば、抵抗率が１００[ｍicro-ohｍ cｍ]）が第１閾値として用いられ、第１目標値が設定される。したがって、この第１工程を経ることにより、ＩＴＯ膜の低抵抗率化が実現される。
【０１２４】
以下では、第１工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の抵抗率が最も小さくなる際の反応性ガスの濃度（０．１９％）が第１目標値として設定される場合について説明する。このように抵抗率を最小化して第１目標値を設定する態様では、ＩＴＯ膜の低抵抗率化がより実現される。
【０１２５】
次に、準備工程のうち第２工程が実行される。第２工程では、反応性ガスの濃度を第１目標値（０．１９％）とするフィードバック制御下で、かつ、水蒸気の濃度が異なる条件下で（例えば、水蒸気の濃度が０．５％、１．０％、１．５％という３つの濃度の条件下で）スパッタリング装置１Ａによるスパッター成膜が行われる。
【０１２６】
この各成膜結果を基に、反応性ガスの濃度が第１目標値（０．１９％）である場合において成膜されたＩＴＯ膜の平坦度が第２閾値よりも高くなる際の水蒸気の濃度を第２目標値（１．０％）として設定する。このとき、ＩＴＯ膜の平坦度として最終製品に求められる閾値（例えば、最大粗さがRｍax＝１５[nｍ]で平均粗さがRa＝１．５[nｍ]）が第２閾値として用いられ、第２目標値が設定される。したがって、この第２工程を経ることにより、ＩＴＯ膜が高平坦度となる。なお、図１１では、第２工程で成膜される水蒸気の各濃度（例えば、水蒸気の濃度が０．５％、１．０％、１．５％という３つの濃度）のうち、反応性ガスの濃度が第１目標値（０．１９％）で水蒸気の濃度が第２目標値（１．０％）である場合の各プロットが描かれている。また、図１１では、後述する効果を説明するための参照用プロットとして、第１工程および第２工程で得られる各プロットに加えて、反応性ガスの濃度が０．１１％で水蒸気の濃度が第２目標値（１．０％）である場合の各プロットおよび反応性ガスの濃度が０．２７％で水蒸気の濃度が第２目標値（１．０％）である場合の各プロットが描かれている。
【０１２７】
以下では、第２工程の各成膜結果においてＩＴＯ膜の平坦度が最も高くなる（言い換えると、最大粗さRｍaxおよび平均粗さRaが最も小さくなる）際の水蒸気の濃度（１．０％）が第２目標値として設定される場合について説明する。このように平坦度を最大化して第２目標値を設定する態様では、ＩＴＯ膜がより高平坦度となる。
【０１２８】
＜２．３  成膜処理＞
準備工程が終了すると、搬送される複数の基材９１に対して順次に成膜処理が行われる。
【０１２９】
成膜処理では、まず、スパッターガス供給部５１０が、処理空間Ｖに不活性ガスであるアルゴンガスなどのスパッターガスを供給する（スパッターガス供給工程）。また、反応性ガス供給部５２０が、処理空間Ｖに酸素ガスなどの反応性ガスを供給する（反応性ガス供給工程）。さらに、水蒸気供給部５３０が処理空間Ｖに水蒸気を供給する（水蒸気供給工程）。これにより、処理空間Ｖには、スパッターガスと反応性ガスと水蒸気との混合雰囲気が形成される。
【０１３０】
各回転部１９は、モータの回転によって回転カソード５、６をそれぞれの中心軸線２、３まわりに回転させる（回転工程）。より詳細には、回転部１９は、回転カソード５、６のそれぞれの外周面のうち互いに対向している部分が誘導結合アンテナ１５１側から基材９１側に向けてそれぞれ移動するように、中心軸線２、３回りで互いに逆方向に回転カソード５、６を回転させる。
【０１３１】
スパッター用電源１６３は、回転カソード５、６に１．５ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力を供給する（スパッター電力供給工程）。このスパッター電力は、例えば、０．６ｋＷ／ｍの電力である。回転カソード５、６にスパッター電力が供給されることにより、マグネトロンプラズマが生成される。
【０１３２】
高周波電源１５３は、各誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を供給する（高周波電力供給工程）。この高周波電力は、例えば、周波数１３．５６ＭＨｚの電力である。これにより、誘導結合プラズマが生成される。そして、回転カソード５、６間でかつ被成膜箇所Ｐ側の空間において、マグネトロンプラズマと誘導結合プラズマとの混合プラズマが形成される。
【０１３３】
搬送機構３０が搬送経路面Ｌに沿って基材９１を搬送する（搬送工程）。より具体的には、搬送機構３０は、基材９１が被成膜箇所Ｐを複数回通過するように、基材９１を搬送経路面Ｌに沿って±Ｘ方向に移動させる。
【０１３４】
また、加熱部４０が搬送される基材９１を加熱する（加熱工程）。加熱部４０は、例えば、基材９１を２８０℃に加熱する。基材９１の加熱温度が２００℃以上であれば、基材９１に対してＩＴＯ膜が低抵抗率で結晶化成膜される。
【０１３５】
また、この成膜処理の際には、測定部１８が、処理空間Ｖにおける反応性ガスの濃度を一定周期で複数回測定し（第１測定工程）、かつ、処理空間Ｖにおける水蒸気の濃度を一定周期で複数回測定する（第２測定工程）。そして、上述した反応性ガス供給工程では、スパッター成膜中の反応性ガスの濃度が予め設定された第１目標値となるように、測定部１８による測定結果を基に反応性ガスの供給がフィードバック制御される。また、上述した水蒸気供給工程では、スパッター成膜中の水蒸気の濃度が予め設定された第２目標値となるように、測定部１８による測定結果を基に前記水蒸気の供給がフィードバック制御される。
【０１３６】
＜２．４  ＩＴＯ膜の抵抗率および平坦度＞
以下、ＩＴＯ膜の抵抗率および平坦度の観点から、第２実施形態のスパッタリング装置１Ａの効果について説明する。
【０１３７】
第１実施形態で既に述べたように、ロータリー型のマグネトロンカソード対に１．５ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力（本実施形態では、０．６ｋＷ／ｍ）を供給してかつＬＩＡ支援下でスパッター成膜を行うことにより、ＩＴＯ膜の低抵抗率化および高平坦度化を実現することができる。
【０１３８】
また、図１１から分かるように、第２実施形態では、酸素の濃度および水蒸気の濃度を調整することで、ＩＴＯ膜の低抵抗率化および高平坦度化を実現する。以下、この点について詳述する。
【０１３９】
図１１の６つの曲線（抵抗率に関する２つの曲線、平均粗さに関する２つの曲線、および、最大粗さに関する２つの曲線）に示されるように、「本実施形態の条件下では、酸素の濃度を横軸とし抵抗率、平均粗さ、および、最大粗さを縦軸としたＩＴＯ膜の曲線は、最小値を持つ下に凸の曲線となる」という第１の知見が得られた。ここで、本実施形態の条件とは、ロータリー型のマグネトロンカソード対に１．５ｋＷ／ｍ以下のスパッター電力（具体的には、０．６ｋＷ／ｍ）を供給してかつＬＩＡ支援下でＩＴＯスパッター成膜を行う条件のことをいう。
【０１４０】
また、「この条件下において、水蒸気の濃度を変化させた場合に、抵抗率の最小値と対応する反応性ガスの濃度は変化量が十分に小さいのに対し、平均粗さの最小値と対応する反応性ガスの濃度および最大粗さの最小値と対応する反応性ガスの濃度は変化量が大きい」という第２の知見が得られた。
【０１４１】
さらに、「この条件下において、水蒸気の濃度を変化させたとしても、平均粗さに関する曲線と最大粗さに関する曲線との曲線形状は類似しており、両者の最小値と対応する反応性ガスの濃度はほぼ一致する」という第３の知見が得られた。
【０１４２】
以上の各知見を踏まえ、第２実施形態の準備工程では、まず、成膜されたＩＴＯ膜の抵抗率が第１閾値よりも小さくなる際の反応性ガスの濃度を第１目標値として設定する第１工程を行い、その後、成膜されたＩＴＯ膜の平坦度が第２閾値よりも高くなる際の水蒸気の濃度を第２目標値として設定する第２工程を行う。
【０１４３】
第１工程ではＩＴＯ膜の抵抗率を低くする観点から反応性ガスの濃度が定められるため、ＩＴＯ膜の低抵抗率化を実現することができる。このとき、上記第１の知見に沿って、ＩＴＯ膜の抵抗率を最小とする第１目標値が設定されれば、ＩＴＯ膜の低抵抗率化をより実現することができる。第２工程では、ＩＴＯ膜の平坦度を高くする観点から水蒸気の濃度が定められるため、上記第３の知見よりＩＴＯ膜の高平坦度化を実現することができる。このとき、上記第１の知見に沿って、ＩＴＯ膜の平均粗さおよび最大粗さを最小とする第２目標値が設定されれば、ＩＴＯ膜の高平坦度化をより実現することができる。第２工程によって第１工程とは異なる水蒸気の濃度が第２目標値に設定される場合があるが、上記第２の知見より、ＩＴＯ膜の低抵抗率化が妨げられることは抑制される。
【０１４４】
また、本実施形態では、測定部１８が処理空間Ｖの内部で得た実測値（ガスの分圧比）を基にガスの供給量がフィードバック制御される。このため、本実施形態の態様では、例えばマスフローコントローラ等によりガスの供給量で得た実測値を基にガスの供給量がフィードバック制御される他の態様に比べ、処理空間Ｖ内部での実際の処理条件に合致した高精度なフィードバック制御を行うことができる。
【０１４５】
＜３  変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【０１４６】
上記実施形態では、１つのチムニー６０内に設けられた１つのプラズマ処理部５０の上方を搬送される基材９１に対して成膜処理を実行する態様について説明したが、これに限られるものではない。複数のチムニー６０内に設けられた複数のプラズマ処理部５０の上方を搬送される基材９１に対して成膜処理が行われてもよい。
【０１４７】
また、上記実施形態では、水平方向に搬送される基材９１に対して成膜処理を実行する態様について説明したが、これに限定されず、例えば垂直方向に搬送される基材９１に対して成膜処理を実行してもよく、基材９１の搬送方向は適宜選択できる。
【０１４８】
また、上記実施形態における各処理条件（マグネトロンカソード対に供給されるスパッター電力値や、基材９１の加熱温度など）は、本発明の範囲内で適宜に変更可能である。
【０１４９】
上記第２実施形態では、第１工程における水蒸気の濃度が１つの値（０．３％）で実行される場合について説明したが、これに限られるものではない。第１工程における水蒸気の濃度は、他の値であっても構わないし、複数の値であっても構わない。
【０１５０】
上記第２実施形態では、測定部１８が四重極形質量分析計で構成される場合について説明したが、これに限られるものではない。測定部１８は処理空間内のガス濃度を測定可能な構成であれば、他の構成（例えば、ＰＥＭ法を用いた構成）であっても構わない。上記第２実施形態では、処理空間Ｖ中の全圧に対するそのガスの分圧比がガスの濃度として用いられる場合について説明したが、この値の近似値がガスの濃度として用いられてもよい。例えば、ＰＥＭ法によって水蒸気の濃度を測定する場合においては、処理空間Ｖ中のアルゴン分圧に対するその水素ガスの分圧比が水蒸気ガスの濃度として用いられる。
【０１５１】
上記第２実施形態では、測定部１８（四重極形質量分析計）が全圧や各ガスの分圧を測定可能であり反応性ガスの濃度を測定する第１測定部としての機能と水蒸気の濃度を測定する第２測定部としての機能とを備える態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、ガスの全圧を測定するための測定部と、反応性ガスの分圧を測定するための測定部と、水蒸気の分圧を測定するための測定部とが、それぞれ別個に設けられる態様でも構わない。
【０１５２】
上記第２実施形態では、測定部１８（四重極形質量分析計）が処理空間Ｖの下方に接続されて、測定部１８によって処理空間Ｖにおける反応性ガスの濃度および水蒸気の濃度を測定可能な態様について説明したが、これに限られるものではない。一般にチャンバー１００内であれば処理空間Ｖの内外でもガスの比率は測定可能であり且つ再現性があるため、測定部１８はチャンバー１００内における反応性ガスの濃度および水蒸気の濃度を測定可能であれば足りる。したがって、例えば、測定部１８が処理空間Ｖの外部で（チムニー６０の外部で）かつチャンバー１００の内部に接続されて、測定部１８によってチャンバー１００内における反応性ガスの濃度および水蒸気の濃度を測定可能な態様でも構わない。
【０１５３】
上記第２実施形態では、測定部１８が四重極形質量分析計で構成される場合について説明したが、これに限られるものではない。測定部１８は処理空間内のガス濃度又はガス濃度を反映した値を測定可能な構成であれば、他の構成（例えば、ＰＥＭ法を用いた構成）であっても構わない。
【０１５４】
上記第２実施形態では、水蒸気供給源５３１から供給される水蒸気および反応性ガス供給源５２１から供給される反応性ガスが配管内で合流して処理空間Ｖに放出される態様について説明したが、これに限られるものではない。水蒸気供給源５３１から供給される水蒸気およびスパッターガス供給源５１１から供給されるスパッターガスが配管内で合流して処理空間Ｖに放出される態様でも構わないし、水蒸気、反応性ガス、および、スパッターガスがそれぞれ異なる経路で送給されて処理空間Ｖに放出される態様でも構わない。
【０１５５】
以上、実施形態およびその変形例に係るスパッタリング装置およびスパッタリング方法について説明したが、これらは本発明に好ましい実施形態の例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明は、その発明の範囲内において、各実施形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施形態において任意の構成要素の増減が可能である。
【符号の説明】
【０１５６】
１，１Ａ  スパッタリング装置
５０  プラズマ処理部
１００  チャンバー
１５１  誘導結合アンテナ
１５３  高周波電源
１６３  スパッター用電源
３０  搬送機構
３１  搬送ローラ
５，６  回転カソード
７  支持棒
８  ベース部材
１６  ターゲット
１９  回転部
２１，２２  磁石ユニット
６０  チムニー
９０  キャリア
９１  基材
５１０  スパッターガス供給部
５２０  反応性ガス供給部
５３０  水蒸気供給部
１８  測定部
Ｖ  処理空間
【図１】
0006600492.tif 000002
【図２】
0006600492.tif 000003
【図３】
0006600492.tif 000004
【図４】
0006600492.tif 000005
【図５】
0006600492.tif 000006
【図６】
0006600492.tif 000007
【図７】
0006600492.tif 000008
【図８】
0006600492.tif 000009
【図９】
0006600492.tif 000010
【図１０】
0006600492.tif 000011
【図１１】
0006600492.tif 000012