(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部が封止された少なくとも３本のパイプが各々の壁部に設けられた開口部を介して順次連通されてなる、反応性スパッタリングのチャンバー内における反応性ガス放出用のガス放出ユニットであって、
前記少なくとも３本のパイプは、最も上流側のパイプの長手方向中央部に設けられた導入孔から受け入れた反応性ガスを、隣接する互いに平行なパイプ同士を連通する複数の開口部を介して順次下流側のパイプ内に放出した後、最も下流側のパイプに設けられた複数の放出孔から前記チャンバー内に放出するように構成されており、前記複数の開口部及び前記複数の放出孔は前記長手方向中央部を通り該長手方向に垂直な面に関して対称に配されており、且つこれら複数の開口部のうち放出側の複数の開口部の数及びそれらがパイプの長手方向に延在する範囲並びに前記複数の放出孔の数及びそれらがパイプの長手方向に延在する範囲は下流側に向かうに従って増加しており、前記隣接する互いに平行なパイプ同士がこれらパイプのいずれか細い方のパイプ太さ以下の距離で離間していることを特徴とする反応性ガス放出用のガス放出ユニット。
【請求項２】
前記放出側の複数の開口部及び前記複数の放出孔は、各々の開口面積が下流側に向かうに従って減少していることを特徴とする、請求項１に記載のガス放出ユニット。
【請求項３】
前記少なくとも３本のパイプにおいて、前記最も下流側のパイプを除いた各々はそのパイプの延在方向に垂直な面での断面積よりも前記放出側の複数の開口部の合計開口面積が小さく、前記最も下流側のパイプはその延在方向に垂直な面での断面積よりも前記複数の放出孔の合計開口面積が小さいことを特徴とする、請求項１または２に記載のガス放出ユニット。
【請求項４】
前記複数の放出孔の各々は孔径０.５ｍｍ以下の孔であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のガス放出ユニット。
【請求項５】
前記少なくとも３本のパイプは、前記最も下流側のパイプを除いた各パイプの前記放出側の複数の開口部の合計開口面積、及び前記複数の放出孔の合計開口面積が下流側に向かうに従って増加していることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のガス放出ユニット。
【請求項６】
真空チャンバー内で長尺基板を搬送する搬送機構と、前記長尺基板を支持部に支持した状態で成膜を行うスパッタリングカソードとを備えた成膜装置であって、前記スパッタリングカソードと前記支持部との間に設けられた反応性ガスの放出手段に請求項１から５のいずれかに記載のガス放出ユニットを用いることを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバー内においてロールツーロールで搬送される長尺基板に対して反応性スパッタリングにより連続成膜を行う成膜装置、及び該成膜装置に取り付けられる反応性ガスの放出ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル、ノートパソコン、携帯電話等に使用されるフレキシブル配線基板用の基材には、樹脂フィルム上に酸化物膜や窒化物膜を被覆して得られる被覆フィルム基板が用いられている。この被覆フィルム基板を高い生産性で安価に作製するため、冷却機能を備えたキャンロールの外周面にロールツーロール方式で搬送される長尺樹脂フィルムを巻き付けて裏面側から冷却しながらスパッタリング成膜を行うスパッタリングウェブコータが採用されている。かかるスパッタリングウェブコータでは、キャンロールの外周面に対向して配置したスパッタリングカソードに種々の材料のターゲットを装着することで所望の組成を有する被覆膜を成膜することができる。
【０００３】
しかし、酸化物膜を成膜するために酸化物ターゲットを使用したり、あるいは窒化物を成膜するために窒化物ターゲットを使用したりすると成膜速度が遅くなって生産性が低下することがあった。そこで特許文献１では、高速成膜が可能な金属ターゲットを採用し、反応性ガスを制御しながら導入することでスパッタリング成膜を行う方法が提案されている。また、特許文献２には、反応性ガスを真空チャンバー内に導入するガス放出パイプに対して、内径の異なる複数の孔を周方向に備えたスリーブを外嵌することにより反応性ガスの放出量を簡易に調整する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５３４７５４２号
【特許文献２】特許４１９６１３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した反応性ガスを導入しながらスパッタリング成膜を行ういわゆる反応性スパッタリング成膜をスパッタリングウェブコータで行う場合は、各スパッタリングカソードの近傍に１本のガス放出パイプを搬送経路上のフィルムの幅方向に延在するように配置し、その長手方向に沿って配設された複数のガス放出孔から反応性ガスを放出することが行われている。
【０００６】
しかしながら、かかる構造のガス放出パイプでは、ガス放出パイプの長手方向に沿って設けた多数のガス放出孔のうち、上流側のガス放出孔から多量のガスが放出され、下流側のガス放出孔からほとんどガスが放出されないことがあった。このように、ガス放出孔からのガスの放出量にばらつきが生じると反応性ガスの分布が不均一になってフィルムの幅方向の反応の進行度に差が生じ、当該フィルムに成膜した被覆膜の酸化度や窒化度が幅方向において不均質になることがあった。
【０００７】
本発明は上記した従来の問題点に着目してなされたものであり、真空チャンバー内においてロールツーロールで搬送される長尺基板に対して均質に反応性スパッタリング成膜を行うべく、複数のガス放出孔から反応ガスを均一に放出することが可能なガス放出ユニット及びこれを備えた成膜装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係るガス放出ユニットは、両端部が封止された少なくとも３本のパイプが各々の壁部に設けられた開口部を介して順次連通されてなる、反応性スパッタリングのチャンバー内における反応性ガス放出用のガス放出ユニットであって、前記少なくとも３本のパイプは、最も上流側のパイプの長手方向中央部に設けられた導入孔から受け入れた反応性ガスを、隣接する互いに平行なパイプ同士を連通する複数の開口部を介して順次下流側のパイプ内に放出した後、最も下流側のパイプに設けられた複数の放出孔から前記チャンバー内に放出するように構成されており、前記複数の開口部及び前記複数の放出孔は前記長手方向中央部を通り該長手方向に垂直な面に関して対称に配されており、且つこれら複数の開口部のうち放出側の複数の開口部の数及びそれらがパイプの長手方向に延在する範囲並びに前記複数の放出孔の数及びそれらがパイプの長手方向に延在する範囲は下流側に向かうに従って増加しており、前記隣接する互いに平行なパイプ同士がこれらパイプのいずれか細い方のパイプ太さ以下の距離で離間していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ロールツーロール方式で搬送されるフィルムに対してその幅方向に均質に反応性スパッタリング成膜を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のガス放出ユニットを備えた反応性スパッタリングによる長尺樹脂フィルムの成膜装置の一具体例を示す模式的な正面図である。
【図２】従来のガス放出パイプを示す斜視図である。
【図３】従来のガス放出パイプを示す斜視図である。
【図４】本発明のガス放出ユニットの一具体例を示す斜視図（ａ）及び分解斜視図（ｂ）である。
【図５】本発明のガス放出ユニットの他の具体例を示す斜視図である。
【図６】ガス放出ユニットに設けられたガス放出孔の位置とそれに対向する位置で反応性スパッタリングにより成膜されたＳｉＯ２膜の透過率との関係を示すグラフである。
【図７】比較例のガス放出ユニットに設けられたガス放出孔の位置とそれに対向する位置で反応性スパッタリングにより成膜されたＳｉＯ２膜の透過率との関係を示すグラフである。
【図８】比較例のガス放出ユニットに設けられたガス放出孔の位置とそれに対向する位置で反応性スパッタリングにより成膜されたＳｉＯ２膜の膜厚との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のガス放出ユニットおよびこれを具備する長尺基板の処理装置の一具体例について図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、本発明のガス放出ユニットを具備する長尺基板の処理装置の一具体例として、図１に示す長尺樹脂フィルムの真空成膜装置について説明する。この図１に示す長尺樹脂フィルムＦの真空成膜装置１０はスパッタリングウェブコータとも称される装置であり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような樹脂フィルムやポリイミドフィルムのような耐熱性樹脂フィルムなどの長尺樹脂フィルムＦを真空チャンバー１１内において巻出ロール１２から巻取ロール２４までロールツーロール方式で搬送しながらその表面に反応性スパッタリングで金属膜を連続的に成膜する場合に好適に用いられる。
【００１２】
具体的に説明すると、真空チャンバー１１内は、スパッタリング成膜のため、到達圧力１０−４Ｐａ程度までの減圧と、その後のスパッタリングガスの導入による０.１〜１０Ｐａ程度の圧力調整が行われる。スパッタリングガスにはアルゴンなど公知のガスが使用され、さらに酸素若しくは窒素又はこれら両方を含んだ反応性ガスが後述するガス放出ユニットを介して導入される。真空チャンバー１１の形状や材質は、このような減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はなく、種々のものを使用することができる。上記したように真空チャンバー１１内を減圧してその状態を維持するため、真空チャンバー１１には図示しないドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の装置が具備されている。
【００１３】
この真空チャンバー１１内に巻出ロール１２から巻き出されてキャンロール１６を経由し、巻取ロール２４で巻き取られる長尺樹脂フィルムＦの搬送経路を画定する各種ロールが配置されている。巻出ロール１２からキャンロール１６までの搬送経路には、長尺樹脂フィルムＦを案内するフリーロール１３、長尺樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール１４、及び張力センサロール１４から送り出される長尺樹脂フィルムＦをキャンロール１６の外周面に密着させるべくキャンロール１６の周速度に対する調整が行われるモータ駆動の前フィードロール１５がこの順で配置されている。
【００１４】
キャンロール１６から巻取ロール２４までの搬送経路も、上記同様に、キャンロール１６の周速度に対する調整が行われるモータ駆動の後フィードロール２１、長尺樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール２２、および長尺樹脂フィルムＦを案内するフリーロール２３がこの順に配置されている。上記の巻出ロール１２及び巻取ロール２４では、パウダークラッチ等によるトルク制御によって長尺樹脂フィルムＦの張力バランスが保たれている。また、キャンロール１６はモータで回転駆動され、真空チャンバー１１の外部で温調された冷媒が内部を循環している。
【００１５】
キャンロール１６の外周面で画定される長尺樹脂フィルムＦが巻き付けられる図１の角度Ａの範囲に該当する領域（ラップ領域とも称される）に対向する位置には、成膜手段としてのマグネトロンスパッタリングカソード１７、１８、１９および２０がこの順に搬送経路に沿って設けられている。各マグネトロンスパッタリングカソードは、キャンロール１６の外周面に対向する面に板状のターゲットを装着している。なお、上記した板状のターゲットを用いた場合に発生しやすいターゲット上のノジュール（異物の成長）が問題になる場合は、ノジュールの発生がなく、ターゲットの使用効率も高い円筒形のロータリーターゲットを使用してもよい。真空チャンバー１１内にはターゲットから叩き出されたスパッタリング粒子が所定の進行経路を外れて巻出ロール等に向かうのを防止するため、遮蔽板２５が設けられている。
【００１６】
各マグネトロンスパッタリングカソードは、長尺樹脂フィルムＦの搬送方向における上流側端部及び下流側端部に各々長尺樹脂フィルムＦの搬送経路の幅方向に延在するガス放出ユニット３０が設置されており、ここからスパッタリング成膜のための反応性ガスが制御されながら導入される。これにより、酸化物膜や窒化物膜を成膜する際、マグネトロンスパッタリングカソードのターゲットに成膜速度が遅い酸化物ターゲットや窒化物ターゲットを使用する必要がなくなり、高速成膜が可能な金属ターゲットを採用することができる。
【００１７】
なお、ガス放出ユニットから放出させる反応性ガスは、一般に以下の４つの方法で制御を行うことができる。
（１）一定流量の反応性ガスを放出する（流量制御）
（２）一定圧力を保つように反応性ガスを放出する（圧力制御）
（３）スパッタリングカソードのインピーダンスが一定になるように反応性ガスを放出する（インピーダンス制御）
（４）スパッタリングのプラズマ強度が一定になるように反応性ガスを放出する（プラズマエミッション制御）
【００１８】
ところで、上記したガス放出ユニット３０に、図２に示すように、末端が封止され且つ孔径０.３ｍｍ程度の複数のガス放出孔４０ａがカソードの幅方向の端から端までに対応する範囲内に略均等な間隔をあけて一列に配設されたガス放出パイプ４０を用いる場合があるが、これらガス放出孔４０ａの数やそれらの開口面積がガス放出量に対して適切でないと、これら複数のガス放出孔４０ａののうち下流側よりも上流側に位置するものから多くのガスが放出され、その結果、この上流側のガス放出孔に対向するフィルムの領域において下流側のガス放出孔に対向するフィルムの領域よりも反応が進んで被覆膜の品質にばらつきが生じることがあった。
【００１９】
この対策として、図３に示すような２重管型のガス放出パイプを用いることがある。この図３に示す２重管型ガス放出パイプは、末端が封止された外管パイプ５０の内側に末端が封止された内管パイプ５１を挿入した構造を有しており、外管パイプ５０にはカソードの幅方向の端から端に対応する範囲に複数の孔径０.３ｍｍ程度のガス放出孔５０ａが均等な間隔をあけて一列に配設されており、内管パイプ５１には上記ガス放出孔５０ａの端から端までの範囲より狭い範囲内に複数のガス放出孔５１ａが配設されている。
【００２０】
このような２重管構造は、複数のガス放出孔からのガス放出量をある程度均一化することができるが、内管パイプの一端部からガスを導入するため依然として下流側よりも上流側のガス放出孔から放出されるガス量が若干多いという問題をかかえている。また、複数のガス放出孔からのガス放出量にばらつきが生じるのを防ぐため、内管パイプの外周面と外管パイプの内周面とを適度に離間させた状態で互いに平行に配置する必要があり、内管パイプにあまり細いパイプを使用することができないこともあって、かなり大きな外管パイプを用いることが必要となる。そのため、スペースに制約のある装置にはこのような２重管構造さらにはより均一なガス放出が期待できる３重管構造のガス放出パイプは設置できないことがあった。
【００２１】
そこで、本発明の一具体例においては、両端部が封止された少なくとも３本のパイプが各々の壁部に設けられた開口部を介して順次連通されたガス放出ユニットを用いている。具体的には、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、この本発明の一具体例のガス放出ユニットは、両端部が封止された例えば３本のパイプ６１、６２、６３が、一平面上で互いに平行に且つこれらの延在方向に垂直な面に関して全体として対称となるように組み合わされている。
【００２２】
これら３本のパイプのうち最も上流側に位置する第１分配パイプ６１は、その長手方向中央部に１個のガス導入孔６１ａが穿設されており、ここに反応性ガスを導入する導入管６０の先端部６０ａが接続している。導入管６０の先端部６０ａにはガス導入孔６１ａよりも開口面積が小さいガス放出孔６０ｂが設けられており、このガス放出孔６０ｂが導入管６０から第１分配パイプ６１に導入される反応性ガスの流量を制限する開口部になっている。第１分配パイプ６１には、更にその長手方向中央部を通り該長手方向に垂直な面に関して対称な位置に２個のガス放出孔６１ｂが穿設されている。各ガス放出孔６１ｂの開口面積は、導入管６０のガス放出孔６０ｂの開口面積よりも小さくなっている。また、これら２個のガス放出孔６１ｂの合計孔面積は、ガス放出孔６０ｂの孔面積よりも広くなっている。
【００２３】
上流から２番目の第２分配パイプ６２には、前述した第１分配パイプ６１の２個のガス放出孔６１ｂに対向する位置に、それぞれガス放出孔６１ｂよりも開口面積が大きい２個のガス導入孔６２ａが設けられている。そのため、ガス分配パイプ６１側のガス放出孔６１ｂが第１分配パイプ６１から第２分配パイプ６２に導入される反応性ガスの流量を制限する開口部になっている。第２分配パイプ６２には、更に長手方向中央部の１個及び該長手方向中央部を通り該長手方向に垂直な面に関して対称な位置の２個からなる合計３個のガス放出孔６２ｂが設けられている。
【００２４】
これら３個のガス放出孔６２ｂは、隣接するもの同士のピッチが２つのガス接続孔６２ａのピッチと略同等に配設されている。各ガス放出孔６２ｂの開口面積は、各ガス放出孔６１ｂの開口面積よりも小さくなっている。また、これら３個のガス放出孔６２ｂの合計孔面積は、第１分配パイプ６１の２個のガス放出孔６１ｂの合計孔面積よりも広くなっている。これにより、第２分配パイプ６２から放出されるガスは、第１分配パイプ６１に比べてより幅広く且つ均等に放出されることなる。
【００２５】
最も下流側に位置する第３分配パイプ６３には、前述した第２分配パイプ６２の３個のガス放出孔６２ｂに対向する位置に、ガス放出孔６２ｂよりも孔面積が大きいガス導入孔６３ａが３個設けられている。そのため、第２分配パイプ６２側のガス放出孔６２ｂが第２分配パイプ６２から第３分配パイプ６３に導入される反応性ガスの流量を制限する開口部になっている。第３分配パイプ６３には、更にその長手方向中央部を通り該長手方向に垂直な面に関して対称な位置に１１個のガス放出孔６３ｂが該長手方向に沿って略均等な間隔をあけて一列に設けられている。
【００２６】
これら複数のガス放出孔６３ｂは、隣接するもの同士のピッチが隣接するガス導入孔６３ａ同士のピッチよりも狭くなっているが、それらが第３分配パイプ６３の長手方向に端から端まで延在する範囲はガス導入孔６３ａよりも広範囲に配設されている。各ガス放出孔６３ｂの開口面積は、各ガス放出孔６２ｂの開口面積よりも小さくなっている。また、これら１１個のガス放出孔６３ｂの合計孔面積は、第２分配パイプ６２の３個のガス放出孔６２ｂの合計孔面積よりも広くなっている。これにより、第３分配パイプ６３から放出されるガスは、第２分配パイプ６２に比べてより幅広く且つ均等に放出されることになる。
【００２７】
なお、ガス放出ユニットの真空チャンバー内の反応性ガスを放出する第３分配パイプ６３のガス放出孔６３ｂの孔径は０.５ｍｍ以下であることが望ましい。このサイズを超えると第２分配パイプ６２においてガス放出孔６３ｂ近傍に位置するガス放出孔６２ｂからのガス放出量が多くなる恐れがあるからである。また、各分配パイプでは分配パイプの長手方向に垂直な面での断面積よりも複数のガス放出孔の合計開口面積が小さいことが好ましい。
【００２８】
上記した構成のガス放出ユニットを採用することにより、最も上流側の第１分配パイプ６１の長手方向中央部に穿設されたガス導入孔６１ａから導入された反応性ガスを、隣接するパイプ同士を連通する複数の開口部を介して順次下流側のパイプに送った後、最も下流側の第３分配パイプ６３に穿設された複数のガス放出孔６３ｂからチャンバー内の均等に放出させることが可能になる。これは、各分配パイプにおいて複数のガス放出孔の合計面積を後段の分配パイプの複数のガス放出孔の合計面積を超えないようにすることで、当該後段への反応性ガスの放出の際のガス流速を速くすることができ、これにより隣接する分配パイプ同士を連通する複数の開口部での差圧を高めて各分配パイプ内の圧力分布をより均一にすることが可能になるからである。
【００２９】
このように、本発明の一具体例のガス放出ユニットは、複数の放出孔からチャンバー内に均等に反応性ガスを放出させることができる。また、二重管や三重管を使用することなく一般的なパイプを使用することができるので、スリムな形状にでき、よってスペースに制限のあるチャンバー空間にも容易に取り付けることができる。なお、本発明の一具体例のガス放出ユニットは、幅１０ｃｍ以上の長尺物の場合に特に顕著な効果が得られる。
【００３０】
上記した構造のガス放出ユニットは、一般的な方法で作製することができる。例えば、第１分配パイプ６１、第２分配パイプ６２、及び第３分配パイプ６３の各々にドリルやレーザーを用いて所望の孔径及び数量のガス導入孔及びガス放出孔を穿孔した後、隣接する分配パイプ同士をＴＩＧ溶接（タングステン不活性ガス溶接）、レーザー溶接、電子ビーム溶接等で接合し、最後に第１分配パイプ６１に導入管６０の接続部６０ａを溶接等で接合すればよい。ガス導入孔及びガス放出孔を穿孔する際は、前述したように分配パイプのガス放出孔よりもこれに対向するガス導入孔のサイズを大きくするか、あるいはその逆にするのが好ましい。これにより、接合の際の位置合わせが容易になる。
【００３１】
次に、本発明のガス放出ユニットの他の具体例について図５を参照しながら説明する。この図５に示すガス放出ユニットは、導入管７０及びその接続部７０ａ、第１分配パイプ７１、第２分配パイプ７２、及びガス放出孔７３ｂが穿設された第３分配パイプ７３については上記した一具体例のガス放出ユニットと同様であるが、隣接する分配パイプ同士を連通させる開口部に接続管７４が設けられている点が異なっている。このように、隣接する分配パイプ同士を接続管７４を介して接続する構造は、３重管と同様の均質なガス分布が期待できる。この場合、接続管７４の太さを分配パイプの太さ以下にすることで、図４に示すガス放出ユニット同様、スペースに制約のある場所に設置することができる。また、各接続管７４の長さを、これにより連通される両分配パイプのうちいずれか細い方のパイプの太さ以下にするのが好ましい。
【００３２】
以上、本発明のガス放出ユニットについて複数の具体例を挙げて説明したが、本発明はこれら具体例に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で種々の変形例や代替例を考慮することができる。例えば、ガス放出ユニットは各カソードの上流側端部または下流側端部にのみ設けてもよい。また、ガス接続孔やガス放出孔の形状は加工性の観点からは円が好ましいが、正方形等の多角形あってもよい。更に、各分配パイプの形状はその長手方向に垂直な断面での断面形状が図４や図５に示すような矩形等の多角形に限定されるものではなく、一般的な円管でも構わない。
【実施例】
【００３３】
[実施例]
図１に示すような成膜装置（スパッタリングウェブコータ）を用いて反応性スパッタリング成膜を行った。具体的に説明すると、キャンロール１６には直径６００ｍｍ、幅７５０ｍｍのステンレス製のロールを使用し、その外周面にハードクロムめっきを施した。前フィードロール１５と後フィードロール２１には直径１５０ｍｍ、幅７５０ｍｍのステンレス製のロールを使用し、その外周面にハードクロムめっきを施した。キャンロール１６は内部を循環する冷媒で０℃に冷却制御した。
【００３４】
カソード１７〜２０にはＳｉＣターゲット（旭硝子セラミックス製）を装着し、カソード１７と１８との対、及び１９と２０との対は各々１対のデュアルマグネトロンカソードとし、デュアルマグネトロン電源に接続した。ＳｉＣターゲットを用いた反応性スパッタによって成膜されるＳｉＯ２膜は、反応性ガスがスパッタ粒子と結合しやすいので反応性ガスの分布を評価するのに適した材料である。
【００３５】
これらカソード１７、１８、１９、２０の各々の上流側及び下流側に、ガス放出ユニット３０を設置した。各ガス放出ユニットには、図４に示すようなガス放出ユニットを採用し、導入管６０には１／４インチ、長さ４００ｍｍのパイプを使用した。この導入管６０の端部に設けた接続部６０ａ、及びガス放出ユニットを構成する両端が封止された第１〜第３分配パイプ６１〜６３の具体的な構造を下記表１に示す。第３分配パイプ６３のガス放出孔６３ｂの孔ピッチは２０ｍｍとし、それ以外の孔ピッチは全て２００ｍｍとした。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
成膜を行う基板には、ＳｉＯ２膜と屈折率がほぼ等しい厚さ５０μｍの薄い石英基板を用い、これを１００ｍｍ間隔でキャンロ−ル１６の外周面に直接張り付けた。これは、ＳｉＯ２膜と基板との屈折率差を無くし、膜厚に依存する干渉効果を低減するための配慮である。この状態で、先ず真空チャンバー１０を複数台のドライポンプにより５Ｐａまで排気した後、複数台のターボ分子ポンプとクライオコイルを用いて３×１０−３Ｐａまで排気した。そして、アルゴンガスを３００ｓｃｃｍ導入し、各カソードへの印加電力を２０ｋＷとして電力制御で成膜を行った。そして、ガス放出ユニットに反応性ガスとして酸素を５００ｓｃｃｍ導入して、ＳｉＯ２膜を成膜した。
【００３８】
[比較例１]
図４のガス放出ユニットに代えて、図２に示すような末端が封止された１／４インチ×８００ｍｍのパイプ４０に、孔径０.２ｍｍのガス放出孔４０ａを孔ピッチ２０ｍｍで４１個（合計面積：１.２９ｍｍ２）穿設したものからなる単管型のガス放出パイプを用いた以外は上記実施例と同様にして反応性スパッタリング成膜を行った。
【００３９】
[比較例２]
図４のガス放出ユニットに代えて、図３に示すような、末端が封止された１／２インチ×８００ｍｍの外管パイプ５０に孔径０.２ｍｍのガス放出孔５０aを孔ピッチ２０ｍｍで４１個（合計面積：１.２９ｍｍ２）穿設したものの内側に、末端が封止された１／４インチ×９００ｍｍの内管パイプ５１に孔径０.７ｍｍのガス放出孔５１ａを孔ピッチ２００ｍｍで３個（合計面積：１.１５ｍｍ２）穿設したものを挿入した構造の２重管型のガス放出パイプを用いた以外は上記実施例と同様にして反応性スパッタリング成膜を行った。
【００４０】
[評価]
上記した実施例、比較例１及び比較例２のガス放出ユニットの各々について、チャンバー内に反応性ガスを放出する各ガス放出孔の孔位置、及びこれに対向する部分において成膜されたＳｉＯ２膜の波長５５０ｎｍにおける透過率との関係を図６に示す。ここで横軸の孔位置０ｍｍが第３分配パイプ６３に設けられたガス放出孔６３ｂのうち最も上流側のガス放出孔の位置に該当する。ＳｉＯ２膜は完全に酸化すると透明になるので、透過率の高さが酸化の度合いの指標となる。この図６の結果から、実施例、比較例２、及び比較例１の順に下流側のガス放出孔に対応する位置での透過率が高くなっている。特に、実施例では横軸の距離が増えても透過率の値はほとんど変化しておらず、反応性ガスが複数のガス放出孔から均一に放出されてことが分かる。
【００４１】
比較例１の反応性ガス量を増加させた場合の各ガス放出孔の孔位置及びこれに対向する部分において成膜されたＳｉＯ２膜の波長５５０ｎｍにおける透過率との関係を図７に示す。この図７の結果から、比較例１の構造を有するガス放出パイプであっても、反応性ガスを過剰に放出すればＳｉＯ２膜をほぼ完全に酸化させて透過率分布を均一にできることが分かる。しかし、比較例１の反応性ガス量を増加させた場合の各ガス放出孔の孔位置及びこれに対向する部分において成膜されたＳｉＯ２膜の波長５５０ｎｍにおける膜厚の関係を示す図８から分かるように、過剰に反応性ガスを放出すれば、透過率分布は均一になるものの過剰な反応性ガスの放出によりスパッタリングの成膜速度が低下してしまい、膜厚分布が不均一になる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  真空成膜装置
１１  真空チャンバー
１２  巻出ロール
１３  フリーロール
１４  張力センサロール
１５  フィードロール
１６  キャンロール
１７、１８、１９、２０  マグネトロンスパッタリングカソード
２１  フィードロール
２２  張力センサロール
２３  フリーロール
２４  巻取ロール
２５  遮蔽板
３０  ガス放出ユニット
６０  導入管
６０ａ  接続部
６０ｂ  ガス放出孔
６１  第１分配パイプ
６２  第２分配パイプ
６３  第３分配パイプ
６１ａ、６２ａ、６３ａ  ガス導入孔
６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ  ガス放出孔
【図１】
0006265063.tif 000003
【図２】
0006265063.tif 000004
【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８】
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