(57)【要約】本発明は、膜を堆積させる方法と装置を提供する。ある実施形態では、基板コーティング領域と電極クリーニング領域とを有する成膜室を提供する。これらの実施形態において、電極は、成膜室内に配置され、第一および第二の磁気装置を配置する中空部を有する。ある実施形態では、上記のような成膜室を用いて、基板上に膜を堆積させる方法を提供する。本発明はまた、膜堆積装置用の電極部も提供する。ある実施形態では、電極部は中空部を有する回動可能な電極（オプションとして炭素などからなる外部コーティングを有する）を備え、固定され、略対向している第一および第二の磁気装置が、この中空部に配置されている。
2006521462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜堆積装置であって、
ａ）第一の気体雰囲気にすることのできる基板コーティング領域および第二の気体雰囲気にすることのできる電極クリーニング領域を有する成膜室と、
ｂ）前記成膜室に配置された、中空部を有する回動可能な電極と、
ｃ）前記中空部に配置された第一および第二の磁気装置とを備えた膜堆積装置。
【請求項２】
前記基板コーティング領域において、基板は前記回動可能な電極から離れる方向に配向された第一の主面を有し、前記膜堆積装置が作動することにより、前記基板の第一の主面が被覆される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記基板がガラス板である請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記回動可能な電極が、外面を有し、前記外面が、前記電極クリーニング領域でスパッタリングされ不要な異物が除去される請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第一の磁気装置が前記基板コーティング領域に向かって配置され、前記第二の磁気装置が前記電極クリーニング領域に向かって配置された請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記基板コーティング領域が、前記第一の気体雰囲気を有し、前記電極クリーニング領域が、前記第二の気体雰囲気を有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記電極が、前記第一および第二の気体雰囲気の両方に曝露される請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第一の磁気装置が、前記第一の気体雰囲気において第一のプラズマ閉込域を発生させるのに適しており、前記第二の磁気装置が、前記第二の気体雰囲気において第二のプラズマ閉込域を発生させるのに適した請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記第一の気体雰囲気が、前駆ガスを含み、前記第二の気体雰囲気が、スパッタリングガスを含む請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記スパッタリングガスが、不活性ガスである請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記前駆ガスは、前記第一のプラズマ閉込域において化学反応および／または分解し、前記第一のプラズマ閉込域において、前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露される基板上にコーティングが形成されるようになっている請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記基板が、前記回動可能な電極から離れる方向に配向された第一の主面を有し、前記第一の主面に前記コーティングが形成される請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記基板が、前記回動可能な電極に向かって配向された第二の主面を有し、前記第二の主面は、前記第一のプラズマ閉込域における前記基板の曝露中、実質的に被覆されない請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記スパッタリングガスが、前記第二のプラズマ閉込域でプラズマに転化され、前記電極の外面に衝撃を与えることにより、前記電極の外面から不要な異物を除去する請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記回動可能な電極は、円筒状であり、その縦軸を中心として回動することができる請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記第一および第二の磁気装置が、固定されている請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記第一および第二の磁気装置が、略対向した形態で配置されている請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第一および第二の磁気装置が、それぞれ、細長い磁石列を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記成膜室の基板コーティング領域に、基板支持部が配置されている請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記基板支持部が、間隔をあけて配置された一連の板状基板を搬送するのに適している請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記成膜室の基板コーティング領域が、前記成膜室の電極クリーニング領域より高い位置にあり、前記基板支持部が、前記回動可能な電極より上で基板を維持するのに適している請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記基板支持部が、前記回動可能な電極より上で基板を搬送するのに適している、間隔をあけて配置された一連の搬送ローラを有する請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記基板支持部が、基板走行路を定め、前期基板走行路の所望の部分が電極に近接する請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記第一の磁気装置が、前記基板走行路の所望の部分の周囲に第一のプラズマ閉込域を発生させるのに適している請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記第一の磁気装置が、前記基板走行路の所望の部分上の基板表面上で閉じる磁気トラップを意味する第一のプラズマ閉込域を発生させるのに適している請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記第一の気体雰囲気が、前記第一のプラズマ閉込域で化学反応および／または分解する前駆ガスを含み、前記基板走行路の所望の部分上の基板が、前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露され、被覆されるようになっている前記請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記基板が、前記回動可能な電極から離れる方向に配向された第一の主面を有し、前記基板の第一の主面が被覆される請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記基板が、前記回動可能な電極に向かって配向された第二の主面を有し、前記第二の主面は、前記第一のプラズマ閉込域における前記基板の曝露中、実質的に被覆されない請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記回動可能な電極が、低スパッター速度物質から成る外層を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
前記電極が、前記低スパッター速度物質からなる外層を支持するバッキングチューブを有する請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記低スパッター速度物質が炭素である請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記基板コーティング領域に前駆ガスを供給し、前記電極クリーニング領域にスパッタリングガスを供給するのに適したガス供給装置を更に備えた請求項１に記載の装置。
【請求項３３】
第一の真空ポンプが、前記基板コーティング領域に作動可能に接続されており、第二の真空ポンプが、前記電極クリーニング領域に作動可能に接続されている請求項１に記載の装置。
【請求項３４】
前記成膜室が、前記基板コーティング領域と前記電極クリーニング領域のガス供給および真空排気を別々に行うのに適している請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
前記成膜室が、前記基板コーティング領域と前記電極クリーニング領域の間に仕切りを有する請求項１に記載の装置。
【請求項３６】
前記仕切りが、中間雰囲気の境界を定める、間隔をあけて配置された二つの壁を含む請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記中間雰囲気に接続された真空ポンプを更に備えた請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
基板上に膜を堆積する方法であって、前記方法は、
ａ）基板コーティング領域および電極クリーニング領域を有する成膜室と、前記成膜室に配置され、中空部を有する回動可能な電極と、前記中空部に配置された第一および第二の磁気装置とを備えた膜堆積装置を提供し、
ｂ）前記基板コーティング領域を、前駆ガスを含む第一の気体雰囲気にし、
ｃ）前記電極クリーニング領域を、スパッタリングガスを含む第二の気体雰囲気にし、
ｄ）前記電極に電荷を供給し、前記第一の磁気装置により第一のプラズマ閉込域に保持されるプラズマを前記第一の気体雰囲気内に発生させ、前記第二の磁気装置により第二のプラズマ閉込域に保持されるプラズマを第二の気体雰囲気内に発生させ、前期前駆ガスを前記第一のプラズマ閉込域で化学反応および／または分解させ、
ｅ）前記基板コーティング領域に基板を配置し、基板上にコーティングが形成されるように前記第一のプラズマ閉込域で前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに基板を曝露することを含む方法。
【請求項３９】
前記基板コーティング領域に配置した基板が、前記回動可能な電極から離れる方向に配向された第一の主面を有し、前記基板の第一の主面にコーティングが形成される請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記基板が、前記回動可能な電極に向かって配向された第二の主面を有し、前記第二の主面は、前記第一のプラズマ閉込域における前記基板の曝露中、実質的に被覆されない請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
間隔をあけて配置された一連の基板を、前記基板コーティング領域内を通して搬送し、前記基板上にコーティングが形成されるように、前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに基板を曝露することを含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記電極を前記第二の気体雰囲気に曝露し、前記第二のプラズマ閉込域のプラズマが、前記電極の外面に衝撃を与えることにより、前記電極の外面から不要な異物を除去する請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
膜の堆積中、前記電極を連続的に回動させ、不要な異物を前記電極の外面から連続的に除去する請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記電極が、円筒状であり、その縦軸を中心として回動する請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
基板走行路の所望の部分は、電極に近接しかつ前記第一のプラズマ閉込域にあり、前記基板走行路を定める基板支持部に沿って前記基板を搬送することにより、前記基板を前記基板コーティング領域に配置し、前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露する請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
前記基板がガラス板であり、前記基板支持部が、間隔をあけて配置された一連の搬送ローラを有し、前記ローラ上を前記ガラス板が搬送される請求項４５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスやその他の基板への膜の堆積に関し、特に、ガラスやその他の基板への膜のプラズマ増強堆積に関する。
【背景技術】
【０００２】
被覆ガラス産業においては、多くの場合、ガラスに一層以上の薄膜コーティング材を塗布し、得られる被覆ガラスに所望の特性を付与することが望ましい。例えば、一般に、赤外線反射コーティング（例えば、低輻射コーティング）をガラス板に塗布する。様々な種類のコーティングを使用し、特定レベルの透過率、反射率、吸収率、輻射率、遮光能、色、耐久性、親水性、疎水性、および感光性等、所望の特性を被覆基板に付与する。
【０００３】
建築物および自動車用として使用するため、ガラスに各種コーティングを塗布する。これらのコーティングは、一般に、マグネトロンスパッタリング源を備えた「インライン」真空コータを用いて塗布される。例えば、多くのスパッタ堆積法では、円筒状マグネトロンが使用される。これらの方法では、少なくとも一つの円筒状ターゲットを含む真空室に基板を配置する。円筒状ターゲットは、現行技術において周知となっており、一般に、図４Aおよび４Bに理想化して描写した形状を有する。円筒状ターゲット１８０は、スパッタリング可能なターゲット材から成る厚い外層１８５を支持するバッキングチューブ１８２を有する。バッキングチューブ１８２は、一般に、導電性物質（例えば、金属）から成る剛性の細長い管であり、比較的薄いボンディング層１８４で被覆されていてもよい。一般に、回転可能なターゲット１８０の中空部１８８内に、固定式磁気装置１７０が配置される。この磁気装置１７０は、ターゲット１８０に近接した領域に、真空室内のプラズマを閉じ込める。ターゲット１８０は、一般に、真空室内で、一対の対向した端受け（片持端受け方式も知られている）に取り付けられており、各端受けが、バッキングチューブ１８２の両端１８９のうちの一方を支持するようになっている。
【０００４】
一般に、スパッタリングの際には、スパッタリング室内で陰極と陽極の間に電界を発生させる。スパッタリングターゲットは、一般に、陰極としての役目をし、少なくとも一つの別個の陽極が、ターゲットから離れた位置でスパッタリング室内に設けられる。例えば、別個のバーや他の導電部材が、陽極としての役割を果たすこともできる。プラズマ生成（例えば、グロー放電）を容易にするため、スパッタリング室にガスが供給される。電子は、電界中で加速し、ガス原子をイオン化してプラズマを発生させるのに充分なエネルギーを得る。プラズマ中、正に帯電した粒子（例えば、イオン）は、陰極ターゲットに引き付けられ、陰極ターゲットに衝撃を与え、ターゲット材の粒子（例えば、原子）をターゲットから放出させる。スパッタリングを続けると、ますます多くの粒子がターゲットから放出され、ターゲット材層１８５が侵食される。ついには、有用なターゲット材が劣化し、ターゲットを取り替えなければならない。
【０００５】
従って、スパッタリング処理の継続は、ターゲットの有用ターゲット材の量により制限される。一般に、スパッタリングは、有用ターゲット材が消耗するまでのみ継続され、消耗した時点で、消耗した各ターゲットはもはや使用されない。よって、スパッタリング処理を、定期的に停止し、消耗したターゲットを交換しなければならない。このため、製造業者は、きわめて高価なスパッタリングライン（例えば、数百万ドルの費用がかかる）を連続不断に稼働させることはできない。
【０００６】
建築物および自動車用に使用されるコーティング（例えば、低輻射コーティング）は、一般に、金属膜と透明誘電体膜を含む。金属膜を堆積する場合には、一般に、アルゴン等の不活性ガスの存在の下、金属ターゲットをスパッタリングする。誘電体膜を堆積する場合には、一般に、反応性ガス（例えば、酸素または窒素）の存在の下、金属ターゲットをスパッタリングする。こうして、金属ターゲット材の反応生成物（例えば、金属酸化物または金属窒化物）と反応性ガスが基板上に堆積する。あるいは、場合によっては、実質的に不活性な雰囲気（任意に反応性ガスを含む）において、セラミックターゲットをスパッタリングすることにより、誘電体膜を堆積させる。
【０００７】
よって、低輻射コーティングやその他様々な種類のコーティングを堆積させる際、一般に、各基板は、一連の連設されたスパッタリング室（すなわち、スパッタリングライン）を通過させられる。そのスパッタリング室のいくつかは、金属膜の堆積に適しており、その他のスパッタリング室は、誘電体膜の堆積に適している。残念ながら、いずれのタイプのスパッタリング室においても、スパッタリング処理の継続は、消耗したターゲットの交換の必要性により制限される。また、誘電体膜の堆積に適したスパッタリング室でのスパッタリングの継続は、以下説明するように、更により厳しく制限される。
【０００８】
スパッタリングの際、スパッタリング室の壁やその他内部表面に、望ましくない汚染層が付着する。ターゲット材から放出された粒子は、基板上に堆積するが、あいにく、スパッタリング室内の他の露出面（壁、陽極、遮蔽材、ローラ等）にも堆積する。時間をかけて、スパッタリング室の内部表面に、スパッター物質の層（すなわち、「汚染層」または「オーバーコート」）が付着する。これは、誘電体膜を堆積するスパッタリング室では特に問題となる。
【０００９】
汚染層は、スパッタリングを継続するにつれ、ますます厚みを増す。この層の厚みが増すにつれ、その内部応力は、汚染層から薄片が剥落し始めるまで強まる。こうなった場合、剥落する薄片がいくつか、基板上に堆積されたばかりのコーティング上に落下することもあり、コーティングに混在物やピンホールを残すことになる。これは、誘電体膜を堆積するスパッタリング室では問題となり得る。というのも、誘電体膜は、スパッタリング室の内部表面だけでなく金属膜にも付着しにくいからである。この問題は、誘電体汚染層が非導電性であり、アークを発生させることがあるため、大きな塊が汚染層から基板上に落ちることもあることから、更に深刻な問題となる。
【００１０】
スパッタリング室で陽極上に非導電性汚染層が成長することにより、いくつかの特定の問題が生じることもある。透明誘電体膜は、一般に、絶縁体、半導体、または他の非導電性物質（例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、およびＡｌ２Ｏ３）である。スパッタリング室において、そのような物質が陽極上へ蓄積すると、スパッタリング処理を徐々に減速させ始め、最終的には、その処理を停止させる場合もある。一般に、この現象は、「消失（ｖａｎｉｓｈｉｎｇ）」または「被毒（ｐｏｉｓｏｎｅｄ）」陽極問題と呼ばれる。陽極上の非導電性汚染層は、陽極と陰極の間の電荷担体の流れを抑制し、ついには妨げる。これは、スパッタリング処理をまず低下させ、ついには停止させるという影響を持つ。また、これにより、スパッタリングの際に陽極の導電性領域の大きさも変化することから、スパッタリング処理の制御がより困難となり、堆積したコーティングが不均一になる可能性がある。
【００１１】
誘電体汚染層が成長すると、更なる点でスパッタリング処理が複雑になることがある。例えば、汚染領域とプラズマ粒子の極性が等しいため、帯電プラズマは、汚染層から跳ね返される。この斥力が増強されるにつれ、プラズマは導電性の出口を「捜す」ため、プラズマの分布が変化する場合がある。更に、スパッタリング室内の導電性領域が任意に分布するようになるにつれ、プラズマ放電の均等性が低下することから、スパッタリング処理の速度が低下する。このプラズマ放電の不均等性により、処理制御が複雑になり、堆積した膜の質と均一性を低下させることになる。
【００１２】
また、スパッタリング室内のガス供給装置上での汚染層の成長も、いくつかの特定の問題を引き起こすことがある。例えば、ガス吐出口に多量の異物が付着した場合（例えば、ガスがスパッタリング室内に自由に供給されなくなる程度）、充分なプラズマが発生しないためスパッタリング処理の速度が遅くなる。特に、反応スパッタリングにおいて、ガス吐出口に多量の異物が付着した場合、スパッター物質と反応性ガスとの間で充分な反応が生じない場合がある。従って、堆積された膜は、望まれる以上の金属性を示すこともある。これにより、所望の製品仕様を満たす膜を堆積するのが困難になる。また、これは、処理の安定性やスパッター速度の制御を複雑にする。
【００１３】
上述の問題を無くすため、製造業者は、定期的にコータを停止させ、各スパッタリング室の内部表面から汚染層を除去する。この場合、各スパッタリング室の排気をし、注意深く汚染層を除去し（例えば、サンドブラスト、削り落とし、または、その他の方法としては、手動で汚染層を除去する等）、そして、再びスパッタリング室を真空にする必要がある。消耗したターゲットは、一般に、汚染層を除去するためにスパッタリング室が解放されている間に交換される。スパッタリング室の清浄化処理は、多大な時間と労力を必要とする。製造業者は、スパッタリング室の清浄化とターゲットの交換のために、潜在的製造時間の４０％も失っているものと推定される。この停止時間は、産業用スパッタリング設備の驚異的な値段を考慮した場合、非常に高くつくことになる。従って、連続したコーティング処理により、生産性が著しく増大するであろうことが分かる。
【００１４】
上記の問題は、製造者がコータの有効運転期間を引き延ばそうとする場合、さらに悪化する。所定のスパッタリング室の有効期間の終わり頃には、プラズマ放電が、その室内の非汚染領域を捜す。プラズマ放電を活性化させておくため、製造業者は、時に室内に余分のガスを供給する。この余分のガスは、核形成カーテン（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｃｕｒｔａｉｎ）やスパッター物質のクラスタリングを生じさせることがあるため、これは、製造業者にとって危険を伴うこともある。その結果、電流は、電源に逆流する経路を捜し求め、核形成カーテンを通過しガス供給装置に流れ込むように導かれることから、ガス管等を溶融させ得るアークを発生させることもある。このことは、新しいガス管の設置が必要になるだけでなく、スパッタリング処理に悪影響を及ぼす。
【００１５】
上記問題のいくつかに対しては、解決策が提案されている。提案されている一解決策は、Ｈａｒｔｉｇ等により報告された米国特許第４，８６３，７５６号明細書に開示されており、その全内容を参照し、本明細書に取り入れる。このＨａｒｔｉｇ特許には、移動する基板にコーティングを塗布するための方法と装置が記載されている。この特許では、成膜室にガスを供給し、プラズマに転化する。一つの上向きに配置された磁気装置を使用し、移動する基板の上方の局部領域にプラズマを閉じ込める磁気トラップを発生させる。磁気装置のすぐ上では、板状電極が圧力源に接続されている。この圧力源は、周波数が約１３．５６ＭＨｚの高周波源または直流源のいずれかである。基板は、二つのリールにより、電極の真上の水平走行路を案内される。基板走行路の上方には、反応性ガスを供給するガス供給装置がある。作動中、基板は電極の上方を搬送され、その電極がガスをプラズマに転化し、磁石系が、基板に近接したプラズマを維持し、そのプラズマが化学反応および／または分解を引き起こすことにより、基板上にコーティングを堆積させる。プラズマは基板に近接して捕捉されるため、反応性ガスのコーティングへの転化は、磁石の極間近（例えば、基板の真上）でのみ生じる。よって、コーティングは、基板上には堆積するが、磁気トラップから離れたスパッタリング室の内部表面には堆積しない。
【００１６】
Ｈａｒｔｉｇは、別の実施形態では、電極の役割を兼ねる回動可能ガイドローラを開示している。このガイドローラの内部には、固定され上向きに配置された磁気装置が一つあり、磁気トラップを発生させるのに使用される。作動中、ガイドローラが回転すると、その上を連続した可撓基板が通過する。この実施形態では、電極上に蓄積する不要なコーティングは、その広い円筒状の表面に広がる。
【００１７】
この解決策は、リール間（例えば、薄い金属膜または薄い絶縁膜が、一つのリールから供給され、被覆され、巻き上げリールに回収される）に適用し、基板を被覆するには非常に適している。開示されている解決策は、そのような用途においては、スパッタリング室清浄化のための生産停止を回避する上で有用である。また、この解決策によれば、原料物質としてのターゲットも必要なくなる。従って、ターゲットもターゲットの交換もなく、ガスを連続的に固体のコーティングへ転化するだけであり、しかも、磁気トラップ内の基板領域上でのみ生じる。残念ながら、この解決策には重大な制限がある。
【００１８】
例えば、この解決策は、事実上、リール間に適用し、連続した膜状基板を被覆する場合に限られる。ガラスの場合、一般に、間隔を置いたシート上にコーティングを行い、その際、隣り合ったシートの間には間隙が設けられる。これらの間隙は、産業用スパッタリングラインの有効利用面積の３０％も占める場合がある（例えば、利用率７０％は珍しいことではない）。このＨａｒｔｉｇ特許の装置では、そのような間隙により、電極は不要なコーティングをされることになる。これにより、定期的な電極の清浄化が必要となり、連続したコーティング処理をするという目的は達せられない。
【００１９】
更に、この解決策は、商業用の「インライン」コータによる非導電性基板の被覆にはあまり適していない。Ｈａｒｔｉｇ特許は、非導電性基板に電流を流すために、高周波（ＨＦ）電源の使用を教示している。残念ながら、利用可能なＨＦ陰極のサイズでは、約４８インチ幅までしかコーティングできず、一般に、大面積基板（例えば、建築物または自動車用ガラス）はこの幅を超える。更に、ＨＦ電源の出力インピーダンスを、絶えず変化するプラズマのインピーダンスに整合させるのは極めて困難である。インピーダンスの不整合は、アークを発生させ、基板やスパッタリング室にダメージを与えることもある。更に、インピーダンスの不整合が生じる場合、陰極に沿ってＨＦ電力を均一に分配するのは困難である。これにより、コーティングには領域によってむらが生じる。よって、高周波電源を用いて、非導電性大面積基板にコーティングを堆積させるのは実用的でない。
【００２０】
Ｈａｒｔｉｇ特許には、直流（ＤＣ）陰極が使用できることも述べられている。非導電性基板に関する限り、ＤＣ陰極は、非導電性基板上に負電界を発生させる。この負電界により、均一な膜の堆積に必要な安定したプラズマを維持することが非常に困難となる。よって、ＤＣ電源は、Ｈａｒｔｉｇ特許の装置を用いての非導電性基板のコーティングには望ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上記問題を生じさせることなく、基板を連続的に被覆する方法および装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の要旨
ある実施形態において、本発明は、基板上に膜を堆積する装置を提供する。前記装置は、基板コーティング領域（例えば、電極２８から間隔をあけて配置された基板をプラズマ増強化学蒸着により被覆する）および電極クリーニング領域（例えば、スパッタリングにより電極２８の外面から異物を除去する）を有する成膜室を備えている。前記成膜室内で、前記電極は第一および第二の磁気装置を備えた中空部を有する。
【００２３】
本発明のある態様においては、膜堆積装置用の電極部を提供する。その電極部は、中空部を有する回動可能な電極（オプションとして、炭素等の低スパッター速度物質から成る外層を有する）と、前記中空部内に配置された、固定され、略対向している第一および第二の磁気装置（オプションとして、第一の磁気装置が一方向に配向され、第二の磁気装置が別の方向に配向され、第一の磁気装置は、第二の磁気装置よりも更に狭いプラズマ閉込域を発生させるのに適している）とを備えている。
【００２４】
本発明のある実施形態では、第一の気体雰囲気にすることのできる基板コーティング領域と、第二の気体雰囲気にすることのできる電極クリーニング領域とを有する成膜室を備えた、基板上に膜を堆積する装置を提供する。回動可能な電極が、前記成膜室内に配置され、この電極は、固定された第一および第二の磁気装置が配置される中空部を有する。前記第一の磁気装置は、前記第一の気体雰囲気内で第一のプラズマ閉込域を発生させるのに適しており、前記第二の磁気装置は、前記第二の気体雰囲気内で第二のプラズマ閉込域を発生させるのに適している。
【００２５】
本発明のある態様では、基板上に膜を堆積させる方法を提供する。この方法は、基板コーティング領域と電極クリーニング領域とを有する成膜室を備えた膜堆積装置を提供することを含む。中空部と第一および第二の磁気装置とを有する電極を、前記成膜室内に配置する。前記基板コーティング領域は、前駆ガスを含む第一の気体雰囲気にし、前記電極クリーニング領域は、スパッタリングガスを含む第二の気体雰囲気にする。陰電荷を前記電極に供給し、前記第一の気体雰囲気内で、前記第一の磁気装置により第一のプラズマ閉込域に保持されるプラズマを発生させる。前記第二の気体雰囲気内でも、前記第二の磁気装置により第二のプラズマ閉込域に保持されるプラズマを発生させる。前記前駆ガスは、前記第一のプラズマ閉込域において化学反応および／または分解する。基板を前記基板コーティング領域に配置し、前記基板上にコーティングが形成されるように、この基板を前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露する。
【００２６】
ある実施形態において、本発明は、膜堆積装置を提供する。この装置は、基板コーティング領域および電極クリーニング領域を有する成膜室を備え、前記基板コーティング領域を第一の気体雰囲気にすることができ、前記電極クリーニング領域を第二の気体雰囲気（前記第一の雰囲気とは異なった組成を有するのが好ましい）にすることができる。回動可能な電極が、前記成膜室内に配置され、この電極は、中空部を有する。前記中空部には、第一および第二の磁気装置が配置される。場合によっては、基板コーティング領域に位置する基板は、前記回動可能な電極から離れる方向に配向された第一の主面を有し、膜堆積装置が作動することにより、前記基板の第一の主面が被覆される。このような場合、基板はガラス板である。前記回動可能な電極が、外面を有し、前記電極クリーニング領域で、前記外面をスパッタリングし、不要な異物を除去する（例えば、スパッタリングし、電極の外面上のコーティングを実質的に除去する）のが好ましい。ある実施形態において、前記電極をスパッタリングし不要な異物を除去する電極クリーニング領域には、基板も基板支持部もない。これらの実施形態では、スパッタリングが行われる前記成膜室の領域１６に、被覆されるべき基板が無い。これらの実施形態では、被覆されるべき基板は、スパッタリングが行われるのは好ましくない前記成膜室の領域１４にある。場合によって、前記第一の磁気装置は、基板コーティング領域に向かって配置され、前記第二の磁気装置は、電極クリーニング領域に向かって配置される。いくつかの実施形態では、前記基板コーティング領域が、前記第一の気体雰囲気を有し、前記電極クリーニング領域が、前記第二の気体雰囲気を有する。この種のある実施形態においては、前記電極は、前記第一および第二の気体雰囲気の両方に曝露される。本発明のいくつかの態様では、前記第一の磁気装置が、前記第一の気体雰囲気において第一のプラズマ閉込域を発生させるのに適しており、前記第二の磁気装置が、前記第二の気体雰囲気において第二のプラズマ閉込域を発生させるのに適している。前記第一の気体雰囲気が、前駆ガスを含み、前記第二の気体雰囲気が、スパッタリングガスを含むのが好ましい。前記スパッタリングガスは、一般に不活性ガスである。前記前駆ガスは、前記第一のプラズマ閉込域において化学反応および／または分解し、前記第一のプラズマ閉込域において、前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露される基板上にコーティングが形成されるのが好ましい。
【００２７】
例えば、前記基板が、前記回動可能な電極から離れる方向に配向された第一の主面を有し、この第一の主面にコーティングを形成することもできる。オプションとして、前記基板は、前記回動可能な電極に向かって配向された第二の主面を有し、この第二の主面は、前記第一のプラズマ閉込域における前記基板の曝露中、実質的に被覆されない。ある実施形態では、前記スパッタリングガスが、前記第二のプラズマ閉込域でプラズマに転化され、前記電極の外面に衝撃を与えることにより、前記電極の外面から不要な異物を除去する。本発明のいくつかの態様では、前記回動可能な電極は、円筒状であり、その縦軸を中心として回動することができる。ある実施形態では、前記第一および第二の磁気装置が固定されている。更に、ある実施形態では、前記第一および第二の磁気装置が、略対向した形態で配置されている。前記第一および第二の磁気装置は、オプションとして、それぞれ細長い磁石列を備えていてもよい。前記成膜室の基板コーティング領域に、前記基板支持部が配置されているのが好ましい。いくつかの実施形態では、前記基板支持部は、間隔をあけて配置された一連の板状基板を搬送するのに適している。場合によっては、前記成膜室の基板コーティング領域は、前記成膜室の電極クリーニング領域より高い位置にあり、前記基板支持部が、前記回動可能な電極より上で基板を維持するのに適している。そのような場合、前記基板支持部は、前記回動可能な電極の上方で基板を搬送するのに適した、間隔をあけて配置された一連の搬送ローラを備えている。前記基板支持部が、基板走行路を定め、その所望の部分が前記電極に近接しているのが好ましい。更に、前記第一の磁気装置は、前記基板走行路の所望の部分の周囲に第一のプラズマ閉込域を発生させるのに適しているのが望ましい。場合によって、前記第一の磁気装置は、前記基板走行路の所望の部分上の基板表面上で閉じる磁気トラップを意味する第一のプラズマ閉込域を発生させるのに適している。例えば、前記第一の気体雰囲気は、オプションとして、前記第一のプラズマ閉込域で化学反応および／または分解する前駆ガスを含み、前記基板走行路の所望の部分上の基板が、前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露されることにより、被覆される。例えば、前記基板は、オプションとして、前記回動可能な電極から離れる方向に配向される第一の主面を有し、前記基板の第一の主面を被覆することもできる。更に、場合によっては、前記基板は、前記回動可能な電極に向かって配向される第二の主面を有し、前記第二の主面は、前記第一のプラズマ閉込域における前記基板の曝露中、実質的に被覆されない。前記回動可能な電極は、オプションとして、低スパッター速度物質（例えば、炭素または炭素系物質）から成る外層を有する。例えば、前記電極は、前記低スパッター速度物質からなる外層を支持するバッキングチューブを備えていてもよい。場合によっては、前記装置は、前記基板コーティング領域に前駆ガスを供給し、前記電極クリーニング領域にスパッタリングガスを供給するのに適したガス供給装置を更に備えている。いくつかの実施形態では、第一の真空ポンプが、前記基板コーティング領域に作動可能に接続されており、第二の真空ポンプが、前記電極クリーニング領域に作動可能に接続されている。前記成膜室は、前記基板コーティング領域と前記電極クリーニング領域のガス供給および真空排気を別々に行うのに適しているのが好ましい。いくつかの実施形態において、前記成膜室は、前記基板コーティング領域と電極クリーニング領域の間に仕切りを有する。前記仕切りが設けられている場合、この仕切りは、オプションとして、中間雰囲気の境界を定める、間隔をあけて配置された二つの壁を含んでいてもよい。更に、前記装置は、オプションとして、前記中間雰囲気に接続された真空ポンプを備えていてもよい。
【００２８】
ある実施形態において、本発明は、基板上に膜を堆積する方法を提供する。前記方法は、ａ）基板コーティング領域および電極クリーニング領域を有する成膜室と、前記成膜室に配置され、中空部を有する回動可能な電極と、前記中空部に配置された第一および第二の磁気装置とを備えた膜堆積装置を提供し、ｂ）前記基板コーティング領域を、前駆ガスを含む第一の気体雰囲気にし、ｃ）前記電極クリーニング領域を、スパッタリングガスを含む第二の気体雰囲気にし、ｄ）前記電極に電荷を供給し、前記第一の磁気装置により第一のプラズマ閉込域に保持されるプラズマを前記第一の気体雰囲気内に発生させ、前記第二の磁気装置により第二のプラズマ閉込域に保持されるプラズマを前記第二の気体雰囲気内に発生させ、前期前駆ガスが前記第一のプラズマ閉込域で化学反応および／または分解し、ｅ）前記基板コーティング領域に基板を配置し、基板上にコーティングが形成されるように、前記第一のプラズマ閉込域で前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに基板を曝露することを含む。場合によって、前記基板は、前記基板コーティング領域に配置され、前記回動可能な電極から離れる方向に配向された第一の主面を有し、前記基板の第一の主面上にコーティングが形成される。オプションとして、前記基板は、前記回動可能な電極に向かって配向された第二の主面を有し、前記第二の主面は、前記第一のプラズマ閉込域における前記基板の曝露中、実質的に被覆されない。ある実施形態では、前記方法は、間隔をあけて配置された一連の基板を、前記基板コーティング領域を通して搬送し、前記基板上にコーティングが形成されるように、前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに基板を曝露することを含む。いくつかの実施形態では、前記電極を前記第二の気体雰囲気に曝露し、前記第二のプラズマ閉込域でプラズマが前記電極の外面に衝撃を与えることにより、前記電極の外面から不要な異物を除去する。オプションとして、膜の堆積中、前記電極を連続的に回動させ、不要な異物を前記電極の外面から連続的に除去する。ある実施形態では、前記電極は、円筒状であり、その縦軸を中心として回動する。場合によっては、基板走行路の所望の部分が電極に近接し、前記第一のプラズマ閉込域にある前記基板走行路を定める基板支持部に沿って前記基板を搬送することにより、前記基板を前記基板コーティング領域に配置し、前記の化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露する。そのような場合、前記基板はガラス板であり、前記基板支持部が、間隔をあけて配置された一連の搬送ローラを備え、前記ガラス板は、前記ローラ上を搬送される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
好ましい形態の詳細な説明
以下、図を参照して詳細に説明するが、それぞれの図において、同様の構成部分は同様の参照番号で示している。これらの図は、必ずしも一定の比例で描かれたものではなく、選ばれた実施形態を示すものであり、本発明の範囲を限定するものではない。当業者は、挙げられている実施例には、本発明の範囲に含まれる多くの有用な選択肢があることに気付くであろう。
【００３０】
図１は、本発明のある実施形態に係る基板上に膜を堆積する装置の側方断面図である。この装置は一般に、成膜室１２と電極２８を備えている。成膜室１２は、基板コーティング領域１４と電極クリーニング領域１６とを有するのが好ましい。使用中、膜の堆積は基板コーティング領域１４（例えば、電極２８に近接した基板上）で行われ、不要な異物は、電極クリーニング領域１６で電極２８から除去される。電極２８は、成膜室１２内の、例えば、基板コーティング領域１４と電極クリーニング領域１６との間に位置する。場合によって、基板コーティング領域１４は、電極クリーニング領域１６よりも高い位置にある（すなわち、上方に位置する）。電極２８は、第一の磁気装置３４および第二の磁気装置３２が配置された中空部２７を有するのが好ましい。第一の磁気装置３４および第二の磁気装置３２はそれぞれ、成膜室１２内で第一のプラズマ閉込域６０と第二のプラズマ閉込域６６を発生させるのに適している。
【００３１】
よって、成膜室１２は、膜の堆積が行われる（例えば、基板コーティング領域１４を通り搬送される基板上にプラズマ増強蒸着により膜が堆積される）基板コーティング領域１４と、不要な異物を電極２８から除去する（例えば、不要な異物を、電極２８の外面からスパッタリングにより除去する）電極クリーニング領域１６とを両方備えているのが好ましい。使用中、基板コーティング領域１４は、第一の気体雰囲気を有するのが好ましく、電極クリーニング領域１６は、第二の気体雰囲気を有するのが好ましい。これらの気体雰囲気は、組成が異なっているのが好ましい。例えば、ある実施形態では、電極クリーニング領域１６は、不活性（若しくは実質的に不活性）雰囲気を有し、基板コーティング領域１４は、反応性雰囲気を有する。基板コーティング領域１４に関して、この領域１４は、後で説明するように、前駆ガスを含む気体雰囲気を有するのが好ましい。電極クリーニング領域１６に関して、この領域１６は、スパッタリングガスを含む気体雰囲気を有するのが好ましい。特に、この雰囲気（つまり、第二の気体雰囲気）は、アルゴンまたは他の希ガス等の不活性スパッタリングガスを含んでいるのが好ましい。ここで使われている「スパッタリングガス」とは、プラズマを発生させ（例えば、グロー放電）、安定して維持するのに適した媒体を提供するガス（不活性または反応性）のことを言う。アルゴンは、原子質量が大きく、スパッタリング収率が高いことから、好ましいスパッタリングガスである。しかしながら、当業者には、他の様々なスパッタリングガスの使用が可能であることが分かるであろう。
【００３２】
このように、ある実施形態では、第一および第二の気体雰囲気にすることのできる成膜室が提供されることが分かる。これらの気体雰囲気は、（例えば、差動排気により）実質的に互いに分離されているのが好ましい。いくつかの実施形態では、電極２８は、使用中、第一および第二の気体雰囲気の双方に曝露される。電極２８内部２７の第一の磁気装置３４および第二の磁気装置３２は、それぞれ、第一の気体雰囲気において第一のプラズマ閉込域６０を、そして第二の気体雰囲気において第二のプラズマ閉込域６６を発生させるのに適しているのが好ましい。よって、第一の磁気装置３４は基板コーティング領域１４に向かって配置されているのが好ましく、第二の磁気装置３２は電極クリーニング領域１６に向かって配置されているのが好ましい。これにより、第一のプラズマ閉込域６０は、基板コーティング領域１４に（例えば、電極２８から少し離れて配置されているのが好ましい基板走行路の所望の部分に近接し、かつ包囲して）位置し、第二のプラズマ閉込域６６は電極クリーニング領域１６に（例えば、電極２８に近接して）位置する。
【００３３】
成膜室１２の基板コーティング領域１４に関しては、第一の閉込域６０におけるプラズマの働きにより、第一の気体雰囲気において、前駆ガスが化学反応および／または分解し、これが膜の堆積を容易にする。基板３６（例えば、ガラス板）が、第一のプラズマ閉込域６０において、化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露されると、基板３６上にコーティングが形成される。このコーティングは、気相から凝結し、基板３６の所望の表面６２（すなわち、その上で第一のプラズマ閉込域６０が閉じている表面６２）を被覆する。その表面６２は、第一のプラズマ閉込域６０に曝露され、よって第一のプラズマ閉込域６０の化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露される。基板は、電極２８から離れる方向に配向され（つまり、面し）、第一のプラズマ閉込域６０における化学反応および／または分解している前駆ガスへの曝露中に被覆される第一の主面６２を有するのが好ましい。このように、本発明は、気相からの連続した膜の堆積を提供する。クリーニングやターゲット交換のために生産を停止しなくてもよいため、この膜の堆積は連続して行われる。その結果、本発明は、生産性を顕著に向上させる。
【００３４】
上記のように、第一の気体雰囲気は、前駆ガス（例えば、希釈シラン）を含むのが望ましい。前駆ガスは、膜の堆積中、基板上に（化学反応および／または分解により）凝結する物質を含むのが好ましい。多種多様な前駆ガスを使用することができる。例えば、シリコン、ゲルマニウム、砒素、ホウ素、アルミニウム、チタン、リン、ガリウム等のガス状または揮発性化合物から、基板上に様々な無機質薄膜を形成することができる。更に、メタクリル酸メチル（ポリメタクリル酸メチルを形成する）等の重合可能な単量体から、基板上に様々な高分子膜を形成することができる。有機金属からは、金属含有膜を基板上に形成することができる。シラン、オルト珪酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、オルト珪酸テトラメチル（ＴＭＯＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、またはテトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）からは、シリコン含有膜を基板上に形成することができる。また、Ｃ２Ｈ２やＣ４Ｈ１０等の炭化水素化合物からは、炭素含有膜を基板上に形成することができる。当業者には、様々な前駆ガスをコーティング領域１４に供給し、多様な膜を基板３６上に形成することができることが分かるであろう。
【００３５】
シリカを堆積させるある特定の方法では、コーティング領域１４に、シラン（ＳｉＨ４）と酸素（Ｏ２）を、オプションとして、窒素（Ｎ２）および／またはアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスと共に供給する。シリカを堆積させる他の特定の方法では、コーティング領域１４に、オルト珪酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）と酸素を、オプションとして、不活性ガスと共に供給する。窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を堆積させるある特定の方法では、コーティング領域１４に、窒素（Ｎ２）またはアンモニア（ＮＨ３）等の窒素含有ガスと、シランまたはジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシラン系ガスとを、オプションとして、不活性ガスと共に供給する。シリコンを堆積させるある特定の方法では、コーティング領域１４に、シランと不活性ガスとを供給する。窒化チタンを堆積させるある特定の方法では、コーティング領域１４に、四塩化チタンガスと、窒素またはアンモニア等の窒素含有ガスとを、オプションとして、不活性ガスと共に供給する。窒化アルミニウムを堆積させるある特定の方法では、コーティング領域１４に、不活性ガスと共にメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３）ガスを供給する。ポリメタクリル酸メチルを堆積させるある特定の方法では、コーティング領域１４に、窒素またはアンモニア等の窒素含有ガスと、メタクリル酸メチル（Ｃ５Ｈ８Ｏ２）とを、オプションとして、不活性ガスと共に供給する。
【００３６】
本発明の特に有利な点は、前駆ガスの凝結が、第一のプラズマ閉込域６０の極近辺（すなわち、第一の磁気装置３４に近接、または基板走行路の所望の部分に近接した基板コーティング領域１４）でのみ生じることである。基板コーティング領域１４におけるプラズマの空間範囲は、第一のプラズマ閉込域６０の領域に限られるのが好ましい。よって、膜の堆積に必要な条件（例えば、前駆ガスへのプラズマの作用）は、第一のプラズマ閉込域６０の領域にのみ備わっているのが好ましい。こうして、膜の堆積が、この極近辺に限定されるのが好ましい。その結果、電極２８から離れた成膜室１２の内部表面にはコーティングが形成されないのが好ましい。このように、本発明では、汚染層の成長に関連した問題（汚染層のスポーリング、フレーキング、又は剥離、消失または被毒陽極等）を未然に防げることが分かる。更に、コーティングは、第一のプラズマ閉込域６０の領域でのみ生じるのが好ましいことから、前駆ガスやコーティング材の活用度を向上させることができる。前駆ガスとそれから得られたコーティング材は、かなり高価なこともあるため、これは大いに望ましい。更に、本発明では、特に高品質な膜を得ることが出来る。コーティングは、第一のプラズマ閉込域６０の領域でのみ生じるため、膜が、鋭角で堆積する（これは、回避するのが好ましい）可能性は殆どない。よって、極めて均質な膜が成長する。
【００３７】
作動中、ある一定量の膜が電極２８上に凝結する場合もある。例えば、間隔をあけて配置された複数の（例えば、一連の）基板（例えば、ガラス板）の被覆に、前記装置を使用することができ、その際、隣り合った基板の間の間隙４１は、コーティングの間（例えば、間隔をあけて配置された基板が、成膜室内を搬送される間）維持される。これらの間隙４１が電極２８と整列すると（間隔をあけて配置された基板３６が電極２８のそばを通過し搬送される時、繰り返し生じるように）、間隙４１により、電極２８は、第一のプラズマ閉込域６０において化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露される。よって、コーティング処理の間に、ある一定量の異物が電極２８上に形成される場合もあることが分かる。しかしながら、この異物は、電極クリーニング領域１６の働きにより、（完全、または望ましい程度まで）容易に除去できる。
【００３８】
ある好ましい実施形態において、電極２８は有利な円筒形状を有する。このような実施形態では、電極２８上に堆積する不要なコーティングは、電極２８の広い円筒形外面上に広がる。よって、電極２８上に堆積するコーティングは、外面の面積が広いことから、比較的ゆっくりと堆積する。更に、この装置のユニークなデザインや作動方式により、以下述べるように、第二のプラズマ閉込域６６におけるプラズマの働きによる電極２８上の不要な異物の除去が容易になる。
【００３９】
第二の閉込域６６におけるプラズマの働きは、電極２８のクリーニング作用を持つ。図１において、図示されている電極２８は、成膜室１２の電極クリーニング領域１６において、気体雰囲気に曝露されることが分かる。上述のように、第二の磁気装置３２は、第二のプラズマ閉込域６６を、電極２８に近接した領域１６に局在化させる。よって、電極２８は、第二のプラズマ閉込域６６においてプラズマに曝露される。いくつかの実施形態では、このプラズマ中の正に帯電した粒子（例えば、イオン）は、負に帯電した電極２８に引き付けられ、その外面１２３に衝撃を与える（必要であれば、これらの相対的電荷は、逆転させたり、切り替えたりすることができる）。これは、電極２８の外面１２３上に凝結した不要なコーティングをスパッタリングにより除去する作用を有する。このように、第二のプラズマ閉込域６６におけるプラズマにより、電極２８から不要な異物が取り除かれる（除去される）ことから、装置を停止させ、電極２８からコーティングを手動で除去する必要はなく、連続して作動させられることが分かる。
【００４０】
本発明の更なる態様には、スパッタリングにより電極の素材をあまり取り除くことなく、電極から不要なコーティングを除去してくれる電極クリーニング速度（つまり、スパッタリングで電極からコーティングを除去する速度）を選択使用することが含まれる。これは、一定の膜堆積処理の際、不要なコーティングが電極２８上に堆積する速度（つまり、電極コーティング速度）を求め、実質的に等しい電極クリーニング速度（つまり、問題のコーティング物質をスパッタリングにより電極から除去する速度）が得られるクリーニング処理パラメーターを選択することにより行われる。これらのパラメーターで連続的に装置を作動させることにより（例えば、膜の堆積と電極クリーニングの双方を連続的に行うことにより）、電極２８は、実質的にコーティングが過度に堆積していない状態に維持できる一方で、電極２８自体の素材がスパッタリングにより取り除かれないようにすることができる。場合によっては、電極２８の素材がスパッタリングにより除去されるのを確実に防ぐため、薄いコーティングを電極上に残すことが好ましい場合もある。
【００４１】
電極クリーニング処理は、基板コーティング処理中常時連続して行う必要はない。むしろ、ある別の実施形態では、基板コーティング処理が連続的に行われる一方で、電極クリーニング処理は定期的に行われる。例えば、クリーニング処理が行われる度ごとに、電極からコーティング全てが除去されるまで、または電極２８に残るコーティングが所望の厚みになるまで続けるだけでもよい。その後、新たにクリーニング期間が必要になるまで、（例えば、電極クリーニング領域１６を排気することにより）クリーニング処理を停止、または実質的に停止させることができる。これら別の実施形態では、電極クリーニング処理を停止させていても、基板コーティング処理を連続して行うことができ好都合である。例えば、電極クリーニング処理は、所望の時間行うことができ、その所望の時間は、電極から問題のコーティング材を所望量除去する（例えば、完全に除去するか、あるいは所望の厚みを残して除去する）所定の処理に対して決められる（例えば、前もって決められている）。
【００４２】
本発明のある実施形態は、電極部２６を提供する。これらの実施形態における電極部２６は、電極２８と二つの磁気装置３２、３４を備えている。図５〜図８を参照すると、電極２８は、第一の磁気装置３４と第二の磁気装置３２が配置されている中空部２７を有する（を囲む）のが好ましいことが分かる。電極２８は回動可能であり、第一の磁気装置３４と第二の磁気装置３２は固定されているのが好ましい。
【００４３】
好ましい電極２８は、円筒状または管状であり、ステンレス、アルミニウム、銅、チタン等の導電性物質、またはその他適度な導電性の物質からなる。引き続き図５〜図８を参照すると、好ましい電極２８は、円筒状または管状の壁１２２を有することが分かる。例えば、電極２８は、導電性物質の細長い管を備えていても良い。場合によって、電極は、円筒状スパッタリングターゲット用の従来のバッキングチューブを備えている。このような場合、バッキングチューブは、スパッタリング可能なターゲット材から成る外層を持たない（つまり、備えていない）。むしろ、電極２８の外面１２３は、バッキングチューブ１２２自体、または、いくつかの実施形態において設けられているように、低スパッター速度物質（後述）層１７７によって輪郭が示されている。図中、円筒状の電極２８が描かれているが、電極２８には他の様々な形状を採用することが出来る。
【００４４】
恐らく、図５Bおよび図６を参照すると最も分かりやすいであろうが、ある好ましい実施形態において、第一の磁気装置３４と第二の磁気装置３２は、略対向した形態で配置されている。例えば、第一の磁気装置３４は、上向きに配置され、第二の磁気装置３２は、下向きに配置される。しかしながら、これは決して必要条件ではない。第一の磁気装置３４は、基板コーティング領域１４に向かって配置され、第二の磁気装置３２は、電極クリーニング領域１６に向かって配置されているのが好ましい。これら二つの領域１４、１６は、図示した成膜室１２内の電極２８の両側（例えば、それぞれ、電極の上側と下側）にある。このように、成膜室１２内の第一の磁気装置３４と第二の磁気装置３２は、一般に対向している。しかしながら、代わりに、第一の磁気装置３４と第二の磁気装置３２が、それぞれ、コーティング領域１４とクリーニング領域１６に面する場合、略対向していないように、成膜室１２を構成することもできる。
【００４５】
次に図１および図５〜図８を参照する。磁気装置３２、３４はそれぞれ、適切なタイプの磁石または磁石集合体であればいかなるものでもよい。各磁気装置は、閉じられた磁気トラップ（ｃｌｏｓｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｔｒａｐ）を発生させるのに適しているのが好ましい。例えば、磁気装置３２、３４はそれぞれ、いわる「２対１方式（２−ｔｏ−１  ｓｃｈｅｍｅ）」に設定することができる。よって、各磁気装置に、二つのＮ極がある場合、一つのＳ極がその二つのＮ極の間に位置するのが好ましい。同様に、各磁気装置に、二つのＳ極がある場合、一つのＮ極がその二つのＳ極の間に位置するのが好ましい。場合によって、各磁気装置は、細長い磁石列を有する。例えば、各磁気装置は、実質的に電極２８の全長に渡って複数列に配置された数多くの磁極を備えていてもよい。更に詳しくは、ある一定の列の極が全て同じ極性であり、複数列の極性が交互になっていてもよい。例えば、三列が、それぞれＮ−Ｓ−Ｎ極性、又はＳ−Ｎ−Ｓ極性を有するものであってもよい。磁気装置３４の一つがコーティング領域１４に向かって（例えば、上向きに）配置され、もう一方３２がクリーニング領域１６に向かって（例えば、下向きに）配置されているとすれば、必要に応じて、各磁気装置３２、３４は、従来の円筒状マグネトロンスパッタリング用の磁石集合体を備えていてもよい。
【００４６】
図１を参照すると、各磁気装置が、成膜室１２内に磁束線６１を発生させることが分かる。第一の磁気装置３４が、基板コーティング領域１４に延びる磁束線６１を発生させ、第二の磁気装置３２が、電極クリーニング領域１６に延びる磁束線６１を発生させるのが好ましい。各磁気装置からの磁束線６１は、極から極に延びるのが好ましい。
【００４７】
第一の磁気装置３４からの磁束線６１は、電極２８内部から、電極２８の壁１２２を通過し、そして、基板３６（膜の堆積中）を通過して延び、被覆される基板表面６２（電極２８から離れる方向に配向されているのが好ましい）上で閉じるのが好ましい。このように、第一の磁気装置３４は、第一のプラズマ閉込域６０の空間範囲を限定する、閉じられた磁気トラップ（表面６２で閉じるのが好ましい）を発生させるのが好ましい。よって、上記のように、膜の堆積に必要とされる条件（例えば、プラズマの前駆ガスへの作用）は、電極２８に近接した、基板走行路（基板支持部３８により定められる）の所望の部分の周辺に局在化される。
【００４８】
ある実施形態において、第一の磁気装置３４は、基板支持部３８上に位置する所望の基板３６（例えば、ガラス板）の表面６２の上方に、所定の距離だけ磁束線６１を放出するのに充分な強度を有するものである。ある実施形態において、第一の磁気装置３４は、基板３６の表面６２の上方に、約３／４インチ以上、より好ましくは約１インチ以上、あるいは最適には約２インチ以上磁束線６１を放出するのに充分な強度を有するものである。
【００４９】
第二の磁気装置３２からの磁束線６１は、電極２８内部から、電極２８の壁１２２を通過し、そして、電極クリーニング領域１６に延び、電極２８の外面１２３上で閉じるのが好ましい。このように、第二の磁気装置３２は、第二のプラズマ閉込域６６の空間範囲を限定する、閉じられた磁気トラップを発生させるのが好ましい。電極２８の外面１２３は、第二のプラズマ閉込域６６のプラズマ放電に曝露されるのが好ましく、電極２８の外面１２３上の不要なコーティングは、第二のプラズマ閉込域６６におけるプラズマからのイオン衝撃により除去される（スパッタリングにより除去される）。ある実施形態において、第二の気体雰囲気（つまり、電極クリーニング領域１６の気体雰囲気）は、第二のプラズマ閉込域６６において、（表面にコーティングを形成するように）分解および／または化学反応する気体を実質的に含まない。例えば、第二の気体雰囲気は、本質的に不活性ガスから成っていてもよい。
【００５０】
ある実施形態では、上方磁気装置３４（例えば、基板位置に向かって上向きに配置）と、下方磁気装置３２（例えば、基板位置から離れる方向に向かって下向きに配置）とが設けられることが分かる。場合によっては、上方磁気装置３４は、下方磁気装置３２よりも幅が狭い。すなわち、上方磁気装置３４は、下方磁気装置３２よりも狭い磁気トラップを発生させるようになっていてもよい。これにより、第一のプラズマ閉込域６６は、第二のプラズマ閉込域６０よりも幅（例えば、図１に見られるように、左右方向の寸法）が狭くなる。第一の磁気装置３４及び第二の磁気装置３２の相対的な幅は、コーティング速度とクリーニング速度の所望のバランスが得られるように調整できる。幅の狭い磁気装置３４を用いると、特に優れた膜品質を得られる場合もある。
【００５１】
磁気装置３２、３４は、様々な方法で、電極２８内部２７に装着することができる。各磁気装置（及びその磁極面）は、電極２８内面１２１の出来る限り近くに位置するのが好ましい。図５Ｂおよび図６は、磁気装置３２、３４の適切な一装着方法を示している。図示している磁気装置３２、３４は、電極の中空部２７内に軸方向に延設され、固定された細長い支持部材３３により支持されている。図５Ｂおよび図６において、各磁気装置は、ブラケット３１により支持部材３３に取り付けられている。この種の支持部材３３に、磁気装置３２、３４を取り付けるには、他の様々な手段を使うことができる。
【００５２】
図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃに示した一以上の装着装置を用いて、電極２８内部２７に磁気装置３２、３４を装着することができる。磁気装置３２、３４は、実質的に電極２８の全長に渡って延設されているため、各磁気装置は、その長さ方向に沿って一定の間隔をあけた位置で支持部材３３に取り付けられる。図７Ａを参照すると、磁気装置３２は、剛性板３９とストラップ３７を備えたブラケットにより、支持部材３３に取り付けられている。図７Ａにおいて、図示している第二の磁気装置３２は、下向きに配置され、Ｓ−Ｎ−Ｓの極性配列になっている。図７Ｂを参照すると、第一の磁気装置３４に関して、同様の一般的な取り付け方が示されている。図７Ｂにおいて、図示されている第一の磁気装置３４は、上向きに配置され、その極性は、Ｓ−Ｎ−Ｓ配列になっている。図７Ａおよび図７Ｂの実施形態において、代わりにＮ−Ｓ−Ｎの極性配列を採用することもできる。
【００５３】
一以上のローラ支持体を第二の磁気装置３２に設けるのが（特に、長い電極２８にとって）好ましい。図７Ｃは、磁気装置３２の対向した側面からそれぞれ延設された二つのブラケット９５を有するローラ支持体を示している。ローラ９７は、各ブラケット９５の端部に取り付けられている（軸受けされている）。ローラ９７は、電極２８の回動中、電極の内部表面１２１上で動くようになっている。
【００５４】
このように、電極の内部には、二つの磁石集合体があるのが好ましい。しかしながら、これは、絶対に必要とされるものではない。例えば、他の実施形態において、一つの磁石集合体を設けることもできる。例として、基板コーティング領域１４に第一のプラズマ閉込域６６を形成し、電極クリーニング領域１６に第二のプラズマ閉込域６０を形成するのに適した一つの磁石集合体の形態で、第一および第二の磁気装置の実施形態とするのは適切である。当業者は、この種の様々なデザインを利用しようと考えるかもしれない。
【００５５】
ある実施形態では、電極内で冷却剤（例えば、水）を循環させる。電極２８の温度は、作動中上昇しやすい。よって、電極２８を冷却し（例えば、水、又は他の冷却流体で）、所望の電極温度を維持するのが望ましい。配管（例えば、冷却液の供給源から延設されている）を、電極２８内部２７に設けることができる。そのような配管は、非導電性物質で形成するのが望ましい。図５〜図７の実施形態では、支持部材３３自体が、冷却流体を運ぶことができる（例えば、水は、支持部材３３の中空部３５を通して循環させることができる）。必要であれば、冷却線を磁気装置３２、３４に接して取り付けることもできる。例えば、図６の取り付け方法では、ブラケット３１と磁気装置の間、例えば、領域３７に、冷却線（図示なし）を設けることができる。
【００５６】
上述のように、オプションとして、低スパッター速度物質からなる外層１７７を電極２８に設けることもできる。例えば、電極２８は、低スパッター速度物質からなる外層１７７を支持するバッキングチューブ１２２を備えていてもよい。場合によっては、単に、低スパッター速度物質からなる薄い外部被膜を電極に設ける。図６を参照すると、電極２８は、低スパッター速度物質からなる外層１７７を有する。この種の実施形態では、電極２８の外面１２３は、低スパッター速度物質１７７によって輪郭が示されている。低スパッター速度物質からなるオプションの外層１７７を設け、電極クリーニング処理の際に、スパッタリングにより電極２８自体が過度に除去されないように徹底することもできる。あらゆる低スパッター速度物質を使用することができる。炭素は、好ましい低スパッター速度物質である。従って、ある好ましい実施形態において、外層１７７は炭素を含む。当業者は、他の低スパッター速度物質の利用を考えるかもしれない。別の実施形態においては、電極２８自体（例えば、バッキングチューブ１２２）が、低スパッター速度物質から成っている。
【００５７】
電極２８は、成膜室１２内に配置され、第一の支持部９０とオプションの第二の支持部９０により定位置に保持するのが好ましい。また、電極２８は、電極２８の一端で、単一の片持ち支持部（図示なし）により定位置に保持することもできる。当業者は、電極２８を成膜室１２内に取り付けるために、様々な手段が使えることを理解するであろう。
【００５８】
このように、電極２８は成膜室１２内（または部分的に成膜室１２内）に配置される。電極２８は、成膜室１２内に回動可能に取り付けるのが好ましい。例えば、電極２８は、その縦軸７２を中心として回転するように取り付けることができる。これは、スパッタリング室に、円筒状スパッタリングターゲットを回動可能に取り付けるのと同様の周知の方法（例えば、既知の端受けを使用）で、電極２８を回動可能に取り付けることにより達成できる。当業者は、そのような取り付け方法に精通しているであろう。
【００５９】
よって、電極部２６が、電極２８を回動させるための手段を有するのが好ましいことが分かる。例として、電極部２６は、例えば、支持部として機能するブラケットまたはハウジング構造９０により電極２８に接続されたモーター装置３０を備えることができる。これは、恐らく図２を参照すると最も分かりやすいであろう。支持部９０（従来の円筒状スパッタリングターゲット用端受けであってもよい）は、電極２８が作動可能に隣接することのできるモーター装置（好ましくは、電極２８の連続回転を維持するのに適したもの）を備えていてもよい。恐らく図３を参照すると最も分かりやすいであろうが、モーター装置は、モーター源７６、電源７８、および制御装置８０を備えているのが好ましい。モーター装置３０は、電極２８をできるだけ効率的に使用するように構成および／またはプログラムすることもできる。例えば、モーター装置３０は、コーティング速度とクリーニング速度の所望のバランスが得られる所定の回転速度にするようプログラムおよび／または構成することもできる。更に、電極２８の寿命とクリーニング処理を最適化するのが望ましい場合もあり、モーター装置３０は、電極２８の回転速度を変化させるようにすることもできる（構成および／またはプログラムすることもできる）。一つ以上の電源を用いて、モーター源７６、導体／陽極５６、および電極２８に電力を供給することができる。
【００６０】
図２の実施形態を参照すると、少なくとも一つの支持部９０が、電極２８を回動させるためのモーター７４を備えている（または、作動可能に接続されている）のが好ましいことが分かる。モーター７４は、電気モーター、プログラマブル・ステッパーモーター等であってもよい。図２において、電極２８は、モーター７４が電極２８をその縦軸７２を中心として回動させるように支持部９０に取り付けられている。そのようなモーター７４を備えた支持部９０（又は、「端受」）は、現行技術において周知である（例えば、従来の円筒状スパッタリングターゲット用の端受は、この電極２８を回動可能に取り付けるのに適している）。
【００６１】
図３の特定の実施形態において、モーター装置３０は、一以上のプーリ８２と、一以上の歯付きベルト８４とを備えたモーター源７６（電源７８および制御装置８０と共働して作動可能）を有する。プーリ８２とベルト８４は、モーター源７６を作動させると、そのモーター源が電極２８を回転運動させる（つまり、電極２８を、その縦軸７２を中心にして回転させる）ように、電極部２６に作動可能に接続されている。
【００６２】
別の特定の実施形態（図示なし）において、電極部２６は、電極２８から長手方向に延設され、ピボット軸受で支持され、すり接点で電圧源と接続されたシャフトを備えている。シャフトは、駆動モーターに接続されており、その速度は、駆動制御手段により制御できる。電極２８を回動可能に取り付けるには、その他数多くの方法を採用することができる。
【００６３】
成膜室１２には、単一の電極部２６が図示されている。しかしながら、必要であれば、二つ以上の電極部２６を一つの成膜室１２内に設けることもできる。この種の実施形態は、格別な長所を有することが期待される。よって、本発明のある実施形態は、上記タイプの電極部２６を少なくとも二つ設けた成膜室を提供する。
【００６４】
ある好ましい実施形態において、成膜室１２は、基板コーティング領域１４と電極クリーニング領域１６の間に仕切りを備えている。この仕切りは、成膜室１２のコーティング領域１４とクリーニング領域１６とを分離し、異なる気体雰囲気がこれらの領域に保持されるのが好ましい。成膜室１２のコーティング領域１４とクリーニング領域１６はそれぞれ、別個の真空ポンプと別個のガス供給ラインに接続され、加圧状態（つまり、全圧および分圧）が個別にモニターされることにより、成膜室１２の領域１４、１６各々が独立して制御される雰囲気であるのが好ましい。
【００６５】
仕切りは、各種様々な形態で設けることができる。例えば、仕切りは単一壁の形態を取ることもできる。この種の一実施形態を、図１に示しており、図示している単一壁の仕切りは、コーティング領域１４とクリーニング領域１６のそれぞれの雰囲気を分離する隔壁（または「部分的仕切り」）１８、２０を備えている。各隔壁１８、２０は、電極２８に隣接した端部１８Ｅ、２０Ｅを有する。電極２８と各隔壁１８、２０の端部１８Ｅ、２０Ｅの間の（または、各隔壁の端部の絶縁カップ等と電極の間の）間隔（または「間隙」）は、かなり小さいのが好ましい（例えば、１インチ未満）。いくつかの実施形態において、この間隔は、現行の処理条件の下で生じる、ダークスペース（ｄａｒｋ  ｓｐａｃｅ）の間隔を越えない（例えば、より短い）。プラズマ物理学で適切に定義されているように、ダークスペースの間隔は非常に小さいため、このスペースでは化学反応もプラズマ放電も生じ得ない。場合によっては、電極２８と各隔壁１８、２０の端部１８Ｅ、２０Ｅ（または、絶縁カップ等）の間の間隔は、約３ｍｍ未満（例えば、約１ｍｍから約３ｍｍの間）である。また、この間隔は幾分長い場合もある（例えば、約１ｍｍから約２０ｍｍの間）。
【００６６】
図１の実施形態において、仕切りは、オプションの絶縁カップ２２、２４を備えている。これらの絶縁カップ２２、２４は、必須ではないが、設けることにより、第一および第二の雰囲気の分離状態を向上させることができる。例えば、絶縁カップにより、電極２８と各隔壁１８、２０の端部１８Ｅ、２０Ｅの間には、その周辺に更に広範囲に渡る（つまり、電極２８の周辺で更に拡大した）ダークスペースが得られ、このスペースにおいて化学反応やプラズマ放電が生じる可能性を低減させやすい。
【００６７】
部分的仕切り１８、２０は、成膜室１２の壁と同じ金属材料から形成することができる。絶縁カップ２２、２４も、金属材料から形成することができる。しかし、絶縁カップ２２、２４は、作動中に帯電しないように、非導電性材料で形成するのが好ましい場合もある。こうすることにより、プラズマによる絶縁カップ２２、２４への衝撃を最小限にすることができる。
【００６８】
ある実施形態において、仕切りは、中間雰囲気１５の境界をなす、間隔をあけて配置された二つの壁を有する。これらの実施形態においては、各壁が二つの隔壁を有する場合もあることが分かるであろう。更に、中間雰囲気１５に接続された真空ポンプ（図示なし）を設けることもできる。図８は、この種の一実施形態を示しており、仕切りは、間隔をあけて配置された二つの壁を有し、各々が二つの隔壁を備えている。この実施形態における仕切りは、第一の隔壁対１１８、１２０からなる第一の壁と、第二の隔壁対２１８、２２０からなる第二の壁とを有する。第一の隔壁１１８、１２０は、成膜室の壁（図示なし）から電極２８に向かって、略平面状に（例えば、略水平に）延設されている。第二の隔壁２１８、２２０は、成膜室の壁（例えば、床）から離れる方向に略平面状に（例えば、略鉛直に）延設された第一の部分２１８Ａ、２２０Ａと、電極２８に向かって集合するように延設された第二の部分２１８Ａ、２２０Ａとを有する。このように、第二の隔壁はそれぞれ、成膜室の床から上方に向かって延設され、その後電極２８に向かって、ある角度で内側に曲がっている。
【００６９】
仕切りが、間隔をあけて配置された壁を有する実施形態において、これらの壁は各種様々な配置で設けることができる。例えば、必要であれば、間隔をあけて配置された壁は、互いに略平行であってもよい（図示なし）。前述のように、中間雰囲気１５には、真空ポンプが接続されていてもよい。場合によって、オプションである真空ポンプは、中間雰囲気１５の差動排気に適したものである。これにより、中間雰囲気１５は差動排気され、クリーニング領域１６の雰囲気からコーティング領域１４の雰囲気を更によく分離することができ、またその逆も同様である。
【００７０】
例としての仕切りの実施形態を説明図示しているが、コーティング領域１４およびクリーニング領域１６は、他の様々な方法で分離することができる。例えば、オプションの絶縁カップ２２、２４に、柔軟なパディング等を取り付けることができる。更に、いくつかの実施形態では、コーティング領域１４およびクリーニング領域１６の気体雰囲気は、これら領域１４、１６間に物理的障壁を設けること無く（例えば、異なった雰囲気が、成膜室のコーティング領域およびクリーニング領域で維持されるように、成膜室内の気体の流れを制御することにより）分離されることが期待される。当業者には、コーティング領域１４およびクリーニング領域１６の雰囲気の分離に、その他様々な手段の使用が可能であることが分かるであろう。
【００７１】
成膜室１２は、基板コーティング領域１４と電極クリーニング領域１６の両方にガス５８を供給するのに適したガス供給装置を備えている。ガス供給装置は、コーティング領域１４に前駆ガスを（オプションとして、いくらかの不活性ガスと共に）供給し、クリーニング領域１６にスパッタリングガス（好ましくは、アルゴンや他の希ガス等の不活性スパッタリングガス）を供給するのに適したものが好ましい。例えば、ガス供給装置は、所望の前駆ガスの供給源と、コーティング領域１４に前駆ガスを供給するためのガスライン４８とを備えていてもよい。また、連携して、ガス供給装置は、所望のスパッタリングガスの供給源と、クリーニング領域１６にスパッタリングガスを供給するガスライン５０とを備えていてもよい。場合によって、ガス供給装置は、コーティング領域１４に前駆ガスと不活性ガスの混合物を供給するようになっている。
【００７２】
図１の実施形態において、ガス供給装置は、成膜室１２のコーティング領域１４内に開口しているガス吐出口５２と、成膜室１２のクリーニング領域１６内に開口しているガス吐出口５４とを有する。この実施形態では、ダクト又は配管４８が、ガス供給源（図示なし）から、コーティング領域１４内に開口しているガス吐出口５２まで延設されている。同様に、ダクト又は配管５０が、ガス供給源（図示なし）から、クリーニング領域１６内に開口しているガス吐出口５４まで延設されている。この実施形態においては、導体／陽極５６が、一組のガス吐出口５２、５４それぞれに近接して設けられている。これらの導体／陽極５６は、吐出口５２、５４に充分接近して電荷を供給し、安定したプラズマを維持する。従って、成膜室１２の各領域１４、１６は、電極２８から離れた場所に少なくとも一つの陽極５６を備えているのが好ましいことが分かる。これにより、成膜室１２の各領域１４、１６において、陽極５６と電極２８の間に電界を発生させるのが好ましい。
【００７３】
ある実施形態においては、個別の導体／陽極５６を省略し、ガス供給陽極を設ける。例えば、ガス吐出口５２、５４は、それ自体が陽極としての役割を果たすことができる。ガス供給陽極に関しては、米国特許出願第１０／３７３，７０３号明細書、「陽極ガス供給装置を備えた磁気スパッタリング装置（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ａｎｏｄｉｃ  Ｇａｓ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）」に詳述されており、その全内容を参照し、本明細書に取り入れる。様々な非常に便利なガス供給装置と陽極が、この‘７０３特許出願明細書に記載されており、前記成膜室１２は、これらのガス供給装置や陽極のうちどれでも備えることができる。
【００７４】
このように、成膜室１２は、異なるガスを、コーティング領域１４とクリーニング領域１６に供給するようになっているのが好ましい。更に、成膜室１２の両領域１４、１６には、別個の真空ポンプ（または別個の真空ポンプセット）を設けるのが好ましい。例えば、第一の真空ポンプをコーティング領域１４に作動可能な状態で接続し、第二の真空ポンプをクリーニング領域１６に作動可能な状態で接続することができる。図１の実施形態においては、第一の真空ポンプ（図示なし）は、第一の真空ライン４４によりコーティング領域１４に接続され、第二の真空ポンプ（図示なし）は、第二の真空ライン４６によりクリーニング領域１６に接続されている。成膜室１２の両領域１４、１６に、それぞれのガス供給源と配管を設けることにより、これらの領域１４、１６を、異なった制御環境（例えば、異なった気体雰囲気）にし、維持することができる。
【００７５】
本発明に係る装置は、少なくとも一つの電源７８を備えているのが好ましいことが分かる。本発明のある態様においては、中又は低周波電源／発電機が使用される。一態様において、電源７８は、約３ＫＨｚから約１００ＫＨｚの中〜低周波信号を持つおよそ１００ボルトの直流正電圧を導体／陽極５６に供給し、電極２８は、約３ＫＨｚから約１００ＫＨｚの中〜低周波信号を持つおよそ１００ボルトの直流負電圧を電源７８から受け取る。中〜低周波を使用するのは、負電界の平衡状態が非導電性基板３６（例えば、ガラス）上で強まる場合に生じることのあるプラズマの不安定な状態を防ぐためである。非導電性基板３６に放電させるには、一般的な高周波発電機よりむしろ、中〜低周波発電機を使用するとよい。中および低周波発電機は、高周波発電機よりも、製作が容易であり、尚且つプラズマとのインピーダンス整合も容易である。よって、オプションとして中又は低周波電源を使用することは、本発明の特に有利な一態様である。
【００７６】
成膜室１２自体、様々な適切な構造にすることができる。成膜室１２は、制御環境にすることができる（例えば、二つの分離された制御環境にできるのが望ましい）室内部（二つの分離された領域１４、１６を有するのが望ましい）の境界となる壁（例えば、床１２Ｆ、天井１２Ｃ、および少なくとも一つの側壁１２Ｓ）を有するのが好ましい。成膜室１２の壁は、剛性材料（例えば、金属や、ステンレス等の金属合金）からなるのが好ましい。壁を組み立て、室内部に真空空間を有することのできる室を形成する。よって、成膜室１２は、排気することができ、その内部を制御された低圧気体雰囲気にすることができる。
【００７７】
成膜室１２は、基板を進入させる入口４０と、基板を退出させる出口４２とを備えているのが好ましい。入口４０および／または出口４２は、所望の板状基板（例えば、ガラス板）よりわずかに大きい、狭いスロット状の開口部であってもよい。成膜室の入口や出口は、真空蒸着室に適していれば、いかなる所望のデザインのものでもよい。現行技術において、様々な入口や出口のデザインが周知となっており、従来のあらゆるデザインを使用することができる。
【００７８】
基板支持部は、成膜室１２の基板コーティング領域１４に設けられている（例えば、位置する）のが好ましい。基板支持部は、基板走行路を定め、その所望の部分が電極２８に近接しているのが好ましい。第一の磁気装置３４は、基板走行路の所望の部分の周囲に第一のプラズマ閉込域６０を（例えば、基板コーティング領域１４の気体雰囲気中）発生させるようになっているのが好ましい。これにより、第一の気体雰囲気の前駆ガスが、第一のプラズマ閉込域６０で化学反応および／または分解すると、基板走行路の所望の部分上の基板（特に、基板の所望の表面６２領域）が、化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露され、被覆される。基板走行路の所望の部分が、電極２８に近接している（真上にある）のが好ましいことが分かる。ある好ましい実施形態において、基板３６は、第一の主面６２（その面６２は、電極２８から離れる方向に配向され、第一のプラズマ閉込域６０で化学反応および／または分解しているガスに曝露される間に被覆される）の反対側の第二の主面６４を有し、この第二の主面は、第一のプラズマ閉込域６０に基板が曝露された後も、実質的に被覆されていない。
【００７９】
図１および図８の実施形態において、基板支持部は、距離を置いて配置された複数のローラ３８を有する。ローラ３８は、成膜室１２の基板コーティング領域１４を通過する基板３６の搬送に適している。ローラ３８は、従来のいかなる構造のものでもよい。周囲にケブラー（登録商標）のロープを螺旋状に巻いた円筒状のアルミニウムローラを用いるのが好ましい場合もある。このケブラー（登録商標）は、基板３６が直接接触する表面を提供する。
【００８０】
本発明を実施するに当たって、膜堆積装置を提供する。膜堆積装置は、基板コーティング領域１４および電極クリーニング領域１６を有する成膜室１２と、成膜室１２内に配置され、中空部２７を有する電極２８と、電極２８の中空部２７に配置された第一の磁気装置３４および第二の磁気装置３２とを備えている。基板コーティング領域１４を前駆ガスを含む第一の気体雰囲気にするのが好ましく、電極クリーニング領域１６をスパッタリングガスを含む第二の気体雰囲気にするのが好ましい。いくつかの実施形態においては、陰電荷が電極２８に供給され（例えば、陽電荷が電極５６に供給されるか、または存在する一方で）、第一の磁気装置３４により、第一のプラズマ閉込域６０に保持されるプラズマを第一の気体雰囲気内に発生させ、第二の磁気装置３２により、第二のプラズマ閉込域６６に保持されるプラズマを第二の気体雰囲気内に発生させる。基板コーティング領域１４内の前駆ガスは、第二のプラズマ閉込域６６におけるプラズマの作用により、化学反応および／または分解する。基板３６は、基板コーティング領域１４に配置され、化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露される（例えば、表面６２が曝露される）ことにより、コーティングが基板３６上（例えば、場合によって、表面６２のみ）に形成される。このように、その所望の部分が、電極２８に近接し、第一のプラズマ閉込域６０にある、基板走行路（閉込域６０を通って延設または通過するのが望ましい）を定める基板支持部に沿って基板３６を搬送することにより、基板３６を曝露することができる。例えば、基板３６の上面６２を、第一のプラズマ閉込域６０に曝露することができ、その基板３６の上面６２（いくつかの実施形態においては、表面６４以外）にコーティングが凝結する。この基板コーティング処理の際、不要な異物（例えば、コーティング）が電極２８から取り除かれるように、電極２８を回動させることができる。必要であれば、作動中、連続的に電極２８から異物が取り除かれるように、電極２８を連続的に回動させる（例えば、一定の時計回りまたは反時計回りの方向に）こともできる。前述のように、電極２８は円筒状であってもよく、従って、所望のあらゆる方法で回動させ（例えば、前後に振動させる）、一定の電極クリーニング期間または作業中に、電極２８の所望の周囲領域から異物を除去することができる。
【００８１】
作動中、基板（例えば、略対向した上側主面６２と下側主面６４とを有する板状基板３６）は、ローラ３８上成膜室１２内に搬送される。例えば、基板３６を、ローラ３８上に配置し（例えば、一般に成膜室１２の外にある、基板走行路の搭載部で）、その後、ローラ３８を始動させることにより回転させ、基板３６を、成膜室の入口４０を通過させ、成膜室１２内に進めることができる。ローラ３８は、一般に膜の堆積中は一定速度で動かすが、これは決して必須条件ではない。代表的な基板速度は、毎分約１００インチから毎分約５００インチの範囲内である。必要であれば、膜の堆積中、基板３６をローラ３８上で前後に移動させる（つまり、繰り返し前進させたり後退させたりする）こともできる。しかしながら、殆どの場合、膜が堆積される間、基板３６は成膜室１２内を一定速度で搬送され、基板３６が成膜室１２内を一度通過するだけで被覆されるのが好ましい。基板３６が被覆されると、成膜室出口４２を通り成膜室１２の外に搬送される。
【００８２】
成膜室１２を膜の堆積に使用する前に、事前調整を行うのが好ましい。この事前調整には、真空ポンプ（図示なし）で成膜室１２のコーティング領域１４とクリーニング領域１６を排気し、水分や異物を除去することが含まれていてもよい。この事前調整の後、ガス供給装置により成膜室１２にガス５８を送り込む。例えば、ガス５８は、第一のノズルセット５２を通してコーティング室１４に、第二のノズルセット５４を通してクリーニング室１６に供給（例えば、注入または放出）される。具体的には、前駆ガスがコーティング領域１４に供給され、スパッタリングガスがクリーニング領域１６に供給される。必要であれば、第一の閉込域６０にプラズマを発生させるため、最初の工程で、スパッタリングガスをコーティング領域１４に供給し、膜の堆積を開始したい時、次の工程で、前駆ガスをコーティング領域１４に供給することもできる。作動中、コーティング領域１４に対する適切なガス供給と排気により、この領域１４において所望の全圧が維持される。同様に、クリーニング領域１６に対する適切なガス供給と排気により、この領域１６において所望の全圧が維持される。コーティング領域１４内で維持される全圧は、約０．０２２ミリバール変化してもよく、一方、クリーニング領域１６内で維持される全圧は、約１Ｐａ〜約１５Ｐａの範囲内であればよい。勿論、これらは単なる範囲例にすぎず、各種様々な処理の際の全圧は、必要に応じて変化させることができる。成膜室１２の各領域１４、１６において、電極２８と一つの陽極又は複数の陽極５６の間に電界を発生させる。電界は、電源７８を作動させ陰電荷を電極２８に、陽電荷を陽極５６に供給することにより生じる。電源７８は、約３ＫＨｚから約１００ＫＨｚの中〜低周波信号を持つおよそ１００ボルトの直流正電圧を陽極５６に供給するように作動し、電極２８は、約３ＫＨｚから約１００ＫＨｚの中〜低周波信号を持つおよそ１００ボルトの直流負電圧を電源７８から受け取る。各領域１４、１６における電界は、そこでガスをプラズマに転化する。コーティング領域１４内のプラズマは、第一の磁気装置３４で発生させた磁束線６１により、第一のプラズマ閉込域６０に局在化する。同様に、クリーニング領域１６内のプラズマは、第二の磁気装置３４で発生させた磁束線６１により、第二の閉込域６６に局在化する。
【００８３】
基板３６は、成膜室１２のコーティング領域１４を通り搬送される。いくつかの実施形態では、基板３６が基板走行路の所望の部分に到達すると、基板の上面６２が第一のプラズマ閉込域６０に曝露され、よって、そこにある化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露される。その結果、基板３６のこの面６２にコーティングが凝結する。
【００８４】
前述のように、場合によっては（例えば、間隔をあけて配置された基板を被覆する場合）、隣接した基板３６の間に間隙４１を維持する。よって、電極２８は、時折（例えば、間隙４１が電極２８と並んだ時）、第一のプラズマ閉込域６０の化学反応および／または分解している前駆ガスに曝露される。従って、コーティングが電極２８上にも凝結する場合がある。クリーニング領域１６では、電極２８とプラズマの間に基板がなく、電極２８がこのプラズマに曝露される。よって、いくつかの実施形態では、このプラズマ中の正に帯電した粒子が電極に引き付けられ、その外面１２３に衝撃を与えることで、スパッタリングにより電極２８の外面１２３からコーティングを取り除く。電極２８は、膜の堆積中連続的に回動させることができる。別の様態においては、電極２８から所望の程度コーティングが除去されるまでのみクリーニング処理を行い、その後はクリーニング処理を停止させる。例えば、電極２８から所望の程度確実にコーティングが除去される所定の時間の間、クリーニング処理を続ける。前述のように、更なる様態では、基板コーティング速度が十分であり、電極クリーニング速度が、電極自体の素材がスパッタリングにより過度に除去されることなく電極２８の外面１２３から不要なコーティングを除去するのに十分であるように、成膜室１２のコーティング領域１４およびクリーニング領域１６における磁界を調節する。
【００８５】
一例としての方法では、メタクリル酸メチル（Ｃ５Ｈ８Ｏ２）を、５ｖｏｌ％アルゴンと共に、成膜室１２の基板コーティング領域１４に供給する。例えば、絞り弁を介して６０ｃｃ／秒で基板コーティング領域１４にメタクリル酸メチルとアルゴンを供給し、基板コーティング領域１４を適切に排気することにより、処理圧力を２．２×１０−２ミリバールに維持する。電極クリーニング領域１６には、１００％アルゴンを供給する。例えば、絞り弁を介して電極クリーニング領域１６にアルゴンを供給し、電極クリーニング領域１６を適切に排気することにより、処理圧力を維持する。陽極５６には、約３ＫＨｚから約１００ＫＨｚの中〜低周波信号を持つ直流正電圧を供給し、電極２８には、約３ＫＨｚから約１００ＫＨｚの中〜低周波信号を持つ直流負電圧を供給する。電極の外面１２３の総面積は、約４５０ｃｍ２である。膜の堆積中、電極２８を連続的に回動させる。基板３６は、成膜室１２を通り搬送され、それに伴い、基板３６の上面６２が、プラズマ重合メタクリル酸メチル膜で被覆される。
【００８６】
電極２８は、成膜室１２の基板コーティング領域１４と前記成膜室の電極クリーニング領域１６の両方に突出しているのが好ましい。よって、電極２８の回転中（例えば、連続的に、時計回りまたは反時計回り等、同一方向）、電極２８の外面１２３上の所定の点が、基板コーティング領域１４を通過し、その後電極クリーニング領域１６を通過し、再度基板コーティング領域１４を通過した後、電極クリーニング領域１６を再度通過するといった動きを繰り返すのが好ましい。基板コーティング領域１４と電極クリーニング領域１６の間で、気体が移動しないようにする、または、実質的に移動しないようにするのが好ましい。ある実施形態では、コーティングの間、基板は、所望の距離だけ電極から離して配置する（例えば、約６インチ未満、より好ましくは約４インチ未満、あるいは、更に好ましくは約２インチ未満（例えば、約１インチ以下））。
【００８７】
本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の精神および添付クレームの範囲を逸脱することなく、数々の変更、修正、改良を成し得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、本発明のある実施形態に係る基板上に膜を堆積させる装置の側方断面図である。
【図２】図２は、本発明のある実施形態に係る膜堆積装置用電極部の概略斜視図である。
【図３】図３は、本発明のある実施形態に係る膜堆積装置用電極部の概略斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、円筒状スパッタリングターゲットの斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示した円筒状スパッタリングターゲットの断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明のある実施形態に係る電極部の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示した電極部の断面図である。
【図６】図６は、本発明のある実施形態に係る電極部の断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明のある実施形態に係る電極部の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明のある実施形態に係る電極部の断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明のある実施形態に係る電極部の断面図である。
【図８】図８は、本発明のある実施形態に係る、基板上に膜を堆積させる装置の側方断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１２          成膜室
１２Ｃ        天井
１２Ｆ        床
１２Ｓ        側壁
１４基板コーティング領域
１５中間雰囲気
１６電極クリーニング領域
１８隔壁、部分的仕切り
１８Ｅ隔壁端部
２０隔壁、部分的仕切り
２０Ｅ隔壁端部
２２絶縁カップ
２４絶縁カップ
２６電極部
２７中空部
２８電極
３０モーター装置
３１ブラケット
３２磁気装置
３３支持部
３４磁気装置
３５中空部
３６基板
３７ストラップ
３８ローラ
３９剛性板
４０入口
４１間隙
４２出口
４４第一の真空ライン
４６第二の真空ライン
４８ガスライン、ダクト又は配管
５０ガスライン、ダクト又は配管
５２ガス吐出口、第一のノズルセット
５４ガス吐出口、第二のノズルセット
５６導体／陽極
５８ガス
６０第一のプラズマ閉込域
６１磁束線
６２基板の上面、第一の主面、上側主面
６４第二の主面、下側主面
６６第二のプラズマ閉込域
７２電極の縦軸
７４モーター
７６モーター源
７８電源
８０制御装置
８２プーリ
８４ベルト
９０第一の支持部、第二の支持部、支持部、ハウジング構造
９５ブラケット
９７ローラ
１１８、１２０第一の隔壁対
１２２バッキングチューブ、電極の壁
１２３電極の外面
１７０磁気装置
１７７ 低スパッター物質外層
１８０円筒状ターゲット
１８２バッキングチューブ
１８４ボンディング層
１８５外層、ターゲット材層
１８８中空部
１８９端
２１８、２２０第二の隔壁対
２１８Ａ、２２０Ａ   第一の部分
２１８Ｂ、２２０Ｂ   第二の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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2006521462.tif 000007
【図６】
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【図８】
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【国際調査報告】
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