CN101755071B - 溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种溅射装置，通过抑制能够旋转的圆筒状标靶的轴向端部的局部消耗，使该圆筒状标靶的腐蚀区域均匀化，能够提高其使用寿命。该装置具备分别包括能够旋转的圆筒状标靶(13)和配置在其内侧的磁场发生部件(14)的一对溅射蒸发源(2)，以及将圆筒状标靶(13)作为阴极向其供给放电电力的溅射电源(3)。两圆筒状标靶(13)配置成其中心轴彼此相互平行，各磁场发生部件(14)产生具有穿过圆筒状标靶(13)的表面而相互吸引的磁力线的磁场。

Description

溅射装置

技术领域

本发明涉及一种具备自由旋转地设置的圆筒状标靶的溅射装置，其目的在于提高上述圆筒状标靶的使用寿命。

背景技术

溅射是物理蒸镀法的一种。这种方法包括：在导入真空腔室内的溅射气体(放电气体)中，向电气上作为阴极的标靶供给放电电力；在等离子体氛围中将上述溅射气体分解，并使由此产生的离子与上述标靶的表面碰撞；以及通过这种碰撞从标靶上放出成膜粒子并堆积在基材上，在基材表面上形成覆膜。

近年来，作为成膜粒子的堆积速度高，能够高效率地使用构成溅射蒸发源的标靶的溅射装置，提出了图10所示的具备所谓旋转式磁控管溅射蒸发源31的溅射装置(专利文献1)。这种旋转式磁控管溅射蒸发源31具备圆筒状部件32，圆筒状标靶33，以及磁场发生部件34。

上述圆筒状部件32绕其中心轴自由旋转地设置，上述圆筒状标靶33附设在该圆筒状部件32的外周部。上述磁场发生部件34设置在上述圆筒状部件32的内侧，具有极性互不相同的中央磁铁36和外周磁铁37，以及将其磁连结在一起的磁连结部件38。上述中央磁铁36呈沿着上述圆筒状部件32(以及圆筒状标靶33)的中心轴的方向延伸的直线状，上述外周磁铁37配置成包围在上述中央磁铁36的周围。

这种磁场发生部件34形成贯穿上述圆筒状标靶33而连接上述中央磁铁36和上述外周磁铁37的磁力线，产生由与上述圆筒状标靶33的中心轴方向平行的两条直线部和连接其两端的弧状部构成的所谓跑道状磁场。

根据这种旋转式磁控管溅射蒸发源31，通过放电而产生的电子被关闭在上述跑道状磁场内，如图11所示，在圆筒状标靶33的长度方向上形成跑道状的放电等离子体Pr。这样一来，在上述圆筒状标靶33的表面上形成跑道状的腐蚀区域，成膜粒子从这种腐蚀区域高效率地放出。另外，通过上述圆筒状标靶33与上述圆筒状部件32一起相对于上述跑道状放电等离子体Pr旋转，上述腐蚀区域在该圆筒状标靶33的外周整个面上扩张，从而提高了标靶的使用效率。

但是，在上述的形成跑道状磁场的旋转式磁控管溅射蒸发源31中，如图12所示，具有在圆筒状标靶33的腐蚀区域的端部形成消耗严重的局部消耗部41的问题。其理由是由于在圆筒状标靶33旋转时，跑道状放电等离子体Pr中迂回180°的弧状端部处的等离子体的投影长度加长，因而与直线部相比加剧了腐蚀的缘故。因此，圆筒状标靶33的寿命取决于端部处的局部消耗，存在尽管圆筒状标靶33的中央部尚有能够使用的壁厚也不能够有效地利用的问题。

另外，虽然能够通过在制作圆筒状标靶时增加端部的厚度来实现使用寿命的延长，但这种特殊形状的圆筒状标靶由于制作困难而难以实现。

专利文献1：特公平3-68113号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的在于提供一种溅射装置，通过抑制能够旋转的圆筒状标靶的轴向端部的局部消耗，使该圆筒状标靶的腐蚀区域均匀化，能够提高其使用寿命。

作为实现上述目的的手段，本发明所涉及的第1溅射装置具备一对溅射蒸发源和溅射电源。各溅射蒸发源包括具有中心轴，能够绕其中心轴旋转地配置的圆筒状标靶，以及沿着与该圆筒状标靶的中心轴平行的方向配置的磁场发生部件。各溅射蒸发源的圆筒状标靶被配置成其中心轴彼此相互平行，上述溅射电源将这些圆筒状标靶作为阴极向该圆筒状标靶供给供电电力。两溅射蒸发源的磁场发生部件产生具有穿过各溅射蒸发源的圆筒状标靶的表面而相互吸引的朝向的磁力线的磁场。

这样一来，在构成阴极的圆筒状标靶彼此之间形成的磁场在成膜时约束因溅射气体的分解而产生的电子，在上述磁场区域产生彭宁放电(Penning discharge)。这种彭宁放电在上述磁场的存在区域强烈产生，在其外周部产生伴随着电场的等离子体的漂移，所以在放电的存在区域产生大致均匀的放电等离子体。因此，与现有的溅射装置中产生的磁控管放电不同，由于不存在连接两条线状的等离子体的端部的弧状的等离子体部，所以在通过圆筒状标靶的旋转进行成膜时，成膜粒子能够从与等离子体区域相对应的圆筒状标靶的外周面迅速且均匀地蒸发。这就防止了上述圆筒状标靶的局部消耗，因而提高了圆筒状标靶的利用率以及使用寿命。

而且，本发明所涉及的第2溅射装置具备溅射蒸发源，溅射电源，以及辅助电极结构体。上述溅射蒸发源具有包括中心轴，能够绕其中心轴旋转地配置的圆筒状标靶，以及沿着与该圆筒状标靶的中心轴平行的方向配置的磁场发生部件，上述溅射电源将上述圆筒状标靶作为阴极向该圆筒状标靶供给放电电力。上述辅助电极结构体具有与上述溅射蒸发源的圆筒状标靶平行或基本上平行地配置的辅助电极部件，以及附设在该辅助电极部件上的辅助磁场发生部件，该辅助放出发生部件和设置在上述溅射蒸发源上的辅助磁场发生部件产生穿过上述圆筒状标靶的表面而相互吸引的朝向的磁力线的磁场。

这种第2溅射装置由于具有辅助电极结构体，所以即使在溅射蒸发源为单一的情况下，也能够期待与第1溅射装置同样的效果。上述辅助电极部件可以与上述溅射蒸发源的圆筒状标靶一起作为阴极连接在溅射电源上，或者也可以是电浮动的。

附图说明

图1是本发明第1实施方式所涉及的溅射装置的局部纵向剖视图。

图2是表示上述溅射装置中成膜时的放电区域的圆筒状标靶的主视图。

图3是表示上述溅射装置中圆筒状标靶的消耗状态的同一标靶的剖视图。

图4是本发明第2实施方式所涉及的溅射装置的局部纵向剖视图。

图5是本发明第3实施方式所涉及的溅射装置的局部纵向剖视图。

图6是本发明第4实施方式所涉及的溅射装置的纵向剖视图。

图7是表示本发明第5实施方式所涉及的溅射装置的主要部分的纵向剖视图。

图8是表示本发明第6实施方式所涉及的溅射装置的主要部分的纵向剖视图。

图9是表示本发明第7实施方式所涉及的溅射装置的主要部分的局部剖面俯视图。

图10是用于现有的溅射装置中的旋转式磁控管溅射蒸发源的横向剖视图。

图11是表示现有的溅射装置所涉及的成膜时的放电区域的圆筒状标靶的主视图。

图12是表示现有的溅射装置所涉及的圆筒状标靶的消耗状态的同一标靶的剖视图。

具体实施方式

参照图1-图3对本发明第1实施方式所涉及的溅射装置进行说明。

如图1所示，这种溅射装置具备由导电材料形成的真空腔室1，并列设置在上述真空腔室内1的一对溅射蒸发源2、2，以及向这些溅射蒸发源2、2供给放电电力的溅射电源3。

在这种实施方式中，上述溅射电源3采用直流电源，其负极连接在包含于上述各溅射蒸发源2、2中的后述圆筒状标靶13上，正极连接在上述真空腔室1上。在这种真空腔室1上连接有用于将真空腔室1内维持在规定的气压的减压装置，以及溅射气体(放电气体)供给装置。由于这些结构是公知的，所以省略了其图示。

上述一对溅射蒸发源2、2分别具备圆筒状部件12，圆筒状标靶13，以及磁场发生部件14。

各圆筒状部件12具有中心轴，以能够绕其中心轴自由旋转的方式配置在上述真空腔室1内。各圆筒状标靶13分别以与该圆筒状部件12同心的状态附设在上述各圆筒状部件12的外周部。而且，将其配置成一侧的溅射蒸发源2的圆筒状部件12以及圆筒状标靶13的中心轴与另一侧的溅射蒸发源2的圆筒状部件12以及圆筒状标靶13的中心轴平行或者基本上平行的姿态相互对向。

在上述真空腔室1内配置有成为成膜对象的基材W。这种基材W配置成在从上述圆筒状标靶13、13彼此之间的空间部向与两圆筒状标靶13的排列方向正交的方向离开的位置与该空间部对向。具体地说，在上述真空腔室1内配置省略图示的基材保持器，上述基材W装卸自如地保持在该基材保持器上。

上述磁场发生部件14在该实施方式中是由横截面为方形的棒状磁铁构成的，在上述溅射蒸发源2的圆筒状部件12的内侧以顺延于该圆筒状部件12以及上述圆筒状标靶13的中心轴的姿势设置。这种磁铁发生部件14的长度优选地设定成比该标靶13的长度稍短，以使其长度方向(与圆筒状标靶13的轴向平行的方向)的两端均位于上述圆筒状标靶13的两端的内侧。

上述磁场发生部件14配置成其磁极位于上述圆筒状部件12的径向的两端，上述磁极中一侧的磁极(以下称为“内面侧磁极”)位于上述圆筒状部件12的外周面附近、即圆筒状标靶13的内周面附近。一侧的溅射蒸发源2的磁场发生部件14的内面侧磁极和另一侧的溅射蒸发源2的磁场发生部件14的内面侧磁极具有互为相反的极性。因此，在这些磁场发生部件14、14彼此之间的空间中形成有磁力线穿过圆筒状标靶13、13而相互吸引的磁场。

另外，在这种实施方式中，在上述圆筒状部件12(圆筒状标靶13)的横截面上配置有该磁场发生部件，在将连结上述磁场发生部件14的磁极的直线称为磁极中心线，将连结圆筒状标靶13、13彼此的中心轴的直线称为基准线时，磁场发生部件14、14的磁极中心线与基准线相一致。这样配置的磁场发生部件14如图1所示，形成具有磁力线排列成以上述基准线为中心对称的磁场。

作为构成上述磁场发生部件14的磁铁，虽然优选的是衫钴或铷磁体等残留磁通密度大的磁体，但也可以使用铁氧体磁体或超导磁体等其它种类的磁体或者电磁铁。而且，还可以是将永久磁体与电磁铁的组合等组合了多个磁发生源的磁铁。

以下，对上述溅射装置的成膜方法进行说明。

首先，将真空腔室1内排气，并以0.1-10Pa的压力将Ar等溅射气体导入圆筒状标靶13彼此之间的空间。而且，在相互排列的两根圆筒状标靶13、13上，将其作为阴极从溅射电源3施加负的电压。

上述电压在圆筒状标靶13、13之间产生放电，这种放电对上述溅射气体进行电离而产生电子。这些电子由于受到在圆筒状标靶13、13之间的空间部所形成的磁场约束，以及作为负电极起作用的上述圆筒状标靶13、13的存在而关闭在该电极之间、即标靶13、13之间，产生所谓彭宁放电。

这种彭宁放电如图1所示，由于在上述磁场的存在区域强烈产生，在其外周部产生伴随着电场的等离子体的漂移，所以在磁场的存在区域生成基本上均匀的放电。因此，如图2所示，在产生了彭宁放电的区域形成椭圆形的放电等离子体P，与其对向的圆筒状标靶13的表面被溅射，因这种溅射而从标靶的表面放出的成膜粒子堆积在与圆筒状标靶13、13之间的空间部对向配置的基材W上而形成覆膜。

在这种成膜中，上述圆筒状标靶13的外周表面上与关闭在上述彭宁放电的放电区域中的放电等离子体P对向的包围消耗。但是，如果在上述磁场发生部件14、14的配置关系继续保持，即形成在圆筒状标靶13、13之间的磁场的状态继续保持的状态下，圆筒状标靶13、13与圆筒状部件12一起旋转并进行成膜，则如图3所示，圆筒状标靶13的外周面在放电区域的整个长度上基本上均匀地消耗。

而且，在这种溅射装置中，并不像上述图10-图12所示的现有的溅射装置那样形成磁控管放电所产生的跑道状等离子体。也就是说，由于没有连接沿着圆筒状标靶13的中心轴方向形成的两条直线状等离子体的端部的弧状等离子体部，所以该圆筒状标靶13旋转时不存在局部等离子体照射长的部位。这将防止圆筒状标靶13的端部局部消耗。

如上所述，该实施方式所涉及的溅射装置能够提高标靶材料的利用效率以及使用寿命。

另外，上述溅射装置在成膜方面具有以下的优点。即，由于基材W配置在离开圆筒状标靶13、13彼此之间的放电区域的部分，不会对成膜中的覆膜施加等离子体的强烈照射，所以适于不耐离子冲击等用途。而且，由于基材W不是直接与发生溅射的圆筒状标靶13的表面相对向，所以抑制了由标靶表面反射的离子或在标靶表面生成的负离子强烈照射上述基材W。这样一来，例如能够期待标靶产生的高能离子的恶劣影响成为问题的ITO等透明导电膜等的成膜中覆膜特性的改善。

另外，在现有的旋转式磁控管溅射蒸发源中，随着标靶的消耗，标靶表面的磁场强度的变化增大，而在上述实施方式所涉及的溅射装置中，由于标靶消耗时的磁场强度的变化与磁控管磁场的情况相比不很明显，所以也能够利用壁厚较厚的标靶、即寿命长的标靶。

在上述溅射气体中，除了之前所例示的Ar气体之外，与通常的溅射技术一样，能够采用Ne、Kr、Xe等适当的惰性气体。而且，在进行标靶材料与导入的气体的反应所进行的反应性溅射的情况下，能够与上述溅射气体一起导入O₂、N₂、CH₄、H₂O、NH₃等反应气体，形成由该反应气体与上述标靶材料的化合物构成的覆膜。而且，作为标靶材料，只要是能够作为圆筒状标靶进行制作，并能够进行以往的磁控管溅射放电的材料，则能够适用任何材料。对于以上的溅射气体，反应性溅射，标靶材料，在后述的其它实施方式的溅射装置中也一样。

而且，本发明并不仅限于上述的实施方式那样溅射电源3为直流电源，对两圆筒状标靶13、13外加负电压的装置，能够适用公知的溅射用的各种电源。例如，这种溅射电源可以是对构成阴极的标靶间歇地施加负电压的脉冲直流电源，在间歇地施加负电压的同时在其间外加绝对值较小的正电压的所谓双极脉冲直流电源，或者是作为波形包含正弦波或脉冲波形的高频或中频的交流电源。这些电源均能够在一对圆筒状标靶同时为负电位时产生彭宁放电。

在上述实施方式中，连接在溅射电源3的负极上的一对圆筒状标靶13构成阴极部件，连接在溅射电源3的正极上的真空腔室1构成阳极部件，但上述溅射电源3的正极也可以连接在与真空腔室1不同的其它专用的阳极部件上。关于这种溅射电源及其连接，只要是应使用的电源没有特别说明，在后述的其它实施方式的溅射装置中也一样。

以下，参照图4对本发明第2实施方式所涉及的溅射装置进行说明。第2实施方式在圆筒状标靶彼此之间形成磁力线向基材一侧鼓出的磁场这一点上与上述实施方式1不同。因此，以下以这一点为中心进行说明，对于与第1实施方式所涉及的溅射装置通用的部件赋予通用的附图标记，简化或者省略其说明。

虽然第2实施方式所涉及的各溅射蒸发源2也分别具有圆筒状部件12，圆筒状标靶13，以及磁场发生部件14，但配置在各圆筒状标靶13的内侧的磁场发生部件14在垂直于其圆筒状标靶13的中心轴的平面上相对于连结两圆筒状标靶13、13的中心轴的基准线以及磁场发生部件14的磁极中心线向基材W的设置位置一侧仅倾斜角度θ。

这种倾斜角度优选设置在0°＜θ＜60°、更优选设置在10°≤θ≤45°的范围。在图4中，一侧的磁场发生部件14的倾斜角度θ与另一侧的磁场发生部件14的倾斜角度θ相等，但这些倾斜角度也可以互不相同，只要是至少一侧的磁场发生部件14的倾斜角度θ在上述范围内即可。例如，另一侧的磁场发生部件14的倾斜角度θ为0°也可以。上述第1实施方式相当于双方的磁场发生部件14、14的倾斜角度θ为0°的情况。

具有上述倾斜角度θ的磁场发生部件14、14能够形成连结其一侧的磁场发生部件14的内面侧磁极和另一侧的磁场发生部件14的内面侧磁极的磁力线向基材W一侧鼓出的磁场。这样一来，通过在圆筒状标靶13、13之间偏向基材W一侧的磁场区域形成上述彭宁放电所产生的等离子体P，圆筒状标靶13的消耗位置也偏向于基材W一侧，成膜蒸汽从该位置向法线方向的飞散成为优势，所以成膜粒子偏向于基材W一侧放出。这样一来，相对于基材W的成膜速度提高。

另外，上述磁场发生部件14也并非一定要固定在图4所示的位置上。也可以设成能够绕上述圆筒状标靶13的中心轴移动(即能够旋转)，并且设置成在其任意的位置固定，以使上述倾斜角度θ变化。这样可以通过磁场和等离子体的形态的控制进行成膜速度的调整。

以下，参照图5对本发明第3实施方式所涉及的溅射装置进行说明。在上述第1和第2实施方式中，构成阴极的两个电极部件均是由上述溅射蒸发源2的圆筒状标靶13构成的，但在第3实施例中，省略了其中一侧的溅射蒸发源2，取而代之的是将辅助电极结构体21设置在真空腔室1上，构成另一个阴极。因此，以下以这一点为中心进行说明，对于与上述第1和第2实施方式的溅射装置通用的部件赋予通用的附图标记，简化或者省略其说明。

上述辅助电极结构体21具备辅助电极部件23以及辅助磁场发生部件24。辅助磁场发生部件24呈与溅射蒸发源2的磁场发生部件14同样的形态。即，这种辅助磁场发生部件24由横截面为方形的棒状磁铁构成，以与对方一侧的溅射蒸发源2的圆筒状部件12以及圆筒状标靶13的中心轴平行的姿势设置。而且，该辅助磁场发生部件24配置成在上述圆筒状标靶13的横截面上，相对于穿过该圆筒状标靶13的中心轴并平行于基材W的基准线，溅射蒸发源2的磁场发生部件14的磁极中心线以及辅助磁场发生部件24的磁极中心线均具有倾斜角度θ。

关于上述磁场发生部件14以及辅助磁场发生部件24的倾斜角度θ，与第2实施方式同样，优选设置在至少一个为0°＜θ＜60°、更优选设置在10°≤θ≤45°的范围，但也可以与第1实施方式用样地为θ＝0°。

上述辅助磁场发生部件24具有与对方一侧的溅射蒸发源2的磁场发生部件14的内面侧磁极(也就是说如前所述该溅射蒸发源2的圆筒状部件12的外周面附近、即圆筒状标靶13的内周面附近的磁极)相对向的磁极(以下称为“对向磁极”)，这种对向磁极具有与上述内面侧磁极的极性相反的极性。

上述辅助电极部件23具有方形带板状的横截面，与上述圆筒状标靶13对向配置，附设在上述辅助磁场发生部件24的对向磁极的前侧。

在第3实施方式所涉及的溅射装置中，与上述第2实施方式相同，设置在上述圆筒状标靶13的内侧的磁场发生部件14和设置在上述辅助电极部件23的背面侧的辅助磁场发生部件24在上述辅助电极部件23和上述圆筒状标靶13之间的空间部形成磁力线向基板W一侧鼓出的磁场。因此，通过Ar等溅射气体供给到上述真空腔室1内，并且向圆筒状标靶13以及辅助电极部件23外加负极性的直流电压，在上述磁场的区域产生彭宁放电。而且，圆筒状标靶13的表面因产生在其放电区域的等离子体P而消耗，并且其消耗区域由于该圆筒状标靶13的旋转而均匀化。

外加在上述辅助电极部件23上的电压可以是与外加在上述圆筒状标靶13上的电压相同的水平，但在这种情况下，辅助电极部件23也与该标靶13同等程度地溅射。而如果将相对于辅助电极部件23的外加电压的绝对值设定成低于相对于圆筒状标靶13的外加电压的绝对值，则辅助电极部件23的溅射量能够控制。而且，辅助电极部件23电浮动也是可以的。

以下，参照图6对本发明第4实施方式所涉及的溅射装置进行说明。

第4实施方式所涉及的溅射装置具备第1蒸发源单元5A和第2蒸发源单元5B，各蒸发源单元5A(5B)分别由上述第2实施方式所涉及的一对溅射蒸发源2、2构成。两蒸发源单元5A、5B所包含的所有圆筒状标靶13配置成以相同的直线状排列，将成膜面积大的基材W设置成相对于这些圆筒状标靶13与其排列方向以及轴向双方正交的方向对向。

上述溅射电源3采用了具有第1电极和第2电极的交流电源。而且，其第1电极连接在上述第1蒸发源单元5A所包含的两圆筒状标靶13、13上，第2电极连接在上述第2蒸发源单元5B所包含的两圆筒状标靶13、13上。

构成各蒸发源单元5A、5B的一对溅射蒸发源2并不仅限于上述第2实施方式所涉及的溅射蒸发源2，例如也可以是上述第1实施方式所涉及的溅射蒸发源2、2。或者，还可以是通过第3实施方式所涉及的溅射蒸发源2与辅助电极结构体21的组合构成各蒸发源单元5A、5B。

在第4实施方式所涉及的溅射装置中，与所谓双磁控管溅射装置同样，由于是两组电极交互成为正极、负极，所以能够抑制标靶的氧化而引起的中毒等影响。例如，在以Si标靶形成SiO₂这种绝缘性高的覆膜的情况下，能够不产生所谓阳极消失地长时间稳定放电。而且，相对于成膜面积大的大型基材W也能够高效率地进行成膜。

在第1-第4实施方式中，是将一个平板状的基材W设置成与一对溅射蒸发源2、2之间的空间部、或者一个溅射蒸发源2与辅助电极结构图21之间的空间部相对向，但在第1实施方式中，也可以如图1中的双点划线所示，将基材W分别设置在上述空间部的两侧。而且，既可以不将基材W固定在与上述空间部对向的位置上，也可以设置成能够向该空间部的前后移动。这种移动能够提高覆膜的均匀性以及相对于长条的基材的成膜。基材W的移动例如可以通过保持该基板W的基板保持器以能够移动的方式设置在上述真空腔室1中而实现。

图7表示本发明第5实施方式。在这种实施方式所涉及的装置中，采用上述第1实施方式所涉及的一对溅射蒸发源2，进行在由薄膜或片材构成的薄膜状基材WF上的成膜。

在这种装置中，隔着一对溅射蒸发源2在其两侧设有用于运送上述薄膜状基材WF的一对基材运送机构20、20。各基材运送机构20分别具备用于送出上述薄膜状基材WF的送出辊27，用于将上述薄膜状基材WF的中间部分支撑在成膜位置的成膜辊26，以及用于卷取上述薄膜状基材WF的卷取辊28。

上述两成膜辊26、26以相对于一对溅射蒸发源2、2的圆筒状标靶13、13彼此之间的空间部与该圆筒状标靶13、13的中心轴正交的方向对向的方式设置在该空间部的两侧。而且，上述薄膜状基材WF的中间部卷绕在这些成膜辊26的外周面上面对上述空间部一侧的面上。上述各送出辊27根据上述各成膜辊26的旋转而送出薄膜状基材WF的新的部分，上述各卷取辊28根据上述各成膜辊26的旋转而卷取成膜后的薄膜状基材WF。

在这种装置中，上述成膜辊26旋转，将该成膜辊26上的基材WF依次向下游输送，同时进行其基材WF中位于上述成膜辊26上的部分(即与上述空间部相对向的部分)上的溅射成膜。在这种装置中，也可以省略上述基材运送机构20、20中的一个。

图8表示本发明第6实施方式所涉及的溅射装置。这种装置具备第1蒸发源单元5A和第2蒸发源单元5B，以及在这些单元5A、5B之间运送薄膜状基材WF的基材运送机构20。基材运送机构20与上述第5实施方式所涉及的基材运送机构20同样，具备成膜辊26，送出辊27，以及卷取辊28，薄膜状基材WF卷绕在该成膜辊26的外周面上。

上述第1蒸发源单元5A设置在上述成膜辊26的外周面中相对于卷绕在其旋转方向上游一侧的部位上的薄膜状基材WF进行成膜的位置上，同样，上述第2蒸发源单元5B设置在上述成膜辊26的外周面中相对于卷绕在其旋转方向下游一侧的部位上的薄膜状基材WF进行成膜的位置上。各蒸发源单元5A、5B具备上述图4所示的第2实施方式所涉及的一对溅射蒸发源2、2，各蒸发源单元5A、5B配置成使形成在这些溅射蒸发源2之间的磁场的磁力线向接近卷绕在上述成膜辊26上的薄膜状基材WF的一侧鼓出。

在第6实施方式中，也可以是上述成膜辊26旋转，输送薄膜状基材WF，同时两蒸发源单元5A、5B在该薄膜状基材WF上进行成膜。

在这种实施方式中，各蒸发源单元5A、5B的圆筒状标靶13的材质相互之间既可以是相同的也可以是不同的。而且，还可以省略蒸发源单元5A、5B中的一个。如图所示，具备第1蒸发源单元5A以及第2蒸发源单元5B的装置可以由上述第4实施方式所涉及的溅射装置的变形例获得。例如，作为溅射电源采用具有第1电极以及第2电极的交流电源，第1蒸发源单元5A的圆筒状标靶13、13连接在第1电极上，第2蒸发源单元5B的圆筒状标靶13、13连接在第2电极上。

图9表示本发明第7实施方式所涉及的溅射装置。这种装置由于适合于筒状基材WP的成膜，所以具备上述第1实施方式所涉及的一对溅射蒸发源2、2以及旋转台29。这种旋转台29具有圆形的平面形状，上述两溅射蒸发源2、2配置在其旋转中心位置的上方，筒状基材WP分别以直立状态保持在外周部上沿着其圆周方向排列的多个位置上。这种旋转台29一边使各筒状基材WP绕其中心轴自转，一边在上述溅射蒸发源2、2的周围相对于该溅射蒸发源2、2相对位移地公转。

在这种装置中，从上述溅射蒸发源2、2所包含的圆筒状标靶13、13彼此之间的空间部的两侧放出的成膜粒子堆积在于旋转台29上一边公转一边自转的筒状基材WP的外周面上而形成覆膜。因此，同时高效率地进行相对于多个筒状基材WP的外周面的成膜。

这种装置也能够适用于在筒状基材WP以外的基材上成膜。例如，可以在旋转台29上取代上述筒状基材WP而设置筒状的基材保持器，将各种形状的基材保持在该基材保持器上。而且，设置在旋转台29的旋转中心位置的蒸发源单元也可以是第2实施方式或第3实施方式所涉及的装置。

如上所述，本发明提供一种溅射装置，通过抑制能够旋转的圆筒状标靶的轴向端部的局部消耗，使该圆筒状标靶的腐蚀区域均匀化，从而能够提高使用寿命。

具体地说，本发明所涉及的溅射装置具备一对溅射蒸发源以及向该溅射蒸发源供给放电电力的溅射电源。各溅射蒸发源包括具有中心轴、配置成能够绕其中心轴旋转的圆筒状标靶，以及沿着与圆筒状标靶的中心轴平行的方向配置的磁场发生部件，并配置成这些溅射蒸发源的圆筒状标靶的中心轴彼此平行，上述溅射电源将上述各圆筒状标靶作为阴极向该各圆筒状标靶供给放电电力。两溅射蒸发源的磁场发生部件产生具有穿过各溅射蒸发源中圆筒状标靶的表面而相互吸引的朝向的磁力线的磁场。

这样一来，在构成阴极的圆筒状标靶彼此之间形成的磁场在成膜时约束因溅射气体的分解而产生的电子，在上述磁场的区域产生彭宁放电。这种彭宁放电在上述磁场的存在区域强烈产生，在其外周部产生伴随电场的等离子体的漂移，因此，在放电的存在区域产生大致均匀的放电等离子体。因此，与现有的溅射装置中产生的磁控管放电不同，由于不存在连接两条线状等离子体的端部的弧状的离子体部，所以在通过圆筒状标靶的旋转进行成膜时，成膜粒子能够从与等离子体区域相对应的圆筒状标靶的外周面迅速且均匀地蒸发。这就防止了上述圆筒状标靶的局部消耗，提高了圆筒状标靶的利用率以及使用寿命。

另外，这种溅射装置在成膜方面具有如下的优点。由于基材设置在离开放电区域的位置上，不会对成膜中的覆膜施加等离子体的强烈照射，所以能够避免离子冲击等。而且，也抑制了由标靶表面反射的离子或在标靶表面生成的负离子强烈照射基材。另外，在现有的旋转式磁控管溅射蒸发源中，随着标靶的消耗，标靶表面的磁场强度的变化增大，而本发明所涉及的溅射装置中，由于标靶消耗时的磁场强度的变化不明显，所以也能够采用例如厚壁的圆筒状标靶。这就延长了一个标靶能够进行成膜的时间，提高了生产率。

在上述溅射装置中，也可以是至少一侧的溅射蒸发源的磁场发生部件设置成例如形成向基材一侧鼓出的磁力线。另外，该溅射蒸发源的磁场发生部件也可以是能够移动地设置，以使上述磁力线的鼓出度变化。

上述这种磁力线向基材一侧鼓出的磁场能够使等离子体的产生区域从圆筒状标靶之间向基材一侧偏离。在该区域产生的等离子体能够使从圆筒状标靶的表面蒸发的溅射蒸汽偏向于某一方向地放出，能够提高相对于沿着该放出方向配置的基材的成膜速度。另外，如果能够移动地设置上述磁场发生部件，以使上述磁力线的鼓出度变化，则能够通过等离子体发生区域的调整来调整在基材上的成膜速度。

上述溅射装置的溅射电源能够采用直流电源，反复包含电压为零或相反极性的期间的间歇直流电源，或者交流电源。任一种类型的电源均能够在一对圆筒状标靶都为负电位时产生彭宁放电。

上述溅射装置也可以具备由分别具有上述圆筒状标靶和上述磁场发生部件的一对溅射蒸发源构成的第1蒸发源单元，以及由分别具有上述圆筒状标靶和上述磁场发生部件的另一对溅射蒸发源构成的第2蒸发源单元，上述溅射电源为具有第1输出端和第2输出端的交流电源，其第1输出端连接在上述第1蒸发源单元的一对圆筒状标靶上，上述第2输出端连接在上述第2蒸发源单元的一对圆筒状标靶上。这种并有第1蒸发源单元和第2蒸发源单元的装置与所谓双磁控管溅射装置同样能够抑制成膜出氧化物等绝缘性的覆膜时的阳极消失现象。

另外，本发明所涉及的第2溅射装置具备溅射蒸发源，溅射电源，以及辅助电极结构体。上述溅射蒸发源包括具有中心轴、配置成能够绕其中心轴旋转的圆筒状标靶，以及沿着与其圆筒状标靶的中心轴平行的方向配置的磁场发生部件，上述溅射电源将上述圆筒状标靶作为阴极向该圆筒状标靶供给放电电力。上述辅助电极结构体具有与上述溅射蒸发源的圆筒状标靶平行或者基本上平行地对向配置的辅助电极部件，以及附设在该辅助电极部件上的外部辅助磁场发生部件，该辅助磁场发生部件和设置在上述溅射蒸发源上的磁场发生部件产生具有穿过上述圆筒状标靶的表面而相互吸引的磁力线的磁场。

这种第2溅射装置中，上述溅射蒸发源的磁场发生部件和上述辅助磁场发生部件中至少一方的部件也能够设置成使上述磁力线向基材一侧鼓出。另外，该部件也可以能够移动地设置，以使上述磁力线的鼓出度变化。

这种第2溅射装置由于具有辅助电极结构体，所以即使在溅射蒸发源为单一的情况下也能够期待与第1溅射装置同样的效果。上述辅助电极部件可以与上述溅射蒸发源的圆筒状标靶一起作为阴极连接在溅射电极上，或者也可以是电浮动的。

Claims (7)

1.一种溅射装置，在导入真空腔室内的溅射气体中，使从标靶表面溅射蒸发的成膜粒子堆积在基材的表面上而形成覆膜，其特征在于，

具备：一对溅射蒸发源，分别包括具有中心轴、配置成能够绕其中心轴旋转的圆筒状标靶，和设置在该圆筒状标靶的内侧、沿着与上述圆筒状标靶的中心轴平行的方向配置的磁场发生部件；溅射电源，将上述各溅射蒸发源的圆筒状标靶分别作为阴极，向该圆筒状标靶供给放电电力；

上述各溅射蒸发源的圆筒状标靶被配置成相互平行或者基本上平行地对向，上述各磁场发生部件产生具有穿过上述一对圆筒状标靶的表面而相互吸引的朝向的磁力线的磁场；

上述溅射电源在上述圆筒状标靶之间产生彭宁放电。

2.如权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，

上述各溅射蒸发源的磁场发生部件设置成使上述磁力线向基材一侧鼓出。

3.如权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，

上述一对溅射蒸发源中至少一侧的溅射蒸发源的磁场发生部件能够移动地设置，以使上述磁力线的鼓出度变化。

4.如权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，

上述溅射电源为直流电源，重复包含电压为零或者相反极性的期间的间歇直流电源，以及交流电源中的某一种。

5.如权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，

具备：由分别具有上述圆筒状标靶和上述磁场发生部件的一对溅射蒸发源构成的第1蒸发源单元，以及由分别具有上述圆筒状标靶和上述磁场发生部件的另外一对溅射蒸发源构成的第2蒸发源单元，

上述溅射电源为具有第1输出端和第2输出端的交流电源，其第1输出端连接在上述第1蒸发源单元的一对圆筒状标靶上，上述第2输出端连接在上述第2蒸发源单元的一对圆筒状标靶上。

6.一种溅射装置，在导入真空腔室内的溅射气体中，使从标靶表面溅射蒸发的成膜粒子堆积在基材的表面上而形成覆膜，其特征在于，

具备：溅射蒸发源，包括具有中心轴、配置成能够绕其中心轴旋转的圆筒状标靶，和设置在该圆筒状标靶的内侧、沿着与该圆筒状标靶的中心轴平行的方向配置的磁场发生部件；辅助电极结构体，包括与上述溅射蒸发源的圆筒状标靶平行或基本上平行地对向配置的辅助电极部件，和附设在该辅助电极部件上的辅助磁场发生部件；溅射电源，至少将上述溅射蒸发源的圆筒状标靶分别作为阴极，向其供给放电电力；

设置在上述溅射蒸发源上的磁场发生部件和上述辅助磁场发生部件产生具有穿过上述圆筒状标靶的表面而相互吸引的朝向的磁力线的磁场；

上述溅射电源在上述圆筒状标靶之间产生彭宁放电。

7.如权利要求6所述的溅射装置，其特征在于，

上述溅射蒸发源的磁场发生部件和上述辅助磁场发生部件设置成使上述磁力线向基材一侧鼓出。

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