CN109881166B - 溅射阴极、溅射装置和成膜体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及溅射阴极、溅射装置和成膜体的制造方法。溅射阴极具有溅射靶，所述溅射靶具有横截面形状具有相互相对的一对长边部的管状的形状且侵蚀面朝向内侧。使用该溅射阴极，在由溅射靶包围的空间的上方，使具有宽度比溅射靶的长边部窄的成膜区域的被成膜体与溅射靶的一端面平行地且沿与长边部垂直的方向以恒定速度移动，同时进行放电使得产生沿着溅射靶的内表面环绕的等离子体，利用由溅射气体产生的等离子体中的离子使溅射靶的长边部的内表面进行溅射，从而在被成膜体的成膜区域进行成膜。

Description

溅射阴极、溅射装置和成膜体的制造方法

本申请是申请日为2017年1月25日、申请号为201780001627.0的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及溅射阴极、溅射装置和成膜体的制造方法，适合应用于利用溅射法形成薄膜的各种器件的制造。

背景技术

以往，在半导体器件、太阳能电池、液晶显示器、有机电致发光(EL)等各种器件中形成电极的工序中，电极材料的成膜中多使用真空蒸镀装置。但是，对于真空蒸镀法而言，膜厚分布的控制在空间上和时间上都具有难点，因此要求利用溅射法进行电极材料的成膜。

以往，作为溅射装置，已知平行平板磁控管式溅射装置、射频(RF)方式溅射装置、相对靶式溅射装置等。其中，在相对靶式溅射装置中，使由相同的材料制作的两个圆形或正方形或矩形的相同尺寸的靶相互平行地相对，向它们之间的空间中引入溅射气体并进行放电，由此使靶进行溅射，从而进行成膜(例如，参见非专利文献1～3)。认为该相对靶式溅射装置具有下述优点：将等离子体约束在夹在两个靶之间的空间内，能够通过不逊于磁控管式溅射装置中的等离子体约束的高真空、低电压放电来实现溅射粒子的产生，并且通过在等离子体空间中形成磁场而约束等离子体，能够防止被成膜基板的表面的中性反射工艺气体碰撞。

另一方面，已知下述溅射装置，其使用环状溅射靶，使线状或圆筒状的被成膜体沿该环状溅射靶的内部的溅射空间的轴向移动，或者在固定于轴向的状态下进行溅射，由此在被成膜体上进行成膜(参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-256698号公报

专利文献2：日本专利第5102470号公报

非专利文献

非专利文献1：J.Vac.Soc.Jpn.第44卷,第9期,2001,第808-814页

非专利文献2：东京工艺大学工学院学报第30卷第1期(2007)第51-58页

非专利文献3：ULVAC TECHNICAL JOURNAL第64期2006,第18-22页

发明内容

发明所要解决的课题

但是，上述相对靶式溅射装置中，相对的两个靶间的等离子体密度低，存在无法得到充分高的成膜速度的缺点。

另一方面，专利文献1提出的溅射装置中，存在难以在平板状的被成膜体上进行成膜的缺点。

因此，本发明所要解决的课题在于提供能够在平板状、膜状等的被成膜体上以充分高的成膜速度且低碰撞地进行成膜的溅射阴极、溅射装置和成膜体的制造方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明为一种溅射阴极，其特征在于，具有溅射靶，所述溅射靶具有横截面形状具有相互相对的一对长边部的管状的形状且侵蚀面朝向内侧。

另外，本发明为一种溅射装置，其特征在于，

具备溅射阴极和阳极，所述溅射阴极具有溅射靶，所述溅射靶具有横截面形状具有相互相对的一对长边部的管状的形状且侵蚀面朝向内侧，所述阳极以露出上述溅射靶的侵蚀面的方式设置，

在由上述溅射靶包围的空间的上方，使具有宽度比上述溅射靶的上述长边部窄的成膜区域的被成膜体相对于上述溅射靶沿横切上述溅射靶的上述长边部的方向以恒定速度移动，同时进行放电使得产生沿着上述溅射靶的内表面环绕的等离子体，利用由溅射气体产生的等离子体中的离子使上述溅射靶的上述长边部的内表面进行溅射，由此在上述被成膜体的上述成膜区域进行成膜。

另外，本发明为一种成膜体的制造方法，其特征在于，

使用溅射阴极，所述溅射阴极具有溅射靶，所述溅射靶具有横截面形状具有相互相对的一对长边部的管状的形状且侵蚀面朝向内侧，

在由上述溅射靶包围的空间的上方，使具有宽度比上述溅射靶的上述长边部窄的成膜区域的被成膜体相对于上述溅射靶沿横切上述溅射靶的上述长边部的方向以恒定速度移动，同时进行放电使得产生沿着上述溅射靶的内表面环绕的等离子体，利用由溅射气体产生的等离子体中的离子使上述溅射靶的上述长边部的内表面进行溅射，由此在上述被成膜体的上述成膜区域进行成膜。

上述发明中，从在将溅射阴极安装在溅射装置中使用时充分确保朝向溅射靶的上方的空间的溅射粒子的数量、并且防止由在溅射靶的表面附近产生的等离子体产生的光照射到在溅射靶的上方的空间中移动的被成膜体上的观点出发，典型地，溅射靶的相互相对的一对长边部之间的距离优选为50mm以上且150mm以下、更优选为60mm以上且100mm以下、最优选为70mm以上且90mm以下。另外，长边部的长度与溅射靶的一对长边部之间的距离之比典型地为2以上、优选为5以上。该比的上限不特别存在，通常为40以下。

溅射靶的一对长边部典型地是相互平行的，但是并不限定于此，也可以是相互倾斜的。溅射靶的横截面形状典型地是一对长边部相互平行，且具有与这些长边部垂直的相互相对的一对短边部。在这种情况下，溅射靶具有横截面形状为矩形的方管状的形状。溅射靶的横截面形状例如可以包含与长边部平行的方向的两端部向外侧凸起的相互相对的一对曲面部(例如，半圆形部)。具有横截面形状为矩形的方管状的形状的溅射靶典型地包含构成一对长边部的第一平板和第二平板、以及构成与长边部垂直的相互相对的一对短边部的第三平板和第四平板。在这种情况下，可以通过分别制作这些第一平板～第四平板，并将它们配置成方管状而组装溅射靶。构成一对长边部的第一平板和第二平板通常由与进行成膜的材料相同组成的材料构成，但是也可以由相互不同的材料构成。例如，通过由材料A构成第一平板，由材料B构成第二平板，并使来自第一平板的溅射粒子束和来自第二平板的溅射粒子束入射至被成膜体，能够形成包含A和B的薄膜，通过根据需要使用两种以上材料作为材料A、B，能够形成包含多元材料的薄膜。更具体而言，例如，通过由包含单一元素的金属M₁构成第一平板，由包含单一元素的金属M₂构成第二平板，能够形成包含M₁和M₂的二元合金薄膜。这意味着，能够利用溅射装置实现与真空蒸镀法中的二元蒸镀法同样的成膜法。此外，例如可以在被成膜体与溅射靶之间插入能够进出的屏蔽板，由此屏蔽例如来自第二平板的溅射粒子束，使被成膜体移动，同时使来自第一平板的溅射粒子束入射至被成膜体，由此在被成膜体上先形成包含A的薄膜，接着，屏蔽来自第一平板的溅射粒子束，使被成膜体沿反方向移动，同时使来自第二平板的溅射粒子束入射至被成膜体，由此在被成膜体上形成包含B的薄膜。由此，能够在被成膜体上形成包含A的薄膜和形成于其上的包含B的薄膜的两层结构的薄膜。

通常，来自溅射靶的一对长边部以外的部分的溅射粒子束不主动地用于成膜，但是为了防止不期望的元素的混入，典型地，溅射靶的一对长边部以外的部分由与长边部相同种类的材料构成。但是，在将来自溅射靶的一对长边部以外的部分的溅射粒子束主动地用于成膜的情况下，有时溅射靶的一对长边部以外的部分由与一对长边部不同的材料构成。

由于不仅能够在由溅射靶包围的空间的上方从溅射靶提取出溅射粒子束、而且能够在下方从溅射靶提取出溅射粒子束，因此根据需要也可以在由溅射靶包围的空间的下方使另外的被成膜体相对于溅射靶沿横切该溅射靶的长边部的方向以恒定速度移动，同时在该被成膜体的成膜区域进行成膜。

顺便说一下，以往，在以卷对卷(Roll to Roll)方式在膜上进行成膜的溅射装置中，在成膜室内设置成膜辊(也称为主辊)，在与成膜室分离地设置的膜输送室中设置开卷/卷取用的一对辊，将膜从一个辊上开卷，经由成膜辊后利用另一个辊将膜卷取，同时在卷绕于成膜辊上的膜上进行成膜。以往，通常使用的成膜辊由圆筒状的不锈钢板构成，在该圆筒状的不锈钢板的内侧设置直径稍小的圆筒状的不锈钢板，向这些双层设计的不锈钢板之间的空间中通入冷却水，从而能够进行冷却。但是，该成膜辊具有对外侧的圆筒状的不锈钢板的内表面整体施加由冷却水产生的压力的结构，因此存在下述缺点：不仅在真空中变形为啤酒桶形，膜的表面发生弯曲，而且无法顺利地进行膜的输送。

该缺点可以通过使用至少在有效部具有内置有流路的包含铜、铜合金、铝或铝合金的圆筒部的成膜辊作为卷绕以卷对卷方式进行成膜的被成膜体的成膜辊而消除。在此，成膜辊的有效部是指卷绕进行成膜的被成膜体并发生接触的部分。被成膜体只要能够卷绕到成膜辊的有效部即可，基本上可以是任何的被成膜体，没有特别限定，具体而言，例如为膜、薄板、包含纤维的布状物等，材质可以为树脂、金属单质、合金等金属材料(黑色金属材料和有色金属材料)等各种材质。在圆筒部由铜或铜合金构成的情况下，在最重视导热性和加工性时，优选由热导率高且延展性也优良的铜(纯铜)(例如，无氧铜、韧铜、磷脱氧铜等)构成，最优选由无氧铜构成。另一方面，在需要无法由铜得到的特性(例如，高于铜的机械强度)的情况下，圆筒部由铜合金构成。作为铜合金，可以列举例如铜-锡基合金、铜-锌基合金、铜-镍基合金、铜-铝基合金、铜-铍基合金等，从这些之中选择满足圆筒部所要求的特性的合金和组成。另外，在圆筒部由铝或铝合金构成的情况下，在最重视导热性和加工性时，优选由热导率高且延展性也优良的铝(纯铝)构成。另一方面，在需要无法由铝得到的特性(例如，高于铝的机械强度)的情况下，圆筒部由铝合金构成。作为铝合金，可以列举例如铝-铜-镁基合金、铝-锰基合金、铝-硅基合金、铝-镁基合金、铝-镁-硅基合金、铝-锌-镁基合金等，从这些之中选择满足圆筒部所要求的特性的合金和组成。通过如此由铜、铜合金、铝或铝合金构成圆筒部，能够得到至少比不锈钢高的热导率。例如，不锈钢的热导率对于SUS304和SUS316而言为16.7W/(m·K)、对于SUS444而言为26.0W/(m·K)，与此相对，铜的热导率对于无氧铜(C1020)和韧铜(C1100)而言为391W/(m·K)、对于磷脱氧铜(C1220)而言为339W/(m·K)，铜合金的热导率对于作为铜-锌基合金的黄铜1型而言为121W/(m·K)、对于作为铜-镍基合金的铜镍锌合金2型而言为33W/(m·K)、对于作为铜-锡基合金的磷青铜1型而言为84W/(m·K)、对于作为铜-镍基合金的铜-镍-硅合金(科森合金)例如EFTEC23Z而言为210W/(m·K)，铝的热导率对于A1100而言为220W/(m·K)，铝合金的热导率对于作为铝-铜-镁基合金的A2017而言为190W/(m·K)、对于作为铝-锰基合金的A3003而言为190W/(m·K)、对于作为铝-硅基合金的A4032而言为150W/(m·K)、对于作为铝-镁基合金的A5005而言为200W/(m·K)、对于作为铝-镁-硅基合金的A6063而言为220W/(m·K)、对于作为铝-锌-镁基合金的A7075而言为130W/(m·K)，均高于不锈钢。

为了防止在成膜辊的使用中发生损伤或磨损，优选在包含铜、铜合金、铝或铝合金的圆筒部的至少外周面形成包含硬度高于构成该圆筒部的铜、铜合金、铝或铝合金的材料的涂布层。例如，在圆筒部的表面实施硬度高于铜、铜合金、铝或铝合金的材料的镀敷、优选为硬质铬镀敷。选择涂布层或镀层的厚度以使得不损害圆筒部表面的导热性。

在圆筒部内置的流路中使液体、气体等流体流动，根据构成圆筒部的材料的种类等适当决定使何种流体流动。作为流体，可以列举水、油、氟利昂替代物(氢氟烃(HFC))、空气等。圆筒部内置的流路典型地具有具备沿圆筒部的圆周方向以直线状延伸的部分(将圆筒部展开成平面时的直线部)和折回部的以锯齿状弯折的形状。流路的横截面形状没有特别限定，可以根据需要选择，优选具有与圆筒部的中心轴平行的长方形的横截面形状。更详细而言，圆筒部优选例如包含第一平板和第二平板，上述第一平板在一个主面上设置有槽且具有与将圆筒部展开成平面时的平面形状相同的长方形或正方形的平面形状，上述槽包含具有与将圆筒部展开成平面时的流路相同的平面形状的下部槽和具有与该下部槽基本相似的平面形状且比该下部槽大的上部槽，上述第二平板嵌入该第一平板的槽的上部槽中，通过摩擦搅拌接合将第一平板与第二平板的边界部接合，将所得到的具有长方形或正方形的平面形状的平板沿与其一边平行的方向(与将圆筒部展开成平面时的流路的直线部平行的方向或与该直线部垂直的方向)弄圆成圆筒状，将该弄圆后的板的一端与另一端接合而构成上述圆筒部。在将该平板沿与其一边平行的方向弄圆成圆筒状时，通过摩擦搅拌接合将第一平板与第二平板的边界部接合的一侧的表面可以为外侧，也可以为内侧。在将该平板弄圆成圆筒状的加工时，为了防止最终成为流路的下部槽变形而无法得到所设计的横截面形状的流路，可以在该下部槽的内部设置用于支撑嵌入第一平板的槽的上部槽中的第二平板的支柱。由此，在将该平板弄圆成圆筒状时，相对于下部槽对第二平板进行支撑，该支柱对第二平板进行支撑，由此能够防止下部槽发生变形。该支柱设置在下部槽的延伸方向的至少一个位置、典型地设置在多个位置，根据情况例如以线状或点状设置在整个下部槽中，优选以相对于下部槽的宽度足够小的宽度进行设置以使得下部槽的横截面的面积不会太过减少。该支柱可以与第一平板或第二平板一体地设置，也可以与第一平板和第二平板分开制作。摩擦搅拌接合是利用摩擦热和塑性流动的固相接合，其中，使接合工具在旋转的同时插入到材料中，并使接合工具沿着接合线移动，由此利用接合工具与材料之间产生的摩擦热而使材料软化，利用接合工具进行搅拌并接合(例如，参见专利文献2)。利用该摩擦搅拌接合而接合的晶体组织与接合前相比发生细化，因此具有沿着接合线的方向的延伸性提高的特征。因此，通过摩擦搅拌接合将第一平板与第二平板的边界部接合而得到的具有长方形或正方形的平面形状的平板的边界部的方向上的延伸性良好，因此，能够在不产生第一平板与第二平板的边界部的断裂或损伤的情况下容易地进行以使得通过摩擦搅拌接合将第一平板与第二平板的边界部接合的一侧的表面为外侧的方式将该平板沿其边界部的方向弄圆成圆筒状的加工。圆筒部内置的流路并不限于具有具备沿圆筒部的圆周方向以直线状延伸的部分和折回部的以锯齿状弯折的形状，也可以具有例如具备沿与圆筒部的中心轴平行的方向延伸的部分和折回部的以锯齿状弯折的形状。此外，圆筒部内置的流路可以在圆筒部的两端面间与圆筒部的中心轴平行地在圆筒部的圆周方向上例如等间隔地设置多个。这样的流路例如可以通过以下方式形成：将具有与将圆筒部展开成平面时的平面形状相同的长方形或正方形的平面形状的平板沿与其一边平行的方向弄圆成圆筒状，将该弄圆后的板的一端与另一端接合，然后形成从圆筒部的一个端面到另一个端面的通孔。这种情况下的流路的横截面形状没有特别限定，例如在通过枪钻加工形成通孔的情况下为圆形。

典型地，在圆筒部的两端各自设置有圆板以使得封闭该圆筒部，这些圆板具有连通圆筒部的内部与外部的通孔。由此，在将该成膜辊设置在溅射装置的成膜室内并将成膜室内排气成真空时，能够使圆筒部的内外的压力相等，由此能够防止对圆筒部施加外力而发生变形。构成这些圆板的材料根据需要进行选择，例如为不锈钢。为了确保成膜辊的中心轴的周围的重量分布的对称性、从而能够顺利地进行成膜辊的旋转，这些圆板的通孔优选在圆板的中心轴的周围对称地配置。典型地，在各圆板的外侧在成膜辊、即圆筒部的中心轴上安装有旋转轴。流体向圆筒部内置的流路中的供给例如可以如下进行。即，在一个旋转轴的中心轴上设置贯穿该旋转轴和一个圆板的第一通孔，在另一个旋转轴的中心轴上设置贯穿该旋转轴和另一个圆板的第二通孔，在圆筒部的内部与第一通孔连通且具有气密性地固定有第一管道的一端，将该第一管道的另一端与以与流路连通的方式设置在圆筒部内置的流路的一个圆板侧的一端部的孔具有气密性地连接，在圆筒部的内部与第二通孔连通且具有气密性地固定有第二管道的一端，将该第二管道的另一端与以与流路连通的方式设置在圆筒部内置的流路的另一个圆板侧的另一端部的孔具有气密性地连接。然后，从外部由一个旋转轴的第一通孔供给流体，经由第一管道将该流体供给至圆筒部内置的流路的一端部，从该流路的另一端部经由与该另一端部连接的第二管道由另一个旋转轴的第二通孔排出至外部，由此使流体在流路中循环。或者，在一个旋转轴的中心轴上设置贯穿该旋转轴的第三通孔，在另一个旋转轴的中心轴上设置贯穿该旋转轴的第四通孔，在一个圆板的内部设置与第三通孔连通的流路，使该流路与圆筒部内置的流路的一个圆板侧的一端部连通，在另一个圆板的内部设置与第四通孔连通的流路，使该流路与圆筒部内置的流路的另一个圆板侧的另一端部连通。然后，从外部由一个旋转轴的第三通孔供给流体，将该流体经由一个圆板内置的流路供给至圆筒部内置的流路的一端部，从该流路的另一端部经由与该另一端部连接的另一个圆板内置的流路由另一个旋转轴的第四通孔排出至外部，由此使流体在流路中循环。

圆筒部的外径和内径、长度、圆筒部内置的流路的截面形状、截面尺寸、间隔等可以根据成膜辊的使用目的等适当选择。

在使用上述成膜辊的溅射装置中以卷对卷方式在膜上、更通常地在被成膜体上进行成膜时，能够在平坦地保持被成膜体的表面的同时顺利地进行输送，并且能够迅速且准确地控制被成膜体的温度，从而能够良好地进行成膜。

如上所述的卷绕以卷对卷方式进行成膜的被成膜体且至少在有效部具有内置有流路的包含铜、铜合金、铝或铝合金的圆筒部的成膜辊优选可以通过下述两种制造方法容易地制造。

第一种成膜辊的制造方法具有：

将第二平板嵌入第一平板的槽的上部槽中的工序，该第一平板在一个主面上设置有槽且具有与将上述圆筒部展开成平面时的平面形状相同的长方形或正方形的平面形状，该槽包含具有与将上述圆筒部展开成平面时的上述流路相同的平面形状的下部槽和具有与该下部槽基本相似的平面形状且比上述下部槽大的上部槽；

通过摩擦搅拌接合将上述第一平板与上述第二平板的边界部接合的工序；

将通过上述摩擦搅拌接合将上述第一平板与上述第二平板的边界部接合而得到的、包含上述第一平板和上述第二平板的、具有长方形或正方形的平面形状的平板沿与其一边平行的方向弄圆成圆筒状，并将该弄圆后的板的一端与另一端接合的工序。

第二种成膜辊的制造方法具有：

将具有与将上述圆筒部展开成平面时的平面形状相同的平面形状的长方形或正方形的平板沿与其一边平行的方向弄圆成圆筒状，并将该弄圆后的板的一端与另一端接合的工序；

与上述弄圆后的板的中心轴平行地且在上述弄圆后的板的圆周方向的等间隔的多个位置形成从上述弄圆后的板的一个端面到另一个端面的通孔，由此形成上述流路的工序。

第一平板和第二平板使用包含与构成圆筒部的铜、铜合金、铝或铝合金相同的材料的平板。在这些成膜辊的制造方法中，关于上述以外的事项，只要不违反其性质，与上述成膜辊相关联地说明的事项就成立。

发明效果

根据本发明，通过溅射阴极的溅射靶具有横截面形状具有相互相对的一对长边部的管状的形状、即四周被包围的形状且侵蚀面朝向内侧，在溅射装置中安装该溅射阴极并进行放电时，能够在溅射靶的侵蚀面侧产生环绕溅射靶的内表面的等离子体。因此，能够提高等离子体密度，由此能够充分提高成膜速度。另外，由于生成大量等离子体的位置限定于溅射靶的表面附近，因此能够将由于从等离子体发出的光照射到被成膜体上而产生损伤的可能性抑制为最低限度。

另外，特别是在以卷对卷方式进行成膜的溅射装置中，通过使用至少在有效部具有内置有流路的包含铜、铜合金、铝或铝合金的圆筒部的成膜辊作为卷绕进行成膜的被成膜体的成膜辊，由于这些铜、铜合金、铝或铝合金的导热性优良，因此，通过使例如冷却水或温水在圆筒部内置的流路中流动，能够迅速且有效地对圆筒部进行冷却或加热，并且不会发生像上述现有的成膜辊那样在真空中变形成啤酒桶形的问题。因此，在溅射装置中以卷对卷方式在被成膜体上进行成膜时，能够在平坦地保持该被成膜体的表面的同时顺利地进行输送。另外，包含导热性优良的铜、铜合金、铝或铝合金构成的圆筒部的热响应性良好，因此，能够通过在流路中流动的例如冷却水或温水的温度、流量等迅速且准确地控制温度，进而能够迅速且准确地控制卷绕在圆筒部上的被成膜体的温度。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式的溅射装置的纵剖视图。

图2是示出本发明的第一实施方式的溅射装置的溅射阴极的俯视图。

图3是示出本发明的第一实施方式的溅射装置中在溅射靶的表面附近产生了等离子体的状态的纵剖视图。

图4是示出本发明的第一实施方式的溅射装置中在溅射靶的表面附近产生了等离子体的状态的俯视图。

图5是示出利用本发明的第一实施方式的溅射装置在基板上形成薄膜的方法的纵剖视图。

图6是示出利用本发明的第一实施方式的溅射装置在基板上形成薄膜的方法的纵剖视图。

图7是示出利用本发明的第一实施方式的溅射装置在基板上形成薄膜的方法的纵剖视图。

图8是示出利用本发明的第一实施方式的溅射装置在基板上形成薄膜的方法的纵剖视图。

图9是示出作为本发明的第一实施方式的溅射装置的实施例的溅射阴极和阳极的构成的俯视图。

图10是示出本发明的第三实施方式的溅射装置的纵剖视图。

图11是示出利用本发明的第三实施方式的溅射装置在基板上形成薄膜的方法的纵剖视图。

图12是示出利用本发明的第三实施方式的溅射装置在基板上形成薄膜的方法的纵剖视图。

图13是示出利用本发明的第三实施方式的溅射装置在基板上形成薄膜的方法的纵剖视图。

图14是示出利用本发明的第三实施方式的溅射装置在基板上形成薄膜的方法的纵剖视图。

图15是示出本发明的第四实施方式的溅射装置的纵剖视图。

图16是示出本发明的第五实施方式的溅射装置的溅射阴极的俯视图。

图17A是示出本发明的第六实施方式的溅射装置中使用的成膜辊的前视图。

图17B是示出本发明的第六实施方式的溅射装置中使用的成膜辊的左视图。

图17C是示出本发明的第六实施方式的溅射装置中使用的成膜辊的右视图。

图17D是示出本发明的第六实施方式的溅射装置中使用的成膜辊的纵剖视图。

图18A是示出将本发明的第六实施方式的溅射装置中使用的成膜辊的圆筒部展开成平面的状态的俯视图。

图18B是沿图18A的B-B线的剖视图。

图19A是用于说明本发明的第六实施方式的溅射装置中使用的成膜辊的制造方法的俯视图。

图19B是沿图19A的B-B线的剖视图。

图20A是用于说明本发明的第六实施方式的溅射装置中使用的成膜辊的制造方法的俯视图。

图20B是沿图20A的B-B线的剖视图。

图21A是用于说明本发明的第六实施方式的溅射装置中使用的成膜辊的制造方法的俯视图。

图21B是沿图21A的B-B线的剖视图。

图22是示出本发明的第六实施方式的溅射装置的示意图。

图23是示出本发明的第六实施方式的溅射装置的示意图。

附图标记

10、10a、10b、10c、10d溅射靶

20、20a、20b、20c、20d永磁铁

30、30a、30b、30c、30d磁轭

40阳极

50遮光罩

60等离子体

70、70’、80、80’溅射粒子束

90水平屏蔽板

100垂直屏蔽板

S、S’基板

210圆筒部

211流路

211a直线部

211b折回部

220、230圆板

240旋转轴

300膜

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施发明的方式(以下称为“实施方式”)进行说明。

<第一实施方式>

[溅射装置]

图1和图2是示出第一实施方式的溅射装置的纵剖视图和俯视图，示出了设置在溅射装置的真空容器的内部的溅射阴极和阳极附近的构成。图1是沿图2的1-1线的剖视图。

如图1和图2所示，该溅射装置中具有：具有横截面形状为矩形的方管状形状且侵蚀面朝向内侧的溅射靶10、设置在该溅射靶10的外侧的永磁铁20、和设置在该永磁铁20的外侧的磁轭30。由这些溅射靶10、永磁铁20和磁轭30形成了溅射阴极。该溅射阴极通常以电绝缘的状态固定于真空容器。另外，由永磁铁20和磁轭30形成了磁路。永磁铁20的极性如图1所示，但是也可以是各自完全相反的极性。在溅射靶10与永磁铁20之间优选设置冷却用的背衬板，在设置于该背衬板的内部的流路中流动例如冷却水。在由溅射靶10包围的长方体形空间的下端附近以露出溅射靶10的侵蚀面的方式设置有具有L字型截面形状的阳极40。该阳极40通常与接地的真空容器连接。另外，在由溅射靶10包围的长方体形空间的上端附近以露出溅射靶10的侵蚀面的方式设置有具有L字型截面形状的遮光罩50。遮光罩50由导电体、典型地由金属形成。遮光罩50兼作阳极，与阳极40同样地通常与接地的真空容器连接。

如图2所示，将溅射靶10的相互相对的一对长边部之间的距离设为a、将溅射靶10的相互相对的一对短边部之间的距离设为b时，b/a在2以上的范围内选择，通常在40以下的范围内选择。a通常在50mm以上且150mm以下的范围内选择。

该溅射装置中，在由溅射靶10包围的空间的上方，对由省略了图示的规定的输送机构保持的基板S(被成膜体)进行成膜。成膜在使基板S相对于溅射靶10沿横切溅射靶10的长边部的方向以恒定速度移动的同时进行。图1中，作为一例，示出了使基板S沿与溅射靶10的上端面平行且与溅射靶10的长边部垂直的方向以恒定速度移动的情况。与溅射靶10的长边部平行的方向的基板S的成膜区域的宽度选择得比b小，以使得在成膜时容纳于溅射靶10的内侧的相互相对的一对短边部之间。在基板S的整个面上进行成膜的情况下，基板S的成膜区域的宽度与基板S的宽度一致。基板S基本上可以为任意的基板，没有特别限定。基板S可以是在卷对卷工艺中使用的卷绕成卷的长尺寸的膜状基板。

[利用溅射装置的成膜方法]

利用真空泵将真空容器排气成高真空，然后向由溅射靶10包围的空间内引入Ar气作为溅射气体，利用规定的电源在阳极40与溅射阴极之间施加产生等离子体所需要的电压、通常为直流的高电压。通常，将阳极40接地，对溅射阴极施加负的高电压(例如，-400V)。由此，如图3和图4所示，在溅射靶10的表面附近产生沿着该溅射靶10的内表面环绕的等离子体60。

基板S在成膜前位于与由溅射靶10包围的空间的上方充分离开的位置。

利用沿着溅射靶10的内表面环绕的等离子体60中的Ar离子使溅射靶10进行溅射，结果构成溅射靶10的原子从由溅射靶10包围的空间向上方飞出。此时，从溅射靶10的侵蚀面中的等离子体60所到达的附近部分的位置飞出原子，但是从溅射靶10的内侧的短边部的侵蚀面飞出的原子基本上不用于成膜。为此，只要通过以屏蔽溅射靶10的长边方向的两端部的方式在溅射靶10的上方设置水平屏蔽板，使得从溅射靶10的短边部的侵蚀面飞出的原子在成膜时不会到达基板S上即可。或者，也可以通过使溅射靶10的长度方向的宽度b充分大于基板S的宽度而使得从溅射靶10的短边部的侵蚀面飞出的原子在成膜时不会到达基板S上。从溅射靶10飞出的一部分原子被遮光罩50屏蔽，结果从溅射靶10的长边部的侵蚀面得到如图5所示的溅射粒子束70、80。溅射粒子束70、80具有沿溅射靶10的长度方向大致均匀的强度分布。

在得到稳定的溅射粒子束70、80的时刻，使基板S相对于溅射靶10沿横切溅射靶10的长边部的方向以恒定速度移动，同时利用溅射粒子束70、80进行成膜。基板S向着由溅射靶10包围的空间的上方移动时，首先溅射粒子束70入射到基板S而开始成膜。将基板S的前端接近由溅射靶10包围的空间的中央附近的上方的时刻的状态示于图6。在该时刻，溅射粒子束80对于成膜没有贡献。当基板S进一步移动而使得溅射粒子束80入射时，除了溅射粒子束70以外溅射粒子束80也对成膜做出贡献。将基板S移动至由溅射靶10包围的空间的正上方时的状态示于图7。如图7所示，溅射粒子束70、80入射到基板S而进行成膜。如此一边进行成膜，一边使基板S进一步移动。然后，如图8所示，基板S从由溅射靶10包围的空间的上方充分离开，移动至溅射粒子束70、80不再入射至基板S的位置。如此，在基板S上形成薄膜F。

[溅射装置的溅射阴极和阳极的实施例]

如图9所示，由四个板状的溅射靶10a、10b、10c、10d形成溅射靶10，由四个板状或棒状的永磁铁20a、20b、20c、20d形成永磁铁20，由四个板状的磁轭30a、30b、30c、30d形成磁轭30。另外，在溅射靶10a、10b、10c、10d与永磁铁20a、20b、20c、20d之间分别插入背衬板90a、90b、90c、90d。溅射靶10a与溅射靶10c之间的距离为80mm，溅射靶10b与溅射靶10d之间的距离为200mm，溅射靶10a、10b、10c、10d的高度为80mm。

在磁轭30a、30b、30c、30d的外侧设置四个板状的阳极100a、100b、100c、100d。这些阳极100a、100b、100c、100d和阳极40一起与接地的真空容器连接。

如上所述，根据该第一实施方式，通过溅射阴极具备具有横截面形状为矩形的方管状形状且侵蚀面朝向内侧的溅射靶10，能够得到下述的各种优点。即，能够在溅射靶10的侵蚀面侧产生环绕该溅射靶10的内表面的等离子体60。因此，能够提高等离子体60的密度，由此能够充分提高成膜速度。另外，由于生成大量等离子体60的位置被限定于溅射靶10的表面附近，再加上设置了遮光罩50，因此能够将由于从等离子体60发出的光照射至基板S而产生损伤的可能性抑制到最低限度。另外，通过由永磁铁20和磁轭30形成的磁路而产生的磁力线被约束在溅射阴极，不会朝向基板S，因此不存在由于等离子体60或电子射线而损伤基板S的可能性。另外，由于使用由溅射靶10的相互相对的一对长边部得到的溅射粒子束70、80进行成膜，因此能够将基板S被反射溅射中性气体的能量高的粒子碰撞而产生损伤的情况抑制到最低限度。此外，由溅射靶10的相互相对的一对长边部得到的溅射粒子束70、80具有沿与该长边部平行的方向均匀的强度分布，再加上一边使基板S沿横切该长边部的方向、例如与该长边部垂直的方向以恒定速度移动一边进行成膜，因此能够减小形成在基板S上的薄膜F的膜厚的变动，例如能够使膜厚分布为±5％以下。该溅射装置适合应用于例如半导体器件、太阳能电池、液晶显示器、有机EL等各种器件中电极材料的成膜。

<第二实施方式>

[溅射装置]

在该溅射装置中，作为溅射靶10，使用如图9所示包含溅射靶10a、10b、10c、10d的溅射靶。但是，相互相对的长边部的溅射靶10a、10c由相互不同的材料形成。该溅射装置的其它构成与第一实施方式的溅射装置相同。

[利用溅射装置的成膜方法]

与第一实施方式同样地，一边使基板S移动，一边利用溅射粒子束70、80在基板S的成膜区域进行成膜。在这种情况下，由于溅射靶10a、10c由相互不同的材料形成，因此溅射粒子束70的成分原子与溅射粒子束80的成分原子相互不同。因此，形成在基板S上的薄膜F具有溅射粒子束70的成分原子与溅射粒子束80的成分原子混合而成的组成，换言之，大致具有构成溅射靶10a的材料的构成原子与构成溅射靶10c的材料的构成原子混合而成的组成。

根据该第二实施方式，除了与第一实施方式同样的优点之外，还能够得到下述优点：能够进行具有构成溅射靶10a的材料的构成原子与构成溅射靶10c的材料的构成原子混合而成的组成的薄膜F的成膜。因此，例如，利用具有提高薄膜粘附性的功能的钛形成溅射靶10a，利用其它金属形成溅射靶10c，由此能够进行钛与其它金属混合而成的组成的薄膜F的成膜，能够得到对基板S的粘附性优良的薄膜F。

<第三实施方式>

[溅射装置]

图10示出第三实施方式的溅射装置。该溅射装置中，与第二实施方式的溅射装置同样地，作为溅射靶10，使用如图9所示包含溅射靶10a、10b、10c、10d且相互相对的长边部的溅射靶10a、10c由相互不同的材料形成的溅射靶。另外，如图10所示，该溅射装置中，可以在基板S的高度与遮光罩50的高度之间的高度设置由省略了图示的输送机构保持的水平屏蔽板90，以使得屏蔽来自溅射靶10c的溅射粒子束80或者屏蔽来自溅射靶10a的溅射粒子束70。该溅射装置的其它构成与第一实施方式的溅射装置相同。

[利用溅射装置的成膜方法]

例如，首先，为了仅利用溅射粒子束70在基板S上进行薄膜的成膜，使水平屏蔽板90移动至图10的点划线所示的位置。在该时刻，溅射粒子束80被该水平屏蔽板90屏蔽。在该状态下，一边使基板S沿图10中箭头所示的方向移动，一边如图11所示仅利用溅射粒子束70在基板S的成膜区域进行成膜。如图12所示，使基板S移动至从由溅射靶10a、10b、10c、10d包围的空间的上方离开的位置。如此，进行薄膜F₁的成膜。该薄膜F₁包含溅射粒子束70的成分原子，即大致包含构成溅射靶10a的材料的构成原子。接着，使水平屏蔽板90如图10所示沿水平方向移动至屏蔽溅射粒子束70的双点划线所示的位置。在该状态下，一边使基板S沿与图10中箭头所示的方向相反的方向移动，一边如图13所示仅利用溅射粒子束80在基板S的成膜区域进行成膜。如图14所示，使基板S移动至从由溅射靶10a、10b、10c、10d包围的空间的上方离开的位置。如此，在薄膜F₁上进行薄膜F₂的成膜。该薄膜F₂包含溅射粒子束80的成分原子，即大致包含构成溅射靶10c的材料的构成原子。通过上述操作，能够在基板S上进行包含组成相互不同的薄膜F₁和薄膜F₂的双层膜的成膜。

为了使薄膜F₁的构成原子中尽量不含有构成溅射靶10c的材料的构成原子、反之使薄膜F₂的构成原子中尽量不含有构成溅射靶10a的材料的构成原子，例如，可以如图10所示，在溅射靶10a与溅射靶10c之间的空间的中央部插入垂直屏蔽板100，使得构成溅射靶10c的材料的构成原子不会混入到溅射粒子束70中，并且使得构成溅射靶10a的材料的构成原子不会混入到溅射粒子束80中。能够如此插入垂直屏蔽板100是本溅射阴极的特征之一，本溅射阴极中等离子体60在四个板状的溅射靶10a、10b、10c、10d的表面附近环绕，在溅射靶10a与溅射靶10c之间的空间的中央部不形成等离子体60。需要说明的是，也可以使用相对于垂直方向倾斜的屏蔽板代替垂直屏蔽板100。

根据该第三实施方式，除了与第一实施方式同样的优点之外，还能够得到例如下述优点：能够在基板S上进行包含组成相互不同的薄膜F₁和薄膜F₂的双层膜的成膜。因此，例如，利用具有提高薄膜粘附性的功能的钛形成溅射靶10a，利用其它金属形成溅射靶10c，由此能够先进行对基板S的粘附性优良的包含钛的薄膜F₁的成膜，然后在薄膜F₁上进行包含其它金属的薄膜F₂的成膜，从而能够得到对基板S的粘附性优良的包含薄膜F₁和薄膜F₂的双层膜。

<第四实施方式>

[溅射装置]

第四实施方式的溅射装置具有基本上与第一实施方式的溅射装置同样的构成，但是在第一实施方式中，使用在由溅射靶10包围的空间的上方提取的溅射粒子束70、80，一边使基板S移动一边进行成膜，与此相对，在该第四实施方式中，与此同时，如图15所示，使用在由溅射靶10包围的空间的下方从该溅射靶10的相互相对的长边部提取的溅射粒子束70’、80’对另一基板进行成膜。在此，该溅射装置中，例如通过将溅射阴极和阳极40固定在真空容器的侧壁内表面等来确保在由溅射靶10包围的空间的下方进行成膜的空间。

[利用溅射装置的成膜方法]

如图15所示，在由溅射靶10包围的空间的上方提取溅射粒子束70、80，与此同时在由溅射靶10包围的空间的下方提取溅射粒子束70’、80’。然后，在由溅射靶10包围的空间的上方，一边使基板S相对于该溅射靶10沿横切该溅射靶10的长边部的方向移动，一边使用溅射粒子束70、80在基板S上进行成膜，与此同时，在由溅射靶10包围的空间的下方，一边使基板S’相对于该溅射靶10沿横切该溅射靶10的长边部的方向移动，一边使用溅射粒子束70’、80’在该基板S’上进行成膜。即，能够在由溅射靶10包围的空间的上方在基板S上进行成膜的同时在由溅射靶10包围的空间的下方在基板S’上进行成膜。

根据该第四实施方式，除了与第一实施方式同样的优点之外，由于能够同时在两张基板S、S’上进行成膜，因此还具有能够实现生产率的大幅提高的优点。

<第五实施方式>

[溅射装置]

第五实施方式的溅射装置与第一实施方式的溅射装置的不同点在于，使用如图16所示的溅射靶作为溅射靶10。即，如图16所示，溅射靶10包含相互平行地相对的一对长边部和与这些长边部连接的半圆形部。设置在溅射靶10的外侧的永磁铁20和设置在该永磁铁20的外侧的磁轭30也具有与溅射靶10同样的形状。该溅射装置的其它构成与第一实施方式的溅射装置相同。

[利用溅射装置的成膜方法]

利用该溅射装置的成膜方法与第一实施方式相同。

根据该第五实施方式，能够得到与第一实施方式同样的优点。

<第六实施方式>

[溅射装置]

第六实施方式的溅射装置是以卷对卷方式进行成膜的溅射装置，其与第一实施方式的溅射装置的不同点在于，使用图17A、图17B、图17C和图17D所示的成膜辊作为卷绕被成膜体的成膜辊。在此，图17A为前视图、图17B为左视图、图17C为右视图、图17D为纵剖视图。

如图17A、图17B、图17C和图17D所示，该成膜辊具有圆筒部210、以封闭该圆筒部210的方式设置在该圆筒部210的两端的圆板220、230、以及在这些圆板220、230的外侧在该成膜辊、即圆筒部210的中心轴上设置的旋转轴240。

圆筒部210内置有与该圆筒部210的中心轴平行的长方形的横截面形状的流路211。即，在圆筒部210中埋设有流路211。图18A是将该圆筒部210展开成平面的状态的俯视图，图18B是沿图18A的B-B线的剖视图。如图18A和图18B所示，在该例中，将圆筒部210展开成平面时的形状为长方形，流路211交替地设置有与该长方形的长边平行地延伸的直线部211a和相对于该直线部211a垂直地弯折的折回部211b，具有以锯齿状弯折的形状。在流路211的一端设置有作为冷却水等流体的入口的孔212，在另一端设置有作为流体的出口的孔213。圆筒部210包含铜、铜合金、铝或铝合金，优选包含在这些材料之中热导率最高的无氧铜。无氧铜的热导率例如比不锈钢(SUS304)高约23倍。虽然省略了图示，但是在圆筒部210的至少外周面、典型地在外周面和内周面实施硬质铬镀敷。该硬质铬镀层过厚时使圆筒部210的导热性降低，过薄时圆筒部210的表面硬化的效果小，因此，该硬质铬镀层的厚度通常在20μm以上且40μm以下的范围内选择、例如选择为30μm。该硬质铬镀层的硬度例如以维氏硬度计可以为500以上。根据需要对该硬质铬镀层的表面通过研磨而进行平坦化，由此能够使表面粗糙度Ra极小至例如约10nm。

圆板220、230通过螺栓紧固、焊接等固定在圆筒部210的两端面。在圆板220上，在中心轴的周围以90°的间隔设置有合计四个圆形的通孔221～224。同样地，在圆板230上，在与圆板220的通孔221～224对应的位置，在中心轴的周围以90°的间隔设置有合计四个圆形的通孔231～234。这些通孔221～224、231～234用于：在将该成膜辊设置于溅射装置的成膜室内作为成膜辊并将成膜室内排气至真空时消除圆筒部210内外的压力差，由此使得由压力差产生的外力不会施加到圆筒部210和圆板220、230上。这些通孔221～224、231～234的直径可以在能够确保圆板220、230的机械强度的范围内根据需要进行选择。圆板220、230例如由不锈钢等构成。

在固定于圆板220的旋转轴240的中心轴上设置有横截面形状为圆形的通孔241。通孔241包含从旋转轴240的前端至中途深度的直径为d₁的部分241a和作为从中途深度至圆板220的部分的直径比d₁小的直径为d₂的部分241b。在圆板220上，在旋转轴240的中心轴上设置有与该部分241b连通的通孔225。与该通孔225连通且具有气密性地固定有管道251的一端。该管道251的另一端与设置在流路211的圆板220侧的一端部的孔212具有气密性地连接。同样地，在固定于圆板230的旋转轴240的中心轴上设置有横截面形状为圆形的通孔242。通孔242包含从旋转轴240的前端至中途深度的直径为d₁的部分242a和作为从中途深度至圆板230的部分的直径比d₁小的直径为d₂的部分242b。在圆板230上，在旋转轴240的中心轴上设置有与该部分242b连通的通孔235。与该通孔235连通且具有气密性地固定有管道252的一端。该管道252的另一端与设置在流路211的圆板230侧的一端部的孔213具有气密性地连接。作为这些管道250、251，优选使用柔性的金属管、例如波纹管。流体利用省略了图示的流体循环机构例如从固定于圆板220的旋转轴240的通孔241供给，经由管道251从圆筒部210的孔212进入流路211，通过该流路211后从孔213出来，经由管道252从固定于圆板230的旋转轴240的通孔242出去，以该路径进行循环。

该成膜辊的各部的尺寸根据需要进行选择，列举一例，全长为500mm、直径为400mm、圆筒部210的厚度为10mm、流路211的截面为35mm×5mm、流路211的间隔为15mm。

该成膜辊例如可以如下制造。

如图19A和图19B所示，准备具有与图18A和图18B所示的圆筒部210的展开图所示的形状相同的平面形状的长方形的平板260。在此，图19A为俯视图，图19B为沿图19A的B-B线的剖视图。该平板260的厚度与圆筒部210的厚度相同。在该平板260的一个主面上设置有具有带高差的横截面形状的槽261。该槽261的下部槽261a具有与将圆筒部210展开成平面时的流路211相同的平面形状和相同的深度。该槽261的上部槽261b具有与下部槽261a相似且比下部槽261a大一圈的平面形状。在该平板260上，在槽261的下部槽261a的一端部的底部设置有孔212，在另一端部的底部设置有孔213。

接着，如图20A和图20B所示，准备具有与平板260的槽261的上部槽261b相同的平面形状和与上部槽261b的深度相同的厚度的平板270。在此，图20A为俯视图，图20B为沿图20A的B-B线的剖视图。

接着，如图21A和图21B所示，将平板270嵌入平板260的槽261的上部槽261b中。在此，图21A为俯视图，图21B为沿图21A的B-B线的剖视图。

接着，通过摩擦搅拌接合将图21A和图21B所示的平板260与平板270之间的边界部(直线部和折回部)接合。如此，得到在平板260与平板270之间设置有作为流路211的槽261的下部槽261a的长方形的平板280。

接着，将该平板280以进行了摩擦搅拌接合的一侧的表面为外侧的方式沿长度方向弄圆成圆筒状，将该弄圆成圆筒状后的板的一个短边与另一个短边对接，并通过摩擦搅拌接合进行接合。如此，制造内置有由平板260的槽261的下部槽261a形成的流路211的圆筒部210。

然后，将圆板220、230和旋转轴240固定在圆筒部210的两端。

通过以上操作，制造图17A、图17B、图17C和图17D所示的目标成膜辊。

图22和图23示出使用图17A、图17B、图17C和图17D所示的成膜辊的第六实施方式的溅射装置。在此，图22是从与成膜辊平行的方向观察该溅射装置的真空容器的内部的示意图，图23是从与成膜辊垂直的方向观察该溅射装置的真空容器的内部的示意图。

如图22和图23所示，该溅射装置的真空容器290的内部被隔板291上下分隔。真空容器290的内部的隔板291的下侧的空间为成膜室C₁，上侧的空间为膜输送室C₂。在成膜室C₁的内部，水平地设置有图17A、图17B、图17C和图17D所示的成膜辊作为成膜辊R₁。成膜辊R₁的圆筒部210的两端的旋转轴240的两端部从设置在固定于成膜室C₁的两侧壁的支撑板292、293上的圆形的孔和设置在成膜室C₁的两侧壁上的圆形的孔中通过，由这些孔以自由旋转地方式进行支撑。在成膜室C₁的内壁上设置有例如3个溅射阴极K₁、K₂、K₃。其中，溅射阴极K₁隔着绝缘构件294设置在成膜室C₁的底部，与真空容器290电绝缘。溅射阴极K₂、K₃分别隔着绝缘构件294设置在成膜室C₁的相互相对的侧壁上。溅射阴极K₁、K₂、K₃可以具有同样的构成，也可以具有相互不同的构成，但是至少溅射阴极K₁具有与第一实施方式同样的构成。在成膜辊R₁的圆筒部210的周围设置有用于在膜上进行成膜时限制从溅射阴极K₁、K₂、K₃产生并入射至膜的溅射粒子束的屏蔽板295。另一方面，在膜输送室C₂中设置有开卷/卷取用的辊R₂、R₃和输送辊(或导辊)R₄、R₅、R₆、R₇。开卷/卷取用的辊R₂、R₃的轴(图23中仅对辊R₃的轴S₃进行了图示)从设置在固定于成膜室C₁的两侧壁的支撑板292、293上的圆形的孔和设置在成膜室C₁的两侧壁上的圆形的孔中通过，由这些孔以自由旋转地方式进行支撑。输送辊R₄、R₅、R₆、R₇的轴(图23中仅对输送辊R₆、R₇的轴S₆、S₇进行了图示)由设置在支撑板292、293上的圆形的孔以自由旋转的方式进行支撑。而且，膜300由开卷/卷取用的辊R₂、输送辊R₄、R₅、成膜辊R₁、输送辊R₆、R₇和开卷/卷取用的辊R₃进行输送。通过利用固定在辊R₂、R₃的旋转轴S₂、S₃上的省略了图示的旋转机构使这些辊R₂、R₃旋转，能够对膜300进行输送。在这种情况下，通过使辊R₂、R₃沿图22中的逆时针方向旋转，能够使膜300从辊R₂上开卷，经由输送辊R₄、R₅、成膜辊R₁和输送辊R₆、R₇进行输送，并利用辊R₃对膜300进行卷取。相反地，通过使辊R₂、R₃沿图22中的顺时针方向旋转，能够使辊R₃从膜300上开卷，经由输送辊R₇、R₆、成膜辊R₁和输送辊R₅、R₄进行输送，并利用辊R₂对膜300进行卷取。即，膜300能够沿彼此相反的方向进行输送。由此，例如，先使辊R₂、R₃沿图22中的逆时针方向旋转而对膜300进行输送，同时在成膜辊R₁上进行成膜，然后使辊R₂、R₃沿图22中的顺时针方向旋转而沿反方向对膜300进行输送，同时在成膜辊R₁上进行成膜，重复多次上述操作，由此能够在膜300上形成多层薄膜。根据需要，可以将输送辊R₄～R₇中的至少一个辊与成膜辊R₁同样地构成而作为冷却辊使用。由此，能够利用冷却辊对在成膜辊R₁上进行成膜时被加热的膜300在卷取到辊R₂或辊R₃上之前在输送中进行冷却，因此能够防止在膜300的温度高的状态下卷取到辊R₂或辊R₃上后冷却并收缩时膜300彼此摩擦而产生的膜300的损伤的问题的发生。在隔板291上设置有用于使膜300通过的狭缝状的孔291a、291b。

在该溅射装置中，在由溅射靶10包围的空间的上方，一边输送卷绕在成膜辊R₁的圆筒部210上的膜300一边进行成膜。此时，膜300相对于溅射靶10沿横切溅射靶10的长边部的方向进行输送。与溅射靶10的长边部平行的方向的膜300的成膜区域的宽度选择得比b小，以使得在成膜时容纳于溅射靶10的内侧的相互相对的一对短边部之间。在膜300的整个面上进行成膜的情况下，膜300的成膜区域的宽度与膜300的宽度一致。

[利用溅射装置的成膜方法]

虽然也可以使用溅射阴极K₁、K₂、K₃中的两个以上进行成膜，但是在此对仅使用溅射阴极K₁进行成膜的情况进行说明。

通过成膜辊R₁的圆筒部210的流路211使水循环，将圆筒部210的温度设定为在膜300上进行成膜的温度。在流路211中循环的水中根据需要含有作为防冻液的乙二醇等。列举在流路211中循环的水的温度的控制范围的一例，为-10℃～80℃。

利用真空泵将真空容器290排气成高真空，然后向由溅射靶10包围的空间内引入Ar气作为溅射气体，利用规定的电源在阳极40与溅射阴极K₁之间施加产生等离子体所需要的电压、通常为直流的高电压。通常，将阳极40接地，对溅射阴极K₁施加负的高电压(例如，-400V)。由此，如图3和图4所示，在溅射靶10的表面附近产生沿着该溅射靶10的内表面环绕的等离子体60。

利用沿着溅射靶10的内表面环绕的等离子体60中的Ar离子使溅射靶10进行溅射，结果构成溅射靶10的原子从由溅射靶10包围的空间向上方飞出。此时，从溅射靶10的侵蚀面中的等离子体60所到达的附近部分的位置飞出原子，但是从溅射靶10的内侧的短边部的侵蚀面飞出的原子基本上不用于成膜。为此，只要在溅射靶10的上方设置水平屏蔽板以使得屏蔽溅射靶10的长边方向的两端部，由此使从溅射靶10的短边部的侵蚀面飞出的原子在成膜时不会到达膜300即可。或者，也可以通过使溅射靶10的长度方向的宽度b充分大于膜300的宽度而使从溅射靶10的短边部的侵蚀面飞出的原子在成膜时不会到达膜300。从溅射靶10飞出的原子的一部分被遮光罩50屏蔽，结果从溅射靶10的长边部的侵蚀面得到如图5所示的溅射粒子束70、80。溅射粒子束70、80具有沿溅射靶10的长度方向大致均匀的强度分布。

在得到稳定的溅射粒子束70、80的时刻，使膜300的开卷/卷取用的辊R₂、R₃沿图22中的例如逆时针方向旋转，将膜300经由输送辊R₄、R₅、成膜辊R₁和输送辊R₆、R₇以恒定速度进行输送，同时利用溅射粒子束70、80从下方对卷绕在成膜辊R₁上的膜300进行成膜。此时，对膜300施加的张力例如以10～100牛顿(N)为标准控制为恒定的值。

根据该第六实施方式，成膜辊R₁的圆筒部210包含导热性优良的铜、铜合金、铝或铝合金，因此，通过使冷却水或温水等流体在圆筒部210内置的流路211中流动，能够迅速且有效地对卷绕进行成膜的膜300的圆筒部210进行冷却或加热，并且不会发生像上述现有的成膜辊那样在真空中变形成啤酒桶形的问题。因此，在溅射装置中以卷对卷方式在膜300上进行成膜时，能够在平坦地保持膜300的表面的同时顺利地进行输送。另外，包含导热性优良的铜、铜合金、铝或铝合金的圆筒部210的热响应性良好，因此能够通过在流路211中流动的冷却水或温水等流体的温度、流量等迅速且准确地控制温度，进而能够迅速且准确地控制卷绕在圆筒部210上的膜300的温度，从而能够良好地进行在膜300上的成膜。

以上，对本发明的实施方式和实施例具体地进行了说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式和实施例，可以基于本发明的技术构思进行各种变形。

例如，上述实施方式和实施例中列举的数值、材料、结构、形状等只不过是示例，可以根据需要使用与这些示例不同的数值、材料、结构、形状等。

Claims (7)

1.一种溅射阴极，其特征在于，所述溅射阴极具有：

溅射靶，所述溅射靶具有横截面形状具有相互相对的一对长边部的管状的形状、且侵蚀面朝向内侧，并且所述溅射靶的所述长边部的长度与所述一对长边部之间的距离之比为2以上，

永磁铁，所述永磁铁设置在所述溅射靶的外侧，和

磁轭，所述磁轭设置在所述永磁铁的外侧；

由所述永磁铁和所述磁轭形成的磁路以产生在溅射时在所述溅射靶的内表面附近产生沿着该内表面环绕的等离子体的磁力线的方式形成，

所述溅射阴极以在溅射时通过利用所述等离子体中的溅射气体的离子进行溅射而溅射粒子从所述侵蚀面向由所述溅射靶包围的空间的外部飞出的方式构成，

在溅射时被成膜体置于由所述溅射靶包围的空间的外部，使用向由所述溅射靶包围的空间的外部飞出的所述溅射粒子在所述被成膜体上进行成膜。

2.如权利要求1所述的溅射阴极，其特征在于，所述溅射靶的横截面形状具有与相互平行的所述一对长边部垂直的相互相对的一对短边部、或向外侧凸起的相互相对的一对曲面部。

3.如权利要求1或2所述的溅射阴极，其特征在于，所述溅射靶的所述一对长边部之间的距离为50mm以上且150mm以下。

4.如权利要求1或2所述的溅射阴极，其特征在于，所述溅射靶包含构成所述一对长边部的第一平板和第二平板以及构成与所述长边部垂直且相互相对的一对短边部的第三平板和第四平板。

5.如权利要求3所述的溅射阴极，其特征在于，所述溅射靶包含构成所述一对长边部的第一平板和第二平板以及构成与所述长边部垂直且相互相对的一对短边部的第三平板和第四平板。

6.如权利要求4所述的溅射阴极，其特征在于，所述第一平板和所述第二平板包含相互不同的材料。

7.如权利要求5所述的溅射阴极，其特征在于，所述第一平板和所述第二平板包含相互不同的材料。

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