JP2021004392A - Magnetic circuit, rewind-type sputtering device and sputtering method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気回路、巻取り式スパッタ装置、および、スパッタ方法に関する。 The present invention relates to a magnetic circuit, a take-up sputtering apparatus, and a sputtering method.
タッチパネルが備えるタッチセンサー用電極は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）によって形成される。透明導電性酸化物は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。タッチセンサー用電極を形成するためのＩＴＯの薄膜は、例えば巻取り式のスパッタ装置によって形成される。巻取り式のスパッタ装置は、複数のローラーによってシート状の基材を搬送し、かつ、ＩＴＯを主成分とするターゲットのスパッタによって、搬送されている基材の表面にＩＴＯの薄膜を形成する（例えば、特許文献１を参照）。 The touch sensor electrode included in the touch panel is formed of transparent conductive oxide (TCO). The transparent conductive oxide is, for example, indium tin oxide (ITO). The ITO thin film for forming the electrode for the touch sensor is formed by, for example, a take-up type sputtering device. In the take-up type sputtering device, a sheet-shaped base material is conveyed by a plurality of rollers, and a thin film of ITO is formed on the surface of the conveyed base material by sputtering a target containing ITO as a main component (). For example, see Patent Document 1).
ところで、巻取り式のスパッタ装置では、上述したタッチセンサー用電極のように、製造過程において当該スパッタ装置が用いられる物品のコストやターゲットを交換する回数を低減するために、１つのターゲットが有する寿命の延長が望まれる。こうした課題は、ＩＴＯを主成分とするターゲットを備える巻取り式のスパッタ装置に限らず、他の透明導電性酸化物や金属などのＩＴＯ以外の材料を主成分とするターゲットを備える巻取り式のスパッタ装置に共通する。 By the way, in the take-up type sputtering device, the life of one target is reduced in order to reduce the cost of the article in which the sputtering device is used and the number of times the target is exchanged in the manufacturing process, such as the electrode for the touch sensor described above. Is desired to be extended. These issues are not limited to the take-up type sputtering apparatus having a target containing ITO as a main component, but the take-up type having a target containing a material other than ITO such as other transparent conductive oxides and metals as a main component. Common to sputtering equipment.
本発明は、ターゲットの長寿命化を可能にした磁気回路、巻取り式スパッタ装置、および、スパッタ方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a magnetic circuit, a take-up sputtering device, and a sputtering method that enable a long life of a target.
上記課題を解決するための磁気回路は、巻取り式スパッタ装置が備える平板状のターゲットに適用される磁気回路である。前記ターゲットは、シート状の基材を支持するローラーの軸方向に延在し、前記ターゲットの幅の半分が基準幅である。前記磁気回路は、前記ターゲットの前記幅における中央部にて磁極が反転する磁場を形成し、前記磁場において、前記中央部からの距離が、前記ターゲットの幅方向において前記基準幅の２５％以上６５％以下である範囲が平坦領域である。前記平坦領域での前記磁場の磁束密度における均一性が６％以下である。 The magnetic circuit for solving the above problems is a magnetic circuit applied to a flat plate-shaped target included in a take-up sputtering apparatus. The target extends in the axial direction of the roller supporting the sheet-shaped base material, and half the width of the target is the reference width. The magnetic circuit forms a magnetic field in which the magnetic poles are inverted at the central portion of the width of the target, and in the magnetic field, the distance from the central portion is 25% or more of the reference width in the width direction of the target 65. The range of% or less is the flat region. The uniformity of the magnetic flux density of the magnetic field in the flat region is 6% or less.
上記課題を解決するための巻取り式スパッタ装置は、磁気回路と、ターゲットと、を備える。
上記課題を解決するためのスパッタ方法は、巻取り式スパッタ装置において、シート状の基材を支持するローラーの軸方向に延在するターゲットの被スパッタ面上に磁場を形成することを含み、前記ターゲットの幅の半分が基準幅であり、前記磁場は、前記ターゲットの前記幅における中央部にて反転する磁極を有し、前記磁場において、前記ターゲットの前記幅における前記中央部からの距離が、前記ターゲットの幅方向において前記基準幅の２５％以上６５％以下である範囲が平坦領域であり、前記平坦領域での磁場の磁束密度における均一性が６％以下である。
The take-up sputtering apparatus for solving the above problems includes a magnetic circuit and a target.
The sputtering method for solving the above problems includes forming a magnetic field on the surface to be sputtered of the target extending in the axial direction of the roller supporting the sheet-shaped base material in the winding type sputtering apparatus. Half the width of the target is the reference width, the magnetic field has a magnetic pole that reverses at the center of the width of the target, and in the magnetic field, the distance from the center of the width of the target is: The flat region is a range of 25% or more and 65% or less of the reference width in the width direction of the target, and the uniformity of the magnetic flux density of the magnetic field in the flat region is 6% or less.
上記各構成によれば、ターゲットのエロ−ジョンが進むと、ターゲットのなかでエロージョンが進行した領域は、磁気回路が有する磁石に近づく。これにより、ターゲットの表面に形成される磁場の磁束密度が高まることで、薄膜におけるシート抵抗などの膜特性が高まる。一方で、ターゲットにおいてエロ−ジョンが進行した領域では、当該領域から放出されるスパッタ粒子が、他のスパッタ粒子や、ターゲットの表面に衝突しやすく、これによって、スパッタ粒子が基材の表面に到達しにくくなる。そのため、基材に到達する粒子が減ることにより、成膜量が減る結果として、成膜された薄膜のシート抵抗における変動が抑えられる。それゆえに、ターゲットの長寿命化が可能になる。 According to each of the above configurations, as the erosion of the target progresses, the region in the target where the erosion has progressed approaches the magnet of the magnetic circuit. As a result, the magnetic flux density of the magnetic field formed on the surface of the target is increased, so that the film characteristics such as sheet resistance in the thin film are enhanced. On the other hand, in the region where the erosion has progressed in the target, the sputtered particles emitted from the region easily collide with other sputtered particles or the surface of the target, whereby the sputtered particles reach the surface of the base material. It becomes difficult to do. Therefore, as the number of particles reaching the substrate is reduced, the amount of film formed is reduced, and as a result, fluctuations in the sheet resistance of the formed thin film are suppressed. Therefore, the life of the target can be extended.
上記磁気回路において、前記磁気回路は磁石を備え、前記ターゲットの表面と前記磁石の表面との間の距離がＴＭ距離であり、前記平坦領域において、前記磁石の前記表面から前記ＴＭ距離だけ離れた位置での前記磁場の前記磁束密度における最大値が基準磁束密度であり、前記平坦領域において、前記磁石の前記表面から前記ＴＭ距離の７５％の位置での前記磁場の前記磁束密度における最大値が、前記基準磁束密度の１１５％以上１４５％以下であってよい。 In the magnetic circuit, the magnetic circuit includes a magnet, the distance between the surface of the target and the surface of the magnet is the TM distance, and in the flat region, the distance from the surface of the magnet by the TM distance. The maximum value of the magnetic field at the position in the magnetic field density is the reference magnetic field density, and the maximum value of the magnetic field in the magnetic field density at a position 75% of the TM distance from the surface of the magnet in the flat region is. , 115% or more and 145% or less of the reference magnetic flux density.
上記構成によれば、ターゲットのエロ−ジョンが進行した場合であっても、エロ−ジョンが進行した領域において形成される磁場の磁束密度が高くなり過ぎることが抑えられる。そのため、ターゲットから放出されたスパッタ粒子が基材に到達する量が多くなる過ぎることが抑えられる。結果として、成膜された薄膜のシート抵抗における変動が抑えられる。 According to the above configuration, even when the target erosion progresses, it is possible to prevent the magnetic flux density of the magnetic field formed in the region where the erosion has progressed from becoming too high. Therefore, it is possible to prevent the amount of sputtered particles emitted from the target from reaching the base material from becoming too large. As a result, fluctuations in the sheet resistance of the formed thin film are suppressed.
上記磁気回路において、前記基準幅は、６０ｍｍ以上７０ｍｍ以下であってよい。
上記磁気回路において、前記ＴＭ距離は、１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であってよい。
上記各構成によれば、磁束密度における平坦領域による効果をより確実に得ることが可能である。
In the magnetic circuit, the reference width may be 60 mm or more and 70 mm or less.
In the magnetic circuit, the TM distance may be 15 mm or more and 25 mm or less.
According to each of the above configurations, it is possible to more reliably obtain the effect of the flat region in the magnetic flux density.
上記磁気回路において、前記ターゲットの主成分は、酸化インジウムスズであってよい。この構成によれば、シート抵抗について高い精度を有した酸化インジウムの薄膜を形成することが可能である。 In the magnetic circuit, the main component of the target may be indium tin oxide. According to this configuration, it is possible to form a thin film of indium oxide having high accuracy in sheet resistance.
図１から図７を参照して、磁気回路、巻取り式スパッタ装置、および、スパッタ方法の一実施形態を説明する。以下では、巻取り式スパッタ装置の構成、磁気回路を含むカソードの構成、および、試験例を順に説明する。 An embodiment of a magnetic circuit, a take-up sputtering apparatus, and a sputtering method will be described with reference to FIGS. 1 to 7. In the following, the configuration of the take-up sputtering apparatus, the configuration of the cathode including the magnetic circuit, and the test example will be described in order.
［巻取り式スパッタ装置の構成］
図１を参照して巻取り式スパッタ装置の構成を説明する。
図１が示すように、巻取り式スパッタ装置１０（以下、スパッタ装置１０とも称する）は、巻出室１１、前処理室１２、成膜室１３、および、巻取室１４を備えている。これらの処理室は、シート状を有する基材Ｓの搬送方向に沿って記載の順に並んでいる。基材Ｓは、可撓性を有している。基材Ｓは、単層構造を有してもよいし、多層構造を有してもよい。基材Ｓが単層構造を有する場合には、基材Ｓは、例えば、各種の合成樹脂またはガラスによって形成されてよい。基材Ｓが多層構造を有する場合には、基材Ｓは、先に説明した合成樹脂またはガラスによって形成された基板と、基板上に形成された薄膜とを含むことができる。
[Structure of take-up sputtering equipment]
The configuration of the take-up sputtering apparatus will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the take-up type sputtering apparatus 10 (hereinafter, also referred to as a sputtering apparatus 10) includes an unwinding chamber 11, a pretreatment chamber 12, a film forming chamber 13, and a winding chamber 14. These processing chambers are arranged in the order described along the transport direction of the base material S having a sheet shape. The base material S has flexibility. The base material S may have a single-layer structure or a multi-layer structure. When the base material S has a single-layer structure, the base material S may be formed of, for example, various synthetic resins or glass. When the base material S has a multilayer structure, the base material S can include a substrate formed of the synthetic resin or glass described above and a thin film formed on the substrate.
スパッタ装置１０は、基材Ｓの搬送に関わるローラーとして、巻出ローラー２１、巻取ローラー２２、成膜ローラー２３、および、複数の搬送ローラー２４を備えている。巻出ローラー２１は、巻出室１１に位置し、基材Ｓのなかで成膜前の部分を巻き出す。巻取ローラー２２は、巻取室１４に位置し、基材Ｓのなかで成膜後の部分を巻き取る。成膜ローラー２３は、成膜室１３に位置し、基材Ｓのなかで薄膜が形成されている部分を搬送する。複数の搬送ローラー２４は、巻出室１１に位置するローラー群、前処理室１２に位置するローラー群、成膜室１３に位置するローラー群、および、巻取室１４に位置するローラー群を含んでいる。基材Ｓは、これらのローラーによって所定の張力が加えられた状態で、図１に示される矢印に沿って、巻出室１１から巻取室１４に向けて搬送される。 The sputtering apparatus 10 includes a unwinding roller 21, a winding roller 22, a film forming roller 23, and a plurality of conveying rollers 24 as rollers involved in the conveying of the base material S. The unwinding roller 21 is located in the unwinding chamber 11 and unwinds a portion of the base material S before film formation. The take-up roller 22 is located in the take-up chamber 14, and takes up the portion of the base material S after film formation. The film forming roller 23 is located in the film forming chamber 13 and conveys a portion of the base material S on which the thin film is formed. The plurality of transport rollers 24 include a roller group located in the unwinding chamber 11, a roller group located in the pretreatment chamber 12, a roller group located in the film forming chamber 13, and a roller group located in the winding chamber 14. I'm out. The base material S is conveyed from the unwinding chamber 11 to the winding chamber 14 along the arrow shown in FIG. 1 in a state where a predetermined tension is applied by these rollers.
各処理室には、その処理室内の気体を排気するための排気部１１Ｖ，１２Ｖ，１３Ｖ，１４Ｖが搭載されている。各排気部１１Ｖ，１２Ｖ，１３Ｖ，１４Ｖは、その排気部１１Ｖ，１２Ｖ，１３Ｖ，１４Ｖが搭載された処理室内の圧力を所定の圧力に減圧する。 Each processing chamber is equipped with exhaust units 11V, 12V, 13V, 14V for exhausting the gas in the processing chamber. Each exhaust section 11V, 12V, 13V, 14V reduces the pressure in the processing chamber in which the exhaust section 11V, 12V, 13V, 14V is mounted to a predetermined pressure.
前処理室１２は、加熱部１２Ｈを備えている。加熱部１２Ｈは、搬送ローラー２４によって搬送されている基材Ｓの一部を所定の温度に加熱する。これにより、基材Ｓに吸着した水などが基材Ｓから除去される。 The pretreatment chamber 12 includes a heating unit 12H. The heating unit 12H heats a part of the base material S transported by the transport roller 24 to a predetermined temperature. As a result, water and the like adsorbed on the base material S are removed from the base material S.
成膜室１３は、カソード１３Ｃとスパッタガス供給部１３Ｇとを備えている。カソード１３Ｃは、成膜ローラー２３によって搬送されている基材Ｓと対向する位置に配置されている。スパッタガス供給部１３Ｇは、成膜室１３でのプラズマの生成に用いられるスパッタガスを成膜室１３内に供給する。スパッタガスは、カソード１３Ｃが備えるターゲットに衝突して、ターゲットからスパッタ粒子を放出させるイオンを生成するためのガスを含む。こうしたガスは、例えば、アルゴンガスなどの希ガスであってよい。スパッタガスは、成膜室１３内においてスパッタ粒子と反応することが可能な活性種を生成するためのガスを含んでもよい。こうしたガスは、例えば酸素を含むガスなどであってよい。 The film forming chamber 13 includes a cathode 13C and a sputtering gas supply unit 13G. The cathode 13C is arranged at a position facing the base material S conveyed by the film forming roller 23. The sputter gas supply unit 13G supplies the sputtering gas used for generating plasma in the film forming chamber 13 into the film forming chamber 13. The sputter gas contains a gas for producing ions that collide with the target included in the cathode 13C and emit sputter particles from the target. Such a gas may be a rare gas such as argon gas. The sputter gas may contain a gas for producing an active species capable of reacting with the sputtered particles in the film forming chamber 13. Such a gas may be, for example, a gas containing oxygen.
なお、スパッタ装置１０は、上述した処理室以外の処理室を備えてもよい。例えば、スパッタ装置１０は、搬送方向における成膜室１３と巻取室１４との間に、後処理室を備えることが可能である。後処理室は、例えば、基材Ｓのなかで、成膜室１３において薄膜が形成された部分を冷却または加熱する。また、成膜室１３は、成膜ローラー２３と、成膜ローラー２３に対向して配置されるカソード１３Ｃとの組を複数備えてもよい。この場合には、１つのカソード１３Ｃが備えるターゲットの主成分は、他のカソード１３Ｃが備えるターゲットの主成分と同一であってもよいし、異なってもよい。 The sputtering apparatus 10 may include a processing chamber other than the processing chamber described above. For example, the sputtering apparatus 10 can include a post-treatment chamber between the film forming chamber 13 and the winding chamber 14 in the transport direction. The aftertreatment chamber cools or heats, for example, a portion of the base material S in which the thin film is formed in the film forming chamber 13. Further, the film forming chamber 13 may include a plurality of pairs of the film forming roller 23 and the cathode 13C arranged so as to face the film forming roller 23. In this case, the main component of the target included in one cathode 13C may be the same as or different from the main component of the target included in the other cathode 13C.
［カソードの構成］
図２から図４を参照して、カソードの構成を説明する。
図２は、成膜室１３が備えるカソード１３Ｃの構成を、成膜対象である基材Ｓとともに模式的に示している。本実施形態において、カソード１３Ｃは、第１カソード１３Ｃ１と第２カソード１３Ｃ２とを備えている。第２カソード１３Ｃ２は、成膜ローラー２３に対する位置が第１カソード１３Ｃ１とは異なるものの、基材Ｓの一部に薄膜を形成するための構成は共通している。そのため以下では、第１カソード１３Ｃ１の構成を詳しく説明する一方で、第２カソード１３Ｃ２の構成についての詳しい説明を省略する。なお、スパッタ装置１０は、１つのカソードのみを備えてもよい。
[Cathode configuration]
The configuration of the cathode will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
FIG. 2 schematically shows the configuration of the cathode 13C included in the film forming chamber 13 together with the base material S to be formed. In the present embodiment, the cathode 13C includes a first cathode 13C1 and a second cathode 13C2. Although the position of the second cathode 13C2 with respect to the film forming roller 23 is different from that of the first cathode 13C1, the configuration for forming a thin film on a part of the base material S is common. Therefore, in the following, the configuration of the first cathode 13C1 will be described in detail, while the detailed description of the configuration of the second cathode 13C2 will be omitted. The sputtering apparatus 10 may include only one cathode.
図２が示すように、第１カソード１３Ｃ１は、ターゲット３１、バッキングプレート３２、磁気回路３３、および、保護部材３４を備えている。ターゲット３１は、平板状を有している。ターゲット３１は、基材Ｓを支持する成膜ローラー２３の軸方向に延在している。すなわち、ターゲット３１は、紙面の奥行き方向に沿って延びる形状を有している。本実施形態において、ターゲット３１の主成分は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。ターゲット３１は、例えば９０質量％以上の酸化インジウムを含んでいる。 As shown in FIG. 2, the first cathode 13C1 includes a target 31, a backing plate 32, a magnetic circuit 33, and a protective member 34. The target 31 has a flat plate shape. The target 31 extends in the axial direction of the film forming roller 23 that supports the base material S. That is, the target 31 has a shape extending along the depth direction of the paper surface. In the present embodiment, the main component of the target 31 is indium tin oxide (ITO). The target 31 contains, for example, 90% by mass or more of indium oxide.
バッキングプレート３２は、ターゲット３１に対して成膜ローラー２３とは反対側に位置している。バッキングプレート３２には、ターゲット３１が固定されている。バッキングプレート３２は、金属製の板部材である。ターゲット３１には、バッキングプレート３２を通じて電力が供給される。 The backing plate 32 is located on the opposite side of the target 31 from the film forming roller 23. The target 31 is fixed to the backing plate 32. The backing plate 32 is a metal plate member. Power is supplied to the target 31 through the backing plate 32.
磁気回路３３は、バッキングプレート３２に対してターゲット３１とは反対側に位置している。第１カソード１３Ｃ１において、ターゲット３１の位置に対する磁気回路３３の位置が固定されている。このように、磁気回路３３は、巻取り式スパッタ装置１０が備える平板状のターゲット３１に適用される磁気回路である。 The magnetic circuit 33 is located on the opposite side of the backing plate 32 from the target 31. In the first cathode 13C1, the position of the magnetic circuit 33 with respect to the position of the target 31 is fixed. As described above, the magnetic circuit 33 is a magnetic circuit applied to the flat plate-shaped target 31 included in the take-up sputtering apparatus 10.
保護部材３４は、ターゲット３１の縁を囲み、かつ、バッキングプレート３２のなかで、ターゲット３１の縁からはみ出す部分を覆っている。これにより、バッキングプレート３２のなかで、ターゲット３１の縁からはみ出す部分がスパッタされることが保護部材３４によって抑えられる。 The protective member 34 surrounds the edge of the target 31 and covers the portion of the backing plate 32 that protrudes from the edge of the target 31. As a result, the protective member 34 prevents the portion of the backing plate 32 that protrudes from the edge of the target 31 from being sputtered.
成膜室１３は、第１カソード１３Ｃ１と成膜ローラー２３との間に、マスク部材１３Ｍ、防着部材１３Ｐ、および、遮蔽部材１３Ｓをさらに備えている。マスク部材１３Ｍは、成膜ローラー２３の外表面のなかで、第１カソード１３Ｃ１および第２カソード１３Ｃ２に対向する部分を覆っている。マスク部材１３Ｍは、２つの開口部１３Ｍｈを有している。一方の開口部１３Ｍｈは、第１カソード１３Ｃ１が備えるターゲット３１と対向し、他方の開口部１３Ｍｈは、第２カソード１３Ｃ２が備えるターゲット３１と対向している。マスク部材１３Ｍは、各ターゲット３１から放出されるスパッタ粒子のうちで、開口部１３Ｍｈを通過したスパッタ粒子のみを基材Ｓに到達させる。 The film forming chamber 13 further includes a mask member 13M, an adhesion member 13P, and a shielding member 13S between the first cathode 13C1 and the film forming roller 23. The mask member 13M covers a portion of the outer surface of the film forming roller 23 facing the first cathode 13C1 and the second cathode 13C2. The mask member 13M has two openings 13Mh. One opening 13Mh faces the target 31 included in the first cathode 13C1, and the other opening 13Mh faces the target 31 included in the second cathode 13C2. Of the sputtered particles emitted from each target 31, the mask member 13M causes only the sputtered particles that have passed through the opening 13Mh to reach the base material S.
防着部材１３Ｐは、第１カソード１３Ｃ１と第２カソード１３Ｃ２とが並ぶ方向において、第１カソード１３Ｃ１が備えるターゲット３１に対して第２カソード１３Ｃ２とは反対側、および、第２カソード１３Ｃ２が備えるターゲット３１に対して第１カソード１３Ｃ１とは反対側に位置している。防着部材１３Ｐは、各ターゲット３１から放出されたスパッタ粒子が、成膜ローラー２３の周囲に位置する部材に付着することを抑える。 The adhesion member 13P is provided on the side opposite to the target 31 included in the first cathode 13C1 and the target included in the second cathode 13C2 in the direction in which the first cathode 13C1 and the second cathode 13C2 are aligned. It is located on the opposite side of the first cathode 13C1 with respect to 31. The adhesion member 13P suppresses the sputter particles emitted from each target 31 from adhering to the members located around the film forming roller 23.
遮蔽部材１３Ｓは、第１カソード１３Ｃ１と第２カソード１３Ｃ２とが並ぶ方向において、第１カソード１３Ｃ１と第２カソード１３Ｃ２との間に位置している。遮蔽部材１３Ｓは、各カソード１３Ｃ１，１３Ｃ２から成膜ローラー２３に向けて延びる平板状を有している。遮蔽部材１３Ｓは、第１カソード１３Ｃ１が備えるターゲット３１から放出されたスパッタ粒子が、第２カソード１３Ｃ２が備えるターゲット３１に対向する開口部１３Ｍｈを通じて基材Ｓに到達することを抑える。また、遮蔽部材１３Ｓは、第２カソード１３Ｃ２が備えるターゲット３１から放出されたスパッタ粒子が、第１カソード１３Ｃ１が備えるターゲット３１に対向する開口部１３Ｍｈを通じて基材Ｓに到達することを抑える。 The shielding member 13S is located between the first cathode 13C1 and the second cathode 13C2 in the direction in which the first cathode 13C1 and the second cathode 13C2 are aligned. The shielding member 13S has a flat plate shape extending from the cathodes 13C1 and 13C2 toward the film forming roller 23. The shielding member 13S prevents the sputtered particles emitted from the target 31 included in the first cathode 13C1 from reaching the base material S through the opening 13Mh facing the target 31 included in the second cathode 13C2. Further, the shielding member 13S prevents sputtered particles emitted from the target 31 included in the second cathode 13C2 from reaching the base material S through the opening 13Mh facing the target 31 included in the first cathode 13C1.
各ターゲット３１の表面における法線が、成膜ローラー２３に支持された基材Ｓの表面に略垂直であるように、第１カソード１３Ｃ１および第２カソード１３Ｃ２が成膜室１３に配置されている。また、各ターゲット３１の表面における法線が、成膜ローラー２３の回転中心に向けて延びるように、第１カソード１３Ｃ１および第２カソード１３Ｃ２が成膜室１３に配置されている。そのため、各ターゲット３１の表面と、そのターゲット３１に対向する開口部１３Ｍｈを通過する基材Ｓの一部とが略平行になる。 The first cathode 13C1 and the second cathode 13C2 are arranged in the film forming chamber 13 so that the normal on the surface of each target 31 is substantially perpendicular to the surface of the base material S supported by the film forming roller 23. .. Further, the first cathode 13C1 and the second cathode 13C2 are arranged in the film forming chamber 13 so that the normal on the surface of each target 31 extends toward the center of rotation of the film forming roller 23. Therefore, the surface of each target 31 and a part of the base material S passing through the opening 13Mh facing the target 31 are substantially parallel to each other.
図３は、第１カソード１３Ｃ１を拡大して示している。なお、以下に説明する第１カソード１３Ｃ１の構成は、第２カソード１３Ｃ２にも共通する。
図３が示すように、ターゲット３１の幅の半分が基準幅ＲＷである。すなわち、ターゲット３１の幅方向における中央部３１Ｃと、幅方向における一方の端部３１Ｔとの間の距離が、基準幅ＲＷである。上述した磁気回路３３は磁石３３Ｍを備えている。ターゲット３１の表面３１Ｓと、磁石３３Ｍの表面３３ＭＳとの間の距離が、ＴＭ距離である。基準幅ＲＷは、例えば６０ｍｍ以上７０ｍｍ以下であってよい。ＴＭ距離は、例えば１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であってよい。
FIG. 3 shows an enlarged view of the first cathode 13C1. The configuration of the first cathode 13C1 described below is also common to the second cathode 13C2.
As shown in FIG. 3, half of the width of the target 31 is the reference width RW. That is, the distance between the central portion 31C in the width direction of the target 31 and one end portion 31T in the width direction is the reference width RW. The magnetic circuit 33 described above includes a magnet 33M. The distance between the surface 31S of the target 31 and the surface 33MS of the magnet 33M is the TM distance. The reference width RW may be, for example, 60 mm or more and 70 mm or less. The TM distance may be, for example, 15 mm or more and 25 mm or less.
図４は、磁気回路３３がターゲット３１の表面３１Ｓに形成する磁場の磁束密度と、ターゲット３１の幅方向における位置との関係を示している。なお、本実施形態における磁束密度とは、ターゲット３１の表面３１Ｓに対して平行な磁束の磁束密度である。図４において、縦軸が磁束密度（Ｇ）であり、横軸がターゲット３１における位置である。なお、横軸において、０ｍｍがターゲット３１の幅方向における中央部を示している。また、横軸における各数値は、ターゲット３１の幅方向での各位置における中央部からの距離を示している。図４が示す例では、ターゲット３１の幅が１３０ｍｍであり、ターゲット３１の基準幅が６５ｍｍである。 FIG. 4 shows the relationship between the magnetic flux density of the magnetic field formed on the surface 31S of the target 31 by the magnetic circuit 33 and the position of the target 31 in the width direction. The magnetic flux density in the present embodiment is the magnetic flux density of the magnetic flux parallel to the surface 31S of the target 31. In FIG. 4, the vertical axis is the magnetic flux density (G), and the horizontal axis is the position on the target 31. On the horizontal axis, 0 mm indicates the central portion of the target 31 in the width direction. Further, each numerical value on the horizontal axis indicates the distance from the central portion at each position in the width direction of the target 31. In the example shown in FIG. 4, the width of the target 31 is 130 mm, and the reference width of the target 31 is 65 mm.
図４は、４つのＴＭ距離の各々において同一の磁気回路３３が形成する磁場の磁束密度を示している。なお、図４において、ＴＭ距離が１５ｍｍである場合の磁束密度が実線で示され、ＴＭ距離が２０ｍｍである場合の磁束密度が破線で示されている。また、図４において、ＴＭ距離が２５ｍｍである場合の磁束密度が一点鎖線で示され、ＴＭ距離が３０ｍｍである場合の磁束密度が二点鎖線で示されている。 FIG. 4 shows the magnetic flux densities of the magnetic fields formed by the same magnetic circuit 33 at each of the four TM distances. In FIG. 4, the magnetic flux density when the TM distance is 15 mm is shown by a solid line, and the magnetic flux density when the TM distance is 20 mm is shown by a broken line. Further, in FIG. 4, the magnetic flux density when the TM distance is 25 mm is indicated by the alternate long and short dash line, and the magnetic flux density when the TM distance is 30 mm is indicated by the alternate long and short dash line.
図４が示すように、磁気回路３３は、以下の条件を満たす。
（条件１）ターゲット３１の幅における中央部３１Ｃにて磁極が反転する磁場を形成する。
As shown in FIG. 4, the magnetic circuit 33 satisfies the following conditions.
(Condition 1) A magnetic field is formed in which the magnetic poles are reversed at the central portion 31C in the width of the target 31.
（条件２）磁場において、ターゲット３１の幅における中央部３１Ｃからの距離が、ターゲット３１の幅方向において基準幅ＲＷの２５％以上６５％以下である範囲が平坦領域であり、平坦領域での磁場の磁束密度における均一性が６％以下である。 (Condition 2) In the magnetic field, the range in which the distance from the central portion 31C in the width of the target 31 is 25% or more and 65% or less of the reference width RW in the width direction of the target 31 is the flat region, and the magnetic field in the flat region. The uniformity in the magnetic flux density of is 6% or less.
平坦領域での磁場の磁束密度における均一性は、平坦領域での磁場の磁束密度における最大値に最小値を加算した和に対する最大値から最小値を減算した差の比に１／２を乗算した値の百分率である。すなわち、磁束密度の均一性は、平坦領域での磁場の磁束密度における最大値ＭＭと、最小値Ｍｍとを用いて、以下の式で表すことができる。
｛（ＭＭ−Ｍｍ）／（ＭＭ＋Ｍｍ）｝／２×１００ ≦ ６（％）
The uniformity of the magnetic flux density of the magnetic field in the flat region is obtained by multiplying the ratio of the difference obtained by subtracting the minimum value from the maximum value to the sum of the maximum value and the minimum value of the magnetic flux density of the magnetic field in the flat region multiplied by 1/2. The percentage of the value. That is, the uniformity of the magnetic flux density can be expressed by the following equation using the maximum value MM and the minimum value Mm in the magnetic flux density of the magnetic field in the flat region.
{(MM-Mm) / (MM + Mm)} / 2 × 100 ≦ 6 (%)
ターゲット３１のエロ−ジョンが進むと、ターゲット３１のなかでエロージョンが進行した領域は、磁気回路３３が有する磁石３３Ｍに近づく。これにより、ターゲット３１の表面３１Ｓに形成される磁場の磁束密度が高まることで、薄膜におけるシート抵抗などの膜特性が高まる。一方で、ターゲット３１においてエロ−ジョンが進行した領域では、当該領域から放出されるスパッタ粒子が、他のスパッタ粒子や、ターゲット３１の表面３１Ｓに衝突しやすく、これによって、スパッタ粒子が基材Ｓの表面に到達しにくくなる。そのため、基材Ｓに到達する粒子が減ることにより、成膜量が減る結果として、成膜された薄膜のシート抵抗における変動が抑えられる。それゆえに、ターゲット３１の長寿命化が可能になる。 As the erosion of the target 31 progresses, the region in the target 31 where the erosion has progressed approaches the magnet 33M of the magnetic circuit 33. As a result, the magnetic flux density of the magnetic field formed on the surface 31S of the target 31 is increased, so that the film characteristics such as sheet resistance in the thin film are enhanced. On the other hand, in the region where the erosion has progressed in the target 31, the sputtered particles emitted from the region tend to collide with other sputtered particles or the surface 31S of the target 31, whereby the sputtered particles become the base material S. It becomes difficult to reach the surface of. Therefore, as the number of particles reaching the base material S is reduced, the amount of film formed is reduced, and as a result, fluctuations in the sheet resistance of the formed thin film are suppressed. Therefore, the life of the target 31 can be extended.
なお、基準幅ＲＷが６０ｍｍ以上７０ｍｍ以下であり、また、ＴＭ距離が１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下である場合に、磁束密度の平坦領域による効果をより確実に得ることが可能である。 When the reference width RW is 60 mm or more and 70 mm or less and the TM distance is 15 mm or more and 25 mm or less, the effect of the flat region of the magnetic flux density can be obtained more reliably.
図４に示されるグラフによれば、磁気回路３３は、ＴＭ距離に関わらず条件１を満たすことが明らかである。また、ターゲット３１の幅における中央部３１Ｃからの距離が同一であれば、磁場の磁束密度における絶対値は同一である。上述したように、基準幅ＲＷは６５ｍｍであることから、図４が示す例では、基準幅ＲＷの２５％は、１６．２５ｍｍであり、基準幅ＲＷの６５％は、４２．２５ｍｍである。 According to the graph shown in FIG. 4, it is clear that the magnetic circuit 33 satisfies the condition 1 regardless of the TM distance. Further, if the distance from the central portion 31C in the width of the target 31 is the same, the absolute value in the magnetic flux density of the magnetic field is the same. As described above, since the reference width RW is 65 mm, in the example shown in FIG. 4, 25% of the reference width RW is 16.25 mm, and 65% of the reference width RW is 42.25 mm.
磁束密度は、平坦領域のなかで、中央部３１Ｃからの距離が３０ｍｍである位置において最大値を有し、中央部３１Ｃからの距離が４２．２５ｍｍである位置において最小値を有する。例えば、図４が示す例では、ＴＭ距離が１５ｍｍである場合には、平坦領域における最大値は１３８０Ｇであり、最小値は１２３０Ｇである。ＴＭ距離が２０ｍｍである場合には、平坦領域における最大値は１１１０Ｇであり、最小値は９２０Ｇである。ＴＭ距離が２５ｍｍである場合には、平坦領域における最大値は８８３Ｇであり、最小値は７１０Ｇである。ＴＭ距離が３０ｍｍである場合には、平坦領域における最大値は６９５Ｇであり、最小値は５５０Ｇである。そのため、ＴＭ距離が１５ｍｍである場合には磁束密度の均一性は２．９％であり、ＴＭ距離が２０ｍｍである場合には磁束密度の均一性は４．７％である。ＴＭ距離が２５ｍｍである場合には磁束密度の均一性が５．４％であり、ＴＭ距離が３０ｍｍである場合には磁束密度の均一性が５．４％である。このように、磁気回路３３によれば、ＴＭ距離に関わらず、磁束密度の均一性が６％以下である。 The magnetic flux density has a maximum value at a position where the distance from the central portion 31C is 30 mm and a minimum value at a position where the distance from the central portion 31C is 42.25 mm in the flat region. For example, in the example shown in FIG. 4, when the TM distance is 15 mm, the maximum value in the flat region is 1380 G, and the minimum value is 1230 G. When the TM distance is 20 mm, the maximum value in the flat region is 1110 G and the minimum value is 920 G. When the TM distance is 25 mm, the maximum value in the flat region is 883 G and the minimum value is 710 G. When the TM distance is 30 mm, the maximum value in the flat region is 695 G and the minimum value is 550 G. Therefore, when the TM distance is 15 mm, the uniformity of the magnetic flux density is 2.9%, and when the TM distance is 20 mm, the uniformity of the magnetic flux density is 4.7%. When the TM distance is 25 mm, the uniformity of the magnetic flux density is 5.4%, and when the TM distance is 30 mm, the uniformity of the magnetic flux density is 5.4%. As described above, according to the magnetic circuit 33, the uniformity of the magnetic flux density is 6% or less regardless of the TM distance.
なお、平坦領域での磁束密度の均一性は、５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましい。 The uniformity of the magnetic flux density in the flat region is preferably 5% or less, and more preferably 3% or less.
図５は、磁場の最大磁束密度と、ＴＭ距離との関係を示している。
平坦領域において、磁石３３Ｍの表面３３ＭＳからＴＭ距離だけ離れた位置での磁場の磁束密度における最大値が基準磁束密度である。すなわち、各ＴＭ距離において磁気回路３３が形成した磁場が有する平坦領域での磁束密度の最大値が、基準磁束密度である。
FIG. 5 shows the relationship between the maximum magnetic flux density of the magnetic field and the TM distance.
In the flat region, the maximum value of the magnetic flux density of the magnetic field at a position separated by TM distance from the surface 33MS of the magnet 33M is the reference magnetic flux density. That is, the maximum value of the magnetic flux density in the flat region of the magnetic field formed by the magnetic circuit 33 at each TM distance is the reference magnetic flux density.
そのため、図５が示すように、また、上述したように、ＴＭ距離が１５ｍｍである場合の基準磁束密度は１３８０Ｇであり、ＴＭ距離が２０ｍｍである場合の基準磁束密度は１１１０Ｇである。また、ＴＭ距離が２５ｍｍである場合の基準磁束密度は８８３Ｇであり、ＴＭ距離が３０ｍｍである場合の基準磁束密度は６９５Ｇである。 Therefore, as shown in FIG. 5 and as described above, the reference magnetic flux density when the TM distance is 15 mm is 1380 G, and the reference magnetic flux density when the TM distance is 20 mm is 1110 G. The reference magnetic flux density when the TM distance is 25 mm is 883 G, and the reference magnetic flux density when the TM distance is 30 mm is 695 G.
磁気回路３３が形成する磁場は、以下の条件をさらに満たすことができる。
（条件３）平坦領域において、磁石３３Ｍの表面３３ＭＳからＴＭ距離の７５％の位置での磁場の磁束密度における最大値が、基準磁束密度の１１５％以上１４５％以下である。
The magnetic field formed by the magnetic circuit 33 can further satisfy the following conditions.
(Condition 3) In the flat region, the maximum value of the magnetic flux density of the magnetic field at a position 75% of the TM distance from the surface 33MS of the magnet 33M is 115% or more and 145% or less of the reference magnetic flux density.
これにより、ターゲット３１のエロ−ジョンが進行した場合であっても、エロ−ジョンが進行した領域において形成される磁場の磁束密度が高くなり過ぎることが抑えられる。そのため、ターゲット３１から放出されたスパッタ粒子が基材Ｓに到達する量が多くなる過ぎることが抑えられる。結果として、成膜された薄膜のシート抵抗における変動が抑えられる。 As a result, even when the erosion of the target 31 progresses, it is possible to prevent the magnetic flux density of the magnetic field formed in the region where the erosion has progressed from becoming too high. Therefore, it is possible to prevent the amount of sputtered particles emitted from the target 31 from reaching the base material S from becoming too large. As a result, fluctuations in the sheet resistance of the formed thin film are suppressed.
ＴＭ距離が１５ｍｍである場合、ＴＭ距離の７５％の位置は１１．２５ｍｍであり、ＴＭ距離が２０ｍｍである場合、ＴＭ距離の７５％の位置は１５ｍｍである。ＴＭ距離が２５ｍｍである場合、ＴＭ距離の７５％の位置は１８．７５ｍｍであり、ＴＭ距離が３０ｍｍである場合、ＴＭ距離の７５％の位置は２２．５ｍｍである。そして、ＴＭ距離が１１．２５ｍｍである場合、磁束密度の最大値は１６５０Ｇであり、ＴＭ距離が１５ｍｍである場合、磁束密度の最大値は１３８０Ｇである。ＴＭ距離が１８．７５ｍｍである場合、磁束密度の最大値は１１８０Ｇであり、ＴＭ距離が２２．５ｍｍである場合の磁束密度の最大値は９８０Ｇである。 When the TM distance is 15 mm, the position of 75% of the TM distance is 11.25 mm, and when the TM distance is 20 mm, the position of 75% of the TM distance is 15 mm. When the TM distance is 25 mm, the position of 75% of the TM distance is 18.75 mm, and when the TM distance is 30 mm, the position of 75% of the TM distance is 22.5 mm. When the TM distance is 11.25 mm, the maximum value of the magnetic flux density is 1650 G, and when the TM distance is 15 mm, the maximum value of the magnetic flux density is 1380 G. When the TM distance is 18.75 mm, the maximum value of the magnetic flux density is 1180 G, and when the TM distance is 22.5 mm, the maximum value of the magnetic flux density is 980 G.
磁石３３Ｍの表面３３ＭＳからＴＭ距離の７５％の位置での磁場の磁束密度における最大値は、比較磁束密度である。そのため、ＴＭ距離に関わらず、比較磁束密度は、基準磁束密度の１１５％以上１４５％以下である。 The maximum value of the magnetic flux density of the magnetic field at a position of 75% of the TM distance from the surface 33MS of the magnet 33M is the comparative magnetic flux density. Therefore, the comparative magnetic flux density is 115% or more and 145% or less of the reference magnetic flux density regardless of the TM distance.
なお、比較磁束密度は、基準磁束密度の１１５％以上１３５％以下であることが好ましく、基準磁束密度の１１５％以上１２５％以下であることがより好ましく、基準磁束密度の１１５％以上１２０％以下であることがさらに好ましい。図５が示す例では、ＴＭ距離が１５ｍｍである場合、ＴＭ距離が２０ｍｍである場合、および、ＴＭ距離が２５ｍｍである場合に、比較磁束密度は基準磁束密度の１３５％以下である。また、ＴＭ距離が１５ｍｍである場合、および、ＴＭ距離が２０ｍｍである場合に、比較磁束密度は基準磁束密度の１２５％以下である。また、ＴＭ距離が１５ｍｍである場合に、比較磁束密度は基準磁束密度の１２０％以下である。 The comparative magnetic flux density is preferably 115% or more and 135% or less of the reference magnetic flux density, more preferably 115% or more and 125% or less of the reference magnetic flux density, and 115% or more and 120% or less of the reference magnetic flux density. Is more preferable. In the example shown in FIG. 5, the comparative magnetic flux density is 135% or less of the reference magnetic flux density when the TM distance is 15 mm, when the TM distance is 20 mm, and when the TM distance is 25 mm. Further, when the TM distance is 15 mm and when the TM distance is 20 mm, the comparative magnetic flux density is 125% or less of the reference magnetic flux density. Further, when the TM distance is 15 mm, the comparative magnetic flux density is 120% or less of the reference magnetic flux density.
こうした磁気回路３３を備えるカソード１３Ｃを用いたスパッタ方法は、巻取り式スパッタ装置１０において、シート状の基材Ｓを支持する成膜ローラー２３の軸方向に延在するターゲット３１の被スパッタ面上に磁場を形成することを含む。そして、当該スパッタ方法において、ターゲット３１の幅の半分が基準幅ＲＷであり、磁場は、ターゲット３１の幅における中央部３１Ｃにて反転する磁極を有する。磁場において、ターゲット３１の幅における中央部３１Ｃからの距離が、ターゲット３１の幅方向において基準幅ＲＷの２５％以上６５％以下である範囲が平坦領域である。平坦領域での磁場の磁束密度における均一性が６％以下である。 The sputtering method using the cathode 13C provided with the magnetic circuit 33 is performed on the surface to be sputtered of the target 31 extending in the axial direction of the film forming roller 23 supporting the sheet-shaped base material S in the winding type sputtering apparatus 10. Includes forming a magnetic field in. Then, in the sputtering method, half of the width of the target 31 is the reference width RW, and the magnetic field has a magnetic pole that is inverted at the central portion 31C in the width of the target 31. In the magnetic field, the flat region is a range in which the distance from the central portion 31C in the width of the target 31 is 25% or more and 65% or less of the reference width RW in the width direction of the target 31. The uniformity of the magnetic flux density of the magnetic field in the flat region is 6% or less.
なお、本実施形態の磁気回路３３および磁気回路３３の周辺構造は、磁場解析、または、３次元磁場‐構造連成解析を用いて設計することが可能である。これにより、磁石が有する形状の最適化、周辺構造を構成する部材、および、製造工程などを好適に設計することが可能である。また、磁気回路３３は、上述した磁石３３Ｍに加えて、ヨークおよびシャントなどを備えることができる。磁気回路３３がシャントを備える場合には、ターゲット３１の表面３１Ｓにおける磁束密度をシャントによって調整することも可能である。 The magnetic circuit 33 and the peripheral structure of the magnetic circuit 33 of the present embodiment can be designed by using a magnetic field analysis or a three-dimensional magnetic field-structure coupled analysis. This makes it possible to optimize the shape of the magnet, to appropriately design the members constituting the peripheral structure, the manufacturing process, and the like. Further, the magnetic circuit 33 may include a yoke, a shunt, and the like in addition to the magnet 33M described above. When the magnetic circuit 33 includes a shunt, the magnetic flux density on the surface 31S of the target 31 can be adjusted by the shunt.
［試験例］
図６および図７を参照して試験例を説明する。
［ターゲット］
１３０ｍｍの幅と、１９００ｍｍの長さと、１０ｍｍの厚さとを有し、ＩＴＯを主成分とするターゲットを２つ準備した。これにより、１つのターゲットを有する第１カソードと、残りのターゲットを有する第２カソードとを備える巻取り式スパッタ装置を準備した。
[Test example]
A test example will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
[target]
Two targets having a width of 130 mm, a length of 1900 mm, and a thickness of 10 mm and having ITO as a main component were prepared. As a result, a take-up sputtering apparatus including a first cathode having one target and a second cathode having the remaining targets was prepared.
［磁気回路］
ＴＭ距離が２５ｍｍとなるように、第１カソードおよび第２カソードの両方に磁気回路を搭載した。各磁気回路がターゲットの表面に形成する磁場の磁束密度を、ターゲットの幅方向における複数の位置において測定したところ、図４に示すグラフの通りであることが認められた。すなわち、各磁気回路が形成する磁場の磁束密度では、ターゲットの幅における中央部からの距離が基準幅の２５％以上６５％以下である範囲が平坦領域であり、平坦領域での磁場の磁束密度における均一性が６％以下であることが認められた。なお、磁場の磁束密度として、ターゲットの表面に対して平行な磁束の磁束密度を測定した。
[Magnetic circuit]
Magnetic circuits were mounted on both the first and second cathodes so that the TM distance was 25 mm. When the magnetic flux density of the magnetic field formed on the surface of the target by each magnetic circuit was measured at a plurality of positions in the width direction of the target, it was confirmed that the magnetic flux density was as shown in FIG. That is, in the magnetic flux density of the magnetic field formed by each magnetic circuit, the range in which the distance from the central portion of the target width is 25% or more and 65% or less of the reference width is the flat region, and the magnetic flux density of the magnetic field in the flat region. It was found that the uniformity in was 6% or less. As the magnetic flux density of the magnetic field, the magnetic flux density of the magnetic flux parallel to the surface of the target was measured.
［ＩＴＯ膜のシート抵抗］
巻取り式スパッタ装置を用いて、ＩＴＯ膜を形成した。ＩＴＯ膜の厚さにおいて目標値を２１ｎｍに設定した。ターゲットに供給した電力量（供給電力量（ｋＷｈ））の各値において形成されたＩＴＯ膜を基材とともに切り出し、各ＩＴＯ膜を１３０℃または１５０℃でアニールした。次いで、アニール後のＩＴＯ膜におけるシート抵抗を測定した。
[Sheet resistance of ITO film]
An ITO film was formed using a take-up sputtering apparatus. The target value for the thickness of the ITO film was set to 21 nm. The ITO film formed at each value of the amount of electric power supplied to the target (the amount of electric power supplied (kWh)) was cut out together with the substrate, and each ITO film was annealed at 130 ° C. or 150 ° C. Next, the sheet resistance of the ITO film after annealing was measured.
シート抵抗を測定した結果は、図６が示す通りであった。なお、図６では、１３０℃でアニールした場合のシート抵抗を丸で示し、１５０℃でアニールした場合のシート抵抗を三角で示し、かつ、１５０℃でアニールした各ＩＴＯ膜でのシート抵抗の均一性を四角で示した。また、図６が示す供給電力量が５９９ｋＷｈである時点において、ターゲットの厚さ方向においてターゲットを貫通するエロ−ジョンが形成されることが認められた。すなわち、供給電力量が５９９ｋＷｈである時点において、ターゲットの長さ方向における一部部分が完全に消費されたことが認められた。 The result of measuring the sheet resistance was as shown in FIG. In FIG. 6, the sheet resistance when annealed at 130 ° C. is indicated by a circle, the sheet resistance when annealed at 150 ° C. is indicated by a triangle, and the sheet resistance is uniform in each ITO film annealed at 150 ° C. The sex is indicated by a square. Further, at the time when the amount of power supplied shown in FIG. 6 was 599 kWh, it was confirmed that an erosion penetrating the target was formed in the thickness direction of the target. That is, it was confirmed that a part of the target in the length direction was completely consumed at the time when the amount of power supplied was 599 kWh.
図６が示すように、１３０℃でアニールした後のＩＴＯ膜では、ターゲットに供給した電力量に関わらず、ＩＴＯ膜のシート抵抗が略１５０Ω／□であることが認められた。また、１５０℃でアニールした後のＩＴＯ膜でも、ターゲットに供給した電力量に関わらず、ＩＴＯ膜のシート抵抗が略１５０Ω／□であることが認められた。なお、ＩＴＯ膜をタッチセンター用電極として用いる場合には、ＩＴＯ膜のシート抵抗が略１５０Ω／□であることが求められる。そのため、上述した巻取り式スパッタ装置を用いて形成したＩＴＯ膜は、いずれもタッチセンサー用電極として用いる場合の水準を満たすＩＴＯ膜であるといえる。 As shown in FIG. 6, in the ITO film after annealing at 130 ° C., it was confirmed that the sheet resistance of the ITO film was approximately 150 Ω / □ regardless of the amount of power supplied to the target. It was also found that the sheet resistance of the ITO film after being annealed at 150 ° C. was about 150 Ω / □ regardless of the amount of power supplied to the target. When the ITO film is used as a touch center electrode, the sheet resistance of the ITO film is required to be approximately 150 Ω / □. Therefore, it can be said that all the ITO films formed by using the take-up sputtering apparatus described above are ITO films that satisfy the standards when used as electrodes for a touch sensor.
［ＩＴＯ膜の厚さ］
ターゲットに対する供給電力量の各値において形成されたＩＴＯ膜を基材とともに切り出し、各ＩＴＯ膜を１５０℃でアニールした後のＩＴＯ膜における厚さを測定した。ＩＴＯ膜の厚さを測定した結果は、図７が示す通りであった。なお、図７では、各供給電力量でのＩＴＯ膜の厚さを丸で示し、各供給電力量でのターゲットの厚さを三角で示した。なお、ターゲットの厚さは、ターゲットの面内において最もエロ−ジョンの量が大きい位置において測定した。
[Thickness of ITO film]
The ITO film formed at each value of the amount of power supplied to the target was cut out together with the base material, and the thickness of the ITO film after annealing each ITO film at 150 ° C. was measured. The result of measuring the thickness of the ITO film was as shown in FIG. In FIG. 7, the thickness of the ITO film at each power supply amount is indicated by a circle, and the target thickness at each power supply amount is indicated by a triangle. The thickness of the target was measured at the position where the amount of eroticism was the largest in the plane of the target.
図７が示すように、ターゲットの厚さは、供給電力量にほぼ比例して減少することが認められた。これに対して、ＩＴＯ膜の厚さは、供給電力量が０ｋＷｈよりも大きく３００ｋＷｈ以下である場合には、ほぼ一様である一方で、供給電力量が３００ｋＷｈを超えた場合には、供給電力量にほぼ比例して減少することが認められた。 As shown in FIG. 7, it was found that the thickness of the target decreased almost in proportion to the amount of power supplied. On the other hand, the thickness of the ITO film is almost uniform when the power supply amount is larger than 0 kWh and 300 kWh or less, while the power supply power is supplied when the power supply amount exceeds 300 kWh. It was found that it decreased almost in proportion to the amount.
以上説明したように、磁気回路、スパッタ装置、および、スパッタ方法の一実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）ターゲット３１のエロ−ジョンが進むと、ターゲット３１のなかでエロージョンが進行した領域は、磁気回路３３が有する磁石３３Ｍに近づく。これにより、ターゲット３１の表面３１Ｓに形成される磁場の磁束密度が高まることで、薄膜におけるシート抵抗などの膜特性が高まる。一方で、ターゲット３１においてエロ−ジョンが進行した領域では、当該領域から放出されるスパッタ粒子が、他のスパッタ粒子や、ターゲット３１の表面３１Ｓに衝突しやすく、これによって、スパッタ粒子が基材Ｓの表面に到達しにくくなる。そのため、基材Ｓに到達する粒子が減ることにより、成膜量が減る結果として、成膜された薄膜のシート抵抗における変動が抑えられる。それゆえに、ターゲット３１の長寿命化が可能になる。
As described above, according to one embodiment of the magnetic circuit, the sputtering apparatus, and the sputtering method, the effects described below can be obtained.
(1) As the erosion of the target 31 progresses, the region in the target 31 where the erosion has progressed approaches the magnet 33M of the magnetic circuit 33. As a result, the magnetic flux density of the magnetic field formed on the surface 31S of the target 31 is increased, so that the film characteristics such as sheet resistance in the thin film are enhanced. On the other hand, in the region where the erosion has progressed in the target 31, the sputtered particles emitted from the region tend to collide with other sputtered particles or the surface 31S of the target 31, whereby the sputtered particles become the base material S. It becomes difficult to reach the surface of. Therefore, as the number of particles reaching the substrate S is reduced, the amount of film formed is reduced, and as a result, fluctuations in the sheet resistance of the formed thin film are suppressed. Therefore, the life of the target 31 can be extended.
（２）ターゲット３１のエロ−ジョンが進行した場合であっても、エロ−ジョンが進行した領域において形成される磁場の磁束密度が高くなり過ぎることが抑えられる。そのため、ターゲット３１から放出されたスパッタ粒子が基材Ｓに到達する量が多くなる過ぎることが抑えられる。結果として、成膜された薄膜のシート抵抗における変動が抑えられる。 (2) Even when the erosion of the target 31 progresses, it is possible to prevent the magnetic flux density of the magnetic field formed in the region where the erosion has progressed from becoming too high. Therefore, it is possible to prevent the amount of sputtered particles emitted from the target 31 from reaching the base material S from becoming too large. As a result, fluctuations in the sheet resistance of the formed thin film are suppressed.
（３）基準幅ＲＷが６０ｍｍ以上７０ｍｍ以下であり、また、ＴＭ距離が１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることによって、磁束密度における平坦領域による効果をより確実に得ることが可能である。 (3) When the reference width RW is 60 mm or more and 70 mm or less and the TM distance is 15 mm or more and 25 mm or less, it is possible to more reliably obtain the effect of the flat region in the magnetic flux density.
（４）シート抵抗について高い精度を有したＩＴＯの薄膜を形成することが可能である。
なお、上述した実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
(4) It is possible to form an ITO thin film having high accuracy in sheet resistance.
The above-described embodiment can be appropriately modified and implemented as follows.
［ターゲット］
・ターゲット３１の主成分は、ＩＴＯに限らない。ターゲット３１の主成分は、例えば、ＩＴＯ以外の透明導電性酸化物でもよいし、各種の金属でもよいし、各種の金属化合物であってもよい。
[target]
-The main component of the target 31 is not limited to ITO. The main component of the target 31 may be, for example, a transparent conductive oxide other than ITO, various metals, or various metal compounds.
・基準幅ＲＷが６０ｍｍ以上７０ｍｍ以下である一方で、ＴＭ距離が１５ｍｍよりも小さい、または、２５ｍｍよりも大きくてもよい。あるいは、ＴＭ距離が１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下である一方で、基準幅ＲＷが６０ｍｍよりも小さい、または、７０ｍｍよりも大きくてもよい。これらの場合であっても、基準幅ＲＷとＴＭ距離とのいずれか一方が上述した範囲を満たすことによって、上述した（３）に準じた効果を少なからず得ることはできる。 -While the reference width RW is 60 mm or more and 70 mm or less, the TM distance may be smaller than 15 mm or larger than 25 mm. Alternatively, the TM distance may be 15 mm or more and 25 mm or less, while the reference width RW may be smaller than 60 mm or larger than 70 mm. Even in these cases, if either one of the reference width RW and the TM distance satisfies the above-mentioned range, the effect according to the above-mentioned (3) can be obtained to some extent.
・基準幅ＲＷが６０ｍよりも小さい、または、７０ｍｍよりも大きく、かつ、ＴＭ距離が１５ｍｍよりも小さい、または、２５ｍｍよりも大きくてもよい。この場合であっても、磁気回路３３が形成する磁場の平坦領域において、磁束密度のばらつきが６％以下であれば、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。 The reference width RW may be smaller than 60 m or larger than 70 mm, and the TM distance may be smaller than 15 mm or larger than 25 mm. Even in this case, if the variation in the magnetic flux density is 6% or less in the flat region of the magnetic field formed by the magnetic circuit 33, the effect according to (1) described above can be obtained.
・平坦領域において、磁石３３Ｍの表面３３ＭＳからＴＭ距離の７５％の位置での磁場の磁束密度における最大値が、基準磁束密度の１１５％未満でもよいし、１４５％よりも大きくてもよい。この場合であっても、磁気回路３３が形成する磁場の平坦領域において、磁束密度のばらつきが６％以下であれば、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。 In the flat region, the maximum value of the magnetic flux density of the magnetic field at a position 75% of the TM distance from the surface 33MS of the magnet 33M may be less than 115% of the reference magnetic flux density or larger than 145%. Even in this case, if the variation in the magnetic flux density is 6% or less in the flat region of the magnetic field formed by the magnetic circuit 33, the effect according to (1) described above can be obtained.
［カソード］
・成膜室１３は、１つのカソード１３Ｃのみを備えてもよい。すなわち、成膜室１３は、上述した第１カソード１３Ｃ１および第２カソード１３Ｃ２のうちの一方のみを備えてもよい。あるいは、成膜室１３は、第１カソード１３Ｃ１および第２カソード１３Ｃ２に加えて、１つ以上のカソードをさらに備えてもよい。いずれの場合であっても、磁気回路が形成する磁場の磁束密度が上述した平坦領域を有し、かつ、平坦領域における均一性が６％以下であれば、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。
[Cathode]
The film forming chamber 13 may include only one cathode 13C. That is, the film forming chamber 13 may include only one of the above-mentioned first cathode 13C1 and second cathode 13C2. Alternatively, the film forming chamber 13 may further include one or more cathodes in addition to the first cathode 13C1 and the second cathode 13C2. In any case, if the magnetic flux density of the magnetic field formed by the magnetic circuit has the above-mentioned flat region and the uniformity in the flat region is 6% or less, the effect according to the above-mentioned (1) is obtained. Can be obtained.
１０…巻取り式スパッタ装置、１１…巻出室、１１Ｖ，１２Ｖ，１３Ｖ，１４Ｖ…排気部、１２…前処理室、１２Ｈ…加熱部、１３…成膜室、１３Ｃ…カソード、１３Ｃ１…第１カソード、１３Ｃ２…第２カソード、１３Ｇ…スパッタガス供給部、１３Ｍ…マスク部材、１３Ｍｈ…開口部、１３Ｐ…防着部材、１３Ｓ…遮蔽部材、１４…巻取室、２１…巻出ローラー、２２…巻取ローラー、２３…成膜ローラー、２４…搬送ローラー、３１…ターゲット、３１Ｃ…中央部、３１Ｓ，３３ＭＳ…表面、３１Ｔ…端部、３２…バッキングプレート、３３…磁気回路、３３Ｍ…磁石、３４…保護部材、Ｓ…基材。 10 ... Rewinding sputtering apparatus, 11 ... Unwinding chamber, 11V, 12V, 13V, 14V ... Exhaust section, 12 ... Pretreatment chamber, 12H ... Heating section, 13 ... Film forming chamber, 13C ... Cathode, 13C1 ... First Cathode, 13C2 ... 2nd cathode, 13G ... Sputter gas supply unit, 13M ... Mask member, 13Mh ... Opening, 13P ... Adhesive member, 13S ... Shielding member, 14 ... Winding chamber, 21 ... Unwinding roller, 22 ... Winding roller, 23 ... Film forming roller, 24 ... Conveying roller, 31 ... Target, 31C ... Central part, 31S, 33MS ... Surface, 31T ... End part, 32 ... Backing plate, 33 ... Magnetic circuit, 33M ... Magnet, 34 ... protective member, S ... base material.
Claims (7)
前記ターゲットは、シート状の基材を支持するローラーの軸方向に延在し、
前記ターゲットの幅の半分が基準幅であり、
前記磁気回路は、前記ターゲットの前記幅における中央部にて磁極が反転する磁場を形成し、
前記磁場において、前記中央部からの距離が、前記ターゲットの幅方向において前記基準幅の２５％以上６５％以下である範囲が平坦領域であり、前記平坦領域での前記磁場の磁束密度における均一性が６％以下である
磁気回路。 A magnetic circuit applied to a flat target provided in a take-up sputtering device.
The target extends axially along the roller supporting the sheet-like substrate and extends.
Half the width of the target is the reference width
The magnetic circuit forms a magnetic field in which the magnetic poles are inverted at the center of the width of the target.
In the magnetic field, a range in which the distance from the central portion is 25% or more and 65% or less of the reference width in the width direction of the target is a flat region, and the uniformity of the magnetic flux density of the magnetic field in the flat region. Is less than 6% magnetic circuit.
前記ターゲットの表面と前記磁石の表面との間の距離がＴＭ距離であり、
前記平坦領域において、前記磁石の前記表面から前記ＴＭ距離だけ離れた位置での前記磁場の前記磁束密度における最大値が基準磁束密度であり、
前記平坦領域において、前記磁石の前記表面から前記ＴＭ距離の７５％の位置での前記磁場の前記磁束密度における最大値が、前記基準磁束密度の１１５％以上１４５％以下である
請求項１に記載の磁気回路。 The magnetic circuit includes a magnet and
The distance between the surface of the target and the surface of the magnet is the TM distance.
In the flat region, the maximum value of the magnetic flux density of the magnetic field at a position separated from the surface of the magnet by the TM distance is the reference magnetic flux density.
The first aspect of the present invention, wherein in the flat region, the maximum value of the magnetic flux density of the magnetic field at a position of 75% of the TM distance from the surface of the magnet is 115% or more and 145% or less of the reference magnetic flux density. Magnetic circuit.
請求項１または２に記載の磁気回路。 The magnetic circuit according to claim 1 or 2, wherein the reference width is 60 mm or more and 70 mm or less.
請求項２に記載の磁気回路。 The magnetic circuit according to claim 2, wherein the TM distance is 15 mm or more and 25 mm or less.
請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気回路。 The magnetic circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the main component of the target is indium tin oxide.
ターゲットと、を備える
巻取り式スパッタ装置。 The magnetic circuit according to any one of claims 1 to 5.
With a target, a retractable sputtering device.
前記ターゲットの幅の半分が基準幅であり、
前記磁場は、前記ターゲットの前記幅における中央部にて反転する磁極を有し、
前記磁場において、前記ターゲットの前記幅における前記中央部からの距離が、前記ターゲットの幅方向において前記基準幅の２５％以上６５％以下である範囲が平坦領域であり、前記平坦領域での磁場の磁束密度における均一性が６％以下である
スパッタ方法。 In a retractable sputtering apparatus, it includes forming a magnetic field on the surface to be sputtered of a target extending in the axial direction of a roller supporting a sheet-like substrate.
Half the width of the target is the reference width
The magnetic field has a magnetic pole that reverses at the center of the width of the target.
In the magnetic field, a flat region is a range in which the distance from the central portion of the width of the target is 25% or more and 65% or less of the reference width in the width direction of the target, and the magnetic field in the flat region. A sputtering method in which the uniformity in magnetic flux density is 6% or less.
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