JP2021091967A - Magnetron sputtering film forming device - Google Patents

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健太 森地
剛志 谷口
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Abstract

To provide a magnetron sputtering film forming device that can prevent a first rotary target and a second rotary target from becoming thin ununiformly in an axis direction, and can produce a sputtering film with uniform thickness in the axis direction.SOLUTION: The present disclosure provides a magnetron sputtering film forming device. In a first direction from a second axis A2 of a first rotary target 13 toward a first axis A1 of a film forming roll 52, a distance L1 from a first magnet portion 15 to the first rotary target 13 is longer toward one side of an axis A direction. In a second direction from a third axis A3 of a second rotary target 33 toward the first axis A1 of the film forming roll 52, a distance L2 from a second magnet portion 35 to the second rotary target 33 is longer toward the other side of the axis A direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、マグネトロンスパッタリング成膜装置に関する。 The present invention relates to a magnetron sputtering film forming apparatus.

従来、成膜ロールに、互いに隣り合う2つのマグネトロンスパッタリングユニットが対向配置されたデュアルタイプのマグネトロンスパッタリング成膜装置が知られている(例えば、下記特許文献1参照。)。2つのマグネトロンスパッタリングユニットのそれぞれは、ロータリーターゲットと、その内側に収容されるマグネットとを備える。 Conventionally, there is known a dual type magnetron sputtering film forming apparatus in which two magnetron sputtering units adjacent to each other are arranged to face each other on a film forming roll (see, for example, Patent Document 1 below). Each of the two magnetron sputtering units comprises a rotary target and a magnet housed therein.

「Reactive Sputter Deposition」,出版:Springer、p346,2008年"Reactive Sputter Deposition", Published by Springer, p346, 2008

非特許文献1のマグネトロンスパッタリング成膜装置を駆動させると、一のロータリーターゲットの長手方向一端部の近傍の電子密度が、長手方向中間部および他端部の近傍の電子密度より高くなる。一方、他のロータリーターゲットの長手方向他端部の近傍の電子密度が、長手方向中間部および一端部の近傍の電子密度より高くなる。 When the magnetron sputtering film forming apparatus of Non-Patent Document 1 is driven, the electron density in the vicinity of one end in the longitudinal direction of one rotary target becomes higher than the electron density in the vicinity of the middle portion in the longitudinal direction and the other end. On the other hand, the electron density near the other end in the longitudinal direction of the other rotary target is higher than the electron density near the middle and one end in the longitudinal direction.

上記の現象は、デュアルタイプのマグネトロンスパッタリング成膜装置の特有の現象であり、ターゲットごとに発生するプラズマの相互作用により、互いに対向配置された2つのターゲットの内側ほど非対称で強く傾斜した電場が発生することに起因する。 The above phenomenon is peculiar to the dual type magnetron sputtering film forming apparatus, and the interaction of plasma generated for each target generates an asymmetrical and strongly inclined electric field inside the two targets arranged opposite to each other. Due to the fact that

そうすると、一のロータリーターゲットの長手方向一端部は、中間部および他端部に比べて、電子によって生じたイオンとの衝突頻度が高くなる。そのため、一のロータリーターゲットの長手方向一端部は、一のロータリーターゲットの中間部および他端部に比べて、多くスパッタリングされるため、薄くなる。そうすると、そのような一のロータリーターゲットは、早期に交換を要するので、一のロータリーターゲットの使用期間が短くなってしまうという不具合がある。他のロータリーターゲットについても、長手方向他端部(電子密度が高い領域に対向する部分)と電子によって生じたイオンとの衝突の頻度が高いことに起因して、一のロータリーターゲットの長手方向一端部と同様の不具合を招来する。 Then, one end of the rotary target in the longitudinal direction has a higher frequency of collision with ions generated by electrons than the middle and other ends. Therefore, one end portion in the longitudinal direction of one rotary target is sputtered more than the middle portion and the other end portion of one rotary target, and thus becomes thinner. Then, since such one rotary target needs to be replaced at an early stage, there is a problem that the usage period of one rotary target is shortened. For other rotary targets as well, one end in the longitudinal direction of one rotary target is due to the high frequency of collisions between the other end in the longitudinal direction (the portion facing the region with high electron density) and the ions generated by the electrons. It causes the same trouble as the department.

また、マグネトロンスパッタリング成膜装置により製造されるスパッタリング膜において、一のロータリーターゲットの長手方向一端部に対向する部分が、ロータリーターゲットの中間部および他端部に対向する部分に比べて、厚くなり、その結果、軸線方向において厚みが均一なスパッタリング膜とならないという不具合がある。他のロータリーターゲットに対向するスパッタリング膜についても、上記した一のロータリーターゲットに対向するスパッタリング膜と同様の不具合を招来する。 Further, in the sputtering film manufactured by the magnetron sputtering film forming apparatus, the portion of one rotary target facing the longitudinal end portion is thicker than the portion facing the middle portion and the other end portion of the rotary target. As a result, there is a problem that the sputtering film having a uniform thickness in the axial direction cannot be obtained. The sputtering film facing the other rotary target also causes the same problems as the sputtering film facing the one rotary target described above.

そこで、一のマグネトロンスパッタリングユニットにおける一端部のマグネットを、磁力が弱い磁石とし、中間部および他端部のマグネットを、磁力が強い磁石にすることが試案される(第1の試案)。また、一のマグネトロンスパッタリングユニットにおける一端部のマグネットを部分的になくすことも試案される(第2の試案)。他のマグネトロンスパッタリングユニットについても、上記と同様の試案が検討される。 Therefore, it is tentatively proposed that the magnet at one end of one magnetron sputtering unit is a magnet with a weak magnetic force, and the magnets at the middle and the other ends are magnets with a strong magnetic force (first tentative plan). It is also tentative to partially eliminate the magnet at one end of one magnetron sputtering unit (second tentative plan). For other magnetron sputtering units, the same tentative plan as above will be considered.

しかし、第1の試案では、磁力が異なる磁石の境界において、磁力の不連続部分を生じ、そのため、電子密度の不均一を生じ、ひいては、スパッタリング膜の厚みを軸方向にわたって均一にできないという不具合がある。さらに、第2の試案では、マグネットの有無に対応して、磁力の不均一部分を生じ、そのため、電子密度の不均一を生じ、ひいては、スパッタリング膜の厚みを軸方向にわたって均一にできないという不具合がある。 However, in the first tentative plan, a discontinuous portion of the magnetic force is generated at the boundary between magnets having different magnetic forces, so that the electron density becomes non-uniform, and the thickness of the sputtering film cannot be made uniform in the axial direction. is there. Further, in the second tentative plan, a non-uniform portion of the magnetic force is generated depending on the presence or absence of the magnet, so that the non-uniform electron density is generated, and by extension, the thickness of the sputtering film cannot be made uniform in the axial direction. is there.

本発明は、第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることを抑制でき、軸線方向にわたって厚みが均一なスパッタリング膜を製造することができるマグネトロンスパッタリング成膜装置を提供する。 The present invention provides a magnetron sputtering film forming apparatus capable of suppressing uneven thinning of the first rotary target and the second rotary target in the axial direction and producing a sputtering film having a uniform thickness in the axial direction. ..

本発明(1)は、成膜ロールと、前記成膜ロールと対向配置され、前記成膜ロールの軸線に沿って延びる第1マグネトロンプラズマユニットと、前記成膜ロールと対向配置され、前記第1マグネトロンプラズマユニットと隣接配置され、前記成膜ロールの軸線に沿って延びる第2マグネトロンプラズマユニットとを備え、前記第1マグネトロンプラズマユニットは、前記成膜ロールの軸線と同一方向に軸線が延びる第1ロータリーターゲットと、前記第1ロータリーターゲットの径方向内側に配置される第1ヨークと、前記第1ロータリーターゲットの径方向内側において、前記第1ヨークの表面に配置される第1磁石部とを備え、前記第2マグネトロンプラズマユニットは、前記第1ロータリーターゲットの軸線と同一方向に軸線が延びる第2ロータリーターゲットと、前記第2ロータリーターゲットの径方向内側に配置される第2ヨークと、前記第2ロータリーターゲットの径方向内側において、前記第2ヨークの表面に配置される第2磁石部とを備え、下記条件[1]〜条件[3]のうち、少なくともいずれか1つの条件を満足する、マグネトロンスパッタリング成膜装置を含む。 In the present invention (1), the film forming roll, the first magnetron plasma unit which is arranged to face the film forming roll and extends along the axis of the film forming roll, and the first magnetron plasma unit which is arranged to face the film forming roll. The first magnetron plasma unit includes a second magnetron plasma unit that is arranged adjacent to the magnetron plasma unit and extends along the axis of the film forming roll, and the first magnetron plasma unit has a first axis extending in the same direction as the axis of the film forming roll. A rotary target, a first yoke arranged radially inside the first rotary target, and a first magnet portion arranged on the surface of the first yoke inside the first rotary target radially are provided. The second magnetron plasma unit includes a second rotary target whose axis extends in the same direction as the axis of the first rotary target, a second yoke arranged inside the second rotary target in the radial direction, and the second. A magnetron that is provided with a second magnet portion arranged on the surface of the second yoke inside the rotary target in the radial direction and satisfies at least one of the following conditions [1] to [3]. Includes sputtering film deposition equipment.

条件[1]:前記第1ロータリーターゲットの軸線から前記成膜ロールの軸線に向かう第1方向において、前記第1磁石部から前記第1ロータリーターゲットまでの距離が、前記成膜ロールの軸線方向一方側に向かうに従って長く、前記第2ロータリーターゲットの軸線から前記成膜ロールの軸線に向かう第2方向において、前記第2磁石部から前記第2ロータリーターゲットまでの距離が、前記成膜ロールの軸線方向他方側に向かうに従って長い。 Condition [1]: In the first direction from the axis of the first rotary target to the axis of the film forming roll, the distance from the first magnet portion to the first rotary target is one of the axial directions of the film forming roll. The distance from the second magnet portion to the second rotary target is the axial direction of the film forming roll in the second direction from the axis of the second rotary target toward the axis of the film forming roll. Longer towards the other side.

条件[2]:前記第1磁石部が、前記成膜ロールの軸線方向一方側に向かうに従って薄く、前記第2磁石部が、前記成膜ロールの軸線方向他方側に向かうに従って薄い。 Condition [2]: The first magnet portion becomes thinner toward one side in the axial direction of the film forming roll, and the second magnet portion becomes thinner toward the other side in the axial direction of the film forming roll.

条件[3]:前記第1ヨークが、前記成膜ロールの軸線方向一方側に向かうに従って薄く、前記第2ヨークが、前記成膜ロールの軸線方向他方側に向かうに従って薄い。 Condition [3]: The first yoke becomes thinner toward one side in the axial direction of the film forming roll, and the second yoke becomes thinner toward the other side in the axial direction of the film forming roll.

このマグネトロンスパッタリング成膜装置は、条件[1]〜条件[3]のうち、少なくともいずれか1つの条件を満足する。 This magnetron sputtering film forming apparatus satisfies at least one of the conditions [1] to [3].

そのため、第1ロータリーターゲットの軸線方向一端部とイオンとの衝突頻度は、第1ロータリーターゲットの軸線方向中間部および他端部とイオンとの衝突頻度と、同じ割合となる。また、イオンとの衝突頻度は、第1ロータリーターゲットの軸線方向他端部から一端部にかけて、均一となる。そのため、第1ロータリーターゲットの軸線方向一端部だけが過度に薄くなることを抑制でき、第1ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Therefore, the collision frequency between the ion at one end in the axial direction of the first rotary target is the same as the collision frequency between the middle portion and the other end in the axial direction of the first rotary target and the ion. Further, the collision frequency with ions becomes uniform from the other end in the axial direction to one end of the first rotary target. Therefore, it is possible to prevent the first rotary target from being excessively thinned only at one end in the axial direction, and it is possible to prevent the first rotary target from being unevenly thinned along the axial direction.

また、第2ロータリーターゲットの軸線方向他端部とイオンとの衝突頻度は、第2ロータリーターゲットの軸線方向中間部および一端部とイオンとの衝突頻度と、同じ割合となる。また、イオンとの衝突頻度は、軸線方向一端部から他端部にかけて、均一となる。そのため、第2ロータリーターゲットの軸線方向他端部だけが過度に薄くなることを抑制でき、第2ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Further, the collision frequency between the other end in the axial direction of the second rotary target and the ion is the same as the collision frequency between the intermediate portion and one end in the axial direction of the second rotary target and the ion. Further, the collision frequency with ions becomes uniform from one end to the other end in the axial direction. Therefore, it is possible to prevent only the other end of the second rotary target in the axial direction from becoming excessively thin, and it is possible to prevent the second rotary target from becoming unevenly thin in the axial direction.

従って、スパッタリング膜の軸線方向両端部が極端に厚くなることを抑制でき、さらに、スパッタリング膜の厚みを軸線方向にわたって均一にできる。 Therefore, it is possible to prevent the both ends of the sputtering film from becoming extremely thick in the axial direction, and further, the thickness of the sputtering film can be made uniform over the axial direction.

本発明(2)は、前記第1ロータリーターゲットおよび前記成膜ロールの間の磁場強度は、前記軸線方向一方側に向かうに従って低く、前記第2ロータリーターゲットおよび前記成膜ロールの間の磁場強度は、前記軸線方向他方側に向かうに従って低い、(1)に記載のマグネトロンスパッタリング成膜装置を含む。 In the present invention (2), the magnetic field strength between the first rotary target and the film forming roll decreases toward one side in the axial direction, and the magnetic field strength between the second rotary target and the film forming roll is high. Includes the magnetron sputtering film forming apparatus according to (1), which is lower toward the other side in the axial direction.

このマグネトロンスパッタリング成膜装置では、第1ロータリーターゲットおよび成膜ロールの間の磁場強度は、第1ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることをより一層抑制できる。また、第2ロータリーターゲットおよび成膜ロールの間の磁場強度は、軸線方向他方側に向かうに従って低いので、第2ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることをより一層抑制できる。 In this magnetron sputtering film forming apparatus, the magnetic field strength between the first rotary target and the film forming roll can further suppress the non-uniform thinning of the first rotary target in the axial direction. Further, since the magnetic field strength between the second rotary target and the film forming roll decreases toward the other side in the axial direction, it is possible to further suppress the second rotary target from becoming unevenly thin in the axial direction.

本発明(3)は、前記条件[1]を満足し、前記第1磁石部の厚み、および、前記第2磁石部の厚みのそれぞれが、前記成膜ロールの軸線方向にわたって同一であり、前記第1ヨークの厚み、および、前記第2ヨークの厚みのそれぞれが、前記成膜ロールの軸線方向にわたって同一である、(1)または(2)に記載のマグネトロンスパッタリング成膜装置を含む。 In the present invention (3), the condition [1] is satisfied, and the thickness of the first magnet portion and the thickness of the second magnet portion are the same over the axial direction of the film forming roll. The magnetron sputtering film forming apparatus according to (1) or (2), wherein the thickness of the first yoke and the thickness of the second yoke are the same over the axial direction of the film forming roll.

このマグネトロンスパッタリング成膜装置では、軸線方向にわたって同一の厚みを有する第1磁石部が、軸線方向にわたって同一の厚みを有する第1ヨークに配置されている。
そして、これらが軸線に対して傾斜して配置されれば、第1マグネトロンプラズマユニットを簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第1マグネトロンプラズマユニットにより、第1ロータリーターゲットの軸線方向一端部が過度に薄くなることを抑制でき、第1ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。
In this magnetron sputtering film forming apparatus, the first magnet portion having the same thickness in the axial direction is arranged in the first yoke having the same thickness in the axial direction.
Then, if these are arranged so as to be inclined with respect to the axis, the first magnetron plasma unit can be easily configured. Therefore, the simple structure of the first magnetron plasma unit can prevent one end of the first rotary target from becoming excessively thin in the axial direction, and can prevent the first rotary target from becoming unevenly thin in the axial direction.

また、軸線方向にわたって同一の厚みを有する第2磁石部が、軸線方向にわたって同一の厚みを有する第2ヨークに配置されている。そして、これらが軸線に対して傾斜して配置されれば、第2マグネトロンプラズマユニットを簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第2マグネトロンプラズマユニットにより、第2ロータリーターゲットの軸線方向他端部が過度に薄くなることを抑制でき、第2ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Further, the second magnet portion having the same thickness in the axial direction is arranged in the second yoke having the same thickness in the axial direction. Then, if these are arranged so as to be inclined with respect to the axis, the second magnetron plasma unit can be easily configured. Therefore, the second magnetron plasma unit having a simple structure can prevent the other end of the second rotary target from becoming excessively thin in the axial direction, and can prevent the second rotary target from becoming unevenly thin in the axial direction. ..

本発明(4)は、前記条件[1]および前記条件[2]を満足し、前記第1方向における前記第1ヨークから前記第1ロータリーターゲットまでの距離、および、前記第2方向における前記第2ヨークから前記第2ロータリーターゲットまでの距離のそれぞれが、前記成膜ロールの軸線方向にわたって、同一である、(1)または(2)に記載のマグネトロンスパッタリング成膜装置を含む。 The present invention (4) satisfies the condition [1] and the condition [2], the distance from the first yoke to the first rotary target in the first direction, and the first in the second direction. 2 The magnetron sputtering film forming apparatus according to (1) or (2), wherein each of the distances from the yoke to the second rotary target is the same over the axial direction of the film forming roll.

このマグネトロンスパッタリング成膜装置では、軸線方向にわたって厚みが同一であり、軸線に沿って配置される第1ヨークに、軸線方向一方側に向かって次第に薄くなる第1磁石部が配置されているので、第1マグネトロンプラズマユニットを簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第1マグネトロンプラズマユニットにより、第1ロータリーターゲットの軸線方向一端部が過度に薄くなることを抑制でき、第1ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 In this magnetron sputtering film forming apparatus, the thickness is the same in the axial direction, and the first magnet portion that gradually becomes thinner toward one side in the axial direction is arranged in the first yoke that is arranged along the axial direction. The first magnetron plasma unit can be easily configured. Therefore, the simple structure of the first magnetron plasma unit can prevent one end of the first rotary target from becoming excessively thin in the axial direction, and can prevent the first rotary target from becoming unevenly thin in the axial direction.

また、軸線方向にわたって厚みが同一であり、軸線に沿って配置される第2ヨークに、軸線方向他方側に向かって次第に薄くなる第2磁石部を配置されているので、第2マグネトロンプラズマユニットを簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第2マグネトロンプラズマユニットにより、第2ロータリーターゲットの軸線方向他端部が過度に薄くなることを抑制でき、第2ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Further, since the second magnet portion having the same thickness in the axial direction and gradually becoming thinner toward the other side in the axial direction is arranged in the second yoke arranged along the axial direction, the second magnetron plasma unit can be used. It can be easily configured. Therefore, the second magnetron plasma unit having a simple structure can prevent the other end of the second rotary target from becoming excessively thin in the axial direction, and can prevent the second rotary target from becoming unevenly thin in the axial direction. ..

本発明(5)は、前記条件[3]を満足し、前記第1方向における前記第1ヨークから前記第1ロータリーターゲットまでの距離、および、前記第2方向における前記第2ヨークから前記第2ロータリーターゲットまでの距離のそれぞれが、前記成膜ロールの軸線方向にわたって、同一である、(1)または(2)に記載のマグネトロンスパッタリング成膜装置を含む。 The present invention (5) satisfies the condition [3], the distance from the first yoke to the first rotary target in the first direction, and the second yoke to the second in the second direction. The magnetron sputtering film forming apparatus according to (1) or (2), wherein each of the distances to the rotary target is the same over the axial direction of the film forming roll.

このマグネトロンスパッタリング成膜装置では、軸線方向にわたって厚みが同一であり、軸線に沿う第1磁石部が、軸線方向一方側に向かって次第に薄くなる第1ヨークに配置されているので、第1マグネトロンプラズマユニットを簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第1マグネトロンプラズマユニットにより、第1ロータリーターゲットの軸線方向一端部が過度に薄くなることを抑制でき、第1ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 In this magnetron sputtering film forming apparatus, the thickness is the same in the axial direction, and the first magnet portion along the axial direction is arranged in the first yoke that gradually becomes thinner toward one side in the axial direction. Therefore, the first magnetron plasma The unit can be easily configured. Therefore, the simple structure of the first magnetron plasma unit can prevent one end of the first rotary target from becoming excessively thin in the axial direction, and can prevent the first rotary target from becoming unevenly thin in the axial direction.

また、軸線方向にわたって厚みが同一であり、軸線に沿う第2磁石部が、軸線方向他方側に向かって次第に薄くなる第2ヨークに配置されているので、第2マグネトロンプラズマユニットを簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第2マグネトロンプラズマユニットにより、第2ロータリーターゲットの軸線方向他端部が過度に薄くなることを抑制でき、第2ロータリーターゲットが軸線方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Further, since the thickness is the same in the axial direction and the second magnet portion along the axial direction is arranged in the second yoke which gradually becomes thinner toward the other side in the axial direction, the second magnetron plasma unit can be easily configured. .. Therefore, the second magnetron plasma unit having a simple structure can prevent the other end of the second rotary target from becoming excessively thin in the axial direction, and can prevent the second rotary target from becoming unevenly thin in the axial direction. ..

本発明のマグネトロンスパッタリング成膜装置は、第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットが軸線方向にわたって均一に薄くなり、軸線方向にわたって厚みが均一なスパッタリング膜を製造することができる。 The magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention can produce a sputtering film in which the first rotary target and the second rotary target are uniformly thinned in the axial direction and the thickness is uniform in the axial direction.

図1は、本発明のマグネトロンスパッタリング成膜装置の第1実施形態の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of the magnetron sputtering film forming apparatus of the present invention. 図2は、図1のマグネトロンスパッタリング成膜装置に備えられるマグネトロンスパッタリング部の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a magnetron sputtering portion provided in the magnetron sputtering film forming apparatus of FIG. 図3Aおよび図3Bのそれぞれは、図2に示すマグネトロンスパッタリング部の第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットのそれぞれの断面図を示す。3A and 3B respectively show cross-sectional views of the first rotary target and the second rotary target of the magnetron sputtering section shown in FIG. 図4Aおよび図4Bのそれぞれは、第2実施形態のマグネトロンスパッタリング成膜装置のマグネトロンスパッタリング部の第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットのそれぞれの断面図を示す。4A and 4B respectively show cross-sectional views of the first rotary target and the second rotary target of the magnetron sputtering portion of the magnetron sputtering film forming apparatus of the second embodiment. 図5Aおよび図5Bのそれぞれは、第3実施形態のマグネトロンスパッタリング成膜装置のマグネトロンスパッタリング部の第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットのそれぞれの断面図を示す。5A and 5B respectively show cross-sectional views of the first rotary target and the second rotary target of the magnetron sputtering portion of the magnetron sputtering film forming apparatus of the third embodiment. 図6Aおよび図6Bのそれぞれは、第1変形例のマグネトロンスパッタリング成膜装置のマグネトロンスパッタリング部の第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットのそれぞれの断面図を示す。6A and 6B respectively show cross-sectional views of the first rotary target and the second rotary target of the magnetron sputtering portion of the magnetron sputtering film forming apparatus of the first modification. 図7Aおよび図7Bのそれぞれは、第2変形例のマグネトロンスパッタリング成膜装置のマグネトロンスパッタリング部の第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットのそれぞれの断面図を示す。7A and 7B respectively show cross-sectional views of the first rotary target and the second rotary target of the magnetron sputtering portion of the magnetron sputtering film forming apparatus of the second modification. 図8Aおよび図8Bのそれぞれは、第3変形例のマグネトロンスパッタリング成膜装置のマグネトロンスパッタリング部の第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットのそれぞれの断面図を示す。8A and 8B respectively show cross-sectional views of the first rotary target and the second rotary target of the magnetron sputtering portion of the magnetron sputtering film forming apparatus of the third modification. 図9Aおよび図9Bのそれぞれは、第4変形例のマグネトロンスパッタリング成膜装置のマグネトロンスパッタリング部の第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットのそれぞれの断面図を示す。9A and 9B respectively show cross-sectional views of the first rotary target and the second rotary target of the magnetron sputtering portion of the magnetron sputtering film forming apparatus of the fourth modification. 図10Aおよび図10Bのそれぞれは、比較例1および2のマグネトロンスパッタリング成膜装置のマグネトロンスパッタリング部の第1ロータリーターゲットおよび第2ロータリーターゲットのそれぞれの断面図を示す。10A and 10B respectively show cross-sectional views of the first rotary target and the second rotary target of the magnetron sputtering portion of the magnetron sputtering film forming apparatus of Comparative Examples 1 and 2, respectively. 図11A〜図11Dは、比較例1の測定結果であり、図11Aが第1ロータリーターゲットの摩耗量、図11Bが第1膜の厚み、図11Cが第2ロータリーターゲットの摩耗量、図11Dが第2膜の厚みを示す。11A to 11D are the measurement results of Comparative Example 1, FIG. 11A is the amount of wear of the first rotary target, FIG. 11B is the thickness of the first film, FIG. 11C is the amount of wear of the second rotary target, and FIG. 11D is. The thickness of the second film is shown. 図12A〜図12Dは、実施例1の測定結果であり、図12Aが第1ロータリーターゲットの磁束密度の径方向成分、図12Bが第1膜の厚み、図12Cが第2ロータリーターゲットの磁束密度の径方向成分、図12Dが第2膜の厚みを示す。12A to 12D are the measurement results of the first embodiment, FIG. 12A is a radial component of the magnetic flux density of the first rotary target, FIG. 12B is the thickness of the first film, and FIG. 12C is the magnetic flux density of the second rotary target. The radial component of FIG. 12D, FIG. 12D, shows the thickness of the second film. 図13は、実施例2の第1ロータリーターゲットの磁束密度の径方向成分の測定結果を示す。FIG. 13 shows the measurement results of the radial component of the magnetic flux density of the first rotary target of the second embodiment. 図14は、実施例3の第1ロータリーターゲットの磁束密度の径方向成分の測定結果を示す。FIG. 14 shows the measurement results of the radial component of the magnetic flux density of the first rotary target of the third embodiment. 図15A〜図15Dは、比較例3の測定結果であり、図15Aが第1ロータリーターゲットの摩耗量を平均で割った値、図15Bが第1膜の厚みを平均で割った値、図15Cが第2ロータリーターゲットの摩耗量を平均で割った値、図15Dが第2膜の厚みを平均で割った値を示す。15A to 15D are the measurement results of Comparative Example 3, FIG. 15A is the value obtained by dividing the wear amount of the first rotary target by the average, FIG. 15B is the value obtained by dividing the thickness of the first film by the average, and FIG. 15C. Shows the value obtained by dividing the amount of wear of the second rotary target by the average, and FIG. 15D shows the value obtained by dividing the thickness of the second film by the average. 図16A〜図16Dは、実施例4の測定結果であり、図16Aが第1ロータリーターゲットの摩耗量を平均で割った値、図16Bが第1膜の厚みを平均で割った値、図16Cが第2ロータリーターゲットの摩耗量を平均で割った値、図16Dが第2膜の厚みを平均で割った値を示す。16A to 16D are the measurement results of Example 4, FIG. 16A is the value obtained by dividing the wear amount of the first rotary target by the average, FIG. 16B is the value obtained by dividing the thickness of the first film by the average, and FIG. 16C. Shows the value obtained by dividing the amount of wear of the second rotary target by the average, and FIG. 16D shows the value obtained by dividing the thickness of the second film by the average.

本発明のマグネトロンプラズマ成膜装置の第1実施形態を、図1〜図3Bを参照して説明する。 The first embodiment of the magnetron plasma film forming apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3B.

図1に示すように、マグネトロンスパッタリング成膜装置1は、基材91を搬送しながら、膜92を基材91に対して形成(成膜)する、ロールトゥロール方式の成膜装置である。マグネトロンスパッタリング成膜装置1は、搬送部2と、成膜部3とを備える。 As shown in FIG. 1, the magnetron sputtering film forming apparatus 1 is a roll-to-roll type film forming apparatus that forms (deposits) a film 92 on the base material 91 while conveying the base material 91. The magnetron sputtering film forming apparatus 1 includes a conveying section 2 and a film forming section 3.

搬送部2は、搬送ケーシング4と、送出ロール5と、巻取ロール6と、ガイドロール7と、真空ポンプ8とを備える。 The transport unit 2 includes a transport casing 4, a delivery roll 5, a take-up roll 6, a guide roll 7, and a vacuum pump 8.

搬送ケーシング4は、搬送方向に沿って延びる略箱形状を有する。搬送ケーシング4は、送出ロール5、巻取ロール6およびガイドロール7を収容する。 The transport casing 4 has a substantially box shape extending along the transport direction. The transport casing 4 houses the delivery roll 5, the take-up roll 6, and the guide roll 7.

送出ロール5および巻取ロール6のそれぞれは、搬送ケーシング4内の搬送方向上流側端部および下流側端部のそれぞれに配置されている。 Each of the delivery roll 5 and the take-up roll 6 is arranged at each of the upstream side end portion and the downstream side end portion in the transport direction in the transport casing 4.

ガイドロール7は、送出ロール5および巻取ロール6の間において、複数配置されている。複数のガイドロール7は、基材91を成膜ロール52に巻回させるように、配置されている。 A plurality of guide rolls 7 are arranged between the delivery roll 5 and the take-up roll 6. The plurality of guide rolls 7 are arranged so that the base material 91 is wound around the film forming roll 52.

真空ポンプ8は、搬送ケーシング4に設けられている。 The vacuum pump 8 is provided in the transport casing 4.

成膜部3は、成膜ケーシング51と、成膜ロール52と、複数(例えば、3つ)のマグネトロンスパッタリング部10とを備える。 The film forming section 3 includes a film forming casing 51, a film forming roll 52, and a plurality of (for example, three) magnetron sputtering sections 10.

成膜ケーシング51は、搬送ケーシング4に連通しており、搬送ケーシング4とともに、真空チャンバーを構成する。成膜ケーシング51は、略箱形状を有する。成膜ケーシング51は、複数の隔壁53を有する。複数の隔壁53は、成膜ロール52に向かって延びる。なお、成膜ケーシング51には、図示しないスパッタガス供給装置が設けられる。成膜ケーシング51は、成膜ロール52および複数のマグネトロンスパッタリング部10を収容する。 The film-forming casing 51 communicates with the transport casing 4, and together with the transport casing 4, constitutes a vacuum chamber. The film-forming casing 51 has a substantially box shape. The film-forming casing 51 has a plurality of partition walls 53. The plurality of partition walls 53 extend toward the film forming roll 52. The film-forming casing 51 is provided with a sputter gas supply device (not shown). The film-forming casing 51 accommodates the film-forming roll 52 and the plurality of magnetron sputtering units 10.

成膜ロール52の軸線A1は、基材91の搬送方向および厚み方向に直交する幅方向に沿う。以下、成膜ロール52の軸線A1を、他の軸線と区別するために、第1軸線A1と称呼する。 The axis A1 of the film forming roll 52 is along the width direction orthogonal to the transport direction and the thickness direction of the base material 91. Hereinafter, the axis A1 of the film forming roll 52 is referred to as a first axis A1 in order to distinguish it from other axes.

複数のマグネトロンスパッタリング部10は、成膜ロール52の径方向外側に対向配置されている。複数のマグネトロンスパッタリング部10は、成膜ロール52の周方向に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。 The plurality of magnetron sputtering portions 10 are arranged so as to face each other on the radial outer side of the film forming roll 52. The plurality of magnetron sputtering portions 10 are arranged at intervals along the circumferential direction of the film forming roll 52.

周方向に隣接するマグネトロンスパッタリング部10は、隔壁53によって仕切られている。隔壁53によって仕切られる空間は、成膜室9を構成する。成膜室9は、成膜ケーシング51内(真空チャンバー)において、複数仕切られている。1つの成膜室9に、1つのマグネトロンスパッタリング部10が設けられている。複数のマグネトロンスパッタリング部10のそれぞれは、プラズマケーシング20と、第1マグネトロンプラズマユニット11と、第2マグネトロンプラズマユニット12とを備える。 The magnetron sputtering portion 10 adjacent to each other in the circumferential direction is partitioned by a partition wall 53. The space partitioned by the partition wall 53 constitutes the film forming chamber 9. A plurality of film forming chambers 9 are partitioned in the film forming casing 51 (vacuum chamber). One magnetron sputtering unit 10 is provided in one film forming chamber 9. Each of the plurality of magnetron sputtering units 10 includes a plasma casing 20, a first magnetron plasma unit 11, and a second magnetron plasma unit 12.

図2に示すように、プラズマケーシング20は、成膜ロール52に向かって一側が開口された略箱形状を有する。プラズマケーシング20は、成膜ロール52の第1軸線A1に沿って延びる。プラズマケーシング20は、第1マグネトロンプラズマユニット11と第2マグネトロンプラズマユニット12とを収容する。 As shown in FIG. 2, the plasma casing 20 has a substantially box shape with one side open toward the film forming roll 52. The plasma casing 20 extends along the first axis A1 of the film forming roll 52. The plasma casing 20 accommodates the first magnetron plasma unit 11 and the second magnetron plasma unit 12.

第1マグネトロンプラズマユニット11と第2マグネトロンプラズマユニット12とは、成膜ロール52と対向配置される。第1マグネトロンプラズマユニット11と第2マグネトロンプラズマユニット12とは、成膜ロール52の周方向に沿って互いに間隔を隔てて隣接配置されている。第1マグネトロンプラズマユニット11と第2マグネトロンプラズマユニット12とは、成膜ロール52の第1軸線A1に沿って延びる。第1マグネトロンプラズマユニット11と第2マグネトロンプラズマユニット12とは、プラズマケーシング20の開口を通して、成膜ロール52に面している。 The first magnetron plasma unit 11 and the second magnetron plasma unit 12 are arranged to face the film forming roll 52. The first magnetron plasma unit 11 and the second magnetron plasma unit 12 are arranged adjacent to each other at intervals along the circumferential direction of the film forming roll 52. The first magnetron plasma unit 11 and the second magnetron plasma unit 12 extend along the first axis A1 of the film forming roll 52. The first magnetron plasma unit 11 and the second magnetron plasma unit 12 face the film forming roll 52 through the opening of the plasma casing 20.

図2および図3Aに示すように、第1マグネトロンプラズマユニット11は、第1ロータリーターゲット13と、第1磁石ユニット31とを備える。 As shown in FIGS. 2 and 3A, the first magnetron plasma unit 11 includes a first rotary target 13 and a first magnet unit 31.

第1ロータリーターゲット13は、円筒形状を有する。第1ロータリーターゲット13は、成膜ロール52の第1軸線A1と平行する軸線A2を有する。以下、第1ロータリーターゲット13の軸線A2を、他の軸線と区別するために、第2軸線A2と称呼する。第1ロータリーターゲット13の第2軸線A2は、成膜ロール52の第1軸線A1と同一方向に延びる。第1ロータリーターゲット13は、例えば、成膜ロール52の回転方向と逆向きに回転可能(周回移動可能)である。第1ロータリーターゲット13は、カソード源(図示せず)と電気的に接続されており、これによって、カソードとして作用できる。 The first rotary target 13 has a cylindrical shape. The first rotary target 13 has an axis A2 parallel to the first axis A1 of the film forming roll 52. Hereinafter, the axis A2 of the first rotary target 13 will be referred to as a second axis A2 in order to distinguish it from other axes. The second axis A2 of the first rotary target 13 extends in the same direction as the first axis A1 of the film forming roll 52. The first rotary target 13 can rotate (circulate) in the direction opposite to the rotation direction of the film forming roll 52, for example. The first rotary target 13 is electrically connected to a cathode source (not shown), which allows it to act as a cathode.

第1ロータリーターゲット13の材料は、膜92を形成するための材料である。そのような材料としては、例えば、In、Sn、Zn、Ga、Sb、Nb、Ti、Si、Zr、Mg、Al、Au、Ag、Cu、Pd、Wからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含む金属酸化物が挙げられる。具体的には、例えば、インジウムスズ複合酸化物(ITO)などのインジウム含有酸化物、例えば、アンチモンスズ複合酸化物(ATO)などのアンチモン含有酸化物などが挙げられる。 The material of the first rotary target 13 is a material for forming the film 92. As such a material, for example, at least one selected from the group consisting of In, Sn, Zn, Ga, Sb, Nb, Ti, Si, Zr, Mg, Al, Au, Ag, Cu, Pd, and W. Examples include metal oxides containing the above metals. Specific examples thereof include indium-containing oxides such as indium tin oxide composite oxide (ITO), and antimony-containing oxides such as antimony tin composite oxide (ATO).

第1磁石ユニット31は、第1ロータリーターゲット13の径方向内側に収容(配置)されている。第1磁石ユニット31は、長手方向に延びる平板形状を有する。第1磁石ユニット31は、長手方向にわたって同一の厚みを有する。第1磁石ユニット31は、その長手方向が、第2軸線A2に対して傾斜している。 The first magnet unit 31 is housed (arranged) inside the first rotary target 13 in the radial direction. The first magnet unit 31 has a flat plate shape extending in the longitudinal direction. The first magnet unit 31 has the same thickness in the longitudinal direction. The longitudinal direction of the first magnet unit 31 is inclined with respect to the second axis A2.

第1磁石ユニット31は、第1ヨーク14と、第1磁石部15とを、第1ロータリーターゲット13の第2軸線A2から、成膜ロール52の第1軸線A1に向かう第1方向に向かって順に備える。好ましくは、第1磁石ユニット31は、第1ヨーク14と、第1磁石部15とのみを備える。 The first magnet unit 31 directs the first yoke 14 and the first magnet portion 15 from the second axis A2 of the first rotary target 13 toward the first axis A1 of the film forming roll 52. Prepare in order. Preferably, the first magnet unit 31 includes only the first yoke 14 and the first magnet portion 15.

第1ヨーク14は、長手方向に延びる平板形状を有する。図3Aに示すように、第1ヨーク14は、表面23と、裏面24とを含む。表面23は、成膜ロール52に面する。裏面24は、表面23に対して成膜ロール52の反対側に位置する。裏面24は、表面23に平行する。そのため、第1ヨーク14は、長手方向にわたって同一の厚みを有する。第1ヨーク14の材料としては、例えば、比透磁率が、10以上、さらには、50以上の高透磁率材が挙げられ、具体的には、鉄、ステンレスなどの金属が挙げられる。 The first yoke 14 has a flat plate shape extending in the longitudinal direction. As shown in FIG. 3A, the first yoke 14 includes a front surface 23 and a back surface 24. The surface 23 faces the film forming roll 52. The back surface 24 is located on the opposite side of the film forming roll 52 with respect to the front surface 23. The back surface 24 is parallel to the front surface 23. Therefore, the first yoke 14 has the same thickness in the longitudinal direction. Examples of the material of the first yoke 14 include high magnetic permeability materials having a relative magnetic permeability of 10 or more, further 50 or more, and specific examples thereof include metals such as iron and stainless steel.

第1磁石部15は、長手方向に延びる平板形状を有する。第1磁石部15は、第1ヨーク14の表面23に固定(配置)されている。第1磁石部15は、表面27と、裏面28とを有する。表面27は、成膜ロール52に面する。裏面28は、表面27に対する成膜ロール52の反対側に位置する。裏面28は、表面27に平行する。そのため、第1磁石部15は、長手方向にわたって同一の厚みを有する。なお、この第1実施形態では、図2に示すように、第1磁石部15は、2つの第1磁石21と、2つの第1磁石21に挟まれる第2磁石22とからなって(分割されて)おり、例えば、第1磁石21の表面27がN極を有し、第2磁石22の表面27が、S極を有する。 The first magnet portion 15 has a flat plate shape extending in the longitudinal direction. The first magnet portion 15 is fixed (arranged) on the surface 23 of the first yoke 14. The first magnet portion 15 has a front surface 27 and a back surface 28. The surface 27 faces the film forming roll 52. The back surface 28 is located on the opposite side of the film forming roll 52 with respect to the front surface 27. The back surface 28 is parallel to the front surface 27. Therefore, the first magnet portion 15 has the same thickness in the longitudinal direction. In this first embodiment, as shown in FIG. 2, the first magnet portion 15 is composed of two first magnets 21 and a second magnet 22 sandwiched between the two first magnets 21 (divided). For example, the surface 27 of the first magnet 21 has an N pole, and the surface 27 of the second magnet 22 has an S pole.

そして、図3Aに示すように、この第1磁石ユニット31では、長手方向にわたって同一の厚みを有する第1ヨーク14に、長手方向にわたって同一の厚みを有する第1磁石部15が配置されている。この第1磁石ユニット31(第1ヨーク14および第1磁石部15のいずれも)が、第2軸線A2に対して傾斜している。具体的には、第1方向において、第1磁石部15から第1ロータリーターゲット13までの距離L1は、軸線A方向一方側に向かうに従って長い。これにより、下記の条件[1]の前半部分を満足する。 Then, as shown in FIG. 3A, in the first magnet unit 31, the first magnet portion 15 having the same thickness in the longitudinal direction is arranged on the first yoke 14 having the same thickness in the longitudinal direction. The first magnet unit 31 (both of the first yoke 14 and the first magnet portion 15) is inclined with respect to the second axis A2. Specifically, in the first direction, the distance L1 from the first magnet portion 15 to the first rotary target 13 becomes longer toward one side in the axis A direction. As a result, the first half of the following condition [1] is satisfied.

条件[1]:第1方向において、第1磁石部15から第1ロータリーターゲット13までの距離L1が、軸線A方向一方側に向かうに従って長い(前半部分)。 Condition [1]: In the first direction, the distance L1 from the first magnet portion 15 to the first rotary target 13 becomes longer toward one side in the axis A direction (first half portion).

第1磁石部15から第1ロータリーターゲット13までの距離L1は、軸線A方向一方側に100mm移動するときに、例えば、0.01mm以上長く、好ましくは、0.1mm以上長く、また、長くなる量の上限が、例えば、10mmである。 The distance L1 from the first magnet portion 15 to the first rotary target 13 is, for example, 0.01 mm or more longer, preferably 0.1 mm or more longer, and longer when moving 100 mm to one side in the axis A direction. The upper limit of the amount is, for example, 10 mm.

図2および図3Bに示すように、第2マグネトロンプラズマユニット12は、第2ロータリーターゲット33と、第2磁石ユニット32とを備える。第2マグネトロンプラズマユニット12の構成は、第2磁石ユニット32の軸線Aに対する傾斜が、第1磁石ユニット31の軸線Aに対する傾斜と反対である以外は、第1マグネトロンプラズマユニット11の構成と実質的に同様である。以下、第2マグネトロンプラズマユニット12に関し、第1マグネトロンプラズマユニット11と異なる構成を記載する。 As shown in FIGS. 2 and 3B, the second magnetron plasma unit 12 includes a second rotary target 33 and a second magnet unit 32. The configuration of the second magnetron plasma unit 12 is substantially the same as the configuration of the first magnetron plasma unit 11 except that the inclination of the second magnet unit 32 with respect to the axis A is opposite to the inclination of the first magnet unit 31 with respect to the axis A. Is similar to. Hereinafter, the configuration of the second magnetron plasma unit 12 different from that of the first magnetron plasma unit 11 will be described.

第2ロータリーターゲット33は、成膜ロール52の第1軸線A1と平行する軸線A3を有する。以下、第2ロータリーターゲット33の軸線A3は、他の軸線と区別するために、第3軸線A3と称呼する。第2ロータリーターゲット33の第3軸線A3は、成膜ロール52の第1軸線A1と同一方向に延びる。第2ロータリーターゲット33は、例えば、成膜ロール52の回転方向と同一向きに回転可能(周回移動可能)である。 The second rotary target 33 has an axis A3 parallel to the first axis A1 of the film forming roll 52. Hereinafter, the axis A3 of the second rotary target 33 will be referred to as a third axis A3 in order to distinguish it from other axes. The third axis A3 of the second rotary target 33 extends in the same direction as the first axis A1 of the film forming roll 52. The second rotary target 33 can rotate (rotate around) in the same direction as the rotation direction of the film forming roll 52, for example.

第2磁石ユニット32は、第2ヨーク34と、第2磁石部35とを、第2ロータリーターゲット33の第3軸線A3から成膜ロール52の第1軸線A1に向かう第2方向に向かって順に備える。 The second magnet unit 32 sequentially moves the second yoke 34 and the second magnet portion 35 from the third axis A3 of the second rotary target 33 toward the first axis A1 of the film forming roll 52. Be prepared.

第2方向において、第2磁石部35から第2ロータリーターゲット33までの距離L2は、軸線A方向他方側に向かうに従って長い。 In the second direction, the distance L2 from the second magnet portion 35 to the second rotary target 33 becomes longer toward the other side in the axis A direction.

これによって、条件[1]の後半部分を満足する。 This satisfies the latter half of the condition [1].

条件[1]:第2方向において、第2磁石部35から第2ロータリーターゲット33までの距離L2が、軸線A方向他方側に向かうに従って長い(後半部分)。 Condition [1]: In the second direction, the distance L2 from the second magnet portion 35 to the second rotary target 33 becomes longer toward the other side in the axis A direction (second half portion).

距離L2が長くなる程度は、上記した距離L1が長くなる程度と同一である。 The degree to which the distance L2 becomes long is the same as the degree to which the above-mentioned distance L1 becomes long.

このマグネトロンスパッタリング成膜装置1は、上記した条件[1]〜条件[3]のうち、少なくとも1つの条件である条件[1]を満足するので、第1ロータリーターゲット13および成膜ロール52の間の磁場強度は、軸線A方向一方側に向かうに従って低く、また、第2ロータリーターゲット33および成膜ロール52の間の磁場強度は、軸線A方向他方側に向かうに従って低い。 Since the magnetron sputtering film forming apparatus 1 satisfies at least one of the above-mentioned conditions [1] to [3], that is, between the first rotary target 13 and the film forming roll 52. The magnetic field strength of is lower toward one side in the axis A direction, and the magnetic field strength between the second rotary target 33 and the film forming roll 52 is lower toward the other side in the axis A direction.

図1に示すマグネトロンスパッタリング成膜装置1を準備するには、まず、第1マグネトロンプラズマユニット11および第2マグネトロンプラズマユニット12のそれぞれを準備し、これらをマグネトロンスパッタリング部10に備える。 In order to prepare the magnetron sputtering film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, first, each of the first magnetron plasma unit 11 and the second magnetron plasma unit 12 is prepared, and these are provided in the magnetron sputtering unit 10.

第1マグネトロンプラズマユニット11を準備するには、まず、例えば、長手方向にわたって厚みが同一である第1磁石部15を、長手方向にわたって厚みが同一である第1ヨーク14に固定して第1磁石ユニット31を準備する。続いて、第1磁石ユニット31を第1ロータリーターゲット13内に収容する。そのとき、図3Aに示すように、第1磁石ユニット31を第2軸線A2に対して傾斜させる。これによって、第1磁石ユニット31を第1ロータリーターゲット13に設置して、第1マグネトロンプラズマユニット11を準備する。 To prepare the first magnetron plasma unit 11, for example, the first magnet portion 15 having the same thickness in the longitudinal direction is fixed to the first yoke 14 having the same thickness in the longitudinal direction to fix the first magnet. Prepare the unit 31. Subsequently, the first magnet unit 31 is housed in the first rotary target 13. At that time, as shown in FIG. 3A, the first magnet unit 31 is tilted with respect to the second axis A2. As a result, the first magnet unit 31 is installed on the first rotary target 13 to prepare the first magnetron plasma unit 11.

また、上記した第1磁石ユニット31の第1ロータリーターゲット13への設置と同様に、第2磁石ユニット32を第2ロータリーターゲット33へ設置して、第2マグネトロンプラズマユニット12を準備する。 Further, similarly to the installation of the first magnet unit 31 on the first rotary target 13, the second magnet unit 32 is installed on the second rotary target 33 to prepare the second magnetron plasma unit 12.

次に、このマグネトロンスパッタリング成膜装置1を用いて、基材91に膜92を形成(成膜)する方法を説明する。 Next, a method of forming (depositing) a film 92 on the base material 91 using this magnetron sputtering film forming apparatus 1 will be described.

まず、長尺の基材91をマグネトロンスパッタリング成膜装置1にセットする。基材91としては、特に限定されず、例えば、高分子フィルム(PETフィルムなど)、ガラスフィルム(薄膜ガラス)などが挙げられる。 First, the long base material 91 is set in the magnetron sputtering film forming apparatus 1. The base material 91 is not particularly limited, and examples thereof include a polymer film (PET film and the like) and a glass film (thin film glass).

続いて、真空ポンプ8を駆動して、成膜室9を真空にする。これとともに、図示しないスパッタガス供給装置からスパッタガスを成膜室9に供給する。スパッタガスとしては、例えば、アルゴンなどの不活性ガス、例えば、さらに酸素を含む反応性ガスなどが挙げられる。 Subsequently, the vacuum pump 8 is driven to evacuate the film forming chamber 9. At the same time, the sputtering gas is supplied to the film forming chamber 9 from a sputtering gas supply device (not shown). Examples of the sputter gas include an inert gas such as argon, for example, a reactive gas further containing oxygen.

続いて、基材91を成膜ロール52に対して移動させながら、第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33のそれぞれを回転させるとともにカソード電圧を印加する。 Subsequently, while moving the base material 91 with respect to the film forming roll 52, each of the first rotary target 13 and the second rotary target 33 is rotated and a cathode voltage is applied.

これにより、第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33のそれぞれから電子が放出される。 As a result, electrons are emitted from each of the first rotary target 13 and the second rotary target 33.

また、スパッタガスに由来するイオン(具体的には、アルゴンイオン)が、第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33のそれぞれに衝突し、これによって、第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33からその材料の粒子が、成膜ロール52の外周面上の基材91に順に付着する。これにより、膜92が基材91の表面に形成(成膜)される。 Further, ions derived from the sputter gas (specifically, argon ions) collide with the first rotary target 13 and the second rotary target 33, respectively, thereby causing the first rotary target 13 and the second rotary target 33. The particles of the material are sequentially attached to the base material 91 on the outer peripheral surface of the film forming roll 52. As a result, the film 92 is formed (filmed) on the surface of the base material 91.

(第1実施形態の作用効果)
そして、このマグネトロンスパッタリング成膜装置1は、条件[1]を満足する。
(Action and effect of the first embodiment)
The magnetron sputtering film forming apparatus 1 satisfies the condition [1].

そのため、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向一端部とイオンとの衝突頻度は、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向中間部および他端部とイオンとの衝突頻度と、同じ割合となる。第1ロータリーターゲット13とイオンとの衝突頻度は、軸線A方向他端部から一端部にかけて、均一となる。そのため、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向一端部における過度の摩耗(偏った摩耗)を抑制でき、摩耗後の第1ロータリーターゲット13が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Therefore, the collision frequency of the ion with one end of the first rotary target 13 in the axis A direction is the same as the collision frequency of the ion with the middle portion and the other end of the first rotary target 13 in the axis A direction. The collision frequency between the first rotary target 13 and the ions becomes uniform from the other end to one end in the axis A direction. Therefore, excessive wear (biased wear) at one end of the first rotary target 13 in the axis A direction can be suppressed, and uneven thinning of the first rotary target 13 after wear can be suppressed in the axis A direction.

また、第2ロータリーターゲット33の軸線A方向他端部とイオンとの衝突頻度は、第2ロータリーターゲット33の軸線A方向中間部および一端部とイオンとの衝突頻度と、同じ割合となる。また、第2ロータリーターゲット33とイオンとの衝突頻度は、軸線A方向一端部から他端部にかけて、均一なる。そのため、第2ロータリーターゲット33の軸線A方向他端部における過度の摩耗(偏った摩耗)を抑制でき、摩耗後の第2ロータリーターゲット33が第3軸線A3方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Further, the collision frequency between the other end of the second rotary target 33 in the axis A direction and the ion is the same as the collision frequency between the middle portion and one end of the second rotary target 33 in the axis A direction and the ion. Further, the collision frequency between the second rotary target 33 and the ions becomes uniform from one end to the other end in the axis A direction. Therefore, excessive wear (unbalanced wear) at the other end of the second rotary target 33 in the axis A direction can be suppressed, and the second rotary target 33 after wear can be prevented from becoming unevenly thin in the third axis A3 direction. it can.

従って、膜92の軸方向(長尺方向および厚み方向に直交する方向)(基材91の幅方向に相当)両端部が極端に厚くなることを抑制でき、さらに、膜92の厚みを軸線A方向にわたって均一にできる。 Therefore, it is possible to prevent both ends of the film 92 from becoming extremely thick in the axial direction (direction orthogonal to the elongated direction and the thickness direction) (corresponding to the width direction of the base material 91), and further, the thickness of the film 92 is set to the axis A. Can be uniform over the direction.

また、このマグネトロンスパッタリング成膜装置1では第1ロータリーターゲット13および成膜ロール52の間の磁場強度は、軸線A方向一方側に向かうに従って低く、第2ロータリーターゲット33および成膜ロール52の間の磁場強度は、軸線A方向他方側に向かうに従って低い。 Further, in the magnetron sputtering film forming apparatus 1, the magnetic field strength between the first rotary target 13 and the film forming roll 52 becomes lower toward one side in the axis A direction, and is between the second rotary target 33 and the film forming roll 52. The magnetic field strength decreases toward the other side in the A direction of the axis.

このマグネトロンスパッタリング成膜装置1では第1ロータリーターゲット13および成膜ロール52の間の磁場強度は、軸線A方向一方側に向かうに従って低いので、第1ロータリーターゲット13が軸線方向にわたって不均一に薄くなることをより一層抑制できる。また、第2ロータリーターゲット33および成膜ロール52の間の磁場強度は、軸線A方向他方側に向かうに従って低いので、第2ロータリーターゲット33が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることをより一層抑制できる。 In this magnetron sputtering film forming apparatus 1, the magnetic field strength between the first rotary target 13 and the film forming roll 52 decreases toward one side in the axis A direction, so that the first rotary target 13 becomes unevenly thin in the axis direction. That can be further suppressed. Further, since the magnetic field strength between the second rotary target 33 and the film forming roll 52 decreases toward the other side in the axis A direction, it is further suppressed that the second rotary target 33 becomes unevenly thin in the axis A direction. it can.

また、この第1実施形態の第1磁石ユニット31では、軸線A方向にわたって同一の厚みを有する第1磁石部15が、軸線A方向にわたって同一の厚みを有する第1ヨーク14に配置されている。そして、第1磁石ユニット31は、軸線Aに対して傾斜するように配置されているので、第1マグネトロンプラズマユニット11を簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第1マグネトロンプラズマユニット11により、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向一端部が過度に薄くなることを抑制でき、第1ロータリーターゲット13が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Further, in the first magnet unit 31 of the first embodiment, the first magnet portion 15 having the same thickness in the axis A direction is arranged on the first yoke 14 having the same thickness in the axis A direction. Since the first magnet unit 31 is arranged so as to be inclined with respect to the axis A, the first magnetron plasma unit 11 can be easily configured. Therefore, the simple structure of the first magnetron plasma unit 11 can prevent one end of the first rotary target 13 in the axis A direction from becoming excessively thin, and the first rotary target 13 becomes unevenly thin in the axis A direction. Can be suppressed.

また、第2磁石ユニット32では、軸線A方向にわたって同一の厚みを有する第2磁石部35が、軸線A方向にわたって同一の厚みを有する第2ヨーク34に配置されている。
そして、これらが軸線Aに対して傾斜するように配置されているので、第2マグネトロンプラズマユニット12を簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第2マグネトロンプラズマユニット12により、第2ロータリーターゲット33の軸線A方向他端部が過度に薄くなることを抑制でき、第2ロータリーターゲット33が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。
Further, in the second magnet unit 32, the second magnet portion 35 having the same thickness in the axis A direction is arranged on the second yoke 34 having the same thickness in the axis A direction.
Since these are arranged so as to be inclined with respect to the axis A, the second magnetron plasma unit 12 can be easily configured. Therefore, the second magnetron plasma unit 12 having a simple structure can prevent the other end of the second rotary target 33 from becoming excessively thin in the axis A direction, and the second rotary target 33 becomes unevenly thin in the axis A direction. It can be suppressed.

<第2実施形態>
第2実施形態において、上記した第1実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、第2実施形態は、特記する以外、第1実施形態態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第1実施形態および第2実施形態を適宜組み合わせることができる。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, the same members and processes as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, the second embodiment can exhibit the same effects as those of the first embodiment, except for special mention. Further, the first embodiment and the second embodiment can be combined as appropriate.

第2実施形態では、図4A〜図4Bに示すように、上記条件[1]に加え、下記条件[2]を満足する。 In the second embodiment, as shown in FIGS. 4A to 4B, the following condition [2] is satisfied in addition to the above condition [1].

条件[2]:第1磁石部15が、軸線A方向一方側に向かうに従って薄い。第2磁石部35が、軸線A方向他方側に向かうに従って薄い。 Condition [2]: The first magnet portion 15 becomes thinner toward one side in the axis A direction. The second magnet portion 35 becomes thinner toward the other side in the axis A direction.

具体的には、第1磁石部15は、軸線A方向一方側に100mm移動するときに、例えば、0.01mm以上薄く、好ましくは、0.1mm以上薄く、また、薄くなる量の上限が、例えば、10mmである。第2磁石部35が薄くなる程度は、上記した第1磁石部15が薄くなる程度と同一である。 Specifically, when the first magnet portion 15 moves 100 mm to one side in the axis A direction, for example, it is thinned by 0.01 mm or more, preferably 0.1 mm or more, and the upper limit of the amount of thinning is set. For example, it is 10 mm. The degree to which the second magnet portion 35 becomes thin is the same as the degree to which the first magnet portion 15 described above becomes thin.

第1ヨーク14および第2ヨーク34のそれぞれは、第2軸線A2および第3軸線A3のそれぞれに対して傾斜することなく、第2軸線A2および第3軸線A3のそれぞれに平行して延びる。 Each of the first yoke 14 and the second yoke 34 extends parallel to each of the second axis A2 and the third axis A3 without being inclined with respect to each of the second axis A2 and the third axis A3.

第1磁石ユニット31では、軸線A方向にわたって厚みが同一であり、軸線Aに沿って配置される第1ヨーク14に、軸線A方向一方側に向かって厚みが次第に薄くなる第1磁石部15が配置されている。第1磁石部15は、表面27および/または裏面28を、長手方向一方側に向かって切削量が次第に大きくなるように切削することにより、形成される。 In the first magnet unit 31, the first magnet portion 15 having the same thickness in the axis A direction and gradually becoming thinner toward one side in the axis A direction is provided on the first yoke 14 arranged along the axis A. Have been placed. The first magnet portion 15 is formed by cutting the front surface 27 and / or the back surface 28 so that the cutting amount gradually increases toward one side in the longitudinal direction.

第2磁石ユニット32では、軸線A方向にわたって厚みが同一であり、軸線Aに沿って配置される第2ヨーク34に、軸線A方向他方側に向かって次第に薄くなる第2磁石部35が配置されている。第2磁石部35は、表面および/または裏面を、長手方向一方側に向かって切削量が次第に大きくなるように切削することにより、形成される。 In the second magnet unit 32, a second magnet portion 35 having the same thickness in the axis A direction and gradually becoming thinner toward the other side in the axis A direction is arranged in the second yoke 34 arranged along the axis A. ing. The second magnet portion 35 is formed by cutting the front surface and / or the back surface so that the cutting amount gradually increases toward one side in the longitudinal direction.

(第2実施形態の作用効果)
第2実施形態の第1磁石ユニット31では、第1磁石ユニット31において、軸線A方向にわたって厚みが同一であり、軸線Aに沿って配置される第1ヨーク14に、軸線A方向一方側に向かって次第に薄くなる第1磁石部15が配置されている。そのため、上記した第1磁石ユニット31を備える第1マグネトロンプラズマユニット11を簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第1マグネトロンプラズマユニット11により、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向一端部が過度に薄くなることを抑制でき、第1ロータリーターゲット13が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。
(Action and effect of the second embodiment)
In the first magnet unit 31 of the second embodiment, in the first magnet unit 31, the thickness is the same along the axis A direction, and the first yoke 14 arranged along the axis A faces one side in the axis A direction. A first magnet portion 15 that gradually becomes thinner is arranged. Therefore, the first magnetron plasma unit 11 including the first magnet unit 31 described above can be easily configured. Therefore, the simple structure of the first magnetron plasma unit 11 can prevent one end of the first rotary target 13 in the axis A direction from becoming excessively thin, and the first rotary target 13 becomes unevenly thin in the axis A direction. Can be suppressed.

また、第2磁石ユニット32において、軸線A方向にわたって厚みが同一であり、軸線Aに沿って配置される第2ヨーク34に、軸線A方向他方側に向かって次第に薄くなる第2磁石部35が配置されている。そのため、上記した第2磁石ユニット32を備える第2マグネトロンプラズマユニット12を簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第2マグネトロンプラズマユニット12により、第2ロータリーターゲット33の軸線A方向他端部が過度に薄くなることを抑制でき、第2ロータリーターゲット33が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Further, in the second magnet unit 32, a second magnet portion 35 having the same thickness in the axis A direction and gradually becoming thinner toward the other side in the axis A direction is provided on the second yoke 34 arranged along the axis A. Have been placed. Therefore, the second magnetron plasma unit 12 including the second magnet unit 32 described above can be easily configured. Therefore, the second magnetron plasma unit 12 having a simple structure can prevent the other end of the second rotary target 33 from becoming excessively thin in the axis A direction, and the second rotary target 33 becomes unevenly thin in the axis A direction. It can be suppressed.

<第3実施形態>
第3実施形態において、上記した第1実施形態〜第2実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、第3実施形態は、特記する以外、第1実施形態態〜第2実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第1実施形態〜第3実施形態を適宜組み合わせることができる。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, the same members and processes as those in the first to second embodiments described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, the third embodiment can exhibit the same effects as those of the first embodiment to the second embodiment, except for special mention. Further, the first to third embodiments can be combined as appropriate.

図5A〜図5Bに示すように、第3実施形態は、軸線A方向にわたって、第1磁石部15および第2磁石部35のそれぞれの厚みを変動させず、同じ厚みとする一方、第1ヨーク14および第2ヨーク34のそれぞれの厚みを変動させることとする以外は、第2実施形態と同様である。具体的には、第3実施形態は、下記条件[3]を満足する。 As shown in FIGS. 5A to 5B, in the third embodiment, the thicknesses of the first magnet portion 15 and the second magnet portion 35 are not changed and have the same thickness in the direction of the axis A, while the thickness of the first yoke is the same. This is the same as that of the second embodiment except that the thicknesses of the 14 and the second yoke 34 are varied. Specifically, the third embodiment satisfies the following condition [3].

条件[3]:第1ヨーク14が、軸線A方向一方側に向かうに従って薄い。第2ヨーク34が、軸線A方向他方側に向かうに従って薄い。 Condition [3]: The first yoke 14 becomes thinner toward one side in the axis A direction. The second yoke 34 becomes thinner toward the other side in the axis A direction.

第1ヨーク14は、軸線A方向一方側に100mm移動するときに、例えば、0.01mm以上薄く、好ましくは、0.1mm以上薄く、また、薄くなる量の上限が、例えば、10mmである。第2ヨーク34が薄くなる程度は、上記した第1ヨーク14が薄くなる程度と同一である。 The first yoke 14 is thin by, for example, 0.01 mm or more, preferably 0.1 mm or more, and the upper limit of the amount of thinning is, for example, 10 mm when moving 100 mm to one side in the axis A direction. The degree to which the second yoke 34 becomes thin is the same as the degree to which the first yoke 14 described above becomes thin.

第1ヨーク14は、表面23および/または裏面24を、長手方向他方側に向かって切削量が次第に大きくなるように切削することにより、形成される。第2ヨーク34は、表面23および/または裏面24を、長手方向一方側に向かって切削量が次第に大きくなるように切削することにより、形成される。 The first yoke 14 is formed by cutting the front surface 23 and / or the back surface 24 so that the cutting amount gradually increases toward the other side in the longitudinal direction. The second yoke 34 is formed by cutting the front surface 23 and / or the back surface 24 so that the cutting amount gradually increases toward one side in the longitudinal direction.

(第3実施形態の作用効果)
第3実施形態によれば、軸線A方向にわたって厚みが同一であり、軸線Aに沿う第1磁石部15が、厚み方向一方側に向かって次第に薄くなる第1ヨーク14に配置されているので、第1マグネトロンプラズマユニット11を簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第1マグネトロンプラズマユニット11により、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向一端部が過度に薄くなることを抑制でき、第1ロータリーターゲット13が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。
(Action and effect of the third embodiment)
According to the third embodiment, the thickness is the same over the axis A direction, and the first magnet portion 15 along the axis A is arranged on the first yoke 14 that gradually becomes thinner toward one side in the thickness direction. The first magnetron plasma unit 11 can be easily configured. Therefore, the simple structure of the first magnetron plasma unit 11 can prevent one end of the first rotary target 13 in the axis A direction from becoming excessively thin, and the first rotary target 13 becomes unevenly thin in the axis A direction. Can be suppressed.

また、第2磁石ユニット32では、軸線A方向にわたって厚みが同一であり、軸線Aに沿う第2磁石部35が、厚み方向他方側に向かって次第に薄くなる第2ヨーク34に配置されているので、第2マグネトロンプラズマユニット12を簡易に構成できる。そのため、簡易な構成の第2マグネトロンプラズマユニット12により、第2ロータリーターゲット33の軸線A他端部が過度に薄くなることを抑制でき、第2ロータリーターゲット33が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることを抑制できる。 Further, in the second magnet unit 32, the thickness is the same along the axis A direction, and the second magnet portion 35 along the axis A is arranged on the second yoke 34 which gradually becomes thinner toward the other side in the thickness direction. , The second magnetron plasma unit 12 can be easily configured. Therefore, the second magnetron plasma unit 12 having a simple structure can prevent the other end of the axis A of the second rotary target 33 from becoming excessively thin, and the second rotary target 33 becomes unevenly thin in the direction of the axis A. Can be suppressed.

(第1変形例〜第3変形例)
以下の各変形例において、上記した第1実施形態〜第3実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例は、特記する以外、第1実施形態態〜第3実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
さらに、第1実施形態〜第3実施形態および各変形例を適宜組み合わせることができる。
(1st modified example to 3rd modified example)
In each of the following modifications, the same reference numerals will be given to the same members and processes as those in the first to third embodiments described above, and detailed description thereof will be omitted. In addition, each modification can exhibit the same effects as those of the first embodiment to the third embodiment, unless otherwise specified.
Further, the first embodiment to the third embodiment and each modification can be appropriately combined.

第1実施形態は、条件[1]を満足し、第2実施形態は、条件[1]および条件[2]を満足し、第3実施形態は、条件[3]を満足する。 The first embodiment satisfies the condition [1], the second embodiment satisfies the condition [1] and the condition [2], and the third embodiment satisfies the condition [3].

本発明は、条件[1]〜条件[3]のうち、少なくともいずれか1つ条件を満足すればよく、上記した第1実施形態〜第3実施形態以外の態様、具体的には、下の表1に示すように、条件[2]を満足する第1変形例(図6A〜図6B参照)、条件[1]〜条件[3]のいずれをも満足する第2変形例(図7A〜図7B参照)、条件[1]および条件[3]を満足する第3変形例(図8A〜図8B参照)、条件[2]および条件[3]を満足する第4変形例(図9A〜図9B参照)も、本発明に含まれる。各実施形態〜各変形例と、条件[1]〜条件[3]との対応関係を表1に記載する。また、条件[1]〜条件[3]を下に転記する。 The present invention only needs to satisfy at least one of the conditions [1] to [3], and aspects other than the above-mentioned first to third embodiments, specifically, the following. As shown in Table 1, a first modification satisfying the condition [2] (see FIGS. 6A to 6B) and a second modification satisfying both the conditions [1] to [3] (FIGS. 7A to 7A). FIG. 7B), a third modification satisfying the condition [1] and the condition [3] (see FIGS. 8A to 8B), and a fourth modification satisfying the condition [2] and the condition [3] (FIGS. 9A to 9A). (See FIG. 9B) is also included in the present invention. Table 1 shows the correspondence between each embodiment to each modification and the conditions [1] to [3]. Also, the conditions [1] to [3] are posted below.

Figure 2021091967
Figure 2021091967

条件[1]:第1方向において、第1磁石部15から第1ロータリーターゲット13までの距離L1が、軸線A方向一方側に向かうに従って長い。第2方向において、第2磁石部35から第2ロータリーターゲット33までの距離L2が、軸線A方向他方側に向かうに従って長い。 Condition [1]: In the first direction, the distance L1 from the first magnet portion 15 to the first rotary target 13 becomes longer toward one side in the axis A direction. In the second direction, the distance L2 from the second magnet portion 35 to the second rotary target 33 becomes longer toward the other side in the axis A direction.

条件[2]:第1磁石部15が、軸線A方向一方側に向かうに従って薄い。第2磁石部35が、軸線A方向他方側に向かうに従って薄い。 Condition [2]: The first magnet portion 15 becomes thinner toward one side in the axis A direction. The second magnet portion 35 becomes thinner toward the other side in the axis A direction.

条件[3]:第1ヨーク14が、軸線A方向一方側に向かうに従って薄い。第2ヨーク34が、軸線A方向他方側に向かうに従って薄い。 Condition [3]: The first yoke 14 becomes thinner toward one side in the axis A direction. The second yoke 34 becomes thinner toward the other side in the axis A direction.

第1実施形態〜第3実施形態および第1変形例〜第4変形例のうち、好ましくは、第1マグネトロンプラズマユニット11および第2マグネトロンプラズマユニット12の構成の簡単さの観点から、第1実施形態〜第3実施形態が挙げられる。つまり、第1実施形態は、軸線A方向にわたって厚みがそれぞれ同一である第1ヨーク14および第1磁石部15を備える第1磁石ユニット31が軸線Aに傾斜する簡単な構成、第2実施形態は、軸線A方向にわたって厚みが同一であり、軸線Aに沿う第1ヨーク14に、次第に薄くなる第1磁石部15が配置される簡単な構成、第3実施形態は、軸線A方向にわたって厚みが同一であり、軸線Aに沿う第1磁石部15が、次第に薄くなる第1ヨーク14に配置される簡単な構成である。第1実施形態〜第3実施形態における第2ヨーク34および第2磁石部35の構成の簡単さは、上記の第1ヨーク14および第1磁石部15の構成の簡単さと同様である。第1実施形態〜第3実施形態は、第1変形例〜第4変形例に比べて、構成が簡単である。 Of the first embodiment to the third embodiment and the first modification to the fourth modification, the first embodiment is preferably from the viewpoint of simplicity of configuration of the first magnetron plasma unit 11 and the second magnetron plasma unit 12. Embodiments to the third embodiment can be mentioned. That is, the first embodiment is a simple configuration in which the first magnet unit 31 including the first yoke 14 and the first magnet portion 15 having the same thickness in the axis A direction is inclined toward the axis A, and the second embodiment is A simple configuration in which the first magnet portion 15 having the same thickness in the axis A direction and gradually becoming thinner is arranged on the first yoke 14 along the axis A. The third embodiment has the same thickness in the axis A direction. This is a simple configuration in which the first magnet portion 15 along the axis A is arranged on the first yoke 14, which gradually becomes thinner. The simplicity of the configuration of the second yoke 34 and the second magnet portion 35 in the first to third embodiments is the same as the simplicity of the configuration of the first yoke 14 and the first magnet portion 15 described above. The first embodiment to the third embodiment have a simpler configuration than the first modified example to the fourth modified example.

<他の変形例>
第1磁石21の表面27がS極を有し、第2磁石22の表面27が、N極を有してもよい。
<Other variants>
The surface 27 of the first magnet 21 may have an S pole, and the surface 27 of the second magnet 22 may have an N pole.

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。また、以下の記載において用いられる配合割合(割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。 Examples and comparative examples are shown below, and the present invention will be described in more detail. The present invention is not limited to Examples and Comparative Examples. In addition, specific numerical values such as the compounding ratio (ratio), physical property values, and parameters used in the following description are the compounding ratios (ratio) corresponding to those described in the above-mentioned "Form for carrying out the invention". ), Physical property values, parameters, etc. can be replaced with the upper limit (numerical value defined as "less than or equal to" or "less than") or the lower limit (numerical value defined as "greater than or equal to" or "excess").

(比較例1)
図10A〜図10Bに示す第1マグネトロンプラズマユニット11および第2マグネトロンプラズマユニット12を準備した。
(Comparative Example 1)
The first magnetron plasma unit 11 and the second magnetron plasma unit 12 shown in FIGS. 10A to 10B were prepared.

第1磁石ユニット31では、平板形状の第1ヨーク14に、平板形状の第1磁石部15が配置されている。第1磁石ユニット31は、軸線Aに沿う。第2磁石ユニット32では、平板形状の第2ヨーク34に、平板形状の第2磁石部35が配置されている。第2磁石ユニット32は、軸線Aに沿う。比較例1は、条件[1]〜[3]のいずれをも満足しない。第1ヨーク14および第2ヨーク34は、鉄からなる。第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33は、ITOからなる。 In the first magnet unit 31, the flat plate-shaped first magnet portion 15 is arranged on the flat plate-shaped first yoke 14. The first magnet unit 31 is along the axis A. In the second magnet unit 32, the flat plate-shaped second magnet portion 35 is arranged on the flat plate-shaped second yoke 34. The second magnet unit 32 is along the axis A. Comparative Example 1 does not satisfy any of the conditions [1] to [3]. The first yoke 14 and the second yoke 34 are made of iron. The first rotary target 13 and the second rotary target 33 are made of ITO.

アルゴンガスを成膜室9に導入しつつ、真空ポンプ8を駆動して、成膜室9内の内圧を0.5Paに設定し、第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33のそれぞれに12kWの電圧を印加して、マグネトロンスパッタリングを100時間実施した。この際、基材91は、送出ロール5から巻取ロール6に向けて搬送せず、マグネトロンスパッタリング部10に対して不動とした。但し、成膜ロール52の外周上には、基材91が存在する。 While introducing argon gas into the film forming chamber 9, the vacuum pump 8 is driven to set the internal pressure in the film forming chamber 9 to 0.5 Pa, and 12 kW is applied to each of the first rotary target 13 and the second rotary target 33. Magnetron sputtering was carried out for 100 hours by applying the voltage of. At this time, the base material 91 was not conveyed from the delivery roll 5 toward the take-up roll 6 and was immovable with respect to the magnetron sputtering section 10. However, the base material 91 is present on the outer periphery of the film forming roll 52.

その後、第1ロータリーターゲット13、それに対向する第1膜、第2ロータリーターゲット33、および、それに対向する第2膜を観察した。 After that, the first rotary target 13, the first film facing the first rotary target 13, the second rotary target 33, and the second film facing the first rotary target 13 were observed.

第1ロータリーターゲット13の摩耗量および軸線A方向における位置の関係を、図11Aに示す。第1膜の厚みおよび第1膜における軸線A方向位置の関係を図11Bに示す。第2ロータリーターゲット33の摩耗量および軸線A方向における位置の関係を、図11Cに示す。第2膜の厚みおよび第2膜における軸線A位置の関係を、図11Dに示す。 The relationship between the amount of wear of the first rotary target 13 and the position in the axis A direction is shown in FIG. 11A. The relationship between the thickness of the first film and the position in the axis A direction on the first film is shown in FIG. 11B. The relationship between the amount of wear of the second rotary target 33 and the position in the axis A direction is shown in FIG. 11C. The relationship between the thickness of the second film and the position of the axis A on the second film is shown in FIG. 11D.

(比較例1に対する考察)
図11A〜図11Bに示すように、第1ロータリーターゲット13の摩耗量と、第1膜の厚みとの、軸線A方向における挙動は、一致する。そのため、以降の各実施例においても、それらの挙動は、一致すると推測される。
(Consideration for Comparative Example 1)
As shown in FIGS. 11A to 11B, the behaviors of the wear amount of the first rotary target 13 and the thickness of the first film in the axis A direction are the same. Therefore, it is presumed that their behaviors match in each of the subsequent examples.

図11C〜図11Dに示すように、第2ロータリーターゲット33の摩耗量と、第2膜の厚みとの、軸線A方向における挙動は、一致する。そのため、以降の各実施例においても、それらの挙動は、一致すると推測される。 As shown in FIGS. 11C to 11D, the behaviors of the wear amount of the second rotary target 33 and the thickness of the second film in the axis A direction are the same. Therefore, it is presumed that their behaviors match in each of the subsequent examples.

(実施例1)
図1〜図3Bに示すように、上記した第1実施形態のマグネトロンスパッタリング成膜装置1を準備した。
(Example 1)
As shown in FIGS. 1 to 3B, the magnetron sputtering film forming apparatus 1 of the first embodiment described above was prepared.

具体的には、第1磁石ユニット31では、厚みが10mmの平板形状の第1ヨーク14に、厚みが24mmの平板形状の第1磁石部15が配置されている。第1磁石ユニット31は、軸線Aに傾斜する。第1磁石部15から第1ロータリーターゲット13までの距離L1が、軸線A方向一方側に100mm移動するときに、0.33mm長い。 Specifically, in the first magnet unit 31, the flat plate-shaped first magnet portion 15 having a thickness of 24 mm is arranged on the flat plate-shaped first yoke 14 having a thickness of 10 mm. The first magnet unit 31 is inclined along the axis A. The distance L1 from the first magnet portion 15 to the first rotary target 13 is 0.33 mm longer when it moves 100 mm to one side in the axis A direction.

第2磁石ユニット32では、厚みが10mmの平板形状の第2ヨーク34に、厚みが24mmの平板形状の第2磁石部35が配置されている。第2磁石ユニット32は、軸線Aに傾斜する。第2磁石部35から第2ロータリーターゲット33までの距離L2が、軸線A方向他方側に100mm移動するときに、0.33mm長い。 In the second magnet unit 32, the flat plate-shaped second magnet portion 35 having a thickness of 24 mm is arranged on the flat plate-shaped second yoke 34 having a thickness of 10 mm. The second magnet unit 32 is inclined along the axis A. The distance L2 from the second magnet portion 35 to the second rotary target 33 is 0.33 mm longer when it moves 100 mm to the other side in the axis A direction.

そして、第1ロータリーターゲット13および成膜ロール52の間において、第1磁石部15に対向する領域における磁束密度の径方向成分を測定した。その結果を、図12Aの実線で示す。第1ロータリーターゲット13に対向する第1膜の厚みを測定した。その結果を、図12Bの実線で示す。 Then, the radial component of the magnetic flux density in the region facing the first magnet portion 15 was measured between the first rotary target 13 and the film forming roll 52. The result is shown by the solid line in FIG. 12A. The thickness of the first film facing the first rotary target 13 was measured. The result is shown by the solid line in FIG. 12B.

第2ロータリーターゲット33および成膜ロール52の間において、第4磁石44に対向する領域における磁束密度の径方向成分を測定した。その結果を、図12Cの実線で示す。第2ロータリーターゲット33に対向する第2膜の厚みを測定した。その結果を、図12Dの実線で示す。 The radial component of the magnetic flux density in the region facing the fourth magnet 44 was measured between the second rotary target 33 and the film forming roll 52. The result is shown by the solid line in FIG. 12C. The thickness of the second film facing the second rotary target 33 was measured. The result is shown by the solid line in FIG. 12D.

(比較例2)
第1磁石ユニット31および第2磁石ユニット32のそれぞれを軸線Aに対して傾斜させず、軸線Aに沿わせた以外は、実施例1と同様に、処理した。比較例2の測定結果を、図12A〜図12Dの破線で示す。
(Comparative Example 2)
The treatment was carried out in the same manner as in Example 1 except that each of the first magnet unit 31 and the second magnet unit 32 was not inclined with respect to the axis A and was aligned with the axis A. The measurement results of Comparative Example 2 are shown by the broken lines in FIGS. 12A to 12D.

(実施例1に対する考察)
図12Aから分かるように、実施例1は、比較例2に比べて、第1ロータリーターゲット13および成膜ロール52の間において、軸線A方向の一端部の磁束密度が低減しており、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向一端部とイオンとの衝突頻度は、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向中間部および他端部とイオンとの衝突頻度と、同じ割合となることが推測される。また、実施例1は、軸線A方向他端部から一端部にかけて磁束密度が次第に低くなっており、第1ロータリーターゲット13とイオンとの衝突頻度は、軸線A方向の他端部から一端部にかけて、均一となることが推測される。図12Bから分かるように、実施例1は、第1膜の一端部が厚くなることを抑制している。そうすると、比較例1の考察を踏まえると、実施例1は、摩耗後の第1ロータリーターゲット13が不均一に薄くなることを抑制していると推測される。
(Consideration for Example 1)
As can be seen from FIG. 12A, in Example 1, the magnetic flux density at one end in the axis A direction is reduced between the first rotary target 13 and the film forming roll 52 as compared with Comparative Example 2, and the first It is presumed that the collision frequency between one end of the rotary target 13 in the axis A direction and the ion is the same as the collision frequency between the middle portion and the other end of the first rotary target 13 in the axis A direction and the ion. Further, in the first embodiment, the magnetic flux density gradually decreases from the other end in the axis A direction to one end, and the collision frequency between the first rotary target 13 and the ion is from the other end to one end in the axis A direction. , It is presumed that it will be uniform. As can be seen from FIG. 12B, the first embodiment suppresses the thickening of one end of the first film. Then, based on the consideration of Comparative Example 1, it is presumed that Example 1 suppresses the uneven thinning of the first rotary target 13 after wear.

図12Cから分かるように、第2ロータリーターゲット33および成膜ロール52の間において、軸線A方向の他端部の磁束密度が低減しており、第2ロータリーターゲット33の軸線A方向他端部とイオンとの衝突頻度は、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向中間部および一端部とイオンとの衝突頻度と、同じ割合となることが推測される。また、軸線A方一端間部から他端部にかけて磁束密度が次第に低くなっており、第2ロータリーターゲット33とイオンとの衝突頻度は、軸線A方向の一端部から他端部にかけて、均一となることが推測される。図12Dから分かるように、実施例1は、第2膜の他端部が厚くなることを抑制している。そうすると、比較例1の考察を踏まえると、実施例1は、摩耗後の第2ロータリーターゲット33が不均一に薄くなることを抑制していると推測される。 As can be seen from FIG. 12C, the magnetic flux density at the other end in the axis A direction is reduced between the second rotary target 33 and the film forming roll 52, and the magnetic flux density at the other end in the axis A direction of the second rotary target 33 is reduced. It is presumed that the collision frequency with the ions is the same as the collision frequency with the ions at the middle portion and one end portion in the A-direction of the first rotary target 13. Further, the magnetic flux density gradually decreases from one end to the other end of the axis A direction, and the collision frequency between the second rotary target 33 and the ion becomes uniform from one end to the other end in the axis A direction. It is speculated. As can be seen from FIG. 12D, the first embodiment suppresses the thickening of the other end of the second film. Then, based on the consideration of Comparative Example 1, it is presumed that Example 1 suppresses the non-uniform thinning of the second rotary target 33 after wear.

以上の結果を踏まえると、このマグネトロンスパッタリング成膜装置1の搬送部2で基材91を搬送すれば、厚みが軸線A方向にわたって均一な膜92を形成できると推測される。 Based on the above results, it is presumed that if the base material 91 is transported by the transport portion 2 of the magnetron sputtering film forming apparatus 1, a film 92 having a uniform thickness along the axis A direction can be formed.

(実施例2)
図4A〜図4Bに示すように、上記した第2実施形態のマグネトロンスパッタリング成膜装置1を準備した。
(Example 2)
As shown in FIGS. 4A to 4B, the magnetron sputtering film forming apparatus 1 of the second embodiment described above was prepared.

具体的には、下記の点を変更した以外は、比較例1と同様に処理した。 Specifically, the same processing as in Comparative Example 1 was performed except that the following points were changed.

第1磁石部15の表面27を、長手方向一方側に向かって切削量が次第に大きくなるように切削し、第1ヨーク14が軸線Aに沿うように、第1磁石ユニット31を第1ロータリーターゲット13内に収容した。第1磁石部15は、軸線A方向一方側に100mm移動するとき、0.33mm薄い。 The surface 27 of the first magnet portion 15 is cut so that the cutting amount gradually increases toward one side in the longitudinal direction, and the first magnet unit 31 is set as the first rotary target so that the first yoke 14 is along the axis A. It was housed in 13. The first magnet portion 15 is 0.33 mm thinner when moved 100 mm to one side in the axis A direction.

第2磁石部35の表面を、軸線A方向他方側に向かって切削量が次第に大きくなるように切削し、第2ヨーク34が軸線Aに沿うように、第2磁石ユニット32を第2ロータリーターゲット33内に収容した。第2磁石部35は、軸線A方向他方側に100mm移動するとき、0.33mm薄い。 The surface of the second magnet portion 35 is cut so that the cutting amount gradually increases toward the other side in the axis A direction, and the second magnet unit 32 is set as the second rotary target so that the second yoke 34 is along the axis A. It was housed in 33. The second magnet portion 35 is 0.33 mm thinner when it moves 100 mm to the other side in the axis A direction.

そして、第1ロータリーターゲット13および成膜ロール52の間において、第1磁石部15に対向する領域における磁束密度の径方向成分を計算した。具体的には、下記のソフトウエアおよび計算手法に基づいて、磁場シミュレーションを実施して、磁束密度を計算した。
ソフトウェア名:JMAG(JSOL社製)
計算手法:有限要素法
その結果を、図13に示す。
Then, the radial component of the magnetic flux density in the region facing the first magnet portion 15 was calculated between the first rotary target 13 and the film forming roll 52. Specifically, the magnetic flux density was calculated by performing a magnetic field simulation based on the following software and calculation method.
Software name: JMAG (manufactured by JSOL)
Calculation method: Finite element method The results are shown in FIG.

(実施例2に対する考察)
図13から分かるように、実施例2は、比較例2に比べて、第1ロータリーターゲット13および成膜ロール52の間において、軸線A方向の一端部の磁束密度が低減しており、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向一端部とイオンとの衝突頻度は、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向中間部および他端部とイオンとの衝突頻度と、同じ割合となることが推測される。そうすると、実施例2は、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向の一端部の偏った摩耗を抑制していると推測される。
(Consideration for Example 2)
As can be seen from FIG. 13, in Example 2, the magnetic flux density at one end in the axis A direction is reduced between the first rotary target 13 and the film forming roll 52 as compared with Comparative Example 2, and the first It is presumed that the collision frequency between one end of the rotary target 13 in the axis A direction and the ion is the same as the collision frequency between the middle portion and the other end of the first rotary target 13 in the axis A direction and the ion. Then, it is presumed that the second embodiment suppresses the uneven wear of one end of the first rotary target 13 in the axis A direction.

(実施例3)
図5A〜図5Bに示すように、上記した第3実施形態のマグネトロンスパッタリング成膜装置1を準備した。
(Example 3)
As shown in FIGS. 5A to 5B, the magnetron sputtering film forming apparatus 1 of the third embodiment described above was prepared.

具体的には、軸線A方向にわたって、第1磁石部15および第2磁石部35のそれぞれの厚みを変動させず、同じ厚みとする一方、第1ヨーク14および第2ヨーク34のそれぞれの厚みを変動させることとする以外は、実施例2と同様に処理した。 Specifically, the thicknesses of the first magnet portion 15 and the second magnet portion 35 are kept the same over the axis A direction, while the thicknesses of the first yoke 14 and the second yoke 34 are set to be the same. The treatment was carried out in the same manner as in Example 2 except that it was changed.

詳しくは、第1ヨーク14の裏面24を、軸線A方向一方側に向かって切削量が次第に大きくなるように切削し、第1磁石部15が軸線Aに沿うように、第1磁石ユニット31を第1ロータリーターゲット13内に収容した。第1ヨーク14は、軸線A方向一方側に100mm移動するとき、0.33mm薄い。 Specifically, the back surface 24 of the first yoke 14 is cut so that the cutting amount gradually increases toward one side in the axis A direction, and the first magnet unit 31 is cut so that the first magnet portion 15 is along the axis A. It was housed in the first rotary target 13. The first yoke 14 is 0.33 mm thinner when moved 100 mm to one side in the A direction of the axis.

第2ヨーク34の裏面を、長手方向他方側に向かって切削量が次第に大きくなるように切削し、第2磁石部35が軸線Aに沿うように、第2磁石ユニット32を第2ロータリーターゲット33内に収容した。第2ヨーク34は、軸線A方向他方側に100mm移動するとき、0.33mm薄い。 The back surface of the second yoke 34 is cut so that the amount of cutting gradually increases toward the other side in the longitudinal direction, and the second magnet unit 32 is placed on the second rotary target 33 so that the second magnet portion 35 is along the axis A. Contained inside. The second yoke 34 is 0.33 mm thinner when it moves 100 mm to the other side in the axis A direction.

そして、第1ロータリーターゲット13および成膜ロール52の間において、第1磁石部15に対向する領域における磁束密度の径方向成分を計算した。具体的には、下記のソフトウエアおよび計算手法に基づいて、磁場シミュレーションを実施して、磁束密度を計算した。
ソフトウェア名:JMAG(JSOL社製)
計算手法:有限要素法
その結果を、図14に示す。
Then, the radial component of the magnetic flux density in the region facing the first magnet portion 15 was calculated between the first rotary target 13 and the film forming roll 52. Specifically, the magnetic flux density was calculated by performing a magnetic field simulation based on the following software and calculation method.
Software name: JMAG (manufactured by JSOL)
Calculation method: Finite element method The result is shown in FIG.

(実施例3に対する考察)
図14から分かるように、実施例3は、比較例2に比べて、第1ロータリーターゲット13および成膜ロール52の間において、軸線A方向の一端部の磁束密度が低減しており、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向一端部とイオンとの衝突頻度は、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向中間部および他端部とイオンとの衝突頻度と、同じ割合となることが推測される。そうすると、実施例2は、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向の一端部の偏った摩耗を抑制していると推測される。
(Consideration for Example 3)
As can be seen from FIG. 14, in Example 3, the magnetic flux density at one end in the axis A direction is reduced between the first rotary target 13 and the film forming roll 52 as compared with Comparative Example 2, and the first It is presumed that the collision frequency between one end of the rotary target 13 in the axis A direction and the ion is the same as the collision frequency between the middle portion and the other end of the first rotary target 13 in the axis A direction and the ion. Then, it is presumed that the second embodiment suppresses the uneven wear of one end of the first rotary target 13 in the axis A direction.

<摩耗試験および成膜試験>
(比較例3)
比較例1と同じマグネトロンスパッタリング成膜装置1によって、比較例1と同様にマグネトロンスパッタリングして、第1膜と第2膜とを形成した。但し、第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33を回転させなかった。そのため、第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33のいずれにおいても、エロージョン痕が、周方向の一部に軸線A方向に沿って形成された。
<Abrasion test and film formation test>
(Comparative Example 3)
The first film and the second film were formed by magnetron sputtering in the same manner as in Comparative Example 1 by the same magnetron sputtering film forming apparatus 1 as in Comparative Example 1. However, the first rotary target 13 and the second rotary target 33 were not rotated. Therefore, in both the first rotary target 13 and the second rotary target 33, erosion marks are formed in a part of the circumferential direction along the axis A direction.

第1ロータリーターゲット13の摩耗量と、第2ロータリーターゲット33の摩耗量とを、レーザー変位計で測定した。第1膜の厚みと、第2膜の厚みとを、水晶振動式膜厚計により測定した。 The amount of wear of the first rotary target 13 and the amount of wear of the second rotary target 33 were measured with a laser displacement meter. The thickness of the first film and the thickness of the second film were measured by a crystal vibration type film thickness meter.

第1ロータリーターゲット13の摩耗量を平均で割った値および軸線A方向における位置の関係を、図15Aに示す。第1膜の厚みを平均で割った値および第1膜における軸線A方向位置の関係を図15Bに示す。第2ロータリーターゲット33の摩耗量を平均で割った値および軸線A方向における位置の関係を、図15Cに示す。第2膜の厚みを平均で割った値および第2膜における軸線A位置の関係を、図15Dに示す。 FIG. 15A shows the relationship between the value obtained by dividing the amount of wear of the first rotary target 13 by the average and the position in the axis A direction. FIG. 15B shows the relationship between the value obtained by dividing the thickness of the first film by the average and the position of the first film in the axis A direction. FIG. 15C shows the relationship between the value obtained by dividing the amount of wear of the second rotary target 33 by the average and the position in the axis A direction. The relationship between the value obtained by dividing the thickness of the second film by the average and the position of the axis A on the second film is shown in FIG. 15D.

上記した図15Aおよび図15Cの縦軸は、軸線A位置における摩耗量を軸線A方向における摩耗量の平均で割った値である。図15Bの縦軸は、軸線A位置における第1膜の厚みを軸線A方向における第1膜の厚みの平均で割った値である。図15Dの縦軸は、軸線A位置における第2膜の厚みを軸線A方向における第2膜の厚みの平均で割った値である。 The vertical axis of FIGS. 15A and 15C described above is a value obtained by dividing the amount of wear at the position of the axis A by the average amount of wear in the direction of the axis A. The vertical axis of FIG. 15B is a value obtained by dividing the thickness of the first film at the position of the axis A by the average thickness of the first film in the direction of the axis A. The vertical axis of FIG. 15D is a value obtained by dividing the thickness of the second film at the position of the axis A by the average thickness of the second film in the direction of the axis A.

(実施例4)
実施例1と同じマグネトロンスパッタリング成膜装置1によって、実施例1と同様にマグネトロンスパッタリングして、第1膜と第2膜とを形成した。但し、第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33を回転させなかった。そのため、第1ロータリーターゲット13および第2ロータリーターゲット33のいずれにおいても、エロージョン痕が、周方向の一部に軸線A方向に沿って形成された。
(Example 4)
The first film and the second film were formed by magnetron sputtering in the same manner as in Example 1 by the same magnetron sputtering film forming apparatus 1 as in Example 1. However, the first rotary target 13 and the second rotary target 33 were not rotated. Therefore, in both the first rotary target 13 and the second rotary target 33, erosion marks are formed in a part of the circumferential direction along the axis A direction.

第1ロータリーターゲット13の摩耗量と、第2ロータリーターゲット33の摩耗量とを、レーザー変位計で測定した。第1膜の厚みと、第2膜の厚みとを、水晶振動式膜厚計により測定した。 The amount of wear of the first rotary target 13 and the amount of wear of the second rotary target 33 were measured with a laser displacement meter. The thickness of the first film and the thickness of the second film were measured by a crystal vibration type film thickness meter.

第1ロータリーターゲット13の摩耗量を平均で割った値および軸線A方向における位置の関係を、図16Aに示す。第1膜の厚みを平均で割った値および第1膜における軸線A方向位置の関係を図16Bに示す。第2ロータリーターゲット33の摩耗量を平均で割った値および軸線A方向における位置の関係を、図16Cに示す。第2膜の厚みを平均で割った値および第2膜における軸線A位置の関係を、図16Dに示す。 FIG. 16A shows the relationship between the value obtained by dividing the amount of wear of the first rotary target 13 by the average and the position in the axis A direction. FIG. 16B shows the relationship between the value obtained by dividing the thickness of the first film by the average and the position of the first film in the axis A direction. FIG. 16C shows the relationship between the value obtained by dividing the amount of wear of the second rotary target 33 by the average and the position in the axis A direction. The relationship between the value obtained by dividing the thickness of the second film by the average and the position of the axis A on the second film is shown in FIG. 16D.

上記した図16Aおよび図16Cの縦軸は、軸線A位置における摩耗量を軸線A方向における摩耗量の平均で割った値である。図16Bの縦軸は、軸線A位置における第1膜の厚みを軸線A方向における第1膜の厚みの平均で割った値である。図16Dの縦軸は、軸線A位置における第2膜の厚みを軸線A方向における第2膜の厚みの平均で割った値である。 The vertical axis of FIGS. 16A and 16C described above is a value obtained by dividing the amount of wear at the position of the axis A by the average amount of wear in the direction of the axis A. The vertical axis of FIG. 16B is a value obtained by dividing the thickness of the first film at the position of the axis A by the average thickness of the first film in the direction of the axis A. The vertical axis of FIG. 16D is a value obtained by dividing the thickness of the second film at the position of the axis A by the average thickness of the second film in the direction of the axis A.

(実施例4と比較例3との対比)
図15Aおよび図16Aから分かるように、実施例4は、比較例3に対して、第1ロータリーターゲット13の軸線A方向一端部における過度の摩耗(偏った摩耗)を抑制でき、摩耗後の第1ロータリーターゲット13が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることを抑制したことが分かる。そして、図15Bおよび図16Bから分かるように、第1膜の一端部が厚くなることを抑制したことが分かる。
(Comparison between Example 4 and Comparative Example 3)
As can be seen from FIGS. 15A and 16A, the fourth embodiment can suppress excessive wear (biased wear) at one end of the first rotary target 13 in the axial direction A direction as compared with the third comparative example, and the second after wear. 1 It can be seen that the rotary target 13 was prevented from becoming unevenly thinned along the axis A direction. Then, as can be seen from FIGS. 15B and 16B, it can be seen that the thickening of one end of the first film was suppressed.

図15Cおよび図16Cから分かるように、実施例4は、比較例3に対して、第2ロータリーターゲット33の軸線A方向一端部における過度の摩耗(偏った摩耗)を抑制でき、摩耗後の第2ロータリーターゲット33が軸線A方向にわたって不均一に薄くなることを抑制したことが分かる。そして、図15Dおよび図16Dから分かるように、第2膜の他端部が厚くなることを抑制したことが分かる。 As can be seen from FIGS. 15C and 16C, the fourth embodiment can suppress excessive wear (biased wear) at one end of the second rotary target 33 in the axis A direction as compared with the third comparative example, and the second after wear. 2 It can be seen that the rotary target 33 was prevented from becoming unevenly thinned along the axis A direction. Then, as can be seen from FIGS. 15D and 16D, it can be seen that the thickening of the other end of the second film was suppressed.

1 マグネトロンスパッタリング成膜装置
11 第1マグネトロンプラズマユニット
12 第2マグネトロンプラズマユニット
13 第1ロータリーターゲット
14 第1ヨーク
15 第1磁石部
23 表面
33 第2ロータリーターゲット
34 第2ヨーク
35 第2磁石部
52 成膜ロール
A 軸線
A1 第1軸線
A2 第2軸線
A3 第3軸線
L1 距離(第1磁石部から第1ロータリーターゲットまでの距離)
L2 距離(第2磁石部から第2ロータリーターゲットまでの距離)
1 Magnetron sputtering film forming apparatus 11 1st magnetron plasma unit 12 2nd magnetron plasma unit 13 1st rotary target 14 1st yoke 15 1st magnet part 23 Surface 33 2nd rotary target 34 2nd yoke 35 2nd magnet part 52 formation Membrane roll A Axis A1 1st Axis A2 2nd Axis A3 3rd Axis L1 Distance (distance from the 1st magnet part to the 1st rotary target)
L2 distance (distance from the 2nd magnet part to the 2nd rotary target)

Claims (5)

成膜ロールと、
前記成膜ロールと対向配置され、前記成膜ロールの軸線に沿って延びる第1マグネトロンプラズマユニットと、
前記成膜ロールと対向配置され、前記第1マグネトロンプラズマユニットと隣接配置され、前記成膜ロールの軸線に沿って延びる第2マグネトロンプラズマユニットとを備え、
前記第1マグネトロンプラズマユニットは、
前記成膜ロールの軸線と同一方向に軸線が延びる第1ロータリーターゲットと、
前記第1ロータリーターゲットの径方向内側に配置される第1ヨークと、
前記第1ロータリーターゲットの径方向内側において、前記第1ヨークの表面に配置される第1磁石部とを備え、
前記第2マグネトロンプラズマユニットは、
前記第1ロータリーターゲットの軸線と同一方向に軸線が延びる第2ロータリーターゲットと、
前記第2ロータリーターゲットの径方向内側に配置される第2ヨークと、
前記第2ロータリーターゲットの径方向内側において、前記第2ヨークの表面に配置される第2磁石部とを備え、
下記条件[1]〜条件[3]のうち、少なくともいずれか1つの条件を満足することを特徴とする、マグネトロンスパッタリング成膜装置。
条件[1]:前記第1ロータリーターゲットの軸線から前記成膜ロールの軸線に向かう第1方向において、前記第1磁石部から前記第1ロータリーターゲットまでの距離が、前記成膜ロールの軸線方向一方側に向かうに従って長く、前記第2ロータリーターゲットの軸線から前記成膜ロールの軸線に向かう第2方向において、前記第2磁石部から前記第2ロータリーターゲットまでの距離が、前記成膜ロールの軸線方向他方側に向かうに従って長い。
条件[2]:前記第1磁石部が、前記成膜ロールの軸線方向一方側に向かうに従って薄く、前記第2磁石部が、前記成膜ロールの軸線方向他方側に向かうに従って薄い。
条件[3]:前記第1ヨークが、前記成膜ロールの軸線方向一方側に向かうに従って薄く、前記第2ヨークが、前記成膜ロールの軸線方向他方側に向かうに従って薄い。
Film formation roll and
A first magnetron plasma unit that is arranged to face the film forming roll and extends along the axis of the film forming roll.
It is provided with a second magnetron plasma unit which is arranged to face the film forming roll, is arranged adjacent to the first magnetron plasma unit, and extends along the axis of the film forming roll.
The first magnetron plasma unit is
A first rotary target whose axis extends in the same direction as the axis of the film forming roll,
A first yoke arranged radially inside the first rotary target,
A first magnet portion arranged on the surface of the first yoke is provided inside the first rotary target in the radial direction.
The second magnetron plasma unit is
A second rotary target whose axis extends in the same direction as the axis of the first rotary target,
A second yoke arranged radially inside the second rotary target,
A second magnet portion arranged on the surface of the second yoke is provided inside the second rotary target in the radial direction.
A magnetron sputtering film forming apparatus, which satisfies at least one of the following conditions [1] to [3].
Condition [1]: In the first direction from the axis of the first rotary target to the axis of the film forming roll, the distance from the first magnet portion to the first rotary target is one of the axial directions of the film forming roll. The distance from the second magnet portion to the second rotary target is the axial direction of the film forming roll in the second direction from the axis of the second rotary target toward the axis of the film forming roll. Longer towards the other side.
Condition [2]: The first magnet portion becomes thinner toward one side in the axial direction of the film forming roll, and the second magnet portion becomes thinner toward the other side in the axial direction of the film forming roll.
Condition [3]: The first yoke becomes thinner toward one side in the axial direction of the film forming roll, and the second yoke becomes thinner toward the other side in the axial direction of the film forming roll.
前記第1ロータリーターゲットおよび前記成膜ロールの間の磁場強度は、前記軸線方向一方側に向かうに従って低く、前記第2ロータリーターゲットおよび前記成膜ロールの間の磁場強度は、前記軸線方向他方側に向かうに従って低いことを特徴とする、請求項1に記載のマグネトロンスパッタリング成膜装置。 The magnetic field strength between the first rotary target and the film forming roll decreases toward one side in the axial direction, and the magnetic field strength between the second rotary target and the film forming roll becomes lower toward the other side in the axial direction. The magnetron sputtering film forming apparatus according to claim 1, wherein the value decreases toward the distance. 前記条件[1]を満足し、
前記第1磁石部の厚み、および、前記第2磁石部の厚みのそれぞれが、前記成膜ロールの軸線方向にわたって同一であり、
前記第1ヨークの厚み、および、前記第2ヨークの厚みのそれぞれが、前記成膜ロールの軸線方向にわたって同一であることを特徴とする、請求項1または2に記載のマグネトロンスパッタリング成膜装置。
Satisfying the above condition [1]
The thickness of the first magnet portion and the thickness of the second magnet portion are the same over the axial direction of the film forming roll.
The magnetron sputtering film forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein each of the thickness of the first yoke and the thickness of the second yoke are the same in the axial direction of the film forming roll.
前記条件[1]および前記条件[2]を満足し、
前記第1方向における前記第1ヨークから前記第1ロータリーターゲットまでの距離、および、前記第2方向における前記第2ヨークから前記第2ロータリーターゲットまでの距離のそれぞれが、前記成膜ロールの軸線方向にわたって、同一であることを特徴とする、請求項1または2に記載のマグネトロンスパッタリング成膜装置。
Satisfying the above-mentioned condition [1] and the above-mentioned condition [2],
The distance from the first yoke to the first rotary target in the first direction and the distance from the second yoke to the second rotary target in the second direction are the axial directions of the film forming roll. The magnetron sputtering film forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the magnetron sputtering film forming apparatus is the same.
前記条件[3]を満足し、
前記第1方向における前記第1ヨークから前記第1ロータリーターゲットまでの距離、および、前記第2方向における前記第2ヨークから前記第2ロータリーターゲットまでの距離のそれぞれが、前記成膜ロールの軸線方向にわたって、同一であることを特徴とする、請求項1または2に記載のマグネトロンスパッタリング成膜装置。
Satisfying the above condition [3]
The distance from the first yoke to the first rotary target in the first direction and the distance from the second yoke to the second rotary target in the second direction are the axial directions of the film forming roll. The magnetron sputtering film forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the magnetron sputtering film forming apparatus is the same.
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CN115110051A (en) * 2022-07-12 2022-09-27 江西贵得科技有限公司 Coating film rotating target core structure

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