WO2017169029A1 - スパッタリングカソード、スパッタリング装置および成膜体の製造方法 - Google Patents

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sputtering target
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flat plate
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寛 岩田
敏幸 根津
勇太 高桑
直弥 岡田
佐藤　一平
尚憲 柴田
敬一 橋本
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京浜ラムテック株式会社
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    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
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    • H05H1/24—Generating plasma
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    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering cathode, a sputtering apparatus, and a method for manufacturing a film-forming body, and is suitable for application to manufacturing various devices for forming a thin film by a sputtering method.
  • vacuum deposition apparatuses are often used for film formation of electrode materials.
  • the vacuum deposition method has difficulty in controlling the film thickness distribution both spatially and temporally, it is required to form an electrode material by sputtering.
  • a sputtering apparatus As a sputtering apparatus, a parallel plate magnetron sputtering apparatus, an RF sputtering apparatus, an opposed target sputtering apparatus, and the like are known.
  • the opposed target type sputtering apparatus two circular or square or rectangular same-sized targets made of the same material are opposed in parallel to each other, and a sputtering gas is introduced into the space between them to cause discharge.
  • film formation is performed by sputtering the target (see, for example, Non-Patent Documents 1 to 3).
  • This facing target type sputtering device restrains plasma in a space sandwiched between two targets, and realizes generation of sputtered particles by high vacuum and low voltage discharge comparable to the plasma restraint in a magnetron type sputtering device.
  • neutral reflection process gas impact can be prevented by constraining the plasma by forming a magnetic field in the plasma space.
  • JP 2009-256698 A Japanese Patent No. 5102470
  • the above-described facing target sputtering apparatus has a disadvantage that the plasma density between the two facing targets is low, and a sufficiently high film forming speed cannot be obtained.
  • Patent Document 1 has a drawback that it is difficult to form a film on a flat plate-shaped object.
  • the problem to be solved by the present invention is that a sputtering cathode, a sputtering apparatus, and a film-forming body that can form a film on a film-like body such as a flat plate or a film with a sufficiently high film-forming speed and low impact It is to provide a manufacturing method.
  • a sputtering cathode comprising a sputtering target having a tubular shape having a pair of long sides opposed to each other in cross section and having an erosion surface facing inward.
  • a sputtering cathode having a sputtering target having a tubular shape having a pair of long sides whose cross-sectional shapes face each other, and an erosion surface facing inward; An anode provided so that the erosion surface of the sputtering target is exposed, A film formation target having a film formation region narrower than the long side part of the sputtering target above the space surrounded by the sputtering target is crossed over the long side part of the sputtering target with respect to the sputtering target.
  • the inner surface of the long side portion of the sputtering target is caused by ions in the plasma generated by the sputtering gas that is discharged so as to generate plasma that circulates along the inner surface of the sputtering target while moving at a constant speed in the direction of
  • the sputtering apparatus is characterized in that a film is formed in the film formation region of the film formation target by sputtering.
  • this invention Using a sputtering cathode having a sputtering target having a tubular shape having a pair of long sides whose cross-sectional shapes face each other, and whose erosion surface faces inward, A film formation target having a film formation region narrower than the long side part of the sputtering target above the space surrounded by the sputtering target is crossed over the long side part of the sputtering target with respect to the sputtering target.
  • the inner surface of the long side portion of the sputtering target is caused by ions in the plasma generated by the sputtering gas that is discharged so as to generate plasma that circulates along the inner surface of the sputtering target while moving at a constant speed in the direction of
  • the film-forming body manufacturing method is characterized in that a film is formed on the film-forming region of the film-forming body by sputtering.
  • the distance between the pair of opposing long sides of the sputtering target is such that when the sputtering cathode is attached to the sputtering apparatus and used, sputtering is directed toward the space above the sputtering target.
  • sputtering is directed toward the space above the sputtering target.
  • the ratio of the length of the long side portion to the distance between the pair of long side portions of the sputtering target is typically 2 or more, preferably 5 or more. Although there is no particular upper limit for this ratio, it is generally 40 or less.
  • the pair of long side portions of the sputtering target are typically parallel to each other, but are not limited to this, and may be inclined with respect to each other.
  • the cross-sectional shape of the sputtering target typically has a pair of long sides that are parallel to each other and a pair of short sides that are perpendicular to these long sides.
  • the sputtering target has a rectangular tubular shape with a rectangular cross section.
  • the cross-sectional shape of the sputtering target may be composed of, for example, a pair of curved parts (for example, semicircular parts) facing each other whose both ends in the direction parallel to the long side part are convex outward.
  • a sputtering target having a rectangular tubular shape with a rectangular cross-section typically has a pair of short plates that are perpendicular to the long side portion and the first and second flat plates constituting the pair of long side portions. It consists of a 3rd flat plate and a 4th flat plate which comprise a side part.
  • the sputtering target can be assembled by separately producing these first flat plate to fourth flat plate and arranging them in a square tube shape.
  • the first flat plate and the second flat plate constituting the pair of long sides are generally made of a material having the same composition as the material for film formation, but may be made of different materials. Good.
  • the first flat plate is made of the material A
  • the second flat plate is made of the material B
  • the sputtered particle bundle from the first flat plate and the sputtered particle bundle from the second flat plate are incident on the film formation body.
  • a thin film made of A and B can be formed, and a thin film made of a multi-component material can be formed by using two or more materials as materials A and B as required.
  • the first flat plate is made of a metal M 1 made of a single element
  • the second flat plate is made of a metal M 2 made of a single element, thereby forming M 1 and M 2. It is possible to form a binary alloy thin film.
  • a film formation method similar to the binary evaporation method in the vacuum evaporation method can be realized by the sputtering apparatus. Further, for example, by inserting a shield plate that can be taken in and out between the deposition target and the sputtering target, for example, the sputtered particle bundle from the second flat plate is blocked, and the first deposition is performed while moving the deposition target. First, a thin film made of A is formed on the film formation body by causing the sputtered particle bundle from the flat plate to enter the film formation body, and then the sputtered particle bundle from the first flat plate is cut off to form the film formation.
  • a thin film composed of B can be formed on the film formation body by causing the sputtered particle bundle from the second flat plate to enter the film formation body while moving the body in the opposite direction. By doing so, a thin film having a two-layer structure of a thin film made of A and a thin film made of B formed thereon can be formed on the film formation target.
  • sputtered particle bundles from portions other than the pair of long sides of the sputtering target are not actively used for film formation, but in order to prevent unintentional mixing of elements,
  • the portions other than the pair of long side portions are made of the same material as the long side portions.
  • the portions other than the pair of long side portions of the sputtering target are different from the pair of long side portions. It may be composed of materials.
  • the sputtered particle bundle can be taken out not only above the space surrounded by the sputtering target but also below, so that if necessary, another target can be placed below the space surrounded by the sputtering target.
  • the film forming body may be formed on the film forming region of the film forming body while moving the film forming body with respect to the sputtering target at a constant speed in a direction crossing the long side portion of the sputtering target.
  • a film-forming roller (also called a main roller) is installed in the film-forming chamber and separated from the film-forming chamber.
  • a pair of rollers for unwinding / winding up is installed in the film transport chamber provided in this way, the film is unwound from one roller, and the film is wound while being wound by the other roller via the film forming roller.
  • a film is formed on a film wound around a roller.
  • the film forming roller that has been generally used conventionally is composed of a cylindrical stainless steel plate, and a cylindrical stainless steel plate having a slightly smaller diameter is provided inside the cylindrical stainless steel plate.
  • Cooling can be performed by flowing cooling water into the space between the stainless steel plates provided on the plate.
  • this film-forming roller has a structure in which the pressure of cooling water is applied to the entire inner surface of the outer cylindrical stainless steel plate, it is deformed into a via barrel shape in a vacuum and the surface of the film is curved.
  • an effective part is a cylindrical part made of copper, copper alloy, aluminum or aluminum alloy with a built-in flow path as a film-forming roller around which a film-forming body to be formed by a roll-to-roll method is wound.
  • the effective portion of the film formation roller refers to a portion around which a film formation target for film formation is wound and brought into contact.
  • the film-forming body may be basically anything, and is not particularly limited. Specifically, for example, a film, a thin plate, a fiber, etc.
  • the material may be various materials such as a resin, a metal material such as a single metal or an alloy (an iron-based material and a non-ferrous material).
  • a metal material such as a single metal or an alloy (an iron-based material and a non-ferrous material).
  • the cylindrical portion is made of copper or a copper alloy, when the thermal conductivity and workability are regarded as the most important, preferably, copper (pure copper) (for example, oxygen-free) having high thermal conductivity and excellent spreadability is used. Copper, tough pitch copper, phosphorous deoxidized copper, etc.), most preferably oxygen free copper.
  • the cylindrical part is made of a copper alloy when characteristics that cannot be obtained with copper (for example, higher mechanical strength than copper) are required.
  • copper alloys include copper-tin alloys, copper-zinc alloys, copper-nickel alloys, copper-aluminum alloys, and copper-beryllium alloys. Alloys and compositions that meet the desired properties are selected. Further, when the cylindrical portion is made of aluminum or an aluminum alloy, when the thermal conductivity and workability are regarded as the most important, the cylindrical portion is preferably made of aluminum (pure aluminum) having high thermal conductivity and excellent spreadability. Is done. On the other hand, the cylindrical portion is made of an aluminum alloy when characteristics that cannot be obtained with aluminum (for example, higher mechanical strength than aluminum) are required.
  • aluminum alloys include aluminum-copper-magnesium alloys, aluminum-manganese alloys, aluminum-silicon alloys, aluminum-magnesium alloys, aluminum-magnesium-silicon alloys, and aluminum-zinc-magnesium alloys.
  • an alloy and a composition satisfying the characteristics required for the cylindrical portion are selected.
  • high heat conductivity can be obtained at least compared with stainless steel.
  • the thermal conductivity of stainless steel is 16.7 W / (m ⁇ K) for SUS304 and SUS316, and 26.0 W / (m ⁇ K) for SUS444, whereas the thermal conductivity of copper is oxygen-free copper ( C1020) and tough pitch copper (C1100) are 391 W / (m ⁇ K), phosphorous deoxidized copper (C1220) is 339 W / (m ⁇ K), and the thermal conductivity of the copper alloy is brass 1 which is a copper-zinc alloy.
  • Copper-nickel-silicon alloy (Corson alloy), which is a copper-nickel alloy, such as 210 W / (m ⁇ K) for EFTEC23Z, and 220 W / (m ⁇ K) for aluminum in A1100, aluminum alloy
  • the thermal conductivity is 190 W / (m ⁇ K) for the A2017 aluminum-copper-magnesium alloy, 190 W / (m ⁇ K) for the A3003 aluminum-manganese alloy, and A4032 for the aluminum-silicon alloy.
  • this cylindrical portion is preferably provided.
  • a coating layer made of a material having higher hardness than copper, copper alloy, aluminum or aluminum alloy is formed.
  • the surface of the cylindrical portion is plated with copper, a copper alloy, aluminum, or a material having higher hardness than aluminum alloy, preferably hard chrome plating.
  • the thickness of the coating layer or the plating layer is selected so as not to impair the thermal conductivity of the surface of the cylindrical portion.
  • a fluid such as liquid or gas is flowed through the flow path built in the cylindrical portion, and what kind of fluid flows is appropriately determined according to the type of material constituting the cylindrical portion.
  • the fluid include water, oil, alternative CFCs (hydrofluorocarbon (HFC)), and air.
  • the flow path contained in the cylindrical portion is typically bent in a zigzag shape having a portion that extends linearly in the circumferential direction of the cylindrical portion (a straight portion when the cylindrical portion is expanded on a plane) and a folded portion. Have a different shape.
  • the cross-sectional shape of the flow path is not particularly limited and is selected as necessary, but preferably has a rectangular cross-sectional shape parallel to the central axis of the cylindrical portion.
  • the cylindrical portion preferably has, for example, a lower groove having the same planar shape as the flow path when the cylindrical portion is expanded in a plane, and a planar shape substantially similar to the lower groove.
  • This support is provided in at least one place in the extending direction of the lower groove, typically a plurality of places, and in some cases, for example, in the form of a line or a dot, and preferably has a cross-sectional area of the lower groove. In order not to decrease too much, it is provided with a width sufficiently smaller than the width of the lower groove.
  • This support may be provided integrally with the first flat plate or the second flat plate, or may be produced separately from the first flat plate and the second flat plate.
  • Friction stir welding is performed by inserting the material into the material while rotating the welding tool, and moving the welding tool along the welding line to soften the material by frictional heat generated between the welding tool and the material. This is solid phase bonding using frictional heat and plastic flow that are agitated and bonded by (see, for example, Patent Document 2). Since the crystal structure joined by this friction stir welding becomes finer than before joining, the stretchability in the direction along the joining line is improved. Therefore, a flat plate having a rectangular or square planar shape in which the boundary portion between the first flat plate and the second flat plate is joined by friction stir welding has good stretchability in the direction of the boundary portion.
  • the process of rounding in a cylindrical shape in the direction of the boundary portion so that the surface on the side where the boundary portion between the first flat plate and the second flat plate is joined by friction stir welding is outside, the boundary between the first flat plate and the second flat plate This can be easily performed without causing destruction or damage of the part.
  • the flow path contained in the cylindrical portion is not limited to the above-described one having a zigzag shape having a portion extending linearly in the circumferential direction of the cylindrical portion and a folded portion. You may have the shape bent in the zigzag shape which has the part extended in the direction parallel to a central axis, and a folding
  • a plurality of flow paths built in the cylindrical portion may be provided between the both end faces of the cylindrical portion in parallel with the central axis of the cylindrical portion and at, for example, equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical portion.
  • Such a flow path is obtained by, for example, rounding a flat plate having the same rectangular or square planar shape as the planar shape when the cylindrical portion is developed into a plane into a cylindrical shape in a direction parallel to one side thereof. After joining one end and the other end, it can be formed by forming a through hole reaching from the one end face of the cylindrical portion to the other end face.
  • the cross-sectional shape of the flow path in this case is not particularly limited, but is circular when the through hole is formed by, for example, gun drilling.
  • a disc is provided at each end of the cylindrical portion so as to close the cylindrical portion, and these discs have through holes that communicate the inside and outside of the cylindrical portion.
  • the through holes of these discs are preferably circular They are arranged symmetrically around the central axis of the plate.
  • a rotating shaft is attached to the outer side of each disk on the central axis of the film forming roller, and thus the cylindrical portion.
  • the fluid can be supplied to the flow path built in the cylindrical portion as follows, for example. That is, a first through hole that penetrates the rotating shaft and the one disc is provided on the central axis of one rotating shaft, and a first penetrating through the rotating shaft and the other disc is provided on the central axis of the other rotating shaft.
  • Two through-holes are provided, communicated with the first through-hole inside the cylindrical portion, and one end of the first pipe is fixed with airtightness, and the other end of the first pipe is connected to one of the flow paths built in the cylindrical portion. Is connected to the hole provided so as to communicate with the flow path at one end of the disk side, and communicates with the second through-hole inside the cylindrical portion so that one end of the second pipe is airtight.
  • the other end of the second pipe is connected to a hole provided so as to communicate with the other end on the other disk side of the flow path built in the cylindrical portion with airtightness.
  • the fluid is supplied from the outside through the first through hole of one of the rotating shafts, and the fluid is supplied to one end of the flow path built in the cylindrical portion via the first pipe, and the other end of the flow path
  • the fluid is circulated through the flow path by discharging from the second through hole of the other rotating shaft to the outside through the second pipe connected to the other end portion from the first portion.
  • a third through hole penetrating this rotary shaft is provided on the central axis of one rotary shaft
  • a fourth through hole penetrating this rotary shaft is provided on the central axis of the other rotary shaft
  • a fluid is supplied from the third through hole of one of the rotating shafts, and this fluid is supplied to one end of the flow path built in the cylindrical portion via the flow path built in one disk, By discharging to the outside from the fourth through hole of the other rotating shaft via the flow path built in the other disk connected to the other end from the other end of the flow path, Circulate the fluid.
  • the outer diameter and inner diameter of the cylindrical portion, the length, the cross-sectional shape of the flow path built in the cylindrical portion, the cross-sectional dimension, the interval, and the like are appropriately selected according to the purpose of use of the film forming roller.
  • the surface of the film forming object is kept flat and smooth. And the temperature of the film formation target can be controlled quickly and accurately, and film formation can be performed satisfactorily.
  • Film formation having a cylindrical portion made of copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy with a built-in flow path around at least an effective portion around which a film formation target to be formed by the roll-to-roll method is wound.
  • the roller is preferably easily manufactured by the following two manufacturing methods.
  • the manufacturing method of the first film forming roller is as follows: A groove composed of a lower groove having the same planar shape as the flow path when the cylindrical portion is developed in a plane and a planar shape substantially similar to the lower groove, and an upper groove larger than the lower groove is one of the grooves. A step of fitting a second flat plate into the upper groove of the groove of the first flat plate having the same rectangular or square planar shape as the planar shape when the cylindrical portion is flattened provided on the main surface; Joining the boundary between the first flat plate and the second flat plate by friction stir welding; A rectangular or square flat plate composed of the first flat plate and the second flat plate in which the boundary between the first flat plate and the second flat plate is joined by the friction stir welding in a direction parallel to one side thereof. Rounding into a cylindrical shape and joining one end and the other end of the rounded plate; Have
  • the manufacturing method of the second film forming roller is as follows: A rectangular or square flat plate having the same planar shape as the planar shape when the cylindrical portion is developed in a plane is rounded into a cylindrical shape in a direction parallel to one side, and one end and the other end of the rounded plate are joined. Process, The flow path is formed by forming through holes reaching from one end face of the rounded plate to the other end face in parallel to the central axis of the rounded plate and at equal intervals in the circumferential direction of the rounded plate. Forming a step; Have
  • the first flat plate and the second flat plate are made of the same material as copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy constituting the cylindrical portion.
  • the matters other than those described above are explained in relation to the film forming roller as long as the properties are not contrary.
  • the sputtering target of the sputtering cathode has a tubular shape having a pair of long sides whose cross-sectional shapes face each other, that is, a shape surrounded by four sides, and the erosion surface faces inward.
  • a sputtering apparatus that forms a film by a roll-to-roll method
  • copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy having a built-in channel as a film forming roller around which a film formation target to be formed is wound Since the copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy is excellent in thermal conductivity by using a film-forming roller having at least an effective portion of a cylindrical portion made of, for example, cooling water in a flow path built in the cylindrical portion.
  • the cylindrical portion can be cooled or heated quickly and efficiently, and there is no problem of deforming into a via barrel shape in a vacuum unlike the conventional film forming roller described above. .
  • the cylindrical portion made of copper, copper alloy, aluminum or aluminum alloy having excellent thermal conductivity has good thermal responsiveness, the temperature can be quickly and quickly adjusted by the temperature or flow rate of cooling water or hot water flowing through the flow path. Therefore, the temperature of the film formation body wound around the cylindrical portion can be controlled quickly and accurately.
  • 1 is a longitudinal sectional view showing a sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a top view which shows the sputtering cathode of the sputtering device by 1st Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which the plasma generate
  • FIG. 1 It is a front view which shows the film-forming roller used in the sputtering device by 6th Embodiment of this invention. It is a left view which shows the film-forming roller used in the sputtering device by 6th Embodiment of this invention. It is a right view which shows the film-forming roller used in the sputtering device by 6th Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the film-forming roller used in the sputtering device by 6th Embodiment of this invention. It is a top view which shows the state which expand
  • FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 18A. It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the film-forming roller used in the sputtering device by 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 19B is a sectional view taken along line BB in FIG. 19A. It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the film-forming roller used in the sputtering device by 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 20B is a sectional view taken along line BB in FIG. 20A. It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the film-forming roller used in the sputtering device by 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 19B is a sectional view taken along line BB in FIG. 19A. It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the film-forming roller used in the sputtering device by 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 20B is a section
  • 21B is a sectional view taken along line BB in FIG. 21A. It is a basic diagram which shows the sputtering device by 6th Embodiment of this invention. It is a basic diagram which shows the sputtering device by 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 and FIG. 2 are a longitudinal sectional view and a plan view showing the sputtering apparatus according to the first embodiment, and show the configuration in the vicinity of the sputtering cathode and the anode provided inside the vacuum container of the sputtering apparatus.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG.
  • a sputtering target 10 having a rectangular cross-sectional shape and a erosion surface facing inward is formed outside the sputtering target 10.
  • a permanent magnet 20 provided and a yoke 30 provided outside the permanent magnet 20 are provided.
  • the sputtering target 10, the permanent magnet 20 and the yoke 30 form a sputtering cathode.
  • This sputtering cathode is generally fixed to a vacuum vessel in an electrically insulated state.
  • a magnetic circuit is formed by the permanent magnet 20 and the yoke 30.
  • the polarities of the permanent magnets 20 are as shown in FIG. 1, but there is no problem even if the polarities are completely opposite.
  • a cooling backing plate is preferably provided between the sputtering target 10 and the permanent magnet 20, and cooling water, for example, is caused to flow through a flow path provided inside the backing plate.
  • An anode 40 having an L-shaped cross section is provided in the vicinity of the lower end of a rectangular parallelepiped space surrounded by the sputtering target 10 so that the erosion surface of the sputtering target 10 is exposed.
  • the anode 40 is generally connected to a grounded vacuum vessel.
  • a light shielding shield 50 having an L-shaped cross-sectional shape is provided in the vicinity of the upper end of a rectangular parallelepiped space surrounded by the sputtering target 10 so that the erosion surface of the sputtering target 10 is exposed.
  • the light shielding shield 50 is formed of a conductor, typically a metal.
  • the light shielding shield 50 also serves as an anode, and is generally connected to a grounded vacuum vessel in the same manner as the anode 40.
  • b / a Is selected to be 2 or more, and generally 40 or less.
  • a is generally selected from 50 mm to 150 mm.
  • film formation is performed on the substrate S (film formation target) held by a predetermined transport mechanism (not shown) above the space surrounded by the sputtering target 10.
  • the film formation is performed while moving the substrate S with respect to the sputtering target 10 at a constant speed in a direction crossing the long side portion of the sputtering target 10.
  • FIG. 1 as an example, a case where the substrate S is moved at a constant speed in a direction parallel to the upper end surface of the sputtering target 10 and perpendicular to the long side portion of the sputtering target 10 is shown.
  • the width of the film formation region of the substrate S in the direction parallel to the long side portion of the sputtering target 10 is selected to be smaller than b, so that it falls within a pair of short side portions facing each other inside the sputtering target 10 during film formation. It has become.
  • the width of the film formation region of the substrate S coincides with the width of the substrate S when film formation is performed on the entire surface of the substrate S.
  • the substrate S may basically be anything and is not particularly limited.
  • the substrate S may be a long film wound around a roll as used in a roll-to-roll process.
  • the substrate S is at a position sufficiently away from above the space surrounded by the sputtering target 10 before film formation.
  • the atoms constituting the sputtering target 10 jump upward from the space surrounded by the sputtering target 10.
  • atoms jump out of the erosion surface of the sputtering target 10 in the vicinity of the plasma 60 but the atoms jumping out from the erosion surface on the short side inside the sputtering target 10 are basically used for film formation. do not use.
  • sputtered particle bundles 70 and 80 as shown in FIG. 5 are obtained from the erosion surface of the long side portion of the sputtering target 10.
  • the sputtered particle bundles 70 and 80 have a substantially uniform intensity distribution in the longitudinal direction of the sputtering target 10.
  • the sputtered particle bundle is moved while moving the substrate S with respect to the sputtering target 10 at a constant speed in a direction crossing the long side portion of the sputtering target 10. Film formation is performed by 70 and 80.
  • the substrate S moves upward in the space surrounded by the sputtering target 10
  • the sputtered particle bundle 70 enters the substrate S and film formation starts.
  • FIG. 6 shows a state at the time when the tip of the substrate S approaches the vicinity of the center of the space surrounded by the sputtering target 10. At this time, the sputtered particle bundle 80 does not contribute to film formation.
  • FIG. 7 shows a state where the substrate S has moved directly above the space surrounded by the sputtering target 10. As shown in FIG. 7, the sputtered particle bundles 70 and 80 are incident on the substrate S to form a film. In this way, the substrate S is further moved while forming a film. Then, as shown in FIG. 8, the substrate S is moved away from the space surrounded by the sputtering target 10 to a position where the sputtered particle bundles 70 and 80 do not enter the substrate S. Thus, the thin film F is formed on the substrate S.
  • the sputtering target 10 is formed by four plate-like sputtering targets 10a, 10b, 10c, and 10d
  • the permanent magnet 20 is formed by four plate-like or rod-like permanent magnets 20a, 20b, 20c, and 20d.
  • the yoke 30 is formed by four plate-shaped yokes 30a, 30b, 30c, and 30d. Further, backing plates 90a, 90b, 90c, and 90d are inserted between the sputtering targets 10a, 10b, 10c, and 10d and the permanent magnets 20a, 20b, 20c, and 20d, respectively.
  • the distance between the sputtering target 10a and the sputtering target 10c is 80 mm
  • the distance between the sputtering target 10b and the sputtering target 10d is 200 mm
  • the height of the sputtering targets 10a, 10b, 10c, and 10d is 80 mm.
  • anodes 100a, 100b, 100c, 100d are provided outside the yokes 30a, 30b, 30c, 30d. These anodes 100a, 100b, 100c, and 100d are connected together with the anode 40 to a grounded vacuum vessel.
  • the sputtering cathode has a rectangular tubular shape with a rectangular cross section, and has the sputtering target 10 with the erosion surface facing inward.
  • the plasma 60 that circulates around the inner surface of the sputtering target 10 can be generated on the erosion surface side of the sputtering target 10. For this reason, since the density of the plasma 60 can be increased, the deposition rate can be sufficiently increased.
  • the place where the plasma 60 is largely generated is limited to the vicinity of the surface of the sputtering target 10, the light emitted from the plasma 60 is irradiated onto the substrate S coupled with the provision of the light shielding shield 50. Can minimize the risk of damage.
  • the substrate S is damaged by the plasma 60 or the electron beam.
  • the film formation is performed using the sputtered particle bundles 70 and 80 obtained from the pair of long sides facing each other of the sputtering target 10, the substrate S is impacted and damaged by the high energy particles of the reflective sputtering neutral gas. Can be minimized.
  • the substrate S crosses the long side portions.
  • the film thickness variation of the thin film F formed on the substrate S can be reduced in combination with the film forming while moving at a constant speed in the direction to be moved, for example, the direction perpendicular to the long side portion, for example, The film thickness distribution can be ⁇ 5% or less.
  • This sputtering apparatus is suitable for application to film formation of an electrode material in various devices such as a semiconductor device, a solar cell, a liquid crystal display, and an organic EL.
  • sputtering equipment As the sputtering target 10, as shown in FIG. 9, a sputtering target 10a, 10b, 10c, or 10d is used. However, the long-side sputtering targets 10a and 10c facing each other are formed of different materials. Other configurations of the sputtering apparatus are the same as those of the sputtering apparatus according to the first embodiment.
  • film formation is performed in the film formation region of the substrate S using the sputtered particle bundles 70 and 80 while moving the substrate S.
  • the sputtering targets 10a and 10c are made of different materials, the component atoms of the sputtered particle bundle 70 and the component atoms of the sputtered particle bundle 80 are different from each other. Therefore, the thin film F formed on the substrate S has a composition in which the component atoms of the sputtered particle bundle 70 and the component atoms of the sputtered particle bundle 80 are mixed, in other words, the composition of the material constituting the sputtering target 10a. It has a composition in which atoms and constituent atoms of the material constituting the sputtering target 10c are mixed.
  • the constituent atoms of the material constituting the sputtering target 10a and the constituent atoms of the material constituting the sputtering target 10c are mixed.
  • the advantage that the thin film F having the composition can be formed can be obtained.
  • the sputtering target 10a is formed of titanium having a function of improving the adhesion of the thin film
  • the sputtering target 10c is formed of another metal, whereby the thin film F having a composition in which titanium and the other metal are mixed.
  • the thin film F having excellent adhesion to the substrate S can be obtained.
  • FIG. 10 shows a sputtering apparatus according to the third embodiment.
  • the sputtering target 10 includes sputtering targets 10a, 10b, 10c, and 10d as shown in FIG.
  • the targets 10a and 10c are made of different materials.
  • the sputtered particle bundle 80 from the sputtering target 10c is blocked or sputtered at a height between the height of the substrate S and the height of the light shielding shield 50.
  • a horizontal shielding plate 90 held by a transport mechanism (not shown) can be installed so that the sputtered particle bundle 70 from the target 10a can be blocked.
  • Other configurations of the sputtering apparatus are the same as those of the sputtering apparatus according to the first embodiment.
  • the thin film F 1 is composed of the constituent atoms of the sputtered particle bundle 70, generally the constituent atoms of the material constituting the sputtering target 10a.
  • the horizontal shielding plate 90 is moved in the horizontal direction to a position indicated by a two-dot chain line where the sputtered particle bundle 70 is blocked as shown in FIG. In this state, while moving the substrate S in the direction opposite to the direction indicated by the arrow in FIG. 10, film formation is performed in the film formation region of the substrate S using only the sputtered particle bundle 80 as shown in FIG. As shown in FIG.
  • the substrate S is moved to a position outside the space surrounded by the sputtering targets 10a, 10b, 10c, and 10d.
  • the thin film F 2 is formed on the thin film F 1 .
  • the thin film F 2 is composed of the component atoms of the sputtered particle bundle 80, generally the constituent atoms of the material constituting the sputtering target 10c.
  • the two-layer film composed of the thin film F 1 and the thin film F 2 having different compositions can be formed on the substrate S.
  • the constituent atoms of the thin film F 1, constituent atoms of the material constituting the sputtering target 10c are not included as much as possible, on the contrary, the constituent atoms of the thin film F 2, such that the constituent atoms of the material constituting the sputtering target 10a is not contained as much as possible
  • a vertical shielding plate 100 is inserted in the center of the space between the sputtering target 10a and the sputtering target 10c, and the material constituting the sputtering target 10c in the sputtered particle bundle 70
  • the constituent atoms of the material constituting the sputtering target 10a may not be mixed in the sputtered particle bundle 80.
  • the vertical shielding plate 100 can be inserted because the plasma 60 circulates in the vicinity of the surfaces of the four plate-like sputtering targets 10a, 10b, 10c, and 10d, and the sputtering target 10a and the sputtering target 10c.
  • This is one of the features of the present sputtering cathode in which the plasma 60 is not formed in the center of the space between the two.
  • a shielding plate inclined with respect to the vertical direction may be used.
  • a double-layer film composed of a thin film F 1 and a thin film F 2 having different compositions on the substrate S is formed.
  • the advantage that a membrane can be performed can be obtained.
  • the sputtering target 10a is formed of titanium having a function of improving the adhesion of the thin film
  • the sputtering target 10c is formed of another metal, whereby the thin film F made of titanium having excellent adhesion to the substrate S. 1 is formed first, and a thin film F 2 made of another metal can be formed thereon, and a two-layer film made of the thin film F 1 and the thin film F 2 having excellent adhesion to the substrate S Can be obtained.
  • the sputtering apparatus according to the fourth embodiment basically has the same configuration as the sputtering apparatus according to the first embodiment, but in the first embodiment, the space surrounded by the sputtering target 10 is While the film formation is performed while moving the substrate S using the sputtered particle bundles 70 and 80 taken out upward, in the fourth embodiment, at the same time, as shown in FIG. Film formation is also performed on another substrate using sputtered particle bundles 70 ′ and 80 ′ taken out from a space surrounded by the sputtering target 10 from the long sides facing each other.
  • a space for film formation can be secured below the space surrounded by the sputtering target 10. it can.
  • the sputtered particle bundles 70, 80 are taken out above the space surrounded by the sputtering target 10, and at the same time, the sputtered particle bundles 70 ′, 80 ′ are taken out below the space surrounded by the sputtering target 10. . Then, above the space surrounded by the sputtering target 10, the sputtered particle bundles 70 and 80 are used while moving the substrate S in a direction crossing the long side portion of the sputtering target 10 with respect to the sputtering target 10.
  • the substrate S ′ is moved in a direction crossing the long side portion of the sputtering target 10 with respect to the sputtering target 10 below the space surrounded by the sputtering target 10. Then, film formation is performed on the substrate S ′ using the sputtered particle bundles 70 ′ and 80 ′. That is, film formation can be performed on the substrate S above the space surrounded by the sputtering target 10 and simultaneously film formation can be performed on the substrate S ′ below the space surrounded by the sputtering target 10.
  • film formation can be performed on the two substrates S and S ′ at the same time, so that the productivity is greatly improved. It is possible to obtain the advantage that it can be achieved.
  • the sputtering apparatus according to the fifth embodiment is different from the sputtering apparatus according to the first embodiment in that a sputtering target 10 as shown in FIG. 16 is used. That is, as shown in FIG. 16, the sputtering target 10 includes a pair of long side portions opposed in parallel to each other and semicircular portions connected to these long side portions.
  • the permanent magnet 20 provided outside the sputtering target 10 and the yoke 30 provided outside the permanent magnet 20 have the same shape as the sputtering target 10.
  • Other configurations of the sputtering apparatus are the same as those of the sputtering apparatus according to the first embodiment.
  • the sputtering apparatus according to the sixth embodiment is a sputtering apparatus that performs film formation by a roll-to-roll method, and as a film formation roller around which a film formation target is wound, FIGS. 17A, 17B, 17C, and 17D.
  • the point which uses the film-forming roller shown in 3 is different from the sputtering apparatus according to the first embodiment.
  • 17A is a front view
  • FIG. 17B is a left side view
  • FIG. 17C is a right side view
  • FIG. 17D is a longitudinal sectional view.
  • the film-forming roller includes a cylindrical portion 210, and a disc 220 that is provided at both ends of the cylindrical portion 210 so as to close the cylindrical portion 210.
  • a rotating shaft 240 provided on the outer axis of these discs 220 and 230 on the central axis of the film forming roller, and thus the cylindrical portion 210.
  • the cylindrical portion 210 incorporates a rectangular cross-sectional flow path 211 that is parallel to the central axis of the cylindrical portion 210. That is, the channel 211 is embedded in the cylindrical portion 210.
  • FIG. 18A is a plan view showing a state in which the cylindrical portion 210 is developed in a plane
  • FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 18A.
  • the shape is a rectangle
  • the flow path 211 includes a straight portion 211a extending in parallel with the long side of the rectangle.
  • Folded portions 211b that are bent perpendicular to the straight portions 211a are alternately provided, and have a shape that is bent in a zigzag shape.
  • a hole 212 serving as an inlet for a fluid such as cooling water is provided at one end of the flow path 211, and a hole 213 serving as an outlet for the fluid is provided at the other end.
  • the cylindrical portion 210 is made of copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy, and is preferably made of oxygen-free copper having the highest thermal conductivity among these materials. Oxygen-free copper has a thermal conductivity about 23 times higher than that of, for example, stainless steel (SUS304).
  • hard chrome plating is applied to at least the outer peripheral surface, typically the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 210. If the hard chrome plating layer is too thick, the thermal conductivity of the cylindrical portion 210 is lowered. If the hard chrome plating layer is too thin, the effect of surface hardening of the cylindrical portion 210 is small. Therefore, the thickness of the hard chrome plating layer is generally 20 ⁇ m or more. It is selected to be 40 ⁇ m or less, for example, 30 ⁇ m. The hardness of the hard chrome plating layer can be, for example, 500 or more in terms of Vickers hardness. If necessary, the surface of the hard chrome plating layer is planarized by polishing, thereby extremely small, for example between 10nm about surface roughness R a.
  • the discs 220 and 230 are fixed to both end surfaces of the cylindrical portion 210 by bolting, welding, or the like.
  • the disc 220 is provided with a total of four circular through holes 221 to 224 at 90 ° intervals around the central axis.
  • the circular plate 230 is provided with a total of four circular through holes 231 to 234 at intervals of 90 ° around the central axis at positions corresponding to the through holes 221 to 224 of the circular plate 220.
  • These through-holes 221 to 224 and 231 to 234 eliminate the pressure difference between the inside and outside of the cylindrical portion 210 when the film forming roller is installed as a film forming roller in the film forming chamber of the sputtering apparatus and the film forming chamber is evacuated.
  • the diameters of the through holes 221 to 224 and 231 to 234 are selected as necessary as long as the mechanical strength of the discs 220 and 230 can be secured.
  • the discs 220 and 230 are made of, for example, stainless steel.
  • a through hole 241 having a circular cross-sectional shape is provided on the central axis of the rotating shaft 240 fixed to the disc 220.
  • the through hole 241 includes a portion 241 a having a diameter d 1 from the tip of the rotating shaft 240 to a midway depth, and a portion 241 b having a diameter d 2 smaller than d 1 of the portion from there to the disc 220.
  • the disc 220 is provided with a through hole 225 that communicates with the portion 241 b on the central axis of the rotating shaft 240.
  • One end of the pipe 251 communicates with the through hole 225 and is fixed with airtightness.
  • the other end of the pipe 251 is connected to a hole 212 provided at one end of the flow path 211 on the disc 220 side with airtightness.
  • a through hole 242 having a circular cross-sectional shape is provided on the central axis of the rotating shaft 240 fixed to the disc 230.
  • the through-hole 242 includes a portion 242 a having a diameter d 1 from the tip of the rotating shaft 240 to a midway depth, and a portion 242 b having a diameter d 2 smaller than d 1 from the portion extending to the disc 230.
  • the circular plate 230 is provided with a through hole 235 communicating with the portion 242b on the central axis of the rotating shaft 240.
  • One end of the pipe 252 communicates with the through hole 235 and is fixed with airtightness.
  • the other end of the pipe 252 is connected to a hole 213 provided at one end of the flow path 211 on the disc 230 side with airtightness.
  • These pipes 250 and 251 are preferably flexible metal pipes such as bellows pipes.
  • the fluid is supplied from, for example, a through hole 241 of the rotating shaft 240 fixed to the disk 220 by a fluid circulation mechanism (not shown), and enters the flow path 211 from the hole 212 of the cylindrical portion 210 via the pipe 251.
  • the fluid exits from the hole 213 through the flow path 211, exits the through hole 242 of the rotating shaft 240 fixed to the disk 230 via the pipe 252, and circulates in this path.
  • each part of the film forming roller is selected as necessary.
  • the overall length is 500 mm
  • the diameter is 400 mm
  • the cylindrical part 210 is 10 mm thick
  • the cross section of the channel 211 is 35 mm ⁇ 5 mm
  • the flow The distance between the paths 211 is 15 mm.
  • This film-forming roller can be manufactured, for example, as follows.
  • FIGS. 19A and 19B a rectangular flat plate 260 having a planar shape similar to that shown in the developed view of the cylindrical portion 210 shown in FIGS. 18A and 18B is prepared.
  • FIG. 19A is a plan view
  • FIG. 19B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 19A.
  • the thickness of the flat plate 260 is the same as the thickness of the cylindrical portion 210.
  • a groove 261 having a cross-sectional shape with a step is provided on one main surface of the flat plate 260.
  • the lower groove 261a of the groove 261 has the same planar shape and the same depth as the flow path 211 when the cylindrical portion 210 is developed in a plane.
  • the upper groove 261b of the groove 261 is similar to the lower groove 261a and has a planar shape that is slightly larger.
  • the flat plate 260 is provided with a hole 212 at the bottom of one end of the lower groove 261a of the groove 261 and a hole 213 at the bottom of the other end.
  • FIG. 20A is a plan view
  • FIG. 20B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 20A.
  • FIGS. 21A and 21B the flat plate 270 is fitted into the upper groove 261 b of the groove 261 of the flat plate 260.
  • FIG. 21A is a plan view
  • FIG. 21B is a sectional view taken along line BB of FIG. 21A.
  • the flat plate 280 is rounded into a cylindrical shape in the longitudinal direction so that the surface on which the friction stir welding is performed is outside, and one short side and the other short side of the plate rounded into the cylindrical shape are Butt and join by friction stir welding.
  • the cylindrical portion 210 containing the flow path 211 composed of the lower groove 261a of the groove 261 of the flat plate 260 is manufactured.
  • the target film forming roller shown in FIGS. 17A, 17B, 17C, and 17D is manufactured.
  • FIGS. 17A, 17B, 17C, and 17D show a sputtering apparatus according to a sixth embodiment using the film forming roller shown in FIGS. 17A, 17B, 17C, and 17D.
  • FIG. 22 is a schematic diagram of the inside of the vacuum container of this sputtering apparatus viewed from a direction parallel to the film forming roller
  • FIG. 23 is a view of the inside of the vacuum container of this sputtering apparatus viewed from the direction perpendicular to the film forming roller.
  • FIG. 22 and 23 show a sputtering apparatus according to a sixth embodiment using the film forming roller shown in FIGS. 17A, 17B, 17C, and 17D.
  • FIG. 22 is a schematic diagram of the inside of the vacuum container of this sputtering apparatus viewed from a direction parallel to the film forming roller
  • FIG. 23 is a view of the inside of the vacuum container of this sputtering apparatus viewed from the direction perpendicular to the film forming
  • the interior of the vacuum vessel 290 is partitioned vertically by a partition plate 291.
  • the space below the partition plate 291 inside the vacuum vessel 290 is the film forming chamber C 1 , and the space above is the film transport chamber C 2 .
  • film forming rollers shown in FIGS. 17A, 17B, 17 C, and 17 D are horizontally installed as film forming rollers R 1 .
  • Both end portions of the rotating shaft 240 at both ends of the cylindrical portion 210 of the deposition roller R 1 is deposition chamber C 1 of the circular hole and the deposition chamber C 1 provided on the support plate 292, 293 fixed to the side walls Circular holes provided in both side walls are passed through and supported rotatably by these holes.
  • three sputtering cathodes K 1 , K 2 , K 3 are installed on the inner wall of the film forming chamber C 1 .
  • the sputtering cathode K 1 is installed at the bottom of the film forming chamber C 1 via an insulating member 294 and is electrically insulated from the vacuum vessel 290.
  • Sputtering cathodes K 2 and K 3 are respectively installed on the opposing side walls of the film forming chamber C 1 via insulating members 294.
  • the sputtering cathodes K 1 , K 2 , K 3 may have the same configuration or different configurations, but at least the sputtering cathode K 1 has the same configuration as that of the first embodiment.
  • Around the cylindrical portion 210 of the film forming roller R 1 for forming a film on the film, for forming a film on the film, a sputtering particle bundle generated from the sputtering cathodes K 1 , K 2 , and K 3 to limit the sputtering particle bundle incident on the film.
  • a shielding plate 295 is provided.
  • unwinding / winding rollers R 2 and R 3 and transport rollers (or guide rollers) R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are installed in the film transport chamber C 2 .
  • the axes of the rollers R 2 and R 3 for unwinding / winding (only the axis S 3 of the roller R 3 is shown in FIG. 23) are support plates 292 fixed to both side walls of the film forming chamber C 1.
  • the circular holes provided in 293 and the circular holes provided on both side walls of the film formation chamber C 1 are passed through and supported rotatably by these holes.
  • Shaft of the conveying roller R 4, R 5, R 6 , R 7 ( illustrated only axial S 6, S 7 of the transport roller R 6, R 7 in Figure 23) is provided on the support plate 292 and 293 It is rotatably supported by a circular hole.
  • the film 300 is conveyed by the unwinding / winding roller R 2 , the conveying rollers R 4 , R 5 , the film forming roller R 1 , the conveying rollers R 6 , R 7 and the unwinding / winding roller R 3. It has come to be. Film 300 by rotating the rollers R 2, the rotating shaft S 2, these rollers by the rotation mechanism not shown which is fixed to the S 3 R 2 of R 3, R 3, making it possible to transport ing.
  • the rollers R 2, R 3 while conveying the film 300 is rotated in the counterclockwise direction, after deposition on deposition rollers R 1, roller R 2, R
  • the film 300 is rotated in the clockwise direction and the film 300 is conveyed in the opposite direction, and the film is formed on the film forming roller R 1.
  • the thin film is formed on the film 300 in multiple layers.
  • at least one of the transport rollers R 4 to R 7 may be configured similarly to the film forming roller R 1 and used as a cooling roller.
  • the partition plate 291 is provided with slit-shaped holes 291 a and 291 b for allowing the film 300 to pass through.
  • the sputtering apparatus above the space enclosed by the sputtering target 10, it is adapted to perform film formation while conveying the film 300 wound around the cylindrical portion 210 of the deposition roller R 1. At this time, the film 300 is conveyed with respect to the sputtering target 10 in a direction crossing the long side portion of the sputtering target 10.
  • the width of the film formation region of the film 300 in the direction parallel to the long side portion of the sputtering target 10 is selected to be smaller than b, so that the film 300 fits between a pair of short side portions facing each other inside the sputtering target 10 at the time of film formation. It has become.
  • the width of the film formation region of the film 300 matches the width of the film 300 when film formation is performed on the entire surface of the film 300.
  • Water is circulated through the flow path 211 of the cylindrical portion 210 of the film forming roller R 1 , and the temperature of the cylindrical portion 210 is set to a temperature at which film formation is performed on the film 300.
  • the water to be circulated in the flow path 211 contains ethylene glycol or the like as an antifreeze as necessary.
  • An example of the control range of the temperature of the water circulated through the flow path 211 is ⁇ 10 ° C. to 80 ° C.
  • the Ar gas was introduced as the sputtering gas in a space surrounded by the sputtering target 10, between the anode 40 and the sputtering cathodes K 1, the plasma generated by the predetermined power source
  • a high DC voltage is applied.
  • the anode 40 is grounded, and a negative high voltage (for example, ⁇ 400 V) is applied to the sputtering cathode K 1 .
  • plasma 60 that circulates along the inner surface of the sputtering target 10 is generated near the surface of the sputtering target 10.
  • the atoms constituting the sputtering target 10 jump upward from the space surrounded by the sputtering target 10.
  • atoms jump out of the erosion surface of the sputtering target 10 in the vicinity of the plasma 60 but the atoms jumping out from the erosion surface on the short side inside the sputtering target 10 are basically used for film formation. do not use.
  • the width b in the longitudinal direction of the sputtering target 10 is made sufficiently larger than the width of the film 300 so that atoms jumping out from the erosion surface of the short side portion of the sputtering target 10 do not reach the film 300 during film formation. Good.
  • sputtered particle bundles 70 and 80 as shown in FIG. 5 are obtained from the erosion surface of the long side portion of the sputtering target 10.
  • the sputtered particle bundles 70 and 80 have a substantially uniform intensity distribution in the longitudinal direction of the sputtering target 10.
  • the roller R 2, R 3 for unwinding / winding of the film 300 in FIG. 22, for example, is rotated counterclockwise, the film 300 Sputtered particle bundles from below on the film 300 wound around the film forming roller R 1 while being transported at a constant speed via the transport rollers R 4 and R 5 , the film forming roller R 1 and the transport rollers R 6 and R 7. Film formation is performed by 70 and 80.
  • the tension applied to the film 300 is controlled to be a constant value, for example, with 10 to 100 Newtons (N) as a guide.
  • the cylindrical portion 210 of the film forming roller R 1 is made of copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy having excellent thermal conductivity, the flow path 211 contained in the cylindrical portion 210 is provided.
  • a fluid such as cooling water or warm water
  • the cylindrical portion 210 around which the film 300 for film formation is wound can be quickly or efficiently cooled or heated, and a vacuum like the conventional film formation roller described above.
  • the cylindrical portion 210 made of copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy having excellent thermal conductivity has good thermal responsiveness. Therefore, depending on the temperature or flow rate of a fluid such as cooling water or hot water flowing through the flow path 211, etc. The temperature can be controlled quickly and accurately. As a result, the temperature of the film 300 wound around the cylindrical portion 210 can be controlled quickly and accurately, and film formation on the film 300 can be performed satisfactorily.

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Abstract

スパッタリングカソードは、横断面形状が互いに対向する一対の長辺部を有する管状の形状を有し、エロージョン面が内側を向いているスパッタリングターゲットを有する。このスパッタリングカソードを用い、スパッタリングターゲットに囲まれた空間の上方においてスパッタリングターゲットの長辺部よりも幅が狭い成膜領域を有する被成膜体をスパッタリングターゲットの一端面に平行に、かつ長辺部に垂直な方向に一定速度で移動させながら、スパッタリングターゲットの内面に沿って周回するプラズマが発生するように放電を行ってスパッタリングガスにより発生するプラズマ中のイオンによりスパッタリングターゲットの長辺部の内面をスパッタリングして被成膜体の成膜領域に成膜を行う。

Description

スパッタリングカソード、スパッタリング装置および成膜体の製造方法
　この発明は、スパッタリングカソード、スパッタリング装置および成膜体の製造方法に関し、スパッタリング法により薄膜を成膜する各種のデバイスの製造に適用して好適なものである。
　従来より、半導体デバイス、太陽電池、液晶ディスプレイ、有機ＥＬなどの各種のデバイスにおいて電極を形成する工程においては、電極材料の成膜に真空蒸着装置が多く用いられている。しかしながら、真空蒸着法は膜厚分布の制御が空間的にも時間的にも難点を有するため、スパッタリング法による電極材料の成膜が求められている。
　従来、スパッタリング装置としては、平行平板マグネトロン式スパッタリング装置、ＲＦ方式スパッタリング装置、対向ターゲット式スパッタリング装置などが知られている。このうち対向ターゲット式スパッタリング装置においては、同じ材料で作られた二つの円形あるいは正方形あるいは矩形の同寸ターゲットを互いに平行に対向させ、それらの間の空間にスパッタリングガスを導入して放電を行わせることによりターゲットをスパッタリングすることにより成膜を行う（例えば、非特許文献１～３参照。）。この対向ターゲット式スパッタリング装置は、二つのターゲット間に挟まれた空間にプラズマを拘束し、マグネトロン式スパッタリング装置におけるプラズマ拘束に遜色のない高真空、低電圧放電によりスパッタ粒子の発生を実現することができるとともに、プラズマ空間への磁場の形成によりプラズマを拘束することで被成膜基板の表面の中性反射プロセスガス衝撃を防止することができるという利点を有するとされている。
　一方、リング状スパッタリングターゲットを用い、このリング状スパッタリングターゲットの内部のスパッタリング空間の軸方向に糸状または円筒状の被成膜体を移動させ、あるいは軸方向に固定した状態でスパッタリングを行うことにより被成膜体に成膜を行うスパッタリング装置が知られている（特許文献１参照。）。
特開２００９－２５６６９８号公報 特許第５１０２４７０号公報
J. Vac. Soc. Jpn. Vol.44, No.9, 2001, pp.808-814 東京工芸大学工学部紀要 Vol.30 No.1(2007)pp.51-58 ULVAC TECHNICAL JOURNAL No.64 2006, pp.18-22
　しかしながら、上述の対向ターゲット式スパッタリング装置においては、対向する二つのターゲット間のプラズマ密度が低く、十分に高い成膜速度を得ることができないという欠点がある。
　一方、特許文献１に提案されたスパッタリング装置では、平板状の被成膜体に成膜を行うことは困難であるという欠点がある。
　そこで、この発明が解決しようとする課題は、平板状、フィルム状などの被成膜体に十分に高い成膜速度かつ低衝撃で成膜を行うことができるスパッタリングカソード、スパッタリング装置および成膜体の製造方法を提供することである。
　前記課題を解決するために、この発明は、
　横断面形状が互いに対向する一対の長辺部を有する管状の形状を有し、エロージョン面が内側を向いているスパッタリングターゲットを有することを特徴とするスパッタリングカソードである。
　また、この発明は、
　横断面形状が互いに対向する一対の長辺部を有する管状の形状を有し、エロージョン面が内側を向いているスパッタリングターゲットを有するスパッタリングカソードと、
　前記スパッタリングターゲットのエロージョン面が露出するように設けられたアノードとを有し、
　前記スパッタリングターゲットに囲まれた空間の上方において前記スパッタリングターゲットの前記長辺部よりも幅が狭い成膜領域を有する被成膜体を前記スパッタリングターゲットに対し、前記スパッタリングターゲットの前記長辺部を横断する方向に一定速度で移動させながら、前記スパッタリングターゲットの内面に沿って周回するプラズマが発生するように放電を行ってスパッタリングガスにより発生するプラズマ中のイオンにより前記スパッタリングターゲットの前記長辺部の内面をスパッタリングすることにより前記被成膜体の前記成膜領域に成膜を行うことを特徴とするスパッタリング装置である。
　また、この発明は、
　横断面形状が互いに対向する一対の長辺部を有する管状の形状を有し、エロージョン面が内側を向いているスパッタリングターゲットを有するスパッタリングカソードを用い、
　前記スパッタリングターゲットに囲まれた空間の上方において前記スパッタリングターゲットの前記長辺部よりも幅が狭い成膜領域を有する被成膜体を前記スパッタリングターゲットに対し、前記スパッタリングターゲットの前記長辺部を横断する方向に一定速度で移動させながら、前記スパッタリングターゲットの内面に沿って周回するプラズマが発生するように放電を行ってスパッタリングガスにより発生するプラズマ中のイオンにより前記スパッタリングターゲットの前記長辺部の内面をスパッタリングすることにより前記被成膜体の前記成膜領域に成膜を行うことを特徴とする成膜体の製造方法である。
　前記の発明においては、典型的には、スパッタリングターゲットの互いに対向する一対の長辺部の間の距離は、スパッタリングカソードをスパッタリング装置に取り付けて使用するときに、スパッタリングターゲットの上方の空間に向かうスパッタ粒子の数を十分に確保するとともに、スパッタリングターゲットの表面近傍に発生するプラズマから発生する光がスパッタリングターゲットの上方の空間を移動する被成膜体に照射されるのを防止する観点より、好適には、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であり、より好適には、６０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、最も好適には７０ｍｍ以上９０ｍｍ以下である。また、スパッタリングターゲットの一対の長辺部の間の距離に対する長辺部の長さの比は典型的には２以上、好適には５以上である。この比の上限は特に存在しないが、一般的には４０以下である。
　スパッタリングターゲットの一対の長辺部は、典型的には互いに平行であるが、これに限定されるものではなく、互いに傾斜してもよい。スパッタリングターゲットの横断面形状は、典型的には、一対の長辺部が互いに平行であり、これらの長辺部に垂直な互いに対向する一対の短辺部を有する。この場合、スパッタリングターゲットは、横断面形状が矩形の角管状の形状を有する。スパッタリングターゲットの横断面形状は、例えば、長辺部に平行な方向の両端部が外側に向かって凸の互いに対向する一対の曲面部（例えば、半円形部）からなるものであってもよい。横断面形状が矩形の角管状の形状を有するスパッタリングターゲットは、典型的には、一対の長辺部を構成する第１平板および第２平板と、長辺部に垂直な互いに対向する一対の短辺部を構成する第３平板および第４平板とからなる。この場合、これらの第１平板～第４平板を別々に作製し、これらを角管状に配置することによりスパッタリングターゲットを組み立てることができる。一対の長辺部を構成する第１平板および第２平板は、一般的には、成膜を行う材料と同じ組成の材料により構成されるが、互いに異なる材料により構成されたものであってもよい。例えば、第１平板を材料Ａにより構成し、第２平板を材料Ｂにより構成し、第１平板からのスパッタ粒子束と第２平板からのスパッタ粒子束とを被成膜体に入射させることにより、ＡとＢとからなる薄膜を成膜することができ、必要に応じて材料Ａ、Ｂとして二元以上の材料を用いることにより、多元系材料からなる薄膜を成膜することができる。より具体的には、例えば、第１平板を単一元素からなる金属Ｍ1 により構成し、第２平板を単一元素からなる金属Ｍ2 により構成することにより、Ｍ1 とＭ2 とからなる二元合金薄膜を成膜することが可能である。これは、真空蒸着法における二元蒸着法と同様な成膜法をスパッタリング装置で実現することができることを意味する。さらに、例えば、被成膜体とスパッタリングターゲットとの間に出し入れ可能な遮蔽板を挿入することで、例えば第２平板からのスパッタ粒子束を遮断し、被成膜体を移動させながら、第１平板からのスパッタ粒子束を被成膜体に入射させることにより被成膜体上にまずＡからなる薄膜を成膜し、続いて、第１平板からのスパッタ粒子束を遮断し、被成膜体を逆方向に移動させながら、第２平板からのスパッタ粒子束を被成膜体に入射させることにより被成膜体上にＢからなる薄膜を成膜することができる。こうすることで、被成膜体上にＡからなる薄膜とその上に形成されたＢからなる薄膜との二層構造の薄膜を成膜することができる。
　一般的には、スパッタリングターゲットの一対の長辺部以外の部分からのスパッタ粒子束は成膜に積極的に使用しないが、意図しない元素の混入を防止するため、典型的には、スパッタリングターゲットの一対の長辺部以外の部分は長辺部と同種の材料により構成される。しかしながら、スパッタリングターゲットの一対の長辺部以外の部分からのスパッタ粒子束を成膜に積極的に使用する場合には、スパッタリングターゲットの一対の長辺部以外の部分は一対の長辺部と異なる材料により構成されることもある。
　スパッタリングターゲットからは、スパッタリングターゲットに囲まれた空間の上方だけでなく、下方にもスパッタ粒子束を取り出すことができるため、必要に応じて、スパッタリングターゲットに囲まれた空間の下方において、別の被成膜体をスパッタリングターゲットに対し、このスパッタリングターゲットの長辺部を横断する方向に一定速度で移動させながら、この被成膜体の成膜領域に成膜を行うようにしてもよい。
　ところで、従来、ロール・ツー・ロール（Roll to Roll）方式でフィルム上に成膜を行うスパッタリング装置においては、成膜室内に成膜ローラー（メインローラーとも呼ばれる）が設置され、成膜室と分離して設けられたフィルム搬送室に巻き出し／巻き取り用の一対のローラーが設置され、一方のローラーからフィルムを巻き出し、成膜ローラーを介して他方のローラーによりフィルムを巻き取りながら、成膜ローラーに巻き付けられたフィルム上に成膜を行う。従来より一般的に使用されている成膜ローラーは、円筒状のステンレス鋼板により構成されており、その円筒状のステンレス鋼板の内側に直径が少し小さい円筒状のステンレス鋼板を設け、これらの二重に設けられたステンレス鋼板の間の空間に冷却水を流し、冷却を行うことができるようになっている。しかしながら、この成膜ローラーは、外側の円筒状のステンレス鋼板の内面全体に冷却水による圧力が加わる構造を有するため、真空中でビア樽形に変形してしまい、フィルムの表面が湾曲してしまうだけでなく、フィルムの搬送を円滑に行うことができないという欠点があった。
　この欠点は、ロール・ツー・ロール方式で成膜を行う被成膜体が巻き付けられる成膜ローラーとして、流路を内蔵する銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる円筒部を少なくとも有効部に有する成膜ローラーを用いることにより解消することができる。ここで、成膜ローラーの有効部とは、成膜を行う被成膜体が巻き付けられ、接触する部分のことをいう。被成膜体は、成膜ローラーの有効部に巻き付けることができる限り、基本的にはどのようなものであってもよく、特に限定されないが、具体的には、例えば、フィルム、薄板、繊維からなる布状体などであり、材質も樹脂、単体金属や合金などの金属材料（鉄系材料および非鉄材料）などの各種のものであってよい。円筒部が銅または銅合金により構成される場合、熱伝導性および加工性を最重要視するときには、好適には、熱伝導率が高く展延性にも優れた銅（純銅）（例えば、無酸素銅、タフピッチ銅、リン脱酸銅など）により構成され、最も好適には無酸素銅により構成される。一方、円筒部は、銅では得られない特性（例えば、銅より高い機械的強度）が必要とされる場合には、銅合金により構成される。銅合金としては、例えば、銅－スズ系合金、銅－亜鉛系合金、銅－ニッケル系合金、銅－アルミニウム系合金、銅－ベリリウム系合金などが挙げられ、これらの中から、円筒部に要求される特性を満たす合金および組成が選ばれる。また、円筒部がアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成される場合、熱伝導性および加工性を最重要視するときには、好適には、熱伝導率が高く展延性にも優れたアルミニウム（純アルミニウム）により構成される。一方、円筒部は、アルミニウムでは得られない特性（例えば、アルミニウムより高い機械的強度）が必要とされる場合には、アルミニウム合金により構成される。アルミニウム合金としては、例えば、アルミニウム－銅－マグネシウム系合金、アルミニウム－マンガン系合金、アルミニウム－シリコン系合金、アルミニウム－マグネシウム系合金、アルミニウム－マグネシウム－シリコン系合金、アルミニウム－亜鉛－マグネシウム系合金などが挙げられ、これらの中から、円筒部に要求される特性を満たす合金および組成が選ばれる。このように円筒部が銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成されることにより、少なくともステンレス鋼に比べて高い熱伝導率を得ることができる。例えば、ステンレス鋼の熱伝導率はＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３１６では１６．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ＳＵＳ４４４では２６．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対し、銅の熱伝導率は無酸素銅（Ｃ１０２０）およびタフピッチ銅（Ｃ１１００）では３９１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、リン脱酸銅（Ｃ１２２０）では３３９Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銅合金の熱伝導率は、銅－亜鉛系合金である黄銅１種では１２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銅－ニッケル系合金である洋白２種では３３Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銅－スズ系合金であるリン青銅１種では８４Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銅－ニッケル系合金である銅－ニッケル－シリコン合金（コルソン合金）、例えばＥＦＴＥＣ２３Ｚでは２１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウムの熱伝導率はＡ１１００では２２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウム合金の熱伝導率は、アルミニウム－銅－マグネシウム系合金であるＡ２０１７では１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウム－マンガン系合金であるＡ３００３では１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウム－シリコン系合金であるＡ４０３２では１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウム－マグネシウム系合金であるＡ５００５では２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウム－マグネシウム－シリコン系合金であるＡ６０６３では２２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウム－亜鉛－マグネシウム系合金であるＡ７０７５では１３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、いずれもステンレス鋼に比べて高い。
　銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる円筒部の少なくとも外周面には、成膜ローラーの使用中に傷が付いたり摩耗したりするのを防止するために、好適には、この円筒部を構成する銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりも硬度が高い材料からなるコーティング層が形成される。例えば、円筒部の表面に銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりも硬度が高い材料のメッキ、好適には硬質クロムメッキが施される。コーティング層あるいはメッキ層の厚さは、円筒部の表面の熱伝導性を損なわないように選ばれる。
　円筒部が内蔵する流路には、液体や気体などの流体が流され、どのような流体を流すかは、円筒部を構成する材料の種類などに応じて適宜決められる。流体としては、水、油、代替フロン（ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ））、空気などが挙げられる。円筒部が内蔵する流路は、典型的には、円筒部の円周方向に直線状に延在する部分（円筒部を平面に展開した時には直線部）と折り返し部とを有するジグザグ状に折れ曲がった形状を有する。流路の横断面形状は特に限定されず、必要に応じて選ばれるが、好適には、円筒部の中心軸に平行な長方形の横断面形状を有する。円筒部は、より詳細には、好適には、例えば、円筒部を平面に展開した時の流路と同一の平面形状を有する下部溝とこの下部溝とほぼ相似な平面形状を有し、この下部溝より大きい上部溝とからなる溝が一方の主面に設けられた、円筒部を平面に展開した時の平面形状と同一の長方形または正方形の平面形状を有する第１平板と、この第１平板の溝の上部溝に嵌められた第２平板とからなり、第１平板と第２平板との境界部が摩擦攪拌接合により接合された長方形または正方形の平面形状を有する平板をその一辺に平行な方向（円筒部を平面に展開した時の流路の直線部に平行な方向またはこの直線部に垂直な方向）に円筒状に丸め、この丸めた板の一端と他端とを接合したものからなる。この平板をその一辺に平行な方向に円筒状に丸める際には、第１平板と第２平板との境界部が摩擦攪拌接合により接合された側の表面が外側になるようにしてもよいし、内側になるようにしてもよい。この平板を円筒状に丸める加工に際しては、最終的に流路となる下部溝が変形し、設計通りの横断面形状の流路が得られなくなるのを防止するために、第１平板の溝の上部溝に嵌められた第２平板を支えるための支柱をこの下部溝の内部に設けておくようにしてもよい。こうすることで、この平板を円筒状に丸める際に、この支柱が下部溝に対して第２平板を支えることにより、下部溝が変形することを防止することができる。この支柱は、下部溝の延在方向の少なくとも一箇所、典型的には複数箇所、場合によっては全体に例えば線状または点状に設けられ、好適には、下部溝の横断面の面積があまり減少し過ぎないように下部溝の幅に対して十分に小さい幅に設けられる。この支柱は、第１平板または第２平板と一体に設けてもよいし、第１平板および第２平板と別に作製してもよい。摩擦攪拌接合は、接合ツールを回転させながら、材料に挿入し、接合線に沿って接合ツールを移動させることで、接合ツールと材料との間に発生する摩擦熱により材料が軟化し、接合ツールにより攪拌され接合される、摩擦熱と塑性流動とを利用した固相接合である（例えば、特許文献２参照。）。この摩擦攪拌接合により接合された結晶組織は接合前と比べて微細化するため、接合線に沿う方向の延伸性が向上するという特徴を有する。従って、第１平板と第２平板との境界部が摩擦攪拌接合により接合された長方形または正方形の平面形状を有する平板はその境界部の方向の延伸性が良好であることから、その平板を第１平板と第２平板との境界部が摩擦攪拌接合により接合された側の表面が外側になるようにその境界部の方向に円筒状に丸める加工を、第１平板と第２平板との境界部の破壊や損傷を生じたりすることなく、容易に行うことができる。円筒部が内蔵する流路は、円筒部の円周方向に直線状に延在する部分と折り返し部とを有するジグザグ状に折れ曲がった形状を有する前記のものに限定されず、例えば、円筒部の中心軸に平行な方向に延在する部分と折り返し部とを有するジグザグ状に折れ曲がった形状を有するものであってもよい。さらに、円筒部が内蔵する流路は、円筒部の両端面間に円筒部の中心軸に平行に、かつ円筒部の円周方向に例えば等間隔に複数設けられたものであってもよい。このような流路は、例えば、円筒部を平面に展開した時の平面形状と同一の長方形または正方形の平面形状を有する平板をその一辺に平行な方向に円筒状に丸め、この丸めた板の一端と他端とを接合した後、円筒部の一方の端面から他方の端面に達する貫通孔を形成することにより形成することができる。この場合の流路の横断面形状は特に限定されないが、貫通孔を例えばガンドリル加工により形成する場合には円形である。
　典型的には、円筒部の両端にこの円筒部を閉塞するようにそれぞれ円板が設けられ、これらの円板は円筒部の内部と外部とを連通する貫通孔を有する。これによって、この成膜ローラーをスパッタリング装置の成膜室内に設置し、成膜室内を真空に排気した時、円筒部の内外の圧力を等しくすることができることにより、円筒部に外力が加わって変形することを防止することができる。これらの円板を構成する材料は必要に応じて選ばれるが、例えばステンレス鋼である。成膜ローラーの中心軸の周りの重量分布の対称性を確保し、成膜ローラーの回転を円滑に行うことができるようにするために、これらの円板の貫通孔は、好適には、円板の中心軸の周りに対称的に配置される。典型的には、それぞれの円板の外側に、成膜ローラー、従って円筒部の中心軸上に回転軸が取り付けられる。円筒部が内蔵する流路への流体の供給は、例えば、次のようにして行うことができる。すなわち、一方の回転軸の中心軸上にこの回転軸および一方の円板を貫通する第１貫通孔を設け、他方の回転軸の中心軸上にこの回転軸および他方の円板を貫通する第２貫通孔を設け、円筒部の内部において第１貫通孔と連通して第１配管の一端を気密性を持って固定し、この第１配管の他端を円筒部が内蔵する流路の一方の円板側の一端部に流路と連通するように設けた穴に気密性を持って接続し、円筒部の内部において第２貫通孔と連通して第２配管の一端を気密性を持って固定し、この第２配管の他端を円筒部が内蔵する流路の他方の円板側の他端部に流路と連通するように設けた穴に気密性を持って接続する。そして、外部から、一方の回転軸の第１貫通孔から流体を供給し、第１配管を経由してこの流体を円筒部が内蔵する流路の一端部に供給し、この流路の他端部からこの他端部に接続された第２配管を経由して他方の回転軸の第２貫通孔から外部に排出することで、流路に流体を循環させる。あるいは、一方の回転軸の中心軸上にこの回転軸を貫通する第３貫通孔を設け、他方の回転軸の中心軸上にこの回転軸を貫通する第４貫通孔を設け、一方の円板の内部に第３貫通孔と連通する流路を設け、この流路を円筒部が内蔵する流路の一方の円板側の一端部と連通させ、他方の円板の内部に第４貫通孔と連通する流路を設け、この流路を円筒部が内蔵する流路の他方の円板側の他端部と連通させる。そして、外部から、一方の回転軸の第３貫通孔から流体を供給し、この流体を一方の円板が内蔵する流路を経由して円筒部が内蔵する流路の一端部に供給し、この流路の他端部からこの他端部に接続された、他方の円板が内蔵する流路を経由して他方の回転軸の第４貫通孔から外部に排出することで、流路に流体を循環させる。
　円筒部の外径および内径、長さ、円筒部が内蔵する流路の断面形状、断面寸法、間隔などは、成膜ローラーの使用目的などに応じて適宜選択される。
　前記の成膜ローラーを用いたスパッタリング装置においてロール・ツー・ロール方式でフィルム、より一般的には被成膜体上に成膜を行う場合に被成膜体の表面を平坦に維持しながら円滑に搬送することができるとともに、被成膜体の温度を迅速かつ正確に制御することができ、成膜を良好に行うことができる。
　前記のような、ロール・ツー・ロール方式で成膜を行う被成膜体が巻き付けられる、流路を内蔵する銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる円筒部を少なくとも有効部に有する成膜ローラーは、好適には、次のような二つの製造方法により容易に製造することができる。
　第１の成膜ローラーの製造方法は、
　前記円筒部を平面に展開した時の前記流路と同一の平面形状を有する下部溝とこの下部溝とほぼ相似な平面形状を有し、前記下部溝より大きい上部溝とからなる溝が一方の主面に設けられた、前記円筒部を平面に展開した時の平面形状と同一の長方形または正方形の平面形状を有する第１平板の前記溝の前記上部溝に第２平板を嵌める工程と、
　前記第１平板と前記第２平板との境界部を摩擦攪拌接合により接合する工程と、
　前記第１平板と前記第２平板との境界部を前記摩擦攪拌接合により接合した前記第１平板と前記第２平板とからなる長方形または正方形の平面形状を有する平板をその一辺に平行な方向に円筒状に丸め、この丸めた板の一端と他端とを接合する工程と、
　を有する。
　第２の成膜ローラーの製造方法は、
　前記円筒部を平面に展開した時の平面形状と同一の平面形状を有する長方形または正方形の平板をその一辺に平行な方向に円筒状に丸め、この丸めた板の一端と他端とを接合する工程と、
　前記丸めた板の一方の端面から他方の端面に達する貫通孔を前記丸めた板の中心軸に平行にかつ前記丸めた板の円周方向の等間隔の複数箇所に形成することにより前記流路を形成する工程と、
　を有する。
　第１平板および第２平板は、円筒部を構成する銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金と同一の材料からなるものが用いられる。これらの成膜ローラーの製造方法においては、前記以外のことについては、その性質に反しない限り、前記の成膜ローラーに関連して説明したことが成立する。
　この発明によれば、スパッタリングカソードのスパッタリングターゲットが横断面形状が互いに対向する一対の長辺部を有する管状の形状、すなわち四方が囲まれた形状を有し、エロージョン面が内側を向いていることにより、スパッタリング装置にこのスパッタリングカソードを取り付けて放電を行ったとき、スパッタリングターゲットのエロージョン面側にスパッタリングターゲットの内面を周回するプラズマを発生させることができる。このため、プラズマ密度を高くすることができることにより、成膜速度を十分に高くすることができる。また、プラズマが多く生成される場所はスパッタリングターゲットの表面近傍に限定されるため、プラズマから発光する光が被成膜体に照射されることにより損傷が生じるおそれを最小限にすることができる。
　また、特に、ロール・ツー・ロール方式で成膜を行うスパッタリング装置においては、成膜を行う被成膜体が巻き付けられる成膜ローラーとして、流路を内蔵する銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる円筒部を少なくとも有効部に有する成膜ローラーを用いることにより、これらの銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金は熱伝導性に優れているため、円筒部が内蔵する流路に例えば冷却水または温水を流すことにより、円筒部を迅速かつ効率的に冷却または加熱することができるとともに、前記の従来の成膜ローラーのように、真空中でビア樽形に変形してしまう問題が発生しない。このため、スパッタリング装置においてロール・ツー・ロール方式で被成膜体上に成膜を行う場合にその被成膜体の表面を平坦に維持しながら円滑に搬送することができる。また、熱伝導性に優れた銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる円筒部は熱応答性が良好であるので、流路に流す例えば冷却水または温水の温度や流量などにより温度を迅速かつ正確に制御することができ、ひいては円筒部に巻き付けられる被成膜体の温度を迅速かつ正確に制御することができる。
この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング装置を示す縦断面図である。 この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング装置のスパッタリングカソードを示す平面図である。 この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング装置においてスパッタリングターゲットの表面近傍にプラズマが発生した状態を示す縦断面図である。 この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング装置においてスパッタリングターゲットの表面近傍にプラズマが発生した状態を示す平面図である。 この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング装置により基板上に薄膜を成膜する方法を示す縦断面図である。 この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング装置により基板上に薄膜を成膜する方法を示す縦断面図である。 この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング装置により基板上に薄膜を成膜する方法を示す縦断面図である。 この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング装置により基板上に薄膜を成膜する方法を示す縦断面図である。 この発明の第１の実施の形態によるスパッタリング装置の実施例としてのスパッタリングカソードおよびアノードの構成を示す平面図である。 この発明の第３の実施の形態によるスパッタリング装置を示す縦断面図である。 この発明の第３の実施の形態によるスパッタリング装置により基板上に薄膜を成膜する方法を示す縦断面図である。 この発明の第３の実施の形態によるスパッタリング装置により基板上に薄膜を成膜する方法を示す縦断面図である。 この発明の第３の実施の形態によるスパッタリング装置により基板上に薄膜を成膜する方法を示す縦断面図である。 この発明の第３の実施の形態によるスパッタリング装置により基板上に薄膜を成膜する方法を示す縦断面図である。 この発明の第４の実施の形態によるスパッタリング装置を示す縦断面図である。 この発明の第５の実施の形態によるスパッタリング装置のスパッタリングカソードを示す平面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置において用いられる成膜ローラーを示す正面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置において用いられる成膜ローラーを示す左側面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置において用いられる成膜ローラーを示す右側面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置において用いられる成膜ローラーを示す縦断面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置において用いられる成膜ローラーの円筒部を平面に展開した状態を示す平面図である。 図１８ＡのＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置において用いられる成膜ローラーの製造方法を説明するための平面図である。 図１９ＡのＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置において用いられる成膜ローラーの製造方法を説明するための平面図である。 図２０ＡのＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置において用いられる成膜ローラーの製造方法を説明するための平面図である。 図２１ＡのＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置を示す略線図である。 この発明の第６の実施の形態によるスパッタリング装置を示す略線図である。
　以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）について図面を参照しながら説明する。
〈第１の実施の形態〉
［スパッタリング装置］
　図１および図２は第１の実施の形態によるスパッタリング装置を示す縦断面図および平面図であり、スパッタリング装置の真空容器の内部に設けられたスパッタリングカソードおよびアノード付近の構成を示したものである。図１は図２の１－１線に沿っての断面図である。
　図１および図２に示すように、このスパッタリング装置においては、横断面形状が矩形の角管状の形状を有し、エロージョン面が内側を向いているスパッタリングターゲット１０と、このスパッタリングターゲット１０の外側に設けられた永久磁石２０と、この永久磁石２０の外側に設けられたヨーク３０とを有する。これらのスパッタリングターゲット１０、永久磁石２０およびヨーク３０によりスパッタリングカソードが形成されている。このスパッタリングカソードは、一般的には、電気的に絶縁された状態で真空容器に対して固定される。また、永久磁石２０およびヨーク３０により磁気回路が形成されている。永久磁石２０の極性は図１に示す通りであるが、各々が全く逆の極性でも何ら差し支えない。スパッタリングターゲット１０と永久磁石２０との間には、好適には冷却用のバッキングプレートが設けられ、このバッキングプレートの内部に設けられた流路に例えば冷却水が流される。スパッタリングターゲット１０により囲まれた直方体状の空間の下端の近傍に、スパッタリングターゲット１０のエロージョン面が露出するようにＬ字型の断面形状を有するアノード４０が設けられている。このアノード４０は、一般的には、接地された真空容器に接続される。また、スパッタリングターゲット１０により囲まれた直方体状の空間の上端の近傍に、スパッタリングターゲット１０のエロージョン面が露出するようにＬ字型の断面形状を有する光線遮断シールド５０が設けられている。光線遮断シールド５０は導電体、典型的には金属により形成される。光線遮断シールド５０はアノードを兼用し、アノード４０と同様に、一般的には、接地された真空容器に接続される。
　図２に示すように、スパッタリングターゲット１０の互いに対向する一対の長辺部の間の距離をａ、スパッタリングターゲット１０の互いに対向する一対の短辺部の間の距離をｂとすると、ｂ／ａは２以上に選ばれ、一般的には４０以下に選ばれる。ａは一般的には５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に選ばれる。
　このスパッタリング装置においては、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の上方において、図示省略した所定の搬送機構に保持された基板Ｓ（被成膜体）に対して成膜を行うようになっている。成膜は、基板Ｓを、スパッタリングターゲット１０に対し、スパッタリングターゲット１０の長辺部を横断する方向に一定速度で移動させながら行う。図１においては、一例として、基板Ｓを、スパッタリングターゲット１０の上端面に平行かつスパッタリングターゲット１０の長辺部に垂直な方向に一定速度で移動させる場合が示されている。スパッタリングターゲット１０の長辺部に平行な方向の基板Ｓの成膜領域の幅は、ｂより小さく選ばれ、成膜時にはスパッタリングターゲット１０の内側の互いに対向する一対の短辺部の間に収まるようになっている。基板Ｓの成膜領域の幅は基板Ｓの全面に成膜を行う場合は基板Ｓの幅と一致する。基板Ｓは、基本的にはどのようなものであってもよく、特に限定されない。基板Ｓは、ロール・ツー・ロールプロセスで用いられるようなロールに巻かれた長尺のフィルム状のものであってもよい。
［スパッタリング装置による成膜方法］
　真空容器を真空ポンプにより高真空に排気した後、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間にスパッタリングガスとしてＡｒガスを導入し、アノード４０とスパッタリングカソードとの間に、所定の電源によりプラズマ発生に必要な、一般的には直流の高電圧を印加する。一般的には、アノード４０が接地され、スパッタリングカソードに負の高電圧（例えば、－４００Ｖ）が印加される。これによって、図３および図４に示すように、スパッタリングターゲット１０の表面近傍にこのスパッタリングターゲット１０の内面に沿って周回するプラズマ６０が発生する。
　基板Ｓは、成膜前は、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の上方から十分に離れた位置にある。
　スパッタリングターゲット１０の内面に沿って周回するプラズマ６０中のＡｒイオンによりスパッタリングターゲット１０がスパッタリングされる結果、スパッタリングターゲット１０を構成する原子がスパッタリングターゲット１０により囲まれた空間から上方に飛び出す。このとき、スパッタリングターゲット１０のエロージョン面のうちプラズマ６０の近傍の部分の至る所から原子が飛び出すが、スパッタリングターゲット１０の内側の短辺部のエロージョン面から飛び出す原子は、基本的には成膜に使用しない。このためには、スパッタリングターゲット１０の長辺方向の両端部を遮蔽するようにスパッタリングターゲット１０の上方に水平遮蔽板を設けることにより、スパッタリングターゲット１０の短辺部のエロージョン面から飛び出す原子が成膜時に基板Ｓに到達しないようにすればよい。あるいは、スパッタリングターゲット１０の長手方向の幅ｂを基板Ｓの幅より十分に大きくすることにより、スパッタリングターゲット１０の短辺部のエロージョン面から飛び出す原子が成膜時に基板Ｓに到達しないようにしてもよい。スパッタリングターゲット１０から飛び出る原子の一部は光線遮断シールド５０により遮られる結果、スパッタリングターゲット１０の長辺部のエロージョン面から、図５に示すようなスパッタ粒子束７０、８０が得られる。スパッタ粒子束７０、８０は、スパッタリングターゲット１０の長手方向にほぼ均一な強度分布を有する。
　安定なスパッタ粒子束７０、８０が得られるようになった時点で、基板Ｓを、スパッタリングターゲット１０に対し、スパッタリングターゲット１０の長辺部を横断する方向に一定速度で移動させながら、スパッタ粒子束７０、８０により成膜を行う。基板Ｓが、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の上方に向かって移動すると、まずスパッタ粒子束７０が基板Ｓに入射して成膜が開始する。基板Ｓの先端がスパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の中央付近の上方に差しかかった時点の様子を図６に示す。この時点では、スパッタ粒子束８０は成膜に寄与していない。基板Ｓがさらに移動し、スパッタ粒子束８０が入射するようになると、スパッタ粒子束７０に加えてスパッタ粒子束８０も成膜に寄与するようになる。基板Ｓがスパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の真上に移動した時の様子を図７に示す。図７に示すように、基板Ｓにスパッタ粒子束７０、８０が入射して成膜が行われる。こうして成膜を行いながら基板Ｓをさらに移動させる。そして、図８に示すように、基板Ｓが、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の上方から十分に離れ、基板Ｓに対してスパッタ粒子束７０、８０が入射しなくなる位置まで移動させる。こうして、基板Ｓ上に薄膜Ｆが成膜される。
［スパッタリング装置のスパッタリングカソードおよびアノードの実施例］
　図９に示すように、スパッタリングターゲット１０を四つの板状のスパッタリングターゲット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにより形成し、永久磁石２０を四つの板状あるいは棒状の永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄにより形成し、ヨーク３０を四つの板状のヨーク３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄにより形成する。また、スパッタリングターゲット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄと永久磁石２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとの間にそれぞれバッキングプレート９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを挿入する。スパッタリングターゲット１０ａとスパッタリングターゲット１０ｃとの間の距離は８０ｍｍ、スパッタリングターゲット１０ｂとスパッタリングターゲット１０ｄとの間の距離は２００ｍｍ、スパッタリングターゲット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの高さは８０ｍｍとする。
　ヨーク３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの外側には四つの板状のアノード１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを設ける。これらのアノード１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄはアノード４０とともに、接地された真空容器に接続される。
　以上のように、この第１の実施の形態によれば、スパッタリングカソードが、横断面形状が矩形の角管状の形状を有し、エロージョン面が内側を向いているスパッタリングターゲット１０を有することにより、次のような種々の利点を得ることができる。すなわち、スパッタリングターゲット１０のエロージョン面側にこのスパッタリングターゲット１０の内面を周回するプラズマ６０を発生させることができる。このため、プラズマ６０の密度を高くすることができることにより、成膜速度を十分に高くすることができる。また、プラズマ６０が多く生成される場所はスパッタリングターゲット１０の表面近傍に限定されるため、光線遮断シールド５０が設けられていることと相まって、プラズマ６０から発光する光が基板Ｓに照射されることにより損傷が生じるおそれを最小限に抑えることができる。また、永久磁石２０およびヨーク３０により形成される磁気回路により発生する磁力線はスパッタリングカソードに拘束され、基板Ｓに向かわないため、プラズマ６０や電子線により基板Ｓに損傷が生じるおそれがない。また、スパッタリングターゲット１０の互いに対向する一対の長辺部から得られるスパッタ粒子束７０、８０を用いて成膜を行うので、反射スパッタ中性ガスのエネルギーの高い粒子により基板Ｓが衝撃され、損傷が生じるのを最小限に抑えることができる。さらに、スパッタリングターゲット１０の互いに対向する一対の長辺部から得られるスパッタ粒子束７０、８０はこの長辺部に平行な方向に均一な強度分布を有するため、基板Ｓをこの長辺部を横断する方向、例えばこの長辺部に垂直な方向に一定速度で移動させながら成膜を行うことと相まって、基板Ｓ上に成膜される薄膜Ｆの膜厚のばらつきを小さくすることができ、例えば膜厚分布を±５％以下にすることができる。このスパッタリング装置は、例えば、半導体デバイス、太陽電池、液晶ディスプレイ、有機ＥＬなどの各種のデバイスにおいて電極材料の成膜に適用して好適なものである。
〈第２の実施の形態〉
［スパッタリング装置］
　このスパッタリング装置においては、スパッタリングターゲット１０として、図９に示すようにスパッタリングターゲット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからなるものが用いられる。ただし、互いに対向する長辺部のスパッタリングターゲット１０ａ、１０ｃは互いに異なる材料により形成されている。このスパッタリング装置のその他の構成は第１の実施の形態によるスパッタリング装置と同様である。
［スパッタリング装置による成膜方法］
　第１の実施の形態と同様に、基板Ｓを移動させながら、スパッタ粒子束７０、８０を用いて基板Ｓの成膜領域に成膜を行う。この場合、スパッタリングターゲット１０ａ、１０ｃが互いに異なる材料により形成されていることから、スパッタ粒子束７０の成分原子とスパッタ粒子束８０の成分原子とは互いに異なる。このため、基板Ｓ上に成膜される薄膜Ｆは、スパッタ粒子束７０の成分原子とスパッタ粒子束８０の成分原子とが混合した組成、言い換えると、概ね、スパッタリングターゲット１０ａを構成する材料の構成原子とスパッタリングターゲット１０ｃを構成する材料の構成原子とが混合した組成を有する。
　この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、スパッタリングターゲット１０ａを構成する材料の構成原子とスパッタリングターゲット１０ｃを構成する材料の構成原子とが混合した組成を有する薄膜Ｆの成膜を行うことができるという利点を得ることができる。このため、例えば、スパッタリングターゲット１０ａを薄膜の密着性を向上させる機能を有するチタンにより形成し、スパッタリングターゲット１０ｃを他の金属により形成することで、チタンと他の金属とが混合した組成の薄膜Ｆの成膜を行うことができ、基板Ｓに対する密着性が優れた薄膜Ｆを得ることができる。
〈第３の実施の形態〉
［スパッタリング装置］
　図１０は第３の実施の形態によるスパッタリング装置を示す。このスパッタリング装置においては、第２の実施の形態によるスパッタリング装置と同様に、スパッタリングターゲット１０として、図９に示すようにスパッタリングターゲット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからなり、互いに対向する長辺部のスパッタリングターゲット１０ａ、１０ｃが互いに異なる材料により形成されているものが用いられる。また、図１０に示すように、このスパッタリング装置においては、基板Ｓの高さと光線遮断シールド５０の高さとの間の高さにおいて、スパッタリングターゲット１０ｃからのスパッタ粒子束８０を遮断し、あるいは、スパッタリングターゲット１０ａからのスパッタ粒子束７０を遮断することができるように、図示省略した搬送機構に保持された水平遮蔽板９０を設置することができるようになっている。このスパッタリング装置のその他の構成は第１の実施の形態によるスパッタリング装置と同様である。
［スパッタリング装置による成膜方法］
　例えば、まず、スパッタ粒子束７０だけで基板Ｓ上に薄膜の成膜を行うために、水平遮蔽板９０を図１０の一点鎖線で示す位置に移動する。この時点で、この水平遮蔽板９０によりスパッタ粒子束８０は遮断される。この状態で、図１０において矢印で示す方向に基板Ｓを移動させながら、図１１に示すように、スパッタ粒子束７０だけを用いて基板Ｓの成膜領域に成膜を行う。図１２に示すように、スパッタリングターゲット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにより囲まれた空間の上方から外れる位置まで基板Ｓを移動させる。こうして、薄膜Ｆ1 の成膜が行われる。この薄膜Ｆ1 は、スパッタ粒子束７０の成分原子、概ね、スパッタリングターゲット１０ａを構成する材料の構成原子からなる。次に、水平遮蔽板９０を、図１０に示すようにスパッタ粒子束７０が遮断される二点鎖線で示す位置まで水平方向に移動する。この状態で、図１０において矢印で示す方向と逆方向に基板Ｓを移動させながら、図１３に示すように、スパッタ粒子束８０だけを用いて基板Ｓの成膜領域に成膜を行う。図１４に示すように、スパッタリングターゲット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにより囲まれた空間の上方から外れる位置まで基板Ｓを移動させる。こうして、薄膜Ｆ1 上に薄膜Ｆ2 の成膜が行われる。この薄膜Ｆ2 は、スパッタ粒子束８０の成分原子、概ね、スパッタリングターゲット１０ｃを構成する材料の構成原子からなる。以上により、基板Ｓ上に互いに組成が異なる薄膜Ｆ1 と薄膜Ｆ2 とからなる二層膜の成膜を行うことができる。
　薄膜Ｆ1 の構成原子に、スパッタリングターゲット１０ｃを構成する材料の構成原子ができるだけ含まれず、逆に、薄膜Ｆ2 の構成原子に、スパッタリングターゲット１０ａを構成する材料の構成原子ができるだけ含まれないようにするために、例えば、図１０に示すように、スパッタリングターゲット１０ａとスパッタリングターゲット１０ｃとの間の空間の中央部に垂直遮蔽板１００を挿入し、スパッタ粒子束７０にスパッタリングターゲット１０ｃを構成する材料の構成原子が混入しないようにするとともに、スパッタ粒子束８０にスパッタリングターゲット１０ａを構成する材料の構成原子が混入しないようにしてもよい。このように、垂直遮蔽板１００を挿入することができるのは、四つの板状のスパッタリングターゲット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの表面近傍をプラズマ６０が周回しており、スパッタリングターゲット１０ａとスパッタリングターゲット１０ｃとの間の空間の中央部にはプラズマ６０が形成されない本スパッタリングカソードの特徴の一つである。なお、垂直遮蔽板１００の代わりに、垂直方向に対して傾斜した遮蔽板を用いてもよい。
　この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、例えば、基板Ｓ上に互いに組成が異なる薄膜Ｆ1 と薄膜Ｆ2 とからなる二層膜の成膜を行うことができるという利点を得ることができる。このため、例えば、スパッタリングターゲット１０ａを薄膜の密着性を向上させる機能を有するチタンにより形成し、スパッタリングターゲット１０ｃを他の金属により形成することで、基板Ｓに対する密着性が優れたチタンからなる薄膜Ｆ1 の成膜を最初に行い、その上に他の金属からなる薄膜Ｆ2 の成膜を行うことができ、基板Ｓに対する密着性が優れた薄膜Ｆ1 と薄膜Ｆ2 とからなる二層膜を得ることができる。
〈第４の実施の形態〉
［スパッタリング装置］
　第４の実施の形態によるスパッタリング装置は、基本的には第１の実施の形態によるスパッタリング装置と同様な構成を有するが、第１の実施の形態においては、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の上方に取り出されるスパッタ粒子束７０、８０を用いて基板Ｓを移動させながら成膜を行うのに対し、この第４の実施の形態においては、これと同時に、図１５に示すように、スパッタリングターゲット１０の互いに対向する長辺部からこのスパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の下方に取り出されるスパッタ粒子束７０´、８０´を用いて別の基板に対しても成膜を行う。ここで、このスパッタリング装置においては、例えば、スパッタリングカソードおよびアノード４０を真空容器の側壁内面に固定することなどにより、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の下方に成膜を行うスペースを確保することができる。
［スパッタリング装置による成膜方法］
　図１５に示すように、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の上方にスパッタ粒子束７０、８０を取り出すと同時に、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の下方にスパッタ粒子束７０´、８０´を取り出す。そして、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の上方においては、このスパッタリングターゲット１０に対し、このスパッタリングターゲット１０の長辺部を横断する方向に基板Ｓを移動させながら、スパッタ粒子束７０、８０を用いて基板Ｓ上に成膜を行うと同時に、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の下方においては、このスパッタリングターゲット１０に対し、このスパッタリングターゲット１０の長辺部を横断する方向に基板Ｓ´を移動させながら、スパッタ粒子束７０´、８０´を用いてこの基板Ｓ´上に成膜を行う。すなわち、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の上方において基板Ｓ上に成膜を行うと同時に、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の下方において基板Ｓ´上に成膜を行うことができる。
　この第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、二枚の基板Ｓ、Ｓ´に同時に成膜を行うことができるため、大幅な生産性の向上を図ることができるという利点を得ることができる。
〈第５の実施の形態〉
［スパッタリング装置］
　第５の実施の形態によるスパッタリング装置は、スパッタリングターゲット１０として図１６に示すようなものを用いる点が、第１の実施の形態によるスパッタリング装置と異なる。すなわち、図１６に示すように、スパッタリングターゲット１０は、互いに平行に対向する一対の長辺部とこれらの長辺部に連結した半円形部とからなる。スパッタリングターゲット１０の外側に設けられた永久磁石２０も、この永久磁石２０の外側に設けられたヨーク３０も、スパッタリングターゲット１０と同様な形状を有する。このスパッタリング装置のその他の構成は第１の実施の形態によるスパッタリング装置と同様である。
［スパッタリング装置による成膜方法］
　このスパッタリング装置による成膜方法は第１の実施の形態と同様である。
　この第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
〈第６の実施の形態〉
［スパッタリング装置］
　第６の実施の形態によるスパッタリング装置は、ロール・ツー・ロール方式で成膜を行うスパッタリング装置であり、被成膜体が巻き付けられる成膜ローラーとして、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃおよび図１７Ｄに示す成膜ローラーを用いる点が、第１の実施の形態によるスパッタリング装置と異なる。ここで、図１７Ａは正面図、図１７Ｂは左側面図、図１７Ｃは右側面図、図１７Ｄは縦断面図である。
　図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃおよび図１７Ｄに示すように、この成膜ローラーは、円筒部２１０と、この円筒部２１０の両端にこの円筒部２１０を閉塞するように設けられた円板２２０、２３０と、これらの円板２２０、２３０の外側にこの成膜ローラー、従って円筒部２１０の中心軸上に設けられた回転軸２４０とを有する。
　円筒部２１０は、この円筒部２１０の中心軸に平行な長方形の横断面形状の流路２１１を内蔵している。すなわち、円筒部２１０に流路２１１が埋設されている。図１８Ａはこの円筒部２１０を平面に展開した状態の平面図、図１８Ｂは図１８ＡのＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、この例では、円筒部２１０を平面に展開した時の形状は長方形であり、流路２１１は、この長方形の長辺に平行に延在する直線部２１１ａとこの直線部２１１ａに対して垂直に折れ曲がった折り返し部２１１ｂとが交互に設けられ、ジグザグ状に折れ曲がった形状を有する。流路２１１の一端には冷却水などの流体の入口となる穴２１２が設けられ、他端には流体の出口となる穴２１３が設けられている。円筒部２１０は銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、好適には、これらの材料の中で熱伝導率が最も高い無酸素銅からなる。無酸素銅は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）と比べて熱伝導率が約２３倍も高い。図示は省略するが、円筒部２１０の少なくとも外周面、典型的には外周面および内周面に硬質クロムメッキが施されている。この硬質クロムメッキ層は、厚すぎると円筒部２１０の熱伝導性を低下させ、薄すぎると円筒部２１０の表面硬化の効果が少ないことから、この硬質クロムメッキ層の厚さは一般には２０μｍ以上４０μｍ以下に選ばれ、例えば３０μｍに選ばれる。この硬質クロムメッキ層の硬度は、例えば、ビッカース硬度で５００以上とすることができる。必要に応じて、この硬質クロムメッキ層の表面は研磨により平坦化され、それによって表面粗さＲa を例えば１０ｎｍ程度と極めて小さくすることができる。
　円板２２０、２３０は円筒部２１０の両端面にボルト締め、溶接などにより固定されている。円板２２０には、中心軸の周りに９０°間隔で合計四つの円形の貫通孔２２１～２２４が設けられている。同様に、円板２３０には、円板２２０の貫通孔２２１～２２４に対応する位置に、中心軸の周りに９０°間隔で合計四つの円形の貫通孔２３１～２３４が設けられている。これらの貫通孔２２１～２２４、２３１～２３４は、この成膜ローラーをスパッタリング装置の成膜室内に成膜ローラーとして設置し、成膜室内を真空排気した時に円筒部２１０の内外の圧力差をなくすことで、円筒部２１０および円板２２０、２３０に圧力差による外力が加わらないようにするためのものである。これらの貫通孔２２１～２２４、２３１～２３４の直径は、円板２２０、２３０の機械的強度を確保することができる範囲で必要に応じて選ばれる。円板２２０、２３０は、例えば、ステンレス鋼などにより構成される。
　円板２２０に固定された回転軸２４０の中心軸上には横断面形状が円形の貫通孔２４１が設けられている。貫通孔２４１は、回転軸２４０の先端から途中の深さまでの直径ｄ1 の部分２４１ａとそこから円板２２０までの部分のｄ1 より小さい直径ｄ2 の部分２４１ｂとからなる。円板２２０には、回転軸２４０の中心軸上にこの部分２４１ｂと連通する貫通孔２２５が設けられている。この貫通孔２２５と連通して配管２５１の一端が気密性を持って固定されている。この配管２５１の他端は、流路２１１の円板２２０側の一端部に設けられた穴２１２に気密性を持って接続されている。同様に、円板２３０に固定された回転軸２４０の中心軸上には横断面形状が円形の貫通孔２４２が設けられている。貫通孔２４２は、回転軸２４０の先端から途中の深さまでの直径ｄ1 の部分２４２ａとそこから円板２３０までの部分のｄ1 より小さい直径ｄ2 の部分２４２ｂとからなる。円板２３０には、回転軸２４０の中心軸上にこの部分２４２ｂと連通する貫通孔２３５が設けられている。この貫通孔２３５と連通して配管２５２の一端が気密性を持って固定されている。この配管２５２の他端は、流路２１１の円板２３０側の一端部に設けられた穴２１３に気密性を持って接続されている。これらの配管２５０、２５１としては、好適には、フレキシブルな金属配管、例えば蛇腹管が用いられる。流体は、図示省略した流体循環機構により、例えば、円板２２０に固定された回転軸２４０の貫通孔２４１から供給され、配管２５１を経由して円筒部２１０の穴２１２から流路２１１に入り、この流路２１１を通って穴２１３から出て、配管２５２を経由して、円板２３０に固定された回転軸２４０の貫通孔２４２から出て行き、この経路で循環するようになっている。
　この成膜ローラーの各部の寸法は必要に応じて選ばれるが、一例を挙げると、全長が５００ｍｍ、直径が４００ｍｍ、円筒部２１０の厚さが１０ｍｍ、流路２１１の断面は３５ｍｍ×５ｍｍ、流路２１１の間隔は１５ｍｍである。
　この成膜ローラーは、例えば次のようにして製造することができる。
　図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、図１８Ａおよび図１８Ｂに示す円筒部２１０の展開図に示すものと同様な平面形状を有する長方形の平板２６０を用意する。ここで、図１９Ａは平面図、図１９Ｂは図１９ＡのＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。この平板２６０の厚さは円筒部２１０の厚さと同一である。この平板２６０の一方の主面に、段差の付いた横断面形状を有する溝２６１が設けられている。この溝２６１の下部溝２６１ａは、円筒部２１０を平面に展開した時の流路２１１と同じ平面形状および同じ深さを有する。この溝２６１の上部溝２６１ｂは下部溝２６１ａと相似で一回り大きい平面形状を有する。この平板２６０には、溝２６１の下部溝２６１ａの一端部の底部に穴２１２が設けられ、他端部の底部に穴２１３が設けられている。
　次に、図２０Ａおよび図２０Ｂに示すように、平板２６０の溝２６１の上部溝２６１ｂと同一の平面形状および上部溝２６１ｂの深さと同一の厚さを有する平板２７０を用意する。ここで、図２０Ａは平面図、図２０Ｂは図２０ＡのＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。
　次に、図２１Ａおよび図２１Ｂに示すように、平板２６０の溝２６１の上部溝２６１ｂに平板２７０を嵌める。ここで、図２１Ａは平面図、図２１Ｂは図２１ＡのＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。
　次に、図２１Ａおよび図２１Ｂに示す平板２６０と平板２７０との間の境界部（直線部および折り返し部）を摩擦攪拌接合により接合する。こうして、平板２６０と平板２７０との間に、流路２１１となる、溝２６１の下部溝２６１ａが設けられた長方形の平板２８０が得られる。
　次に、この平板２８０を摩擦攪拌接合が行われた側の表面が外側になるように長手方向に円筒状に丸め、この円筒状に丸めた板の一方の短辺と他方の短辺とを突き合わせ、摩擦攪拌接合により接合する。こうして、平板２６０の溝２６１の下部溝２６１ａからなる流路２１１を内蔵する円筒部２１０が製造される。
　この後、円筒部２１０の両端に円板２２０、２３０および回転軸２４０を固定する。
　以上により、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃおよび図１７Ｄに示す目的とする成膜ローラーが製造される。
　図２２および図２３は、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃおよび図１７Ｄに示す成膜ローラーを用いた、第６の実施の形態によるスパッタリング装置を示す。ここで、図２２はこのスパッタリング装置の真空容器の内部を成膜ローラーに平行な方向から見た略線図、図２３はこのスパッタリング装置の真空容器の内部を成膜ローラーに垂直な方向から見た略線図である。
　図２２および図２３に示すように、このスパッタリング装置は、真空容器２９０の内部が仕切り板２９１により上下に仕切られている。真空容器２９０の内部の仕切り板２９１の下側の空間は成膜室Ｃ1 、上側の空間はフィルム搬送室Ｃ2 である。成膜室Ｃ1 の内部に、成膜ローラーＲ1 として、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃおよび図１７Ｄに示す成膜ローラーが水平に設置されている。成膜ローラーＲ1 の円筒部２１０の両端の回転軸２４０の両端部は、成膜室Ｃ1 の両側壁に固定された支持板２９２、２９３に設けられた円形の穴および成膜室Ｃ1 の両側壁に設けられた円形の穴を通され、これらの穴により回転自在に支持されている。成膜室Ｃ1 の内壁には、例えば３個のスパッタリングカソードＫ1 、Ｋ2 、Ｋ3 が設置されている。このうちスパッタリングカソードＫ1 は成膜室Ｃ1 の底部に絶縁部材２９４を介して設置され、真空容器２９０と電気的に絶縁されている。スパッタリングカソードＫ2 、Ｋ3 は成膜室Ｃ1 の互いに対向する側壁にそれぞれ絶縁部材２９４を介して設置されている。スパッタリングカソードＫ1 、Ｋ2 、Ｋ3 は同様な構成を有してもよいし、互いに異なる構成を有してもよいが、少なくともスパッタリングカソードＫ1 は第１の実施の形態と同様な構成を有する。成膜ローラーＲ1 の円筒部２１０の周囲には、フィルム上に成膜を行う際に、スパッタリングカソードＫ1 、Ｋ2 、Ｋ3 から発生し、フィルムに入射するスパッタリング粒子束を制限するための遮蔽板２９５が設けられている。一方、フィルム搬送室Ｃ2 には、巻き出し／巻き取り用のローラーＲ2 、Ｒ3 および搬送ローラー（あるいはガイドローラー）Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 、Ｒ7 が設置されている。巻き出し／巻き取り用のローラーＲ2 、Ｒ3 の軸（図２３にはローラーＲ3 の軸Ｓ3 のみ図示されている）は、成膜室Ｃ1 の両側壁に固定された支持板２９２、２９３に設けられた円形の穴および成膜室Ｃ1 の両側壁に設けられた円形の穴を通され、これらの穴により回転自在に支持されている。搬送ローラーＲ4 、Ｒ5 、Ｒ6 、Ｒ7 の軸（図２３には搬送ローラーＲ6 、Ｒ7 の軸Ｓ6 、Ｓ7 のみ図示されている）は支持板２９２、２９３に設けられた円形の穴により回転自在に支持されている。そして、巻き出し／巻き取り用のローラーＲ2 、搬送ローラーＲ4 、Ｒ5 、成膜ローラーＲ1 、搬送ローラーＲ6 、Ｒ7 および巻き出し／巻き取り用のローラーＲ3 によりフィルム３００が搬送されるようになっている。フィルム３００は、ローラーＲ2 、Ｒ3 の回転軸Ｓ2 、Ｓ3 に固定された図示省略した回転機構によりこれらのローラーＲ2 、Ｒ3 を回転させることにより、搬送することができるようになっている。この場合、ローラーＲ2 、Ｒ3 を図２２中、反時計方向に回転させることにより、ローラーＲ2 からフィルム３００を巻き出し、搬送ローラーＲ4 、Ｒ5 、成膜ローラーＲ1 および搬送ローラーＲ6 、Ｒ7 を経由して搬送し、ローラーＲ3 によりフィルム３００を巻き取ることができる。逆に、ローラーＲ2 、Ｒ3 を図２２中、時計方向に回転させることにより、ローラーＲ3 からフィルム３００を巻き出し、搬送ローラーＲ7 、Ｒ6 、成膜ローラーＲ1 および搬送ローラーＲ5 、Ｒ4 を経由して搬送し、ローラーＲ2 によりフィルム３００を巻き取ることができる。すなわち、フィルム３００は互いに逆方向に搬送することができるようになっている。これによって、例えば、まずローラーＲ2 、Ｒ3 を図２２中、反時計方向に回転させてフィルム３００を搬送しながら、成膜ローラーＲ1 上で成膜を行った後、ローラーＲ2 、Ｒ3 を図２２中、時計方向に回転させてフィルム３００を逆方向に搬送しながら、成膜ローラーＲ1 上で成膜を行い、これを複数回繰り返すことにより、フィルム３００上に薄膜を多層に形成することができる。必要に応じて、搬送ローラーＲ4 ～Ｒ7 の少なくとも一つを成膜ローラーＲ1 と同様に構成して冷却ローラーとして用いてもよい。こうすることで、成膜ローラーＲ1 上で成膜を行う際に加熱されたフィルム３００をローラーＲ2 またはローラーＲ3 に巻き取られる前に搬送中に冷却ローラーにより冷却することができるので、フィルム３００の温度が高いままローラーＲ2 またはローラーＲ3 に巻き取られた後に冷えて収縮する際にフィルム３００同士がこすれることにより発生するフィルム３００の傷の問題の発生を防止することができる。仕切り板２９１には、フィルム３００を通すためのスリット状の穴２９１ａ、２９１ｂが設けられている。
　このスパッタリング装置においては、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間の上方において、成膜ローラーＲ1 の円筒部２１０に巻き付けられたフィルム３００を搬送しながら成膜を行うようになっている。この時、フィルム３００は、スパッタリングターゲット１０に対し、スパッタリングターゲット１０の長辺部を横断する方向に搬送されるようになっている。スパッタリングターゲット１０の長辺部に平行な方向のフィルム３００の成膜領域の幅は、ｂより小さく選ばれ、成膜時にはスパッタリングターゲット１０の内側の互いに対向する一対の短辺部の間に収まるようになっている。フィルム３００の成膜領域の幅はフィルム３００の全面に成膜を行う場合はフィルム３００の幅と一致する。
［スパッタリング装置による成膜方法］
　スパッタリングカソードＫ1 、Ｋ2 、Ｋ3 の二つ以上を使って成膜を行うことも可能であるが、ここでは、スパッタリングカソードＫ1 だけを使用して成膜を行う場合について説明する。
　成膜ローラーＲ1 の円筒部２１０の流路２１１を通して水を循環させ、円筒部２１０の温度をフィルム３００上に成膜を行う温度に設定する。流路２１１に循環させる水には、必要に応じて、不凍液としてエチレングリコールなどを含ませる。流路２１１に循環させる水の温度の制御範囲の一例を挙げると、－１０℃～８０℃である。
　真空容器２９０を真空ポンプにより高真空に排気した後、スパッタリングターゲット１０により囲まれた空間にスパッタリングガスとしてＡｒガスを導入し、アノード４０とスパッタリングカソードＫ1 との間に、所定の電源によりプラズマ発生に必要な、一般的には直流の高電圧を印加する。一般的には、アノード４０が接地され、スパッタリングカソードＫ1 に負の高電圧（例えば、－４００Ｖ）が印加される。これによって、図３および図４に示すように、スパッタリングターゲット１０の表面近傍にこのスパッタリングターゲット１０の内面に沿って周回するプラズマ６０が発生する。
　スパッタリングターゲット１０の内面に沿って周回するプラズマ６０中のＡｒイオンによりスパッタリングターゲット１０がスパッタリングされる結果、スパッタリングターゲット１０を構成する原子がスパッタリングターゲット１０により囲まれた空間から上方に飛び出す。このとき、スパッタリングターゲット１０のエロージョン面のうちプラズマ６０の近傍の部分の至る所から原子が飛び出すが、スパッタリングターゲット１０の内側の短辺部のエロージョン面から飛び出す原子は、基本的には成膜に使用しない。このためには、スパッタリングターゲット１０の長辺方向の両端部を遮蔽するようにスパッタリングターゲット１０の上方に水平遮蔽板を設けることにより、スパッタリングターゲット１０の短辺部のエロージョン面から飛び出す原子が成膜時にフィルム３００に到達しないようにすればよい。あるいは、スパッタリングターゲット１０の長手方向の幅ｂをフィルム３００の幅より十分に大きくすることにより、スパッタリングターゲット１０の短辺部のエロージョン面から飛び出す原子が成膜時にフィルム３００に到達しないようにしてもよい。スパッタリングターゲット１０から飛び出る原子の一部は光線遮断シールド５０により遮られる結果、スパッタリングターゲット１０の長辺部のエロージョン面から、図５に示すようなスパッタ粒子束７０、８０が得られる。スパッタ粒子束７０、８０は、スパッタリングターゲット１０の長手方向にほぼ均一な強度分布を有する。
　安定なスパッタ粒子束７０、８０が得られるようになった時点で、フィルム３００の巻き出し／巻き取り用のローラーＲ2 、Ｒ3 を図２２中、例えば反時計方向に回転させ、フィルム３００を搬送ローラーＲ4 、Ｒ5 、成膜ローラーＲ1 および搬送ローラーＲ6 、Ｒ7 を介して一定速度で搬送しながら、成膜ローラーＲ1 に巻き付けられたフィルム３００に対して下方からスパッタ粒子束７０、８０により成膜を行う。このとき、フィルム３００に掛かる張力は、例えば、１０～１００ニュートン（Ｎ）を目安に一定値となるように制御される。
　この第６の実施の形態によれば、成膜ローラーＲ1 の円筒部２１０が熱伝導性に優れた銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるので、円筒部２１０が内蔵する流路２１１に冷却水や温水などの流体を流すことにより、成膜を行うフィルム３００が巻き付けられる円筒部２１０を迅速かつ効率的に冷却または加熱することができるとともに、前記の従来の成膜ローラーのように真空中でビア樽形に変形してしまう問題が発生しない。このため、スパッタリング装置においてロール・ツー・ロール方式でフィルム３００上に成膜を行う場合にフィルム３００の表面を平坦に維持しながら円滑に搬送することができる。また、熱伝導性に優れた銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる円筒部２１０は熱応答性が良好であるので、流路２１１に流す冷却水や温水などの流体の温度や流量などにより温度を迅速かつ正確に制御することができ、ひいては円筒部２１０に巻き付けられるフィルム３００の温度を迅速かつ正確に制御することができ、フィルム３００上への成膜を良好に行うことができる。
　以上、この発明の実施の形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
　例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、材料、構造、形状などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状などを用いてもよい。
　１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ　スパッタリングターゲット
　２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ　永久磁石
　３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ　ヨーク
　４０　アノード
　５０　光線遮断シールド
　６０　プラズマ
　７０、７０´、８０、８０´　スパッタ粒子束
　９０　水平遮蔽板
　１００　垂直遮蔽板
　Ｓ、Ｓ´　基板
　２１０　円筒部
　２１１　流路
　２１１ａ　直線部
　２１１ｂ　折り返し部
　２２０、２３０　円板
　２４０　回転軸
　３００　フィルム

Claims (19)

  1. 　横断面形状が互いに対向する一対の長辺部を有する管状の形状を有し、エロージョン面が内側を向いているスパッタリングターゲットを有することを特徴とするスパッタリングカソード。
  2. 　前記スパッタリングターゲットの横断面形状が互いに平行な前記一対の長辺部に垂直な互いに対向する一対の短辺部または外側に向かって凸の互いに対向する一対の曲面部を有することを特徴とする請求項１記載のスパッタリングカソード。
  3. 　前記スパッタリングターゲットの前記一対の長辺部の間の距離が５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載のスパッタリングカソード。
  4. 　前記スパッタリングターゲットの前記一対の長辺部の間の距離に対する前記長辺部の長さの比が２以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載のスパッタリングカソード。
  5. 　前記スパッタリングターゲットは、前記一対の長辺部を構成する第１平板および第２平板と、前記長辺部に垂直な互いに対向する一対の短辺部を構成する第３平板および第４平板とからなることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載のスパッタリングカソード。
  6. 　前記第１平板と前記第２平板とが互いに異なる材料からなることを特徴とする請求項５記載のスパッタリングカソード。
  7. 　横断面形状が互いに対向する一対の長辺部を有する管状の形状を有し、エロージョン面が内側を向いているスパッタリングターゲットを有するスパッタリングカソードと、
    　前記スパッタリングターゲットのエロージョン面が露出するように設けられたアノードとを有し、
    　前記スパッタリングターゲットに囲まれた空間の上方において前記スパッタリングターゲットの前記長辺部よりも幅が狭い成膜領域を有する被成膜体を前記スパッタリングターゲットに対し、前記スパッタリングターゲットの前記長辺部を横断する方向に一定速度で移動させながら、前記スパッタリングターゲットの内面に沿って周回するプラズマが発生するように放電を行ってスパッタリングガスにより発生するプラズマ中のイオンにより前記スパッタリングターゲットの前記長辺部の内面をスパッタリングすることにより前記被成膜体の前記成膜領域に成膜を行うことを特徴とするスパッタリング装置。
  8. 　前記スパッタリングターゲットの前記一対の長辺部の間の空間の中央部に遮蔽板を設置可能に構成されていることを特徴とする請求項７記載のスパッタリング装置。
  9. 　ロール・ツー・ロール方式で成膜を行う被成膜体が巻き付けられる成膜ローラーを有し、
    　前記成膜ローラーは、
    　流路を内蔵する銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる円筒部を少なくとも有効部に有することを特徴とする請求項７または８記載のスパッタリング装置。
  10. 　前記円筒部が無酸素銅からなることを特徴とする請求項９記載のスパッタリング装置。
  11. 　前記円筒部の少なくとも外周面に前記円筒部を構成する前記銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金より硬度が高い材料からなるコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項９または１０記載のスパッタリング装置。
  12. 　前記流路は、前記円筒部の円周方向に直線状に延在する部分と折り返し部とを有するジグザグ状に折れ曲がった形状、または、前記円筒部の中心軸に平行な方向に延在する部分と折り返し部とを有するジグザグ状に折れ曲がった形状を有することを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項記載のスパッタリング装置。
  13. 　前記円筒部は、前記円筒部を平面に展開した時の前記流路と同一の平面形状を有する下部溝とこの下部溝とほぼ相似な平面形状を有し、前記下部溝より大きい上部溝とからなる溝が一方の主面に設けられた、前記円筒部を平面に展開した時の平面形状と同一の長方形または正方形の平面形状を有する第１平板と、前記第１平板の前記溝の前記上部溝に嵌められた第２平板とからなり、前記第１平板と前記第２平板との境界部が摩擦攪拌接合により接合された長方形または正方形の平面形状を有する平板をその一辺に平行な方向に円筒状に丸め、この丸めた板の一端と他端とを接合したものからなることを特徴とする請求項１２記載のスパッタリング装置。
  14. 　前記第１平板の前記溝の前記上部溝に嵌められた前記第２平板を支えるための支柱を前記下部溝の内部に設けておき、この状態で前記平板を円筒状に丸めたことを特徴とする請求項１３記載のスパッタリング装置。
  15. 　前記円筒部は、前記円筒部を平面に展開した時の平面形状と同一の長方形または正方形の平面形状を有する平板をその一辺に平行な方向に円筒状に丸め、この丸めた板の一端と他端とを接合した後、この丸めた板の一方の端面から他方の端面に達する貫通孔をこの丸めた板の中心軸に平行にかつこの丸めた板の円周方向の等間隔の複数箇所に形成することにより前記流路を形成したものからなることを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項記載のスパッタリング装置。
  16. 　前記円筒部の両端に前記円筒部を閉塞するようにそれぞれ円板が設けられ、これらの円板は前記円筒部の内部と外部とを連通する貫通孔を有することを特徴とする請求項９～１５のいずれか一項記載のスパッタリング装置。
  17. 　それぞれの円板の外側に前記円筒部の中心軸上に回転軸が取り付けられ、一方の回転軸の中心軸上にこの回転軸および一方の円板を貫通する第１貫通孔が設けられ、他方の回転軸の中心軸上にこの回転軸および他方の円板を貫通する第２貫通孔が設けられ、前記円筒部の内部において前記第１貫通孔と連通して第１配管の一端が気密性を持って固定され、この第１配管の他端が前記円筒部が内蔵する前記流路の前記一方の円板側の一端部に前記流路と連通するように設けられた穴に気密性を持って接続され、前記円筒部の内部において前記第２貫通孔と連通して第２配管の一端が気密性を持って固定され、この第２配管の他端が前記円筒部が内蔵する前記流路の前記他方の円板側の他端部に前記流路と連通するように設けられた穴に気密性を持って接続されていることを特徴とする請求項１６記載のスパッタリング装置。
  18. 　それぞれの円板の外側に前記円筒部の中心軸上に回転軸が取り付けられ、一方の回転軸の中心軸上にこの回転軸を貫通する第３貫通孔が設けられ、他方の回転軸の中心軸上にこの回転軸を貫通する第４貫通孔が設けられ、前記一方の円板の内部に前記第３貫通孔と連通する流路が設けられ、この流路が前記円筒部が内蔵する前記流路の前記一方の円板側の一端部と連通し、前記他方の円板の内部に前記第４貫通孔と連通する流路が設けられ、この流路が前記円筒部が内蔵する前記流路の前記他方の円板側の他端部と連通していることを特徴とする請求項１６記載のスパッタリング装置。
  19. 　横断面形状が互いに対向する一対の長辺部を有する管状の形状を有し、エロージョン面が内側を向いているスパッタリングターゲットを有するスパッタリングカソードを用い、
    　前記スパッタリングターゲットに囲まれた空間の上方において前記スパッタリングターゲットの前記長辺部よりも幅が狭い成膜領域を有する被成膜体を前記スパッタリングターゲットに対し、前記スパッタリングターゲットの前記長辺部を横断する方向に一定速度で移動させながら、前記スパッタリングターゲットの内面に沿って周回するプラズマが発生するように放電を行ってスパッタリングガスにより発生するプラズマ中のイオンにより前記スパッタリングターゲットの前記長辺部の内面をスパッタリングすることにより前記被成膜体の前記成膜領域に成膜を行うことを特徴とする成膜体の製造方法。
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