(57)【要約】【課題】円筒状のスパッタリングターゲットなどの円筒状体に接触させて用いることにより、円筒状体の温度を迅速かつ正確に制御することができるバッキングプレートおよびその製造方法を提供する。【解決手段】バッキングプレートは、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有する。円筒部は、これ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、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、第１平板の溝の前記上部溝に嵌められた第２平板とからなる。第１平板と第２平板との境界部は、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。【選択図】図５
2020193392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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有し、
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バッキングプレート。
【請求項２】
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有するバッキングプレートの製造方法であって、
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、
を有することを特徴とするバッキングプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロール・ツー・ロール（Roll to Roll）方式でフィルムなどの上に成膜やエッチングなどの各種の処理を行うスパッタリング装置、真空蒸着装置、ドライエッチング装置などの各種の処理装置に用いて好適な処理ローラーおよびその製造方法ならびにそのような処理ローラーを有する処理装置ならびにバッキングプレートおよびその製造方法に関し、例えば、フィルムなどの上に薄膜を成膜したり、フィルムなどの上に成膜された薄膜をエッチングしたりする各種のデバイスの製造に適用して好適な処理ローラーおよび処理装置ならびに例えばスパッタリングカソードの冷却に適用して好適なバッキングプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、電極材料の成膜にスパッタリング装置や真空蒸着装置が用いられている。
【０００３】
従来、ロール・ツー・ロール方式でフィルム上に成膜を行うスパッタリング装置や真空蒸着装置などの成膜装置が実用化されている。この成膜装置においては、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（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１０２４７０号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】［平成２８年８月８日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.komatsubara-iw.jp/roll 04.html 〉
【非特許文献２】［平成２８年８月８日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.ramtech.jp/page5 〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来の成膜ローラーは、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。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、スパッタリング装置や真空蒸着装置などの各種の成膜装置においてロール・ツー・ロール方式でフィルム、より一般的には被処理体上に成膜を行う場合、さらには、ロール・ツー・ロール方式で、被処理体上に成膜した薄膜にプラズマエッチングなどのドライエッチング、プラズマによる表面処理、冷却などの各種の処理を行う場合にフィルムなどの被処理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、被処理体の温度を迅速かつ正確に制御することができ、成膜、エッチングなどの各種の処理を良好に行うことができる処理ローラーおよびその製造方法ならびにそのような処理ローラーを有する処理装置を提供することである。
【０００８】
この発明が解決しようとする他の課題は、円筒状のスパッタリングターゲットなどの円筒状体に接触させて用いることにより、円筒状体の温度を迅速かつ正確に制御することができるバッキングプレートおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、この発明は、
ロール・ツー・ロール方式で処理を行う被処理体が巻き付けられる処理ローラーであって、
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ことを特徴とするものである。
【００１０】
処理ローラーの有効部とは、処理を行う被処理体が巻き付けられ、接触する部分のことをいう。ここで、処理には、成膜、ドライエッチング（プラズマエッチングなど）、プラズマによる表面処理（密着性向上、表面改質、親水性向上、還元処理、撥水処理などを目的とするもの）のほか、冷却処理などの各種のものが含まれる。被処理体は、処理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、線状体などであり、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。
【００１１】
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、処理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。
【００１２】
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、処理ローラーにより行う処理や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１および非特許文献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。
【００１３】
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、この処理ローラーを例えばスパッタリング装置や真空蒸着装置などの成膜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。処理ローラーの中心軸の周りの重量分布の対称性を確保し、処理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、処理ローラー、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。
【００１４】
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、処理ローラーの使用目的などに応じて適宜選択される。
【００１５】
この処理ローラーは、典型的には、ロール・ツー・ロール方式で被処理体上に成膜を行うスパッタリング装置、真空蒸着装置、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）装置などの各種の成膜装置、さらには、ロール・ツー・ロール方式で、被処理体上に成膜された薄膜のドライエッチング（プラズマエッチングなど）やプラズマによる表面処理を行うドライエッチング装置やプラズマ処理装置などの各種の処理装置（成膜装置を除く）に用いられる。この処理ローラーのうち特に成膜装置において成膜を行う部位に用いられるものを成膜ローラーという。
【００１６】
また、この発明は、
ロール・ツー・ロール方式で処理を行う被処理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処理ローラーの製造方法であって、
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、
を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、この発明は、
ロール・ツー・ロール方式で処理を行う被処理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処理ローラーの製造方法であって、
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、
を有することを特徴とするものである。
【００１８】
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。これらの処理ローラーの製造方法の発明においては、前記以外のことについては、その性質に反しない限り、前記の処理ローラーの発明に関連して説明したことが成立する。
【００１９】
また、この発明は、
ロール・ツー・ロール方式で処理を行う被処理体が巻き付けられる処理ローラーを有する処理装置であって、
前記処理ローラーが流路を内蔵する銅、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ものである。
【００２０】
この処理装置には、ロール・ツー・ロール方式で被処理体上に成膜を行うスパッタリング装置、真空蒸着装置、プラズマＣＶＤ装置などの成膜装置や、ロール・ツー・ロール方式で、被処理体上に成膜された薄膜のドライエッチング（プラズマエッチングなど）やプラズマによる表面処理を行うドライエッチング装置やプラズマ処理装置などの各種の処理装置（成膜装置を除く）が含まれる。この処理装置の発明においては、その性質に反しない限り、前記の処理ローラーの発明に関連して説明したことが成立する。
【００２１】
特に前記の成膜装置がスパッタリング装置である場合、このスパッタリング装置は、好適には、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成膜室内に有する。このように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フィルム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。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搬送される被処理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フィルム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。
【００２２】
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。
【００２３】
また、この発明は、
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有するバッキングプレートである。
【００２４】
このバッキングプレートの発明においては、その性質に反しない限り、前記の処理ローラーの発明に関連して説明したことが成立する。
【００２５】
また、この発明は、
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有するバッキングプレートの製造方法であって、
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、
を有することを特徴とするものである。
【００２６】
また、この発明は、
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有するバッキングプレートの製造方法であって、
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、
を有することを特徴とするものである。
【００２７】
これらのバッキングプレートの製造方法の発明においては、その性質に反しない限り、前記の処理ローラーの製造方法の発明に関連して説明したことが成立する。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、処理ローラーの円筒部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、非特許文献１に記載された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などの成膜装置においてロール・ツー・ロール方式でフィルムなどの被処理体上に成膜を行ったり、ドライエッチング装置やプラズマ処理装置などにおいてフィルムなどの被処理体上に成膜された薄膜のエッチングやプラズマによる表面処理などを行ったり、フィルムなどの被処理体の冷却を行ったりする場合にその被処理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処理体の温度を迅速かつ正確に制御することができる。また、この発明のバッキングプレートによれば、円筒状のスパッタリングターゲットなどの円筒状体に接触させて用いることにより、円筒状体の温度を迅速かつ正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の第１の実施の形態による処理ローラーを示す正面図、左側面図、右側面図および縦断面図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態による処理ローラーの円筒部を平面に展開した状態を示す平面図および断面図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態による処理ローラーの製造方法を説明するための平面図および断面図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態による処理ローラーの製造方法を説明するための平面図および断面図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態による処理ローラーの製造方法を説明するための平面図および断面図である。
【図６】この発明の第２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。
【図７】この発明の第２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。
【図８】この発明の第２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縦断面図である。
【図９】この発明の第２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。
【図１０】この発明の第２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。
【図１１】この発明の第２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。
【図１２】この発明の第２の実施の形態によるスパッタリング装置によりフィルム上に薄膜を成膜する方法を示す縦断面図である。
【図１３】この発明の第２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およびアノードの具体的構成例を示す平面図である。
【図１４】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のスパッタリングカソードを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
〈第１の実施の形態〉
［処理ローラー］
図１Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは第１の実施の形態による処理ローラーを示し、図１Ａは正面図、図１Ｂは左側面図、図１Ｃは右側面図、図１Ｄは縦断面図である。
【００３２】
図１Ａ、Ｂ、ＣおよびＤに示すように、この処理ローラーは、円筒部１０と、この円筒部１０の両端にこの円筒部１０を閉塞するように設けられた円板２０、３０と、これらの円板２０、３０の外側にこの処理ローラー、従って円筒部１０の中心軸上に設けられた回転軸４０とを有する。
【００３３】
円筒部１０は、この円筒部１０の中心軸に平行な長方形の横断面形状の流路１１を内蔵している。すなわち、円筒部１０に流路１１が埋設されている。図２ＡおよびＢはこの円筒部１０を平面に展開した状態の平面図を示す。図２ＡおよびＢに示すように、この例では、円筒部１０を平面に展開した時の形状は長方形であり、流路１１は、この長方形の長辺に平行に延在する直線部１１ａとこの直線部１１ａに対して垂直に折れ曲がった折り返し部１１ｂ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１１の一端には冷却水などの流体の入口となる穴１２が設けられ、他端には流体の出口となる穴１３が設けられている。円筒部１０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１０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１０の熱伝導性を低下させ、薄すぎると円筒部１０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。
【００３４】
円板２０、３０は円筒部１０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２０には、中心軸の周りに９０°間隔で合計４つの円形の貫通孔２１〜２４が設けられている。同様に、円板３０には、円板２０の貫通孔２１〜２４に対応する位置に、中心軸の周りに９０°間隔で合計４つの円形の貫通孔３１〜３４が設けられている。これらの貫通孔２１〜２４、３１〜３４は、この処理ローラーを例えばスパッタリング装置や真空蒸着装置など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１０の内外の圧力差をなくすことで、円筒部１０および円板２０、３０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２１〜２４、３１〜３４の直径は、円板２０、３０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２０、３０は、例えば、ステンレス鋼などにより構成される。
【００３５】
円板２０に固定された回転軸４０の中心軸上には横断面形状が円形の貫通孔４１が設けられている。貫通孔４１は、回転軸４０の先端から途中の深さまでの直径ｄ1 の部分４１ａとそこから円板２０までの部分のｄ1 より小さい直径ｄ2 の部分４１ｂとからなる。円板２０には、回転軸４０の中心軸上にこの部分４１ｂと連通する貫通孔２５が設けられている。この貫通孔２５と連通して配管５１の一端が気密性を持って固定されている。この配管５１の他端は、流路１１の円板２０側の一端部に設けられた穴１２に気密性を持って接続されている。同様に、円板３０に固定された回転軸４０の中心軸上には横断面形状が円形の貫通孔４２が設けられている。貫通孔４２は、回転軸４０の先端から途中の深さまでの直径ｄ1 の部分４２ａとそこから円板３０までの部分のｄ1 より小さい直径ｄ2 の部分４２ｂとからなる。円板２０にはこの部分４２ｂと連通する貫通孔２６が設けられている。この貫通孔２６と連通して配管５２の一端が気密性を持って固定されている。この配管５２の他端は、流路１１の円板３０側の一端部に設けられた穴１３に気密性を持って接続されている。これらの配管５０、５１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２０に固定された回転軸４０の貫通孔４１から供給され、配管５１を経由して円筒部１０の穴１２から流路１１に入り、この流路１１を通って穴１３から出て、配管５２を経由して、円板３０に固定された回転軸４０の貫通孔４２から出て行き、この経路で循環するようになっている。
【００３６】
この処理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１０の厚さが１０ｍｍ、流路１１の断面は３５ｍｍ×５ｍｍ、流路１１の間隔は１５ｍｍである。
【００３７】
［処理ローラーの製造方法］
図３ＡおよびＢに示すように、図２に示す円筒部１０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６０を用意する。ここで、図３Ａは平面図、図３Ｂは図３ＡのＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。この平板６０の厚さは円筒部１０の厚さと同一である。この平板６０の一方の主面に、段差の付いた横断面形状を有する溝６１が設けられている。この溝６１の下部溝６１ａは、円筒部１０を平面に展開した時の流路１１と同じ平面形状および同じ深さを有する。この溝６１の上部溝６１ｂは下部溝６１ａと相似で一回り大きい平面形状を有する。
【００３８】
次に、図４ＡおよびＢに示すように、平板６０の溝６１の上部溝６１ｂと同一の平面形状および上部溝６１ｂの深さと同一の厚さを有する平板７０を用意する。ここで、図４Ａは平面図、図４Ｂは図４ＡのＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。この平板７０には、溝６１の下部溝６１ａの一端部の底部に穴１２が設けられ、他端部の底部に穴１３が設けられている。
【００３９】
次に、図５ＡおよびＢに示すように、平板６０の溝６１の上部溝６１ｂに平板７０を嵌める。ここで、図５Ａは平面図、図５Ｂは図５ＡのＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。
【００４０】
次に、図５ＡおよびＢに示す平板６０と平板７０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６０と平板７０との間に、流路１１となる、溝６１の下部溝６１ａが設けられた長方形の平板８０が得られる。
【００４１】
次に、この平板８０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６０の溝６１の下部溝６１ａからなる流路１１を内蔵する円筒部１０が製造される。
【００４２】
この後、円筒部１０の両端に円板２０、３０および回転軸４０を固定する。
【００４３】
以上により、図１に示す目的とする処理ローラーが製造される。
【００４４】
以上のように、この第１の実施の形態によれば、処理ローラーの円筒部１０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１０が内蔵する流路１１に冷却水や温水などの流体を流すことにより、成膜あるいはエッチングなどの処理を行うフィルムなどの被処理体が巻き付けられる円筒部１０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、非特許文献１に示す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、例えば、スパッタリング装置などの成膜装置においてロール・ツー・ロール方式でフィルム上に成膜を行う場合あるいはドライエッチング装置やプラズマ処理装置などにおいてロール・ツー・ロール方式で、フィルム上に成膜された薄膜のエッチングやプラズマによる表面処理などを行う場合にフィルム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１０は熱応答性が良好であるので、流路１１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１０に巻き付けられる被処理体の温度を迅速かつ正確に制御することができ、成膜、エッチング、プラズマによる表面処理などの各種の処理を良好に行うことができる。
【００４５】
〈第２の実施の形態〉
［スパッタリング装置］
図６および図７は第２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６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７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。
【００４６】
図６および図７に示すように、このスパッタリング装置は、真空容器９０の内部が仕切り板９１により上下に仕切られている。真空容器９０の内部の仕切り板９１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、第１の実施の形態による処理ローラーからなる成膜ローラーＲ1 が水平に設置されている。成膜ローラーＲ1 の円筒部１０の両端の回転軸４０の両端部は、成膜室Ｃ1 の両側壁に固定された支持板９２、９３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９４を介して設置され、真空容器９０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９４を介して設置されている。成膜ローラーＲ1 の円筒部１０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９５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７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９２、９３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７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９２、９３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Ｆが搬送されるようになっている。フィルムＦ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６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Ｆ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Ｆを巻き取ることができる。逆に、ローラーＲ2 、Ｒ3 を図６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Ｆ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Ｆを巻き取ることができる。すなわち、フィルムＦ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６中、反時計方向に回転させてフィルムＦ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６中、時計方向に回転させてフィルムＦを逆方向��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Ｆ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第１の実施の形態による処理ローラー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Ｆ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Ｆ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Ｆ同士がこすれることにより発生するフィルムＦの傷の問題の発生を防止することができる。仕切り板９１には、フィルムＦを通すためのスリット状の穴９１ａ、９１ｂが設けられている。
【００４７】
スパッタリングカソードＫ1 、Ｋ2 、Ｋ3 の詳細について説明する。これらの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。ここでは、一例として、スパッタリングカソードＫ1 について説明する。図８に示すように、スパッタリングカソードＫ1 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１１０と、このスパッタリングターゲット１１０の外側に設けられた永久磁石１２０と、この永久磁石１２０の外側に設けられたヨーク１３０とを有する。また、永久磁石１２０およびヨーク１３０により磁気回路が形成されている。永久磁石１２０の極性は図８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１１０と永久磁石１２０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１１０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１１０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１４０が設けられている。このアノード１４０は、一般的には、接地された真空容器９０に接続される。また、スパッタリングターゲット１１０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１１０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１５０が設けられている。光線遮断シールド１５０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１５０はアノードを兼用し、アノード１４０と同様に、一般的には、接地された真空容器９０に接続される。
【００４８】
図９に示すように、スパッタリングターゲット１１０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１１０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。
【００４９】
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１１０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１０に巻き付けられたフィルムＦ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Ｆは、スパッタリングターゲット１１０に対し、スパッタリングターゲット１１０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１１０の長辺部に平行な方向のフィルムＦ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１１０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Ｆの成膜領域の幅はフィルムＦの全面に成膜を行う場合はフィルムＦの幅と一致する。
【００５０】
［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。
【００５１】
成膜ローラーＲ1 の円筒部１０の流路１１を通して水を循環させ、円筒部１０の温度をフィルムＦ上に成膜を行う温度に設定する。流路１１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１１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。
【００５２】
真空容器９０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１１０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１４０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１４０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１０および図１１に示すように、スパッタリングターゲット１１０の表面近傍にこのスパッタリングターゲット１１０の内面に沿って周回するプラズマ１６０が発生する。
【００５３】
スパッタリングターゲット１１０の内面に沿って周回するプラズマ１６０中のＡｒイオンによりスパッタリングターゲット１１０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１１０を構成する原子がスパッタリングターゲット１１０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１１０のエロージョン面のうちプラズマ１６０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１１０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１１０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１１０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１１０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１１０の長手方向の幅ｂをフィルムＦ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１１０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Ｆ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１１０から飛び出る原子の一部は光線遮断シールド１５０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１２に示すようなスパッタ粒子束１７０、１８０が得られる。スパッタ粒子束１７０、１８０は、スパッタリングターゲット１１０の長手方向にほぼ均一な強度分布を有する。
【００５４】
安定なスパッタ粒子束１７０、１８０が得られるようになった時点で、フィルムＦの巻き出し／巻き取り用のローラーＲ2 、Ｒ3 を図６中、例えば反時計方向に回転させ、フィルムＦ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Ｆに対して下方からスパッタ粒子束１７０、１８０により成膜を行う。このとき、フィルムＦに掛かる張力は、例えば、１０〜１００Ｎを目安に一定値となるように制御される。
【００５５】
［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１３に示すように、スパッタリングターゲット１１０を四つの板状のスパッタリングターゲット１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄにより形成し、永久磁石１２０を四つの板状あるいは棒状の永久磁石１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄにより形成し、ヨーク１３０を四つの板状のヨーク１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄにより形成する。また、スパッタリングターゲット１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄと永久磁石１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄとの間にそれぞれバッキングプレート１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃ、１９０ｄを挿入する。スパッタリングターゲット１１０ａとスパッタリングターゲット１１０ｃとの間の距離は８０ｍｍ、スパッタリングターゲット１１０ｂとスパッタリングターゲット１１０ｄとの間の距離は２００ｍｍ、スパッタリングターゲット１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの高さは８０ｍｍとする。
【００５６】
ヨーク１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄの外側には四つの板状のアノード２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄを設ける。これらのアノード２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄはアノード１４０とともに、接地された真空容器９０に接続される。
【００５７】
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、次のような利点を得ることができる。すなわち、スパッタリングカソードＫ1 、Ｋ2 、Ｋ3 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１１０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１１０のエロージョン面側にこのスパッタリングターゲット１１０の内面を周回するプラズマ１６０を発生させることができる。このため、プラズマ１６０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１６０が多く生成される場所はスパッタリングターゲット１１０の表面近傍に限定されるため、光線遮断シールド１５０が設けられていることと相まって、プラズマ１６０から発光する光がフィルムＦ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１２０およびヨーク１３０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、フィルムＦに向かわないため、プラズマ１６０や電子線によりフィルムＦ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１１０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１７０、１８０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フィルムＦ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１１０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１７０、１８０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、フィルムＦ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搬送しながら成膜を行うことと相まって、フィルムＦ上に成膜される薄膜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。
【００５８】
〈第３の実施の形態〉
［スパッタリング装置］
第３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１１０として図１４に示すようなものを用いる点が、第２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１４に示すように、スパッタリングターゲット１１０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１１０の外側に設けられた永久磁石１２０も、この永久磁石１２０の外側に設けられたヨーク１３０も、スパッタリングターゲット１１０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２の実施の形態によるスパッタリング装置と同様である。
【００５９】
［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２の実施の形態と同様である。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
また、第２および第３の実施の形態によるスパッタリング装置において、スパッタリングカソードＫ1 、Ｋ2 、Ｋ3 として上述と異なる構成のものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０…円筒部、１１…流路、１１ａ…直線部、１１ｂ…折り返し部、２０、３０…円板、４０…回転軸、１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ…スパッタリングターゲット、１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ…永久磁石、１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ…ヨーク、１４０…アノード、１５０…光線遮断シールド、１６０…プラズマ、１７０、１８０…スパッタ粒子束
【図１】
2020193392.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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