JP2019218581A - スパッタリング装置、スパッタリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基体における熱負け発生を防止する。【解決手段】スパッタリング装置１００であって、基体Ｓの被成膜面をなす一面に対向して設けられたターゲット１０と、スパッタ時にターゲットにエロージョン部を形成可能な磁気回路１２と、基体における被成膜領域の近傍に配置されて被成膜領域を規定する開口部１５ａを有するとともに被成膜領域の全周を覆う板状のマスク１５と、を有し、マスクにおいて開口部には、基体の進行方向とこの進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在してマスクから基体への輻射熱を低減する冷却手段１８が、開口部を囲むように基体側の面に配置される。【選択図】図１

Description

本発明はスパッタリング装置、スパッタリング方法に関し、特に、真空雰囲気でドラム状とされるローラの周囲に巻き掛けられたシート状の基体に連続してスパッタリング等の各種真空処理を施すに用いて好適な技術に関する。

例えば、樹脂製のシート状の基体（フィルム）は可撓性を有し、加工性も良いことから、その一方の面に、真空雰囲気で所定の金属膜や酸化物膜等の所定の薄膜を単体または多層で成膜したり、エッチングや熱処理を施したりして電子部品や光学部品とすることが知られている。

シート状の基体の一方の面に連続して各種の真空処理を施すことができるものは例えば特許文献１に記載されている。この技術では、シート状の基体が巻き掛けられるドラム状とされるローラを収容する、真空雰囲気の形成が可能な真空チャンバを有する。真空チャンバ内には、通常、ドラム状とされるローラの周囲に互いに隔絶された複数の処理空間を区画するために複数個の隔壁が固定配置され、例えば、真空処理時の所謂ガスコンタミネーションの発生を可及的に抑制するようにしている。

近年、生産性を向上するために、フィルムの走査速度（移動速度）を増大した状態で成膜をおこなう高速スパッタリング成膜をおこないたいという要求がある。

特開２０１３−１９４２５３号公報

しかし、高速度で走査されたフィルムにスパッタ成膜をおこなおうとすると、ドラム状とされるローラ周囲に巻回された状態のフィルムにしわが発生するなど、熱負けと称する状態が発生する場合があり、均一成膜が実現できない可能性があった。

特に、スパッタリング成膜であると、プラズマ発生に付随する熱輻射などによって熱負荷が増大し、これにともなって樹脂性等のフィルムは変形しやすいため、熱負けを発生しやすくなり、高速スパッタ成膜ができないという問題があった。

同時に、高速度で走査されたフィルムにスパッタ成膜をおこなうためには、対応して成膜速度つまりデポレートを向上しなければならないが、熱負けを発生することなくこれが可能な手段は知られていなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．フィルムにおける熱負けの発生を防止して成膜を実現すること。
２．成膜速度の向上を図ること。
３．高速フィルムへのスパッタ成膜を可能とすること。

本発明者らは、スパッタ成膜における熱負けの発生に関して、次のように分析した。

０．熱負けの分析
熱負けは、成膜中にフィルムの温度上昇によって当該フィルムにしわ等の変形が発生し、被成膜面が平坦ではない状態でスパッタ成膜がおこなわれてしまうことを意味し、膜平坦度が低下すること、これを起因とし後工程の生産阻害要因と成ること、および、熱負けしたフィルムを成膜後に巻き取った場合に、しわ等の凹凸部分が重なると、形成した膜にダメージを与えて成膜品質が維持できないため好ましくない。
特に、ドラム状とされるローラの周方向に、トタン板（波板）形状に複数条として発生する所謂トタンじわは、発生領域が大きくなりやすい傾向を有し、また、フィルムの引張方向に発生するためその補正が困難であるため、好ましくない。

１．ターゲットからの熱輻射
まず、回転するドラム状とされるローラに巻回されたフィルムにおこなうスパッタリング成膜処理においては、成膜中にターゲットからプラズマを発生させている。このとき、ターゲットは、プラズマを発生させることにより温度が上昇することになるが、この高温のターゲットから放射され直接フィルムへ到達する熱輻射によって、フィルムの温度が上昇して変形し、熱負けが発生する原因となることが考えられる。

２．プラズマからの熱輻射
同様に、回転するドラム状とされるローラに巻回されたフィルムへのスパッタリング成膜においては、成膜中にターゲット近傍からプラズマを発生させている。このとき、発生したプラズマは高温であるため、この高温のプラズマから放射され直接フィルムへ到達する熱輻射によってフィルムの温度が上昇して変形し、熱負けが発生する原因となり、しわ等の変形が熱ダメージとして発生することが考えられる。

さらに、高温のプラズマから放射された輻射熱は、フィルムとの間に位置する成膜範囲を規制するマスクなどの部材に到達し、これらの部材が温度上昇する。この高温のマスクなどの部材から放射され直接フィルムへ到達する熱輻射によってフィルムの温度が上昇して変形し、熱負けが発生する原因となり、しわ等の変形が熱ダメージとして発生することが考えられる。

３．自由電子からの熱輻射
プラズマは全体としては電気的に中性になっているが、実際には、プラスイオンとマイナスイオンとが入り乱れた状態として発生している。これに対して、フィルムの側はある程度電位を持っている状態でスパッタ成膜がおこなわれることになるため、プラズマからは、自由電子あるいは正負のイオンなど、何かしらの荷電粒子が直接フィルムに入射することが発生する。これによりフィルムが発熱してフィルムの温度が上昇して変形し、熱負け状態となり、しわ等の変形が熱ダメージとしてフィルムに発生することになると考えられる。

４．凝縮潜熱
例えば、銅（Ｃｕ）などからなるターゲットを用いた場合、成膜粒子は一度気化してからフィルムに付着して成膜される。この気化に際して成膜粒子は気化熱を有することになるため、成膜粒子がフィルムに成膜される際には、成膜粒子が冷却されて凝集潜熱が発生する。この潜熱はフィルム上で発生するため、成膜粒子から発生した潜熱は直接フィルムへ伝わり、フィルムの温度が上昇して変形してフィルムが熱負け状態となり、しわ等の変形が熱ダメージとしてフィルムに発生することになると考えられる。

５．フィルム表裏の温度差
外周にフィルムの巻回されるドラム状とされるローラには、その内側に冷温媒が供給されて、フィルム温度の上昇を防止した状態でスパッタ成膜をおこなうことがある。この場合、フィルムの成膜面とドラム状とされるローラに接する面との間には、フィルム厚さ方向に温度勾配つまり温度差が生じることになる。この温度差が熱負荷となり、フィルムが熱負け状態となり、発生したしわ等の変形が熱ダメージとしてフィルムに発生することになると考えられる。

６．ドラム状とされるローラとフィルムとの密着性
従来から知られているが、ローラ面とフィルムとの密着状態によっても、しわ等の変形が熱ダメージとしてフィルムに発生することになると考えられる。

もちろん、これらの原因は、単独で、あるいは、複数組み合わされた状態として熱負けが発生すると考えられる。また、それぞれの原因となる寄与度（ウエイト）も、成膜種類、フィルム材質、フィルム厚さ等の条件、フィルム走査速度、プラズマ状態、成膜条件、装置状態、装置構成等によって変化する上に、それぞれの原因における熱負け発生への寄与度の大きさも同じ成膜処理中においても変化することが考えられ、熱負け発生の防止に至る方策は単純ではない。

本発明者らは、上記のように分析した熱負け発生原因のうち、特に、２．プラズマからの熱輻射に注目し、これを解決しようと試み、次のように本発明に到達した。

本発明のスパッタリング装置は、本発明のスパッタリング装置は、長手方向に移動する可撓性基体に成膜するスパッタリング装置であって、
前記基体の被成膜面をなす一面に対向して設けられたターゲットと、
スパッタ時に前記ターゲットにエロージョン部を形成可能な磁気回路と、
前記基体における被成膜領域の近傍に配置されて前記被成膜領域を規定する開口部を有するとともに前記被成膜領域の全周を覆う板状のマスクと、
を有し、
前記マスクにおいて前記開口部には、前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記マスクから前記基体への輻射熱を低減する冷却手段が、前記開口部を囲むように前記基体側の面に配置されることにより、プラズマ発生時に温度上昇するマスクを冷却手段によって冷却することにより上記課題を解決した。
本発明において、前記マスクと前記ターゲットとの間には、前記マスクにおける前記開口部に対応する開口部を有する板状のアノードが設けられ、
前記アノードにおいて前記開口部には、前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記アノードから前記基体への輻射熱を低減する冷却手段が、前記開口部を囲むように前記基体側の面に配置されることがより好ましい。
本発明の前記ターゲットには、前記ターゲットの前記基体側近傍に配置されて前記被成膜領域への成膜粒子の進行方向を規定する開口部を有するケースが設けられ、
前記ケースには前記マスクにおける前記開口部に対応する開口部が設けられ、
前記ケースにおいて前記開口部には、前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記ケースから前記基体への輻射熱を低減する冷却手段が、前記開口部を囲むように前記基体側の面に配置されることが可能である。
また、本発明において、前記冷却手段が、前記開口部まわりに延在する冷媒管とされ、
前記冷媒管に冷媒を供給する冷媒供給手段が設けられる手段を採用することもできる。
また、前記基体を長手方向に移動する手段として、前記基体の進行方向と直交する前記幅方向の回転軸線を有するドラム状とされその周囲の円筒外側面に前記基体を引張した状態で巻き掛けられるメインローラを有し、
前記メインローラには、その内側位置にスパッタ時における前記基体の温度を調節する温調手段が設けられることができる。
また、前記ターゲットが、前記基体の進行方向と直交する前記幅方向の回転軸線を有するロータリーターゲットとされるか、または、前記幅方向と略並行な揺動方向を有する平板状ターゲットとされて、
前記ターゲットの前記基体と反対側位置には、前記ターゲットを冷却する冷却手段が設けられることができる。
本発明のスパッタリング方法においては、長手方向に移動する可撓性基体に成膜するスパッタリング方法であって、
前記基体の被成膜面をなす一面に対向するターゲットに電力を供給するとともに、磁気回路により前記ターゲットにエロージョン部を形成してプラズマを発生させ、
前記基体における被成膜領域の近傍全周に配置されて開口部を有する板状のマスクによってこの被成膜領域周辺を覆うことで前記ターゲットからの成膜粒子が前記基体の到達領域に到達する前記被成膜領域を規定するとともに、
前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記開口部を囲むように前記マスクにおける前記基体側の面に配置された冷却手段によって、
スパッタ時に、前記マスクから前記基体への輻射熱を低減することができる。
また、前記冷却手段が、前記開口部まわりに延在する冷媒管とされて、冷媒供給手段によって前記冷媒管に冷媒を供給することができる。

本発明のスパッタリング装置は、長手方向に移動する可撓性基体に成膜するスパッタリング装置であって、
前記基体の被成膜面をなす一面に対向して設けられたターゲットと、
スパッタ時に前記ターゲットにエロージョン部を形成可能な磁気回路と、
前記基体における被成膜領域の近傍に配置されて前記被成膜領域を規定する開口部を有するとともに前記被成膜領域の全周を覆う板状のマスクと、
を有し、
前記マスクにおいて前記開口部には、前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記マスクから前記基体への輻射熱を低減する冷却手段が、前記開口部を囲むように前記基体側の面に配置されることにより、プラズマ発生時に温度上昇するマスクを冷却手段によって冷却することにより、マスクにおける基体側に対向する面の温度を下降させ、マスクから基体（フィルム）への輻射熱を低減して基体に対する熱負荷を低減し、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。また、マスクによって、開口部周囲におけるプラズマから基体（フィルム）への輻射熱を遮蔽して基体に対する吸熱量を低減し、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

本発明において、前記マスクと前記ターゲットとの間には、前記マスクにおける前記開口部に対応する開口部を有する板状のアノードが設けられ、
前記アノードにおいて前記開口部には、前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記アノードから前記基体への輻射熱を低減する冷却手段が、前記開口部を囲むように前記基体側の面に配置されることにより、アノードによって基体（フィルム）の電位を所定の状態に調節して、発生したプラズマから自由電子あるいは正負のイオンなど、何かしらの荷電粒子が直接基体（フィルム）に入射することを防止し、基体（フィルム）の温度上昇を低減して基体に対する熱負荷を低減して、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。同時に、プラズマ発生時に温度上昇するアノードを冷却手段によって冷却することにより、アノードから基体（フィルム）への輻射熱を低減して基体に対する熱負荷を低減し、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

本発明の前記ターゲットには、前記ターゲットの前記基体側近傍に配置されて前記被成膜領域への成膜粒子の進行方向を規定する開口部を有するケースが設けられ、
前記ケースには前記マスクにおける前記開口部に対応する開口部が設けられ、
前記ケースにおいて前記開口部には、前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記ケースから前記基体への輻射熱を低減する冷却手段が、前記開口部を囲むように前記基体側の面に配置されることにより、プラズマ発生時に温度上昇するターゲットをケースによって覆うことにより、ターゲットおよびプラズマから基体（フィルム）への輻射熱を低減して基体に対する熱負荷を低減し、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。また、プラズマからターゲットへ入射する輻射熱を減少するとともに、このケースを冷却手段によって冷却することにより、ケースから基体（フィルム）への輻射熱を低減して基体に対する熱負荷を低減し、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

また、本発明において、前記冷却手段が、前記開口部まわりに延在する冷媒管とされ、
前記冷媒管に冷媒を供給する冷媒供給手段が設けられる手段を採用することにより、マスク、アノード、ケースにおけるそれぞれの開口部周辺部を冷媒管中に冷媒を流通することで冷却し、これらから基体（フィルム）への輻射熱を低減して基体に対する熱負荷を低減し、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが簡単な構成で可能となる。また、冷媒供給状態を設定することで、マスク、アノード、ケースにおけるそれぞれの温度状態を適宜設定することができ、基体（フィルム）におけるスパッタ状態を設定することが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

また、前記基体を長手方向に移動する手段として、前記基体の進行方向と直交する前記幅方向の回転軸線を有するドラム状とされその周囲の円筒外側面に前記基体を引張した状態で巻き掛けられるメインローラを有し、
前記メインローラには、その内側位置にスパッタ時における前記基体の温度を調節する温調手段が設けられることにより、この温調手段と冷却手段とによって、基体（フィルム）の表裏面、つまり、非成膜面とその裏側面とから基体の温度状態を適宜設定することができ、基体（フィルム）におけるスパッタ状態を好適に設定し、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

また、前記ターゲットが、前記基体の進行方向と直交する前記幅方向の回転軸線を有するロータリーターゲットとされるか、または、前記幅方向と略並行な揺動方向を有する平板状ターゲットとされて、
前記ターゲットの前記基体と反対側位置には、前記ターゲットを冷却する冷却手段が設けられることにより、プラズマ発生時に温度上昇するターゲットを冷却手段によって冷却することにより、ターゲットから基体（フィルム）への輻射熱を低減して基体に対する熱負荷を低減し、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

本発明のスパッタリング方法においては、長手方向に移動する可撓性基体に成膜するスパッタリング方法であって、
前記基体の被成膜面をなす一面に対向するターゲットに電力を供給するとともに、磁気回路により前記ターゲットにエロージョン部を形成してプラズマを発生させ、
前記基体における被成膜領域の近傍全周に配置されて開口部を有する板状のマスクによってこの被成膜領域周辺を覆うことで前記ターゲットからの成膜粒子が前記基体の到達領域に到達する前記被成膜領域を規定するとともに、
前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記開口部を囲むように前記マスクにおける前記基体側の面に配置された冷却手段によって、
スパッタ時に、前記マスクから前記基体への輻射熱を低減することにより、マスクにおける基体側に対向する面の温度を低減して、マスクから基体（フィルム）への輻射熱を低減して基体に対する熱負荷を下降させて、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。また、マスクによって、開口部周囲におけるプラズマから基体（フィルム）への輻射熱を遮蔽して基体に対する熱負荷を低減し、基体（フィルム）において、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

また、前記冷却手段が、前記開口部まわりに延在する冷媒管とされて、冷媒供給手段によって前記冷媒管に冷媒を供給することにより、マスクにおける温度状態を適宜設定することができ、基体（フィルム）におけるスパッタ状態を好適に設定することが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

本発明によれば、フィルムにおける熱負けの発生を防止して、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムへのスパッタ成膜を可能とすることができるという効果を奏することが可能となる。

本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態を示す模式断面図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態におけるマスクを示す斜視図である。 本発明に係るスパッタリング方法の第１実施形態を示す説明図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態のマスクにおける冷媒管配置の例を示す模式図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態のマスクにおける冷媒管配置の例を示す模式図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態のマスクにおける冷媒管配置の例を示す模式図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態のマスクにおける冷媒管配置の例を示す模式図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態のマスクにおける冷媒管配置の例を示す模式図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態のマスクにおける冷媒管配置の例を示す模式図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第２実施形態を示す模式断面図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第３実施形態を示す模式断面図である。 本発明に係るスパッタリング装置の第３実施形態のマスク付近を示す拡大模式断面図である。

以下、本発明に係るスパッタリング装置、スパッタリング方法の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式断面図であり、図において、符号１００は、スパッタリング装置である。

本実施形態に係るスパッタリング装置１００は、図１に示すように、長手方向に移動する可撓性基体（フィルム）Ｓに金属膜や酸化物膜あるいは透明導電膜などを形成するために、少なくとも、巻出室１０１、成膜室１０３、巻取室１０４、を備えている。ただし、これらの各室に加えて、たとえば、成膜室１０３の前段に成膜前の基体Ｓを加熱処理あるいは表面処理などをおこなうための前処理室、成膜室１０３の後段に成膜後の基体Ｓを冷却または後加熱するための後処理室など、他のチャンバを有していてもよい。

なお、本発明における可撓性基体（基体）Ｓとしては、たとえば、テープ状やシート状をなす可撓性の被処理体からなる場合、テープ状やシート状をなす可撓性の支持体とその上に配置された可撓性の被処理体との組合せからなる場合（ただし、この場合における「可撓性の被処理体」は、「可撓性の支持体」に載置されていればよく、その形状や配置などについて特に制限はない）、等が挙げられる。

巻出室１０１には、図１に示すように、基体Ｓの巻出手段１１０が設けられ、巻取室１０４には基体Ｓの巻取手段１１２が設けられ、成膜室１０３の内部には、基体Ｓの移動手段１１１（メインローラＭＲ）が配置され、何れの手段もローラ状の回転体が好適に用いられる。巻出手段１１０と移動手段１１１（ＭＲ）の中に示した矢印は各手段の回転方向を、基体Ｓに沿って示した矢印は基体Ｓの移動方向を、それぞれ表している。

なお、巻出手段１１０、移動手段１１１（ＭＲ）、巻取手段１１２の間には、複数の小径のガイドローラＧｒが配されており、基体Ｓは各ガイドローラを介して移動することにより、可撓性基体Ｓに適度な張力が加わった状態を保ちながら、可撓性基体Ｓはその長手方向に運搬されるように構成されている。いわゆる、基体Ｓは、巻出手段／巻取手段における張力制御（テンションコントロール）が成された状態とされる。

また、成膜室１０３は、可撓性基体Ｓが移動可能に巻出室１０１、巻取室１０４と連通されており、成膜室１０３には、これら成膜室１０３、巻出室１０１、巻取室１０４の各室内を、所望の減圧雰囲気（真空度）とするための排気手段Ｐ１が設けられている。

成膜室１０３には、図１に示すように、成膜手段ＳＰが、移動手段１１１（ＭＲ）によって支持された基体Ｓと対向するように配置されている。
成膜室１０３には、図１に示すように、成膜手段ＳＰには、スパッタガスとして用いるアルゴンガスと酸素ガスの導入手段Ｐ２が設けられ、また、余分なガスを排気する排気手段Ｐ３が設けられている。

移動手段１１１（ＭＲ）には、それ自体の温度を制御できる温調手段が備わっており、成膜手段ＳＰにおける成膜条件に合わせて、該成膜手段の前方を通過する基体Ｓの温度を制御することが可能とされている。具体的には、温調手段としては、メインローラＭＲ内に冷却（加熱）水等の温冷媒を供給する温冷媒供給手段Ｔ１と、温冷媒供給手段Ｔ１に接続されてメインローラＭＲ内の外周近傍に設けられた温冷媒通路１１１ａとから構成されることができる。

以下では、成膜手段ＳＰにおいて、基体Ｓに銅（Ｃｕ）からなる膜をスパッタリングにより成膜するものとして説明する。
あるいは、下地層として機能する酸化シリコン膜が予め被成膜面に形成されたものを基体Ｓとして用い、成膜手段ＳＰにおいて、該酸化シリコン膜上にＩＴＯからなる透明導電膜を形成することもできる。この場合、図１に示すような成膜手段が１つである構成に加えて、他の成膜手段を複数台さらに備えてもよい。他の成膜手段は、たとえば、下地膜として機能する酸化シリコン膜や、酸化ニオブ膜を形成するために利用される。

成膜手段ＳＰは、図１に示すように、円筒状のロータリーターゲット（ターゲット）１０と、ロータリーターゲット１０を回転する図示しない回転手段と、ロータリーターゲット１０の内側位置に設けられた磁気回路１２と、シールド部材（ケース）１３と、から構成されている。

シールド部材（ケース）１３は、周囲への不必要な着膜を防ぐために、ロータリーターゲット１０の外周を囲むように配されており、ロータリーターゲット１０の基体Ｓ対向位置に開口部１３ａが設けられており、ロータリーターゲット１０の基体Ｓ対向位置がスパッタされるのを防止する。

シールド部材（ケース）１３は、スパッタリング処理時に大気側となる位置には排気口が開設され、排気口には排気手段Ｐ３が接続されている。排気手段Ｐ３は、シールド部材（ケース）１３内、および、開口部１３ａを介して成膜室１０３内を排気可能とされている。なお、排気手段Ｐ３は、開口部１３ａに限らず、成膜室１０３内における他の位置に設けられることもできる。

シールド部材（ケース）１３は、ロータリーターゲット１０の排気口側位置に、クライオポンプ１３ｃが設けられ、シールド部材（ケース）１３内における真空度を増加してしまう不要な粒子を吸着する。
同時に、クライオポンプ１３ｃは、ロータリーターゲット１０の排気口側、特に、開口部１３ａに位置して基体Ｓに対向するように回転する直前位置におけるロータリーターゲット１０を冷却可能な位置に配置されている。

ロータリーターゲット１０は、成膜される銅からなる母材とされ、図１において紙面の奥行きに軸線方向をなす長方形の円筒部材である。
ロータリーターゲット１０の内周面には、プラズマ電源１１ａからの電力を伝達するバッキングチューブ１１が配されている。このバッキングチューブ１１のさらに内側位置には、ロータリーターゲット１０表面にプラズマをトラップするために機能する磁気回路１２が配置されている。本発明における磁気回路１２は、固定されており、放電時に揺動しないタイプである。

磁気回路１２から発生した磁力により、ロータリーターゲット１０の表面には、少なくとも２箇所のエロージョン部が生じるように、スパッタリングが行われる。
磁気回路１２の回路構成によっては、エロージョン部は３つ以上となる場合もあり、エロージョン部の数に限定されるものではない。

ロータリーターゲット１０の内側位置には、バッキングチューブ１１のさらに内側位置に、ロータリーターゲット１０を冷却するための冷却手段として、バッキングチューブ１１の内側に冷媒を流通可能として冷媒を供給する冷媒供給手段１０ａが接続されている。

ロータリーターゲット１０、バッキングチューブ１１、および磁気回路１２からなるカソードの表面（ロータリーターゲット１０の表面）に対する法線方向が、ローラ状の移動手段１１１（以下、ＭＲ、成膜ローラとも呼ぶ）により裏面が支持された可撓性基体Ｓの成膜面を略垂直に貫くように、移動手段１１１は配置される。

つまり、基体Ｓを側断面視する方向において、基体Ｓの被成膜面をなす一面に対向して設けられたロータリーターゲット１０は、ターゲットあたり複数のエロージョン部を形成させる磁気回路１２を備えている。そして、ロータリーターゲット１０の複数のエロージョン部は、ロータリーターゲット１０の軸線方向に延在して、かつ、基板Ｓの進行方向に沿って並列に配されている。

ロータリーターゲット１０と基体Ｓを載置する移動手段１１１（ＭＲ、成膜ローラー）との間には、周囲への不必要な着膜を防ぐとともに基板に対し成膜領域を確定させる目的で、マスク１５が配されている。マスク１５は主に、基体Ｓに対する着膜を局所的に制限する目的から、そして、成膜空間をつくる成膜室の内側壁への着膜を防ぐ目的から、設けられており、マスク１５の開口部１５ａにおいて、基体Ｓの被成膜面が、ロータリーターゲット１０の表面側から臨める構成とした。

マスク１５は、ドラム状の移動手段１１１（メインローラＭＲ）の近傍に開口部１５ａが位置するように配置され、開口部１５ａによって基体Ｓに対する成膜領域を規定するように被成膜領域の全周を覆う配置とされている。この構成により、ロータリーターゲット１０のエロージョン部側から見て、マスク１５の開口部１５ａを通過する基体Ｓには、スパッタ膜の形成が可能とされている。つまり、基体Ｓに対する成膜可能な領域は、マスク１５の開口部１５ａによって規制される。

図２は、本実施形態のスパッタリング装置におけるマスクを示す斜視図である。
マスク１５は、図１，図２に示すように、略矩形輪郭を有する板状とされ、ドラム状の移動手段１１１（メインローラＭＲ）の近傍に配置されている。マスク１５はまた、略矩形輪郭となる開口部１５ａ輪郭がドラム状の移動手段１１１（メインローラＭＲ）に際近接するように配置されるとともに、ドラム状の移動手段１１１（メインローラＭＲ）における外周表面に巻回された基体Ｓ表面に対応する位置（マスクすべき領域および境界）が、非成膜領域となるように開口部１５ａの境界に対して一致するように配置されている。

開口部１５ａは、矩形状の長手方向がドラム状の移動手段１１１（メインローラＭＲ）における軸線方向と並行とされ、矩形状の短手方向が、基体Ｓの走査方向（進行方向）と一致するように配置される。

マスク１５は、矩形の開口部１５ａの周縁が被成膜領域の全周を覆う板状とされており、マスク１５の基体Ｓ側となる面の四辺には、冷媒管１８がそれぞれ開口部１５ａを囲むように配置されており、冷媒管１８には、冷媒を供給する冷媒供給手段１９が接続されている。冷媒管１８と冷媒供給手段１９とは、冷却手段を構成する。

本実施形態において、冷媒管１８は、基体Ｓ側に対向するマスク１５の面に接続固定されるとともに、開口部１５ａの周縁において、対向する長辺に長冷媒管１８ａ，１８ｂが設けられ、また、開口部１５ａの周縁において、対向する短辺に短冷媒管１８ｃ，１８ｄが設けられている。

長冷媒管１８ａ，１８ｂは、略直線形状を有するように延在して、開口部１５ａの周縁において対向する長辺といずれも並行状態に設けられる。また、長冷媒管１８ａ，１８ｂは、いずれもその両端が開口部１５ａの周縁において対向する短辺からはみ出してマスク１５の輪郭外側まで延在している。

短冷媒管１８ｃ，１８ｄは、開口部１５ａの周縁において対向する短辺といずれも略並行に設けられているが、その両端は、長冷媒管１８ａ，１８ｂの端部と同じ方向として開口部１５ａの周縁において対向する短辺からはみ出してマスク１５の輪郭外側まで延在するように曲げられている。

なお、図２において、短冷媒管１８ｃ，１８ｄは、マスク１５に接続された中心位置が開口部１５ａの周縁において対向する短辺付近に位置するとともに、短冷媒管１８ｃ，１８ｄの両端は、長冷媒管１８ａ，１８ｂに近接して、その端部からはみ出すように、全体が湾曲した形状とした構成を例示している。

なお、冷媒管１８のマスク１５への取り付け位置は、マスク１５を充分に冷却することが可能であれば、この構成に限定されるものではない。

本実施形態において、長冷媒管１８ａ，１８ｂ、短冷媒管１８ｃ，１８ｄは、いずれも、開口部１５ａの周縁位置では連通しておらず、それぞれが独立して冷媒供給手段１９に接続された構成となっている。
長冷媒管１８ａ，１８ｂ、短冷媒管１８ｃ，１８ｄは、それぞれが、いずれかの端部が冷媒供給手段１９が接続されており、内部に冷媒を流通可能とされている。

なお、図２において、長冷媒管１８ａ，１８ｂ、短冷媒管１８ｃ，１８ｄの設けられた上側となるマスク１５の面が基体Ｓの巻回されたドラム状の移動手段１１１（メインローラＭＲ）に対向するように設けられる。

次に、本実施形態におけるスパッタリング方法について説明する。
図３は、本実施形態におけるスパッタリング方法を示す説明図である。

本実施形態のスパッタリング装置１００におけるスパッタリング処理時には、巻出室１０１の巻出手段１１０から基体Ｓを供給し、巻取室１０４の巻取手段１１２によって基体Ｓを巻き取る。同時に、成膜室１０３の移動手段１１１（メインローラＭＲ）表面には基体Ｓが巻回されて、メインローラＭＲの回転方向に基体Ｓが走査される。

このとき、温冷媒供給手段Ｔ１からメインローラＭＲ内部の温冷媒通路１１１ａに温冷媒が供給され、基体Ｓが所定の温度状態となるように設定されている。
また、冷媒供給手段１９からマスク１５の冷媒管１８に冷媒が供給されて、マスク１５を冷却する。同時に、冷媒供給手段１０ａからロータリーターゲット１０内側に供給された冷媒１０ｂが充填されてロータリーターゲット１０を冷却する。

同時に、導入手段Ｐ２からアルゴンガスと酸素ガスとをスパッタガスとして供給するとともに、排気手段Ｐ３によって余分なガスを排気する。

この状態で、プラズマ電源１１ａからバッキングチューブ１１を介してロータリーターゲット１０に電力を供給するとともに、回転手段によって所定速度でロータリーターゲット１０を回転させた状態で磁気回路１２によって磁力を発生させ、この磁力によってトラップするようにプラズマＰを発生させスパッタ粒子の放出を開始する。

ここで、プラズマＰとなったスパッタガスからイオンや自由電子がロータリーターゲット１０表面に入射して、磁気回路１２の磁力により所定のエロージョン部を生じるとともに、ターゲット母材のＣｕが粒子となり、基体Ｓへと付着し、メインローラＭＲ表面と一体に回転（走査）される基体Ｓ表面にスパッタ膜ＳＣｕが成膜される。

すると、図３に示すように、プラズマＰを発生させることにより、イオンや自由電子の入射したロータリーターゲット１０の温度が上昇する。また、プラズマＰからの輻射熱によってロータリーターゲット１０の温度が上昇する。
また、高温のプラズマＰからの輻射熱によってマスク１５の温度が上昇する。

このとき、次のように基体Ｓの温度が上昇する原因が考えられる。

１．ロータリーターゲット１０起因
まず、高温のロータリーターゲット１０から放射され直接基体Ｓへ到達する熱輻射によって、基体Ｓの温度が上昇する。

２．プラズマＰ起因
同様に、プラズマＰが高温であるため、この高温のプラズマＰから放射され直接基体Ｓへ到達する熱輻射、および、プラズマＰから基体Ｓに直接入射する自由電子あるいは正負のイオンなどの荷電粒子によって、基体Ｓの温度が上昇する。

３．マスク１５起因
さらに、高温のマスク１５などの部材から放射され直接基体Ｓへ到達する熱輻射によって、基体Ｓの温度が上昇する。

４．凝縮潜熱
例えば、銅（Ｃｕ）からなる成膜粒子が一度気化してから基体Ｓに付着してスパッタ膜ＳＣｕとして成膜される際に発生する凝集潜熱により基体Ｓの温度が上昇する。

これらに対し、本実施形態においては、以下のように基体Ｓの温度上昇を防止する。

マスク１５における開口部１５ａ以外の部分によって、被成膜領域以外の基体Ｓを覆うことで、ロータリーターゲット１０からの熱輻射、プラズマＰからの熱輻射、プラズマＰから入射する自由電子あるいは正負のイオンなどの荷電粒子が、被成膜領域以外の基体Ｓに直接到達しないように被覆して、開口部１５ａに対応する被成膜領域での基体Ｓの温度上昇を低減する。

また、シールド部材（ケース）１３における開口部１３ａ以外の部分によって、エロージョン部以外のロータリーターゲット１０を覆うことで、ロータリーターゲット１０からの熱輻射が開口部１３ａ以外から基体Ｓに直接到達しないように被覆して、基体Ｓの温度上昇を低減する。

同時に、温冷媒供給手段Ｔ１からメインローラＭＲ内部の温冷媒通路１１１ａに温冷媒を供給して、輻射熱、荷電粒子入射、および、凝集潜熱によるメインローラＭＲおよび基体Ｓにおける温度上昇を低減する。

同時に、冷媒供給手段１０ａからロータリーターゲット１０内側に冷媒１０ｂを供給してロータリーターゲット１０を冷却し、ロータリーターゲット１０からの輻射熱を低減する。
また、クライオポンプ１３ｃによって、開口部１３ａに位置して基体Ｓに対向するように回転する直前位置におけるロータリーターゲット１０を冷却し、ロータリーターゲット１０からの輻射熱を低減する。

同時に、冷媒供給手段１９からマスク１５の冷媒管１８に冷媒を供給して、マスク１５における開口部１５ａの四辺をそれぞれ冷媒管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ（１８）によって冷却し、ロータリーターゲット１０からの熱輻射、プラズマＰからの熱輻射、プラズマＰから入射する自由電子あるいは正負のイオンなどの荷電粒子が到達したマスク１５における温度上昇を低減する。これにより、マスク１５における基体Ｓ対向面からの輻射熱を低減する。

これらによって基体Ｓの温度上昇によって変形し、熱負けが発生することを防止する。

また、巻出手段１１０、移動手段１１１（ＭＲ）、巻取手段１１２、複数のガイドローラＧｒによって、可撓性基体Ｓにおける張力制御（テンションコントロール）が成された状態とすることで、しわ等の変形が熱ダメージとして基体Ｓに発生することを防止する。

本実施形態においては、上記のように、特に、マスク１５から基体Ｓへの輻射熱を低減することで、熱負けの発生する原因を解消し、しわ等の変形が熱ダメージとして発生することを防止した状態で、スパッタ成膜をおこなうことが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムＳへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

さらに、マスク１５における温度変化を低減することができるため、成膜中に着膜したマスク１５の熱膨張によって発生する膜剥がれを抑制することができ、これにより、成膜中におけるダスト発生を防止して、成膜品質を向上することができるという効果を奏することが可能となる。

なお、本実施形態においては、図２に示すように、冷媒管１８をマスク１５の開口部１５ａ周囲の四辺に配置したが、この配置に限定されるものではなく、次のような構成とすることもできる。

図４に示すように、４本の冷媒管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを設けてそれぞれを冷媒供給手段１９に接続するとともに、短冷媒管１８ｃ，１８ｄの中央位置において、曲部１８ｅを設けて複数回褶曲させ、マスク１５との接触長を増大し、マスク１５の冷却効率を向上する。

図５に示すように、３本の冷媒管１８ｆ，１８ｃ，１８ｄを設け、開口部１５ａの長辺に位置する冷媒管１８ｆを曲部１８ｇで接続して、この長冷媒管１８ｆ、短冷媒管１８ｃ，１８ｄをそれぞれ冷媒供給手段１９に接続する。

図６に示すように、２本の冷媒管１８ｆ，１８ｃを設け、開口部１５ａの長辺に位置する冷媒管１８ｆを曲部１８ｈで接続し、曲部１８ｈを短冷媒管として複数回褶曲させるとともに、短冷媒管１８ｃの中央位置において、曲部１８ｅを設けて複数回褶曲させ、これら曲部１８ｅ，１８ｈによってマスク１５との接触長を増大し、マスク１５の冷却効率を向上する。また、この長冷媒管１８ｆ、短冷媒管１８ｃをそれぞれ冷媒供給手段１９に接続する。

図７に示すように、１本の冷媒管１８ｊを設けて、それぞれ開口部１５ａの長辺、短辺、長辺、短辺に沿って、開口部１５ａを囲むように配置し、冷媒管１８ｊを冷媒供給手段１９に接続する。

図８に示すように、１本の冷媒管１８ｋを設けて、それぞれ開口部１５ａの長辺、短辺、長辺、短辺に沿って、開口部１５ａを囲むように配置するとともに、開口部１５ａの周囲で蛇行するように複数の曲部を連続させて囲んだ状態に配置し、開口部１５ａの周囲で所定幅を持って冷媒管１８ｋがマスク１５に接触するようにしてマスク１５との接触長を増大した状態で、マスク１５の冷却効率を向上、冷媒管１８ｋを冷媒供給手段１９に接続する。

図９に示すように、６本の冷媒管１８ｍ，１８ｃ，１８ｄを設けて、それぞれを冷媒供給手段１９に接続する。
開口部１５ａの長辺に位置する長冷媒管１８ｍは、開口部１５ａの長辺の中央位置において、曲部１８ｎによって折り返され、それぞれが開口部１５ａの長辺と並行に設けられ、開口部１５ａの周囲で所定幅を持って冷媒管１８ｍがマスク１５に接触するようにしてマスク１５との接触長を増大する。また、短冷媒管１８ｃ，１８ｄの中央位置において、曲部１８ｅを設けて複数回褶曲させ、マスク１５との接触長を増大し、マスク１５の冷却効率を向上する。
なお、長冷媒管１８ｍの折り返し位置は、開口部１５ａの長辺の中央に限定されるものではない。

これらの構成によっても、上述したマスク１５を冷却して、同等かそれ以上の効果を奏することが可能となる。

以下、本発明に係るスパッタリング装置、スパッタリング方法の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１０は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式断面図であり、本実施形態において、上述した第１実施形態と異なるのは、アノードに関する点であり、これ以外の上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、図１０に示すように、マスク１５とロータリーターゲット１０との間には、マスク１５における開口部１５ａに対応する矩形の開口部１４ａを有する板状のアノード１４が設けられ、電位調整手段１４ｃが接続される。

アノード１４において開口部１４ａの周囲には、基体Ｓの進行方向と進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在してアノード１４から基体Ｓへの輻射熱を低減する冷却手段としての冷媒管１４ｂとこの冷媒管１４ｂに接続された冷媒供給手段１９ａが、開口部１４ａを囲むように基体Ｓ側の面に配置される。

また、本実施形態においては、図１０に示すように、シールド部材（ケース）１３において開口部１３ａの周囲には、基体Ｓの進行方向と進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在してシールド部材（ケース）１３から基体Ｓへの輻射熱を低減する冷却手段としての冷媒管１３ｂとこの冷媒管１３ｂに接続された冷媒供給手段１９ｂが、開口部１３ａを囲むように基体Ｓ側の面に配置される。

ここで、アノード１４は、基体Ｓに対する電位調整以外にも、基体Ｓに対する着膜を局所的に制限可能に設けられることができ、アノード１４の開口部１４ａにおいて、基体Ｓの被成膜面が、ロータリーターゲット１０の表面側から臨める構成とされる。

本実施形態においては、また、アノード１４における開口部１４ａ周囲の冷媒管１４ｂ配置と、シールド部材（ケース）１３における開口部１３ａ周囲の冷媒管１３ｂ配置とは、マスク１５における開口部１５ａ周囲の冷媒管１８の配置に準じることが可能である。
つまり、アノード１４およびシールド部材（ケース）１３において、矩形の開口部１４ａ，１３ａまわりにおいて、その四辺に沿って冷媒管１４ｂおよび冷媒管１３ｂを設けることが好ましい。

本実施形態においては、アノード１４によって基体（フィルム）Ｓの電位を所定の状態に調節して、発生したプラズマＰから自由電子あるいは正負のイオンなど、何かしらの荷電粒子が直接基体（フィルム）Ｓに入射することを防止し、基体（フィルム）Ｓの温度上昇を低減して基体Ｓに対する熱負荷を低減する。これにより、基体（フィルム）Ｓにおいて、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。

同時に、プラズマ発生時に温度上昇するアノード１４を冷却手段としての冷媒管１４ｂによって冷却するとともに、シールド部材（ケース）１３を冷却手段としての冷媒管１３ｂによって冷却することにより、アノード１４およびシールド部材（ケース）１３から基体（フィルム）Ｓへの輻射熱を低減して基体Ｓに対する熱負荷を低減し、基体（フィルム）Ｓにおいて、熱負荷による熱負けの発生を低減することが可能となる。これにより、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムＳへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

さらに、マスク１５に加えてアノード１４およびシールド部材（ケース）１３における温度変化を低減することができるため、成膜中に着膜したマスク１５の熱膨張によって発生する膜剥がれを抑制することができ、さらに、成膜中の着膜したアノード１４およびシールド部材（ケース）１３からの膜剥がれを抑制することができ、これにより、成膜中におけるダスト発生を防止して、成膜品質を向上することができるという効果を奏することが可能となる。

また、上記の実施形態においては、ロータリーターゲット１０としたが、平板状ターゲットとして、さらに、磁気回路を揺動させることもできる。

この場合、ターゲットは長方形の板状部材とすることができ、ターゲットの裏面側には、電力を伝達するバッキングプレートが配されている。このバッキングプレートのさらに裏面側には、ターゲット表面にプラズマをトラップするために機能する磁気回路が配置されている。この磁気回路は、固定されるか、あるいは放電時に揺動するタイプとすることができる。

磁気回路から発生した磁力により、ターゲットの表面には、少なくとも２箇所のエロージョン部が生じるように、スパッタリングが行われることができる。この場合、２つのエロージョン部が、ターゲットの短手方向において、磁気回路により定められた所望の位置となる構成を例示ことができる。

以下、本発明に係るスパッタリング装置、スパッタリング方法の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１１は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式断面図であり、図１２は、本実施形態におけるスパッタリング装置のマスク付近を示す拡大模式断面図である。

本実施形態のスパッタリング装置２００においては、処理ユニットをスパッタリングによる成膜を可能とする成膜ユニットとし、ドラム（メインローラ）の周囲に４個の成膜ユニットを設けてシート状の基体Ｓに多層膜を成膜する。本実施形態のスパッタリング装置２００においては、メインローラの軸線方向が水平方向に一致する姿勢で当該メインローラが真空チャンバ内に収容されているものとし、鉛直方向としての「上」、「下」並びに軸線方向としての「右」、「左」といった方向は「図１１の紙面奥側」「図１１の紙面手前側」を基準にする。

スパッタリング装置２００は、図１１に示すように、後述のレール用以外の所謂ピットが存在しない平坦な床面に設置され、略五角形状の輪郭を有し、軸線方向一側（図１１の紙面奥側）の面と成膜ユニット取付面が開口部された真空チャンバ２０１を備える。真空チャンバ２０１は、その上面が水平となる（この場合、真空チャンバ２０１の一つの頂部が鉛直方向下方に位置する）姿勢で、その上面に形成した延設部２１１に立設した支持部材により床面から所定の高さ位置に支持されている。また、真空チャンバ２０１の周囲には、脚部により真空チャンバ２０１の上面より高い位置に支持される架台が設けられ、スパッタリング装置２００の稼働に必要な電装部品や配線ケーブル等が配置できるようにしている。

延設部２１１内を含む真空チャンバ２０１の上部空間２１２には、外部から移送されるシート状の基体Ｓを後述のドラム状のメインローラ２０２へと案内し、ドラム状のメインローラ２０２を周回したシート状の基体Ｓを外部へと移送するための複数個のガイドローラＧｒが配置されている。なお、真空チャンバ２０１には、軸線方向と水平に直交する方向から上流側真空チャンバと下流側真空チャンバとが連設される。

この場合、上流側真空チャンバにはシート状の基体Ｓが巻回され、一定の速度でこのシート状の基体Ｓを繰り出す繰出ローラが設けられ、下流側真空チャンバには真空チャンバ２０１にてメインローラ２０２の周囲を周回することで成膜された成膜済みのシート状の基体Ｓを巻き取る巻取ローラが設けられている。

また、真空チャンバ２０１の天板２１３は、アクチュエータ２１３ａにより開閉自在に形成され、架台上からメインローラ２０２やガイドローラＧｒへのシート状の基体Ｓの巻き掛けやメンテナンス等の作業を行うことができるようにしている。

架台には、ターボ分子ポンプ、ロータリーポンプ等で構成される第１真空ポンプが設置され、真空チャンバ２０１内を真空排気できるようにしている。また、真空チャンバ２０１内の上部所定位置には、軸線方向に間隔を存して一対の支持台が垂設され、両支持台の間には、シート状の基体Ｓが巻き掛けられるメインローラ２０２がその回転軸を介して回転自在に支持されている。

また、メインローラ２０２には、シート状の基体Ｓを加熱または冷却する機構が内蔵されている。メインローラ２０２の軸線方向一側に位置する一方の支持台側に面する真空チャンバ２０１の大気側壁面には駆動モータが固定配置され、この駆動モータの駆動軸がメインローラ２０２の回転軸に連結されてメインローラ２０２を一定の速度で回転駆動できるようにしている。なお、駆動モータの駆動軸には、メインローラ２０２の機能である基体Ｓの加熱冷却機構に供する熱媒体を流すことができる機能を設けることもできる。

このように駆動モータを後述の第１台車の進退に関係なく、一方の支持台側の真空チャンバ２０１の大気側壁面に固定配置したことで、後述の第２台車を退避位置に移動させた後、特に成膜ユニット２０６ｃ，２０６ｄのメンテナンス作業を行う際、作業者は駆動モータの干渉を受けずにメンテナンス作業を実施することができる。なお、熱媒体を流出入できる配管が存在する場合、作業者は更に干渉を受けるが、本構成であればその干渉を受けずに機能追加を図れる。また、軸線方向他側に位置する他方の支持台と比べ、一方の支持台は、その外形寸法を同様とできるが、第１台車に付随する隔壁に対応する開口部分、梁としての断面積の減少を余儀なくされるため、駆動モータの重量によっては、リブ等により一方の支持台を補強するようにしてもよい。

また、真空チャンバ２０１の軸線方向一側の開口部（以下、「取付開口部」という）の周縁部には、Ｏリング等の真空シールを介して真空チャンバ２０１の外壁面に当接して取付開口部を閉塞する蓋体が第１台車の進退に連動することで着脱自在に取り付けられ、真空チャンバ２０１を気密保持できるようにしている。なお、蓋体には駆動モータが挿通する開口部も形成され、取付開口部への蓋体の取付状態では、真空チャンバ２０１の気密状態を保持したまま駆動モータが真空チャンバ２０１の外側に突出するようになっている。

また、蓋体には、軸線方向にのびて真空チャンバ２０１内でメインローラ２０２の周囲に互いに隔絶された処理空間２１６を区画するための４個の隔壁２０４が後述する第１退避位置において着脱自在に設けられ、隔壁２０４自体が防着板としての役割を果たすようになっている。これにより、防着板を別途設ける例と比較して隔壁２０４の構造を簡単にできると共に小型化できる。

各隔壁２０４は、ドラム状のメインローラ２０２の周面を部分的に覆うように位置し、シート状の基体Ｓに対する成膜範囲を制限するマスク板部（マスク）２４１と、軸線方向と略平行な面に存在し、かつ、マスク板部２４１の両端部からメインローラ２０２の径方向外側に向けて夫々突設した一対の第１側壁板部２４２，２４２と、各第１側壁板部２４２，２４２から真空チャンバ２０１の内面に向けてのびる一対の第２側壁板部２４３，２４３と、隔壁４の真空チャンバ２０１の軸方向他側面端部に設けられ、マスク板部（マスク）２４１、第１側壁板部２４２および第２側壁板部２４３全ての端面を結ぶ略台形形状を持つ第３側壁板部（図示せず）と、第３側壁板部と同一形状を持ち隔壁２０４の真空チャンバ２０１の軸方向一側端部に設けられる第４側壁板部（図示せず）とで構成される。

これら各マスク板部（マスク）２４１、各第１側壁板部２４２、各第２側壁板部２４３、各第３側壁板部および各第４側壁板部からなる隔壁２０４が支持枠に取り付けられ、略蓋のない棺桶形状を成して成膜ユニット（成膜手段）２０６側で構成される区画部を除く処理空間２１６の区画部を構成している。

マスク板部（マスク）２４１には、後述する筒状のロータリーターゲット（ターゲット材）２６２ｂ、および、磁気回路２６２ｃによるエロージョン領域に対応して、矩形の開口部２４１ａが２箇所設けられる。

開口部２４１ａは、ドラム状のメインローラ（ＭＲ）２０２の近傍に位置するように配置され、開口部２４１ａによって基体Ｓに対する成膜領域を規定するように被成膜領域の全周を覆う配置とされている。

開口部２４１ａは、対応するロータリーターゲット（ターゲット材）２６２ｂごとに、矩形状の長手方向がドラム状のメインローラ（ＭＲ）２０２における軸線方向と並行とされ、矩形状の短手方向が、基体Ｓの走査方向（進行方向）と一致するように配置される。

マスク２４１は、矩形の開口部２４１ａの周縁が被成膜領域の全周を覆う板状とされており、図１２に示すように、マスク２４１の基体Ｓ側となる面の四辺には、冷媒管２４１ｂがそれぞれ開口部２４１ａを囲むように配置されており、冷媒管２４１ｂには、冷媒を供給する冷媒供給手段が接続されている。

本実施形態において、冷媒管２４１ｂは、基体Ｓ側に対向するマスク２４１の面に接続固定されるとともに、開口部２４１ａの周縁において、対向する長辺に長い冷媒管２４１ｂが設けられ、また、開口部２４１ａの周縁において、対向する短辺に短い冷媒管２４１ｂがそれぞれ設けられている。
本実施形態におけるマスク２４１の面内位置において、冷媒管２４１ｂの配置は、図２，図４〜図９に示した第１実施形態と同様に設定することができる。

各第１側壁板部２４２の処理空間２１６に背向する側にはガス導入管２４２ｂ，２４２ｂが配管され、ガス導入管２４２ｂ，２４２ｂから第１側壁板部２４２，２４２に形成したガス孔２４２ａ，２４２ａを通して、各処理空間２１６内に（具体的には、後述のターゲット材に向けて）、流量制御された放電用のガスや反応ガスが導入できるようにしている。なお、ガス導入管２４２ｂ，２４２ｂの一端は、蓋体を貫通して後述の制御ボックス内のマスフローコントローラに接続されている。

各隔壁２０４を支持する蓋体は、他の台車としての第１台車で保持されている。第１台車は、床面に軸線方向に沿って設けたピット内に敷設したレール上に設置され、蓋体が真空チャンバ２０１の外壁面に当接してメインローラ２０２に対して隔壁２０４が位置決めされることで各隔壁２０４によって真空チャンバ２０１内に複数の処理空間２１６が画成される区画位置と、真空チャンバ２０１から隔壁２０４が取り出される、区画位置からメインローラ２０２の軸線方向一側に離間した、他の退避位置としての第１退避位置（図示せず）との間で進退自在である。

なお、床面をフラットに維持するため、ピット上面の幅は、作業者の足が入らない寸法、例えば、ＪＩＳＢ９７１８「機械類の安全性−危険区域に上肢及び下肢が到達することを防止するための安全距離」に記載されている、表７ー下肢による定形開口部を通過しての到達による３５ｍｍ以下として設計することで、想定される作業者にとって平面とみなせる作業空間を確保することができる。

また、第１退避位置と区画位置との間で第１台車を移動するとき、各隔壁２０４をガイドするために、真空チャンバ２０１の内面の所定位置には軸線方向にのびるガイド部材Ｇｍが複数設けられている（図１１参照）。そして、真空チャンバ２０１外の第１退避位置にてマスク板部（マスク）２４１や第１および第２の両側壁板部２４２，２４３のクリーニングや交換等のメンテナンスを行い得るようにしている。

第１台車上にはまた、第１制御ボックスが設置されている。第１制御ボックスには、ガス導入管２４２ｂ，２４２ｂを流れる放電用のガスや反応ガスの流量を制御するマスフローコントローラ、メインローラ２０２を回転駆動するモータを含む駆動機構、および、これらの部品の作動を制御する制御機器等が収納されている。

処理空間２１６を臨む真空チャンバ２０１の４つの外周壁面部分には他の取付開口部２１７が夫々設けられ、各取付開口部２１７を介して成膜ユニット２０６が着脱自在に夫々取り付けられる。

各成膜ユニット２０６は、同一の形態を有し、ここでは、図１２に示すように、図１１左上の外周壁面部分に取り付けられる成膜ユニット２０６ｂを例に説明する。

成膜ユニット２０６は、Ｏリング等の真空シール２６１ａを介して真空チャンバ２０１の外壁面に当接して取付開口部２１７を閉塞する支持体としての支持板２６１を備える。
これにより、支持板２６１を介して成膜ユニット２０６ｂ（２０６）を真空チャンバ２０１に取り付けると（即ち、取付開口部２１７を支持板２６１で閉塞すると）、支持板２６１と、マスク板部（マスク）２４１と、第１側壁板部２４２，２４２と、第２側壁板部２４３，２４３と、隔壁２０４の真空チャンバ２０１の軸方向他側面端部に設けられる図示しない第３側壁板部と、隔壁２０４の真空チャンバ２０１の軸方向一側端部に設けられる図示しない第４側壁板部とによって、真空チャンバ２０１内でメインローラ２０２の周囲に隔絶された４つの処理空間２１６がそれぞれ画成される。

真空チャンバ２０１の外壁面に正対する支持板２６１の一方の面（即ち、真空チャンバ２０１の外壁面に当接する支持板２６１の面）には、軸線方向に沿ってのびる２本のターゲットユニット２６２が設けられている。各ターゲットユニット２６２は、同一の形態を有し、筒状のバッキングチューブ２６２ａと、これに外挿した筒状のロータリーターゲット（ターゲット材）２６２ｂと、筒状のバッキングチューブ２６２ａ内側の軸線方向全長に延在する磁気回路２６２ｃと、を有する。
二本のバッキングチューブ２６２ａは、軸線方向に間隔を存して支持板２６１に立設した図示しない駆動ブロックと支持ブロックとの間にそれぞれ回転自在に支持されている。

ロータリーターゲット２６２ｂとしては、シート状の基体Ｓの表面に成膜する膜の組成に応じて適宜選択される。スパッタリング処理時に大気側に位置する支持板２６１の他方の面の中央部には排気口２６１ｂが開設され、排気口２６１ｂを臨むようにして例えばターボ分子ポンプからなる第２真空ポンプＰ３が直付けされている。

これにより、真空チャンバ２０１を真空排気する第１真空ポンプとは別に、互いに隔絶された処理空間２１６内を夫々独立して真空排気できるようになっている。この場合、各第２側壁板部２４３，２４３にはクライオコイル２４３ｃが内蔵され、ロータリーターゲット２６２ｂを冷却するとともに、クライオコイル２４３ｃが、第２真空ポンプＰ３と協働して処理空間２１６を真空排気できるようにしている。このように各第２側壁板部２４３，２４３にクライオコイル２４３ｃを内蔵しておけば、冷却効率を向上でき、さらに構成を簡素化でき、有利である。

また、ロータリーターゲット２６２ｂと支持板２６１との間には、断面略コ字状で軸線方向に長手の遮蔽板２６４が設けられ、クライオコイル２４３ｃを備える第２側壁板部２４３，２４３に対するプラズマからの輻射を防止すると共に、スパッタ粒子の付着を防止している。これにより、第２真空ポンプＰ３により処理空間２１６を真空引きすると、ロータリーターゲット２６２ｂとマスク板部（マスク）２４１との空間から、遮蔽板２６４と第２側壁板部２４３との隙間を通って第２真空ポンプＰ３へと等方に真空排気され、このとき、第２側壁板部２４３に設けたクライオコイル２４３ｃにより特に水分子が吸着され、処理空間２１６をより低い圧力まで真空排気できるようになる。

ここで、第２真空ポンプＰ３の背圧側から夫々のびる排気管（図示せず）は集合配管に接続され、この集合配管が、架台に設置した第１真空ポンプを構成するバックポンプに接続されている。なお、集合配管には、カップリングが設けられ、後述する第２台車を退避位置に移動させると、集合配管が分離され、集合配管の一方の部分が第２台車と共に移動するようになっている。

本実施形態では、成膜ユニット２０６のうち上下方向に位置する２個の成膜ユニット２０６ａ，２０６ｄおよび２０６ｂ，２０６ｃを夫々一組とし、各組の成膜ユニット２０６ａ，２０６ｄおよび２０６ｂ，２０６ｃが、２台の台車としての第２台車で夫々保持されている。各第２台車は、上記同様、床面に軸線方向に沿って設けたピットに敷設したレール上に夫々設置され、組をなす成膜ユニット２０６ａ，２０６ｄおよび２０６ｂ，２０６ｃが、支持板２６１で取付開口部２１７を閉塞可能な取付位置とこの取付位置からドラム２０２の軸線方向他方に離間した、退避位置としての第２退避位置との間で進退自在である。また、成膜ユニット２０６にはその姿勢を変更する姿勢変更手段２０７が夫々設けられている。

姿勢変更手段２０７は、真空チャンバ２０１の外壁面の所定位置に設けた軸線方向に長手のレール部材２１８に摺動自在に係合するスライダ２７１と、スライダ２７１に固定のアーム部２７２と、アーム部２７２に単一のヒンジ部２７３を介して連結されたエアーシリンダ２７４とを有する。姿勢変更手段２０７は、エアーシリンダ２７４の操作ロッド２７４ａが支持板２６１に回転自在に連結されている。

ここで、図１１に示すように、水平方向をＸ軸、鉛直方向をＺ軸、メインローラ２０２の回転中心を原点とするＸ−Ｚ平面において、Ｘ軸上に存する、上側の成膜ユニット２０６ａ，２０６ｂでは、第２台車の取付位置にて支持板２６１で取付開口部２１７を閉塞できる第１姿勢のとき、エアーシリンダ２７４の操作ロッド２７４ａが略Ｚ軸方向上方に伸びて支持板２６１に連結されるようにヒンジ部２７３の位置が設定されている。

そして、エアーシリンダ２７４により操作ロッド７４ａを縮めると、成膜ユニット６ａがヒンジ部２７３により時計方向、成膜ユニット２０６ｂがヒンジ部２７３により反時計方向に回転されて支持板２６１の一方の面が鉛直方向上側を向く（即ち、ターゲットユニット２６２が上側になる）第２姿勢に変更されて保持される。
この第２姿勢では、他の部品の干渉を受けずに第２台車が進退でき、また、床面から、成膜ユニット２０６ａ，２０６ｂのロータリーターゲット２６２ｂまでの高さ位置が、メインローラ２０２の回転中心までの高さ位置と同等になるようになっている。

他方、全体がＸ−Ｚ平面の第３及び第４の象限に存する、下側の成膜ユニット２０６ｃ，２０６ｄは、鉛直方向下側に位置する真空チャンバ２０１の傾斜面に形成した取付開口部２０１７に取り付けられているため、第２台車の取付位置にて支持板２６１で取付開口部２１７を閉塞できる第１姿勢から、支持板２６１の一方の面が鉛直方向上側を向く第２姿勢に変更しようとしても、成膜ユニット２０６ｃ，２０６ｄが、真空チャンバ２０１の壁面やその内部に存する隔壁２０４（例えば、第１側壁板部２４２，２４２等）に干渉して、第１姿勢から直接第２姿勢を取ることができず、これでは、第２台車の取付位置から第２退避位置に移動できない。

そこで、上記第１及び第２の各姿勢に加えて、成膜ユニット２０６ｃ，２０６ｄが真空チャンバ２０１から斜め下方に取り出されて、第２台車の進退を阻害しない第３姿勢を取れるように姿勢変更手段２０７が構成されている。即ち、第１姿勢のとき、エアーシリンダ２７４の操作ロッド２７４ａが略Ｘ軸方向内方に伸びて支持板２６１に連結されるようにヒンジ部２７３の位置が設定されている。そして、エアーシリンダ２７４により操作ロッド２７４ａを縮めると、第３象限に位置する成膜ユニット２６ｃがヒンジ部２７３により時計方向、第４象限に位置する成膜ユニット２６ｄがヒンジ部２７３により反時計方向に回転されて第３姿勢を取り、この状態で第２台車が進退される。

第２台車が第２退避位置に移動された後、エアーシリンダ２７４により操作ロッド２７４ａを第３姿勢より更に伸ばすと、第３象限に位置する成膜ユニット２６ｃがヒンジ部２７３により反時計方向、第４象限に位置する成膜ユニット２０６ｄがヒンジ部２７３により時計方向に回転され第２姿勢になる。この状態では、成膜ユニット２０６ｃ，２０６ｄのロータリーターゲット２６２ｂまでの高さ位置が、メインローラ２０２の回転中心までの高さ位置と同等になるようになっている。

また、第２台車にはまた第２制御ボックスが夫々設置され、第２制御ボックスには、ターゲット材６２ｂに対して電力投入するための電源や出力ケーブル、バッキングチューブ２６２ａ内に冷媒を循環させるためのチラーユニットやその水配管、エアーシリンダ２７４への気体供給管、クライオコイル２４３ｃへの冷媒の供給源や供給管等、および、これらの部品を制御する制御機器等が夫々収納されている。

本実施形態のスパッタリング方法においては、それぞれの成膜ユニット２０６において、冷媒供給手段からマスク２４１の冷媒管２４１ｂに冷媒が供給されて、マスク２４１を冷却する。
また隔壁２０４によって、開口部２４１ａ以外から基体Ｓへ到達する輻射熱を遮断することができる。

これにより、基体Ｓへの輻射熱を低減することで、熱負けの発生する原因を解消し、しわ等の変形が熱ダメージとして発生することを防止した状態で、スパッタ成膜をおこなうことが可能となる。さらに、成膜速度の向上を図り、高速で走査されるフィルムＳへのスパッタ成膜を可能とすることができる。

さらに、マスク２４１における温度変化を低減することができるため、成膜中に着膜したマスク２４１の熱膨張によって発生する膜剥がれを抑制することができ、これにより、成膜中におけるダスト発生を防止して、成膜品質を向上することができるという効果を奏することが可能となる。

なお、上記の各実施形態において、１つのメインローラに対してその周囲に設けるターゲット数、あるいは、成膜手段数は、成膜する膜の状態に対応して、１以上、任意の複数とすることができる。

以下、本発明にかかる実施例を説明する。

なお、本発明における具体例について説明する。
ここでは、図１，図２に示すように、マスク１５の開口部１５ａの周囲四辺に冷媒管１８を設けて、冷媒として冷却水を供給し、フィルムＳに銅Ｃｕ膜をスパッタリング成膜した。

以下にスパッタリングにおける諸元を示す。
Ｔ／Ｓ寸法；９０ｍｍ
Ａｒ流量；１０００ｓｃｃｍ
圧力；０．３８Ｐａ
投入パワー；３８ｋＷ
ターゲット数；２本
成膜する膜厚；４００ｎｍ
マスク供給水量；７Ｌ／ｍｉｎ

また、比較のため、マスク１５への冷却水供給をおこなわないでフィルムＳに銅Ｃｕ膜をスパッタリング成膜した。

上記のスパッタリング成膜において、成膜速度を測定した。
その結果、マスク１５への冷却水供給をおこなわない場合で熱負けの起きない成膜速度を１００とした場合に対し、マスク１５への冷却水供給をおこなった場合で熱負けの起きない成膜速度が１７０となり、成膜速度が向上していることがわかる。
これにより、同じ膜厚でスパッタリング成膜をおこなう場合に、フィルムの走査速度を増大することができる。

さらに、マスク１５における温度変化を低減することができるため、成膜中に着膜したマスク１５の熱膨張によって発生する膜剥がれを抑制することができ、これにより、成膜中におけるダスト発生を防止して、成膜品質を向上することができるという効果を奏することが可能となる。

本発明の活用例として、蒸着装置を挙げることができる。

１００，２００…スパッタリング装置
１０１…巻出室
１０３…成膜室
１０４…巻取室
Ｓ…可撓性基体（フィルム）
１１０…巻出手段
１１２…巻取手段
１１１，２０２（ＭＲ）…メインローラ（移動手段）
１１１ａ…温冷媒通路（温調手段）
ＳＰ…成膜手段
Ｐ１…排気手段
Ｐ２…導入手段
Ｐ３…排気手段
Ｇｒ…ガイドローラ
１０，２６２ｂ…ロータリーターゲット
２０６（２０６ａ〜２０６ｄ）…成膜ユニット
１１，２６２ａ…バッキングチューブ
１１ａ…プラズマ電源
１２，２６２ｃ…磁気回路
１３…シールド部材（ケース）
１３ｃ…クライオポンプ
Ｐ…プラズマ
１０ａ…冷媒供給手段
１８（１８ａ〜１８ｎ）１４ｂ，１３ｂ，２４１ｂ…冷媒管
１５，２４１…マスク（マスク板部）
１５ａ，１４ａ，１３ａ，２４１ａ…開口部
ＳＣｕ…スパッタ膜
１４…アノード

Claims (8)

1. 長手方向に移動する可撓性基体に成膜するスパッタリング装置であって、
   前記基体の被成膜面をなす一面に対向して設けられたターゲットと、
   スパッタ時に前記ターゲットにエロージョン部を形成可能な磁気回路と、
   前記基体における被成膜領域の近傍に配置されて前記被成膜領域を規定する開口部を有するとともに前記被成膜領域の全周を覆う板状のマスクと、
   を有し、
   前記マスクにおいて前記開口部には、前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記マスクから前記基体への輻射熱を低減する冷却手段が、前記開口部を囲むように前記基体側の面に配置されることを特徴とするスパッタリング装置。
2. 前記マスクと前記ターゲットとの間には、前記マスクにおける前記開口部に対応する開口部を有する板状のアノードが設けられ、
   前記アノードにおいて前記開口部には、前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記アノードから前記基体への輻射熱を低減する冷却手段が、前記開口部を囲むように前記基体側の面に配置されることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
3. 前記ターゲットには、前記ターゲットの前記基体側近傍に配置されて前記被成膜領域への成膜粒子の進行方向を規定する開口部を有するケースが設けられ、
   前記ケースには前記マスクにおける前記開口部に対応する開口部が設けられ、
   前記ケースにおいて前記開口部には、前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記ケースから前記基体への輻射熱を低減する冷却手段が、前記開口部を囲むように前記基体側の面に配置され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装置。
4. 前記冷却手段が、前記開口部まわりに延在する冷媒管とされ、
   前記冷媒管に冷媒を供給する冷媒供給手段が設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のスパッタリング装置。
5. 前記基体を長手方向に移動する手段として、前記基体の進行方向と直交する前記幅方向の回転軸線を有するドラム状とされその周囲の円筒外側面に前記基体を引張した状態で巻き掛けられるメインローラを有し、
   前記メインローラには、その内側位置にスパッタ時における前記基体の温度を調節する温調手段が設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のスパッタリング装置。
6. 前記ターゲットが、前記基体の進行方向に直交する前記幅方向と略並行な回転軸線を有するロータリーターゲットとされるか、または、前記幅方向と略並行な揺動方向を有する平板状ターゲットとされて、
   前記ターゲットの前記基体と反対側位置には、前記ターゲットを冷却する冷却手段が設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載のスパッタリング装置。
7. 長手方向に移動する可撓性基体に成膜するスパッタリング方法であって、
   前記基体の被成膜面をなす一面に対向するターゲットに電力を供給するとともに、磁気回路により前記ターゲットにエロージョン部を形成してプラズマを発生させ、
   前記基体における被成膜領域の近傍全周に配置されて開口部を有する板状のマスクによってこの被成膜領域周辺を覆うことで前記ターゲットからの成膜粒子が前記基体の到達領域に到達する前記被成膜領域を規定するとともに、
   前記基体の進行方向と該進行方向に直交する幅方向となる四方向に延在して前記開口部を囲むように前記マスクにおける前記基体側の面に配置された冷却手段によって、
   スパッタ時に、前記マスクから前記基体への輻射熱を低減することを特徴とするスパッタリング方法。
8. 前記冷却手段が、前記開口部まわりに延在する冷媒管とされて、冷媒供給手段によって前記冷媒管に冷媒を供給することを特徴とする請求項７記載のスパッタリング方法。

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