JP2008106311A - コーティング装置及びコーティング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多孔質材などの多孔質材に被膜をコーティングする場合であっても、簡易的に被膜のコンタミネーションの付着を低減することができるコーティング装置を提供する。
【解決手段】多孔質材ＰＷの処理表面にターゲットＴを対向して配置し、少なくとも多孔質材ＰＷを印加してターゲットＴの粒子を多孔質材ＰＷの処理表面にコーティングするためのコーティング装置１であって、コーティング装置１は、多孔質材ＰＷを介してターゲットＴと対向する位置に少なくともイオン及び前記粒子の通過を遮蔽する遮蔽部材１５を備えており、該遮蔽部材は接地されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理材の表面に、スパッタリングなどの物理気相成長法（ＰＶＤ）により、表面をコーティングするコーティング装置及びコーティング方法に係り、特に、被処理材が多孔質材である場合に、多孔質材の両面をコーティングするに好適なコーティング装置及びコーティング方法に関する。

従来から、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの物理気相成長法（ＰＶＤ）と呼ばれる方法で、硬質炭素などの被膜を被処理材の表面にコーティングすることがある。このようなコーティングに用いられる装置の一例として、図１０に示すようなスパッタリング装置７０がある。スパッタリング装置７０を用いてコーティングを行う場合には、まず、被覆材料（ターゲット）Ｔに対向するように保持台５０の上に被処理材Ｗを保持する。次に、ターゲットＴと保持台５０との間にスパッタ電源５１からのスパッタ電圧を作用させてアルゴンイオンを含むプラズマ空間ＰＳを生成し、アルゴンイオンをターゲットＴに衝突させる。この結果、ターゲットＴのスパッタ粒子が生成される。そして、該スパッタ粒子にバイアス電源５２からのバイアス電圧を作用させることにより、被処理材Ｗの表面に向って（図の白抜き矢印の方向に）スパッタ粒子を移動させる。そして、スパッタ粒子を被処理材Ｗの表面に堆積させて、被処理材Ｗの表面のコーティング（被覆処理）を行う。該コーティングを行う際に、アルゴンイオンが、ターゲットＴだけでなく、被処理材Ｗ及び保持台５０に向い、保持台５０の表面に衝突して保持台５０のスパッタ粒子が生成され、該スパッタ粒子がコンタミネーションとなって被処理材Ｗに付着することがある。このようなスパッタ粒子の付着の結果、被処理材Ｗの表面が汚染され、所望の被膜特性を得られないことがあった。

このように、被処理材Ｗの表面がコンタミネーション（被処理材Ｗ以外の材料）により汚染される現象を回避するために、例えば、被処理材Ｗを保持する保持台等の表面に、被処理材の表面処理を行う元素と同じ元素からなる被膜層を被覆したコーティング装置が提案されている。該コーティング装置によれば、たとえイオンが保持台に衝突してスパッタ粒子となりこれが基板に付着したとしても、前記スパッタ粒子は、基板の表面処理を行う元素と同元素であるので、基板表面は汚染されることはない（特許文献１参照）。

特開平０９−２４１８２４号公報

しかし、近年、コーティングを行う被処理材は多様化しており、例えば、被処理材が空孔率の高い被処理材（たとえば多孔質材）である場合には、図１１（ａ）に示すように、コーティング時におけるアルゴンイオンが、多孔質材ＰＷを通過して、多孔質材ＰＷに接触した保持台５０の表面に衝突することがある。この衝突の結果、保持台５０の一部がスパッタ粒子（コンタミネーション）ｐとなって、保持台５０の表面に接触した多孔質材ＰＷの非処理面及び成膜中の被膜に付着することがある。

特に、多孔質材ＰＷの両面にコーティングを行う場合には、まず、図１１（ａ）に示すように、多孔質材ＰＷの一方の面をコーティングし、被膜ｆ１を形成する。次に図１１（ｂ）に示すように、多孔質材ＰＷを反転させて、コーティングした面（一方の面）を保持台５０に接触させて他方の面をコーティングし、被膜ｆ２を形成する。しかし、他方の面をコーティングする場合には、すでにコーティングした一方の面の被膜ｆ１が保持台５０に接触しているため、被膜ｆ１の表面にスパッタ粒子ｐが付着されることとなり、被膜特性を著しく悪化させることがある。

そして、特許文献１に記載のコーティング装置を用いた場合には、被膜層をターゲットと同じ材質にするので、被膜の汚染は低減することができるが、コーティングされるターゲットの材料にあわせた被膜層を準備せねばならず、製造工程も増え、製造コストが高くなってしまう。また、被処理材の被膜を、厚さ方向に成分を変化させる場合には、成分変化にあわせて、保持台に被膜層を設けなければならず、このような被膜の形成は難しい。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは多孔質材などの被処理材に被膜をコーティングする場合であっても、簡易的に被膜へのコンタミネーションの付着を低減し、被覆材料の成分に近い純度の高い被膜を安価に形成することができるコーティング装置及びコーティング方法を提供することにある。

前記課題を解決すべく、本発明に係るコーティング装置は、被処理材の処理表面に被覆材料を対向して配置し、少なくとも前記被処理材に電圧を印加して前記被覆材料の粒子を前記被処理材の処理表面にコーティングするためのコーティング装置であって、該コーティング装置は、前記被処理材を介して前記被覆材料と対向する位置に少なくともイオン及び前記粒子の通過を遮蔽する遮蔽部材を備えており、該遮蔽部材は接地されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記遮蔽部材は、前記被処理材を挟んで前記被覆材料が配置される側と反対側における前記被処理材の非処理面（裏面）と向かい合う位置に配設され、かつ、遮蔽部材を接地することにより、遮蔽部材に衝突するイオンのエネルギが低くなり、遮蔽部材に起因するスパッタ粒子が生成され難くなる。この結果、被処理材の非処理面（裏面）のコンタミネーションの付着を低減することができる。また、遮蔽部材を接地したことにより、遮蔽部材と被処理材との間にホロカソード放電などの放電が発生し難く、該放電が起因となる遮蔽部材のスパッタ粒子の発生も低減することができる。

さらに別の態様として、本発明に係るコーティング装置は、被処理材の処理表面に被覆材料を対向して配置し、少なくとも前記被処理材に電圧を印加して前記被覆材料の粒子を前記被処理材の処理表面にコーティングするためのコーティング装置であって、該コーティング装置は、前記被処理材を介して前記被覆材料と対向する位置に少なくともイオン及び前記粒子の通過を遮蔽する遮蔽部材を備えており、該遮蔽部材は不導体材料からなることを特徴とする。

本発明によれば、遮蔽部材に不導体材料を用いることにより、この不導体材料にイオンが衝突したとしてもスパッタ粒子が生成され難く、被処理材の非処理面（裏面）のコンタミネーションの付着を低減することができる。また、上述したように、遮蔽部材と被処理材との間にホロカソード放電などの放電が発生し難く、該放電が起因となる遮蔽部材のスパッタ粒子の発生も低減することができる。

本発明でいう「コーティング装置」とは、例えば、真空蒸着、スパッタリング、またはイオンプレーティングなどを利用して被処理材のコーティングを行うことが可能な装置が挙げられ、被処理材の表面に粒子を付着させて被膜を形成することができるのであれば、特に限定されるものではない。

また、本発明でいう「不導体材料」とは、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）のようなフッ素系樹脂，アクリル樹脂などの絶縁性樹脂、又は例えば酸化アルミニウムなどのセラミックスなどが挙げられ、いわゆる電気的に絶縁可能な材料であれば特に限定されるものではない。

前記遮蔽部材に不導体材料を用いた場合に、前記遮蔽部材は接地されていることが好ましい。前記構成にすることにより、被処理材に電圧を印加したときの遮蔽部材の誘電効果を抑制することができるので、遮蔽部材に衝突するイオンの全エネルギが低下し、遮蔽部材が起因となるスパッタ粒子が生成され難くなる。

本発明に係るコーティング装置は、被処理材を保持するための保持台をさらに備えており、該保持台には、被処理材と接触する面に開口部が形成されていることがより好ましい。

本発明によれば、保持台に開口部を形成することにより、例えば被覆材料の粒子の生成時に用いるイオンが貫通するような多孔質材であっても、このイオンは開口部を通過するので、イオンの衝突によって保持台の一部がスパッタ粒子となり被処理材の非処理面（裏面）に付着することを低減することができる。特に、被処理材の両面のコーティングを行う場合には、この粒子が被膜に付着及び混入されることがほとんど無いので、被処理材に被覆材料に近い純度の高い被膜を形成することが可能となる。

本発明に係るコーティング装置は、前記開口部が、前記被処理材の前記処理表面の面積よりも大きい面積の開口であり、前記開口部には、前記被処理材の周縁の少なくとも一部を保持する保持部材が設けられていることがより好ましい。

ここで、本発明でいう「保持部材」とは、例えば、被処理材を把持するクリップ機構、被処理材をねじにより固定するねじ止め機構、被処理材を挟持するクランプ機構など、前記被処理材の周縁の少なくとも一部を保持台に保持することができるものであれば特に限定されるものではない。

本発明によれば、前記被処理材の前記処理表面の面積よりも大きい面積となる開口部を形成したことにより、保持台と遮蔽部材とにより形成される空間に放電が発生したとしても、該放電の発生箇所は、被処理材から離れているので、該放電によりコンタミネーションとなるスパッタ粒子が発生したとしても、該スパッタ粒子は被処理材の裏面に付着し難い。

なお、遮蔽部材は、被処理材と所定の間隔をあけて配設されていることが好ましく、イオンの衝突によって生成された遮蔽部材の粒子が、前記被処理材の裏面に付着することが回避可能な位置に、配設されていることがより好ましい。

ここで、前記「イオンの衝突によって生成された遮蔽部材の粒子」とは、上述したように、コーティング時に用いられるイオンの一部が、遮蔽部材に衝突することにより生成された遮蔽部材の材料成分からなるスパッタ粒子のことであり、さらに、該粒子が「前記被処理材に付着することが回避可能な位置」とは、被処理材を挟んで被覆材料が配置される側と反対側から（被覆材料の粒子の進行方向と反対方向から）、前記スパッタ粒子が被処理材の非処理面に付着しないような位置であり、このような位置は、実際のコーティング条件に合わせた実験を行うことにより特定することができる。このようにして、遮蔽部材の一部が、反対側から被処理材の非処理面にスパッタ粒子として付着することをさらに低減することができる。

さらに、コーティング装置の一態様として、前記保持台は中空の多角柱状の本体を備え、前記開口部は前記本体の各側面に形成されており、前記遮蔽部材は、前記多角柱状の本体の中空内部において、前記多角柱の本体の軸芯から各頂点に向かって延在していることが好ましい。このような多角柱状の本体の各側面に開口部を設けることにより、一度に複数の被処理材のコーティングを行うことができる。さらに、前記遮蔽部材が、前記多角柱状の本体の中空内部において、前記多角柱の本体の軸芯から各頂点に向かって延在しているので、コーティング時に、被処理材を貫通して開口部を通過した粒子が、他の多角柱状の本体の側面に保持された被処理材に付着することを防止することができる。

なお、本発明にいう「多角柱状」とは、例えば、三角柱状、四角柱状などが挙げられ、本体の各側面に被処理材を保持することができるのであれば、特に限定されるものではない。

さらに、本発明に係るコーティング装置の保持台は、前記多角柱の本体の軸芯を回転軸として回転自在に構成されていることが好ましい。このように構成することにより、多角柱の本体の各側面に保持した各被処理材の処理表面を同時にコーティングすることが可能となる。

本発明に係るコーティング装置の遮蔽部材が導体材料からなり、かつ、接地されている場合には、遮蔽部材と多角柱状の本体とは非接触であることが好ましいが、遮蔽部材と多角柱状の本体とを接触させる場合には、前記遮蔽部材が前記多角柱状の本体と接する前記遮蔽部材の少なくとも縁部は、不導体材料により形成されていることが好ましい。

本発明によれば、多角柱状の本体と遮蔽部材とを電気的に絶縁することができるので、スパッタリングによりコーティングを行う場合には、保持台に適切にバイアス電圧を作用させること可能となる。また、多角柱状の本体と遮蔽部材が一体構造になるので、多角柱状の本体の軸芯を回転軸として、容易に多角柱状の本体と遮蔽部材とを回転させることもできる。

別の態様としては、本発明に係るコーティング装置は、前記被処理材の一方の面に対向するように被覆材料を配置し、他方の面に対向するように遮蔽部材を配置した第一のコーティング部と、前記被処理材の前記他方の面に対向するように被覆材料を配置し、前記一方の面に対向するように遮蔽部材を配置した第二のコーティング部と、前記第一及び第二のコーティング部の被覆材料と前記遮蔽部材と間に、前記被処理材を搬送するための搬送装置と、をさらに備えることがより好ましい。このように、第一のコーティング部と第二のコーティング部を設けることにより、連続して被処理材の表面をコーティングすることができる。

また、本発明に係るコーティング装置は、前記搬送装置に上述した保持台を備えることがより好ましい。

さらに、前記に示したコーティング装置を用いて、前記被処理材としての多孔質材の両面のコーティングを行うより好ましい方法としては、前記被覆材料と遮蔽部材との間に、前記多孔質材を配置する工程と、前記多孔質材を回転させながら前記配置した多孔質材の前記両面に前記被覆材料の粒子をコーティングする工程と、を少なくとも含むことが好ましい。

本発明に係るコーティング方法によれば、コーティングされた被膜への被覆材料以外のコンタミネーションの付着を抑制することができ、両面ともに純度の高い被膜を被処理材にコーティングすることができる。さらに多孔質材の両面を同時にコーティングすることができ、作業効率を向上することが可能となる。

また、別の態様としては、前記被処理材としての多孔質材の両面をコーティングするための方法であって、該コーティング方法は、前記多孔質材の一方の面が被覆材料に対向しかつ他方の面が遮蔽部材に対向する位置に、前記多孔質材を配置する工程と、該配置した多孔質材の一方の面に前記被覆材料の粒子をコーティングする工程と、多孔質材の他方の面が被覆材料に対向しかつ前記被覆された一方の面が遮蔽部材に対向する位置に、前記多孔質材を配置する工程と、該配置した多孔質材の前記他方の面に前記被覆材料の粒子をコーティングする工程と、を少なくとも含むことがより好ましい。

本発明に係るコーティング方法によれば、コーティングされた被膜への被覆材料以外のコンタミネーションの付着を抑制することができる。

本発明に係るコーティング装置及びコーティング方法によれば、多孔質材などの被処理材に被膜をコーティングする場合であっても、簡易的に被膜へのコンタミネーションの付着を低減することができる。また、被処理材の両面にコーティングを行う場合には、両面に形成された被膜が同質に近く、共に純度の高い被膜を形成することができる。

以下の本発明に係る物理気相成長法（ＰＶＤ）よるコーティング装置の一例としてのスパッタリング装置のいくつかの実施形態を図面に基づき説明する。

図１は、第一実施形態に係る被覆材料をコーティングするに好適なスパッタリング装置の模式図であり、（ａ）は、スパッタリング装置の保持台の斜視図、（ｂ）は（ａ）の上面図を示している。

なお、本実施形態に係るスパッタリング装置は、先に示したスパッタリング装置７０（図１０参照）とは保持台の構成のみが相違するので、スパッタリング装置に配置された被覆材料（ターゲット（図示せず））の粒子の移動方向のみを白抜き矢印で示し（図１（ｂ）参照）、詳細な説明は省略する。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、スパッタリング装置１は、被覆材料としての多孔質材ＰＷの処理表面にターゲットＴを対向して配置し、後述する円板状の本体１１を介して多孔質材ＰＷにバイアス電源５２により間接的に電圧を印加して、ターゲットの粒子を多孔質材ＰＷの処理表面にコーティングする装置である。スパッタリング装置１は、多孔質材ＰＷを保持する保持台１０を備えており、保持台１０は、円板状の本体１１と、本体１１の側方に配置されたターゲット（被覆材料）のスパッタ粒子及びスパッタ粒子の生成時に利用するアルゴンイオンの通過を遮蔽する遮蔽部材１５とを備えている。

円板状の本体１１は、円周方向に沿って等間隔に３つの多孔質材ＰＷが保持可能な３つの保持部材１３を備えている。また、円板状の本体１１は、円板状の本体１１の軸芯を回転軸１１ａとして円板状の本体１１を回転させると共に、回転軸１１ａに平行でありかつ保持部材１３に保持された多孔質材ＰＷの中心軸を回転軸１３ａとして多孔質材ＰＷを回転させるように構成されている。なお、保持部材１３は、図１では詳細に示されていないが、多孔質材ＰＷの周縁の一部を把持するクリップ機構を備えている。円板状の本体１１及び３つの保持部材１３のこのような回転は、例えば、円板状の本体１１に連結され電動機の回転運動にあわせて回転するサンギア（図示せず）と、各保持部材１３に連結されサンギアの回転にあわせてサンギアの周りを回転する３つの遊星ギア（図示せず）と、を備えた遊星歯車装置を、円板状の本体１１の内部に設けることにより達成することができる。また、各保持部材１３は、保持した多孔質部材ＰＷに電圧を印加できるように、バイアス電源５２に接続されている。

遮蔽部材１５は、例えばステンレス鋼などの導体材料からなり、図１（ｂ）に示すように、コーティング時に多孔質材ＰＷを介してターゲットＴと対向する位置に配設されている。具体的には、遮蔽部材１５は、各保持部材１３に保持された多孔質材ＰＷを仕切るように、円板状の本体１１の円板の軸芯（回転軸１１ａ）から等しい角度をもって円板状の本体１１の周縁１１ｂに向かって（具体的には１２０度の角度をもって３方向に）延出している。また、遮蔽部材１５は接地されており、遮蔽部材１５と円板状の本体１１との間は、保持部材１３に接続されたバイアス電源５２の電流が遮蔽部材１５に流れないように電気的に絶縁されている。

このように構成されたスパッタリング装置１を用いた多孔質材ＰＷの処理表面のコーティング方法を以下に示す。まず、円板状の本体１１の各保持部材１３に多孔質材ＰＷを配置する。次に、円板状の本体１１の軸芯を回転軸１１ａとして円板状の本体１１を回転させると共に、保持部材１３に保持された多孔質材ＰＷの中心軸を回転軸１３ａとして各多孔質材ＰＷを回転させる。そして、ターゲットＴにイオンを衝突させて得られたターゲットの粒子を、図中白抜き矢印の方向から、多孔質材ＰＷの処理表面にコーティングする。

このように、円板の軸芯を回転軸１１ａとして円板状の本体１１を回転させることにより、３つの多孔質材ＰＷを同時にコティングすることができる。また、保持部材１３に保持された多孔質材ＰＷの中心軸を回転軸１３ａとして多孔質材ＰＷを回転させることにより、多孔質材ＰＷの両面にターゲットの粒子を同時にコーティングすることができる。

さらに、遮蔽部材１５は、コーティング時に、多孔質材ＰＷを挟んでターゲットＴが配置される側と反対側に配設されることになるので、エネルギの高いターゲットＴの粒子を多孔質材に付着させることができる。さらには、遮蔽部材１５を接地することにより、遮蔽部材１５に衝突するイオンの全エネルギが低下し、遮蔽部材１５が起因となるスパッタ粒子が生成され難い。この結果、多孔質材ＰＷのコンタミネーションの付着を低減することができる。また、遮蔽部材１５を接地したことにより、多孔質材と遮蔽部材１５の間にホロカソード放電などの放電は発生し難く、該放電によるコンタミネーションとなるスパッタ粒子の発生も低減することができる。

なお、本実施形態では、この遮蔽部材１５は、導体材料からなるが、この材料を四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、またはセラミックスのような不導体材料を用いた場合には、不導体材料にイオンが衝突したとしてもスパッタ粒子が生成され難いので、ホロカソード放電が発生し難いのでより好適である。

図２は、多孔質材にスパッタリングを行うに好適な第二実施形態に係るスパッタリング装置の保持台を模式的に示した図であり、（ａ）は、保持台の斜視図であり、（ｂ）はスパッタリング装置の上面図、（ｃ）はスパッタリング装置の側面図である。なお、本実施形態に係るスパッタリング装置は、第一実施形態に係るスパッタリング装置の保持台及び遮蔽部材が相違するので、被覆材料（ターゲット）の粒子の移動方向のみを白抜き矢印で示し（図２（ｂ），（ｃ）参照）、第一実施形態と類似する構成については詳細な説明は省略する。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係るスパッタリング装置２の保持台２０は、導電性の中空の四角柱状の本体２１を備え、該本体２１は、多孔質材ＰＷの表面をコーティング時に、多孔質材ＰＷの処理面がスパッタリング装置２に配置されたターゲットＴに対向するように配置されている。（図２（ｂ）（ｃ）参照）。さらに、四角柱状の本体２１は、間接的に多孔質材ＰＷに電圧を印加可能なようにバイアス電源５２に接続されている。

また、この本体２１のうち多孔質材ＰＷが保持される面、すなわち本体２１の各側面には、開口部２２が形成されている。開口部２２は、多孔質材ＰＷの処理表面の面積よりも大きい面積の開口（側面肉抜き部）が形成されており、該開口部２２には、多孔質材ＰＷの少なくとも周縁の一部（上下の縁部）を保持する保持部材２３が設けられている。また、図２（ｃ）に示すように、四角柱状の本体２１は、下端において四角柱の本体の軸芯を回転軸２１ａとして回転可能なように、装置枠体２０ａの下方に配置された回転機２４に接続されている。なお、保持部材２３は、図２では詳細に示されていないが、多孔質材ＰＷの周縁の一部を把持するクリップ機構を備えている。

遮蔽部材２５は、ステンレス鋼からなり、回転機２６を介して装置枠体２０ａ内に吊り下げられており、上端において回転軸２１ａを中心として回転可能なように、装置枠体２０ａの上方に配置された回転機２６に接続されている。

また、遮蔽部材２５は、前記四角柱状の本体２１の内部の中空空間を、各側面に形成された開口部２２を含む空間ごとに区画するように、四角柱状の本体２１の中空内部において、軸芯２１ａから四角柱の各頂点に向かって延在している。このように構成することにより、遮蔽部材２５は、コーティング時に多孔質材ＰＷを介してターゲットＴと対向する位置に配置されることになる。

また、遮蔽部材２５は上端において接地されており、遮蔽部材２５の各頂点に向かう端部の縁部２５ａは、本体２１と所定の間隔をあけて本体２１と非接触状態となっている。このように非接触状態を保つことにより、遮蔽部材２５と本体２１との間は、本体１２に接続されたバイアス電源５２の電流が遮蔽部材２５に流れないように電気的に絶縁されることなる。

なお、中空の四角柱状の本体２１の内部は、遮蔽部材２５を配設した際に、開口部２２を通過するイオンの衝突によって生成される可能性のある遮蔽部材２５の粒子が、多孔質材ＰＷに付着することが回避可能となるような寸法であり、この寸法は、実際にコーティングを行う諸条件及び装置の大きさに合わせて決定される。

このように構成されたスパッタリング装置２を用いた多孔質材ＰＷの処理表面のコーティング方法を以下に示す。まず、コーティング時に、多孔質材ＰＷの一方の面（処理面）がターゲットに対向しかつ他方の面（非処理面）が遮蔽部材２５に対向する位置に、多孔質材を配置する。具体的には、四角柱状の本体２１の各側面の保持部材２３に多孔質材ＰＷを配置する。次に、回転機２４，２６を用いて、本体２１と遮蔽部材２５とを回転させる。この際、回転機２４と回転機２６を、本体２１と遮蔽部材２５とが接触しないように、同じ回転速度で回転させる。そして、ターゲットＴにイオンを衝突させて得られたターゲットＴの粒子を、図中矢印の方向から、多孔質材ＰＷの処理表面にコーティングする。このようにして、各側面に保持された多孔質材ＰＷの処理面に、ターゲット（図示せず）にイオンを衝突させて得られた粒子を、図中矢印の方向から、同時にコーティングすることができる。

さらに、多孔質材ＰＷを反転させて、コーティング時に、未処理面（他方の面）がターゲットに対向しかつ、被覆された面（一方の面）が遮蔽部材２５に対向する位置に多孔質材ＰＷを配置し、上述したと同じようにして、配置した多孔質材の未処理面にターゲットの粒子をコーティングする。

このように、遮蔽部材２５は、コーティング時に、多孔質材ＰＷを挟んでターゲットが配置される側と反対側に配設されることになり、さらには、遮蔽部材２５を接地しているので、図３に示すように、遮蔽部材２５に衝突するイオンの全エネルギが低下するので、遮蔽部材１５に起因するスパッタ粒子が生成され難くなる。この結果、多孔質材ＰＷの非処理面（裏面）へのコンタミネーションの付着を低減することができる。また、遮蔽部材２５を接地したことにより、本体２１と遮蔽部材２５により形成される本体２１の内部空間にホロカソード放電などの放電は発生し難く、該放電によるコンタミネーションとなるスパッタ粒子の発生も低減することができる。

さらに、図４に示すように、本体２１の各側面に、多孔質材ＰＷの処理表面の面積よりも大きい面積となる開口部（側面肉抜き部）２２を形成したことにより、本体２１と遮蔽部材２５とにより形成される空間に仮に放電が発生したとしても、該放電の発生箇所は多孔質材から離れているので、該放電によりコンタミネーションとなるスパッタ粒子が発生したとしても、多孔質材ＰＷの裏面に前記スパッタ粒子は付着し難い。

また、本実施形態では、遮蔽部材２５は導体材料からなるが、この材料を四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）のような不導体材料を用いた場合には、不導体材料にイオンが衝突したとしてもスパッタ粒子が生成され難く、また、ホロカソード放電が発生し難いのでより好適である。

また、本実施形態では、多孔質材ＰＷの処理表面の面積よりも大きい面積となる開口部（側面肉抜き部）２２を形成したが、遮蔽部材２５を接地することにより、または遮蔽部材を不導体材料により形成することにより、遮蔽部材２５のスパッタ粒子が殆ど発生しない場合には、開口部の大きさは、多孔質材ＰＷの処理表面の面積と同程度であってもよい。

また、本実施形態では、遮蔽部材と四角柱状の本体とは非接触状態にしたが、図５に示すように、遮蔽部材２８と四角柱状の本体２１とを接触状態させる場合には、四角柱状の本体２１と接する遮蔽部材２８の縁部２８ａが、不導体材料により形成されていてもよい。

このように構成することにより、四角柱状の本体２１と遮蔽部材２８とを電気的に絶縁することができるので、スパッタリングによりコーティングを行う場合には、本体２１に適切にバイアス電圧を作用させること可能となる。また、四角柱状の本体２１と遮蔽部材２８が一体構造となるので、１つの回転機のみで四角柱状の本体２１と遮蔽部材２８とを、四角柱状の本体の軸芯を回転軸２１ａとして回転させることもできる。

図６は、多孔質材にスパッタリングを行うに好適な第三実施形態に係るスパッタリング装置を模式的に示した図であり、（ａ）はスパッタリング装置３の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

本実施形態に係るスパッタリング装置３が第二実施形態と主に相違する点は、第一のコーティング部３０Ａ、第二のコーティング部３０Ｂ、及び保持台３１に多孔質材ＰＷを搬送する搬送装置３１ａを備えている点であり、スパッタリング装置３に配置された被覆材料（ターゲット（図示せず））の粒子の移動方向のみを白抜き矢印で示し、他の実施形態と類似する構成については詳細な説明は省略する。

第一のコーティング部３０Ａは、多孔質材ＰＷの一方の面に対向するようにターゲットＴＡを配置し、他方の面に対向するように遮蔽部材３５Ａが配置されている。また、第二のコーティング部３０Ｂは、多孔質材ＰＷの他方の面に対向するようにターゲットＴＢを配置し、一方の面に対向するように遮蔽部材３５Ｂを配置している。

さらに、保持台３１は、ターゲットＴＡ，ＴＢと遮蔽部材３５Ａ，３５Ｂとの間に配置されており、保持台３１には搬送装置３１ａが備えられている。搬送装置３１ａは、第一のコーティング部３０Ａの被覆材料ＴＡと遮蔽部材３５Ａと間に多孔質材ＰＷを搬送し、さらに、第二のコーティング部３０Ｂの被覆材料ＴＢと遮蔽部材３５Ｂと間に、第一のコーティング部３０Ａで処理した多孔質材ＰＷを搬送することができるように構成されている。なお、保持台３１は、多孔質材ＰＷの処理表面の面積よりも大きい面積の開口部３２が形成されており、多孔質材ＰＷの周縁の一部を保持する保持部材３３を有しており、第二実施形態で示した保持台の本体の１つの側面の構成と同じ構成であるので詳細な説明は省略する。このように、第一のコーティング部３０Ａと第二のコーティング部３０Ｂをスパッタリング装置３に設けることにより、連続して多孔質材の表面をコーティングすることができる。

本発明に係る実施形態を以下に実施例により説明する。

（実施例１）
前記第一実施形態に係るスパッタリング装置（図１参照）を用いて多孔質材の表面のコーティングを行った。具体的には、まず、スラリ発泡法により気孔率約８０％、サイズ３００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのチタン粉末の焼結体からなる多孔質材を製作した。次に、該多孔質材の３００ｍｍ×２００ｍｍの両面（第一面及び第二面）のコーティングを行った。具体的には、本体の中心軸から半径方向に１５０ｍｍ離れた位置に３つの多孔質材を保持し、本体を５ｒｐｍで回転させると共に、各多孔質材自体を９．７ｒｐｍで回転させた。そして、ターゲットと多孔質材との間にアルゴンガスを流すと共に圧力を０．４ＭＰａ、バイアス電圧５０Ｖをとして、このアルゴンガスをイオン化してターゲットに衝突させて生成されたターゲットのスパッタ粒子を、多孔質材の両面にコーティングした。

＜導電性評価＞
第一面と第二面のコーティングした被膜ｆ１，ｆ２の接触抵抗を、図７に示すような装置を用いて測定した。具体的には、この被膜ｆ１，ｆ２を被覆処理した多孔質材ＰＷを２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさに切り出した。そして、この切り出したテストピースの被膜ｆ１と導体板４１との間にカーボンペーパ４５を介在させ、このテストピースを導体板４１、４２の間に挟みこみ、１ＭＰａの荷重で加圧した。さらに、この加圧状態を保持しながら、電源４３に接続したスイッチ４６を操作して、導体板４１と導体板４２の間に電流を１Ａ流し、この導体板４１，４２間の電圧を電圧計４４で測定し、この測定した電圧値に基づいて、カーボンペーパ４５に接触した側の被膜ｆ１の接触抵抗を測定した。さらに、この多孔質材ＰＷを反転させて、同様の方法によって被膜ｆ２の接触抵抗も測定した。これらの結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１と同じようにして多孔質材の表面のコーティングを行った。実施例２と相違する点は、図８に示すように遮蔽部材を設けなかった点である。そして、実施例１と同じような条件にして、コーティングを行い、コーティングを行った多孔質材の両面の導電性評価を行った。この結果を表１に示す。

（結果１）
実施例１の両面の接触抵抗の値はほぼ同じであり、比較例１の両面の接触抵抗の値も略同じであった。また、比較例１に比べ実施例１の方が接触抵抗の値が小さく良好であった。

（考察１）
結果１に示すように、比較例１に比べ実施例１の多孔質材の接触抵抗の方が小さい理由としては、実施例１に係るスパッタリング装置は、接地させた遮蔽部材を設けたことに起因していると考えられる。具体的には、比較例１の場合には、遮蔽部材を設けていないので、例えば装置枠体の内部において、アルゴンイオンが衝突して発生するスパッタ粒子（コンタミネーション）が表面に付着したものと考えられる。一方、実施例１の多孔質材の場合には、図８に示すように、遮蔽部材は接地されているので、遮蔽部材に衝突するアルゴンイオンの全エネルギは低下し、多孔質材の表面にスパッタ粒子（コンタミネーション）の発生が殆どないからであると考えられる。

さらに、図８（ｂ）に示すように、比較例１に係るスパッタリング装置は、遮蔽部材を設けなかったため、スパッタ粒子は、３つの多孔質材ＰＷに付着することになり、３つの多孔質材ＰＷのうちターゲットＴから最も遠い位置ある多孔質材には、エネルギの高いスパッタ粒子を多孔質材ＰＷの表面に付着させることができないので、被膜の密着性が、実施例１のものに比べて低いと考えられる。

（実施例２）
前記第二実施形態に係るスパッタリング装置（図２参照）を用いて多孔質材の表面のコーティングを行った。まず、実施例１と同じ多孔質材を準備した。次に、高さ５００ｍｍ、各側面の幅３００ｍｍのステンレス製の中空の四角柱状の本体を準備し、この各側面に、多孔質材の処理表面と同じ大きさの大きさ３００ｍｍ×２００ｍｍの開口部を設けた（多孔質材の処理表面の面積よりも大きい面積の開口（肉抜き部）は設けていない）。さらに、開口部を含む空間ごとに区画するように不導体からなる遮蔽部材を設けた。このような保持台を用いて、実施例１と同じような条件にして、多孔質材にコーティングを行い、コーティングを行った多孔質材の両面の導電性評価を行った。この結果を表２に示す。

（実施例３）
実施例２と同じようにして多孔質材の表面のコーティングを行った。実施例２と相違する点は、まず、中空の四角柱状の本体の各側面に、多孔質材の処理表面の面積よりも大きい面積の開口（肉抜き部）を設けた点である。実施例２と同じような条件にして、コーティングを行い、コーティングを行った多孔質材の両面の導電性評価を行った。この結果を表２に示す。

（比較例２）
実施例１と同じようにして多孔質材の表面のコーティングを行った。実施例２と相違する点は、図９に示すように開口部を設けず、遮蔽部材を設けていない保持台８１を用いて、コーティングを行った点である。そして、実施例１と同じような条件にして、コーティングを行い、コーティングを行った多孔質材の両面の導電性評価を行った。この結果を表２に示す。

（結果２）
実施例２，３及び比較例２のいずれも、第二面の被膜ｆ２の接触抵抗は同じであり、第二面の被膜ｆ２の接触抵抗に比べて第一面の被膜ｆ１の接触抵抗の方が大きかった。

（結果３）
また、実施例２，３の第一面の被膜ｆ１の接触抵抗は、比較例２のものに比べ小さく、第二面の抵抗に近い値であった。さらに、実施例３、実施例２，比較例２の順に、第一面の被膜ｆ１の接触抵抗は大きくなった。

（考察２）
結果２のように、第一面の被膜ｆ１の方が第二面の被膜ｆ２よりも接触抵抗が大きかった理由は以下の理由が考えられる。コーティング時において、アルゴンイオンはターゲットに衝突する一方で、その一部のイオンは、多孔質材を通過して、保持台の一部に衝突する。そして、この衝突により保持台の一部がスパッタ粒子（コンタミネーション）となり、この粒子が保持台の開口部を介して多孔質材の非処理面に付着する。第一面のコーティング時には、被膜ｆ２が形成されていない非処理面（第二面）に、コンタミネーションが付着しても、その後この第二面は被膜ｆ２が形成されるので表面にはコンタミネーションが付着しない被膜を得ることができる。しかし、被膜ｆ１が形成された第一面が開口部を覆うように、多孔質材を保持台に保持し、第二面をコーティングすると、一旦、第一面に形成された被膜ｆ１の表面に前記の如きコンタミネーションが付着する。このような第一面のコンタミネーションの付着により、結果２の如く、第一面の被膜ｆ１の方が、接触抵抗が高い値になったと考えられる。

（考察２）
結果３のように、実施例３、実施例２，比較例２の順に、第二面の被膜ｆ２の接触抵抗の値が大きくなった理由としては、比較例２は、開口部を設けなかったにより、多孔質材を貫通したアルゴンイオンにより多孔質材の非処理面に接触した保持台５０の一部が図１１のようにスパッタ粒子（コンタミネーション）ｐとなって付着し、最も接触抵抗が大きくなったと考えられる。

さらに、実施例２よりも実施例３の方が、接触抵抗の値が小さかった理由としては、実施例３は、本体の各側面に、多孔質材の処理表面の面積よりも大きい面積となる開口部（肉抜き部）を形成したことにより、本体と遮蔽部材とにより形成される空間に放電が発生したとしても、該放電の発生箇所は多孔質材から離れていることが起因していると考えられる。

第一実施形態に係るスパッタリング装置の模式図であり、（ａ）は、スパッタリング装置の保持台の斜視図、（ｂ）は（ａ）の上面図。 第二実施形態に係るスパッタリング装置の保持台を模式的に示した図であり、（ａ）は、保持台の斜視図であり、（ｂ）はスパッタリング装置の上面図、（ｃ）はスパッタリング装置の側面図。 第二実施形態に係るスパッタリング装置を用いた場合のアルゴンイオンの移動を説明するための図。 第二実施形態に係るスパッタリング装置を用いた場合の保持台内部の放電箇所を説明するための図。 第二実施形態に係るスパッタリング装置に係る別の態様のスパッタリング装置の保持台を模式的に示した斜視図。 第三実施形態に係るスパッタリング装置を模式的に示した図であり、（ａ）はスパッタリング装置の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図。 導電性評価を説明するための図。 比較例１に係るスパッタリング装置の模式図であり、（ａ）は、スパッタリング装置の保持台の斜視図、（ｂ）は（ａ）の上面図。 比較例２に係るスパッタリング装置の模式図。 従来のスパッタリング装置を説明するための図。 非処理面のスパッタ粒子の付着を説明するための図であり、（ａ）は一方の面に被膜をコーティングしたときの多孔質材の状態を説明するための図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコーティング後他方の面に被膜をコーティングしたときの多孔質材の状態を説明するための図。

符号の説明

１，２，３：スパッタリング装置(コーティング装置）
１０，２０，３１：保持台
１５，２５，２８，３５Ａ，３５Ｂ：遮蔽部材
２２，３２：開口部
１３，２３，３３：保持部材
ＰＷ：多孔質材
Ｔ：ターゲット

Claims (11)

1. 被処理材の処理表面に被覆材料を対向して配置し、少なくとも前記被処理材に電圧を印加して前記被覆材料の粒子を前記被処理材の処理表面にコーティングするためのコーティング装置であって、
   該コーティング装置は、前記被処理材を介して前記被覆材料と対向する位置に少なくともイオン及び前記粒子の通過を遮蔽する遮蔽部材を備えており、該遮蔽部材は接地されていることを特徴とするコーティング装置。
2. 被処理材の処理表面に被覆材料を対向して配置し、少なくとも前記被処理材に電圧を印加して前記被覆材料の粒子を前記被処理材の処理表面にコーティングするためのコーティング装置であって、
   該コーティング装置は、前記被処理材を介して前記被覆材料と対向する位置に少なくともイオン及び前記粒子の通過を遮蔽する遮蔽部材を備えており、該遮蔽部材は不導体材料からなることを特徴とするコーティング装置。
3. 前記遮蔽部材は、接地されていることを特徴とする請求項２に記載のコーティング装置。
4. 前記コーティング装置は、被処理材を保持するための保持台をさらに備えており、該保持台には、被処理材と接触する面に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコーティング装置。
5. 前記開口部は、前記被処理材の前記処理表面の面積よりも大きい面積の開口であり、前記開口部には、前記被処理材の周縁の少なくとも一部を保持する保持部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコーティング装置。
6. 前記保持台は中空の多角柱状の本体を備え、前記開口部は前記本体の各側面に形成されており、前記遮蔽部材は、前記多角柱状の本体の中空内部において、前記多角柱状の本体の軸芯から各頂点に向かって延在していることを特徴とする請求項５に記載のコーティング装置。
7. 前記保持台は、前記多角柱状の本体の軸芯を回転軸として回転自在に構成されていることを特徴とする請求項６に記載のコーティング装置。
8. 前記遮蔽部材は前記多角柱状の本体に接しており、前記遮蔽部材が前記多角柱状の本体と接する前記遮蔽部材の少なくとも縁部は、不導体材料により形成されていることを特徴とする請求項１に従属する請求項６または７に記載のコーティング装置。
9. 前記コーティング装置は、前記被処理材の一方の面に対向するように被覆材料を配置し、他方の面に対向するように遮蔽部材を配置した第一のコーティング部と、
   前記被処理材の前記他方の面に対向するように被覆材料を配置し、前記一方の面に対向するように遮蔽部材を配置した第二のコーティング部と、
   前記第一及び第二のコーティング部の被覆材料と前記遮蔽部材と間に、前記被処理材を搬送するための搬送装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコーティング装置。
10. 前記請求項１〜３のいずれかに記載のコーティング装置を用いて、前記被処理材としての多孔質材の両面のコーティング方法であって、
    該コーティング方法は、前記被覆材料と遮蔽部材との間に、前記多孔質材を配置する工程と、
    前記多孔質材を回転させながら前記配置した多孔質材の前記両面に前記被覆材料の粒子をコーティングする工程と、
    を少なくとも含むことを特徴とする多孔質材のコーティング方法。
11. 前記請求項１〜８のいずれかに記載のコーティング装置を用いて、前記被処理材としての多孔質材の両面をコーティングするための方法であって、
    該コーティング方法は、前記多孔質材の一方の面が被覆材料に対向しかつ他方の面が遮蔽部材に対向する位置に、前記多孔質材を配置する工程と、
    該配置した多孔質材の一方の面に前記被覆材料の粒子をコーティングする工程と、
    前記多孔質材の他方の面が被覆材料に対向しかつ前記被覆された一方の面が遮蔽部材に対向する位置に、前記多孔質材を配置する工程と、
    該配置した多孔質材の前記他方の面に前記被覆材料の粒子をコーティングする工程と、
    を少なくとも含むことを特徴とする多孔質材のコーティング方法。

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