JP2020186473A - 粉末コーティング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、不純物の混入がなく、自由に選択された元素を組み合わせた薄膜を成膜でき、得られる薄膜の組成が均一であることを満足する粉末コーティング装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る粉末コーティング装置は、バレル３と、バレル内を真空引きする排気手段４と、バレル内に設置されたスパッタリング装置２と、を有し、バレルは、主軸Ｃが水平方向を向いており、かつ、主軸を中心に回転し、スパッタリング装置は、バレルに入れられた粉末７の表面にコーティング膜を形成する粉末コーティング装置１００において、スパッタリング装置は２つ以上のターゲット２を取り付けるために、ターゲット一つに付き固定部１０を１つ有し、固定部にターゲットを取り付けたときに、各ターゲットは、主軸の方向に対して同一水準位置に互いに並列に配置されており、粉末上昇抑制部品と、粉末の均し部品と、をさらに有する。【選択図】図１

Description

本開示は、粉末の各粒子の表面に薄膜をコーティングするための粉末コーティング装置に関する。

粉末に機能を与えるために、粒子の表面に薄膜をコーティングする場合がある。乾式法でコーティングする技術としてスパッタリング法があり、スパッタリング法を用いた粉末へのコーティング装置が各種提案されている（例えば、特許文献１〜４を参照。）。

特許文献１では、内部が真空に保持された回転バレルと、前記回転バレル内に配置したターゲットユニットと、前記ターゲットユニットに接続されプラズマを発生可能な直流式のスパッタリング電源と、を備えたスパッタリング装置を用いて、カーボン粉末に白金をスパッタリングする技術が開示されている。ここで、回転バレルを回転させながらターゲットをスパッタリングしてコーティングを行う。

特許文献２では、回転バレルを有するスパッタリング装置を用いて、磁性を有する粉末の表面に各種金属をコーティングする技術が開示されている。

特許文献３では、回転ドラムに装入された原料粉末を攪拌すると共にドラム内壁に付着した原料粉末を掻き落としながら、粉末粒子表面に均一なコーティング層を形成する粉末コーティング装置が開示されている。

特許文献４では、真空容器自体を回転させると構造が複雑になることから、真空容器の中に回転する筒状の容器を配置した粉末コーティング装置が開示されている。

そして、特許文献１〜４に記載された技術は、いずれもスパッタリングターゲットを１つしか備えていない単元スパッタリング装置に関する。

特開２０１２−１８２０６７号公報 特許第４１８３０９８号公報 特開平５‐２７１９２２号公報 特開２０１４−１５９６２３号公報

現在、粉末粒子の表面に様々な材料を被覆した機能性粉末の需要は、触媒や燃料電池などの分野で増加している。これらの用途で開発を行う場合には、複数の元素を組み合わせた様々な組成で材料探索を行う必要がある。しかし、特許文献１〜４に開示された単元ターゲットを備えた粉末スパッタ装置を用いて、仮に粉末の粒子表面に合金膜又は積層膜を成膜しようとする場合、次に示す方法で成膜せざるを得ない。

まず一つ目の方法は、成膜途中でターゲットを交換してスパッタリングする方法である。この方法では、異なる組成を積層した積層膜を成膜することができる。しかし、膜の厚さ方向においては、均一組成ではないため、合金薄膜にはならない。また、ターゲット交換のたびに粉末が大気に曝されるため、ガスが不純物として混入する場合があり、また、粉末又は形成し終えている被膜部分が酸化又は窒化されるという問題が生じる。

二つ目の方法は、必要とする組成の合金ターゲットを作製し、スパッタする方法である。この場合、ターゲットの組成を制御することで被膜の組成制御が可能である。しかし、ターゲットの作製が可能な材料のみ対応可能であるため、ターゲットが作製できなければこの方法を適用することができない。例えば、融点の差が大きな元素を組み合わせた組成のターゲットは作製が難しい。また、１つの材質の含有量を変更して新たな合金組成の薄膜を得る場合、新たな組成の合金ターゲットを作製するところから始めなければならない。

三つ目の方法は、各組成の小片をモザイク状に配置したターゲットを作製し、スパッタする方法である。この場合、合金ターゲットが作製できない組成であっても適用が可能である。しかし、精密な組成制御は不可能であるため、得られる薄膜の組成は不均一になりやすい。

そこで本開示は、特許文献１〜４に記載された単元のスパッタ装置を用いた場合に回避することができなかった問題点を解決した粉末コーティング装置、すなわち、不純物の混入がなく、自由に選択された元素を組み合わせた薄膜を成膜でき、得られる薄膜の組成が均一であることを満足する粉末コーティング装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、多元スパッタリング装置とし、かつ、回転バレル内における２つ以上のターゲットを特定の配置関係とすることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る粉末コーティング装置は、バレルと、該バレル内を真空引きする排気手段と、前記バレル内に設置され、少なくとも１つのターゲットを有するスパッタリング装置と、を有し、前記バレルは、主軸が水平方向を向いており、かつ、該主軸を中心に回転し、前記スパッタリング装置は、前記バレルに入れられた粉末の表面にコーティング膜を形成する粉末コーティング装置において、前記スパッタリング装置は２つ以上のターゲットを取り付けるために、ターゲット一つに付き固定部を１つ有し、該固定部に前記ターゲットを取り付けたときに、該各ターゲットは、前記主軸の方向に対して同一水準位置に互いに並列に配置されており、前記バレルの内側側壁のうち、前記バレルの回転によって上方向に移動する部分の側壁に接した状態で配置され、前記粉末が迫り上がる上限位置を定める粉末上昇抑制部品と、該粉末上昇抑制部品よりも下方の位置で、前記バレルの内側側壁に間隔をあけて配置され、前記主軸を回転中心として搖動運動をする前記粉末の均し部品と、をさらに有することを特徴とする。バレルの回転によって、粉末がバレルと一緒に回転してしまうことを阻止できる。また、粉末の迫上がりの上限位置が決まるため、粉末にスパッタ粒子を効率的に当てることができる。さらに、バレルの回転によって粉末が山形状となりやすいところ、この山を均すことによって、スパッタ粒子を粉末全体に均一に当てやすくできる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記各ターゲットは、ターゲット面の法線と平行に該ターゲット面を前記バレルの内側側壁に向かって投影したときに、該内側側壁に到達する手前で投影図が重なり合う向きに向けられていることが好ましい。各ターゲットから飛び出した元素（スパッタ粒子）が、バレルに入れられた粉末に対してより混ざり合った状態で到達するため、各ターゲットから万遍なくそれぞれの元素を取り込んだ薄膜を粉末の粒子の表面に成膜することができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記各ターゲットは、組成が互いに異なる形態を包含する。各ターゲットの組成を互いに異ならせることで、合金膜、複酸化物膜、複窒化物膜、又は、複炭化物膜などを容易に成膜することができ、かつ膜の組成ムラを少なくすることができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記各固定部は、取り付けられた各ターゲットの相対的な向き関係を固定化するために、ターゲットユニットに組み込まれており、該ターゲットユニットは、前記主軸を中心に回転可能に取り付けられていることが好ましい。バレルを回転させると粉末が迫上がるが、この迫上がりの程度に対応して、ターゲットユニットの角度を調整することができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記粉末上昇抑制部品は、ブラシ又はヘラであることが好ましい。ブラシ又はヘラは、粉末をバレルから効率よく掻き落とすことができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記均し部品は、棒又は板であることが好ましい。棒又は板は、山形状となった粉末を容易に均一にならすことができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記均し部品は、前記バレルの回転方向とは反対方向に搖動運動をするときに、前記バレルの内側側壁のうち、最も低い位置又は該位置を越えたところで折り返すことが好ましい。均し部品が、粉末全体を均一に均すことができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記均し部品は、前記バレルの回転方向に沿って搖動運動をするときに、前記粉末上昇抑制部品の下方で折り返すことが好ましい。均し部品は、粉末の中を通りながら粉末全体を攪拌することができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記スパッタリング装置は、前記主軸を中心に回転して角度調整が可能であることが好ましい。粉末の種類及びバレルの回転条件によって粉末の集まりやすいところが変化するが、粉末の密度の高いところにスパッタ面を向けやすくなる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記粉末上昇抑制部品は、前記スパッタリング装置のうち前記ターゲット自体及び該ターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に連結されることによって、又は、該スパッタリング装置とモジュール化された部品に連結されることによって固定されていることが好ましい。粉末上昇抑制部品の取り付け構造を単純にすることができる。さらに、スパッタリング装置の傾きを可変としたときに、粉末上昇抑制部品がスパッタリング装置の傾く動きに連動して動くため、ターゲットと粉末上昇抑制部品の相対的な位置関係を一定に保つことができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記主軸を垂直に横断し、前記粉末上昇抑制部品、前記均し部品及び前記ターゲットを通過する横断面において、前記粉末上昇抑制部品、前記均し部品及び前記ターゲットのそれぞれの位置を極座標上で表すとき、前記主軸の位置が前記極座標の原点Ｏであり、前記主軸を通る垂直下方線が角度０°の始線であり、前記バレルの回転方向が前記始線に対して正の角度をとる方向であり、前記粉末上昇抑制部品が固定されている角度をβとし、前記横断面上のターゲットの個数が奇数（但し、１を除く）であるとき、中央に位置するターゲット面の法線又はその延長線であるとともに前記主軸と交差する線の角度１をθとし、又は、前記横断面上のターゲットの個数が偶数であるとき、中央に位置する２つのターゲット面の法線又はその延長線が交差する点と前記主軸とを結ぶ線の角度２をθとし、角度θをとる線を中心として、前記均し部品の搖動の振り幅の最大角度を正の方向にα_１及び負の方向にα_２としたとき、角度β、角度θ、角度α_１及び角度α_２が数１、数２、数３及び数４を満たすことが好ましい。
（数１）０°＜β−（θ＋α_１）＜４５°
（数２）９０°≦β＜１３５°
（数３）０°≦θ≦４５°
（数４）０°＜α_２＜６０°
複数種類のターゲットを同時にスパッタする多元スパッタリング装置において、スパッタ粒子の進む方向がターゲットの種類によって異なるが、粉末の表面をより一層均すことができる。この結果、スパッタ粒子を粉末全体に均一に当てやすくできる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記ターゲットの傾きθを変更し、かつ、数３の角度範囲のいずれかの角度において傾きの固定が可能な第一角度調整機構を有することが好ましい。第一角度調整機構によって、数３の角度範囲のいずれかの角度において、ターゲットを傾けて固定すると、その傾けた角度と同じ角度分だけ、粉末上昇抑制部品の位置を連動して移動させることができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記粉末上昇抑制部品は、前記横断面上のターゲットの個数が奇数（但し、１を除く）であるとき、中央に位置するターゲット面を延長する線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側に配置された状態で固定されているか、又は、前記横断面上のターゲットの個数が偶数であるとき、中央に位置する２つのターゲット面の向かい合う両端を結ぶ線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側に配置された状態で固定されていることが好ましい。粉末上昇抑制部品がスパッタリングによって汚染されることを抑制することができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記ターゲットの傾きθを変更し、かつ、数３の角度範囲のいずれかの角度において傾きの固定が可能な第一角度調整機構を有し、さらに、前記横断面上のターゲットの個数が奇数（但し、１を除く）であるとき、前記粉末上昇抑制部品を、中央に位置するターゲット面を延長する線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側となる位置に、位置可変で固定可能な第二角度調整機構を有するか、又は、前記横断面上のターゲットの個数が偶数であるとき、前記粉末上昇抑制部品を、中央に位置する２つのターゲット面の向かい合う両端を結ぶ線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側となる位置に、位置可変で固定可能な第二角度調整機構を有することが好ましい。ターゲットの傾きと独立して、粉末上昇抑制部品の固定位置を調整することができ、粉末上昇抑制部品がスパッタリングによって汚染されることを抑制することができる。

本発明に係る粉末コーティング装置では、前記ターゲットを、０°以上θ_ＭＡＸ以下（ただし、θ_ＭＡＸは数５を満たす。）を含む又は一部重複する範囲で、位置可変で固定可能な第一角度調整機構を有し、前記粉末上昇抑制部品は、前記横断面上のターゲットの個数が奇数（但し、１を除く）であるとき、前記ターゲットの傾きをθ_ＭＡＸとしたときの中央に位置するターゲット面を延長する線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側となる位置に、固定されているか、又は、前記横断面上のターゲットの個数が偶数であるとき、前記ターゲットの傾きをθ_ＭＡＸとしたときの中央に位置する２つのターゲット面の向かい合う両端を結ぶ線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側となる位置に、固定されていることが好ましい。
（数５）０°＜θ_ＭＡＸ≦４５°
ターゲットの傾きにかかわらず、粉末上昇抑制部品がスパッタリングによって汚染されることを抑制することができる。

本開示によって、不純物の混入がなく、自由に選択された元素を組み合わせた薄膜を成膜でき、得られる薄膜の組成が均一であることを満足する粉末コーティング装置を提供することができる。

本実施形態に係る粉末コーティング装置の全体構成図である。 ターゲットユニット、バレル、粉末上昇抑制部品及び均し部品についてのＡ−Ａ断面の概略図である。 ターゲットユニットとバレルについての斜視概略図である。 ターゲットの向きと粉末の位置との関係を説明するための概略図である。 ターゲットユニットの第一角度調整機構による動きを説明するための概略図である。 本実施形態に係る粉末コーティング装置において、粉末を攪拌し、均す動きを説明する概略図である。均し部品は、時系列順に（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）の順に動き、再び（ａ）に戻って繰り返される。 均し部品の断面形状の別例を示す概略図であり、（ａ）は、均し部品が板形状であるときの例、（ｂ）は均し部品が断面半円形状であるときの第１例、（ｃ）は均し部品が断面半円形状であるときの第２例を示した。 均し部品がバレルの回転方向Ｒに動くときの粉末の動きを説明するための概略図である。 均し部品がバレルの回転方向Ｒとは反対方向に動くときの粉末の動きを説明するための概略図である。 粉末上昇抑制部品、均し部品及びターゲットのそれぞれの位置関係を説明するための概略断面図であり、ターゲットが奇数個（具体的には３つ）設けられている形態を示している。 粉末上昇抑制部品、均し部品及びターゲットのそれぞれの位置関係を説明するための概略断面図であり、ターゲットが偶数個（具体的には２つ）設けられている形態を示している。

以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。

まず、図１〜図３を参照する。図１は、本実施形態に係る粉末コーティング装置の全体構成図である。図２は、ターゲットユニット、バレル、粉末上昇抑制部品及び均し部品についてのＡ−Ａ断面の概略図である。図３は、ターゲットユニットとバレルについての斜視概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る粉末コーティング装置１００は、バレル３と、バレル３内を真空引きする排気手段４と、バレル３内に設置され、少なくとも１つのターゲット６を有するスパッタリング装置２と、を有し、バレル３は、主軸Ｃが水平方向を向いており、かつ、主軸Ｃを中心に回転し、スパッタリング装置２は、バレル３に入れられた粉末７の表面にコーティング膜を形成する。ここで、図２に示すようにスパッタリング装置２は２つ以上のターゲット６(６ａ，６ｂ，６ｃ、図２では３つ)を取り付けるために、ターゲット一つに付き固定部１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）を１つ有する。また、図３に示すように、スパッタリング装置２は、固定部１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）にターゲット６(６ａ，６ｂ，６ｃ)を取り付けたときに、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃは、主軸Ｃの方向に対して同一水準位置に互いに並列に配置されている。

本実施形態に係る粉末コーティング装置１００は、粉末の粒子表面全体に被膜を施すことができる回転バレル式多元スパッタリング装置である。この装置は、２つ以上のターゲットを同時にスパッタでき、各ターゲットは個別に電源１と接続されている。ターゲット１つにつき、１つの電源に接続されることが好ましい。例えば、２種類以上のターゲットを装着すれば、複数の物質を同時にスパッタすることが可能である。また、各ターゲットは出力を個別に調整できるので、任意の割合でスパッタすることが可能である。

バレル３は、駆動ロール５ａ及び従動ロール５ｂで支持されている。駆動ロール５ａは、駆動モーター５からの動力を受けて、バレル３の主軸Ｃを水平軸として回転させることができる。バレル３には、円筒上端が開口したバレル本体３ｄ及びそれをふさぐ蓋体３ｅが設けられており、Ｏ‐リング（不図示）でシールされている。バレル本体３ｄの開口部からバレル３内に粉末７を投入する。また、バレル３はバレル本体３ｄ及び蓋体３ｅを有する代わりに縦割り又は横割りの分割構造を有していてもよく、この場合は分割時に粉末７を投入する。

バレル３は真空容器を兼ねている。真空引きする排気手段４は、バレル３の内部空間のガスを排気する。排気手段４は、真空シール型軸受け４ａによって気密保持されている。

バレル３の中に設置されたスパッタリング装置２は、バレル３の外に設置されたスパッタリング電源１に接続されている。スパッタリング電源１は、直流電源又は高周波電源のいずれでもよい。スパッタリング装置２は、真空シール型軸受け１ａで気密保持されたアーム１ｂによってバレル３の中に装入されている。この気密保持されたアーム１ｂの中には、ターゲット冷却水通路入口１ｃ、ターゲット冷却水通路出口１ｄ及びアルゴンガス入口１ｅが内蔵されている。

スパッタリング装置２は、バレル３の中に２つ以上設置されており（図２においては、３つのスパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃが設置されている）、これによって、バレル３の中には２つ以上のターゲット６が設置できる（図２においては、３つのターゲット６ａ，６ｂ，６ｃが設置されている。）。スパッタリング装置２は、ターゲット一つに付き固定部１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）を１つ有している。すなわち、図２では、３つのスパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有している。また、スパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃには、それぞれ別々にスパッタリング電源１が接続され、別々に出力が制御される。これによって、スパッタリング装置２は、多元スパッタリング装置となる。

固定部１０は、ターゲット６を保持するバッキングプレートである。バッキングプレートの表側には、取付け金具によってターゲット６が取り付けられている。バッキングプレートの表側には、プラズマを発生させるときの対極になるシールドカバーがバッキングプレートと所定の距離を保って取り付けられている。一方、バッキングプレートの裏側には、マグネットを収容する複数の凹部が形成されている。また、バッキングプレートの裏側には、ターゲット冷却水通路入口１ｃ及びターゲット冷却水通路出口１ｄとつながっている冷却水通路が配置されている。

固定部１０にターゲット６を取り付けたときに、図３に示すように、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃは、主軸Ｃの方向に対して同一水準位置に互いに並列に配置されている。例えば、ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの主軸Ｃの方向における重心位置が互いに揃っていることが好ましい。また、ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの主軸Ｃの方向における大きさが同じ場合には、主軸Ｃの方向における各ターゲットの両端の位置が互いに揃っていることが好ましい。バレル３は、主軸Ｃを中心に回転するため、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃを、主軸Ｃの方向に対して同一水準位置に互いに並列に配置すれば、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃから飛び出したスパッタ粒子は、回転するバレル３に入れられた粉末に、万遍なく当たるため、組成ムラが生じにくい。また、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの主軸Ｃの方向の長さは、干渉を避けるため、バレル３の軸方向長さより若干短いことが好ましい。

図３に示したターゲットの配置とせずに、各ターゲットを主軸Ｃの方向に沿って順に配置すると、粉末が主軸Ｃの方向に混ざりにくいため、１つのターゲットから飛び出したスパッタ粒子しか当たらず、膜に組成ムラが生じてしまう。すなわち、複数のターゲットから飛び出した複数種類のスパッタ粒子が同時に粉末粒子の表面に到達しないため、均一な合金膜、複酸化物膜、複窒化物膜、又は、複炭化物膜を作ることができない。仮に各ターゲットを主軸Ｃの方向に沿って順に配置し、各ターゲットから飛び出したターゲット粒子が所定の領域に集まるようにターゲット面の向きを調整すれば、上記問題は解決するが、その領域は主軸Ｃ方向においてバレル側壁の一部分に限られてしまう。そうすると、バレルの容積当たり処理可能な粉末量が少量となってしまうため、生産性が劣る。同じ種類のターゲットを用いたとしても同様に生産性が劣る。

次に図４を参照する。図４は、ターゲットの向きと粉末の位置との関係を説明するための概略図である。本実施形態に係る粉末コーティング装置１００では、図４に示すように、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃは、ターゲット面の法線ｈａ，ｈｂ，ｈｃと平行にターゲット面をバレル３の内側側壁３ａに向かって投影したときに、内側側壁３ａに到達する手前で投影図が重なり合う向きに向けられていることが好ましい。各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃから飛び出した元素（スパッタ粒子）が、バレル３に入れられた粉末７に対してより混ざり合った状態で到達するため、各ターゲットから万遍なくそれぞれの元素を取り込んだ薄膜を粉末の粒子の表面に成膜することができる。内側側壁３ａに到達する手前とは、具体的には、粉末７の表面であることが好ましく、例えばバレル３の半径（主軸Ｃと内側側壁３ａとの距離）をｒとすると、内側側壁３ａから主軸Ｃに向かって０．０５ｒ〜０．１５ｒの範囲である。また、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃは、ターゲット面の重心を通る法線が内側側壁３ａ上又は粉末７の粒子の表面上で重なり合う向きに向けられていることがより好ましい。図３では、ターゲット面の重心を通る法線（ｈａ，ｈｂ，ｈｃ）が粉末の粒子の表面上で重なり合う向きに向けられている形態を図示した。各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの大きさが揃っていない場合であっても、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃから飛び出した元素がより混ざり合って粉末に到達することが可能となる。さらに内側側壁３ａ上又は粉末の粒子の表面上で投影図が完全に重なり合うように、ターゲットの大きさ又はシールドカバーの開口部、及び、ターゲットの向きを設定することが好ましく、この場合、膜の組成ムラが一層抑制される。

本実施形態に係る粉末コーティング装置１００では、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃは、組成が互いに異なることが好ましい。合金膜、複酸化物膜、複窒化物膜、又は、複炭化物膜などを成膜する際に組成ムラを少なくすることができる。合金膜としては、白金ターゲットと金ターゲットを用いてＰｔ‐Ａｕ合金膜をガラスビーズの表面に成膜する例がある。なお、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの組成を同じとすれば、所定時間内での成膜量を増やしたことと同じ効果が得られる。すなわち、成膜速度を上げることができる。各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの組成の組み合わせは、適宜選択することができるが、例えばＳｉＯ２，ＴｉＯ２など酸化物ターゲットを用いる場合、成膜速度が遅いため，２枚又は３枚同時スパッタすることによって、成膜速度を上げることが出来る。例えば、ターゲットが３枚のとき、各ターゲット（６ａ，６ｂ，６ｃ）を（ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＳｉＯ２）、（ＴｉＯ２，ＴｉＯ２，ＴｉＯ２）などにする。また，成膜速度の速いターゲット（例えば金属）と成膜速度の遅いターゲット（例えば酸化物）を用いて複合膜を形成したい場合、成膜速度の遅いターゲットの速度を相対的に上げるため、成膜速度の遅いターゲットの枚数を成膜速度の速いターゲットの枚数よりも多くセットする。例えば、ターゲットが３枚のとき、成膜速度の遅いターゲットを２枚セットし、成膜速度の速いターゲットを１枚セットする。一例をあげれば、各ターゲット（６ａ，６ｂ，６ｃ）を（Ｐｔ，ＳｉＯ２，ＳｉＯ２）にする。

次に図５を参照する。図５は、ターゲットユニットの第一角度調整機構による動きを説明するための概略図である。本実施形態に係る粉末コーティング装置１００では、図５に示すように、各固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、取り付けられた各ターゲットの相対的な向き関係を固定化するために、ターゲットユニット２Ｕに組み込まれており、ターゲットユニット２Ｕは、主軸Ｃを中心に回転可能に取り付けられており、ターゲットユニット２Ｕの第一角度調整機構８がさらに設けられていることが好ましい。バレル３を回転させると粉末７が迫上がるが、この迫上がりの程度に対応して、ターゲットユニット２Ｕの角度を調整することができる。ターゲットユニット２Ｕは、例えば、１つの筐体に各スパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃを固定することによって各固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを固定する形態、又は、図５のように各スパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃをアーム１２で固定することによって各固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを固定する形態がある。第一角度調整機構８は、各固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃに取り付けられた各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃについて、それぞれ主軸Ｃとの距離を一定に保ちながら、角度の調整を行う。第一角度調整機構８によって、粉体７がバレル３の回転に伴って迫上がったとしても、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃと粉体７との相対的位置関係を一定に保つことができる。

次に図１及び図６を参照する。図６は、本実施形態に係る粉末コーティング装置において、粉末を攪拌し、均す動きを説明する概略図である。均し部品は、時系列順に（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）の順に動き、再び（ａ）に戻って繰り返される。本実施形態に係る粉末コーティング装置１００では、図１及び図６に示すように、バレル３の内側側壁３ａのうち、バレル３の回転によって上方向に移動する部分の側壁に接した状態で配置され、粉末７が迫り上がる上限位置を定める粉末上昇抑制部品１３と、粉末上昇抑制部品１３よりも下方の位置で、バレル３の内側側壁３ａに間隔をあけて配置され、主軸Ｃを回転中心として搖動運動をする粉末７の均し部品９と、をさらに有することが好ましい。バレル３の内側側壁３ａのうち、バレル３の回転によって上方向に移動する部分の側壁とは、図６（ａ）で説明すると、バレル３の側壁が作る円の右半分の部分である。図６では、均し部品９が断面円形の丸棒型である場合を示した。

粉末上昇抑制部品１３は、ブラシ又はヘラであることが好ましい。ブラシ又はヘラは、粉末７をバレル３から効率よく掻き落とすことができる。粉末上昇抑制部品１３は、例えば、図１のスパッタリング装置２を支持している部分に固定されている。このような構造とすることで粉末上昇抑制部品の取り付け構造を単純にすることができる。スパッタリング装置とモジュール化された部品（スパッタリング装置に固定されて一体化させられた部品）が、スパッタリング装置２を支持している部分になりえる。なお、スパッタリング装置２を支持している部分はアース対策が行われている箇所であることが好ましい。スパッタリング装置とモジュール化された部品は、例えば、図５に示したターゲットユニット２Ｕのアーム１２である。１つの筐体に各スパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃを固定する場合には、スパッタリング装置とモジュール化された部品はその筐体である。また、粉末上昇抑制部品１３は、スパッタリング装置２を支持している部分に固定される代わりに、スパッタリング装置のうちターゲット自体及びターゲットと電気的に導通している部分のどちらにも該当しない箇所、例えば、スパッタリング装置本体の筐体などアース対策が行われている箇所に連結されることによって固定されてもよい。図２において、粉末上昇抑制部品１３はスパッタリング装置２ｃ、特にターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に連結されることによって固定されてもよい。このような構造とすることで粉末上昇抑制部品の取り付け構造を単純にすることができる。なお、粉末上昇抑制部品１３は、支持棒を含んでいてもよい。支持棒を設けるときは、支持棒の一端が粉末上昇抑制部品１３の本体部に接続され、支持棒の他端がスパッタリング装置のうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所、又は、スパッタリング装置とモジュール化された部品に連結される。このとき、支持棒はターゲット面とバレルの内壁面との間の空間を通らないように、長さと形状が決められていることが好ましい。粉末上昇抑制部品１３は、バレル３が回転してもそれと一緒に動かない部分に固定されることで、粉末上昇抑制部品１３は、バレル３の回転によって粉末７がバレル３と同様に回転してしまうことを阻止できる。また、少なくとも成膜中は、粉末上昇抑制部品１３の位置は固定されているため、その位置が粉末７の迫上がりの上限位置となる。粉末上昇抑制部品１３の位置と、スパッタ粒子の照射領域の境界位置と一致させることで、スパッタ粒子をより効率的に粉末７に照射できる。すなわち、粉末７の迫上がりを粉末上昇抑制部品１３によって滞留させた状態でスパッタ粒子を当てることができるため、スパッタ粒子の照射効率を高めることができる。

均し部品９は、棒又は板であることが好ましい。均し部品９が棒であるとき、断面の形状が円形、半円形、楕円形、半楕円形又は、三角形・四角形などの多角形である形態がある。また、均し部品９が板であるとき、断面の形状が長辺と短辺をもつ矩形である形態がある。棒又は板は、粉末７の山７ｂを容易に均一にならすことができる。均し部品９は、図１に示した真空シール型軸受け９ａによって気密保持された攪拌モーター９ｂの回転軸に固定されており、この回転軸を中心に図６（ｂ）に示す角度（α_１＋α_２）の範囲内を揺動する。この回転軸は、バレル３の回転軸である主軸Ｃと同軸関係にある。また、本実施形態では、角度θの範囲は、バレル回転時における粉末７の存在範囲を包含していることが好ましい。揺動角度および揺動速度は、粉末７の凝集状態に応じて適宜調節可能であるが、揺動速度が速すぎて粉末が舞ってしまうことが無い様な速度に設定する必要がある。例えば揺動速度は、２往復／分間に設定するが、１〜１０往復／分間であればよい。均し部品９を間欠的に揺動させてもよい。

均し部品９は、バレル３の回転方向Ｒに沿って搖動運動をするときに（例えば図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照。）、粉末上昇抑制部品１３の下方で折り返すことが好ましい。粉末７の山７ａの山頂と粉末上昇抑制部品１３との間の箇所を折り返し地点とすることが好ましい。例えば、均し部品９が粉末上昇抑制部品１３に接触する箇所を折り返し地点とするか、又は、粉末上昇抑制部品１３よりも下方２０ｍｍ以内の箇所を折り返し地点とすることがより好ましい。均し部品９が、バレル３の回転方向Ｒとは反対方向に搖動運動をするときに、粉末７の全体を均一に均すことができる。また、均し部品９は、粉末上昇抑制部品１３が単にバレルの内壁に付着した粉末を掻き落とす場合よりも、攪拌効率は高くなる。

均し部品９は、バレル３の回転方向Ｒとは反対方向に搖動運動をするときに（例えば図６（ｄ）〜図６（ｅ）を参照。）、バレル３の内側側壁３ａのうち、最も低い位置３ｂを越えた位置３ｃで折り返すことが好ましい（例えば図６（ｅ）〜図６（ａ）を参照。）。均し部品９が、バレル３の回転方向に搖動運動をするときに、粉末７の全体を攪拌することができる。最も低い位置３ｂを越えた位置３ｃは、粉末７が存在する境界部分を越えた位置であることが好ましい。例えば、鉛直方向を０°として、回転方向Ｒとは反対方向に１〜４５°の位置を折り返し地点とする場合がある。

均し部品９の搖動運動と、粉体７の動きとの関係について説明する。まず、粉体７は、バレル３の回転によって、回転方向Ｒに迫上がる動きをする。このとき、粉体７は、山７ａを作りながら迫上がる。ここで均し部品９は、バレル３の回転方向Ｒに沿って搖動運動をするときに（例えば図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照。）、粉末７の山７ａの中に入り込み（図６（ｂ）を参照。）、さらに粉末上昇抑制部品１３の手前まで動くときに、山７ａを抜ける（図６（ｃ）を参照。）。この結果、粉末７は、内部も含めて攪拌される。次に均し部品９が反転し、バレル３の回転方向Ｒとは反対方向に搖動運動をするときに（例えば図６（ｄ）〜図６（ｅ）を参照。）、粉末７の山７ｂを均しながら移動する（図６（ｄ）を参照。）、均し部品９の折り返し地点に到達すると（図６（ｅ）を参照。）、粉末７の表面は平坦に均されている。この結果、スパッタ粒子が粉末７の全体に均一に当たりやすくなり、特に多元スパッタリングの場合には膜の組成ムラを抑制できる。なお、粉末７の表面が平坦化されるとは、当該表面がバレルの側壁の内面の形状に沿って均されることを意味する。

さらに図７〜図９を用いて、均し部品９によって粉体７を攪拌する形態及び粉体７を均す形態についてより詳細に説明する。図７は、均し部品の断面形状の別例を示す概略図であり、（ａ）は均し部品が板形状であるときの例、（ｂ）は均し部品が断面半円形状であるときの第１例、（ｃ）は均し部品が断面半円形状であるときの第２例を示した。図８は、均し部品がバレルの回転方向Ｒに動くときの粉末の動きを説明するための概略図である。図８中、均し部品９を起点として延びる実線の矢印は、均し部品９の動いている方向（Ｒ方向と同じ方向）を示す。図９は、均し部品がバレルの回転方向Ｒとは反対方向に動くときの粉末の動きを説明するための概略図である。図９中、均し部品９を起点として延びる実線の矢印は、均し部品９の動いている方向（Ｒ方向とは逆方向）を示す。図７（ａ）及び図７（ｃ）に示すように、均し部品９は、バレル３の回転方向Ｒに向いた第１面９ｃを有する。第１面９ｃは、主軸Ｃ（図７では不図示。図６を参照。）に近づくにつれて、回転方向Ｒとは逆方向に傾いていることが好ましい。すなわち、粉末上昇抑制部品１３に近づくときは粉末７をすくい上げるように傾いていることが好ましい。図８に示すように、均し部品９が回転方向Ｒに動くときに、粉末７は第１面９ｃですくい上げられる。すなわち、第１面９ｃの下端から上方にある粉末７は、均し部品９の上方を通り、粉末７の流れ７ｆ１を形成する。一方、第１面９ｃの下端よりも下方にある粉末７は、均し部品９の下方を通り、粉末７の流れ７ｆ２を形成する。このように、均し部品９が第１面９ｃを有することによって、粉末７の攪拌の効率をより高めることができる。第１面９ｃは凹凸を有することが好ましく、粉末７を第１面９ｃですくい上げるときに、粉末７が混ざり合いやすくなる。なお、図７（ｂ）に示す均し部品９が回転方向Ｒに動くときに、均し部品９に当たった粉末７は、上下に分かれて粉末の流れを形成するため、粉末の攪拌は行われることとなる。

次に、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、均し部品９は、バレル３の回転方向Ｒとは逆方向に向いた第２面９ｄを有する。第２面９ｄは、バレルの半径方向を基準に傾いている、具体的には、主軸Ｃ（図７では不図示。Ｃ軸の位置に関しては図６を参照。）に近づくにつれて、回転方向Ｒとは逆方向に傾いていることが好ましい。すなわち、粉末上昇抑制部品１３から遠ざかるときは粉末７を押し均すように傾いていることが好ましい。図９に示すように、均し部品９が回転方向Ｒとは逆方向に動くときに、粉末７は第２面９ｄで押し下げられる。すなわち、第２面９ｄの上端から下方にある粉末７は、回転方向Ｒとは逆方向に動かされるとともに、均し部品９の下方を通りやすくなり、粉末７の流れ７ｆ４を形成する。一方、第２面９ｄの上端よりも上方にある粉末７は、均し部品９の上方を通り、粉末７の流れ７ｆ３を形成する。なお、粉末７の量を少なくした場合には、粉末７の流れ７ｆ３は見られない。そして均し部品９が通過した後の粉末７は、その表面が均されていることとなる。このように、均し部品９が第２面９ｄを有することによって、均し部品９が回転方向Ｒとは逆方向に動くときに、粉末７の表面を第２面９ｄで均すことができる。第２面９ｄは平滑面を有することが好ましく、粉末７を第２面９ｄでスムーズに押し下げることができる。なお、図７（ｃ）に示す均し部品９が回転方向Ｒとは逆方向に動くときに、均し部品９に当たった粉末７は、上下に分かれて粉末の流れを形成するため、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す均し部品９を用いた場合と比較して粉末７を厚めに均すことができる。

なお、均し部品９は、角棒又は板の形状としたとき、角があると異常放電の原因となる場合があるため、角を丸ませておくことが好ましい。

均し部品９の搖動運動の速度は、バレル３の回転方向Ｒに沿って動かすときと、その反対方向に動かすときとで、同じであることが好ましい。また、均し部品９の搖動運動の速度を、回転方向Ｒに沿って動かすときと、その反対方向に動かすときとで、異なることとしてもよい。

次に図１０を参照して、粉末上昇抑制部品、均し部品及びターゲットのそれぞれの位置関係をさらに詳細に説明する。図１０は、粉末上昇抑制部品、均し部品及びターゲットのそれぞれの位置関係を説明するための概略断面図であり、ターゲットが奇数個（具体的には３つ）設けられている形態を示している。ここで、主軸Ｃを垂直に横断し、粉末上昇抑制部品１３、均し部品９及びターゲット６ａ，６ｂ，６ｃを通過する横断面において、粉末上昇抑制部品１３、均し部品９及びターゲット６ａ，６ｂ，６ｃのそれぞれの位置を極座標上で表すこととする。主軸Ｃの位置を極座標の原点Ｏとし、主軸Ｃを通る垂直下方線を角度０°の始線Ｓとし、バレル３の回転方向Ｒが始線に対して正の角度をとる方向とする。粉末上昇抑制部品１３が固定されている角度をβとする。なお、粉末上昇抑制部品１３の極座標における動径は、バレル３の内側側壁のうち、バレル３の回転によって上方向に移動する部分の側壁に粉末上昇抑制部品１３が接した状態で配置されたときの原点Ｏから粉末上昇抑制部品１３までの距離である。

図１０に示すように横断面上のターゲットの個数が奇数（但し、１を除く）であるとき、中央に位置するターゲット６ｂのターゲット面の法線ｈｂ又はその延長線であるとともに主軸Ｃと交差する線の角度１をθとする。中央に位置するターゲットは、図１０の場合、ターゲット６ｂである。角度θをとる線ｈｂを中心として、均し部品９の搖動の振り幅の最大角度を正の方向にα_１及び負の方向にα_２とする。このとき、角度β、角度θ、角度α_１及び角度α_２が数１、数２、数３及び数４を満たすことが好ましい。中央に位置するターゲット６ｂ以外の他のターゲット６ａ，６ｃは、線ｈｂの線対称の関係で配置されていることが好ましい。
（数１）０°＜β−（θ＋α_１）＜４５°
（数２）９０°≦β＜１３５°
（数３）０°≦θ≦４５°
（数４）０°＜α_２＜６０°

図１０で示した形態の場合、線ｈｂの角度１であるθは、数３を満たす。すなわち、ターゲット６ｂのターゲット面は、垂直下方に向けられているか、バレル３の回転方向Ｒの方向に傾けられている。ターゲット６ａのターゲット面とターゲット６ｂのターゲット面は、その法線がバレル３の内壁面に近づくにつれてそれぞれ線ｈｂに近づく方向を向いていることが好ましい。ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃのターゲット面から飛び出すスパッタ粒子が混ざって粉末（不図示）に到達しやすくなる。バレル３が回転すると、粉末（不図示）が回転方向Ｒ側に迫り上げられる。そこで、ターゲット面が迫り上げられた粉末に対して正面に向くように、第一角度調整機構を用いてθを設定することが好ましい。θが０°未満、即ち、負の角度であると、迫上がった粉末に対してスパッタ粒子が効率よく当たらない恐れがある。θが４５°を超えると、粉末の迫上がりに対して、過剰に傾けているおそれがあり、粉末に対してスパッタ粒子が効率よく当たらない恐れがある。θは１０°以上とすることか好ましく、１５°以上とすることがより好ましい。また、θは３５°以下とすることか好ましく、３０°以下とすることがより好ましい。

粉末上昇抑制部品１３が固定されている角度βは、数２を満たす。βが９０°未満であると、粉末上昇抑制部品１３に対してスパッタ粒子が当たりやすくなり、粉末に不純物が入りやすくなる恐れがある。βが１３５°以上であると、粉末がバレル３から離されたときに、粉末が舞い上がってしまう恐れがある。βは９２°以上とすることか好ましく、９５°以上とすることがより好ましい。また、βは１１０°以下とすることか好ましく、１０５°以下とすることがより好ましい。

α_１とα_２は、均し部品９の搖動によって迫り上げられた粉末の全体が均されるようにそれぞれ設定されることが好ましい。α_２は、α_１と等しくしてもよいが、必ずしも等しくする必要はなく、均し部品９が迫り上げられた粉末の最下端を含めて又は最下端近傍まで均すために６０°未満で設定する。α_１は、θとβの設定角度を考慮した上で数１を満たすように決められる。数１によれば、均し部品９の搖動のＲ方向の上限は、粉末上昇抑制部品１３よりも下方とする［｛β−（θ＋α_１）｝＞０°］。なお、均し部品９が粉末上昇抑制部品１３に接するまで搖動したとき、｛β−（θ＋α_１）｝＝０°となる。一方、数１によれば、均し部品９の搖動のＲ方向の下限は、粉末上昇抑制部品１３よりも下方であって｛β−（θ＋α_１）｝が４５°よりも小さい位置とする。｛β−（θ＋α_１）｝が４５°以上であると、粉末上昇抑制部品１３が均し部品９によって粉末が均される領域から離れた上方に位置することになるため、粉末上昇抑制部品１３は単にバレル３に付着した粉末を掻き落とす役割しかしない。さらに、粉末上昇抑制部品１３が均し部品９によって粉末が均される領域から離れるため、バレル３の内壁面が露出する場合があり、このとき、バレル３の内壁面にスパッタ粒子が到達し、成膜される恐れがある。｛β−（θ＋α_１）｝は５°以上とすることか好ましく、１５°以上とすることがより好ましい。また、｛β−（θ＋α_１）｝は４０°以下とすることか好ましく、３０°以下とすることがより好ましい。

次に図１１を参照して、粉末上昇抑制部品、均し部品及びターゲットのそれぞれの位置関係について別形態を説明する。図１１は、粉末上昇抑制部品、均し部品及びターゲットのそれぞれの位置関係を説明するための概略断面図であり、ターゲットが偶数個（具体的には２つ）設けられている形態を示している。上記位置関係について、極座標を用いて表すことについては図１０の場合と同様とする。

図１１に示すように横断面上のターゲットの個数が偶数であるとき、中央に位置する２つのターゲット６ａ，６ｃのターゲット面の法線ｈａ，ｈｃ又はその延長線が交差する点Ｄと主軸Ｃとを結ぶ線の角度２をθとする。中央に位置する２つのターゲットは、図１１の場合、ターゲット６ａ，６ｃである。ターゲットの個数が例えば４個であるとき（不図示）、両端のターゲットに挟まれた２つのターゲットが中央に位置する２つのターゲットである。角度θをとるＣとＤを結ぶ線ｊを中心として、均し部品９の搖動の振り幅の最大角度を正の方向にα_１及び負の方向にα_２とする。このとき、角度β、角度θ、角度α_１及び角度α_２が数１、数２、数３及び数４を満たすことが好ましい。ターゲット６ａ，６ｃは、線ｊの線対称の関係で配置されていることが好ましい。

図１１で示した形態の場合、線ｊの角度２であるθは、数３を満たす。すなわち、ターゲット６ａ，６ｃのターゲット面は、点Ｄに向けられているが、点Ｄは、点Ｃの垂直下方に位置するか、又はバレル３の回転方向Ｒの方向側にずれた位置に配置されている。ターゲット６ａ，６ｃのターゲット面から飛び出すスパッタ粒子が混ざって粉末（不図示）に到達しやすくなる。ターゲットが４個以上の偶数個である場合、それらのターゲット面は、その法線がバレル３の内壁面に近づくにつれてそれぞれ線ｊに近づく方向を向いていることが好ましい。図１１におけるθ、α_１とα_２、β及び｛β−（θ＋α_１）｝の関係は、図１０で説明したそれらの関係と同様とすることが好ましい。

次に第一角度調整機構８を有する形態についてさらに詳細に説明する。まず図１０を参照してターゲットが奇数（具体的には３つ）ある形態（Ａ形態という。）について説明する。本実施形態に係る粉末コーティング装置では、ターゲット６の傾きθを変更し、かつ、数３の角度範囲のいずれかの角度において傾きの固定が可能な第一角度調整機構（図１及び図５の符号８で示され、図１０では不図示である。）を有し、粉末上昇抑制部品１３は、スパッタリング装置２ｃ（２ａ，２ｂでもよい。）のうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に、又は、スパッタリング装置２とモジュール化された部品に固定されていることが好ましい。図１０では、粉末上昇抑制部品１３は、バレル３の内側側壁のうち、バレル３の回転によって上方向に移動する部分の側壁に最も近いスパッタリング装置２ｃのうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に支持棒１３ｓを介して連結されている。スパッタリング装置２ｃが図５に示すようにアーム１２に固定されて、スパッタリング装置２ｃに対してアーム１２がモジュール化されている場合、粉末上昇抑制部品１３は、支持棒１３ｓを介してアーム１２に連結されていてもよい。第一角度調整機構８によってターゲット６ａ，６ｂ，６ｃを傾けて固定すると、その傾けた角度と同じ角度分だけ、粉末上昇抑制部品１３の位置を連動して移動させることができる。このように簡易な機構によって、ターゲット面と粉末上昇抑制部品１３の位置関係がターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの傾きによらず一定とすることができる。

図１１を参照してターゲットが偶数（具体的には２つ）ある形態（Ｂ形態という。）においては、バレル３の内側側壁のうち、バレル３の回転によって上方向に移動する部分の側壁に最も近いスパッタリング装置２ｃのうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に支持棒１３ｓを連結することによって、第一角度調整機構８によってターゲット６ａ，６ｃを傾けて固定すると、その傾けた角度と同じ角度分だけ、粉末上昇抑制部品１３の位置を連動して移動させることができる。また、スパッタリング装置２ａのうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に支持棒１３ｓを連結してもよい。支持棒１３ｓは図５に示したアーム１２に連結されていてもよい。

次にＡ形態及びＢ形態において、ターゲット面と粉末上昇抑制部品の好ましい位置関係について説明する。図１０に示すＡ形態においては、粉末上昇抑制部品１３は、中央に位置するターゲット６ｂのターゲット面を延長する線Ｅｂとバレル３の内側側壁との交差部分ｅｂよりも上側に配置された状態でスパッタリング装置２ｃのうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所、又は、スパッタリング装置２ｃとモジュール化された部品に固定されていることが好ましい。さらに、図１１に示すＢ形態においては、粉末上昇抑制部品１３は、中央に位置する２つのターゲット６ａ，６ｃのターゲット面の向かい合う両端を結ぶ線Ｇとバレル３の内側側壁との交差部分ｇよりも上側に配置された状態でスパッタリング装置２ｃのうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所、又は、スパッタリング装置２ｃとモジュール化された部品に固定されていることが好ましい。粉末上昇抑制部品１３が、ターゲット面よりも上側に配置されているため、スパッタ粒子の堆積による汚染を抑制することができる。

次に、第一角度調整機構８に加えて、さらに、粉末上昇抑制部品１３を位置可変で固定可能な第二角度調整機構を備えた形態について説明する。図１０及び図１１で示したＡ形態及びＢ形態では、粉末上昇抑制部品１３を支持する支持棒１３ｓをスパッタリング装置のうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に連結する形態としていたが、そのような形態とする代わりに、第一角度調整機構８とは独立して主軸Ｃに対して回転し、かつ回転角度を固定可能な第二角度調整機構に連結する変形形態としてもよい（不図示）。また、スパッタリング装置のうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所、又は、スパッタリング装置とモジュール化された部品に可動式の台を設け、その台に粉末上昇抑制部品１３を支持する支持棒１３ｓを連結する変形形態としてもよい（不図示）。粉末上昇抑制部品１３は、第二角度調整機構によって、Ａ形態及びＢ形態と同様の位置に固定することができる。ターゲットの傾きと独立して、粉末上昇抑制部品１３の固定位置を調整することができ、粉末上昇抑制部品がスパッタリングによって汚染されることを抑制することができる。

次に、第一角度調整機構８を有し、かつ、粉末上昇抑制部品１３が、バレル３の回転に影響を受けず、かつ、スパッタリング装置の傾きにも影響を受けずに、その位置が固定される形態について説明する。この形態は、図１０及び図１１で示したＡ形態及びＢ形態において、粉末上昇抑制部品１３を支持する支持棒１３ｓをスパッタリング装置のうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に連結する代わりに、例えば、図１において真空シール型軸受けのうち、バレル３の回転及び均し部品９の搖動運動に干渉しない箇所に連結する変形形態である（不図示）。粉末上昇抑制部品１３は、Ａ形態及びＢ形態において、θ_ＭＡＸの傾きをした上で、同様の位置に固定することができる。第一角度調整機構８は、ターゲットを、０°以上θ_ＭＡＸ以下（ただし、θ_ＭＡＸは数５を満たす。）を含む又は一部重複する範囲で、位置可変で固定可能とする。この変形形態では、ターゲットの傾きにかかわらず、粉末上昇抑制部品１３がスパッタリングによって汚染されることを抑制することができる。
（数５）０°＜θ_ＭＡＸ≦４５°

（変形例形態１）
バレル３を不図示の真空室に入れてもよい。この場合、バレル３にはシールを施す必要がなくなるため、バレルの構造を簡易にすることができる。

以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。

（実施例１）
図１に示した粉末コーティング装置を用いて、ガラスビーズの表面にＰｔ‐Ａｕ合金薄膜を成膜した粉末を作製する。まず初めに、Ｐｔターゲット（純度９９．９％、ターゲット面は１５０×３５ｍｍ）を１枚準備し、固定部１０ａに取り付けた。またＡｕターゲット（純度９９．９９％、ターゲット面は１５０×３５ｍｍ）を１枚準備し、固定部１０ｃに取り付けた。固定部１０ｂにはターゲットを取り付けずにブランクとした。スパッタリング電源１は高周波電源（周波数１３．５６ＭＨｚ）とした。次に、バレル３内に粉末を入れない状態で３×１０^−３Ｐａ以下まで真空に引いた後、アルゴンガスを流して、０．４Ｐａの圧力を保つように調整し、スパッタを行い、高周波電源の出力に応じたＰｔターゲットとＡｕターゲットそれぞれのレートを確認した。続いて、バレル３に直径１ｍｍのガラスビーズ１５０ｇを投入し，１．３×１０^−３Ｐａまで真空引きを行いった後、アルゴンガスを流して，０．４Ｐａの圧力を保つように調整した。その後、Ｐｔターゲットに２００Ｗ、Ａｕターゲットに１００Ｗの出力をかけ、バレル３を回転させ、均し部品９（丸棒型）を搖動させながら、ガラスビーズ表面に成膜を行った。なお、上記の高周波電源の出力は、前述で確認したスパッタレートから、Ｐｔ−５０ｗｔ％Ａｕになるように計算して求めた。成膜時間は３０分間とした。成膜後取り出したガラスビーズを分析したところ、Ｐｔ−４８ｗｔ％Ａｕ合金薄膜が表面に成膜されていることが確認された。薄膜の組成は、ＩＣＰ発光分光分析装置（リガク製ＳＰＥＣＴＲＯ‐ＣＩＲＯＳ）を用いて求めた。

（実施例２）
図１に示した粉末コーティング装置を用いて、ガラスビーズの表面にＴｉ薄膜（下層）、Ａｕ薄膜（上層）の２層膜を成膜した粉末を作製する。まず初めに、Ｔｉターゲット（純度９９．９％、ターゲット面は１５０×３５ｍｍ）を１枚準備し、固定部１０ｂに取り付けた。またＡｕターゲット（純度９９．９９％、ターゲット面は１５０×３５ｍｍ）を１枚準備し、固定部１０ｃに取り付けた。固定部１０ａにはターゲットを取り付けずにブランクとした。スパッタリング電源１は高周波電源（周波数１３．５６ＭＨｚ）とした。次に、バレル３内に粉末を入れない状態でスパッタを行い、３×１０^−３Ｐａ以下まで真空に引いた後，アルゴンガスを流して、０．４Ｐａの圧力を保つように調整し、高周波電源の出力に応じたＴｉターゲットとＡｕターゲットそれぞれのレートを確認した。続いて、バレル３に直径１ｍｍのガラスビーズ１５０ｇを投入し，２．１×１０^−３Ｐａまで真空引きを行った後、アルゴンガスを流して，０．４Ｐａの圧力を保つように調整した。その後、まずＴｉターゲットのみに２００Ｗを印可し、バレル３を回転させ、均し部品９（丸棒型）を搖動させながら、３０分間スパッタを行い、ガラスビーズ表面にＴｉ膜を成膜した。続いて，Ａｕターゲットのみに２００Ｗを印可し、バレル３を回転させ、均し部品９（丸棒型）を搖動させながら、１時間スパッタを行い、Ｔｉ膜の表面にさらにＡｕ膜を成膜した。その結果、途中でバレル３を大気開放することなく，Ｔｉ（下層）／Ａｕ（上層）の２層が成膜されたガラスビーズを得られた。この薄膜は密着性が良好であった。なお、Ａｕ膜をガラスビーズに直接成膜すると密着性が悪い。そこでＴｉ膜を密着性向上のための中間層として成膜した。

１ スパッタリング電源
１ａ 真空シール型軸受け
１ｂ アーム
１ｃ ターゲット冷却水通路入口
１ｄ ターゲット冷却水通路出口
１ｅ アルゴンガス入口
２ スパッタリング装置
３ バレル
３ａ バレルの内側側壁
３ｂ バレルの最も低い位置
３ｃ バレルの最も低い位置を越えた位置
３ｄ バレル本体
３ｅ 蓋体
４ 排気手段
４ａ 真空シール型軸受け
５ 駆動モーター
５ａ 駆動ロール
５ｂ 従動ロール
６，６ａ，６ｂ，６ｃ ターゲット
７ 粉末
７ａ，７ｂ 粉末の山
７ｆ１，７ｆ２，７ｆ３，７ｆ４ 粉末の流れ
８ 第一角度調整機構
９ 均し部品
９ａ 真空シール型軸受け
９ｂ 攪拌モーター
９ｃ 第１面
９ｄ 第２面
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 固定部
１２ アーム
１３ 粉末上昇抑制部品
１３ｓ 支持棒
ｈａ，ｈｂ，ｈｃ ターゲット面の法線
２Ｕ ターゲットユニット
１００ 粉末コーティング装置
Ｒ バレルの回転方向
Ｃ 主軸
Ｄ ターゲット面の法線が交差する点
Ｇ 中央に位置する２つのターゲット面の向かい合う両端を結ぶ線
Ｓ 始線
ｇ 線Ｇとバレルの内側側壁との交差部分
ｊ ＤとＣとを結ぶ線
Ｅ，Ｅｂ ターゲット面を延長する線
ｅ 線Ｅとバレルの内側側壁との交差部分
ｅｂ 線Ｅｂとバレルの内側側壁との交差部分

Claims (15)

1. バレルと、該バレル内を真空引きする排気手段と、前記バレル内に設置され、少なくとも１つのターゲットを有するスパッタリング装置と、を有し、前記バレルは、主軸が水平方向を向いており、かつ、該主軸を中心に回転し、前記スパッタリング装置は、前記バレルに入れられた粉末の表面にコーティング膜を形成する粉末コーティング装置において、
   前記スパッタリング装置は２つ以上のターゲットを取り付けるために、ターゲット一つに付き固定部を１つ有し、
   該固定部に前記ターゲットを取り付けたときに、該各ターゲットは、前記主軸の方向に対して同一水準位置に互いに並列に配置されており、
   前記バレルの内側側壁のうち、前記バレルの回転によって上方向に移動する部分の側壁に接した状態で配置され、前記粉末が迫り上がる上限位置を定める粉末上昇抑制部品と、
   該粉末上昇抑制部品よりも下方の位置で、前記バレルの内側側壁に間隔をあけて配置され、前記主軸を回転中心として搖動運動をする前記粉末の均し部品と、をさらに有することを特徴とする粉末コーティング装置。
2. 前記各ターゲットは、ターゲット面の法線と平行に該ターゲット面を前記バレルの内側側壁に向かって投影したときに、該内側側壁に到達する手前で投影図が重なり合う向きに向けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉末コーティング装置。
3. 前記各ターゲットは、組成が互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉末コーティング装置。
4. 前記各固定部は、取り付けられた各ターゲットの相対的な向き関係を固定化するために、
   ターゲットユニットに組み込まれており、
   該ターゲットユニットは、前記主軸を中心に回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
5. 前記粉末上昇抑制部品は、ブラシ又はヘラであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
6. 前記均し部品は、棒又は板であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
7. 前記均し部品は、前記バレルの回転方向とは反対方向に搖動運動をするときに、前記バレルの内側側壁のうち、最も低い位置又は該位置を越えたところで折り返すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
8. 前記均し部品は、前記バレルの回転方向に沿って搖動運動をするときに、前記粉末上昇抑制部品の下方で折り返すことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
9. 前記スパッタリング装置は、前記主軸を中心に回転して角度調整が可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
10. 前記粉末上昇抑制部品は、前記スパッタリング装置のうち前記ターゲット自体及び該ターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に連結されることによって、又は、該スパッタリング装置とモジュール化された部品に連結されることによって固定されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
11. 前記主軸を垂直に横断し、前記粉末上昇抑制部品、前記均し部品及び前記ターゲットを通過する横断面において、前記粉末上昇抑制部品、前記均し部品及び前記ターゲットのそれぞれの位置を極座標上で表すとき、前記主軸の位置が前記極座標の原点Ｏであり、前記主軸を通る垂直下方線が角度０°の始線であり、前記バレルの回転方向が前記始線に対して正の角度をとる方向であり、
    前記粉末上昇抑制部品が固定されている角度をβとし、
    前記横断面上のターゲットの個数が奇数（但し、１を除く）であるとき、中央に位置するターゲット面の法線又はその延長線であるとともに前記主軸と交差する線の角度１をθとし、又は、前記横断面上のターゲットの個数が偶数であるとき、中央に位置する２つのターゲット面の法線又はその延長線が交差する点と前記主軸とを結ぶ線の角度２をθとし、
    角度θをとる線を中心として、前記均し部品の搖動の振り幅の最大角度を正の方向にα_１及び負の方向にα_２としたとき、
    角度β、角度θ、角度α_１及び角度α_２が数１、数２、数３及び数４を満たすことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
    （数１）０°＜β−（θ＋α_１）＜４５°
    （数２）９０°≦β＜１３５°
    （数３）０°≦θ≦４５°
    （数４）０°＜α_２＜６０°
12. 前記ターゲットの傾きθを変更し、かつ、数３の角度範囲のいずれかの角度において傾きの固定が可能な第一角度調整機構を有することを特徴とする請求項１１に記載の粉末コーティング装置。
13. 前記粉末上昇抑制部品は、
    前記横断面上のターゲットの個数が奇数（但し、１を除く）であるとき、中央に位置するターゲット面を延長する線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側に配置された状態で固定されているか、又は、
    前記横断面上のターゲットの個数が偶数であるとき、中央に位置する２つのターゲット面の向かい合う両端を結ぶ線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側に配置された状態で固定されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の粉末コーティング装置。
14. 前記ターゲットの傾きθを変更し、かつ、数３の角度範囲のいずれかの角度において傾きの固定が可能な第一角度調整機構を有し、さらに、
    前記横断面上のターゲットの個数が奇数（但し、１を除く）であるとき、前記粉末上昇抑制部品を、中央に位置するターゲット面を延長する線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側となる位置に、位置可変で固定可能な第二角度調整機構を有するか、又は、
    前記横断面上のターゲットの個数が偶数であるとき、前記粉末上昇抑制部品を、中央に位置する２つのターゲット面の向かい合う両端を結ぶ線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側となる位置に、位置可変で固定可能な第二角度調整機構を有することを特徴とする請求項１１に記載の粉末コーティング装置。
15. 前記ターゲットを、０°以上θ_ＭＡＸ以下（ただし、θ_ＭＡＸは数５を満たす。）を含む又は一部重複する範囲で、位置可変で固定可能な第一角度調整機構を有し、
    前記粉末上昇抑制部品は、
    前記横断面上のターゲットの個数が奇数（但し、１を除く）であるとき、前記ターゲットの傾きをθ_ＭＡＸとしたときの中央に位置するターゲット面を延長する線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側となる位置に、固定されているか、又は、
    前記横断面上のターゲットの個数が偶数であるとき、前記ターゲットの傾きをθ_ＭＡＸとしたときの中央に位置する２つのターゲット面の向かい合う両端を結ぶ線と前記バレルの内側側壁との交差部分よりも上側となる位置に、固定されていることを特徴とする請求項１１に記載の粉末コーティング装置。
    （数５）０°＜θ_ＭＡＸ≦４５°

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