JPH0375632B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は布、フイルム等の長尺試料の表面に
金属を付着させるスパツタリング装置に関するも
のである。

（従来の技術） 従来、フイルム等の長尺試料の表面に金属被膜
を形成する装置としての巻取式スパツタリング装
置が広く使用されている。然しながら従来の装置
は、スパツタリング金属の付着範囲が狭いため巻
取速度を速くすることができず能率が悪い。又ス
パツタリング圧力が10^-3Torr台と高くなり、形
成される金属被膜がやや黒つぽくなり易いという
欠点があつた。

これ等の欠点を改良するために、例えば特開昭
52−52133号公報第６図、第７図に示すような装
置が提案されている。この装置に付前記第６図、
第７図において必ずしも詳細な記載はないが、実
際の製品では、上下二枚の支持部材（上板と下
板）間に回転可能にローラを枢支するとともに、
このローラの外側すなわちターゲツトから遠ざか
る方向に位置して設けた支柱により上下二枚の支
持部材を支持し、更に前記ローラの内側にローラ
に対応してカバーを設け、スパツタリングされた
金属がローラに付着するのを防止している。

（発明が解決しようとする問題点） 前記のように従来の装置では、ローラの外側に
支持部材を支持する支柱を設け、更にローラを保
護するカバーを設けているため、部品点数が多く
なるばかりでなく装置が大型となり製造コストも
高くなる問題点を有している。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決するためこの発明において
は、布、フイルム等の長尺試料を案内するため
に、円筒型のターゲツトを中心とし、その周面を
囲繞するように配設した多数のガイドローラと、
前記ガイドローラの上部及び下部に設けられ、ガ
イドローラを回転可能に支持する上部支持部材及
び下部支持部材と、前記ターゲツトを中心としそ
の周囲を囲繞するように、前記ガイドローラの内
側に配設した多数本の陽極と、前記ガイドローラ
の直径よりも広巾で、少なくともガイドローラと
対応するだけの本数からなり、かつ、ガイドロー
ラの内側でこれと対向するように位置させて上部
支持部材と下部支持部材との間に配設され、上部
支持部材と下部支持部材とを支持するための支柱
と、相対する二本のガイドローラ間に所定の間隔
を持つて対設され、送り出される前記長尺試料と
スパツタリング処理後巻き取られる長尺試料とを
案内するための案内ローラと、前記案内ローラの
外側に配設され、前記長尺試料を送り出す送出ロ
ーラとスパツタリング処理後の長尺試料を巻取る
巻取ローラとからなる構成を採用した。

（作用） この発明においては、前記の構成を採用したこ
とにより、良質のスパツタリング被膜が効率よく
形成され、更に防着部材の作用を支柱に兼用させ
たのでコンパクトな装置を提供し得る。

（実施例） 以下この発明を具体化した一実施例を第１〜４
図に従つて説明する。スパツタリング装置本体１
は基台２と、同基台２上にパツキング（図示しな
い）を挾んで気密状体に載置されるケーシング３
とから構成されている。ケーシング３の上方には
図示しないフレームに回転自在に支持された２対
の定滑車４が配設され、同定滑車４には前記ケー
シング３を吊下支持するための２本のワイヤ５
が、一端がケーシング３の上部に突設された掛止
リング６に連結され、他端がバランスウエイト７
に連結された状態で巻掛されている。前記両バラ
ンスウエイト７の合計重量は、小さな力でケーシ
ング３を上下動可能とするためケーシング３の重
量より若干軽い値に設定されている。ケーシング
３の前面（第１図の下方）には、ケーシング３に
近傍した位置に垂直状態で立設されたガイドレー
ル８と係合可能なコロ９が回転自在に取付けられ
ている。又、ケーシング３の後部には第１，４図
に示すようにモータ１０の回転軸に取付けられた
ピニオン１１と噛合するラツク１２ａを有し、モ
ータ１０の正逆回転により上下動される押上部材
１２の上部と係合可能な係合部１３が突設されて
いる。そして、押上部材１２の上下動によりケー
シング３が昇降作動されるようになつている。

ケーシング３の円筒部中央には有底円筒状のタ
ーゲツト１４が着脱可能に吊下支持されている。
ターゲツト１４はその少なくとも表面部がスパツ
タリング用の金属で形成され、その内部空間には
リング状の永久磁石１５が所定間隔で嵌装された
支持筒１６が配設されている。支持筒１６の下部
には外部から圧縮空気が供給されるベローズ１７
が配設され、圧縮空気の供給排気により支持筒１
６が上下動されるようになつている。ターゲツト
１４としての陰極の周囲には８本の上下方向に延
びる線状部を有する篭型の陽極１８が、その線状
部がターゲツト１４を中心とする同一円周上にタ
ーゲツト１４を囲繞するように配設されている。
ターゲツト１４としての陰極と陽極１８との間に
は50〜1000Vの直流電圧が印加されるようになつ
ている。

前記円筒型ターゲツト１４及び陽極１８の外周
には布、フイルム等の長尺試料１９を案内する６
本のガイドローラ２０がターゲツト１４を中心と
してこれを囲繞するように同一円周上に等間隔で
配設されている。前記ガイドローラ２０は基台２
上に配設され、平面ほぼ６角形状をなす上部支持
フレーム２１ａ及び下部支持フレーム２１ｂ間に
回転自在に支持されている。前記上部支持フレー
ム２１ａを支持する支柱２２は前記ガイドローラ
２０の内側に配設されるとともに、各ガイドロー
ラ２０の直径よりも幅広に形成されている。各支
柱２２にはターゲツト１４と反対側に冷却用の水
冷配管２３が配設されている。

前記ガイドローラ２０が配設された円周の外側
には長尺試料を送り出す送出ローラ２４と、スパ
ツタリング処理後の長尺試料１９を巻き取る巻取
ローラ２５とが垂直状態で回転自在に配設されて
いる。両ローラ２４，２５はそれぞれ基台２上に
配設され図示しない外部駆動機構により駆動され
る駆動軸２７ａと、前記上部支持フレーム２１ａ
から突設された支持ブラケツト２６に回動自在に
取り付けられた被動軸２７ｂとの間に着脱可能に
取付けられるようになつている。両ローラ２４，
２５に近接して相対する二本のガイドローラ２０
間には、所定の間隔を持つて一対のガイドローラ
２８ａ，２８ｂが配設され、送出ローラ２４から
送り出される長尺試料１９は一方のガイドローラ
２８ａを経てガイドローラ２０に案内され、スパ
ツタリング処理後の長尺試料１９は他方のガイド
ローラ２８ｂを経て巻取ローラ２５に巻き取られ
るようになつている。又、両ガイドローラ２８
ａ，２８ｂの間隙と対応する位置には防着板２９
が立設され、そのターゲツト１４と反対側には前
記支柱２２と同様水冷配管２３が配設されてい
る。

前記基台２にはスパツタリング装置本体１内を
減圧するためのポンプに接続されるパイプ３０が
接続されている。パイプ３０は本抜バルブ３１を
介して拡散ポンプ３２に接続される系統と、粗抜
バルブ３３を経てメカニカルブースターポンプ３
４及びロータリーポンプ３５に接続される系統の
２つに分岐されるとともに、前記拡散ポンプ３２
とメカニカルブースターポンプ３４とが補助バル
ブ３６を介して接続されている。又、前記パイプ
３０にはリークバルブ３７が接続されている。
又、ケーシング３にはバルブ３８ａ，３９ａを介
してアルゴン（Ar）ガスボンベ３８及び酸素ガ
スボンベ３９に接続されたパイプ４０が連結され
ている。

次に前記のように構成された装置の作用を説明
する。

まず、リークバルブ３７が解放されてケーシン
グ３内の圧力が大気圧と平衡な状態でモータ１０
を正転駆動させ、押入部材１２を押し上げ、第２
図に鎖線で示すようにケーシング３を上方へ吊下
する。この状態で送出ローラ２４を駆動軸２７ａ
及び被動軸２７ｂから取り外し、長尺試料１９を
送出ローラ２４に巻き付ける。次に長尺試料１９
が巻き付けられた送出ローラ２４を前記駆動軸２
７ａ及び被動軸２７ｂ間に取り付け、その一端側
から送り出しながらガイドローラ２８ａ、ガイド
ローラ２０、ガイドローラ２８ｂを経て巻取ロー
ラ２５まで導き、長尺試料１９の一端を巻取ロー
ラ２５の表面に止着する。次にモータ１０を逆転
駆動させ、押上部材１２をピニオン１１及びラツ
ク１２ａの作用により下降移動させケーシング３
を基台２上に載置する。ケーシング３は自重及び
パツキングの作用により気密性が保持された状態
で基台２上に載置される。

次にスパツタリング装置本体１内を減圧する。
拡散ポンプ３２及びロータリーポンプ３５は常時
作動しているので、まずリークバルブ３７を閉じ
次いで粗抜バルブ３３を開く。ロータリーポンプ
３５の作用によりスパツタリング装置本体１内の
圧力が20Torr以下になつた状態でメカニカルブ
ースターポンプ３４が作動される。そして、装置
本体１内の圧力が５×10^-2Torr以下になつた状
態で粗抜バルブ３３を閉じ、次いで補助バルブ３
６、本抜きバルブ３１を開放して装置本体１内の
真空度をさらに高真空の10^-5Torr台まで減圧す
る。

長尺試料１９からのガス放出により排気速度が
遅い時には、巻取ローラ２５及び送出ローラ２４
を駆動して長尺試料１９の巻取り、巻きもどしを
行うことにより排気速度を速くすることができ
る。この場合通常は本抜バルブ３１が開放状態と
なつた後に巻取り、巻もどしを行う。しかしガス
放出が多い場合はメカニカルブースターポンプ３
４の作動後に行う。なお、巻取り、巻きもどしは
10ｍ／min程度の速度で行われる。

次にアルゴンガスボンベ３８から装置本体１内
にアルゴンガスを送り込むとともに、拡散ポンプ
３２から徐々に排出することにより装置本体１内
を低圧アルゴンガス雰囲気に保持する。

次に水冷配管２３に水を供給し、ターゲツト１
４及び陽極１８間に直流高電圧を印加するととも
に送出ローラ２４及び巻取ローラ２５を駆動す
る。ターゲツト１４及び陽極１８間に直流高電圧
を印加することによりグロー放電が起こり、スパ
ツタリング装置本体１内のアルゴンガスが放電エ
ネルギーによりイオン化し、イオン化されたアル
ゴンイオンがターゲツト（陰極）１４側へ加速さ
れてターゲツト１４に衝突し、ターゲツト１４表
面から金属を叩き出す。ターゲツト１４表面から
叩き出された金属はターゲツト１４から放射状に
飛散する。長尺試料１９はガイドローラ２８ａ、
ガイドローラ２０、ガイドローラ２８ｂを経てタ
ーゲツト１４の周囲を囲むほぼ円周状の移動経路
を通つて巻取ローラ２５に巻き取られるので、タ
ーゲツト１４から放射状に飛散するスパツタリン
グ金属が長尺試料１９に付着する範囲が広範囲に
及び、巻取ローラ２５の巻取速度を速めても長尺
試料１９の表面には所定の厚さの金属被膜が確実
に形成される。従来装置においては500オングス
トロームの厚さの被膜を形成するには２〜３ｍ／
minの巻取速度でしか行えなかつたが、この実施
例の装置においては６ｍ／minの巻取速度で500
オングストロームの厚さの金属被膜が長尺試料１
９の表面に形成された。すなわち、従来装置に比
較して２〜３倍の速さでスパツタリング処理を行
うことができる。

ターゲツト１４から飛散したスパツタリング金
属は長尺試料１９の表面以外にも付着するが、こ
の実施例の装置においてはガイドローラ２０の内
側（ターゲツト１４側）に配設された支柱２２が
ガイドローラ２０のカバーの役割を果たし、しか
も水冷配管２３により常に冷却されるため、スパ
ツタリング金属がガイドローラ２０に付着したり
ガイドローラ２０が加熱されることがないため、
ガイドローラ２０にスパツタリング金属が付着す
ることによる長尺試料１９の汚染あるいはガイド
ローラ２０の加熱に伴う長尺試料１９への悪影響
を確実に防止することができる。又、前記支柱２
２にスパツタリング金属がガイドローラ２０に付
着することを防止するためのカバーを兼用させた
ので、このカバーをわざわざ別個に設ける必要が
なくなり、その分、部品点数を減少して装置全体
をコンパクト化することができる。

長尺試料１９にターゲツト１４を構成する金属
被膜を形成する代わりに、金属酸化物の被膜を形
成する場合には、前記酸素ガスボンベ３９に通ず
るバルブ３９ａも開放しスパツタリング装置本体
１内にアルゴンガスとともに酸素ガスを供給し、
同装置本体１内をアルゴン及び酸素の低圧混合気
雰囲気に保持した状態でターゲツト１４と陽極１
８間に直流高電圧を印加する。アルゴンガス及び
酸素ガスが存在する場合には、前記と同様にして
ターゲツト１４から叩き出された金属が直ちに酸
素イオンにより酸化されて酸化物となり、酸化物
の状態で長尺試料１９に付着するため長尺試料１
９の表面には金属酸化物の被膜が形成される。

なお、この発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、例えば次のようにして具体化すること
も可能である。

(1) 第６図ａに示すようにガイドローラ２０の外
周両端部にガイドピン２０ａを突設したり、第
６図ｂに示すようにガイドローラ２０の表面に
面フアスナー２０ｂを貼着したりあるいはガイ
ドローラ２０の表面を粗面化してもよい。この
ように構成した場合には長尺試料に加えるテン
シヨンの値を小さくすることが可能となり、テ
ンシヨンをかけることを好まない布地等にスパ
ツタリング処理を行う場合に有利となる。又、
ガイドローラ２０を積極駆動する構成を採用し
た場合にはさらに長尺試料に加わるテンシヨン
を低くすることが可能となる。

(2) ガイドローラ２０の本数あるいは設置間隔は
長尺試料１９としての布あるいはフイルムの種
類及び加えるテンシヨンの強さにより異なる
が、その間隔は20〜80cmが好ましくターゲツト
１４の周囲を長尺試料１９がほぼ円周状となる
状態で移動するためには、第２発明においては
ガイドローラ２０を５本以上設けることが好ま
しい。

(3) ターゲツト１４を構成する金属は特に限定さ
れず、スパツタリング可能な全ての金属（合金
を含む）を採用することができる。すなわち、
単体の金属としては金、銀、アルミニウム、ス
ズ、亜鉛、チタン、ニツケル、銅、コバルト、
クロム等が、合金ではハステロイ、パーマロ
イ、ステンレス鋼が耐蝕性や色彩の点で適して
いる。前記金属あるいは合金は用途、色調、コ
スト等に応じて選択される。

(4) 前記実施例の装置における酸素ガスボンベ３
９に代えて窒素ガスボンベを接続することによ
り金属酸化物被膜に代えて金属窒化物被膜を長
尺試料１９の表面に付着することも可能であ
る。又、アルゴンガスに変えてキセノン等の不
活性ガスを使用してもよい。

(5) 又、スパツタリング装置本体１を基台２とそ
の上面に載置されるケーシング３とから構成す
る代わりに、有底のケーシングとその上部開口
部を気密状態に覆う蓋体とから構成する等この
発明の趣旨を逸脱しない範囲において各部の形
状、構成等を任意に変更することも可能であ
る。

発明の効果 以上詳述したように本願発明においては前記の
構成を採用したことにより、良質のスパツタリン
グ被膜が効率より形成され、又、上部支持部材及
び下部支持部材を支持するための支柱を、少なく
とも前記ガイドローラと等しい個数だけ設けると
ともに、前記ガイドローラの直径以上の幅に形成
してガイドローラとターゲツトとの間に各ガイド
ローラと対向するように配置したので、この支柱
は前記上部支持部材及び下部支持部材を支持する
作用のみならず、スパツタリング時にガイドロー
ラへのスパツタリング金属が付着するのを防止す
る作用をも有する。従つて、スパツタリング金属
がガイドローラに付着することを防止するために
この種の装置では必ず必要となる防着部材をわざ
わざ別個に設ける必要がなくなり、その分、部品
点数を減少して装置全体をコンパクト化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図はこの発明を具体化した一実施例を
示すものであつて第１図は平断面図、第２図は一
部破断正面図、第３図は第１図のＡ−Ａ線断面
図、第４図はラツク部分を示す部分斜視図、第５
図ａ，ｂはガイドローラの変形例を示す斜視図で
ある。 スパツタリング装置本体……１、ケーシング…
…３、ターゲツト……１４、陽極……１８、長尺
試料……１９、ガイドローラ……２０、上部支持
部材……２１ａ、下部支持部材……２１ｂ、支柱
……２２、送出ローラ……２４、巻取ローラ……
２５。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 布、フイルム等の長尺試料１９を案内するた
   めに、円筒型のターゲツト１４を中心とし、その
   周面を囲繞するように配設した多数のガイドロー
   ラ２０と、 前記ガイドローラ２０の上部及び下部に設けら
   れ、ガイドローラ２０を回転可能に支持する上部
   支持部材２１ａ及び下部支持部材２１ｂと、 前記ターゲツト１４を中心としその周囲を囲繞
   するように、前記ガイドローラ２０の内側に配設
   した多数本の陽極１８と、 前記ガイドローラ２０の直径よりも広巾で、少
   なくともガイドローラ２０と対応するだけの本数
   からなり、かつ、ガイドローラ２０の内側でこれ
   と対向するように位置させて上部支持部材２１ａ
   と下部支持部材２１ｂとの間に配設され、上部支
   持部材２１ａと下部支持部材２１ｂとを支持する
   ための支柱２２と、 相対する二本のガイドローラ２０間に所定の間
   隔を持つて対設され、送り出される前記長尺試料
   １９とスパツタリング処理後巻き取られる長尺試
   料１９とを案内するための案内ローラ２８ａ，２
   ８ｂと、 前記案内ローラ２８ａ，２８ｂの外側に配設さ
   れ、前記長尺試料１９を送り出す送出ローラ２４
   とスパツタリング処理後の長尺試料１９を巻取る
   巻取ローラ２５とからなることを特徴とするスパ
   ツタリング装置。