JPH0588312B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （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巻取式のスパツタリング装
置が知られている。

この装置は第６図に示すように、タンク４１内
に平板型のターゲツト４２が水平に延設され、送
出ローラ４３から送り出された長尺試料４４が前
記ターゲツト４２と対向する位置に平行に配置さ
れたガイドローラ４５を経て巻取ローラ４６によ
つて巻き取られるようになつている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記装置を用いて長尺試料４４にス
パツタリングを施すとき、次のような問題があつ
た。

即ち、前記長尺試料４４を送出ローラ４３から
ガイドローラ４５を経て巻取ローラ４６へ送る際
に、該試料４４がガイドローラ４５部分で自重、
スリツプ等によつてたわんだり、しわが発生した
りすることがあり、その部分に金属が付着されな
いことがあつた。このため、前記金属被膜が長尺
試料４４に対して均一に付着しないことがあつ
た。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 従つて、本発明は前記問題点を解決するため、
装置本体内に、ターゲツトと、同ターゲツトと対
向する位置へ布、フイルム等の長尺試料を案内す
るガイドローラと、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
取る巻取ローラとを備え、前記送出ローラの周速
度よりも巻取ローラの周速度の方が常に所定量だ
け速く回動するように前記送出ローラ及び巻取ロ
ーラを駆動制御するという構成を採用している。

（作用） 送出ローラから送り出される長尺試料は送り出
し方向に対して常に一定の張力が付与された状態
でガイドローラ間を案内されるため、該長尺試料
には、たわみやしわは発生しにくくなり、発生し
ても前記張力により伸ばされる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を第１〜
３図に従つて説明する。

スパツタリング装置本体１は隔壁２によりその
内部がスパツタリング処理室３と試料収容室４と
の２室に区画されている。スパツタリング処理室
３は蓋体５によりその上部開口部が気密状態に密
閉されている。また、試料収容室４にはその正面
（第１図の下方）に密閉可能な扉６が配置されて
いる。

スパツタリング処理室３の中央には有底円筒状
のターゲツト７が前記蓋体５の外側から気密を保
持した状態で着脱可能に挿入固定されている。タ
ーゲツト７は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、その内部空間部にはリング
状の永久磁石８が所定間隔で嵌着固定された支持
筒９が配設されている。支持筒９の下部には外部
から圧縮空気が供給されるベルローズ１０が配設
され、圧縮空気の供給排気により支持筒９が上下
動されるようになつている。ターゲツト７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１１が、その線状部がターゲ
ツト７を中心とする同一の円周状に位置するよう
に配置されている。ターゲツト７としての陰極と
陽極１１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７の周囲には布、フイル
ム等の長尺試料１２を案内する６本のガイドロー
ラ１３が、ターゲツト７を中心とする同一円周上
に等間隔で配設されている。前記ガイドローラ１
３はスパツタリング処理室３内に配設され平面ほ
ぼ六角形状をなす上部支持フレーム１４ａ及び下
部支持フレーム１４ｂ間に回転自在に支持されて
いる。前記上部支持フレーム１４ａを支持する支
柱１５は前記ガイドローラ１３の内側に配設され
るとともに、核ガイドローラ１３の直径よりも幅
広に形成されている。各支柱１５にはターゲツト
７と反対側に冷却用の水冷管１６が配設されてい
る。

試料収容室４には長尺試料１２を送り出す送出
ローラ１７と、スパツタリング処理後の長尺試料
１２を巻取る巻取ローラ１８とが垂直状態に配設
されている。両ローラ１７，１８はそれぞれ底壁
上に配置され、外部駆動機構１９ｃ，２０ｃによ
り駆動される駆動軸１９ａ，２０ａと、上部に回
転自在に取付けられた被動軸１９ｂ，２０ｂとの
間に脱着可能に取付けられるようになつている。

また、前記駆動機構１９ｃ，２０ｃは長尺試料
１２が送出ローラ１７から巻取ローラ１８に巻回
されるとき、該巻取ローラ１８の周速度が前記送
出ローラ１７の周速度よりも常に一定量だけ速く
なるように駆動軸１９ａ，２０ａを制御してい
る。つまり、このローラ１７，１８の周速度の差
を利用して前記長尺試料１２に対してその巻取方
向に一定の張力を付与し、たわみ、しわ等を防止
しているのである。従つて、長尺試料１２はこの
両ローラ１７，１８によつて一定張力を付与され
た状態で前記ガイドローラ１３間を案内されるこ
ととなる。また、前記張力は、前記長尺試料１２
が変形しない程度に設定されており、本実施例に
おいては、２〜20Kg／cmとなつている。

前記スパツタリング処理室３及び試料収容室４
とを区画する隔壁２の中央部には両室３，４を連
通する開口部が形成され、両開口部が前記長尺試
料１２の通過を許容する隙間δを有する状態で垂
直に配設された３本の補助ガイドローラ２１ａ，
２１ｂ，２１ｃにより塞がれている。そして、前
記送出ローラ１７から送り出される長尺試料１２
は前記補助ガイドローラ２１ａ，２１ｂ間を通つ
てスパツタリング処理室３内に案内され、スパツ
タリング処理後の長尺試料１２は前記補助ガイド
ローラ２１ｂ，２１ｃ間を通つて巻取ローラ１８
に巻取られるようになつている。又、スパツタリ
ング処理室３内には前記補助ガイドローラ２１ａ
〜２１ｃにスパツタリング金属が付着するのを防
止する防着板２２が立設され、そのターゲツト７
と反対側には前記支柱１５と同様水冷配管１６が
配設されている。

前記スパツタリング処理室３にはスパツタリン
グ処理室３内を減圧するためのポンプに接続され
るパイプ２３が接続されている。パイプ２３は本
抜バルブ２４を介して拡散ポンプ２５に接続され
る系統と、粗抜バルブ２６を経てメカニカルブー
スターポンプ２７及びロータリーポンプ２８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２５とメカニカルブースターポンプ２
７とが補助バルブ２９を介して接続されている。
又、前記パイプ２３にはリークバルブ３０が接続
されている。又、スパツタリング処理室３にはバ
ルブ３１ａ，３２ａを介してアルゴンガスボンベ
３１及び酸素ガスボンベ３２に接続されたパイプ
３３が連結されている。

一方、前記試料収容室４には試料収容室４内を
減圧するため前記スパツタリング処理室３の排気
系とは独立した別のメカニカルブースターポンプ
３４及びロータリーポンプ３５に対してバルブ３
６を介して接続されるパイプ３７が連結されてい
る。又、前記パイプ３７にはリークバルブ３８が
接続されている。

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３０，３８が開放され
てスパツタイング処理室３及び試料収容室４内の
圧力が大気圧と平衡な状態で試料収容室４の扉６
を開け、送出ローラ１７を駆動軸１９ａ及び被動
軸１９ｂから取り外し、長尺試料１２を送出ロー
ラ１７に巻付ける。次に長尺試料１２が巻付けら
れた送出ローラ１７を前記駆動軸１９ａと被動軸
１９ｂとの間に取付け、その一端側から送り出し
ながら補助ガイドローラ２１ａ，２１ｂ間の隙間
δを通してスパツタリング処理室３内に導き、６
本のガイドローラ１３の外側に巻掛けた後、補助
ガイドローラ２１ｂと２１ｃとの間を通して再び
試料収容室４内に導き、同長尺試料１２の一端を
巻取ローラ１８の表面に止着する。次に蓋体５及
び扉６を気密状態に閉じる。

次にスパツタリング装置本体１を減圧する。拡
散ポンプ２５及びロータリーポンプ２８は常時作
動しているので、まずリークバルブ３０を閉じ次
いで粗抜バルブ２６を開く。ロータリーポンプ２
８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２７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２６を閉じ、次いで補助バルブ２
９、本抜バルブ２４を開放して装置本体１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１２からのガス放出により排気速度が
遅いときには、巻取ローラ１８及び送出ローラ１
７を駆動して長尺試料１２の巻取り、巻戻しを行
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２４が開放状態となつ
た後に巻取り、巻戻しを行う。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２７作
動後に行う。なお、巻戻しは10m／〓程度の速度
で行なわれる。

次にアルゴンガスボンベ３１からスパツタリン
グ処理室３内にアルゴンガスを送り込むととも
に、拡散ポンプ２５から徐々に排出することによ
りスパツタリング処理室３内を低圧アルゴンガス
雰囲気に保持する。この状態で水冷配管１６に水
を供給し、ターゲツト７及び陽極１１間に直流高
電圧を印加するとともに送出ローラ１７及び巻取
ローラ１８を駆動する。ターゲツト７及び陽極１
１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、スパツタリング処理室３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）
７側へ加速されて、ターゲツト７に衝突し、ター
ゲツト７表面から金属を叩き出す。ターゲツト７
表面から叩き出された金属はターゲツト７から放
射状に飛散する。長尺試料１２は補助ガイドロー
ラ２１ａ、ガイドローラ２０、補助ガイドローラ
２１ｃを経てターゲツト７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１８に巻取られ
る。

このとき、前記巻取ローラ１８はその周速度を
送出ローラ１７の周速度よりも常に一定量だけ速
くなるように制御されているため、前記長尺試料
１２は巻取方向に対して一定の張力がかかつた状
態でガイドローラ１６間を案内される。従つて、
前記長尺試料１２は前記張力によつてたわむこと
なく、また、たわんだり、しわが発生したりして
も前記張力によつて伸ばされて前記ガイドローラ
１６間を案内されることとなる。このため、前記
長尺試料１２全体を均一にスパツタリングするこ
とが可能となる。

さらに、長尺試料１２として布を用いた場合に
は前記張力によつて布の網目が開かれるため、網
目の奥まで確実に金属酸化物被膜を被服させるこ
とができる。

また、本実施例の装置によれば、ターゲツト７
から放射状に飛散するスパツタリング金属が長尺
試料１２に付着する範囲が広範囲に及ぶため、巻
取ローラ１８の巻取速度を速めても長尺試料１２
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／〓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／〓の巻取速度500オングストローム
の厚さの金属被膜が長尺試料１２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なうことができ
る。

ターゲツト７から飛散したスパツタリング金属
は長尺試料１２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１３の内側
（ターゲツト７側）に配設された支柱１５が、ガ
イドローラ１３のカバーの役割を果たし、しかも
水冷配管１６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１３に付着したりガ
イドローラ１３が加熱されることがないため、ガ
イドローラ１３にスパツタリング金属が付着する
ことによる長尺試料１２の汚染あるいはガイドロ
ーラ１３の加熱に伴う長尺試料１２への悪影響を
確実に防止することができる。

長尺試料１２にターゲツト７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３２に通ずるバ
ルブ３２ａも放し、スパツタリング処理室３内に
アルゴンガスとともに酸素ガスを供給し、同処理
室３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７と陽極１１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
７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１２に付着するため、長尺試料１２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) 前記補助ガイドローラ２１ａ，２１ｂ，２１
ｃは必ずしも必要ではなく、第４図に示すよう
な切り欠き部を通して長尺試料１２を送つても
良い。

(2) 前記送出ローラ１７と巻取ローラ１８との間
のたわみ防止手段は本実施例の外、第５図に示
すように、両ローラ１７，１８を一定の周速度
で回転させておき、該送出ローラ１７および巻
取ローラ１８の両方に駆動用キヤブスタンとピ
ンチローラをそれぞれ設け、該キヤブスタンの
駆動力によつて常に巻取速度が送り出し速度よ
りも速くなるようにしても良い。さらに、上記
方法において、送り出し側のキヤブスタンとピ
ンチローラを廃止して前記送出ローラ１７の駆
動機構自体を不の張力がかかるものとしても良
い。つまり、両ローラ１７，１８間に一定の張
力がかかる方法であればなんでも良く、その構
成、組み合わせに限定されるものではない。

(3) 前記長尺試料１２の送出方向と垂直な上下方
向に対して張力を付与する張力付与手段をそれ
ぞれ設けること。こうすれば、長尺試料１２が
一定方向に極端に伸びることを防止できるとと
もに、布等の網目状試料を用いた場合、網目が
縦横均一に拡がるため、さらに、網目の奥まで
金属を付着させることができる。

(4) ガイドローラ１３の本数あるいは設置間隔を
変更すること。ガイドローラ１３の本数あるい
は設置間隔は長尺試料１２としての布あるいは
フイルムの種名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７の周囲を長尺試料１２がほぼ円周
上となる状態で移動するためにはガイドローラ
１３を５本以上設けることが好ましい。

(5) ターゲツト７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
太の金属としては金、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
ルト等に応じて選択される。

(6) 前記実施例の装置における酸素ガスポンベ３
２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１２の表面に形成することも可能であ
る。又、アルゴンガスに代えてキセノン等の不
活性ガスを採用してもよい。

(7) 上下支持フレーム１４ａ，１４ｂを配設する
代わりに、ガイドローラ１３を配設する位置ま
でスパツタリング処理室３の上壁を形成しガイ
ドローラ１３を上壁及び底壁間に回動可能に支
持し、ガイドローラ１３のカバーを別に設けて
もよい。又、ガイドローラ１３のカバーは必ず
しも必要ではない。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば送出側か
らターゲツトと対向する位置へ案内される長尺試
料には送出ローラと巻取ローラとの間の周速度差
に基づき巻取方向に対して絶えず一定張力が付与
されるので、前記張力により長尺試料がたわむこ
とを防止でき、引いては、送出ローラと巻取ロー
ラとの周速度間に差を持たせるだけという簡単な
構成にて、スパツタリング金属を均一に付着させ
た長尺試料を製造することが可能となるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜３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図は別例を示す要部平断面図、第５図は
別例を示す平断面図、第６図は従来のスパツタリ
ング処理装置を示す縦断面図である。 スパツタリング処理室……３、ターゲツト……
７、長尺試料……１２、ガイドローラ……１３、
送出ローラ……１７、巻取ローラ……１８。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 装置本体１内に、ターゲツト７と、同ターゲ
   ツト７と対向する位置へ布、フイルム等の長尺試
   料１２を案内するガイドローラ１３と、前記長尺
   試料１２を送り出す送出ローラ１７と、スパツタ
   リング処理後の長尺試料１２を巻取る巻取ローラ
   １８とを備え、前記送出ローラ１７の周速度より
   も巻取ローラ１８の周速度の方が常に所定量だけ
   速く回動するように前記送出ローラ１７及び巻取
   ローラ１８を駆動制御することを特徴とするスパ
   ツタリング装置。