JPS61266571A - スパツタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、フィルム等の長尺試料の表面に金属を付
着させるスパッタリング装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、フィ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ッタリング装置が知られてい
る。この装置は第７図に示すように、タンク４１内に平
板型のターゲット４２が水平状態に延設され、送出ロー
ラ４３から送り出された長尺試料４４が前記ターゲット
４２と対向する位置に平行に配設されたガイドローラ４
５を経て巻取ローラ４６により巻き取られるようになっ
ている。従って、ターゲット４２から飛び出すスパッタ
リング金属の付着する範囲が狭いため、巻取速度を速く
することができないという問題点がある。又、平板型タ
ーゲットを使用しているため、スパッタリング圧力が１
０’Ｔｏｒｒ台と高くなり、長尺試料４４の表面に形成
される金属被膜の色調がやや黒っぽくなり易いという問
題もある。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は前記従来装置におけるスパッタリング処理速
度が遅い点及びスパッタリング処理により形成される金
属被膜の色調が黒っぽくなり易いという問題点を解決す
るものである。

発明の構成 （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、円筒
型ターゲットの周囲に布、フィルム等の長尺試料を案内
するガイドローラを、前記長尺試料の移動経路が前記円
筒型ターゲットを囲むほぼ円周状となるように前記円筒
型ターゲットを中心とした円周上に多数配設するという
構成を採用した。

又、第２の発明においては前記構成に加えて長尺試料を
送り出す送出ローラと、スパッタリング処理後の長尺試
料を巻き取る巻取ローラとを前記ガイドローラが配設さ
れた円周の外側に配設するという構成を採用した。

（作用） この発明においては円筒状に形成されたターゲットから
スパッタリング金属が放射状に飛散し、長尺試料はガイ
ドローラに案内されながら前記ターゲットの周囲を移動
するためスパッタリング金属が付着する範囲が広くなり
、長尺試料の巻取速度を速くしても所定の厚さの金属被
膜が長尺試料の表面に形成される。又、第２発明におい
ては送出ローラと巻取ローラとが長尺試料を案内するが
イドローラが配設された円周の外側に配設されるため、
長尺試料に対するスパッタリング金属の付着する範囲が
ざらに拡大され、処理速度をより速くすることができる
。

（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
って説明する。スパッタリング装置本体１は基台２と、
同基台２上にバッキング（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、他端がバランスウェイト７に連結された
状態で巻掛されている。前記両バランスウェイト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に近接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１ｏの回転軸に取付けられたビニオン１１と噛
合するラック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っている。

ケーシング３の円筒部中央には有底円筒状のターゲット
１４が着脱可能に吊下支持されている。

ターゲット１４はその少なくとも表面部がスパッタリン
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１６が上下動されるようになっている。タ
ーゲット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日型の陽極１８が、その線状部が
ターゲット１４を中心とする同一円周上に位置するよう
に配設されている。ターゲット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
るようになっている。

前記円筒型ターゲット１４の周囲には布、フィルム等の
長尺試料１９を案内する６本のガイドローラ２０がター
ゲット１，１を中心とする同一円周上に等間隔で配設さ
れている。前記ガイド口−ラ２０は基台２上に配設され
、平面はぼ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にはターゲット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、スパッタリング処理
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ット２６に回転自在に
取り付けられた被動輪２７ｂとの間に着脱可能に取付け
られるようになっている。両ローラ２４゜２５に近接す
るガイドローラ２０ｆｆｉには一対の補助ガイドローラ
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は一方の補助ガイドローラ２８ａ
を経てガイドローラ２０に案内され、スパッタリング処
理後の長尺試料１９は他方の補助がイドローラ２８ｂを
経て巻取ローラ２５に巻き取られるようになっている。

又、両補助ガイドローラ２８ａ、２８ｂの間隙と対応す
る位置には防着板２９が立設され、そのターゲット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にはスパッタリング装置本体１内を減圧する
ためのポンプに接続されるバイブ３ｏが接続されている
。バイブ３０は水抜バルブ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３４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、前記バイブ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
たバイブ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
、押上部材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
り出しながら補助ガイドローラ２８ａ１ガイドローラ２
０１補助ガイドローラ２８ｂを軽で巻取ローラ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
をビニオン１１及びラック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
は自重及びバッ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。

次にスパッタリング装置本体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
パッタリング装置本体１内の圧力が２０　Ｔ　ｏｒｒ以
下になっ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５ｘ１０　　
Ｔｏｒｒ以下になった状態で粗抜バルブ３３を閉じ、次
いで補助バルブ３６、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１０−５Ｔ　ｏｒｒ
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。

この場合通常は水抜バルブ３１が開放状態となりた優に
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３４の作動後に行う。なお
、巻取り、巻きもどしは１０ｔｉ　、／＋ｉｎ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、ターゲット１４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２
４及び巻取ローラ２５を駆動する。

ターゲット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、スパッタリング装置本
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ット（陰極
）１４側へ加速されてターゲット１４に衝突し、ターゲ
ット１４表面から金属を叩き出す。ターゲット１４表面
から叩き出された金属はターゲット１４から放射状に飛
散する。長尺試料１９は補助ガイドローラ２８ａ１ガイ
ドローラ２０．補助ガイドローラ２８ｂを経てターゲッ
ト１４の周囲を囲むほぼ円周状の移動経路を通って巻取
ローラ２５に巻き取られるので、ターゲット１４から放
射状に飛散するスパッ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２〜３１／１
ｌｉｎの巻取速度でしか行えなかったが、この実施例の
装置においては５１１／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１９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
速さでスパッタリング処理を行うことができる。

ターゲット１４から飛散したスパッ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（ターゲット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、スパッ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にスパッ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。

長尺試料１９にターゲット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
しスパッタリング装置本体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ット１４と
陽極１８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
ット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１
９に付着するため長尺試料１９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５図に示すように送出ローラ２４及び巻取ロー
ラ２５をガイドローラ２０が配設された同一円周上に配
置する。この場合には送出ローラ２４及び巻取ローラ２
５に巻かれている長尺試料にスパッタリング金属が付着
するのを防ぐための防着板２９を設ける必要がある。

く２）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ビン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−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ョンの値を小さくすることが可能
となり、テンションをかけることを好まない布地等にス
パッ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ざら
に長尺試料に加わるテンションを低くすることが可能と
なる。

（３）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ィルムの種類及び加える
テンションの強さにより異なるが、その間隔は２０〜８
００ｍが好ましくターゲット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。

（４）ターゲット１４を構成する金属は特に限定されず
、スパッ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、ニッケル、
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。

（５）前記実施例の装置における酸素ガスボンベ３９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。

（６）又、支柱２２をガイドローラ２０のカバーの役割
を果たすために各ガイドローラ２０の内側に配設するこ
とは必ずしも必要ではなく、支柱２２をガイドローラ２
０の外側に配設してカバーを別に設けたり、スパッタリ
ング金属がガイドローラ２０に付着する構成を採用した
り、スパッタリング装置本体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、本願第１発明においては円筒型タ
ーゲットの周囲を取り囲むように長尺試料が移動し、前
記ターゲットから放射状に飛散す　　　′るスパッタリ
ング金属が長尺試料表面に付着されるのでスパッタリン
グ金属が付着する範囲が広くなり、長尺試料の巻取速度
すなわちスパッタリング処理速度を速くすることができ
る。又、円筒型ターゲットを使用することにより、スパ
ッタリング圧力を１Ｏ−４Ｔｏｒｒ台に低くすることが
できるので、長尺試料の表面に形成される金属被膜の色
調が黒ずむことを防止することができる。

又、第２発明においては長尺試料の移動経路をターゲッ
トをほぼ取り囲む状態にすることができるためスパッタ
リング金属の付着する範囲をより拡大することができ、
スパッタリング処理速度をより速（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
であって第１図は平断面図、第２図は一部破断圧面図、
第３図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第４図はラック部分
を示す部分斜視図、第５図は別の実施例を示す平断面図
、第６図（ａ）、（ｂ）はガイドローラの変更例を示す
斜視図、第７図は従来のスパッタリング処理装置を示す
縦断面図である。 スパッタリング装置本体１、ケーシング３、ターゲット
１４、陽極１８、長尺試料１９、ガイドローラ２０１送
出ローラ２４、巻取ローラ２５゜特許出願人　　　豊田
合成　株式会社 代　理　人　　　弁理士　　恩１）博宣第１図 第３！ＩＩＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒型ターゲット（１４）の周囲に布、フィルム等
   の長尺試料（１９）を案内するガイドローラ（２０）を
   、前記長尺試料（１９）の移動経路が前記円筒型ターゲ
   ット（１４）を囲むほぼ円周状となるよう前記円筒型タ
   ーゲット（１４）を中心とした円周上に多数配設したこ
   とを特徴とするスパッタリング装置。 ２、円筒型ターゲット（１４）の周囲に布、フィルム等
   の長尺試料（１９）を案内するガイドローラ（２０）を
   、前記長尺試料（１９）の移動経路が前記円筒型ターゲ
   ット（１４）を囲むほぼ円周状となるよう前記円筒型タ
   ーゲット（１４）を中心とした円周上に多数配設し、前
   記長尺試料（１９）を送り出す送出ローラ（２４）とス
   パッタリング処理後の長尺試料（１９）を巻き取る巻取
   ローラ（２５）とを前記ガイドローラ（２０）が配設さ
   れた円周の外側に配設したことを特徴とするスパッタリ
   ング装置。