KR20150046052A - 드럼 스퍼터 장치 - Google Patents

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Abstract

입상체 전체에 타겟 원자를 균일하게 부착할 수 있는 드럼 스퍼터 장치를 제공한다.
입상체가 수용되는 진공용기(2)와, 진공용기(2) 내에 배치되며 적어도 한쪽 측단면(10c)이 개구된 통상의 드럼(10)과, 드럼(10) 내에 배치되는 스퍼터링 타겟(16)을 구비하고 있으며, 지지 아암(11), 회전용 구동모터(12), 요동용 구동모터(13), 제 1 기어부재(14), 및 제 2 기어부재(15)에 의해, 드럼(10)의 축선 둘레로 드럼을 회전시킴과 아울러, 드럼(10)의 축선 방향에서의 한쪽 측단부(10e)와 다른쪽 측단부(10f)가 상대적으로 상하로 교대하도록 드럼(10)을 요동시키는 것이 가능하게 되어 있다.

Description

드럼 스퍼터 장치{DRUM SPUTTERING DEVICE}
본 발명은, 입상체에 스퍼터링 하는 스퍼터 장치에 관한 것이다.
일반적인 스퍼터 장치는, 평면 기판에 금속 박막을 형성하는 것이다. 이러한 일반적인 스퍼터 장치를 사용하여 입상체에 스퍼터링 하는 경우는, 얇은 평면 용기에 입상체를 도포하고, 이 상태에서 입상체에 스퍼터링 할 필요가 있다. 이 때문에, 일반적인 스퍼터 장치에서는, 스퍼터링 타겟으로부터 스퍼터된 타겟 원자를 입상체의 상면 밖에 부착시킬 수 없다는 문제가 있다.
이 점, 특허문헌 1에는, 통상(筒狀)의 배럴(드럼)을 사용하여 미립자에 피막을 형성하는 배럴 스퍼터 장치가 기재되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 배럴 스퍼터 장치는, 내부가 다각형 단면(斷面)으로 형성되고 미립자가 수용되는 원통상의 진공용기를 구비하여, 이 진공용기를 회전시키면서 스퍼터링을 실시하는 것이다.
특허문헌 1 : 일본국 특개 2009-079251호 공보 특허문헌 2 : 일본국 특허 제3620842호 공보
그러나, 스퍼터링 타겟으로부터 멀어질수록 타겟 원자의 비산량이 적어지기 때문에, 특허문헌 1에 기재된 배럴 스퍼터 장치에서는, 타겟 원자의 부착량이 진공용기의 축선 방향에서 불균일해진다는 문제가 있다.
그런데, 특허문헌 2에는, 용기를 요동시켜 분말상 담체에 금속 증착하는 금속 증착 장치가 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 금속 증착 장치는 스퍼터링을 실시하는 것이 아니기 때문에, 특허문헌 1에 기재된 배럴 스퍼터 장치에 특허문헌 2에 기재된 사항을 단순하게 결합시킬 수는 없다. 게다가, 특허문헌 2에 기재된 금속 증착 장치는, 단순히 분체에 피막을 형성하기 위해 용기를 요동시키고 있을 뿐이어서, 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 용기를 요동시키고 있는 것은 아니다. 이 때문에, 가령 특허문헌 1에 기재된 배럴 스퍼터 장치에 특허문헌 2에 기재된 사항을 결합시킬 수 있었다고 해도, 상기 문제를 해결할 수 있는 것으로는 되지 않는다.
그래서, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여, 입상체 전체에 타겟 원자를 균일하게 부착시킬 수 있는 드럼 스퍼터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 드럼 스퍼터 장치는, 입상체가 수용되는 진공용기와, 진공용기 내에 배치되며 적어도 한쪽 측단면이 개구된 통상(筒狀)의 드럼과, 드럼 내에 배치되는 스퍼터링 타겟과, 드럼의 축선 둘레로 드럼을 회전시키는 회전기구와, 드럼의 축선 방향에서의 한쪽 측단부와 다른쪽 측단부가 상대적으로 상하로 교대하도록 드럼을 요동시키는 요동기구를 갖는다.
본 발명에 따른 드럼 스퍼터 장치에 의하면, 입상체를 공급한 드럼을 회전시킴으로써, 입상체를 교반하면서 스퍼터링 할 수 있기 때문에, 스퍼터링 타겟으로부터 스퍼터된 타겟 원자를 입상체의 전면(全面)에 부착시킬 수 있다. 그리고, 드럼의 축선 방향에서의 한쪽 측단부와 다른쪽 측단부가 상대적으로 상하로 교대하도록 드럼을 요동시킴으로써, 드럼 내에 공급된 입상체를 드럼의 축선 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다. 이 때문에, 입상체 전체에 타겟 원자를 균일하게 부착시킬 수 있다. 이 경우, 드럼을 경사시키면, 드럼 내로부터 입상체가 배출되기 때문에, 드럼 내로부터 입상체를 용이하게 회수할 수 있다. 게다가, 드럼의 경사는 드럼의 요동을 이용하여 실시할 수 있기 때문에, 드럼 내로부터 입상체를 배출시키는 기능을 별도 추가하지 않아도 입상체를 회수할 수 있다. 이에 의해, 드럼 스퍼터 장치의 간소화를 도모할 수 있다.
이 경우, 드럼은, 축선 방향 양단부가 오므라들어 있는 것으로 할 수 있다. 이에 의해, 한창 드럼을 요동시키며 스퍼터링을 실시하고 있는 중에, 드럼 내로부터 입상체가 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 진공용기와 접속되는 입상체 공급실과, 진공용기와 입상체 공급실 사이를 개폐하는 제 1 개폐장치와, 입상체 공급실 내의 공기를 흡인(吸引)하는 제 1 흡인장치와, 입상체 공급실 내에 공기를 공급하는 제 1 대기개방장치를 더 갖는 것으로 할 수 있다. 이렇게 구성하면, 제 1 흡인장치에 의해 입상체 공급실을 진공 상태로 한 후, 제 1 개폐장치를 개방하여 입상체 공급실로부터 입상체를 드럼 내에 공급하고, 그 후, 제 1 개폐장치를 폐쇄함으로써, 진공용기의 진공 상태를 유지한 채로 입상체를 드럼 내에 공급할 수 있다. 또한, 제 1 대기개방장치에 의해 입상체 공급실 내에 공기를 공급함으로써, 진공 상태의 입상체 공급실을 대기 개방하고 제 1 개폐장치를 개폐 가능하게 할 수 있다. 이 때문에, 진공용기에서 스퍼터링을 실시하고 있을 때 입상체 공급실에 입상체를 공급할 수 있다. 이처럼 진공용기를 대기압 상태로 되돌리지 않아도 스퍼터링을 반복해서 실시할 수 있기 때문에, 생산성이 향상된다.
또한, 진공용기와 접속되고 드럼의 아래쪽에 배치되는 입상체 회수실과, 진공용기와 입상체 회수실 사이를 개폐하는 제 2 개폐장치와, 입상체 회수실 내의 공기를 흡인하는 제 2 흡인장치와, 입상체 회수실 내에 공기를 공급하는 제 2 대기개방장치를 더 갖는 것으로 할 수 있다. 이렇게 구성하면, 제 2 흡인장치에 의해 입상체 회수실을 진공 상태로 한 후, 제 2 개폐장치를 개방하고 드럼을 경사시켜 입상체를 입상체 회수실로 낙하시키고, 그 후, 제 2 개폐장치를 폐쇄함으로써, 진공용기의 진공 상태를 유지한 채로 드럼 내로부터 입상체 회수실로 입상체를 회수할 수 있다. 또한, 제 2 대기개방장치에 의해 입상체 회수실 내에 공기를 공급함으로써, 진공 상태의 입상체 회수실을 대기 개방하고 제 2 개폐장치를 개폐 가능하게 할 수 있다. 이 때문에, 진공용기에서 스퍼터링을 실시하고 있을 때 입상체 회수실로부터 입상체를 회수할 수 있다. 이처럼 진공용기를 대기압 상태로 되돌리지 않아도 스퍼터링을 반복해서 실시할 수 있기 때문에, 생산성이 향상된다.
또한, 진공용기 내에 산소를 공급하는 산소공급장치를 더 갖는 것으로 할 수 있다. 드럼을 축선 둘레로 고속으로 회전시키면, 입상체가 드럼의 내벽에 충돌하여, 입상체로부터 타겟 원자가 박리될 염려가 있다. 그래서, 아르곤 가스 등의 스퍼터 가스와 함께 미량의 산소를 진공용기 내에 공급하고 스퍼터링을 실시함으로써, 타겟 원자가 일부 산화하여 입상체에 대한 접합 강도를 높일 수 있다. 이 때문에, 드럼을 축선 둘레로 회전시켜도, 타겟 원자가 입상체로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면, 입상체 전체에 타겟 원자를 균일하게 부착할 수 있다.
[도 1] 실시형태에 따른 드럼 스퍼터 장치의 개략 종단면도이다.
[도 2] 실시형태에 따른 드럼 스퍼터 장치의 개략 횡단면도이다.
[도 3] 드럼의 자세를 나타낸 개략 정면도이다.
[도 4] 본 실시형태에 따른 드럼 스퍼터 장치를 사용한 스퍼터링 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
[도 5] 비즈의 사진을 나타낸다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 드럼 스퍼터 장치의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 설명한다. 또한, 전체 도면 중, 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이는 것으로 한다.
도 1은, 드럼 스퍼터 장치의 개략 종단면도이다. 도 2는, 드럼 스퍼터 장치의 개략 횡단면도이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 드럼 스퍼터 장치(1)는, 스퍼터링을 실시하는 진공용기(2)와, 진공용기(2)에 접속되고 진공용기(2) 내에 입상체를 공급하기 위한 입상체 공급실(3)과, 진공용기(2)에 접속되고 진공용기(2)로부터 입상체를 회수하기 위한 입상체 회수실(4)을 구비하고 있다. 진공용기(2)와 입상체 공급실(3) 사이에는, 진공용기(2)와 입상체 공급실(3)을 연통시키는 상측 연통구(5)가 형성되어 있고, 진공용기(2)와 입상체 회수실(4) 사이에는, 진공용기(2)와 입상체 회수실(4)을 연통시키는 하측 연통구(6)가 형성되어 있다.
진공용기(2)에는, 진공용기(2)를 개폐하는 메인 해치(7)가 설치되어 있다. 또한, 진공용기(2)에는, 진공용기(2) 내의 공기를 진공 흡인하는 진공펌프(8)와, 진공 상태의 진공용기(2) 내에 공기를 공급하기 위한 리크 밸브(9)가 접속되어 있다. 이 때문에, 메인 해치(7)를 폐쇄하고 진공펌프(8)로 진공용기(2) 내의 공기를 진공 흡인함으로써, 진공용기(2) 내를 진공 상태로 할 수 있다. 또한, 진공 상태의 진공용기(2) 내에 리크 밸브(9)로부터 공기를 공급함으로써, 진공용기(2)를 대기압 상태로 되돌리고 메인 해치(7)를 개폐 가능하게 할 수 있다.
진공용기(2)의 내부에는, 입상체를 수용하는 드럼(10)이 배치되어 있다.
드럼(10)은, 내부에 입상체를 수용 가능한 통상(筒狀)으로 형성되어 있으며, 드럼(10)의 중심 축선(이하, 단순히 「축선」이라 한다)이 수평방향을 향하도록 배치되어 있다. 드럼(10)의 통 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 원통상, 다각 통상 등으로 할 수 있다. 또한, 드럼(10)의 내면 형상도, 특별히 한정되는 것은 아니고, 원형 단면, 다각형 단면 등으로 할 수 있다. 또한, 드럼(10)의 내면에는, 입상체를 교반하는 교반판 등의 부재를 장착해도 된다. 드럼(10)의 축선 방향 양단부(10a)는, 수용된 입상체가 탈락하지 않도록 깔때기 형상으로 오므라들어 있다.(소경화(小徑化)되어 있다). 드럼(10)의 축선 방향에 있어서의 한쪽 측단면(10c)에는, 입상체를 드럼(10) 내에 공급하기 위한 개구(10b)가 형성되어 있다. 또한, 개구(10b)와 대향되는 드럼(10)의 축선 방향에 있어서의 다른쪽 측단면(10d)은, 개구되어 있어도 되고, 개구되어 있지 않아도 된다.
또한, 드럼(10)은, 진공용기(2)의 측벽으로부터 뻗은 대략 L자상의 지지 아암(11)에 의해, 축선 둘레로 회전 가능하게 축지지됨과 아울러, 상하방향으로 경동(傾動) 가능하게 축지지되어 있다. 그리고, 드럼 스퍼터 장치(1)에는, 진공용기(2)의 외부에, 드럼(10)을 축선 둘레로 회전 구동하는 회전용 구동모터(12)와, 드럼(10)을 상하방향으로 경동 구동하는 요동용 구동모터(13)가 설치되어 있다.
구체적으로 설명하면, 지지 아암(11)은, 진공용기(2)의 측벽으로부터 수직으로 뻗은 기단(基端) 아암부(11a)와, 기단 아암부(11a)의 선단으로부터 직각으로 굴곡된 선단 아암부(11b)를 구비하고 있다. 그리고, 기단 아암부(11a)가, 진공용기(2)에 대해 기단 아암부(11a)의 축선 둘레로 회동 가능하게 축지지되어 있다.
기단 아암부(11a)는, 요동용 구동모터(13)의 구동축의 축선과 기단 아암부(11a)의 축선이 평행하게 배치되도록, 요동용 구동모터(13)의 구동축과 직접적으로 또는 간접적으로 맞물려 있다. 선단 아암부(11b)는, 드럼(10)의 축선과 일치하는 방향으로 뻗고, 그 선단이 드럼(10)의 내부로 삽입되어 있다.
기단 아암부(11a)에는, 볼 베어링 등의 구름 베어링을 개재하여, 환상(環狀)의 제 1 기어부재(14)가 연결되어 있다. 이 때문에, 기단 아암부(11a)와 제 1 기어부재(14)는, 서로, 기단 아암부(11a)의 축 둘레 방향으로 회전 가능하게 연결되어 있다. 그리고, 회전용 구동모터(12)의 구동축의 축선과 기단 아암부(11a)의 축선이 평행하게 배치되도록, 회전용 구동모터(12)의 구동축과 제 1 기어부재(14)가 직접적으로 또는 간접적으로 맞물려 있다.
선단 아암부(11b)에는, 볼 베어링 등의 구름 베어링을 개재하여, 환상의 제 2 기어부재(15)가 연결되어 있다. 이 때문에, 선단 아암부(11b)와 제 2 기어부재(15)는, 서로, 선단 아암부(11b)의 축 둘레 방향으로 회전 가능하게 연결되어 있다. 그리고, 드럼(10)의 축선과 선단 아암부(11b)의 축선이 일치하도록, 제 2 기어부재(15)가, 드럼(10)의 다른쪽 측단면(10d)에 고정되어 있다.
제 1 기어부재(14) 및 제 2 기어부재(15)에는, 각각, 직교하는 두 축 사이에 회전을 전달하는 베벨기어가 형성되어 있으며, 이 베벨기어에서 제 1 기어부재(14)와 제 2 기어부재(15)가 맞물려 있다.
이 때문에, 회전용 구동모터(12)의 구동축을 회전 구동하면, 이 회전 구동이 제 1 기어부재(14) 및 제 2 기어부재(15)를 통해 드럼(10)에 전달되고, 드럼(10)이 축선 둘레로 회전한다.
또한, 요동용 구동모터(13)의 구동축을 회동 구동하면, 기단 아암부(11a)가, 기단 아암부(11a)의 축 둘레 방향으로 회동하고, 선단 아암부(11b)가, 기단 아암부(11a)의 접속점을 중심축으로 하여 경동한다. 이에 의해, 드럼(10)이, 기단 아암부(11a)와 선단 아암부(11b)의 접속점을 중심축으로 하여 상하방향으로 경동한다. 이때, 요동용 구동모터(13)의 구동축의 회전 방향을 반전(反轉)함으로써, 드럼(10)의 경동 방향이 상하로 반전된다. 이 때문에, 요동용 구동모터(13)의 구동축을 회동 구동함과 아울러, 드럼(10)이 소정 각도 경동할 때마다 요동용 구동모터(13)의 구동축의 회전 방향을 반전시킴으로써, 축선 방향에서의 한쪽 측단부와 다른쪽 측단부가 상대적으로 상하로 교대하도록 드럼(10)이 요동한다.
여기서, 도 3도 참조하여, 드럼(10)의 요동에 대해 상세히 설명한다. 도 3은, 드럼의 자세를 나타낸 개략 정면도이다. 도 3에서, 부호 A는, 드럼(10)의 축선을 나타내고 있으며, 부호 H는, 드럼(10)의 축선 방향 중심을 지나는 수평축선을 나타내고 있다.
우선, 드럼(10)이, 축선(A)과 수평축선(H)이 겹쳐, 드럼(10)의 축선 방향에서의 한쪽 측단부(10e)와 드럼(10)의 축선 방향에서의 다른쪽 측단부(10f)가 동일 높이가 되는 수평자세 α(도 3(a))로 되어 있는 경우를 생각한다.
이 경우에, 요동용 구동모터(13)의 구동축을 회동 구동하면, 한쪽 측단부(10e)가 수평축선(H)의 위쪽을 향해 이동함과 아울러 다른쪽 측단부(10f)가 수평축선(H)의 아래쪽을 향해 이동하도록, 드럼(10)이 경동한다. 이에 의해, 드럼(10)은, 축선(A)이 수평축선(H)에 대해 경사지며, 한쪽 측단부(10e)가 다른쪽 측단부(10f)보다도 높아지는 제 1 경사자세 β(도 3(b))로 된다.
그 후, 요동용 구동모터(13)의 구동축의 회전 방향을 반전시켜, 요동용 구동모터(13)의 구동축을 회동 구동하면, 한쪽 측단부(10e) 및 다른쪽 측단부(10f)가 수평축선(H)에 근접하도록 드럼(10)이 경동한다. 이에 의해, 드럼(10)은, 수평자세 α(도 3(a))로 되돌아간다. 또한, 요동용 구동모터(13)의 구동축을 동일 회전 방향으로 회동 구동하면, 한쪽 측단부(10e)가 수평축선(H)의 아래쪽을 향해 이동함과 아울러 다른쪽 측단부(10f)가 수평축선(H)의 위쪽을 향해 이동하도록, 드럼(10)이 경동한다. 이에 의해, 드럼(10)은, 축선(A)이 수평축선(H)에 대해 경사지고, 한쪽 측단부(10e)가 다른쪽 측단부(10f)보다도 낮아지는 제 2 경사자세 γ(도 3(c))로 된다.
그 후, 요동용 구동모터(13)의 구동축의 회전 방향을 반전시켜, 요동용 구동모터(13)의 구동축을 회동 구동하면, 한쪽 측단부(10e) 및 다른쪽 측단부(10f)가 수평축선(H)에 근접하도록 드럼(10)이 경동한다. 이에 의해, 드럼(10)은, 수평자세 α(도 3(a))로 되돌아간다.
이와 같이, 요동용 구동모터(13)의 구동축을 회동 구동함과 아울러, 드럼(10)이 소정 각도 경동할 때마다 요동용 구동모터(13)의 구동축의 회전 방향을 반전시키면, 드럼(10)의 자세가, (1) 수평자세 α, (2) 제 1 경사자세 β, (3) 수평자세 α, (4) 제 2 경사자세 γ, (5) 수평자세 α의 순으로 변화하며, 이 (1)∼(5)의 사이클이 반복된다. 이에 의해, 축선 방향에서의 한쪽 측단부(10e)와 다른쪽 측단부(10f)가 상대적으로 상하로 교대하도록 드럼(10)이 요동한다.
이렇게 구성되는 드럼(10)의 내부에는, 스퍼터링 타겟(16)이 배치되어 있다. 스퍼터링 타겟(16)의 배치는, 드럼(10)의 내부에 삽입되어 있는 선단 아암부(11b)에 탈착 가능하게 장착함으로써 이루어진다. 이 때문에, 스퍼터링 타겟(16)은, 드럼(10)의 요동에만 추종하고, 드럼(10)의 축선 둘레의 회전에는 추종하지 않는다. 또한, 스퍼터링 타겟(16)은, 드럼(10) 내의 어떤 위치에 배치되어도 되지만, 입상체에 타겟 원자를 효율적으로 부착시키는 관점에서, 드럼(10)의 축선 방향에서의 중앙부에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 진공용기(2)의 내부에는, 드럼(10)으로부터 배출된 입상체를 하측 연통구(6)로 안내하는 대략 깔때기 형상의 안내부재(19)가 장착되어 있다.
또한, 진공용기(2)에는, 스퍼터링 타겟(16)을 스퍼터하기 위한 스퍼터 가스를 진공용기(2) 내에 공급하는 스퍼터 가스 공급장치(17)와, 산소를 진공용기(2) 내에 공급하는 산소공급장치(18)가 접속되어 있다. 또한, 스퍼터 가스 공급장치(17)와 산소공급장치(18)는, 일체적으로 구성되어도 된다. 이 경우, 스퍼터 가스와 산소가 혼합된 상태에서 진공용기(2) 내에 공급된다.
스퍼터 가스는, 스퍼터 타겟(16)을 스퍼터할 수 있는 불활성 가스이면 어떤 가스라도 되지만, 스퍼터 효율의 관점에서, 아르곤 가스인 것이 바람직하다.
입상체 공급실(3)은, 드럼(10) 내에 입상체를 공급하기 위한 것으로, 진공용기(2)의 상측에 배치되어 있다.
입상체 공급실(3)의 내부에는, 입상체를 모아 두는 입상체 공급용기부(21)가 설치되어 있으며, 입상체 공급실(3)의 상부에는, 입상체 공급용기부(21)에 입상체를 공급하기 위해 개폐되는 공급용 개폐 도어(22)가 장착되어 있다.
입상체 공급용기부(21)에는, 입상체 공급용기부(21)에 공급된 입상체를 드럼(10) 내에 공급하기 위한 공급노즐(23)이 장착되어 있다. 공급노즐(23)은, 입상체 공급용기부(21)로부터 상측 연통구(5)를 통해 드럼(10)의 개구(10b)까지 뻗어 있다. 그리고, 공급노즐(23)과 상측 연통구(5)가 기밀하게 접속되어, 공급노즐(23)에서만, 진공용기(2)와 입상체 공급용기부(21)가 연통되어 있다.
또한, 입상체 공급실(3)에는, 입상체 공급용기부(21)를 통해 공급노즐(23)에 삽발(揷拔)되는 공급기구(24)가 설치되어 있다. 공급기구(24)는, 상하로 뻗은 봉상(棒狀)으로 형성되어 있으며, 그 상부가 입상체 공급실(3)을 관통하여 입상체 공급실(3)의 외부로 노출되어 있다. 또한, 공급기구(24)는, 입상체 공급실(3)에 대해 기밀하게 슬라이드 이동 가능하게 되어 있어, 공급노즐(23)에 대해 기밀하게 삽발 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 공급기구(24)를 인상하면, 공급노즐(23)이 개방되어, 입상체 공급용기부(21)에 모여 있는 입상체가 공급노즐(23)을 통해 드럼(10) 내에 공급된다. 한편, 공급기구(24)를 압하(押下)하면, 공급노즐(23)이 폐쇄되어, 입상체의 드럼(10) 내로의 공급이 정지됨과 아울러, 입상체 공급실(3)과 진공용기(2) 사이가 기밀하게 유지된다.
또한, 입상체 공급실(3)에는, 입상체 공급실(3) 내의 공기를 진공 흡인하는 진공펌프(25)와, 진공 상태의 입상체 공급실(3) 내에 공기를 공급하기 위한 리크 밸브(26)가 접속되어 있다. 이 때문에, 공급용 개폐 도어(22)를 폐쇄하고 공급기구(24)를 공급노즐(23)에 삽입하며, 진공펌프(25)로 입상체 공급실(3) 내의 공기를 진공 흡인함으로써, 입상체 공급실(3) 내를 진공 상태로 할 수 있다. 또한, 진공 상태의 입상체 공급실(3) 내에 리크 밸브(26)로부터 공기를 공급함으로써, 입상체 공급실(3)을 대기압 상태로 되돌리고 공급용 개폐 도어(22)를 개폐 가능하게 할 수 있다.
입상체 회수실(4)은, 드럼(10) 내로부터 배출된 입상체를 회수하기 위한 것으로, 진공용기(2)의 하측으로서 드럼(10)의 개구(10b)의 바로 아래에 배치되어 있다. 진공용기(2)와 입상체 회수실(4)을 연통시키는 하측 연통구(6)에는, 하측 연통구(6)를 기밀하게 개폐하는 하측 연통구용 개폐 도어(31)가 장착되어 있다.
입상체 회수실(4)의 내부에는, 입상체를 회수하는 입상체 회수용기부(32)가 설치되어 있으며, 입상체 회수실(4)의 측면에는, 입상체 회수용기부(32)를 출입하기 위해 개폐되는 회수용 개폐 도어(33)가 장착되어 있다.
또한, 입상체 회수실(4)에는, 입상체 회수실(4) 내의 공기를 진공 흡인하는 진공펌프(34)와, 진공 상태의 입상체 회수실(4) 내에 공기를 공급하기 위한 리크 밸브(35)가 접속되어 있다. 이 때문에, 하측 연통구용 개폐 도어(31) 및 회수용 개폐 도어(33)를 폐쇄하고, 진공펌프(34)로 입상체 회수실(4) 내의 공기를 진공 흡인함으로써, 입상체 회수실(4) 내를 진공 상태로 할 수 있다. 또한, 진공 상태의 입상체 회수실(4) 내에 리크 밸브(35)로부터 공기를 공급함으로써, 입상체 회수실(4)을 대기압 상태로 되돌리고 회수용 개폐 도어(33)를 개폐 가능하게 할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 드럼 스퍼터 장치(1)를 사용한 스퍼터링 방법에 대해 설명한다.
도 4는, 본 실시형태에 따른 드럼 스퍼터 장치를 사용한 스퍼터링 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 드럼 스퍼터 장치(1)를 사용하여 입상체에 스퍼터링 하는 경우는, 우선, 스퍼터링 타겟(16)을 드럼(10) 내에 설치하는 스퍼터링 타겟 장착 공정(S1)을 실시한다.
스퍼터링 타겟 장착 공정(S1)에서는, 우선, 메인 해치(7)를 개방하고, 스퍼터링 타겟(16)을 선단 아암부(11b)에 장착한다. 그리고, 스퍼터링 타겟(16)의 장착이 종료하면, 메인 해치(7)를 폐쇄한다. 이에 의해, 스퍼터링 타겟(16)이 드럼(10) 내에 설치된다.
다음으로, 드럼(10) 내에 입상체를 공급하는 공급 공정(S2)을 실시한다.
공급 공정(S2)에서는, 우선, 공급기구(24)를 압하하여 공급노즐(23)을 폐쇄하고, 공급용 개폐 도어(22)로부터 입상체 공급용기부(21)에 입상체를 공급한다. 이어서, 공급용 개폐 도어(22)를 폐쇄하고, 진공펌프(25)로 입상체 공급실(3) 내의 공기를 진공 흡인한다. 그리고, 공급기구(24)를 인상하여 공급노즐(23)을 개방하고, 입상체 공급용기부(21)에 공급된 입상체를 공급노즐(23)로부터 드럼(10) 내에 공급한다. 이에 의해, 진공용기(2)가 진공 상태인 경우에, 진공용기(2)의 진공 상태를 유지한 채로 입상체를 드럼(10) 내에 공급할 수 있다. 또한, 공급 공정(S2)을 처음으로 실시하는 경우로서, 진공용기(2)가 대기압 상태인 경우는, 진공펌프(25)로 입상체 공급실(3) 내의 공기를 진공 흡인할 필요는 없다. 입상체를 드럼(10) 내에 공급 종료하면, 공급기구(24)를 압하하여 공급노즐(23)을 폐쇄해 둔다. 그리고, 리크 밸브(26)에 의해 입상체 공급실(3) 내에 공기를 공급함으로써 진공 상태의 입상체 공급실(3)을 대기 개방하고, 다음의 입상체의 공급에 대비한다.
다음으로, 드럼(10) 내에 공급된 입상체에 타겟 원자를 부착시키는 스퍼터링 공정(S3)을 실시한다.
스퍼터링 공정(S3)에서는, 우선, 진공펌프(8)로 진공용기(2) 내의 공기를 진공 흡인한다. 이때, 공급기구(24) 및 하측 연통구용 개폐 도어(31)를 폐쇄하여, 진공용기(2) 내를 기밀하게 유지해 둔다. 또한, 이번 스퍼터링 공정(S3)이 2회째 이후로서, 이미 진공용기(2) 내가 진공 상태로 유지되어 있는 경우는, 진공펌프(8)로 진공용기(2) 내의 공기를 진공 흡인할 필요는 없다. 또한, 스퍼터링 공정(S3)에서 진공용기(2) 내의 공기를 진공 흡인하는 작업과, 공급 공정(S2)에서 입상체 공급실(3)을 대기 개방하는 작업은, 동시에 실시할 수 있다. 이어서, 회전용 구동모터(12) 및 요동용 구동모터(13)를 구동함으로써, 드럼(10)을 축선 둘레로 회전시킴과 아울러, 한쪽 측단부(10e)와 다른쪽 측단부(10f)가 상대적으로 상하로 교대하도록 드럼(10)을 요동시킨다.
드럼(10)의 회전속도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 0.1rpm 이상 60.0rpm 이하로 할 수 있다. 이 경우, 드럼(10)의 회전속도를, 0.5rpm 이상 30.0rpm 이하로 하는 것이 바람직하며, 1.0rpm 이상 20.0rpm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
교반성의 점에서는 드럼(10)의 회전속도는 큰 편이 바람직하지만, 타겟 원자의 박리의 점에서는 드럼(10)의 회전속도는 작은 편이 바람직하다. 회전속도의 상한은, 입상체의 크기나 비중, 드럼(10) 내에의 입상체 충전량에 따라 달라지지만, 입상체가 드럼(10)과 일체로 되어 회전하며 낙하하지 않게 되는 것을 방지하기 위해, 60.0rpm 이하가 바람직하다. 또한 입상체가 드럼(10) 내에서 흩날려, 타겟 전극부(미도시)에 부착해서 쇼트되는 것을 방지하기 위해, 회전속도의 상한은, 30.0rpm 이하가 보다 바람직하다. 또한 입상체가 드럼(10)의 내벽과 충돌하여 타겟 원자가 박리되는 것을 방지하기 위해, 회전속도의 상한은, 20.0rpm 이하가 가장 바람직하다. 또한, 회전속도의 하한은, 입상체가 드럼(10) 내벽에 부착되어 교반할 수 없게 되는 것을 방지하기 위해, 0.1rpm 이상이 바람직하다. 또한, 입상체의 표면 전체에 타겟 원자를 균일하게 형성하기 위해, 회전속도의 하한은, 0.5rpm 이상이 바람직하며, 1.0rpm 이상이 보다 바람직하다.
여기서, 드럼(10)의 회전속도가 높아질수록, 입상체가 드럼(10)의 회전 방향으로 말려 올라가기 쉬워진다. 그래서, 스퍼터링 타겟(16)이 장착되는 지지 아암(11)의 선단 아암부(11b) 등에, 스퍼터링 타겟(16)의 장착 각도를 변경하는 각도 변경 기구를 설치하는 것이 바람직하다. 그리고, 이 각도 변경 기구에 의해, 드럼(10)의 회전속도에 따라 스퍼터링 타겟(16)의 장착 각도를 변경하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 드럼(10)의 회전속도가 높아져도, 입상체 전체에 타겟 원자를 확실하게 또한 효율적으로 부착시킬 수 있다.
드럼(10)의 최대 경사 각도는, 드럼(10) 내로부터 입상체가 탈락하지 않는 범위에서 적절히 설정할 수 있고, 예를 들면, 0.5°이상 45.0°이하로 할 수 있다. 이 경우, 드럼(10)의 최대 경사 각도를, 1.0°이상 30.0°이하로 하는 것이 바람직하며, 3.0°이상 15.0°이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 드럼(10)의 최대 경사 각도란, 수평축선(H)에 대한 축선(A)의 최대 경사 각도(도 3 참조)를 말한다.
여기서, 드럼(10)의 최대 경사 각도가 너무 작으면, 입상체가 이동하지 않게 된다. 또한, 입상체가 이동해도 그 이동 속도가 느리기 때문에, 스퍼터링 공정(S3)에서의 드럼(10)의 요동 횟수가 적어진다. 그래서, 드럼(10)의 최대 경사 각도를 0.5°이상으로 함으로써, 드럼(10)의 축선 방향에서의 입상체의 이동이 촉진되어, 그 이동 속도가 높아지기 때문에, 스퍼터 공정(S3)에서의 드럼(10)의 요동 횟수를 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 입상체 전체에 타겟 원자가 균일하게 부착되기 쉬워진다. 그리고, 드럼(10)의 최대 경사 각도를, 1.0°이상, 나아가 2.0°이상으로 함으로써, 이 효과가 더욱 높아진다.
한편, 드럼(10)의 최대 경사 각도가 너무 크면, 입상체의 이동 속도가 지나치게 빨라지기 때문에, 드럼(10)의 개구(10b)로부터 입상체가 흘러 떨어지기 쉬워진다. 게다가, 드럼(10) 내에의 입상체의 충전량을 증가시킬 수 없으므로, 입상체가 아니라 드럼(10)의 내벽에 스퍼터해 버려, 드럼(10)의 오염이나 벗겨짐을 유발해 버린다. 그래서, 드럼(10)의 최대 경사 각도를 45.0°이하로 함으로써, 입상체의 이동 속도가 과대해지는 것을 억제하여, 드럼(10)의 개구(10b)로부터 입상체가 흘러 떨어지는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 드럼(10) 내에의 입상체의 충전량을 증가시킬 수 있기 때문에, 드럼(10)의 오염이나 벗겨짐을 억제할 수 있다. 그리고, 드럼(10)의 최대 경사 각도를 30.0°이하, 나아가 15.0°이하로 함으로써, 이 효과가 더욱 높아진다.
드럼(10)의 축선 방향에서의 입상체의 이동 속도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 0.5㎝/s 이상 50.0㎝/s 이하로 할 수 있다. 이 경우, 입상체의 이동 속도를, 1.0㎝/s 이상 30.0㎝/s 이하로 하는 것이 바람직하며, 2.0㎝/s 이상 20.0㎝/s 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 입상체의 이동 속도는, 드럼(10)의 경사 각도에 따라 조정할 수 있다. 입상체의 이동 속도를 0.5㎝/s 이상으로 함으로써, 스퍼터링 공정(S3)에서의 드럼(10)의 요동 횟수를 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 입상체 전체에 타겟 원자가 균일하게 부착되기 쉬워진다. 그리고, 드럼(10)의 이동 속도를, 1.0㎝/s 이상, 나아가 2.0㎝/s 이상으로 함으로써, 이 효과가 더욱 높아진다. 한편, 입상체의 이동 속도를 50.0㎝/s 이하로 함으로써, 드럼(10)의 개구(10b)로부터 입상체가 흘러 떨어지는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 드럼(10) 내에의 입상체의 충전량을 증가시킬 수 있기 때문에, 드럼(10)의 오염이나 벗겨짐을 억제할 수 있다. 그리고, 드럼(10)의 이동 속도를, 30.0㎝/s 이하, 나아가 20.0㎝/s 이상으로 함으로써, 이 효과가 더욱 높아진다.
드럼(10)의 요동 주기는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 2초 이상 120초 이하로 할 수 있다. 이 경우, 드럼(10)의 요동 주기를, 5초 이상 60초 이하로 하는 것이 바람직하며, 10초 이상 30초 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 드럼(10)의 요동 주기란, 한쪽 측단부(10e)와 다른쪽 측단부(10f)가 상대적으로 상하로 교대하도록 드럼(10)을 1 사이클 요동시키는 시간이다. 즉, 드럼(10)이, 수평자세 α로부터, 제 1 경사자세 β, 수평자세 α 및 제 2 경사자세 γ를 순서대로 거쳐, 다시 수평자세 α로 되돌아올 때까지의 시간이다. 드럼(10)의 요동 주기를 2초 이상으로 함으로써, 드럼(10)의 축선 방향에서의 입상체의 이동 영역이 넓어지기 때문에, 입상체 전체에 타겟 원자가 부착되기 쉬워진다. 그리고, 드럼(10)의 요동 주기를 5초 이상, 나아가 10초 이상으로 함으로써, 이 효과가 더욱 높아진다. 한편, 드럼(10)의 요동 주기를 120초 이하로 함으로써, 드럼(10)의 축선 방향 단부에서의 입상체의 체류 시간이 짧아지기 때문에, 각 입상체에 타겟 원자를 균일하게 부착시킬 수 있다. 그리고, 드럼(10)의 요동 주기를 60초 이하, 나아가 30초 이하로 함으로써, 이 효과가 더욱 높아진다.
스퍼터링 공정(S3)에서 부착시키는 타겟 원자의 층 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 사용 용도에 따라 적절하게 설정된다.
그리고, 스퍼터 가스 공급장치(17) 및 산소공급장치(18)로부터 스퍼터 가스 및 산소를 진공용기(2)에 공급하면서, 스퍼터링 타겟(16)을 스퍼터한다. 또한, 진공용기(2)에의 산소의 공급은 반드시 필수는 아니지만, 스퍼터링 타겟(16)으로 Al을 사용하는 경우는, Al이 산화하면 입상체에의 접합 강도가 높아지기 때문에, 스퍼터 가스와 함께 소량의 산소를 진공용기(2)에 공급하는 것이 바람직하다. 스퍼터 가스에 대한 산소의 비율은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.1% 이상 20.0% 이하로 할 수 있다. 이 경우, 스퍼터 가스에 대한 산소의 비율을, 0.5% 이상 15.0% 이하로 하는 것이 바람직하며, 1.0% 이상 10.0% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 스퍼터 가스에 대한 산소의 비율을 0.1% 이상으로 함으로써, 입상체에 대한 타겟 원자의 접합 강도를 높일 수 있다. 그리고, 스퍼터 가스에 대한 산소의 비율을 0.5% 이상, 나아가 1.0% 이상으로 함으로써, 이 효과가 더욱 높아진다. 한편, 스퍼터 가스에 대한 산소의 비율을 20.0% 이하로 함으로써, 산소를 포함한 조건 하에서 스퍼터를 실시할 수 있다. 그리고, 스퍼터 가스에 대한 산소의 비율을 15.0% 이하, 나아가 10.0% 이하로 함으로써, 저출력 시에도 안정적으로 스퍼터링하는 것이 가능해진다.
그리고, 소정의 설정 시간이 경과하면, 스퍼터링을 종료하고, 회전용 구동모터(12) 및 요동용 구동모터(13)의 구동을 정지한다.
이어서, 입상체를 회수하는 회수 공정(S4)을 실시한다.
회수 공정(S4)에서는, 우선, 회수용 개폐 도어(33)를 폐쇄하고, 진공펌프(34)로 입상체 회수실(4) 내의 공기를 진공 흡인한다. 또한, 회수 공정(S4)에서 입상체 회수실(4) 내의 공기를 진공 흡인하는 작업과, 스퍼터링 공정(S3)의 각 작업은, 동시에 실시할 수 있다. 다음으로, 하측 연통구용 개폐 도어(31)를 개방한다. 이어서, 요동용 구동모터(13)를 구동하여, 개구(10b)가 아래쪽을 향하도록 드럼(10)을 경사시킨다. 그러면, 드럼(10) 내의 입상체는, 개구(10b)로부터 배출되어, 안내부재(19)로 안내되면서, 입상체 회수실(4) 내에 설치된 입상체 회수용기부(32)로 들어간다. 다음으로, 하측 연통구용 개폐 도어(31)를 폐쇄하고 입상체 회수실(4) 내에 리크 밸브(35)로부터 공기를 공급하며, 진공 상태의 입상체 회수실(4)을 대기 개방한다. 그리고, 입상체 회수실(4)이 대기압 상태로 되돌아오면, 회수용 개폐 도어(33)를 개방하고, 입상체가 수용된 입상체 회수용기부(32)를 입상체 회수실(4)로부터 꺼낸다. 이에 의해, 진공용기(2)의 진공 상태를 유지한 채, 드럼(10) 내로부터 입상체를 회수할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 드럼 스퍼터 장치(1)에 의하면, 입상체를 공급한 드럼(10)을 회전시킴으로써, 입상체를 교반하면서 스퍼터링 할 수 있기 때문에, 타겟 원자를 입상체의 전면에 부착시킬 수 있다. 그리고, 한쪽 측단부(10e)와 다른쪽 측단부(10f)가 상대적으로 상하로 교대하도록 드럼(10)을 요동시킴으로써, 드럼(10) 내에 공급된 입상체를 드럼(10)의 축선 방향으로 왕복 이동시킬 수 있기 때문에, 입상체 전체에 타겟 원자를 균일하게 부착시킬 수 있다.
또한, 드럼(10)을 경사시키면, 드럼(10)으로부터 입상체가 배출되기 때문에, 드럼(10) 내로부터 입상체를 용이하게 회수할 수 있다. 게다가, 드럼(10)의 경사는 드럼(10)의 요동을 이용하여 실시할 수 있기 때문에, 드럼(10)으로부터 입상체를 배출시키는 기능을 별도 추가하지 않아도 입상체를 회수할 수 있다. 이에 의해, 드럼 스퍼터 장치(1)의 간소화를 도모할 수 있다.
또한, 드럼(10)의 축선 방향 양단부(10a)가 오므라들어 있기 때문에, 한창 드럼(10)을 요동시키며 스퍼터링을 실시하고 있는 중에, 드럼(10) 내로부터 입상체가 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 진공용기(2)를 대기압 상태로 되돌리지 않아도 입상체의 공급과 회수가 실시될 수 있음으로써, 진공용기(2)를 대기압 상태로 되돌리지 않아도 스퍼터링을 반복해서 실시할 수 있다. 이 때문에, 생산성이 향상된다.
또한, 산소를 진공용기(2) 내에 공급하여 스퍼터링을 실시함으로써, 타겟 원자가 산화하여 입상체에 대한 접합 강도를 높일 수 있다. 이 때문에, 드럼(10)을 축선 둘레로 회전시켜도, 타겟 원자가 입상체로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 드럼을 축선 둘레로 회전시키는 회전기구와 드럼을 요동시키는 요동기구를 구체적으로 설명했지만, 회전기구 및 요동기구의 구체적인 구성은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 다양한 수단을 채용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기단 아암부와 선단 아암부의 접속점을 중심축으로 하여 드럼이 상하방향으로 경동하는 것으로서 설명했지만, 드럼의 경동의 중심축은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 드럼의 축선 방향 중심을 드럼의 경동 중심으로 해도 된다. 이 경우, 드럼은, 드럼의 축선 방향 중심을 축으로 하여 시소처럼 요동한다.
실시예
다음으로, 본 발명의 실시예를 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(비교예 1)
상기 실시형태에서 설명한 드럼 스퍼터 장치(1)를 준비하여, 입상체 공급실(3) 및 입상체 회수실(4)을 사용하지 않고, 드럼(10)을 요동시키지 않고 30분간 스퍼터링을 실시했다. 그리고, 입상체의 공급으로부터 입상체의 회수까지에 필요한 시간을 계측했다.
(실시예 1)
상기 실시형태에서 설명한 드럼 스퍼터 장치(1)를 준비하여, 입상체 공급실(3) 및 입상체 회수실(4)을 사용하고, 드럼(10)을 요동시키며 30분간 스퍼터링을 실시했다. 그리고, 입상체의 공급으로부터 입상체의 회수까지에 필요한 시간을 계측했다.
(계측 결과)
비교예 1에서는, 진공용기(2)의 진공 흡인에 150분, 진공용기(2) 내에서의 스퍼터링에 30분, 입상체를 꺼내는 작업에 30분이 걸려, 합계 시간이 210분이 되었다.
실시예 1에서는, 입상체 공급실(3)의 진공 흡인과 진공용기(2) 내에서의 스퍼터링을 동시에 실시하여, 이들 작업에 30분, 드럼(10) 내에의 입상체의 공급 및 드럼(10) 내로부터의 입상체의 회수에 15분이 걸려, 합계 시간이 45분이 되었다.
즉, 실시예 1에서는, 진공용기(2)를 진공 상태로 유지한 채로 입상체의 공급 및 배출이 실시될 수 있기 때문에, 진공용기(2)를 진공 흡인하는 작업을 삭감할 수 있었다. 그 결과, 실시예 1에서는, 비교예 1에 비해, 대폭으로 시간을 단축할 수 있었다.
(실시예 2)
상기 실시형태에서 설명한 드럼 스퍼터 장치(1)를 사용하여, 입상체인 비즈에 Al 촉매 담지층을 형성했다. 이때, 드럼(10)을 1rpm의 회전속도로 30분간 회전시키며 스퍼터링을 실시했다. 그 후, 비즈의 촉매 담지층에 Fe의 카본 나노튜브 합성용 촉매를 부착시켰다. 이때, 드럼(10)을 5rpm의 회전속도로 9분간 회전시키며 스퍼터링을 실시했다. 비즈로서는, φ 0.5㎜의 알루미나 비즈를 200g 사용하였다. Al의 평균 막 두께는 15㎚이었다. Fe의 평균 막 두께는 1.0㎚이었다.
(비교예 2)
드럼(10)을 회전시키지 않고 비즈가 정지된 상태에서 스퍼터를 실시한 것을 빼고, 실시예 2와 동일 조건으로 했다.
(관찰)
도 5에, 비즈의 사진을 나타낸다. 도 5(a)는, 실시예 2에서 Al 촉매 담지층을 형성하기 전의 사진이다. 도 5(b)는, 실시예 2에서 Al 촉매 담지층을 형성한 후의 사진이다. 도 5(c)는, 실시예 2에서 Fe의 카본 나노튜브 합성용 촉매를 부착시킨 후의 사진이다. 도 5(d)는, 비교예 2에서 Fe의 카본 나노튜브 합성용 촉매를 부착시킨 후의 사진이다. 도 5(a)∼(c)와 도 5(d)를 비교하면 분명한 바와 같이, 실시예 2의 비즈는, 비교예 2의 비즈에 비해, 스퍼터의 불균일이 작아져 있었다.
1…드럼 스퍼터 장치 2…진공용기
3…입상체 공급실 4…입상체 회수실
5…상측 연통구 6…하측 연통구
7…메인 해치 8…진공펌프
9…리크 밸브 10…드럼
10a…축선 방향 양단부 10b…개구
10c…한쪽 측단면 10d…다른쪽 측단면
10e…한쪽 측단부 10f…다른쪽 측단부
11…지지 아암(회전기구, 요동기구) 11a…기단 아암부
11b…선단 아암부 12…회전용 구동모터(회전기구)
13…요동용 구동모터(요동기구)
14…제 1 기어부재(회전기구, 요동기구)
15…제 2 기어부재(회전기구, 요동기구)
16…스퍼터링 타겟 17…스퍼터 가스 공급장치
18…산소공급장치 19…안내부재
21…입상체 공급용기부 22…공급용 개폐 도어
23…공급노즐 24…공급기구(제 1 개폐장치)
25…진공펌프(제 1 흡인장치) 26…리크 밸브(제 1 대기개방장치)
31…하측 연통구용 개폐 도어(제 2 개폐장치)
32…입상체 회수용기부 33…회수용 개폐 도어
34…진공펌프(제 2 흡인장치) 35…리크 밸브(제 2 대기개방장치)
A…축선 H…수평축선
L…약(略) α…수평자세
β…제 1 경사자세 γ…제 2 경사자세

Claims (5)

  1. 입상체가 수용되는 진공용기와,
    상기 진공용기 내에 배치되며 적어도 한쪽 측단면이 개구된 통상(筒狀)의 드럼과,
    상기 드럼 내에 배치되는 스퍼터링 타겟과,
    상기 드럼의 축선 둘레로 상기 드럼을 회전시키는 회전기구와,
    상기 드럼의 축선 방향에서의 한쪽 측단부와 다른쪽 측단부가 상대적으로 상하로 교대하도록 상기 드럼을 요동시키는 요동기구를 갖는 드럼 스퍼터 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 드럼은, 축선 방향 양단부가 오므라들어 있는 드럼 스퍼터 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 진공용기와 접속되는 입상체 공급실과,
    상기 진공용기와 상기 입상체 공급실 사이를 개폐하는 제 1 개폐장치와,
    상기 입상체 공급실 내의 공기를 흡인하는 제 1 흡인장치와,
    상기 입상체 공급실 내에 공기를 공급하는 제 1 대기(大氣)개방장치를 더 갖는 드럼 스퍼터 장치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공용기와 접속되며 상기 드럼의 아래쪽에 배치되는 입상체 회수실과,
    상기 진공용기와 상기 입상체 회수실 사이를 개폐하는 제 2 개폐장치와,
    상기 입상체 회수실 내의 공기를 흡인하는 제 2 흡인장치와,
    상기 입상체 회수실 내에 공기를 공급하는 제 2 대기개방장치를 더 갖는 드럼 스퍼터 장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공용기 내에 산소를 공급하는 산소공급장치를 더 갖는 드럼 스퍼터 장치.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6301053B2 (ja) 2012-08-29 2018-03-28 日立化成株式会社 ドラムスパッタ装置
JP6337977B2 (ja) * 2017-01-04 2018-06-06 日立化成株式会社 ドラムスパッタ装置
US11545343B2 (en) 2019-04-22 2023-01-03 Board Of Trustees Of Michigan State University Rotary plasma reactor
DE102021114452A1 (de) * 2021-06-04 2022-12-08 Aixacct Mechatronics Gmbh Plasmareinigungsanlage für Kleinteile
CN114318269B (zh) * 2022-01-05 2022-10-28 中国科学院兰州化学物理研究所 一种磁性粉体材料表面溅射沉积金属的装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62842A (ja) 1985-06-26 1987-01-06 Shimadzu Corp 検量線を使用する成分分析方法
JPH03153864A (ja) * 1989-11-09 1991-07-01 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 粒子の表面被覆方法及びその装置
JP2009079251A (ja) 2007-09-26 2009-04-16 Ulvac Japan Ltd 金属蒸着装置および同装置における粉体状担体の撹拌方法
JP2009078232A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Omnibus:Kk コーティング装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3517644A (en) * 1965-06-23 1970-06-30 Mallory & Co Inc P R Apparatus for making metal alloy resistors
GB1497782A (en) 1975-02-13 1978-01-12 Atomic Energy Authority Uk Apparatus for depositing material
JP2909744B2 (ja) * 1988-06-09 1999-06-23 日新製鋼株式会社 微粉末を被覆する方法と装置
FR2727132B1 (fr) 1994-11-18 1996-12-20 Surface Engineering Appareil de depot sous vide relatif d'un materiau sur des pieces en vrac
US6241858B1 (en) * 1999-09-03 2001-06-05 Flex Products, Inc. Methods and apparatus for producing enhanced interference pigments
JP3620842B2 (ja) 2002-12-25 2005-02-16 孝之 阿部 多角バレルスパッタ装置、多角バレルスパッタ方法及びそれにより形成された被覆微粒子、被覆微粒子の製造方法
JP2007204785A (ja) 2006-01-31 2007-08-16 Bridgestone Corp 粒子コーティング方法及び粒子コーティング装置
JP5497553B2 (ja) 2010-06-28 2014-05-21 日本ピラー工業株式会社 微粒子の皮膜形成方法及びその装置
JP2012172240A (ja) * 2011-02-24 2012-09-10 Ikusei Rika Kogyo:Kk スパッタリング装置
JP6301053B2 (ja) 2012-08-29 2018-03-28 日立化成株式会社 ドラムスパッタ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62842A (ja) 1985-06-26 1987-01-06 Shimadzu Corp 検量線を使用する成分分析方法
JPH03153864A (ja) * 1989-11-09 1991-07-01 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 粒子の表面被覆方法及びその装置
JP2009079251A (ja) 2007-09-26 2009-04-16 Ulvac Japan Ltd 金属蒸着装置および同装置における粉体状担体の撹拌方法
JP2009078232A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Omnibus:Kk コーティング装置

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