KR20180016598A

KR20180016598A - 분말 코팅 장치

Info

Publication number: KR20180016598A
Application number: KR1020187001157A
Authority: KR
Inventors: 토모히로 마루코; 케이이치로 지누시; 아미코 이토
Original assignee: 가부시키가이샤 후루야긴조쿠
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-02-14
Also published as: JP6938078B2; JP2020186473A; WO2017014304A1; US20180223414A1; EP3327172A9; JPWO2017014304A1; KR20200049901A; KR102285897B1; EP3327172B1; EP3327172A1; US10793945B2; EP3327172A4; CN107923032A; JP6789217B2

Abstract

본 발명은, 불순물의 혼입이 없고, 자유롭게 선택된 원소를 조합한 박막을 성막 가능하고, 얻어진 박막의 조성이 균일한 것을 만족하는 분말 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 관한 분말 코팅 장치는, 배럴(3)과, 배럴 내를 진공 흡인하는 배기 수단(4)과, 배럴 내에 설치된 스퍼터링 장치(2)를 갖고, 배럴은, 주축(C)이 수평 방향을 향하고, 또한, 주축을 중심으로 회전하고, 스퍼터링 장치는, 배럴에 넣어진 분말(7)의 표면에 코팅막을 형성하는 분말 코팅 장치(100)에 있어서, 스퍼터링 장치는 2개 이상의 타겟(2)을 취부하기 위해서, 타겟 1개에 대해서 고정부(10)를 1개 갖고, 고정부에 타겟을 취부하였을 때에, 각 타겟은, 주축의 방향에 대해서 동일 수준 위치에 서로 병렬로 배치되어 있다.

Description

분말 코팅 장치

본 개시는, 분말의 각 입자의 표면에 박막을 코팅하기 위한 분말 코팅 장치에 관한 것이다.

분말에 기능을 제공하기 위해서, 입자의 표면에 박막을 코팅하는 경우가 있다. 건식법으로 코팅하는 기술로서 스퍼터링법이 있고, 스퍼터링법을 이용한 분말의 코팅 장치가 각종 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1~4를 참조.).

특허문헌 1에서는, 내부가 진공으로 보관 유지된 회전 배럴과, 상기 회전 배럴 내에 배치한 타겟 유닛과, 상기 타겟 유닛에 접속되어 플라즈마를 발생 가능한 직류식의 스퍼터링 전원을 구비하는 스퍼터링 장치를 이용하여, 카본 분말에 백금을 스퍼터링하는 기술이 개시되고 있다. 여기서, 회전 배럴을 회전시키면서 타겟을 스퍼터링하고 코팅을 실시한다.

특허문헌 2에서는, 회전 배럴을 갖는 스퍼터링 장치를 이용하여, 자성을 갖는 분말의 표면에 각종 금속을 코팅하는 기술이 개시되고 있다.

특허문헌 3에서는, 회전 드럼에 장입된 원료 분말을 교반함과 동시에 드럼 내벽에 부착한 원료 분말을 긁어 떨어뜨리면서, 분말 입자 표면에 균일한 코팅층을 형성하는 분말 코팅 장치가 개시되고 있다.

특허문헌 4에서는, 진공 용기 자체를 회전시키면 구조가 복잡하게 되므로, 진공 용기 안에 회전하는 통상의 용기를 배치한 분말 코팅 장치가 개시되고 있다.

그리고, 특허문헌 1~4에 기재된 기술은, 모두 스퍼터링 타겟을 1개 밖에 구비하지 않은 단원(單元) 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 특개2012-182067호 공보 특허문헌 2: 일본 등록특허공보 특허 제4183098호 공보 특허문헌 3: 일본 특허공개공보 특개평5-271922호 공보 특허문헌 4: 일본 특허공개공보 특개2014-159623호 공보

현재, 분말 입자의 표면에 여러 가지 재료를 피복한 기능성 분말의 수요는, 촉매나 연료전지 등의 분야에서 증가하고 있다. 이러한 용도로 개발을 실시하는 경우에는, 복수의 원소를 조합한 여러 가지 조성으로 재료 탐색을 실시할 필요가 있다. 그러나, 특허문헌 1~4에 개시된 단원 타겟을 구비하는 분말 스퍼터 장치를 이용하여, 만일 분말의 입자 표면에 합금막 또는 적층막을 성막하려고 하는 경우, 다음에 나타내는 방법으로 성막할 수 밖에 없다.

우선 첫째의 방법은, 성막 도중에 타겟을 교환하여 스퍼터링하는 방법이다. 이 방법에서는, 다른 조성을 적층한 적층막을 성막할 수 있다. 그러나, 막의 두께 방향에 대해서는, 균일 조성은 아니기 때문에, 합금 박막은 되지 않는다. 또, 타겟 교환마다 분말이 대기에 노출되기 때문에, 가스가 불순물로서 혼입하는 경우가 있고, 또, 분말 또는 형성이 끝나고 있는 피막 부분이 산화 또는 질화 된다고 하는 문제가 생긴다.

둘째의 방법은, 필요로 하는 조성의 합금 타겟을 제작하여, 스퍼터 하는 방법이다. 이 경우, 타겟의 조성을 제어하는 것으로 피막의 조성 제어가 가능하다. 그러나, 타겟의 제작이 가능한 재료만 대응 가능하기 때문에, 타겟을 제작할 수 없으면 이 방법을 적용할 수 없다. 예를 들면, 융점의 차이가 큰 원소를 조합한 조성의 타겟은 제작이 어렵다. 또, 1개의 재질의 함유량을 변경하여 새로운 합금 조성의 박막을 얻는 경우, 새로운 조성의 합금 타겟을 제작하는 것부터 시작하지 않으면 안 된다.

셋째의 방법은, 각 조성의 소편을 모자이크 형태로 배치한 타겟을 제작하고, 스퍼터 하는 방법이다. 이 경우, 합금 타겟을 제작할 수 없는 조성이어도 적용이 가능하다. 그러나, 정밀한 조성 제어는 불가능하기 때문에, 얻어진 박막의 조성은 불균일이 되기 쉽다.

거기서 본 개시는, 특허문헌 1~4에 기재된 단원의 스퍼터 장치를 이용했을 경우에 회피할 수 없었던 문제점을 해결한 분말 코팅 장치, 즉, 불순물의 혼입이 없고, 자유롭게 선택된 원소를 조합한 박막을 성막 가능하고, 얻어진 박막의 조성이 균일한 것을 만족하는 분말 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자 등은, 예의검토한 결과, 다원 스퍼터링 장치로 하고, 회전 배럴 내에서의 2 이상의 타겟을 특정의 배치 관계로 함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명에 관한 분말 코팅 장치는, 배럴과, 상기 배럴 내를 진공 당김 배기 수단과, 상기 배럴 내에 설치되어, 적어도 1개의 타겟을 갖는 스퍼터링 장치를 갖고, 상기 배럴은, 주축이 수평 방향을 향하고, 또한, 상기 주축을 중심으로 회전하며, 상기 스퍼터링 장치는, 상기 배럴에 넣어진 분말의 표면에 코팅막을 형성하는 분말 코팅 장치에서, 상기 스퍼터링 장치는 2개 이상의 타겟을 취부하기 위해서, 타겟 1개에 대해서 고정부를 1개 갖고, 상기 고정부에 상기 타겟을 취부하였 때에, 상기 각 타겟은, 상기 주축의 방향에 대해서 동일 수준 위치에 서로 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 각 타겟은, 타겟면의 법선과 평행으로 상기 타겟면을 상기 배럴의 내측 측벽으로 향해 투영했을 때에, 상기 내측 측벽에 도달하기 전에 투영도가 서로 겹치는 방향으로 향해지고 있는 것이 바람직하다. 각 타겟으로부터 튀어나온 원소(스퍼터 입자)가, 배럴에 넣어진 분말에 대해서 보다 서로 혼합된 상태로 도달하기 때문에, 각 타겟으로부터 구석구석까지 각각의 원소를 수중에 넣은 박막을 분말의 입자의 표면에 성막할 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 각 타겟은, 조성이 서로 다른 형태를 포함한다. 각 타겟의 조성을 서로 다르게 함으로써, 합금막, 복합산화물막, 복합질화물막, 또는, 복합탄화물막 등을 용이하게 성막하는 것이 가능하고, 또한, 막의 조성 불균일(composition irregularity)을 줄일 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 각 고정부는, 취부된 각 타겟의 상대적인 방향 관계를 고정화하기 위해서, 타겟 유닛에 조입되고, 상기 타겟 유닛은, 상기 주축을 중심으로 회전 가능하게 취부되어 있는 것이 바람직하다. 배럴을 회전시키면 분말이 차오르지만, 이 차오름의 정밀도에 대응하여, 타겟 유닛의 각도를 조정할 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 배럴의 내측 측벽 중, 상기 배럴의 회전에 의해서 상방향으로 이동하는 부분의 측벽에 접한 상태로 배치되어, 상기 분말이 다가오는 상한 위치를 정하는 분말 상승 억제 부품과, 상기 분말 상승 억제 부품보다 하방의 위치에서, 상기 배럴의 내측 측벽에 간격을 두고 배치되어, 상기 주축을 회전 중심으로서 요동 운동을 하는 상기 분말의 평균화 부품(leveling component)을 더 갖는 것이 바람직하다. 배럴의 회전에 의해서, 분말이 배럴과 함께 회전되는 것을 저지할 수 있다. 또, 분말의 차오름의 상한 위치가 정해지기 때문에, 분말에 스퍼터 입자를 효율적으로 맞힐 수 있다. 또한, 배럴의 회전에 의해서 분말이 산형상이 되기 쉽고, 이 산을 평균화함으로써, 스퍼터 입자를 분말 전체에 균일하게 맞히기 쉽게 할 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 분말 상승 억제 부품은, 브러쉬 또는 헤라(spatula)인 것이 바람직하다. 브러쉬 또는 헤라는, 분말을 배럴로부터 효율적으로 긁어 떨어뜨릴 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 평균화 부품은, 봉 또는 판인 것이 바람직하다. 봉 또는 판은, 산형상이 된 분말을 용이하게 균일하게 될 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 평균화 부품은, 상기 배럴의 회전 방향과는 반대 방향으로 요동 운동을 할 경우에, 상기 배럴의 내측 측벽 중, 가장 낮은 위치 또는 상기 위치를 넘은 곳에서 반환되는 것이 바람직하다. 평균화 부품이, 분말 전체를 균일하게 평균화할 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 평균화 부품은, 상기 배럴의 회전 방향에 따라서 요동 운동을 할 경우에, 상기 분말 상승 억제 부품의 하방에서 반환되는 것이 바람직하다. 평균화 부품은, 분말 내를 통과하면서 분말 전체를 교반할 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 스퍼터링 장치는, 상기 주축을 중심으로 회전하여 각도 조정이 가능한 것이 바람직하다. 분말의 종류 및 배럴의 회전 조건에 의해서 분말의 모이기 쉬운 곳이 변화하지만, 분말의 밀도가 높은 곳에 스퍼터면을 향하기 쉬워진다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 분말 상승 억제 부품은, 상기 스퍼터링 장치 중 상기 타겟 자체 및 상기 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소에 연결됨으로써, 또는, 상기 스퍼터링 장치와 모듈화된 부품에 연결됨으로써 고정되는 것이 바람직하다. 분말 상승 억제 부품의 취부 구조를 단순하게 할 수 있다. 또한, 스퍼터링 장치의 기울기를 가변으로 했을 때에, 분말 상승 억제 부품이 스퍼터링 장치가 기울어지는 움직임에 연동하여 움직이기 때문에, 타겟과 분말 상승 억제 부품의 상대적인 위치 관계를 일정하게 유지할 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 주축을 수직으로 횡단하고, 상기 분말 상승 억제 부품, 상기 평균화 부품 및 상기 타겟을 통과하는 횡단면에서, 상기 분말 상승 억제 부품, 상기 평균화 부품 및 상기 타겟의 각각의 위치를 극좌표 상에서 나타낼 때, 상기 주축의 위치가 상기 극좌표의 원점 O이며, 상기 주축을 통과하는 수직 하방 선이 각도 0°의 시선(始線)이며, 상기 배럴의 회전 방향이 상기 시선(始線)에 대해서 정(+)의 각도를 취하는 방향이며, 상기 분말 상승 억제 부품이 고정되어 있는 각도를 β라 하고, 상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 홀수(단, 1을 제외함)일 때, 중앙에 위치하는 타겟면의 법선 또는 그 연장선임과 동시에 상기 주축과 교차하는 선의 각도 1을 θ라 하고, 또는, 상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 짝수일 때, 중앙에 위치하는 2개의 타겟면의 법선 또는 그 연장선이 교차하는 점과 상기 주축을 묶는 선의 각도 2를 θ라 하고, 각도 θ를 취하는 선을 중심으로, 상기 평균화 부품의 요동의 진폭의 최대 각도를 정(+)의 방향으로 α₁ 및 부(-)의 방향으로 α₂라 했을 때, 각도 β, 각도 θ, 각도 α₁ 및 각도 α₂가 수 1, 수 2, 수 3 및 수 4를 만족시키는 것이 바람직하다.

(수 1) 0°<β-(θ+α₁)<45°

(수 2) 90°≤β<135°

(수 3) 0°≤θ≤45°

(수 4) 0°<α₂<60°

복수 종류의 타겟을 동시에 스퍼터 하는 다원 스퍼터링 장치에서, 스퍼터 입자가 진행되는 방향이 타겟의 종류에 따라서 다르지만, 분말의 표면을 보다 더 평균화할 수 있다. 이 결과, 스퍼터 입자를 분말 전체에 균일하게 맞히기 쉽게 할 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 타겟의 기울기 θ를 변경하고, 또한, 수 3의 각도 범위 중 어느 각도에서 기울기의 고정이 가능한 제1 각도 조정 기구를 갖는 것이 바람직하다. 제1 각도 조정 기구에 의해서, 수 3의 각도 범위 중 어느 각도에서, 타겟을 기울여 고정하면, 그 기울인 각도와 동일한 각도분만큼, 분말 상승 억제 부품의 위치를 연동하여 이동시킬 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 분말 상승 억제 부품은, 상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 홀수(단, 1을 제외함)일 때, 중앙에 위치하는 타겟면을 연장하는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측에 배치된 상태로 고정되고 있거나, 또는, 상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 짝수일 때, 중앙에 위치하는 2개의 타겟면이 서로 마주보는 양단을 묶는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측에 배치된 상태로 고정되어 있는 것이 바람직하다. 분말 상승 억제 부품이 스퍼터링에 의해서 오염되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 타겟의 기울기 θ를 변경하고, 또한, 수 3의 각도 범위 중 어느 각도에서 기울기의 고정이 가능한 제1 각도 조정 기구를 갖고, 또한, 상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 홀수(단, 1을 제외함)일 때, 상기 분말 상승 억제 부품을, 중앙에 위치하는 타겟면을 연장하는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측이 되는 위치에, 위치 가변으로 고정 가능한 제2 각도 조정 기구를 갖거나, 또는, 상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 짝수일 때, 상기 분말 상승 억제 부품을, 중앙에 위치하는 2개의 타겟면이 서로 마주보는 양단을 묶는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측이 되는 위치에, 위치 가변으로 고정 가능한 제2 각도 조정 기구를 갖는 것이 바람직하다. 타겟의 기울기와 독립하여, 분말 상승 억제 부품의 고정 위치를 조정하는 것이 가능하고, 분말 상승 억제 부품이 스퍼터링에 의해서 오염되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 관한 분말 코팅 장치에서는, 상기 타겟을, 0° 이상 θ_MAX 이하(다만, θ_MAX는 수 5를 만족시킨다.)를 포함하거나 또는 일부 중복하는 범위에서, 위치 가변으로 고정 가능한 제1 각도 조정 기구를 갖고, 상기 분말 상승 억제 부품은, 상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 홀수(단, 1을 제외함)일 때, 상기 타겟의 기울기를 θ_MAX라 했을 때의 중앙에 위치하는 타겟면을 연장하는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측이 되는 위치에, 고정되어 있거나, 또는, 상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 짝수일 때, 상기 타겟의 기울기를 θ_MAX라 했을 때의 중앙에 위치하는 2개의 타겟면이 서로 마주보는 양단을 묶는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측이 되는 위치에, 고정되어 있는 것이 바람직하다.

(수 5) 0°<θ_MAX≤45°

타겟의 기울기에 관계 없이, 분말 상승 억제 부품이 스퍼터링에 의해서 오염되는 것을 억제할 수 있다.

본 개시에 의해서, 불순물의 혼입이 없고, 자유롭게 선택된 원소를 조합한 박막을 성막 가능하고, 얻어진 박막의 조성이 균일한 것을 만족하는 분말 코팅 장치를 제공할 수 있다.

[도 1] 본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치의 전체 구성도이다.
[도 2] 타겟 유닛, 배럴, 분말 상승 억제 부품 및 평균화 부품에 대한 A-A 단면의 개략도이다.
[도 3] 타겟 유닛과 배럴에 대한 사시 개략도이다.
[도 4] 타겟의 방향과 분말의 위치와의 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
[도 5] 타겟 유닛의 제1 각도 조정 기구에 의한 움직임을 설명하기 위한 개략도이다.
[도 6] 본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치에서, 분말을 교반하고, 평균화하는 움직임을 설명하는 개략도이다. 평균화 부품은, 시계열 순서로 (a) (b) (c) (d) (e)의 순서로 움직이고, 다시 (a)로 되돌아옴이 반복된다.
[도 7] 평균화 부품의 단면 형상의 별 예를 나타내는 개략도이며, (a)는, 평균화 부품이 판형상일 때의 예, (b)는 평균화 부품이 단면 반원 형상일 때의 제1 예, (c)는 평균화 부품이 단면 반원 형상일 때의 제2 예를 나타냈다.
[도 8] 평균화 부품이 배럴의 회전 방향(R)으로 움직일 때의 분말의 움직임을 설명하기 위한 개략도이다.
[도 9] 평균화 부품이 배럴의 회전 방향(R)과는 반대 방향으로 움직일 때의 분말의 움직임을 설명하기 위한 개략도이다.
[도 10] 분말 상승 억제 부품, 평균화 부품 및 타겟의 각각의 위치 관계를 설명하기 위한 개략 단면도이며, 타겟이 홀수개(구체적으로는 3개) 설치되어 있는 형태를 나타내고 있다.
[도 11] 분말 상승 억제 부품, 평균화 부품 및 타겟의 각각의 위치 관계를 설명하기 위한 개략 단면도이며, 타겟이 짝수개(구체적으로는 2개) 설치되어 있는 형태를 나타내고 있다.

이후, 본 발명에 대해 실시 형태를 나타내어 상세하게 설명하지만 본 발명은 이러한 기재로 한정하여 해석되지 않는다. 본 발명의 효과를 상주하는 한, 실시 형태는 여러 가지의 변형을 해도 좋다.

우선, 도 1~도 3을 참조한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치의 전체 구성도이다. 도 2는, 타겟 유닛, 배럴, 분말 상승 억제 부품 및 평균화 부품에 대한 A-A 단면의 개략도이다. 도 3은, 타겟 유닛과 배럴에 대한 사시 개략도이다. 도 1에 나타내듯이, 본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치(100)는, 배럴(3)과, 배럴(3) 내를 진공 당김 배기 수단(4)과, 배럴(3) 내에 설치되어, 적어도 1개의 타겟(6)을 갖는 스퍼터링 장치(2)를 갖고, 배럴(3)은, 주축(C)이 수평 방향을 향하고, 또한, 주축(C)을 중심으로 회전하고, 스퍼터링 장치(2)는, 배럴(3)에 넣어진 분말(7)의 표면에 코팅막을 형성한다. 여기서, 도 2에 나타내듯이 스퍼터링 장치(2)는 2개 이상의 타겟(6)(6a, 6b, 6c, 도 2에서는 3개)를 취부하기 위해서, 타겟 1개에 대해서 고정부(10)(10a, 10b, 10c)를 1개 갖는다. 또, 도 3에 나타내듯이, 스퍼터링 장치(2)는, 고정부(10)(10a, 10b, 10c)에 타겟(6)(6a, 6b, 6c)를 취부하였을 때에, 각 타겟(6a, 6b, 6c)은, 주축(C)의 방향에 대해서 동일 수준 위치에 서로 병렬로 배치되어 있다.

본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치(100)는, 분말의 입자 표면 전체에 피막을 덮을 수 있는 회전 배럴식 다원 스퍼터링 장치이다. 이 장치는, 2이상의 타겟을 동시에 스퍼터 가능하고, 각 타겟은 개별적으로 전원(1)에 접속되고 있다. 타겟 1개에 대해, 1개의 전원에 접속되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 2 종류 이상의 타겟을 장착하면, 복수의 물질을 동시에 스퍼터 하는 것이 가능하다. 또, 각 타겟은 출력을 개별적으로 조정할 수 있으므로, 임의의 비율로 스퍼터 하는 것이 가능하다.

배럴(3)은, 구동 롤(5a) 및 종동 롤(5b)로 지지를 받고 있다. 구동 롤(5a)은, 구동 모터(5)로부터의 동력을 받고, 배럴(3)의 주축(C)을 수평 축으로 하여 회전시킬 수 있다. 배럴(3)에는, 원통 상단이 개구된 배럴 본체(3d) 및 그것을 덮는 덮개(lid body)(3e)가 설치되고, O-링(미도시)으로 씰되고 있다. 배럴 본체(3d)의 개구부로부터 배럴(3) 내로 분말(7)을 투입한다. 또, 배럴(3)은 배럴 본체(3d) 및 덮개(3e)를 갖는 대신에 종적 분할(縱割) 또는 횡적 분할(橫割)의 분할 구조를 갖고 있어도 좋고, 이 경우는 분할 시에 분말(7)을 투입한다.

배럴(3)은 진공 용기를 겸하고 있다. 진공 당김 배기 수단(4)은, 배럴(3)의 내부 공간의 가스를 배기한다. 배기 수단(4)은, 진공 씰형 베어링(4a)에 의해서 기밀 보관 유지되고 있다.

배럴(3) 내에 설치된 스퍼터링 장치(2)는, 배럴(3)의 외에 설치된 스퍼터링 전원(1)에 접속되고 있다. 스퍼터링 전원(1)은, 직류 전원 또는 고주파 전원의 어느 것이라도 좋다. 스퍼터링 장치(2)는, 진공 씰형 베어링(1a)으로 기밀 보관 유지된 암(1b)에 의해서 배럴(3) 내에 장입되고 있다. 이 기밀 보관 유지된 암(1b) 내에는, 타겟 냉각수 통로 입구(1c), 타겟 냉각수 통로 출구(1d) 및 아르곤 가스 입구(1e)가 내장되어 있다.

스퍼터링 장치(2)는, 배럴(3) 내에 2개 이상 설치되고(도 2에서는, 3개의 스퍼터링 장치(2a, 2b, 2c)가 설치되어 있다), 이것에 의해서, 배럴(3) 내에는 2개 이상의 타겟(6)을 설치할 수 있다(도 2에서는, 3개의 타겟(6a, 6b, 6c)이 설치되어 있다.). 스퍼터링 장치(2)는, 타겟 1개에 대해서 고정부(10)(10a, 10b, 10c)를 1개 갖고 있다. 즉, 도 2에서는, 3개의 스퍼터링 장치(2a, 2b, 2c)가 각각 고정부(10a, 10b, 10c)를 갖고 있다. 또, 스퍼터링 장치(2a, 2b, 2c)에는, 각각 별도로 스퍼터링 전원(1)이 접속되어, 별도로 출력이 제어된다. 이것에 의해서, 스퍼터링 장치(2)는, 다원 스퍼터링 장치가 된다.

고정부(10)는, 타겟(6)을 보관 유지하는 배킹 플레이트(backing plate)이다. 배킹 플레이트의 표측(表側)에는, 취부 금구에 의해서 타겟(6)이 취부되어 있다. 배킹 플레이트의 표측에는, 플라즈마를 발생시킬 때의 반대극이 되는 쉴드 커버가 배킹 플레이트와 소정의 거리를 유지해서 취부되고 있다. 한편, 배킹 플레이트의 이측(裏側)에는, 마그넷을 수용하는 복수의 요부(凹部)가 형성되고 있다. 또, 배킹 플레이트의 이측에는, 타겟 냉각수 통로 입구(1c) 및 타겟 냉각수 통로 출구(1d)와 연결되는 냉각수 통로가 배치되어 있다.

고정부(10)에 타겟(6)을 취부하였을 때에, 도 3에 나타내듯이, 각 타겟(6a, 6b, 6c)은, 주축(C)의 방향에 대해서 동일 수준 위치에 서로 병렬로 배치되어 있다. 예를 들면, 타겟(6a, 6b, 6c)의 주축(C)의 방향에서의 중심 위치가 서로 모여 있는 것이 바람직하다. 또, 타겟(6a, 6b, 6c)의 주축(C)의 방향에서의 크기가 동일한 경우에는, 주축(C)의 방향에서의 각 타겟의 양단의 위치가 서로 모여 있는 것이 바람직하다. 배럴(3)은, 주축(C)을 중심으로 회전하기 때문에, 각 타겟(6a, 6b, 6c)을, 주축(C)의 방향에 대해서 동일 수준 위치에 서로 병렬로 배치하면, 각 타겟(6a, 6b, 6c)으로부터 튀어나온 스퍼터 입자는, 회전하는 배럴(3)에 넣어진 분말에, 구석구석까지 맞기 때문에, 조성 불균일(composition irregularity)이 생기기 어렵다. 또, 각 타겟(6a, 6b, 6c)의 주축(C)의 방향의 길이는, 간섭을 피하기 위해, 배럴(3)의 축 방향 길이보다 약간 짧은 것이 바람직하다.

도 3에 나타낸 타겟의 배치로 하지 못하고, 각 타겟을 주축(C)의 방향을 따라서 순서대로 배치하면, 분말이 주축(C)의 방향으로 혼합되기 어렵기 때문에, 1개의 타겟으로부터 튀어나온 스퍼터 입자 밖에 맞지 않고, 막에 조성 불균일이 생겨 버린다. 즉, 복수의 타겟으로부터 튀어나온 복수 종류의 스퍼터 입자가 동시에 분말 입자의 표면에 도달하지 않기 때문에, 균일한 합금막, 복합산화물막, 복합질화물막, 또는, 복합탄화물막을 만들 수 없다. 만일 각 타겟을 주축(C)의 방향을 따라서 순서대로 배치하여, 각 타겟으로부터 튀어나온 타겟 입자가 소정의 영역에 모이도록 타겟면의 방향을 조정하면, 상기 문제는 해결하지만, 그 영역은 주축(C) 방향에 대해 배럴 측벽의 일부분으로 한정되어 버린다. 그렇다면, 배럴의 용적당 처리 가능한 분말량이 소량이 되기 때문에, 생산성이 뒤떨어진다. 같은 종류의 타겟을 이용했다고 해도 동일하게 생산성이 뒤떨어진다.

다음으로 도 4를 참조한다. 도 4는, 타겟의 방향과 분말의 위치와의 관계를 설명하기 위한 개략도이다. 본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치(100)에서는, 도 4에 나타내듯이, 각 타겟(6a, 6b, 6c)은, 타겟면의 법선(ha, hb, hc)과 평행으로 타겟면을 배럴(3)의 내측 측벽(3a)을 향해 투영했을 때에, 내측 측벽(3a)에 도달하기 전에서 투영도가 서로 겹치는 방향으로 향해지고 있는 것이 바람직하다. 각 타겟(6a, 6b, 6c)으로부터 튀어나온 원소(스퍼터 입자)가, 배럴(3)에 넣어진 분말(7)에 대해서 보다 서로 혼합된 상태로 도달하기 때문에, 각 타겟으로부터 구석구석까지 각각의 원소를 받아들인 박막을 분말의 입자의 표면에 성막할 수 있다. 내측 측벽(3a)에 도달하기 전이란, 구체적으로는, 분말(7)의 표면인 것이 바람직하고, 예를 들면 배럴(3)의 반경(주축(C)과 내측 측벽(3a)과의 거리)을 r이라 하면, 내측 측벽(3a)으로부터 주축(C)을 향해 0.05r~0.15r의 범위이다. 또, 각 타겟(6a, 6b, 6c)은, 타겟면의 중심을 통과하는 법선이 내측 측벽(3a) 상 또는 분말(7)의 입자의 표면 상에서 서로 겹치는 방향으로 향해지고 있는 것이 보다 바람직하다. 도 3에서는, 타겟면의 중심을 통과하는 법선(ha, hb, hc)가 분말의 입자의 표면 상에서 서로 겹치는 방향으로 향해지고 있는 형태를 도시한다. 각 타겟(6a, 6b, 6c)의 크기가 모이지 않은 경우에도, 각 타겟(6a, 6b, 6c)으로부터 튀어나온 원소가 보다 서로 혼합되어 분말에 도달하는 것이 가능해진다. 또한 내측 측벽(3a) 상 또는 분말의 입자의 표면 상에서 투영도가 완전하게 서로 겹치도록, 타겟의 크기 또는 쉴드 커버의 개구부, 및, 타겟의 방향을 설정하는 것이 바람직하고, 이 경우, 막의 조성 불균일이 더욱 억제된다.

[0043]

본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치(100)에서는, 각 타겟(6a, 6b, 6c)은, 조성이 서로 다른 것이 바람직하다. 합금막, 복합산화물막, 복합질화물막, 또는, 복합탄화물막 등을 성막할 때에 조성 불균일을 줄일 수 있다. 합금막으로서는, 백금 타겟과 금 타겟을 이용하여 Pt-Au 합금막을 글래스 비드(glass bead)의 표면에 성막하는 예가 있다. 또, 각 타겟(6a, 6b, 6c)의 조성이 동일하다고 하면, 소정 시간 내로의 성막량을 늘린 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 성막 속도를 올릴 수 있다. 각 타겟(6a, 6b, 6c)의 조성의 편성은, 적당 선택할 수 있지만, 예를 들면 SiO₂, TiO₂ 등 산화물 타겟을 이용하는 경우, 성막 속도가 늦기 때문에, 2매 또는 3매 동시 스퍼터 함으로써, 성막 속도를 올릴 수 있다. 예를 들면, 타겟이 3매 때, 각 타겟(6a, 6b, 6c)을 (SiO₂, SiO₂, SiO₂), (TiO₂, TiO₂, TiO₂) 등으로 한다. 또, 성막 속도의 빠른 타겟(예를 들면 금속)과 성막 속도의 느린 타겟(예를 들면 산화물)을 이용하여 복합막을 형성하고 싶은 경우, 성막 속도의 느린 타겟의 속도를 상대적으로 올리기 위해, 성막 속도의 느린 타겟의 매수를 성막 속도의 빠른 타겟의 매수보다 많이 세트한다. 예를 들면, 타겟이 3매 때, 성막 속도의 느린 타겟을 2매 세트하고, 성막 속도의 빠른 타겟을 1매 세트 한다. 일례를 보면, 각 타겟(6a, 6b, 6c)을 (Pt, SiO₂, SiO₂)로 한다.

다음으로 도 5를 참조한다. 도 5는, 타겟 유닛의 제1 각도 조정 기구에 의한 움직임을 설명하기 위한 개략도이다. 본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치(100)에서는, 도 5에 나타내듯이, 각 고정부(10a, 10b, 10c)는, 취부된 각 타겟의 상대적인 방향 관계를 고정화하기 위해서, 타겟 유닛(2U)에 조입되고, 타겟 유닛(2U)은, 주축(C)을 중심으로 회전 가능하게 취부되고, 타겟 유닛(2U)의 제1 각도 조정 기구(8)가 더 설치되어 있는 것이 바람직하다. 배럴(3)을 회전시키면 분말(7)이 차오르지만, 이 차오름의 정밀도에 대응하여, 타겟 유닛(2U)의 각도를 조정할 수 있다. 타겟 유닛(2U)은, 예를 들면, 1개의 케이스에 각 스퍼터링 장치(2a, 2b, 2c)를 고정함으로써 각 고정부(10a, 10b, 10c)를 고정하는 형태, 또는, 도 5와 같이 각 스퍼터링 장치(2a, 2b, 2c)를 암(12)로 고정함으로써 각 고정부(10a, 10b, 10c)를 고정하는 형태가 있다. 제1 각도 조정 기구(8)는, 각 고정부(10a, 10b, 10c)에 취부된 각 타겟(6a, 6b, 6c)에 대해서, 각각 주축(C)과의 거리를 일정하게 유지하면서, 각도의 조정을 실시한다. 제1 각도 조정 기구(8)에 의해서, 분체(7) 가 배럴(3)의 회전에 수반하여 차올랐다고 해도, 각 타겟(6a, 6b, 6c)과 분체(7)와의 상대적 위치 관계를 일정하게 유지할 수 있다.

다음으로 도 1 및 도 6을 참조한다. 도 6은, 본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치에서, 분말을 교반하고, 평균화하는 움직임을 설명하는 개략도이다. 평균화 부품(leveling component)은, 시계열 순서로 (a) (b) (c) (d) (e)의 순서로 움직이고, 다시 (a)로 되돌아옴이 반복된다. 본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치(100)에서는, 도 1 및 도 6에 나타내듯이, 배럴(3)의 내측 측벽(3a) 중, 배럴(3)의 회전에 의해서 상방향으로 이동하는 부분의 측벽에 접한 상태로 배치되어, 분말(7)이 다가오는 상한 위치를 정하는 분말 상승 억제 부품(13)과, 분말 상승 억제 부품(13)보다 하방의 위치에서, 배럴(3)의 내측 측벽(3a)에 간격을 두고 배치되어, 주축(C)을 회전 중심으로서 요동 운동을 하는 분말(7)의 평균화 부품(9)을 더 갖는 것이 바람직하다. 배럴(3)의 내측 측벽(3a) 중, 배럴(3)의 회전에 의해서 상방향으로 이동하는 부분의 측벽이란, 도 6(a)에서 설명하면, 배럴(3)의 측벽이 만드는 원의 오른쪽 반의 부분이다. 도 6에서는, 평균화 부품(9)이 단면 원형의 환봉형인 경우를 나타냈다.

분말 상승 억제 부품(powder rising suppression component)(13)은, 브러쉬 또는 헤라(spatula)인 것이 바람직하다. 브러쉬 또는 헤라는, 분말(7)을 배럴(3)로부터 효율적으로 긁어 떨어뜨릴 수 있다. 분말 상승 억제 부품(13)은, 예를 들면, 도 1의 스퍼터링 장치(2)를 지지하고 있는 부분에 고정되고 있다. 이러한 구조로 함으로써 분말 상승 억제 부품의 취부 구조를 단순하게 할 수 있다. 스퍼터링 장치와 모듈화된 부품(스퍼터링 장치에 고정되어 일체화된 부품)이, 스퍼터링 장치(2)를 지지하고 있는 부분이 될 수 있다. 또, 스퍼터링 장치(2)를 지지하고 있는 부분은 접지 대책이 이루어지고 있는 개소인 것이 바람직하다. 스퍼터링 장치와 모듈화된 부품은, 예를 들면, 도 5에 나타낸 타겟 유닛(2U)의 암(12)이다. 1개의 케이스에 각 스퍼터링 장치(2a, 2b, 2c)를 고정하는 경우에는, 스퍼터링 장치와 모듈화된 부품은 그 케이스이다. 또, 분말 상승 억제 부품(13)은, 스퍼터링 장치(2)를 지지하고 있는 부분에 고정되는 대신에, 스퍼터링 장치 중 타겟 자체 및 타겟과 전기적으로 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소, 예를 들면, 스퍼터링 장치 본체의 케이스 등 접지 대책이 이루어지고 있는 개소에 연결됨으로써 고정되어도 좋다. 도 2에서, 분말 상승 억제 부품(13)은 스퍼터링 장치(2c), 특히 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소에 연결됨으로써 고정되어도 좋다. 이러한 구조로 하는 것으로 분말 상승 억제 부품의 취부 구조를 단순하게 할 수 있다. 또, 분말 상승 억제 부품(13)은, 지지봉을 포함하고 있어도 좋다. 지지봉을 설치할 때는, 지지봉의 일단이 분말 상승 억제 부품(13)의 본체부에 접속되고, 지지봉의 타단이 스퍼터링 장치 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소, 또는, 스퍼터링 장치와 모듈화된 부품에 연결된다. 이 때, 지지봉은 타겟면과 배럴의 내벽면과의 사이의 공간을 통하지 않고, 길이와 형상이 정해져 있는 것이 바람직하다. 분말 상승 억제 부품(13)은, 배럴(3)이 회전해도 그것과 함께 움직이지 않는 부분에 고정됨으로써, 분말 상승 억제 부품(13)은, 배럴(3)의 회전에 의해서 분말(7)이 배럴(3)과 동일하게 회전되어 버리는 것을 저지할 수 있다. 또, 적어도 성막 중에는, 분말 상승 억제 부품(13)의 위치는 고정되어 있기 때문에, 그 위치가 분말(7)의 차오름의 상한 위치가 된다. 분말 상승 억제 부품(13)의 위치와, 스퍼터 입자의 조사 영역의 경계 위치와 일치시킴으로써, 스퍼터 입자를 보다 효율적으로 분말(7)에 조사할 수 있다. 즉, 분말(7)의 차오름을 분말 상승 억제 부품(13)에 의해서 체류시킨 상태로 스퍼터 입자를 맞힐 수 있기 때문에, 스퍼터 입자의 조사 효율을 높일 수 있다.

평균화 부품(9)은, 봉 또는 판인 것이 바람직하다. 평균화 부품(9)이 봉일 때, 단면의 형상이 원형, 반원형, 타원형, 반타원형 또는, 삼각형·사각형 등의 다각형인 형태가 있다. 또, 평균화 부품(9)이 판일 때, 단면의 형상이 장변과 단변을 갖는 사각형(矩形)인 형태가 있다. 봉 또는 판은, 분말(7)의 산(7b)을 용이하게 균일하게 할 수 있다. 평균화 부품(9)은, 도 1에 나타낸 진공 씰형 베어링(9a)에 의해서 기밀 보관 유지된 교반 모터(9b)의 회전축에 고정되고, 이 회전축을 중심으로 도 6(b)에 나타내는 각도(α₁+α₂)의 범위 내를 요동한다. 이 회전축은, 배럴(3)의 회전축인 주축(C)과 동축 관계에 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 각도 θ의 범위는, 배럴 회전 시에서의 분말(7)의 존재 범위를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 요동 각도 및 요동 속도는, 분말(7)의 응집 상태에 따라 적당 조절 가능하지만, 요동 속도가 너무 빨라서 분말이 흩날리지 않게 하는 속도로 설정할 필요가 있다. 예를 들면 요동 속도는, 2 왕복/분간으로 설정하지만, 1~10 왕복/분간이면 좋다. 평균화 부품(9)을 간헐적으로 요동시켜도 좋다.

평균화 부품(9)은, 배럴(3)의 회전 방향(R)을 따라서 요동 운동을 할 경우에(예를 들면 도 6(a)~도 6(c)을 참조.), 분말 상승 억제 부품(13)의 하방에서 반환되는 것이 바람직하다. 분말(7)의 산(7a)의 산정과 분말 상승 억제 부품(13)과의 사이의 개소를 반환되는 지점으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 평균화 부품(9)이 분말 상승 억제 부품(13)에 접촉하는 개소를 반환되는 지점으로 하거나, 또는, 분말 상승 억제 부품(13)보다 하방 20mm 이내의 개소를 반환되는 지점으로 하는 것이 보다 바람직하다. 평균화 부품(9)이, 배럴(3)의 회전 방향(R)과는 반대 방향으로 요동 운동을 할 경우에, 분말(7)의 전체를 균일하게 평균화할 수 있다. 또, 평균화 부품(9)은, 분말 상승 억제 부품(13)이 단지 배럴의 내벽에 부착한 분말을 긁어 떨어뜨리는 경우보다, 교반 효율은 높아진다.

평균화 부품(9)은, 배럴(3)의 회전 방향(R)과는 반대 방향으로 요동 운동을 할 경우에(예를 들면 도 6(d)~도 6(e)을 참조.), 배럴(3)의 내측 측벽(3a) 중, 가장 낮은 위치(3b)를 넘은 위치(3c)로 반환되는 것이 바람직하다(예를 들면 도 6(e)~도 6(a)을 참조.). 평균화 부품(9)이, 배럴(3)의 회전 방향으로 요동 운동을 할 경우에, 분말(7)의 전체를 교반할 수 있다. 가장 낮은 위치(3b)를 넘은 위치(3c)는, 분말(7)이 존재하는 경계 부분을 넘은 위치인 것이 바람직하다. 예를 들면, 연직 방향을 0°으로서, 회전 방향(R)과는 반대 방향으로 1~45°의 위치를 반환되는 지점으로 하는 경우가 있다.

평균화 부품(9)의 요동 운동과, 분체(7) 의 움직임과의 관계에 대해 설명한다. 우선, 분체(7)는, 배럴(3)의 회전에 의해서, 회전 방향(R)으로 차오르는 움직임을 한다. 이 때, 분체(7)는, 산(7a)을 만들면서 차오른다. 여기서 평균화 부품(9)은, 배럴(3)의 회전 방향(R)을 따라서 요동 운동을 할 경우에(예를 들면 도 6(a)~도 6(c)을 참조.), 분말(7)의 산(7a) 내에 침투하여 (도 6(b)을 참조.), 더 분말 상승 억제 부품(13)의 앞까지 움직일 때, 산(7a)을 빠져나간다(도 6(c)을 참조.). 이 결과, 분말(7)은, 내부도 포함하여 교반된다. 다음으로 평균화 부품(9)이 반전하여, 배럴(3)의 회전 방향(R)과는 반대 방향으로 요동 운동을 할 경우에(예를 들면 도 6(d)~도 6(e)을 참조.), 분말(7)의 산(7b)을 평균화하면서 이동하고(도 6(d)을 참조.), 평균화 부품(9)의 반환 지점에 도달하면(도 6(e)을 참조.), 분말(7)의 표면은 평탄하게 평균화되고 있다. 이 결과, 스퍼터 입자가 분말(7)의 전체에 균일하게 맞기 쉬워지고, 특히 다원 스퍼터링의 경우에는 막의 조성 불균일을 억제할 수 있다. 또, 분말(7)의 표면이 평탄화 된다는 것은, 해당 표면이 배럴의 측벽의 내면의 형상을 따라서 평균화되는 것을 의미한다.

또한 도 7~도 9를 이용하여, 평균화 부품(9)에 의해서 분체(7) 를 교반하는 형태 및 분체(7)를 평균화하는 형태에 대해 보다 상세하게 설명한다. 도 7은, 평균화 부품의 단면 형상의 별 예를 나타내는 개략도이며, (a)는 평균화 부품이 판형상일 때의 예, (b)는 평균화 부품이 단면 반원 형상일 때의 제1 예, (c)는 평균화 부품이 단면 반원 형상일 때의 제2 예를 나타낸다. 도 8은, 평균화 부품이 배럴의 회전 방향(R)으로 움직일 때의 분말의 움직임을 설명하기 위한 개략도이다. 도 8 중, 평균화 부품(9)을 기점으로서 연장되는 실선의 화살표는, 평균화 부품(9)이 움직이고 있을 방향(R 방향과 동일 방향)을 나타낸다. 도 9는, 평균화 부품이 배럴의 회전 방향(R)과는 반대 방향으로 움직일 때의 분말의 움직임을 설명하기 위한 개략도이다. 도 9 중, 평균화 부품(9)을 기점으로서 연장되는 실선의 화살표는, 평균화 부품(9)이 움직이고 있을 방향(R 방향과는 역방향)을 나타낸다. 도 7(a) 및 도 7(c)에 나타내듯이, 평균화 부품(9)은, 배럴(3)의 회전 방향(R)을 향한 제1 면(9c)을 갖는다. 제1 면(9c)은, 주축(C)(도 7에서는 미도시. 도 6을 참조.)에 가까워짐에 따라, 회전 방향(R)과는 역방향으로 기울어져 있는 것이 바람직하다. 즉, 분말 상승 억제 부품(13)에 가까워질 때는 분말(7)을 퍼올리도록 기울어져 있는 것이 바람직하다. 도 8에 나타내듯이, 평균화 부품(9)이 회전 방향(R)으로 움직일 때, 분말(7)은 제1 면(9c)으로 건져 올려진다. 즉, 제1 면(9c)의 하단에서 상방에 있는 분말(7)은, 평균화 부품(9)의 상방을 통해, 분말(7)의 흐름(7f1)을 형성한다. 한편, 제1 면(9c)의 하단보다 하방에 있는 분말(7)은, 평균화 부품(9)의 하방을 통해, 분말(7)의 흐름(7f2)을 형성한다. 이와 같이, 평균화 부품(9)이 제1 면(9c)을 가짐으로써, 분말(7)의 교반의 효율을 보다 높일 수 있다. 제1 면(9c)은 요철을 갖는 것이 바람직하고, 분말(7)을 제1 면(9c)으로 건질 때, 분말(7)이 서로 혼합되기 쉬워진다. 또, 도 7(b)에 나타내는 평균화 부품(9)이 회전 방향(R)으로 움직일 때, 평균화 부품(9)에 부딪힌 분말(7)은, 상하로 나누어져 분말의 흐름을 형성하기 때문에, 분말의 교반이 행해지게 된다.

다음으로, 도 7(a) 및 도 7(b)에 나타내듯이, 평균화 부품(9)은, 배럴(3)의 회전 방향(R)과는 역방향으로 향한 제2 면(9d)을 갖는다. 제2 면(9d)은, 배럴의 반경 방향을 기준으로 기울어져 있다, 구체적으로는, 주축(C)(도 7에서는 미도시. C축의 위치에 관해서는 도 6을 참조.)에 가까워짐에 따라, 회전 방향(R)과는 역방향으로 기울어져 있는 것이 바람직하다. 즉, 분말 상승 억제 부품(13)으로부터 멀어질 때는 분말(7)을 눌러 평균화하도록 기울어져 있는 것이 바람직하다. 도 9에 나타내듯이, 평균화 부품(9)이 회전 방향(R)과는 역방향으로 움직일 때, 분말(7)은 제2 면(9d)으로 누를 수 있다. 즉, 제2 면(9d)의 상단에서 하방에 있는 분말(7)은, 회전 방향(R)과는 역방향으로 작동됨과 동시에, 평균화 부품(9)의 하방을 통과하기 쉬워지고, 분말(7)의 흐름(7f4)을 형성한다. 한편, 제2 면(9d)의 상단보다 상방에 있는 분말(7)은, 평균화 부품(9)의 상방을 통해, 분말(7)의 흐름(7f3)을 형성한다. 또, 분말(7)의 양을 줄였을 경우에는, 분말(7)의 흐름(7f3)은 볼 수 없다. 그리고 평균화 부품(9)이 통과한 후의 분말(7)은, 그 표면이 평균화되어 있게 된다. 이와 같이, 평균화 부품(9)이 제2 면(9d)을 가짐으로써, 평균화 부품(9)이 회전 방향(R)과는 역방향으로 움직일 때, 분말(7)의 표면을 제2 면(9d)으로 평균화할 수 있다. 제2 면(9d)은 평활면을 갖는 것이 바람직하고, 분말(7)을 제2 면(9d)으로 부드럽게 누를 수 있다. 또, 도 7(c)에 나타내는 평균화 부품(9)이 회전 방향(R)과는 역방향으로 움직일 때, 평균화 부품(9)에 부딪힌 분말(7)은, 상하로 나누어져 분말의 흐름을 형성하기 때문에, 도 7(a) 및 도 7(b)에 나타내는 평균화 부품(9)을 이용했을 경우와 비교하여 분말(7)을 두껍게 평균화할 수 있다.

또한, 평균화 부품(9)은, 각봉(角棒) 또는 판의 형상으로 했을 때, 각(角)이 있으면 이상 방전의 원인이 되는 경우가 있기 때문에, 각을 둥글게 하는 것이 바람직하다.

평균화 부품(9)의 요동 운동의 속도는, 배럴(3)의 회전 방향(R)을 따라서 움직일 때와, 그 반대 방향으로 작동시킬 때에, 동일한 것이 바람직하다. 또, 평균화 부품(9)의 요동 운동의 속도를, 회전 방향(R)을 따라서 움직일 때와, 그 반대 방향으로 작동시킬 때에, 다르게 해도 좋다.

다음으로 도 10을 참조하고, 분말 상승 억제 부품, 평균화 부품 및 타겟의 각각의 위치 관계를 더 상세하게 설명한다. 도 10은, 분말 상승 억제 부품, 평균화 부품 및 타겟의 각각의 위치 관계를 설명하기 위한 개략 단면도이며, 타겟이 홀수개(구체적으로는 3) 설치되고 있는 형태를 나타내고 있다. 여기서, 주축(C)을 수직으로 횡단하고, 분말 상승 억제 부품(13), 평균화 부품(9) 및 타겟(6a, 6b, 6c)을 통과하는 횡단면에서, 분말 상승 억제 부품(13), 평균화 부품(9) 및 타겟(6a, 6b, 6c)의 각각의 위치를 극좌표 상에서 나타내는 것으로 한다. 주축(C)의 위치를 극좌표의 원점 O라 하고, 주축(C)을 통과하는 수직 하방 선을 각도 0°의 시선(始線) S라 하고, 배럴(3)의 회전 방향(R)이 시선에 대해서 정(+)의 각도를 취하는 방향으로 한다. 분말 상승 억제 부품(13)이 고정되고 있는 각도를 β라 한다. 또, 분말 상승 억제 부품(13)의 극좌표에서의 동경은, 배럴(3)의 내측 측벽 중, 배럴(3)의 회전에 의해서 상방향으로 이동하는 부분의 측벽에 분말 상승 억제 부품(13)이 접한 상태로 배치되었을 때의 원점 O로부터 분말 상승 억제 부품(13)까지의 거리이다.

도 10에 나타내듯이 횡단면 상의 타겟의 개수가 홀수(단, 1을 제외함)일 때, 중앙에 위치하는 타겟(6b)의 타겟면의 법선(hb) 또는 그 연장선임과 동시에 주축(C)과 교차하는 선의 각도 1을 θ라 한다. 중앙에 위치하는 타겟은, 도 10의 경우, 타겟 6b이다. 각도 θ를 취하는 선(hb)을 중심으로, 평균화 부품(9)의 요동의 진폭의 최대 각도를 정(+)의 방향으로 α₁ 및 부(-)의 방향으로 α₂라 한다. 이 때, 각도 β, 각도 θ, 각도 α₁ 및 각도 α₂가 수 1, 수 2, 수 3 및 수 4를 만족시키는 것이 바람직하다. 중앙에 위치하는 타겟(6b) 이외의 다른 타겟(6a, 6c)은, 선(hb)의 선대칭의 관계로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

(수 1) 0°<β-(θ+α₁)<45°

(수 2) 90°≤β<135°

(수 3) 0°≤θ≤45°

(수 4) 0°<α₂<60°

도 10에 나타내 보인 형태의 경우, 선(hb)의 각도 1인 θ는, 수 3을 만족시킨다. 즉, 타겟(6b)의 타겟면은, 수직 하방으로 향하거나, 배럴(3)의 회전 방향(R)의 방향으로 기울어지고 있다. 타겟(6a)의 타겟면과 타겟(6b)의 타겟면은, 그 법선이 배럴(3)의 내벽면에 가까워짐에 따라 각각 선(hb)에 가까워지는 방향을 향하고 있는 것이 바람직하다. 타겟(6a, 6b, 6c)의 타겟면으로부터 튀어나오는 스퍼터 입자가 혼합되어 분말(미도시)에 도달하기 쉬워진다. 배럴(3)이 회전하면, 분말(미도시)이 회전 방향(R) 측에 차오르게 된다. 거기서, 타겟면이 차올려진 분말에 대해서 정면으로 향하도록, 제1 각도 조정 기구를 이용하여 θ를 설정하는 것이 바람직하다. θ가 0° 미만, 즉, 부(-)의 각도이면, 차오른 분말에 대해서 스퍼터 입자가 효율적으로 맞지 않을 우려가 있다. θ가 45°를 초과하면, 분말의 차오름에 대해서, 과잉으로 기울어져 있을 우려가 있어, 분말에 대해서 스퍼터 입자가 효율적으로 맞지 않을 우려가 있다. θ는 10° 이상으로 하는 것이 바람직하고, 15° 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, θ는 35° 이하로 하는 것이 바람직하고, 30° 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

분말 상승 억제 부품(13)이 고정되고 있는 각도 β는, 수 2를 만족시킨다. β가 90° 미만이면, 분말 상승 억제 부품(13)에 대해서 스퍼터 입자가 맞기 쉬워지고, 분말에 불순물이 들어가기 쉬워질 우려가 있다. β가 135° 이상이면, 분말이 배럴(3)로부터 분리하였을 때에, 분말이 날라가 버릴 우려가 있다. β는 92° 이상으로 하는 것이 바람직하고, 95° 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, β는 110° 이하로 하는 것이 바람직하고, 105° 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

α₁과 α₂는, 평균화 부품(9)의 요동에 의해서 차올려진 분말의 전체가 평균화되도록 각각 설정되는 것이 바람직하다. α₂는, α₁과 동일하게 해도 좋지만, 반드시 동일하게 할 필요는 없고, 평균화 부품(9)이 차올려진 분말의 최하단을 포함하거나 또는 최하단 근방까지 평균화하기 위해서 60° 미만으로 설정한다. α₁은, θ와 β의 설정 각도를 고려한 다음 수 1을 만족시키도록 결정된다. 수 1에 의하면, 평균화 부품(9)의 요동의 R 방향의 상한은, 분말 상승 억제 부품(13)보다 하방으로 한다[{β-(θ+α₁)}>0°]. 또, 평균화 부품(9)이 분말 상승 억제 부품(13)에 접할 때까지 요동했을 때, {β-(θ+α₁)}=0°된다. 한편, 수 1에 의하면, 평균화 부품(9)의 요동의 R 방향의 하한은, 분말 상승 억제 부품(13)보다 하방에서 {β-(θ+α₁)}가 45°보다 작은 위치로 한다. {β-(θ+α₁)}가 45° 이상이면, 분말 상승 억제 부품(13)이 평균화 부품(9)에 의해서 분말이 평균화되는 영역으로부터 멀어진 상방에 위치하게 되기 때문에, 분말 상승 억제 부품(13)은 단지 배럴(3)에 부착한 분말을 긁어 떨어뜨리는 역할 밖에 하지 않는다. 또한, 분말 상승 억제 부품(13)이 평균화 부품(9)에 의해서 분말이 평균화되는 영역으로부터 멀어지기 때문에, 배럴(3)의 내벽면이 노출하는 경우가 있고, 이 때, 배럴(3)의 내벽면에 스퍼터 입자가 도달하여, 성막될 우려가 있다. {β-(θ+α₁)}는 5° 이상으로 하는 것이 바람직하고, 15° 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, {β-(θ+α₁)}는 40° 이하로 하는 것이 바람직하고, 30° 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

다음으로 도 11을 참조하고, 분말 상승 억제 부품, 평균화 부품 및 타겟의 각각의 위치 관계에 대해 별도의 형태를 설명한다. 도 11은, 분말 상승 억제 부품, 평균화 부품 및 타겟의 각각의 위치 관계를 설명하기 위한 개략 단면도이며, 타겟이 짝수개(구체적으로는 2) 설치되고 있는 형태를 나타내고 있다. 상기 위치 관계에 대해서, 극좌표를 이용하여 나타내는 것에 대하여는 도 10의 경우와 동일하게 한다.

도 11에 나타내듯이 횡단면 상의 타겟의 개수가 짝수일 때, 중앙에 위치하는 2개의 타겟(6a, 6c)의 타겟면의 법선(ha, hc) 또는 그 연장선이 교차하는 점(D)와 주축(C)을 묶는 선의 각도 2를 θ라 한다. 중앙에 위치하는 2개의 타겟은, 도 11의 경우, 타겟 6a, 6c이다. 타겟의 개수가 예를 들면 4개일 때(미도시), 양단의 타겟에 끼워진 2개의 타겟이 중앙에 위치하는 2개의 타겟이다. 각도 θ를 취하는 C와 D를 연결하는 선(j)을 중심으로, 평균화 부품(9)의 요동의 진폭의 최대 각도를 정(+)의 방향으로 α₁ 및 부(-)의 방향으로 α₂라 한다. 이 때, 각도 β, 각도 θ, 각도 α₁ 및 각도 α₂가 수 1, 수 2, 수 3 및 수 4를 만족시키는 것이 바람직하다. 타겟(6a, 6c)은, 선(j)의 선대칭의 관계로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

도 11에 나타내 보인 형태의 경우, 선(j)의 각도 2인 θ는, 수 3을 만족시킨다. 즉, 타겟(6a, 6c)의 타겟면은, 점 D로 향하고 있지만, 점 D는, 점 C의 수직 하방에 위치하거나, 또는 배럴(3)의 회전 방향(R)의 방향 측에 어긋난 위치에 배치되어 있다. 타겟(6a, 6c)의 타겟면으로부터 튀어나오는 스퍼터 입자가 혼합되어 분말(미도시)에 도달하기 쉬워진다. 타겟이 4개 이상의 짝수개인 경우, 그러한 타겟면은, 그 법선이 배럴(3)의 내벽면에 가까워짐에 따라 각각 선(j)에 가까워지는 방향을 향하고 있는 것이 바람직하다. 도 11에서의 θ, α₁과 α₂, β 및 {β-(θ+α₁)}의 관계는, 도 10에서 설명한 그러한 관계와 동일한 것이 바람직하다.

다음으로 제1 각도 조정 기구(8)를 갖는 형태에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 우선 도 10을 참조하여 타겟이 홀수(구체적으로는 3개) 있는 형태(A 형태라고 한다.)에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 분말 코팅 장치에서는, 타겟(6)의 기울기 θ를 변경하고, 또한, 수 3의 각도 범위의 어느 각도에서 기울기의 고정이 가능한 제1 각도 조정 기구(도 1 및 도 5의 부호 8로 나타내고, 도 10에서는 미도시이다.)를 갖고, 분말 상승 억제 부품(13)은, 스퍼터링 장치(2c)(2a, 2b라도 좋다.) 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소에, 또는, 스퍼터링 장치(2)와 모듈화된 부품에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 도 10에서는, 분말 상승 억제 부품(13)은, 배럴(3)의 내측 측벽 중, 배럴(3)의 회전에 의해서 상방향으로 이동하는 부분의 측벽에 가장 가까운 스퍼터링 장치(2c) 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소에 지지봉(13s)을 개입시켜 연결되고 있다. 스퍼터링 장치(2c)가 도 5에 나타내듯이 암(12)에 고정되고, 스퍼터링 장치(2c)에 대해서 암(12)이 모듈화되고 있는 경우, 분말 상승 억제 부품(13)은, 지지봉(13s)을 개입시켜 암(12)에 연결되어 있어도 좋다. 제1 각도 조정 기구(8)에 의해서 타겟(6a, 6b, 6c)을 기울여 고정하면, 그 기울인 각도와 같은 각도분만큼, 분말 상승 억제 부품(13)의 위치를 연동하여 이동시킬 수 있다. 이와 같이 간단하고 쉬운 기구에 의해서, 타겟면과 분말 상승 억제 부품(13)의 위치 관계가 타겟(6a, 6b, 6c)의 기울기에 의하지 않고 일정하게 할 수 있다.

도 11을 참조하여 타겟이 짝수(구체적으로는 2개) 있는 형태(B 형태라고 한다.)에 대해서는, 배럴(3)의 내측 측벽 중, 배럴(3)의 회전에 의해서 상방향으로 이동하는 부분의 측벽에 가장 가까운 스퍼터링 장치(2c) 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소에 지지봉(13s)을 연결함으로써, 제1 각도 조정 기구(8)에 의해서 타겟(6a, 6c)을 기울여 고정하면, 그 기울인 각도와 같은 각도분만큼, 분말 상승 억제 부품(13)의 위치를 연동하여 이동시킬 수 있다. 또, 스퍼터링 장치(2a) 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소에 지지봉(13s)을 연결해도 좋다. 지지봉(13s)은 도 5에 나타낸 암(12)에 연결되고 있어도 좋다.

다음으로 A 형태 및 B 형태에서, 타겟면과 분말 상승 억제 부품이 바람직한 위치 관계에 대해 설명한다. 도 10에 나타내는 A 형태에서는, 분말 상승 억제 부품(13)은, 중앙에 위치하는 타겟(6b)의 타겟면을 연장하는 선(Eb)과 배럴(3)의 내측 측벽과의 교차 부분(eb)보다 상측에 배치된 상태로 스퍼터링 장치(2c) 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소, 또는, 스퍼터링 장치(2c)와 모듈화된 부품에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 도 11에 나타내는 B 형태에서는, 분말 상승 억제 부품(13)은, 중앙에 위치하는 2개의 타겟(6a, 6c)의 타겟면이 서로 마주보는 양단을 묶는 선(G)과 배럴(3)의 내측 측벽과의 교차 부분(g)보다 상측에 배치된 상태로 스퍼터링 장치(2c) 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소, 또는, 스퍼터링 장치(2c)와 모듈화된 부품에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 분말 상승 억제 부품(13)이, 타겟면보다 상측에 배치되어 있기 때문에, 스퍼터 입자의 퇴적에 의한 오염을 억제할 수 있다.

다음으로, 제1 각도 조정 기구(8)에 더하여, 또한, 분말 상승 억제 부품(13)을 위치 가변으로 고정 가능한 제2 각도 조정 기구를 구비하는 형태에 대해 설명한다. 도 10 및 도 11에 나타내 보인 A 형태 및 B 형태에서는, 분말 상승 억제 부품(13)을 지지하는 지지봉(13s)을 스퍼터링 장치 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소에 연결하는 형태로 하고 있었지만, 그러한 형태로 하는 대신에, 제1 각도 조정 기구(8)와는 독립하여 주축(C)에 대해서 회전하고, 또한 회전 각도를 고정 가능한 제2 각도 조정 기구에 연결하는 변형 형태라고 해도 좋다(미도시). 또, 스퍼터링 장치 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소, 또는, 스퍼터링 장치와 모듈화된 부품에 가동식의 받침대를 설치하고, 그 받침대에 분말 상승 억제 부품(13)을 지지하는 지지봉(13s)을 연결하는 변형 형태라고 해도 좋다(미도시). 분말 상승 억제 부품(13)은, 제2 각도 조정 기구에 의해서, A 형태 및 B 형태와 동일 위치에 고정할 수 있다. 타겟의 기울기와 독립하여, 분말 상승 억제 부품(13)의 고정 위치를 조정하는 것이 가능하고, 분말 상승 억제 부품이 스퍼터링에 의해서 오염되는 것을 억제할 수 있다.

다음으로, 제1 각도 조정 기구(8)를 갖고, 또한, 분말 상승 억제 부품(13)이, 배럴(3)의 회전에 영향을 받지 않고, 또한, 스퍼터링 장치의 기울기에도 영향을 받지 않고, 그 위치가 고정되는 형태에 대해 설명한다. 이 형태는, 도 10 및 도 11에 나타내 보인 A 형태 및 B 형태에서, 분말 상승 억제 부품(13)을 지지하는 지지봉(13s)을 스퍼터링 장치 중 타겟 자체 및 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소에 연결하는 대신에, 예를 들면, 도 1에서 진공 씰형 베어링 중, 배럴(3)의 회전 및 평균화 부품(9)의 요동 운동에 간섭하지 않는 개소에 연결하는 변형 형태이다(미도시). 분말 상승 억제 부품(13)은, A 형태 및 B 형태에서, θ_MAX의 기울기를 한 다음, 동일 위치에 고정할 수 있다. 제1 각도 조정 기구(8)는, 타겟을, 0° 이상 θ_MAX 이하(다만, θ_MAX는 수 5를 만족시킨다.)를 포함하거나 또는 일부 중복하는 범위에서, 위치 가변으로 고정 가능하게 한다. 이 변형 형태에서는, 타겟의 기울기에 관계 없이, 분말 상승 억제 부품(13)이 스퍼터링에 의해서 오염되는 것을 억제할 수 있다.

(수 5) 0°<θ_MAX≤45°

(변형예 형태 1)

배럴(3)을 미도시의 진공실에 들어갈 수 있어도 좋다. 이 경우, 배럴(3)에는 씰을 수행할 필요가 없기 때문에, 배럴의 구조를 간단하고 쉽게 할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 나타내면서 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 실시예로 한정하여 해석되지 않는다.

(실시예 1)

도 1에 나타낸 분말 코팅 장치를 이용하여, 글래스 비드의 표면에 Pt-Au 합금 박막을 성막한 분말을 제작한다. 우선 처음으로, Pt 타겟(순도 99.9%, 타겟면은 150×35mm)을 1매 준비하고, 고정부(10a)에 취부한다. 또 Au 타겟(순도 99.99%, 타겟면은 150×35mm)을 1매 준비하고, 고정부(10c)에 취부한다. 고정부(10b)에는 타겟을 취부하지 않고 블랭크로 한다. 스퍼터링 전원(1)은 고주파 전원(주파수 13.56MHz)으로 한다. 다음으로, 배럴(3) 내에 분말을 넣지 않는 상태로 3×10^-3Pa 이하까지 진공으로 흡인한 후, 아르곤 가스를 흘리고, 0.4Pa의 압력을 유지하도록 조정하여, 스퍼터를 실시하고, 고주파 전원의 출력에 대응하는 Pt 타겟과 Au 타겟 각각의 레이트를 확인한다. 계속하여, 배럴(3)에 직경 1mm의 글래스 비드 150g을 투입하고, 1.3×10^-3Pa까지 진공 흡인을 수행한 후, 아르곤 가스를 흘리고, 0.4Pa의 압력을 유지하도록 조정한다. 그 후, Pt 타겟으로 200W, Au 타겟으로 100W의 출력을 걸어서, 배럴(3)을 회전시키고, 평균화 부품(9)(환봉형)을 요동 시키면서, 글래스 비드 표면에 성막을 실시한다. 또, 상기의 고주파 전원의 출력은, 전술에서 확인한 스퍼터 레이트로부터, Pt-50wt%Au가 되도록 계산하여 구한다. 성막 시간은 30분간으로 한다. 성막 후 꺼낸 글래스 비드를 분석했는데, Pt-48wt%Au 합금 박막이 표면에 성막되어 있는 것이 확인되었다. 박막의 조성은, ICP 발광 분광 분석 장치(리가크제(Rigaku Corporation 製) SPECTRO-CIROS)를 이용하여 구했다.

(실시예 2)

도 1에 나타낸 분말 코팅 장치를 이용하여, 글래스 비드의 표면에 Ti 박막(하층), Au 박막(상층)의 2층막을 성막한 분말을 제작한다. 우선 처음으로, Ti 타겟(순도 99.9%, 타겟면은 150×35mm)을 1매 준비하고, 고정부(10b)에 취부한다. 또 Au 타겟(순도 99.99%, 타겟면은 150×35mm)을 1매 준비하고, 고정부(10c)에 취부한다. 고정부(10a)에는 타겟을 취부하지 않고 블랭크로 한다. 스퍼터링 전원(1)은 고주파 전원(주파수 13.56MHz)으로 한다. 다음으로, 배럴(3) 내에 분말을 넣지 않는 상태로 스퍼터를 실시하고, 3×10^-3Pa 이하까지 진공 흡인한 후, 아르곤 가스를 흘리고, 0.4Pa의 압력을 유지하도록 조정하고, 고주파 전원의 출력에 대응하여 Ti 타겟과 Au 타겟 각각의 레이트를 확인한다. 계속하여, 배럴(3)에 직경 1mm의 글래스 비드 150g을 투입하고, 2.1×10^-3Pa까지 진공 흡인을 실시한 후, 아르곤 가스를 흘리고, 0.4Pa의 압력을 유지하도록 조정한다. 그 후, 우선 Ti 타겟에만 200W를 인가하고, 배럴(3)을 회전시켜, 평균화 부품(9)(환봉형)을 요동 시키면서, 30분간 스퍼터를 실시하고, 글래스 비드 표면에 Ti 막을 성막한다. 계속하여, Au 타겟에만 200W를 인가하고, 배럴(3)을 회전시켜, 평균화 부품(9)(환봉형)을 요동 시키면서, 1시간 스퍼터를 실시하고, Ti 막의 표면에 또 Au 막을 성막한다. 그 결과, 도중에 배럴(3)을 대기 개방하지 않고, Ti(하층)/Au(상층)의 2층이 성막된 글래스 비드를 얻을 수 있다. 이 박막은 밀착성이 양호하다. 또, Au 막을 글래스 비드에 직접 성막하면 밀착성이 나쁘다. 거기서 Ti 막을 밀착성 향상을 위한 중간층으로서 성막했다.

1 스퍼터링 전원
1a 진공 씰형 베어링
1b 암(arm)
1c 타겟 냉각수 통로 입구
1d 타겟 냉각수 통로 출구
1e 아르곤 가스 입구
2 스퍼터링 장치
3 배럴(barrel)
3a 배럴의 내측 측벽
3b 배럴의 가장 낮은 위치
3c 배럴의 가장 낮은 위치를 넘은 위치
3d 배럴 본체
3e 덮개(lid body)
4 배기 수단
4a 진공 씰형 베어링
5 구동 모터
5a 구동 롤
5b 종동 롤
6, 6a, 6b, 6c 타겟
7 분말
7a, 7b 분말의 산(pile of powder)
7f1, 7f2, 7f3, 7f4 분말의 흐름
8 제1 각도 조정 기구
9 평균화 부품(leveling component)
9a 진공 씰형 베어링
9b 교반 모터
9c 제1 면
9d 제2 면
10, 10a, 10b, 10c 고정부
12 암(arm)
13 분말 상승 억제 부품(powder rising suppression component)
13s 지지봉
ha, hb, hc 타겟면의 법선
2U 타겟 유닛
100 분말 코팅 장치
R 배럴의 회전 방향
C 주축
D 타겟면의 법선이 교차하는 점
G 중앙에 위치하는 2개의 타겟면이 서로 마주보는 양단을 묶는 선
S 시선(始線)
g 선 G와 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분
j D와 C를 묶는 선
E, Eb 타겟면을 연장하는 선
e 선 E와 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분
eb 선 Eb와 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분

Claims

배럴과, 상기 배럴 내를 진공 흡인하는 배기 수단과, 상기 배럴 내에 설치되어, 적어도 1개의 타겟을 갖는 스퍼터링 장치를 갖고, 상기 배럴은, 주축(主軸)이 수평 방향을 향하여, 상기 주축을 중심으로 회전하고, 상기 스퍼터링 장치는, 상기 배럴에 넣어진 분말의 표면에 코팅막을 형성하는 분말 코팅 장치에 있어서,
상기 스퍼터링 장치는 2개 이상의 타겟을 취부하기 위해서, 타겟 1개에 대해서 고정부를 1개 갖고,
상기 고정부에 상기 타겟을 취부하였을 때에, 상기 각 타겟은, 상기 주축의 방향에 대해서 동일 수준 위치(水準位置)에 서로 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 각 타겟은, 타겟면의 법선과 평행하고 상기 타겟면을 상기 배럴의 내측 측벽을 향해 투영했을 때에, 상기 내측 측벽에 도달하기 전(手前)에서 투영도가 서로 겹치는 방향으로 향해지고 있는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 각 타겟은, 조성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각 고정부는, 취부된 각 타겟의 상대적인 방향 관계를 고정화하기 위해서,
타겟 유닛에 조입되어 있으며,
상기 타겟 유닛은, 상기 주축을 중심으로 회전 가능하게 취부되어 있는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배럴의 내측 측벽 중, 상기 배럴의 회전에 의해서 상방향으로 이동하는 부분의 측벽에 접한 상태로 배치되어, 상기 분말이 차오르는 상한 위치(上限位置)를 정하는 분말 상승 억제 부품과,
상기 분말 상승 억제 부품보다 하방의 위치에서, 상기 배럴의 내측 측벽에 간격을 두고 배치되어, 상기 주축을 회전 중심으로서 요동 운동을 하는 상기 분말의 평균화 부품(leveling component)을 더 갖는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제5항에 있어서,
상기 분말 상승 억제 부품은, 브러쉬 또는 헤라(spatula)인 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 평균화 부품은, 봉 또는 판인 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평균화 부품은, 상기 배럴의 회전 방향과는 반대 방향으로 요동 운동을 할 경우에, 상기 배럴의 내측 측벽 중, 가장 낮은 위치 또는 상기 위치를 넘은 곳에서 반환되는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평균화 부품은, 상기 배럴의 회전 방향을 따라서 요동 운동을 할 경우에, 상기 분말 상승 억제 부품의 하방에서 반환되는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퍼터링 장치는, 상기 주축을 중심으로 회전하여 각도 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분말 상승 억제 부품은, 상기 스퍼터링 장치 중 상기 타겟 자체 및 상기 타겟과 도통하고 있는 부분의 어느 쪽에도 해당하지 않는 개소에 연결됨으로써, 또는, 상기 스퍼터링 장치와 모듈화된 부품에 연결됨으로써 고정되고 있는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주축을 수직으로 횡단하여, 상기 분말 상승 억제 부품, 상기 평균화 부품 및 상기 타겟을 통과하는 횡단면에서, 상기 분말 상승 억제 부품, 상기 평균화 부품 및 상기 타겟의 각각의 위치를 극좌표 상에서 나타낼 때, 상기 주축의 위치가 상기 극좌표의 원점 O이며, 상기 주축을 통과하는 수직 하방선이 각도 0°의 시선(始線)이며, 상기 배럴의 회전 방향이 상기 시선에 대해서 정(+)의 각도를 취하는 방향이며,
상기 분말 상승 억제 부품이 고정되고 있는 각도를 β라 하고,
상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 홀수(단, 1을 제외 함)일 때, 중앙에 위치하는 타겟면의 법선 또는 그 연장선임과 동시에 상기 주축과 교차하는 선의 각도 1을 θ라 하고, 또는, 상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 짝수일 때, 중앙에 위치하는 2개의 타겟면의 법선 또는 그 연장선이 교차하는 점과 상기 주축을 묶는 선의 각도 2를 θ라 하고,
각도 θ를 취하는 선을 중심으로, 상기 평균화 부품의 요동의 진폭의 최대 각도를 정(+)의 방향으로 α₁ 및 부(-)의 방향으로 α₂라 했을 때,
각도 β, 각도 θ, 각도 α₁ 및 각도 α₂가 수 1, 수 2, 수 3 및 수 4를 만족시키는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
(수 1) 0°<β-(θ+α₁)<45°
(수 2) 90°≤β<135°
(수 3) 0°≤θ≤45°
(수 4) 0°<α₂<60°
제12항에 있어서,
상기 타겟의 기울기 θ를 변경하여, 수 3의 각도 범위 중 하나의 각도에서 기울기의 고정이 가능한 제1 각도 조정 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 분말 상승 억제 부품은,
상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 홀수(단, 1을 제외함)일 때, 중앙에 위치하는 타겟면을 연장하는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측에 배치된 상태로 고정되어 있거나, 또는,
상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 짝수일 때, 중앙에 위치하는 2개의 타겟면이 서로 마주보는 양단을 묶는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측에 배치된 상태로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제12항에 있어서,
상기 타겟의 기울기 θ를 변경하여, 수 3의 각도 범위 중 어느 하나의 각도에서 기울기의 고정이 가능한 제1 각도 조정 기구를 갖고, 또한,
상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 홀수(단, 1을 제외함)일 때, 상기 분말 상승 억제 부품을, 중앙에 위치하는 타겟면을 연장하는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측이 되는 위치에, 위치 가변으로 고정 가능한 제2 각도 조정 기구를 갖거나, 또는,
상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 짝수일 때, 상기 분말 상승 억제 부품을, 중앙에 위치하는 2개의 타겟면이 서로 마주보는 양단을 묶는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측이 되는 위치에, 위치 가변으로 고정 가능한 제2 각도 조정 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
제12항에 있어서,
상기 타겟을, 0° 이상 θ_MAX 이하(다만, θ_MAX는 수 5를 만족시킨다.)를 포함하고 또는 일부 중복하는 범위에서, 위치 가변으로 고정 가능한 제1 각도 조정 기구를 갖고,
상기 분말 상승 억제 부품은,
상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 홀수(단, 1을 제외함)일 때, 상기 타겟의 기울기를 θ_MAX라 했을 때의 중앙에 위치하는 타겟면을 연장하는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측이 되는 위치에, 고정되어 있거나, 또는,
상기 횡단면 상의 타겟의 개수가 짝수일 때, 상기 타겟의 기울기를 θ_MAX라 했을 때의 중앙에 위치하는 2개의 타겟면이 서로 마주보는 양단을 묶는 선과 상기 배럴의 내측 측벽과의 교차 부분보다 상측이 되는 위치에, 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 분말 코팅 장치.
(수 5) 0°<θ_MAX≤45°