JPH0224909B2 - - 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５１内に平板型のターゲツト５２が水
平状態に延設され、送出ローラ５３から送り出さ
れた長尺試料５４が前記ターゲツト５２と対向す
る位置に平行に配設されたガイドローラ５５を経
て巻取ローラ５６により巻取られるようになつて
いる。従つて、ターゲツト５２から飛出すスパツ
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、平板型ターゲツトを使用しているため、
スパツタリング圧力が10^-3Torr台と高くなり、
長尺試料５４の表面に形成される金属被膜の色調
がやや黒つぽくなりやすいという問題もある。

（発明が解決しようとする問題点） 本願発明者等は前記従来装置の問題点を解決す
るため、円筒型ターゲツトを使用する新規な巻取
式スパツタリング処理装置を発明したが、同スパ
ツタリング処理装置においては長尺試料が円筒型
ターゲツトの周囲を囲む状態で移動するように案
内するガイドローラの周面にもスパツタリング金
属が付着する。そのため、長時間運転を行う場合
にはガイドローラ表面に付着した金属に起因する
試料の汚染及びガイドローラが加熱することによ
る試料に対する悪影響のおそれがある。この発明
は前記従来装置におけるスパツタリング処理速度
が遅い点及びスパツタリング処理により形成され
る金属被膜の色調が黒つぽくなりやすいという問
題点を解決するとともに、前記ガイドローラへの
スパツタリング金属の付着に起因する問題点を解
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、円筒型ターゲツトの周囲に布、フイルム等の
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ツトを囲むほぼ
円周状となるように前記円筒型ターゲツトを中心
とした円周上に多数配設し、前記ガイドローラと
前記ターゲツトとの間にガイドローラの直径以上
の幅を有する防着部材を各ガイドローラと対向す
る位置に近接して配設するとともに、この防着部
材には冷却用の水冷配管を装着するという構成を
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
ツトからスパツ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
ーゲツトの周囲を移動するためスパツタリング金
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、長尺試料を案内するガ
イドローラと対向する位置のターゲツトから飛散
したスパツタリング金属はガイドローラとターゲ
ツトとの間に配設された防着部材の表面に付着す
るため、ガイドローラの表面にはスパツタリング
金属が付着しない。又、ガイドローラに近接して
配置された防着部材が水冷配管により常に冷却さ
れるため、スパツタリング金属が防着部材に付着
してこの防着部材を加熱し、この防着部材の加熱
に起因する輻射熱によつてガイドローラが加熱さ
れることや、スパツタリング金属が前記ガイドロ
ーラに付着することが防止される。従つて、ガイ
ドローラにスパツタリング金属が付着することに
よる長尺試料の汚染あるいはガイドローラの加熱
に伴う長尺試料への悪影響が確実に防止される。

（実施例） 以下この発明を具体化した一実施例を第１〜４
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位
置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の周囲には布、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
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はガイ
ドローラ２０へのスパツタリング金属の付着を防
止する防着部材の役割を果たすため前記ガイドロ
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に回転自在に
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に近接するガイドローラ２０間には一対の補
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２
０に案内され、スパツタリング処理後の長尺試料
１９は他方の補助ガイドローラ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、両補助ガイドローラ２８ａ，２８ｂの間隔と
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が開放されてケーシン
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２８ａ、ガ
イドローラ２０、補助ガイドローラ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１
０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、巻きもどしを行う。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10m／min程度の速度で行われる。

次にガスボンベ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は補助ガイドローラ２８
ａ、ガイドローラ２０、補助ガイドローラ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のカバーすなわち防着板の役割
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防着部材２２に
付着してこの防着部材２２を加熱し、この防着部
材２２の加熱に起因する輻射熱によつてガイドロ
ーラ２０が加熱されることや、スパツタリング金
属が前記ガイドローラ２０に付着することを防止
できる。従つて、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。

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５図ａ〜ｄに示すように防着部材の役割も
兼ねた支柱２２を断面Ｖ字状、円弧状、〓状あ
るいは平板状に形成してもよい。

(2) 支柱２２をガイドローラ２０の防着部材の役
割を果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
を長尺試料１９の移動経路の外側に配設し、支
柱２２とは別に防着部材を配設してもよい。こ
の場合には防着部材の材質は金属に限らず耐熱
性のあるセラミツクス等で形成してもよい。さ
らに、スパツタリング装置の連続運転時間が短
い場合には防着部材をガイドローラ２０から離
れた位置に配置すれば水冷配管２３は必ずしも
必要でない。

(3) 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して
もよい。この場合には送出ローラ２４及び巻取
ローラ２５に巻かれている長尺試料１９にスパ
ツタリング金属が付着するのを防ぐための防着
部材を設ける必要がある。

(4) 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。

(5) 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、アルゴンガスに代えてキセノン等の不
活性ガスを使用してもよい。

(6) 前記の他に、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し
たり、ガイドローラ２０も積極駆動される構成
を採用するなど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、この発明によれば円筒型
ターゲツトの周囲を取囲むように長尺試料が移動
し、前記ターゲツトから放射状に飛散するスパツ
タリング金属が長尺試料表面に付着されるのでス
パツ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ツタリング処理速
度を速くすることができる。又、円筒型ターゲツ
トを使用することによりスパツタリング圧力を
10^-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。さらに、長尺試料
を案内するガイドローラの表面に対するスパツタ
リング金属の付着及びガイドローラの加熱を確実
に防止することができ、ガイドローラへのスパツ
タリング金属の付着に伴う試料の汚染あるいはガ
イドローラの加熱に伴う試料に対する悪影響を確
実に回避することができるという優れた効果を奏
する。

【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〜ｄは防着部材としての支柱の変更例を示す
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、防着部材としての支
柱…２２、水冷配管…２３、送出ローラ…２４、
巻取ローラ…２５。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒型ターゲツト１４の周囲に布、フイルム
   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
   ーゲツト１４を囲むほぼ円周状となるように前記
   円筒型ターゲツト１４を中心とした円周上に多数
   配設し、前記ガイドローラ２０と前記ターゲツト
   １４との間にガイドローラ２０の直径以上の幅を
   有する防着部材２２を各ガイドローラ２０と対向
   する位置に近接して配設するとともに、この防着
   部材２２には冷却用の水冷配管２３を装着したこ
   とを特徴とするスパツタリング装置。