JPH093641A - バツキングプレート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、バツキングプレート及びその製造方
法において、厚みを増すことなく十分な強度を得られる
ようにする。 【構成】気圧の圧力差により生じる応力を考慮した設計
に基づき、所定の形状に成形した強化繊維材を所定の金
属内に骨組みとして埋め込むことでなる繊維強化金属を
用いて形成するようにする。これにより、かかる応力を
金属部分と強化繊維部分との両者で支持でき、厚みを増
すこと無く十分な強度を確保し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図５） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例（図１〜図４） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はバツキングプレート及び
その製造方法に関し、例えばコンパクトデイスク（Ｃ
Ｄ）等の光デイスクの表面に反射膜を形成する際に使用
するスパツタ装置に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種のスパツタ装置において
は、光デイスクの信号記録面上に高反射物質（通常はア
ルミニウム）でなるターゲツトの構成原子を堆積させる
ことによつて反射膜を形成するようになされている。

【０００４】ここで図５に、従来提案されているマグネ
トロン方式のスパツタ装置１を示す。スパツタ装置１は
ハウジング２の内部にスパツタリングを行うための空間
領域２Ａ（以下、これをスパツタリング領域２Ａと呼
ぶ）を設け、空気排出部（図示せず）によつてスパツタ
リング領域２Ａ内部の空気を抜いて真空化した後、当該
スパツタリング領域２Ａ内にガス導入部３を介してアル
ゴン（Ａｒ）ガスを導入する。

【０００５】スパツタリング領域２Ａの下部には加工対
象となる基板７が設置されている。またスパツタリング
領域２Ａの上部には、当該スパツタリング領域２Ａを上
側から閉塞するように絶縁材４を介してバツキングプレ
ート５が固定されている。因みにバツキングプレート５
は通常、銅（Ｃｕ）の削り出しにより形成されている。
このバツキングプレート５の下面にはターゲツト６が、
はんだ接着（すなわちボンデイング）により取り付けら
れている。

【０００６】ターゲツト６はバツキングプレート５及び
絶縁体８に嵌め込まれたボルト９を順次介して陰極電源
（図示せず）に接続される。一方、ハウジング２はボル
ト１０を介してアース接地される。スパツタ装置１の動
作時にはターゲツト６がカソードとして作動し、その他
のスパツタリング領域２Ａの周囲がアノードとして作動
する。これによりターゲツト６とこれ以外のスパツタリ
ング領域２Ａの周囲との間に放電が生じて当該スパツタ
リング領域２Ａ内にプラズマを発生させ得る。

【０００７】かくしてスパツタ装置１では、動作時、ス
パツタリング領域２Ａ内に発生されるプラズマによつて
スパツタリング領域２Ａ内にＡｒガスとして供給された
Ａｒ原子がイオン化する。Ａｒイオンはターゲツト６に
衝突することによりターゲツト６表面から構成原子を飛
び出させ、これがスパツタリング位置にある基板７の所
定の面上に堆積する。このようにして基板７の所定の面
上に反射膜が形成される。

【０００８】このようなスパツタ装置１では、スパツタ
リング時間等の種々の条件を選定してターゲツト６の構
成原子の堆積量を調整することにより加工対象の基板７
上に所望の厚さの反射膜を形成し得る。

【０００９】ところでこのようなスパツタ装置１では、
Ａｒイオンの衝突によつて当該Ａｒイオンのもつ運動エ
ネルギーがターゲツト６の表面に与えられることによ
り、ターゲツト６の表面が発熱することになる。

【００１０】このためバツキングプレート５の上部に
は、その表面に沿うように水路１１Ａが設けられてお
り、スパツタ装置１外部に設けられた給水器１１により
水路１１Ａ内部に冷却水を供給する。

【００１１】このようにスパツタ装置１では、給水器１
１を介して水路１１Ａ内に冷却水を供給し、その冷却水
を排水器（図示せず）を介して排出することにより、こ
の冷却水を用いてバツキングプレート５を介してターゲ
ツト６を間接的に冷却することができ、スパツタリング
時におけるターゲツト６表面の温度上昇を抑えることが
できる。

【００１２】またバツキングプレート５のさらに上部に
は、磁界装置２３が配設されており、スパツタリング領
域２Ａに磁界を形成する。スパツタ装置１は、この磁界
装置２３によつてスパツタリング領域２Ａ内に磁界を形
成してイオン化したＡｒ原子を当該磁界内に閉じ込める
ことにより、当該Ａｒイオンを効率良くターゲツト６表
面に衝突させることができる。

【００１３】なお、ここでは光デイスク上に反射膜を形
成するために用いるスパツタ装置１について述べたが、
他に半導体の光学膜、磁性膜、導電膜又は絶縁膜等を形
成するために用いられるものがあり、一般的にスパツタ
装置は加工対象物の表面に薄膜を形成するために用いら
れる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のスパ
ツタ装置１に用いられるバツキングプレート５は、通常
銅（Ｃｕ）の削り出しで形成されているために強度が不
足する場合がある。そのためスパツタリング領域２Ａ内
とスパツタ装置１の外部との気圧差により当該バツキン
グプレート５に応力がかかり、当該バツキングプレート
５が歪んでターゲツト６が脱落したり又は当該バツキン
グプレート５が割れてスパツタリング領域２Ａ内に冷却
水が侵入してしまうという問題がある。これを回避する
ためにスパツタ装置１ではバツキングプレート５の中心
部を保持する機構を設けたり又はバツキングプレート５
の肉厚を厚くする等して強度を補強する方法が考案され
ている。

【００１５】ところがフランジや止め具等の中心部を保
持する機構を設けた場合、磁界装置２３の配置位置に制
約ができることによりスパツタによるターゲツト６のエ
ローシヨンや成膜分布が適正でなくなつたり、また冷却
水の流れ又は水路１１Ａの配管に制約ができることによ
り冷却効率が低下するという問題がある。

【００１６】またバツキングプレート５の肉厚を厚くし
た場合は、ターゲツト６の冷却効率が低下するという問
題がある。すなわちスパツタによりターゲツト６に生じ
る熱をバツキングプレート５で十分に放熱できず、水路
１１Ａ内の冷却水で冷却しきれなくなる。このため最悪
の場合ターゲツト６をバツキングプレート５に接着して
いるはんだが溶けてターゲツト６がバツキングプレート
５から脱落してしまう。

【００１７】またバツキングプレート５の肉厚を厚くし
た場合は、磁界装置２３の発生する磁場に影響を与えて
しまうという問題もある。すなわち特に磁性材料がター
ゲツトである場合、バツキングプレート５の厚さが増す
ことで磁界装置２３からターゲツト６までの距離が長く
なるために、磁界装置２３の磁束によるターゲツト６表
面への漏れ磁場量が減少してスパツタ効率が低下し、最
悪の場合プラズマが発生しなくなる。

【００１８】さらにバツキングプレート５の肉厚を厚く
した場合、バツキングプレート５の厚さが増したことに
よりバツキングプレート５と磁界装置２３との間が狭ま
り、これにより水路１１Ａを配設することが困難になる
という問題がある。そのため場合によつては磁界装置２
３を水没させた状態でターゲツト６を冷却せざるを得な
くなり磁界装置２３を腐食させてしまう。

【００１９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、厚みを増すことなく十分な強度を確保し得るバツキ
ングプレート及びその製造方法を提案しようとするもの
である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明においては、ターゲツトの構成原子により基
板上に薄膜を形成するスパツタ装置の内部にターゲツト
に重ねて配置されるバツキングプレートにおいて、スパ
ツタ装置の外部の大気とほぼ真空状態の内部との圧力差
による応力に応じて所定の形状に成形した強化繊維材を
所定の金属内に骨組みとして埋め込むことにより得られ
る繊維強化金属を用いて形成するようにする。

【００２１】また第１の工程で強化繊維材を応力に応じ
た所定の形状に成形し、次いで第２の工程で成形された
強化繊維材を所定の金属内に骨組みとして埋め込むこと
で得られる繊維強化金属を所定の形状で形成するように
する。

【００２２】

【作用】気圧の圧力差により生じる応力を考慮した設計
に基づき、所定の形状に成形した強化繊維材を所定の金
属内に骨組みとして埋め込むことでなる繊維強化金属を
用いて形成するようにする。このようにしたことによ
り、かかる応力を金属部分と強化繊維材部分との両者で
支持でき、厚みを増すこと無く十分な強度を確保し得
る。

【００２３】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００２４】図１（Ａ）において、３０は全体として実
施例によるバツキングプレートを示し、所定の厚みを有
する第１の円板に第１よりやや小さく、所定の厚みを有
する第２の円板を同心円上に積層した形状で形成されて
いる。また図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すようにバツキン
グプレート３０は、金属系繊維でなる強化繊維材３１
と、バツキングプレート３０の本体部分を形成する金属
材料３２（以下、これをマトリツクス金属３２と呼ぶ）
とで構成されており、バツキングプレート３０にかかる
応力を強化繊維材３１及びマトリツクス金属３２の両者
で支持するようになされている。さらにバツキングプレ
ート３０は、その内部に同心円状かつ放射状に強化繊維
材３１を配している（以下、これを配向と呼ぶ）。

【００２５】また強化繊維材３１は予め応力に応じた設
計に基づき成形されており（以下、これをプリプレグと
呼ぶ）、１本の太さが１０〔μm 〕程のものでなる。さ
らに図２に示すように、強化繊維材３１の１本１本は全
てマトリツクス金属３２に埋没するようになされてい
る。

【００２６】すなわちこのバツキングプレート３０は、
強化繊維材３１とマトリツクス金属３２との密着力がバ
ツキングプレート３０全体にかかる応力を剪断応力とし
て受け持つことにより、マトリツクス金属３２単体でな
るバツキングプレートに比して高い剛性を有し得る。

【００２７】またバツキングプレート３０は、強度が必
要な箇所に応じて繊維の配向方向、繊維密度及び繊維の
種類を決定し、これに基づいてプリプレグを成形するこ
とにより、マトリツクス金属３２より高剛性の強化繊維
材３１がその配向方向で応力を受け持つために、引つ張
り方向及び圧縮方向でマトリツクス金属３２単体よりも
高剛性にし得る。

【００２８】すなわちこのバツキングプレート３０は、
設計段階において予めバツキングプレート３０全体にか
かる応力を考慮して設計することにより、どのような形
状にも形成し得る。

【００２９】また強化繊維材３１はマトリツクス金属３
２に比して熱膨張係数が小さいため、マトリツクス金属
３２単体では熱膨張する温度に加熱されても、強化繊維
材３１がマトリツクス金属３２の熱膨張方向と逆方向に
歪みを抑えることにより、熱の影響により変形すること
を防止し得る。

【００３０】ここでこのバツキングプレート３０は、図
３に示す以下の手順により製造することができる。第１
にバツキングプレート３０にかかる応力を考慮して形状
等の設計を行う。設計に際しては強化繊維材３１の配向
方向、種類、及びマトリツクス金属３２の密度を考慮
し、強度が必要な部分には強化繊維材３１の量を増やす
等して対応する。

【００３１】次に図３（Ａ）に示すように、この設計に
基づきバツキングプレート３０のプリプレグを製作す
る。プリプレグは設計上において強度が必要とされる方
向に沿つて強化繊維材３１を配向させるようにすると共
に編むようにして製作される。ここで成形したプリプレ
グはオートクレーブ等で焼き固めるようにしても良い。
これによりプリプレグは形崩れしにくくなり、取扱いが
容易になる。

【００３２】続いて図３（Ｂ）に示すように、強化繊維
材３１を成形して得られたプリプレグをバツキングプレ
ート３０の形状でなる金型内に設置して、金型全体を加
熱する。金型が所定の温度に達したところで図３（Ｃ）
に示すように、金型内にマトリツクス金属３２となる金
属の溶湯を流し込む。この際、圧力をかけながら金属溶
湯を流し込むようにすると共に金型に振動を与えるよう
にする。これにより金型内のプリプレグを形成する強化
繊維材３１の繊維間に巣ができないようにし得る。

【００３３】このように所定の形状に形成した強化繊維
材３１を金型内に設置した後、金型内にマトリツクス金
属３２の金属溶湯を流し込むことにより、マトリツクス
金属３２の内部に強化繊維材３１を骨組みとして埋め込
んでなる繊維強化金属が形成できる。

【００３４】次いで図３（Ｄ）に示すように、所定の時
間冷却した後に金型を外して繊維強化金属を取り出す。
この段階では繊維強化金属内の結晶粒子は粒の大きさが
揃つておらず、熱伝導率が均一でない。そのためこの繊
維強化金属のデンドライト構造をこわし、内部の結晶粒
径を揃えるために熱処理をする。これにより繊維強化金
属内の結晶粒径を揃えることができ、繊維強化金属全体
の熱伝導率を均一化し得る。

【００３５】その後、図３（Ｅ）に示すように、機械加
工で余分な部分を削り取ることにより、バツキングプレ
ート３０が完成する。

【００３６】すなわち強化繊維材３１を所定の形状に成
形して得られるプリプレグをマトリツクス金属３２の骨
組みとして埋め込むことにより繊維強化金属を形成で
き、かくしてこの繊維強化金属でなるバツキングプレー
ト３０を製造できる。

【００３７】以上の構成において、このバツキングプレ
ート３０をスパツタ装置１（図５）に用いることにより
以下の効果が得られる。

【００３８】第１に強度が向上したことにより、フラン
ジや止め具等の中心部を保持する機構を設ける必要がな
い。これにより磁界装置２３（図５）の配置位置、冷却
水の流れ又は水路１１Ａ（図５）の配管等に制約がなく
なり、自由に配置又は配管することができる。このため
スパツタによるターゲツト６（図５）のエローシヨンや
成膜分布を適正にできると共に冷却効率の低下を防止し
得る。

【００３９】また肉厚を厚くすることなく強度を向上で
きるために、ターゲツト６（図５）の冷却効率を向上し
得る。すなわち従来はバツキングプレート３０の強度を
向上させるために厚みを増したことにより熱伝導効率が
低下し、スパツタによりターゲツト６（図５）に生じる
熱をバツキングプレート３０自身が保持してしまつてい
た。しかし上述の実施例によれば、バツキングプレート
３０の強度を向上させて薄型化し得るため、熱伝導効率
を向上でき、これにより冷却効率を向上し得る。

【００４０】さらに厚みを増す必要がないために、磁界
装置２３（図５）の発生する磁場に影響を与えることを
防止できる。従来はバツキングプレート３０の厚さが増
すことで磁界装置２３（図５）からターゲツト６（図
５）までの距離が長くなるために、磁界装置２３（図
５）の磁束によるターゲツト６（図５）表面への漏れ磁
場量が減少してスパツタ効率を低下させていた。しかし
上述の実施例によれば、バツキングプレート３０の強度
を向上させることにより薄型化し得るため、磁界装置２
３（図５）からターゲツト６（図５）までの距離を短く
でき、磁場に与える影響を少なくし得る。

【００４１】以上の構成によれば、マトリツクス金属３
２内に骨組みとして強化繊維材３１を埋め込んでなる繊
維強化金属を用いることにより、厚みを増すこと無く十
分な強度が得られるバツキングプレート３０及びその製
造方法を実現できる。

【００４２】なお上述の実施例においては、強化繊維材
３１に金属系繊維を用いた場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、例えば炭素繊維（いわゆるカーボン
フアイバ）やガラス繊維（いわゆるグラスフアイバ）等
のセラミツク系繊維を用いても良い。このように非磁性
体である繊維材を用いることにより、磁界装置２３（図
５）の発生する磁場に繊維材自身が影響を及ぼすことを
防止し得る。

【００４３】また上述の実施例においては、強化繊維材
３１に特に手を加えずプリプレグを作る場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、プリプレグを作る前段
階で強化繊維材３１の表面に所定の金属をコーテイング
しても良い。すなわち強化繊維材３１の表面上から樹脂
等の有機物を加熱処理又は有機溶剤で取り除いた後、マ
トリツクス金属３２と濡れ性の良い金属を蒸着又はスパ
ツタにより強化繊維材３１の表面に薄膜状にコーテイン
グする。これにより強化繊維材３１とマトリツクス金属
３２の密着性を増すことができ、より強度を向上し得
る。

【００４４】さらに上述の実施例においては、所定のマ
トリツクス金属内に所定の強化繊維材を骨組みとして埋
め込むことでなる繊維強化金属により形成されるバツキ
ングプレート３０を、円形形状として形成した場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、応力を考慮した
設計に基づくならば、どのような形状に形成してもよ
い。

【００４５】例えば図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すような
矩形形状のバツキングプレートがある。当該矩形形状の
バツキングプレートは、所定の厚みを有する長方形状の
第１の板に、第１の板よりやや小さく、所定の厚みを有
する長方形状の第２の板を積層して形成される。またそ
の内部には、バツキングプレート自身と相似形でなる強
化繊維材３１が、中心を等しく配向されている。この場
合でも、上述の実施例と同様の効果を得られる。

【００４６】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、所定のマ
トリツクス金属内に所定の強化繊維材を骨組みとして埋
め込むことで得られる繊維強化金属を用いて形成するこ
とにより、厚みを増すことなく十分な強度を確保できる
バツキングプレート及びその製造方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるバツキングプレートの
構造を示す略線図である。

【図２】バツキングプレートの内部構造を示す略線図で
ある。

【図３】バツキングプレートの製造手順を示す略線図で
ある。

【図４】他の実施例によるバツキングプレートの構造を
示す略線図である。

【図５】従来のスパツタ装置を示す略線図である。

【符号の説明】

１……スパツタ装置、２……ハウジング、２Ａ……スパ
ツタリング領域、３……ガス導入部、４……絶縁材、
５、３０……バツキングプレート、６……ターゲツト、
７……基板、８……絶縁体、９、１０……ボルト、１１
……給水器、１１Ａ……水路、２３……磁界装置、３１
……強化繊維材、３２……マトリツクス金属。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターゲツトの構成原子をスパツタリング法
   を用いて加工対象の基板上に堆積させることにより上記
   基板上に薄膜を形成するスパツタ装置内に、上記ターゲ
   ツトに重ねて配置されるバツキングプレートにおいて、 上記スパツタ装置の外部と内部との大気の圧力差により
   生じる応力に応じた所定の形状に成形した強化繊維材
   を、所定の金属内に骨組みとして埋め込むことにより形
   成するようにしたことを特徴とするバツキングプレー
   ト。
2. 【請求項２】上記強化繊維材は、 炭素繊維又はガラス繊維でなることを特徴とする請求項
   １に記載のバツキングプレート。
3. 【請求項３】ターゲツトの構成原子をスパツタリング法
   を用いて加工対象の基板上に堆積させることにより上記
   基板上に薄膜を形成するスパツタ装置内に、上記ターゲ
   ツトに重ねて配置されるバツキングプレートにおいて、 所定の強化繊維材を応力に応じた所定の形状に成形する
   第１の工程と、 所定の形状に成形された上記強化繊維材を所定の金属内
   に骨組みとして埋め込むことにより、繊維強化金属を形
   成する第２の工程と、 上記繊維強化金属を熱処理する第３の工程とを具えるこ
   とを特徴とするバツキングプレートの製造方法。
4. 【請求項４】上記第２の工程では、 所定の形状に成形された上記強化繊維材を所定の形状の
   金型内に設置した後に、当該金型内に上記第２の金属で
   なる金属溶湯を圧力を加えて流し込むと共に上記金型全
   体に振動を与えることを特徴とする請求項３に記載のバ
   ツキングプレートの製造方法。
5. 【請求項５】ターゲツトの構成原子をスパツタリング法
   を用いて加工対象の基板上に堆積させることにより上記
   基板上に薄膜を形成するスパツタ装置内に、上記ターゲ
   ツトに重ねて配置されるバツキングプレートにおいて、 上記強化繊維材の表面を第１の金属でコーテイングする
   第１の工程と、 コーテイングを施された上記強化繊維を応力に応じた所
   定の形状に成形する第２の工程と、 成形した上記強化繊維を第２の金属内に骨組みとして埋
   め込むことにより、繊維強化金属を形成する第３の工程
   と、 上記繊維強化金属を熱処理する第４の工程とを具えるこ
   とを特徴とするバツキングプレートの製造方法。
6. 【請求項６】上記第１の金属は、 上記第２の金属と濡れ性のよい金属でなることを特徴と
   する請求項５に記載のバツキングプレートの製造方法。
7. 【請求項７】上記第１の工程では、 蒸着又はスパツタにより上記第１の金属を上記強化繊維
   材の表面にコーテイングすることを特徴とする請求項５
   に記載のバツキングプレートの製造方法。