JPS61266573A - 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６図に示すように、タンク５１内に平
板型のターゲット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が前記ターゲット
５２と対向する位置に平行に配設されたガイドローラ５
５を経て巻取ローラ５６により巻取られるようになって
いる。従って、ターゲット５２から飛出すスパッタリン
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１０＝Ｔｏｒｒ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っぽくなり
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、
円筒型ターゲットを使用する新規な巻取式スパッタリン
グ処理装置を発明したが、同スパッタリング処理装置に
おいては長尺試料が円筒型ターゲットの周囲を囲む状態
で移動するように案内するがイドローラの周面にもスパ
ッ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ッ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し、前記ガ
イドローラと前記ターゲッ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し
て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、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ットから飛散
し　　　□たスパッタリング金属はガイドローラとター
ゲッ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ッタリング金属が付着
しない。

（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１０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１
３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ＩＦＩＩＲ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組型の陽極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２ｏがター
ゲット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はガイ
ドローラ２０へのスパッ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にはターゲット１
４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２０間には一対の補助ガイドローラ２８
ａ　、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
置には防暑板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ア３０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、組法バルブ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２８ａ１ガイドローラ２
０．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を閉じ次いで組法バ
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２０Ｔｏｒｒ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５　ｘ　１０−２
Ｔｏｒｒ以下になった状態で組法バルブ３３を閉じ、次
いで補助バルブ３６、水抜バルブ３１を開放して装置本
体１内の真空度をざらに高真空の１Ｏ−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。

この場合通常は水抜バルブ３１が開放状態となった後に
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１０ＲＩ／１ｎ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は補助がイドローラ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２〜３ＩＩ
Ｉ／■ｉｎ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５ｎ＋／ｆｆ１ｉｎの巻取速度で５
００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２ｏ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＜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、Ｕ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ックス等で形成してもよい。さら
に、スパッ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にスパッ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ッ
トの周囲を取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１
０”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ッ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ッ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
であって、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図はラック部
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２０、防
着部材としての支柱２２、水冷配管２３、送出ローラ２
４、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図

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に前記円筒型
   ターゲット（１４）を中心とした円周上に多数配設し、
   前記ガイドローラ（２０）と前記ターゲット（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）と対向して配
   設したことを特徴とするスパッタリング装置。 ２、前記防着部材（２２）は前記ガイドローラ（２０）
   の近傍に配設されるとともに、前記ターゲット（１４）
   と反対側に冷却用の水冷配管（２３）が装備されている
   特許請求の範囲第１項に記載のスパッタリング装置。