(57)【要約】【課題】微細な粒子の表面全体をコーティングする装置を提供する。【解決手段】真空容器５と、真空容器５内で水平軸方向に延びる中心軸９の周りを真空容器５に対し回転または搖動する筒状の容器１０と、筒状の容器１０の内面１９に沿って中心軸方向に延びる撹拌バー２０であって、筒状の容器１０と独立して中心軸９の周りに真空容器５に対して回転または搖動し、筒状の容器１０内の粉体３を撹拌する撹拌バー２０と、筒状の容器１０内に設置され、コーティング素材を放出するドライプロセスユニット３０とを有するコーティング装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、
前記真空容器内で水平軸方向に延びる中心軸の周りを前記真空容器に対し回転または搖動する筒状の容器と、
前記筒状の容器の内面に沿って前記中心軸方向に延びる撹拌バーであって、前記筒状の容器と独立して前記中心軸の周りに前記真空容器に対して回転または搖動し、前記筒状の容器内の粉体を撹拌する撹拌バーと、
前記筒状の容器内に設置され、コーティング素材を放出するドライプロセスユニットとを有するコーティング装置。
【請求項２】
請求項１において、前記筒状の容器の下半部を前記真空容器の内部で支持する複数の駆動シャフトであって、前記筒状の容器の外側に沿って延び、前記中心軸に垂直な方向に間隔を開けて配置された複数の駆動シャフトを有する、コーティング装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記ドライプロセスユニットはスパッタリングユニットを含み、
さらに、前記スパッタリングユニットに第１の交流電力および第１の交流電力に直流成分が重畳された第２の交流電力を切り替えて供給する電力供給ユニットを有する、コーティング装置。
【請求項４】
請求項３において、前記スパッタリングユニットは、非平衡磁場スパッタリングユニットである、コーティング装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記筒状の容器の少なくとも一方の端は開口であり、さらに、
前記ドライプロセスユニットを前記真空容器内で、前記筒状の容器に対し独立して支持する支持部材を有する、コーティング装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、さらに、前記ドライプロセスユニットの上方を覆う、上に凸のキャップ部を有する、コーティング装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記筒状の容器は、その内径が中央側の径よりも両端側の径が小さい部分を含む、コーティング装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記撹拌バーは前記筒状の容器の内面に非接触であり、さらに、前記撹拌バーにより直にまたは間接的に駆動される撹拌部材であって、少なくとも一部が前記筒状の容器の内面に当たる撹拌部材を有する、コーティング装置。
【請求項９】
表面がコーティングされた微粒子を含む粉体をコーティング装置により製造する方法であって、
前記コーティング装置は、真空容器と、
前記真空容器内で水平軸方向に延びる中心軸の周りを回転可能に支持された筒状の容器と、
前記筒状の容器の内面に沿って前記中心軸方向に延びる撹拌バーと、
前記筒状の容器内に設置され、コーティング素材を放出するドライプロセスユニットとを有し、
当該方法は、
前記筒状の容器に粉体を入れて、前記筒状の容器を前記中心軸の周りに前記真空容器に対して回転または搖動するとともに、前記筒状の容器の動作と独立して前記撹拌バーを前記中心軸の周りに前記真空容器に対して回転または搖動することと、
前記回転または搖動することと並行して、前記ドライプロセスユニットからコーティング素材を放出することとを有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子をコーティングするコーティング装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、炭素担体の外表面に多くの触媒微粒子を担持できる多角バレルスパッタ装置、炭素担持触媒及びその製造方法を提供することが記載されている。特許文献１の多角バレルスパッタ装置は、重力方向に対して略平行な断面の内部形状が多角形である真空容器と、真空容器内に入れられ、炭素担体の一次粒子が凝集してできた二次粒子を一次粒子又は元の二次粒子より小さい二次粒子に分散させる分散部材と、前記断面に対して略垂直方向を回転軸として真空容器を回転させる回転機構と、真空容器内に配置されたスパッタリングターゲットと、を具備し、回転機構を用いて真空容器を回転動作又は振り子動作を行うことにより、真空容器内の炭素担体を攪拌あるいは回転させながら分散部材によって炭素担体の二次粒子を分散させつつスパッタリングを行うことで、炭素担体の表面に微粒子又は薄膜を担持することを特徴とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３８２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微細な粒子の表面に、別の性質や機能を有する材料をコーティングしたコアシェル型の微粒子、たとえばミクロンレベル、サブミクロンレベルまたはナノレベルの微粒子の使用が種々の産業分野で開始されている。ミクロンレベルまたはそれ以下の粒子は凝集し易く、粒子の１つ１つの表面全体をコーティングするためには微粒子を分散させる必要がある。しかしながら、そのために真空容器自体を回転させたり振り子運動させることは構成が複雑になりやすく、量産に適した装置構成であるとは言えない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、真空容器と、真空容器内で水平軸方向に延びる中心軸の周りを真空容器に対し回転または搖動する筒状の容器と、筒状の容器の内面に沿って中心軸方向に延びる撹拌バーであって、容器と独立して中心軸の周りに真空容器に対して回転または搖動し、筒状の容器内の粉体（微粒子）を撹拌する撹拌バーと、筒状の容器内に設置され、コーティング素材を放出するドライプロセスユニットとを有するコーティング装置である。
【０００６】
このコーティング装置は、真空容器の内部に両端または一方の端が開いた筒状の容器を配置し、真空容器自体ではなく、筒状の容器を真空容器に対して回転または搖動させる。したがって、真空容器は固定できるので装置の構成を簡易化しやすく、量産に適した装置を提供できる。さらに、筒状の容器の内部に、筒状の容器の内壁に沿って中心軸方向に延びる撹拌バーを設置し、撹拌バーを筒状容器および真空容器に対して独立して回転または搖動させる。これにより、筒状の容器内に収納された粉体をさらに効率よく撹拌して分散させた状態で、粉体個々（微粒子）の表面にドライプロセスによりコーティングできる。
【０００７】
コーティング装置は、筒状の容器の下半部を真空容器の内部で支持する複数の駆動シャフトであって、筒状の容器の外側に沿って延び、中心軸に垂直な方向に間隔を開けて配置された複数の駆動シャフトを有することが望ましい。筒状の容器を真空容器内で吊ったり、ベアリングなどを介して支持たりすることも可能である。複数の駆動シャフトを設け、それらにより下半部（下側）を支持することにより駆動シャフトを支持部材としても使用でき、簡易な構成で、真空容器の内部で筒状の容器が回転または搖動する構成を実現できる。
【０００８】
ドライプロセスユニットの典型的なものはスパッタリングユニットであり、コーティング装置は、スパッタリングユニットに第１の交流電力および第１の交流電力に直流成分が重畳された第２の交流電力を切り替えて供給する電力供給ユニットを有することが望ましい。スパッタに交流電力を用いることにより、絶縁性のコーティング素材を用いてコーティングできる。さらに、第１の交流電力によりプラズマが形成された後、負の直流成分を重畳させることで自己バイアスを増強でき、スパッタリング効率を向上できる。
【０００９】
スパッタリングユニットは、非平衡磁場スパッタリングユニットであることが、さらに好ましい。閉磁場内のプラズマの密度を高めてコーティング対象物である粉体の方向に拡大でき、さらにスパッタリング効率を向上できる。
【００１０】
粉体を保持する筒状の容器の少なくとも一方の端に開口を含むことが望ましい。粉体の出し入れが容易となる。また、開口を介してドライプロセスユニットを支持部材により真空容器側に支持させることができる。ドライプロセスユニットを真空容器に固定することにより、回転また搖動する筒状の容器に対してドライプロセスユニットを相対的に回転または搖動させることができる。このため、筒状の容器の内部で分散される微粒子に対するコーティング条件を相対的に平均化しやすく、個々の微粒子の膜厚などを含むコーティング品質がより安定した製品（粉体）を、量産しやすいコーティング装置を提供できる。
【００１１】
コーティング装置は、さらに、ドライプロセスユニットの上方を覆う上に凸のキャップ部を有することが望ましい。キャップ部の一例は、前記中心軸方向に沿って延びる稜線と、その稜線の両側に形成された下側に傾斜した面とを含むものである。ドライプロセスユニットがスパッタリングユニットを含む場合は、キャップ部はシールドの機能を備えていてもよい。上に凸の形状のキャップ部を設けることにより、筒状の容器内で分散された粉体がドライプロセスユニットの上方に堆積されにくく、コーティング効率を向上でき、品質が安定した、歩留まりの高い製品を製造しやすいコーティング装置を提供できる。
【００１２】
また、筒状の容器は、その内径が中心側の径よりも両端側の径が小さい部分を含むことが望ましい。ドライプロセスの状態、たとえば、スパッタリングのプラズマの状態がより安定している中央側から両端側に向けて粉体が拡散することを抑制でき、コーティング効率を向上できる。
【００１３】
撹拌バーは筒状の容器の内面に非接触であり、コーティング装置は、さらに、撹拌バーにより直にまたは間接的に駆動される撹拌部材であって、少なくとも一部が筒状の容器の内面に当たる撹拌部材を有することが望ましい。撹拌バーを筒状の容器の内面に非接触にすることにより、撹拌バーを筒状の容器に対して独立して駆動しやすい。一方、撹拌バーにより直にまたは間接的に駆動される撹拌部材であって、少なくとも一部が筒状の容器の内面に当たる撹拌部材を設けることにより、筒状の容器内の粉体をさらに効率よく分散できる。撹拌部材は、粉体に含まれる微粒子に対して十分に大きな径（有効サイズ）を含む部材であり、たとえば、撹拌バーに連結されたチェーンや、撹拌バーにより動かされるボールなどである。
【００１４】
本発明の他の態様の１つは、表面がコーティングされた微粒子からなる粉体をコーティング装置により製造する方法である。コーティング装置は、真空容器と、真空容器内で水平軸方向に延びる中心軸の周りを回転可能に支持された筒状の容器と、筒状の容器の内面に沿って前記中心軸方向に延びる撹拌バーと、筒状の容器内に設置され、コーティング素材を放出するドライプロセスユニットとを有する。当該方法は、以下のステップを有する。
・筒状の容器に粉体を入れて、筒状の容器を中心軸の周りに真空容器に対して回転または搖動するとともに、筒状の容器の動作と独立して撹拌バーを中心軸の周りに真空容器に対して回転または搖動すること。
・回転または搖動することと並行して、ドライプロセスユニットからコーティング素材を放出すること。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】コーティング装置の概要を示す模式図。
【図２】コーティング装置の中央付近の概略構造を示す断面図。
【図３】コーティングされた微粒子を模式的に示す図。
【図４】コーティング装置の異なる例を示す模式図。
【図５】撹拌部材の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に、コーティング装置の概略構造を模式的に示している。図２に、コーティング装置１の中央付近の概略構造を図１のＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図により示している。コーティング装置１は、粉体３に含まれる、金属、セラミック、プラスチック等の種々の微細な微粒子（ミクロン粒子、サブミクロン粒子、ナノ粒子、微粉、粉体、粗粉などと称される微粒子）２の表面を、金属、酸化物、樹脂等によりコーティングする装置である。コーティングされた微粒子２および微粒子を含む粉体３は、さまざまな用途に用いられる。用途の一例は、自動車排ガス触媒、燃料電池触媒、導電フィラー、焼結磁石、金属粉射出成形、電極などである。近年、省資源を目的とした用途に加え、ミクロン構造あるいはナノ構造といった微細な構造による効果も見出されており、そのような効果を目的とした用途や、高機能素材としての用途なども含まれる。
【００１７】
コーティング装置１は、真空容器（チャンバー）５と、真空容器５内で水平軸方向に延びる中心軸９の周りを回転または揺動する筒状の容器（ドラム）１０と、ドラム１０の内面１９に沿って中心軸９の方向に延びた撹拌バー（スイングアーム）２０と、ドラム１０内に設置されたスパッタリングユニット（ドライプロセスユニット）３０と、スパッタリングユニット３０に電力を供給する電源ユニット５０と、ドラム１０を駆動する駆動ユニット６０と、撹拌バー２０を駆動する駆動ユニット６５と、これらの駆動ユニット６０および６５を制御する制御ユニット６９とを有する。
【００１８】
真空容器５は、筒状の本体６と、本体６の両端のフランジ部６ａおよび６ｂにＯリングなどのシール材を介して取り付けられた端板（端壁）７ａおよび７ｂとを含む。一方の端板（図面上の左側の端板）７ａには、ドラム１０を駆動する駆動シャフト６２ａと、スイングアーム２０を駆動する駆動シャフト６７とが適当なシール構造を介して貫通するように取り付けられている。他方の端板（図面上の右側の端板）７ｂには支持アーム７０によりスパッタリングユニット３０が取り付けられている。支持アーム７０は適当なシール構造およびサポート構造７１により右端板７ｂを貫通するように取り付けられており、支持アーム７０の内部に配置された配線５９によりスパッタリングユニット３０と電源ユニット５０とが接続されている。
【００１９】
真空容器５は、真空生成装置８１と繋がったノズル（フランジ、ポート）８ａと、ガス供給装置８２に繋がったノズル８ｂとを含む。真空生成装置８１は、ロータリポンプ、ディフュージョンポンプなどの真空容器５の内部を適当な真空（負圧）にするための機器を含む。ガス供給装置８２は、スパッタリングのキャリアガスとなるＡｒなどの適当なガスを真空容器５に供給する装置を含む。真空容器５の内部には、さらに、ドラム１０を囲むように配置されたシーズヒータなどの加熱機構８３が配置されている。加熱機構８３によりドラム１０の内部を間接的に加熱し、脱気を促進したり、微粒子２をコーティングする際に適当なタイミングで微粒子２をアニーリングしたりすることができる。たとえば、加熱機構８３は、ドラム１０内を少なくとも２００℃程度まで加熱できるものが望ましい。
【００２０】
ドラム１０は、真空容器５の内部に、円筒状の真空容器５と共通の中心軸９に沿って同心円状に配置された円筒形の胴部１１と、胴部１１のそれぞれの縁（端）１１ａおよび１１ｂに取り付けられた側板１２ａおよび１２ｂとを含む。一方の側板（左側の側板）１２ａは基本的に一方の縁１１ａを塞ぐ（封止する）壁板であり、その中心を中心軸９に沿って、スイングアーム２０を駆動する駆動シャフト６７が貫通している。他方の側板（右側の側板）１２ｂは基本的に開口を形成するとともにドラム１０の他方の縁１１ｂを補強するための側板である。したがって、側板１２ｂには中心に、ドラム１０の内径とほぼ同じ程度の径の開口１３が形成されている。開口１３を通って延びた支持アーム７０によりスパッタリングユニット３０がドラム１０の胴部１１の内部に、胴部１１から独立した状態で支持されている。
【００２１】
ドラム１０は、胴部１１の内側（内面）１９の両縁１１ａおよび１１ｂ側に配置された円錐状のテーパー部１６ａおよび１６ｂを含む。それぞれのテーパー部１６ａおよび１６ｂは、内径が胴部１１の中央部に対し、両縁１１ａおよび１１ｂ側（両端側）が狭くなるように配置されている。したがって、胴部１１の内部、すなわち、ドラム１０の実質的な内部（内面）１９の構造は、中央部（中央側）が広く、両端が狭い、いわゆるバレル形状になっている。このため、ドラム１０の内部に保持される粉体３が、ドラム１０の両端１１ａおよび１１ｂの方向に分散または拡散するのが抑制される。
【００２２】
ドラム１０は、さらに、左側の側板１２ａの外側に接続されたローター１４と、ドラム１０のほぼ中央の外周面に取り付けられた受動歯車（外歯歯車）１５とを含む。ドラム１０を駆動する駆動ユニット６０は、モータ６１と、モータ６１に駆動され、真空容器の端壁７ａを貫通したシャフト６２ａと、シャフト６２ａと輪列６２ｃにより繋がり、ドラム１０の外側に沿って延びたシャフト６２ｂとを含む。シャフト６２ｂにはローター１４に接する駆動プーリー６３と、受動歯車１５と噛み合う駆動歯車６４とが取り付けらえている。したがって、ドラム１０は、真空容器５の外側に配置された駆動ユニット６０により、真空容器５の内部で、真空容器５に対し、中心軸９の周りに、左右（時計、反時計）方向のいずれにも回転または搖動させることができる。
【００２３】
図１には、駆動ユニット６０とドラム１０との関係が分かり易いように、１つのシャフト６２ｂをドラム１０に対して見える位置に記載しているが、コーティング装置１は、ドラム１０の外側に沿って延びた複数のシャフト６２ｂを含み、これらのシャフト６２ｂは、シャフト６２ａと輪列６２ｃにより接続されている。
【００２４】
図２に示すように、コーティング装置１は、一例として、中心軸９に対して垂直な方向（左右）の左右対称な位置に適当な間隔を開けて中心軸９に沿って配置された２本のシャフト６２ｂを含み、これらのシャフト６２ｂによりドラム１０の下側（下半部）が真空容器５の内部で真空容器５に対して回転可能に支持されている。本例ではシャフト６２ｂによりローター１４および受動歯車１５を介してドラム１０が回転（搖動）するとともに支持されている。ローター１４および受動歯車１５の代わりに、２組の受動歯車を設けてもよく、２組のローター１４を設けてもよく、その他の駆動力を伝達する機構を採用してもよい。また、３本以上のシャフト６２ｂによりドラム１０を支持してもよく、ドラム１０を支持するシャフトは、回転はするが動力を伝達しないシャフトを含んでいてもよい。
【００２５】
ドラム１０を真空容器５の内部に吊り下げたり、ベアリングを用いて回転可能に支持することも可能である。本例は、複数の駆動シャフト６２ｂを設け、それらによりドラム１０の下半部（下側）を支持することにより駆動シャフト６２ｂを支持部材としても使用でき、簡易な構成で、真空容器５の内部でドラム１０が回転または搖動する構成を実現できる。
【００２６】
ドラム１０の内部に配置される撹拌バー（スイングアーム）２０は、バレル形状のドラム１０の内面１９に沿うように湾曲、または折り曲げられたスイング部２１と、スイング部２１と駆動シャフト６７とを接続するアーム部２９とを含む。スイング部２１の断面形状は棒材、角材などであってもよいが、１つの撹拌に適した形状はＶ字型である。図２に示すように、本例のスイング部２１は、断面が逆Ｖ字形であり、Ｖ字型の端部２２および２３が内面１９に対し非接触ではあるが、非常に接近するように配置されている。スイング部２１の断面形状は、Ｖ字型に限らず、三角形、四角形、円形、リング状等から、粉体３の材質、粒径、凝集の度合い等を考慮して、選択できる。
【００２７】
撹拌バー２０を駆動する駆動ユニット６５は、モータ６６と、モータ６６に駆動される駆動シャフト６７とを有する。駆動シャフト６７が中心軸９に沿って真空容器の端壁７ａおよびドラム１０の側板１２ａを貫通し、ドラム１０の内部でアーム部２９に繋がっている。したがって、撹拌バー２０は、真空容器５の外側に配置された駆動ユニット６５により、ドラム１０の内部で、真空容器５およびドラム１０に対し、中心軸９の周りに、左右（時計、反時計）方向のいずれにも回転または搖動させることができる。
【００２８】
また、制御ユニット６９により駆動ユニット６０および６５を適当に制御することにより、ドラム１０と撹拌バー２０とを同期して、同一の方向や相反する方向に回転させたり搖動させたりすることも可能である。制御ユニット６９は、ＣＰＵおよびメモリなどの適当なコンピュータ資源を含み、ソフトウェア（プログラム、プログラム製品）により駆動ユニット６０および６５を自由に制御できる。
【００２９】
スパッタリングユニット３０は、ドライプロセスにより粉体３に含まれる微粒子２の表面をそれぞれコーティングするドライプロセスユニットの一例である。ドライプロセスユニットはアーク蒸着などの他のドライプロセスによりコーティング素材をドラム１０の内部に放出するものであってもよい。
【００３０】
スパッタリングユニット３０は、コーティング用素材を放出するためのターゲット３１が取り付けられたカソードユニット３２と、カソードユニット３２の側方および上方を囲うように配置されたシールド３８と、シールド３８の上方を覆う上（上方）に凸のキャップ部４０とを含む。このキャップ部４０は屋根状であり、中心軸９の方向に延びた稜線４２と、稜線４２の両側に下方に傾斜した面４３および４４を含む。それぞれの傾斜面４３および４４の先端部４５および４６は鉛直方向に折り曲げられ、シールド３８の側面に固定されている。傾斜面４３および４４により、スパッタリングユニット３０の上方に粉体３が拡散したとしても、シールド３８の上に粉体３が堆積することを抑制できる。
【００３１】
スパッタリングユニット３０の中心となるカソードユニット３２は、アーム７０に、シールド３８および絶縁体（不図示）を介して固定され、ドラム１０のほぼ中心、すなわち、中心軸９上に、ドラム１０とは独立して（中吊り状）に真空容器５から支持されている。また、端板７ａおよび端板７ｂと中心軸９に沿ってスライドさせながら相対的に離すことにより、スパッタリングユニット３０をドラム１０から引き出すことができる。
【００３２】
カソードユニット３２は、ハウジング３３と、ハウジング３３内に収納されたマグネット３４と、マグネット３４の磁束を貫通させるリターンヨーク３５と、マグネット３４を固定するバッキングプレート３６と、バッキングプレート３６に取り付けられたターゲット３１とを含む。マグネット３４としては、非平衡マグネトロンが採用されており、非平衡磁場スパッタリング（アンバランスドマグネトロンスパッタ、ＵＢＭＳ）によりプラズマ領域をコーティング対象物である粉体３のより近くまで拡張できるようにしている。マグネット３４は非平衡でなくてもよく、デュアルマグネトロンなど、コーティング素材（コーティング組成）により適した方法を採用できる。
【００３３】
シールド３８は、ターゲット３１の表面３１ａを除いて、カソードユニット３２を覆うように配置されており、アーム７０を介して接地されている。このため、ターゲット３１の表面３１ａ以外がスパッタリングされないようになっている。
【００３４】
電源ユニット５０は、アーム７０を通る配線５９によりカソードユニット３２と電気的に接続されている。電源ユニット５０は、ＲＦ電源５１と、ＲＦ電源５１の出力側に直列に接続されたマッチングボックス（ＭＢ）５２と、ＭＢ５２の出力（第１のＲＦ出力）に対しローパスフィルター（ＬＰＦ）回路５４を介し、スイッチ５５でオンオフできるように接続されたＤＣ電源５３とを含む。ＤＣ電源５３は、ＲＦ出力に対しマイナスの電圧が出力されるように配線されている。この電源ユニット５０は、スイッチ５５をオンオフすることにより、ＲＦ電源５１から出力される第１の交流電力（第１のＲＦ電力、ＲＦ出力）と、第１のＲＦ電力に直流成分（ＤＣ電力）が重畳された第２の交流電力（第２のＲＦ電力、ＲＦ出力）を切り替えて供給できる。このため、コーティング装置１は、導電性のターゲット３１のみではなく、酸化物などの非導電性のターゲット３１を用いて粉体３をコーティングできる。
【００３５】
コーティング装置１においては、第１のＲＦ電力にＤＣ電力を重畳させることで、第１のＲＦ電力により形成されるプラズマのシース電界をＲＦ電力単独の場合よりも大きくすることができ、プラズマをより安定化でき、スパッタリング効率を上げられる。
【００３６】
（実施例）
実施例として、コーティング装置１を用いてＳｉＯ２の微粒子（ミクロン粒子）２の表面をクロム（Ｃｒ）によりコーティングした。
【００３７】
まず、真空容器５の端板７ａおよび／または７ｂを開放してドラム１０内に粉体３を導入した。本例では、平均粒径が４〜５μｍのＳｉＯ２微粒子２からなる粉体３を１００ｇ測定して、ドラム１０に入れた。
【００３８】
次に、粉体３にコーティングするターゲット３１をカソードユニット３２に取り付けた。本例では、コーティング材となる純度９９．９％のＣｒのターゲット３１をカソードユニット３２に取り付けた。その後、端板７ａおよび７ｂを閉め、真空生成装置８１により真空容器５の内部を真空にした。
【００３９】
真空排気後、加熱機構８３をオンして、ドラム１０内を１２０℃に加熱するとともに、ドラム１０と撹拌バー２０とを非同期で、ドラム１０の下方を中心として１５度ずつ対称な角度で揺動させた。これにより、スパッタリング前に粉体３を分散させるとともに加熱し、粉体３を脱水および脱気して凝集し難い状態にした。
【００４０】
前処理が終了すると、真空容器５の内部のＡｒ分圧を１Ｐａとし、電源ユニット５０から４００ＷのＲＦ電力（第１のＲＦ電力）をカソードユニット３２に、まず供給してプラズマ３９を生成し、次に、第１のＲＦ電力に（−）２４０Ｖの直流成分を重畳させた第２のＲＦ電力をカソードユニット３２に供給してプラズマ３９を維持した。その状態で１時間、スパッタリングを行った。
【００４１】
スパッタリング中も、制御ユニット６９により駆動ユニット６０および６５を制御し、ドラム１０と撹拌バー２０とを非同期で、ドラム１０の下方を中心として１５度ずつ対称な角度で揺動させた。
【００４２】
スパッタリング終了後、ＣｒでコーティングされたＳｉＯ２の粉体３を取り出して、粒度分布を測定した。粒度分布の平均値は６．０μｍであった。
【００４３】
図３（ａ）に構造解析の結果を示している。図３（ａ）に示すように、ＳｉＯ２の微粒子２は、Ｃｒのコーティング材４により、ほぼ均一に覆われていた。したがって、コーティング装置１により、ミクロンサイズの微粒子２を含む粉体３であって、それぞれの微粒子２の表面がほぼ均一にコーティングされた粉体３を製造できることが分かった。
【００４４】
図３（ｂ）は、コーティング装置１により製造可能な微粒子２の他の例の１つである。この例では、コアとなる微粒子２の表面に、島状または粒状に、断続してコーティング材４が形成されている。コーティング材４を微粒子２の表面に、島状または粒状に形成するためには、スパッタリングの条件を、たとえば、高Ａｒ分圧下でスパッタリングしたり、ＲＦ電力を下げてスパッタリングしたりすることにより形成できる。
【００４５】
さらに、コーティング装置１は、ＲＦ電力を用いたＲＦスパッタリング（高周波スパッタリング）によりコーティング組成物をドラム１０内に放出して微粒子２（粉体３）をコーティングする。したがって、コーティング組成物は金属に限定されることはなく、酸化物であってもよい。また、スパッタリングユニット３０はドラム１０の中心に中心軸９に沿って配置されているので、ターゲット３１をコーティングする粉体３に近づけられる。このため、スパッタリング効率を上げられる。
【００４６】
コーティング装置１は、円筒状のドラム１０（胴部１１）をアノードし、中心に沿ってカソードユニット３２を配置したスパッタリング装置であるということができる。この構成は、アノード側が円筒になったホローアノード構成とみることも可能であり、プラズマを閉じ込めやすい形式であるともいえる。その一方、円筒状のアノードの中に、平板状のカソードが配置されており、カソードアノード間の距離が変化したり、円筒の中央に対して端部の電位差が異なったりしやすく、スパッタリングの条件によっては円筒状の胴部１１の内部のすべての領域に渡り、安定したプラズマを生成することが難しいことがある。これに対し、本例の電源ユニット５０は、ＲＦ電力にＤＣ電力を重畳した第２のＲＦ電力を供給することができ、自己バイアスではプラズマが安定しにくいような条件あるいは場所においても、カソードを自己バイアス以上にマイナス側に電位を引っ張ることで安定したプラズマを生成し、維持できる。
【００４７】
また、このコーティング装置１では、ドラム１０の円筒形の胴部１１の中心が中心軸９に一致するように駆動歯車６４等により支持され、ドラム１０の胴部１１の内側に開口１３を通してスパッタリングユニット３０が挿入される。スパッタリングユニット３０は胴部１１のほぼ中心に位置するように配置されているため、ドラム１０および撹拌バー２０をスパッタリングユニット３０と干渉することなく回転または搖動することができる。さらに、粉体３を胴部１１の内部の半径方向にも、すなわち、内面１９に沿った方向だけではなく、粉体３が舞い上がることがあり、スパッタリングユニット３０のターゲット３１をコーティングする粉体３に近づけられる。このため、スパッタリング効率をさらに向上できる。
【００４８】
コーティングする際、ドラム１０を回転あるいは搖動するだけでも粉体３は撹拌できる。しかしながら、粉体３を構成する微粒子２がサブミクロンサイズ、さらに、ナノサイズになると、例えば数μｍ程度あるいはそれ以下になると、量子効果の影響などにより凝集しやすくなり、ドラム１０を回転させただけでは凝集した微粒子２を分散させることは難しい。
【００４９】
コーティング装置１は、撹拌バー２０を独立した駆動ユニット６５により回転または搖動することにより、内面１９と内面１９とは異なる動きをする撹拌バー２０との間で凝集した粉体３を破壊して微粒子２に分離したり、撹拌バー２０で粉体３を掻き上げて微粒子２に分解したり、さらに、撹拌バー２０の斜面２４または２５を粉体３に乗り越えさせることにより微粒子２に分解したりすることができる。これら一連の過程、動き、効果が組み合わされることにより、凝集した粉体３を、個々の微粒子２に機械的、熱的に分散することができる。
【００５０】
ドラム１０と撹拌バー２０とを非同期で駆動してもよく、同期して駆動してもよい。また、ドラム１０と撹拌バー２０とは規則的に動かしてもよく、適当な乱数を用いて不規則に動かしてもよい。ドラム１０および撹拌バー２０を搖動する振幅および周期は、粉体３の量、材質、粒径、凝集の度合い等により制御ユニット６９により適宜調整できる。
【００５１】
さらに、ドラム１０および撹拌バー２０が真空容器５に対して動くのに対し、スパッタリングユニット３０は真空容器５に固定されている。したがって、ドラム１０および撹拌バー２０により撹拌および分散される微粒子２は、スパッタリングユニット３０に対して相対的に激しく動き、スパッタリングユニット３０により形成されるプラズマの中を動き回ることになる。したがって、スパッタリングユニット３０により実現されるコーティングの条件がドラム１０の内部で異なる場合であっても、微粒子２は種々の場所に移動するので、コーティング条件は平均化されやすい。したがって、均質にコーティングされた微粒子２からなる粉体３を製造し、提供できる。
【００５２】
図４に、コーティング装置１の異なる例を示している。このコーティング装置１は、ドラム１０がテーパー部１６ａおよび１６ｂを含まず、胴部１１のみにより内面１９が形成されている。ドラム１０の内側は、バレル形状ではなく、円筒状となっている。このため、撹拌バー２０のスイング部２１はドラム１０の円筒状の内面１９に沿うように、直線状となっている。ドラム１０の内容量が小さい場合は中心軸方向のプラズマの変位はそれほど大きくない。したがって、粉体３をドラム１０の中央部に積極的に集中させなくてもよく、逆に、ドラム１０の両端に粉体３が広がるように分散（分布）させることにより、コーティング時間を短縮できる。
【００５３】
図５に、撹拌バー２０と連動して動く撹拌部材の一例を断面図により示している。この撹拌部材は金属製の撹拌バー２０よりも長いチェーン２６であり、たるみを持たせるように撹拌バー２０に対して数箇所、図５では３箇所２６ａ、２６ｂおよび２６ｃが固定されて接続されている。したがって、撹拌バー２０が揺動すると、その動きに連動して、チェーン２６の稼動部２６ｄおよび２６ｅがドラム１０の内面１９に沿って複雑な動きをするとともに、チェーン２６の一部がドラム１０の内面１９に接触しながら動く。
【００５４】
撹拌バー２０をドラム１０と非同期で駆動しようとすると、撹拌バー２０とドラム１０との間に微小であってもクリアランスを確保する必要がある。微粒子２の径が小さくなると、ドラム１０の内面１９に接触しながら、粉体３を撹拌することにより、撹拌効率はさらに向上する。そのため、撹拌バー２０により、直にまたは間接的に駆動される撹拌部材であって、少なくとも一部がドラム１０の内面１９に当たる撹拌部材を設けることが有効である。撹拌部材はワイヤー、ブラシなどであってもよいが、粉体３に含まれる微粒子２に対して十分に大きな径（有効サイズ）を含む部材であることが望ましい。たとえば、撹拌バーに連結されたチェーン２６であってもよく、撹拌バーにより動かされるボールなどであってもよい。たとえば、粉体３とともに、たとえば直径５ｍｍ程度の複数個の金属球をドラム１０内に導入することにより、撹拌バー２０の動きに連動して、金属球がドラム１０の内面１９に沿ってランダムな動きをする。金属球と衝突した粉体３は、衝突の衝撃により、分散および撹拌される。これらの撹拌部材は、１種類に限らず複数種類を同時に使用してもよい。
【００５５】
なお、本実施例においては、ドラム１０の胴部１１を円筒形としているが、ドラム１０を回転させずに、搖動のみとすれば、ドラム１０の上部が開いた、例えばハーフパイプ状等の形状であってもよい。また、ドライプロセスとしてはスパッタリングが最も好ましい例であるが、アーク蒸着などの異なる方法により気相中でコーティングする機能を備えたユニット（ドライプロセスユニット）をスパッタリングユニットに代わり、あるいはスパッタリングユニットとともに設置してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  コーティング装置
５  真空容器
１０  ドラム
２０  撹拌バー
３０  スパッタリングユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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