(57)【要約】【課題】本開示の目的は、成膜するときに粉末をより効率的に攪拌することができる粉末コーティング装置及びその使用方法を提供することである。【解決手段】本発明に係る粉末コーティング装置１００は、バレル３の内側側壁のうち、バレル３の回転によって上方向に移動する部分の側壁に接した状態で配置され、粉末が迫り上がる上限位置を定める粉末上昇抑制部品と、粉末上昇抑制部品よりも下方の位置で、バレル３の内側側壁に間隔をあけて配置され、主軸Ｃを回転中心として搖動運動をする粉末の均し部品９と、均し部品９とバレル３の内側側壁との距離を変更する距離変更手段と、を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレルと、該バレル内を真空引きする排気手段と、前記バレル内に設置され、少なくとも１つのターゲットを有するスパッタリング装置と、を有し、前記バレルは、主軸が水平方向を向いており、かつ、該主軸を中心に回転し、前記スパッタリング装置は、前記バレルに入れられた粉末の表面にコーティング膜を形成する粉末コーティング装置において、
該粉末コーティング装置は、さらに、
前記バレルの内側側壁のうち、前記バレルの回転によって上方向に移動する部分の側壁に接した状態で配置され、前記粉末が迫り上がる上限位置を定める粉末上昇抑制部品と、
該粉末上昇抑制部品よりも下方の位置で、前記バレルの内側側壁に間隔をあけて配置され、前記バレルの内周方向に搖動運動をする前記粉末の均し部品と、
該均し部品と前記バレルの内側側壁との距離を変更する距離変更手段と、を有することを特徴とする粉末コーティング装置。
【請求項２】
前記距離変更手段は、前記均し部品に直接的又は間接的に接続する弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の粉末コーティング装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、ヤング率が１００〜３００ＧＰａである材料からなることを特徴とする請求項２に記載の粉末コーティング装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、Ｃｕ若しくはＣｕ合金、Ｔｉ若しくはＴｉ合金、及びＦｅ若しくはＦｅ合金の群から選ばれた少なくとも１種の材料からなることを特徴とする請求項２又は３に記載の粉末コーティング装置。
【請求項５】
前記弾性部材は、板バネであり、
該板バネは、前記均し部品を前記バレルの径方向に移動可能に支持することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
【請求項６】
前記均し部品が前記バレルの内側側壁の最も低い位置に配置される時、
前記板バネの板面が、前記主軸を通る垂直面と前記バレルの内側壁面とが交差する部分に向いていることを特徴とする請求項５に記載の粉末コーティング装置。
【請求項７】
前記均し部品が前記バレルの内側側壁の最も低い位置に配置される時、
前記板バネの板面が、前記主軸を通る垂直面に向いていることを特徴とする請求項５に記載の粉末コーティング装置。
【請求項８】
前記距離変更手段は、前記バレルの前記主軸に、異軸、かつ、平行に配置された前記均し部品の揺動軸であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の粉末コーティング装置の使用方法であって、
前記バレルに入れる粉末量は、前記均し部品が、前記バレルの回転方向に搖動運動をするときに前記粉末の山の内部を通過し、かつ、前記バレルの回転方向とは反対方向に搖動運動をするときに前記粉末の山をならす量であることを特徴とする粉末コーティング装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、粉末コーティング装置及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末に機能を与えるために、粒子の表面に薄膜をコーティングする場合がある。乾式法でコーティングする技術としてスパッタリング法があり、スパッタリング法を用いた粉末へのコーティング装置が各種提案されている（例えば、特許文献１〜４を参照。）。
【０００３】
特許文献１では、内部が真空に保持された回転バレルと、前記回転バレル内に配置したターゲットユニットと、前記ターゲットユニットに接続されプラズマを発生可能な直流式のスパッタリング電源と、を備えたスパッタリング装置を用いて、カーボン粉末に白金をスパッタリングする技術が開示されている。ここで、回転バレルを回転させながらターゲットをスパッタリングしてコーティングを行う。そして、攪拌翼がバレル内に配置されており、回転バレルの回転軸を中心に±αの角度の範囲内を搖動し、カーボン粉末の凝集を防止する。
【０００４】
特許文献２では、回転バレルを有するスパッタリング装置を用いて、磁性を有する粉末の表面に各種金属をコーティングする技術が開示されている。本文献においても、攪拌翼がバレル内に配置されており、回転バレルの回転軸を中心に±αの角度の範囲内を搖動し、磁性粉末の凝集を防止する。
【０００５】
特許文献３では、回転ドラムに装入された原料粉末を攪拌すると共にドラム内壁に付着した原料粉末を掻き落としながら、粉末粒子表面に均一なコーティング層を形成する粉末コーティング装置が開示されている。ここで、攪拌板によって、流動層を形成する上層部及び下層部の粉末粒子が互いに混ざり合い、個々の粉末粒子が等しくスパッタリングにさらされる。また、スクレーバは、ドラム内面に付着しドラム本体を共回りしようとする粉末をそぎ落とし、粉末粒子を流動層に戻す。さらにワイパーはケーシングの上面に落下・堆積した粉末粒子を流動層に戻す。
【０００６】
特許文献４では、真空容器自体を回転させると構造が複雑になることから、真空容器の中に回転する筒状の容器を配置した粉末コーティング装置が開示されている。ここで、ドラムとの間にクリアランスを設けて配置した攪拌バーを、独立した駆動ユニットにより回転または搖動させる。また、攪拌バーと連動して動き、かつ、ドラムと当たる攪拌部材を設けている。
【０００７】
また、本出願人は、多元スパッタリング装置を提案している（例えば、特許文献５、６、７を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１８２０６７号公報
【特許文献２】特許第４１８３０９８号公報
【特許文献３】特開平５‐２７１９２２号公報
【特許文献４】特開２０１４−１５９６２３号公報
【特許文献５】国際公開第２０１７／０１４３０４号
【特許文献６】特開２０１７−３１５０９号公報
【特許文献７】特開２０１７−３１４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
スパッタリング装置を用いて基板に成膜するとき、ターゲットに対して基板は平行に配置される。これに準ずれば、粉末コーティング装置では、粉末の表面、すなわち微粒子の集合体を形成する表面が、円筒形のドラムの内壁面に沿って平らになっていることが理想的である。
【００１０】
しかし、特許文献１〜４に記載された粉末コーティング装置ではいずれも粉末が回転するドラム内に入れられる。したがって、粉末の表面、すなわち微粒子の集合体を形成する表面が、成膜途中で山形状を形成するとともに絶えず変形する。これらの装置の粉末攪拌機構は、粉末の表面を均すように整える働きはしない。
【００１１】
特許文献５、６、７に記載された粉末コーティング装置は、粉末の表面を均す働きをする均し部品を備える。特許文献５、６、７では、均し部品とバレルの内側内壁との距離をどのように調整するかについては検討されていない。
【００１２】
本開示の目的は、成膜するときに粉末をより効率的に攪拌することができる粉末コーティング装置及びその使用方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る粉末コーティング装置は、バレルと、該バレル内を真空引きする排気手段と、前記バレル内に設置され、少なくとも１つのターゲットを有するスパッタリング装置と、を有し、前記バレルは、主軸が水平方向を向いており、かつ、該主軸を中心に回転し、前記スパッタリング装置は、前記バレルに入れられた粉末の表面にコーティング膜を形成する粉末コーティング装置において、該粉末コーティング装置は、さらに、前記バレルの内側側壁のうち、前記バレルの回転によって上方向に移動する部分の側壁に接した状態で配置され、前記粉末が迫り上がる上限位置を定める粉末上昇抑制部品と、該粉末上昇抑制部品よりも下方の位置で、前記バレルの内側側壁に間隔をあけて配置され、前記バレルの内周方向に搖動運動をする前記粉末の均し部品と、該均し部品と前記バレルの内側側壁との距離を変更する距離変更手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る粉末コーティング装置では、前記距離変更手段は、前記均し部品に直接的又は間接的に接続する弾性部材であることが好ましい。均し部品のバレル内での高さ位置に応じて、均し部品とバレルの内側側壁との距離を変更することができる。
【００１５】
本発明に係る粉末コーティング装置では、前記弾性部材は、ヤング率が１００〜３００ＧＰａである材料からなる形態を包含する。
【００１６】
本発明に係る粉末コーティング装置では、前記弾性部材は、Ｃｕ若しくはＣｕ合金、Ｔｉ若しくはＴｉ合金、及びＦｅ若しくはＦｅ合金の群から選ばれた少なくとも１種の材料からなる形態を包含する。
【００１７】
本発明に係る粉末コーティング装置では、前記弾性部材は、板バネであり、該板バネは、前記均し部品を前記バレルの径方向に移動可能に支持することが好ましい。均し部品がバレルの内側側壁の最も低い位置に配置される時、均し部品とバレルの内側側壁との距離を近づけ、均し部品がバレルの内側側壁の高い位置に配置される時、均し部品とバレルの内側側壁との距離を遠くすることができる。
【００１８】
本発明に係る粉末コーティング装置では、前記均し部品が前記バレルの内側側壁の最も低い位置に配置される時、前記板バネの板面が、前記主軸を通る垂直面と前記バレルの内側壁面とが交差する部分に向いていることが好ましい。均し部品がバレルの内側側壁の最も低い位置に配置される時、均し部品とバレルの内側側壁との距離を近づけ、均し部品がバレルの内側側壁の高い位置に配置される時、均し部品とバレルの内側側壁との距離を遠くすることができる。
【００１９】
本発明に係る粉末コーティング装置では、前記均し部品が前記バレルの内側側壁の最も低い位置に配置される時、前記板バネの板面が、前記主軸を通る垂直面に向いていることが好ましい。均し部品がバレルの内側側壁の最も低い位置に配置される時、均し部品とバレルの内側側壁との距離を近づけ、均し部品がバレルの内側側壁の高い位置に配置される時、均し部品とバレルの内側側壁との距離を遠くすることができる。
【００２０】
本発明に係る粉末コーティング装置では、前記距離変更手段は、前記バレルの前記主軸に、異軸、かつ、平行に配置された前記均し部品の揺動軸であることが好ましい。均し部品のバレル内での高さ位置に応じて、均し部品とバレルの内側側壁との距離を変更することができる。
【００２１】
本発明に係る粉末コーティング装置の使用方法は、本発明に係る粉末コーティング装置の使用方法であって、前記バレルに入れる粉末量は、前記均し部品が、前記バレルの回転方向に搖動運動をするときに前記粉末の山の内部を通過し、かつ、前記バレルの回転方向とは反対方向に搖動運動をするときに前記粉末の山をならす量であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本開示によれば、成膜するときに粉末をより効率的に攪拌することができる粉末コーティング装置及びその使用方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る粉末コーティング装置の全体構成図である。
【図２】ターゲットユニット、バレル、粉末上昇抑制部品及び均し部品についてのＡ−Ａ断面の概略図である。
【図３】ターゲットユニットとバレルについての斜視概略図である。
【図４】ターゲットの向きと粉末の位置との関係を説明するための概略図である。
【図５】ターゲットユニットの第１角度調整機構による動きを説明するための概略図である。
【図６】本実施形態に係る粉末コーティング装置において、粉末を攪拌し、均す動きを説明する概略図である。均し部品は、時系列順に（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）の順に動き、再び（ａ）に戻って繰り返される。
【図７】距離変更手段が弾性部材である場合の一例を示す概略図である。
【図８】均し部品がバレルの内側側壁の最も低い位置にある時、バレル内における均し部品の状態を示す概略図である。
【図９】図８のバレル内を装置の奥方向に向かって見た図である。
【図１０】均し部品がバレルの内側側壁の高い位置にある時、バレル内における均し部品の状態を示す概略図である。
【図１１】図１０のバレル内を装置の奥方向に向かって見た図である。
【図１２】距離変更手段が弾性部材である場合の別の例を示す概略図である。
【図１３】距離変更手段が均し部品の揺動軸である場合の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
【００２５】
粉末の攪拌方法を説明するに先立って成膜機構を先に説明する。
【００２６】
まず、図１〜図３を参照する。図１は、本実施形態に係る粉末コーティング装置の全体構成図である。図２は、ターゲットユニット、バレル、粉末上昇抑制部品及び均し部品についてのＡ−Ａ断面の概略図である。図３は、ターゲットユニットとバレルについての斜視概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る粉末コーティング装置１００は、バレル３と、バレル３内を真空引きする排気手段４と、バレル３内に設置されるスパッタリング装置２と、を有し、バレル３は、主軸Ｃが水平方向を向いており、かつ、主軸Ｃを中心に回転し、スパッタリング装置２は、バレル３に入れられた粉末７の表面にコーティング膜を形成する。図１において、便宜的に、紙面上側を（粉末コーティング装置１００の）「上方向」、紙面下側を「下方向」、紙面右側を「手前方向」、紙面左側を「奥方向」、紙面奥側を「右方向」、紙面手前側を「左方向」と呼ぶことがある。
【００２７】
本実施形態に係る粉末コーティング装置は、粉末の粒子表面全体に被膜を施すことができる回転バレル式スパッタリング装置である。ここでは、粉末コーティング装置１００が複数のターゲットを備える多元スパッタリング装置である形態を例示しながら説明をするが、本発明はこれに限定されず、粉末コーティング装置１００は１つのターゲットを備える単元スパッタリング装置であってもよい。
【００２８】
本実施形態に係る粉末コーティング装置１００は、例えば、粉末の粒子表面全体に被膜を施すことができる回転バレル式多元スパッタリング装置である。この装置は、２つ以上のターゲットを同時にスパッタでき、各ターゲットは個別に電源１と接続されている。ターゲット１つにつき、１つの電源に接続されることが好ましい。例えば、２種類以上のターゲットを装着すれば、複数の物質を同時にスパッタすることが可能である。また、各ターゲットは出力を個別に調整できるので、任意の割合でスパッタすることが可能である。
【００２９】
バレル３は、駆動ロール５ａ及び従動ロール５ｂで支持されている。駆動ロール５ａは、駆動モーター５からの動力を受けて、バレル３の主軸Ｃを水平軸として回転させることができる。バレル３には、円筒上端が開口したバレル本体３ｄ及びそれをふさぐ蓋体３ｅが設けられており、Ｏ‐リング（不図示）でシールされている。バレル本体３ｄの開口部からバレル３内に粉末７を投入する。また、バレル３はバレル本体３ｄ及び蓋体３ｅを有する代わりに縦割り又は横割りの分割構造を有していてもよく、この場合は分割時に粉末７を投入する。
【００３０】
バレル３は真空容器を兼ねている。真空引きする排気手段４は、バレル３の内部空間のガスを排気する。排気手段４は、真空シール型軸受け４ａによって気密保持されている。
【００３１】
バレル３を不図示の真空室に入れてもよい。この場合、バレル３にはシールを施す必要がなくなるため、バレルの構造を簡易にすることができる。
【００３２】
バレル３の中に設置されたスパッタリング装置２は、バレル３の外に設置されたスパッタリング電源１に接続されている。スパッタリング電源１は、直流電源又は高周波電源のいずれでもよい。スパッタリング装置２は、真空シール型軸受け１ａで気密保持されたアーム１ｂによってバレル３の中に装入されている。この気密保持されたアーム１ｂの中には、ターゲット冷却水通路入口１ｃ、ターゲット冷却水通路出口１ｄ及びアルゴンガス入口１ｅが内蔵されている。
【００３３】
スパッタリング装置２は、バレル３の中に２つ以上設置されており（図２においては、３つのスパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃが設置されている）、これによって、バレル３の中には２つ以上のターゲット６が設置できる（図２においては、３つのターゲット６ａ，６ｂ，６ｃが設置されている。）。スパッタリング装置２は、ターゲット一つに付き固定部１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）を１つ有している。すなわち、図２では、３つのスパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有している。また、スパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃには、それぞれ別々にスパッタリング電源１が接続され、別々に出力が制御される。これによって、スパッタリング装置２は、多元スパッタリング装置となる。
【００３４】
固定部１０は、ターゲット６を保持するバッキングプレートである。バッキングプレートの表側には、取付け金具によってターゲット６が取り付けられている。バッキングプレートの表側には、プラズマを発生させるときの対極になるシールドカバーがバッキングプレートと所定の距離を保って取り付けられている。一方、バッキングプレートの裏側には、マグネットを収容する複数の凹部が形成されている。また、バッキングプレートの裏側には、ターゲット冷却水通路入口１ｃ及びターゲット冷却水通路出口１ｄとつながっている冷却水通路が配置されている。
【００３５】
固定部１０にターゲット６を取り付けたときに、図３に示すように、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃは、主軸Ｃの方向に対して同一水準位置に互いに並列に配置されている。例えば、ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの主軸Ｃの方向における重心位置が互いに揃っていることが好ましい。また、ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの主軸Ｃの方向における大きさが同じ場合には、主軸Ｃの方向における各ターゲットの両端の位置が互いに揃っていることが好ましい。バレル３は、主軸Ｃを中心に回転するため、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃを、主軸Ｃの方向に対して同一水準位置に互いに並列に配置すれば、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃから飛び出したスパッタ粒子は、回転するバレル３に入れられた粉末に、万遍なく当たるため、組成ムラが生じにくい。また、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの主軸Ｃの方向の長さは、干渉を避けるため、バレル３の軸方向長さより若干短いことが好ましい。
【００３６】
図３に示したターゲットの配置とせずに、各ターゲットを主軸Ｃの方向に沿って順に配置すると、粉末が主軸Ｃの方向に混ざりにくいため、１つのターゲットから飛び出したスパッタ粒子しか当たらず、膜に組成ムラが生じてしまう。すなわち、複数のターゲットから飛び出した複数種類のスパッタ粒子が同時に粉末粒子の表面に到達しないため、均一な合金膜、複酸化物膜、複窒化物膜、又は、複炭化物膜を作ることができない。仮に各ターゲットを主軸Ｃの方向に沿って順に配置し、各ターゲットから飛び出したターゲット粒子が所定の領域に集まるようにターゲット面の向きを調整すれば、上記問題は解決するが、その領域は主軸Ｃ方向においてバレル側壁の一部分に限られてしまう。そうすると、バレルの容積当たり処理可能な粉末量が少量となってしまうため、生産性が劣る。同じ種類のターゲットを用いたとしても同様に生産性が劣る。
【００３７】
次に図４を参照する。図４は、ターゲットの向きと粉末の位置との関係を説明するための概略図である。本実施形態に係る粉末コーティング装置１００では、図４に示すように、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃは、ターゲット面の法線ｈａ，ｈｂ，ｈｃと平行にターゲット面をバレル３の内側側壁３ａに向かって投影したときに、内側側壁３ａに到達する手前で投影図が重なり合う向きに向けられていることが好ましい。各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃから飛び出した元素（スパッタ粒子）が、バレル３に入れられた粉末７に対してより混ざり合った状態で到達するため、各ターゲットから万遍なくそれぞれの元素を取り込んだ薄膜を粉末の粒子の表面に成膜することができる。内側側壁３ａに到達する手前とは、具体的には、粉末７の表面であることが好ましく、例えばバレル３の半径（主軸Ｃと内側側壁３ａとの距離）をｒとすると、内側側壁３ａから主軸Ｃに向かって０．０５ｒ〜０．１５ｒの範囲である。また、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃは、ターゲット面の重心を通る法線が内側側壁３ａ上又は粉末７の粒子の表面上で重なり合う向きに向けられていることがより好ましい。図３では、ターゲット面の重心を通る法線（ｈａ，ｈｂ，ｈｃ）が粉末の粒子の表面上で重なり合う向きに向けられている形態を図示した。各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの大きさが揃っていない場合であっても、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃから飛び出した元素がより混ざり合って粉末に到達することが可能となる。さらに内側側壁３ａ上又は粉末の粒子の表面上で投影図が完全に重なり合うように、ターゲットの大きさ又はシールドカバーの開口部、及び、ターゲットの向きを設定することが好ましく、この場合、膜の組成ムラが一層抑制される。
【００３８】
本実施形態に係る粉末コーティング装置１００では、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃは、組成が互いに異なることが好ましい。合金膜、複酸化物膜、複窒化物膜、又は、複炭化物膜などを成膜する際に組成ムラを少なくすることができる。合金膜としては、白金ターゲットと金ターゲットを用いてＰｔ‐Ａｕ合金膜をガラスビーズの表面に成膜する例がある。なお、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの組成を同じとすれば、所定時間内での成膜量を増やしたことと同じ効果が得られる。すなわち、成膜速度を上げることができる。各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃの組成の組み合わせは、適宜選択することができるが、例えばＳｉＯ２，ＴｉＯ２など酸化物ターゲットを用いる場合、成膜速度が遅いため，２枚又は３枚同時スパッタすることによって、成膜速度を上げることが出来る。例えば、ターゲットが３枚のとき、各ターゲット（６ａ，６ｂ，６ｃ）を（ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＳｉＯ２）、（ＴｉＯ２，ＴｉＯ２，ＴｉＯ２）などにする。また，成膜速度の速いターゲット（例えば金属）と成膜速度の遅いターゲット（例えば酸化物）を用いて複合膜を形成したい場合、成膜速度の遅いターゲットの速度を相対的に上げるため、成膜速度の遅いターゲットの枚数を成膜速度の速いターゲットの枚数よりも多くセットする。例えば、ターゲットが３枚のとき、成膜速度の遅いターゲットを２枚セットし、成膜速度の速いターゲットを１枚セットする。一例をあげれば、各ターゲット（６ａ，６ｂ，６ｃ）を（Ｐｔ，ＳｉＯ２，ＳｉＯ２）にする。
【００３９】
次に図５を参照する。図５は、ターゲットユニットの第１角度調整機構による動きを説明するための概略図である。本実施形態に係る粉末コーティング装置１００では、図５に示すように、各固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、取り付けられた各ターゲットの相対的な向き関係を固定化するために、ターゲットユニット２Ｕに組み込まれており、ターゲットユニット２Ｕは、主軸Ｃを中心に回転可能に取り付けられており、ターゲットユニット２Ｕの第１角度調整機構８がさらに設けられていることが好ましい。バレル３を回転させると粉末７が迫上がるが、この迫上がりの程度に対応して、ターゲットユニット２Ｕの角度を調整することができる。ターゲットユニット２Ｕは、例えば、１つの筐体に各スパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃを固定することによって各固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを固定する形態、又は、図５のように各スパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃをアーム１２で固定することによって各固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを固定する形態がある。第１角度調整機構８は、各固定部１０ａ，１０ｂ，１０ｃに取り付けられた各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃについて、それぞれ主軸Ｃとの距離を一定に保ちながら、角度の調整を行う。第１角度調整機構８によって、粉末７がバレル３の回転に伴って迫上がったとしても、各ターゲット６ａ，６ｂ，６ｃと粉末７との相対的位置関係を一定に保つことができる。
【００４０】
次に粉末の表面を均す機構を、図１及び図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る粉末コーティング装置において、粉末を攪拌し、均す動きを説明する概略図である。均し部品は、時系列順に（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）の順に動き、再び（ａ）に戻って繰り返される。本実施形態に係る粉末コーティング装置１００では、図１及び図６に示すように、バレル３の内側側壁３ａのうち、バレル３の回転によって上方向に移動する部分の側壁に接した状態で配置され、粉末７が迫り上がる上限位置を定める粉末上昇抑制部品１３と、粉末上昇抑制部品１３よりも下方の位置で、バレル３の内側側壁３ａに間隔をあけて配置され、主軸Ｃを回転中心として搖動運動をする粉末７の均し部品９と、を有する。バレル３の内側側壁３ａのうち、バレル３の回転によって上方向に移動する部分の側壁とは、図６（ａ）で説明すると、バレル３の側壁が作る円の右半分の部分である。図６では、均し部品９が断面円形の丸棒型である場合を示した。
【００４１】
粉末上昇抑制部品１３は、ブラシ又はヘラであることが好ましい。ブラシ又はヘラは、粉末７をバレル３から効率よく掻き落とすことができる。粉末上昇抑制部品１３は、例えば、図１のスパッタリング装置２を支持している部分に固定されている。このような構造とすることで粉末上昇抑制部品の取り付け構造を単純にすることができる。スパッタリング装置とモジュール化された部品（スパッタリング装置に固定されて一体化させられた部品）が、スパッタリング装置２を支持している部分になりえる。なお、スパッタリング装置２を支持している部分はアース対策が行われている箇所であることが好ましい。スパッタリング装置とモジュール化された部品は、例えば、図５に示したターゲットユニット２Ｕのアーム１２である。１つの筐体に各スパッタリング装置２ａ，２ｂ，２ｃを固定する場合には、スパッタリング装置とモジュール化された部品はその筐体である。また、粉末上昇抑制部品１３は、スパッタリング装置２を支持している部分に固定される代わりに、スパッタリング装置のうちターゲット自体及びターゲットと電気的に導通している部分のどちらにも該当しない箇所、例えば、スパッタリング装置本体の筐体などアース対策が行われている箇所に連結されることによって固定されてもよい。図２において、粉末上昇抑制部品１３はスパッタリング装置２ｃ、特にターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所に連結されることによって固定されてもよい。このような構造とすることで粉末上昇抑制部品の取り付け構造を単純にすることができる。なお、粉末上昇抑制部品１３は、支持棒を含んでいてもよい。支持棒を設けるときは、支持棒の一端が粉末上昇抑制部品１３の本体部に接続され、支持棒の他端がスパッタリング装置のうちターゲット自体及びターゲットと導通している部分のどちらにも該当しない箇所、又は、スパッタリング装置とモジュール化された部品に連結される。このとき、支持棒はターゲット面とバレルの内壁面との間の空間を通らないように、長さと形状が決められていることが好ましい。粉末上昇抑制部品１３は、バレル３が回転してもそれと一緒に動かない部分に固定されることで、粉末上昇抑制部品１３は、バレル３の回転によって粉末７がバレル３と同様に回転してしまうことを阻止できる。また、少なくとも成膜中は、粉末上昇抑制部品１３の位置は固定されているため、その位置が粉末７の迫上がりの上限位置となる。粉末上昇抑制部品１３の位置と、スパッタ粒子の照射領域の境界位置と一致させることで、スパッタ粒子をより効率的に粉末７に照射できる。すなわち、粉末７の迫上がりを粉末上昇抑制部品１３によって滞留させた状態でスパッタ粒子を当てることができるため、スパッタ粒子の照射効率を高めることができる。
【００４２】
均し部品９は、主軸Ｃを回転中心として搖動運動をする。均し部品９は、棒又は板であることが好ましく、直線状の棒又は平面状の板であることがより好ましい。均し部品９が棒であるとき、断面の形状が円形、半円形、楕円形、半楕円形、又は、三角形・四角形などの多角形である形態がある。また、均し部品９が板であるとき、断面の形状が長辺と短辺をもつ矩形である形態がある。図６では、一例として、均し部品９が断面円形の丸棒型である場合を示した。棒又は板は、粉末７の山７ｂを容易に均一にならすことができる。均し部品９は、揺動軸９ｃを有し、揺動軸９ｃが、図１に示した真空シール型軸受け９ａによって気密保持された攪拌モーター９ｂの回転軸に固定されており、この揺動軸９ｃを中心に図６（ｂ）に示す角度θ＝（α１＋α２）の範囲内を揺動する。均し部品９の揺動軸９ｃは、図１ではバレル３の回転軸である主軸Ｃと同軸関係にある形態を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１３に示すように、揺動軸９ｄが、主軸Ｃと異軸で、かつ、平行に配置された軸であってもよい。また、本実施形態では、角度θの範囲は、バレル回転時における粉末７の存在範囲を包含していることが好ましい。揺動角度および揺動速度は、粉末７の凝集状態に応じて適宜調節可能であるが、揺動速度が速すぎて粉末が舞ってしまうことが無い様な速度に設定する必要がある。例えば、揺動速度は、２往復／分間に設定するが、１〜１０往復／分間であればよい。均し部品９を間欠的に揺動させてもよい。
【００４３】
均し部品９は、バレル３の回転方向Ｒに沿って搖動運動をするときに（例えば図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照。）、粉末上昇抑制部品１３の下方で折り返すことが好ましい。粉末７の山７ａの山頂と粉末上昇抑制部品１３との間の箇所を折り返し地点とすることが好ましい。均し部品９が、バレル３の回転方向Ｒとは反対方向に搖動運動をするときに、粉末７の全体を均一に均すことができる。また、均し部品９は、粉末上昇抑制部品１３が単にバレルの内壁に付着した粉末を掻き落とす場合よりも、攪拌効率は高くなる。
【００４４】
均し部品９は、バレル３の回転方向Ｒとは反対方向に搖動運動をするときに（例えば図６（ｄ）〜図６（ｅ）を参照。）、バレル３の内側側壁３ａのうち、最も低い位置３ｂ又は該位置３ｂを越えた位置３ｃで折り返すことが好ましい（例えば図６（ｅ）〜図６（ａ）を参照。）。均し部品９が、バレル３の回転方向に搖動運動をするときに、粉末７の全体を攪拌することができる。最も低い位置３ｂは、主軸Ｃから下ろした鉛直線上の位置である。最も低い位置３ｂを越えた位置３ｃは、最も低い位置３ｂよりも回転方向Ｒとは反対方向にある位置であればよく、特に限定されないが、例えば、粉末７が存在する境界部分を越えた位置、又は鉛直方向を０°として、回転方向Ｒとは反対方向に１〜４５°の位置であることが好ましい。
【００４５】
均し部品９の搖動運動と、粉体７の動きとの関係について説明する。まず、粉末７は、バレル３の回転によって、回転方向Ｒに迫上がる動きをする。このとき、粉末７は、山７ａを作りながら迫上がる。ここで均し部品９は、バレル３の回転方向Ｒに沿って搖動運動をするときに（例えば図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照。）、粉末７の山７ａの中に入り込み（図６（ｂ）を参照。）、さらに粉末上昇抑制部品１３の手前まで動くときに、山７ａを抜ける（図６（ｃ）を参照。）。この結果、粉末７は、内部も含めて攪拌される。次に均し部品９が反転し、バレル３の回転方向Ｒとは反対方向に搖動運動をするときに（例えば図６（ｄ）〜図６（ｅ）を参照。）、粉末７の山７ｂを均しながら移動する（図６（ｄ）を参照。）。均し部品９の折り返し地点に到達すると（図６（ｅ）を参照。）、粉末７の表面は平坦に均されている。この結果、スパッタ粒子が粉末７の全体に均一に当たりやすくなり、特に多元スパッタリングの場合には膜の組成ムラを抑制できる。なお、粉末７の表面が平坦化されるとは、当該表面がバレルの側壁の内面の形状に沿って均されることを意味する。ここで、バレル３に入れる粉末量は、均し部品９が、バレル３の回転方向Ｒに搖動運動をするときに粉末７の山７ａの内部を通過し、かつ、バレルの回転方向Ｒとは反対方向に搖動運動をするときに粉末の山７ｂをならす量とする。
【００４６】
本出願人は、均し部品９によって粉末をより均一に均すには、均し部品９のバレル３内での高さ位置に応じて、均し部品９とバレル３の内側側壁３ａとの距離を適切に変化させることが重要であることを見出した。本実施形態に係る粉末コーティング装置１００は、均し部品３とバレル３の内側側壁３ａとの距離を変更する距離変更手段を有する。距離変更手段は、均し部品９が搖動運動をする時、均し部品９のバレル３内での高さ位置に応じて、均し部品９のバレル３の内側側壁３ａに対する位置を変更する部品である。例えば、距離変更手段は、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａの最も低い位置又は粉末上昇抑制部品１３側とは反対側の折り返し地点に近づくほど、均し部品９とバレル３の内側側壁３ａとの距離を近くし、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａの最も低い位置又は粉末上昇抑制部品１３側とは反対側の折り返し地点から離れるほど、均し部品９とバレル３の内側側壁３ａとの距離を遠くすることが好ましい。これによって、粉末７をより効率的に攪拌することができる。
【００４７】
距離変更手段は、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａの最も低い位置３ｂにある時又は粉末上昇抑制部品１３側とは反対側の折り返し地点にある時、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａに対して平行に配置されるように均し部品９を支持することが好ましい。
【００４８】
図７は、距離変更手段が弾性部材である場合の一例を示す概略図である。図７は、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａの最も低い位置３ｂにある時を示す。本実施形態に係る粉末コーティング装置では、距離変更手段は、均し部品９に直接的又は間接的に接続する弾性部材２０であることが好ましい。距離変更手段が弾性部材２０であるとき、本実施形態に係る粉末コーティング装置は、図１に示す均し部品９及びその揺動軸９ｃを、図７に示す均し部品９、弾性部材２０及び均し部品９の揺動軸９ｃからなる構造体に置き換えた構成を有することが好ましい。図７では、一例として、均し部品９がＬ字状になっており、弾性部材２０である板バネ２１に均し部品９が直接的に接続する形態を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、弾性部材２０と均し部品９との間に、均し部品９の重さによって変形しない程度の剛性を有する板又は棒などからなる剛性部材を介在させる形態（不図示）であってもよい。
【００４９】
弾性部材２０は、ヤング率が１００〜３００ＧＰａである材料からなることが好ましい。弾性部材２０の材料のヤング率は、１００〜１５０ＧＰａであることがより好ましい。
【００５０】
弾性部材２０は、Ｃｕ（銅）若しくはＣｕ合金、Ｔｉ（チタン）若しくはＴｉ合金、及びＦｅ（鉄）若しくはＦｅ合金の群から選ばれた少なくとも１種の材料からなることが好ましい。Ｃｕ合金は、例えば、銅と亜鉛との合金である。Ｔｉ合金は、例えば、チタンとアルミニウムとの合金である。Ｆｅ合金は、例えば、鉄とクロムとの合金である。
【００５１】
弾性部材２０は、例えば、板バネ２１（図７に図示）、又は均し部品９の重さによって変形しない程度の剛性を有する板又は棒などからなる剛性部材と板バネ、コイルバネなどの弾性部材との組合せ（不図示）である。このうち、弾性部材２０は板バネ２１であり、板バネ２１は、均し部品９をバレル３の径方向に移動可能に支持することが好ましい。板バネ２１の一方の端部は、均し部品９に固定され、板バネ２１の他方の端部は、均し部品９の揺動軸９ｃに固定されることが好ましい。板バネ２１は、均し部品９のバレル３内での位置に応じて、均し部品９に働く外向き法線方向の力Ｎが変化することによって、弾性変形する。この板バネ２１の弾性変形によって、均し部品９が、その揺動運動に伴ってバレル３の主軸Ｃに対して接近及び離反を繰り返す。すなわち、均し部品９は、バレル３内の低い位置ほどバレル３の径方向の外側方向に移動し、バレル３内の高い位置ほどバレル３の径方向の内側方向に移動する。本明細書において、外向き法線方向とは、バレル３の内側側壁３ａを形成する曲面上の任意の点を通り、該任意の点における接平面に垂直な直線の方向のうちバレル３の外側に向かう方向（バレル３の主軸Ｃから離れる方向）をいう。
【００５２】
板バネ２１は、例えば短冊状の板材からなり、応力がかかっていない状態において、湾曲部（不図示）を有することが好ましい。図７では、板バネ２１の湾曲部は均し部品９から受ける荷重によって伸ばされて、板バネ２１が略平板状となっている。
【００５３】
均し部品９が図７に示すようにバレル３の内側側壁３ａの最も低い位置３ｂに配置される時、板バネ２１の板面２１ａ，２１ｂが、主軸Ｃを通る垂直面Ｐとバレル３の内側壁面３ｆ，３ｇとが交差する部分Ｓ，Ｔに向いていることが好ましい。垂直面Ｐとバレル３の内側壁面３ｆ，３ｇとは線で交わる。内側壁面３ｆ，３ｇは、バレル３の内側側壁３ａの表面である内側側壁面３ｆ及びバレル３の内側底面の表面である内側底壁面３ｇを包含する。部分Ｓは、垂直面Ｐとバレル３の内側側壁面３ｆとが交差する部分である。また、部分Ｔは、垂直面Ｐとバレル３の内側底壁面３ｇとが交差する部分である。図７では、一例として、板バネ２１の板面２１ａ，２１ｂが部分Ｓに向いている形態を示した。
【００５４】
図８は、均し部品がバレルの内側側壁の最も低い位置にある時、バレル内における均し部品の状態を示す概略図である。図８は、図７のバレル３内を図１と同じ方向から見た図である。図９は、図８のバレル３内を装置の奥方向に向かって見た図である。図８及び図９に示すように、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａの最も低い位置３ｂにある時、図９に示すように均し部品９に働く重力ｇと板バネの弾性力（反力）Ｆとは、向きが反対であり、かつ、同一直線上にある。このとき、均し部品９に働く外向き法線方向の力Ｎは、均し部品９に働く重力ｇに等しくなり、板バネ２１の弾性力（反力）Ｆが最大となる。その結果、板バネ２１の変形量が最大となる。このため、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａに最接近する。その結果、均し部品９がバレル３の回転方向Ｒに沿って搖動運動をするときに、粉末７の山７ａの中に入り込み（例えば図６（ｂ）を参照。）、粉末７を内部も含めて効率的に攪拌することができる。
【００５５】
均し部品がバレルの内側側壁の最も低い位置にある時、板バネの弾性力（反力）Ｆの大きさは、均し部品９に働く重力ｇの大きさに等しいことが好ましい。均し部品９がバレル３の内側側壁３ａの最も低い位置３ｂで、板バネの弾性力（反力）Ｆと均し部品９に働く重力ｇとがつりあって、均し部品９を粉末７の攪拌に適した所定の位置（例えば、図６（ａ）に示す位置）により安定して配置することができる。
【００５６】
図１０は、均し部品がバレルの内側側壁の高い位置にある時、バレル内における均し部品の状態を示す概略図である。図１０は、バレル３内を装置の下方向に向かって見た図である。図１０において、紙面奥側が装置の下方向、紙面手前側が装置の上方向である。図１１は、図１０のバレル３内を装置の奥方向に向かって見た図である。図１１に示すように、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａの高い位置にある時、板バネ２１の弾性力（反力）Ｆと均し部品９に働く重力ｇとは、向きが異なり、同一直線上にない。このため、均し部品９に働く外向き法線方向の力Ｎは、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａの最も低い位置３ｂにある時よりも小さくなる。このため、図１０に示すように、板バネ２１の形状が復元し、均し部品９はバレル３の内側側壁３ａから離れる方向に移動する。そして、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａの最も低い位置３ｂ（図９に図示。）にある時よりも均し部品９とバレル３の内側側壁３ａとの距離が遠くなる。その結果、均し部品９がバレル３の回転方向Ｒに沿って搖動運動をするときに、バレル３の内側側壁３ａの比較的高い位置では、均し部品９が粉末７の山７ａを大きく崩さずに移動することができる。このため、粉末７が、バレル３の回転方向Ｒに溜まって、バレル３の回転方向Ｒとは反対側に雪崩れやすくなり、粉末７を効率的に攪拌することができる。
【００５７】
図１２は、距離変更手段が弾性部材である場合の別の例を示す概略図である。図１２は、板バネ２１の板面２１ａが垂直面Ｐ（図７に図示。）とバレル３の内側底壁面３ｇとが交差する部分Ｔに向いている形態である。図１２に示す形態では、均し部品９がバレル３の内側側壁の最も低い位置３ｃにある時、板バネ２１には、均し部品９の重力によって内側底壁面３ｇの方向に応力がかかる。このとき、応力がかかっていない状態において湾曲部を有する板バネ２１は、図１２に示すように、略平板状に伸ばされる。その結果、均し部品９がバレル３の内側側壁３ａに最接近する。一方、均し部品９がバレル３の内側側壁の高い位置にある時（不図示）、均し部品９の重力によって、板バネ２１には板バネ２１をねじろうとする応力が働き、内側底壁面３ｇの方向への応力が働かない。その結果、板バネ２１は、本来の形状である湾曲部を有する形状に復元し、均し部品９がバレル３の内側側壁の最も低い位置３ｂ（図１２に図示。）にある時よりも均し部品９とバレル３の内側側壁３ａとの距離が遠くなる。このように、図１２に示す形態も、図７〜図１１に示す距離変更手段である板バネ２１と同様の作用効果を奏する。
【００５８】
また、別形態として、均し部品９がバレル３の内側側壁の最も低い位置３ｃに配置される時、板バネ２１の板面２１ａが、主軸Ｃを通る垂直面に向いていてもよい（不図示）。この形態は、例えば、図１２において、板バネ２１の揺動軸９ｃに対する取り付けを９０°向きをずらした形態であり、このとき、板バネ２１の板面２１ａが図１２の紙面手前側又は奥側に向く。この別形態では、均し部品９がバレル３の内側側壁の最も低い位置３ｃにある時、湾曲部を有さない略平板状の板バネ２１は均し部品９の重力による内側底壁面３ｇの方向への応力に対してほとんど変形せずに、略平板状を保持し、均し部品９をバレル３の内側側壁３ａに最接近させる。一方、均し部品９がバレル３の内側側壁の高い位置にある時、均し部品９の重力によって板バネ２１をねじろうとする応力が働き、板バネ２１の均し部品９側が下方向に湾曲して、均し部品９がバレル３の内側側壁の最も低い位置３ｂにある時よりも均し部品９とバレル３の内側側壁３ａとの距離が遠くなる。
【００５９】
図１３は、距離変更手段が均し部品の揺動軸である場合の一例を示す概略図である。本実施形態に係る粉末コーティング装置では、距離変更手段は、バレル３の主軸Ｃに、異軸、かつ、平行に配置された均し部品９の揺動軸９ｄであることが好ましい。揺動軸９ｄがバレル３の主軸Ｃに、異軸、かつ、平行であることによって、均し部品９が搖動運動をする時、均し部品９のバレル３内での高さ位置に応じて、均し部品９のバレル３の内側側壁３ａに対する位置を変更することができる。
【００６０】
揺動軸９ｄは、バレル３の主軸Ｃに異軸である以外は、バレル３の主軸Ｃと同軸の揺動軸９ｃと基本的な構成を同じくする。より具体的には、揺動軸９ｄは、バレル３の主軸Ｃと同軸の揺動軸９ｃと同様に、図１に示した真空シール型軸受け９ａによって気密保持された攪拌モーター９ｂの回転軸に固定されている。そして、揺動軸９ｄを中心に図６（ｂ）に示す角度θ＝（α１＋α２）の範囲内を揺動する。
【００６１】
揺動軸９ｄは、図１３に示すように、均し部品９が粉末上昇抑制部品１３側とは反対側の折り返し地点でバレル３の内側側壁３ａに最接近するように設置されることが好ましい。均し部品９が粉末上昇抑制部品１３側とは反対側の折り返し地点から離れるほど、均し部品９とバレル３の内側側壁３ａとの距離を遠くすることができる。その結果、均し部品９がバレル３の回転方向Ｒに沿って搖動運動をするときに、バレル３の内側側壁３ａの比較的高い位置では、均し部品９が粉末の山を崩さずに移動することができる。このため、粉末が、バレル３の回転方向Ｒに溜まって、バレル３の回転方向Ｒとは反対側に雪崩れやすくなり、粉末を効率的に攪拌することができる。
【００６２】
本実施形態に係る粉末コーティング装置１００は、距離変更手段として弾性部材２０（例えば、図７〜図１２に図示。）を有する形態、バレル３の主軸Ｃに異軸の揺動軸９ｄ（例えば、図１３に図示。）を有する形態、及び弾性部材２０及びバレル３の主軸Ｃに異軸の揺動軸９ｄの両方を有する形態を包含する。
【符号の説明】
【００６３】
１  スパッタリング電源
１ａ  真空シール型軸受け
１ｂ  アーム
１ｃ  ターゲット冷却水通路入口
１ｄ  ターゲット冷却水通路出口
１ｅ  アルゴンガス入口
２（２ａ，２ｂ，２ｃ）  スパッタリング装置
２Ｕ  ターゲットユニット
３  バレル
３ａ  バレルの内側側壁
３ｂ  バレルの最も低い位置
３ｃ  バレルの最も低い位置を越えた位置
３ｄ  バレル本体
３ｅ  蓋体
３ｆ  バレルの内側壁面（内側側壁面）
３ｇ  バレルの内側壁面（内側底壁面）
４  排気手段
４ａ  真空シール型軸受け
５  駆動モーター
５ａ  駆動ロール
５ｂ  従動ロール
６（６ａ，６ｂ，６ｃ）  ターゲット
７  粉末
７ａ，７ｂ  粉末の山
８  第１角度調整機構
９  均し部品
９ａ  真空シール型軸受け
９ｂ  攪拌モーター
９ｃ，９ｄ  揺動軸
１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）  固定部
１２  アーム
１３  粉末上昇抑制部品
２０  弾性部材
２１  板バネ
２１ａ，２１ｂ  板バネの板面
１００  粉末コーティング装置
ｈａ，ｈｂ，ｈｃ  ターゲット面の法線
Ｃ  主軸
Ｐ  主軸を通る垂直面
Ｒ  バレルの回転方向
Ｓ，Ｔ  主軸を通る垂直面とバレルの内側壁面とが交差する部分
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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