JP2016211051A - 成膜装置、プラズマ処理装置および成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】メタクリル樹脂等の金属薄膜との密着性が低い樹脂を使用した場合においても、樹脂表面の全域において金属薄膜を高い密着性をもって成膜することが可能な成膜装置、プラズマ処理装置および成膜方法を提供する。【解決手段】成膜装置は、本体１１と開閉部１２とから構成される成膜チャンバー１０と、電極部２１とターゲット材料２２とからなるスパッタ電極２３と、ワークＷを支持する対向電極としてのワーク載置部１３の両側に配置された一対のＣＶＤ電極２４、２５とを備える。成膜チャンバー１０を構成する本体１１は、管路５５により、開閉弁３１および流量調整弁３２を介して、不活性ガスの供給部３３と接続されている。また、成膜チャンバー１０を構成する本体１１は、管路５５により、開閉弁３４および流量調整弁３５を介して、Ｓｉ系材料の供給部３６と接続されている。【選択図】図１
Description
この発明は、樹脂製のワークに対して金属薄膜を成膜するために使用される成膜装置、プラズマ処理装置および成膜方法に関する。
例えば、自動車のヘッドランプのリフレクターや計器類等の光学部品は、従来は、ガラス等の無機材料基材が使用されてきた。しかしながら、自動車の燃費向上等を目的とした軽量化の要請から、樹脂基材への置換が進んでいる。また、従来は金属膜の成膜についてはメッキ法が多用されてきたが、近年は環境負荷低減のため、スパッタリング法等のドライプロセスへの置換が進んでいる。このため、このような部品については、射出成型された樹脂製品に対しては、鏡面仕上げや金属質感を持たせる目的から、アルミニウム等の金属をターゲットとしたスパッタリングによる成膜がなされている。
また、スパッタリングによる成膜後には、金属膜の酸化防止や表面の傷付き等の保護のため、プラズマＣＶＤによる酸化シリコン保護膜等の成膜が実行されることが多い。すなわち、スパッタリングによる成膜後のワークは、別の成膜装置に搬送され、その成膜装置のチャンバー内でＨＭＤＳＯ（ヘキサ−メチル−ジ−シロキサン）等のモノマーガスを利用したプラズマＣＶＤを行うことにより、スパッタリングによる成膜後の表面に保護膜の成膜を行っている。
スパッタリングによる成膜と複合成膜あるいは重合成膜とを同一のチャンバー内で実行する装置も提案されている。特許文献１には、スパッタリング用電極と複合成膜あるいは重合成膜用電極とを所定距離だけ離隔した位置に配置した成膜装置が開示されている。この成膜装置においては、最初に、ワークとスパッタリング電極とを対向配置するとともに、チャンバー内に不活性ガスを導入した後、スパッタリング電極に直流を印加してスパッタリングによる成膜を実行する。次に、ワークを移動させてワークと複合成膜あるいは重合成膜用電極とを対向配置するとともに、チャンバー内にＨＭＤＳＯ等のモノマーガスを導入した後、複合成膜あるいは重合成膜用電極に高周波電圧を印加して、複合成膜あるいは重合成膜を実行している。この特許文献１に記載の成膜装置においては、使用しないターゲット上にシャッターを配置する構成を有している。
また、特許文献２には、スパッタ電極と当接することによりターゲット材料を覆う当接位置と、チャンバーの底部付近の退避位置との間を昇降可能なシャッターを備え、シャッターが、エアシリンダのシリンダロッドにより下方から支持された状態で、このエアシリンダの駆動により、退避位置から当接位置に向けて上昇する構成を有し、同一チャンバー内でスパッタリングによる成膜とプラズマＣＶＤによる成膜とを実行可能な成膜装置が開示されている。
このようなスパッタリングによる成膜を実行するワークの材質として、特に、メタクリル（ＰＭＭＡ）樹脂は、安価であるばかりではなく、透明度が高いことからミラー等に多用され、また、透明度によって高級感があることから、化粧品の容器等にも使用したいという要請が高い。しかしながら、メタクリル樹脂は、金属薄膜との密着性が低く、その表面に適正な金属薄膜を形成することが困難である。
すなわち、メタクリル樹脂に対してスパッタリングにより金属の薄膜を形成した場合には、高いエネルギーを持った金属粒子がメタクリル樹脂の表面に入射することにより、メタクリル樹脂の分子鎖が切断されてメタクリル樹脂の表面が脆化する。そして、メタクリル樹脂の表面がこの脆化部分から剥離するという現象が発生する。
このような脆化部分の発生は、スパッタリング時において、スパッタ電極におけるターゲット材料の表面積に対して１平方センチ当たり２５ワット以上の投入電力を印加した場合のように、スパッタ電極に印加する導入電力を大きくした場合に、特に顕著となることが、本発明者により見出された。
このため、ウエットプロセス等によりメタクリル樹脂の表面にバインダー層を形成して密着性の向上を図ることも考えられるが、プロセスが複雑化するばかりではなく、廃液等が発生して自然環境に悪影響を与えるという問題が生ずる。
これに対して、本発明者等は、樹脂製のワークに対して金属薄膜を成膜する成膜方法であって、樹脂製のワークに対してＳｉの存在下でプラズマ処理を実行するプラズマ処理工程と、ワークに対して金属製のターゲット材料によりスパッタリング処理を実行するスパッタリング工程とを含む成膜方法を提案している（特願２０１４−０１５１５０）。このような成膜方法によれば、メタクリル系樹脂等の金属薄膜との密着性が低い樹脂を使用した場合においても、樹脂と金属薄膜とを強固に密着して積層させることが可能となる。
この成膜方法は、メタクリル系統の樹脂と金属薄膜とを強固に密着し得る優れたものではあるが、ワークの裏面や立体形状のワークに対しては、金属薄膜の密着性向上効果が軽減される場合がある。
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、メタクリル樹脂等の金属薄膜との密着性が低い樹脂を使用した場合においても、樹脂表面の全域において金属薄膜を高い密着性をもって成膜することが可能な成膜装置、プラズマ処理装置および成膜方法を提供することを目的とする。
第１の発明は、樹脂製のワークに対して金属薄膜を成膜する成膜装置であって、前記ワークを収納するチャンバーと、前記チャンバー内に放電用ガスを供給するための放電用ガス供給部と、前記チャンバー内にＳｉ系材料を供給するＳｉ系材料供給部と、ターゲット材料を備え、前記チャンバー内に配設されたスパッタ電極と、前記スパッタ電極に直流電圧を供給する直流電源と、前記チャンバー内に配置され、前記ワークを支持する対向電極と、前記対向電極の両側に配置された一対の、あるいは、前記対向電極を囲む形状を有する、励起電極と、前記一対の励起電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、を備え、前記励起電極に対して高周波電圧を印加することによりＳｉの存在下でプラズマ処理を実行した後、前記スパッタ電極に直流電圧を印加してスパッタリング成膜を実行するように構成したことを特徴とする。
第２の発明は、ＰＶＤ法により金属薄膜を成膜する前の樹脂製のワークに対してプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置であって、前記ワークを収納するチャンバーと、
前記チャンバー内に放電用ガスを供給するための放電ガス供給部と、前記チャンバー内にＳｉ系材料を供給するＳｉ系材料供給部と、前記チャンバー内に配置され、前記ワークを支持する対向電極と、前記対向電極の両側に配置された一対の、あるいは、前記対向電極を囲む形状を有する、励起電極と、前記一対の励起電極に高周波電圧を印加する高周波電源とを備え、前記励起電極に対して高周波電圧を印加することによりＳｉの存在下でプラズマ処理を実行するように構成したことを特徴とする。
前記チャンバー内に放電用ガスを供給するための放電ガス供給部と、前記チャンバー内にＳｉ系材料を供給するＳｉ系材料供給部と、前記チャンバー内に配置され、前記ワークを支持する対向電極と、前記対向電極の両側に配置された一対の、あるいは、前記対向電極を囲む形状を有する、励起電極と、前記一対の励起電極に高周波電圧を印加する高周波電源とを備え、前記励起電極に対して高周波電圧を印加することによりＳｉの存在下でプラズマ処理を実行するように構成したことを特徴とする。
第３の発明は、樹脂製のワークに対して金属薄膜を成膜する成膜方法であって、前記ワークを対向電極により支持された状態で前記チャンバー内に配置するワーク搬入工程と、前記チャンバー内にＳｉ含有ガスおよび放電用ガスを供給するガス供給工程と、励起電極を、前記チャンバー内において、前記対向電極の両側、または、前記対向電極を囲むように配置した状態において、当該励起電極に対して高周波電圧を印加することにより、Ｓｉの存在下でプラズマ処理を実行するプラズマ処理工程と、ターゲット材料を備えたスパッタ電極を前記チャンバー内に配置した状態において、当該スパッタ電極に直流電圧を印加してスパッタリング成膜を実行するスパッタリング成膜工程と、を備えたことを特徴とする。
第４の発明は、前記スパッタリング成膜工程の後に、前記チャンバー内に原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記励起電極に対して高周波電圧を印加することにより原料ガスを含む膜を成膜する成膜工程と、を含む。
第１の発明から第３の発明によれば、メタクリル系樹脂等の金属薄膜との密着性が低い樹脂を使用した場合においても、樹脂と金属薄膜とを強固に密着して積層させることが可能となる。
特に、第１の発明によれば、プラズマ処理とスパッタリング成膜とを同一のチャンバー内で連続して行うことができる。これにより、チャンバー内の真空状態を保ったまま連続処理を実行することができ、樹脂と金属薄膜との密着性をさらに向上し得るとともに、作業効率を向上させることが可能となる。
第４の発明によれば、スパッタリングによる金属薄膜の成膜とプラズマＣＶＤによる保護膜の成膜とを、同一チャンバー内で短時間に連続して実行することが可能となる。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る成膜装置の概要図である。
この実施形態に係る成膜装置は、樹脂製のワークＷに対してスパッタリングによる成膜とプラズマＣＶＤによる成膜とを実行するものである。なお、ワークＷの材質としては、メタクリル樹脂が使用される。メタクリル樹脂は、一般にアクリル樹脂と呼称される樹脂の正式名称であり、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）やアクリルガラスと呼称されることもある。メタクリル樹脂は、安価であるばかりではなく、透明度が高いという特性を有する半面、金属薄膜との密着性が低いという特性を有する。
なお、メタクリル樹脂の代わりに、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂を使用することができる。
この成膜装置は、本体１１と開閉部１２とから構成される成膜チャンバー１０を備える。開閉部１２は、射出成型された樹脂製のワークＷを搬入する搬入搬出位置と、本体１１との間でパッキング１４を介して密閉された成膜チャンバー１０を構成する閉鎖位置との間を移動可能となっている。開閉部１２が搬入搬出位置に移動した状態においては、成膜チャンバー１０の側面に、ワークＷを成膜チャンバー１０に対して搬入および搬出する開口部が形成されることになる。また、開閉部１２に形成された通過孔を通過するようにして、ワークＷを載置するためのワーク載置部１３が配設されている。
このワーク載置部１３は、この発明に係る対向電極として機能するものであり、ワークＷを載置した状態で開閉部１２に対して相対的に移動可能となっている。このワーク載置部１３は、接地部１８によりアースされている。このワーク載置部１３は、多数の細孔が形成された、所謂、パンチングプレートから構成される。このワーク載置部１３には、図１に示すように、ワークＷの形状に応じてワークＷの下面を開放し、あるいは、ワークＷを挿入するための孔部が形成されている。
また、この成膜装置は、電極部２１とターゲット材料２２とからなるスパッタ電極２３を備える。このスパッタ電極２３は、図示を省略した絶縁部材を介して、成膜チャンバー１０における本体１１に装着されている。なお、成膜チャンバー１０を構成する本体１１は、接地部１９によりアースされている。このスパッタ電極２３は、接地部１７によりアースされた直流電源４１に接続されている。
なお、この直流電源４１としては、ターゲット材料２２の表面積に対して、１平方センチ当たり２５ワット以上の投入電力となるように、スパッタ電極２３に直流電圧を印加し得るものが使用される。すなわち、この直流電源４１は、スパッタ電極２３への投入電力として、ターゲット材料２２の表面積に対して、１平方センチ当たり２５ワット以上を投入する。ターゲット材料２２には、アルミニウム（Ａｌ、以下「Ａｌ」という）が使用される。なお、Ａｌのかわりにアルミニウム合金を使用してもよい。また、ターゲット材料２２として、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ＳＵＳ（ステンレス鋼材）を使用することができる。
さらに、この成膜装置は、この発明に係る励起電極として機能する一対のＣＶＤ電極２４、２５を備える。これらのＣＶＤ電極２４、２５は、ワークＷを支持する対向電極としてのワーク載置部１３の両側に配置されることになる。これらのＣＶＤ電極２４、２５は、スパッタ電極２３と同様、図示を省略した絶縁部材を介して、成膜チャンバー１０における本体１１に装着されている。また、このＣＶＤ電極２４、２５は、接地部１６を介してアースされた一対の高周波電源４５と接続されている。
なお、上述した高周波電源４５としては、例えば、数十ＭＨｚ（メガヘルツ）程度の高周波を発生させるものを使用することができる。ここで、この明細書で述べる高周波とは、２０ｋＨｚ（キロヘルツ）以上の周波数を意味する。
成膜チャンバー１０を構成する本体１１は、管路５５により、開閉弁３１および流量調整弁３２を介して、不活性ガスの供給部３３と接続されている。また、成膜チャンバー１０を構成する本体１１は、管路５５により、開閉弁３４および流量調整弁３５を介して、Ｓｉ系材料の供給部３６と接続されている。この管路５５は、分岐しており、ＣＶＤ電極２４付近に配設された気体噴出口５６と、ＣＶＤ電極２５付近に配設された気体噴出口５７とを備える。
ここで、不活性ガスは、後述するプラズマ処理時には放電用ガスとして機能するものであり、ＣＶＤ成膜処理時にはキャリアガスとして機能するものである。この不活性ガスとしては、例えば、アルゴンが使用される。なお、放電用ガスという機能に着目した場合には、アルゴンにかえて、ヘリウム、水素、酸素、窒素のいずれか、または、それらの混合ガスを使用することができる。
また、Ｓｉ系材料は、後述するプラズマ処理時には、後述する混在領域を形成するために機能するものであり、ＣＶＤ成膜処理時には成膜材料として機能するものである。このＳｉ系材料としては、ＨＭＤＳＯ（ヘキサメチルジシロキサン）が使用される。但し、Ｓｉを含む気体であれば、ＨＭＤＳＯにかえて、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルシラザン）、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、ＴＭＯＳ（テトラメトキシシラン）等を使用してもよい。
さらに、成膜チャンバー１０を構成する本体１１は、開閉弁３９を介して、ターボ分子ポンプ３７と接続されており、このターボ分子ポンプ３７は、開閉弁４８を介して補助ポンプ３８と接続されている。さらに、この補助ポンプ３８は、開閉弁４９を介して成膜チャンバー１０を構成する本体１１とも接続されている。なお、ターボ分子ポンプ３７としては、その最大排気速度が、１秒当たり３００リットル以上のものが使用される。
また、この成膜装置は、図１において仮想線で示すように、スパッタ電極２３と近接することによりターゲット材料２２を覆う当接位置と、図１において実線で示すように、成膜チャンバー１０の底部付近において支持部５２により支持される退避位置との間を、エアシリンダ５３の駆動で昇降可能なシャッター５１を備える。このシャッター５１は、金属等の伝導体で、かつ、非磁性体である材料から構成されている。
図２は、この発明に係る成膜装置の制御系を示すブロック図である。
この成膜装置は、論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等を備え、装置全体を制御する制御部７０を備える。この制御部７０は、図１に示すワーク載置部１３を移動させる搬送機構を駆動制御する搬送機構駆動部７１と、開閉弁３１、３４、３９、４８、４９等を開閉制御する開閉弁駆動部７２と、開閉部１２を開閉制御する開閉部駆動部７３と、スパッタ電極２３およびＣＶＤ電極２４、２５を駆動制御する電極駆動部７４とも接続されている。
次に、以上のような構成を有する成膜装置による成膜動作について説明する。図３は、成膜動作を示すフローチャートである。また、図４は、ワークＷに対する成膜状態を説明する模式図である。
この成膜装置により成膜動作を実行するときには、射出成型されたワークＷを、射出成形機より搬送し、成膜チャンバー１０内に搬送する（ステップＳ１）。このときには、開閉部１２を搬入搬出位置に移動させた上で、図１において仮想線で示すように、ワーク載置部１３に載置されたワークＷを、成膜チャンバー１０内のＣＶＤ電極２４、２５と対向する位置に配置する。このときには、図１において仮想線で示すように、シャッター５１を、スパッタ電極２３と近接してターゲット材料２２を覆う当接位置に配置する。この状態においては、エアシリンダ５３のシリンダロッド５４は、エアシリンダ５３の本体内に収納された縮収状態となっている。
次に、開閉部１２を閉鎖位置に配置し、成膜チャンバー１０内を０．１パスカルから１パスカル程度の低真空まで減圧する（ステップＳ２）。ターボ分子ポンプ３７による減圧前に、ロータリーポンプ等の補助ポンプ３８を使用して、１００パスカル程度まで高速で減圧を行う。その後、その最大排気速度が１秒当たり３００リットル以上のターボ分子ポンプ３７を使用していることから、成膜チャンバー１０内を２０秒程度の時間で、０．１パスカルから１パスカル程度の低真空まで減圧することができる。
次に、開閉弁３１を開放することにより、不活性ガスの供給部３３から成膜チャンバー１０内に不活性ガスとしてのアルゴンを供給し、成膜チャンバー１０内の真空度が０．５〜３パスカルとなるように、成膜チャンバー１０内をアルゴンで充満させる（ステップＳ３）。そして、開閉弁３４を開放することにより、Ｓｉ系材料の供給部３６から成膜チャンバー１０内にＨＭＤＳＯを供給する（ステップＳ４）。このときのＨＭＤＳの供給量は、極わずかでよい。
この状態において、プラズマ処理を実行する（ステップＳ５）。このときには、ＣＶＤ電極２４、２５に対して高周波電源４５から４００Ｗ程度の高周波電圧を付与する。また、このときには、Ｓｉ系材料の供給部３６からＨＭＤＳＯを５ｓｃｃｍ程度の流量で供給するとともに、不活性ガスの供給部３３からアルゴンを１００ｓｃｃｍ程度の流量で供給する。このプラズマ処理は、数十秒程度で完了する。この状態においては、図４（ａ）に示すように、メタクリル樹脂製のワークＷの表面に、ＨＭＤＳＯ等から生じたＳｉ、Ｏ、Ｃから成る化合物層１００が形成される。
このプラズマ処理工程においては、ＣＶＤ電極２４、２５がワークＷを支持する対向電極としてのワーク載置部１３の両側に配置されていることから、成膜チャンバー１０内において均一なプラズマおよびガス流分布を得ることができる。このために、均一なプラズマ処理効果が得られ、メタクリル樹脂製のワークＷの表面全域に対して、ＨＭＤＳＯ等から生じたＳｉ、Ｏ、Ｃから成る化合物層１００を均一に形成することが可能となる。
次に、スパッタリング成膜を実行する（ステップＳ６）。このときには、図１において実線で示すように、ワーク載置部１３に載置されたワークＷを、成膜チャンバー１０内のスパッタ電極２３と対向する位置に配置する。また、図１において実線で示すように、シャッター５１は、成膜チャンバー１０の底部付近の退避位置に配置される。スパッタリング成膜を行う場合には、スパッタ電極２３に対して直流電源４１から直流電圧を付与する。これにより、スパッタリング現象でターゲット材料２２であるＡｌの薄膜がワークＷの表面に形成される。
このときには、最初に、ＨＭＤＳＯ等から生じたＳｉ、Ｏ、Ｃから成る化合物層１００に対してスパッタリング現象でＡｌが衝突することにより、図４（ｂ）に示すように、化合物層１００は、ＡｌとＳｉ、Ｏ、Ｃとが共有結合し、あるいは、ＡｌとＳｉ、Ｏ、Ｃとが拡散混合層を形成することにより、ＡｌとＳｉ、Ｏ、Ｃとが混在する混在領域１０１となる。このときの、混在領域１０１の厚みは、数原子層に相当する数オングストロームから数ナノメートル程度となる。
そして、スパッタリング成膜を継続することにより、図４（ｃ）に示すように、混在領域１０１上に、Ａｌの薄膜１０２が形成される。このＡｌの薄膜１０２の厚みは、１５０ナノメートル程度である。
なお、このスパッタリング成膜工程においては、スパッタ電極２３におけるターゲット材料２２の表面積に対して、１平方センチ当たり２５ワット以上の投入電力となるように、直流電源４１からスパッタ電極２３に直流電圧が印加される。これにより、成膜チャンバー１０内が低真空である場合であっても、樹脂製のワークＷの表面にＡｌの薄膜１０２が好適に成膜される。
以上の工程によりスパッタリングによる成膜が完了すれば、引き続き、Ｓｉ酸化物のプラズマＣＶＤによる成膜を実行する。プラズマＣＶＤ成膜を実行する場合には、図１において仮想線で示すように、ワーク載置部１３に載置されたワークＷを、成膜チャンバー１０内のＣＶＤ電極２４、２５と対向する位置に配置する。また、図１において仮想線で示すように、シャッター５１を、スパッタ電極２３と近接してターゲット材料２２を覆う当接位置に配置する。
この状態において、開閉弁３４を開放することにより、Ｓｉ系材料の供給部３６から成膜チャンバー１０内にＳｉ系材料であるＨＭＤＳＯを原料ガスとして供給し、成膜チャンバー１０内の真空度を０．１〜１０パスカルとする（ステップＳ７）。そして、ＣＶＤ電極２４、２５に対して高周波電源４５から高周波電圧を付与することにより、プラズマＣＶＤによる成膜を実行する（ステップＳ８）。これにより、図４（ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤ反応でＳｉ系材料による保護膜１０３がワークＷの表面（Ａｌの薄膜１０２の表面）に堆積する。
プラズマＣＶＤによる成膜が完了すれば、成膜チャンバー１０内をベントする。そして、開閉部１２を搬入搬出位置に配置した上でワーク載置部１３を移動させ、ワーク載置部１３上に載置された成膜完了後のワークＷを成膜チャンバー１０内から搬出する（ステップＳ９）。
そして、全てのワークＷに対する処理が終了しているか否かを判断する（ステップＳ１０）。全てのワークＷに対する処理が終了した場合には、装置を停止させる。一方、未処理のワークＷが存在する場合には、ステップＳ１に戻る。
なお、このような処理を継続して実行する場合においては、成膜チャンバー１０内に、プラズマＣＶＤによる成膜時に使用されたＳｉが残存している。このため、このＳｉの残存量によっては、Ｓｉを追加供給しない場合においても、プラズマ処理工程（ステップＳ５）においてＳｉ、Ｏ、Ｃから成る化合物層１００を形成することができる場合がある。このため、ステップＳ４におけるＨＭＤＳＯの供給工程を省略することも可能となる。
以上のように、この発明に係る成膜方法を適用して成膜を行った場合には、メタクリル樹脂製のワークＷとＡｌの薄膜１０２との間に、ＡｌとＳｉ、Ｏ、Ｃとが混在する混在領域１０１が存在する。この混在領域１０１においては、ＡｌとＳｉ、Ｏ、Ｃとが共有結合し、あるいは、ＡｌとＳｉ、Ｏ、Ｃとが拡散混合層を形成している。このため、この混在領域１０１の作用により、メタクリル樹脂製のワークＷの表面の分子鎖の切断による脆化を防止することができ、メタクリル樹脂製のワークＷとＡｌの薄膜１０２とを強固に密着した状態で積層させることが可能となる。
なお、上述した実施形態において、プラズマ処理工程（ステップＳ５）の前、あるいは、プラズマ処理工程（ステップＳ５）とスパッタリング成膜工程（ステップＳ６）との間に、Ｓｉ化合物のプラズマＣＶＤ成膜工程を実行してもよい。また、図３に示すステップＳ３からステップＳ５において、アルゴンのかわりに酸素を供給してもよい。アルゴンの代わりに酸素を使用した場合においては、Ａｌ薄膜の反射率を向上させることが可能となる。
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図５は、この発明の第２実施形態に係る成膜装置の概要図である。なお、上述した第１実施形態と同様の部材については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第２実施形態に係る成膜装置においては、上述した第１実施形態に係る成膜装置におけるワークＷを支持する対向電極としてのワーク載置部１３の両側に配置された一対のＣＶＤ電極２４、２５の代わりに、ワークＷを支持する対向電極としてのワーク載置部１３を囲む形状を有する単一の励起電極として機能するＣＶＤ電極２６を備える。このＣＶＤ電極２６は、ホロー型(円筒型もしくは角筒型)の形状を有し、成膜チャンバー１０の開閉部１２側（図５における右側）に開口部を有する。また、この第２実施形態においては、管路５５は、単一の気体噴出口５８を備えている。
この第２実施形態に係る成膜装置においても、ＣＶＤ電極２６がワークＷを支持する対向電極としてのワーク載置部１３を囲む形状を有することから、成膜チャンバー１０内において均一なプラズマおよびガス流分布を得ることができる。このために、均一なプラズマ処理効果が得られ、メタクリル樹脂製のワークＷの表面全域に対して、ＨＭＤＳＯ等から生じたＳｉ、Ｏ、Ｃから成る化合物層１００を均一に形成することが可能となる。
次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図６は、この発明の第３実施形態に係る成膜装置の部分概要図である。この図においては、成膜装置のうち、スパッタ電極２３付近の図示を省略している。なお、上述した第１実施形態または第２実施形態と同様の部材については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第３実施形態に係る成膜装置においては、ワークＷを支持する対向電極としてのワーク載置部１３を上側から囲む形状を有する単一の励起電極として機能するＣＶＤ電極２７を備える。このＣＶＤ電極２７は、成膜チャンバー１０の下側に開口部を有する。
この第３実施形態に係る成膜装置においても、ＣＶＤ電極２７がワークＷを支持する対向電極としてのワーク載置部１３を囲む形状を有することから、成膜チャンバー１０内において均一なプラズマおよびガス流分布を得ることができる。このために、均一なプラズマ処理効果が得られ、メタクリル樹脂製のワークＷの表面全域に対して、ＨＭＤＳＯ等から生じたＳｉ、Ｏ、Ｃから成る化合物層１００を均一に形成することが可能となる。
なお、この第３実施形態に係る成膜装置においては、ワークＷをＣＶＤ電極２７内の空間内に搬入し、あるいは、搬出するめには、ＣＶＤ電極２７の一部、あるいは、成膜チャンバー１０の一部を開閉可能な構成とするなど、ワークＷの搬送機構を特別な構成とする必要がある。
上述した実施形態においては、いずれも、スパッタリングによる成膜とプラズマＣＶＤによる成膜とを、同一の成膜チャンバー１０内で連続して実行するこの発明に係る成膜装置について説明した。しかしながら、スパッタリング成膜機構を省略し、スパッタリング成膜により金属薄膜を成膜する前の樹脂製のワークに対してプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置としてもよい。また、金属薄膜の成膜には、例えば蒸着等の、スパッタリング以外のＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：物理蒸着）法を利用して金属薄膜を成膜するようにしてもよい。
１０ 成膜チャンバー
１１ 本体
１２ 開閉部
１３ ワーク載置部
１６ 接地部
１７ 接地部
１８ 接地部
１９ 接地部
２１ 電極部
２２ ターゲット材料
２３ スパッタ電極
２４ ＣＶＤ電極
２５ ＣＶＤ電極
２６ ＣＶＤ電極
２７ ＣＶＤ電極
３１ 開閉弁
３２ 流量調整弁
３３ 不活性ガスの供給部
３４ 開閉弁
３５ 流量調整弁
３６ Ｓｉ系材料の供給部
３７ ターボ分子ポンプ
３８ 補助ポンプ
３９ 開閉弁
４１ 直流電源
４５ 高周波電源
４８ 開閉弁
４９ 開閉弁
５１ シャッター
７０ 制御部
７１ 搬送機構駆動部
７２ 開閉弁駆動部
７３ 開閉部駆動部
７４ 電極駆動部
１００ 化合物層
１０１ 混在領域
１０２ Ａｌの薄膜
１０３ 保護膜
Ｗ ワーク
１１ 本体
１２ 開閉部
１３ ワーク載置部
１６ 接地部
１７ 接地部
１８ 接地部
１９ 接地部
２１ 電極部
２２ ターゲット材料
２３ スパッタ電極
２４ ＣＶＤ電極
２５ ＣＶＤ電極
２６ ＣＶＤ電極
２７ ＣＶＤ電極
３１ 開閉弁
３２ 流量調整弁
３３ 不活性ガスの供給部
３４ 開閉弁
３５ 流量調整弁
３６ Ｓｉ系材料の供給部
３７ ターボ分子ポンプ
３８ 補助ポンプ
３９ 開閉弁
４１ 直流電源
４５ 高周波電源
４８ 開閉弁
４９ 開閉弁
５１ シャッター
７０ 制御部
７１ 搬送機構駆動部
７２ 開閉弁駆動部
７３ 開閉部駆動部
７４ 電極駆動部
１００ 化合物層
１０１ 混在領域
１０２ Ａｌの薄膜
１０３ 保護膜
Ｗ ワーク
Claims (4)
- 樹脂製のワークに対して金属薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記ワークを収納するチャンバーと、
前記チャンバー内に放電用ガスを供給するための放電用ガス供給部と、
前記チャンバー内にＳｉ系材料を供給するＳｉ系材料供給部と、
ターゲット材料を備え、前記チャンバー内に配設されたスパッタ電極と、
前記スパッタ電極に直流電圧を供給する直流電源と、
前記チャンバー内に配置され、前記ワークを支持する対向電極と、
前記対向電極の両側に配置された一対の、あるいは、前記対向電極を囲む形状を有する、励起電極と、
前記一対の励起電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、
を備え、
前記励起電極に対して高周波電圧を印加することによりＳｉの存在下でプラズマ処理を実行した後、前記スパッタ電極に直流電圧を印加してスパッタリング成膜を実行するように構成したことを特徴とする成膜装置。 - ＰＶＤ法により金属薄膜を成膜する前の樹脂製のワークに対してプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置であって、
前記ワークを収納するチャンバーと、
前記チャンバー内に放電用ガスを供給するための放電ガス供給部と、
前記チャンバー内にＳｉ系材料を供給するＳｉ系材料供給部と、
前記チャンバー内に配置され、前記ワークを支持する対向電極と、
前記対向電極の両側に配置された一対の、あるいは、前記対向電極を囲む形状を有する、励起電極と、
前記一対の励起電極に高周波電圧を印加する高周波電源とを備え、
前記励起電極に対して高周波電圧を印加することによりＳｉの存在下でプラズマ処理を実行するように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 樹脂製のワークに対して金属薄膜を成膜する成膜方法であって、
前記ワークを対向電極により支持された状態で前記チャンバー内に配置するワーク搬入工程と、
前記チャンバー内にＳｉ含有ガスおよび放電用ガスを供給するガス供給工程と、
励起電極を、前記チャンバー内において、前記対向電極の両側、または、前記対向電極を囲むように配置した状態において、当該励起電極に対して高周波電圧を印加することにより、Ｓｉの存在下でプラズマ処理を実行するプラズマ処理工程と、
ターゲット材料を備えたスパッタ電極を前記チャンバー内に配置した状態において、当該スパッタ電極に直流電圧を印加してスパッタリング成膜を実行するスパッタリング成膜工程と、
を備えたことを特徴とする成膜方法。 - 請求項３に記載の成膜方法において、
前記スパッタリング成膜工程の後に、
前記チャンバー内に原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、
前記励起電極に対して高周波電圧を印加することにより原料ガスを含む膜を成膜する成膜工程と、
を含む成膜方法。
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