JP3773320B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空槽内でワーク表面に金属膜及び保護膜を効率的に成膜する成膜装置及び成膜方法に関する技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の成膜装置の一例として、例えば特開平３―２０２４６７号公報に示されるように、真空槽内に高周波スパッタ用の高周波電力が印加される電極及び基板を配設するとともに、真空槽内にプラズマＣＶＤ用の高周波プラズマを発生させるコイルと、マイクロ波プラズマを発生させるための導波管とを設け、１つの真空槽内で基板に対し高周波スパッタリングとプラズマＣＶＤとを行い得るようにしたものが提案されている。
【０００３】
ところで、例えば車両用ヘッドランプや照明器具の反射鏡等の光学的リフレクタの製造工程においては、そのリフレクタ表面に反射膜としてのアルミニウム等の金属膜を成膜した後、その金属膜上にプラズマ重合等によって保護膜を形成することが一般に行われている。
【０００４】
このようなリフレクタ（ワーク）の表面に金属膜及び保護膜を成膜する場合、金属膜用の成膜装置でリフレクタ表面に金属膜を付けた後、そのリフレクタを保護膜用成膜装置に移し代えて保護膜を成膜する方法、或いは１つの蒸着装置中で、金属材料の蒸着によってリフレクタに金属膜表面を成膜した後、プラズマ重合によって保護膜を成膜する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の方法では、成膜装置が大掛かりな規模となり、成膜材料の供給系等のメンテナンスも面倒であり、さらには一度に多量のワークを処理する場合、前後の工程との接続のためにバッファ装置が必要となる。
【０００６】
また、上記提案例の考え方を利用し、１つの真空槽内でリフレクタ表面にスパッタリングにより金属膜を成膜した後、その金属膜上に電極からの放電によるプラズマ重合により保護膜を成膜するようにしてもよいが、その場合、真空槽内にスパッタリング用及び放電用の各電極が必要となり、成膜装置の規模を小さくすることに限度がある。
【０００７】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的は、上記光学的リフレクタの如きワーク（基板）に対しスパッタリングと放電によるプラズマＣＶＤとによりそれぞれ成膜を行う場合に、電極構成を簡単にして成膜装置の規模を小さくしながら、成膜を効率よく行い得るようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、ワークに対しスパッタリングによる成膜とプラズマＣＶＤによる成膜とをそれぞれ１つの共通の真空槽内で行うに当たり、スパッタリング用のターゲットとなる電極をプラズマＣＶＤ用の放電電極として共用するようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、真空槽内でワーク表面に金属膜及び保護膜を成膜するようにした成膜装置として、真空槽内に配設され、少なくとも一部が、上記金属膜材料からなるターゲット部とされた電極と、この電極に直流電圧を印加する直流電源と、真空槽内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、上記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、真空槽内に上記保護膜材料となる反応ガスを供給する反応ガス供給手段とを備えている。
【００１０】
そして、上記不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、直流電源により直流電圧を電極に印加することにより、該電極のターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜を成膜する一方、上記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給及び直流電源による直流電圧の印加を停止し、かつ上記反応ガス供給手段により真空槽内に反応ガスを供給した状態で、高周波電源により上記電極に高周波電力を印加することにより、電極から放電を発生させ、上記反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するように構成する。
【００１１】
一方、請求項２の発明では、真空槽内でワーク表面に金属膜を成膜した後、その金属膜上に保護膜を成膜するようにした成膜装置として、上記請求項１の発明と同様に、電極、直流電源、不活性ガス供給手段、高周波電源及びる反応ガス供給手段を備えたものとし、上記不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、直流電源により直流電圧を電極に印加することにより、該電極のターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜し、その後、上記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給及び直流電源による直流電圧の印加を停止し、かつ上記反応ガス供給手段により真空槽内に反応ガスを供給した状態で、高周波電源により上記電極に高周波電力を印加することにより、電極から放電を発生させ、上記反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するように構成する。
【００１２】
これら請求項１又は２の発明では、上記の構成により、ワーク表面に金属膜を成膜する際、不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスが供給されて、その状態で直流電源により直流電圧が電極に印加され、その電極のターゲット部のスパッタリングによりワーク表面に金属膜がスパッタ成膜される。これに対し、ワーク表面に保護膜を成膜する際、不活性ガスの供給及び直流電圧の印加が停止されるとともに、反応ガス供給手段により真空槽内に反応ガスが供給され、その状態で高周波電源により同じ電極に高周波電力が印加されて電極から放電が発生し、反応ガスのプラズマ反応によりワーク表面上に保護膜が成膜される。従って、１つの真空槽内でワーク表面にスパッタリングによる金属膜とプラズマＣＶＤによる保護膜とがそれぞれ成膜されるので、成膜装置の規模を小さくすることができるとともに、成膜効率を高めることができる。しかも、スパッタリング用のターゲットとなる電極がプラズマＣＶＤ用の放電電極として共用されるので、電極の構成を簡素化することができる。
【００１３】
請求項３の発明では、少なくとも真空槽及びその内部の電極をそれぞれ複数設け、各真空槽内でのワークに対する金属膜及び保護膜の成膜を、他の真空槽内での成膜と時間的にずらして交互に行うように構成する。こうすれば、各真空槽内でワークの金属膜及び保護膜の成膜が他の真空槽と重ならないので、各真空槽の稼働率を向上できるとともに、連続してワークが流れる生産工程であってもバッファ装置を要することなく生産ラインを組むことができる。
【００１４】
請求項４の発明では、ワーク表面に金属膜をスパッタ成膜する前に、ワークを表面が電極に対し反対側に向くように反転させかつ不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、高周波電源により電極に高周波電力を印加することにより、電極から放電を発生させて電極のターゲット部をスパッタリングするように構成する。このことで、ワーク表面にスパッタ成膜により金属膜を成膜する際のターゲットとなる電極ターゲット部がスパッタリングされ、そのターゲット部表面上の酸化物等の絶縁層や、前回のワークに対するプラズマＣＶＤによる成膜工程での保護膜材料成分等を除去することができる。しかも、このときには、ワークは電極に対し反転されているので、上記電極から除去される不純物がワーク表面に付着して金属膜の品質不良を招くことはない。
【００１５】
請求項５の発明では、電極は、通電により磁界を発生させる電磁石を有するマグネトロン電極とする。こうすると、マグネトロン電極をターゲットとしてスパッタ成膜するマグネトロンスパッタリングを行うに当たり、上記請求項１又は２の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１６】
請求項６の発明では、上記反応ガス供給手段は、反応ガスとしてモノマーを供給するように構成する。そして、この反応ガス供給手段により真空槽内にモノマーを供給した状態で、高周波電源により電極に高周波電力を印加することにより、電極から高周波グロー放電を発生させ、上記モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜するように構成する。
【００１７】
この構成によると、真空槽内で電極からの高周波グロー放電によりモノマーをプラズマ状態としてワーク表面上にプラズマ重合成膜させるに当たり、上記請求項１又は２の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１８】
請求項７の発明では、上記請求項６の成膜装置において、ワークは光学的リフレクタとし、金属膜はアルミニウムからなし、保護膜はヘキサメチルジシロキサン（シリコン）からなす。このことで、光学的リフレクタの表面に、反射膜としてアルミニウム膜とヘキサメチルジシロキサンからなる保護膜とを成膜する場合に、請求項１又は２の発明と同様の効果が得られる。
【００１９】
請求項８の発明は、真空槽内でワーク表面に金属膜を成膜した後、その金属膜上に保護膜を成膜する成膜方法の発明である。
【００２０】
この発明方法では、真空槽内に、少なくとも一部が上記金属膜材料からなるターゲット部とされた電極を配置し、真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、上記電極に直流電圧を印加することにより、電極のターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜する。
【００２１】
次いで、上記不活性ガスの供給及び電極への直流電圧の印加を停止し、かつ真空槽内に上記保護膜材料からなるモノマーを供給した状態で、上記同じ電極に高周波電力を印加することにより、電極から高周波グロー放電を発生させ、上記モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜する。この発明でも、上記請求項５又は６の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る成膜装置Ａを示し、この成膜装置Ａは、光学的リフレクタである車両用ヘッドランプの反射鏡となるワークＷ（基板）の成膜対象面たる内側表面にアルミニウム膜（金属膜）を成膜した後、そのアルミニウム膜上に保護膜を成膜する用途に用いられる。この保護膜は例えばシリコンオイルの一種であるヘキサメチルジシロキサン（化学式（ＣＨ3 ）3 ・ＳｉＯ・Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ）からなる。
【００２３】
図１において、１は内部に真空チャンバ２を有する真空槽で、この真空槽１の側壁にはゲート３によって開閉される開口２ａがあけられており、複数のワークＷ，Ｗ，…を取付固定したワーク支持ホルダ（図示せず）を真空チャンバ２内に対し開口２ａを経由して出し入れする。尚、各ワークＷはその内側表面（成膜対象面）を上向きにした状態でホルダに固定されて真空チャンバ２内に出し入れされる。また、図示しないが、真空槽１内にはホルダに取付支持されている各ワークＷをホルダ毎反転させる反転機構が設けられている。
【００２４】
上記真空槽１には、真空チャンバ２の空気を排出して該チャンバ２を真空状態にする真空排気装置５が接続されている。この真空排気装置５は真空チャンバ２に連通する第１排気通路６を備え、この第１排気通路６の下流端は真空ポンプとしての油回転ポンプ７に接続されている。第１排気通路６の途中には粗引き弁８と、その下流側に真空ポンプとしてのメカニカルブースタポンプ９とが配設されており、粗引き弁８を開けた状態でメカニカルブースタポンプ９及び油回転ポンプ７により真空チャンバ２の真空粗引きを行う。また、上記粗引き弁８及びメカニカルブースタポンプ９の間の第１排気通路６と真空チャンバ２とは第２排気通路１０により接続され、この第２排気通路１０の途中には主弁１１と、その下流側に高真空ポンプ１２と、その下流側の本引き弁１３とが配設されており、粗引き弁８を閉じて主弁１１及び本引き弁１３を開けた状態で、高真空ポンプ１２、メカニカルブースタポンプ９及び油回転ポンプ７により真空チャンバ２を高真空まで真空引きを行うようにしている。
【００２５】
尚、真空チャンバ２に後述のアルゴンガスやモノマーガスが導入されて成膜が行われる際、第２排気通路１０での排気量を調整することで、真空チャンバ２の圧力を成膜に適正な圧力に保つようにしている。
【００２６】
真空槽１には、真空チャンバ２に大気を導入してチャンバ２を真空状態から大気圧に戻す大気導入通路１５が接続されている。この大気導入通路１５の途中には大気導入弁１６が配設されており、この大気導入弁１６の開弁により、真空状態にある真空チャンバ２を大気に開放して真空チャンバ２に大気を導入するようにしている。
【００２７】
さらに、真空槽１には、真空状態の真空チャンバ２に不活性ガスとしてのアルゴンガス（Ａｒガス）を供給する不活性ガス供給装置２０と、同様に上記ワークＷの内側表面に成膜される保護膜の材料となる反応ガスとしてのモノマーガスを供給する反応ガス供給装置２５とが接続されている。上記不活性ガス供給装置２０は真空チャンバ２に連通するアルゴン供給通路２１を備え、このアルゴン供給通路２１の上流端はアルゴンガスボンベ２２に接続されている。また、アルゴン供給通路２１の途中にはアルゴンガス導入弁２３が配設されており、この導入弁２３の開弁によってアルゴンガスボンベ２２から真空チャンバ２にアルゴンガスを供給するようにしている。
【００２８】
一方、上記反応ガス供給装置２５は真空チャンバ２に連通するモノマー供給通路２６を備え、このモノマー供給通路２６の上流端はモノマーボンベ２７に接続され、モノマー供給通路２６の途中にはモノマー導入弁２８が配設されており、このモノマー導入弁２８の開弁によってモノマーボンベ２７から真空チャンバ２にモノマーガスを供給するようにしている。
【００２９】
真空槽１の上壁内面にはマグネトロン電極３０が配置され、このマグネトロン電極３０は、その内部に通電により磁界を発生させる電磁石３１を有する。また、電極３０の下部には、真空チャンバ２に臨むアルミニウム（金属膜材料）からなるターゲット部３０ａが形成されている（尚、電極３０全体をアルミニウムで構成することもできる）。
【００３０】
上記マグネトロン電極３０の電磁石３１にはコイル電源３３が接続されている。また、マグネトロン電極３０自体には電極３０に高圧の直流電圧を印加する直流電源３４と、電極３０に高周波電力を印加する高周波電源３５（ＲＦ電源）とが接続されている。
【００３１】
そして、上記ゲート３の開閉、真空排気装置５における各ポンプ７，９，１２のＯＮ／ＯＦＦ作動及び各弁８，１１，１３の開閉作動、大気導入弁１６、アルゴンガス導入弁２３及びモノマー導入弁２８の開閉作動、各電源３３〜３５のＯＮ／ＯＦＦ作動は図外の制御ユニットにより制御されるようになっており、この制御ユニットの制御により、図２（ａ）に示すように、真空槽１内の真空状態にある真空チャンバ２に不活性ガス供給装置２０によりアルゴンガスを供給した状態で、マグネトロン電極３０の電磁石３１にコイル電源３３から電流を流して電極３０にマグネトロン磁界を発生させ、かつ直流電源３４により直流電圧をマグネトロン電極３０に印加することにより、その電極３０のターゲット部３０ａをスパッタリングしてワークＷの内側表面にアルミニウム膜をスパッタ成膜し、その後、引き続いて、図２（ｂ）に示す如く、上記不活性ガス供給装置２０によるアルゴンガスの供給、コイル電源３３による電流の供給及び直流電源３４による直流電圧の印加を停止し、かつ反応ガス供給装置２５により真空槽１内にモノマーガスを供給した状態で、高周波電源３５により同じマグネトロン電極３０に高周波電力を印加することにより、そのマグネトロン電極３０（スパッタ成膜時のターゲット）を平行平板電極として、マグネトロン電極３０及び真空槽１の間で高周波グロー放電を発生させ、モノマーガスを分解重合反応させてワークＷの内側表面の上記アルミニウム膜上に保護膜をプラズマ重合成膜するようにしている。
【００３２】
尚、上記マグネトロン電極３０と直流電源３４との間にはフィルタ３６が直列に接続されており、上記高周波電源３５からの高周波電力が直流電源３４に流れずにマグネトロン電極３０に有効に流れるようにするために、直流電源３４へ流れる高周波電力をフィルタ３６にて遮断している。
【００３３】
また、電極３０と高周波電源３５との間にはインピーダンス整合用の整合器３７（マッチングボックス）が直列に接続されている。
【００３４】
ここで、上記制御ユニットの制御により行われる成膜装置Ａの動作（ワークＷに対する成膜方法）について図３に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。まず、真空槽１のゲート３をあけて真空チャンバ２に開口２ａから、ワーク支持ホルダに取付支持されたワークＷ，Ｗ，…をロードする（ステップＳ１）。このとき、各ワークＷは、その成膜しようとする内側表面が上向き（真空チャンバ２上部のマグネトロン電極３０側に向いた状態）になるように正転状態に配置される。
【００３５】
次に、上記ゲート３を閉じて真空チャンバ２を気密密閉した後（ステップＳ２）、真空排気を行う（ステップＳ３〜Ｓ８）。つまり、最初に、油回転ポンプ７及びメカニカルブースタポンプ９をそれぞれＯＮ作動させかつ粗引き弁８を開くことで、粗真空系をＯＮ作動させる（ステップＳ３）。その後、真空チャンバ２が所定の真空度に達したかどうかを判定し（ステップＳ４）、この判定がＹＥＳになると、上記粗引き弁８を閉じ（ステップＳ５）、次いで、高真空ポンプ１２をＯＮ作動させかつ本引き弁１３を開き（ステップＳ６）、さらに主弁１１を開く（ステップＳ７）。
【００３６】
この後、真空チャンバ２が目的の真空度に達したか否かを判定し（ステップＳ８）、この判定がＹＥＳになると、チャンバ２の反転機構により各ワークＷを図１で仮想線にて示すように反転して成膜対象面たる内側表面が下向き（マグネトロン電極３０と反対側に向いた状態）になるように裏返す（ステップＳ９）。
【００３７】
次いで、不活性ガス供給装置２０のアルゴンガス導入弁２３を開き、真空チャンバ２の圧力を適正圧力に保ちながら高周波電源３５をＯＮ作動させて、マグネトロン電極３０と真空槽１との間で高周波グロー放電を起こし、マグネトロン電極３０におけるターゲット部３０ａの表面部分を蒸発させる電極クリーニングを行う（ステップＳ１０）。
【００３８】
すなわち、後述するようにワークＷの内側表面に直流スパッタ成膜によりアルミニウム膜を成膜する前に、各ワークＷをその内側表面がマグネトロン電極３０に対し反対側に向くように反転させかつ不活性ガス供給装置２０により真空槽１内のチャンバ２にアルゴンガスを供給した状態で、高周波電源３５により電極３０に高周波電力を印加し、電極３０から放電を発生させる。このことで、マグネトロン電極３０のターゲット部３０ａ表面がスパッタリングされて蒸発し、ターゲット部３０ａ表面上に形成されている酸化物等の絶縁層や、前回のプラズマ重合による保護膜の成膜工程で付着していた保護膜材料成分等が効果的に除去される。
【００３９】
しかも、このときには、各ワークＷはその成膜しようとする内側表面がマグネトロン電極３０と反対側である下側に向くように反転されているので、上記電極３０のターゲット部３０ａから除去される不純物がワークＷの内側表面に付着せず、後述のアルミニウム膜の成膜時に不純物の混入による品質不良を招くことはない。
【００４０】
このような電極クリーニングの後は、上記電極ターゲット部３０ａに対するスパッタリングが一定時間継続したかどうかを判定し（ステップＳ１１）、一定時間の経過によってこの判定がＹＥＳになると、上記高周波電源３５をＯＦＦ作動させる（ステップＳ１２）。次いで、真空チャンバ２の反転機構によりワークＷを内側表面が上向き（マグネトロン電極３０側に向いた状態）となるように元の姿勢に正転させる（ステップＳ１３）。
【００４１】
この後、コイル電源３３及び直流電源３４をそれぞれＯＮ作動させる（ステップＳ１４）。つまり、図２（ａ）に示すように、真空チャンバ２に上記不活性ガス供給装置２０によりアルゴンガスを供給した状態で、マグネトロン電極３０の電磁石３１にコイル電源３３から電流を流して電極３０にマグネトロン磁界を発生させ、かつ直流電源３４により直流電圧をマグネトロン電極３０に印加することにより、その電極３０のターゲット部３０ａをスパッタしてワークＷの内側表面にアルミニウム膜をスパッタ成膜する。
【００４２】
そのとき、上記の如く、前工程で、ターゲット部３０ａ表面の酸化物等の絶縁層や保護膜材料成分等が除去されて清浄にされているので、上記スパッタリングによるアルミニウム膜を安定して良好に成膜することができる。
【００４３】
この後、上記アルミニウム膜のスパッタリングが終了したかどうかを判定し（ステップＳ１５）、この判定がＹＥＳになると、上記コイル電源３３及び直流電源３４を共にＯＦＦ作動させるとともに、アルゴンガス導入弁２３を閉じてアルゴンガスの供給を停止する（ステップＳ１６）。
【００４４】
次いで、反応ガス供給装置２５のモノマー導入弁２８を開き、真空チャンバ２の圧力を適正圧力に保ちつつ上記高周波電源３５をＯＮ作動させる（ステップＳ１７）。このことで、図２（ｂ）に示す如く、マグネトロン電極３０のターゲット部３０ａを平行平板電極として、該電極ターゲット部３０ａと真空槽１との間で高周波グロー放電を発生させ、このグロー放電によりチャンバ２のモノマーガスをプラズマ状態として分解重合反応させ、ワークＷの内側表面のアルミニウム膜上にモノマーによる保護膜をプラズマ重合成膜する。
【００４５】
この後は上記プラズマ重合が終了したか否かを判定し（ステップＳ１８）、この判定がＹＥＳになると、上記高周波電源３５をＯＦＦ作動させるとともに、モノマー導入弁２８を閉じてモノマーガスの供給を停止する（ステップＳ１９）。次いで、大気導入弁１６を開いて真空チャンバ２を大気中に開放する大気ベントを行った後、大気導入弁１６を閉じ状態に戻し（ステップＳ２０）、真空槽１のゲート３を開けて真空チャンバ２から、ホルダに取付支持されたワークＷをアンロードする（ステップＳ２１）。以上でワークＷに対する１サイクルの成膜工程が終了し、以後は、最初（ステップＳ１）に戻ってワークＷ毎に同様のサイクルを繰り返す。
【００４６】
したがって、この実施形態では、１つの同一の真空槽１内で各ワークＷの内側表面にスパッタリングによるアルミニウム膜の成膜が行われ、引き続き真空状態を保ったままで、そのアルミニウム膜上にプラズマ重合による保護膜の成膜が行われるので、真空槽１のチャンバ２をスパッタ成膜用及びプラズマ重合成膜用として共用でき、その分、成膜装置Ａの規模を小さくし、かつ成膜効率を高めることができる。
【００４７】
また、スパッタ成膜用のターゲットとなるマグネトロン電極３０がプラズマ重合用の平行平板放電電極としても共用されるので、真空チャンバ２に配置する必要のある電極３０は１つのみで済み、電極３０の構成を簡素化することができる。
【００４８】
（実施形態２）
図４及び図５は本発明の実施形態２を示し（尚、図１〜図３と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、真空槽１を２基並べて交互に稼働させることで、連続成膜できるようにしたものである。
【００４９】
すなわち、この実施形態では、図４に示すように、第１及び第２の２基の真空槽１Ａ，１Ｂが設けられており、各真空槽１Ａ，１Ｂ内の真空チャンバ２，２にそれぞれマグネトロン電極３０，３０が配置されている。フィルタ３６及び整合器３７は各真空槽１Ａ，１Ｂの電極３０毎に接続されているが、コイル電源３３、直流電源３４及び高周波電源３５は両真空槽１Ａ，１Ｂで共用とされ、各真空槽１Ａ，１Ｂの電極３０に選択的に切り換えて接続するためにコイル電源３３、直流電源３４及び高周波電源３５と各真空槽１Ａ，１Ｂの電極３０との分岐接続部には切換スイッチ３９〜４１が接続されている。
【００５０】
また、真空排気装置５の第１排気通路６は各真空槽１Ａ，１Ｂ毎の粗引き弁８下流側で互いに集合され、その集合された第１排気通路６に共通のメカニカルブースタポンプ９及び油回転ポンプ７が配置されている。また、第２排気通路１０は各真空槽１Ａ，１Ｂ毎に設けられ、その下流端は上記第１排気通路６とは別の油回転ポンプ７′に接続されている。
【００５１】
さらに、不活性ガス供給装置２０のアルゴン供給通路２１は各真空槽１Ａ，１Ｂ毎のアルゴンガス導入弁２３上流側で互いに集合されて１つのアルゴンガスボンベ２２に、また反応ガス供給装置２５のモノマー供給通路２６は各真空槽１Ａ，１Ｂ毎のモノマー導入弁２８上流側で互いに集合されて１つのモノマーボンベ２７にそれぞれ接続されている。
【００５２】
図４中、４３は上記制御ユニットにより制御されるワーク着脱機構（このワーク着脱機構４３は上記実施形態１にも同様のものが設けられているが、図示していない）であって、真空槽１Ａ，１Ｂ側方のステージで各ワークＷをホルダに対し取り付け又は取り外すものである。この実施形態では実施形態１とは異なり、両真空槽１Ａ，１Ｂについて共用された１つのワーク着脱機構４３が設けられている。
【００５３】
図５は制御ユニットの制御に基づいて行われる２基の真空槽１Ａ，１Ｂのタクト動作を示しており、各真空槽１Ａ，１Ｂのチャンバ２についてみれば実施形態１と同じ動作が行われる（図３参照）。そして、各真空槽１Ａ（又は１Ｂ）内でワークＷに対するアルミニウム膜及び保護膜の成膜を、他の真空槽１Ｂ（又は１Ａ）での成膜と時間的にずらして交互に行うようにしている。
【００５４】
したがって、この実施形態によると、２基の真空槽１Ａ，１Ｂの各々のチャンバ２，２で、ワークＷのアルミニウム膜の成膜、次いでその上に保護膜の成膜が交互に行われるので、電源やガス供給系、真空排気系の共用化を図るとともに、各真空槽１Ａ，１Ｂの稼働率を向上させることができる。また、連続してワークＷが流れる生産工程であってもバッファ装置を要することなく生産ラインを組むことができる。
【００５５】
（他の実施形態等について）
尚、上記実施形態１では、真空チャンバ２に対するワークＷのロード時、各ワークＷをその成膜しようとする内側表面が上向き（マグネトロン電極３０側に向いた状態）になるように配置してロードし、スパッタリングによるアルミニウム膜の成膜前に、チャンバ２の反転機構によりワークＷを反転させるようにしているが、予め各ワークＷを反転させてロードするようにしてもよく、その場合には、アルミニウム膜の成膜前にワークＷを反転させる動作（図３のステップＳ９）は不要となる。
【００５６】
また、上記各実施形態では、成膜するワークＷを車両用ヘッドランプの反射鏡としているが、本発明は、車両用以外の各種ランプの反射鏡や反射鏡以外の光学的リフレクタに成膜する場合も適用することができる。さらには、光学的リフレクタ以外のワークに成膜するようにしてもよい。
【００５７】
また、ワークＷにスパッタ成膜する金属膜はアルミニウム膜以外であってもよく、そのスパッタ成膜に真空チャンバ２に供給する不活性ガスについてもアルゴンガスに限定されない。また、プラズマ重合成膜されて保護膜となる材料はヘキサメチルジシロキサン（シリコン）以外のモノマーであってもよい。
【００５８】
さらに、スパッタ成膜を行うための電極は上記各実施形態の如きマグネトロン電極３０の他、平板スパッタ電極であってもよい。また、本発明は、上記各実施形態のようにプラズマ重合により保護膜を成膜するのに代えて、プラズマＣＶＤにより保護膜を成膜する場合にも適用することができる。
【００５９】
また、真空槽１（電極３０）を複数設けて連続成膜する場合、その数は上記実施形態２のように２基に限定されず、３基以上であってもよく、各真空槽１内でワークＷに対する金属膜及び保護膜の成膜を順に交互に行えばよい。
【００６０】
さらに、上記各実施形態では、まず、ワークＷの表面に金属膜を成膜し、次いで、その金属膜上に保護膜を成膜するようにしているが、本発明は、ワーク表面に対し金属膜及び保護膜を互いに別の箇所にそれぞれ独立して成膜する場合にも適用することができ、同様の作用効果が得られる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、真空槽内でワーク表面に金属膜及び保護膜を成膜する場合、真空槽内に、金属膜となる材料からなるターゲット部を有する電極を配置し、真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、電極に直流電圧を印加して、電極ターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜する一方、不活性ガスの供給及び電極への直流電圧の印加を停止し、かつ真空槽内に反応ガスを供給した状態で、同じ電極に高周波電力を印加することにより、電極で高周波放電を発生させ、反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するようにした。また、請求項２の発明では、真空槽内でワーク表面に金属膜を成膜して、その上に保護膜を成膜する場合、真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、金属膜となる材料からなるターゲット部を有する電極に直流電圧を印加して、電極ターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜し、その後、不活性ガスの供給及び電極への直流電圧の印加を停止し、かつ真空槽内に反応ガスを供給した状態で、同じ電極に高周波電力を印加することにより、電極で高周波放電を発生させ、反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するようにした。従って、これら発明によると、１つの真空槽内でワークに金属膜及び保護膜をそれぞれ成膜でき、成膜装置の規模を小さくしかつ電極の構成を簡素化しつつ、成膜効率を高めることができる。
【００６２】
請求項３の発明によると、真空槽及び電極を複数設け、ワークに対する金属膜及び保護膜の成膜を各真空槽内で時間的にずらして交互に行うようにしたことにより、各真空槽の稼働率の向上を図ることができるとともに、ワークの連続生産工程でバッファ装置を要することなく生産ラインを組むことができる。
【００６３】
請求項４の発明によると、ワーク表面に対する金属膜の成膜前に、ワークを電極に対し反転させかつ真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、電極に高周波電力を印加して電極で放電を発生させ、電極をスパッタリングするようにしたことにより、金属膜を成膜する際のターゲットとなる電極を容易に清浄化することができる。
【００６４】
請求項５の発明によると、電極は、通電により磁界を発生させる電磁石を有するマグネトロン電極としたことにより、マグネトロンスパッタリングで成膜する場合に、請求項１又は２の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００６５】
請求項６の発明によると、真空槽内に反応ガスとしてモノマーを供給し、このモノマーの供給状態で電極により高周波グロー放電を発生させ、モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜するようにしたことにより、ワークの金属膜表面上にプラズマ重合成膜させる場合に、請求項１又は２の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００６６】
請求項７の発明によると、ワークは光学的リフレクタとし、金属膜はアルミニウムからなし、保護膜はヘキサメチルジシロキサンからなしたことにより、光学的リフレクタの表面に反射膜としてのアルミニウム膜とヘキサメチルジシロキサンからなる保護膜とを成膜する場合に、請求項１又は２の発明と同様の効果が得られる。
【００６７】
請求項８の発明によると、真空槽内でワーク表面に金属膜をスパッタ成膜した後、その金属膜上に保護膜を成膜する成膜方法として、真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、金属膜材料からなるターゲット部を有する電極に直流電圧を印加して、電極ターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜し、次いで、不活性ガスの供給及び電極への直流電圧の印加を停止し、かつ真空槽内に保護膜材料からなるモノマーを供給した状態で、同じ電極に高周波電力を印加して、電極で高周波グロー放電を発生させ、モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜することにより、請求項５又は６の発明と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る成膜装置を概略的に示す図である。
【図２】成膜装置の電極の動作状態を示す模式説明図である。
【図３】実施形態１の成膜装置の動作を示すフローチャート図である。
【図４】実施形態２を示す図１相当図である。
【図５】実施形態２の成膜装置のタクト動作を示すタイムチャート図である。
【符号の説明】
Ａ 成膜装置
１，１Ａ，１Ｂ 真空槽
２ 真空チャンバ
２０ 不活性ガス供給装置（不活性ガス供給手段）
２５ 反応ガス供給装置（反応ガス供給手段）
３０ マグネトロン電極
３０ａ ターゲット部
３１ 電磁石
３３ コイル電源
３４ 直流電源
３５ 高周波電源
Ｗ ワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空槽内でワーク表面に金属膜及び保護膜を効率的に成膜する成膜装置及び成膜方法に関する技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の成膜装置の一例として、例えば特開平３―２０２４６７号公報に示されるように、真空槽内に高周波スパッタ用の高周波電力が印加される電極及び基板を配設するとともに、真空槽内にプラズマＣＶＤ用の高周波プラズマを発生させるコイルと、マイクロ波プラズマを発生させるための導波管とを設け、１つの真空槽内で基板に対し高周波スパッタリングとプラズマＣＶＤとを行い得るようにしたものが提案されている。
【０００３】
ところで、例えば車両用ヘッドランプや照明器具の反射鏡等の光学的リフレクタの製造工程においては、そのリフレクタ表面に反射膜としてのアルミニウム等の金属膜を成膜した後、その金属膜上にプラズマ重合等によって保護膜を形成することが一般に行われている。
【０００４】
このようなリフレクタ（ワーク）の表面に金属膜及び保護膜を成膜する場合、金属膜用の成膜装置でリフレクタ表面に金属膜を付けた後、そのリフレクタを保護膜用成膜装置に移し代えて保護膜を成膜する方法、或いは１つの蒸着装置中で、金属材料の蒸着によってリフレクタに金属膜表面を成膜した後、プラズマ重合によって保護膜を成膜する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の方法では、成膜装置が大掛かりな規模となり、成膜材料の供給系等のメンテナンスも面倒であり、さらには一度に多量のワークを処理する場合、前後の工程との接続のためにバッファ装置が必要となる。
【０００６】
また、上記提案例の考え方を利用し、１つの真空槽内でリフレクタ表面にスパッタリングにより金属膜を成膜した後、その金属膜上に電極からの放電によるプラズマ重合により保護膜を成膜するようにしてもよいが、その場合、真空槽内にスパッタリング用及び放電用の各電極が必要となり、成膜装置の規模を小さくすることに限度がある。
【０００７】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的は、上記光学的リフレクタの如きワーク（基板）に対しスパッタリングと放電によるプラズマＣＶＤとによりそれぞれ成膜を行う場合に、電極構成を簡単にして成膜装置の規模を小さくしながら、成膜を効率よく行い得るようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、ワークに対しスパッタリングによる成膜とプラズマＣＶＤによる成膜とをそれぞれ１つの共通の真空槽内で行うに当たり、スパッタリング用のターゲットとなる電極をプラズマＣＶＤ用の放電電極として共用するようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、真空槽内でワーク表面に金属膜及び保護膜を成膜するようにした成膜装置として、真空槽内に配設され、少なくとも一部が、上記金属膜材料からなるターゲット部とされた電極と、この電極に直流電圧を印加する直流電源と、真空槽内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、上記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、真空槽内に上記保護膜材料となる反応ガスを供給する反応ガス供給手段とを備えている。
【００１０】
そして、上記不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、直流電源により直流電圧を電極に印加することにより、該電極のターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜を成膜する一方、上記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給及び直流電源による直流電圧の印加を停止し、かつ上記反応ガス供給手段により真空槽内に反応ガスを供給した状態で、高周波電源により上記電極に高周波電力を印加することにより、電極から放電を発生させ、上記反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するように構成する。
【００１１】
一方、請求項２の発明では、真空槽内でワーク表面に金属膜を成膜した後、その金属膜上に保護膜を成膜するようにした成膜装置として、上記請求項１の発明と同様に、電極、直流電源、不活性ガス供給手段、高周波電源及びる反応ガス供給手段を備えたものとし、上記不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、直流電源により直流電圧を電極に印加することにより、該電極のターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜し、その後、上記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給及び直流電源による直流電圧の印加を停止し、かつ上記反応ガス供給手段により真空槽内に反応ガスを供給した状態で、高周波電源により上記電極に高周波電力を印加することにより、電極から放電を発生させ、上記反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するように構成する。
【００１２】
これら請求項１又は２の発明では、上記の構成により、ワーク表面に金属膜を成膜する際、不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスが供給されて、その状態で直流電源により直流電圧が電極に印加され、その電極のターゲット部のスパッタリングによりワーク表面に金属膜がスパッタ成膜される。これに対し、ワーク表面に保護膜を成膜する際、不活性ガスの供給及び直流電圧の印加が停止されるとともに、反応ガス供給手段により真空槽内に反応ガスが供給され、その状態で高周波電源により同じ電極に高周波電力が印加されて電極から放電が発生し、反応ガスのプラズマ反応によりワーク表面上に保護膜が成膜される。従って、１つの真空槽内でワーク表面にスパッタリングによる金属膜とプラズマＣＶＤによる保護膜とがそれぞれ成膜されるので、成膜装置の規模を小さくすることができるとともに、成膜効率を高めることができる。しかも、スパッタリング用のターゲットとなる電極がプラズマＣＶＤ用の放電電極として共用されるので、電極の構成を簡素化することができる。
【００１３】
請求項３の発明では、少なくとも真空槽及びその内部の電極をそれぞれ複数設け、各真空槽内でのワークに対する金属膜及び保護膜の成膜を、他の真空槽内での成膜と時間的にずらして交互に行うように構成する。こうすれば、各真空槽内でワークの金属膜及び保護膜の成膜が他の真空槽と重ならないので、各真空槽の稼働率を向上できるとともに、連続してワークが流れる生産工程であってもバッファ装置を要することなく生産ラインを組むことができる。
【００１４】
請求項４の発明では、ワーク表面に金属膜をスパッタ成膜する前に、ワークを表面が電極に対し反対側に向くように反転させかつ不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、高周波電源により電極に高周波電力を印加することにより、電極から放電を発生させて電極のターゲット部をスパッタリングするように構成する。このことで、ワーク表面にスパッタ成膜により金属膜を成膜する際のターゲットとなる電極ターゲット部がスパッタリングされ、そのターゲット部表面上の酸化物等の絶縁層や、前回のワークに対するプラズマＣＶＤによる成膜工程での保護膜材料成分等を除去することができる。しかも、このときには、ワークは電極に対し反転されているので、上記電極から除去される不純物がワーク表面に付着して金属膜の品質不良を招くことはない。
【００１５】
請求項５の発明では、電極は、通電により磁界を発生させる電磁石を有するマグネトロン電極とする。こうすると、マグネトロン電極をターゲットとしてスパッタ成膜するマグネトロンスパッタリングを行うに当たり、上記請求項１又は２の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１６】
請求項６の発明では、上記反応ガス供給手段は、反応ガスとしてモノマーを供給するように構成する。そして、この反応ガス供給手段により真空槽内にモノマーを供給した状態で、高周波電源により電極に高周波電力を印加することにより、電極から高周波グロー放電を発生させ、上記モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜するように構成する。
【００１７】
この構成によると、真空槽内で電極からの高周波グロー放電によりモノマーをプラズマ状態としてワーク表面上にプラズマ重合成膜させるに当たり、上記請求項１又は２の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１８】
請求項７の発明では、上記請求項６の成膜装置において、ワークは光学的リフレクタとし、金属膜はアルミニウムからなし、保護膜はヘキサメチルジシロキサン（シリコン）からなす。このことで、光学的リフレクタの表面に、反射膜としてアルミニウム膜とヘキサメチルジシロキサンからなる保護膜とを成膜する場合に、請求項１又は２の発明と同様の効果が得られる。
【００１９】
請求項８の発明は、真空槽内でワーク表面に金属膜を成膜した後、その金属膜上に保護膜を成膜する成膜方法の発明である。
【００２０】
この発明方法では、真空槽内に、少なくとも一部が上記金属膜材料からなるターゲット部とされた電極を配置し、真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、上記電極に直流電圧を印加することにより、電極のターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜する。
【００２１】
次いで、上記不活性ガスの供給及び電極への直流電圧の印加を停止し、かつ真空槽内に上記保護膜材料からなるモノマーを供給した状態で、上記同じ電極に高周波電力を印加することにより、電極から高周波グロー放電を発生させ、上記モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜する。この発明でも、上記請求項５又は６の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る成膜装置Ａを示し、この成膜装置Ａは、光学的リフレクタである車両用ヘッドランプの反射鏡となるワークＷ（基板）の成膜対象面たる内側表面にアルミニウム膜（金属膜）を成膜した後、そのアルミニウム膜上に保護膜を成膜する用途に用いられる。この保護膜は例えばシリコンオイルの一種であるヘキサメチルジシロキサン（化学式（ＣＨ3 ）3 ・ＳｉＯ・Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ）からなる。
【００２３】
図１において、１は内部に真空チャンバ２を有する真空槽で、この真空槽１の側壁にはゲート３によって開閉される開口２ａがあけられており、複数のワークＷ，Ｗ，…を取付固定したワーク支持ホルダ（図示せず）を真空チャンバ２内に対し開口２ａを経由して出し入れする。尚、各ワークＷはその内側表面（成膜対象面）を上向きにした状態でホルダに固定されて真空チャンバ２内に出し入れされる。また、図示しないが、真空槽１内にはホルダに取付支持されている各ワークＷをホルダ毎反転させる反転機構が設けられている。
【００２４】
上記真空槽１には、真空チャンバ２の空気を排出して該チャンバ２を真空状態にする真空排気装置５が接続されている。この真空排気装置５は真空チャンバ２に連通する第１排気通路６を備え、この第１排気通路６の下流端は真空ポンプとしての油回転ポンプ７に接続されている。第１排気通路６の途中には粗引き弁８と、その下流側に真空ポンプとしてのメカニカルブースタポンプ９とが配設されており、粗引き弁８を開けた状態でメカニカルブースタポンプ９及び油回転ポンプ７により真空チャンバ２の真空粗引きを行う。また、上記粗引き弁８及びメカニカルブースタポンプ９の間の第１排気通路６と真空チャンバ２とは第２排気通路１０により接続され、この第２排気通路１０の途中には主弁１１と、その下流側に高真空ポンプ１２と、その下流側の本引き弁１３とが配設されており、粗引き弁８を閉じて主弁１１及び本引き弁１３を開けた状態で、高真空ポンプ１２、メカニカルブースタポンプ９及び油回転ポンプ７により真空チャンバ２を高真空まで真空引きを行うようにしている。
【００２５】
尚、真空チャンバ２に後述のアルゴンガスやモノマーガスが導入されて成膜が行われる際、第２排気通路１０での排気量を調整することで、真空チャンバ２の圧力を成膜に適正な圧力に保つようにしている。
【００２６】
真空槽１には、真空チャンバ２に大気を導入してチャンバ２を真空状態から大気圧に戻す大気導入通路１５が接続されている。この大気導入通路１５の途中には大気導入弁１６が配設されており、この大気導入弁１６の開弁により、真空状態にある真空チャンバ２を大気に開放して真空チャンバ２に大気を導入するようにしている。
【００２７】
さらに、真空槽１には、真空状態の真空チャンバ２に不活性ガスとしてのアルゴンガス（Ａｒガス）を供給する不活性ガス供給装置２０と、同様に上記ワークＷの内側表面に成膜される保護膜の材料となる反応ガスとしてのモノマーガスを供給する反応ガス供給装置２５とが接続されている。上記不活性ガス供給装置２０は真空チャンバ２に連通するアルゴン供給通路２１を備え、このアルゴン供給通路２１の上流端はアルゴンガスボンベ２２に接続されている。また、アルゴン供給通路２１の途中にはアルゴンガス導入弁２３が配設されており、この導入弁２３の開弁によってアルゴンガスボンベ２２から真空チャンバ２にアルゴンガスを供給するようにしている。
【００２８】
一方、上記反応ガス供給装置２５は真空チャンバ２に連通するモノマー供給通路２６を備え、このモノマー供給通路２６の上流端はモノマーボンベ２７に接続され、モノマー供給通路２６の途中にはモノマー導入弁２８が配設されており、このモノマー導入弁２８の開弁によってモノマーボンベ２７から真空チャンバ２にモノマーガスを供給するようにしている。
【００２９】
真空槽１の上壁内面にはマグネトロン電極３０が配置され、このマグネトロン電極３０は、その内部に通電により磁界を発生させる電磁石３１を有する。また、電極３０の下部には、真空チャンバ２に臨むアルミニウム（金属膜材料）からなるターゲット部３０ａが形成されている（尚、電極３０全体をアルミニウムで構成することもできる）。
【００３０】
上記マグネトロン電極３０の電磁石３１にはコイル電源３３が接続されている。また、マグネトロン電極３０自体には電極３０に高圧の直流電圧を印加する直流電源３４と、電極３０に高周波電力を印加する高周波電源３５（ＲＦ電源）とが接続されている。
【００３１】
そして、上記ゲート３の開閉、真空排気装置５における各ポンプ７，９，１２のＯＮ／ＯＦＦ作動及び各弁８，１１，１３の開閉作動、大気導入弁１６、アルゴンガス導入弁２３及びモノマー導入弁２８の開閉作動、各電源３３〜３５のＯＮ／ＯＦＦ作動は図外の制御ユニットにより制御されるようになっており、この制御ユニットの制御により、図２（ａ）に示すように、真空槽１内の真空状態にある真空チャンバ２に不活性ガス供給装置２０によりアルゴンガスを供給した状態で、マグネトロン電極３０の電磁石３１にコイル電源３３から電流を流して電極３０にマグネトロン磁界を発生させ、かつ直流電源３４により直流電圧をマグネトロン電極３０に印加することにより、その電極３０のターゲット部３０ａをスパッタリングしてワークＷの内側表面にアルミニウム膜をスパッタ成膜し、その後、引き続いて、図２（ｂ）に示す如く、上記不活性ガス供給装置２０によるアルゴンガスの供給、コイル電源３３による電流の供給及び直流電源３４による直流電圧の印加を停止し、かつ反応ガス供給装置２５により真空槽１内にモノマーガスを供給した状態で、高周波電源３５により同じマグネトロン電極３０に高周波電力を印加することにより、そのマグネトロン電極３０（スパッタ成膜時のターゲット）を平行平板電極として、マグネトロン電極３０及び真空槽１の間で高周波グロー放電を発生させ、モノマーガスを分解重合反応させてワークＷの内側表面の上記アルミニウム膜上に保護膜をプラズマ重合成膜するようにしている。
【００３２】
尚、上記マグネトロン電極３０と直流電源３４との間にはフィルタ３６が直列に接続されており、上記高周波電源３５からの高周波電力が直流電源３４に流れずにマグネトロン電極３０に有効に流れるようにするために、直流電源３４へ流れる高周波電力をフィルタ３６にて遮断している。
【００３３】
また、電極３０と高周波電源３５との間にはインピーダンス整合用の整合器３７（マッチングボックス）が直列に接続されている。
【００３４】
ここで、上記制御ユニットの制御により行われる成膜装置Ａの動作（ワークＷに対する成膜方法）について図３に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。まず、真空槽１のゲート３をあけて真空チャンバ２に開口２ａから、ワーク支持ホルダに取付支持されたワークＷ，Ｗ，…をロードする（ステップＳ１）。このとき、各ワークＷは、その成膜しようとする内側表面が上向き（真空チャンバ２上部のマグネトロン電極３０側に向いた状態）になるように正転状態に配置される。
【００３５】
次に、上記ゲート３を閉じて真空チャンバ２を気密密閉した後（ステップＳ２）、真空排気を行う（ステップＳ３〜Ｓ８）。つまり、最初に、油回転ポンプ７及びメカニカルブースタポンプ９をそれぞれＯＮ作動させかつ粗引き弁８を開くことで、粗真空系をＯＮ作動させる（ステップＳ３）。その後、真空チャンバ２が所定の真空度に達したかどうかを判定し（ステップＳ４）、この判定がＹＥＳになると、上記粗引き弁８を閉じ（ステップＳ５）、次いで、高真空ポンプ１２をＯＮ作動させかつ本引き弁１３を開き（ステップＳ６）、さらに主弁１１を開く（ステップＳ７）。
【００３６】
この後、真空チャンバ２が目的の真空度に達したか否かを判定し（ステップＳ８）、この判定がＹＥＳになると、チャンバ２の反転機構により各ワークＷを図１で仮想線にて示すように反転して成膜対象面たる内側表面が下向き（マグネトロン電極３０と反対側に向いた状態）になるように裏返す（ステップＳ９）。
【００３７】
次いで、不活性ガス供給装置２０のアルゴンガス導入弁２３を開き、真空チャンバ２の圧力を適正圧力に保ちながら高周波電源３５をＯＮ作動させて、マグネトロン電極３０と真空槽１との間で高周波グロー放電を起こし、マグネトロン電極３０におけるターゲット部３０ａの表面部分を蒸発させる電極クリーニングを行う（ステップＳ１０）。
【００３８】
すなわち、後述するようにワークＷの内側表面に直流スパッタ成膜によりアルミニウム膜を成膜する前に、各ワークＷをその内側表面がマグネトロン電極３０に対し反対側に向くように反転させかつ不活性ガス供給装置２０により真空槽１内のチャンバ２にアルゴンガスを供給した状態で、高周波電源３５により電極３０に高周波電力を印加し、電極３０から放電を発生させる。このことで、マグネトロン電極３０のターゲット部３０ａ表面がスパッタリングされて蒸発し、ターゲット部３０ａ表面上に形成されている酸化物等の絶縁層や、前回のプラズマ重合による保護膜の成膜工程で付着していた保護膜材料成分等が効果的に除去される。
【００３９】
しかも、このときには、各ワークＷはその成膜しようとする内側表面がマグネトロン電極３０と反対側である下側に向くように反転されているので、上記電極３０のターゲット部３０ａから除去される不純物がワークＷの内側表面に付着せず、後述のアルミニウム膜の成膜時に不純物の混入による品質不良を招くことはない。
【００４０】
このような電極クリーニングの後は、上記電極ターゲット部３０ａに対するスパッタリングが一定時間継続したかどうかを判定し（ステップＳ１１）、一定時間の経過によってこの判定がＹＥＳになると、上記高周波電源３５をＯＦＦ作動させる（ステップＳ１２）。次いで、真空チャンバ２の反転機構によりワークＷを内側表面が上向き（マグネトロン電極３０側に向いた状態）となるように元の姿勢に正転させる（ステップＳ１３）。
【００４１】
この後、コイル電源３３及び直流電源３４をそれぞれＯＮ作動させる（ステップＳ１４）。つまり、図２（ａ）に示すように、真空チャンバ２に上記不活性ガス供給装置２０によりアルゴンガスを供給した状態で、マグネトロン電極３０の電磁石３１にコイル電源３３から電流を流して電極３０にマグネトロン磁界を発生させ、かつ直流電源３４により直流電圧をマグネトロン電極３０に印加することにより、その電極３０のターゲット部３０ａをスパッタしてワークＷの内側表面にアルミニウム膜をスパッタ成膜する。
【００４２】
そのとき、上記の如く、前工程で、ターゲット部３０ａ表面の酸化物等の絶縁層や保護膜材料成分等が除去されて清浄にされているので、上記スパッタリングによるアルミニウム膜を安定して良好に成膜することができる。
【００４３】
この後、上記アルミニウム膜のスパッタリングが終了したかどうかを判定し（ステップＳ１５）、この判定がＹＥＳになると、上記コイル電源３３及び直流電源３４を共にＯＦＦ作動させるとともに、アルゴンガス導入弁２３を閉じてアルゴンガスの供給を停止する（ステップＳ１６）。
【００４４】
次いで、反応ガス供給装置２５のモノマー導入弁２８を開き、真空チャンバ２の圧力を適正圧力に保ちつつ上記高周波電源３５をＯＮ作動させる（ステップＳ１７）。このことで、図２（ｂ）に示す如く、マグネトロン電極３０のターゲット部３０ａを平行平板電極として、該電極ターゲット部３０ａと真空槽１との間で高周波グロー放電を発生させ、このグロー放電によりチャンバ２のモノマーガスをプラズマ状態として分解重合反応させ、ワークＷの内側表面のアルミニウム膜上にモノマーによる保護膜をプラズマ重合成膜する。
【００４５】
この後は上記プラズマ重合が終了したか否かを判定し（ステップＳ１８）、この判定がＹＥＳになると、上記高周波電源３５をＯＦＦ作動させるとともに、モノマー導入弁２８を閉じてモノマーガスの供給を停止する（ステップＳ１９）。次いで、大気導入弁１６を開いて真空チャンバ２を大気中に開放する大気ベントを行った後、大気導入弁１６を閉じ状態に戻し（ステップＳ２０）、真空槽１のゲート３を開けて真空チャンバ２から、ホルダに取付支持されたワークＷをアンロードする（ステップＳ２１）。以上でワークＷに対する１サイクルの成膜工程が終了し、以後は、最初（ステップＳ１）に戻ってワークＷ毎に同様のサイクルを繰り返す。
【００４６】
したがって、この実施形態では、１つの同一の真空槽１内で各ワークＷの内側表面にスパッタリングによるアルミニウム膜の成膜が行われ、引き続き真空状態を保ったままで、そのアルミニウム膜上にプラズマ重合による保護膜の成膜が行われるので、真空槽１のチャンバ２をスパッタ成膜用及びプラズマ重合成膜用として共用でき、その分、成膜装置Ａの規模を小さくし、かつ成膜効率を高めることができる。
【００４７】
また、スパッタ成膜用のターゲットとなるマグネトロン電極３０がプラズマ重合用の平行平板放電電極としても共用されるので、真空チャンバ２に配置する必要のある電極３０は１つのみで済み、電極３０の構成を簡素化することができる。
【００４８】
（実施形態２）
図４及び図５は本発明の実施形態２を示し（尚、図１〜図３と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、真空槽１を２基並べて交互に稼働させることで、連続成膜できるようにしたものである。
【００４９】
すなわち、この実施形態では、図４に示すように、第１及び第２の２基の真空槽１Ａ，１Ｂが設けられており、各真空槽１Ａ，１Ｂ内の真空チャンバ２，２にそれぞれマグネトロン電極３０，３０が配置されている。フィルタ３６及び整合器３７は各真空槽１Ａ，１Ｂの電極３０毎に接続されているが、コイル電源３３、直流電源３４及び高周波電源３５は両真空槽１Ａ，１Ｂで共用とされ、各真空槽１Ａ，１Ｂの電極３０に選択的に切り換えて接続するためにコイル電源３３、直流電源３４及び高周波電源３５と各真空槽１Ａ，１Ｂの電極３０との分岐接続部には切換スイッチ３９〜４１が接続されている。
【００５０】
また、真空排気装置５の第１排気通路６は各真空槽１Ａ，１Ｂ毎の粗引き弁８下流側で互いに集合され、その集合された第１排気通路６に共通のメカニカルブースタポンプ９及び油回転ポンプ７が配置されている。また、第２排気通路１０は各真空槽１Ａ，１Ｂ毎に設けられ、その下流端は上記第１排気通路６とは別の油回転ポンプ７′に接続されている。
【００５１】
さらに、不活性ガス供給装置２０のアルゴン供給通路２１は各真空槽１Ａ，１Ｂ毎のアルゴンガス導入弁２３上流側で互いに集合されて１つのアルゴンガスボンベ２２に、また反応ガス供給装置２５のモノマー供給通路２６は各真空槽１Ａ，１Ｂ毎のモノマー導入弁２８上流側で互いに集合されて１つのモノマーボンベ２７にそれぞれ接続されている。
【００５２】
図４中、４３は上記制御ユニットにより制御されるワーク着脱機構（このワーク着脱機構４３は上記実施形態１にも同様のものが設けられているが、図示していない）であって、真空槽１Ａ，１Ｂ側方のステージで各ワークＷをホルダに対し取り付け又は取り外すものである。この実施形態では実施形態１とは異なり、両真空槽１Ａ，１Ｂについて共用された１つのワーク着脱機構４３が設けられている。
【００５３】
図５は制御ユニットの制御に基づいて行われる２基の真空槽１Ａ，１Ｂのタクト動作を示しており、各真空槽１Ａ，１Ｂのチャンバ２についてみれば実施形態１と同じ動作が行われる（図３参照）。そして、各真空槽１Ａ（又は１Ｂ）内でワークＷに対するアルミニウム膜及び保護膜の成膜を、他の真空槽１Ｂ（又は１Ａ）での成膜と時間的にずらして交互に行うようにしている。
【００５４】
したがって、この実施形態によると、２基の真空槽１Ａ，１Ｂの各々のチャンバ２，２で、ワークＷのアルミニウム膜の成膜、次いでその上に保護膜の成膜が交互に行われるので、電源やガス供給系、真空排気系の共用化を図るとともに、各真空槽１Ａ，１Ｂの稼働率を向上させることができる。また、連続してワークＷが流れる生産工程であってもバッファ装置を要することなく生産ラインを組むことができる。
【００５５】
（他の実施形態等について）
尚、上記実施形態１では、真空チャンバ２に対するワークＷのロード時、各ワークＷをその成膜しようとする内側表面が上向き（マグネトロン電極３０側に向いた状態）になるように配置してロードし、スパッタリングによるアルミニウム膜の成膜前に、チャンバ２の反転機構によりワークＷを反転させるようにしているが、予め各ワークＷを反転させてロードするようにしてもよく、その場合には、アルミニウム膜の成膜前にワークＷを反転させる動作（図３のステップＳ９）は不要となる。
【００５６】
また、上記各実施形態では、成膜するワークＷを車両用ヘッドランプの反射鏡としているが、本発明は、車両用以外の各種ランプの反射鏡や反射鏡以外の光学的リフレクタに成膜する場合も適用することができる。さらには、光学的リフレクタ以外のワークに成膜するようにしてもよい。
【００５７】
また、ワークＷにスパッタ成膜する金属膜はアルミニウム膜以外であってもよく、そのスパッタ成膜に真空チャンバ２に供給する不活性ガスについてもアルゴンガスに限定されない。また、プラズマ重合成膜されて保護膜となる材料はヘキサメチルジシロキサン（シリコン）以外のモノマーであってもよい。
【００５８】
さらに、スパッタ成膜を行うための電極は上記各実施形態の如きマグネトロン電極３０の他、平板スパッタ電極であってもよい。また、本発明は、上記各実施形態のようにプラズマ重合により保護膜を成膜するのに代えて、プラズマＣＶＤにより保護膜を成膜する場合にも適用することができる。
【００５９】
また、真空槽１（電極３０）を複数設けて連続成膜する場合、その数は上記実施形態２のように２基に限定されず、３基以上であってもよく、各真空槽１内でワークＷに対する金属膜及び保護膜の成膜を順に交互に行えばよい。
【００６０】
さらに、上記各実施形態では、まず、ワークＷの表面に金属膜を成膜し、次いで、その金属膜上に保護膜を成膜するようにしているが、本発明は、ワーク表面に対し金属膜及び保護膜を互いに別の箇所にそれぞれ独立して成膜する場合にも適用することができ、同様の作用効果が得られる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、真空槽内でワーク表面に金属膜及び保護膜を成膜する場合、真空槽内に、金属膜となる材料からなるターゲット部を有する電極を配置し、真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、電極に直流電圧を印加して、電極ターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜する一方、不活性ガスの供給及び電極への直流電圧の印加を停止し、かつ真空槽内に反応ガスを供給した状態で、同じ電極に高周波電力を印加することにより、電極で高周波放電を発生させ、反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するようにした。また、請求項２の発明では、真空槽内でワーク表面に金属膜を成膜して、その上に保護膜を成膜する場合、真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、金属膜となる材料からなるターゲット部を有する電極に直流電圧を印加して、電極ターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜し、その後、不活性ガスの供給及び電極への直流電圧の印加を停止し、かつ真空槽内に反応ガスを供給した状態で、同じ電極に高周波電力を印加することにより、電極で高周波放電を発生させ、反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するようにした。従って、これら発明によると、１つの真空槽内でワークに金属膜及び保護膜をそれぞれ成膜でき、成膜装置の規模を小さくしかつ電極の構成を簡素化しつつ、成膜効率を高めることができる。
【００６２】
請求項３の発明によると、真空槽及び電極を複数設け、ワークに対する金属膜及び保護膜の成膜を各真空槽内で時間的にずらして交互に行うようにしたことにより、各真空槽の稼働率の向上を図ることができるとともに、ワークの連続生産工程でバッファ装置を要することなく生産ラインを組むことができる。
【００６３】
請求項４の発明によると、ワーク表面に対する金属膜の成膜前に、ワークを電極に対し反転させかつ真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、電極に高周波電力を印加して電極で放電を発生させ、電極をスパッタリングするようにしたことにより、金属膜を成膜する際のターゲットとなる電極を容易に清浄化することができる。
【００６４】
請求項５の発明によると、電極は、通電により磁界を発生させる電磁石を有するマグネトロン電極としたことにより、マグネトロンスパッタリングで成膜する場合に、請求項１又は２の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００６５】
請求項６の発明によると、真空槽内に反応ガスとしてモノマーを供給し、このモノマーの供給状態で電極により高周波グロー放電を発生させ、モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜するようにしたことにより、ワークの金属膜表面上にプラズマ重合成膜させる場合に、請求項１又は２の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００６６】
請求項７の発明によると、ワークは光学的リフレクタとし、金属膜はアルミニウムからなし、保護膜はヘキサメチルジシロキサンからなしたことにより、光学的リフレクタの表面に反射膜としてのアルミニウム膜とヘキサメチルジシロキサンからなる保護膜とを成膜する場合に、請求項１又は２の発明と同様の効果が得られる。
【００６７】
請求項８の発明によると、真空槽内でワーク表面に金属膜をスパッタ成膜した後、その金属膜上に保護膜を成膜する成膜方法として、真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、金属膜材料からなるターゲット部を有する電極に直流電圧を印加して、電極ターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜し、次いで、不活性ガスの供給及び電極への直流電圧の印加を停止し、かつ真空槽内に保護膜材料からなるモノマーを供給した状態で、同じ電極に高周波電力を印加して、電極で高周波グロー放電を発生させ、モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜することにより、請求項５又は６の発明と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る成膜装置を概略的に示す図である。
【図２】成膜装置の電極の動作状態を示す模式説明図である。
【図３】実施形態１の成膜装置の動作を示すフローチャート図である。
【図４】実施形態２を示す図１相当図である。
【図５】実施形態２の成膜装置のタクト動作を示すタイムチャート図である。
【符号の説明】
Ａ 成膜装置
１，１Ａ，１Ｂ 真空槽
２ 真空チャンバ
２０ 不活性ガス供給装置（不活性ガス供給手段）
２５ 反応ガス供給装置（反応ガス供給手段）
３０ マグネトロン電極
３０ａ ターゲット部
３１ 電磁石
３３ コイル電源
３４ 直流電源
３５ 高周波電源
Ｗ ワーク
Claims (8)
- 真空槽内でワーク表面に金属膜及び保護膜を成膜するようにした成膜装置であって、
真空槽内に配設され、少なくとも一部が、上記金属膜材料からなるターゲット部とされた電極と、
上記電極に直流電圧を印加する直流電源と、
真空槽内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
上記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
真空槽内に上記保護膜材料となる反応ガスを供給する反応ガス供給手段とを備え、
上記不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、直流電源により直流電圧を電極に印加することにより、該電極のターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜を成膜する一方、上記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給及び直流電源による直流電圧の印加を停止し、かつ上記反応ガス供給手段により真空槽内に反応ガスを供給した状態で、高周波電源により上記電極に高周波電力を印加することにより、電極から放電を発生させ、上記反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するように構成されていることを特徴とする成膜装置。 - 真空槽内でワーク表面に金属膜を成膜した後、その金属膜上に保護膜を成膜するようにした成膜装置であって、
真空槽内に配設され、少なくとも一部が、上記金属膜材料からなるターゲット部とされた電極と、
上記電極に直流電圧を印加する直流電源と、
真空槽内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
上記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
真空槽内に上記保護膜材料となる反応ガスを供給する反応ガス供給手段とを備え、
上記不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、直流電源により直流電圧を電極に印加することにより、該電極のターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜を成膜した後、上記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給及び直流電源による直流電圧の印加を停止し、かつ上記反応ガス供給手段により真空槽内に反応ガスを供給した状態で、高周波電源により上記電極に高周波電力を印加することにより、電極から放電を発生させ、上記反応ガスをプラズマ状態で反応させてワーク表面に保護膜を成膜するように構成されていることを特徴とする成膜装置。 - 請求項１又は２の成膜装置において、
少なくとも真空槽及びその内部の電極がそれぞれ複数設けられており、
各真空槽内でのワークに対する金属膜及び保護膜の成膜を、他の真空槽での成膜と時間的にずらして交互に行うように構成されていることを特徴とする成膜装置。 - 請求項１〜３のいずれかの成膜装置において、
ワーク表面に金属膜をスパッタ成膜する前に、ワークを表面が電極に対し反対側に向くように反転させかつ不活性ガス供給手段により真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、高周波電源により電極に高周波電力を印加することにより、電極から放電を発生させて電極のターゲット部をスパッタリングするように構成されていることを特徴とする成膜装置。 - 請求項１〜４のいずれかの成膜装置において、
電極は、通電により磁界を発生させる電磁石を有するマグネトロン電極であることを特徴とする成膜装置。 - 請求項１〜５のいずれかの成膜装置において、
反応ガス供給手段は、反応ガスとしてモノマーを供給するように構成されていて、
上記反応ガス供給手段により真空槽内にモノマーを供給した状態で、高周波電源により電極に高周波電力を印加することにより、電極から高周波グロー放電を発生させ、上記モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜するように構成されていることを特徴とする成膜装置。 - 請求項６の成膜装置において、
ワークは光学的リフレクタであり、
金属膜はアルミニウムからなり、
保護膜はヘキサメチルジシロキサンからなることを特徴とする成膜装置。 - 真空槽内でワーク表面に金属膜を成膜した後、その金属膜上に保護膜を成膜する成膜方法であって、
真空槽内に、少なくとも一部が上記金属膜材料からなるターゲット部とされた電極を配置し、
真空槽内に不活性ガスを供給した状態で、上記電極に直流電圧を印加することにより、該電極のターゲット部をスパッタリングしてワーク表面に金属膜をスパッタ成膜し、
その後、上記不活性ガスの供給及び電極への直流電圧の印加を停止し、かつ真空槽内に上記保護膜材料となるモノマーを供給した状態で、上記電極に高周波電力を印加することにより、電極から高周波グロー放電を発生させ、上記モノマーを分解重合させてワーク表面に保護膜をプラズマ重合成膜することを特徴とする成膜方法。
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