JP6202098B2 - Film forming apparatus and film forming method - Google Patents
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Description
この発明は、成膜装置に関し、特に、樹脂製のワークに対してスパッタリングによる成膜を実行する成膜装置および成膜方法に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus, and more particularly to a film forming apparatus and a film forming method for performing film formation by sputtering on a resin workpiece.
例えば、自動車のヘッドランプのリフレクターや計器類は、射出成型された樹脂製品が使用される。そして、これらの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る。 For example, injection molded resin products are used for reflectors and instruments for automobile headlamps. For these resin products, film formation by sputtering using a metal such as aluminum as a target is performed for the purpose of providing a mirror finish or a metallic texture.
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。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。 In addition, after the film formation by sputtering, a silicon oxide protective film or the like is formed by plasma CVD in order to prevent oxidation of the metal film. That is, the workpiece after film formation by sputtering is transferred to another film formation apparatus, and plasma CVD using a monomer gas such as HMDSO (hexa-methyl-di-siloxane) is performed in the chamber of the film formation apparatus. Thus, a protective film is formed on the surface after the film formation by sputtering.
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。 An apparatus that performs film formation by sputtering and composite film formation or polymerization film formation in the same chamber has also been proposed. Patent Document 1 discloses a film forming apparatus in which a sputtering electrode and a composite film forming or polymerization film forming electrode are arranged at positions separated by a predetermined distance. In this film forming apparatus, first, a work and a sputtering electrode are arranged to face each other, and after introducing an inert gas into the chamber, direct current is applied to the sputtering electrode to perform film formation by sputtering. Next, the workpiece is moved so that the workpiece and the electrode for composite film formation or polymerization film formation are opposed to each other, and a monomer gas such as HMDSO is introduced into the chamber, and then a high frequency is applied to the electrode for composite film formation or polymerization film formation. A voltage is applied to perform composite film formation or polymerization film formation. The film forming apparatus described in Patent Document 1 has a configuration in which a shutter is arranged on a target that is not used.
このような樹脂製のワークに対する成膜時には、射出成形機より一定の間隔で送り出されるワークを、射出成形機によるワークの生産サイクルと連動した形で成膜することが好ましい。しかしながら、従来の成膜装置においては、好適な成膜を実行するためには、成膜開始前のチャンバー内の圧力を10−3Pa(パスカル)程度まで減圧することが必要となり、減圧に長い時間を要していた。 At the time of film formation on such a resin work, it is preferable to form the work that is sent out from the injection molding machine at a constant interval in a manner linked with the work production cycle of the injection molding machine. However, in the conventional film formation apparatus, in order to perform suitable film formation, it is necessary to reduce the pressure in the chamber before film formation to about 10 −3 Pa (pascal), and the decompression takes a long time. Needed.
このため、従来、射出成型機により射出成型されたワークを、一旦、一定量だけストックした上で、別の工場においてスパッタリングやプラズマCVDによる成膜を実行する必要があった。このような場合においては、高品質の成膜を実行するために、ワークの表面に付着した水分等の吸着ガスを十分に真空排気して取り除く必要がある。このため、従来は、多数のワークをまとめてチャンバー内に設置し、チャンバー内を油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオポンプなどのような超高真空ポンプで十分に真空排気して水分等の吸着ガスを取り除いた上で成膜作業を行っていた。従って、大型の装置が必要となるばかりではなく、処理に長い時間を要していた。 For this reason, conventionally, it has been necessary to once deposit a certain amount of a workpiece that has been injection-molded by an injection molding machine, and then perform film formation by sputtering or plasma CVD in another factory. In such a case, in order to perform high-quality film formation, it is necessary to sufficiently evacuate and remove the adsorbed gas such as moisture adhering to the surface of the workpiece. For this reason, conventionally, a large number of workpieces are installed in a chamber and the chamber is fully evacuated with an ultra-high vacuum pump such as an oil diffusion pump, turbo molecular pump, or cryopump to adsorb moisture or the like. The film was formed after removing the gas. Accordingly, not only a large apparatus is required, but also a long time is required for processing.
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、樹脂製のワークに対して短時間で成膜処理を完了することが可能な成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of completing a film forming process on a resin workpiece in a short time. To do.
請求項1に記載の発明は、樹脂製のワークに対してスパッタリングによる成膜を実行する成膜装置であって、ワークを収納するチャンバーと、前記チャンバー内を0.1パスカル以上1.0パスカル未満の圧力に減圧する減圧手段と、前記チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、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となるように、前記スパッタ電極に直流電圧を印加する直流電源と、前記チャンバー内に配設されたCVD電極と、前記CVD電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、前記チャンバー内に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記スパッタ電極と当接することにより前記ターゲット材料を覆う当接位置と、前記スパッタ電極から離隔する退避位置との間を移動可能なシャッターと、を備えたことを特徴とする。 The invention described in claim 1 is a film forming apparatus for performing film formation by sputtering on a resin work, and a chamber for storing the work, and the inside of the chamber is 0.1 Pascal or more and 1.0 Pascal. Pressure reducing means for reducing the pressure to less than the pressure, an inert gas supply unit for supplying an inert gas into the chamber, a target material, a sputtering electrode disposed in the chamber, and a surface area of the target material On the other hand, a direct-current power source for applying a direct-current voltage to the sputter electrode, a CVD electrode disposed in the chamber, and a high-frequency voltage to the CVD electrode so that the input power is 25 watts or more per square centimeter. A high frequency power source to be applied, a source gas supply unit for supplying source gas into the chamber, and the target by contacting the sputter electrode. A contact position covering the bets material, characterized by comprising a shutter movable between a retracted position in which it separates from the sputter electrode.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記チャンバー内に露点が摂氏0度以下の気体を供給する気体供給部をさらに備える。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising a gas supply unit for supplying a gas having a dew point of 0 degrees Celsius or less into the chamber.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記減圧手段は、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を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the decompression means includes a turbo molecular pump having a maximum exhaust speed of 300 liters or more per second.
請求項4に記載の発明は、樹脂製のワークに対してスパッタリングによる成膜を実行する成膜方法であって、射出成型された樹脂製のワークを、射出成形機よりチャンバー内に搬入する搬入工程と、前記チャンバー内を0.1パスカル以上1.0パスカル未満の圧力に減圧する減圧工程と、前記チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、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に対し、前記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となるように、前記スパッタ電極に直流電圧を印加する直流電圧印加工程と、シャッターを、前記スパッタ電極と当接することにより前記ターゲット材料を覆う当接位置に配置することにより、前記ターゲット材料を前記シャッターにより覆うシャッター配置工程と、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、前記チャンバー内に配設されたCVD電極に高周波電圧を印加する高周波印加工程と、前記チャンバー内を大気圧までベントするベント工程と、成膜完了後のワークを前記チャンバー内から搬出する搬出工程と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 4 is a film forming method for performing film formation by sputtering on a resin workpiece, and carrying in the injection molded resin workpiece into the chamber from the injection molding machine. A step of depressurizing the chamber to a pressure of 0.1 Pascal or more and less than 1.0 Pascal, an inert gas supply step of supplying an inert gas into the chamber, and a target material. A DC voltage applying step for applying a DC voltage to the sputter electrode so as to have an input power of 25 watts per square centimeter or more with respect to the surface area of the target material, and a shutter and by placing the contact position covering the target material by said sputter electrode contact, the target material said sheet A shutter placement step for covering with a ter, a source gas supply step for supplying a source gas into the chamber, a high-frequency application step for applying a high-frequency voltage to a CVD electrode disposed in the chamber, and an atmospheric pressure in the chamber And a carrying-out process for carrying out the work after film formation from the chamber.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記ベント工程においては、前記チャンバー内に露点が摂氏0度以下の気体を供給する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, in the venting step, a gas having a dew point of 0 degrees Celsius or less is supplied into the chamber.
請求項6に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記減圧工程においては、1秒当たり300リットル以上の排気速度で前記チャンバー内から排気を行う。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, in the decompression step, the chamber is evacuated at an evacuation rate of 300 liters or more per second.
請求項1および請求項4に記載の発明によれば、成膜開始前のチャンバー内の圧力を0.1パスカル以上1.0パスカル未満程度とした場合においても、好適な成膜を実行することが可能となる。このため、成膜に要する時間を短縮することができ、射出成形機より一定の間隔で送り出されるワークを、射出成形機によるワークの生産サイクルと連動した形で成膜することが可能となる。また、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。 According to the first and fourth aspects of the present invention, suitable film formation can be performed even when the pressure in the chamber before film formation is about 0.1 Pascal or more and less than 1.0 Pascal. Is possible. For this reason, it is possible to reduce the time required for film formation, and it is possible to form a workpiece that is sent out from the injection molding machine at a constant interval in a manner linked with the production cycle of the workpiece by the injection molding machine. Further, film formation by sputtering and film formation by plasma CVD can be continuously performed in a short time in the same chamber.
請求項2および請求項5に記載の発明によれば、空気中に含まれる水分がチャンバー内に付着することを減少することができ、次の成膜処理時の真空排気時間の短縮化が可能となる。 According to the second and fifth aspects of the invention, it is possible to reduce the moisture contained in the air from adhering to the chamber, and it is possible to shorten the evacuation time during the next film forming process. It becomes.
請求項3および請求項6に記載の発明によれば、装置全体を小型化しながら真空排気をより短時間で実行することができ、これにより成膜に要する時間を短縮することが可能となる。 According to the third and sixth aspects of the invention, it is possible to perform evacuation in a shorter time while reducing the size of the entire apparatus, thereby shortening the time required for film formation.
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、この発明に係る成膜装置の正面概要図であり、図2は、その要部を示す側面概要図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic front view of a film forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic side view showing an essential part thereof.
なお、この発明に係る成膜装置は、樹脂製のワーク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が、特に、スパッタリングによる成膜時において、成膜開始前のチャンバー内の圧力を0.1パスカル以上1.0パスカル未満の中真空として成膜に要する時間を短縮しようとするものである。この発明は、特に、樹脂製ワークに対して成膜を実行する場合においては、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となるように、スパッタ電極に直流電圧を印加することにより、成膜開始前のチャンバー内の圧力を0.1パスカル以上1.0パスカル未満の中真空とした場合においても、好適な成膜を実行することが可能となることを、この発明の発明者が見出したことに基づくものである。 The film forming apparatus according to the present invention performs film formation by sputtering and film formation by plasma CVD on a resin workpiece. In particular, during film formation by sputtering, before film formation is started. The pressure in the chamber is set to a medium vacuum of 0.1 Pascal or more and less than 1.0 Pascal to shorten the time required for film formation. In the present invention, in particular, when a film is formed on a resin workpiece, a DC voltage is applied to the sputter electrode so that the input power is 25 watts or more per square centimeter with respect to the surface area of the target material. By applying this, even when the pressure in the chamber before the start of film formation is a medium vacuum of 0.1 Pascal or more and less than 1.0 Pascal, it is possible to perform suitable film formation. This is based on the finding of the inventor of the invention.
この成膜装置は、本体11と開閉部12とから構成されるチャンバー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、チャンバー10の側面に、ワークWをチャンバー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、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。
The film forming apparatus includes a
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、チャンバー10における本体11に装着されている。なお、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、直流電源41に接続されている。
In addition, the film forming apparatus includes a
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。
As the
さらに、この成膜装置は、CVD電極24を備える。このCVD電極24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、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は、マッチングボックス46および高周波電源45と接続されている。
Further, this film forming apparatus includes a
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。
In addition, as the high
チャンバー10を構成する本体11は、開閉弁31および流量調整弁32を介して、アルゴン等の不活性ガスの供給部33と接続されている。また、チャンバー10を構成する本体11は、開閉弁34および流量調整弁35を介して、HMDSOやHMDS(ヘキサ−メチル−ジ−シラザン)等の原料ガスの供給部36と接続されている。また、チャンバー10を構成する本体11は、開閉弁81および流量調整弁82を介して、ドライエアの供給部83と接続されている。さらに、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を介してチャンバー10を構成する本体11とも接続されている。
The
なお、上述したターボ分子ポンプ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。ターボ分子ポンプ37を利用した場合には、大きな排気速度を得ながら、ポンプ自体を小型化することが可能となる。このため、成膜装置そのものを小型化することが可能となる。
As the above-described turbo
また、上述したドライエアの供給部83から供給されるドライエアとしては、その露点が摂氏0度以下のものが使用される。なお、ドライエアにかえて、その露点が摂氏0度以下の不活性ガスを使用してもよい。
Further, as the dry air supplied from the above-described dry
また、この成膜装置は、スパッタ電極23と当接することによりターゲット材料22を覆う当接位置と、チャンバー10の底部付近の退避位置との間を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。シャッター51の材質としては、例えば、アルミニュウムを採用することができる。
In addition, the film forming apparatus includes a
図2に示すように、シャッター51は、エアシリンダ53のシリンダロッド54により下方から支持された状態で、このエアシリンダ53の駆動により、退避位置から当接位置に向けて上昇する。そして、このシャッター51は、当接位置において、チャンバー10における本体11に対してL型金具18により固定されたエアシリンダ61におけるシリンダロッド先端のスライドピン62(図7〜図9参照)により支持される。エアシリンダ53は、シャッター51を下方から支持することにより、このシャッター51を退避位置から当接位置に向けて上昇させるシャッター昇降機構として機能し、エアシリンダ61は、当接位置においてシャッター51を支持するシャッター支持機構として機能する。
As shown in FIG. 2, the
以下、シャッター51の昇降動作について説明する。図3から図6は、シャッター昇降機構によるシャッター51の昇降動作を示す側面概要図である。また、図7から図9は、シャッター支持機構によるシャッター51の支持動作を示す部分拡大図である。
Hereinafter, the raising / lowering operation | movement of the
図3は、シャッター51が、スパッタ電極23の下方で、チャンバー10を構成する本体11の底部付近の退避位置に配置された状態を示している。この状態においては、シャッター51は、本体11の底部に付設された支持部52により支持されている。このときには、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。
FIG. 3 shows a state in which the
シャッター51を、図3に示す退避位置から、スパッタ電極23と当接することによりターゲット材料22を覆う当接位置まで移動させるときには、最初に、エアシリンダ53のシリンダロッド54によりシャッター51を支持した状態でシリンダロッド54を伸張させることにより、図4に示すように、シャッター51をスパッタ電極23の直下の位置まで上昇させる。この状態においては、図7に示すように、スパッタ電極23におけるターゲット材料22の下面とシャッター51の正面とは、微小な距離dだけ離隔した状態となっている。
When the
なお、図7に示すように、シャッター51の端縁には、テーパー面を備えた凹部59が形成されている。この凹部59は、平面視において矩形状のシャッター51の四隅の位置に形成されている。一方、シャッター51がエアシリンダ53の作用により上昇したときの凹部59と対向する位置には、上述したエアシリンダ61が配設されている。このエアシリンダ61は、L型金具18によりチャンバー10における本体11に対して固定されており、このエアシリンダ61におけるシリンダロッド先端のスライドピン62は、本体11を貫通している。そして、このスライドピン62の先端には、シャッター51に形成された凹部59のテーパー面と対応する形状を有するテーパー部が形成されている。
As shown in FIG. 7, a
次に、図4および図7に示す状態から、エアシリンダ61におけるシリンダロッド先端のスライドピン62をシャッター51に向けて伸張する。このときには、最初に、図8に示すように、スライドピン62の先端部がシャッター51に形成された凹部59の上端部と対向する位置に配置される。そして、この状態からさらにスライドピン62がシャッター51側に移動することにより、スライドピン62の先端がシャッター51に形成された凹部59内に侵入する。このときには、凹部59のテーパー面と、スライドピン62の先端のテーパー部との作用により、スライドピン62の先端の凹部59内への侵入動作に伴って、シャッター51が上方に移動する。これにより、図5および図9に示すように、シャッター51は、スパッタ電極23と当接することによりターゲット材料22を覆う当接位置に配置され、その位置で支持される。
Next, from the state shown in FIGS. 4 and 7, the
しかる後、図6に示すように、エアシリンダ53のシリンダロッド54を下降させ、このシリンダロッド54をエアシリンダ53の本体内に収納された縮収状態とする。これにより、スパッタ電極23およびシャッター51の下方に、ワークWを配置可能な空間が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 6, the
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。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、チャンバー10内に搬送する。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、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。このときには、図1および図2において実線で示すように、シャッター51は、チャンバー10の底部付近の退避位置に配置されている。
Next, a film forming operation by the film forming apparatus having the above configuration will be described. When the film forming operation is performed by the film forming apparatus, the injection-molded work W is transferred from the injection molding machine and transferred into the
なお、この実施形態においては、前段の射出成形機より1ショットで4個のワークWが射出成型されて排出され、これら4個のワークWを一括して成膜装置に搬入して、成膜処理している。これにより、成膜作業を効率的に実行することができ、また、ワークWに対して水分等の吸着ガスが付着することを防止することができる。なお、1ショットで上記と同様のサイズのワークが2個ずつ射出成形機から排出される場合には、2台の射出成形機と1台の成膜装置を組み合わせればよい。また、1ショットで上記と同様のサイズのワークが8個ずつ射出成形機から排出される場合には、1台の射出成形機と2台の成膜装置を組み合わせればよい。すなわち、射出成形機から排出されるワークの量や大きさ、サイクルタイムに応じて、射出成形機と成膜装置の組み合わせを考慮すればよい。 In this embodiment, four workpieces W are injection-molded and discharged in one shot from the preceding injection molding machine, and these four workpieces W are collectively carried into a film forming apparatus for film formation. Processing. As a result, the film forming operation can be performed efficiently, and adsorbed gas such as moisture can be prevented from adhering to the workpiece W. When two workpieces having the same size as above are discharged from the injection molding machine in one shot, two injection molding machines and one film forming apparatus may be combined. When eight workpieces having the same size as above are discharged from the injection molding machine in one shot, one injection molding machine and two film forming apparatuses may be combined. That is, the combination of the injection molding machine and the film forming apparatus may be considered according to the amount and size of the work discharged from the injection molding machine and the cycle time.
次に、開閉部12を閉鎖位置に配置し、チャンバー10内を0.1パスカルから1パスカル未満の中真空まで減圧する。この時には、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、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パスカル未満の中真空まで減圧することができる。なお、必要に応じて、ターボ分子ポンプ37による減圧前に、ドライ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。
Next, the opening / closing part 12 is arranged at a closed position, and the inside of the
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からチャンバー10内にアルゴン等の不活性ガスを供給し、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、チャンバー10内を不活性ガスで充満させる。そして、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の薄膜がワークWの表面に形成される。
Next, by opening the on-off
このスパッタリング工程においては、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、チャンバー10内が中真空である場合であっても、樹脂製のワークWの表面にターゲット材料22による薄膜が好適に成膜される。例えば、樹脂製のワークWに対してアルミによる成膜を実行する場合等において、高反射率を有し、かつ、高密着性を有する薄膜を好適に成膜することが可能となる。
In this sputtering step, a DC voltage is applied from the
なお、以上のスパッタリング工程を実行する前に、ワークWがチャンバー内に配置されない状態において上述したスパッタリング工程と同様のプリスパッタリング工程を実行することにより、ターゲット電極23に付着した水分および絶縁物等を除去するようにしてもよい。
In addition, before performing the above sputtering process, by performing the same pre-sputtering process as the above-described sputtering process in a state where the workpiece W is not disposed in the chamber, moisture, an insulator, and the like attached to the
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、プラズマ重合による成膜を実行する。このプラズマ重合は、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)の一種である。プラズマ重合を実行する場合には、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、チャンバー10内のCVD電極24と対向する位置に配置する。また、図1および図2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と当接することによりターゲット材料22を覆う当接位置に配置する。この状態においては、シャッター51は、図9に示すように、エアシリンダ61におけるスライドピン62により支持される。また、エアシリンダ53のシリンダロッド54は、図6に示すように、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。
When film formation by sputtering is completed by the above steps, film formation by plasma polymerization is subsequently executed. This plasma polymerization is a kind of plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). When performing plasma polymerization, as shown by a solid line in FIG. 1, the work W placed on the
この状態において、開閉弁34を開放することにより、原料ガスの供給部36からチャンバー10内に原料ガスを供給し、チャンバー10内の真空度を0.1〜10パスカルとなるように、チャンバー10内を原料ガスで充満させる。そして、CVD電極24に対してマッチングボックス46を介して高周波電源45から高周波電圧を付与することにより、プラズマ重合による成膜を実行する。これにより、プラズマ重合反応で原料ガスの薄膜がワークWの表面に堆積する。
In this state, by opening the on-off valve 34, the source gas is supplied from the source
プラズマ重合による成膜が完了すれば、チャンバー10内をベントする。このときには、開閉弁81を開放することにより、ドライエアの供給部83からチャンバー10内にドライエアを供給することにより、ドライエアによりチャンバー10内をベントする。これにより、空気中に含まれる水分がチャンバー内に付着することを防止することができ、次の成膜処理時の真空排気時間の短縮化が可能となる。
When film formation by plasma polymerization is completed, the inside of the
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をチャンバー23内から搬出して1サイクルの処理を終了する。
Then, after placing the opening / closing unit 12 at the loading / unloading position, the
なお、上述した実施形態においては、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、同一チャンバー10内で連続して実行する成膜装置にこの発明を適用した場合について説明したが、スパッタリングによる成膜のみを実行する成膜装置にこの発明を適用してもよい。
In the embodiment described above, the case where the present invention is applied to a film forming apparatus that continuously executes film formation by sputtering and film formation by plasma CVD in the
10 チャンバー
11 本体
12 開閉部
13 ワーク載置部
19 接地部
21 電極部
22 ターゲット材料
23 スパッタ電極
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 原料ガスの供給源
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
46 マッチングボックス
48 開閉弁
49 開閉弁
51 シャッター
81 開閉弁
82 流量調整弁
83 ドライエアの供給部
W ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (6)
ワークを収納するチャンバーと、
前記チャンバー内を0.1パスカル以上1.0パスカル未満の圧力に減圧する減圧手段と、
前記チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
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となるように、前記スパッタ電極に直流電圧を印加する直流電源と、
前記チャンバー内に配設されたCVD電極と、
前記CVD電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記チャンバー内に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記スパッタ電極と当接することにより前記ターゲット材料を覆う当接位置と、前記スパッタ電極から離隔する退避位置との間を移動可能なシャッターと、
を備えたことを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for performing film formation by sputtering on a resin workpiece,
A chamber for storing workpieces;
Decompression means for depressurizing the inside of the chamber to a pressure of 0.1 Pascal or more and less than 1.0 Pascal;
An inert gas supply unit for supplying an inert gas into the chamber;
A sputter electrode comprising a target material and disposed in the chamber;
A direct-current power source for applying a direct-current voltage to the sputtering electrode so that the input power is 25 watts or more per square centimeter with respect to the surface area of the target material;
A CVD electrode disposed in the chamber;
A high frequency power source for applying a high frequency voltage to the CVD electrode;
A source gas supply unit for supplying source gas into the chamber;
A shutter that is movable between a contact position that covers the target material by contacting the sputter electrode and a retreat position that is separated from the sputter electrode;
A film forming apparatus comprising:
前記チャンバー内に露点が摂氏0度以下の気体を供給する気体供給部をさらに備える成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1,
A film forming apparatus further comprising a gas supply unit for supplying a gas having a dew point of 0 degrees Celsius or less into the chamber.
前記減圧手段は、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を有する成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1,
The decompression means is a film forming apparatus having a turbo molecular pump having a maximum exhaust speed of 300 liters or more per second.
射出成型された樹脂製のワークを、射出成形機よりチャンバー内に搬入する搬入工程と、
前記チャンバー内を0.1パスカル以上1.0パスカル未満の圧力に減圧する減圧工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
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に対し、前記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となるように、前記スパッタ電極に直流電圧を印加する直流電圧印加工程と、
シャッターを、前記スパッタ電極と当接することにより前記ターゲット材料を覆う当接位置に配置することにより、前記ターゲット材料を前記シャッターにより覆うシャッター配置工程と、
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、
前記チャンバー内に配設されたCVD電極に高周波電圧を印加する高周波印加工程と、
前記チャンバー内を大気圧までベントするベント工程と、
成膜完了後のワークを前記チャンバー内から搬出する搬出工程と、
を備えたことを特徴とする成膜方法。 A film forming method for performing film formation by sputtering on a resin workpiece,
A carrying-in process of carrying the injection-molded resin workpiece into the chamber from the injection molding machine;
A pressure reducing step for reducing the pressure in the chamber to a pressure of 0.1 Pascal or more and less than 1.0 Pascal;
An inert gas supply step of supplying an inert gas into the chamber;
A direct current voltage is applied to the sputtering electrode provided with the target material so that the input power is 25 watts or more per square centimeter with respect to the surface area of the target material with respect to the sputtering electrode provided in the chamber. DC voltage application process,
The shutter, by placing the contact position covering the target material by said sputter electrode contact, a shutter arrangement step of covering the target material by the shutter,
A source gas supply step for supplying a source gas into the chamber;
A high-frequency application step of applying a high-frequency voltage to a CVD electrode disposed in the chamber;
A vent step for venting the chamber to atmospheric pressure;
An unloading step of unloading the workpiece after film formation from the chamber;
A film forming method comprising:
前記ベント工程においては、前記チャンバー内に露点が摂氏0度以下の気体を供給する成膜方法。 In the film-forming method of Claim 4,
In the venting step, a film forming method for supplying a gas having a dew point of 0 degrees Celsius or less into the chamber.
前記減圧工程においては、1秒当たり300リットル以上の排気速度で前記チャンバー内から排気を行う成膜方法。 In the film-forming method of Claim 4,
In the depressurization step, a film forming method for exhausting from the chamber at an exhaust rate of 300 liters or more per second.
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